同源重组和基因工程
生物化学第十四章-基因重组和基因工程
第十四章基因重组和基因工程一、自然界的基因转移和重组：基因重组(gene recombination)是指DNA片段在细胞内、细胞间，甚至在不同物种之间进行交换，交换后的片段仍然具有复制和表达的功能。
1．接合作用：当细胞与细胞相互接触时，DNA分子即从一个细胞向另一个细胞转移，这种遗传物质的转移方式称为接合作用（conjugation）。
2．转化和转染：由外来DNA引起生物体遗传性状改变的过程称为转化(transformation)。
噬菌体常常可感染细菌并将其DNA注入细菌体内，也可引起细菌遗传性状的改变。
通过感染方式将外来DNA引入宿主细胞，并导致宿主细胞遗传性状改变的过程称为转染(transfection)。
转染是转化的一种特殊形式。
3．整合和转导:外来DNA侵入宿主细胞，并与宿主细胞DNA进行重组，成为宿主细胞DNA的一部分，这一过程称为整合。
整合在宿主细胞染色体DNA中的外来DNA，可以被切离出来，同时也可带走一部分的宿主DNA，这一过程称为转导(transduction)。
来源于宿主DNA的基因称为转导基因。
4．转座：转座又称为转位（transposition），是指DNA的片段或基因从基因组的一个位置转移到另一个位置的现象。
这些能够在基因组中自由游动的DNA片段包括插入序列和转座子两种类型。
⑴插入序列：典型的插入序列（insertion sequence，IS）是长750-1500bp的DNA片段，由两个分离的反向重复序列和一个转座酶基因。
当转座酶基因表达时，即可引起该序列的转座。
其转座方式主要有保守性转座和复制性转座。
⑵转座子：转座子(transposons)是可从一个染色体位点转移到另一个位点的分散的重复序列，含两个反向重复序列、一个转座酶基因和其他基因（如抗生素抗性基因）。
免疫球蛋白重链基因由一组可变区基因（VH）和一组恒定区基因（CH）构成，通过这些基因的选择性转座和重组，就可以转录表达出各种各样的免疫球蛋白重链，以对付不同的抗原。
同源重组的原理和应用
同源重组的原理和应用原理同源重组是一种基因工程技术，旨在将不同物种或同一物种中的不同基因进行重新组合，以产生新的组合基因。
它基于DNA重组的原理，通过将两个或多个DNA片段切割并重新连接，创建具有新功能或表现的重组DNA序列。
DNA重组可以通过不同的方式进行，包括酶切和基因重配等。
其中酶切是最常用的方法，它利用特定的限制酶识别并切割DNA的特定序列，然后将切割后的DNA片段重新连接起来。
通过这种方式，可以将不同物种或同一物种中的不同基因片段进行重组，产生全新的DNA序列。
同源重组的原理基于两个主要的相似性原则：同源性和互补性。
同源性指的是两个或多个DNA片段具有相似的序列或结构，使得它们可以相互重组。
互补性则是指两个DNA片段的互补碱基序列可以通过酶的作用进行配对，从而实现重组。
应用同源重组的技术在生物科学和医学领域有着广泛的应用。
以下是一些重要的应用领域：1.基因克隆：同源重组是基因克隆的核心技术之一。
通过将目标基因与载体DNA进行同源重组，可以将目标基因插入到载体DNA中，然后将复合物转入宿主细胞中进行表达。
这种技术可以用来研究基因功能、制备基因工程药物等。
2.转基因生物：同源重组在转基因生物的制备中起着重要的作用。
通过将外源基因与宿主基因进行同源重组，可以将外源基因导入到宿主细胞中，从而使得宿主细胞表达外源基因产生新的性状或功能。
3.基因治疗：同源重组在基因治疗中也有广泛的应用。
通过将具有治疗效果的基因与载体DNA进行同源重组，可以将治疗基因导入到患者的细胞中，从而治疗一些遗传性疾病或造成器官损伤的疾病。
4.研究基因功能：同源重组可以用来研究基因的功能和调控机制。
通过将特定的基因进行删除、替换或重组，可以观察到基因功能的变化，从而揭示基因的生物学功能和相互作用。
5.创新药物研发：同源重组在新药研发中有着重要的作用。
通过对已知药物的基因进行同源重组，可以创造出具有更高效率或更低毒性的新药物。
第十四章基因重组与基因工程2
有多个单一酶切位点，称为多克隆位点； • 分子量小，以容纳较大的外源DNA。
第十四章基因重组与基因工程2
（三）外源基因与载体的连接
第十四章基因重组与基因工程2
1、粘性末端连接： • 同一限制酶切割位点连接 • 配伍末端连接
第十四章基因重组与基因工程2
第十四章基因重组与基因工程2
（五）重组体的筛选
1、直接选择： 抗药性标记选择
插入失活法 标志补救 分子杂交法：
原位杂交、Southern印迹
第十四章基因重组与基因工程2
第十四章基因重组与基因工程2
原 位 杂 交
第十四章基因重组与基因工程2
2、非直接选择法： 免疫学方法：如免疫化学方法 酶免检测法
指一套完整单倍体DNA（染色体DNA） 和线粒体DNA的全部序列。
第十四章基因重组与基因工程2
（四）基因载体（克隆载体）：为携带目 的基因，实现其无性繁殖或表达有意义 的蛋白质所采用的一些DNA分子。
常用载体：质粒DNA、噬菌体DNA、病 毒DNA
第十四章基因重组与基因工程2
克隆载体(cloning vector)：为使插入的外 源DNA序列被扩增而特意设计的载体。 表达载体(expression vector)：为使插入的 外源DNA序列可转录翻译成多肽链而特意 设计的载体。
组织或培养细胞 mRNA
载体
cDNA
cDNA与载体连接基因工程2
（二）克隆载体的选择 常用载体：质粒DNA、噬菌体DNA、病 毒DNA
第十四章基因重组与基因工程2
载体的选择标准： • 能自主复制； • 具有两个以上的遗传标记物，便于重组体
（三）转导作用(transduction)：当病毒从被 感染的（供体）细胞释放出来、再次感染 另一（受体）细胞时，发生在供体细胞与 受体细胞之间的DNA转移及基因重组即为 转导作用。
同源重组法
同源重组法同源重组法是一种基因工程技术，它利用两个相似的DNA序列进行重组，从而获得新的DNA序列。
同源重组法可以用于制造基因突变、研究蛋白质结构和功能、制造转基因生物等方面。
下面将从原理、步骤、应用等方面详细介绍同源重组法。
一、原理同源重组法是利用两个相似但不完全相同的DNA序列进行交换来实现基因突变或转移的技术。
其原理是利用同源性使两个DNA分子在某些区域上发生配对并形成交叉点，然后通过切割和连接过程使两个分子互换部分或全部的DNA片段，从而形成新的DNA序列。
二、步骤同源重组法主要包括以下几个步骤：1.选择合适的启动子和标记基因首先需要选择一个适合的启动子和标记基因，以便在实验中检测到目标基因是否已经被成功地插入到宿主细胞中。
2.构建质粒接下来需要构建一个含有目标基因及其上下游区域的质粒。
这可以通过PCR扩增目标基因及其上下游区域，并将其与适当的质粒进行连接来实现。
3.转化宿主细胞将构建好的质粒导入宿主细胞中，使其能够表达目标基因。
4.筛选阳性克隆通过筛选阳性克隆，确定哪些宿主细胞已经成功地转化并表达了目标基因。
5.验证重组最后需要验证重组是否成功。
这可以通过PCR、Southern blotting、Western blotting等方法来实现。
三、应用同源重组法在生物学研究和工业生产中有广泛的应用。
以下是一些常见的应用：1.制造基因突变同源重组法可以用于制造基因突变。
通过将一个DNA分子与另一个相似但不完全相同的DNA分子进行交换，可以在目标基因上引入点突变或插入/删除突变等。
2.研究蛋白质结构和功能同源重组法还可以用于研究蛋白质结构和功能。
通过将两个不同的蛋白质序列进行交换，可以得到新的蛋白质序列，并进一步研究其结构和功能。
3.制造转基因生物同源重组法也可以用于制造转基因生物。
通过将目标基因插入到宿主细胞的染色体中，可以实现转基因生物的制造。
四、总结同源重组法是一种非常重要的基因工程技术，其原理简单但应用广泛。
基因工程育种技术
2.大引物PCR法 （megaprimer PCR )
先设置一个PCR反应产生一个含突变的DNA片 段，然后再以此DNA片段作为引物与原模板退火进 行PCR扩增得到含突变的完整的基因。因为作为引 物使用的DNA片段较通常的引物要大许多通常有上 百碱基，所以命名为大引物PCR法。
大引物PCR 定点诱变技术路线
6.蛋白质和酶基因诱变的策略
（1）引入二硫键提高蛋白酶的技术
（2）改变天冬酰胺提高稳定性技术
（3）提高酶活性
（4）改变酶的专一性 （5）其他基因改造技术 A、改变依赖钙离子的酶的特征 B、降低蛋白对蛋白酶的敏感性
7.基因敲除技术
（1）利用同源重组进行基因敲除
①RecA重组系统与基因敲除
②Red重组系统与基因敲除
RNA)，从而诱导内源靶基因的mRNA降解,达到阻
止基因表达的目的。
RNAi技术
基因敲除技术的缺陷
随着基因敲除技术的发展，早期技术中的许多不足和缺陷都 已经解决，但基因敲除技术始终存在着一个难以克服的缺点， 即敲掉一个基因并不一定就能获知该基因的功能，其原因包 括：一方面，许多基因在功能上是冗余的,敲掉一个在功能 上冗余的基因，并不能造成容易识别的表型，因为基因家族 的其他成员可以提供同样的功能；另一方面，对于某些必需 基因，敲除后会造成细胞的致死性，也就无法对这些必需基 因进行相应的研究了。
4.Application and prospects
①建立生物模型。基因敲除技术就常常用于建立某
种特定基因缺失的生物模型，从而进行相关的研 究。这些模型可以是细胞，也可以是完整的动植 物或微生物个体。
②疾病的分子机理研究和疾病的基因治疗。通过基 因敲除技术可以确定特定基因的性质以及研究它 对机体的影响。这无论是对了解疾病的根源或者 是寻找基因治疗的靶目标都有重大的意义。
基因重组,生物合成概念
基因重组基因重组是由于不同DNA链的断裂和连接而产生DNA片段的交换和重新组合，形成新DNA分子的过程。
发生在生物体内基因的交换或重新组合。
包括同源重组、位点特异重组、转座作用和异常重组四大类。
是生物遗传变异的一种机制。
指整段DNA在细胞内或细胞间,甚至在不同物种之间进行交换,并能在新的位置上复制、转录和翻译。
在进化、繁殖、病毒感染、基因表达以致癌基因激活等过程中,基因重组都起重要作用。
基因重组也归类为自然突变现象。
基因工程是在试管内按人为的设计实施基因重组的技术,也称为重组DNA。
有目的的将一个个体细胞内的遗传基因转移到另一个不同性状的个体细胞内DNA分子,使之发生遗传变异的过程。
来自供体的目的基因被转入受体细菌后,可进行基因产物的表达,从而获得用一般方法难以获得的产品,如胰岛素、干扰素、乙型肝炎疫苗等是通过以相应基因与大肠杆菌或酵母菌的基因重组而大量生产的。
即基因重组由于基因的独立分配或连锁基因之间的交换而在后代中出现亲代所没有的基因组合。
原核生物的基因重组有转化、转导和接合等方式。
受体细胞直接吸收来自供体细胞的DNA片段，并使它整合到自己的基因组中，从而获得供体细胞部分遗传性状的现象，称为转化。
通过噬菌体媒介，将供体细胞DNA片段带进受体细胞中，使后者获得前者的部分遗传性状的现象，称为转导。
自然界中转导现象较普遍，可能是低等生物进化过程中产生新的基因组合的一种基本方式。
供体菌和受体菌的完整细胞经直接接触而传递大段DNA遗传信息的现象，称为接合。
细菌和放线菌均有接合现象。
高等动植物中的基因重组通常在有性生殖过程中进行，即在性细胞成熟时发生减数分裂时同源染色体的部分遗传物质可实现交换，导致基因重组。
基因重组是杂交育种的生物学基础，对生物圈的繁荣昌盛起重要作用，也是基因工程中的关键性内容。
基因工程的特点是基因体外重组，即在离体条件下对DNA分子切割并将其与载体DNA分子连接，得到重组DNA。
1977年美国科学家首次用重组的人长激素释放抑制因子基因生产人生长激素释放抑制因子获得成功。
同源重组法
同源重组法同源重组法（homologous recombination）是一种基因工程技术，用于插入、修复或替换DNA序列。
它是通过同源基因（homologous genes）在相同或不同染色体上发生的重组事件来实现的。
同源重组法的应用广泛，包括基因敲除、基因修饰、基因治疗等。
原理同源重组法的原理基于基因在自然界中的重组现象。
在细菌和真核生物中，同源基因的存在使得基因组发生重组的可能性增加。
同源基因指的是基因序列相似度高于一定阈值的基因，可以在染色体上产生互相配对并发生重组的大片段。
同源重组法的基本步骤包括：1. 同源片段的引入：将含有所需同源片段的质粒或人工合成的DNA片段导入细胞内。
2. 同源片段与目标基因的配对：同源片段与目标基因发生互相配对，并形成交联。
3. DNA的切割和重组：通过核酸内切酶的作用，切割互相配对的DNA片段，并发生重组。
4. DNA的重修复：参与DNA切割的酶可将重组后的片段进行重复粘接，形成新的DNA链。
通过以上步骤，可以实现对基因组的精确修改。
应用同源重组法在基因工程中有着广泛的应用，主要体现在以下几个方面：1. 基因敲除：利用同源重组法可以选择性地敲除细胞中的某个基因，以进一步研究其功能。
通过引入同源片段来替代目标基因中的部分或全部序列，从而实现基因敲除的目的。
2. 基因修饰：同源重组法可以用于对基因进行精确修饰，如点突变、插入特定序列等。
通过引入带有特定突变或目的序列的同源片段，可以在目标基因中产生相应的修饰。
3. 基因替换：同源重组法可用于基因组水平的基因替换。
通过引入带有目标基因的同源片段，可以将目标基因替换掉原有的基因，实现对基因组的全面修改。
4. 基因治疗：同源重组法被广泛应用于基因治疗领域。
通过将带有修饰后基因的载体导入患者体内，可以实现对患者基因的修复或治疗。
同源重组法的应用还包括农业、生物学研究等领域。
在农业领域，同源重组法被用于改良植物品种，提高抗病虫害能力、耐逆性等。
同源重组方法
同源重组方法同源重组是一种基因工程技术，它可以将两个或多个同源基因进行重组，从而产生新的基因组合。
同源重组方法在生物学、医学和农业等领域都有广泛的应用。
本文将从三个方面介绍同源重组方法。
一、同源重组的原理同源重组的原理是利用同源基因之间的相似性，将它们进行重组，从而产生新的基因组合。
同源基因是指在不同物种或同一物种中，具有相似序列和功能的基因。
同源基因的相似性可以通过DNA序列比对来确定。
同源重组的过程中，同源基因的相似区域会发生交换，从而产生新的基因组合。
二、同源重组的应用1. 生物学研究同源重组技术可以用于生物学研究中，例如研究基因的功能和调控机制。
通过同源重组，可以将不同物种或同一物种中的同源基因进行重组，从而产生新的基因组合。
这些新的基因组合可以用于研究基因的功能和调控机制。
2. 医学应用同源重组技术在医学领域也有广泛的应用。
例如，同源重组可以用于制备重组蛋白，用于治疗疾病。
同源重组还可以用于制备基因工程疫苗，用于预防疾病。
3. 农业应用同源重组技术在农业领域也有广泛的应用。
例如，同源重组可以用于改良作物品种，提高作物的产量和抗病性。
同源重组还可以用于制备转基因作物，使其具有更好的性状和抗性。
三、同源重组的方法同源重组有多种方法，包括基于PCR的方法、基于限制性内切酶的方法、基于质粒的方法等。
其中，基于PCR的方法是最常用的方法之一。
该方法利用PCR扩增同源基因的相似区域，然后将扩增产物进行重组。
基于PCR的方法具有操作简单、效率高等优点。
总之，同源重组技术是一种重要的基因工程技术，它在生物学、医学和农业等领域都有广泛的应用。
同源重组的原理是利用同源基因之间的相似性，将它们进行重组，从而产生新的基因组合。
同源重组的方法有多种，其中基于PCR的方法是最常用的方法之一。
基因工程菌株的构建方法 同源重组法
基因工程菌株的构建方法同源重组法一、同源重组法概述同源重组法是一种基于DNA同源序列的精确重组技术，常用于基因工程和分子生物学研究中。
通过同源重组，可以将外源DNA片段准确地插入到目标基因组位点，实现基因的敲除、敲入、点突变等操作。
同源重组法在基因治疗、基因组编辑、代谢工程等领域具有广泛的应用价值。
二、同源重组法的原理同源重组法的原理基于DNA的同源序列，通过DNA的碱基配对实现精确的基因重组。
在同源重组过程中，首先需要构建一个同源臂（通常是几百bp至几千bp的DNA片段），一端与外源DNA片段相连，另一端与目标基因组位点配对。
当同源臂与目标基因组位点配对时，DNA聚合酶可以延伸同源臂，并引导外源DNA片段插入到正确的位置。
由于同源序列的高度特异性，同源重组具有很高的精确度，减少了随机整合的风险。
三、同源重组的过程同源重组的过程通常包括以下步骤：1.构建同源臂：根据目标基因组位点的序列信息，设计并合成一对同源臂，一端与外源DNA片段相连，另一端用于与目标基因组位点配对。
2.基因组靶点定位：将含有同源臂的外源DNA片段导入细胞或生物体中，并定位到目标基因组位点。
3.同源臂与目标基因组位点配对：同源臂与目标基因组位点上的同源序列通过碱基配对结合。
4.DNA延伸和重组：DNA聚合酶在同源臂的引导下，延伸同源序列并实现外源DNA片段的精确插入。
5.筛选和鉴定：通过特定的筛选和鉴定方法，如PCR、测序等，对经过同源重组的基因工程菌株进行鉴定和筛选。
四、同源重组法的应用同源重组法在基因工程和分子生物学领域有广泛的应用价值，包括以下几个方面：1.基因敲除：通过构建含有同源臂的敲除载体，将敲除载体导入细胞或生物体中，实现特定基因的敲除。
2.基因敲入：将外源基因通过同源重组法精确地插入到目标基因组位点，实现外源基因的稳定表达。
3.点突变：通过同源重组法实现基因组中特定位点的突变，用于研究突变对蛋白质功能的影响。
4.基因治疗：利用同源重组法将正常的基因精确地插入到病变细胞中，以补偿缺陷基因的功能，实现基因治疗的目的。
同源重组的原理
同源重组的基本原理同源重组是一种基因工程技术，用于将来自不同来源的基因片段进行重组，以产生具有新功能的DNA序列。
同源重组在基因工程、生物医学研究和农业领域中得到广泛应用。
其基本原理涉及到DNA序列的剪接、连接和修复过程。
1. DNA序列剪接DNA序列剪接是同源重组的第一步。
它涉及到将两个或多个DNA片段进行切割，以便在适当的位置生成可连接的末端。
常用的DNA剪切酶如限制性内切酶（restriction endonuclease）可以识别特定的DNA序列，并在其特定位点上切割DNA链。
如果我们有两个DNA片段A和B，它们都被限制性内切酶切割成具有互补末端的片段：片段A：5’ - GATC - 3’ | 3’ - CTAG - 5’片段B：5’ - CTAG - 3’ | 3’ - GATC - 5’2. DNA序列连接DNA序列连接是同源重组的第二步。
它涉及到将经过切割并具有互补末端的DNA片段进行连接，以形成一个新的DNA序列。
连接通常通过DNA连接酶（DNA ligase）来完成。
在上面的例子中，DNA连接酶可以将片段A和B的互补末端连接起来：片段A：5’ - GATC - 3’ | 3’ - CTAG - 5’片段B：5’ - CTAG - 3’ | 3’ - GATC - 5’连接后的结果为：新序列：5’ - GATCCTAG - 3’ | 3’ - CTAGGATC - 5’3. DNA修复DNA修复是同源重组的最后一步。
在同源重组过程中，DNA片段被切割和连接，可能导致一些错误或缺失。
需要进行DNA修复以纠正这些错误并恢复完整的DNA序列。
常见的DNA修复机制包括非同端接合（non-homologous end joining）和同端接合（homologous recombination）。
•非同端接合是一种快速但不准确的修复机制，它将两个断裂的DNA末端直接连接起来，但可能引入缺失或突变。
同源重组技术在植物基因工程中的应用
同源重组技术在植物基因工程中的应用植物基因工程是指通过利用现代分子生物学技术对植物进行基因修改和改造，以期实现对植物的优化、增强其潜在生产能力、反抗性与适应性等种种目的。
而同源重组技术，作为其中的一种技术手段，正逐渐成为越来越多的生命科学家和植物育种家们的首选方法之一。
下面就让我们来看看同源重组技术在植物基因工程中的应用。
一、什么是同源重组技术？同源重组技术是指利用重组酶，在激活受损DNA桥梁后促成两端具有相同序列的DNA分子在某种条件下发生互换、配对，并发生重组的一种基因工程技术。
同源重组技术主要分为：非同源重组和同源重组。
其中，非同源重组指的是将不同基因来自于不同基因组的两段DNA进行切割并重组以实现对于受体细胞DNA序列的改造。
而同源重组则是指基于DNA双链断裂，结合同源DNA的存在，通过基因重组酶Promera蛋白等蛋白质在同源DNA 片段存在之条件下，基因的重组就可以发生。
同源重组技术因为操作难度大，但是缺点比起非同源重组就要更少了。
二、同源重组技术在植物的转基因中的优势1.同源重组技术可以在不需插入外源DNA的前提下，实现基因改造。
2.同源重组技术可以实现对DNA的点突变，而非量上的突变。
因此，同源重组技术比非同源重组技术来的更加安全可靠。
3.同时，因为同源重组的方式使用的是起源于本宿主植物的DNA同源片段，使得植物的基因重组操作可以直接基于其自身DNA序列，不会受到外源DNA的干扰和影响，提高了操作性的准确性和精度。
4.同源重组技术可以被用来进行基因敲除，基因克隆，基因点突变和基因插入等一系列的基因重组操作，可以对植物的特定基因序列进行高精度的一系列功能研究。
三、同源重组技术在植物基因工程和植物改良中的应用1. 通过同源重组技术，可以快速进行育种，改良牛肉草的产量和提高其对草害虫的抗性。
2. 将可以通过同源重组技术向植物中导入疫苗相关基因，从而使得植株可以与疫苗病原体进行克服，并且很大程度上提高植物在病原体环境下的生存能力。
基因重组与基因工程PPT课件
不易腐烂的番茄
2、动物植物的遗传改良
抗虫植物 化学农药
兔毛棉花在我国培育成功：用兔的一种角蛋白转化棉花，棉花纤维质量好，具有兔毛般的光泽。
3、人类基因治疗
（1）体细胞基因治疗
1990年9月14日美国政府首次批准了一项基因治疗临床研究计划：对一台患有腺苷脱氨酶（ADA）缺陷的重度联合免疫缺陷症（SCID）4岁女童进行基因治疗并获得成功。该患者今年已经10岁了。从而开创了医学界的新纪元。
（三）DNA序列的复制
（一）DNA克隆技术
2、PCR技术
10.3 基因工程
（一）基因工程的基本原理和方法
基因工程的实现主要分为三个步骤： 第一步：目的基因的分离或制备：人工分离生物基因组群中目的基因及内切酶定位切割或人工酶促合成 第二步：重组DNA：选择载体及目的基因与载体基因重组 第三步：导入与表达：重组DNA导入受体细胞，目的基因表达出目的效应和性状 实现以上三步需要进行以下工作： 1) 寻找目标基因 2) 取得目标基因 3) 基因的载体问题：现主要有质粒载体、病毒载体、脂质载体、原生质载体
（2）转基因生物的生产
转基因小鼠：导入人类基因，具有较强的学习能力。在迷宫实验中，转基因鼠觅食本领比普通鼠要高许多，同时对迷宫中食物存放地点记忆更清楚。
（二） 基因工程的应用
1、特殊蛋白质的大量生产
乳汁中分泌人凝血因子IX的转基因山羊
美国转基因猪，其体内含有人类的基因，乳汁含有人体蛋白fatorⅧ。只需300～600只这样的母猪就能满足全世界对这种蛋白的需求。
人胰岛素 从猪和牛的胰脏提取，获得100g胰岛素需800－1000kg的牛胰脏。现在用基因工程方法在大肠杆菌中表达产生。 人生长激素 具有物种特异性，只能用人的生长激素来治疗侏儒症。以前从尸体脑垂体中提取，来源非常有限，现在用基因工程方法在大肠杆菌中表达产生。 干扰素 体外培养人体细胞来生产，产量低，成本高，现用重组大肠杆菌生产。
基因工程进行同源重组所用的酶
基因工程进行同源重组所用的酶基因工程中的同源重组，说白了就是利用一种巧妙的方式把外来的DNA片段植入到目标基因组里。
为了让这一切顺利进行，得有一些“帮手”出场。
这些“帮手”就是各种酶。
哎，这些酶可不是随随便便就能搞定任务的，它们各有各的“拿手绝活”，各司其职，密切配合，才能把事情搞成。
你可以把它们想象成一群专业的“工匠”，每个都有独门的技术，专门为基因工程这种“建设项目”提供各种服务。
最重要的几个“好帮手”得是限制性内切酶、DNA连接酶、重组酶和同源重组酶。
这些名字听起来都高大上，但是其实每个酶的任务都超级简单明了。
比如，限制性内切酶，别看它名字挺吓人，它其实就是个“剪刀手”，专门在DNA上剪开特定的地方，把你要插入的基因片段从其他的DNA中剪出来。
你可以想象它像个非常挑剔的裁缝，专挑最合适的地方下剪刀，绝不会弄错。
剪出来的基因片段呢，怎么往新地方插进去呢？这就需要DNA连接酶来帮忙了。
DNA连接酶就像个巧妙的“粘合剂”，它能把DNA片段两端的缺口补上，确保新基因和目标基因组紧密结合。
说白了，它就是那种能把两块分开的拼图拼起来的人，拼得又快又稳，永远不出错。
你想啊，没它的帮忙，哪有基因重组的成功？然后，有些更复杂的重组过程，就得靠重组酶和同源重组酶了。
重组酶能帮助DNA片段在特定位置插入，而且这些酶能帮助DNA片段跟原本的DNA链发生交换，找准位置“安家”。
你可以把它理解成一个非常精明的搬运工，它帮你把新的基因片段搬到合适的地方，确保它不仅能插进去，还能在新家里“住”得稳稳当当的。
至于同源重组酶，嘿，它可是个大牛。
它能识别DNA片段和目标DNA序列的相似部分（就是那些相同或者类似的基因序列），并帮助这些片段准确对接。
你要知道，基因工程就像一场大规模的建筑工程，每个砖头都得放在正确的位置，这样才不容易倒塌。
同源重组酶就像是建筑师，它非常有眼光，知道哪些“砖头”最适合放在哪里，确保整个基因组的稳定性。
人工基因重组育种的方法
人工基因重组育种的方法一、同源重组育种方法同源重组育种方法是一种基于同源序列的基因重组技术。
在同源重组过程中，两个DNA片段具有同源序列，通过交换和重组，产生新的DNA结构。
这种方法被广泛应用于人工基因重组育种。
1.1 同源重组原理同源重组的基本原理是利用两个DNA片段之间的同源序列，通过交换和重组，实现基因的重新组合。
在同源重组过程中，DNA片段之间的同源序列形成联合，并交换对应位置的基因，最终产生新的DNA结构。
1.2 同源重组技术应用同源重组技术在基因功能研究和遗传工程领域得到广泛应用。
通过同源重组技术，可以构建基因敲除、基因敲入、基因敲减等基因编辑载体，实现特定基因的调控和表达。
此外，同源重组技术还可用于构建转基因植物和动物，提高作物产量、抗病性和抗虫性等。
1.3 同源重组优缺点同源重组技术的优点包括高效性、准确性、特异性等。
同源重组技术可以准确地定位到目标基因并进行编辑，减少了基因突变和突变的自发率。
然而，同源重组技术的缺点是操作复杂、成本高昂，且在某些情况下可能受到细胞内同源重组酶活性的限制。
二、非同源末端连接育种方法非同源末端连接育种方法是一种基于非同源末端序列的基因重组技术。
在非同源末端连接过程中，两个DNA片段的非同源末端序列通过连接酶的作用实现连接和重组。
2.1 非同源末端连接原理非同源末端连接的基本原理是利用两个DNA片段的非同源末端序列，通过连接酶的作用形成新的DNA结构。
在非同源末端连接过程中，连接酶识别并催化两个DNA片段的非同源末端序列之间的连接反应，形成新的DNA双链结构。
2.2 非同源末端连接技术应用非同源末端连接技术在基因敲除、基因敲入和基因敲减等领域得到广泛应用。
通过非同源末端连接技术，可以构建各种类型的基因编辑载体，实现特定基因的调控和表达。
此外，非同源末端连接技术还可用于构建转基因植物和动物，提高作物产量、抗病性和抗虫性等。
2.3 非同源末端连接优缺点非同源末端连接技术的优点包括高效性、广谱性和可操作性等。
基因工程的理论依据和技术基础有哪些
基因工程的理论依据和技术基础有哪些基因工程是一门涉及基因组操作的学科，其目的是通过改变生物体的基因组和基因表达，来获得具有特定性状和功能的生物体。
基因工程依托于一系列的理论依据和技术基础，让我们来了解一下。
理论依据1. 遗传学和分子生物学遗传学和分子生物学为基因工程提供了重要的理论基础。
遗传学研究生物体的遗传规律和基因的传递方式，而分子生物学研究生物体的分子组成和功能。
这两个学科的知识为基因工程研究提供了必要的理论依据，使得科学家们能够深入了解基因的结构和功能，以及基因在生物体内的调控方式。
2. 中心法则和同源重组中心法则（Central Dogma）是指DNA通过转录合成RNA，再通过翻译合成蛋白质的过程。
这个法则是基因工程的核心理论依据之一，为科学家们研究基因功能和基因调控提供了指导。
同源重组是指将具有相似DNA序列的两个基因进行重组，产生具有新功能的基因。
同源重组理论为基因工程的基因组操作提供了关键的方法和原理。
3. 克隆技术克隆技术是基因工程中最重要的技术之一，其理论基础主要包括胚胎细胞核移植、体细胞克隆、基因库构建和DNA克隆等。
这些技术使得科学家们能够复制和操控生物体的基因组，从而研究基因功能和产生具有特定性状的生物体。
技术基础1. DNA测序技术DNA测序技术是基因工程研究的重要基础，它使科学家们能够准确地确定DNA序列。
目前常用的DNA测序技术包括Sanger测序、高通量测序和单分子测序等。
这些技术的发展大大促进了基因工程的进步，为基因组操作、基因功能研究和基因治疗等领域提供了强大的支持。
2. 基因组编辑技术近年来，基因组编辑技术成为了基因工程研究的热点。
CRISPR-Cas9技术是其中最为著名和广泛应用的基因组编辑技术。
该技术利用CRISPR-Cas9系统的导引RNA与Cas9蛋白相结合，通过识别和切割DNA序列来实现基因组编辑。
CRISPR-Cas9技术的出现大大简化了基因组编辑的流程，并极大地提高了编辑的效率。
细菌同源重组技术
细菌同源重组技术细菌同源重组技术是一种重要的生物技术手段，可以用来改造细菌的遗传物质，使其具有新的功能和性状。
本文将从细菌同源重组技术的原理、应用以及前景等方面进行介绍。
一、细菌同源重组技术的原理细菌同源重组技术是利用细菌自身的DNA重组机制，将外源基因片段导入到细菌的染色体中，使其具有新的功能。
其主要原理包括以下几个步骤：1. DNA片段的制备：首先，需要从外源生物中提取所需的DNA片段，并经过适当的处理，如酶切、PCR扩增等，得到所需的基因片段。
2. DNA片段的连接：将所得到的外源基因片段与载体DNA连接，形成重组DNA。
载体DNA通常是一种环状的质粒，具有自主复制的能力。
3. 重组DNA的转化：将重组DNA导入到目标细菌中，使其进入细菌细胞内。
4. 重组DNA的整合：在细菌细胞内，重组DNA会与细菌的染色体发生重组，将外源基因片段整合到细菌染色体上。
5. 重组细菌的筛选：通过适当的筛选方法，如抗生素筛选、荧光筛选等，筛选出带有目标基因的细菌。
细菌同源重组技术具有广泛的应用价值，主要体现在以下几个方面：1. 基因工程：细菌同源重组技术可以用于基因工程领域，例如将人类基因导入到细菌中，使其表达人类蛋白，用于药物生产、基因治疗等。
2. 农业领域：细菌同源重组技术可以用于农作物的基因改良，例如将抗虫基因导入到农作物中，提高作物的抗虫能力，减少农药的使用。
3. 环境修复：细菌同源重组技术可以用于环境修复领域，例如利用细菌降解有机物污染物、重金属离子等，净化环境。
4. 蛋白表达：细菌同源重组技术可以用于大规模生产蛋白质。
通过将目标基因导入到大肠杆菌等常见的表达宿主中，利用其高效的蛋白质合成机制，实现大规模蛋白质的生产。
三、细菌同源重组技术的前景细菌同源重组技术在生物技术领域具有广阔的前景。
随着基因测序技术的快速发展，我们对细菌基因组的了解越来越深入，为细菌同源重组技术的应用提供了更多的可能性。
1. 多基因组学研究：细菌同源重组技术可以用于多基因组学研究，通过对不同菌株的基因组进行重组，揭示不同基因之间的相互作用关系，深入研究细菌的生理功能和代谢途径。
dna同源重组
dna同源重组
DNA同源重组是一种基因工程技术，它可以将不同物种的DNA片段进行重组，从而产生新的DNA序列。
这种技术在生物学、医学和农业等领域都有广泛的应用。
DNA同源重组的原理是利用DNA的同源性，即不同物种之间存在相似的DNA序列。
通过将这些相似的DNA序列进行重组，可以产生新的DNA序列，从而实现基因的改造和转移。
在生物学领域，DNA同源重组被广泛应用于基因工程和基因治疗。
通过将人类的基因序列与其他物种的基因序列进行重组，可以产生新的基因序列，从而实现基因的改造和转移。
这种技术可以用于治疗一些遗传性疾病，如囊性纤维化、血友病等。
在医学领域，DNA同源重组也被用于生产重组蛋白。
重组蛋白是一种人工合成的蛋白质，它可以用于治疗一些疾病，如癌症、糖尿病等。
通过将人类的基因序列与其他物种的基因序列进行重组，可以产生新的蛋白序列，从而实现重组蛋白的生产。
在农业领域，DNA同源重组被用于生产转基因作物。
转基因作物是一种通过基因工程技术改造的作物，它可以具有抗虫、抗病、耐旱等特性。
通过将其他物种的基因序列与作物的基因序列进行重组，可以产生新的基因序列，从而实现转基因作物的生产。
DNA同源重组是一种非常重要的基因工程技术，它可以用于改造
和转移基因，从而实现生物的改良和治疗。
随着科技的不断发展，这种技术将会在更多的领域得到应用。
同源重组构建方法
同源重组构建方法引言：同源重组是一种常用的分子生物学技术，它可以通过将不同来源的DNA片段进行重组，创造出新的DNA序列，从而产生具有新功能的蛋白质或基因。
本文将介绍同源重组的基本原理、方法和应用。
一、同源重组的基本原理同源重组是指通过DNA的互补配对原则，将两个或多个DNA片段合并成一个新的DNA序列的过程。
同源重组的基本原理是依赖于DNA双链的互补配对能力，通过酶的介导，在互补的DNA片段之间形成骨架连接，从而实现DNA片段的重组。
二、同源重组的构建方法1.限制性内切酶切割法限制性内切酶切割法是同源重组中最常用的方法之一。
首先，使用限制性内切酶对目标DNA片段进行切割，生成具有互补末端的DNA片段。
然后，将不同来源的DNA片段进行混合，通过DNA 配对，使用DNA连接酶将其连接成一个新的DNA序列。
2.聚合酶链式反应法聚合酶链式反应法是一种利用DNA聚合酶复制DNA的特性，实现同源重组的方法。
首先，设计引物，使其与目标DNA片段的两个末端互补。
然后，在聚合酶链式反应体系中，加入不同来源的DNA片段和引物，通过DNA聚合酶的作用，使引物与DNA片段进行互补配对，从而实现DNA片段的重组。
3.化学合成法化学合成法是一种利用化学方法构建同源重组DNA的方法。
通过化学合成的方式，合成具有互补序列的DNA片段。
然后，将不同来源的DNA片段进行混合，通过DNA配对，将其连接成一个新的DNA序列。
三、同源重组的应用1.基因工程同源重组在基因工程中发挥着重要作用。
通过将不同基因的DNA 片段进行重组，可以产生具有新功能的蛋白质或基因。
这对于研究基因功能、开发新药物等具有重要意义。
2.基因组编辑同源重组也可以用于基因组编辑。
通过将外源DNA片段与目标基因进行同源重组，可以实现基因的敲除、替换或插入，从而实现对基因组的精确编辑。
3.物种改良同源重组在物种改良中也有广泛应用。
通过将不同物种的DNA片段进行重组，可以产生具有新特性的物种，如抗病性植物、高产量农作物等。
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同源重组（Homologus Recombination) 是指发生在染色体之间或同一染色体上含有同源序列的DNA分子之间或分子之内的重新组合，同源重组需要一系列的酶催化。
!!!是最基本的DNA重组方式，通过链的断裂和再连接，在两个DNA分子同源序列间进行单链或双链片段的交换。
Holliday中间体切开并修复，形成两个双链重组体DNA，分别为：
片段重组体(patch recombinant)
拼接重组体(splice recombinant)
片段重组体：
切开的链与原来断裂的是同一条链，重组体含有一段异源双链区，其两侧来自同一亲本DNA。
拼接重组体：
切开的链并非原来断裂的链，重组体异源双链区的两侧来自不同亲本DNA。
基因克隆或重组DNA (recombinant DNA) ：应用酶学的方法，在体外将各种来源的遗传物质与载体DNA接合成一具有自我复制能力的DNA分子——复制子(replicon)，继而通过转化或转染宿主细胞，筛选出含有目的基因的转化子细胞，再进行扩增提取获得大量同一DNA分子。
基因工程(genetic engineering) ：实现基因克隆所用的方法及相关的工作称基因工程。
工具酶功能
限制性核酸内切酶识别特异序列，切割DNA
DNA连接酶催化DNA中相邻的5´磷酸基和3´羟基末端之间形成磷酸二酯键，
使DNA切口封合或使两个DNA分子或片段连接
DNA聚合酶Ⅰ①合成双链cDNA分子或片段连接
②缺口平移制作高比活探针
③DNA序列分析
④填补3´末端
Klenow片段又名DNA聚合酶I大片段，具有完整DNA聚合酶I的5'→3'聚合、
3'→5'外切活性，而无5'→3'外切活性。
常用于cDNA第二链合成，
双链DNA 3'末端标记等
反转录酶①合成cDNA
②替代DNA聚合酶I进行填补，标记或DNA序列分析
多聚核苷酸激酶催化多聚核苷酸5´羟基末端磷酸化，或标记探针
末端转移酶在3´羟基末端进行同质多聚物加尾
碱性磷酸酶切除末端磷酸基
基因载体：
定义：能携带目的基因，具有自我复制能力，实现其无性繁殖或表达有意义的蛋白质的一些DNA分子。
常用载体：质粒DNA，噬菌体DNA，病毒DNA。
克隆载体(cloning vector)：为使插入的外源DNA序列被扩增而特意设计的载体称为克隆载体。
表达载体(expression vector) ：为使插入的外源DNA序列可转录翻译成多肽链而特意设计的载体称为表达载体。
载体的选择标准：能自主复制；具有两个以上的遗传标记物，便于重组体的筛选和鉴定；有克隆位点（外源DNA插入点），常具有多个单一酶切位点，称为多克隆位点；分子量小，以容纳较大的外源DNA。
重组DNA技术的基本原理和过程：
目的基因的获取(obtaining of target gene)
克隆载体的选择和构建(selecting and construction of vector)
外源基因与载体的连接(ligation of target gene and vector)
重组DNA导入宿主(introducing of recombinant DNA in host cells)
重组体的筛选(selection)
克隆基因的表达(expression of cloned gene)
转基因方法：
显微注射法；胚胎干细胞法；逆转录病毒载体法；精子载体法。
基因诊断(genetic diagnosis)：是利用分子生物学及分子遗传的技术和原理，在DNA水平分析、鉴定遗传疾病所涉及基因的置换、缺失或插入等突变。
又称DNA诊断。
基因治疗(gene therapy)：是向有功能缺陷的细胞补充相应功能的基因，以纠正或补偿其基因的缺陷，从而达到治疗的目的。