分子遺傳學技術新進展

分子遺傳學遺傳學（Genetics）是研究生物的遺傳與變異，研究基因的結構、功能及其變異、傳遞和表達規(guī)律的學科。分子遺傳學（moleculargenetics）是研究基因的活動和功能的科學。近年來,分子遺傳技術發(fā)展極為迅速,并對其它的生物學領域產生了巨大的影響?，F(xiàn)在是1頁\一共有25頁\編輯于星期三1、1944年，美國學者埃弗里等首先在肺炎雙球菌中證實了轉化因子是脫氧核糖核酸(DNA)，從而闡明了遺傳的物質基礎。2、1953年，沃森和克里克提出了DNA分子結構的雙螺旋模型，這一發(fā)現(xiàn)常被認為是分子遺傳學的真正開端。3、二十世紀50年代初期至70年代初期，是分子遺傳學迅猛發(fā)展快速進步的年代。在這短短的二十余年間，許多有關分子遺傳學的基本原理相繼提出，大量的重要發(fā)現(xiàn)不斷涌現(xiàn)。現(xiàn)在是2頁\一共有25頁\編輯于星期三分子遺傳學主要研究內容

分子遺傳學不同于一般的遺傳學，傳統(tǒng)的遺傳學主要研究遺傳單元在各世代的分布情況,而分子遺傳學則著重研究遺傳信息大分子在生命系統(tǒng)中的儲存、復制、表達及調控過程。現(xiàn)在是3頁\一共有25頁\編輯于星期三分子遺傳學不是核酸及其衍生物（蛋白質）的生物化學。分子遺傳學研究的對象是分子水平上的生物學過程——遺傳及變異的過程。它研究的是動態(tài)的生命過程，而不是在試管里或電泳儀上孤立地研究生物大分子的結構與功能的簡單的因果關系?，F(xiàn)在是4頁\一共有25頁\編輯于星期三分子遺傳學最新研究進展21世紀①、逆轉錄酶的發(fā)現(xiàn)；②、一些工具酶的先后發(fā)現(xiàn)；③、斷裂基因的發(fā)現(xiàn)；④、DNA測序方法建立；⑤、核酶的發(fā)現(xiàn)；⑥、PCR技術建立；⑦、基因的上游調控序列發(fā)現(xiàn)；⑧、顯微注射技術運用；⑨、基因重組技術發(fā)展、基因治療技術發(fā)展；

⑩、人類基因組計劃實施人類遺傳密碼草圖面世……其它物種基因組測序現(xiàn)在是5頁\一共有25頁\編輯于星期三基因重組技術DNA重組技術是指按照人們的愿望，進行嚴格的設計，通過體外DNA重組技術和轉基因技術，賦予生物以新的遺傳特性，創(chuàng)造出更符合人們需要的生物類型和生物產品，又叫基因工程；也叫基因拼接技術?，F(xiàn)在是6頁\一共有25頁\編輯于星期三DNA重組技術培育抗蟲棉的簡要過程：普通棉花(無抗蟲特性)蘇云金芽孢桿菌提取抗蟲基因通過運載體導入轉基因棉花含抗蟲基因轉基因棉花產生伴胞晶體轉基因棉花有抗蟲特性現(xiàn)在是7頁\一共有25頁\編輯于星期三DNA重組技術的基本工具“分子手術刀”--“分子縫合針”--“分子運輸車”--限制性核酸內切酶DNA連接酶載體現(xiàn)在是8頁\一共有25頁\編輯于星期三1、限制性核酸內切酶——“分子手術刀”

（1）來源：

主要是原核生物；（2）種類：（3）特點：（4）結果：約4000種；識別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵（切點）斷開。(6個,4、5、8個)形成兩種末端黏性末端平末端現(xiàn)在是9頁\一共有25頁\編輯于星期三1、種類：兩類E·coliDNA連接酶T4DNA連接酶

2、DNA連接酶——“分子縫合針”類型E·coliDNA連接酶T4DNA連接酶來源功能大腸桿菌T4噬菌體恢復磷酸二酯鍵只能連接黏性末端能連接黏性末端和平末端(效率較低)相同點差別現(xiàn)在是10頁\一共有25頁\編輯于星期三

可把黏性末端之間的縫隙“縫合”起來，E·coliDNA連接酶或T4DNA連接酶即恢復被限制酶切開的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵作用部位：雙鏈DNA片段之間磷酸二酯鍵現(xiàn)在是11頁\一共有25頁\編輯于星期三作為運載體必須具備的條件1.能夠在受體細胞中自我復制并穩(wěn)定地保存。2.具有限制酶切點，以便與外源基因連接。3.具有某些標記基因，便于進行篩選。4.必需是安全的，不會對受體細胞有害。3、載體——“分子運輸車”現(xiàn)在是12頁\一共有25頁\編輯于星期三

最常用的質粒是大腸桿菌的質粒，其中常含有抗藥基因，如四環(huán)素抗性基因。質粒的存在與否對受體細胞生存沒有決定性作用，但復制只能在受體細胞內完成。

質粒是一種裸露的、結構簡單、獨立于細菌染色體（即擬核DNA）之外，并且具有自我復制能力的雙鏈環(huán)狀DNA分子。質粒是基因工程最常用的載體?，F(xiàn)在是13頁\一共有25頁\編輯于星期三人類基因組計劃在文中，杜爾貝科說：“這一計劃可以與征服宇宙的計劃相媲美，我們也應該以征服宇宙的氣魄來進行這一工作?！倍艩栘惪疲?914～)RenatoDulbecco美國病毒學家

倫敦帝國癌癥研究基金實驗室

現(xiàn)在是14頁\一共有25頁\編輯于星期三總體計劃：在15年內投入至少30億美元進行人類全基因組的分析。

人類單倍體基因組含30億堿基對(bp)的DNA序列，包括約3-4萬個基因，分布于22條常染色體和X、Y性染色體?，F(xiàn)在是15頁\一共有25頁\編輯于星期三HGP基本內容四個圖譜遺傳圖譜物理圖譜序列圖譜轉錄圖譜現(xiàn)在是16頁\一共有25頁\編輯于星期三（一）遺傳圖譜（geneticmap）通過計算連鎖的遺傳標記之間重組頻率而確定它們相對距離的遺傳圖，一般用厘摩（cM）來表示，遺傳圖譜確定了DNA標志在染色體上的相對位置與遺傳距離,故又稱連鎖圖譜（linkagemap）。它顯示所知的遺傳標記在染色體上的相對位置，而不是特殊的物理位置。

現(xiàn)在是17頁\一共有25頁\編輯于星期三（二）物理圖譜（physicalmap）描繪DNA上可以識別的標記的位置和相互之間的距離(以堿基對的數目為衡量單位)，這些可以識別的標記包括限制性內切酶的酶切位點，基因等。物理圖譜不考慮兩個標記共同遺傳的概率等信息。

現(xiàn)在是18頁\一共有25頁\編輯于星期三（三）序列圖譜人類基因組30億bp的全序列圖。以遺傳圖和物理圖為基礎建立。先把龐大的基因組分為若干有路標的區(qū)域，再測序。基本材料：一個DNA序列的重疊克隆群（使測序工作不斷延伸）現(xiàn)在是19頁\一共有25頁\編輯于星期三（四）基因圖譜（genemap）或轉錄圖譜（transcriptionmap）。即在人類基因組中鑒別出占2%至5%的全部基因的位置結構與功能。基本原理：蛋白質推測mRNA的序列，mRNA反轉錄為cDNA，然后利用其與所測序列進行雜交，鑒別出與轉錄有關的基因。現(xiàn)在是20頁\一共有25頁\編輯于星期三基因圖譜的意義1、能為估計人類基因的數目提供可靠的依據。2、提供不同組織、不同時期基因表達的信息（數目、種類及結構功能）。3、提供結構基因的標記，可以作為篩選基因的探針，有直接的經濟價值。4、鑒定病態(tài)基因（如癌基因）的變異位置現(xiàn)在是21頁\一共有25頁\編輯于星期三HGP細節(jié)研究成果1全部人類基因組約有2.91Gbp，約有39000多個基因；2目前已經發(fā)現(xiàn)和定位了26000多個功能基因;3基因數量少得驚人;4人與人之間99.99％的基因密碼是相同的;5人類基因組中存在“熱點”和大片“荒漠”;

現(xiàn)在是22頁\一共有25頁\編輯于星期三6男性的基因突變率是女性的兩倍;7人類基因組中大約有200多個基因是來自于插入人類祖先基因組的細菌基因;8發(fā)現(xiàn)了大約一百四十萬個單核苷酸多態(tài)