遗传工程和转基因技术PPT课件.pptx

《遗传工程和转基因技术》是生物学领域中一个重要的主题，涉及到现代生物科技的核心技术。这个主题主要探讨如何通过人工干预，改变生物体的遗传物质，从而实现特定性状的改良或新功能的创造。 表达系统是遗传工程中的关键环节。常见的表达系统包括大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、酵母、昆虫细胞和哺乳动物细胞。大肠杆菌作为最常用的表达系统，因其操作简便、繁殖速度快、成本低等优点被广泛应用。然而，它的局限在于无法正确折叠多肽，可能形成无活性的包涵体，并且缺乏转录后修饰，这可能导致蛋白质无法正常发挥功能。相比之下，酵母细胞作为简单的真核细胞，能进行转录后修饰，适合表达类似哺乳动物细胞的蛋白质，但其内部的蛋白水解酶可能会降低蛋白质产量。 昆虫细胞和哺乳动物细胞则是更为复杂的表达系统。昆虫细胞利用杆状病毒表达外源蛋白质，能高效折叠并修饰蛋白质，但成本较高。哺乳动物细胞是生产哺乳动物蛋白质的理想平台，能够进行精确的转录后修饰，但同样，其培养成本也是最高的。 在构建表达系统时，启动子的选择至关重要。启动子决定了外源基因的表达水平，理想情况下，它应具备强表达、基础转录水平低和可诱导的特点。例如，lac启动子和trp启动子是大肠杆菌中常用的原核启动子，可以通过IPTG等诱导物进行控制。在设计启动子时，还需要考虑到核糖体结合位点、SD序列以及翻译起始和终止密码子的影响。 在克隆过程中，载体的选择和构建同样重要。克隆质粒载体需要包含目的基因、调节基因、转录终止子、抗生素抗性基因和复制起点等元件，以便于基因的稳定存留、筛选和复制。例如，pGEM-T和pGEM-T Easy载体特别设计用于PCR产物的克隆，方便后续的鉴定和操作。 至于表达质粒载体，它们通常需要一个强启动子、核糖体结合序列和转录终止序列，以确保外源基因的有效表达。lac启动子和trp启动子等是常用的原核表达质粒的启动子，可以通过不同的诱导机制来控制基因表达。 遗传工程和转基因技术涉及的生物学原理和实验技术繁多，从基因克隆到表达系统的优化，每个步骤都需要精心设计和精准操作，以确保最终目标蛋白的成功制备和功能实现。