-第十四章 基因重组与基因工程.pptx

基因重组与基因工程是生物学中的关键技术，特别是在分子生物学和生物技术领域。它们涉及DNA分子的操纵，以实现特定的遗传性状的改变或创造新的生物功能。以下是对这些概念的详细解释： 基因重组是自然发生的过程，其中DNA片段在细胞内部、细胞之间，甚至跨物种之间进行交换。这个过程使得遗传信息得以重新排列，产生新的遗传组合，可能产生新的表型特征。重组通常发生在减数分裂期间的同源染色体配对过程中，或者通过DNA修复机制，如非同源末端连接和同源定向修复。 基因工程是人为干预下的基因重组，它利用现代生物技术手段将外源DNA片段引入宿主细胞，使其复制和表达。这个过程通常包括以下几个步骤：选择目标基因，然后用限制性内切酶切割DNA，形成粘性末端；接着，通过连接酶将这些DNA片段与载体DNA（如质粒或噬菌体）连接起来，形成重组DNA分子；将重组DNA导入宿主细胞，如大肠杆菌或其他哺乳动物细胞，以实现基因的表达。 接合作用是一种细菌间的基因转移方式，涉及到F因子的参与。F因子是一种含有鞭毛蛋白编码基因的质粒，能够使F+细菌与F-细菌接触后通过性鞭毛连接转移DNA，从而改变F-细菌的遗传性状。 转化是另一种基因转移方式，指通过将外来DNA引入生物体，使其遗传性状发生改变。1943年Avery的实验展示了肺炎双球菌的转化现象，证明DNA是遗传物质。转化也可以通过噬菌体介导，称为转染，其中噬菌体将DNA注入宿主细胞，导致细胞遗传性状的改变。 整合是指外来DNA与宿主细胞DNA结合并成为其一部分的过程，这可能导致基因表达的改变。转导则是在整合后，外来DNA可以从宿主染色体中切割出来，并携带部分宿主DNA，将这些基因转移到其他细胞中。 转座是DNA片段在基因组内移动的现象，包括插入序列和转座子。插入序列（IS）是一类较小的DNA元件，而转座子更为复杂，包含转座酶基因以及其他可能的遗传信息。转座子在基因组中的移动可以导致基因的激活或失活，是基因多样性的重要来源。 例如，在免疫系统中，免疫球蛋白重链基因的多样性就依赖于基因的转座和重组。通过不同可变区基因和恒定区基因的组合，产生多样化的免疫球蛋白，以应对广泛的抗原。 基因重组和基因工程的应用广泛，包括药物生产、作物改良、疾病治疗（如基因疗法）以及基础科学研究。这些技术的不断发展为理解和操纵生命的基本单位——基因，提供了强大的工具。然而，同时也要注意伦理和安全问题，确保基因工程的使用符合道德标准，不会带来不可预见的环境或健康风险。