A. 基因工程,如果目的基因的序列已知,我们可以用化学方法合成目的基因,这里的化学方法具体指什么
一.磷酸二酯法
磷酸二酯法的基本原理是,将二个分别在5′-或3′-末端带有适当保护基的脱氧单核苷酸连接起来,形成一个带有磷酸二酯键的脱氧二核苷酸。
DNA合成所采用的出发原料是脱氧核苷酸或脱氧单核苷酸;它们都是多功能团的化合物。必须将不参加反应的基团用适当的保护基因选择性地保护起来。这样,具5′保护的单核苷酸,便能够通过它的3′-OH
同另一个具有3′保护的单核苷酸的5′-P之间定向地形成一个二酯键,从而使它们缩合成两端均被保护的二核历扮衫苷酸分子。实验中使用的各种不同的保护基团,有些可以通过酸处理移去,有些则可以用碱处理移去。一端脱保护的二核苷酸分子,如带5′保护的二核苷酸分子,又能够同另一个带3′-保护的单核苷酸分子进行第二次缩合反应,形成一个三核甘酸分子。这样从缩合反应开始,到保护基团的消除,再进行新一轮缩合反应。如此反复进行多次,直到获得所需长度的寡聚脱氧核苷酸为止。肢腔
二.亚磷酸三酯法
原理是将所要合成的寡聚核苷酸链的3′-末端先以3′-OH与一个不溶性载体,如多孔玻璃珠(CPG)连接,然后依次从3′-5′的方向将核苷酸单体加上去,所使用的核苷酸单体的活性官能团都是经过保护的。
三.寡核苷酸连接法
化学合成寡聚核苷酸片段的能力一般局限于150~200bp,而绝大多基因的大小超过了这个范围,因此,需要将寡核苷酸适当连接组装成完整的基因。常用的基因组装方法主要有以下二种:
第一种方法是先将寡聚核苷酸激活,带上必要的5’-磷酸基团,然后与相应的互补寡核苷酸片段退火,形成带有粘性末端的双链寡核苷酸片段,再用T4DNA连接酶将它们彼此连接成一个完整的基团或基团的一个大片段。
第二种方法是将两条具有互补3’末端的长的寡核苷酸片段彼此退火,所产生的单链DNA作为模板在大肠杆菌DNA聚合酶Klenow片段作用下,合成出相应的互补链,所形成的双链DNA片段,可经处理插入适当的载体上。
限制化学法合成基因的因素主要有三:①已知序列且有应用价值的基因很少,而植物来源的基因更少;
②化学合成的寡核苷酸片段长度有限,经基因组装才能合成较大的目的基因,而这缺局往往使基因制备难度加大;
③化学基因合成相比之下比较昂贵。
B. 人工合成目的基因的办法
人工合成基因有以下两种办法:
一·基因工程。
(一)概念:基因工程是指按照人们的愿望,进行严格的设计,通过体外DNA重组和转基因技术,赋予生物以新的遗传特性,创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的,又叫做DNA重组技术。
基因工程的原理及技术
原理:基因重组
第一步:目的基因的获取
1.目的基因是指: 编码蛋白质的结构基因 。
2.原核基因采取直接分离获得,真核基因是人工合成。人工合成目的基因的常用方法有反转录法_和化学合成法_。
3.PCR技术扩增目者培梁的基因
(1)原理:DNA双链复制
(2)过程:第一步:加热至90~95℃DNA解链;第二步:冷却到55~60℃,引物结合到互补DNA链;第三步:加热至70~75℃,热稳定DNA聚合酶从引物起始互补链的合成。
第二步:基因表达载体的构首运建
1.目的:使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且可以遗传至下一代,使目的基因能够表达和发挥作用。
2.组成:目的基因+启动子+终止子+标记基因
第三步:将目的基因导入受体细胞_
1.转化的概念:是目的基因进入受体细胞内,并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。
2.常用的转化方法:
将目的基因导入植物细胞:采用最多的方法是 农杆菌转化法。
将目的基因导入动物细胞:最常用的方法是 显微注射技术。此方法的受体细胞多是 受精卵。
3.重组细胞导入受体细胞后,筛选含有基因表达载体受体细胞的依据是标记基因是否表达。
第四步:目的基因的检测和表达
1.首先要检测 转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因,方法是采用 DNA分子杂交技
术。
2.其次还要检测 目的基因是否转录出了mRNA,方法是采用 用标记的目的基因作探针与mRNA杂
交。
二·蛋白质工程
1·概念:蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础,通过基因修饰
或基因合成,对现有蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质,以满足人类的生产和生活的需
求。(基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质)
2·蛋白质工程崛起的缘由:基因工程只能生产自然界已存在的蛋白质。
3·蛋白质工程的基本原理:它可以根据人的需求来设计蛋白质的结构,又称为第二代的基因工
程。
4·基本途径:从预期的蛋白质功能出发,设计预期的蛋白质结构,推测应有的氨基酸序列,找中竖到
相对应的脱氧核苷酸序列(基因)以上是蛋白质工程特有的途径;以下按照基因工程的一般步骤
进行。(注意:目的基因只能用人工合成的方法)
C. 基因合成的方法有哪些
目前人圆歼蠢工合成基因的方法主要有两条.一条途径是以目的基因转录成的信橘陪使RNA为模版,反转录成互补的单链DNA,然后在酶的作用下合改腊成双链DNA,从而获得所需要的基因.
D. 人工合成目的基因的方法有哪些途径
目前人工合成基因的方法主要有两条。一条途径是以目的基因转录成的信使rna为模版,反转录成互补的单链dna,然后在酶的作用下合成双链dna,从而获得所需要碰冲的基因。
另一条途径是根据已知的蛋白质的氨基酸序列,推测出相应的信使rna序列,然后按照碱基互补配对的原则,推测出它的基因的核苷酸序列,闷吵薯再通过化学方法,以单核苷酸为原料合成目的基因。如人的血红蛋白基因胰蚂者岛素基因等就可以通过人工合成基因的方法获得。