第二十三章DNA重组与重组DNA技术

（一）教学要求

在知识传授方面，通过本章节的学习，使学生掌握DNA重组的类型；接合作用、转化作用、转导作用的概念、转座重组的形式；DNA克隆、基因工程、限制性内切核酸酶、回文结构、目的基因、基因载体、质粒的概念；重组DNA技术的基本原理；获取目的基因的途径。熟悉限制性内切核酸酶切割DNA产生的末端类型；目的基因的类型；基因载体的类型；外源基因与载体的连接方式重组体的筛选方法。了解不同类型DNA重组的机理；其它重组DNA技术中常用的工具酶、重组DNA技术与医学的关系。

在能力培养方面，让学生掌握基因克隆的能力；自主学习能力的培养。

在核心素养方面，在学习重组DNA与DNA重组技术中，对学生进行实事求是，尊重科学，依靠科学的教育。形成从现象到本质，简单到复杂，感性到理性的认识方法。通过知识结合拓展阅读培养学生独立思考和尊重科学的意识。

（二）知识点提示

重组DNA技术是基于人们对自然界基因转移和重组的认识发展起来的一门分子生物学技术。自然界基因的转移有几种形式：接合作用、转化作用、转导作用、转座。当细胞与细胞或细菌通过菌毛相互接触时，质粒DNA从一个细胞转移至另一细胞，这种类型的DNA转移称为接合作用。通过自动获取或人为地供给外源DNA，使细胞获得新的遗传表型，这就是转化作用。由病毒携带、将宿主DNA片段从一个细胞转移至另一细胞的现象或机制，称为转导作用。由插入序列和转座子介导的基因移位或重排称为转座。在接合、转化、转导或转座过程中，若不同DNA分子之间发生共价连接称重组。这些过程中的基因重组有两种类型，即位点特异的重组和同源重组。依赖整合酶、在两个DNA序列的特异位点间发生的整合称位点特异的重组。发生在同源序列间的重组称为同源重组，又称基本重组。体外重组DNA技术实质是将不同DNA片段进行人工连接。

利用酶学的方法，将不同来源的DNA分子在体外进行特异切割，重新组成一个新的DNA分子，再通过一定的方式导入宿主细胞并在其内进行扩增表达，产生大量的同一基因或其表达产物，称为基因克隆或分子克隆，又称重组DNA技术。一个完整的基因克隆过程应包括：目的基因的获取，克隆基因载体的选择与改造，目的基因与载体的连接，重组DNA分子导入受体细胞，筛选出含感兴趣基因的重组DNA转化细胞。实现上述过程需要一些重要的工具酶，如限制性核酸内切酶及连接酶等。限制性核酸内切酶是一类识别DNA特异序列的内切核酸酶。人们要克隆并研究的基因称目的基因，其来源有几种途径：化学合成，酶促合成cDNA，制备的基因组DNA及PCR技术。外源DNA离开染色体是不能复制的。将外源基因连接到复制子上，构建嵌合DNA，外源基因即可作为复制子的一部分在宿主细胞中复制。这种复制子就是克隆基因的载体。细菌质粒、噬菌体和一些病毒DNA均可被改造成基因克隆的载体。根据采用的克隆载体性质不同，将重组DNA分子导入受体细菌的方法有转化、转染及感染。将重组DNA分子导入受体菌后，通过适当形式的培养板生长即可获得一定的抗药菌落。利用原位杂交、Southern印迹或免疫学方法对抗药菌落进行筛选，获得含目的基因的转化子菌落，再经扩增、分离重组DNA，获得基因克隆。以上过程也可概括为“分、切、接、转、筛”。分离的克隆cDNA或基因与适当表达载体连接后可实现目的基因在E.coli或其他表达体系的表达。重组DNA技术在疾病病因的发现，表达有药用价值的蛋白质，DNA诊断及疾病的预防等方面具有广泛的应用价值，并促进了当代分子医学的诞生和发展。

（三）教学内容

第一节自然界DNA重组和基因转移同源重组，细菌的基因转移与重组，特异位点重组，转座重组。

第二节重组DNA技术 重组DNA技术相关概念，重组DNA技术基本原理和操作步骤。

第三节重组DNA技术在医学中的应用 疾病基因的发现与克隆，生物制药，基因诊断与治疗，遗传病的预防。

实验：基因克隆与鉴定综合实验

（四）思考题

1. 简述限制性核酸内切酶的概念及作用特点。

2. 简述重组DNA技术的主要步骤。