论文部分内容阅读
摘要：高中生物新教材（人教版）现代生物科技专题中的“基因表达载体”，属于基因工程技术的原理和技术范畴，是基因工程的重要内容。本文从载体的定义、分类，基因表达载体的构件与作用，如何利用生物信息学软件进行绘制以及应用等方面进行资料查阅和总结，以供同行参考。
关键词：基因表达 载体构件 绘制应用
中图分类号：G633.91 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2012）09（c）-0024-01
1 载体的含义与分类
载体是指将外源DNA运载进入受体细胞内的工具。外源DNA与载体在体结合形成重组DNA分子，然后进入受体形成复制子，即在细胞内形成能独自自我复制的遗传因子。作为一个载体须满足：（1）有多种限制性内切酶的切点，但每一种酶最好只有一个酶切位点；（2）外源DNA进入后载体能自我复制；（3）有便于选择的标记基因；（4）具有促进外源DNA表达的调控区。根据载体的用途，将载体分成三类，即克隆载体，主要用于扩增或保存DNA片段，是最简单的载体；穿梭载体是指具有多个复制子能在两个以上的不同宿主细胞复制和繁殖的载体；表达载体是指能将目的基因在人工控制下置于生物宿主中大量生产的载体。根据所在生物体的不同，分为原核表达载体和真核表达载体。
2 表达载体的构件与作用
表达载体是由目的基因﹢启动子﹢标记基因﹢终止子等组成。其系统包括DNA复制及质粒DNA的筛选、目的基因的转录和蛋白质的翻译三个部分。其中，DNA复制及质粒DNA的筛选有DNA复制起点ori、Amp和Tet抗性基因；目的基因的转录包括启动子，抑制物基因和转录终止子，启动子位于目的基因的上游，常用的如Placz等；蛋白质的翻译包括核糖体识别位点SD，翻译起始密码子和终止密码子。启动子是一段具有DNA片段的特殊结构，位于其首端，作用是识别和结合RNA聚合酶，并驱动基因转录出mRNA，通过翻译得到所需蛋白质。终止子位于基因尾端，是具有DNA短片段的特殊结构，其作用是使转录停止下来。标记基因通常是一些抗生素基因，其作用是为了鉴别是否含有目的基因，从而筛选含有目的基因的细胞或者菌株。
3 构建表达载体
基因表达载体的构建是基因工程的第二步，也是其核心。将我们所需的目的基因与特殊的运载体结合的过程，简单来说，也就是将不同来源的DNA重新组合的过程。假如以质粒作为载体，首先要用特定的酶切割质粒，露出黏性末端，然后再用同种酶切切割目的基因，使其产生同样的黏性末端。将目的基因切下的片段插入质粒的切口，使碱基互补配对，两个黏性末端结合在一起形成氢键，然后加入适量DNA连接酶，使两条DNA链形成磷酸二酯键，从连接相邻的脱氧核糖核酸形成重组DNA。如人的胰岛素基因就是通过这种方式与大肠杆菌中的质粒DNA分子结合，形成重组DNA分子（也叫重组质粒）。
4 如何利用分子生物学软件绘制基因表达载体图
无论是制作幻灯片，还是发表文章，常常需要质粒图。基因表达载体质粒图谱的绘制软件很多，这里用DNAMAN软件对基因表达载体质粒作图过程进行说明。DNAMAN是一种常用的核酸序列分析软件，其功能强大，使用方便，已成为一种普遍使用的DNA序列分析工具。它所提供强大的绘质粒图功能，能满足需要。绘制方法如下。
打开DNAMAN软件，点击Draw a new map进入质粒绘图，双击图形区创建图谱，在General状态下选择线条粗细和直径，双击质粒图修改字体和字号，添加元素（Add element）进行色彩和元素类型的选择即可。
5 表达载体的运用
特定的基因表达载体构建成功以后，将我们所需的目的基因导入受体细胞，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、花粉管通道法和基因枪法等；进入动物细胞的方法有显微注射技术，此方法的受体细胞多是受精卵。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。最后是目的基因的检测和表达，用DNA分子杂交技术检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因。用标记的目的基因作探针与mRNA 杂交检测目的基因是否转录出了mRNA。最后检测目的基因是否翻译成蛋白质。有时还需进行个体生物学水平的鉴定。
参考文献
[1] 朱正威，赵占良，等.普通高中生物课程标准教科书-现代生物科技专题[M].北京：人民教育出版社，2007：1-27.
[2] 赵晓刚.高中生物新课程教学研讨—基因工程的教学构思[J].生物学通报，2008，43（2）：26-28.
[3] 魏新元，丑敏霞，等.浅谈现代教育技术及其在分子生物学教学中的应用[J].教育教学论坛，2011，32：44-46.
[4] 宫强，秦翠丽，等.基因工程教学方法改革初探[J].科技信息，2010，14：14-15.
[5] 胡企中.人教版高中生物选3—— 现代生物科技专题编写特点与教法探讨[J].生物学教学，2007，32（3）：46-48.
[6] 郄银东.“基因工程简介”一节研究性学习的渗透[J].中学生物学，2004，6：38-40.
关键词：基因表达 载体构件 绘制应用
中图分类号：G633.91 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2012）09（c）-0024-01
1 载体的含义与分类
载体是指将外源DNA运载进入受体细胞内的工具。外源DNA与载体在体结合形成重组DNA分子，然后进入受体形成复制子，即在细胞内形成能独自自我复制的遗传因子。作为一个载体须满足：（1）有多种限制性内切酶的切点，但每一种酶最好只有一个酶切位点；（2）外源DNA进入后载体能自我复制；（3）有便于选择的标记基因；（4）具有促进外源DNA表达的调控区。根据载体的用途，将载体分成三类，即克隆载体，主要用于扩增或保存DNA片段，是最简单的载体；穿梭载体是指具有多个复制子能在两个以上的不同宿主细胞复制和繁殖的载体；表达载体是指能将目的基因在人工控制下置于生物宿主中大量生产的载体。根据所在生物体的不同，分为原核表达载体和真核表达载体。
2 表达载体的构件与作用
表达载体是由目的基因﹢启动子﹢标记基因﹢终止子等组成。其系统包括DNA复制及质粒DNA的筛选、目的基因的转录和蛋白质的翻译三个部分。其中，DNA复制及质粒DNA的筛选有DNA复制起点ori、Amp和Tet抗性基因；目的基因的转录包括启动子，抑制物基因和转录终止子，启动子位于目的基因的上游，常用的如Placz等；蛋白质的翻译包括核糖体识别位点SD，翻译起始密码子和终止密码子。启动子是一段具有DNA片段的特殊结构，位于其首端，作用是识别和结合RNA聚合酶，并驱动基因转录出mRNA，通过翻译得到所需蛋白质。终止子位于基因尾端，是具有DNA短片段的特殊结构，其作用是使转录停止下来。标记基因通常是一些抗生素基因，其作用是为了鉴别是否含有目的基因，从而筛选含有目的基因的细胞或者菌株。
3 构建表达载体
基因表达载体的构建是基因工程的第二步，也是其核心。将我们所需的目的基因与特殊的运载体结合的过程，简单来说，也就是将不同来源的DNA重新组合的过程。假如以质粒作为载体，首先要用特定的酶切割质粒，露出黏性末端，然后再用同种酶切切割目的基因，使其产生同样的黏性末端。将目的基因切下的片段插入质粒的切口，使碱基互补配对，两个黏性末端结合在一起形成氢键，然后加入适量DNA连接酶，使两条DNA链形成磷酸二酯键，从连接相邻的脱氧核糖核酸形成重组DNA。如人的胰岛素基因就是通过这种方式与大肠杆菌中的质粒DNA分子结合，形成重组DNA分子（也叫重组质粒）。
4 如何利用分子生物学软件绘制基因表达载体图
无论是制作幻灯片，还是发表文章，常常需要质粒图。基因表达载体质粒图谱的绘制软件很多，这里用DNAMAN软件对基因表达载体质粒作图过程进行说明。DNAMAN是一种常用的核酸序列分析软件，其功能强大，使用方便，已成为一种普遍使用的DNA序列分析工具。它所提供强大的绘质粒图功能，能满足需要。绘制方法如下。
打开DNAMAN软件，点击Draw a new map进入质粒绘图，双击图形区创建图谱，在General状态下选择线条粗细和直径，双击质粒图修改字体和字号，添加元素（Add element）进行色彩和元素类型的选择即可。
5 表达载体的运用
特定的基因表达载体构建成功以后，将我们所需的目的基因导入受体细胞，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、花粉管通道法和基因枪法等；进入动物细胞的方法有显微注射技术，此方法的受体细胞多是受精卵。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。最后是目的基因的检测和表达，用DNA分子杂交技术检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因。用标记的目的基因作探针与mRNA 杂交检测目的基因是否转录出了mRNA。最后检测目的基因是否翻译成蛋白质。有时还需进行个体生物学水平的鉴定。
参考文献
[1] 朱正威，赵占良，等.普通高中生物课程标准教科书-现代生物科技专题[M].北京：人民教育出版社，2007：1-27.
[2] 赵晓刚.高中生物新课程教学研讨—基因工程的教学构思[J].生物学通报，2008，43（2）：26-28.
[3] 魏新元，丑敏霞，等.浅谈现代教育技术及其在分子生物学教学中的应用[J].教育教学论坛，2011，32：44-46.
[4] 宫强，秦翠丽，等.基因工程教学方法改革初探[J].科技信息，2010，14：14-15.
[5] 胡企中.人教版高中生物选3—— 现代生物科技专题编写特点与教法探讨[J].生物学教学，2007，32（3）：46-48.
[6] 郄银东.“基因工程简介”一节研究性学习的渗透[J].中学生物学，2004，6：38-40.