转基因生物和基因打靶 转基因动物 转基因植物 基因打靶
转基因动物(transgenic animal) 用人工方法将外源基因导入或整合到基因组内，并能稳定传代的一类动物 特点 分子及细胞水平操作，组织及动物整体水平表达
基本原理 目的基因 显微注射 受精卵或胚胎细胞 整合 植入输卵管 目的基因 显微注射 受精卵或胚胎细胞 整合 植入输卵管 外源基因：顺式作用元件 结构基因 报告基因(report gene) 融合基因
基本方法 显微注射法 胚胎干细胞法(embryonic stem cells,ES细胞) 逆转录病毒感染法 精子载体法 转基因动物中外源基因的检测 染色体及基因水平：斑点杂交、Southern杂交、PCR 转录水平：Northern杂交 蛋白质水平：Western印迹
转基因动物的应用 基因特异表达的研究 发现基因的新功能 发现新基因 建立基因表达、调控的动物模型 建立人类疾病的动物模型等
转基因植物(transgenic plant) 基本方法 获得目的基因 受体细胞培养：如植物愈伤组织等 目的基因导入受体细胞 培养转化细胞 筛选、培植、鉴定 农杆菌介导的基因转移： 冠瘿瘤 Ti质粒(tumor-in-ducing plasmid) 转移DNA(transfer DNA,T-DNA)
转基因植物在医学上的应用 生产药用蛋白 生产新的疫苗等 转基因植物的安全性探讨
基因打靶(gene targeting) 通过DNA定点同源重组，改变基因组中的某一特定基因，在生物活体内研究该基因的功能。 基因敲除(gene knockout)：定向敲除 基因敲入(gene knockin)：定向替代
基因打靶的必备条件 胚胎干细胞(ES细胞) 打靶载体 能在体外培养，保留发育的全能性 Neo（新霉素）阳性筛选标志 HSV-tk阴性筛选标志：单纯疱疹病毒(herpes simplex virus) 胸腺嘧啶激酶(thymidine kinase)
基因敲除的基本程序 打靶载体的构建 打靶载体导入ES细胞：重组置换 基因敲除ES细胞注射入胚泡 胚泡植入假孕小鼠的子宫中 嵌合体的杂交育种
基因打靶在医学中的应用 基因打靶与遗传病 基因打靶与肿瘤的研究 基因打靶与生物制药
第十四章 基因与疾病 基因结构异常的分子机制 基因结构变异与异常血红蛋白病 基因结构变异与地中海贫血 基因结构变异与血友病甲 基因结构变异与血友病乙
基因结构异常的分子机制 DNA一级结构变异的分子机制 自发突变；诱发突变 诱变因素：诱变剂 碱基和核苷类似物：5-氟尿嘧啶；6-巯基嘌呤 烷化剂：氮芥、环磷酰胺；活性烷基 抗生素类：放线菌素D 染色剂：吖啶黄 亚硝酸盐 电离辐射和紫外线照射
诱变剂的作用机制 碱基类似物诱发突变 改变DNA的化学结构 结合到DNA上诱发移码突变：如吖啶类 紫外线及其它射线引起的DNA分子的变化 取代天然化合物，引起配对错误，如5-嗅尿嘧啶使A-T变G-C 改变DNA的化学结构 亚硝酸盐（HNO2），氧化脱氨 结合到DNA上诱发移码突变：如吖啶类 紫外线及其它射线引起的DNA分子的变化
突变类型及其遗传效应 突变类型 突变的遗传效应：改变了DNA的碱基排列顺序 点突变：转换，颠换；缺失；插入；倒位 遗传密码的改变：错义突变；无义突变；同义突变；移码突变 对mRNA剪接的影响 蛋白质肽链中的片段缺失
基因结构变异与异常血红蛋白病 血红蛋白(Hb)变异的分子基础 单个碱基替代 密码子的缺失与嵌入 移码突变 终止密码突变 融合基因
不稳定血红蛋白病 成因 结果：血红素脱下，排出；珠蛋白，亨氏小体，溶血性贫血 与血红素接触的氨基酸发生了置换：疏水的“血红素口袋” 在α-螺旋上的氨基酸发生了替代 α1β1接触面上的氨基酸发生置换 氨基酸缺失 结果：血红素脱下，排出；珠蛋白，亨氏小体，溶血性贫血
血红蛋白M病 伴有红细胞增多症的异常血红蛋白病 高铁血红蛋白（Hb M）：珠蛋白点突变，His被Tyr取代，氧亲和力下降，紫绀 位于α1β2接触面上的氨基酸发生取代 位于珠蛋白肽链羧基端的氨基酸间不能形成盐桥 氨基酸取代影响β链与2 ,3-二磷酸甘油酸(2,3-DPG)的结合 “血红素口袋”四周的氨基酸被取代
基因结构变异与地中海贫血 地中海贫血：珠蛋白肽链合成受到抑制所引起的溶血性贫血 α-地中海贫血： α链的合成受到抑制 α-珠蛋白基因家族： α类： α和ζ；β类：β、γ、δ和ε α-地中海贫血的分子基础
β-地中海贫血 原因：β链的合成明显减少或完全不能合成 突变对基因表达的影响： 转录水平降低 RNA剪接异常 翻译缺陷 RNA修饰缺陷 生成不稳定的β珠蛋白 基因缺失引起的β0-地中海贫血
基因结构变异与血友病甲 “经典”血友病：X染色体连锁，自发性出血 病因：因子Ⅷ活性缺乏，因子Ⅷ基因的缺陷 基因缺失 插入突变 点突变 基因重排
基因结构变异与血友病乙 性连锁遗传性出血性疾病，因子Ⅸ缺乏 因子Ⅸ基因缺陷 基因缺失 基因插入 RNA剪接部位突变 无义突变 错义突变