材料基因工程

下载地址：http://www.instrument.com.cn/download/shtml/036497.shtml本书由数十位中青年医学分子生物学专家集体编著。详细系统的介绍了基因和基因工程概论、基因组的结构、基因的转移和重组、基因表达的调控、工具酶及其应用、基因工程载体及其选用、聚合酶链反应、基因的克隆及其进展、外源基因表达系统、转基因动物、基因诊断、基因工程抗体、基因工程药物、基因治疗及基因工程疫苗等，还收录了数10种常用的分子生物学试验方法。具有简明扼要、图文并茂、可操作性强等特点。希望大家尊重原创，并在引用时，注明出处。

第一步：目的基因的制取: 用限制性内切酶直接对基因组DNA进行部分酶切，产生一系列大小不等的DNA片段。那里面含有一种或几种遗传信息的全套遗传密码。获取目的基因是基因工程操作的关键。基因工程的原料就是目的基因。所谓目的基因，是指已被或欲被分离、改造、扩增和表达的特定基因或DNA片段，能编码某一产物或某一性状。目前获取目的基因的方法主要有三种：反向转录法、内切酶切割分离法和人工合成法. 第二步：基因载体的选取: 用人工方法，取得目的基因的适宜的载体，即质粒（一种环状双链DNA）或病毒。载体一般带有必要的标志基因，以便进行检测。 基因克隆载体必须具备三个条件： a.具有能使外源DNA片段组入的克隆位点。 b.能携带外源DNA进入受体细胞，或游离在细胞质中进行自我复制，或整合到染色体DNA上随染色体DNA的复制而复制。 c.必须具有选择标记，承载外源DNA的载体进入受体细胞后，以便筛选克隆子。http://learn.gxtc.edu.cn/NCourse/swjs/gene/Images/bz1.jpg基因工程的基本过程(点击放大) 第三步：DNA的体外重组: 即用人工方法，让目的基因与运载体相结合，首先要用限制性内切酶和其他一些酶类，切割或修饰载体DNA和目的基因，然后用连接酶将两者连接起来，使目的基因插入载体内，形成重组DNA分子。这些工作都在生物体外进行，所以基因工程操作又叫体外DNA重组。 第四步：DNA重组体导入受体细胞: 将外源DNA片段与载体DNA连接形成DNA重组体，即重组DNA。 这种重组体连接的方法主要有： 粘性末端连接法：应用同一种限制性内切酶切割载体和外源DNA分子，可产生相同的粘性末端（接口处的碱基互补），进一步用DNA连接酶将断口连好，即可获得重组DNA分子。http://learn.gxtc.edu.cn/NCourse/swjs/gene/Images/zhuru.jpgDNA重组体导入受体细胞 钝性末端连接法：用化学合成法或逆转录法得到的外源DNA片段，均为钝性末端，这种末端也可以用特殊的连接酶连接，但效率太低。通常需要用人工方法加上粘性末端，再进行连接。第五步：受体细胞的繁殖扩增: 含重组DNA的活受体细胞，再在适当的培养条件下，并进行繁殖和扩增，使得重组DNA分子在受体细胞内的拷贝数大量增加。 第六步：克隆子的筛选和鉴定: 受体细胞经转化（传染）或传导处理后，真正获得目的基因并能有效表达的克隆子一般来说只是一小部分，而绝大部分仍是原来的受体细胞，或者是不含目的基因的克隆子。为了从处理后的大量受体细胞中分离出真正的克隆子，需要对克隆子进行筛选和鉴定。 第七步：目的基因的表达。

摘要 文章主要介绍以基因工程构建菌种E. coli （pTH08+prh-T04）/VT418发酵生产L-苏氨酸，在10M3发酵罐中发酵产酸8.5-9.0%；转化率39-41%；周期48-52小时。文章强调在苏氨酸发酵过程中pH值以及溶氧的控制非常重要关键词：基因工程、发酵、苏氨酸一、前言L-苏氨酸是一种必需氨基酸，按世界粮农组织的标准计算，一克食品蛋白质中含苏氨酸40mg，占全部氨基酸的11%。欧美型食品中缺少苏氨酸，补充苏氨酸就能提高食品的营养价值。配合饲料也需要苏氨酸，因此近十年来，苏氨酸生产增长了5.3倍。具统计，1990年全世界苏氨酸产量为700吨/年，1996年增加到4000吨/年，2002年则猛增至35000吨。资料显示，使用植物型饲料，成畜必需添加赖氨酸和苏氨酸，比例为10：1，而幼畜为3：1。按10：1计算,目前全世界苏氨酸的需求量不应低于5万吨/年，缺口为较大。苏氨酸的生物合成途径及代谢调控机理来看，苏氨酸和赖氨酸一样，同属天冬氨酸族氨基酸。是葡萄糖经糖酵解途径生成丙酮酸，再经三羧酸循环CO2固定反应生成四碳二羧酸，后经氨基化反应生成天冬氨酸。国内外通常用传统育种和基因工程方法来获得苏氨酸的高产菌种，传统育种目前最高产酸为2-3%。在基因工程菌方面，木柱等将解除AKⅠ和HDⅡ反馈抑制的突变株HNr59的Etr-1基因导入产苏氨酸25g/L的T-693菌株,选育出具有6种调节变异组合的转导子T-1026，相同条件下可产苏氨酸40g/L。据日本味之素公司报道，用E.coliK12菌株（AHVr＋Ile－＋Met－＋pro－）含苏氨酸合成酶操纵子基因的质粒转化E.coliK12（Thr－），积累苏氨酸13.4g/L（转化率40%），小罐发酵产酸65g/L，转化率48%。前苏联全苏工业微生物遗传育种研究所的Debabov等构建了大肠杆菌基因工程菌E.coli BKIIMB-3996 工程菌，重组质粒Pvic40中含苏氨酸操纵子的三个基因thr A, thrB, thrC，遗传标记为Sac+（能以蔗糖为碳源）， thr r （抗苏氨酸）和Hser(抗高丝氨酸)，在蔗糖为碳源的流加补料方式，最高产量为85.0 g/L。综上所述，国内外用传统育种方法的菌种产酸水平在30-40g/L；用基因工程方法的菌种产酸水平在80-90g/L。二、材料与方法1. 菌种：E. coli （pTH08+prh-T04）/VT418 (上海新立公司构建)2. 培养基配方2.1 斜面培养基(g/l)葡萄糖 2.0 NH4Cl 1.0 KH2PO4 1.5 Na2HPO4 3.5 MgSO4·7H2O 0.1琼脂 20.0 加蒸馏水溶解，调pH7.0-7.2，定容1000ml，0.8Kg/cm2灭均30分钟，冷却至50℃左右加入氨苄青霉素溶液，最终浓度为50γ/ml。2.2 摇瓶种子培养基(g/l)葡萄糖 40.0 KH2PO4 1.0 MgSO4·7H2O 0.5 (NH4)2SO4 10.0 玉米浆2.0 CaCO3 15 氨苄青霉素 50γ/ml 加自来水溶解，调pH7.0-7.2，定容1000ml，分装至500ml摇瓶，0.8Kg/cm2 灭菌30分钟，接种前加入CaCO3（121℃，60分钟灭菌，烘干）和氨苄青霉素。2.3摇瓶发酵培养基(g/l)葡萄糖 80.0 (NH4)2SO4 25.0 KH2PO4 2.0 MgSO4·7H2O 1.0MnSO4·5H2O 0.5 FeSO4·7H2O 0.5 CaCO3 30.0 加自来水溶解，调pH7.0-7.2，定容1000ml，分装至500ml摇瓶，0.8Kg/cm2 灭菌30分钟，接种前加入CaCO3（121℃，60分钟灭菌，烘干）2.4 种子罐培养基葡萄糖4% (NH4)2SO4 1% KH2PO4 0.1% MgSO4·7H2O 0.05% 玉米浆 0.2% 泡敌0.01%。加水溶解pH自然，121℃灭菌20分钟，消后定容400L。接种前加入无菌氨苄青霉素50ug/L。2.5 发酵罐培养基葡萄糖8% (NH4)2SO4 2.5% KH2PO4 0.2% MgSO4·7H2O 0.1%FeSO4·5H2O 0.05% MnSO4·5H2O 0.05% 泡敌 0.01%。加自来水溶解pH自然，121℃灭菌20分钟，消后定容5.1M3。1.0Kg/cm2灭菌20分钟。