酵母菌的基因工程课件
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第十一章 酵母基因工程目前已能够利用基因转移方法研究哺乳动物细胞基因功能,但操作哺乳动物细胞基因组的能力还非常有限。
例如,虽然能把修饰过的基因较容易地导入哺乳动物细胞内,但却不能保证这些基因的调控是正确的。
而且内源野生型基因的存在,使得对修饰过基因的研究变得错综复杂。
利用目前的技术,要把一个野生型基因从哺乳动物细胞基因组中剔除还非常困难。
人们能利用一种不寻常的实验生物,即面包酵母(Saccharomyces cereviae)来弥补研究中的缺陷。
面包酵母以及它的远亲种粟酒裂殖酵母(Schizosaccharomyces pombe)常被微生物学家用来作为研究材料,这是因为它们具有一些十分诱人的生物学特性,使得其操作如同细菌一样容易。
首先,它们生长迅速,大约两个小时增殖一代。
这意味着在两天时间里培养皿中可长出成千上万的克隆酵母菌落。
而哺乳动物细胞增殖一代最快也要16~24h,要获得足够的试验用细胞数量,就需要花费2至3周的时间进行精心培养细胞。
第二,酵母的基因组非常小,比大肠杆菌的基因组仅大几倍,要比哺乳动物细胞的基因组小200倍,这使得遗传分析和分子分析的工作量大大减小。
例如,要建造一个酵母基因组文库仅需要几千个质粒或噬菌体就足够了,而要建造一个完整的哺乳类基因文库需要上百万个质粒或噬菌体。
第三,酵母特别适用于进行遗传分析,这是因为细胞既能以单倍体形式存在,又能以二倍体形式存在。
这样,遗传上的隐性突变利用单倍体细胞就非常容易获得,而作为遗传学家基本工具的遗传互补可简单地用两种不同类型的单倍体突变体交配而获得。
哺乳动物细胞是二倍体(有时甚至更复杂),使其中的隐性突变根本不可能被发现。
作为真核生物,酵母在组织结构上与更复杂的生物更加相像,许多酵母蛋白在结构与功能上与哺乳动物细胞密切相关,这方面的认识大大激发了人们研究酵母的兴趣。
因此,通过对结构简单的酵母的研究,可以加深对哺乳动物细胞功能的了解。
本章将介绍如何对酵母基因组进行实验操作以及通过酵母菌来研究复杂的细胞过程的一些试验。