基因工程的载体

基因工程载体体外获得的任一DNA片段,必须插入到能够自我复制的载体内,再转入宿主细胞,才能得到复制和进行表达。

基因工程载体(Vectors)确实是携带外源基因进入受体细胞进行繁育和表达的一种工具。

载体的功能运送外源基因高效转入受体细胞为外源基因提供复制能力或整合能力为外源基因的扩增或表达提供必要的条件基因工程中3种要紧类型的载体：1.质粒载体2.噬菌体载体3.柯斯质粒〔cosmid〕载体基因工程对载体的要求〔1〕在宿主细胞内能独立复制。

〔2〕有选择性标记。

〔3〕有一段多克隆位点。

外源DNA插入其中不阻碍载体的复制。

〔4〕分子量小，拷贝数多。

〔5〕容易从宿主细胞中分离纯化。

第一节质粒(plasmid)载体质粒是一种独立于染色体外的双链闭环的DNA分子，具有自主复制和转录能力，能在子代细胞中保持恒定的拷贝数，并表达所携带的遗传信息。

质粒的复制和转录要依靠于宿主细胞编码的某些酶和蛋白质，如离开宿主细胞那么不能存活，而宿主即使没有它们也能够正常存活。

(一)质粒的构形环形双链的质粒DNA在提取过程中通常显现三种不同的构型：①共价闭合环形DNA〔cccDNA〕②开环DNA〔open circular,ocDNA〕③线形DNA〔linear,lDNA〕〔二〕质粒的转移性指质粒从一个细胞转移到另一个细胞的特性。

接合型质粒：除了带有自我复制所必需的遗传信息外，还带有一套操纵细菌配对和质粒接合转移的基因。

如：F质粒〔性质粒或F因子〕甚至能使寄主染色体上的基因随其一道转移到原先不存在该质粒的受体菌中。

不符合基因工程的安全要求。

非接合型质粒：带有自我复制所必需的遗传信息，但失去了操纵细菌配对和质粒接合转移的基因，因而不能从一个细胞转移到另一个细胞。

如R质粒〔抗性质粒〕、Col质粒〔细菌素养粒〕。

符合基因工程的安全要求。

R质粒：带有一种或数种抗生素抗性基因，使寄主获得同样的抗生素抗性性状〔resistance〕。

Col质粒：细菌素通过与敏锐细菌细胞壁的结合作用，抑制一种或数种细胞生命过程。

基因工程中常用载体及其主要特点基因工程这一话题，听起来就像科幻小说里的情节，其实离我们并不遥远。

今天咱们就聊聊基因工程中的一些常用载体，简单明了，让你听得懂，明白得了！准备好了吗？那就跟我一起走进这奇妙的基因世界吧！1. 什么是载体？首先，得先搞清楚，什么是载体。

简单来说，载体就是那些能“背负”外来基因的“快递小哥”。

它们把我们想要的基因装上，然后送到目标细胞里。

这就像是你点了一份外卖，外卖小哥把美味的食物送到你家。

没有它们，我们的基因工程可就没法开展了。

想象一下，如果没有这些小哥，基因可怎么进得了细胞的大门呢？1.1 质粒载体说到载体，质粒可算是老前辈了。

质粒就像是细菌的“USB闪存”，它能自我复制，携带外来基因，简直就是基因工程的明星。

质粒的特点是操作简单、成本低，而且它们在细菌中可以很稳定地传递下去。

想想看，若是你把一张重要的文件放在闪存里，不仅可以在一台电脑上使用，还能借给朋友，这种“共享经济”在基因界也在不断上演。

质粒载体就是这样的存在，方便又实用，真是个好帮手！1.2 噬菌体载体再说说噬菌体载体。

这个名字听起来就有点威风，实际上它就是一种能感染细菌的病毒。

噬菌体载体像个特种部队，能精准地将目标基因送到细菌里。

它的特点是能在细菌中以极高的效率进行复制。

想象一下，像忍者一样悄无声息地完成任务，真是酷毙了！当然，它的使用相对复杂，需要一定的技术支持，不过一旦掌握，可是非常厉害的工具。

2. 常见的真核载体讲完细菌的载体，咱们再来看真核细胞的载体，这可得好好聊聊了。

2.1 真核表达载体真核表达载体，是为了在真核细胞中表达外来基因而设计的。

这就像是在高档餐厅里，得有专业的厨师才能把菜做好。

真核表达载体通常含有强大的启动子、终止子和选择标记。

它们能够确保外来基因在真核细胞中顺利表达。

举个例子，就像你去商场买了新衣服，得先试穿才知道合不合适，对吧？这载体也得确保外来基因在细胞中能够“穿”得合适，才能发挥作用。

第三章基因工程载体体外获得的任一DNA片段,必须插入到可以自我复制的载体内,再转入宿主细胞,才能得到复制和进行表达。

基因工程载体(Vectors)就是携带外源基因进入受体细胞进行繁殖和表达的一种工具。

载体的功能运送外源基因高效转入受体细胞为外源基因提供复制能力或整合能力为外源基因的扩增或表达提供必要的条件基因工程中3种主要类型的载体：1.质粒载体2.噬菌体载体3.柯斯质粒（cosmid）载体基因工程对载体的要求（1）在宿主细胞内能独立复制。

（2）有选择性标记。

（3）有一段多克隆位点。

外源DNA插入其中不影响载体的复制。

（4）分子量小，拷贝数多。

（5）容易从宿主细胞中分离纯化。

第一节质粒(plasmid)载体质粒是一种独立于染色体外的双链闭环的DNA分子，具有自主复制和转录能力，能在子代细胞中保持恒定的拷贝数，并表达所携带的遗传信息。

质粒的复制和转录要依赖于宿主细胞编码的某些酶和蛋白质，如离开宿主细胞则不能存活，而宿主即使没有它们也可以正常存活。

(一)质粒的构形环形双链的质粒DNA在提取过程中通常出现三种不同的构型：①共价闭合环形DNA（cccDNA）②开环DNA（open circular,ocDNA）③线形DNA（linear,lDNA）（二）质粒的转移性指质粒从一个细胞转移到另一个细胞的特性。

接合型质粒：除了带有自我复制所必需的遗传信息外，还带有一套控制细菌配对和质粒接合转移的基因。

如：F质粒（性质粒或F因子）甚至能使寄主染色体上的基因随其一道转移到原先不存在该质粒的受体菌中。

不符合基因工程的安全要求。

非接合型质粒：带有自我复制所必需的遗传信息，但失去了控制细菌配对和质粒接合转移的基因，因而不能从一个细胞转移到另一个细胞。

如R质粒（抗性质粒）、Col质粒（细菌素质粒）。

符合基因工程的安全要求。

R质粒：带有一种或数种抗生素抗性基因，使寄主获得同样的抗生素抗性性状（resistance）。

Col质粒：细菌素通过与敏感细菌细胞壁的结合作用，抑制一种或数种细胞生命过程。

基因工程常用的三种载体载体是基因工程中常用的一种工具，用于将外源基因导入宿主细胞中并进行表达。

常见的载体有质粒、病毒和人工染色体。

本文将分别介绍这三种载体的特点、用途和优缺点。

1. 质粒：质粒是圆形、双链DNA分子，广泛应用于基因工程中。

质粒的构建相对简单，可以通过DNA重组技术来插入外源DNA 片段。

质粒通常包含由宿主细胞识别的来源于细菌或酵母的起源序列，以实现在细胞中的复制和维持。

此外，质粒上还包含选择性标记基因和表达调控元件，以便筛选和调控目标基因的表达。

质粒在基因工程中有着广泛的应用。

首先，质粒载体可以在大肠杆菌等常见细菌中表达外源基因，用于重组蛋白的产生和纯化，或进行功能研究。

此外，质粒也可以构建用于植物和动物细胞的转染，用于基因转导和基因治疗等领域的研究。

质粒的优点在于构建简单，易于操作，并且可以在多种细胞中进行表达。

然而，质粒的转染效率较低，不适合大规模基因转导。

此外，在某些细胞中，质粒的稳定性较差，易丧失外源基因。

2. 病毒：病毒是一类依赖于细胞代谢活动的生物体，可以将外源基因导入宿主细胞并进行复制和表达。

常见的基因工程病毒载体包括腺病毒、逆转录病毒和腱实病毒等。

病毒载体的主要特点是高效的基因转导能力和细胞特异性。

由于病毒依赖于细胞进行复制和表达，因此病毒载体能够实现高效转导和表达目标基因。

此外，病毒载体还可以通过选择性修饰病毒表面蛋白来实现对特定细胞的特异性转染，进一步提高基因转导效率。

病毒载体被广泛应用于基因治疗和基因敲除等研究领域。

在基因治疗中，病毒载体能够将替代基因导入患者细胞中，以治疗某些遗传性疾病。

在基因敲除中，病毒载体则可以导入携带某种特殊序列的DNA片段，进而敲除靶基因。

然而，病毒载体也存在一些限制。

首先，病毒复制过程中可能引起细胞毒性反应，对细胞造成伤害。

其次，病毒载体的构建和生产相对复杂，需要严格的无菌操作和关键的质控步骤。

3. 人工染色体：人工染色体是一种合成的染色体模拟体，可用于将大片段基因组DNA导入宿主细胞中。

基因⼯程的载体种类基因⼯程的载体对于外源基因的复制、扩增、传代乃⾄表达⾄关重要，其必需具备以下条件：①具有有效运载能⼒，能够进⼊宿主细胞；②对多种限制酶有单⼀或较少的切点，最好是单⼀切点，即本⾝是⼀个复制⼦，携带外源基因前后均能在宿主细胞内⾃主复制，或者能够整合到宿主细胞中；③在宿主中能控制外源基因的表达活动；④要有筛选标记，鉴定⽅便，装卸⼿续简单；⑤容易控制，安全可靠。

在基因⼯程（DNA重组）中，使⽤的载体有：①克隆载体（clone vector），即以繁殖DNA分⼦为⽬的的载体；②穿梭载体（shuttle vecto），⽤于真核⽣物DNA⽚段在原核⽣物中增殖，然后在转⼊真核⽣物细胞宿主表达；③表达载体（express vector），⽤于⽬的基因的表达。

现在对载体提出了更⾼的要求，如：⾼拷贝数、具有强启动⼦和稳定的mRNA、具有⾼的分离稳定性和结构稳定性、转化频率⾼、宿主范围⼴、插⼊外源基因容量⼤且可以重新完整地复制与转录、和宿主细胞匹配等。

此外，载体在宿主不⽣长或低⽣长速率时仍能⾼⽔平地表达⽬的基因。

但达到上述要求的载体很少，尤其是当动物细胞作为宿主细胞时，⽬前能⽤的主要时病毒，进⼊宿主的⽬的基因⼀般只能是⼀个基因，⽽以基因组或多个基因同时进⾏重组还有⼀定困难。

⼀、质粒克隆载体除酵母杀伤质粒（killer plasmid）为RNA外，其他质粒多位环状DNA分⼦，每个质粒都有⼀段DNA复制起始点的序列，帮助实现质粒的复制。

质粒⼀般决定抗⽣素的抗性、产⽣抗⽣素酶系、糖酵解酶系、降解芳⾹族化合物酶系、肠毒素及限制-修饰酶系等。

其中严紧型复制控制质粒的复制与宿主染⾊体同步，并与宿主蛋⽩质合成有关，与DNA聚合酶I活性⽆关，蛋⽩质合成停⽌，质粒与宿主染⾊体复制亦停⽌，故只有1个或少数⼏个拷贝；⽽松弛型复制控制质粒的复制与宿主染⾊体复制不同步，与蛋⽩质合成⽆关，与DNA聚合酶I活性有关，蛋⽩质合成停⽌，质粒仍可复制，故可以在宿主有10—206个拷贝。