第一節(jié)工具酶的發(fā)現(xiàn)和基因工程的誕生思考

什么叫基因？基因、DNA、染色體之間是怎樣的關(guān)系？什么是遺傳信息？如何表達？能否讓大腸桿菌產(chǎn)生出人的胰島素、干擾素等珍貴的藥物？

經(jīng)過多年的努力，科學家于20世紀70年代創(chuàng)立了可以定向改造生物的新技術(shù)——基因工程。1．簡述基礎(chǔ)理論研究和技術(shù)催生了基因工程；2．簡述基因工程的原理和技術(shù)；3．運用所學的DNA重組技術(shù)的知識，模擬制作重組DNA模型；4．運用基因工程的原理，提出解決某一實際問題的方案。一、基因工程的概念

基因工程又叫基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。該技術(shù)是在生物體外，通過對DNA分子進行人工“剪切”和“拼接”，對生物的基因進行改造和重新組合，然后導入受體細胞內(nèi)進行無性繁殖，使重組基因在受體細胞內(nèi)表達，產(chǎn)生出人類所需要的基因產(chǎn)物。基因工程的別名操作環(huán)境操作對象操作水平基本過程結(jié)果基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)生物體外基因DNA分子水平人類需要的基因產(chǎn)物剪切→拼接→導入→表達理論基礎(chǔ)DNA是遺傳物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的確立遺傳信息傳遞方式(中心法則)的認定技術(shù)保障基因工程工具的發(fā)現(xiàn)和應用

限制性核酸內(nèi)切酶

DNA連接酶基因載體(如質(zhì)粒)二、基因工程的誕生提取抗蟲基因棉花細胞蘇云金芽孢桿菌(有抗蟲特征)

普通棉花(無抗蟲特征)與運載體DNA拼接，導入(含抗蟲基因)

棉花植株(有抗蟲特征)基因工程培育抗蟲棉的簡要過程如何將蘇云金芽孢桿菌細胞內(nèi)的抗蟲基因從它的DNA分子中切割下來？如何將切下來的抗蟲基因與運載體DNA連接起來？如何將重組的DNA運送到棉花細胞？需要切割DNA的工具（分子手術(shù)刀）需要連接DNA片斷的工具

（分子縫合針）需要基因轉(zhuǎn)移的工具（分子運輸車）

——限制性核酸內(nèi)切酶——DNA連接酶——基因載體工具酶思考1、限制性核酸內(nèi)切酶（簡稱限制酶）能夠識別和切割DNA分子內(nèi)一小段特殊核苷酸序列的酶。含義：主要從原核生物中分離得到來源：磷酸與脫氧核糖之間的磷酸二酯鍵

作用部位：有專一性。即一種限制酶只能識別一種特定核苷酸序列，并在特定的切點上切割DNA分子。作用特點：產(chǎn)生黏性未端

作用結(jié)果：三、基因工程的基本工具EcoRIAAGTTCCTTAAGCTTAAGGAATTC識別GAATTC序列，并在G和A之間切開限制酶在切斷DNA時，可在切口處帶有幾個伸出的核苷酸，他們之間堿基正好互補配對，因此稱這些片斷為黏性末端。AATTGCCTTAAG3’5’3’3’5’5’5’3’要想獲得某個特定性狀的基因必須用限制性核酸內(nèi)切酶切幾個切口？可產(chǎn)生幾個黏性末端？切兩個切口，產(chǎn)生四個黏性末端。如果把兩種來源不同的DNA用同一種限制酶來切割，會怎樣呢？會產(chǎn)生相同的黏性末端。如果讓兩者的黏性末端通過氫鍵連接起來，是否就可以形成重組的DNA分子了？思考CGGCCGTATAATATGCGCGCTAATCGTATAATATGCTATAEcoRIEcoRICGGCCGTTAAAATTGCGCGCTAATCGTTAAAATTGCTATACGGCCGTTAAAATTGCTATA2、DNA連接酶兩條鏈的骨架部分，形成磷酸二酯鍵

連接部位：具有相同黏性末端的兩個DNA片段連接起來，形成重組DNA分子。結(jié)果：CGGCCGTTAAAATTGCTATA三、基因工程的基本工具

用DNA連接酶連接兩個相同的黏性未端要形成幾個磷酸二酯鍵？2個

用限制酶切一個特定基因要切斷幾個磷酸二酯鍵？4個外源基因（如抗蟲基因）怎樣才能運送到受體細胞（如棉花細胞）？需要“分子運輸車”——基因進入受體細胞的載體思考3、基因載體（運載體）

作為運載工具，將外源基因送入受體細胞。作用：條件：⑴能在宿主細胞內(nèi)自我復制并穩(wěn)定地保存⑵有一個或多個限制酶切點，可使外源基因插入其中⑶具有某些遺傳標記基因，以便進行篩選⑷對受體細胞無害

質(zhì)粒（最常用）、噬菌體和某些動植物病毒種類：三、基因工程的基本工具假如外源基因?qū)胧荏w細胞后不能復制會怎樣？作為載體如果沒有限制酶切割位點將怎樣？外源基因是否進入受體細胞，你如何去察覺？如果載體對受體細胞有害將怎樣？會在細胞增殖中丟失

外源的基因不可能插入

如果載體上有遺傳標記基因，就可通過標記基因的表達來檢測。

將影響受體細胞新陳代謝，進而使轉(zhuǎn)入的外源基因也可能無法表達。思考1、科學家們經(jīng)過多年努力，創(chuàng)立了一種新興生物技術(shù)——基因工程，實施該工程的最終目的是（）A.定向提取生物體的DNA分子B.定向地對DNA分子進行“剪切”C.在生物體外對DNA分子進行改造D.定向地改造生物的遺傳性狀D2、以下說法正確的是（）A.所有的限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列B.質(zhì)粒是基因工程中唯一的運載體C.載體必須具備的條件之一是：具有多個限制酶切點，以便與外源基因連接D.基因控制的性狀都能在后代表現(xiàn)出來C3、人們常選用的細菌質(zhì)粒分子往往帶有一個抗菌素抗性基因，該抗性基因的主要作用是（）A.提高受體細胞在自然環(huán)境中的耐藥性B.有利于對目的基因是否導入受體細胞進行檢測C.增加質(zhì)粒分子的分子量D.便于與外源基因連接B4、下列哪項不是基因工程中經(jīng)常使用的用來運載目的基因的載體（）A.細菌質(zhì)