（1930.9.7-2021.5.22）一位讓中國人“把飯碗端在自己手里”的人一粒稻米就是一顆“救命藥”武漢大學(xué)教授楊代常和他的“造血水稻”一位讓中國人“把生命線握在自己手里”的人人體細胞

血清白蛋白血清白蛋白基因普通水稻

血清白蛋白切割

拼接？

重組DNA造血水稻的培育思路：武漢大學(xué)教授楊代常和他的“造血水稻”思考：血清白蛋白本由人的肝細胞合成，為何水稻也能“生產(chǎn)”人的血清白蛋白？一位讓中國人“把生命線握在自己手里”的人

DNA雙螺旋的直徑只有2nm,對如此微小的分子進行操作，是一項非常精細的工作，需要專門的“分子工具”。第三章

基因工程第一節(jié)重組DNA技術(shù)的基本工具授課教師：張慧

任務(wù)一：尋找“基因剪刀”資料一：人類基因組包含約2萬-2.5萬個基因，總長度達30億對堿基。楊代常團隊是如何把人血清白蛋白基因從龐大的DNA分子上切割下來的呢？這種“基因剪刀”是什么？其需要具備哪些特性？

自主學(xué)習(xí)1閱讀P71的一、二段，填寫導(dǎo)學(xué)案上的相關(guān)內(nèi)容限制酶來源限制酶種類作用特點作用結(jié)果問題1

任務(wù)一：尋找“基因剪刀”

來源

種類

作用特點

作用結(jié)果主要從原核生物中分離純化而來數(shù)千種——限制性內(nèi)切核酸酶（簡稱：限制酶）閱讀課本P71的相關(guān)內(nèi)容，填寫導(dǎo)學(xué)案上的相關(guān)內(nèi)容①能識別雙鏈DNA分子中某種特定核苷酸序列，并使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。②大多數(shù)限制酶的識別序列由6個核苷酸組成，少數(shù)限制酶的識別序列由4個、8個或其他數(shù)量的核苷酸組成。

任務(wù)一：尋找“基因剪刀”——限制性內(nèi)切核酸酶（簡稱：限制酶）限制酶作用部位

任務(wù)一：尋找“基因剪刀”——限制性內(nèi)切核酸酶（簡稱：限制酶）

EcoRI5'5'3'3'黏性末端中軸線5'5'3'3'SmaI平末端

任務(wù)一：尋找“基因剪刀”——限制性內(nèi)切核酸酶（簡稱：限制酶）閱讀課本P71的相關(guān)內(nèi)容，填寫導(dǎo)學(xué)案上的相關(guān)內(nèi)容

來源

種類

作用

特性

作用

結(jié)果主要從原核生物中分離純化而來數(shù)千種產(chǎn)生黏性末端或平末端①能識別雙鏈DNA分子中某種特定核苷酸序列，并使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。②大多數(shù)限制酶的識別序列由6個核苷酸組成，少數(shù)限制酶的識別序列由4個、8個或其他數(shù)量的核苷酸組成。

任務(wù)一：尋找“基因剪刀”——限制性內(nèi)切核酸酶（簡稱：限制酶）模擬活動一:切割目的基因【材料】：剪刀（代表限制酶）、寫有堿基序列的紙帶（代表DNA片段）請根據(jù)所給的材料，選擇合適的限制酶將血清白蛋白基因（目的基因）從DNA片段上剪切下來。

任務(wù)一：尋找“基因剪刀”——限制性內(nèi)切核酸酶（簡稱：限制酶）思考：同種限制酶切割產(chǎn)生的黏性末端相同，不同限制酶切割產(chǎn)生的黏性末端是否一定不同？結(jié)論：不同的限制酶切割可能產(chǎn)生相同的黏性末端。

（1）請寫出限制酶SpeⅠ、XbaⅠ切割形成的黏性末端。SpeⅠ：

XbaⅠ：

任務(wù)二：選擇“基因運輸車”——載體問題2楊代常團隊獲得了足量的血清白蛋白基因后，能否直接將其導(dǎo)入水稻細胞？不能，游離的DNA進入受體細胞后，一般會被分解，因此，獲取目的基因后還需要借助載體將其導(dǎo)入水稻細胞。結(jié)論2任務(wù)二：選擇“基因運輸車”——載體質(zhì)粒

、將外源基因送入受體細胞,

在受體細胞內(nèi)對目的基因進行大量復(fù)制。

1.作用：2.種類：是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡單、獨立于真

核細胞細胞核或原核細胞擬核DNA之外，并具有自我復(fù)制能力的環(huán)狀雙鏈DNA。

真正被用作載體的質(zhì)粒，都是在天然質(zhì)粒的基礎(chǔ)上進行過人工改造的。動植物病毒

、噬菌體任務(wù)二：選擇“基因運輸車”——載體3.載體需具備的條件：（3）具有特殊的標記基因（4）對受體細胞無害、易分離能使目的基因穩(wěn)定存在且數(shù)量可擴增供外源DNA片段（基因）插入其中如氨芐青霉素抗性基因，便于重組DNA分子的篩選避免受體細胞受到損傷（2）穩(wěn)定存在并能自我復(fù)制或整合到受體DNA上（1）有一個至多個限制酶切割位點模擬活動二：切割質(zhì)?！静牧稀浚杭舻叮ù硐拗泼福?、寫有堿基序列的紙圈（代表質(zhì)粒）請選擇合適的限制酶將下面質(zhì)粒進行“切割”任務(wù)三：連接“基因片段”——DNA連接酶BamHI任務(wù)三：連接“基因片段”1.作用：將雙鏈DNA片段“縫合”起來，恢復(fù)被限制酶切開的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵。2.種類：類型來源E·coliDNA連接酶T4DNA連接酶功能大腸桿菌T4噬菌體恢復(fù)磷酸二酯鍵只能連接黏性末端能連接黏性末端和平末端(效率較低)相同點不同點閱讀課本P72第一段的內(nèi)容，歸納并填寫下表E·coliDNA連接酶、T4

DNA連接酶——DNA連接酶

自主學(xué)習(xí)2任務(wù)三：連接“基因片段”——DNA連接酶旁欄思考(P72):

DNA連接酶與DNA聚合酶是一回事嗎?為什么?不同點：

DNA

聚合酶連接的是游離的脫氧核苷酸，需要模板；

DNA

連接酶連接的是DNA

片

段

，不需要模板。練習(xí)：根據(jù)所學(xué)知識，完成以下填空：①限制酶

②解旋酶

③DNA連接酶

④DNA聚合酶

⑤RNA聚合酶磷酸二酯鍵A.切斷a處的酶為：

B.連接a處的酶為：

‘

C.切斷b處的酶為：

；②①③④相

同

點

：都是催化磷酸二酯鍵形成的酶。氫鍵模擬活動

三：構(gòu)建重組DNA分子【材料】：透明膠帶（代表DNA鏈接酶）請根據(jù)所給材料將“切割”后的質(zhì)粒與“活動一”切下的血清白蛋白基因（目的基因）片段進行連接，構(gòu)建重組DNA分子。任務(wù)三：連接“基因片段”——DNA連接酶任務(wù)三：選擇“基因運輸車”——載體使用同一種DNA限制酶對目的基因和載體進行切割，共有幾種連接情況？如何避免呢？思考可以避免自身環(huán)化和反向拼接任務(wù)三：選擇“基因運輸車”——載體雙酶切：

EcoRI

BamHI提取遺傳物質(zhì)DNA人血清白蛋白基因使其在水稻細胞中穩(wěn)定存在并表達切割拼接基因表達載體的構(gòu)建

導(dǎo)入“造血”水稻的核心技術(shù)DNA連接酶限制酶

載體

基因工程

指按照人們的愿望,進行嚴格的設(shè)計并通過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性,創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。由于基因工程是在DNA分子水平上進行設(shè)計和施工的，因此又叫作DNA重組技術(shù)。原理：

操作對象：

操作水平：結(jié)果：意義：基

因DNA分子水平基因重組賦予生物以新的遺傳特性,創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品定向改造生物性狀；克服遠緣雜交不親和障礙

基因工程的理論基礎(chǔ)（1）人體和水稻的遺傳物質(zhì)都是

；（2）不同生物的DNA分子能夠拼接在一起，原因是：

；（3）同一種基因在不同生物體內(nèi)表達出來的蛋白質(zhì)相同，因為

；（4）遺傳信息的傳遞都遵循

。

楊代常教授將人體