1、高 三 生 物,第一節(jié) 工具酶的發(fā)現(xiàn)和 基因工程的誕生,第一章 基因工程,青霉菌能產(chǎn)生對人類有用的抗生素青霉素,思考生物體的不同性狀形成的根本原因是什么?,豆科植物的根瘤能夠固定空氣中的氮,設(shè)想,2、人們能否通過改造生物體的基因，定向地改變 生物的遺傳特性呢？,能分泌人胰島素的大腸桿菌,廣義的“遺傳工程”包括細胞水平上的遺傳操作(細胞工程)和分子水平上的遺傳操作(基因工程)。,基因工程又叫做基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。是指按照人們的意愿,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，然后導入到受體細胞里，定向地改造生物的遺傳性狀，產(chǎn)生出人類需要的基因

2、產(chǎn)物。,基因工程-狹義的遺傳工程,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,基因重組,基因工程的理論基礎(chǔ)： 基因工程的技術(shù)保證：,限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶、質(zhì)粒載體的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用,DNA是生物遺傳物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)； DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的確立； 遺傳信息傳遞方式的認定。,第一節(jié)工具酶的發(fā)現(xiàn)和基因工程的誕生,基因操作的工具,剪切的工具： 拼接的工具： 導入的工具：,基因的剪刀限制性核酸內(nèi)切酶 基因的針線DNA連接酶 基因的運載工具質(zhì)粒,基因工程的“ ”,指“ 限制性核酸內(nèi)切酶 ”,“ ”,具特異性，識別雙鏈DNA 分子的某種特定的核

3、苷酸序列，并且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。,微生物,4000種。,1、來源：,2、種類：,3、作用：,4、結(jié)果：,形成兩種末端,大腸桿菌(E.coli)的一種限制性核酸內(nèi)切酶能識別GAATTC序列，并在G和A之間切開。,限制性核酸內(nèi)切酶,限制性核酸內(nèi)切酶,切開的是什么鍵?,當限制酶從識別序列的中心軸線處切開時，切開的DNA兩條單鏈的切口，是平整的，這樣的切口叫平末端。,不同的限制酶所形成的粘性末端不同,要想獲得某個特定性狀的基因必須要用限制酶切幾個切口？可產(chǎn)生幾個粘性末端？,要切兩個切口，產(chǎn)生四個粘性末端。,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？,

4、會產(chǎn)生相同的粘性末端，然后讓兩者的黏性末端粘合起來，就似乎可以合成重組的DNA分子了。,例1已知某種限制性內(nèi)切酶的識別序列是AAGCTT，它能夠在A和A之間切斷DNA分子，請寫出DNA分子被該酶切割后形成的黏性末端。,指“DNA連接酶”,1、連接的部位： 2、結(jié) 果：,磷酸二酯鍵 （在“梯子”的扶手處）,連接兩個互補的黏性末端。,練習下列是由限制酶切割形成的DNA片段，能用相應(yīng)DNA連接酶將它們恢復連接的組合是（ ）,CTGCA G,G,CTTAA, G,ACGTC, AATTC,G,A. ； B. ；C. ； D.以上都不對,A,思考：,（）用DNA連接酶連接兩個相同的黏性末端要連接幾個磷酸

5、二酯鍵？,（）用限制酶切一個特定基因要切斷幾個磷酸二酯鍵？,個,個,DNA連接酶與DNA聚合酶是同一種酶嗎？為什么？,不是。 相同點：形成磷酸二酯鍵 不同點：1）DNA聚合酶只能將單個核苷酸加到已有的核酸片段上，形成磷酸二酯鍵； 而DNA連接酶是在兩個DNA片段之間形成磷酸二酯鍵 2） DNA聚合酶需要以一條DNA鏈為模板；而DNA連接酶不需要模板。,三、載體,1、作 用： 2、具備的條件：,將外源基因送入受體細胞。,能在宿主細胞內(nèi)復制并穩(wěn)定地保存； 具有多個限制酶切點； 具有某些標記基因。,質(zhì)粒、噬菌體和動植物病毒（P4 小資料）,3、種 類：,培育轉(zhuǎn)基因細菌一般用大腸桿菌質(zhì)粒或噬菌體作基因

6、載體；培育轉(zhuǎn)基因植物用農(nóng)桿菌質(zhì)粒（Ti質(zhì)粒）或植物病毒作基因載體（P9）；培育轉(zhuǎn)基因動物用動物病毒作基因載體。,質(zhì)粒：,存在于許多細菌以及酵母菌等生物中，是細胞染色體外能自主復制的很小的雙鏈環(huán)狀DNA分子。,大腸桿菌的質(zhì)粒：,最常用的質(zhì)粒是大腸桿菌的質(zhì)粒，其中常含有抗藥基因，如四環(huán)素的標記基因。質(zhì)粒的存在與否對宿主細胞生存沒有決定性作用，但復制只能在宿主細胞內(nèi)成。,質(zhì)粒特點 1、細胞染色體外能自主復制的小型環(huán)狀DNA分子； 2、存在于許多細菌及酵母菌等生物中； 3、最常用的質(zhì)粒是大腸桿菌的質(zhì)粒； 4、質(zhì)粒的存在對宿主細胞無影響。 5、質(zhì)粒上具有抗性基因。,（）質(zhì)粒上會存在某些標記基因，標記基因

7、有什么用途？ （）要想將某個特定基因與質(zhì)粒相連，需要用幾種限制性內(nèi)切酶和幾種DNA連接酶處理？,思 考：,例已知某種限制性內(nèi)切酶在一線性DNA分子上有3個酶切位點，如圖中箭頭所指，如果該線性DNA分子在3個酶切位點上都被該酶切斷，則會產(chǎn)生a、b、c、d四種不同長度的DNA片段?，F(xiàn)在多個上述線性DNA分子，若在每個DNA分子上至少有1個酶切位點被該酶切斷，則從理論上講，經(jīng)該酶切后，這些線性DNA分子最多能產(chǎn)生長度不同的DNA片段種類數(shù)是 A3 B4 C9 D12,C,線性DNA分子的酶切示意圖,例3、限制性內(nèi)切酶的識別序列和切點是 GGATCC，限制性內(nèi)切酶的識別序列和切點是GATC。在質(zhì)粒上有

8、酶的一個切點，在目的基因的兩側(cè)各有1個酶的切點。 請畫出質(zhì)粒被限制酶切割后所形成的黏性末端。 請畫出目的基因兩側(cè)被限制酶切割后所形成的黏性末端。 在DNA連接酶的作用下，上述兩種不同限制酶切割后形成的黏性末端能否連接起來？為什么？,2007廣東7.現(xiàn)有一長度為1000堿基對(by）的DNA分子，用限制性核酸內(nèi)切酶EcoR1酶切后得到的DNA分子仍是1000 by，用Kpn1單獨酶切得到400by和600by兩種長度的DNA分子，用EcoRI，Kpnl同時酶切后得到200 by和600 by兩種長度的DNA分子。該DNA分子的酶切圖譜正確的是,D,練習,在基因工程中，切割運載體和含有目的基因的DNA片段，需使用（ ） 同種限制酶 B. 兩種限制酶 同種連接酶 D. 兩種連接酶,不屬于質(zhì)粒被選為基因運載體的理由是 A、能復制 （ ） B、有多個限制酶切點 C、具有標