1、 基因工程是指基因工程是指按照人们的愿望按照人们的愿望，进行，进行严格的设计，并通过严格的设计，并通过体外体外DNA重组重组和和转基转基因因等技术，赋予生物新的遗传特性，从而等技术，赋予生物新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的创造出更符合人们需要的新的生物类型新的生物类型和和生物产品生物产品。 由于基因工程是在由于基因工程是在DNA分子水平上进分子水平上进行设计和施工的，因此又叫做行设计和施工的，因此又叫做DNA重组技重组技术。术。一、基因工程的概念：一、基因工程的概念：一、基因工程的概念：一、基因工程的概念：别别 名名原原 理理操作环境操作环境操作对象操作对象操作水平操作水平基本过程基本
2、过程最终目的最终目的基因重组基因重组生物体外生物体外基因基因/DNA分子水平分子水平剪切剪切拼接拼接导入导入表达表达定向改造生物的遗传性状定向改造生物的遗传性状基因拼接技术、基因拼接技术、DNA重组技术重组技术1 1、基因转移载体的发现、基因转移载体的发现2 2、工具酶的发明、工具酶的发明3 3、DNADNA合成和测序技术的发明合成和测序技术的发明4 4、DNADNA体外重组的实现体外重组的实现5 5、重组、重组DNADNA表达实验的成功表达实验的成功6 6、第一例转基因生物的问世、第一例转基因生物的问世7 7、PCRPCR技术的发明技术的发明（二）技术发明：（二）技术发明：问题探讨：苏云金芽
3、孢杆菌含有一种可以合成毒蛋白的基因。让细菌的毒蛋白基因在棉花细胞中表达，可培育出抵抗棉铃虫害的抗虫棉。想一想需要做哪些关键工作？苏云金芽孢杆菌苏云金芽孢杆菌普通棉花抗虫棉普通棉花抗虫棉一、限制性核酸内切酶一、限制性核酸内切酶“分子手术刀分子手术刀” T磷磷酸酸二二酯酯键键1234512345 ADNADNA分子分子 切割切割DNADNA分子分子实质是断开两个实质是断开两个核苷酸之间的核苷酸之间的磷磷酸二酯键酸二酯键。一、限制性核酸内切酶一、限制性核酸内切酶“分子手术刀分子手术刀”思考：思考： 在自然界中有一些生物的DNA可能进入另一种生物的细胞中。我们有没有学过相关的实例？ 现今存在的生物为什
4、么没有在长期的进化过程中被外源DNA的入侵而灭绝，仍能保持一种稳定状态？ 怎样才能使外来的DNA失效从而保护自身？ 通过长期的进化，细菌中含有某种限通过长期的进化，细菌中含有某种限制酶的细胞，其制酶的细胞，其DNA分子中或者分子中或者不具备不具备这这种限制酶的种限制酶的识别切割序列识别切割序列，或者通过甲基，或者通过甲基化酶化酶将甲基转移将甲基转移到所到所识别序列识别序列的碱基上，的碱基上，使使限制酶不能将其切开限制酶不能将其切开。这样，尽管细菌。这样，尽管细菌中含有某种限制酶也不会使自身的中含有某种限制酶也不会使自身的DNA被被切断，并且可以防止外源切断，并且可以防止外源DNA的入侵。的入侵
5、。 结果结果:形成两种末端形成两种末端粘性末端粘性末端平末端平末端一、限制性核酸内切酶一、限制性核酸内切酶“分子手术刀分子手术刀”GCTTAAGCTTAAGCGCGCGCGGCC序列特点：序列特点：黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端平末端平末端平末端平末端CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAAAATTCCGTAG CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAAAATTCCGTAG 目的基因目的基因黏性末端黏性末端 要想获得某个特定性状的基因必须要用限制要想获
6、得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性末端？酶切几个切口？可产生几个黏性末端？要切两个切口，产生四个黏性末端。要切两个切口，产生四个黏性末端。 如果把两种来源不同的如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶用同一种限制酶来切割，会怎样呢？来切割，会怎样呢？ （被同一种限制酶切断的几个来源不同的（被同一种限制酶切断的几个来源不同的DNA是是否具有相同的黏性末端？）否具有相同的黏性末端？） 会产生会产生相同的黏性末端相同的黏性末端，然后让两者的黏性，然后让两者的黏性末端末端黏合黏合起来，就似乎可以合成起来，就似乎可以合成重组的重组的DNA分子分子了。了。DNA连接酶连接酶 “分
7、子缝合针分子缝合针”切断的切断的DNA片段要与受体细胞的片段要与受体细胞的DNA连连接，你觉得可以用什么酶？接，你觉得可以用什么酶？DNA聚合酶和聚合酶和DNA连接酶有何相同点和连接酶有何相同点和不同点？不同点？作用：作用：二、二、“分子缝合针分子缝合针” 作用过程：作用过程：催化催化磷酸二酯键磷酸二酯键形成形成作用原理：作用原理：类型DNA聚合酶DNADNA聚合酶聚合酶DNADNA连接酶连接酶区别区别1 1区别区别2 2相同点相同点1)1)只能将只能将单个核苷酸单个核苷酸连连接到已有的核酸片段上，接到已有的核酸片段上，形成磷酸二酯键形成磷酸二酯键形成形成磷酸二酯键磷酸二酯键1)1)在在两个两
8、个DNADNA片段之片段之间间形成磷酸二酯键形成磷酸二酯键2)2)以以一条一条DNADNA链为模板链为模板，连接成一条互补连接成一条互补的的DNADNA链链2)2)将将DNADNA双链上的双链上的两两个缺口同时连接个缺口同时连接起来，起来，不需要模板不需要模板3.载体的种类：质粒（最常用）质粒（最常用）噬菌体的衍生物噬菌体的衍生物某些动植物病毒某些动植物病毒抗抗Amp含有含有Amp的培养基的培养基假如目的基因导入受体细胞后不能复制将怎样？作为载体没有切割位点将怎样？目的基因是否进入受体细胞，你如何察觉？如果载体对受体细胞有害将怎样？不能分离会怎样？ 思考：思考：假如目的基因导入受体细胞后不能复
9、制将怎样？思考：思考：导入受体细胞的目的基因不能复制，将在细导入受体细胞的目的基因不能复制，将在细胞增殖中丢失。胞增殖中丢失。 作为载体没有切割位点将怎样？载体没有切割位点，外源的目的基因不可能载体没有切割位点，外源的目的基因不可能插入。插入。 目的基因是否进入受体细胞，你如何察觉？如果载体上有遗传标记基因，这样，在载如果载体上有遗传标记基因，这样，在载体进入受体细胞后，就可通过标记基因的体进入受体细胞后，就可通过标记基因的表达来检测。表达来检测。 如果载体对受体细胞有害将怎样？不能分离会怎样？ 载体对受体细胞有害，将影响受体细胞新陈载体对受体细胞有害，将影响受体细胞新陈代谢，进而使转入的目的
10、基因也无立足之地。代谢，进而使转入的目的基因也无立足之地。载体不能分离，就不能获得更多带有目的基载体不能分离，就不能获得更多带有目的基因的载体。因的载体。 模拟操作：重组模拟操作：重组DNA分子的模拟操作分子的模拟操作 注意：这两条DNA分子的碱基对不是随意乱写的。 首先，每个DNA分子上的两条链上的碱基要互补配对； 第二，每个DNA分子中每条链都存在一个G-A-A-T-T-C的碱基序列，也就是说是EcoRI限制酶的识别位点，并存在G-A的切割位点。小结基因工程基因工程的工具的工具限制限制 酶酶主要存在于原核生物中主要存在于原核生物中具有专一性具有专一性(识别序列识别序列)切开切开DNA分子的
11、磷酸二酯键分子的磷酸二酯键DNA连连接酶接酶连接磷酸二酯键连接磷酸二酯键 种类种类E.coliDNA连接酶连接酶T4 DNADNA连接酶连接酶运载运载工工 具具具备的具备的条件条件结构简单结构简单,大小适中大小适中能在宿主细胞中自能在宿主细胞中自我复制并稳定存在我复制并稳定存在具一个多个限制酶切位点具一个多个限制酶切位点具标记基因具标记基因质粒、质粒、 噬菌体噬菌体 、动植物病毒、动植物病毒随堂练习随堂练习1 1、关于限制酶的说法中，正确的是（、关于限制酶的说法中，正确的是（ ）A A、限制酶是一种酶，只识别、限制酶是一种酶，只识别GAATTCGAATTC碱基序列碱基序列B B、EcoRIEc
12、oRI切割的是切割的是G GA A之间的氢键之间的氢键C C限制酶一般不切割自身的限制酶一般不切割自身的DNADNA分子，只切割分子，只切割外源外源DNADNAD D限制酶只存在于原核生物中限制酶只存在于原核生物中答案：答案：C2. （多选）（多选）答案：答案：BD4、在基因工程中，切割运载体和含有目的基因的DNA片段，需使用（ ） A.同种限制酶 B. 两种限制酶 C.同种连接酶 D. 两种连接酶A5、基因工程是在、基因工程是在DNA分子水平上进行分子水平上进行设计施工的。在基因操作的基本步骤中，设计施工的。在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的步骤是（不进行碱基互补配对的步骤是（ ）
13、 A、人工合成目的基因、人工合成目的基因 B、目的基因与运载体结合、目的基因与运载体结合 C、将目的基因导入受体细胞、将目的基因导入受体细胞 D、目的基因的检测和表达、目的基因的检测和表达C6.6.同一种限制酶切割成的黏性末端是（同一种限制酶切割成的黏性末端是（ ） A. B. C. D. A11.11.下列关于质粒的叙述，正确的是下列关于质粒的叙述，正确的是( )( ) A A、质粒是广泛存在于细菌细胞中的一种颗粒、质粒是广泛存在于细菌细胞中的一种颗粒状细胞器状细胞器 B B、质粒是细菌细胞质中能够自主复制的小型、质粒是细菌细胞质中能够自主复制的小型环状环状DNADNA分子分子 C C、质粒只有在导入宿主细胞后才能在宿主细、质粒只有在导入宿主细胞后才能在宿主细胞内复制胞内复制 D D、细菌质粒的复制过程一定是在宿主细胞外、细菌质粒的复制过程一定是在宿主细胞外独立进行的独立进行的利用利用PCRPCR技术扩增目的基因技术扩增目的基因
