1、基因工程的工具基因工程的工具酶与载体酶与载体 什么叫基因工程？什么叫基因工程？基因工程，又叫基因工程，又叫DNADNA重组技术。是指按重组技术。是指按照人们的愿望，在照人们的愿望，在DNADNA分子水平上进行严格分子水平上进行严格的设计，并通过体外的设计，并通过体外DNADNA重组和转基因技术，重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。符合人们需要的新的生物类型和生物产品。知识回顾知识回顾基因工程的概念基因工程的概念基因工程的别名基因工程的别名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过程结
2、果结果DNADNA重组技术重组技术生物体外生物体外基因基因DNADNA分子水平分子水平人类需要的新生物类型和产品人类需要的新生物类型和产品剪切剪切 拼接拼接 导入导入 表达表达1.1 DNA1.1 DNA重组技术的基本工具重组技术的基本工具 基因工程培育抗虫棉的关键步骤：基因工程培育抗虫棉的关键步骤：抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取出来抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取出来抗虫基因与载体抗虫基因与载体“缝合缝合”抗虫基因进入棉花细胞抗虫基因进入棉花细胞抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取出来抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取出来抗虫基因与载体抗虫基因与载体“缝合缝合”抗虫基因进入棉花细胞抗虫基
3、因进入棉花细胞 解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？“分子手术刀分子手术刀”限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶“分子缝合针分子缝合针”DNA DNA连接酶连接酶“分子运输车分子运输车”基因进入受体细胞的载体基因进入受体细胞的载体（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”来源：来源：主要从主要从原核生物原核生物中分离纯化出来。中分离纯化出来。种类：种类：已从近已从近300300种微生物中分离出种微生物中分离出40004000种种限制酶。限制酶。作用：作用：1.1.能能识别识别双链双链DNADNA的某种的某种特定核苷酸序列特定核苷酸序
4、列2.2.使每条链中使每条链中特定部位特定部位的两个核苷酸之间的的两个核苷酸之间的磷酸磷酸二酯键二酯键断开。断开。T磷酸二酯键磷酸二酯键1234512345 A一个核苷酸核糖上第一个核苷酸核糖上第3 3位位的羟基与下一个核苷酸的羟基与下一个核苷酸核糖上第核糖上第5 5位的磷酸羟基位的磷酸羟基脱水缩合成酯键，该酯脱水缩合成酯键，该酯键称键称3,53,5磷酸二酯键磷酸二酯键。具有具有特异性特异性。一种一种限制酶限制酶只能识别一种只能识别一种特定的特定的核苷酸序列核苷酸序列，并且能在并且能在特定的切点特定的切点上切割上切割DNADNA分子，分子，作用特点：作用特点：大多数大多数限制酶的识别序列由限制
5、酶的识别序列由6 6个个核苷酸组成核苷酸组成少数的识别序列由少数的识别序列由4 4、5 5或或8 8个核苷酸组成个核苷酸组成限制酶的识别序列：限制酶的识别序列：（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”黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端大肠杆菌的一种限制酶大肠杆菌的一种限制酶(EcoEcoR)R)只能识别只能识别GAATTCGAATTC序列序列，并，并在在G G和和A A之间切开。之间切开。EcoRIEcoRI限制酶的切割限制酶的切割 SmaISmaI限制酶的切割：限制酶的切割：只能识别只能识别CCCGGGCCCGGG序列，并在序列，并在C C和和G G之间切开。之间切
6、开。想一想限制酶所识别的序列有什么特点？想一想限制酶所识别的序列有什么特点？限制酶限制酶所识别的序列，无论是所识别的序列，无论是6 6个碱基还是个碱基还是4 4个个碱基，都可以找到一条中心轴线（如图），中轴线碱基，都可以找到一条中心轴线（如图），中轴线两侧的双链两侧的双链DNADNA上的碱基是上的碱基是反向、对称、重复排列反向、对称、重复排列的。的。限制酶所识别序列的特点：限制酶所识别序列的特点：要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性个切口？可产生几个黏性(平平)末端？末端？要切两个切口，产生四个黏性要切两个切口，产生四个
7、黏性(平平)末端。末端。如果把两种来源不同的如果把两种来源不同的DNADNA用同一种限制酶来切割，用同一种限制酶来切割，会怎样呢？会怎样呢？会产生会产生相同的黏性相同的黏性(平平)末端末端，然后让两者的黏性，然后让两者的黏性(平平)末端末端黏合黏合起来，就似乎可以合成重组的起来，就似乎可以合成重组的DNADNA分子了。分子了。（二）（二）“分子缝合针分子缝合针”DNADNA连接酶连接酶作用作用:作用原理：作用原理：催化磷酸二酯键形成催化磷酸二酯键形成 把切下来的把切下来的DNADNA片段拼接成新的片段拼接成新的DNADNA，即将，即将脱氧脱氧核糖和磷酸核糖和磷酸连接起来。连接起来。（二）（二）
8、“分子缝合针分子缝合针”DNADNA连接酶连接酶类型：类型：EcoliEcoliDNADNA连接酶连接酶T T4 4DNADNA连接酶连接酶来源来源功能功能大肠杆菌大肠杆菌T T4 4噬菌体噬菌体恢复恢复磷酸磷酸二酯键二酯键只能连接黏性末端只能连接黏性末端能连接黏性末端和能连接黏性末端和平末端平末端(效率较低效率较低)相同点相同点差别差别（二）（二）“分子缝合针分子缝合针”DNADNA连接酶连接酶DNADNA连接酶和连接酶和DNADNA聚合酶是一回事吗？聚合酶是一回事吗？比较项目比较项目DNADNA聚合酶聚合酶DNADNA连接酶连接酶不不同同点点形成磷酸形成磷酸二酯键的二酯键的方式方式只能将单
9、个脱氧核苷酸加到已有的核酸片只能将单个脱氧核苷酸加到已有的核酸片段的段的3末端的羟基上，形成磷酸二酯键末端的羟基上，形成磷酸二酯键是在两个是在两个DNA片段之间片段之间形成磷酸二酯键。形成磷酸二酯键。是否需要是否需要模板模板以一条以一条DNA链为模板，将单个核苷酸通过链为模板，将单个核苷酸通过磷酸二酯键形成一条互补的磷酸二酯键形成一条互补的DNA链链是将是将DNA双链上的两个双链上的两个缺口同时连接起来，不缺口同时连接起来，不需要模板需要模板是否参与是否参与基因工程基因工程不参与不参与参与参与相相 同同 点点它们的化学本质都是蛋白质。它们的化学本质都是蛋白质。两者均属于酶，具有酶的基本属性和特
10、点。两者均属于酶，具有酶的基本属性和特点。两者都形成磷酸二酯键，即在相邻核苷酸的两者都形成磷酸二酯键，即在相邻核苷酸的3位碳原子位碳原子的羟基与的羟基与5位碳原子上所连接的磷酸基团的羟基之间形成。位碳原子上所连接的磷酸基团的羟基之间形成。两者均参与两者均参与DNA的复制、逆转录等过程。的复制、逆转录等过程。将外源基因送入受体细胞。将外源基因送入受体细胞。(三三)基因进入受体细胞的载体基因进入受体细胞的载体 “分子运输车分子运输车”载体的作用：载体的作用：质粒质粒噬菌体的衍生物噬菌体的衍生物动植物病毒等动植物病毒等载体的种类：载体的种类：质粒：质粒：裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体裸露的、结
11、构简单的、独立于细菌染色体（即拟核（即拟核DNADNA）之外，并具有自我复制能力的双）之外，并具有自我复制能力的双链环状链环状DNADNA分子。分子。在基因工程操作中，真正被用作载体的质粒，都在基因工程操作中，真正被用作载体的质粒，都是在天然质粒的基础上进行过是在天然质粒的基础上进行过人工改造的人工改造的。有标记基因的有标记基因的存在，可用含存在，可用含氨苄青霉素的氨苄青霉素的培养基鉴别。培养基鉴别。有切割位点有切割位点能复制并带着插入的能复制并带着插入的目的基因一起复制目的基因一起复制载体需要的条件：载体需要的条件：（1 1）有）有1-1-多个限制酶切点多个限制酶切点（2 2）对受体细胞无害）对受体细胞无害导入基因能在受体细胞中复制、表达导入基因能在受体细胞中复制、表达有某些标记基因，便于筛选有某些标记基因，便于筛选假如目的基因导入受体细胞后不能复制或不能转假如目的基因导入受体细胞后不能复制或不能转录，转基因生物能有预想的效果吗？录，转基因生物能有预想的效果吗？（1 1）作为分子运输车）作为分子运输车载体，如果没有切割位点载体，如果没有切割位点将会怎样？将会怎样？（2 2）霍乱菌的质粒多个限制酶切点，你会用它来）霍乱菌的质粒多个限制酶切点，你会用它来做分子运输车吗？做分子运输车吗？（4 4）目的基因有没有进入受体细胞，如何去发现？）目的基因有没有进入受体细胞，如何去发现？
