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1、设想一,能否培养出具有抗虫 性状的抗虫棉呢？,胰岛素是治疗糖尿病的特效药,长期以来只能从猪、牛等动物的胰腺中提取，产量低成本高。 而微生物生长迅速，容易控制。于是科学家设想，若能将人的胰岛素基因导入微生物体内，并得以表达，就不仅能解决产量问题，还能大大降低生产成本，使药品价格大幅下降。,设想二,能否让微生物产生出人的 胰岛素等珍贵药物？,这些定向改造基因 的设想能实现吗？,经过多年的努力，科学家终于在20世纪70年代创立了可以定向改造生物的新技术 基因工程,第四章 基因工程 第一节基因工程的基本原理和技术,本节聚焦： 1、简述基因工程的概念 2、简述DNA重组技术所需三种基本工具的作用 3、简
2、述基因工程载体应具备的条件 4、认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新,什么叫基因工程？,也叫基因拼接技术或DNA重组技术。该技术是在生物体外，通过对有关DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，从而创造出人类所需要的新的生物类型和基因产物。定向改造生物的遗传性状。,基因工程产品,抗虫害的玉米,转基因鲑鱼,转黄瓜抗青枯病基因的甜椒,乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷),基因工程的产物,1基因拼接的理论基础 (1)大多数生物的遗传物质是DNA。 (2)DNA的基本组成单位都是四种脱氧核苷酸。 (
3、3)双链DNA分子的空间结构都是规则的双螺旋结构。,一、基因工程研究的理论基础,2外源基因在受体内表达的理论基础 (1)基因是控制生物性状的独立遗传单位。 (2)遗传信息的传递都遵循中心法则。 (3)生物界共用一套遗传密码。,DNA重组技术的基本工具,想一想:获得转基因抗虫棉需要做哪些工作呢?,基因工程培育抗虫棉的简要过程：,解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？,工欲善其事, 必先利其器.,准确切割DNA的工具（“分子手术刀”） 限制性核酸内切酶 DNA片段的连接工具（“分子缝合针”） DNA连接酶 基因转移工具（“分子运输车”） 基因进入受体细胞的载体,二、DNA重组技术的基本工具,（一）
4、（“分子手术刀”）限制性核酸内切酶,学生活动：阅读P67-P69讨论完成下列内容： 1、限制性内切酶的来源？ 2、限制性内切酶的种类？ 3、限制性内切酶的作用特点？ 4、限制性内切酶的结果？,（一）分子手术刀-限制性核酸内切酶,A.来源:,主要是从原核生物中分离纯化出来的一种酶。能将外来的DNA切断，由于这种切割作用是在DNA分子内部进行的，故名限制性核酸内切酶。,C.作用:,识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列,并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开.,B、种类：约4000,限制性内切酶作用过程,什么叫黏性末端？,当限制酶从识别序列的中心轴线两侧切开时，被限制酶切开的DN
5、A两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。,什么叫平末端？,当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时，切开的DNA两条单链的切口，是平整的，这样的切口叫平末端。,被同一种限制酶切断的几个DNA是否具有相同的黏性末端？,思考:,一个目的基因有几个黏性末端？,两个。,是，会产生相同的黏性末端。,原核生物为什么没有在长期的进化过程中由于外源DNA的入侵而灭绝，有什么保护机制？,这类酶在原核生物中起什么作用? 为什么细菌中限制酶不剪切细菌本身的DNA？,（一） 限制性核酸内切酶,防止外来病原物的侵害。当外源DNA侵入时，会利用限制酶将外源DNA切割掉，以保证自身的
6、安全。所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNA、使之失效，从而达到保护自身的目的。,基因的针线：DNA连接酶,二、 “分子缝合针” DNA连接酶,1、种类： 2、作用部位：,两类,是磷酸二酯键（扶手） 不是氢键（梯子）,DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一个重组的DNA分子就形成了。,DNA连接酶的作用过程,限制酶切割后有两种不同的结果，一种产生黏性末端，一种产生平末端。那么恢复它们的连接时，所用DNA连接酶是否可以不加选择？,连接黏性末端,连接黏性末端和平末端,分类,作用,E.coli DNA连接酶,连接酶,T4DNA连接酶,DNA连接
7、酶与DNA聚合酶是一回事吗?为什么?,1)只能将单个核苷酸连接到已有的核酸片段上，形成磷酸二酯键,形成磷酸二酯键,1)在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键,2)以一条DNA链为模板，将单个核苷酸通过磷酸二酯键连接成一条互补的DNA链,2)将DNA双链上的两个缺口同时连接起来，不需要模板,基因进入受体细胞的载体,要让一个从甲生物细胞内取出来的基因在乙生物体内进行表达，首先得将这个基因送到乙生物的细胞内去！能将外源基因送入细胞的工具就是载体。,基因工程的载体被喻为：,分子运输车,（三）“分子运输车” -基因进入受体细胞的载体,学生活动：阅读P70P71讨论完成下列内容：,1、基因工程的载体来源？,2
8、、作为基因工程的载体需要怎样的条件呢？,质粒,噬菌体,动植物病毒,最常用的运载体质粒,分布：存在于许多细菌以及酵母菌等生物中。,最常用的质粒是大肠杆菌的质粒。,本质：细胞染色体(或拟核)外能自主复制的小型 环状DNA分子。,质粒的存在与否对宿主细胞生存没有决定性作用，但复制只能在宿主细胞内成。,作为载体的必要条件,1.能自我复制 能进入受体生物细胞并在受体生物细胞内复制并表达； 2.有一个至多个限制酶切位点 能与目的基因结合 3.有遗传标记基因 便于观察 4.对受体细胞无害、易分离 安全、比较容易得到,基因工程的基本操作程序主要包括 四个基本步骤：,1）目的基因的获取 2）基因表达载体的构建
9、3）将目的基因导入受体细胞 4）目的基因的检测与鉴定,基因拼接技术或DNA重组技术,生物体外,基因,DNA分子水平,人类需要的基因产物,剪切, 拼接, 导入, 表达,基因重组,基因工程的概念,课本知识回顾,DNA 重组技术的基本工具,“分子手术刀” ,“分子缝合针” ,“分子运输车”,限制（性核酸内切）酶,DNA连接酶,基因进入受体细胞的载体,限制性内切酶的识别序列和切点是GGATCC，限制性内切酶的识别序列和切点是GATC。在质粒上有酶的一个切点，在目的基因的两侧各有1个酶的切点。 请画出质粒被限制酶切割后所形成的黏性末端。 请画出目的基因两侧被限制酶切割后所形成的黏性末端。 在DNA连接酶的作用下，上述两种不同限制酶切割后形成的黏性末端能否连接起来？为什么？,
