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1、基因工程 专题 1 学习目标： 本工具 的作用。 论研究和技术 创新。 烟草 据 2004年全世界因狂犬病致死人数约 中国卫生部通报： 2004年 月，狂犬病列法定报告传染病死亡数之首。 发病死亡率近100% 能产生狂犬病抗体蛋白的转基因 每 100或牛的胰腺中仅可提取 45g。 1979年，美国将 人的胰岛素基因 重组到 大肠杆菌内，实现了细菌生产胰岛素，大大降低了生产成本。 治疗糖尿病特效药 据 2005年全世界约有糖尿病患者 国约 6000万。 胰岛素 思考 ： 转基因技术 实现了 一种生物 的某些 性状 在 另一种生物 中 表达 。 这些性状的表达与我们学过的基因的什么过程有关？ 遗传
2、密码在生物界是 的！ 因 ) 蛋白质 (性状 ) 转录 翻译 通用 基础理论和技术发展催生了基因工程 科技探索之路 早期基础理论 达尔文 提出 生物进化论 基础理论和技术发展催生了基因工程 科技探索之路 早期基础理论 孟德尔 提出基因的 分离定律 和 自由组合定律 基础理论和技术发展催生了基因工程 科技探索之路 早期基础理论 摩尔根 证明 基因在染色体上 ，并提出基因的 连锁互换定律 。 基础理论和技术发展催生了基因工程 科技探索之路 后期基础理论 艾弗里 证明 移 到另一种生物个体。 基础理论和技术发展催生了基因工程 科技探索之路 后期基础理论 沃森 、 克里克 提出 螺旋结构 模型。 基础
3、理论和技术发展催生了基因工程 科技探索之路 后期基础理论 梅塞尔松 、 斯塔尔 证明 保留复制 基础理论和技术发展催生了基因工程 科技探索之路 后期基础理论 克里克 等提出 中心法则 白质 转录 翻译 逆转录 复制 基础理论和技术发展催生了基因工程 科技探索之路 后期基础理论 1963年 尼伦伯格 和 马太 破译编码氨基酸的遗传密码 ， 1966年 霍拉纳 用实验加以证明。 基础理论和技术发展催生了基因工程 科技探索之路 1)基因转移载体的发现 2)工具酶的发现 3)4) 5)重组 6)第一例转基因动物问世 7)基因工程的别名 操作环境 操作对象 操作水平 基本过程 主要的技术 结果 基因拼接
4、技术或 生物体外 基因 定向改造生物的遗传性状 剪切 拼接 导入 表达 一 基因工程的原理 准确切割 分子手术刀”） 分子缝合针”） 基因转移工具（“分子运输车”） 基因的大小以纳米计算，要对它进行剪切、拼接等操作，没有非常精细的工具是不行的。进行基因操作最少需要以下三种工具： 基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设 计，并通过体外 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。 思考 在自然界中有一些生物的 们有没有学过相关的实例？ 现今存在的生物为什么没有在长期的进化过程中被外源 能保持一种稳定状态？ 怎样才能使外来的 识别双链 子的某种 特定的核苷酸序列
5、，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。 主要是从 原核生物中分离纯化出来 的一种酶。能将外来的 由于这种切割作用是在 名限制性核酸内切酶。 约 4000种。 1、来源： 2、种类： 3、作用： 4、结果： 形成两种末端 一、 “分子手术刀” 限制性核酸内切酶 黏性末端 平末端 T 磷酸二酯键 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 A G A A T T C C T T A A G C C C G G G G G G C C C （ 4） 作用结果： 黏性末端和平末端 黏性末端 黏性末端 黏性末端 黏性末端 平末端 平末端 限制酶所识别的序列，无论是 6个碱基还是
6、 4个碱基，都可以找到一条 中心轴线（如图），中轴线两侧的双链 向、对称、重复 排列的。 想一想限制酶所识别的序列有什么特点？ 实例 1： 1、下列关于限制酶的说法正确的是（ ） 微生物中少 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 (平 )末端？ 要切两个切口，产生四个黏性 (平 )末端。 如果把两种来源不同的 怎样呢？ 会产生 相同的黏性 (平 )末端 ，然后让两者的黏性 (平 )末端 黏合 起来，就似乎可以合成重组的 思考 ? （二）“分子缝合针” 作用 : 把切下来的 将 脱氧核糖和磷酸 连接起来 . 作用原理： 催化磷酸二酯键形成 类型： (根据来源不同分为
7、两类） 类型 E来源 功能 大肠杆菌 恢复 磷酸 二酯键 只能连接 黏性末端 能连接 黏性末端 和平末端 (效率较低 ) 相同点 差别 （二） “ 分子缝合针 ” 可把黏性末端之间的 缝隙“缝合” 起来， E 或 即 恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键 可把 平末端之间的缝隙“缝合”起来，但效率较低 区别 相同点 寻根问底 为什么 ? 1)只能将 单个核苷酸 连接到已有的 成磷酸二酯键 形成 磷酸二酯键 1)在 两个 成磷酸二酯键 (三 )“分子运输车 ” 基因进入受体细胞的载体 载体需要的条件： 有 1多个限制酶切点 对受体细胞无害 导入基因能在受体细胞中复制、表达 有某些标记基因
8、，便于筛选 (5)结构简单，大小适中。 常用运载体： 细菌的质粒 噬菌体或某些动植物病毒 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？ 作为分子运输车 载体，如果没有切割位点将会怎样？ 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？ 目的基因有没有进入受体细胞，如何去发现？ 运载体 ：常用 质粒 （ 细菌拟核外双链环状 质粒特点： 1、能自我复制并在受体细胞中稳定存在 2、有一个或多个限制酶切点 3、有特殊的标记基因 小结 基因工程 的工具 限制 酶 主要存在于原核生物中 具有专一性 (识别序列 ) 切开 接酶 连接磷酸二酯键 种类 运载 工 具 具备的
9、条件 结构简单 ,大小适中 能在宿主细胞中自 我复制并稳定存在 具一个多个限制酶切位点 具标记基因 质粒、 噬菌体、动植物病毒 1 . 基因工程的最终目的是 ( ) 。 A. 定向提取生物体的 B. 定向地对 分子进行人工剪切 C. 在生物体外对 子进行改造 D. 定向地改造生物的遗传性状 解析 :基因工程通过对生物体的基因进行修饰改造 ,按照人们的意愿使生物体表现出人们所需要的性状 ,产生出人们所需要的基因产物。可见 ,基因工程的目的是定向地改造生物的遗传性状。 答案 : D 2 . 下列黏性末端属于同一限制酶切割而成的是 ( ) 。 A. B. C. D. 答案 : B 3 . 关于基因工
10、程中 连接酶的叙述 , 正确的是 ( ) 。 A. 连接两个肽链片段 B. 催化单个核苷酸和单链 D 子间形成磷酸二酯键 C. 能作用于单链 D. 连接两个 段 答案 : D 4 . 下列关于细菌质粒的叙述 , 正确的是 ( ) 。 A. 质粒是存在于细菌细胞中的一种细胞器 B. 质粒是独立于细菌拟核 D 能自我复制的小型环状 C. 质粒是基因工程中唯一的载体 D. 质粒的存在与否对宿主细胞的生存有决定性作用 解析 :质粒主要存在于原核生物中 ,是独立于细菌拟核 外能自我复制的小型环状 质粒是 不是细胞器。一般来说 ,质粒的存在与否对宿主细胞的生存没有决定性作用。质粒是基因工程常用的 “ 分子
11、运输车 ” ,除质粒外 ,被用作载体的还有 噬菌体的衍生物、动植物病毒等。 答案 : B 5 . 下表关于基因工程中有关的名词及对应的内容 , 正确的组合是 ( ) 。 供体 “ 分子 手术刀 ” “ 分子 缝合针 ” 载体 受体 A 质粒 限制酶 接酶 提供目的 基因的生物 大肠 杆菌等 B 提供目的基 因的生物 接酶 限制酶 质粒 大肠 杆菌等 续表 供体 “ 分子 手术刀 ” “ 分子 缝合针 ” 载体 受体 C 提供目的基 因的生物 限制酶 连接酶 质粒 大肠 杆菌等 D 大肠杆菌等 连接酶 限制酶 提供目的 基因的生物 质粒 解析 :基因工程中的 “ 分子手术刀 ” 是限制酶 , “ 分子缝合针 ” 是 接酶 ,最常用的载体是质粒 ,受体多用原核生物 ,如大肠杆菌等。 答案 : C C
