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1、1.1 DNA1.1 DNA重组技术重组技术 的基本工具的基本工具专题1 基因工程Fuyuyizhong生物组能产生人胰岛素的大肠杆菌超级小鼠转鱼抗寒基 因的番茄转基因鲑 鱼抗虫害的玉米能发 荧光 的热 带斑 马鱼普通热带斑马鱼是不发荧光的基因工程概念基因工程是指按照人们的意愿，进行严 格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等 技术，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。由于基因工程是在DNA分子水平上进行设 计和施工的，因此又叫做DNA重组技术。定向改造生物啦！基因工程的别别名操作环环境操作对对象操作水平基本过过程结结果基因拼接技术或DNA重组技术生物
2、体外基 因DNA分子水平剪切拼接导入表达人类需要的基因产物 转入萤火虫发光基 因的转基因烟草苗v家蚕能够吐出蚕丝为人类利用豆科植物的根瘤能够固 定空气中的氮为什么人的基因可以导入大肠杆菌内？为什么人的基因可以在大肠杆菌内表达？基因工程基础：（1）DNA的规则双螺旋结构是基因工程的物质 基础；（2）不同生物共用一套密码子是理论基础；（3）运载体和工具酶的发现为基因工程提供了技 术基础。思考：DNA重组技术的基本工具准确切割DNA的工具（“分子手术刀” ） DNA片段的连接工具（“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
3、是 不行的。进行基因操作最少需要以下三种 工具：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？识别双链识别双链DNA DNA 分子的某种分子的某种特定的核苷酸特定的核苷酸 序列序列，并且使每一条链中，并且使每一条链中特定部位特定部位的两的两 个核苷酸之间的个核苷酸之间的磷酸二酯键磷酸二酯键断开。断开。主要是从主要是从原核生物中分离纯化出来原核生物中分离纯化出来的一的一 种酶。能将外来的种酶。能将外来的DNADN
4、A切断切断，由于这种，由于这种 切割作用是在切割作用是在DNADNA分子内部进行的，故分子内部进行的，故 名限制性核酸内切酶，又称限制酶。名限制性核酸内切酶，又称限制酶。约约40004000种。种。1 1、来源：、来源： 2 2、种类：、种类：3 3、作用：、作用：4 4、结果：、结果：形成两种末端形成两种末端一、一、 “ “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黏性末端平末端一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在 特定的切割点上将DNA分子切断。目前已发现的限 制酶有4000多种。限制性内切酶作用 过程点击播放点击播放限制酶切割DNA后形 成的末端黏性末端 、平末
5、端是如何形成的 ？G A A T T C C T T A A GGC T T A AA A T T CG当限制酶当限制酶从识别序列的中心轴线两侧切开从识别序列的中心轴线两侧切开 时，时，被限制酶切开的被限制酶切开的DNADNA两条单链的切口，两条单链的切口， 带有几个带有几个伸出的核苷酸伸出的核苷酸，他们之间正好，他们之间正好互互 补配对补配对，这样的切口叫，这样的切口叫黏性末端黏性末端。什么叫黏性什么叫黏性末端？末端？什么叫平末端？什么叫平末端？当限制酶当限制酶从识别序列的中心轴线处切从识别序列的中心轴线处切 开时，开时，切开的切开的DNADNA两条单链的切口，是平两条单链的切口，是平 整的
6、，这样的切口叫整的，这样的切口叫平末端平末端。基因的针线DNA连接酶切断的DNA片段要与受体细 胞的DNA连接，你觉得可以 用什么酶？2、 DNA连接酶“分子缝合针”作用把两条DNA末端之间的缝隙“缝 合”起来。G A A T T C C T T A A G 即脱氧核糖、磷酸基之间的连接GPAP连接的部位：磷酸二酯键（梯子的扶手） 而不是氢键（梯子的踏板）DNA连接酶的作用过程点击播放点击播放DNA聚合酶和DNA连接酶有 何相同点和不同点？DNA连连接酶DNA聚合酶连连接DNA链链连连接部位二者都是蛋白质，但组成和性质各不相同。模板需要双链单链在两DNA片段之 间形成磷酸二酯 键不需要将单个核
7、苷酸 加到已存在的 核酸片段的3 末端的羟基上 ，形成磷酸二 酯键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 ？E.coliDNA连接酶：连接黏性末端T4DNA连接酶：连接黏性末端和平末端小结：基本工具“分子手术刀”：限制性核酸内切酶来源作用结果“分子缝合针”：DNA连接酶分类作用大肠杆菌的一种限制酶（ EcoR)只能识别GAATTC序列， 并在G和A之间切开形成黏性末 端。粘质沙雷氏菌的一种限制酶 (Sma)只能识别CCCGGG序列， 并在C和G之间切割形成平末端 。AT磷 酸 二 酯 键1234512345基
8、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。q作用：将外源基因送入受体细胞。 q种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。 q条件：基因进入受体细胞的载体基因进入受体细胞的载体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？作为载体的必要条件1 能在宿主细胞内复制并稳定地保存； 2 具有多个限制酶切点以便与目的基因连 接； 3 具有某些标记基因； 4 对受体细胞无害； 5 比较容易得到。什么
9、是质粒 存在于细菌以及酵母菌等生物中 细菌拟核DNA外(细胞染色体外)能自主复制 的裸露的、结构简单、双链环状DNA分子 细菌的质粒比细菌DNA小得多 带有少量基因 常有抗生素抗性基因,使细菌有抗药性 质粒与宿主细胞的关系 质粒的存在对宿主细胞无影响 质粒的复制只能在宿主细胞内完成质粒（最常用的运载体）质 粒3、基因的运输工具运载体能复制并带着插 入的目的基因一 起复制有切割位点有标记基因的存 在，将来可用含 青霉素的培养基 鉴别。基因工程过程示意图从细胞中分从细胞中分 离出离出DNADNA限制酶截取限制酶截取 DNADNA片断片断分离大肠杆分离大肠杆 菌中的质粒菌中的质粒 DNADNA重组重
10、组用重组质粒用重组质粒 转化大肠杆菌转化大肠杆菌培养大肠杆菌培养大肠杆菌 克隆大量基因克隆大量基因评价反馈1.科学家们经过多年的努力创立了一种新兴生物技术-基因 工程，实施该工程的最终目的是（ ）A.定向提取生物体的DNA分子 B.定向地对DNA分子进行人工“剪切”C.在生物体外对DNA分子进行改造D.定向地改造生物的遗传性状D2.下列有关基因工程中限制性内切酶的描述错误的是（ ）A.一种限制性内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列B.限制性内切酶的活性受温度的影响C.限制性内切酶能识别和切割RNAD.限制性内切酶可从原核生物中提取C3.关于限制性核酸内切酶的说法中正确的是（ ）A.限制性核酸
11、内切酶是一种酶，只识别GAATTC序列B.EcoR切割的是G-A之间的氢键C.限制性核酸内切酶一般不切割自身的DNA分子，只切割外源DNAD.限制性核酸内切酶只存在于原核生物中C4.DNA连接酶的重要功能是（ ）A.DNA复制时母链与子链间形成氢键B.将两DNA片段之间的缝隙连接起来C.黏性末端互补碱基间形成氢键D.A、B、C三项都不正确B5.关于限制酶和DNA连接酶的说法中正确的是（ ）A.其化学本质都是蛋白质B.DNA连接酶可恢复DNA分子中的氢键C.在基因工程中DNA聚合酶可以替代DNA连接酶D.限制酶切割后一定能产生粘性末端A6.在基因工程中，切割运载体和含有目的基因的DNA片段，需
12、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A7.7.不不属于质粒被选为基因运载体的理由是（属于质粒被选为基因运载体的理由是（ ）A A、能复制、能复制B B、有多个限制酶切点、有多个限制酶切点 C C、具有标记基因、具有标记基因D D、它是环状、它是环状DNADNAD8.8.基因工程是在基因工程是在DNADNA分子水平上进行设计施工的。在基因操分子水平上进行设计施工的。在基因操 作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的步骤是作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的步骤是 ( ) ( ) A A、人工合成目的基因、人工合成目的基因 B B、目的基因与运载体结合、目的基因与运载体结合C C、将目的基因导入受体细胞、将目的基因导入受体细胞 D D、目的基因的检测和表达、目的基因的检测和表达C創造新物種科學家宣佈，只須要用三百個基因， 人類也能創造新生物體。谢谢大家！
