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1、一、基因工程的概念： 基因工程，又叫DNA重组技术。是指按照人们的愿望，在DNA分子水平上进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。,基因重组,生物体外,基因,DNA分子水平,剪切拼接导入表达,人类需要的基因产物,回顾：,优点： 定向地改造生物的遗传性状； 实现基因在不同物种之间的转移，迅速培育出生物新品种,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)双链DNA分子的空间结构都是规则的双螺旋结构。,一、基因工程诞生的理论基础,2外源基因在受体内
2、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,工欲善其事, 必先利其器.,想一想:获得转基因抗虫棉需要做哪些工作呢?实现这一精确的操作过程的工具是什么呢?,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,这些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？,限制性内切酶从哪里寻找？,（一） 限制性核酸内切酶,在自然
3、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？,限制性核酸内切酶“分子手术刀”(1)来源: (2)化学本质：(3)作用(4)作用特点：(5)切割方式,识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，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。,错位切：产生两个相同的黏性末端,平切：形成平末端,特异性，即识别特定的脱氧核苷酸序列,切割特定位点。,主要从原核生物,蛋白质,T,磷酸二酯键,A,限制性内切酶作用过程,T,限制酶切割磷酸二酯键,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DNA两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互
4、补配对，这样的切口叫黏性末端。,EcoRI限制酶的切割：,中轴线,黏性末端,黏性末端,在G与A之间切割,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。,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。,SmaI限制酶的切割：,只能识别CCCGGG序列，并在C和G之间切开。,中轴线,基因的针线：DNA连接酶,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？,EcoliDNA连接酶与T4DNA连接酶比较：,功能,大肠杆菌,T4噬菌体,恢复
5、 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”DNA连接酶,核苷酸分子的连接：,G,连接酶连接磷酸二酯键,（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）,将双链 DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键 ,这样一个重组的DNA分子就形成了。,限制性内切酶与解旋酶的区别,切割特定的核苷酸序列的磷酸二酯键,将DNA两条链的氢键打开形成两条单链,DNA连接酶与DNA聚合酶,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
6、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,DNA聚合酶,据右图所示，有关工具酶功能的叙述不正确的是（ ） A. 限制性内切酶可以切断a处，DNA连接酶可以连接a处 B. DNA连接酶可以连接a处 C. 解旋酶可以使b处解开 D. 连接b处的酶可以为DNA连接酶,D,（三）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,作为基因工程
7、的载体需要怎样的条件呢？,议一议,2、能否用SARS病毒作为基因载体？,3、作为载体，若没有切割位点将怎样？,4、携带目的基因的载体是否进入了受体细胞，如何鉴定？,5、假如目的基因导入受体细胞后不能复制，将怎样？,1、从化学组成来看，载体应含有什么成分？,双链DNA,不能,不能进行DNA的重组,载体上应有标记基因,可能造成基因丢失,运载体需具备的四个条件：能自我复制 有一至多个不同的限制酶切点具有某些标记基因位点 对受体细胞无害，容易提取 常用运载体：细菌的质粒噬菌体衍生物(3)动植物病毒,注意：在基因工程操作中，运载体都是天然的质粒或病毒经过人工改造的,常用的载体：质粒,复制起始的一段序列,
8、有切割位点,有标记基因的存在，可用含氨苄青霉素的培养基鉴别,3.基因进入受体细胞的载体- “分子运输车”,质粒存在于许多细菌以及酵母菌等生物细胞中。是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA或细胞核之外自我复制的很小的双链环状DNA分子,不属于质粒被选为基因运载体的理由是A、能复制 （ ）B、有多个限制酶切点 C、具有标记基因D、它是环状DNA,D,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,小结,一、限制性核酸内切酶,主要是从 的一种酶。 识别双链DNA 分子的某种 ，并且使每一条链中特定部位的
9、两个核苷酸之间的 断开。 形成两种末端,原核生物中分离纯化出来,特定的核苷酸序列,磷酸二酯键,粘性末端,平末端,二、 “分子缝合针” DNA连接酶,1、种类：2、作用部位：,两类,连接黏性末端,Ecoli DNA连接酶,T4 DNA连接酶,磷酸二酯键,连接黏性末端和平末端,三、基因进入受体细胞的载体,通常有三种:作为载体的条件：在进行基因工程操作中,真正被用作载体的质粒都是在,质粒,噬菌体衍生物,动植物病毒,天然质粒,人工改造,的,能自我复制；有切割位点； 有遗传标记基因；对受体细胞无害,基础上进行过,以下是两种限制酶切割后形成的DNA片段，试分析： GC AATTC GC CTTAACG G
10、 CG G,(1)其中和 是由一种限制酶切割形成的 末端，两者要重组成一个DNA 分子，所用DNA连接酶通常是 。（2） 和 是由另一种限制酶切割形成的 末端，两者要形成重组DNA片段，所用的连接酶通常是 。,反馈练习：,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？,复制分步解说,核苷酸分子的连接：,DNA聚合酶连接单链DNA 把单个脱氧核苷酸连接到DNA片段上,
