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1、专项1基因工程第一节DNA重组技术的基本工具教材预览导言基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过 和 等技术，赋予生物以新的,从而发明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。思考：基因工程的别名？其操作环境、对象、水平及基本过程？基因工程的实质及成果？提示：基因拼接技术或DNA重组技术；生物体外；基因；DNA分子水平；剪切一拼接一导入体现。基因重组；人类需要的基因产物。DNA重组技术的操作过程至少需要三种工具，即、和。思考：解决哺育抗虫棉的核心环节上同样需要这三种工具吗？提示：同样需要。1. 限制性核酸内切酶切割DNA
2、的工具是，又称。此类酶重要是从生物中分离纯化出来的。它们可以识别双链DNA分子的某种 序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的 键断开。大多数限制酶的辨认序列由 个核苷酸构成。DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端一般有两种形式，即和。思考：限制酶广泛分布于多种生物中吗？提示：重要分布于微生物中。2. DNA连接酶将切下来的DNA片段拼接成新的DNA分子，是靠 来完毕的。根据酶的来源不同，可将这些酶分为两类：和。这两类酶都是恢复被 切开了的两个核苷酸之间的，但这两种酶在性质上有差别：前者只能将双链DNA片段互补的 之间连接起来，不能将双链DNA片段 之间进行连接；后者既可以“缝合”
3、双链DNA片段互补的，又可以“缝合”双链DNA片段的，但连接平末 端之间的效率比较低。思考：DNA连接酶是将两个黏性末端的哪两个连接在一起？提示：磷酸基和脱氧核糖。3. 基因进入受体细胞的载体基因进入受体细胞的载体是 等，它是一种裸露的、构造简朴、独立于（即拟核DNA）之外，并具有 能力的 DNA分子。在其DNA分子上有一种至多种位点，供 （基因）插入其中。携带外源DNA片段的 进入受体细胞后，停留在 中进行自我复制，或整合到染色体DNA上，随 进行同步复制。在其DNA分子上有特殊的基因，如抗四环素等标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。载体除质粒外，尚有 等。思考：质粒被用作载体的理由？提示：
4、能复制；具有标记基因；具有多种限制酶切点。预览答案 体外DNA重组 转基因 遗传特性DNA重组技术 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核酸内切酶限制酶原核特定核苷酸磷酸二酯6黏性末端平末端DNA连接酶 E.coliDNA连接酶T4DNA连接酶限制酶磷酸二酯键黏性末端平末端黏性末端平末端质粒细菌 染色体自我复制双链环状限制酶切割外源DNA片段质粒细胞染色体DNA遗传标记动植物病毒 问题探讨1. 下图是基因工程哺育抗虫棉的简要过程：苏云金芽抱杆菌I提取 与运载体DNA拼接一般棉花（无抗虫特性）抗虫基因 棉花细胞（含抗虫基因）导入棉花植株（有抗虫特性）试述哺育抗虫棉的核心环
5、节是什么？解决哺育抗虫棉的核心环节需要哪些工具？提示：核心环节一：抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取出来；工具一：基因的剪刀一一限制性内切酶核心环节二：抗虫基因与运载体DNA连接；工具二：基因的针线一一DNA连接酶核心环节三：抗虫基因导入受体（棉花）细胞 ；工具三：基因的运载工具一一运载体学习过程基本理论和技术的发展催生了基因工程。基因工程是在生物化学、分子生物学和微生物学等学科的基本上发展起来的，正是这些学科的基本理论和有 关技术的发展催生了生物工程。一“分子手术刀”一一限制性核酸内切酶1、概念及来源:重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
6、分子内部进行的，故名限制性内切酶。2、种类:约4000种3、作用：辨认双链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。4、构成:大多数限制酶的辨认序列有6个核苷酸构成，少数由4、5或8个核苷酸构成。5、成果：DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端一般有两种形式一一黏性末端和平末端。当限制酶在它 辨认序列的中心轴线两侧将DNA的两条链分别切开时，产生的是黏性末端，而当限制酶在它辨认序列的中心轴线 切开时，产生的则是平末端。6、限制酶的辨认序列和切开部位的特点：其所辨认的序列均可找到一条中轴线，两侧的双链DNA上的碱基 是反向对称反复排列的；任
7、一种限制酶因其自身性质所决定，都只辨认和切断特定的核苷酸序列，而不是在任何 部位都能将DNA切开。思考与讨论1. 要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几种切口？可产生几种黏性末端？提示：要切两个切口，产生四个黏性末端。2. 如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来切割，会如何呢？提示：会产生相似的黏性末端，然后让两者的黏性末端黏合起来，就似乎可以合成重组的DNA分子了。例题下列有关限制酶的说法对的的是（）A. 限制酶广泛存在于多种生物中，微生物中分布诸多B. 一种限制酶只能辨认一种特定的核苷酸序列C. 不同的限制酶切割DNA后都会形成黏性末端D. 限制酶的作用部位是特定核苷酸形成的氢键
8、解析：限制性核酸内切酶也称限制酶，重要从原核生物中分离纯化出来，它可以辨认双链DNA分子中的某种 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。答案：B例题 下图为一种限制酶切割DNA分子的示意图。请据图回答：(1) 这种限制酶的切点是，形成 个 末端，特点是。(2) 从上题可知限制酶的辨认特点是。(3) 如果G发生突变也许发生。切点GAATTCC ttAagGAATTCCttaaG解析：该限制酶辨认的核苷酸序列是GAATTC，专一切口是G和A。切出的两个完全相似的黏性末端是AATT 和TTAA，两个黏性末端的关系是碱基互补配对。答案：(1)G A 2黏性 碱基互
9、补配对(2)只能辨认某一种特定的核苷酸序列(3)限制性核酸内切酶不 能辨认切割位点。同步拓展1、限制性内切酶的功能和种类：限制性内切酶的重要功能是保护细菌不受噬菌体的感染，这一观点已被人 们广泛接受。它们作为微生物免疫机制的一部分行使其功能。当一种没有限制性内切酶的细菌被病毒感染时，大 部分病毒颗粒都能成功地进行感染。然而一种有限制性内切酶的同种细菌被成功感染的比率明显下降。浮现更多 的限制性内切酶将会起到多重保护作用；而拥有4到5种各自独立的限制性内切酶将会使细胞坚不可摧。限制性内切酶常常随着一到两种修饰酶(甲基化酶)浮现。后者的作用是保护细胞自身的DNA不被限制性内 切酶破坏。修饰酶辨认的位点与相应的限制性内切酶相似，但只甲基化每条链中的一种碱基，而不是切开 DNA 链。限制性内切酶辨认位点处的甲基基团伸入到双螺旋的大沟中去，阻碍了限制性内切酶的作用。这样，限制性 内切酶和它的“伙伴”-甲基化酶一起就构成了限制-修饰(R-M)系统。在某些R-M系统中，限制性内切酶和修 饰酶是两种不同的蛋白质，它们各自独立行使自己的功能；而在另某些系统中，两种功能由同一种限制-修饰酶
