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1、专题专题1 1 基因工程基因工程1乳汁中含有人生长激素乳汁中含有人生长激素的转基因牛的转基因牛( (阿根廷阿根廷) )转抗寒基因的转抗寒基因的番茄番茄2转基因抗虫棉转基因抗虫棉抗虫棉抗虫棉普通棉普通棉3 基基因因工工程程是是指指按按照照人人们们的的愿愿望望，进进行行严严格格的的设设计计，并并通通过过体体外外DNADNA重重组组和和转转基基因因等等技技术术，赋赋予予生生物物以以新新的的遗遗传传特特性性，从从而而创创造造出出更更符符合合人人们们需需要要的的新新的的生生物物类类型型和和生生物物产产品品。由由于于基基因因工工程程是是在在DNADNA分分子子水水平平上上进进行行设设计计和和施施工工的的，
2、因因此此又又叫叫做做DNADNA重重组技术组技术。 4必修2 基因工程，又叫基因拼接技术或DNA重组技术。通俗的说，就是按照人们的意愿，把一生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向改造生物的遗传性状。5基因拼接技术或基因拼接技术或DNADNA重组技术重组技术生物体外生物体外基因基因DNADNA分子水平分子水平人类需要的基因产物人类需要的基因产物剪切剪切 拼接拼接 导入导入 表达表达基因重组基因重组6第第1 1节节7问题探讨问题探讨手术刀手术刀缝合针缝合针运输工具运输工具培育抗虫棉培育抗虫棉需要哪些基需要哪些基本工具本工具? ?8来源来源种类种类作用作用作用结作用结
3、果果阅读课本阅读课本4-5页页“限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶分子分子手术刀手术刀”的相关内容，填写下表的相关内容，填写下表自主学习自主学习主要从原核生物中分离纯化而来主要从原核生物中分离纯化而来已经分离出大约已经分离出大约4000种种1、识别、识别双链双链DNA分子的分子的某种特定某种特定核核苷酸序列苷酸序列2、使使每一条链每一条链中中特定部位特定部位的两个核的两个核苷酸之间的苷酸之间的磷酸二酯键磷酸二酯键断开。断开。形成两种末端：黏性末端或形成两种末端：黏性末端或形成两种末端：黏性末端或形成两种末端：黏性末端或平末端平末端平末端平末端分子手术刀分子手术刀912345脱氧核苷酸的结构脱氧核
4、苷酸的结构10 G1234512345 A3,5-磷磷酸二酯酸二酯键键3端5端3端5端磷酸二酯键磷酸二酯键1112仔细观察各限制酶仔细观察各限制酶 识别的特定序列有识别的特定序列有何何 特点？特点？限制酶的识别序列限制酶的识别序列限制酶所识别的序列的特点是：限制酶所识别的序列的特点是：呈现碱基互补对称，无论是呈现碱基互补对称，无论是6个个碱基还是碱基还是4个碱基，都可以找到个碱基，都可以找到一条中心轴线，中轴线两侧的一条中心轴线，中轴线两侧的双链双链DNA上的碱基是上的碱基是反向对称重反向对称重复复排列的排列的 。12中轴线在G与A之间切割大肠杆菌的一种限制酶(EcoR)只能识别GAATTC序
5、列，并在G和A之间切开。EcoRIEcoRI限制酶的作用限制酶的作用13黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端EcoRIEcoRI限制酶的切割限制酶的切割 被限制酶切开的被限制酶切开的DNA两条两条单链的切口，带有几个单链的切口，带有几个伸出的伸出的核苷酸核苷酸，他们之间正好互补配他们之间正好互补配对，这样的切口叫对，这样的切口叫黏性末端黏性末端。14SmaISmaI只能识别CCCGGG序列，并在C和G之间切开。中轴线SmaISmaI限制酶的作用限制酶的作用在G与C之间切割15平末端平末端平末端平末端平末端平末端平末端平末端SmaISmaI限制酶的切限制酶的切割割当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时
6、，切开的当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时，切开的DNADNA两两条单链的切口，是平整的，这样的切口叫条单链的切口，是平整的，这样的切口叫平末端平末端。16你能推测限制酶存在于原核生物中的你能推测限制酶存在于原核生物中的作用是什么吗？作用是什么吗？原核生物易受自然界外源原核生物易受自然界外源DNA的入侵，的入侵，但生物但生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，以防止外来病原物的侵害。制，以防止外来病原物的侵害。限制酶限制酶就是细就是细菌的一种菌的一种防御性工具，防御性工具，当外源当外源DNA侵入时，会侵入时，会利用限制酶利用限制酶将外源将外源D
7、NA切割掉，切割掉，以保证自身的以保证自身的安全。所以，限制酶在原核生物中主要起到切安全。所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源割外源DNA、使之失效，使之失效，从而达到从而达到保护自身保护自身的的目的。目的。寻根问底寻根问底为什么限制酶不剪切细菌本身的为什么限制酶不剪切细菌本身的DNA？通过长期的进化，细菌中含有某种限制酶通过长期的进化，细菌中含有某种限制酶的细胞，其的细胞，其DNADNA分子中分子中不具备这种限制酶不具备这种限制酶的识别切割序列的识别切割序列，或者，或者通过甲基化酶将甲通过甲基化酶将甲基转移到所识别序列的碱基上，使限制酶基转移到所识别序列的碱基上，使限制酶不能将其切开不能
8、将其切开。这样，尽管细菌中含有某。这样，尽管细菌中含有某种限制酶也不会使自身的种限制酶也不会使自身的DNADNA被切断，并被切断，并且可以防止外源且可以防止外源DNADNA的入侵。的入侵。 1718类型来源功能相同点差别EcoliDNA连接酶T4DNA连接酶大肠杆菌T4噬菌体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)阅读课本第阅读课本第5页页“分子缝合针”DNA连接酶的相关内容，填写下表的相关内容，填写下表自主学习自主学习18把切下来的DNA片段拼接成新的DNA，即将脱氧核糖和磷酸连接起来催化形成磷酸二酯键DNADNA连接酶的作用连接酶的作用19两两DNADNA片段要具有
9、片段要具有互补互补的黏性末端的黏性末端才能拼起来才能拼起来DNADNA连接酶的缝合作用连接酶的缝合作用可把黏性末端之间的可把黏性末端之间的缝隙缝隙“缝合缝合”起来起来，注意：注意：DNADNA连接酶可连接双链连接酶可连接双链DNADNA中的中的DNADNA单链缺口，单链缺口，但不能连接单链但不能连接单链DNADNA！20DNADNA连接酶与连接酶与DNADNA聚合酶是一回事吗？聚合酶是一回事吗？T4 DNA连接酶还可把平末端之间的缝隙“缝合”起来，但效率较低DNADNA连接酶的缝合作用连接酶的缝合作用21A A T T GA A T T GC CA AA AT TT TA AA AT TT T
10、DNA聚合酶聚合酶DNA聚合酶聚合酶DNA聚合酶聚合酶DNA聚合酶聚合酶DNA聚合酶聚合酶DNA聚合酶的作用聚合酶的作用返回返回22都能催化形成都能催化形成磷酸二酯键磷酸二酯键都是蛋白质都是蛋白质不需要不需要需要需要形成完整的重形成完整的重组组DNA分子分子形成形成DNA的一条的一条链链基因工程基因工程DNA复制复制DNA连接酶与连接酶与DNA聚合酶的比较聚合酶的比较只能将只能将单个核苷酸单个核苷酸连接到已有的连接到已有的DNADNA片段上，形成片段上，形成一个一个磷酸二酯键磷酸二酯键在两个DNA片段之间形成两个磷酸二酯键23 限制性核酸内切酶、 DNA连接酶、 解旋酶和DNA聚合酶区别作用于
11、a（ 键）的酶有： 作用于b （ 键）的酶有：24限制性内切酶限制性内切酶的识别序列和切点是的识别序列和切点是GGATCC，限制，限制性内切酶性内切酶的识别序列和切点是的识别序列和切点是GATC。在质粒上有酶。在质粒上有酶的一个切点，在目的基因的两侧各有一个酶的一个切点，在目的基因的两侧各有一个酶的切点。的切点。（1）请画出质粒被限制酶）请画出质粒被限制酶切割后所形成的黏性末端。切割后所形成的黏性末端。（2）请画出目的基因两侧被限制酶）请画出目的基因两侧被限制酶切割后所形成的黏性切割后所形成的黏性末端。末端。（3）在）在DNA连接酶作用下，上述两种不同限制酶切割后形连接酶作用下，上述两种不同限
12、制酶切割后形成的黏性末端能否连接？为什么？成的黏性末端能否连接？为什么？可以连接。因为由两种不同限制酶切割后形成的黏可以连接。因为由两种不同限制酶切割后形成的黏性末端是相同的（或是可以互补的）性末端是相同的（或是可以互补的） 小试身手小试身手25EcoREcoR将不同种来源的将不同种来源的将不同种来源的将不同种来源的DNADNADNADNA片段连接起来片段连接起来片段连接起来片段连接起来生物生物生物生物A A A A基因片段基因片段基因片段基因片段生物生物生物生物B B B B基因片段基因片段基因片段基因片段酶切酶切酶切酶切GAATTCGAATTCGAATTCGAATTCCTTAAGCTTAA
13、GCTTAAGCTTAAGGAATTCGAATTCGAATTCGAATTCCTTAAGCTTAAGCTTAAGCTTAAGGGGGAATTCAATTCAATTCAATTCCTTAACTTAACTTAACTTAAGGGGGGGGAATTCAATTCAATTCAATTCCTTAACTTAACTTAACTTAAGGGG不同来源的不同来源的DNADNA片段混合片段混合GGGG AATTCAATTCAATTCAATTCCTTAACTTAACTTAACTTAA GGGGGGGG AATTCAATTCAATTCAATTCCTTAACTTAACTTAACTTAA GGGG26载体的作用载体的作用载体的必载体的
14、必要条件要条件载体的种类载体的种类阅读课本第阅读课本第6页页“分子运输车分子运输车”运载体运载体的相关内容，填写下表的相关内容，填写下表自主学习自主学习1 1）能够在宿主细胞中）能够在宿主细胞中）能够在宿主细胞中）能够在宿主细胞中复制复制复制复制并稳定地并稳定地并稳定地并稳定地保存保存保存保存。2 2）具多个）具多个）具多个）具多个限制酶切点限制酶切点限制酶切点限制酶切点，以，以，以，以便与外源基因连接便与外源基因连接便与外源基因连接便与外源基因连接。3 3）具有某些）具有某些）具有某些）具有某些标记基因标记基因标记基因标记基因，便于进行，便于进行，便于进行，便于进行鉴定鉴定鉴定鉴定和和和和选
15、择选择选择选择。4 4）必须是）必须是）必须是）必须是安全安全安全安全的的的的 ，对受体细胞，对受体细胞，对受体细胞，对受体细胞无害无害无害无害。5 5）载体）载体）载体）载体DNA DNA 分子应分子应分子应分子应大小适中大小适中大小适中大小适中，以便于，以便于，以便于，以便于提取提取提取提取和和和和操作操作操作操作1 1）作为）作为）作为）作为运载工具运载工具运载工具运载工具，将目的基因导入受体细胞中，将目的基因导入受体细胞中，将目的基因导入受体细胞中，将目的基因导入受体细胞中2 2）在受体细胞内对目的基因进行）在受体细胞内对目的基因进行）在受体细胞内对目的基因进行）在受体细胞内对目的基因
16、进行大量复制大量复制大量复制大量复制细菌的质粒细菌的质粒病毒：病毒：噬菌体衍生物噬菌体衍生物噬菌体衍生物噬菌体衍生物、动植物病毒等。、动植物病毒等。 27有标记基因的存有标记基因的存在，可用含青霉在，可用含青霉素的培养基鉴别。素的培养基鉴别。有切割位点有切割位点能复制并带着能复制并带着插入的目的基插入的目的基因一起复制因一起复制质粒质粒裸露的、结构简单的、独立裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体（即拟核于细菌染色体（即拟核DNA）之外，）之外，并具有并具有自我复制能力自我复制能力的的很小的很小的双链环双链环状状DNA分子。分子。最常用运载体最常用运载体质粒质粒 实际上在基因实际上在基因工程操作中，工程操作中，真正被用作载真正被用作载体的质粒，都体的质粒，都是在天然质粒是在天然质粒的基础上进行的基础上进行过人工改造的。过人工改造的。28
