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1、1 1、什么叫基因？、什么叫基因？思思 考：考：3 3、什么是遗传信息？如何表达？、什么是遗传信息？如何表达？ 2、基因、基因、DNA、染色体之间是怎样的关系？、染色体之间是怎样的关系？什么叫基因工程？什么叫基因工程？ 基因工程又叫基因工程又叫基因拼接技术基因拼接技术或或DNA重重组技术组技术。该技术是在。该技术是在生物体外生物体外，通过对，通过对DNA分子进行人工分子进行人工“剪切剪切”和和“拼接拼接”，对生物的基因进行对生物的基因进行改造改造和和重新组合重新组合，然后，然后导入受体细胞导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内因在受体细胞内表达表达，产生出人
2、类所需要，产生出人类所需要的的基因产物。基因产物。（一）基因工程的概念（一）基因工程的概念基因工程的别名基因工程的别名操作环境操作环境操作对象操作对象操作水平操作水平基本过程基本过程实质实质结果结果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DNA重组技术的基本工具重组技术的基本工具准确切割准确切割DNA的工具（的工具（“分子手术刀分子手术刀”）DNA片段的连接工具（片段的连接工具（“分子缝合针分子缝合针”）基因转移工具（基因转移工具（“分子
3、运输车分子运输车”）基因的大小以纳米计算，要对它进行剪切、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：行基因操作最少需要以下三种工具：能够能够能够能够识别识别识别识别和和和和切割切割切割切割DNA DNA 分子内一小段分子内一小段分子内一小段分子内一小段特定特定特定特定的核苷酸序列的核苷酸序列的核苷酸序列的核苷酸序列的酶。的酶。的酶。的酶。微生物微生物微生物微生物4000种。种。 1、来源：、来源： 2、种类：、种类：3、作用：、作用：4、结果：、结果：形成两种末端形成两种末端形成两种
4、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黏性末端平末端平末端特异性特异性重播重播 大肠杆菌大肠杆菌(E.coli)的一种限制酶的一种限制酶能识别能识别GAATTC序列序列，并在，并在G和和A之间切开。之间切开。 当限制酶从识别序列的中心轴线两侧当限制酶从识别序列的中心轴线两侧切开时，切开时，被限制酶切开的被限制酶切开的DNA两条单链的两条单链的切口，带有几个切口，带有几个伸出的核苷酸伸出的核苷酸，他们之间，他们之间正好正好互补配对互补配对，这样的切口叫，这样的切口叫黏性末端黏性末端。 当限制性核酸内切酶从识别序列的当限制性核酸内切酶从识别序列
5、的中心轴线处切开时，切开的中心轴线处切开时，切开的DNADNA两条单链两条单链的切口，是平整的，这样的切口叫的切口，是平整的，这样的切口叫平末端平末端。GGGCCCCCCGGG要想获得某个特定性状的基因必须要要想获得某个特定性状的基因必须要用限制性核酸内切酶切几个切口？可用限制性核酸内切酶切几个切口？可产生几个黏性末端？产生几个黏性末端？要切两个切口，产生四个黏性末端。要切两个切口，产生四个黏性末端。如把来源不同的如把来源不同的DNADNA用同一种用同一种限制性限制性核酸内切酶核酸内切酶来切割，会怎样呢？来切割，会怎样呢？ 会产生会产生相同的黏性末端相同的黏性末端，然后让两者的，然后让两者的黏
6、性末端黏性末端黏合黏合起来，就似乎可以合成起来，就似乎可以合成重重组的组的DNADNA分子分子了。了。思考基因的针线基因的针线DNADNA连接酶连接酶切断的切断的DNA片段要与受体细胞的片段要与受体细胞的DNA连接，你觉得可以用什么酶？连接，你觉得可以用什么酶？2. DNA连接酶连接酶“分子缝合针分子缝合针” DNA连接酶连接酶可把黏性末端可把黏性末端之间的缝之间的缝隙隙“缝合缝合”起来，即把梯子两边扶手的起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一个重组的断口连接起来，这样一个重组的DNA分分子就形成了。子就形成了。“分子缝合针分子缝合针”DNADNA连接酶连接酶根据酶的来源不同，可以将这些
7、酶分为两根据酶的来源不同，可以将这些酶分为两类：类：1.1.从大肠杆菌中分离得到：从大肠杆菌中分离得到：E.coliDNAE.coliDNA连连接酶，只能将双链接酶，只能将双链DNADNA片段互补的粘性末片段互补的粘性末端之间连接。端之间连接。2.2.从从T T4 4噬菌体中分离到：噬菌体中分离到： T T4 4连接酶，既连接酶，既可以可以“缝合缝合”双链双链DNADNA片段互补的粘性末片段互补的粘性末端，又可以端，又可以“缝合缝合”双链双链DNADNA片段的平末片段的平末端，但连接平末端之间的效率比较低。端，但连接平末端之间的效率比较低。基因的针线：基因的针线：DNADNA连接酶连接酶G A
8、 A T T CC T T A A GG A A T T CC T T A A GG C T T A A A A T T C GG C T T A A A A T T C GG C T T A A A A T T C G同种限制酶同种限制酶切割切割基因进入受体细胞的载体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内去！能将外源基因送入细胞的工具就是载体。具就是载体。如何将重组基因导入受体细胞呢？如何将重组基因导
9、入受体细胞呢？假如目的基因导入受体细胞后不能复制和假如目的基因导入受体细胞后不能复制和表达将怎样表达将怎样？目的基因是否进入受体细胞，你如何察？目的基因是否进入受体细胞，你如何察？如果如果重组重组DNA对受体细胞有害将怎样？对受体细胞有害将怎样？作为载体的必要条件作为载体的必要条件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并稳定地保存复制并稳定地保存复制并稳定地保存复制并稳定地保存具具具具多个限制酶切点多个限制酶切点多个限制酶切点多个限制酶切点，以便与外源基因连接。，以便与外源基因连接。，以便与外源基因连接。，以便与外源基因连接。能进入受体生物细胞并在受体生物细胞内复
10、制并表能进入受体生物细胞并在受体生物细胞内复制并表达；达；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，便于进行筛选筛选筛选筛选。对受体细胞无害对受体细胞无害比较容易得到比较容易得到“分子运输车分子运输车” 运载体1.作用：2.种类：质粒质粒、噬菌体和动植物病毒、噬菌体和动植物病毒将外源基因送入受体细胞将外源基因送入受体细胞 能复制并带着插能复制并带着插入的目的基因一入的目的基因一起复制起复制有切割位点有切割位点有标记基因的存有标记基因的存在，将来可用含在，将来可用含青霉素的培养基青霉素的培养基鉴别。鉴别。质粒载体必须具备的条件质粒载体必须具备
11、的条件具有复制起点具有复制起点具有可选择的标记具有可选择的标记具有若干限制酶单一识别位点具有若干限制酶单一识别位点具有较小的分子量和较高的拷贝数具有较小的分子量和较高的拷贝数作为表达载体还有作为表达载体还有启动子启动子，转录转移信号，转录转移信号，终止终止子子序列等片段。序列等片段。基因工程诞生的理论基础：基因工程诞生的理论基础：DNA是生物遗传物质的发现、是生物遗传物质的发现、DNA双螺旋结构的确立双螺旋结构的确立以及遗传信息传递方式的认定以及遗传信息传递方式的认定基因工程的技术保障基因工程的技术保障限制性核酸内切酶、限制性核酸内切酶、DNA连接酶和质粒载体连接酶和质粒载体本节归纳本节归纳练
12、习练习1在基因工程中，切割运载体和在基因工程中，切割运载体和含有目的基因的含有目的基因的DNA片段，需片段，需使用（使用（ ）A.同种限制酶同种限制酶 B. 两种限制酶两种限制酶C.同种连接酶同种连接酶 D. 两种连接酶两种连接酶A2不属于质粒被选为基因运载体的理由是不属于质粒被选为基因运载体的理由是 A、能能复复制制 （ ） B、有多个限制酶切点、有多个限制酶切点 C、具有标记基因、具有标记基因 D、它是环状、它是环状DNAD练习练习3.3.3.3.下列说法正确的是下列说法正确的是下列说法正确的是下列说法正确的是 （ ）A A A A、所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列、所有的限制酶只
13、能识别一种特定的核苷酸序列、所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列、所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列B B B B、质粒是基因工程中唯一的载体、质粒是基因工程中唯一的载体、质粒是基因工程中唯一的载体、质粒是基因工程中唯一的载体 C C C C、载载载载体体体体必必必必须须须须具具具具备备备备的的的的条条条条件件件件之之之之一一一一是是是是：具具具具有有有有多多多多个个个个限限限限制制制制酶酶酶酶切点，以便与外源基因连接切点，以便与外源基因连接切点，以便与外源基因连接切点，以便与外源基因连接D D D D、DNADNADNADNA连接酶使黏性末段的碱基之间形成氢键连接酶使黏性末段的碱基
14、之间形成氢键连接酶使黏性末段的碱基之间形成氢键连接酶使黏性末段的碱基之间形成氢键练习练习C4.4.4.4.有关基因工程的叙述中，错误的是（有关基因工程的叙述中，错误的是（有关基因工程的叙述中，错误的是（有关基因工程的叙述中，错误的是（ ） A A A A、基基基基因因因因工工工工程程程程技技技技术术术术能能能能定定定定向向向向地地地地改改改改造造造造生生生生物物物物的的的的遗遗遗遗传传传传性性性性状状状状，培培培培育育育育生物新品种生物新品种生物新品种生物新品种 B B B B、重组、重组、重组、重组DNADNADNADNA的形成在细胞内完成的形成在细胞内完成的形成在细胞内完成的形成在细胞内完
15、成 C C C C、目的基因须由载体导入受体细胞、目的基因须由载体导入受体细胞、目的基因须由载体导入受体细胞、目的基因须由载体导入受体细胞 D D D D、质粒可作为载体、质粒可作为载体、质粒可作为载体、质粒可作为载体 练习练习B思考思考在自然界中有一些生物的在自然界中有一些生物的DNA可能进入另可能进入另一种生物的细胞中。我们有没有学过相关一种生物的细胞中。我们有没有学过相关的实例？的实例？现今存在的生物为什么没有在长期的进化现今存在的生物为什么没有在长期的进化过程中被外源过程中被外源DNA的入侵而灭绝，仍能保的入侵而灭绝，仍能保持一种稳定状态？持一种稳定状态？怎样才能使外来的怎样才能使外来的DNA失效从而保护自身失效从而保护自身？A AG GC CT T氢键氢键A AT TG GC C平面平面平面平面结结构构构构立体立体立体立体结结构构构构
