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1、高中生物高中生物 选修选修3现代生物科技专题现代生物科技专题1专题1 基因工程2基础理论和技术的发展催生了基因工程 DNA是遗传物质的证明是遗传物质的证明DNA双螺旋结构和中心法则的确立双螺旋结构和中心法则的确立遗传密码的破译遗传密码的破译基因转移载体的发现基因转移载体的发现工具酶的发明工具酶的发明DNA合成和测序技术的发明合成和测序技术的发明DNA体外重组的实现体外重组的实现重组重组DNA表达实验的成功表达实验的成功第一例转基因动物问世第一例转基因动物问世PCR技术的发明技术的发明基础理论基础理论技术发明技术发明3 1. 1.什么叫基因？什么叫基因？思考讨论思考讨论3.3.遗传信息是如遗传信
2、息是如何表达的？何表达的？ 2.2.基因、基因、DNADNA、染色体、染色体之间是怎样的关系？之间是怎样的关系？4（1）原核生物的基因结构）原核生物的基因结构编码区非编码区非编码区与与RNA聚合聚合酶结合位点酶结合位点1.基因的结构基因的结构 能够转录为相应的信使能够转录为相应的信使RNA，进而指导，进而指导蛋白质的合成，也就是说能够编码蛋白质蛋白质的合成，也就是说能够编码蛋白质 不能转录为信使不能转录为信使RNA，不能编码蛋白质，不能编码蛋白质 非编码区：非编码区：编码区编码区5 非编码区非编码区 非编码区非编码区 编码区编码区编码区下游编码区下游编码区上游编码区上游 RNA聚合酶聚合酶结合
3、位点结合位点 调控遗传信息的表达调控遗传信息的表达原核细胞基因的结构原核细胞基因的结构 RNA聚合酶结合位点：聚合酶结合位点：RNA聚合酶能够识别调控序列聚合酶能够识别调控序列中的结合位点，并与其结合。转录开始后，中的结合位点，并与其结合。转录开始后，RNA聚合酶聚合酶沿沿DNA分子移动，并与分子移动，并与DNA分子的一条链为模板合成分子的一条链为模板合成RNA。转录完毕后，。转录完毕后，RNA链释放出来，紧接着链释放出来，紧接着RNA聚合聚合酶也从酶也从DNA模板链上脱落下来。模板链上脱落下来。6编码区编码区非编码区非编码区非编码区非编码区与与RNA聚酶聚酶结合位点结合位点启动子启动子终止子
4、终止子编码区上游编码区上游 编码区上游编码区上游 启动子启动子是在非编码区内紧靠转录起点，调控遗传信是在非编码区内紧靠转录起点，调控遗传信息表达的脱氧核苷酸序列，它能引导息表达的脱氧核苷酸序列，它能引导RNA聚合酶与正聚合酶与正确的基因部位结合，使转录从起点开始，沿编码区进确的基因部位结合，使转录从起点开始，沿编码区进行。行。终止子终止子是在非编码区内紧靠转录终点，调控遗传信是在非编码区内紧靠转录终点，调控遗传信息表达的脱氧核苷酸序列，它能阻碍息表达的脱氧核苷酸序列，它能阻碍RNA聚合酶的移聚合酶的移动，并使其从动，并使其从DNA模板链上脱离下来，使转录终止。模板链上脱离下来，使转录终止。7编
5、码区编码区非编码区非编码区非编码区非编码区与与RNA聚酶聚酶结合位点结合位点内含子内含子 外显子外显子 启动子启动子终止子终止子编码区上游编码区上游 编码区上游编码区上游 （2）真核细胞的基因结构真核细胞的基因结构能够编码蛋白质的序列叫做外显子能够编码蛋白质的序列叫做外显子 不能够编码蛋白质的序列叫做内含子，不能够编码蛋白质的序列叫做内含子，内含子能转录为信使内含子能转录为信使RNA 。内含子内含子: : 外显子外显子: : 8编码区非编码区非编码区与与RNA聚合聚合酶结合位点酶结合位点信使信使RNA成熟的信使成熟的信使RNA9真核真核细胞细胞的的 基因基因结构结构编码区编码区非编码区非编码区
6、外显子：能编码蛋白质的序列外显子：能编码蛋白质的序列内含子：不能编码蛋白质的序列内含子：不能编码蛋白质的序列：有调控作用的核苷酸序列：有调控作用的核苷酸序列不能编码蛋白质的序列：不能编码蛋白质的序列： 包括包括非编码区非编码区和和内含子内含子10原核细胞与真核细胞的基因结构比较思思考考编码相同数目氨基酸的蛋白质，原核编码相同数目氨基酸的蛋白质，原核细胞与真核细胞基因结构一样长吗？细胞与真核细胞基因结构一样长吗？112基因表达的调控基因表达的调控12原原核核生生物物基基因因表表达达的的调调控控乳糖代谢基因表达调控图解：乳糖代谢基因表达调控图解：(存在葡萄糖时存在葡萄糖时) lacZ lacY l
7、acA 调节基因调节基因启动子启动子 操纵基因操纵基因结构基因结构基因RNA聚合酶聚合酶信使信使RNA转录转录翻译翻译阻抑物与阻抑物与操纵基因操纵基因结合，结结合，结构基因转构基因转录受阻录受阻阻抑物阻抑物13原原核核生生物物基基因因表表达达的的调调控控乳糖代谢基因表达调控图解：乳糖代谢基因表达调控图解：(只存在乳糖时只存在乳糖时) lacZ lacY lacA 调节基因调节基因启动子启动子 操纵基因操纵基因结构基因结构基因RNA聚合酶聚合酶信使信使RNA转录转录翻译翻译阻抑物与乳糖结合后构象发生了改变，因而不能与操阻抑物与乳糖结合后构象发生了改变，因而不能与操纵基因结合，使得结构基因进行转录
8、。纵基因结合，使得结构基因进行转录。阻抑物阻抑物乳糖乳糖转录转录半乳糖苷酶半乳糖苷酶酶酶酶酶14基因工程基因工程产品产品抗虫害的玉米抗虫害的玉米转鱼抗寒基因转鱼抗寒基因的番茄的番茄转基因鲑转基因鲑鱼鱼15转黄瓜抗青枯病转黄瓜抗青枯病基因的甜椒基因的甜椒乳汁中含有乳汁中含有人生长激素人生长激素的转基因牛的转基因牛( (阿根廷阿根廷) )1617资料资料 位于费城托马斯位于费城托马斯杰斐逊大学的希拉里和她的杰斐逊大学的希拉里和她的同事成功地将人体狂犬病抗体的同事成功地将人体狂犬病抗体的DNA译码移入烟草译码移入烟草作物中。作物中。 转基因烟草作物可以产生一种人体蛋白质，而转基因烟草作物可以产生一种
9、人体蛋白质，而这种物质能抗击致命性的狂犬病病毒。这种物质能抗击致命性的狂犬病病毒。 1819基因工程的定义：基因工程的定义：理论基础：理论基础：理论基础：理论基础：基本原理：基本原理：基本原理：基本原理：1. 1.不同生物的基因结构上具有一定的相似性：不同生物的基因结构上具有一定的相似性：不同生物的基因结构上具有一定的相似性：不同生物的基因结构上具有一定的相似性： （1 1）基因的基本单位相同）基因的基本单位相同）基因的基本单位相同）基因的基本单位相同 （2 2）具有相同的碱基互补配对原则）具有相同的碱基互补配对原则）具有相同的碱基互补配对原则）具有相同的碱基互补配对原则 （3 3）都是双螺旋
10、结构）都是双螺旋结构）都是双螺旋结构）都是双螺旋结构2. 2.不同生物共用一套密码子。不同生物共用一套密码子。不同生物共用一套密码子。不同生物共用一套密码子。基因重组基因重组基因重组基因重组基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。型和生物产品。 20基因拼接技术或基因拼接技术或DNA重组技术重组技术生物体外生物体外基基 因因DNA分子水平分子水平剪切剪切重组重组
11、导入导入表达表达人类需要的基因产物人类需要的基因产物2122基因工程培育基因工程培育抗虫棉抗虫棉的简要过程：的简要过程：普通棉花普通棉花( (无抗虫特性无抗虫特性) )苏云金芽孢杆菌苏云金芽孢杆菌提提取取抗虫抗虫基因基因棉花细胞棉花细胞( (含含抗虫基因抗虫基因) )抗虫棉抗虫棉( (有毒蛋白有毒蛋白) )上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？重组重组DNADNA导导入入形形成成23基因工程培育抗虫棉的关键步骤：基因工程培育抗虫棉的关键步骤：关键步骤一：关键步骤一：关键步骤一：关键步骤一：抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提抗虫基因从苏云金
12、芽孢杆菌细胞内提抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取出来取出来取出来取出来关键步骤二：关键步骤二：关键步骤二：关键步骤二：形成重组形成重组形成重组形成重组DNADNADNADNA关键步骤三：关键步骤三：关键步骤三：关键步骤三：重组重组重组重组DNADNADNADNA导入受体导入受体导入受体导入受体( ( ( (棉花棉花棉花棉花) ) ) )细胞细胞细胞细胞24基因工程培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？基因工程培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？基因工程培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？基因工程培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？1.1DNA1.1DNA重组技术的基本工具重组技术的基本工具关键步骤一的
13、工具：关键步骤一的工具：关键步骤一的工具：关键步骤一的工具： 关键步骤二的工具：关键步骤二的工具：关键步骤二的工具：关键步骤二的工具：关键步骤三的工具：关键步骤三的工具：关键步骤三的工具：关键步骤三的工具：分子手术刀分子手术刀限制性内切酶限制性内切酶分子缝合针分子缝合针分子缝合针分子缝合针DNADNADNADNA连接酶连接酶连接酶连接酶 分子运输车分子运输车分子运输车分子运输车运载体运载体运载体运载体2526一、一、“分子手术刀分子手术刀” 限制性核酸内切酶（限制酶）限制性核酸内切酶（限制酶）1.来源：主要来自于原核生物，如：大肠杆菌来源：主要来自于原核生物，如：大肠杆菌细胞内可分离出细胞内可
14、分离出EcoEcoRIRI限制酶限制酶27限制酶在原核生物中的作用 原核生物容易受到自然界外源原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵，但是，生物的入侵，但是，生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，以防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。限制酶就是细菌的一种防御性工止外来病原物的侵害。限制酶就是细菌的一种防御性工具，当外源具，当外源DNA侵入时，会利用限制酶将外源侵入时，会利用限制酶将外源DNA切割切割掉，以保证自身的安全。所以，限制酶在原核生物中主掉，以保证自身的安全。所以，限制酶在原核生物中主要起到要起到切割外源切割外源DNA、使之失效，从而达到保护
15、自身的、使之失效，从而达到保护自身的目的目的。含有某种限制酶的细胞，其含有某种限制酶的细胞，其DNA分子中或者不具备这种分子中或者不具备这种限制酶的识别切割序列，或者通过甲基化酶将甲基转移限制酶的识别切割序列，或者通过甲基化酶将甲基转移到所识别序列的碱基上，使限制酶不能将其切开。到所识别序列的碱基上，使限制酶不能将其切开。在细菌体内与相伴存在的修饰酶（甲基化酶）共同构成在细菌体内与相伴存在的修饰酶（甲基化酶）共同构成细菌的限制修饰体系，起限制外来细菌的限制修饰体系，起限制外来DNA、保护自身、保护自身DNA的作用的作用28一、一、“分子手术刀分子手术刀” 限制性核酸内切酶（限制酶）限制性核酸内
16、切酶（限制酶）1.来源：主要来自于原核生物，如：大肠杆菌细来源：主要来自于原核生物，如：大肠杆菌细胞内可分离出胞内可分离出EcoEcoRIRI限制酶限制酶2.作用：识别特定的核苷酸序列并水解特定的两作用：识别特定的核苷酸序列并水解特定的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。大多数限制酶能够个核苷酸之间的磷酸二酯键。大多数限制酶能够识别的序列均为识别的序列均为6个核苷酸（个别个核苷酸（个别4、5、8）29(1)限制酶识别序列的特点限制酶识别序列的特点限制酶所识别的序列，无论是限制酶所识别的序列，无论是6个碱基还是个碱基还是4个碱基，个碱基，都可以找到一条中心轴线，以中轴线双侧的都可以找到一条中心轴线，以中
17、轴线双侧的DNA上碱上碱基呈反向对称，重复排列。基呈反向对称，重复排列。 如：如：GAA TTC CCC GGG CTT AAG GGG CCC30(2)切点：切点：AATTGCCTTAAG与与DNA酶有什么区别？酶有什么区别？磷酸二酯键磷酸二酯键31实质：实质：DNA酶：不特异性识别序列水解酶：不特异性识别序列水解DNA水解产物：水解产物：DNA酶：酶：限制酶：限制酶： DNA片段片段基本单位基本单位脱氧核苷酸脱氧核苷酸能识别和切割双链能识别和切割双链DNA分子特异序列的核酸水分子特异序列的核酸水解酶解酶限制酶：限制酶：3233重播重播343.作用结果：切割作用结果：切割DNA分子产生两种类
18、型的末分子产生两种类型的末端：黏性末端和平末端端：黏性末端和平末端35(1)黏性末端黏性末端 被限制酶切开的被限制酶切开的被限制酶切开的被限制酶切开的DNADNADNADNA两条两条两条两条单链的切口单链的切口单链的切口单链的切口，带有几个，带有几个，带有几个，带有几个伸出伸出伸出伸出的核苷酸的核苷酸的核苷酸的核苷酸，他们之间正好，他们之间正好，他们之间正好，他们之间正好互补配对互补配对互补配对互补配对，这样的切口叫，这样的切口叫，这样的切口叫，这样的切口叫黏性黏性黏性黏性末端末端末端末端。3637DNADNA被限制酶切断后有两个反向互补的被限制酶切断后有两个反向互补的“黏黏性末端性末端”。被
19、同一种限制切断的几个。被同一种限制切断的几个DNADNA具有相具有相同的黏性末端，能够通过互补进行配对。同的黏性末端，能够通过互补进行配对。38(2)平末端平末端在识别顺序的对称轴上，对双链在识别顺序的对称轴上，对双链DNA同时切割。同时切割。394.举例：举例：EcoRI限制酶能识别限制酶能识别GAATTC序列，序列，并在并在G和和A之间切开之间切开限制酶限制酶限制酶限制酶40要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性末端？切口？可
20、产生几个黏性末端？切口？可产生几个黏性末端？切口？可产生几个黏性末端？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。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。如果把两种来源不同的如果把两种来源不同的如果把两种来源不同的如果把两种来源不同的DNADNADNADNA用同一种限制酶来切割，用同一种限制酶来切割，用同一种限制酶来切割，用同一种限制酶来切割，会怎样呢？会怎样呢？会怎样呢？会怎样呢？ 会产生会产生会产生会产生相同的黏性末端相同的黏性末端相同的黏性末端相同的黏性末端，然后让两者的黏性末端，然后让两者的黏性末端，然后让两者的黏性末端，然后让两者的黏性末端
21、黏合黏合黏合黏合起来，就可以起来，就可以起来，就可以起来，就可以重组的重组的重组的重组的DNADNADNADNA分子分子分子分子了。了。了。了。思考41限制酶的命名限制酶的命名第一个字母（大写、斜体）第一个字母（大写、斜体） 该酶的微生物属名该酶的微生物属名第二、三个字母（小写、斜体）第二、三个字母（小写、斜体） 代表微生物种名代表微生物种名第四个字母（斜体）第四个字母（斜体） 代表寄主菌的株或型代表寄主菌的株或型用罗马数码用罗马数码I I、IIII、IIIIII等区分同一株具等区分同一株具 有不同特异性的酶有不同特异性的酶42例例 流感嗜血杆菌中三个酶的命名：流感嗜血杆菌中三个酶的命名：Ha
22、emophilus influenzae dHaemophilus influenzae d 属名属名 种名种名 株系株系 H in d H in d I I II II III III Hind Hind I I Hind Hind II II Hind Hind III III 43限制酶的限制酶的分类分类 根据限制酶的识别切割特性、催化条件及是否具根据限制酶的识别切割特性、催化条件及是否具有修饰酶活性可分为：有修饰酶活性可分为： I I型型 II II型型 III III型型441.I1.I型限制酶型限制酶属于复合功能酶，兼有修饰和切割属于复合功能酶，兼有修饰和切割DNADNA两种特性。
23、两种特性。功能功能功能功能核酸内切酶核酸内切酶核酸内切酶核酸内切酶甲基化酶甲基化酶甲基化酶甲基化酶ATPATPATPATP酶酶酶酶DNADNADNADNA解旋酶解旋酶解旋酶解旋酶452.III2.III型酶型酶与与I I型酶特性类似，也有甲基化功能，但型酶特性类似，也有甲基化功能，但无无ATPATP酶和酶和DNADNA解旋酶活力。解旋酶活力。在在DNADNA链上有特异位点切割，其切割位点链上有特异位点切割，其切割位点在识别位点以外。在识别位点以外。463. II3. II型酶型酶（1 1）IIII型酶的识别型酶的识别 识别序列一般为识别序列一般为4-64-6个碱基对，通常是反个碱基对，通常是反
24、转重复顺序，具有转重复顺序，具有180180的旋转对称性。的旋转对称性。（2 2）IIII型酶的切割功能型酶的切割功能4755端黏性末端（端黏性末端（cohesive end)cohesive end) 在识别顺序的双侧末端切割在识别顺序的双侧末端切割DNADNA双链，于对称双链，于对称轴的轴的55末端切割。末端切割。黏性末端黏性末端4849 33端黏性末端端黏性末端 在识别顺序的双侧末端切割在识别顺序的双侧末端切割DNADNA双链，双链，于对称轴的于对称轴的33末端切割。末端切割。50少数有特殊性质的酶少数有特殊性质的酶异源同工酶（异源同工酶（isoschizomerisoschizomer
25、） 定义：定义： 来源不同但能识别和切割同一位点的酶。来源不同但能识别和切割同一位点的酶。 5 5 C C C G G 3 C G G 3 3 G G C 3 G G C C C 5 5 5 5 C C C G G 3 C G G 3 3 G G C 3 G G C C C 5 5HpaHpaIIII、MspMspI I51同尾酶（同尾酶（isocaudarner) isocaudarner) 为识别与切割顺序相互有关的酶。为识别与切割顺序相互有关的酶。 有些限制酶的识别序列包含在另一些限制酶有些限制酶的识别序列包含在另一些限制酶的识别顺序之中的识别顺序之中 酶来源不同，但它们作用后能产生相同
26、的粘酶来源不同，但它们作用后能产生相同的粘性末端。性末端。5 5 5 5 G G G G G A T C C G A T C C G A T C C G A T C C 33333 C C T A G 3 C C T A G 3 C C T A G 3 C C T A G G G G G 55555 5 5 5 A A A A G A T C C G A T C C G A T C C G A T C C 33333 C C T A G 3 C C T A G 3 C C T A G 3 C C T A G A A A A 5555BamH IBamH IBag IIBag II5555 G
27、G G G G A T CG A T CG A T CG A T C C C C C 33333 C3 C3 C3 C C T A GC T A GC T A GC T A G G G G G 555552DNADNA连接酶连接酶G A 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同种限制酶切同种限制酶切割割53二、二、“分子缝合针分子缝合针”DNA”DNA连接酶连接酶 DNADNADNADNA连接酶可把黏性末端之间的连接
28、酶可把黏性末端之间的连接酶可把黏性末端之间的连接酶可把黏性末端之间的缝隙缝隙缝隙缝隙“缝合缝合缝合缝合”起来，起来，起来，起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键，形成恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键，形成恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键，形成恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键，形成重组的重组的重组的重组的DNADNADNADNA分子。分子。分子。分子。541.作用：将互补配对的两个黏性末端连接起来，使之作用：将互补配对的两个黏性末端连接起来，使之成为一个重组的成为一个重组的DNA分子分子55DNA连接酶与连接酶与DNA聚合酶一样吗？为什么？聚合酶一
29、样吗？为什么？ 562.2.2.2.作用结果：作用结果：作用结果：作用结果：在切口处催化形成磷酸二酯键在切口处催化形成磷酸二酯键在切口处催化形成磷酸二酯键在切口处催化形成磷酸二酯键 。 切口：切口：切口：切口：DNADNA分子糖分子糖分子糖分子糖- -磷酸主键的破坏。磷酸主键的破坏。磷酸主键的破坏。磷酸主键的破坏。缺口：缺口：缺口：缺口：DNADNA分子中核苷酸缺失。分子中核苷酸缺失。分子中核苷酸缺失。分子中核苷酸缺失。切口：切口：切口：切口：DNA 5DNA 5磷酸基与磷酸基与磷酸基与磷酸基与33羟基之间的缝隙羟基之间的缝隙羟基之间的缝隙羟基之间的缝隙注意：注意：DNA连接酶只能作用于双链连
30、接酶只能作用于双链DNA分子而不分子而不 能将二个单链能将二个单链DNA分子连接。分子连接。57（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连接酶，只连接酶，只能将双链能将双链DNADNA片段互补的粘性末端之间连接。片段互补的粘性末端之间连接。（2 2）从）从T T4 4噬菌体中分离到：噬菌体中分离到： T T4 4DNADNA连接酶，既可以连接酶，既可以“缝合缝合”双链双链DNADNA片段互补的粘性末端，又可以片段互补的粘性末端，又可以“缝合缝合”双链双链DNADNA片段的平末端，但连接平末端之间的效率片段的平末端，但连接平末端之间的效率比较低
31、。比较低。3.分类（酶的来源）分类（酶的来源） T T T T4 4 4 4噬菌体噬菌体噬菌体噬菌体DNADNADNADNA连接酶连接酶连接酶连接酶 大肠杆菌大肠杆菌大肠杆菌大肠杆菌DNADNADNADNA连接酶连接酶连接酶连接酶 58T4T4噬菌体噬菌体DNADNA连接酶连接带粘性末端连接酶连接带粘性末端DNADNA分子的效分子的效率远高于连接平末端的率远高于连接平末端的DNADNA分子分子连接反应需要连接反应需要ATPATP提供能量。提供能量。59外源基因外源基因(如抗虫基因如抗虫基因)怎样才能导入受体细怎样才能导入受体细胞胞(如棉花细胞如棉花细胞)？导入过程需要运输工具导入过程需要运输工
32、具运载体。运载体。运载体的作用有哪些？运载体的作用有哪些？作用一：作为运载工具，将外源基因作用一：作为运载工具，将外源基因(抗虫基抗虫基因因)转移到受体细胞转移到受体细胞(棉花细胞棉花细胞)中去。中去。作用二：利用运载体在受体细胞作用二：利用运载体在受体细胞(棉花细胞棉花细胞)内，内，对外源基因对外源基因(抗虫基因抗虫基因)进行大量复制。进行大量复制。60作为运载体必须具备哪些条件？作为运载体必须具备哪些条件？1 1）能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。）能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。）能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。）能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。2 2）载体）载体）载体）载体DNA
33、DNA必须有一个或多个限制酶切点，以便目必须有一个或多个限制酶切点，以便目必须有一个或多个限制酶切点，以便目必须有一个或多个限制酶切点，以便目的基因插入到载体上去。的基因插入到载体上去。的基因插入到载体上去。的基因插入到载体上去。3 3）具有某些标记基因，便于进行筛选。）具有某些标记基因，便于进行筛选。）具有某些标记基因，便于进行筛选。）具有某些标记基因，便于进行筛选。 如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。4)载体载体载体载体DNADNA必须是安全
34、的必须是安全的必须是安全的必须是安全的, ,不会对受体细胞有害不会对受体细胞有害不会对受体细胞有害不会对受体细胞有害; ;5)5) 5) 载体载体载体载体DNADNA分子大小应适合分子大小应适合分子大小应适合分子大小应适合, ,以便提取和在体外进以便提取和在体外进以便提取和在体外进以便提取和在体外进行操作行操作行操作行操作, ,太大就不便操作太大就不便操作太大就不便操作太大就不便操作. .61三、基因的载体“分子运输车”2.载体必须具备的条件：载体必须具备的条件：（1）能够在宿主细胞中复制并稳定地保存；）能够在宿主细胞中复制并稳定地保存；（2）具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接；）具有多个
35、限制酶切点，以便与外源基因连接；（3）具有某些标记基因，便于进行筛选。（如抗菌素）具有某些标记基因，便于进行筛选。（如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等 ）（4）对受体细胞无害）对受体细胞无害（5）载体）载体DNA分子大小应适合分子大小应适合1.载体的作用：载体的作用：（1）将外源基因转移到受体细胞中去。）将外源基因转移到受体细胞中去。（2）利用运载体在受体细胞内，对外源基因进行大量复制。）利用运载体在受体细胞内，对外源基因进行大量复制。3.常用的载体有：常用的载体有： 质粒，质粒，噬菌体的衍生物，动植物病毒等噬菌体的衍生物，动植物病毒等624. 4
36、.质粒质粒质粒质粒基因工程最常用的运载体基因工程最常用的运载体基因工程最常用的运载体基因工程最常用的运载体（2 2 2 2）一般一个细菌中有一个，有的一个细菌中有多个）一般一个细菌中有一个，有的一个细菌中有多个）一般一个细菌中有一个，有的一个细菌中有多个）一般一个细菌中有一个，有的一个细菌中有多个（1）细胞染色体（或拟核）细胞染色体（或拟核DNA分子）外能自主复制分子）外能自主复制的小型环状的小型环状DNA分子分子（3）质粒的存在对宿主细胞无影响）质粒的存在对宿主细胞无影响63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
37、，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。64（4 4）有一个至多个限制酶切割位点，）有一个至多个限制酶切割位点， 供外源供外源DNADNA（目的基因）插入（目的基因）插入（6）质粒的复制只能在宿主细胞内完成）质粒的复制只能在宿主细胞内完成（5 5）能复制并带着插入的目的基因一起复制）能复制并带着插入的目的基因一起复制（7 7）有抗性基因存在，可作为标记基因，供重组）有抗性基因存在，可作为标记基因，供重组DNADNA 的鉴定和选择。的鉴定和选择。65DNADNA重组技术基本工具的使用重组技术基本工具的使用66目的要求：模拟重组目的要求：模拟重组DNADNA分子的操作过程
38、分子的操作过程, ,说出其基本原理说出其基本原理材料用具：两种有不同碱基序列颜色的硬纸板材料用具：两种有不同碱基序列颜色的硬纸板, , 剪刀剪刀( (代表代表EcoliI), EcoliI), 透明胶带透明胶带方法步骤：方法步骤：重组DNA分子的模拟操作思考与讨论：思考与讨论：该过程中该过程中, ,如果碱基不能配对如果碱基不能配对, ,你你认为是什么原因造成的认为是什么原因造成的? ?1 1、分别从两纸板上找出、分别从两纸板上找出EcoliIEcoliI的切割位点进行切割的切割位点进行切割. .2 2 、将白色纸板的、将白色纸板的DNADNA片段重组到彩色纸板切口处片段重组到彩色纸板切口处. .3 3 、用透明胶带将切口黏结起来、用透明胶带将切口黏结起来. .67
