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1、1.1DNA重组技术的基本工具重组技术的基本工具基因工程的概念基因工程的概念 基因工程又叫做基因工程又叫做 或或 。通俗地说，。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生就是按照人们的意愿，把一种生物的某种物的某种 提取出来，加提取出来，加 以以 ，然后放到另一种生，然后放到另一种生物的细胞里，物的细胞里， 改造生物改造生物的遗传性状。的遗传性状。基因拼接技术基因拼接技术DNADNA重组技术重组技术基因基因修饰改造修饰改造定向地定向地基因工程基因工程名称名称基因拼接技术或基因拼接技术或DNADNA重组技术重组技术实质实质:基因重组基因重组操作环境操作环境生物体外生物体外操作对象操作对象基因基因操作
2、水平操作水平DNADNA分子水平分子水平基本过程基本过程“剪切剪切”“”“拼接拼接”“”“导入导入”“”“表达表达”结果结果人类需要的基因产物人类需要的基因产物基因工程的概念基因工程的概念这种技术是在生物体外，通过对这种技术是在生物体外，通过对DNADNA分子进行人工分子进行人工“剪切剪切”和和“拼接拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。类所需要的基因产物。基因工程概念基因工程概念 又叫做又叫做DNADNA
3、重组技术重组技术。是指。是指按照人们的愿望按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过体外进行严格的设计，并通过体外DNADNA重组和转基因重组和转基因技术技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更，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。符合人们需要的新的生物类型和生物产品。特点：特点： 与诱变育种相比，其特点是与诱变育种相比，其特点是_。 在在_水平上进行操作。水平上进行操作。 是否属于可遗传的变异？是否属于可遗传的变异？定向改造生物性状定向改造生物性状分子分子基因工程培育抗虫棉的简要过程：基因工程培育抗虫棉的简要过程：普通棉花普通棉花( (无抗虫特性无抗虫特性
4、) )苏云金芽孢杆菌苏云金芽孢杆菌提取提取提取提取抗虫基因抗虫基因与与与与运载体运载体运载体运载体DNADNA拼接拼接拼接拼接导入导入导入导入棉花细胞棉花细胞( (含抗虫基因含抗虫基因) )棉花植株棉花植株( (有抗虫特性有抗虫特性) )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？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： 抗虫基因从苏云金芽孢杆菌抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内细胞内提取出来提取出来关键步骤二：关键步骤二： 抗虫基因抗虫基因与运载体与运载体DNA连接连接关键步骤三：关键步骤三：抗虫基因抗虫基因导入受体导入受体(棉花棉
5、花)细胞细胞解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？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：关键步骤三的工具：关键步骤三的工具：基因的基因的剪刀剪刀限制酶限制酶基因的基因的针线针线DNA连接酶连接酶基因的基因的运载工具运载工具运载体运载体DNA DNA 重组技术的基本工具重组技术的基本工具“分子手术刀分子手术刀” 限制酶限制酶 “分子缝合针分子缝合针” DNADNA连接酶连接酶 “分子运输车分子运输车” 基因进入受体细胞的载基因进入受体细胞的载体体 识别双链识别双链识别双链识别双链DNA DNA 分子的某种分子的某种分子的某种
6、分子的某种特定的核苷酸特定的核苷酸特定的核苷酸特定的核苷酸序列序列序列序列，并且使每一条链中，并且使每一条链中，并且使每一条链中，并且使每一条链中特定部位特定部位特定部位特定部位的两的两的两的两个核苷酸之间的个核苷酸之间的个核苷酸之间的个核苷酸之间的磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键断开。断开。断开。断开。主要是从主要是从主要是从主要是从原核生物中分离纯化出来原核生物中分离纯化出来原核生物中分离纯化出来原核生物中分离纯化出来的一的一的一的一种酶。能将外来的种酶。能将外来的种酶。能将外来的种酶。能将外来的DNADNA切断切断切断切断，由于这种，由于这种，由于这种，由于这种切割作用是在切割作
7、用是在切割作用是在切割作用是在DNADNA分子内部进行的，故分子内部进行的，故分子内部进行的，故分子内部进行的，故名限制性核酸内切酶。名限制性核酸内切酶。名限制性核酸内切酶。名限制性核酸内切酶。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” 限制性核酸内切限制性核酸内切酶酶黏性末端黏性末端平末端平末端 T磷磷酸酸二二酯酯键键1234512345 A 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
8、间切开。限制酶限制酶什么叫黏性末端？什么叫黏性末端？限制限制限制限制酶酶酶酶什么叫黏性末端？什么叫黏性末端？什么叫黏性末端？什么叫黏性末端？ 被限制酶切开的被限制酶切开的DNA两条单链的切口，两条单链的切口，带有几个带有几个伸出的核苷酸伸出的核苷酸，他们之间正好，他们之间正好互互补配对补配对，这样的切口叫，这样的切口叫黏性末端黏性末端。什么叫平末端？什么叫平末端？ 当限制酶当限制酶从识别序列的中心轴线从识别序列的中心轴线处切开时，处切开时，切开的切开的DNADNA两条单链的切口，两条单链的切口，是平整的，这样的切口叫是平整的，这样的切口叫平末端平末端。限制酶所识别的序列有什么特点？限制酶所识别
9、的序列有什么特点？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，都可以找到一条中心轴线个碱基，都可以找到一条中心轴线,中轴线两中轴线两侧的双链侧的双链DNA上的碱基是上的碱基是反向对称重复排列反向对称重复排列的。的。限制酶识别序列的中心轴线限制酶识别序列的中心轴线类型类型E EcolicoliDNADNA连接酶连接酶T T4 4DNADNA连接酶连接酶来源来源功能功能大肠杆菌大肠杆菌T T4 4噬菌体噬菌体恢复恢复磷酸磷酸二酯键二酯键只能只能连接黏性末端连接黏性末端能连接黏性末端和能连接黏性末端和平末端平末端( (效率较低效率较低) )相同点相同点差别差别
10、二二“分子缝合针分子缝合针”DNADNA连接酶连接酶二、二、 “分子缝合针分子缝合针” DNA连接酶连接酶1 1、种类：、种类：2 2、作用部位：、作用部位：两类两类Ecoli DNA连接酶连接酶T4 DNA连接酶连接酶 磷酸二酯键磷酸二酯键 DNA连接酶连接酶可把黏性末端可把黏性末端之间的缝隙之间的缝隙“缝合缝合”起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一个重组的起来，这样一个重组的DNA分子就形成了。分子就形成了。GCTTAAGCTTAADNADNADNADNA连接酶与连接酶与连接酶与连接酶与DNADNADNADNA聚合酶是一回事吗？聚合酶是一回事吗？聚合
11、酶是一回事吗？聚合酶是一回事吗？DNADNA连接酶连接酶DNADNA聚合酶聚合酶连接连接DNADNA链链双链双链单链单链连接部位连接部位在两在两DNADNA片段之间片段之间形成磷酸二酯键形成磷酸二酯键将单个核苷酸加将单个核苷酸加到已存在的核酸到已存在的核酸片段的片段的3 3末端末端的羟基上，形成的羟基上，形成磷酸二酯键磷酸二酯键1 1、通常以质粒作为载体、通常以质粒作为载体质粒质粒细菌细胞中一种很小的环状细菌细胞中一种很小的环状DNADNA分子。分子。裸露的、结构简单、独立于细菌之外，并且有自我裸露的、结构简单、独立于细菌之外，并且有自我复制能力复制能力氨苄青霉素氨苄青霉素抗性基因抗性基因质粒
12、质粒拟核拟核大肠杆菌细胞大肠杆菌细胞目的基因插入位点目的基因插入位点复制原点复制原点三、三、三、三、 “分子运输车分子运输车分子运输车分子运输车” 基因进入受体细胞的载体：基因进入受体细胞的载体：基因进入受体细胞的载体：基因进入受体细胞的载体：质粒质粒 载体应具备的四个条件载体应具备的四个条件(1)(1)能在宿主细胞内能在宿主细胞内稳定保存稳定保存并自我并自我复制复制。(2)(2)有一个至有一个至多个限多个限制酶切点制酶切点，以便与外源，以便与外源基因连接基因连接(3)(3)具有某些标记基因具有某些标记基因，以便进行筛选，以便进行筛选（4 4）结构简单）结构简单, ,独立于细菌外的独立于细菌外
13、的DNADNA目前常用目前常用的两类运的两类运载体载体1.1.细菌的质粒细菌的质粒，它是细菌染色体，它是细菌染色体DNADNA以以外的小型环状外的小型环状DNA(DNA(一般有一般有1-200kb1-200kb，kbkb为千碱基对为千碱基对) )，有的，有的细菌只有一个，有的细菌有多个细菌只有一个，有的细菌有多个 2.2.噬菌体和某些病毒的噬菌体和某些病毒的DNADNA。 以以 质质 粒粒 为为 载载 体体 的的DNADNA 克克 隆隆 过过 程程小结基因工程基因工程的工具的工具限制酶限制酶主要存在于原核生物中主要存在于原核生物中具有专一性具有专一性( (识别序列识别序列) )切开切开DNAD
14、NA分子的磷酸二酯键分子的磷酸二酯键DNADNA连连接酶接酶连接磷酸二酯键连接磷酸二酯键种类种类E.coliDNAE.coliDNA连接酶连接酶T T4 4 DNA DNA连接酶连接酶运载运载工具工具具备的具备的条件条件结构简单结构简单, ,大小适中大小适中能在宿主细胞中自能在宿主细胞中自我复制并稳定存在我复制并稳定存在具一个至多个限制酶切位点具一个至多个限制酶切位点具标记基因具标记基因质粒、质粒、噬菌体衍生物、动植物病毒噬菌体衍生物、动植物病毒1.以下说法正确的是以下说法正确的是 （ ） A、所所有有的的限限制制酶酶只只能能识识别别一一种种特特定定的的核核苷苷酸序列酸序列 B、质粒是基因工程
15、中唯一的运载体质粒是基因工程中唯一的运载体 C、运运载载体体必必须须具具备备的的条条件件之之一一是是：具具有有多多个限制酶切点，以便与外源基因连接个限制酶切点，以便与外源基因连接 D、DNA连连接接酶酶使使黏黏性性末末段段的的碱碱基基之之间间形形成氢键成氢键C练习练习2.不不属属于于质质粒粒被被选选为为基基因因运运载载体体的的理理由由是是 A、能复制能复制 B、有、有多个限制酶切点多个限制酶切点 C、具有标记基因具有标记基因 D、它是环状它是环状DNAD 3.3.3.3. 已知标记基因有抗四环素基因和抗氨苄青霉已知标记基因有抗四环素基因和抗氨苄青霉已知标记基因有抗四环素基因和抗氨苄青霉已知标记
16、基因有抗四环素基因和抗氨苄青霉素的基因，现探讨某细菌的质粒中有无标记基因或素的基因，现探讨某细菌的质粒中有无标记基因或素的基因，现探讨某细菌的质粒中有无标记基因或素的基因，现探讨某细菌的质粒中有无标记基因或标记基因是什么？请设计实验、预期实验结果，并标记基因是什么？请设计实验、预期实验结果，并标记基因是什么？请设计实验、预期实验结果，并标记基因是什么？请设计实验、预期实验结果，并得出相应的实验结论。得出相应的实验结论。得出相应的实验结论。得出相应的实验结论。对照组：对照组：不添加抗不添加抗生素生素实验组实验组1 1：添加一定添加一定浓度的四浓度的四环素环素实验组实验组2 2：添加一定添加一定浓
17、度的氨浓度的氨苄青霉素苄青霉素实验组实验组3 3：添加一定添加一定浓度的四浓度的四环素和氨环素和氨苄青霉素苄青霉素对照对照组组实验实验组组1 1实验实验组组2 2实验实验组组3 3结结 论论预期预期一一预期预期二二预期预期三三预期预期四四对照组：对照组：不添加抗不添加抗生素生素实验组实验组1 1：添：添加一定浓度加一定浓度的四环素的四环素实验组实验组2 2：添：添加一定浓度的加一定浓度的氨苄青霉素氨苄青霉素实验组实验组3 3：添加：添加一定浓度的四环一定浓度的四环素和氨苄青霉素素和氨苄青霉素既既既既含有抗四环素基因含有抗四环素基因也也含有含有抗氨苄青霉素基因抗氨苄青霉素基因只含有抗四环素基因只含有抗四环素基因只含有抗氨苄青霉素基因只含有抗氨苄青霉素基因既不含有抗四环素基因也不既不含有抗四环素基因也不含有抗氨苄青霉素基因含有抗氨苄青霉素基因
