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1、 基因工程又叫基因拼接技术或基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术重组技术。是指按照人们的意愿，。是指按照人们的意愿，在生在生物体外物体外，通过对，通过对DNA分子进行分子进行人工人工“剪剪切切”和和“拼接拼接”，对生物的，对生物的基因基因进行改进行改造和造和重新组合重新组合，然后导入到受体细胞里，然后导入到受体细胞里，定向地改造生物的遗传性状定向地改造生物的遗传性状，和和产生产生出出人类需要的基因产物人类需要的基因产物。一、基因工程的概念一、基因工程的概念基因工程概念的解读基因工程概念的解读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结果结果
2、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剪切剪切 拼拼拼拼接接接接 导导导导入入入入实质：实质：（定向）基因重组（定向）基因重组检测与鉴定检测与鉴定检测与鉴定检测与鉴定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) )的的DNADNA苏云苏云金芽孢杆菌金芽孢杆菌提取提取提取提取抗虫抗虫基因基因（目的基目的基因或外源因或外源基因基因）与运载体与运载体与运载体与运载体DNADNA拼接拼接拼接拼接导入导入导入导入含抗虫基因含抗虫基因
3、棉花细胞棉花细胞的的DNA转基因的棉花转基因的棉花植株植株( (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：从苏云金杆菌细胞内从苏云金杆菌细胞内提取提取出出来来抗虫基因抗虫基因关键步骤二：关键步骤二：抗虫基因与运载体抗虫基因与运载体DNA拼接拼接关键步骤三：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？二、基因操作的工具二、基因操作的工具关键步骤一的工具：关键步骤一的工具：
4、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：“分子手术刀分子手术刀”限制性限制性核核酸内切酶酸内切酶“分子缝合针分子缝合针”DNA连接连接酶酶“分子运输车分子运输车”运载体运载体、基因的剪刀、基因的剪刀限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶 （限制酶）（限制酶）一种限制酶一种限制酶只能识别一种特定的核只能识别一种特定的核苷酸序列苷酸序列，并在，并在特定的切割点特定的切割点上将上将DNA DNA 分子分子每一条链中特定部位的两个核苷酸每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键之间的磷酸二酯键断开断开。目前已发现的。目前已发现的限制酶有限制酶有40004000多种。多种。（
5、）、限制酶的作用特点（）、限制酶的作用特点 限制性核酸限制性核酸内切酶内切酶(称称限制酶限制酶)能够识别双链能够识别双链DNA分子的某种分子的某种特定核苷酸序列特定核苷酸序列,并且使每一并且使每一 条链条链中特定部位的两中特定部位的两个核苷酸之间的个核苷酸之间的磷酸二酯键磷酸二酯键断开断开如如: :大肠杆菌大肠杆菌(E.coli)中的某种限制酶只能中的某种限制酶只能识别识别GAATTCGAATTC核苷酸序列核苷酸序列，并，并在在G G和和A A之间之间将这段序将这段序列列切开切开。（2 2）、限制酶的作用实例）、限制酶的作用实例 重播重播被被同一种限制酶同一种限制酶切断的几个切断的几个DNAD
6、NA具有具有相相同的黏性末端同的黏性末端，能够通过互补进行配对。，能够通过互补进行配对。DNADNA被限制酶切断后有两个反向互补被限制酶切断后有两个反向互补的的“黏性末端黏性末端”。（3 3）、）、DNADNA片段末端的形式片段末端的形式 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，带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互补带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互补配对，这样的切口叫配对，这样的切口叫黏性末端黏性末端。黏性末端黏性末端lDNA片段末端有几种形式？片段末端有几种形式？参看参看P5图，回答：图，回答：平末端平末端当限制酶在它识别序列的当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧
7、中心轴线两侧将将DNA的两条链分别的两条链分别切开切开时，产生的是黏性末端时，产生的是黏性末端当限制酶在它识别序列的当限制酶在它识别序列的中心轴线处中心轴线处将将DNA的的两条链分别两条链分别切开切开时，产生的是平末端时，产生的是平末端有黏性末端和平末端两种有黏性末端和平末端两种l那么，在中轴线两侧的双链那么，在中轴线两侧的双链DNA上的上的碱基有什么特点呢？碱基有什么特点呢？不管是产生黏性末端还是平末端，在中不管是产生黏性末端还是平末端，在中轴线两侧的双链轴线两侧的双链DNA上的上的碱基旋转对称碱基旋转对称lDNA片段末端有几种形式？片段末端有几种形式？思思 考：考：要想获得某个目的基因必须
8、要用限制酶切几个要想获得某个目的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性末端？一个目的基因有切口？可产生几个黏性末端？一个目的基因有几个黏性末端？几个黏性末端？要切两个切口，产生四个黏性末端，两个。要切两个切口，产生四个黏性末端，两个。如果把两种来源不同的如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶用同一种限制酶来切割，会怎样呢？来切割，会怎样呢？ 会产生相同的黏性末端。会产生相同的黏性末端。是不是把两者的黏性末端黏合起来，这样是不是把两者的黏性末端黏合起来，这样就真的合成重组的就真的合成重组的DNA分子了分子了? 实际还不够实际还不够,还需要还需要DNA连接酶连接酶进行连接。进行连接。思思
9、考：考： DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙连接酶可把黏性末端之间的缝隙“缝合缝合”起来，即把起来，即把梯子两边扶手的断口梯子两边扶手的断口连接连接起来，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。、基因的针线、基因的针线DNADNA连接酶连接酶重重播播(1)DNA(1)DNA连接酶的作用：连接酶的作用：催化两条催化两条DNADNA链之间链之间形成磷酸二酯键形成磷酸二酯键，从而将两个相邻的脱氧核苷酸连接起来，从而将两个相邻的脱氧核苷酸连接起来，使两个使两个DNADNA片段成为一个完整的分子。片段成为一个完整的分子。l根据来源不同根据来源不同DNA连接酶可分为哪两类连接酶
10、可分为哪两类？Ecoli DNA连接酶：从大肠杆菌中分离得到连接酶：从大肠杆菌中分离得到(2)DNA(2)DNA连接酶的种类及作用特点：连接酶的种类及作用特点： DNA DNA连接酶的种类：连接酶的种类：T4 4 DNA连接酶：从连接酶：从T4 4噬菌体中分离得到噬菌体中分离得到l不同类型的不同类型的DNA连接酶在作用上连接酶在作用上两者又有两者又有什么异同呢？什么异同呢？共性：共性：两者两者都是将双链都是将双链DNA片段片段“缝合缝合”起起来，来，恢复恢复被限制酶切开的被限制酶切开的两个核苷之间的磷两个核苷之间的磷酸二酯键酸二酯键。 DNA DNA连接酶的作用特点：连接酶的作用特点：区别：区
11、别：但但Ecoli DNA连接酶只能连接酶只能“缝合缝合”黏黏性末端性末端不能不能“缝合缝合”平末端；而平末端；而T4 4 DNA连接连接酶既能酶既能“缝合缝合”黏性末端又能黏性末端又能“缝合缝合”平末平末端端。lDNA连接酶与连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？为什么聚合酶是一回事吗？为什么？ 不是一回事。不是一回事。相同点相同点：形成磷酸二酯键：形成磷酸二酯键不同点不同点：1）DNA聚合酶只能将单个核苷酸加聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核酸片段上，形成磷酸二酯键；而到已有的核酸片段上，形成磷酸二酯键；而DNA连接酶是在两个连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸片段之间形成磷酸二酯键二酯键2）
12、DNA聚合酶需要以一条聚合酶需要以一条DNA链为模板；链为模板；而而DNA连接酶不需要模板。连接酶不需要模板。 思思 考：考： 外源（目的）基因外源（目的）基因(如抗虫基因如抗虫基因)怎样才能导怎样才能导入受体细胞入受体细胞(如棉花细胞如棉花细胞)？3.“分子运输车分子运输车”载体载体原理：病毒，细菌等的侵染性。原理：病毒，细菌等的侵染性。常用的载体主要有两类：常用的载体主要有两类： 1）细菌细胞质的质粒）细菌细胞质的质粒 2）噬菌体或某些动植物病毒）噬菌体或某些动植物病毒（1）载体的种类）载体的种类 质粒是一种裸露的、结构简单、质粒是一种裸露的、结构简单、独立于独立于细菌染色体（即细菌染色体
13、（即拟核拟核DNA）之外之外，且，且具有自具有自我复制能力我复制能力的小型双的小型双链环状链环状DNA分子分子。l为什么为什么质粒质粒可以作为基因工程可以作为基因工程最常用的载体最常用的载体呢？呢？ 有的一个细菌中有一个质粒，有的一个有的一个细菌中有一个质粒，有的一个细菌中有多个质粒。细菌中有多个质粒。l所有的质粒都可以作为运载体吗？所有的质粒都可以作为运载体吗？不是。只有具备不是。只有具备了一定条件的质粒才了一定条件的质粒才可以可以充当运载体。充当运载体。（2）作为运载体必须具备的条件）作为运载体必须具备的条件1）能进入受体生物细胞并能进入受体生物细胞并在受体生物细在受体生物细胞内复制并表达
14、胞内复制并表达；2）具有）具有一个或多个限制酶切点一个或多个限制酶切点，以便与，以便与外源基因连接。外源基因连接。3）具有某些）具有某些标记基因标记基因，便于进行筛选。，便于进行筛选。4）必需是）必需是安全安全的，不会对受体细胞有害。的，不会对受体细胞有害。5）大小应适合大小应适合，便于提取和操作。，便于提取和操作。6）有）有启动子启动子和和终止子终止子。7）比较比较容容易得易得到。到。 基基因因操操作作的的工工具具一一.“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来源来源:主要来自原核生物主要来自原核生物作用作用:将外来的将外来的DNA切断切断结果结果:产生黏性末端或平末端产生黏
15、性末端或平末端二二.“分子缝合针分子缝合针”: DNA连接酶连接酶分类分类:Ecoli DNA连接和连接和T4 4 DNA连接酶连接酶 作用作用:把黏性末端之间的缝隙把黏性末端之间的缝隙“缝合缝合”起来起来三三.“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种类种类:质粒、动植物病毒等质粒、动植物病毒等条件条件:自我复制自我复制、多种多个限制酶、多种多个限制酶切点、切点、标记基因、安全的、大小应适合等标记基因、安全的、大小应适合等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
16、是基因工程中唯一的运载体、质粒是基因工程中唯一的运载体 C、载载体体必必须须具具备备的的条条件件之之一一是是：具具有有多多个个限制酶切点，以便与外源基因连接限制酶切点，以便与外源基因连接 D、基因控制的性状都能在后代表现出来、基因控制的性状都能在后代表现出来C巩固练习巩固练习2）下列不是基因载体具备的条件的是）下列不是基因载体具备的条件的是 A、能能自自我我 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巩固练习巩固练习3）有有关关基基因因工工程程的的叙叙述述中中，错错误误的的是是（ ） A、DNA连连接接酶酶将将黏黏性
17、性末末端端的的碱碱基基对对连连接接起起来来 B、 限制性核酸内切酶用于目的基因的获得限制性核酸内切酶用于目的基因的获得 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 D、 人工合成目的基因不用限制性内切酶人工合成目的基因不用限制性内切酶A巩固练习巩固练习4）有有关关基基因因工工程程的的叙叙述述正正确确的的是是 （ ） A、限制酶只在获得目的基因时才用、限制酶只在获得目的基因时才用 B、重组质粒的形成在细胞内完成、重组质粒的形成在细胞内完成 C、质粒都可作为载体、质粒都可作为载体 D、蛋蛋白白质质的的结结构构可可为为合合成成目目的的基基因因提提供供资料资料D巩固练习巩固练习5）
18、基基因因工工程程是是在在DNA分分子子水水平平上上进进行行设设计计施施工工的的。在在基基因因操操作作的的基基本本步步骤骤中中，不不进进行行碱碱基基互互补补配配对对的的步步骤骤是是 （ ） A、人工合成目的基因、人工合成目的基因 B、目的基因与载体结合、目的基因与载体结合 C、将目的基因导入受体细胞、将目的基因导入受体细胞 D、目的基因的检测和表达、目的基因的检测和表达C巩固练习巩固练习6.6.下列关于质粒的叙述，正确的是下列关于质粒的叙述，正确的是 A A、质质粒粒是是广广泛泛存存在在于于细细菌菌细细胞胞中中的的一一种种颗粒状细胞器颗粒状细胞器 B B、质质粒粒是是细细菌菌细细胞胞质质中中能能
19、够够自自主主复复制制的的小型环状小型环状DNADNA分子分子 C C、质质粒粒只只有有在在导导入入宿宿主主细细胞胞后后才才能能在在宿宿主细胞内复制主细胞内复制 D D、细细菌菌质质粒粒的的复复制制过过程程一一定定是是在在宿宿主主细细胞外独立进行的胞外独立进行的7.7.科科学学家家将将含含人人的的-抗抗胰胰蛋蛋白白酶酶基基因因的的DNADNA片片段段，注注射射到到羊羊的的受受精精卵卵中中，该该受受精精卵卵发发育育的的羊羊能能分分泌泌含含-抗抗胰胰蛋蛋白白酶酶的的奶奶。这这一一过过程程涉及（）涉及（）A DNAA DNA按照碱基互补配对原则自我复制按照碱基互补配对原则自我复制B DNAB DNA以
20、其一条链为模板合成以其一条链为模板合成RNARNAC C 按照按照RNARNA密码子的排列顺序合成蛋白质密码子的排列顺序合成蛋白质D RNAD RNA以自身为模板自我复制以自身为模板自我复制8.8.在在基基因因工工程程中中，科科学学家家所所用用的的“剪剪刀刀”、“针线针线”和和“运载体运载体”分别是指分别是指( )( )A.A.大肠杆菌病毒、质粒、大肠杆菌病毒、质粒、DNADNA连接酶连接酶 B.B.噬菌体、质粒、噬菌体、质粒、DNADNA连接酶连接酶 C.DNAC.DNA限制酶、限制酶、RNARNA连接酶、质粒连接酶、质粒 D.DNAD.DNA限制酶、限制酶、DNADNA连接酶、质粒连接酶、
21、质粒 9.9.人人们们常常选选用用的的细细菌菌质质粒粒分分子子往往往往带带有有一一个个抗菌素抗性基因，该抗性基因的主要作用是抗菌素抗性基因，该抗性基因的主要作用是 A.A.提高受体细胞在自然环境中的耐药性提高受体细胞在自然环境中的耐药性 B.B.有利于对目的基因是否导入进行检测有利于对目的基因是否导入进行检测 C.C.增加质粒分子的分子量增加质粒分子的分子量 D.D.便于与外源基因连接便于与外源基因连接10.10.有关基因工程的叙述正确的是有关基因工程的叙述正确的是 （ ） A.A.限限制制性性内内切切酶酶只只在在获获得得目目的的基基因因时时才才用用 B.B.重组质粒的形成在细胞内完成重组质粒
22、的形成在细胞内完成C.C.质粒都可作运载体质粒都可作运载体 D.D.蛋白质的结构可为合成目的基因提供蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料资料 11.11.生生物物细细胞胞中中含含有有细细胞胞质质基基因因的的结结构构是是 ( )( ) A. A. 细胞核和染色体细胞核和染色体 B B染色体和核糖体染色体和核糖体 C C线粒体和质粒线粒体和质粒 D D线粒体和叶绿体线粒体和叶绿体 12.12.目前常被使用的基因载体有（目前常被使用的基因载体有（ ） A A质粒质粒 B B噬菌体噬菌体 C C染色体染色体D D动、植物病毒动、植物病毒 13.1997年年，科科学学家家将将动动物物体体内内的的能能够够
23、合合成成胰胰岛岛素素的的基基因因与与大大肠肠杆杆菌菌的的DNA分分子子重重组组，并并且且在在大大肠肠杆杆菌菌中中表表达达成成功功。如如右右图图，请请据据图图回回答答问问题题。(1)此图表示的是采取此图表示的是采取_方法方法获获 取取 _基基 因因 的的 过过 程程 。(2)图图中中DNA是是以以_为为模模板板，_形形成成单单链链DNA，在在酶酶的的作作用用下下合合成成双双链链DNA，从从而而获获得得了了所所需需要要的的_。(3)图图中中代代表表的的是是_酶酶，在在它它 的的 作作 用用 下下 将将 质质 粒粒 切切 出出 _末末 端端 。(4)图图中中代代表表重重组组DNA，含含_基基因因。 (5)图中图中表示的过程是表示的过程是_。
