D選11基因工程基本工具

選修3.專題一：基因工程基因工程的產(chǎn)物：多彩小魚轉(zhuǎn)基因小鼠轉(zhuǎn)基因小豬藍(lán)色妖姬黑籽番茄轉(zhuǎn)基因金大米基因工程的應(yīng)用：2005年全世界約有糖尿病患者1.8億,我國約6000萬。治療糖尿病特效藥——胰島素。每100kg豬或牛的胰腺中僅可提取4~~5g。1979年，美國將人的胰島素基因重組到大腸桿菌內(nèi)，實現(xiàn)了細(xì)菌生產(chǎn)胰島素，大大降低了生產(chǎn)成本。DNA(基因)

mRNA蛋白質(zhì)(性狀)轉(zhuǎn)錄翻譯思考：基因的表達(dá)過程,與密碼子的哪一特性有關(guān)？密碼子在生物界是

的！通用基因工程的概念：基因工程，又叫DNA重組技術(shù)。通俗的說，就是按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，定向地改造生物的遺傳特性。基因工程別稱操作環(huán)境操作對象操作水平基本過程DNA重組技術(shù)生物體外基因DNA分子水平剪切→拼接→導(dǎo)入→表達(dá)？工具1.1DNA重組技術(shù)的基本工具問題探討：蘇云金芽孢桿菌含有一種可以合成毒蛋白的基因。讓細(xì)菌的毒蛋白基因在棉花細(xì)胞中表達(dá)，可培育出抵抗棉鈴蟲害的抗蟲棉。普通棉花抗蟲棉想一想：完成抗蟲棉的培育，需要哪些關(guān)鍵工作？基因工程培育抗蟲棉的簡要過程：普通棉花(無抗蟲特性)提取抗蟲基因通過運(yùn)載體導(dǎo)入轉(zhuǎn)基因棉花含抗蟲基因轉(zhuǎn)基因棉花有抗蟲特性蘇云金芽孢桿菌轉(zhuǎn)基因棉花產(chǎn)生伴胞晶體思考：在以上過程中關(guān)鍵步驟是什么？基因工程培育抗蟲棉的關(guān)鍵步驟：關(guān)鍵步驟一：抗蟲基因從蘇云金芽孢桿菌細(xì)胞內(nèi)提取出來關(guān)鍵步驟二：抗蟲基因與棉花DNA“縫合”關(guān)鍵步驟三：抗蟲基因?qū)朊藁?xì)胞“分子手術(shù)刀”——限制性核酸內(nèi)切酶“分子縫合針”——DNA連接酶“分子運(yùn)輸車”——載體一、限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術(shù)刀”1來源：限制性核酸內(nèi)切酶，又稱限制酶主要從原核生物中分離純化。2作用特點：識別特定核苷酸序列，使每條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。（大多數(shù)限制酶的識別序列由6個核苷酸組成少數(shù)的識別序列由4、5或8個核苷酸組成）3作用結(jié)果：使目的基因兩端和運(yùn)載體產(chǎn)生黏性末端或平末端。思考：限制酶在原核生物細(xì)胞中的作用？1.種類與命名現(xiàn)在已經(jīng)從約300種微生物中分離出了約4000種限制性內(nèi)切酶(限制酶)。粘質(zhì)沙雷氏桿菌（Serratiamarcesens）SmaⅠ大腸桿菌（EscherichiacoliR）EcoRⅠ命名方法1.作用特點——斷開磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵T12345A12345HHHHHOT12345A12345HHHHOH2O+？磷酸二酯鍵神圖!1.限制酶作用特點——斷開磷酸二酯鍵限制酶DNA解旋酶區(qū)別限制性內(nèi)切酶與DNA解旋酶的區(qū)別切割特定的核苷酸序列的磷酸二酯鍵將DNA兩條鏈的氫鍵打開形成兩條單鏈限制酶DNA水解酶區(qū)別限制性內(nèi)切酶與DNA水解酶的區(qū)別切割特定核苷酸序列的磷酸二酯鍵，形成DNA的片段.切割DNA的所有磷酸二酯鍵，形成單個的脫氧核苷酸1.作用特點——斷開磷酸二酯鍵限制酶的識別序列——回文序列回文序列：在切割部位，一條鏈正向讀的堿基順序與另一條鏈反向讀的順序完全一致。1.作用特點——斷開磷酸二酯鍵

EcoRⅠ黏性末端黏性末端1.作用特點——斷開磷酸二酯鍵SmaⅠ平末端平末端二、“分子縫合針”——DNA連接酶1種類：

⑴E·coliDNA連接酶（分離自大腸桿菌）⑵T4DNA連接酶（分離自T4噬菌體）2作用：恢復(fù)被限制酶切開的兩個核苷酸之間

的磷酸二酯鍵。3作用原理：

催化磷酸二酯鍵形成1.E·coliDNA連接酶或T4DNA連接酶恢復(fù)被限制酶切開的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵2、T4DNA連接酶

T4DNA連接酶可以連接黏性末端，還可把平末端之間的縫隙“縫合”起來，但連接平末端效率較低T4DNA連接酶3.連接酶類型總結(jié)類型E·coliDNA連接酶T4DNA連接酶來源功能大腸桿菌T4噬菌體恢復(fù)磷酸二酯鍵只連接黏性末端能連接黏性末端和平末端(效率低)相同點差別連接與聚合酶4.比較：DNA連接酶與DNA聚合酶DNA聚合酶DNA連接酶區(qū)別1區(qū)別2相同點將單個核苷酸連接到已有的核酸片段上，形成磷酸二酯鍵形成磷酸二酯鍵在兩個DNA片段之間形成磷酸二酯鍵以一條DNA鏈為模板，將單個核苷酸通過磷酸二酯鍵連接成一條互補(bǔ)的DNA鏈將DNA雙鏈上的兩個缺口同時連接起來，不需模板三、“分子運(yùn)輸車”—目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體⒈載體需要的條件：⑴有1~多個限制酶切點⑵對受體細(xì)胞無害⑶導(dǎo)入基因能在受體細(xì)胞中復(fù)制、表達(dá)⑷有某些標(biāo)記基因，便于鑒定、選擇⒉常用運(yùn)載體：⑴細(xì)菌的質(zhì)粒⑵λ噬菌體衍生物或某些動植物病毒3.效果：（1）攜外源DNA片段的質(zhì)粒在受體細(xì)胞中自我復(fù)制（2）整合到染色體DNA上，同步復(fù)制

注：天然質(zhì)粒經(jīng)過人工改造后，才能被用作載體。⑶假如目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后不能復(fù)制或不能轉(zhuǎn)錄，轉(zhuǎn)基因生物能有預(yù)想的效果嗎？⑴作為分子運(yùn)輸車——載體，如果沒有切割位點將會怎樣？⑵霍亂菌的質(zhì)粒多個限制酶切點，你會用它來做分子運(yùn)輸車嗎？

⑷目的基因有沒有進(jìn)入受體細(xì)胞，如何去發(fā)現(xiàn)？

常用的載體：質(zhì)粒能復(fù)制并帶著插入的目的基因一起復(fù)制有限制酶的切割位點有標(biāo)記基因的存在，可用含氨芐青霉素的培養(yǎng)基鑒定、選擇總結(jié)：3種工具1、限制性內(nèi)切酶：來源、作用、結(jié)果2、DNA連接酶：種類、來源、作用3、載體：種類、必要條件課堂練習(xí)：在基因工程中，切割運(yùn)載體和含有目的基因的DNA片段，需使用（）A.同種限制酶B.兩種限制酶C.同種連接酶D.兩種連接酶A課堂練習(xí)：2.不屬于質(zhì)粒被選為基因運(yùn)載體的理由是（）

A、能復(fù)制B、有多個限制酶切點

C、具有標(biāo)記基因

D、它是環(huán)狀DNAD課堂練習(xí)：3.以下說法正確的是（）

A、所有的限制酶只能識別一種特定的

核苷酸序列

B、質(zhì)粒是基因工程中唯一的運(yùn)載體

C、運(yùn)載體必須具備的條件之一是：具有多個

限制酶切點，以便與外源基因連接

D、基因控制的性狀都能在后代表現(xiàn)出來C科技探索之路：基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程早期基礎(chǔ)理論達(dá)爾文提出生物進(jìn)化論科技探索之路：基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程早期基礎(chǔ)理論孟德爾提出基因的分離定律和自由組合定律科技探索之路：基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程早期基礎(chǔ)理論摩爾根證明基因在染色體上，并提出基因的連鎖互換定律?？萍继剿髦罚夯A(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程早期基礎(chǔ)理論艾弗里證明DNA是主要遺傳物質(zhì)，DNA可從一種生物個體轉(zhuǎn)移到另一種生物個體。科技探索之路：基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程早期基礎(chǔ)理論

沃森、克里克提出DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型?？萍继剿髦罚夯A(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程早期基礎(chǔ)理論梅塞爾松、斯塔爾證明DNA的半保留復(fù)制科技探索之路：基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程早期基礎(chǔ)理論克里克等提出中心法則DNARNA蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯逆轉(zhuǎn)錄復(fù)制科技探索之路：基礎(chǔ)理