DNA重組技術的基本工具

專題1基因工程

基因工程是指按照人們的愿望，進行嚴格的設計，并通過體外DNA重組和轉基因等技術，賦予生物以新的遺傳特性，從而創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產品。由于基因工程是在DNA分子水平上進行設計和施工的，因此又叫做DNA重組技術。1DNA重組技術的基本工具第1節(jié)問題探討手術刀縫合針運輸工具培育抗蟲棉需要哪些基本工具?來源種類作用作用結果閱讀課本4-5頁“限制性核酸內切酶——分子手術刀”的相關內容，填寫下表自主學習主要從原核生物中分離純化而來已經分離出大約4000種1、識別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列2、使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。形成兩種末端：黏性末端或平末端1’2’3’4’5’脫氧核苷酸的結構G1’2’3’4’5’1’2’3’4’5’A3’,5’-磷酸二酯鍵3’端5’端3’端5’端磷酸二酯鍵7仔細觀察各限制酶識別的特定序列有何特點？限制酶的識別序列限制酶所識別的序列的特點是：呈現(xiàn)堿基互補對稱，無論是6個堿基還是4個堿基，都可以找到一條中心軸線，中軸線兩側的雙鏈DNA上的堿基是反向對稱重復排列的，稱為回文序列中軸線在G與A之間切割大腸桿菌的一種限制酶(EcoRⅠ)只能識別GAATTC序列，并在G和A之間切開。EcoRI限制酶的作用

黏性末端黏性末端EcoRI限制酶的切割

被限制酶切開的DNA兩條單鏈的切口，帶有幾個伸出的核苷酸，他們之間正好互補配對，這樣的切口叫黏性末端。SmaI只能識別CCCGGG序列，并在C和G之間切開。中軸線SmaI限制酶的作用在G與C之間切割平末端平末端SmaI限制酶的切割當限制酶從識別序列的中心軸線處切開時，切開的DNA兩條單鏈的切口，是平整的，這樣的切口叫平末端。你能推測限制酶存在于原核生物中的作用是什么嗎？原核生物易受自然界外源DNA的入侵，但生物在長期的進化過程中形成了一套完善的防御機制，以防止外來病原物的侵害。限制酶就是細菌的一種防御性工具，當外源DNA侵入時，會利用限制酶將外源DNA切割掉，以保證自身的安全。所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNA、使之失效，從而達到保護自身的目的。尋根問底為什么限制酶不剪切細菌本身的DNA？通過長期的進化，細菌中含有某種限制酶的細胞，其DNA分子中不具備這種限制酶的識別切割序列，或者通過甲基化酶將甲基轉移到所識別序列的堿基上，使限制酶不能將其切開。這樣，盡管細菌中含有某種限制酶也不會使自身的DNA被切斷，并且可以防止外源DNA的入侵。13類型來源功能相同點差別E·coliDNA連接酶T4DNA連接酶大腸桿菌T4噬菌體恢復磷酸二酯鍵只能連接黏性末端能連接黏性末端和平末端(效率較低)閱讀課本第5頁“分子縫合針”——DNA連接酶的相關內容，填寫下表自主學習把切下來的DNA片段拼接成新的DNA，即將脫氧核糖和磷酸連接起來催化形成磷酸二酯鍵DNA連接酶的作用兩DNA片段要具有互補的黏性末端才能拼起來DNA連接酶的縫合作用可把黏性末端之間的縫隙“縫合”起來，注意：DNA連接酶可連接雙鏈DNA中的DNA單鏈缺口，但不能連接單鏈DNA！DNA連接酶與DNA聚合酶是一回事嗎？T4DNA連接酶還可把平末端之間的縫隙“縫合”起來，但效率較低DNA連接酶的縫合作用DNA連接酶DNA聚合酶相同點作用實質化學本質不同點模板作用對象

作用結果 用途都能催化形成磷酸二酯鍵都是蛋白質

不需要需要形成完整的重組DNA分子形成DNA的一條鏈基因工程DNA復制DNA連接酶與DNA聚合酶的比較只能將單個核苷酸連接到已有的DNA片段上，形成磷酸二酯鍵在兩個DNA片段之間形成磷酸二酯鍵載體的作用載體的必要條件載體的種類閱讀課本第6頁“分子運輸車”——運載體的相關內容，填寫下表自主學習1）能夠在宿主細胞中復制并穩(wěn)定地保存。2）具多個限制酶切點，以便與外源基因連接。3）具有某些標記基因，便于進行鑒定和選擇。4）必須是安全的，對受體細胞無害。5）載體DNA分子應大小適中，以便于提取和操作1）作為運載工具，將目的基因導入受體細胞中2）在受體細胞內對目的基因進行大量復制①細菌的質粒②病毒：λ噬菌體衍生物、動植物病毒等。

有標記基因的存在，可用含青霉素的培養(yǎng)基鑒別。有切割位點能復制并帶著插入的目的基因一起復制質?！懵兜摹⒔Y構簡單的、獨立于細菌染色體（即擬核DNA）之外，并具有自我復制能力的很小的雙鏈環(huán)狀DNA分子。最常用運載體——質粒

實際上在基因工程操作中，真正被用作載體的質粒，都是在天然質粒的基礎上進行過人工改造的。議一議2、能否用SARS病毒作為基因載體？3、作為載體，若沒有切割位點將怎樣？4、攜帶目的基因的載體是否進入了受體細胞，如何鑒定？5、假如目的基因導入受體細胞后不能復制，將怎樣？1、從化學組成來看，載體應含有什么成分？雙鏈DNA不能不能進行DNA的重組載體上應有標記基因可能造成基因丟失AATTGCAATTAATTDNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶的作用返回練習在基因工程中，切割運載體和含有目的基因的DNA片段，需使用（）同種限制酶B.兩種限制酶同種連接酶D.兩種連接酶不屬于質粒被選為基因運載體的理由是

A、能復制（）

B、有多個限制酶切點

C、具有標記基因

D、它是環(huán)狀DNAD練習3)基因工程是在DNA分子水平上進行設計施工的。在基因操作的基本步驟中，不進行堿基互補配對的步驟是（）

A、人工合成目的基因

B、目的基因與運載體結合

C、將目的基因導入受體細胞

D、目的基因的檢測和表達C練習限制性內切酶Ⅰ的識別序列和切點是—G↓GATCC—，限制性內切酶Ⅱ的識別序列和切點是—↓GATC—。在質粒上有酶Ⅰ的一個切點，在目的基因的兩側各有一個酶Ⅱ的切點。（1）請畫出質粒被限制酶Ⅰ切割后所形成的黏性末端。（2）請畫出目的基因兩側被限制酶Ⅱ切割后所形成的黏性末端。（3）在DNA連接酶作用下，上述兩種不同限制酶切割后形成的黏性末端能否連接？為什么？

可以連接。因為由兩種