1-1DNA重組技術(shù)的基本工具

1、 基因工程，又叫做基因工程，又叫做基 因 拼 接 技 術(shù) 或基 因 拼 接 技 術(shù) 或DNADNA重組技術(shù)。通重組技術(shù)。通俗地說(shuō)，就是按照俗地說(shuō)，就是按照人們的意愿，把一人們的意愿，把一種生物的某種基因種生物的某種基因提取出來(lái)，加以修提取出來(lái)，加以修飾改造，然后放到飾改造，然后放到另一種生物的細(xì)胞另一種生物的細(xì)胞里，定向地改造生里，定向地改造生物的遺傳性狀。物的遺傳性狀。 基因工程的概念：基因工程的概念： 基因工程基因工程是指按照人們的愿望，進(jìn)是指按照人們的愿望，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，并通過(guò)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，并通過(guò)體外體外DNA重組重組和和轉(zhuǎn)基因轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特等技術(shù)，賦予生物以新的遺

2、傳特性，從而創(chuàng)造出更符合人們需要的新的性，從而創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。由于基因工程是生物類型和生物產(chǎn)品。由于基因工程是在在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的，分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的，因此又叫做因此又叫做DNA重組技術(shù)重組技術(shù)培育抗蟲(chóng)棉培育抗蟲(chóng)棉的簡(jiǎn)要過(guò)程的簡(jiǎn)要過(guò)程? ?問(wèn)題探討問(wèn)題探討重組重組DNA導(dǎo)入導(dǎo)入形成形成來(lái)源來(lái)源種類種類作用作用作用結(jié)作用結(jié)果果閱讀課本閱讀課本4-5頁(yè)頁(yè)“限制性核酸內(nèi)切酶限制性核酸內(nèi)切酶分子分子手術(shù)刀手術(shù)刀”的相關(guān)內(nèi)容，填寫(xiě)下表的相關(guān)內(nèi)容，填寫(xiě)下表自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)主要從原核生物中分離純化而來(lái)主要從原核生物中分離純化而來(lái)已經(jīng)分離出大約已經(jīng)分離出大

3、約4000種種1、識(shí)別雙鏈、識(shí)別雙鏈DNA分子的某種特定核分子的某種特定核苷酸序列苷酸序列2、使每一條鏈中、使每一條鏈中特定部位特定部位的兩個(gè)核的兩個(gè)核苷酸之間的苷酸之間的磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵斷開(kāi)。斷開(kāi)。 G1234512345 A3,5-磷磷酸二酯酸二酯鍵鍵3端5端3端5端磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵8仔細(xì)觀察各限制酶仔細(xì)觀察各限制酶 識(shí)別的特定序列有識(shí)別的特定序列有何何 特點(diǎn)？特點(diǎn)？限制酶的識(shí)別序列限制酶的識(shí)別序列限制酶所識(shí)別的序列的特點(diǎn)是：限制酶所識(shí)別的序列的特點(diǎn)是：呈現(xiàn)堿基互補(bǔ)對(duì)稱，無(wú)論是呈現(xiàn)堿基互補(bǔ)對(duì)稱，無(wú)論是6個(gè)個(gè)堿基還是堿基還是4個(gè)堿基，都可以找到個(gè)堿基，都可以找到一條中心軸線，中軸線兩

4、側(cè)的一條中心軸線，中軸線兩側(cè)的雙鏈雙鏈DNA上的堿基是上的堿基是反向?qū)ΨQ反向?qū)ΨQ重復(fù)重復(fù)排列的排列的 .中軸線在G與A之間切割大腸桿菌的一種限制酶(EcoR)只能識(shí)別GAATTC序列，并在G和A之間切開(kāi)。EcoRIEcoRI限制酶的作用限制酶的作用黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端EcoRIEcoRI限制酶的切割限制酶的切割 被限制酶切開(kāi)的被限制酶切開(kāi)的DNA兩條兩條單鏈的切口，帶有幾個(gè)單鏈的切口，帶有幾個(gè)伸出的伸出的核苷酸核苷酸，他們之間正好互補(bǔ)配他們之間正好互補(bǔ)配對(duì)，這樣的切口叫對(duì)，這樣的切口叫黏性末端黏性末端。SmaISmaI只能識(shí)別CCCGGG序列，并在C和G之間切開(kāi)。中軸線SmaISm

5、aI限制酶的作用限制酶的作用在G與C之間切割SmaISmaI限制酶的切限制酶的切割割當(dāng)限制酶從識(shí)別序列的中心軸線處切開(kāi)時(shí)，切開(kāi)的當(dāng)限制酶從識(shí)別序列的中心軸線處切開(kāi)時(shí)，切開(kāi)的DNADNA兩條單鏈的切口，是平整的，這樣的切口叫兩條單鏈的切口，是平整的，這樣的切口叫平末端平末端。你能推測(cè)限制酶存在于原核生物中的你能推測(cè)限制酶存在于原核生物中的作用是什么嗎？作用是什么嗎？原核生物易受自然界外源原核生物易受自然界外源DNA的入侵，的入侵，但生物但生物在長(zhǎng)期的進(jìn)化過(guò)程中形成了一套完善的防御機(jī)在長(zhǎng)期的進(jìn)化過(guò)程中形成了一套完善的防御機(jī)制，以防止外來(lái)病原物的侵害。制，以防止外來(lái)病原物的侵害。限制酶限制酶就是細(xì)就

6、是細(xì)菌的一種菌的一種防御性工具，防御性工具，當(dāng)外源當(dāng)外源DNA侵入時(shí)，會(huì)侵入時(shí)，會(huì)利用限制酶利用限制酶將外源將外源DNA切割掉，切割掉，以保證自身的以保證自身的安全。所以，限制酶在原核生物中主要起到切安全。所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源割外源DNA、使之失效，使之失效，從而達(dá)到從而達(dá)到保護(hù)自身保護(hù)自身的的目的。目的。尋根問(wèn)底尋根問(wèn)底為什么限制酶不剪切細(xì)菌本身的為什么限制酶不剪切細(xì)菌本身的DNA？通過(guò)長(zhǎng)期的進(jìn)化，細(xì)菌中含有某種限制酶通過(guò)長(zhǎng)期的進(jìn)化，細(xì)菌中含有某種限制酶的細(xì)胞，其的細(xì)胞，其DNADNA分子中分子中不具備這種限制酶不具備這種限制酶的識(shí)別切割序列的識(shí)別切割序列，或者，或者通過(guò)

7、甲基化酶將甲通過(guò)甲基化酶將甲基轉(zhuǎn)移到所識(shí)別序列的堿基上，使限制酶基轉(zhuǎn)移到所識(shí)別序列的堿基上，使限制酶不能將其切開(kāi)不能將其切開(kāi)。這樣，盡管細(xì)菌中含有某。這樣，盡管細(xì)菌中含有某種限制酶也不會(huì)使自身的種限制酶也不會(huì)使自身的DNADNA被切斷，并被切斷，并且可以防止外源且可以防止外源DNADNA的入侵。的入侵。 類型來(lái)源功能相同點(diǎn)差別EcoliDNA連接酶T4DNA連接酶大腸桿菌T4噬菌體恢復(fù)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)閱讀課本第閱讀課本第5頁(yè)頁(yè)“分子縫合針”DNA連接酶的相關(guān)內(nèi)容，填寫(xiě)下表的相關(guān)內(nèi)容，填寫(xiě)下表自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)把切下來(lái)的DNA片段拼接成新的DNA，即將脫

8、氧核糖和磷酸連接起來(lái)催化形成磷酸二酯鍵DNADNA連接酶的作用連接酶的作用兩兩DNADNA片段要具有片段要具有互補(bǔ)互補(bǔ)的黏性末端的黏性末端才能拼起來(lái)才能拼起來(lái)DNADNA連接酶的縫合作用連接酶的縫合作用可把黏性末端之間的可把黏性末端之間的縫隙縫隙“縫合縫合”起來(lái)起來(lái)，注意：注意：DNADNA連接酶可連接雙鏈連接酶可連接雙鏈DNADNA中的中的DNADNA單鏈缺口，單鏈缺口，但不能連接單鏈但不能連接單鏈DNADNA！DNADNA連接酶與連接酶與DNADNA聚合酶是一回事嗎？聚合酶是一回事嗎？T4 DNA連接酶還可把平末端之間的縫隙“縫合”起來(lái)，但效率較低DNADNA連接酶的縫合作用連接酶的縫合作

9、用DNA連接酶連接酶DNA聚合酶聚合酶相相同同點(diǎn)點(diǎn)作用實(shí)質(zhì)作用實(shí)質(zhì)化學(xué)本質(zhì)化學(xué)本質(zhì)不不同同點(diǎn)點(diǎn)模板模板作用對(duì)象作用對(duì)象 作用結(jié)果作用結(jié)果用途用途都能催化形成都能催化形成磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵都是蛋白質(zhì)都是蛋白質(zhì)不需要不需要需要需要形成完整的重形成完整的重組組DNA分子分子形成形成DNA的一條的一條鏈鏈基因工程基因工程DNA復(fù)制復(fù)制DNA連接酶與連接酶與DNA聚合酶的比較聚合酶的比較只能將只能將單個(gè)核苷單個(gè)核苷酸酸連接到連接到已有已有的的DNADNA片段上，形片段上，形成磷酸二酯鍵成磷酸二酯鍵在兩個(gè)DNA片段之間形成磷酸二酯鍵載體的作用載體的作用載體的必載體的必要條件要條件載體的種類載體的種類閱讀課本第閱讀課本第6頁(yè)頁(yè)“分子運(yùn)輸車分子運(yùn)輸車”基因進(jìn)基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體入受體細(xì)胞的載體的相關(guān)內(nèi)容，填寫(xiě)下表的相關(guān)內(nèi)容，填寫(xiě)下表自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)細(xì)菌的質(zhì)粒細(xì)菌的質(zhì)粒病毒：病毒：、動(dòng)植物病毒等。、動(dòng)植物病毒等。 質(zhì)粒質(zhì)粒裸露的、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的、獨(dú)立于細(xì)菌擬核裸露的、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的、獨(dú)立于細(xì)菌擬核DNA之外，之外，并具有并具有自我復(fù)制自我復(fù)制能力的能力的很小的很小的雙鏈環(huán)狀雙鏈環(huán)狀DNA分子。分子。最常用載體最常用載體質(zhì)粒質(zhì)粒 實(shí)際上在基因?qū)嶋H上在基因工程操作中，工程操作中，真正被用作載真正被用作載體的質(zhì)粒