基因工程概述

1、第一節(jié) 基因工程概述角似鹿、鼻似獅、目似虎、角似鹿、鼻似獅、目似虎、唇似牛、爪似鷹、髭似馬、鱗似魚、身似蛇唇似牛、爪似鷹、髭似馬、鱗似魚、身似蛇呼風(fēng)喚雨呼風(fēng)喚雨騰云駕霧騰云駕霧定向基因改造設(shè)想定向基因改造設(shè)想 基因工程的理論鋪墊基因工程的理論鋪墊 艾弗里：證明是遺傳物質(zhì)艾弗里：證明是遺傳物質(zhì) 沃森和克里克：闡明雙螺旋結(jié)構(gòu)沃森和克里克：闡明雙螺旋結(jié)構(gòu) 尼倫貝格：破譯遺傳密碼尼倫貝格：破譯遺傳密碼1973年年:美美科恩：將兩種不同來源的分子進(jìn)科恩：將兩種不同來源的分子進(jìn)行體外重組，并首次實(shí)現(xiàn)了在大腸桿菌中的表達(dá)，行體外重組，并首次實(shí)現(xiàn)了在大腸桿菌中的表達(dá)，創(chuàng)立了定向改造生物的新技術(shù)基因工程創(chuàng)立了定

2、向改造生物的新技術(shù)基因工程 1944 19531960 1966基因工程的別名基因工程的別名操作環(huán)境操作環(huán)境操作對象操作對象操作水平操作水平基本過程基本過程結(jié)果結(jié)果特點(diǎn)特點(diǎn)本質(zhì)本質(zhì)打破種的界限，定向改造生物打破種的界限，定向改造生物基因重組基因重組19年，美、帕米特：采用顯微注射法年，美、帕米特：采用顯微注射法導(dǎo)入導(dǎo)入重組重組DNA形成形成分子手術(shù)刀分子手術(shù)刀限制性內(nèi)切酶限制性內(nèi)切酶思考：思考：限制酶所識別的序列有什么特點(diǎn)？限制酶所識別的序列有什么特點(diǎn)？限制酶在限制酶在DNADNA的任何部位都能將的任何部位都能將DNADNA切開嗎？切開嗎？思考：限制酶所識別的序列有什么特點(diǎn)？限制酶所識別的序列

3、，都可以找到一條中心軸線，中軸線兩側(cè)的雙鏈DNA上的堿基是反向?qū)ΨQ重復(fù)排列的。限制酶在限制酶在DNADNA的任何部位都能將的任何部位都能將DNADNA切開嗎？切開嗎？任何一種限制酶都只識別和切斷特定的核苷酸序任何一種限制酶都只識別和切斷特定的核苷酸序列，這是由限制酶的性質(zhì)所決定的。列，這是由限制酶的性質(zhì)所決定的。中軸線中軸線問題探討：問題探討： 限制酶從哪里尋找？提示：聯(lián)想從前學(xué)過的內(nèi)容提示：聯(lián)想從前學(xué)過的內(nèi)容噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而認(rèn)噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而認(rèn)識細(xì)菌等單細(xì)胞生物容易受到自然界外源識細(xì)菌等單細(xì)胞生物容易受到自然界外源DNADNA的入侵。那么這類原的入侵。那么這類原核生物之所

4、以長期進(jìn)化而不絕滅，有何保護(hù)機(jī)制？核生物之所以長期進(jìn)化而不絕滅，有何保護(hù)機(jī)制？原核生物在長期的進(jìn)化過程中形成了一套完善的防御機(jī)制，以防原核生物在長期的進(jìn)化過程中形成了一套完善的防御機(jī)制，以防止外來病原物的侵害。限制酶就是細(xì)菌的一種防御性工具，當(dāng)外止外來病原物的侵害。限制酶就是細(xì)菌的一種防御性工具，當(dāng)外源源DNADNA侵入時(shí)，會利用限制酶將外源侵入時(shí)，會利用限制酶將外源DNADNA切割掉，以保證自身的安切割掉，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全。所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNADNA、使之失效，、使之失效，從而達(dá)到保護(hù)自身的目的。從而達(dá)到保護(hù)自身的目的。迄

5、今為止，基因工程中使用的限制酶絕大部分都是迄今為止，基因工程中使用的限制酶絕大部分都是從細(xì)菌或霉菌中提取出來的，聯(lián)系你已有的知識，想從細(xì)菌或霉菌中提取出來的，聯(lián)系你已有的知識，想一想，為什么細(xì)菌中限制酶不剪切細(xì)菌本身的一想，為什么細(xì)菌中限制酶不剪切細(xì)菌本身的DNADNA？是因?yàn)槲⑸镌陂L期演化過程中，含有某種限制酶的細(xì)胞，其是因?yàn)槲⑸镌陂L期演化過程中，含有某種限制酶的細(xì)胞，其DNADNA分子中或者不具備這種限制酶的識別切割序列，或者通過甲基化酶分子中或者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(zhuǎn)移到所識別序列的堿基上，使限制酶不能將其切開。這樣，將甲基轉(zhuǎn)移到所識別序列的堿基上，

6、使限制酶不能將其切開。這樣，盡管細(xì)菌中含有某種限制酶也不會使自身的盡管細(xì)菌中含有某種限制酶也不會使自身的DNADNA被切斷，并且可以被切斷，并且可以防止外源防止外源DNADNA的入侵的入侵.特點(diǎn)：特點(diǎn)：特異性，即識別特定核苷酸序列，特異性，即識別特定核苷酸序列，在特定的切點(diǎn)切割在特定的切點(diǎn)切割DNADNA分子。分子。分布：主要在微生物中。主要在微生物中。3.結(jié)果：產(chǎn)生黏性末端產(chǎn)生黏性末端思考：思考：DNADNA連接酶連接的是什么部位？連接酶連接的是什么部位？AATTGCCTTAAG思考：思考： DNA DNA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？為什么？為什么？不是一

7、回事?；蚬こ讨兴玫倪B接酶有兩種：一種是從大腸不是一回事。基因工程中所用的連接酶有兩種：一種是從大腸桿菌中分離得到的，稱之為桿菌中分離得到的，稱之為E Ecolicoli連接酶。另一種是從連接酶。另一種是從T4T4噬菌體中噬菌體中分離得到，稱為分離得到，稱為T4T4連接酶。這兩種連接酶催化反應(yīng)基本相同，都是連接酶。這兩種連接酶催化反應(yīng)基本相同，都是連接雙鏈連接雙鏈DNADNA的缺口（的缺口（nicknick），而不能連接單鏈），而不能連接單鏈DNADNA。DNADNA連接酶和連接酶和DNADNA聚合酶都是形成磷酸二酯鍵（在相鄰核苷酸的聚合酶都是形成磷酸二酯鍵（在相鄰核苷酸的3 3位碳原子上的

8、羥位碳原子上的羥基與基與5 5位碳原子上所連磷酸基團(tuán)的羥基之間形成），那么，二者的位碳原子上所連磷酸基團(tuán)的羥基之間形成），那么，二者的差別主要表現(xiàn)在什么地方呢？差別主要表現(xiàn)在什么地方呢？（1 1）DNADNA聚合酶只能將單個(gè)核苷酸加到已有的核酸片段的聚合酶只能將單個(gè)核苷酸加到已有的核酸片段的33末端末端的羥基上，形成磷酸二酯鍵；而的羥基上，形成磷酸二酯鍵；而DNADNA連接酶是在兩個(gè)連接酶是在兩個(gè)DNADNA片段之間形片段之間形成磷酸二酯鍵，不是在單個(gè)核苷酸與成磷酸二酯鍵，不是在單個(gè)核苷酸與DNADNA片段之間形成磷酸二酯鍵。片段之間形成磷酸二酯鍵。（2 2）DNADNA聚合酶是以一條聚合酶是

9、以一條DNADNA鏈為模板，將單個(gè)核苷酸通過磷酸二鏈為模板，將單個(gè)核苷酸通過磷酸二酯鍵形成一條與模板鏈互補(bǔ)的酯鍵形成一條與模板鏈互補(bǔ)的DNADNA鏈；而鏈；而DNADNA連接酶是將連接酶是將DNADNA雙鏈上雙鏈上的兩個(gè)缺口同時(shí)連接起來。因此的兩個(gè)缺口同時(shí)連接起來。因此DNADNA連接酶不需要模板。連接酶不需要模板。此外，二者雖然都是由蛋白質(zhì)構(gòu)成的酶，但組成和性質(zhì)各不相同。此外，二者雖然都是由蛋白質(zhì)構(gòu)成的酶，但組成和性質(zhì)各不相同。將外源基因送入受體細(xì)胞。將外源基因送入受體細(xì)胞。 作用：作用：條件：條件：常用種類：常用種類： 質(zhì)粒、噬菌體和一些動(dòng)植物病毒。質(zhì)粒、噬菌體和一些動(dòng)植物病毒。原因原因 ：1.1.重組重組DNADNA不能復(fù)制，就可能丟失。不能復(fù)制，就可能丟失。2.2.沒有一個(gè)和多個(gè)切割位點(diǎn)，就不能進(jìn)行沒有一個(gè)和多個(gè)切割位點(diǎn)，就不能進(jìn)行DNADNA的重的重組。組。3.3.載體上沒有沒有標(biāo)記基因，我們用肉眼又看不載體上沒有沒有標(biāo)記基因，我們用肉眼又看不到載體是否真正進(jìn)入，鑒定困難到載體是否真正進(jìn)入，鑒定困難. .4.4.出于對分離出的基因產(chǎn)物運(yùn)用后果有顧慮，要出于對分離出的基因產(chǎn)物運(yùn)用后果有顧慮，要求載體必須對細(xì)胞無害。當(dāng)然這里主要考慮載體求載體必須對細(xì)胞無害。當(dāng)然這里主要考慮載體不能有害于受體細(xì)胞，影響其生命活動(dòng)的正常進(jìn)不能有害于受體細(xì)胞，影響其生命活