1.1-DNA重組技術的基本工具

1、人教版選修3 現(xiàn)代生物技術專題專題1 基因工程課題1 DNA重組技術的基本工具定向基因改造設想 設想一能否讓禾本科的植物也能夠固定空氣中的氮？能否讓細菌“吐出”蠶絲？設想二能否讓微生物產(chǎn)生出人的胰島素、干擾素等珍貴的藥物？設想三經(jīng)過多年的努力，科學家于20世紀70年代創(chuàng)立了可以定向改造生物的新技術基因工程。 什么叫基因工程？ 基因工程又叫基因拼接技術或DNA重組技術。該技術是在生物體外，通過對DNA分子進行人工“剪切”和“拼接”，對生物的基因進行改造和重新組合，然后導入受體細胞內(nèi)進行無性繁殖，使重組基因在受體細胞內(nèi)表達，產(chǎn)生出人類所需要的基因產(chǎn)物。（一）基因工程的概念基因工程的別名操作環(huán)境操作

2、對象操作水平基本過程結果基因拼接技術或DNA重組技術生物體外基因DNA分子水平人類需要的基因產(chǎn)物剪切 拼接 導入 表達基因工程培育抗蟲棉的簡要過程：普通棉花(無抗蟲特性)蘇云金芽孢桿菌提取抗蟲基因棉花細胞(含抗蟲基因)棉花植株(有抗蟲特性)上述培育抗蟲棉的關鍵步驟是什么？重組DNA導入形成基因工程培育抗蟲棉的關鍵步驟：關鍵步驟一：抗蟲基因從蘇云金芽孢桿菌細胞內(nèi)提取出來關鍵步驟二：形成重組DNA關鍵步驟三：重組DNA導入受體(棉花)細胞解決培育抗蟲棉的關鍵步驟需要哪些工具？（二）DNA重組技術的基本工具 關鍵步驟一的工具： 關鍵步驟二的工具： 關鍵步驟三的工具：分子手術刀限制性內(nèi)切酶分子縫合針D

3、NA連接酶 分子運輸車運載體識別雙鏈DNA 分子的某種特定的核苷酸序列，并且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。主要是從原核生物中分離純化出來的一種酶。能將外來的DNA切斷，由于這種切割作用是在DNA分子內(nèi)部進行的，故名限制性內(nèi)切酶。4000種。 1、來源： 2、種類：3、作用：4、結果：形成兩種末端一、 “分子手術刀” 限制性核酸內(nèi)切酶粘性末端平末端 大腸桿菌(E.coli)的一種限制酶能識別GAATTC序列，并在G和A之間切開。限制酶什么叫黏性末端？“分子手術刀”限制性核酸內(nèi)切酶限制酶什么叫黏性末端？ 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

4、互補配對，這樣的切口叫黏性末端。什么叫平末端？ 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。限制性內(nèi)切酶1、特點：特異性，即識別特定核苷酸序列，在特定的切點切割。2、分布：主要在微生物中。3、結果：產(chǎn)生黏性末端（堿基互補配對）、平末端。4、舉例：大腸桿菌的一種限制酶（EcoR)能識別GAATTC序列，并在G和A之間切開形成黏性末端，Sma能識別CCCGGG序列，并在C和G之間切割形成平末端 。要想獲得某個特定性狀的基因必須要用限制酶切幾個切口？可產(chǎn)生幾個黏性末端？要切兩個切口，產(chǎn)生四個黏性末端。如果把兩種來源不同的DNA用同一種限制酶來切割，

5、會怎樣呢？ 會產(chǎn)生相同的黏性末端，然后讓兩者的黏性末端黏合起來，就可以合成重組的DNA分子了。二.“分子縫合針”DNA連接酶 DNA連接酶可把黏性末端之間的縫隙“縫合”起來，是把梯子兩邊扶手的斷口連接起來，這樣一個重組的DNA分子才能形成。“分子縫合針”DNA連接酶根據(jù)酶的來源不同，可以將這些酶分為兩類：1、從大腸桿菌中分離得到：E.coliDNA連接酶，只能將雙鏈DNA片段互補的粘性末端之間連接。2、從T4噬菌體中分離到： T4連接酶，既可以“縫合”雙鏈DNA片段互補的粘性末端，又可以“縫合”雙鏈DNA片段的平末端，但連接平末端之間的效率比較低。AATTGCCTTAAG用與提取目的基因相同的

6、限制酶切割質(zhì)粒使之出現(xiàn)一個切口，將目的基因插入切口處，讓目的基因的黏性末端與切口上的黏性末端互補配對后，在連接酶的作用下連接形成重組DNA分子。DNA連接酶的作用外源基因(如抗蟲基因)怎樣才能導入受體細胞(如棉花細胞)？基因進入受體細胞的載體“分子運輸車”。三.“分子運輸車”-運載體1、作用：2、種類：質(zhì)粒、噬菌體和動植物病毒。要讓一個從甲生物細胞內(nèi)取出來的基因在乙生物體內(nèi)進行表達，首先得將這個基因送到乙生物的細胞內(nèi)去。能將外源基因送入細胞的工具就是運載體。將外源基因送入受體細胞。 作為運載體必須具備哪些條件？(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

7、接。(3)、具有某些標記基因，便于進行篩選。 如抗菌素的抗性基因、產(chǎn)物具有顏色反應的基因等。3、條件：大腸桿菌的質(zhì)粒： 最常用的質(zhì)粒是大腸桿菌的質(zhì)粒，其中常含有抗藥基因，如四環(huán)素的標記基因。質(zhì)粒的存在與否對宿主細胞生存沒有決定性作用，但復制只能在宿主細胞內(nèi)成。4、質(zhì)粒的特點質(zhì)粒的特點1、細胞染色體（或擬核DNA分子）外能自主復制的小型環(huán)狀DNA分子；2、質(zhì)粒的存在對宿主細胞無影響；3、質(zhì)粒的復制只能在宿主細胞內(nèi)完成。1、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載體 C、運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、DNA連接酶使黏性末段的堿基之間形成氫鍵C練習2、不屬于質(zhì)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