賽教轉(zhuǎn)基因技術(shù)

專題一基因工程蜘蛛能夠吐出蛛絲資料一：蛛絲是自然界最奇特的物質(zhì)之一，它具有極強(qiáng)的韌度，其韌度是同樣直徑鋼材的好幾倍。但與家蠶不同，蜘蛛不能家養(yǎng)，因?yàn)樗鼈儠?huì)互相吞食，所以不可能建立人工飼養(yǎng)蜘蛛的農(nóng)場。30多年來，科學(xué)家們一直試圖找到利用其他生物體來制造蛛絲的辦法。能不能讓蠶“吐出”蜘蛛絲資料二以往，治療糖尿病的胰島素是從動(dòng)物胰腺中提取的，從100千克豬、牛等動(dòng)物的胰腺只能提取3－4克胰島素，治療一個(gè)患者需宰殺40－50頭牛，這種藥物的造價(jià)就可想而知了。微生物可以有分泌產(chǎn)物，且微生物繁殖速率快能否讓微生物產(chǎn)生出人的胰島素、干擾素等珍貴的藥物？經(jīng)過多年的努力，科學(xué)家于20世紀(jì)70年代創(chuàng)立了可以定向改造生物的新技術(shù)——基因工程。基因工程概念

基因工程：又叫_______技術(shù)或_______技術(shù)。就是按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來，加以修飾和改造，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，定向的改變生物的遺傳性狀。基因工程是唯一的_______變異原理:基因重組基因拼接DNA重組定向不同物種的基因能拼接在一起的原因是：DNA分子都是由4種脫氧核苷酸構(gòu)成的，都有規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)一物種的基因能在另一物種的細(xì)胞內(nèi)表達(dá)的原因是：生物界共用一套密碼子基因的剪刀——基因的針線——基因的運(yùn)輸工具——限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）。DNA連接酶運(yùn)載體1.1DNA重組技術(shù)的基本工具你能推測限制酶存在于原核生物中的作用是是什么嗎？

原核生物易受自然界外源DNA的入侵，但生物在長期的進(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)外源DNA侵入時(shí)，會(huì)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(dá)到保護(hù)自身的目的。1、限制性核酸內(nèi)切酶----“分子手術(shù)刀”主要來自原核生物(1)來源：思考與探究P7（2）為什么限制酶不剪切細(xì)菌本身的DNA？通過長期的進(jìn)化，細(xì)菌中含有某種限制酶的細(xì)胞，其DNA分子中或者不具備這種限制酶的識(shí)別切割序列；或者通過甲基化酶將甲基轉(zhuǎn)移到所識(shí)別序列的堿基上，使限制酶不能將其切開。這樣，盡管細(xì)菌中含有某種限制酶也不會(huì)使自身的DNA被切斷，并且可以防止外源DNA的入侵。特點(diǎn)及作用（專一性）限制性核酸內(nèi)切酶磷酸二酯鍵T12345A12345HHHHHOT12345A12345HHHHOH2O+O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)別切割特定的核苷酸序列的磷酸二酯鍵，形成片段的DNA.切割磷酸二酯鍵，形成單個(gè)的脫氧核苷酸。(1)作用于a(磷酸二酯鍵)的酶有：

限制酶、DNA連接酶、DNA聚合酶、DNA水解酶。(2)作用于b(氫鍵)的酶是解旋酶。限制酶的識(shí)別序列：能被限制性內(nèi)切酶特異性識(shí)別的切割部位都具有回文序列：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。

EcoRⅠ黏性末端黏性末端Goback

EcoRⅠ黏性末端黏性末端重復(fù)演示什么叫黏性末端？被限制酶切開的DNA兩條單鏈的切口，帶有幾個(gè)伸出的核苷酸，它們之間正好互補(bǔ)配對(duì)，這樣的切口叫黏性末端。SmaⅠ平末端平末端限制酶切割一次，會(huì)產(chǎn)生__個(gè)黏性末端或平末端，水解___個(gè)磷酸二酯鍵。22要想獲得某個(gè)特定性狀的基因必須要用限制酶切幾個(gè)切口？可產(chǎn)生幾個(gè)黏性(平)末端？要切兩個(gè)切口，產(chǎn)生四個(gè)黏性(平)末端。如果把兩種來源不同的DNA用同一種限制酶來切割，會(huì)怎樣呢？會(huì)產(chǎn)生相同的黏性(平)末端，然后讓兩者的黏性(平)末端黏合起來，就似乎可以合成重組的DNA分子了。思考?從結(jié)構(gòu)上分析，為什么不同生物的DNA能夠連接在一起？①_______________________________②_______________________________具有共同的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)同種限制酶切割后形成的粘性末端或平末端相同（或粘性末端可以堿基互補(bǔ)配對(duì)）……GAATTC…………CTTAAG…………GAATTC…………CTTAAG……EcoRⅠ……GAATTC…………CTTAAG…………GAATTC…………CTTAAG……不同來源的DNA片段混合將不同種來源的DNA片段連接起來生物A基因片段生物B基因片段……G

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G……酶切……GAATTC…………CTTAAG…………G

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G……同一種二、“分子縫合針”——DNA連接酶①作用: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.②作用原理：催化磷酸二酯鍵形成③DNA連接酶的類型：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)磷酸二酯鍵只能連接黏性末端能連接黏性末端和平末端(效率較低)相同點(diǎn)差別可把黏性末端之間的縫隙“縫合”起來，E·coliDNA連接酶或T4DNA連接酶即恢復(fù)被限制酶切開的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵

T4DNA連接酶還可把平末端之間的縫隙“縫合”起來，但效率較低T4DNA連接酶DNA聚合酶DNA連接酶區(qū)別1區(qū)別2相同點(diǎn)尋根問底DNA連接酶與DNA聚合酶是一回事嗎?為什么?1)只能將單個(gè)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1)在兩個(gè)DNA片段之間形成磷酸二酯鍵2)以一條DNA鏈為模板，將單個(gè)核苷酸通過磷酸二酯鍵連接成一條互補(bǔ)的DNA鏈2)將DNA雙鏈上的兩個(gè)缺口同時(shí)連接起來，不需要模板AATTGCAATTAATTDNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶的作用把黏性末端之間的縫隙“縫合”起來，E·coliDNA連接酶或T4DNA連接酶4、DNA連接酶有連接單鏈DNA的本領(lǐng)嗎？

迄今為止，所發(fā)現(xiàn)的DNA連接酶都不具有連接單鏈DNA的能力，至于原因，現(xiàn)在還不清楚，也許將來會(huì)發(fā)現(xiàn)可以連接單鏈DNA的酶。思考與探究P7三、“分子運(yùn)輸車”——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(gè)限制酶切點(diǎn)⑵對(duì)受體細(xì)胞無害⑶導(dǎo)入基因能在受體細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存⑷有某些標(biāo)記基因，便于篩選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(dòng)植物病毒⑶假如目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后不能復(fù)制，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(diǎn)將會(huì)怎樣？⑵霍亂菌的質(zhì)粒多個(gè)限制酶切點(diǎn)，你會(huì)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)制有切割位點(diǎn)有標(biāo)記基因的存在，可用含氨芐青霉素的培養(yǎng)基鑒別3、天然的DNA分子可以直接用做基因工程載體嗎？為什么？提示：基因工程中作為載體使用的DNA分子很多都是質(zhì)粒（plasmid），即獨(dú)立于細(xì)菌擬核染色體DNA之外的一種可以自我復(fù)制、雙鏈閉環(huán)的裸露的DNA分子。是否任何質(zhì)粒都可以作為基因工程載體使用呢？不是，作為基因工程使用的載體必需滿足以下條件：思考與探究P71）載體DNA必需有一個(gè)或多個(gè)限制酶的切割位點(diǎn)，以便目的基因可以插入到載體上去。這些供目的基因插入的限制酶的切點(diǎn)所處的位置，還必須是在質(zhì)粒本身需要的基因片段之外，這樣才不至于因目的基因的插入而失活。2）載體DNA必需具備自我復(fù)制的能力，或整合到受體染色體DNA上隨染色體DNA的復(fù)制而同步復(fù)制。3）載體DNA必需帶有標(biāo)記基因，以便重組后進(jìn)行重組子的篩選。4）載體DNA必需是安全的，不會(huì)對(duì)受體細(xì)胞有害，或不能進(jìn)入到除受體細(xì)胞外的其他生物細(xì)胞中去。5）載體DNA分子大小應(yīng)適合，以便提取和在體外進(jìn)行操作，太大就不便操作。實(shí)際上自然存在的質(zhì)粒DNA分子并不完全具備上述條件，都要進(jìn)行人工改造后才能用于基因工程操作。小結(jié)基因工程的工具限制酶主要存在于原核生物中具有專一性(識(shí)別序列)切開DNA分子的磷酸二酯鍵DNA連接酶連接磷酸二酯鍵種類E.coliDNA連接酶T4

DNA連接酶運(yùn)載工具具備的條件能在宿主細(xì)胞中自我復(fù)制并穩(wěn)定存在具一個(gè)多個(gè)限制酶切位點(diǎn)具標(biāo)記基因質(zhì)粒、λ噬菌體衍生物

、動(dòng)植物病毒1.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（）同種限制酶B.兩種限制酶同種連接酶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