基因工程的操作工具教學(xué)

基因工程定向基因改造設(shè)想

設(shè)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(xì)菌“吐出”蠶絲？設(shè)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(shè)想三

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。什么叫基因工程？也叫基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。該技術(shù)是在生物體外，通過對有關(guān)DNA分子進(jìn)行人工“剪切”和“拼接”，對生物的基因進(jìn)行改造和重新組合，然后導(dǎo)入受體細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行無性繁殖，使重組基因在受體細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，從而創(chuàng)造出人類所需要的新的生物類型和基因產(chǎn)物。定向改造生物的遺傳性狀。對基因工程概念的理解：基因工程別名：操作對象：操作環(huán)境：實質(zhì)或原理各是什么：操作水平：操作過程：基因工程產(chǎn)品抗蟲害的玉米轉(zhuǎn)魚抗寒基因的番茄轉(zhuǎn)基因鮭魚轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒乳汁中含有人生長激素的轉(zhuǎn)基因牛(阿根廷)DNA重組技術(shù)的基本工具工欲善其事,必先利其器.想一想:獲得轉(zhuǎn)基因抗蟲棉需要做哪些工作呢?實現(xiàn)這一精確的操作過程的工具是什么呢?

DNA重組技術(shù)的基本工具1.手術(shù)刀(基因的剪刀)------準(zhǔn)確切割DNA2.縫合針(基因的針線)-----將DNA片段再連接起來3.運(yùn)輸工具(基因的運(yùn)載體)------將體外重組好的DNA導(dǎo)入受體細(xì)胞(1)來源：(2)特點：(3)作用實質(zhì)（一）限制性核酸內(nèi)切酶----“分子手術(shù)刀”表現(xiàn)在兩個方面:一識別雙鏈DNA分子中特定的核苷酸序列,二在特定核苷酸序列中的具有特定的切割位點。這體現(xiàn)了限制酶具有專一性

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（切割DNA分子）T磷酸二酯鍵1234512345A限制酶所識別的序列，無論是6個堿基還是4個堿基，都可以找到一條中心軸線（如圖），中軸線兩側(cè)的雙鏈DNA上的堿基是反向、對稱、重復(fù)排列的。G

AA

TT

CC

TT

AA

GCCCGGGG

GG

CC

CEcoRⅠ（4）作用結(jié)果：

黏性末端和平末端SmaⅠ

EcoRⅠ黏性末端黏性末端

EcoRⅠ黏性末端黏性末端SmaⅠ平末端平末端

限制酶存在于原核細(xì)胞中的作用是什么？為什么限制酶不剪切細(xì)菌本身的DNA？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(平)末端？要切兩個切口，產(chǎn)生四個黏性(平)末端。如果把兩種來源不同的DNA用同一種限制酶來切割，會怎樣呢？

會產(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?限制酶與解旋酶有什么區(qū)別？……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……GAATTC…………CTTAAG…………GAATTC…………CTTAAG……酶切

（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③類型：不同類型DNA連接酶的比較：③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)相同點差別（二）“分子縫合針”——DNA連接酶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核苷酸之間的磷酸二酯鍵

T4DNA連接酶尋根問底DNA連接酶與DNA聚合酶是一回事嗎?為什么?答：不是一回事。DNA連接酶和DNA聚合酶都是形成磷酸二酯鍵（在相鄰核苷酸的3位碳原子上的羥基與5位碳原子上所連磷酸基團(tuán)的羥基之間形成），那么，二者的差別主要表現(xiàn)在什么地方呢？（1）DNA聚合酶只能將單個核苷酸加到已有的核酸片段的3′末端的羥基上，形成磷酸二酯鍵；而DNA連接酶是在兩個DNA片段之間形成磷酸二酯鍵，不是在單個核苷酸與DNA片段之間形成磷酸二酯鍵。（2）DNA聚合酶是以一條DNA鏈為模板，將單個核苷酸通過磷酸二酯鍵形成一條與模板鏈互補(bǔ)的DNA鏈；而DNA連接酶是將DNA雙鏈上的兩個缺口同時連接起來。因此DNA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。(三)“分子運(yùn)輸車”——基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體常用運(yùn)載體種類：⑴細(xì)菌的質(zhì)粒⑵噬菌體或某些動植物病毒運(yùn)載體：常用質(zhì)粒質(zhì)粒特點：1、質(zhì)粒結(jié)構(gòu)簡單，大小適中2、能自我復(fù)制并在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在3、有一個或多個限制酶切點4、有特殊的遺傳標(biāo)記基因5,對受體細(xì)胞無害注意：真正用作運(yùn)載體的質(zhì)粒都是人工改造過的。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)載工具具備的條件結(jié)構(gòu)簡單,大小適中能在宿主細(xì)胞中自我復(fù)制并穩(wěn)定存在具一個多個限制酶切位點具標(biāo)記基因質(zhì)粒、λ噬菌體衍生物

、動植物病毒1、下列不適合用于基因工程的運(yùn)載體是（）A、質(zhì)粒B、噬菌體C、細(xì)菌D、病毒選我C2、下列說法正確的是：（）A、限制酶的切口一定是GAATTC堿基序列B、質(zhì)粒是基因工程中唯一的運(yùn)載體C、重組技術(shù)所用的工具酶是限制酶、連接酶、運(yùn)載體D、利用運(yùn)載體在宿主細(xì)胞內(nèi)對目的基因進(jìn)行大量復(fù)制的過程可稱為“克隆”選我D審題3、下列黏性末端屬于同種內(nèi)切酶切割而成的是（）A、①②B、①③C、①④D、②③TCGAGCTTAAAGGTTCCAAGCTTCAGAATTCG③①②④4、下列哪一種酶是基因工程的工具酶（）A、DNA連接酶B、DNA酶C、RNA酶D、運(yùn)載體選我A選我A記住了對位訓(xùn)練3.下列關(guān)于DNA連接酶作用的敘述，正確的是