專題一基因工程1.1基本工具(課)

生物的遺傳與變異現(xiàn)象在生物界是普遍存在的主要DNA不可遺傳變異可遺傳變異來源

基因突變基因重組染色體變異特點變異是不定向的那么人類能不能定向改變生物的遺傳性狀呢？【知識回顧】

科學家經(jīng)過多年的努力，終于創(chuàng)立了一種能夠定向改造生物性狀的新技術(shù)----基因工程1979年，美國將人的胰島素基因重組到大腸桿菌內(nèi)，實現(xiàn)了細菌生產(chǎn)胰島素，大大降低了生產(chǎn)成本。思考：轉(zhuǎn)基因技術(shù)實現(xiàn)了一種生物的某些性狀在另一種生物中表達。這些性狀的表達與我們學過的基因的什么過程有關(guān)？DNA(基因)mRNA蛋白質(zhì)(性狀)轉(zhuǎn)錄翻譯密碼子在生物界是的！通用

什么叫基因工程？

基因工程，又叫DNA重組技術(shù)。是指按照人們的愿望，在DNA分子水平上進行嚴格的設計，并通過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性，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。問題探討：

蘇云金芽孢桿菌含有一種可以合成毒蛋白的基因。讓細菌的毒蛋白基因在棉花細胞中表達，可培育出抵抗棉鈴蟲害的抗蟲棉。

想一想需要做哪些關(guān)鍵工作？解決培育抗蟲棉的關(guān)鍵步驟需要哪些工具？“分子手術(shù)刀”——限制性核酸內(nèi)切酶關(guān)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(guān)鍵步驟二：抗蟲基因與棉花DNA“縫合”關(guān)鍵步驟三：抗蟲基因進入棉花細胞“分子縫合針”——DNA連接酶“分子運輸車”——基因進入受體細胞的運載體基因工程的概念小結(jié)基因工程的別名操作環(huán)境操作對象操作水平基本過程結(jié)果DNA重組技術(shù)生物體外基因DNA分子水平人類需要的新生物類型和產(chǎn)品剪切→拼接→導入→表達(一)限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術(shù)刀”⒈主要來源：⒉種類與命名：⒊作用特點：

4.限制酶識別序列5.作用結(jié)果：識別特定核苷酸序列原核生物產(chǎn)生黏性末端或平末端Goon,切斷磷酸二酯鍵具有特異性(一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并且能在特定的切點上切割DNA分子)大多數(shù)限制酶的識別序列由6個核苷酸組成少數(shù)的識別序列由4、5或8個核苷酸組成一、DNA重組技術(shù)的基本工具⒉種類與命名P5：

現(xiàn)在已經(jīng)從約300種微生物中分離出了約4000種限制性內(nèi)切酶(限制酶)。EcoRⅠSmaⅠ粘質(zhì)沙雷氏桿菌（Serratiamarcesens）大腸桿菌（EscherichiacoliR）Goback練習：流感嗜血桿菌的d菌株(Haemophilusinfluenzaed)中先后分離到3種限制酶，則分別命名為:HindⅠ、HindⅡ和HindⅢT磷酸二酯鍵1234512345AGoback限制酶的識別序列：GobackSmaⅠ平末端平末端

EcoRⅠ黏性末端黏性末端

EcoRⅠ黏性末端黏性末端Goback

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、重復排列的。想一想1.限制酶所識別的序列有什么特點？2.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，但生物在長期的進化過程中形成了一套完善的防御機制，以防止外來病原物的侵害。限制酶就是細菌的一種防御性工具，當外源DNA侵入時，會利用限制酶將外源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，從而達到保護自身的目的。3.為什么限制酶不剪切細菌本身的DNA？

通過長期的進化，細菌中含有某種限制酶的細胞，其DNA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，盡管細菌中含有某種限制酶也不會使自身的DNA被切斷，并且可以防止外源DNA的入侵。原因是原核生物中不存在該酶的識別序列或識別序列已經(jīng)被修飾。……GAATTC…………CTTAAG…………GAATTC…………CTTAAG……EcoRⅠ……GAATTC…………CTTAAG…………GAATTC…………CTTAAG……不同來源的DNA片段混合如何將不同種來源的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

可把黏性末端之間的縫隙“縫合”起來，E·coliDNA連接酶或T4DNA連接酶即恢復被限制酶切開的兩個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DNA聚合酶DNA連接酶區(qū)別1區(qū)別2相同點想一想1.DNA連接酶與DNA聚合酶是一回事嗎?為什么?1)只能將單個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DNA片段之間形成磷酸二酯鍵2)以一條DNA鏈為模板，將單個核苷酸通過磷酸二酯鍵連接成