現(xiàn)代生物科技專題選修3專題1基因工程1.1DNA重組技術(shù)的基本工具全國一等獎(jiǎng)

DNA重組技術(shù)的基本工具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？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。一、基因工程的概念

基因工程又叫基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。是指按照人們的意愿，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，并通過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因等技術(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?；蚬こ痰膭e名操作環(huán)境操作對象操作水平基本過程結(jié)果基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)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(dǎo)入→表達(dá)理論基礎(chǔ)DNA是遺傳物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的確立遺傳信息傳遞方式(中心法則)的認(rèn)定技術(shù)保障基因工程工具的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用

限制性核酸內(nèi)切酶

DNA連接酶基因載體(如質(zhì)粒)二、基因工程的誕生提取抗蟲基因棉花細(xì)胞蘇云金芽孢桿菌(有抗蟲特征)

普通棉花(無抗蟲特征)與運(yùn)載體DNA拼接，導(dǎo)入(含抗蟲基因)

棉花植株(有抗蟲特征)基因工程培育抗蟲棉的簡要過程如何將蘇云金芽孢桿菌細(xì)胞內(nèi)的抗蟲基因從它的DNA分子中切割下來？如何將切下來的抗蟲基因與運(yùn)載體DNA連接起來？如何將重組的DNA運(yùn)送到棉花細(xì)胞？需要切割DNA的工具（分子手術(shù)刀）需要連接DNA片斷的工具

（分子縫合針）需要基因轉(zhuǎn)移的工具（分子運(yùn)輸車）

——限制性核酸內(nèi)切酶——DNA連接酶——基因載體工具酶思考1、限制性核酸內(nèi)切酶（簡稱限制酶）能夠識別和切割DNA分子內(nèi)一小段特殊核苷酸序列的酶。含義：主要從原核生物中分離得到來源：磷酸與脫氧核糖之間的磷酸二酯鍵

作用部位：有專一性。即一種限制酶只能識別一種特定核苷酸序列，并在特定的切點(diǎn)上切割DNA分子。作用特點(diǎn)：產(chǎn)生黏性未端

作用結(jié)果：三、基因工程的基本工具EcoRIAAGTTCCTTAAGCTTAAGGAATTC識別GAATTC序列，并在G和A之間切開限制酶在切斷DNA時(shí)，可在切口處帶有幾個(gè)伸出的核苷酸，他們之間堿基正好互補(bǔ)配對，因此稱這些片斷為黏性末端。回文序列AATTGCCTTAAG3’5’3’3’5’5’5’3’AATTGCCTTAAG

磷酸二酯鍵SmaⅠCCCGGGGGGCCC識別CCCGGG序列，并在G和C之間切開限制酶從識別序列的中心軸線處切開時(shí)，切開的DNA兩條單鏈的切口，是平整的，這樣的切口叫平末端。CCCGGGGGGCCCAATTGCCTTAAG3’5’3’3’5’5’5’3’CCGGCGGGGCCC序號限制酶識別序列切割位點(diǎn)

切割DNA片段①SmaⅠGGGCCCG↓C

GGGCCCCCCGGG②BamHⅠGGATCCG↓G

GGATCCCCTAGG③Sau3AGATC↓GATC

GGATCCCCTAGG④HindⅢAAGCTTA↓AAAGCTTTTCGAA請畫出這幾種DNA片段被對應(yīng)的限制酶切割后的結(jié)果。2、不同限制酶的識別序列和切割位點(diǎn)不同，這一點(diǎn)體現(xiàn)出酶的什么特性？1、不同的限制酶切割DNA形成的黏性末端一定不同嗎？要想獲得某個(gè)特定性狀的基因必須用限制性核酸內(nèi)切酶切幾個(gè)切口？可產(chǎn)生幾個(gè)黏性末端？切兩個(gè)切口，產(chǎn)生四個(gè)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，會怎樣呢？會產(chǎn)生相同的黏性末端。思考CGGCCGTATAATATGCGCGCTAATCGTATAATATGCTATAEcoRIEcoRICGGCCGTTAAAATTGCGCGCTAATCGTTAAAATTGCTATACGGCCGTTAAAATTGCTATA2、DNA連接酶兩條鏈的骨架部分，形成磷酸二酯鍵

CGGCCGTTAAAATTGCTATA三、基因工程的基本工具1、作用部位：2、種類：兩類E·coliDNA連接酶(大腸桿菌)T4DNA連接酶（T4噬菌體）3、兩種連接酶的作用T4DNA連接酶

種類作用E·coliDNA連接酶連接黏性末端連接黏性末端和平末端（效率低）辨析:DNA連接酶與DNA聚合酶的區(qū)別比較項(xiàng)目DNA連接酶DNA聚合酶作用對象連接的DNA鏈?zhǔn)欠裥枰０逑嗤c(diǎn)本質(zhì)都是_____________都是催化兩個(gè)脫氧核苷酸之間形成____________________DNA片段單個(gè)的脫氧核苷酸雙鏈單鏈蛋白質(zhì)磷酸二酯鍵不需要需要3、基因載體（運(yùn)載體）作為運(yùn)載工具，將外源基因送入受體細(xì)胞。作用：條件：⑴能在宿主細(xì)胞內(nèi)自我復(fù)制并穩(wěn)定地保存⑵有一個(gè)或多個(gè)限制酶切位點(diǎn)，可使外源基因插入其中⑶具有某些遺傳標(biāo)記基因，以便進(jìn)行篩選⑷對受體細(xì)胞無害

質(zhì)粒（最常用）、噬菌體和某些動(dòng)植物病毒種類：三、基因工程的基本工具假如外源基因?qū)胧荏w細(xì)胞后不能復(fù)制會怎樣？作為載體如果沒有限制酶切割位點(diǎn)將怎樣？外源基因是否進(jìn)入受體細(xì)胞，你如何去察覺？如果載體對受體細(xì)胞有害將怎樣？會在細(xì)胞增殖中丟失

外源的基因不可能插入

如果載體上有遺傳標(biāo)記基因，就可通過標(biāo)記基因的表達(dá)來檢測。

將影響受體細(xì)胞新陳代謝，進(jìn)而使轉(zhuǎn)入的外源基因也可能無法表達(dá)。思考基因工程的基本工具限制酶來源作用結(jié)果DNA連接酶作用部位種類和作用載體常用載體：作為載體的條件：小結(jié)1、科學(xué)家們經(jīng)過多年努力，創(chuàng)立了一種新興生物技術(shù)——基因工程，實(shí)施該工程的最終目的是（）A.定向提取生物體的DNA分子B.定向地對DNA分子進(jìn)行“剪切”C.在生物體外對DNA分子進(jìn)行改造D.定向地改造生物的遺傳性狀D2、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(yùn)載體C.載體必須具備的條件之一是：具有多個(gè)限制酶切點(diǎn)，以便與外源基因連接D.基因控制的性狀都能在后代表現(xiàn)出來C3、人們常選用的細(xì)菌質(zhì)粒分子往往帶有一個(gè)抗菌素抗性基因，該抗性基因的主要作用是（）A.提高受體細(xì)胞在自然環(huán)境中的耐藥性B.有利于對目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞進(jìn)行檢測C.增加質(zhì)粒分子的分子量D.便于與外源基因連接B4、下列哪項(xiàng)不是基因工程