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1、基因工程（genetic engineering）：又称基因拼接技术和DNA重组技术，是以分子遗传学为理论基础，以分子生物学和微生物学的现代方法为手段，将不同来源的基因按预先设计的蓝图，在体外构建杂种DNA分子，然后导入活细胞，以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品。,定向改造生物的性状,第1节 基因工程的基本原理和技术,一、基因工程研究的理论基础,1、DNA是主要的遗传物质,2、DNA的双螺旋结构和半保留复制,3、DNA中遗传信息的表达,二、基因工程的操作技术（工具）,1、DNA分子的切割工具,2、DNA分子的连接工具,3、DNA分子的运载工具,工欲善其事必先利其器,限制性内切酶,
2、作用,会识别DNA上某种核苷酸的序列和位置。,（大多数限制酶的识别序列为6个核苷酸，少数为4、5或8个核苷酸。）,“分子手术刀”,能将识别位置上的DNA分子一刀两断。,1、DNA分子的切割工具,不同的酶识别的序列不同,识别序列为一个迴文对称序列：中轴线双侧的DNA碱基呈反向对称如：GAA TTC CCC GGG CTT AAG GGG CCC,难点解析,Sma,EcoR,中轴线,中轴线,1,2,5,4,3,6,磷酸二酯键,限制酶切割的部位？,难点解析,限制性内切酶作用过程,什么叫黏性末端？,当限制酶从识别序列的中心轴线两侧切开时，被限制酶切开的DNA切口带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互补配
3、对，这样的切口叫黏性末端。,EcoR,中轴线,Sma,黏性末端,平末端平末端,黏性末端,不同的限制酶识别位点不同，切割位点也不同，形成的末端也不同。,CCCGGGGGGCCC,GAATTCCTTAAG,EcoR限制酶酶切位点,Sma限制酶酶切位点,你会做吗？,目前已发现4000多种限制酶，主要存在于微生物中。,限制性内切酶,“分子手术刀”,不同的限制性内切酶识别的序列不同，切割的位点也不同，则可形成不同的末端。,选择切割DNA的限制性内切酶必须是能完整切取目的基因的限制酶。,两种不同生物的DNA，用同种限制酶切割，那么会出现什么现象呢？,出现相同的黏性末端,G A A T T CC T T A
4、 A G,G A A T T CC T T A A G,G C T T A A,A A T T C G,G C T T A A,A A T T C G,EcoRI切割位点,黏性末端,黏性末端,DNA连接酶“分子缝合针”,2、DNA分子的连接工具,磷酸二酯键,DNA连接酶,作用：,连接、修复磷酸二酯键,DNA连接酶,作用结果,将两条双链DNA片断连接起来形成重组DNA分子,DNA,DNA聚合酶,具有连接成单链DNA的本领,都是蛋白质,连接两条双链DNA片断,将单个脱氧核苷酸连接在DNA单链上,DNA断裂修复,DNA复制,质疑与解惑,将两个DNA片段连接成重组DNA分子,形成新的DNA单链,多种与
5、DNA相关的酶,解旋酶DNA聚合酶DNA连接酶限制性内切酶DNA水解酶,用于解螺旋，作用于氢键,用于DNA复制时，将单个核苷酸连接起来形成磷酸二酯键，从而形成单链DNA。,用于DNA的修复，使两个DNA片段重新结合。,用于DNA切割，使DNA分子的磷酸二酯键断裂。,将DNA水解为基本单位脱氧核苷酸。,要让一个从甲生物细胞内取出来的基因（目的基因）在乙生物体内进行表达，首先得将这个基因送到乙生物的细胞内去！,“分子运输车”,3、DNA分子的运载工具,运载体,“分子运输车”,运载体,（1）作用：,将目的基因运输到受体细胞内。,目的基因利用运载体在受体细胞内稳定遗传并表达。,作为载体没有切割位点将怎
6、样？,条件,假如目的基因导入受体细胞后不能保存和复制将怎样？,1,如果载体对受体细胞有害将怎样？,3,2,目的基因是否进入受体细胞，你如何去察觉？,4,载体的条件,讨论,能自由进出细胞（分子比较小）。载体必需是安全的不会对受体细胞有害。有多个限制性内切位点供外源DNA片段(基因)插入。能自我复制以便在受体细胞中大量复制并保存下来。有遗传标记基因筛选出含重组DNA的受体细胞。,（2）载体的必要条件,（3）载体的种类,质粒是一种裸露的、简单的、独立于细菌拟核DNA分子之外的，并具有自我复制能力的很小的双链环状DNA分子。,拟核,常用的载体：质粒,有复制原点,有切割位点,有标记基因,质粒存在于许多细
7、菌以及酵母菌等生物细胞中。,在进行基因工程操作中,真正被用作载体的质粒都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的。,自我复制,供目的基因插入,筛选重组DNA,DNA 重组技术的基本工具,“分子手术刀”,“分子缝合针”,“分子运输车”,限制酶,DNA连接酶,载体,工具酶,例、所用激素过去主要是从动物的内脏中提取，数量有限，现大多采用基因工程的方法生产（如图所示）。d为。获得f，必须先用 切割b和d，使它们产生相同的黏性末端，再加入适量的 方可形成。b的名称是，其化学本质为。,目的基因,同种限制酶,DNA连接酶,质粒,DNA,我相信我能行,小结,限制酶,主要存在于原核生物中具有专一性(识别序列)切开D
8、NA分子的磷酸二酯键,DNA连接酶,连接磷酸二酯键,种类,E.coliDNA连接酶T4 DNA连接酶,运载工具,具备条件,结构简单,大小适中能在宿主细胞中自我复制并稳定存在具一个或多个限制酶切位点具标记基因,质粒、噬菌体、动植物病毒,在基因工程中，切割运载体和含有目的基因的DNA片段，需使用（）A.同种限制酶 B.两种限制酶C.同种连接酶 D.两种连接酶,A,不属于质粒被选为基因运载体的理由是（）A、能复制B、有多个限制酶切点 C、具有标记基因D、它是环状DNA,D,以下说法正确的是（）A、所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列B、质粒是基因工程中唯一的运载体 C、运载体必须具备的条件之一是：具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接D、DNA连接酶使黏性末段的碱基之间形成氢键,C,例1、下列关于限制酶和DNA连接酶的理解正确的是A、其化学本质都是蛋白质B、DNA连接酶可以恢复DNA中的氢键C、在基因工程操作中可以用DNA聚合酶 代替DNA连接酶D、他们不能被反复的利用,A,我相信我能行,例2、（双选）关于质粒的叙述正确的 A.质粒是能够自我复制的环状DNA分子 B.质粒是基因工程常用的载体C.重组质粒是目的基因D.质粒可在宿主外单独复制,AB,我相信我能行,
