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1、,基因工程,定向基因改造设想,设想一,能否让禾本科的植物也能够固定空气中的氮？,能否让细菌“吐出”蚕丝？,设想二,能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物？,设想三,经过多年的努力，科学家于20世纪70年代创立了可以定向改造生物的新技术基因工程。,基因工程产品,抗虫害的玉米,转基因鲑鱼,转黄瓜抗青枯病基因的甜椒,乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷),基因工程的产物,蓝色妖姬的产生,三色紫罗兰,玫瑰,一、基因工程的概念,知新,目的基因,受体细胞,什么叫基因工程？,也叫基因拼接技术或DNA重组技术。该技术是在生物体外，通过对有关DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造
2、和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，从而创造出人类所需要的新的生物类型和基因产物。定向改造生物的遗传性状。,DNA重组技术的基本工具,工欲善其事,必先利其器.,想一想:获得转基因抗虫棉需要做哪些工作呢?实现这一精确的操作过程的工具是什么呢?,DNA重组技术的基本工具,1.手术刀(基因的剪刀)-准确切割DNA,2.缝合针(基因的针线)-将DNA片段再连接起来,3.运输工具(基因的运载体)-将体外重组好的 DNA导入受体细胞,分子手术刀-限制性核酸内切酶(限制酶),A.来源:,主要是从原核生物中分离纯化出来的一种酶。能将外来的DNA切断，由于这种切割作用是在DN
3、A分子内部进行的，故名限制性核酸内切酶。,B.作用:,识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列,并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开.,限制性核酸内切酶的作用特点：能识别特定核苷酸序列；从特定部位的两个核苷酸之间切开。,磷酸二酯键,H2O+,C.识别序列的组成:大多数由六个核苷酸组成,也有少数限制酶的识别序列由4，5或8个核苷酸组成。,D.切割后产生的DNA片段末端的形式,黏性末端,平末端,限制酶的识别序列：,能被限制性内切酶特异性识别的切割部位都具有回文序列：在切割部位，一条链正向读的碱基顺序与另一条链反向读的顺序完全一致。,Go back,EcoR,黏性末端,黏性末端,G
4、o back,EcoR,黏性末端,黏性末端,重复演示,Go back,什么叫黏性末端？,被限制酶切开的DNA两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，它们之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。,什么叫平末端？,当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时，切开的DNA两条单链的切口，是平整的，这样的切口叫平末端。,Sma,平末端平末端,想一想:这类酶在原核生物中起什么作用?为什么细菌中限制酶不剪切细菌本身的DNA？,原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵，但是生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，以防止外来病原物的侵害，限制酶就是细菌的一种防御性工具，当外源DNA入侵时，会利用限制酶将外源DN
5、A切割掉，以保证自身的安全。所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNA，使之失效，从而达到自身的目的。,DNA连接酶-“分子缝合针”,分类,E.coliDNA连接酶,T4DNA连接酶,差别:E.coliDNA连接酶只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间连接起来,不能将双链DNA片段平末端之间进行连接;T4DNA连接酶既可以“缝合”双链DNA片段互补的黏性末端,又可以“缝合”双链DNA片段的平末端,但连接平末端之间的效率比较低.,限制酶切割后有两种不同的结果，一种产生黏性末端，一种产生平末端。那么恢复它们的连接时，也有两种酶。,黏性末端,平末端,想一想:DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗?
6、为什么?,DNA连接酶有连接单链DNA的本领吗？,迄今为止，所发现的DNA连接酶都不具有连接单链DNA的能力，至于原因，现在还不清楚，也许将来会发现可以连接单链DNA的酶。,思考与探究 P7,基因进入受体细胞的载体,要让一个从甲生物细胞内取出来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！能将外源基因送入细胞的工具就是载体。,基因进入受体细胞的载体-“分子运输车”,A.为什么称为“分子运输车”?,B.分类,质粒,噬菌体的衍生物,动植物病毒,1.一种裸露的,结构简单独立于细菌DNA之外,并具有自我复制能力的双链环状DNA分子.,2.有一至多个限制酶切割位点,3.有特殊的遗传标
7、记基因,C.想一想:天然的DNA分子可以直接用作基因工程载体吗?,4.必须是安全的,大小要合适,作为载体的必要条件,能自我复制有切割位点能与目的基因结合能进入受体生物细胞并在受体生物细胞内复制并表达；有遗传标记基因对受体细胞无害比较容易得到,基因的运输工具运载体,能复制并带着插入的目的基因一起复制,有切割位点,有标记基因的存在，将来可用含青霉素的培养基鉴别。,异想天开,2、下列说法正确的是：（）A、限制酶的切口一定是GAATTC碱基序列 B、质粒是基因工程中唯一的运载体 C、重组技术所用的工具酶是限制酶、连接酶、运载体 D、利用运载体在宿主细胞内对目的基因 进行大量复制的过程可称为“克隆”,审
8、题,3、下列黏性末端属于同种内切酶切割而成的 是（）A、B、C、D、,T C GA G C T T A A,A GG T T C C A,A G C T T C A G,A A T T C G,4、下列哪一种酶是基因工程的工具酶（）A、DNA连接酶 B、DNA酶 C、RNA酶 D、运载体,记住了,1.原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵，但是，生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，以防止外来病原物的侵害。限制酶就是细菌的一种防御性工具，当外源DNA侵入时，会利用限制酶将外源DNA切割掉，以保证自身的安全。所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNA、使之失效，从而达到保护自身的目的。,2.迄今为止，基因工程中使用的限制酶绝大部分都是从细菌或霉菌中提取出来的，它们各自可以识别和切断DNA上特定的碱基序列。细菌中限制酶之所以不切断自身DNA，是因为微生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，对于外源入侵的DNA可以降解掉。生物在长期演化过程中，含有某种限制酶的细胞，其DNA分子中不具备这种限制酶的识别切割序列，使限制酶不能将其切开。这样，尽管细菌中含有某种限制酶也不会使自身的DNA被切断，并且可以防止外源DNA的入侵.,
