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1、1.1 DNA重组技术的基本工具,专题1 基因工程,Fuyuyizhong生物组,能产生人胰岛素的大肠杆菌,超级小鼠,转基因鲑鱼,抗虫害的玉米,能发荧光的热带斑马鱼,普通热带斑马鱼是不发荧光的,基因工程概念,基因工程是指按照人们的意愿，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫做DNA重组技术。,定向改造生物啦！,基因拼接技术或DNA重组技术,生物体外,基 因,DNA分子水平,剪切,拼接,导入,表达,人类需要的基因产物,定向基因改造的设想,转入萤火虫发光
2、基因的转基因烟草苗,家蚕能够吐出蚕丝为人类利用,豆科植物的根瘤能够固定空气中的氮,为什么人的基因可以导入大肠杆菌内？为什么人的基因可以在大肠杆菌内表达？基因工程基础：（1）DNA的规则双螺旋结构是基因工程的物质 基础；（2）不同生物共用一套密码子是理论基础；（3）运载体和工具酶的发现为基因工程提供了技术基础。,思考：,DNA重组技术的基本工具,准确切割DNA的工具（“分子手术刀”）DNA片段的连接工具（“分子缝合针”）基因转移工具（“分子运输车”）,基因的大小以纳米计算，要对它进行剪切、拼接等操作，没有非常精细的工具是不行的。进行基因操作最少需要以下三种工具：,思考,在自然界中有一些生物的DN
3、A可能进入另一种生物的细胞中。我们有没有学过相关的实例？现今存在的生物为什么没有在长期的进化过程中被外源DNA的入侵而灭绝，仍能保持一种稳定状态？怎样才能使外来的DNA失效从而保护自身？,识别双链DNA 分子的某种特定的核苷酸序列，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。,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DNA分子内部进行的，故名限制性核酸内切酶，又称限制酶。,约4000种。,形成两种末端,一、“分子手术刀”限制性核酸内切酶,一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切割点上将DNA分子切断。目前已发现的限制酶有400
4、0多种。,限制性内切酶作用过程,限制酶切割DNA后形成的末端黏性末端、平末端是如何形成的？,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两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。,什么叫黏性末端？,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。,基因的针线DNA连接酶,切断的DNA片段要与受体细胞的DNA连接，你觉得可以用什么酶？,2、DNA连接酶“分子缝合针”,作用把两条DNA末端之间的缝隙“缝合”起来。,连接的部位：磷酸二酯键（梯子的扶手）而不是氢键（梯子的踏板）,DN
5、A连接酶的作用过程,DNA聚合酶和DNA连接酶有何相同点和不同点？,二者都是蛋白质，但组成和性质各不相同。,模板,需要,双链,单链,在两DNA片段之间形成磷酸二酯键,不需要,将单个核苷酸加到已存在的核酸片段的3末端的羟基上，形成磷酸二酯键,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，所用DNA连接酶是否可以不加选择？,E.coliDNA连接酶：连接黏性末端,T4DNA连接酶：连接黏性末端和平末端,小结：,基本工具,“分子手术刀”：限制性核酸内切酶,来源,作用,结果,“分子缝合针”：DNA连接酶,分类,作用,大肠杆菌的一种限制酶（EcoR)只能识别GAA
6、TTC序列，并在G和A之间切开形成黏性末端。粘质沙雷氏菌的一种限制酶(Sma)只能识别CCCGGG序列，并在C和G之间切割形成平末端。,A,T,磷酸二酯键,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。,作用：将外源基因送入受体细胞。种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。条件：,基因进入受体细胞的载体,基因进入受体细胞的载体,假如目的基因导入受体细胞后不能复制将怎样？作为载体没有切割位点将怎样？目的基因是否进入受体细胞，你如何察觉？如果载体对受体细胞有害将怎样？,作为载体的必要条件,1 能在宿
7、主细胞内复制并稳定地保存；2 具有多个限制酶切点以便与目的基因连接；3 具有某些标记基因；4 对受体细胞无害；5 比较容易得到。,什么是质粒存在于细菌以及酵母菌等生物中细菌拟核DNA外(细胞染色体外)能自主复制的裸露的、结构简单、双链环状DNA分子细菌的质粒比细菌DNA小得多带有少量基因常有抗生素抗性基因,使细菌有抗药性质粒与宿主细胞的关系质粒的存在对宿主细胞无影响质粒的复制只能在宿主细胞内完成,质粒（最常用的运载体）,质 粒,3、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。,基因工程过程示意图,从细胞中分离出DNA,评
8、价反馈,1.科学家们经过多年的努力创立了一种新兴生物技术-基因工程，实施该工程的最终目的是（）A.定向提取生物体的DNA分子 B.定向地对DNA分子进行人工“剪切”C.在生物体外对DNA分子进行改造D.定向地改造生物的遗传性状,D,2.下列有关基因工程中限制性内切酶的描述错误的是（）A.一种限制性内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列B.限制性内切酶的活性受温度的影响C.限制性内切酶能识别和切割RNAD.限制性内切酶可从原核生物中提取,C,3.关于限制性核酸内切酶的说法中正确的是（）A.限制性核酸内切酶是一种酶，只识别GAATTC序列B.EcoR切割的是G-A之间的氢键C.限制性核酸内切酶一般
9、不切割自身的DNA分子，只切割外源DNAD.限制性核酸内切酶只存在于原核生物中,C,4.DNA连接酶的重要功能是（）A.DNA复制时母链与子链间形成氢键B.将两DNA片段之间的缝隙连接起来C.黏性末端互补碱基间形成氢键D.A、B、C三项都不正确,B,5.关于限制酶和DNA连接酶的说法中正确的是（）A.其化学本质都是蛋白质B.DNA连接酶可恢复DNA分子中的氢键C.在基因工程中DNA聚合酶可以替代DNA连接酶D.限制酶切割后一定能产生粘性末端,A,A,7.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,8.基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的。在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的步骤是()A、人工合成目的基因 B、目的基因与运载体结合 C、将目的基因导入受体细胞 D、目的基因的检测和表达,C,創造新物種科學家宣佈，只須要用三百個基因，人類也能創造新生物體。,谢谢大家！,
