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1、第一章 基因工程,1.1 工具酶的发现和基因工程的诞生,什么叫基因工程？,基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。该技术是在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，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，产生出人类所需要的基因产物。,（一）基因工程的概念,基因拼接技术或DNA重组技术,生物体外,基因,DNA分子水平,人类需要的基因产物,剪切,拼接,导入,表达,基因重组,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
2、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DNA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。,微生物,4000种。,形成两种末端,一、“分子手术刀”限制性核酸内切酶,特异性,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？,重播,大肠杆菌(E.coli)的一种限制酶能识别
3、GAATTC序列，并在G和A之间切开。,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。,要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性末端？,要切两个切口，产生四个黏性末端。,如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来切割，会怎样呢？,会产生相同的黏性末端，然后让两者的黏性末端黏合起来，就似乎可以合成重组的DNA分子了。,思考,基因的针线DNA连接酶
4、,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”,DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一个重组的DNA分子就形成了。,“分子缝合针”DNA连接酶,根据酶的来源不同，可以将这些酶分为两类：1.从大肠杆菌中分离得到：E.coliDNA连接酶，只能将双链DNA片段互补的粘性末端之间连接。2.从T4噬菌体中分离到：T4连接酶，既可以“缝合”双链DNA片段互补的粘性末端，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。,基因的针线：DNA连接酶,基因进入受体细胞的载体,要让一个从甲生物细胞
5、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,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,能够在宿主细胞中复制并稳定地保存具多个限制酶切点，以便与外源基因连接。能进入受体生物细胞并在受体生物细胞内复制并表达；具有某些标记基因，便于进行筛选。对受体细胞无害比较容易得到,“分子运输车”运载体,1.作用：2.种类：质粒、噬菌体和动植物病毒,将外源基因送入受体细胞。,3、基因的运输工具运载体,能复制
6、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。,质粒的特点:,1、细胞染色体（或拟核DNA分子）外能自主复制的小型环状DNA分子；2、质粒的存在对宿主细胞无影响；3、质粒的复制只能在宿主细胞内完成。,科技探索之路,基因工程诞生的理论基础：,DNA是生物遗传物质的发现、DNA双螺旋结构的确立以及遗传信息传递方式的认定,基因工程的技术保障,限制性核酸内切酶、DNA连接酶和质粒载体,本节归纳,练习,1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（）同种限制酶 B.两种限制酶同种连接酶 D.两种连接酶,A,2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,练习,3.下列说法正确的是（）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载体 C、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,练习,C,4.有关基因工程的叙述中，错误的是（）A、基因工程技术能定向地改造生物的遗传性状，培育生物新品种 B、重组DNA的形成在细胞内完成 C、目的基因须由载体导入受体细胞 D、质粒可作为载体,练习,B,
