1.1DNA重组技术的基本工具

专题1基因工程,生长快、肉质好的转基因鱼(中国),乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷),转基因实例,一、基因工程的概念：又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。通俗的说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。,基因重组,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,回顾：,优点：定向地改造生物的遗传性状；实现基因在不同物种之间的转移，迅速培育出生物新品种,1基因拼接的理论基础(1)大多数生物的遗传物质是DNA。(2)DNA的基本组成单位都是四种脱氧核苷酸。(3)双链DNA分子的空间结构都是规则的双螺旋结构。,一、基因工程诞生的理论基础,2外源基因在受体内表达的理论基础(1)基因是控制生物性状的独立遗传单位。(2)遗传信息的传递都遵循中心法则。(3)生物界共用一套遗传密码。,1.1DNA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?,准确切割DNA的工具（“分子手术刀”）限制性核酸内切酶DNA片段的连接工具（“分子缝合针”）DNA连接酶基因转移工具（“分子运输车”）基因进入受体细胞的载体,二、DNA重组技术的基本工具,原核生物为什么没有在长期的进化过程中由于外源DNA的入侵而灭绝，有什么保护机制？,限制性内切酶从哪里寻找？,（一）限制性核酸内切酶,防止外来病原物的侵害。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。,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。,限制性内切酶,限制酶,黏性末端和平末端,限制酶所识别的序列有什么特点,限制酶所识别的序列，无论是6个碱基还是4个碱基，都可以找到一条中心轴线，中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称重复排列的。,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。,限制性核酸内切酶“分子手术刀”(1)来源:主要是从原核生物中分离纯化出来的。(2)化学本质：蛋白质。(3)作用(4)作用特点：特异性,即限制酶可识别特定的脱氧核苷酸序列,切割特定位点。(5)切割方式,催化作用,所以可重复利用,可用于DNA的切割获取目的基因和载体的切割,错位切：产生两个相同的黏性末端,平切：形成平末端,限制性内切酶与DNA解旋酶的区别,切割特定的核苷酸序列的磷酸二酯键,将DNA两条链的氢键打开形成两条单链,1、种类：2、作用：,两类,将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键,这样一个重组的DNA分子就形成了。,（二）、分子缝合针DNA连接酶,3、EcoliDNA连接酶与T4DNA连接酶比较：,功能,大肠杆菌,T4噬菌体,恢复磷酸二酯键,只能连接黏性末端,能连接黏性末端和平末端(效率较低),相同点,差别,可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，,EcoliDNA连接酶或T4DNA连接酶,即恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键,T4DNA连接酶还可把平末端之间的缝隙“缝合”起来，但效率较低,T4DNA连接酶,以下是两种限制酶切割后形成的DNA片段，试分析：GCAATTCGCCTTAACGGCGG,(1)其中和是由一种限制酶切割形成的末端，两者要重组成一个DNA分子，所用DNA连接酶通常是。（2）和是由另一种限制酶切割形成的末端，两者要形成重组DNA片段，所用的连接酶通常是。,反馈练习：,T4DNA连接酶,E.coliDNA连接酶,平,黏性,DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗?为什么?,1)只能将单个核苷酸连接到已有的核酸片段上，形成磷酸二酯键,形成磷酸二酯键,1)在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键,2)以一条DNA链为模板，将单个核苷酸通过磷酸二酯键连接成一条互补的DNA链,2)将DNA双链上的两个缺口同时连接起来，不需要模板,据右图所示，有关工具酶功能的叙述不正确的是（）A.限制性内切酶可以切断a处，DNA连接酶可以连接a处B.DNA聚合酶可以连接a处C.解旋酶可以使b处解开D.连接C处的酶可以为DNA连接酶,D,常用的载体：质粒,复制起始的一段序列,有切割位点,有标记基因的存在，可用含氨苄青霉素的培养基鉴别,3.基因进入受体细胞的载体-“分子运输车”,质粒存在于许多细菌以及酵母菌等生物细胞中。是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA或细胞核之外自我复制的很小的双链环状DNA分子,运载体需具备的四个条件：有一至多个不同的限制酶切点对受体细胞无害导入基因能在受体细胞中复制、表达（能在宿主细胞内复制并稳定地保存）具有某些标记基因，便于筛选常用运载体：