基因工程的应用讲课好用

1、 基因工程基因工程是指按照人是指按照人们的愿望，进行严格们的愿望，进行严格的设计，并通过的设计，并通过体外体外DNADNA重组和转基因重组和转基因等技等技术，赋予生物以术，赋予生物以新的新的遗传特性遗传特性，从而创造，从而创造出更符合人们需要的出更符合人们需要的新的生物类型和生物新的生物类型和生物产品。由于基因工程产品。由于基因工程是在是在DNADNA分子水平分子水平上进上进行设计和施工的，因行设计和施工的，因此又叫做此又叫做DNADNA重组技术重组技术。 一、基因工程的概念：一、基因工程的概念：基因重组基因重组基因拼接技术、基因拼接技术、DNA重组技术重组技术思考：思考：1.1.为什么不同生

2、物的基因间可以重组在一起？为什么不同生物的基因间可以重组在一起？DNA的结构和组成成分是相似的的结构和组成成分是相似的2.2.将一种生物的基因移接到另一种生物体后，它将一种生物的基因移接到另一种生物体后，它 表达的蛋白质没有改变，这说明什么问题？表达的蛋白质没有改变，这说明什么问题？生物共用一套密码子生物共用一套密码子3.优点优点 与杂交育种相比：克服远缘杂交不亲和障碍。与杂交育种相比：克服远缘杂交不亲和障碍。 与诱变育种相比：定向改造生物性状。与诱变育种相比：定向改造生物性状。一、基因工程的概念：一、基因工程的概念：基因重组基因重组生物体外生物体外基因基因/DNA分子水平分子水平剪切剪切拼接

3、拼接导入导入表达表达定向改造生物的遗传性状定向改造生物的遗传性状基因拼接技术、基因拼接技术、DNA重组技术重组技术问题探讨问题探讨手术刀手术刀缝合针缝合针运输工具运输工具培育抗虫棉培育抗虫棉需要哪些基需要哪些基本工具本工具? ?阅读课本阅读课本4-5页页“限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶分子分子手术刀手术刀”的相关内容，填写下表的相关内容，填写下表自主学习自主学习主要从原核生物中分离纯化而来主要从原核生物中分离纯化而来已经分离出大约已经分离出大约4000种种1、识别双链、识别双链DNA分子的某种特定核分子的某种特定核苷酸序列苷酸序列2、使每一条链中使每一条链中特定部位特定部位的两个核的两个核苷

4、酸之间的苷酸之间的磷酸二酯键磷酸二酯键断开。断开。 提醒提醒 切割的化学键为磷酸二酯键。切割的化学键为磷酸二酯键。 在切割目的基因和载体时要求用同一种限制酶在切割目的基因和载体时要求用同一种限制酶, , 目的是产生相同的黏性末端。目的是产生相同的黏性末端。 将一个基因从将一个基因从DNADNA分子上切割下来分子上切割下来, ,需要需要2 2个限制个限制 酶酶, ,同时产生同时产生4 4个黏性末端。个黏性末端。 不同不同DNADNA分子用同一种限制酶切割产生的黏性末分子用同一种限制酶切割产生的黏性末 端都相同端都相同, ,同一个同一个DNADNA分子用不同的限制酶产生的分子用不同的限制酶产生的

5、黏性末端不相同。黏性末端不相同。12345脱氧核苷酸的结构脱氧核苷酸的结构 G1234512345 A3,5-磷磷酸二酯酸二酯键键3端5端3端5端磷酸二酯键磷酸二酯键11仔细观察各限制酶仔细观察各限制酶 识别的特定序列有识别的特定序列有何何 特点？特点？限制酶的识别序列限制酶的识别序列限制酶所识别的序列的特点是：限制酶所识别的序列的特点是：呈现碱基互补对称，无论是呈现碱基互补对称，无论是6个个碱基还是碱基还是4个碱基，都可以找到个碱基，都可以找到一条中心轴线，中轴线两侧的一条中心轴线，中轴线两侧的双链双链DNA上的碱基是上的碱基是反向对称反向对称重复重复排列的排列的 ，称为，称为回文序列回文序

6、列中轴线在G与A之间切割大肠杆菌的一种限制酶(EcoR)只能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。EcoRIEcoRI限制酶的作用限制酶的作用黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端EcoRIEcoRI限制酶的切割限制酶的切割 被限制酶切开的被限制酶切开的DNA两条两条单链的切口，带有几个单链的切口，带有几个伸出的伸出的核苷酸核苷酸，他们之间正好互补配他们之间正好互补配对，这样的切口叫对，这样的切口叫黏性末端黏性末端。SmaISmaI只能识别CCCGGG序列，并在C和G之间切开。中轴线SmaISmaI限制酶的作用限制酶的作用在G与C之间切割SmaISmaI限制酶的切割限制酶的切割当限制酶从识别序列

7、的中心轴线处切开时，切开的当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时，切开的DNADNA两条单链的切口，是平整的，这样的切口叫两条单链的切口，是平整的，这样的切口叫平末端平末端。你能推测限制酶存在于原核生物中的你能推测限制酶存在于原核生物中的作用是什么吗？作用是什么吗？原核生物易受自然界外源原核生物易受自然界外源DNA的入侵，的入侵，但生物但生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机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。制，以防止外来病原物的侵害。限制酶限制酶就是细就是细菌的一种菌的一种防御性工具，防御性工具，当外源当外源DNA侵入时，会侵入时，会利用限制酶利用限制酶

8、将外源将外源DNA切割掉，切割掉，以保证自身的以保证自身的安全。所以，限制酶在原核生物中主要起到切安全。所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源割外源DNA、使之失效，使之失效，从而达到从而达到保护自身保护自身的的目的。目的。寻根问底寻根问底为什么限制酶不剪切细菌本身的为什么限制酶不剪切细菌本身的DNA？通过长期的进化，细菌中含有某种限制酶通过长期的进化，细菌中含有某种限制酶的细胞，其的细胞，其DNADNA分子中分子中不具备这种限制酶不具备这种限制酶的识别切割序列的识别切割序列，或者，或者通过甲基化酶将甲通过甲基化酶将甲基转移到所识别序列的碱基上，使限制酶基转移到所识别序列的碱基上，使限制酶不

9、能将其切开不能将其切开。这样，尽管细菌中含有某。这样，尽管细菌中含有某种限制酶也不会使自身的种限制酶也不会使自身的DNADNA被切断，并被切断，并且可以防止外源且可以防止外源DNADNA的入侵。的入侵。 类型来源功能相同点差别EcoliDNA连接酶T4DNA连接酶大肠杆菌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)阅读课本第阅读课本第5页页“分子缝合针”DNA连接酶的相关内容，填写下表的相关内容，填写下表自主学习自主学习把切下来的DNA片段拼接成新的DNA，即将脱氧核糖和磷酸连接起来催化形成磷酸二酯键DNADNA连接酶的作用连接酶的作用两两DNADNA片段要具有片

10、段要具有互补互补的黏性末端的黏性末端才能拼起来才能拼起来DNADNA连接酶的缝合作用连接酶的缝合作用可把黏性末端之间的可把黏性末端之间的缝隙缝隙“缝合缝合”起来起来，注意：注意：DNADNA连接酶可连接双链连接酶可连接双链DNADNA中的中的DNADNA单链缺口，单链缺口，但不能连接单链但不能连接单链DNADNA！DNADNA连接酶与连接酶与DNADNA聚合酶是一回事吗？聚合酶是一回事吗？T4 DNA连接酶还可把平末端之间的缝隙“缝合”起来，但效率较低DNADNA连接酶的缝合作用连接酶的缝合作用都能催化形成都能催化形成磷酸二酯键磷酸二酯键都是蛋白质都是蛋白质不需要不需要需要需要形成完整的重形成

11、完整的重组组DNA分子分子形成形成DNA的一条的一条链链基因工程基因工程DNA复制复制DNA连接酶与连接酶与DNA聚合酶的比较聚合酶的比较只能将只能将单个核苷单个核苷酸酸连接到已有的连接到已有的DNADNA片段上，形片段上，形成磷酸二酯键成磷酸二酯键在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键你学习过的作用于磷酸二酯键的酶有哪些？你学习过的作用于磷酸二酯键的酶有哪些？你学习过的作用于氢键的酶有哪些？你学习过的作用于氢键的酶有哪些？限制酶、限制酶、DNADNA连接酶、连接酶、DNADNA聚合酶、聚合酶、RNARNA聚合酶聚合酶解旋酶解旋酶限制性内切酶限制性内切酶的识别序列和切点是的识别序列和切点是GGAT

12、CC，限制，限制性内切酶性内切酶的识别序列和切点是的识别序列和切点是GATC。在质粒上有。在质粒上有酶酶的一个切点，在目的基因的两侧各有一个酶的一个切点，在目的基因的两侧各有一个酶的切点。的切点。（1）请画出质粒被限制酶）请画出质粒被限制酶切割后所形成的黏性末端。切割后所形成的黏性末端。（2）请画出目的基因两侧被限制酶）请画出目的基因两侧被限制酶切割后所形成的黏性切割后所形成的黏性末端。末端。（3）在）在DNA连接酶作用下，上述两种不同限制酶切割后形连接酶作用下，上述两种不同限制酶切割后形成的黏性末端能否连接？为什么？成的黏性末端能否连接？为什么？可以连接。因为由两种不同限制酶切割后形成的黏可

13、以连接。因为由两种不同限制酶切割后形成的黏性末端是相同的（或是可以互补的）性末端是相同的（或是可以互补的） 小试身手小试身手载体的作用载体的作用载体的必载体的必要条件要条件载体的种类载体的种类阅读课本第阅读课本第6页页“分子运输车分子运输车”运载体运载体的相关内容，填写下表的相关内容，填写下表自主学习自主学习细菌的质粒细菌的质粒病毒：病毒：、动植物病毒等。、动植物病毒等。 有标记基因的存有标记基因的存在，可用含青霉在，可用含青霉素的培养基鉴别。素的培养基鉴别。有切割位点有切割位点能复制并带着能复制并带着插入的目的基插入的目的基因一起复制因一起复制质粒质粒裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体（即

14、拟核裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体（即拟核DNA）之）之 外，并具有外，并具有自我复制能力自我复制能力的的很小的很小的双链环状双链环状DNA分子分子，不是细胞器。，不是细胞器。最常用运载体最常用运载体质粒质粒 实际上在基因实际上在基因工程操作中，工程操作中，真正被用作载真正被用作载体的质粒，都体的质粒，都是在天然质粒是在天然质粒的基础上进行的基础上进行过人工改造的。过人工改造的。 提醒提醒 一般来说一般来说, ,天然载体往往不能满足人类的天然载体往往不能满足人类的 所有要求所有要求, ,因此人们根据不同的目的和需要因此人们根据不同的目的和需要, ,对某对某 些天然的载体进行人工改造。些天

15、然的载体进行人工改造。 常见的标记基因有抗生素基因、产生特定颜色常见的标记基因有抗生素基因、产生特定颜色 的表达产物基因、发光基因等。的表达产物基因、发光基因等。 作为载体必须具有多个限制酶切点作为载体必须具有多个限制酶切点, ,而且每种酶而且每种酶 的切点最好只有一个。因为某种限制酶只能识别的切点最好只有一个。因为某种限制酶只能识别 单一切点单一切点, ,若载体上有一个以上的酶切点若载体上有一个以上的酶切点, ,则切割则切割 重组后可能丢失某些片段重组后可能丢失某些片段, ,若丢失的片段含复制起若丢失的片段含复制起 点区点区, ,则进入受体细胞后便不能自主复制。一个载则进入受体细胞后便不能自主复制。一个载 体若只有某种限制酶的一个切点体若只有某种限制酶的一个切点, ,则酶切后既能把则酶切后既能把 环打开接纳外源环打开接纳外源DNADNA片段片段, ,又不会丢失自己的