基因工程概述

第一节基因工程概述角似鹿、鼻似狮、目似虎、唇似牛、爪似鹰、髭似马、鳞似鱼、身似蛇呼风唤雨腾云驾雾定向基因改造设想

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。基因工程基因工程的理论铺垫艾弗里：证明ＤＮＡ是遗传物质沃森和克里克：阐明ＤＮＡ双螺旋结构尼伦贝格：破译遗传密码1973年:美\科恩：将两种不同来源的ＤＮＡ分子进行体外重组，并首次实现了在大肠杆菌中的表达，创立了定向改造生物的新技术＿基因工程

1944195319601966什么叫基因工程？

基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。是指在体外，通过人工“剪切”和“拼接”等方法，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内并使重组基因在受体细胞中表达,

产生人类需要的基因产物的技术。（一）基因工程的概念概念的把握基因工程的别名操作环境操作对象操作水平基本过程结果特点本质基因拼接技术或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

→

表达打破种的界限，定向改造生物基因重组19８２年，美、帕米特：采用显微注射法基因工程培育抗虫棉的简要过程：上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？导入普通棉花(无抗虫特性)苏云金芽孢杆菌提取抗虫基因棉花细胞(含抗虫基因)棉花植株(有抗虫特性)重组DNA形成关键步骤一：关键步骤二：关键步骤三：抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取出来形成重组DNA重组DNA导入受体(棉花)细胞解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？（二）DNA重组技术的基本工具

关键步骤一的工具：

关键步骤二的工具：

关键步骤三的工具：分子手术刀—限制性内切酶分子针线—DNA连接酶

分子运输车—运载体１、“分子手术刀”——限制性核酸内切酶限制酶

大肠杆菌(E.coli)的一种限制酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。思考：①限制酶所识别的序列有什么特点？②限制酶在DNA的任何部位都能将DNA切开吗？③什么叫黏性末端？思考：①限制酶所识别的序列有什么特点？限制酶所识别的序列，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。②限制酶在DNA的任何部位都能将DNA切开吗？任何一种限制酶都只识别和切断特定的核苷酸序列，这是由限制酶的性质所决定的。中轴线③什么叫黏性末端？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，他们之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。问题探讨：①限制酶从哪里寻找？提示：联想从前学过的内容──噬菌体侵染细菌的实验，进而认识细菌等单细胞生物容易受到自然界外源DNA的入侵。那么这类原核生物之所以长期进化而不绝灭，有何保护机制？原核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，联系你已有的知识，想一想，为什么细菌中限制酶不剪切细菌本身的DNA？是因为微生物在长期演化过程中，含有某种限制酶的细胞，其DNA分子中或者不具备这种限制酶的识别切割序列，或者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．⑴.特点：特异性，即识别特定核苷酸序列，在特定的切点切割DNA分子。⑵分布：主要在微生物中。3.结果：产生黏性末端．１、限制性核酸内切酶（简称限制酶）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。２、“分子针先”——DNA连接酶

DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，是把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一个重组的DNA分子才能形成。思考：DNA连接酶连接的是什么部位？AATTGCCTTAAG思考：②DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？为什么？

不是一回事。基因工程中所用的连接酶有两种：一种是从大肠杆菌中分离得到的，称之为E·coli连接酶。另一种是从T4噬菌体中分离得到，称为T4连接酶。这两种连接酶催化反应基本相同，都是连接双链DNA的缺口（nick），而不能连接单链DNA。DNA连接酶和DNA聚合酶都是形成磷酸二酯键（在相邻核苷酸的3位碳原子上的羟基与5位碳原子上所连磷酸基团的羟基之间形成），那么，二者的差别主要表现在什么地方呢？（1）DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核酸片段的3′末端的羟基上，形成磷酸二酯键；而DNA连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键，不是在单个核苷酸与DNA片段之间形成磷酸二酯键。（2）DNA聚合酶是以一条DNA链为模板，将单个核苷酸通过磷酸二酯键形成一条与模板链互补的DNA链；而DNA连接酶是将DNA双链上的两个缺口同时连接起来。因此DNA连接酶不需要模板。此外，二者虽然都是由蛋白质构成的酶，但组成和性质各不相同。３、运载工具－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。将外源基因送入受体细胞。

①作用：②条件：1）能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。2）载体DNA必须有一个或多个限制酶切点，以便目的基因插入到载体上去。3）具有某些标记基因，便于进行筛选。载体DNA必须是安全的,不会对受体细胞有害,或不能进入到除受体细胞外的其他生物细胞中去;5)载体DNA分子大小应适合,以便提取和在体外进行操作,太大就不便操作.③常用种类：：质粒、噬菌体和一些动植物病毒。原因：1.重组DNA不能复制，就可能丢失。2.没有一个和多个切割位点，就不能进行DNA的重组。3.载体上没有没有标记基因，我们用肉眼又看不到载体是否真正进入，鉴定困难.4.出于对分离出的基因产物运用后果有顾虑，要求载体必须对细胞无害。当然这里主要考虑载体不能有害于受体细胞，影响其生命活动的正常进行。大肠杆菌的质粒：

最常用的质粒是大肠杆菌的质粒，其中常含有抗药基因，如四环素的标记基因。质粒的存在与否对宿主细胞生存没有决定性作用，但复制只能在宿主细胞内成。质粒的特点细胞染色体（或拟核DNA分子）外能自主复制的小型环状DNA分子；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。1.以下说法正确的是（）

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运载体

C、运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C练习2.不属于质粒被选为基因运载体的理由是

A、能复制（）

B、