现代生物科技专题选修3专题1基因工程1.1DNA重组技术的基本工具全国一等奖

DNA重组技术的基本工具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？能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物？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。一、基因工程的概念

基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。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。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→表达理论基础DNA是遗传物质的发现DNA双螺旋结构的确立遗传信息传递方式(中心法则)的认定技术保障基因工程工具的发现和应用

限制性核酸内切酶

DNA连接酶基因载体(如质粒)二、基因工程的诞生提取抗虫基因棉花细胞苏云金芽孢杆菌(有抗虫特征)

普通棉花(无抗虫特征)与运载体DNA拼接，导入(含抗虫基因)

棉花植株(有抗虫特征)基因工程培育抗虫棉的简要过程如何将苏云金芽孢杆菌细胞内的抗虫基因从它的DNA分子中切割下来？如何将切下来的抗虫基因与运载体DNA连接起来？如何将重组的DNA运送到棉花细胞？需要切割DNA的工具（分子手术刀）需要连接DNA片断的工具

（分子缝合针）需要基因转移的工具（分子运输车）

——限制性核酸内切酶——DNA连接酶——基因载体工具酶思考1、限制性核酸内切酶（简称限制酶）能够识别和切割DNA分子内一小段特殊核苷酸序列的酶。含义：主要从原核生物中分离得到来源：磷酸与脱氧核糖之间的磷酸二酯键

作用部位：有专一性。即一种限制酶只能识别一种特定核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。作用特点：产生黏性未端

作用结果：三、基因工程的基本工具EcoRIAAGTTCCTTAAGCTTAAGGAATTC识别GAATTC序列，并在G和A之间切开限制酶在切断DNA时，可在切口处带有几个伸出的核苷酸，他们之间碱基正好互补配对，因此称这些片断为黏性末端。回文序列AATTGCCTTAAG3’5’3’3’5’5’5’3’AATTGCCTTAAG

磷酸二酯键SmaⅠCCCGGGGGGCCC识别CCCGGG序列，并在G和C之间切开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。CCCGGGGGGCCCAATTGCCTTAAG3’5’3’3’5’5’5’3’CCGGCGGGGCCC序号限制酶识别序列切割位点

切割DNA片段①SmaⅠGGGCCCG↓C

GGGCCCCCCGGG②BamHⅠGGATCCG↓G

GGATCCCCTAGG③Sau3AGATC↓GATC

GGATCCCCTAGG④HindⅢAAGCTTA↓AAAGCTTTTCGAA请画出这几种DNA片段被对应的限制酶切割后的结果。2、不同限制酶的识别序列和切割位点不同，这一点体现出酶的什么特性？1、不同的限制酶切割DNA形成的黏性末端一定不同吗？要想获得某个特定性状的基因必须用限制性核酸内切酶切几个切口？可产生几个黏性末端？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。思考CGGCCGTATAATATGCGCGCTAATCGTATAATATGCTATAEcoRIEcoRICGGCCGTTAAAATTGCGCGCTAATCGTTAAAATTGCTATACGGCCGTTAAAATTGCTATA2、DNA连接酶两条链的骨架部分，形成磷酸二酯键

CGGCCGTTAAAATTGCTATA三、基因工程的基本工具1、作用部位：2、种类：两类E·coliDNA连接酶(大肠杆菌)T4DNA连接酶（T4噬菌体）3、两种连接酶的作用T4DNA连接酶

种类作用E·coliDNA连接酶连接黏性末端连接黏性末端和平末端（效率低）辨析:DNA连接酶与DNA聚合酶的区别比较项目DNA连接酶DNA聚合酶作用对象连接的DNA链是否需要模板相同点本质都是_____________都是催化两个脱氧核苷酸之间形成____________________DNA片段单个的脱氧核苷酸双链单链蛋白质磷酸二酯键不需要需要3、基因载体（运载体）作为运载工具，将外源基因送入受体细胞。作用：条件：⑴能在宿主细胞内自我复制并稳定地保存⑵有一个或多个限制酶切位点，可使外源基因插入其中⑶具有某些遗传标记基因，以便进行筛选⑷对受体细胞无害

质粒（最常用）、噬菌体和某些动植物病毒种类：三、基因工程的基本工具假如外源基因导入受体细胞后不能复制会怎样？作为载体如果没有限制酶切割位点将怎样？外源基因是否进入受体细胞，你如何去察觉？如果载体对受体细胞有害将怎样？会在细胞增殖中丢失

外源的基因不可能插入

如果载体上有遗传标记基因，就可通过标记基因的表达来检测。

将影响受体细胞新陈代谢，进而使转入的外源基因也可能无法表达。思考基因工程的基本工具限制酶来源作用结果DNA连接酶作用部位种类和作用载体常用载体：作为载体的条件：小结1、科学家们经过多年努力，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“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D2、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.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.基因控制的性状都能在后代表现出来C3、人们常选用的细菌质粒分子往往带有一个抗菌素抗性基因，该抗性基因的主要作用是（）A.提高受体细胞在自然环境中的耐药性B.有利于对目的基因是否导入受体细胞进行检测C.增加质粒分子的分子量D.便于与外源基因连接B4、下列哪项不是基因工程