基因工程的基本内容

1、,1.沃森和克里克对 结构的重大发现和随后的技术创新孕育了基因工程。 2.在复制的DNA双螺旋结构上展示的 工程菌、牛、羊、鱼、番茄、甜椒、牵牛花等，代表了基因工程三个重要方面的研究成果：转基因微生物、转基因 和转基因 。 综上所述，基因工程的主题：基因工程是按照人们的愿望，进行严格的设计，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，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。,从题图中可以看出：,从科技探索之路中可以看出： 说明没有 的研究成果，没有 的创新发明，基因工程不可能诞生，也不可能迅速崛起。,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。是指按照人们的

2、意愿,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，然后导入到受体细胞里，定向地改造生物的遗传性状，产生出人类需要的基因产物。,基因工程的概念,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,实质：,（定向）基因重组,检测与鉴定,基因工程培育抗虫棉的简要过程：,基因工程的概念,普通棉花(无抗虫特性),苏云金杆菌,提取,抗虫基因,与运载体DNA拼接 导入,棉花细胞(含抗虫基因),棉花植株(有抗虫特性),上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？,基因工程的概念,基因工程培育抗虫棉的关键步骤

3、：,关键步骤一：,从苏云金杆菌细胞内提取出来抗虫基因,关键步骤二：,抗虫基因与运载体DNA拼接,关键步骤三：,抗虫基因导入受体(棉花)细胞,解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？,（一）基因操作的工具,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”限制性核酸内切酶,“分子缝合针”DNA连接酶,“分子运输车”运载体,“分子手术刀”限制性核酸内切酶（简称限制酶）,（一）基因操作的工具,即一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且能在特定的切点上切割DNA分子。,特 点：,限制酶是在生物体(主要是微生物)内的一类酶，能将外来的DNA切断，由于这种切割作用是在DNA分子内

4、部进行的，故名限制性核酸内切酶。,这类酶存在于原核生物中有什么作用呢？,切割外源DNA，使之失效，达到保护自身的目的。,专一性,限制性核酸内切酶(称限制酶)能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列,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,“分子手术刀”限制性内切酶,（二）基因操作的工具,如：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。,限制酶,“分子手术刀”限制性内切酶,（一）基因操作的工具,限制酶,识别序列,什么叫黏性末端？,（一）基因操作的工具,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

5、切口叫黏性末端。,游离片段,DNA分子经限制性核酸内切酶切割产生的 DNA片段末端通常有哪两种形式？,（一）基因操作的工具,有黏性末端和平末端两种,那么，在中轴线两侧的双链DNA上的碱基有什么特点呢？,不管是产生黏性末端还是平末端，在中轴线两侧的双链DNA上的碱基旋转对称,要想获得某个目的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性末端？一个目的基因有几个黏性末端？,要切两个切口，产生四个黏性末端，两个。,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。,是不是把两者的黏性末端黏合起来，这样就真的合成重组的DNA分子了?,实际还不够,还需要DNA连接酶进行连接

6、。,（一）基因操作的工具,“分子缝合针”DNA连接酶,两者都是将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核苷之间的磷酸二酯键。 但Ecoli DNA连接酶只能“缝合”黏性末端不能“缝合”平末端；而T4 DNA连接酶既能“缝合”黏性末端又能“缝合”平末端。,根据来源不同可分为哪两类？在性质上两者又有什么异同呢？,Ecoli DNA连接酶和T4 DNA连接酶。,“分子缝合针”DNA连接酶,（一）基因操作的工具,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。,（一）基因操作的工具,DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？为什

7、么？,不是一回事。相同点：形成磷酸二酯键 但是：1）DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核酸片段上，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 2） DNA聚合酶需要以一条DNA链为模板；而DNA连接酶不需要模板。,外源基因(如抗虫基因)怎样才能导入受体细胞(如棉花细胞)？,（一）基因操作的工具,“分子运输车”载体。,载体的作用有哪些？,作用一：作为运载工具，将外源基因(抗虫基因)转移到受体细胞(棉花细胞)中去。 作用二：利用载体在受体细胞(棉花细胞)内，对外源基因(抗虫基因)进行大量复制。（随载体的复制而复制）,“分子运输车”载体,（一）基因操作的工具,常用的载体主

8、要有两类： 1）细菌细胞质的质粒 2）噬菌体或某些动植物病毒,原理：病毒，细菌等的侵染性。,（二）基因操作的工具,质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌染色体（即拟核DNA）之外，且具有自我复制能力的双链环状DNA分子。 质粒是基因工程最常用的载体。 有的一个细菌中有一个，有的一个细菌中有多个。,为什么质粒可以作为基因工程最常用的载体呢？,作为运载体必须具备哪些条件？,（一）基因操作的工具,1）能够在宿主细胞中自我复制并稳定地保存。 2）具有一个或多个限制酶切点，以便与外源基因连接。 3）具有某些标记基因，便于进行筛选。 4）必需是安全的，不会对受体 细胞有害。 5）大小应适合，便于提取和操作

9、 6）有启动子和终止子,所有的质粒都可以作为运载体吗？,不是。只有具备了以上几点要求的质粒 才可以充当运载体。,基因操作的工具,一.“分子手术刀:限制性核酸内切酶,来源:主要来自原核生物,作用:将外来的DNA切断,结果:产生黏性末端或 平末端,二.“分子缝合针”: DNA连接酶,分类:Ecoli DNA连接和T4 DNA连接酶,作用:把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来,三.“分子运输车”:基因进入受体细胞的载体,种类:质粒、动植物病毒等,条件:自我复制、限制酶切点、标记基因、 安全的、大小应适合,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、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,C,巩固练习,2）下列不是基因载体具备的条件的是 A、能自我 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,巩固练习,3）有关基因工程的叙述中，错误的是（ ） A、DNA连接酶将黏性末端的碱基对连接起来 B、 限制性核酸内切酶用于目的基因的获得 C、目的基因须由载体导入受体细胞 D、 人工合成目的基因不用限制性内切酶,A,巩固练习,4）有关基因工程的叙述正确的是 （ ） A、限制酶只在获得目的基因时才用 B、重组质粒的形成