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1、设想一,能否培养出具有抗虫 性状的抗虫棉呢？,胰岛素是治疗糖尿病的特效药,长期以来只能从猪、牛等动物的胰腺中提取，产量低成本高。 而微生物生长迅速，容易控制。于是科学家设想，若能将人的胰岛素基因导入微生物体内，并得以表达，就不仅能解决产量问题，还能大大降低生产成本，使药品价格大幅下降。,设想二,能否让微生物产生出人的 胰岛素等珍贵药物？,这些定向改造基因 的设想能实现吗？,经过多年的努力，科学家终于在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,基因工程的概念,基因工程：指按照人们的愿望,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,创造出更符合人们需要
2、的新的生物类型和生物产品。由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫作DNA重组技术或基因拼接技术。,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,基因重组,基因工程的概念,基因工程培育抗虫棉的简要过程：,抗虫棉的培育有哪些关键步骤？,解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？,DNA 重组技术的基本工具,本节知识内容,1 DNA重组技术的基本工具,专题一 基因工程,“分子手术刀” 限制酶,“分子缝合针” DNA连接酶,“分子运输车” 基因进入受体细胞的载体,思考,在自然界中有一些生物的DNA可能进入另一种 生物的细
3、胞中。我们有没有学过相关的实例？ 那么这类生物为什么没有在长期的进化过程中被外源 DNA的入侵而灭绝，它们有何保护机制？,限制酶切割外源DNA,使之失效， 从而达到保护自身的目的！,识别双链DNA 分子的某种特定的核苷酸序列，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。,主要是原核生物,4000种。,1、来源：,2、种类：,3、作用：,4、结果：,形成两种末端,一、 “分子手术刀” 限制性核酸内切酶,G,限制酶切割磷酸二酯键,限制性内切酶作用过程,什么叫黏性末端？,当限制酶从识别序列的中心轴线两侧切开时，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
4、对，这样的切口叫黏性末端。,什么叫平末端？,当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。,大肠杆菌的一种限制酶（EcoR)能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开形成黏性末端。 Sma能识别CCCGGG序列，并在C和G之间切割形成平末端 。,模拟操作,课本6页,基因的针线：DNA连接酶,G,连接酶连接磷酸二酯键,DNA连接酶的作用过程：,二、分子缝合针DNA连接酶,T,磷酸二酯键,A,作用部位：,是磷酸二酯键（扶手） 不是氢键（梯子）,DNA连接酶将两条DNA链连接起来的酶。,连接黏性末端,连接黏性末端和平末端,分类,作用,E.coli D
5、NA连接酶,连接酶种类：,T4DNA连接酶,DNA聚合酶和DNA连接酶有何相同点和不同点？,DNA连接酶,DNA聚合酶,连接DNA链,连接部位,双链,在两DNA片断之间形成磷酸二脂键,单链,将单个核苷酸加到已存在的核酸片断3末端形成磷酸二脂键,核苷酸分子的连接：,DNA聚合酶连接单链DNA 把单个脱氧核苷酸连接到DNA片段上,三、分子运输车基因进入受体细胞的载体,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！能将外源基因送入受体细胞的工具就是载体。,基因工程的载体被喻为：,分子运输车,基因工程的载体来源：,作为基因工程的载体需要怎样的条件呢？,质
6、粒、噬菌体、动植物病毒,议一议,2、能否用SARS病毒作为基因载体？,3、作为载体，若没有切割位点将怎样？,4、携带目的基因的载体是否进入了受体细胞，如何鉴定？,5、假如目的基因导入受体细胞后不能复制，将怎样？,1、从化学组成来看，载体应含有什么成分？,双链DNA,不能,不能进行DNA的重组,载体上应有标记基因,可能造成基因丢失,作为载体的必要条件,1.能自我复制 能进入受体生物细胞并在受体生物细胞内复制并表达； 2.有一个至多个限制酶切位点 能与目的基因结合 3.有遗传标记基因 便于观察 4.对受体细胞无害、易分离 安全、比较容易得到,认识常用的载体质粒,质粒是基因工程常用的载体，一种裸露的
7、、结构简单、独立于染色体或细菌拟核之外，能自我复制的小型环状双链DNA分子，对宿主细胞没有影响，主要存在于细菌和酵母菌体内。其中最常用的是大肠杆菌质粒。,1、能自我复制 2、具有一个或多个限制酶切点 3、具有遗传标记基因 4、对受体细胞无害、易分离 5、大小适合，便于操作,质粒作为运载体的条件？,在进行基因工程操作中,真正被用作载体的质粒都是在 天然质粒的基础上进行过人工改造的,课本知识回顾,基因工程又叫做 或 。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种 提取出来，加以 ， 然后放到另一种生物的细胞里， 改造生物的遗传性状。,基因拼接技术,DNA重组技术,基因,修饰改造,定向地,DNA
8、重组技术的基本工具,“分子手术刀” ,“分子缝合针” ,“分子运输车”,限制（性核酸内切）酶,DNA连接酶,基因进入受体细胞的载体,限制性核酸内切酶,主要是从 的一种酶。 识别双链DNA 分子的某种 ，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的 断开。 形成两种末端,原核生物中分离纯化出来,特定的核苷酸序列,磷酸二酯键,粘性末端,平末端,“分子缝合针” DNA连接酶,1、种类： 2、作用部位：,两类,连接黏性末端,Ecoli DNA连接酶,T4 DNA连接酶,磷酸二酯键,连接黏性末端和平末端,基因进入受体细胞的载体,通常有三种: 作为载体的条件： 在进行基因工程操作中,真正被用作载体的质粒都是
9、在,质粒,噬菌体衍生物,动植物病毒,天然质粒,人工改造,的,能自我复制；有切割位点； 有遗传标记基因；对受体细胞无害、易分离,基础上进行过,练习,在基因工程中，切割运载体和含有目的基因的DNA片段，需使用（ ） 同种限制酶 B. 两种限制酶 同种连接酶 D. 两种连接酶,不属于质粒被选为基因运载体的理由是 A、能复制 （ ） B、有多个限制酶切点 C、具有标记基因 D、它是环状DNA,D,练习,3) 基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的。在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的步骤是 （ ） A、人工合成目的基因 B、目的基因与运载体结合 C、将目的基因导入受体细胞 D、目的基因的检测和表达,C,练习,