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1、1.1 工具酶的发现和 基因工程的诞生,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。就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。,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,科技探索之路,基因工程诞生的理论基础：,DNA是生物遗传物质的发现、DNA双螺旋结构的确立 以及遗传信息传递方式的认定,基因工程的技术保障：,限制性核酸内切酶、DNA连接酶和质粒载体的发现与应用,DNA重组技术的
2、基本工具,准确切割DNA的工具（“ 基因的剪刀”） DNA片段的连接工具（“基因的针线”） 基因转移工具（“运载体”）,基因的大小以纳米计算，要对它进行剪切、拼接等操作，没有非常精细的工具是不行的。进行基因操作最少需要以下三种工具：,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的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。,微生物,数千种,形成两种末端,一、 “基因的剪刀” 限制性核酸内切酶,限制酶切割DNA后形成的末端黏性末端、平末端是如何形成的？,重播,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。,什么叫黏性末端？,当限制酶从识别序列的中心轴线两
3、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对，这样的切口叫黏性末端。,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。,什么叫平末端？,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。,思考：,二、 “基因的针线” DNA连接酶,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
4、接起来，这样一个重组的DNA分子就形成了。,基因进入受体细胞的运载体,假如目的基因导入受体细胞后不能复制将怎样？ 作为载体没有切割位点将怎样？ 目的基因是否进入受体细胞，你如何察觉？ 如果载体对受体细胞有害将怎样？,作为运载体的必要条件,能够在宿主细胞中复制并稳定地保存； 具多个限制酶切点，以便与外源基因连接； 具有某些标记基因，便于进行筛选。 对受体细胞无害,三、基因的运载工具运载体,常用的运载体：1）细菌细胞质的质粒 2）噬菌体或某些动植物病毒,质粒是细胞染色体外能够自主复制的双链环状DNA分子。存在于细菌、酵母菌和放线菌等生物中。,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
5、有抗药基因，如四环素的抗性基因。,第一个人工DNA重组产物： 第一个成功的基因克隆实验：,1972年，猿猴病毒SV40的DNA和入噬菌体DNA,1973年，含四环素抗性基因的质粒和含卡那霉素抗性基因的质粒重组，转入大肠杆菌，使之同时具有抗四环素和抗卡那霉素的性状。,A,练习,1基因工程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和质粒，便于重组和筛选。已知限制酶I的识别序列和切点是GGATCC ，限制酶II的识别序列和切点是GATC。根据图示判断下列操作正确的是：,A质粒用限制酶切割，目的基因用限制酶切割 B质粒用限制酶切割，目的基因用限制酶切割 C目的基因和质粒均用限制酶切割 D目的基因和质粒均用限制酶切割,练习,2下图表示一项重要的生物技术，对图中物质a、b、c、d的描述，判断正误,Aa通常存在于细菌体内，目前尚未发现真核生物体内有类似的结构 Bb识别特定的核苷酸序列，并将A与T之间的氢键切开 Cc连接双链间的A和T，使黏性末端处碱基互补配对,练习,3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,B,19,