第三章遗传与基因工程

DNA重组技术的基本工具基因工程的概念基因工程是指按照人们的愿望，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。基因工程的别名基因拼接技术或DNA重组技术操作环境操作对象操作水平结果生物体外基因DNA分子水平人类需要的基因产物抗虫害的玉米转鱼抗寒基因的番茄转基因

鲑鱼基因工程产品转黄瓜抗青枯病基因的甜椒乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷)基础理论和技术的发展催生了基因工程

DNA是遗传物质的证明DNA双螺旋结构和中心法则的确立遗传密码的破译基因转移载体的发现工具酶的发明DNA合成和测序技术的发明DNA体外重组的实现重组DNA表达实验的成功第一例转基因动物问世PCR技术的发明基础理论技术发明资料分析

位于费城托马斯·杰斐逊大学的希拉里和她的同事成功地将人体狂犬病抗体的DNA译码移入烟草作物中。

转基因烟草作物可以产生一种人体蛋白质，而这种物质能抗击致命性的狂犬病病毒。

学习探究1：怎样才能在人体DNA分子中的众多基因中找到产生狂犬病抗体的基因呢？又怎样将它从DNA长链中提取出来？又如何将提取出的目的基因与烟草细胞的DNA结合在一起呢？DNA重组技术的基本工具

限制性核酸内切酶——“分子手术刀”

DNA连接酶——“分子缝合针”

基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”

限制性核酸内切酶——“分子手术刀”分布：主要在原核生物中作用特点：特异性，即识别特定核苷酸序列，切割特定切点切点：磷酸二酯键举例：EcoRI限制酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开EcoRⅠ限制性内切酶重播EcoRⅠ限制性内切酶黏性末端和平末端限制酶所识别的序列有什么特点

?限制酶所识别的序列，无论是6个碱基还是4个碱基，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。讨论：限制酶在原核生物中的作用

?原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵，但是，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。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。DNA连接酶——“分子缝合针”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，而不能连接单链DNA。E·coli连接酶只能连接黏性末端；T4连接酶既可“缝合”黏性末端，又可“缝合”平末端。DNA连接酶——“分子缝合针”DNA连接酶与DNA聚合酶一样吗？为什么？DNA连接酶与DNA聚合酶的比较DNA连接酶

DNA聚合酶

作用实质

是否需模板

连接的DNA链

作用过程

作用结果

催化两个核苷酸之间形成磷酸二酯键不需要需要双链DNA单链DNA在两个DNA片段间形成磷酸二酯键将单个核苷酸加到DNA片段的3’端上，形成磷酸二酯键将DNA片段连成重组DNA分子合成新的DNA分子基因的载体——“分子运输车”载体必须具备的条件：1、能够在宿主细胞中复制并稳定地保存；2、具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接；3、具有某些标记基因，便于进行筛选。（如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等）

4、对受体细胞无害载体的作用：1、将外源基因转移到受体细胞中去。2、利用运载体在受体细胞内，对外源基因进行大量复制。常用的载体有：

质粒，λ噬菌体的衍生物，动植物病毒等质粒质粒是基因工程最常用的运载体，它广泛地存在于细菌中，是细菌染色体外能够自主复制的很小的环状DNA分子，大小只有普通细菌拟核DNA的百分之一。要对天然质粒进行人工改造有切割位点能复制并带着插入的目的基因一起复制有标记基因的存在，将来可用含青霉素的培养基鉴别。模拟活动：体验重组DNA分子的操作学习探究：1.总结模拟操作成败的关键是什么？