基因工程的操作工具教学

基因工程定向基因改造设想

设想一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？设想二能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物？设想三

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。什么叫基因工程？也叫基因拼接技术或DNA重组技术。该技术是在生物体外，通过对有关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，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，从而创造出人类所需要的新的生物类型和基因产物。定向改造生物的遗传性状。对基因工程概念的理解：基因工程别名：操作对象：操作环境：实质或原理各是什么：操作水平：操作过程：基因工程产品抗虫害的玉米转鱼抗寒基因的番茄转基因鲑鱼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)DNA重组技术的基本工具工欲善其事,必先利其器.想一想:获得转基因抗虫棉需要做哪些工作呢?实现这一精确的操作过程的工具是什么呢?

DNA重组技术的基本工具1.手术刀(基因的剪刀)------准确切割DNA2.缝合针(基因的针线)-----将DNA片段再连接起来3.运输工具(基因的运载体)------将体外重组好的DNA导入受体细胞(1)来源：(2)特点：(3)作用实质（一）限制性核酸内切酶----“分子手术刀”表现在两个方面:一识别双链DNA分子中特定的核苷酸序列,二在特定核苷酸序列中的具有特定的切割位点。这体现了限制酶具有专一性

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（切割DNA分子）T磷酸二酯键1234512345A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（如图），中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向、对称、重复排列的。G

AA

TT

CC

TT

AA

GCCCGGGG

GG

CC

CEcoRⅠ（4）作用结果：

黏性末端和平末端SmaⅠ

EcoRⅠ黏性末端黏性末端

EcoRⅠ黏性末端黏性末端SmaⅠ平末端平末端

限制酶存在于原核细胞中的作用是什么？为什么限制酶不剪切细菌本身的DNA？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(平)末端？要切两个切口，产生四个黏性(平)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(平)末端，然后让两者的黏性(平)末端黏合起来，就似乎可以合成重组的DNA分子了。思考?限制酶与解旋酶有什么区别？……GAATTC…………CTTAAG…………GAATTC…………CTTAAG……EcoRⅠ……GAATTC…………CTTAAG…………GAATTC…………CTTAAG……不同来源的DNA片段混合将不同种来源的DNA片段连接起来生物A基因片段生物B基因片段……GAATTC…………CTTAAG…………GAATTC…………CTTAAG……酶切

（二）“分子缝合针”——DNA连接酶

①作用:把切下来的DNA片段拼接成新的DNA，即将脱氧核糖和磷酸连接起来.②作用原理：催化磷酸二酯键形成③类型：不同类型DNA连接酶的比较：③类型：类型E·coliDNA连接酶T4DNA连接酶来源功能大肠杆菌T4噬菌体恢复磷酸二酯键只能连接黏性末端能连接黏性末端和平末端(效率较低)相同点差别（二）“分子缝合针”——DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，E·coliDNA连接酶或T4DNA连接酶即恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键

T4DNA连接酶寻根问底DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗?为什么?答：不是一回事。DNA连接酶和DNA聚合酶都是形成磷酸二酯键（在相邻核苷酸的3位碳原子上的羟基与5位碳原子上所连磷酸基团的羟基之间形成），那么，二者的差别主要表现在什么地方呢？（1）DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核酸片段的3′末端的羟基上，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，不是在单个核苷酸与DNA片段之间形成磷酸二酯键。（2）DNA聚合酶是以一条DNA链为模板，将单个核苷酸通过磷酸二酯键形成一条与模板链互补的DNA链；而DNA连接酶是将DNA双链上的两个缺口同时连接起来。因此DNA连接酶不需要模板。此外，二者虽然都是由蛋白质构成的酶，但组成和性质各不相同。(三)“分子运输车”——基因进入受体细胞的载体常用运载体种类：⑴细菌的质粒⑵噬菌体或某些动植物病毒运载体：常用质粒质粒特点：1、质粒结构简单，大小适中2、能自我复制并在受体细胞中稳定存在3、有一个或多个限制酶切点4、有特殊的遗传标记基因5,对受体细胞无害注意：真正用作运载体的质粒都是人工改造过的。小结基因工程的工具限制酶主要存在于原核生物中具有专一性(识别序列)切开DNA分子的磷酸二酯键DNA连接酶连接磷酸二酯键种类E.coliDNA连接酶T4

DNA连接酶运载工具具备的条件结构简单,大小适中能在宿主细胞中自我复制并稳定存在具一个多个限制酶切位点具标记基因质粒、λ噬菌体衍生物

、动植物病毒1、下列不适合用于基因工程的运载体是（）A、质粒B、噬菌体C、细菌D、病毒选我C2、下列说法正确的是：（）A、限制酶的切口一定是GAATTC碱基序列B、质粒是基因工程中唯一的运载体C、重组技术所用的工具酶是限制酶、连接酶、运载体D、利用运载体在宿主细胞内对目的基因进行大量复制的过程可称为“克隆”选我D审题3、下列黏性末端属于同种内切酶切割而成的是（）A、①②B、①③C、①④D、②③TCGAGCTTAAAGGTTCCAAGCTTCAGAATTCG③①②④4、下列哪一种酶是基因工程的工具酶（）A、DNA连接酶B、DNA酶C、RNA酶D、运载体选我A选我A记住了对位训练3.下列关于DNA连接酶作用的叙述，正确的是