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专题基因工程 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life, there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望基因工程的概念 基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外设计，通过体外DNA重组和转基因等技术，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。们需要的新的生物类型和生物产品。 基因工程的别名基因工程的别名操作环境操作环境操作对象操作对象操作水平操作水平基本过程基本过程结果结果体外体外基因基因DNA分子水平分子水平基因拼接技术或基因拼接技术或DNA重组技术重组技术剪切剪切拼接拼接导入导入表达表达获得人类需要的基因产物获得人类需要的基因产物1.1 DNA重组技术的基重组技术的基本工具本工具 准确切割准确切割DNA的工具（的工具（“分子手术刀分子手术刀”）限制性内切酶限制性内切酶 DNA片段的连接工具（片段的连接工具（“分子缝合针分子缝合针”）DNA连接酶连接酶 基因转移工具（基因转移工具（“分子运输车分子运输车”）载体载体基因的大小以纳米计算，要对它进行剪切、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：行基因操作最少需要以下三种工具： 原核生物容易受到自然界外源原核生物容易受到自然界外源DNA的的入侵，但是，在长期的进化过程中形入侵，但是，在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，当外源成了一套完善的防御机制，当外源DNA侵入时，会利用限制酶将外源侵入时，会利用限制酶将外源DNA切割掉，以保证自身的安全。切割掉，以保证自身的安全。限制性核酸内切酶“分子手术刀”限制性核酸内切酶“分子手术刀”分布：分布：主要在原核生物中主要在原核生物中作用特点：作用特点：特异性，即识别特定特异性，即识别特定核苷酸序列，切割特定位核苷酸序列，切割特定位点点(举例：举例：EcoRI限制酶能特异性限制酶能特异性识别识别GAATTC序列，并在序列，并在G和和A之间切开之间切开)作用位点：作用位点：磷酸二酯键磷酸二酯键限制性内切酶限制限制酶酶黏性末端和平末端n含有某种限制酶的细胞，其含有某种限制酶的细胞，其DNA分子中或者不具备这分子中或者不具备这种限制酶的识别序列，或者通过甲基化作用使限制酶不种限制酶的识别序列，或者通过甲基化作用使限制酶不能将其切开。能将其切开。 思考：含有某种限制酶的细胞，会不会切割自含有某种限制酶的细胞，会不会切割自身的身的DNA 呢？呢？DNA连接酶“分子缝合针” DNA连接酶有两种：一种是从大肠杆菌中分离得连接酶有两种：一种是从大肠杆菌中分离得到的，称之为到的，称之为EcoliDNA连接酶。另一种是从连接酶。另一种是从T4噬菌体中分离得到，称为噬菌体中分离得到，称为T4DNA连接酶。连接酶。 相同点：都是连接被限制酶切开的两个核苷酸之相同点：都是连接被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。间的磷酸二酯键。 EcoliDNA连接酶只能连接黏性末端；连接酶只能连接黏性末端； T4DNA连连接酶既可接酶既可“缝合缝合”黏性末端，又可黏性末端，又可“缝合缝合”平末平末端。端。DNA连接酶“分子缝合针” DNA连接酶与连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？聚合酶是一回事吗？ 基因的载体“分子运输车”载体必须具备的条件：载体必须具备的条件： 1、对受体细胞无害并能够在宿主细胞中复制并稳定、对受体细胞无害并能够在宿主细胞中复制并稳定地保存；地保存； 2、具有一个到多个限制酶切点，以便与外源基因连、具有一个到多个限制酶切点，以便与外源基因连接；接； 3、具有某些标记基因，便于进行筛选。（如抗菌素、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的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等 ） 载体的作用：载体的作用： 1、将外源基因转移到受体细胞中去。、将外源基因转移到受体细胞中去。 2、利用载体在受体细胞内复制，获得大量的外源基、利用载体在受体细胞内复制，获得大量的外源基因。因。常用的载体有：常用的载体有： 质粒，质粒，噬菌体的衍生物，动植物病毒等噬菌体的衍生物，动植物病毒等质粒 质粒是基因工程质粒是基因工程最常用的运载体，是最常用的运载体，是一种裸露的，结构简一种裸露的，结构简单，独立于细菌拟核单，独立于细菌拟核DNA之外，能够自之外，能够自主复制的很小的环状主复制的很小的环状DNA分子，大小大约分子，大小大约只有普通细菌拟核只有普通细菌拟核DNA的百分之一。的百分之一。要对天然质粒进行人工改造要对天然质粒进行人工改造课堂作业：请动手完成课后的模拟制作； 2和7能连接形成ACGT TGCA； 4和8能连接形成GAATTC CTTAAG； 3和6能连接形成GCGC CGCG； 1和5能连接形成CTGCAG GACGTC。教材教材P7思考与探究思考与探究11、关于限制酶的说法中，正确的是（ ）A、限制酶是一种酶，只识别GAATTC碱基序列B、EcoRI切割的是GA之间的氢键C限制酶一般不切割自身的DNA分子，只切割外源DNAD限制酶只存在于原核生物中C3、作为基因的运输工具载体，必须具备的条件及理由是( )A、能够在宿主细胞中稳定地保存下来并大量复制，以便提供大量的目的基因B、具有多个限制酶切点，以便于目的基因的表达C具有某些标记基因，以便为目的基因的表达提供条件D、能够在宿主细胞中复制并稳定保存，以便于进行筛选A