1、dna重組技術的基本工具 專題1 基因工程基因工程是指根據人 們的愿望，進行嚴格 的設計，并通過體外 dna重組和轉基因等技 術，給予生物以新的 遺傳特性，從而制造 出更符合人們需要的 新的生物類型和生物 產品。由于基因工程 是在 dna 分子水平上進 行設計和施工的，因 此又叫做dna重組技術。 能否培育出具有抗蟲 性狀的抗蟲棉呢？ 胰島素是治療糖尿病的特效藥,長期以來只 能從豬、牛等動物的胰腺中提取，產量低 成本高。 而微生物生長快速，簡單掌握。于是科學 家設想，若能將人的胰島素基因導入微生 物體內，并得以表達，就不僅能解決產量 問題，還能大大降低生產成本，使藥品價 格大幅下降。 能否讓微

2、生物產生出人的 胰島素等寶貴藥物？ 這些定向改造生物的設想能 實現么？ 經過多年的努力，科學家 最終在20世紀70年月創立了 可以定向改造生物的新技術 基因工程 一、基因工程的概念：優點： 又叫做基因拼接技術或dna重組技術。通 俗的說，就是根據人們的意愿，把一種生物 定向地改造生物的遺傳性狀； 的某種基因提取出來，加以修飾改造，然后 實現基因在不同物種之間的轉移，快速培育 放到另一種生物的細胞里，定向地改造生物 誕生物新品種 的遺傳性狀。原理 操作環境 操作對象 操作水平 基本過程 結果 基因重組 生物體外 基因/dna 分子水平 剪切拼接導入表達 人類需要的基因產物 一、基因工程誕生的理論

3、基礎1.基因拼接的理論基礎(1)大多數生物的遺傳物質是dna。 (2)dna的基本組成單位都是四種脫氧核苷酸。(3)雙鏈dna分子的空間結構都是規章的雙螺旋結構。 2.外源基因在受體內表達的理論基礎(1)基因是掌握生物性狀的獨立遺傳單位。 (2)遺傳信息的傳遞都遵循中心法則。 (3)生物界共用一套遺傳密碼。 基因工程培育抗蟲棉的簡要過程：蘇云金芽孢桿菌提取 一般棉花(無抗蟲特性)與運載體dna拼接，導入 抗蟲基因 棉花細胞(含抗蟲基因)表達 棉花植株(有抗蟲特性) 解決培育抗蟲棉的關鍵步驟需要哪些工具？ dna重組技術的基本工具“分子手術刀” 限制酶 “分子縫合針” dna連接酶 “分子運輸車

4、” 基因進入受體細胞的載體 自主學習閱讀課本4-5頁“限制性核酸內切酶 分子手術刀”的相關內容，填寫下表來源 種類 作用主要從原核生物中分別純化而來 已經分別出大約4000種 1、識別雙鏈dna分子的某種特定核 苷酸序列 2、使每一條鏈中特定部位的兩個核 苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。 作用結 果 形成兩種末端：黏性末端或 平末端 脫氧核苷酸的結構 5 4 3 1 2 磷酸二酯鍵5 a1 5端 3端 43 2 3,5-磷 酸二酯 鍵 5 4 3 g1 2 5端 3端 限制酶的識別序列認真觀看各限制酶 識別的特定序列有 何 特點？限制酶所識別的序列的特點是： 呈現堿基互補對稱，無論是6個 堿基還是4

5、個堿基，都可以找到 一條中心軸線，中軸線兩側的 雙鏈dna上的堿基是反向對稱 重復排列的 ，稱為回文序列 ecori限制酶的作用大腸桿菌的一種限制酶(ecor)只能識別gaattc 序列，并在g和a之間切開。 在g與a之 間切割 中軸線 ecori限制酶的切割黏性末端被限制酶切開的dna兩條 單鏈的切口，帶有幾個伸出的 核苷酸，他們之間正好互補配 對，這樣的切口叫黏性末端。 黏性末端 smai限制酶的作用smai只能識別cccggg序列，并在c和g之間切開。在g與c之 間切割 中軸線 smai限制酶的切割當限制酶從識別序列的中心軸線處切開時， 切開的dna兩條單鏈的切口，是平整的， 這樣的切口

6、叫平末端。 平末端 平末端 尋根問底你能推想限制酶存在于原核生物中的 為什么限制酶不剪切細菌本身的 dna? 作用是什么嗎？原核生物易受自然界外源dna的入侵，但生物 通過長期的進化，細菌中含有某種限制酶 在長期的進化過程中形成了一套完善的防備機 的細胞，其 dna分子中不具備這種限制酶 制，以防止外來病原物的侵害。限制酶就是細 的識別切割序列，或者通過甲基化酶將甲 菌的一種防備性工具，當外源dna侵入時，會 基轉移到所識別序列的堿基上，使限制酶 利用限制酶將外源dna切割掉，以保證自身的 不能將其切開。這樣，盡管細菌中含有某 平安。所以，限制酶在原核生物中主要起到切 種限制酶也不會使自身的dna被切斷，并 割外源dna、使之失效，從而達到愛護自身的 且可以防止外源 dna 的入侵。 目的。 反饋練習：以下是兩種限制酶切割后形成的dna片段，試分析： gc aattc gc cttaa cg g cg g (1)其中和 是由一種限制酶切割形成的 末端，兩者要重組成一個dna 分子，所用dna連接 酶通常是 。 (2) 和 是由另一種限制酶切割形成的 末端，兩者要形成重組dna片段，所用的連接酶通常 是 。 自主學習閱讀課本第5頁“分子縫合針” dna