1、 想象空間 ？資料分析資料分析 位于費城托馬斯位于費城托馬斯杰斐遜大學的希杰斐遜大學的希拉里和她的同事成功地將人體狂犬病抗拉里和她的同事成功地將人體狂犬病抗體的體的DNA譯碼移入煙草作物中。譯碼移入煙草作物中。 這種這種煙草作物可以產生一種人體蛋煙草作物可以產生一種人體蛋白質，而這種物質能抗擊致命性的狂犬白質，而這種物質能抗擊致命性的狂犬病病毒。病病毒。 基因工程基因工程？基因工程的目的基因工程的目的？ 基因工程概念基因工程概念 基因工程是指按照人們的意愿，進行嚴基因工程是指按照人們的意愿，進行嚴格的設計，并通過體外格的設計，并通過體外DNADNA重組重組和和轉基因轉基因等等技術，賦予生物以技

2、術，賦予生物以新的遺傳特性新的遺傳特性，從而創，從而創造出更符合人們需要的造出更符合人們需要的新的生物類型新的生物類型和和生生物產品物產品。 由于基因工程是在由于基因工程是在DNADNA水平水平上進行設計和上進行設計和施工的，因此又叫做施工的，因此又叫做DNADNA重組技術重組技術或基因拼或基因拼接技術接技術定向定向改造生物！改造生物！基因工程的概念基因工程的概念生物體外生物體外基因重組基因重組DNA分子水平分子水平剪切剪切拼接拼接導入導入檢測表達檢測表達定向改造生物性狀，打破物種界限，定向改造生物性狀，打破物種界限，克服遠緣雜交不親和的障礙克服遠緣雜交不親和的障礙遺傳密碼的通用性遺傳密碼的通

3、用性通俗地說，就是按照人們的意愿，把一種生物的通俗地說，就是按照人們的意愿，把一種生物的某種某種基因基因提取出來，加以提取出來，加以修飾改造修飾改造，然后放到另，然后放到另一種生物的細胞里，一種生物的細胞里，定向定向改造生物的遺傳性狀。改造生物的遺傳性狀。轉魚抗寒基轉魚抗寒基因的番茄因的番茄轉基因鮭轉基因鮭魚魚抗蟲害的玉米抗蟲害的玉米能發能發熒光熒光的熱的熱帶斑帶斑馬魚馬魚普通熱帶斑馬魚是不發熒光的普通熱帶斑馬魚是不發熒光的轉黃瓜抗青枯病基因的甜椒轉黃瓜抗青枯病基因的甜椒乳汁中含有人生長激素的轉基因牛乳汁中含有人生長激素的轉基因牛( (阿根廷阿根廷) )基因工程的誕生和發展離不開理論研究和技術

4、創新 閱讀課本：科技探索之路閱讀課本：科技探索之路 “基礎理論和技術發展催生了基因工基礎理論和技術發展催生了基因工程程”基因工程誕生的基礎基因工程誕生的基礎 一、一、基礎理論基礎理論的重大突破的重大突破1.1.生物遺傳物質生物遺傳物質DNADNA的發現的發現2. DNA2. DNA雙螺旋結構和中心法則的確立雙螺旋結構和中心法則的確立 3.3.遺傳密碼的破譯遺傳密碼的破譯二、二、技術發明技術發明使基因工程的實施成為可能使基因工程的實施成為可能1.1.基因轉移載體的發現基因轉移載體的發現2. 2. 工具酶的發現工具酶的發現3.DNA3.DNA合成和測序技術的發明合成和測序技術的發明4.DNA4.D

5、NA體外重組的實現體外重組的實現5. 5. 重組重組DNADNA表達實驗的成功表達實驗的成功6.6.第一例轉基因動物的問世第一例轉基因動物的問世7.PCR7.PCR技術的發明技術的發明 基因工程培育基因工程培育抗蟲棉的簡要過程：抗蟲棉的簡要過程：蘇云金芽孢桿菌蘇云金芽孢桿菌提取抗蟲基因抗蟲基因導入棉花細胞棉花細胞 抗蟲棉花抗蟲棉花組織培育 + +載載 體體 此轉基因實驗實現了哪種生物的哪此轉基因實驗實現了哪種生物的哪些性狀在另外哪種生物中表達？些性狀在另外哪種生物中表達？ 性狀的表達與我們從前學過的什么性狀的表達與我們從前學過的什么過程有關？過程有關？ 要實現要實現抗蟲抗蟲基因在基因在棉花棉花

6、中的表達，中的表達，要提前做哪些關鍵工作要提前做哪些關鍵工作? ?DNA重組技術的基本工具重組技術的基本工具 準確切割準確切割DNA的工具（的工具（“分子手術刀分子手術刀”/基因剪刀基因剪刀） DNA片段的連接工具（片段的連接工具（“分子縫合針分子縫合針”/基因針線基因針線） 基因轉移工具（基因轉移工具（“分子運輸車分子運輸車”/運載體運載體）基因的大小以納米計算，要對它進行剪切、基因的大小以納米計算，要對它進行剪切、拼接等操作，沒有非常精細的工具是不行的。進拼接等操作，沒有非常精細的工具是不行的。進行基因操作最少需要以下三種工具：行基因操作最少需要以下三種工具：思考思考 在自然界中有一些生物

7、的在自然界中有一些生物的DNA可能進入另一可能進入另一種生物的細胞中。我們有沒有學過相關的實種生物的細胞中。我們有沒有學過相關的實例？例？ 現今存在的生物為什么沒有在長期的進化過現今存在的生物為什么沒有在長期的進化過程中被外源程中被外源DNA的入侵而滅絕，仍能保持一的入侵而滅絕，仍能保持一種穩定狀態？種穩定狀態？ 怎樣才能使外來的怎樣才能使外來的DNA失效從而保護自身？失效從而保護自身？識別雙鏈識別雙鏈DNA 分子的某種特定的核苷酸分子的某種特定的核苷酸序列，并且使每一條鏈中序列，并且使每一條鏈中特定部位特定部位的兩的兩個核苷酸之間的個核苷酸之間的磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵斷開。斷開。主要是從主要是

8、從原核生物中分離純化出來原核生物中分離純化出來的一的一種酶。能將外來的種酶。能將外來的DNA切斷切斷，由于這種，由于這種切割作用是在切割作用是在DNA分子內部進行的，故分子內部進行的，故名限制性核酸內切酶。名限制性核酸內切酶。約約4000種。種。 1、來源：、來源： 2、種類：、種類：3、化學本質：、化學本質： 4、作用作用：一、一、 “分子手術刀分子手術刀” 限制性核酸內切酶限制性核酸內切酶蛋白質蛋白質5、作用特點：作用特點：特異性特異性限制性內切酶作用過程中軸線中軸線平末端平末端磷酸二酯鍵 T1234512345 A磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵6、作用部位：作用部位： 8、切割方式切割方式：錯位切

9、：產生兩個相同的錯位切：產生兩個相同的黏性末端黏性末端平切：形成平切：形成平末端平末端一、一、 “分子手術刀分子手術刀” 限制性核酸內切酶限制性核酸內切酶磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵由由6個（個（4、5或或8個）核苷酸組個）核苷酸組成，成，無論是無論是幾幾個堿基，都可以個堿基，都可以找到一條中心軸線，中軸線兩找到一條中心軸線，中軸線兩側的雙鏈側的雙鏈DNA上的堿基是上的堿基是反向反向對稱重復排列對稱重復排列的。的。（回文序列）回文序列）7、識別序列的特點：識別序列的特點：限制酶在原核生物中的作用 n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的入侵，但是，生物的入侵，但是，生物在長期的進

10、化過程中形成了一套完善的防御機制，以防在長期的進化過程中形成了一套完善的防御機制，以防止外來病原物的侵害。限制酶就是細菌的一種防御性工止外來病原物的侵害。限制酶就是細菌的一種防御性工具，當外源具，當外源DNA侵入時，會利用限制酶將外源侵入時，會利用限制酶將外源DNA切切割掉，以保證自身的安全。所以，割掉，以保證自身的安全。所以，限制酶在原核生物中限制酶在原核生物中主要起到切割外源主要起到切割外源DNA、使之失效，從而達到保護自身、使之失效，從而達到保護自身的目的。的目的。n含有某種限制酶的細胞，其含有某種限制酶的細胞，其DNA分子中或者不具備這種分子中或者不具備這種限制酶的識別切割序列，或者通

11、過甲基化酶將甲基轉移限制酶的識別切割序列，或者通過甲基化酶將甲基轉移到所識別序列的堿基上，使限制酶不能將其切開。到所識別序列的堿基上，使限制酶不能將其切開。 P4 尋根問底尋根問底 和和 P7思考與探究思考與探究 第第2題題1 1、 要想獲得某個特定性狀的基因必須要用限制要想獲得某個特定性狀的基因必須要用限制酶切幾個切口？可產生幾個黏性末端？酶切幾個切口？可產生幾個黏性末端？要切兩個切口，產生四個黏性末端。要切兩個切口，產生四個黏性末端。2 2、如果把兩種來源不同的、如果把兩種來源不同的DNADNA用同一種限制酶用同一種限制酶來切割，會怎樣呢？來切割，會怎樣呢？ 會產生相同的黏性末端，然后讓兩

12、者的黏性會產生相同的黏性末端，然后讓兩者的黏性末端黏合起來，就似乎可以合成重組的末端黏合起來，就似乎可以合成重組的DNADNA分子分子了。了。思考1、種類：、種類：2、作用作用：酸酸磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵 ,二、二、“分子縫合針分子縫合針”DNA連接酶連接酶DNA連接酶連接酶作用部位作用部位DNA連接酶連接酶作用部位作用部位Ecoli DNA連接酶連接酶T4 DNA連接酶連接酶 DNA連接酶的作用過程連接酶的作用過程 限制酶切割后有兩種不同的結果，限制酶切割后有兩種不同的結果，一種產生黏性末端，一種產生平末端。一種產生黏性末端，一種產生平末端。那么恢復它們的連接時，所用那么恢復它們的連接時，所用

13、DNA連連接酶是否可以不加選擇？接酶是否可以不加選擇？DNA聚合酶和聚合酶和DNA連接酶有何連接酶有何相同點和不同點？相同點和不同點？P6尋根問底尋根問底答：答：不是一回事。不是一回事。DNA連接酶和連接酶和DNA聚合酶都是形成磷聚合酶都是形成磷酸二酯鍵，二者的差別主要表現在酸二酯鍵，二者的差別主要表現在：（1）DNA聚合酶只能將單個核苷酸加到已有的核酸片段聚合酶只能將單個核苷酸加到已有的核酸片段的的3末端的羥基上，形成磷酸二酯鍵；而末端的羥基上，形成磷酸二酯鍵；而DNA連接酶是連接酶是在兩個在兩個DNA片段之間形成磷酸二酯鍵，不是在單個核苷片段之間形成磷酸二酯鍵，不是在單個核苷酸與酸與DNA

14、片段之間形成磷酸二酯鍵。片段之間形成磷酸二酯鍵。（2）DNA聚合酶是以一條聚合酶是以一條DNA鏈為模板，將單個核苷鏈為模板，將單個核苷酸通過磷酸二酯鍵形成一條與模板鏈互補的酸通過磷酸二酯鍵形成一條與模板鏈互補的DNA鏈；而鏈；而DNA連接酶是將連接酶是將DNA雙鏈上的兩個缺口同時連接起來。雙鏈上的兩個缺口同時連接起來。因此因此DNA連接酶不需要模板。連接酶不需要模板。此外，二者雖然都是由蛋白質構成的酶，但組成和性質各此外，二者雖然都是由蛋白質構成的酶，但組成和性質各不相同。不相同。切割特定的核苷酸序列切割特定的核苷酸序列的磷酸二酯鍵的磷酸二酯鍵將將DNADNA兩條鏈的氫鍵兩條鏈的氫鍵打開形成兩

15、條單鏈打開形成兩條單鏈基因進入受體細胞的載體基因進入受體細胞的載體 要讓一個從甲生物細胞內取出要讓一個從甲生物細胞內取出來的基因在乙生物體內進行表達，來的基因在乙生物體內進行表達，首先得將這個基因送到乙生物的細首先得將這個基因送到乙生物的細胞內去！胞內去！1.1. 作用：作用：2.2. 種類：種類：3.3. 本質都是本質都是 ： 4.4. 條件條件：1. 雙鏈DNA 1. 質粒、噬菌體和動植物病毒1. 將外源基因送入受體細胞。三、基因進入受體細胞的載體三、基因進入受體細胞的載體“分子運輸車分子運輸車”質粒質粒 最常用的載體，廣泛地存在最常用的載體，廣泛地存在于細菌中，是獨立于細菌擬核于細菌中，

16、是獨立于細菌擬核DNA之外的能自主復制的很小之外的能自主復制的很小的雙鏈環狀的雙鏈環狀DNADNA分子分子 質粒并非細菌生存所必不可質粒并非細菌生存所必不可少的少的, ,不同的質粒具有不同的遺不同的質粒具有不同的遺傳信息；質粒可以在細菌間傳遞傳信息；質粒可以在細菌間傳遞與丟失；質粒的復制可不依賴于與丟失；質粒的復制可不依賴于擬核擬核DNADNA，但復制只能在宿主細，但復制只能在宿主細胞內成；有些質粒相容胞內成；有些質粒相容( (共存于共存于一個細菌內一個細菌內) )，有些質粒不相容。，有些質粒不相容。基因進入受體細胞的載體基因進入受體細胞的載體假如目的基因導入受體細胞后不能復制假如目的基因導入受體細胞后不能復制將怎樣？將怎樣？作為載體沒有限制酶切割位點將怎樣？作為載體沒有限制酶切