基因工程專題1每100kg豬或牛的胰腺中僅可提取4~5g。1979年，美國將人的胰島素基因重組到大腸桿菌內，實現了細菌消費胰島素，大大降低了消費本錢。治療糖尿病特效藥——據WTO調查：2005年全世界約有糖尿病患者1.8億人，我國約6000萬。胰島素思索：轉基因技術實現了一種生物的某些性狀在另一種生物中表達。這些性狀的表達與我們學過的基因的什么過程有關？密碼子在生物界是的！DNA(基因)mRNA蛋白質(性狀)轉錄翻譯通用基因工程的產物什么叫基因工程？基因工程是指按照人們的愿望，進展嚴厲的設計，并經過體外DNA重組和轉基因等技術，賦予生物以新的遺傳特性，從而發明出更符合人們需求的新的生物類型和生物產品。由于基因工程是在DNA分子程度上進展設計和施工的，因此又叫做DNA重組技術。基因工程的概念基因工程的概念：基因工程，又叫DNA重組技術。通俗的說，就是按照人們的志愿，把一種生物的某種基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細胞里，定向地改造生物的遺傳特性。基因工程的別名操作環境操作對象操作水平基本過程DNA重組技術生物體外基因DNA分子程度剪切→拼接→導入→表達問題討論：蘇云金芽孢桿菌含有一種可以合成毒蛋白的基因。讓細菌的毒蛋白基因在棉花細胞中表達，可培育出抵抗棉鈴蟲害的抗蟲棉。

想一想需求做哪些關鍵任務？蘇云金芽孢桿菌毒蛋白普通棉花抗蟲棉基因工程培育抗蟲棉的簡要過程：在以上過程中關鍵步驟或難點是什么？普通棉花(無抗蟲特性)蘇云金芽孢桿菌提取抗蟲基因經過運載體導入轉基因棉花含抗蟲基因轉基因棉花產生伴胞晶體轉基因棉花有抗蟲特性基因工程培育抗蟲棉的關鍵步驟：關鍵步驟一：抗蟲基因從蘇云金芽孢桿菌細胞內提取出來關鍵步驟二：抗蟲基因與棉花DNA“縫合〞關鍵步驟三：抗蟲基因進入棉花細胞根底實際和技術開展催生了基因工程科技探求之路早期根底實際達爾文提出生物進化論根底實際和技術開展催生了基因工程科技探求之路早期根底實際孟德爾提出基因的分別定律和自在組合定律根底實際和技術開展催生了基因工程科技探求之路早期根底實際摩爾根證明基因在染色體上，并提出基因的連鎖互換定律。根底實際和技術開展催生了基因工程科技探求之路后期根底實際艾弗里證明DNA是遺傳物質，DNA可從一種生物個體轉移到另一種生物個體。根底實際和技術開展催生了基因工程科技探求之路后期根底實際沃森、克里克提出DNA的雙螺旋構造模型。根底實際和技術開展催生了基因工程科技探求之路后期根底實際梅塞爾松、斯塔爾證明DNA的半保管復制根底實際和技術開展催生了基因工程科技探求之路后期根底實際克里克等提出中心法那么DNARNA蛋白質轉錄翻譯逆轉錄復制根底實際和技術開展催生了基因工程科技探求之路后期根底實際1963年尼倫伯格和馬太破譯編碼氨基酸的遺傳密碼，1966年霍拉納用實驗加以證明。根底實際和技術開展催生了基因工程科技探求之路1)基因轉移載體的發現2)工具酶的發現3)DNA合成和測序技術的發明4)DNA體外重組的實現5)重組DNA表達實驗的勝利6)第一例轉基因動物問世7)PCR技術的發明處理培育抗蟲棉的關鍵步驟需求哪些工具？“分子手術刀〞——限制性核酸內切酶關鍵步驟一：抗蟲基因從蘇云金芽孢桿菌細胞內提取出來關鍵步驟二：抗蟲基因與棉花DNA“縫合〞關鍵步驟三：抗蟲基因進入棉花細胞“分子縫合針〞——DNA銜接酶“分子運輸車〞——基因進入受體細胞的載體1.1、DNA重組技術的根本工具一、限制性核酸內切酶——“分子手術刀〞1.主要來源：⒉種類與命名：⒊作用特點：4.限制酶識別序列5.作用結果：識別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列，并且使每條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。主要從原核生物中分別純化產生黏性末端或平末端Goon大多數限制酶的識別序列由6個核苷酸組成少數的識別序列由4、5或8個核苷酸組成尋根問底他能推測限制酶存在于原核生物中的作用是是什么嗎？原核生物易受自然界外源DNA的入侵，但生物在長期的進化過程中構成了一套完善的防御機制，以防止外來病原物的損害。限制酶就是細菌的一種防御性工具，當外源DNA侵入時，會利用限制酶將外源DNA切割掉，以保證本身的平安。所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNA、使之失效，從而到達維護本身的目的。Goback⒉種類與命名：如今曾經從約300種微生物中分別出了約4000種限制性內切酶(限制酶)。EcoRⅠSmaⅠ粘質沙雷氏桿菌〔Serratiamarcesens〕大腸桿菌〔EscherichiacoliR〕Goback練習：流感嗜血桿菌的d菌株(Haemophilusinfluenzaed)中先后分別到3種限制酶，那么分別命名為:HindⅠ、HindⅡ和HindⅢ磷酸二酯鍵T12345A12345HHHHHOT12345A12345HHHHOH2O+O限制酶DNA解旋酶區別限制性內切酶與DNA解旋酶的區別切割特定的核苷酸序列的磷酸二酯鍵將DNA兩條鏈的氫鍵翻開構成兩條單鏈限制酶DNA水解酶區別限制性內切酶與DNA水解酶的區別切割特定的核苷酸序列的磷酸二酯鍵，構成片段的DNA.切割磷酸二酯鍵，構成單個的脫氧核苷酸。Goback限制酶的識別序列：能被限制性內切酶特異性識別的切割部位都具有回文序列：在切割部位，一條鏈正向讀的堿基順序與另一條鏈反向讀的順序完全一致。Goback

EcoRⅠ黏性末端黏性末端Goback

EcoRⅠ黏性末端黏性末端反復演示Goback什么叫黏性末端？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，它們之間正好互補配對，這樣的切口叫黏性末端。SmaⅠ平末端平末端要想獲得某個特定性狀的基因必需求用限制酶切幾個切口？可產生幾個黏性(平)末端？要切兩個切口，產生四個黏性(平)末端。假設把兩種來源不同的DNA用同一種限制酶來切割，會怎樣呢？會產生一樣的黏性(平)末端，然后讓兩者的黏性(平)末端黏合起來，就似乎可以合成重組的DNA分子了。思索?……GAATTC…………CTTAAG…………GAATTC…………CTTAAG……EcoRⅠ……GAATTC…………CTTAAG…………GAATTC…………CTTAAG……不同來源的DNA片段混合將不同種來源的DNA片段銜接起來生物A基因片段生物B基因片段……GAATTC…………CTTAAG……酶切……GAATTC…………CTTAAG…………GAATTC…………CTTAAG…………GAATTC…………CTTAAG……同一種DNA聚合酶DNA連接酶區別1區別2相同點尋根問底DNA銜接酶與DNA聚合酶是一回事嗎?為什么?1)只能將單個核苷酸銜接到已有的核酸片段上，構成磷酸二酯鍵構成磷酸二酯鍵1)在兩個DNA片段之間構成磷酸二酯鍵2)以一條DNA鏈為模板，將單個核苷酸經過磷酸二酯鍵銜接成一條互補的DNA鏈2)將DNA雙鏈上的兩個缺口同時銜接起來，不需求模板可把黏性末端之間的縫隙“縫合〞起來，E·coliDNA銜接酶或T4DNA銜接酶即恢復被限制酶切開的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵

T4DNA銜接酶還可把平末端之間的縫隙“縫合〞起來，但效率較低T4DNA銜接酶二、“分子縫合針〞——DNA銜接酶①作用:把切下來的DNA片段拼接成新的DNA，即將脫氧核糖和磷酸銜接起來.②作用原理：催化磷酸二酯鍵構成③類型：類型E·coliDNA銜接酶T4DNA銜接酶來源功能大腸桿菌T4噬菌體恢復磷酸二酯鍵只能銜接黏性末端能銜接黏性末端和平末端(效率較低)一樣點差別三、“分子運輸車〞——基因進入受體細胞的載體⒈載體需求的條件：⑴有1~多個限制酶切點⑵對受體細胞無害⑶導入基因能在受體細胞中復制、表達⑷有某些標志基因，便于挑選⒉常用運載體：⑴細菌的質粒⑵λ噬菌體衍生物或某些動植物病毒⑶假設目的基因導入受體細胞后不能復制或不能轉錄，轉基因生物能有料想的效果嗎？⑴作為分子運輸車——載體，假設沒有切割位點將會怎樣？⑵霍亂菌的質粒多個限制酶切點，他會用它來做分子運輸車嗎？⑷目的基因有沒有進入受體細胞，如何去發現？

常用的載體：質粒能復制并帶著插入的目的基因一同復制有切割位點有標志基因的存在，可用含氨芐青霉素的培育基鑒別思索與探求P7〔2〕為什么限制酶不剪切細菌本身的DNA？經過長期的進化，細菌中含有某種限制酶的細胞，其DNA分子中或者不具備這種限制酶的識別切割序列；或者經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。這樣，雖然細菌中含有某種限制酶也不會使本身的DNA被切斷，并且可以防止外源DNA的入侵。3、天然的DNA分子可以直接用做基因工程載體嗎？為什么？提示：基因工程中作為載體運用的DNA分子很多都是質粒〔plasmid〕，即獨立于細菌擬核染色體DNA之外的一種可以自我復制、雙鏈閉環的裸露的DNA分子。能否任何質粒都可以作為基因工程載體運用呢？不是，作為基因工程運用的載體必需滿足以下條件：思索與探求P71〕載體DNA必需有一個或多個限制酶的切割位點，以便目的基因可以插入到載體上去。這些供目的基因插入的限制酶的切點所處的位置，還必需是在質粒本身需求的基因片段之外，這樣才不至于因目的基因的插入而失活。2〕載體DNA必需具備自我復制的才干，或整合到受體染色體DNA上隨染色體DNA的復制而同步復制。3〕載體DNA必需帶有標志基因，以便重組后進展重組子的挑選。4〕載體DNA必需是平安的，不會對受體細胞有害，或不能進入到除受體細胞外的其他生物細胞中去。5〕載體DNA分子大小應適宜，以便提取和在體外進展操作，太大就不便操作。實踐上自然存在的質粒DNA分子并不完全具備上述條件，都要進展人工改造后才干用于基因工程操作。4、DNA銜接酶有銜接單鏈DNA的身手嗎？迄今為止，所發現的DNA銜接酶都不具有銜接單鏈DNA的才干，至于緣由，如今還不清楚，也許未來會發現可以銜接單鏈DNA的酶。思索與探求P71.在基因工程中，切割運載體和含有目的基因的DNA片段，需運用〔〕同種限制酶B.兩種限制酶同種銜接酶D.兩種銜接酶A課堂練習2.不屬于質粒被選為基因運載體的理由是A、能復制