我國是棉花的生產(chǎn)和消費大國。在棉花種植過程中常常會受到一些害蟲的侵襲，其中以棉鈴蟲最常見。大量施用農(nóng)藥×抗蟲基因轉(zhuǎn)基因基因工程

能不能將“殺蟲基因”導入到棉花細胞，使棉花自身產(chǎn)生抗蟲蛋白來抵抗棉鈴蟲呢？基因工程

指按照人們的愿望，通過轉(zhuǎn)基因等技術，賦予生物新的遺傳特性，創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物制品。從技術操作層面看，由于基因工程是在DNA分子水平上進行設計和施工的，因此又叫重組DNA技術。①操作環(huán)境：②操作水平：③原理：④結果：⑤意義（優(yōu)點）：DNA分子水平基因重組賦予生物新的遺傳特性，創(chuàng)造出人類需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。定向改造生物性狀；克服遠緣雜交不親和障礙。體外環(huán)境基因工程的理論基礎【問題探究1】為什么不同生物的DNA分子能拼接起來？（1）DNA的基本組成單位都是

。（2）DNA分子都遵循

配對原則。（3）雙鏈DNA分子的空間結構都是

。【問題探究2】為什么一種生物的基因可以在另一種生物細胞內(nèi)表達？（1）

是控制生物性狀的獨立遺傳單位。（2）遺傳信息的傳遞和表達都遵循

。（3）生物界共用一套

。四種脫氧核苷酸規(guī)則的雙螺旋結構基因中心法則遺傳密碼堿基互補相同的遺傳信息在不同生物體內(nèi)表達出相同的蛋白質(zhì)。從社會中來

番木瓜容易受番木瓜環(huán)斑病毒的侵襲。當番木瓜被這種病毒感染后，產(chǎn)量會大大下降。

科學家通過精心設計，用“分子工具”培育出了轉(zhuǎn)基因番木瓜，它可以抵御番木瓜環(huán)斑病毒。DNA雙螺旋的直徑只有2nm,對如此微小的分子進行操作，是一項非常精細的工作，更需要專門的“分子工具”。科學家究竟用到了哪些“分子工具”？這些“分子工具”各具有什么特征呢？轉(zhuǎn)基因番木瓜（左）與非轉(zhuǎn)基因番木瓜（右）從社會中來轉(zhuǎn)基因番木瓜培育抗番木瓜環(huán)斑病毒的木瓜抗番木瓜環(huán)斑病毒基因提取抗番木瓜環(huán)斑病毒基因與載體DNA連接抗番木瓜環(huán)斑病毒基因?qū)胧荏w細胞準確切割DNA分子將DNA片段連接起來將體外重組好的DNA分子導入受體細胞“分子手術刀”“分子縫合針”“分子運輸車”剪接運分子工具第1節(jié)重組DNA技術的基本工具第一課時本節(jié)聚焦1、重組DNA技術所需的三種基本工具是什么?它們的作用分別是什么?2、基因工程載體需要具備什么條件?一、限制性內(nèi)切核酸酶（限制酶）---“分子手術刀”閱讀教材P70-71，思考并回答下列問題：

1.限制酶的來源？種類？特點？識別序列長度？切割結果？2.你能根據(jù)所掌握的知識，推測限制酶存在于原核生物中的主要作用是什么嗎？3.為什么限制酶不切割細菌本身的DNA分子？：主要從原核生物中分離純化能夠識別雙鏈DNA分子的特定核苷酸序列，（識別序列）并且使每一條鏈中特定部位的磷酸二酯鍵斷開。（切割位點）1.來源GATTCGAATTC3'3'5'5'磷酸二酯鍵2.種類1'2'3'4'5'1'2'3'4'5'A專一性的體現(xiàn)一、限制性內(nèi)切核酸酶（限制酶）---“分子手術刀”：數(shù)千種3.作用特點一般為4~8個或其他數(shù)量的核苷酸，最常見的為6個核苷酸。【問題】

你能根據(jù)所掌握的知識，推測限制酶存在于原核生物中的主要作用是什么嗎？原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵，所以它在長期的進化過程中形成了套完善的防御機制。限制酶就是它的一種防御性工具。當外源DNA入侵時，它會利用限制酶來切割外源DNA，使之失效，以保證自身的安全。【思考】為什么限制酶不切割細菌本身的DNA分子含某種限制酶的細菌的DNA分子不具備這種限制酶的識別序列，或者甲基化酶將甲基轉(zhuǎn)移到了限制酶所識別序列的堿基上，使限制酶不能將其切開。一、限制性內(nèi)切核酸酶（限制酶）---“分子手術刀”P74拓展應用第1題EcoRⅠ5’…G-A-A-T-T-C…3’3’…C-T-T-A-A-G…5’SmaⅠ5’…C-C-C-G-G-G…3’3’…G-G-G-C-C-C…5’BamHⅠ5’…G-G-A-T-C-C…3’3’…C-C-T-A-G-G…5’TaqⅠ5’……T-C-G-A……3’3’……A-G-C-T……5’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。特點1：都可以找到一條中心軸線；特點2：中軸線兩側(cè)的雙鏈DNA上的堿基是反向、對稱、重復排列的，稱為回文序列。思考：四種限制酶識別的特定序列有何特點？總結：能被限制酶所識別的序列一般都有回文序列4.識別序列一、限制性內(nèi)切核酸酶（限制酶）---“分子手術刀”【練習1】下面哪項不具有限制酶識別序列的特征（）A．GAATTC

CTTAAG

B．GGGGCCCC

CCCCGGGG

C．CTGCAG

GACGTC

D．CTAAATC

GATTTAG

D即時練習1形成黏性末端或平末端(1)產(chǎn)生黏性末端EcoRI識別序列為GAATTC切割部位為GA之間當限制酶在它識別序列的中軸線兩側(cè)將DNA分子的兩條鏈分別切開時，產(chǎn)生的是黏性末端。GCAATTTATACG5'3'3'5'GCTTAAAATTCG黏性末端錯位切5.識別結果一、限制性內(nèi)切核酸酶（限制酶）---“分子手術刀”形成黏性末端或平末端(2)產(chǎn)生平末端SmaI識別序列為CCCGGG切割部位為CG之間平末端當限制酶在它識別序列的中軸線處將DNA分子的兩條鏈分別切開時，產(chǎn)生的是平末端。CGCCGGGCGCGC5'3'3'5'CGCCGGGCGCGC平切5.識別結果一、限制性內(nèi)切核酸酶（限制酶）---“分子手術刀”EcoRⅠ屬名Escherichia首字母種加詞coli頭兩個字母R型菌株從中分離的第一個限制酶例如：流感嗜血桿菌(Haemophilusinfluenzae)d株中先后分離到3種限制酶，則分別命名為:HindIHindIIHindIII限制酶名字的由來EcoRⅠ：大腸桿菌（Escherichia

coli）R型菌株中分離出的第一個限制酶；SmaⅠ：粘質(zhì)沙雷氏菌（Serratia

marcescens）中分離出的第一個限制酶。P72資料卡同尾酶

寫出下列限制酶切割形成的DNA片段末端，并思考，同種限制酶切割的黏性末端一定相同嗎？不同種限制酶切出的黏性末端一定不同嗎？同尾酶：識別DNA分子中不同核苷酸序列，但能切割產(chǎn)生相同的黏性末端的限制酶。思考1①不同DNA分子用同一種限制酶切割形成的黏性末端都相同。【解析：酶具有專一性，識別的序列相同】②不同的限制酶切割可能產(chǎn)生相同的黏性末端。（比如SpeⅠ、XbaⅡ）P75拓展應用第2題【練習2】下側(cè)黏性末端是由______種限制酶作用產(chǎn)生的。3即時練習不能，限制酶只能識別并切開雙鏈DNA分子。（2）限制酶切一次可斷開

個磷酸二酯鍵，產(chǎn)生

個游離的磷酸基團，產(chǎn)生

個黏性末端，消耗

分子水。（3）要想獲得某個特定性狀的目的基因必須要用限制酶切幾個切口？可產(chǎn)生幾個黏性(平)末端？222（1）限制酶能切開RNA分子的磷酸二酯鍵？【練習3】請結合限制酶的作用特點，回答以下問題：要切2個切口，產(chǎn)生4個黏性(平)末端即時練習2【思考】把兩種來源不同的DNA分子進行拼接，應該怎樣處理呢？用同種限制酶切割(EcoRⅠ)TGAATTCGACTTAAGCAGAATTCTTCTTAAGA缺口怎么辦完全互補的黏性末端能通過氫鍵暫時連接在一起，但并不穩(wěn)定。DNA連接酶—“分子縫合針”恢復被限制酶切開的磷酸二酯鍵二、DNA連接酶——“分子縫合針”二、DNA連接酶——“分子縫合針”1.概念：將兩個雙鏈DNA片段“連接”起來的酶2.作用：將兩個DNA片段連接起來，恢復被限制酶切開的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵。5′3′TACGTACTGAAT5′3′5′3′CGCGCG5′3′CGCGCG切口切口切口CT5′3′5′3′TAGCAGATTA5′3′5′3′CGCGCGCGCGCG注意：1、DNA連接酶可連接雙鏈DNA中的兩條單鏈缺口，但不能連接單鏈DNA!2、DNA連接酶作用沒有特異性。種類來源大腸桿菌T4噬菌體作用注意二、DNA連接酶——“分子縫合針”E.coli

DNA連接酶T4DNA連接酶都能將雙鏈DNA片段“縫合“起來，恢復被限制酶切開的磷酸二酯鍵。兩種連接酶都可連接互補黏性末端與平末端，但E.coliDNA連接酶連接平末端效率遠低于T4DNA連接酶二、DNA連接酶——“分子縫合針”旁欄思考（P72）：DNA連接酶與DNA聚合酶是一回事嗎？為什么？DNA聚合酶AATT

GCAATTAATTDNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶只能將單個核苷酸連接到已有的核苷酸鏈上，形成磷酸二酯鍵。相同點：不同點：都是催化磷酸二酯鍵形成的酶。DNA聚合酶連接的是游離的脫氧核苷酸，需要模板；DNA連接酶連接的是DNA片段，不需要模板。與DNA相關的五種酶的比較酶1酶2酶4酶3酶5酶1:限制酶酶2:DNA連接酶酶3:解旋酶酶4:DNA聚合酶酶5:DNA水解酶（DNA酶）即時練習5.幾種相關酶的比較名稱作用部位作用結果限制酶

DNA連接酶DNA聚合酶DNA(水解)酶解旋酶磷酸二酯鍵堿基對之間的氫鍵將DNA切成兩個片段磷酸二酯鍵將兩個DNA片段連接為一個DNA分子磷酸二酯鍵