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1、 同学们，新的学期，新的希望，新的同学们，新的学期，新的希望，新的起点，在这充满希望的季节里，起点，在这充满希望的季节里，我衷心我衷心祝愿同学们在新的学期身体健康、生活愉祝愿同学们在新的学期身体健康、生活愉快、学习进步！快、学习进步！制作者：吴洁容制作者：吴洁容基因工程的产物基因工程的产物基因工程专题专题11、概念、概念:基因工程基因工程基因工程基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，是指按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过并通过体外体外DNADNA重组重组和转基因等技术，赋予生物以新的和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型遗传特性，从而创造出更符
2、合人们需要的新的生物类型和生物产品。由于基因工程是在和生物产品。由于基因工程是在DNADNA分子水平分子水平上进行设上进行设计和施工的，因此又叫做计和施工的，因此又叫做DNADNA重组技术或基因拼接技术。重组技术或基因拼接技术。通俗的说，就是通俗的说，就是通俗的说，就是通俗的说，就是按照人们的意愿按照人们的意愿按照人们的意愿按照人们的意愿，把，把，把，把一种生物一种生物一种生物一种生物的的的的某种基某种基某种基某种基因因因因提取提取提取提取(复制复制复制复制)出来，加以修饰改造，然后放到出来，加以修饰改造，然后放到出来，加以修饰改造，然后放到出来，加以修饰改造，然后放到另一种生另一种生另一种生
3、另一种生物的细胞里物的细胞里物的细胞里物的细胞里，定向地改造生物的遗传特性。，定向地改造生物的遗传特性。，定向地改造生物的遗传特性。，定向地改造生物的遗传特性。一、基因工程的概念一、基因工程的概念2 2、场所、场所:生物体外生物体外3、基因工程的最终目的基因工程的最终目的基因工程的最终目的基因工程的最终目的:定向改造生物的遗传性状定向改造生物的遗传性状定向改造生物的遗传性状定向改造生物的遗传性状4、基因工程的主要目的基因工程的主要目的基因工程的主要目的基因工程的主要目的:定向改造生物的遗传性状，获得人类所需要的基因定向改造生物的遗传性状，获得人类所需要的基因定向改造生物的遗传性状，获得人类所需
4、要的基因定向改造生物的遗传性状，获得人类所需要的基因产物产物产物产物5、实质：、实质：基因重组基因重组6、结果：、结果：获得人类所需要的基因产物获得人类所需要的基因产物获得人类所需要的基因产物获得人类所需要的基因产物1基因工程是指按照人们的意愿，在水平，进行严格的设计，通过和等技术，赋予生物以，创造出更符合。它也叫。DNA分子分子DNA重组重组转基因转基因新的遗传特性新的遗传特性人们需要的新的生人们需要的新的生物类型和生物产品。物类型和生物产品。DNA重组技术重组技术或基因拼接技术。或基因拼接技术。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实质
5、实质结果结果基因拼接技术或基因拼接技术或DNADNA重组技术重组技术生物体外生物体外基因基因DNADNA分子水平分子水平人类需要的基因产物人类需要的基因产物剪切剪切 拼接拼接 导入导入 表达表达基因重组基因重组基因工程的概念基因工程的概念二、二、DNA 重组技术的基本工具重组技术的基本工具“分子手术刀分子手术刀”限制酶限制酶“分子缝合针分子缝合针”DNA连接酶连接酶“分子运输车分子运输车”（运（运载体载体）基因进入受体细胞的载体基因进入受体细胞的载体 识别双链识别双链识别双链识别双链DNA DNA 分子的某种分子的某种分子的某种分子的某种特定的核苷酸序特定的核苷酸序特定的核苷酸序特定的核苷酸序
6、列列列列，并且使每一条链中，并且使每一条链中，并且使每一条链中，并且使每一条链中特定部位特定部位特定部位特定部位的两个核苷的两个核苷的两个核苷的两个核苷酸之间的酸之间的酸之间的酸之间的磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键断开断开断开断开.（特异性特异性特异性特异性）原核生物（微生物）原核生物（微生物）原核生物（微生物）原核生物（微生物）4000种。种。1、来源：、来源：2、种类：、种类：3、作用：、作用：4、结果：、结果：形成两种末端形成两种末端形成两种末端形成两种末端三、三、“分子手术刀分子手术刀”限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶粘性末端粘性末端平末端平末端5、例子：、例子：EcoR（大
7、肠杆菌限制酶）、（大肠杆菌限制酶）、Sma6、特点：、特点：一种一种限制酶只能识别一种特定的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序核苷酸序核苷酸序核苷酸序列列列列并且能在并且能在并且能在并且能在特定的切点上切割特定的切点上切割特定的切点上切割特定的切点上切割DNADNA分子分子分子分子(酶的专一性酶的专一性酶的专一性酶的专一性)黏性末端和平末端黏性末端和平末端 当限制酶在它识别序列的中心轴线两当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将侧将DNA的两条链分别切开时，产生的是的两条链分别切开时，产生的是黏性末端。黏性末端。而当限制酶在它识别序列的中而当限制酶在它识别序列的中心轴线处切开时，产生的则是心轴线处切
8、开时，产生的则是平末端。平末端。大肠杆菌的一种限制酶（大肠杆菌的一种限制酶（EcoR)能识别能识别GAATTC序列，序列，并在并在并在并在GG和和和和A A或或或或A A与与与与GG之间切开。之间切开。之间切开。之间切开。SmaI识别识别CCCGGG序列序列,并在并在并在并在C C和和和和GG或或或或GG与与与与C C之间切开。之间切开。之间切开。之间切开。限制酶限制酶限制限制限制限制酶酶酶酶什么叫黏性末端？什么叫黏性末端？什么叫黏性末端？什么叫黏性末端？被限制酶切开的被限制酶切开的DNA两条单链的切口，两条单链的切口，带有几个带有几个伸出的核苷酸伸出的核苷酸，他们之间正好，他们之间正好互互补
9、配对补配对，这样的切口叫，这样的切口叫黏性末端黏性末端。什么叫平末端？什么叫平末端？当限制酶当限制酶从识别序列的中心轴线处从识别序列的中心轴线处切开时，切开时，切开的切开的DNADNA两条单链的切口，是两条单链的切口，是平整的，这样的切口叫平整的，这样的切口叫平末端平末端。限制酶的识别序列：限制酶的识别序列：Go backGo back能被限制性内切酶特能被限制性内切酶特异性识别的切割部位异性识别的切割部位都具有回文序列：在都具有回文序列：在切割部位，一条链正切割部位，一条链正向读的碱基顺序与另向读的碱基顺序与另一条链反向读的顺序一条链反向读的顺序完全一致。完全一致。课堂反聩课堂反聩1.下图示
10、限制酶切割下图示限制酶切割DNA分子的过程：从图中可知，分子的过程：从图中可知，该限制酶能识别的酶基序列及切点是该限制酶能识别的酶基序列及切点是（）A、CTTAAG，切点在，切点在C和和T之间之间 B、CTTAAG，切点在，切点在G和和A之间之间C、GAATTC，切点在，切点在G和和A之间之间 D、GAATTC，切点在，切点在C和和T之间之间C C四、四、“分子缝合针分子缝合针”DNA连接酶连接酶1、种类：、种类：2、作用部位：、作用部位：两类两类Ecoli DNA连接酶连接酶T4 DNA连接酶连接酶磷酸二酯键磷酸二酯键 作用作用:将双链将双链 DNA片段片段“缝合缝合”起来，恢复起来，恢复被
11、被限制酶切开的两个核苷限制酶切开的两个核苷限制酶切开的两个核苷限制酶切开的两个核苷酸酸之间的之间的之间的之间的磷酸二酯键磷酸二酯键,这这样一个重组的样一个重组的DNA分子就形成了。分子就形成了。可把黏性末端之间的可把黏性末端之间的缝隙缝隙“缝合缝合”起来，起来，Ecoli DNAEcoli DNA连接酶或连接酶或连接酶或连接酶或T T4 4DNADNA连接酶连接酶连接酶连接酶即即即即恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键T4 DNA DNA连接酶连接酶连接酶
12、连接酶还可把还可把平末端之间的缝隙平末端之间的缝隙“缝合缝合”起来，但效率较低起来，但效率较低T T4 4DNADNA连接酶连接酶连接酶连接酶3、EcoliEcoliDNADNA连接酶连接酶连接酶连接酶与与T4DNAT4DNA连接酶比较连接酶比较连接酶比较连接酶比较：类型类型类型类型EcoliEcoliDNADNA连接酶连接酶连接酶连接酶T T4 4DNADNA连接酶连接酶连接酶连接酶来源来源来源来源功能功能功能功能大肠杆菌大肠杆菌大肠杆菌大肠杆菌T T4 4噬菌体噬菌体噬菌体噬菌体恢复恢复恢复恢复磷酸磷酸磷酸磷酸二酯键二酯键二酯键二酯键只能连接只能连接只能连接只能连接黏性末端黏性末端黏性末端
13、黏性末端能连接能连接能连接能连接黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端和和和和平末端平末端平末端平末端(效率较低效率较低效率较低效率较低)相同点相同点相同点相同点差别差别差别差别（二）（二）“分子缝合针分子缝合针”DNA连接连接酶酶DNADNADNADNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶DNADNADNADNA连接酶连接酶连接酶连接酶区别区别1 1区别区别2 2相同点相同点寻根问底寻根问底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?为什么为什么?1)1)只能将只能将单个核苷酸单个核苷酸连连接到已有的核酸片段上，接到已有的核酸片段上，形成磷酸二酯键形成磷酸二酯键形成形成磷酸二酯键磷酸二酯键1
14、)1)在在两个两个DNADNA片段之片段之间间形成磷酸二酯键形成磷酸二酯键2)2)以以一条一条DNADNA链为模板链为模板，将将将将单个核苷酸单个核苷酸单个核苷酸单个核苷酸通过磷酸通过磷酸通过磷酸通过磷酸二酯键二酯键二酯键二酯键连接成一条互补连接成一条互补的的DNADNA链链2)2)将将DNADNA双链上的双链上的两两个缺口同时连接个缺口同时连接起来，起来，不需要模板不需要模板Go onDNA连接酶连接酶DNA聚合酶聚合酶连接连接DNA链链 双链双链 单链单链连接部位连接部位两两DNA片段之间片段之间的磷酸二酯键的磷酸二酯键将游离的脱氧将游离的脱氧核苷酸通过磷核苷酸通过磷酸二酯键连接酸二酯键连
15、接起来。起来。寻根问底寻根问底：DNA连接酶和连接酶和DNA聚合酶是一回事吗？为什么？聚合酶是一回事吗？为什么？限制酶DNA解旋酶区别限制性内切酶与限制性内切酶与DNA解旋酶的区别解旋酶的区别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键的磷酸二酯键将将DNADNA两条链的氢键两条链的氢键打开形成两条单链打开形成两条单链50.据右图所示，有关工具酶功能的叙述不正确的是（据右图所示，有关工具酶功能的叙述不正确的是（）A.限制性内切酶可以切断限制性内切酶可以切断a处，处，DNA连接酶可以连接连接酶可以连接a处处B.DNA聚合酶可以连接聚合酶可以连接a处处C.解旋酶可以使解旋酶可以使b处解开处
16、解开D.连接连接C处的酶可以为处的酶可以为DNA连接酶连接酶D五、基因进入受体细胞的载体五、基因进入受体细胞的载体-“分子运输分子运输车车”要让一个从甲生物细胞内取出来要让一个从甲生物细胞内取出来的基因在乙生物体内进行表达，还的基因在乙生物体内进行表达，还要将这个基因送到乙生物的细胞内要将这个基因送到乙生物的细胞内去！能将外源基因送入细胞的工具去！能将外源基因送入细胞的工具就是运载体。就是运载体。常用的运载体：质粒常用的运载体：质粒能复制并带着能复制并带着能复制并带着能复制并带着插入的目的基插入的目的基插入的目的基插入的目的基因一起复制因一起复制因一起复制因一起复制有切割位点有切割位点有切割位
17、点有切割位点有标记基因的有标记基因的有标记基因的有标记基因的存在，可用含存在，可用含存在，可用含存在，可用含氨苄青霉素的氨苄青霉素的氨苄青霉素的氨苄青霉素的培养基鉴别培养基鉴别培养基鉴别培养基鉴别五、“分子运输车”基因进入受体细胞的载体运载体需具备的四个条件：有1多个不同的限制酶切点对受体细胞无害导入基因能在受体细胞中复制、表达（能在宿主细胞内复制并稳定地保存）具有某些标记基因，便于筛选常用运载体：细菌的质粒 噬菌体衍生物噬菌体衍生物 （3）动植物病毒3、质粒的特点、质粒的特点:质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外之外,并具有自我复制能
18、力的双链环状并具有自我复制能力的双链环状DNA分子分子4、是不是所有的质粒都可以用作运、是不是所有的质粒都可以用作运载体？不是。天然的质粒不能用作运不是。天然的质粒不能用作运载体,作为运运载体都是人工改造过的.例题分析（一）农业上大量使用化肥存在许多负面影响，生物固氮已成为一项重要研究课题，实验证明，生物固氮是某些微生物（如根瘤菌、蓝藻等）将空气中的N2固定为NH3的过程。（1）与人工合成NH3所需的高温、高压条件相比，生物固氮的顺利进行是因为根瘤菌、蓝藻体内含有特定的 ，这类物质的化学本质是 。酶酶蛋白质蛋白质例题分析（二）干扰素是治疗癌症的重要物质，人血液中每升只能提取0.05g干扰素，因
19、而其价格昂贵，平民百姓用不起。但美国有一家公司用遗传工程方法合成了价格低廉、药性一样的干扰素，其具体做法是：（1）从人的淋巴细胞中提取能指导干扰素合成的_，并使之与一种叫做质粒的DNA结合，然后移植到酵母菌内，从而用酵母菌来_。（2）酵母菌能用_方式繁殖，速度很快，所以，能在较短的时间内大量生产 。利用这种方法不仅产量高，并且成本也较低。基因基因产生产生干扰素干扰素出芽出芽干扰素干扰素随堂练习：1、关于限制酶的说法中，正确的是（、关于限制酶的说法中，正确的是（）A、限制酶是一种酶，只识别、限制酶是一种酶，只识别GAATTC碱基序碱基序 列列B、EcoRI切割的是切割的是GA之间的氢键之间的氢键
20、C限制酶一般不切割自身的限制酶一般不切割自身的DNA分子，只切分子，只切 割外源割外源DNAD限制酶只存在于原核生物中限制酶只存在于原核生物中答案：答案：C2.（多选）（多选）有关基因工程的叙述中，错误的是有关基因工程的叙述中，错误的是 A、基因工程技术能定向地改造生物的遗传、基因工程技术能定向地改造生物的遗传 性状，培育生物新品种性状，培育生物新品种 B、重组、重组DNA的形成在细胞内完成的形成在细胞内完成 C、目的基因须由运载体导入受体细胞、目的基因须由运载体导入受体细胞 D、质粒都可作为运载体、质粒都可作为运载体答案：答案：BD3.下列四条下列四条DNA分子，彼此间具有粘性末端的一组是分
21、子，彼此间具有粘性末端的一组是 A B C D答案：答案：D7在在DNA 测序工作中，需要将某些限制性内切酶的限测序工作中，需要将某些限制性内切酶的限制位点在制位点在 DNA上定位，使其成为上定位，使其成为 DNA 分子中的物理分子中的物理参照点。这项工作叫做参照点。这项工作叫做“限制酶图谱的构建限制酶图谱的构建”。假设有。假设有以下一项实验：用限制酶以下一项实验：用限制酶 Hind，BamH和二者的和二者的混合物分别降解一个混合物分别降解一个 4kb（1kb即即1千个碱基对）大小千个碱基对）大小的线性的线性DNA 分子，降解产物分别进行凝胶电泳，在电分子，降解产物分别进行凝胶电泳，在电场的作
22、用下，降解产物分开，如下图所示。据此分析，场的作用下，降解产物分开，如下图所示。据此分析，这两种限制性内切酶在该这两种限制性内切酶在该DNA 分子上的限制位点数目分子上的限制位点数目是以下哪一组？是以下哪一组？AHind1个，个，BamH2 个个 BHind2个，个，BamH3个个CHind2个，个，BamH1 个个 DHind和和BamH各有各有2 个个A10、限制性内切酶能识别特定的、限制性内切酶能识别特定的DNA序列并进行剪切，序列并进行剪切，不同的限制性内切酶可以对不同的核酸序列进行剪切。不同的限制性内切酶可以对不同的核酸序列进行剪切。现以现以3种不同的限制性内切酶对一种不同的限制性内
23、切酶对一6.2kb大小的线状大小的线状DNA进行剪切后。用凝胶电泳分离各核酸片段，实验结果如进行剪切后。用凝胶电泳分离各核酸片段，实验结果如图所示。图所示。请问：请问：3种不同的限制性内切酶在此种不同的限制性内切酶在此DNA片段上相应切片段上相应切点的位置（点的位置（）Dv2和7能连接形成ACGTTGCA；v4和8能连接形成GAATTCCTTAAG；v3和6能连接形成GCGCCGCG；v1和5能连接形成CTGCAGGACGTC。思考与探究思考与探究:12、天然的、天然的DNA分子可以直接用做基因工分子可以直接用做基因工程载体吗？为什么？程载体吗？为什么？提示：提示：提示：提示：基因工程中作为载
24、体使用的基因工程中作为载体使用的基因工程中作为载体使用的基因工程中作为载体使用的DNADNA分子很多都是质粒分子很多都是质粒分子很多都是质粒分子很多都是质粒（plasmidplasmid），即独立于细菌拟核染色体），即独立于细菌拟核染色体），即独立于细菌拟核染色体），即独立于细菌拟核染色体DNADNA之外之外之外之外的一种可以自我复制、双链闭环的裸露的的一种可以自我复制、双链闭环的裸露的的一种可以自我复制、双链闭环的裸露的的一种可以自我复制、双链闭环的裸露的DNADNA分子。分子。分子。分子。是否任何质粒都可以作为基因工程载体使用呢？是否任何质粒都可以作为基因工程载体使用呢？是否任何质粒都可以作为基因工程载体使用呢？是否任何质粒都可以作为基因工程载体使用呢？不是，作为基因工程使用的载体必需满足以下条件：不是，作为基因工程使用的载体必需满足以下条件：不是，作为基因工程使用的载体必需满足以下条件：不是，作为基因工程使用的载体必需满足以下条件：思考与探究思考与探究 P73、DNA连接酶有连接单链连接酶有连接单链DNA的本领吗？的本领吗？迄今为止，所发现的迄今为止，所发现的DNA连接酶都连接酶都不具有连接单链不具有连接单链DNA的能力，至于原因，的能力，至于原因，现在还不清楚，也许将来会发现可以连现在还不清楚，也许将来会发现可以连接单链接单链DNA的酶。的酶。思考与探究思考与探究 P7