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1、专题一：基因工程基因工程的应用：2005年全世界约有糖尿病患者1.8亿,我国约6000万。治疗糖尿病特效药胰岛素。每100kg 猪或牛的胰腺中仅可提取45g。1979年，美国将人的胰岛素基因重组到大肠杆菌内，实现了细菌生产胰岛素，大大降低了生产成本。DNA(DNA(基因基因)mRNA mRNA 蛋白质蛋白质(性状性状)转录转录翻译翻译思考：基因的表达与基因的什么过程有关？密码子在生物界是密码子在生物界是的！的！通用基因工程的产物：多彩小鱼转基因小鼠转基因小猪辣椒香蕉蓝色玫瑰黑籽番茄生长快、肉质好的转基因鱼(中国)乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷)基因工程的定义按照人们的意愿，把一种生物的
2、某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造后一种生物的遗传性状。供体生物 目的基因在体外剪切和拼接，建构重组DNA 分子受体生物也称基因拼接技术或DNA 重组技术基因工程的目的：赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人类需要的新的生物类型 和生物产品。问题探讨：苏云金芽孢杆菌含有一种可以合成毒蛋白的基因。让细菌的毒蛋白基因在棉花细胞中表达，可培育出抵抗棉铃虫害的抗虫棉。普通棉花抗虫棉想一想：完成抗虫棉的培育，需要哪些关键工作？基因工程培育抗虫棉的简要过程：普通棉花(无抗虫特性)提取提取抗虫基因通过运载体导入通过运载体导入转基因棉花含抗虫基因转基因棉花有抗虫特性苏云金芽
3、孢杆菌转基因棉花产生伴胞晶体思考：在以上过程中关键步骤或难点是什么？在以上过程中关键步骤或难点是什么？基因工程培育抗虫棉的关键步骤：关键步骤一：抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取出来关键步骤二：抗虫基因与棉花DNA“缝合”关键步骤三：抗虫基因进入棉花细胞“分子手术刀”限制性核酸内切酶“分子缝合针”DNA连接酶“分子运输车”载体一、限制性核酸内切酶“分子手术刀”1名称：限制性核酸内切酶，又称限制酶主要从原核生物中分离纯化。2作用特点：识别特定核苷酸序列，使每条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。3作用结果：产生黏性末端或平末端。思考：限制酶在原核生物中的作用？1.种类与命名 现在已经从
4、约300 种微生物中分离出了约4000 种限制性内切酶(限制酶)。粘质沙雷氏杆菌（Serratia marcesens）SSmama大肠杆菌大肠杆菌（EscherichiaEscherichia coli coli RR）EEcocoRR命名方法1.作用特点断开磷酸二酯键磷酸二酯键 T12345 A12 345HHHHHO T12345 A12 345HHHHOH2O+1.作用特点断开磷酸二酯键限制酶 DNA 解旋酶区别限制性内切酶与DNA 解旋酶的区别切割特定的核苷酸序列的磷酸二酯键将DNA 两条链的氢键打开形成两条单链限制酶 DNA 水解酶区别限制性内切酶与DNA 水解酶的区别切割特定的核
5、苷酸序列的磷酸二酯键，形成片段的DNA.切割磷酸二酯键，形成单个的脱氧核苷酸。限制酶的识别序列：在切割部位，一条链正向读的碱基顺序与另一条链反向读的顺序完全一致。1.作用特点断开磷酸二酯键EcoR 黏性末端黏性末端1.作用特点断开磷酸二酯键Sma 平末端 平末端Sma 的平切中轴线平末端DNA 序列切割位点切割位点中轴线EcoR 的错位切黏性末端DNA 序列限制酶的作用结果：产生黏性末端或平末端。二、“分子缝合针”DNA连接酶1种类：Ecoli DNA连接酶 T4 DNA连接酶2作用：恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间 的磷酸二酯键。3作用原理：催化磷酸二酯键形成1.Ecoli DNA连接酶或T
6、4DNA连接酶恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键磷酸二酯键2.T4DNA连接酶TT44 DNA DNA连接酶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，起来，但效率较低但效率较低TT44DN ADN A连接酶连接酶3.连接酶类型总结类型EcoliEcoliDNADNA连接酶连接酶TT44DNADNA连接酶连接酶来源来源功能功能大肠杆菌大肠杆菌TT44噬菌体噬菌体恢复恢复磷酸磷酸二酯键二酯键只能连接只能连接黏性末端黏性末端能连接能连接黏性末端黏性末端和和平末端平末端(效率较低效率较低)相同点相同点差别差别4.比较：DNA连接酶与
7、DNA聚合酶DNA 聚合酶 DNA 连接酶区别1区别2相同点1)只能将单个核苷酸连接到已有的核酸片段上，形成磷酸二酯键形成磷酸二酯键1)在两个DNA 片段之间形成磷酸二酯键2)以一条DNA 链为模板，将将单个核苷酸单个核苷酸通过磷酸通过磷酸二酯键二酯键连接成一条互补的DNA 链2)将DNA 双链上的两个缺口同时连接起来，不需要模板三、“分子运输车”载体1载体需要的条件：有1多个限制酶切点 对受体细胞无害 导入基因能在受体细胞中复制、表达 有某些标记基因，便于筛选2常用运载体：细菌的质粒噬菌体衍生物或某些动植物病毒。常用的载体：质粒能复制并带着能复制并带着插入的目的基插入的目的基因一起复制因一起
8、复制有切割位点有切割位点有标记基因的有标记基因的存在，可用含存在，可用含氨苄青霉素的氨苄青霉素的培养基鉴别培养基鉴别小结小结基因工程的工具限制酶主要存在于原核生物中具有专一性(识别序列)切开DNA分子的磷酸二酯键DNA连接酶连接磷酸二酯键 种类E.coliDNA连接酶T4 DNA连接酶运载工 具具备的条件结构简单,大小适中能在宿主细胞中自我复制并稳定存在具一个或多个限制酶切位点具标记基因质粒、噬菌体衍生物、动植物病毒课堂练习：1.在基因工程中，切割运载体和含有目的基因的DNA片段，需使用（）A.同种限制酶 B.两种限制酶C.同种连接酶 D.两种连接酶A课堂练习：2.不属于质粒被选为基因运载体的理由是（）A、能复制 B、有多个限制酶切点 C、具有标记基因 D、它是环状DNAD课堂练习：3.以下说法正确的是（）A、所有的限制酶只能识别一种特定的 核苷酸序列 B、质粒是基因工程中唯一的运载体 C、运载体必须具备的条件之一是：具有多个 限制酶切点，以便与外源基因连接 D、基因控制的性状都能在后代表现出来C