人教选修三DNA的重组技术---基本工程的工具

一.基因工程概念:通俗地说,就是按照人们的意愿,把一种生物的某种基因提取出来,加以修饰改造,然后放到另一种生物的细胞里,定向地改造生物的遗传性状.(又叫基因拼接技术或DNA重组技术)基因工程的别名操作环境操作对象操作水平基本过程实质结果基因拼接技术或DNA重组技术生物体外基因DNA分子水平人类需要的基因产物剪切→拼接→导入→表达基因重组基因工程的概念举例:基因工程培育抗虫棉的简要过程：普通棉花(无抗虫特性)苏云金芽孢杆菌提取抗虫基因加以修饰改造棉花细胞(含抗虫基因)棉花植株(有抗虫特性)•上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？提取导入加以修饰改造导入•解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？•基因工程中的关键步骤：关键步骤一：抗虫基因从细胞内提取出来关键步骤二：抗虫基因与运载体DNA连接关键步骤三：抗虫基因导入受体(棉花)细胞•解决其关键步骤需要哪些工具？步骤一的工具：步骤二的工具：步骤三的工具：基因的剪刀:限制酶基因的针线:DNA连接酶基因的运载工具:运载体1.1DNA重组技术的基本工具主要是从原核生物中分离纯化出来1、来源：一、“分子手术刀”—限制酶2、常见种类：如：EcoRI限制酶、SmaI限制酶专一性，识别双链DNA特定的核苷酸序列，切割特定部位（核苷酸之间的磷酸二酯键）3、特点：T磷酸二酯键1234512345A4、限制酶识别序列特点：识别的序列大多数由6个核苷酸组成，且都有一条中心轴线，中心轴线两侧双链DNA上的碱基是反向斜对称排列的5、切割ＤＮＡ的结果：产生两种末端黏性末端平末端当限制酶从识别序列的中心轴线两侧将DNA两条链分别切开时，带有几个伸出的核苷酸，它们之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时是平整的，这样的切口叫平末端。限制酶举例：大肠杆菌(E.coli)的一种限制酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开举例：SmaI限制酶的一种限制酶能识别GＧＧＣＣC序列，并在G和Ｃ之间切开GAATTCCGTAGAATTCGGATT尝试写出下列序列受EcoRI限制酶作用后的黏性末端CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATTCTTAAGGCATCTTAAGCCTAACTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATTGGCATCTTAAAATTCCGTAG二、“分子缝合针”——DNA连接酶1、根据酶的来源：分为E·coliDNA连接酶T4DNA连接酶2、连接部位：能将切开的ＤＮＡ双链“缝合”起来，恢复被限制酶切开的磷酸二酯键。3、具体连接部位：E·coliDNA连接酶：T4DNA连接酶：只能连接:黏性末端，不能连接平末端既能连接黏性末端，又能连接平末端（但效率较低）DNA连接酶与DNA聚合酶的异同点：都能使两个核苷酸之间形成磷酸二酯键相同点：不同点：1）DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核酸片段上，形成磷酸二酯键；而DNA连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键2）DNA聚合酶需要以一条DNA链为模板，将单个核苷酸连接成一条互补链；而DNA连接酶不需要模板1假如目的基因导入受体细胞后不能复制将怎样？2、作为载体没有切割位点将怎样？3、目的基因是否进入受体细胞，你如何察觉？4、如果载体对受体细胞有害将怎样?若导入后不能复制，那么将在细胞增殖中丢失若没有切割位点，目的基因不可能插入若载体上有标记基因，在载体进入受体细胞后，就可通过标记基因的表达来检测若有害，将影响受体细胞新陈代谢，那么转入的目的基因也无立足之地。二、“分子运输车”——载体1、作为载体的必备条件：1、具有能自我复制的能力2、有一个或多个限制酶的切割位点3、带有标记基因4、对受体细胞无害等等1）质粒（最常用）：2、常用的载体：2）λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等在基因工程操作中真正使用的质粒都是经过人工改造的是一种裸露的、结构简单、独立于细菌染色体之外，且具有自我复制能力的双链环状DNA分子能复制并带着插入的目的基因一起复制有切割位点有标记基因的存在，将来可用含青霉素的培养基鉴别。质粒结构图：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A2、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DNAD2、下列关于酶的说法不正确的是（）A、限制酶广泛存在于各种生物中，微生物中很少分布B、一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列C、不同的限制酶切割DNA的切点不同D、限制酶的作用主要是用来提取目的基因A3、下列哪项不是基因工程中经常使用的用来运载目的基因的载体（）A、细菌质粒B、噬菌体C、动植物病毒D、细菌核区的DNAD4、下列说法正确的是（）A、DNA连接酶最初是从人体细胞中发现的B、限制酶的切口一定是GAATTC碱基序列C、质粒是基因工程中唯一用作运载目的基因的运载体D、利用运载体在宿主细胞内对目的基因进行大量复制的过程可称为“克隆”D4、有关基因工程的叙述中，错误的是（）A、DNA连接酶将黏性末端的碱基对连接起来B、限制酶用于目的基因的获得C、目的基因须由载体导入受体细胞D、人工合成目的基因不用限制性内切酶A5、有关基因工程的叙述正确的是（）A、限制酶只在获得目的基因时才用B、重组质粒的形成在细胞内完成C、质粒都可作为载体D、蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料D6、下列关于质粒的叙述，正确的是A、质粒是广泛存在于细菌细胞中的一种颗粒状细胞器B、质粒是细菌细胞质中能够自主复制的小型环状DNA分子C、质粒只有在导入宿主细胞后才能在宿主细胞内复制D、细菌质粒的复制过程一定是在宿主细胞外独立进行的B7、在基因工程中，科学家所用的“手术刀”、“缝合针”和“运载体”分别是指A.大肠杆菌病毒、质粒、DNA连接酶B.噬菌体、质粒、DNA连接酶C.限制酶、RNA连接酶、质粒D.限制酶、DNA连接酶、质粒D