1、專題一基因工程設想一 能否培養出具有抗蟲性狀的抗蟲棉呢？ 胰島素是治療糖尿病的特效藥,長期以來只能從豬、牛等動物的胰腺中提取，產量低成本高。 而微生物生長迅速，容易控制。于是科學家設想，若能將人的胰島素基因導入微生物體內，并得以表達，就不僅能解決產量問題，還能大大降低生產成本，使藥品價格大幅下降。設想二 能否讓微生物產生出適合人的胰島素等珍貴藥物？ 這些定向改造基因的設想能實現嗎？ 經過多年的努力，科學家終于在20世紀70年代創立了可以定向改造生物的新技術 基因工程基因工程的產物基因工程的概念： 基因工程是指按照人們的愿望，進行嚴格的設計，并通過體外DNA重組和轉基因等技術，賦予生物以新的遺傳

2、特性，從而創造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產品。由于基因工程是在DNA分子水平上進行設計和施工的，因此又叫做DNA重組技術或基因拼接技術。基因工程的別名操作環境操作對象操作水平基本過程實質結果基因拼接技術或DNA重組技術生物體外基因DNA分子水平剪切 拼接 導入 表達基因重組基因工程的概念：定向地改造生物的遺傳性狀，獲得人類所需要的品種。普通棉花 抗蟲棉基因工程培育抗蟲棉的簡要過程：普通棉花(無抗蟲特性)蘇云金芽孢桿菌提取抗蟲基因與運載體DNA拼接導入棉花細胞(含抗蟲基因)轉基因棉花植株(有抗蟲特性)上述培育抗蟲棉的關鍵步驟是什么？解決培育抗蟲棉的關鍵步驟需要哪些工具？“分子手術刀”

3、限制性核酸內切酶關鍵步驟一：從蘇云金芽孢桿菌細胞內提取出來抗蟲基因關鍵步驟二：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連接酶“分子運輸車” 運載體 1 .1、DNA重組技術的基本工具“分子手術刀”-“分子縫合針”-“分子運輸車”-限制性核酸內切酶DNA連接酶運載體專一性，識別雙鏈DNA 分子的某種特定的核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。主要是從原核生物中分離純化出來的一種酶。約4000種。 1、來源： 2、種類：3、特點：5、結果：形成兩種末端一、 “分子手術刀” 限制性核酸內切酶粘性末端平末端切割DNA4、作用：

4、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形成了一套完善的防御機制，以防止外來病原物的侵害。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，以保證自身的安全。所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNA、使之失效，從而達到保護自身的目的。限制酶在原核生物中的作用：尋根問底(P4)你能推測限制酶存在于原核生物中的作用是是什么嗎？限制酶的識別特點以中軸線雙側的DNA上堿基呈反向對稱， 重復排列 如：GAA TTC CCC GGG CTT AAG GGG CCCG A A T T CC T T A A GC C C G G GG G G C C

5、 CA A G C T TT T C G A A中軸線（專一性）EcoR（在G與A之間切割）Sma（在G與C之間切割）Hind （在A與A之間切割）觀察切割位點 大腸桿菌的一種限制酶（EcoR)能識別GAATTC序列，并在G和A之間切開形成黏性末端。 Sma能識別CCCGGG序列，并在C和G之間切割形成平末端 。EcoR黏性末端黏性末端中心軸線兩側切開什么叫黏性末端？ 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。Sma平末端平末端中心軸線處切開什么叫平末端？ 當限制酶從識別序列的中心軸線處切開時，切開的DNA兩條單鏈的切口，是平整的，這

6、樣的切口叫平末端。思考與探究 P7為什么限制酶不剪切細菌本身的DNA？ 通過長期的進化，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，或者通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，盡管細菌中含有某種限制酶也不會使自身的DNA被切斷，并且可以防止外源DNA的入侵。 3、特點: 4、作用： 5、結果：1、簡稱：2、分布：工具1：限制性核酸內切酶主要在原核生物中限制酶識別特定核苷酸列,切割特定切點（專一性）切割DNA產生黏性未端或平末端小結要想獲得某個特定性狀的基因必須要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(

7、平)末端。如果把兩種來源不同的DNA用同一種限制酶來切割，會怎樣呢？ 會產生相同的黏性(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。思考?GAATTCCTTAAGGAATTCCTTAAGEcoRGAATTCCTTAAGGAATTCCTTAAG不同來源的DNA片段混合將不同種來源的DNA片段連接起來生物A基因片段生物B基因片段GAATTCCTTAAGGAATTCCTTAAG酶切割基因的針線：DNA連接酶G A A T T CC T T A A GG A A T T CC T T A A GG C T T A A A A T T C GG C T T A A A

8、 A T T C GG C T T A A A A T T C G用同種限制酶切割 二、 “分子縫合針” DNA連接酶 作用把2個DNA片段末端之間的 縫隙“縫合”起來。G A A T T C C T T A A G 即脫氧核糖、磷酸基之間的連接 GP AP 限制酶切割后有兩種不同的結果，一種產生黏性末端，一種產生平末端。那么恢復它們的連接時，所用DNA連接酶是否一樣呢？DNA連接酶的種類：E.coliDNA連接酶：只連接黏性末端T4DNA連接酶：連接黏性末端和平末端大腸桿菌T4噬菌體？ 可把黏性末端之間的縫隙“縫合”起來，即恢復被限制酶切開的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵EcoliDNA連接酶T

9、4DNA連接酶 可把平末端之間的縫隙“縫合”起來， 也 可把黏性末端之間的縫隙“縫合”起來，DNA聚合酶DNA連接酶用途尋根問底 (P6)DNA連接酶與DNA聚合酶是一回事嗎?為什么?將單個核苷酸連接到已有的核酸片段上，形成磷酸二酯鍵在兩個DNA片段之間形成磷酸二酯鍵作用 對象DNA復制基因重租DNA連接酶與DNA聚合酶比較：鏈條數 單鏈雙鏈3、類型Ecoli DNA連接酶 來源：大腸桿菌作用特點：只連接黏性末端 T4DNA連接酶 來源：T4噬菌體作用特點：連接黏性末端和平末端 2、作用原理：催化磷酸二酯鍵形成1、作用: ：工具2： DNA連接酶 把DNA片段拼接成新的DNA，4、 DNA連接

10、酶與DNA聚合酶比較小結 例.限制酶在DNA的任何部位都能將DNA切開嗎？以下是四種不同限制酶切割形成的DNA片段:你是否能用DNA連接酶將它們連接起來？ CTGCA G ACTG CG GC G CTTAA GACGTC GCCG GTCA AATTCG 和能連接形成ACTGGTCA和能連接形成G CTTAAAATTCG CG GC GCCG 和能連接形成和能連接形成CTGCA G GACGTC 反向對稱DNA連接酶有連接單鏈DNA的本領嗎？ 迄今為止，所發現的DNA連接酶都不具有連接單鏈DNA的能力，至于原因，現在還不清楚，也許將來會發現可以連接單鏈DNA的酶。思考與探究 P7 要讓一個從

11、甲生物細胞內取出來的基因在乙生物體內進行表達，首先得將這個基因送到乙生物的細胞內去！能將外源基因送入受體細胞的工具就是載體。基因工程的載體來源：作為基因工程的載體需要怎樣的條件呢？質粒、噬菌體、動植物病毒作用：將重組基因導入受體細胞 三、 “分子運輸車” 基因進入受體細胞的載體論一論2、能否用SARS病毒作為基因載體？3、作為載體，若沒有切割位點將怎樣？4、攜帶目的基因的載體是否進入了受體細胞，如何鑒定？5、假如目的基因導入受體細胞后不能復制，將怎樣？1、從化學組成來看，載體應含有什么成分？雙鏈DNA不能不能進行DNA的重組載體上應有標記基因可能造成基因丟失 1、載體必須具備的條件：能夠在宿主

12、細胞中復制并穩定地保存；具有一至多個限制酶切點，以便與 外源基因連接具有某些標記基因，便于進行篩選。 如：抗菌素的抗性基因、 產物具有顏色反應的基因等。 對受體細胞無害 2 常用的載體： 質粒， 噬菌體的衍生物， 動植物病毒等認識常用的載體質粒 質粒是基因工程常用的載體，一種裸露的、結構簡單、獨立于染色體或細菌擬核之外，能自我復制的小型環狀雙鏈DNA分子，對宿主細胞沒有影響，主要存在于細菌和酵母菌體內。其中最常用的是大腸桿菌質粒。能復制并帶著插入的目的基因一起復制有切割位點有標記基因3、質粒本質：小型環狀DNA分子。分布：許多細菌、 酵母菌等生物質粒的特點：1、細胞染色體（或擬核DNA分子）外

13、能自主復制的小型環狀DNA分子；2、質粒的存在對宿主細胞無影響；3、質粒的復制只能在宿主細胞內完成。1、能自我復制2、具有一個或多個限制酶切點3、具有遺傳標記基因4、對受體細胞無害、易分離5、大小適合，便于操作質粒作為運載體的條件： 在進行基因工程操作中,真正被用作載體的質粒都是在天然質粒的基礎上進行過人工改造的。工具3：運載體1、需要的條件：有1多個限制酶切點能在受體細胞中自我復制，或整合到受體細胞的 染色體DNA上復制有某些標記基因，便于篩選 對受體細胞無害2、常用運載體： 質粒、噬菌體的衍生物或某些動植物病毒3、質粒：小型環狀DNA分子。 小結 天然的DNA分子可以直接用做基因工程載體嗎

14、？為什么？ 不可以，作為基因工程使用的載體必需滿足一定條件,且都要進行人工改造后才能用于基因工程操作。思考與探究 P7 原核生物很容易受到自然界中外源DNA的入侵，但是長期的進化過程中，這些原核生物卻沒有因為外源DNA的入侵而滅絕。 根據我們剛剛掌握的知識，你能推測這其中的原因嗎？ 原核生物細胞中的限制酶會將外源DNA切割掉，使之失效，以保證自身的安全，但是不會切割自身的DNA，這是原核生物在長期進化過程中形成的一套防御機制。尋根問底：本課知識回顧 基因工程又叫做 或 。通俗地說，就是按照人們的意愿，把一種生物的某種 提取出來，加以 ， 然后放到另一種生物的細胞里， 改造生物的遺傳性狀。基因拼

15、接技術DNA重組技術基因修飾改造定向地DNA 重組技術的基本工具“分子手術刀” “分子縫合針” “分子運輸車”限制性核酸內切酶DNA連接酶基因進入受體細胞的載體限制性核酸內切酶主要是從 的一種酶。識別雙鏈DNA 分子的某種 ，并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的 斷開。形成兩種末端原核生物中分離純化出來特定的核苷酸序列磷酸二酯鍵粘性末端平末端“分子縫合針” DNA連接酶1、種類：2、作用部位：連接黏性末端Ecoli DNA連接酶T4 DNA連接酶磷酸二酯鍵連接黏性末端和平末端基因進入受體細胞的載體通常有三種:作為載體的條件： 在進行基因工程操作中,真正被用作載體的質粒都是在 質粒噬菌體衍

16、生物動植物病毒天然質粒人工改造的能自我復制；有切割位點；有遺傳標記基因；對受體細胞無害、易分離基礎上進行過2和7能連接形成ACGT TGCA；4和8能連接形成GAATTC CTTAAG；3和6能連接形成GCGC CGCG；1和5能連接形成CTGCAG GACGTC。教材P7思考與探究11、在基因工程中，切割運載體和含有目的基因的DNA片段，需使用（ ）同種限制酶 B. 兩種限制酶同種連接酶 D. 兩種連接酶反饋練習：2、不屬于質粒被選為基因運載體的理由是 A、能復制 （ ） B、有多個限制酶切點 C、具有標記基因 D、它是環狀DNA 3、下列不適合用于基因工程的運載體是（ ） A、質粒 B、噬

17、菌體 C、細菌 D、病毒4、下列說法正確的是：（ ） A、限制酶的切口一定是GAATTC堿基序列 B、質粒是基因工程中唯一的運載體 C、重組技術所用的工具酶是限制酶、 連接酶、運載體 D、利用運載體在宿主細胞內對目的基因進行大量復制的過程可稱為“克隆”5. 基因工程是在DNA分子水平上進行設計施工的。在基因操作的基本步驟中，不進行堿基互補配對的步驟是 （ ） A、人工合成目的基因 B、目的基因與運載體結合 C、將目的基因導入受體細胞 D、目的基因的檢測和表達6、關于限制酶的說法中，正確的（ ）A、限制酶是一種酶，只識別GAATTC堿基序列B、EcoRI切割的是GA之間的氫鍵C限制酶一般不切割自身的DNA分子，只切割外源DNAD限制酶只存在于原核生物中7. （多選）有關基因工程的敘述中，錯誤的是（ ） A、基因工程技