基因工程，又叫基因拼接技術或DNA重組技術。通俗地說，就是按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細胞中，定向地改造生物的遺傳性狀。基因工程的基本工具：基因的“剪刀”，基因的“針線”，基因的運載體。《必修2遺傳與進化》P102一．基因工程的概念基因工程是指按照人們的意愿，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DNA重組技術。補充：對基因工程概念的理解別名：基因拼接技術，DNA重組技術操作環境：生物體外操作對象：基因操作水平：DNA分子水平基本過程：剪切→拼接→導入→表達結果：人類需要的基因產物基因工程得以實現的理論基礎：（1）所有生物DNA的化學組成和結構相同。（為不同種生物DNA拼接成功提供物質基礎）（2）所有生物共用一套遺傳密碼子。（為某生物的基因能夠在其他生物細胞內正常指導蛋白質合成提供可能。）都是以4種脫氧核苷酸為基本單位都是雙螺旋結構要實現抗蟲基因在棉花植株中的表達，提前要做到下列工作：1．將抗蟲基因切割下來；2．要將抗蟲基因整合到棉花的DNA上。基因的大小以納米計算，要對它進行剪切、拼接等操作，沒有非常精細的工具是不行的。進行基因操作最少需要以下三種工具：準確切割DNA的工具（“分子手術刀”）DNA片段的連接工具（“分子縫合針”）基因轉移工具（“分子運輸車”）1．限制性核酸內切酶——“分子手術刀”來源：這類酶主要是從原核生物中分離純化出來的。種類：現在已從近300種不同的微生物中分離出約4000種限制酶。作用：限制酶能識別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列，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。（體現了酶專一性或特異性）DNA分子切割DNA分子實質是斷開兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵。補充：脫氧核苷酸中脫氧核糖的五個碳原子和氧原子的定位。1234512OO圖1－2結果：形成黏性末端或平末端GAATTC

CTTAAG

中軸線CTTAA

G

AATTCG

CCCGGG

GGGCCC

CCCGGG

GGGCCC

黏性末端平末端中心軸線兩側中心軸線處實質：使特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。看下圖，分別說出下列幾種限制酶識別的序列和切割后產生的結果。答案：C練習1．關于限制酶的說法中，正確的是（）A．限制酶是一種酶，只識別GAATTC堿基序列B．EcoRI切割的是G—A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練習2．下列黏性末端屬于同種內切酶切割而成的是（）

A、①②B、①③C、①④D、②③TCGAGCTTAAAGGTTCCAAGCTTCAG

AATTCG③①②④A補充回顧：一些生物的DNA可能進入另一種生物的細胞中。有什么實例來說明？噬菌體侵染細菌的實驗，人感染病毒對于單細胞的生物來講，它們沒有復雜的結構和系統，又如何來抵抗入侵的外源DNA，保護自身呢？需要讓外來的DNA失效，才能保護自身

P7T2聯系你已有的知識，為什么細菌中限制酶不剪切細菌本身的DNA？細菌中限制酶之所以不切斷自身DNA，是因為生物在長期演化過程中，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（修飾），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。2．DNA連接酶—“分子縫合針”種類：（1）E·coliDNA連接酶（大腸桿菌）（2）T4

DNA連接酶（噬菌體）兩種酶的區別：（1）E·coliDNA連接酶只能將雙鏈DNA片段互補的黏性末端之間連接起來。（2）T4

DNA連接酶都能連接黏性末端和平末端，但連接平末端之間的效率比較低。作用：將雙鏈DNA分子片段“縫合”起來，恢復兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵。DNA復制思考：“尋根問底二”DNA連接酶和DNA聚合酶是一回事嗎？DNA聚合酶只能將單個核苷酸加到已有的單鏈核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯鍵,需要摸板。DNA連接酶是連接兩個雙鏈DNA片段的末端，形成磷酸二酯鍵,不需要摸板。3．基因進入受體細胞的載體—“分子運輸車”要讓一個從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。能將外源基因送入細胞的工具就是運載體。常用的載體是質粒，λ噬菌體的衍生物、動植物病毒等。作為基因工程運載體的條件：①能夠在宿主細胞中復制并穩定地保存。②具多種限制酶切點，以便與外源基因連接。③具有某些標記基因，便于進行篩選。④載體是安全的，不能對受體細胞有害。⑤載體DNA分子大小應合適，以便提取和在體外進行操作。另外，在操作過程中，真正被用作載體的質粒，都是進行過人工改造的。總結規律限制酶所識別的序列有什么特點？無論是6個堿基還是4個堿基，都可以找到一條中心軸線，中軸線兩側的雙鏈DNA上的堿基是反向對稱重復排列的。

思考與探究1．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：(1)…CTGCA

(2)…AC

(3)GC…

…G

…TG

CG…（4）…G

(5)

G…

(6)…GC

…CTTAA

ACGTC…

…CG(7)GT…

(8)AATTC…

CA…

G…你是否能將同種限制酶切割后產生的末端連接起來？比較有關的DNA酶（1）DNA水解酶：能夠將DNA水解成四種脫氧核苷酸，徹底水解成膦酸、脫氧核糖和含氮堿基（2）DNA解旋酶：能夠將DNA或DNA的某一段解成兩條長鏈