第1課時基因工程的工具第1課時基因工程的工具能否讓禾本科的植物也能夠固定空氣中的氮？能否讓細菌“吐出”蠶絲？能否讓微生物產生出人的胰島素、干擾素等珍貴的藥物？經過多年的努力，科學家于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。能否讓禾本科的植物也能夠固定空氣中的氮？能否讓細菌“吐出”蠶1.通過觀察圖像、查閱資料，了解基因工程的誕生歷程，說出基因工程的概念；2.通過閱讀文本、觀察圖片、師生交流，說出DNA重組技術所需的三種基因工具的作用。1.通過觀察圖像、查閱資料，了解基因工程的誕生歷程，說出基因一、基因工程的概念

基因工程又叫DNA重組技術。該技術是在生物體外，通過對DNA分子進行人工“剪切”和“拼接”，對生物的基因進行改造和重新組合，然后導入受體細胞內使重組基因在受體細胞內表達，產生出人類所需要的基因產物。一、基因工程的概念基因工程又叫DNA重組技術。該技術操作原理操作環境操作對象操作水平基本過程結果基因重組生物體外基因DNA分子水平按照人類需要定向改造生物遺傳特性剪切→拼接→導入→表達操作原理操作環境操作對象操作水平基本過程結果基因重組生物體外深化探究請列舉基因重組的類型。提示(1)真核生物有性生殖過程中，減數分裂時發生的基因重組：交叉互換型、自由組合型。(2)肺炎雙球菌轉化實驗中發生的基因重組：S型細菌的DNA進入R型細菌并使R型細菌轉化為S型細菌。(3)基因工程是人工操作導致的基因重組。深化探究請列舉基因重組的類型。提示(1)真核生物有性生殖過61．理論與技術基礎的發展：1953年：沃森和克里克建立DNA分子雙螺旋結構模型。1957年：科恩伯格等首次發現。1958年：梅塞爾森和斯塔爾發現的機理?？死锟颂岢鲋行姆▌t。1961-1966年：尼倫伯格和霍拉納等破譯遺傳密碼。1967年：羅思和赫林思基等發現運轉工具和。1970年：特明和巴爾的摩各自在RNA病毒中發現逆轉錄酶。史密斯等人分離到酶。1977年：桑格首次完整基因組的測序工作。二、基因工程的發展歷程DNA聚合酶DNA半保留復制質粒DNA連接酶逆轉錄1．理論與技術基礎的發展：二、基因工程的發展歷程DNA聚合酶72．重組DNA技術的發展：1972年科學家伯格等實驗：世界上首次DNA分子體外重組1973年科學家科恩等實驗科恩和博耶合作：實現了不同物種間DNA重組實驗。意義：打破了傳統的種間遺傳物質不能交換的重重壁壘，開創了基因工程二、基因工程的發展歷程2．重組DNA技術的發展：二、基因工程的發展歷程8提取抗蟲基因棉花細胞蘇云金芽孢桿菌(有抗蟲特征)

普通棉花(無抗蟲特征)與運載體DNA拼接，導入(含抗蟲基因)

棉花植株(有抗蟲特征)基因工程培育抗蟲棉的簡要過程提取抗蟲基因棉花細胞蘇云金芽孢桿菌(有抗蟲特征)普通棉花如何將蘇云金芽孢桿菌細胞內的抗蟲基因從它的DNA分子中切割下來？如何將切下來的抗蟲基因與運載體DNA連接起來？如何將重組的DNA運送到棉花細胞？需要切割DNA的工具（分子手術刀）需要連接DNA片斷的工具

（分子針線）需要基因轉移的工具（分子搬運工）

——限制性核酸內切酶——DNA連接酶——基因載體工具酶思考如何將蘇云金芽孢桿菌細胞內的抗蟲基因從它的DNA分子中切割下101、限制性核酸內切酶（簡稱限制酶）能夠識別和切割DNA分子內一小段特殊核苷酸序列的酶。含義：主要從原核生物中分離得到來源：磷酸與脫氧核糖之間的磷酸二酯鍵

作用部位：有專一性。即一種限制酶只能識別一種特定核苷酸序列，并在特定的切點上切割DNA分子。作用特點：產生黏性末端或平末端

作用結果：三、基因工程的基本工具1、限制性核酸內切酶（簡稱限制酶）能夠識別和切割DNA分子EcoRIAAGTTCCTTAAGCTTAAGGAATTC識別GAATTC序列，并在G和A之間切開限制酶在切斷DNA時，可在切口處帶有幾個伸出的核苷酸，他們之間堿基正好互補配對，因此稱這些片斷為黏性末端。EcoRIAAGTTCCTTAAGCTTAAGGAATTC識12AATTGCCTTAAG3’5’3’3’5’5’5’3’AATTGCCTTAAGAATTGCCTTAAG3’5’3’3’5’5’5’3’AA某限制酶Ⅱ的識別序列和切點是－↓GATC－。在目的基因的兩側各有一個酶Ⅱ的切點。用該限制酶切割含有目的基因的DNA。請畫出目的基因兩側被限制酶切割后所形成的黏性末端。某限制酶Ⅱ的識別序列和切點是－↓GATC－。在目的基因的兩側要想獲得某個特定性狀的基因必須用限制性核酸內切酶切幾個切口？可產生幾個黏性末端？切斷幾個磷酸二酯鍵？切兩個切口，產生四個黏性末端。4個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？會產生相同的黏性末端。思考要想獲得某個特定性狀的基因必須用限制性核酸內切酶切幾個切口？SmaⅠCCCGGGGGGCCC識別CCCGGG序列，并在C和G之間切開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，這樣的切口叫平末端。CCCGGGGGGCCCSmaⅠCCCGGGGGGCCC識別CCCGGG序列，并在C16AATTGCCTTAAG3’5’3’3’5’5’5’3’CCGGCGGGGCCCAATTGCCTTAAG3’5’3’3’5’5’5’3’CC例：限制酶是一種核酸切割酶，可辨識并切割DNA分子上特定的脫氧核苷酸序列。如圖所示為四種限制酶BamHⅠ、EcoRⅠ、HindⅢ以及BglⅡ的識別序列，箭頭表示每一種限制酶的特定切割位點，切割出來的DNA片段末端可以互補黏合的是

(限制酶)，其正確的末端互補序列應該為

A.BamHⅠ和EcoRⅠ；末端互補序列為—AATT—B.BamHⅠ和HindⅢ；末端互補序列為—GATC—C.EcoRⅠ和HindⅢ；末端互補序列為—AATT—D.BamHⅠ和BglⅡ；末端互補序列為—GATC—√例：限制酶是一種核酸切割酶，可辨識并切割DNA分子上特定的脫CGGCCGTATAATATGCGCGCTAATCGTATAATATGCTATAEcoRIEcoRICGGCCGTTAAAATTGCGCGCTAATCGTTAAAATTGCTATACGGCCGTTAAAATTGCTATACGGCCGTATAATATGCGCGCTAATCGTATA2、DNA連接酶兩條鏈的骨架部分，形成磷酸二酯鍵

連接部位：具有相同黏性末端的兩個DNA片段連接起來，形成重組DNA分子。結果：CGGCCGTTAAAATTGCTATA三、基因工程的基本工具2、DNA連接酶兩條鏈的骨架部分，形成磷酸二酯鍵連接部位：

可把黏性末端之間的縫隙“縫合”起來，E·coliDNA連接酶或T4DNA連接酶即恢復被限制酶切開的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵可把黏性末端之間的縫隙“縫合”起來，E·coliDNA

T4DNA連接酶還可把平末端之間的縫隙“縫合”起來，但效率較低T4DNA連接酶還可把平末端之間的縫隙“縫合”起來，但效

用DNA連接酶連接兩個相同的黏性未端要形成幾個磷酸二酯鍵？2個DNA連接酶和DNA聚合酶有什么不同？DNA連接酶是連接兩個DNA片段；將單個脫氧核糖核苷酸依次連接到單鏈末端外源基因（如抗蟲基因）怎樣才能運送到受體細胞（如棉花細胞）？需要“分子搬運工”——基因進入受體細胞的載體思考用DNA連接酶連接兩個相同的黏性未端要形成幾2個DNA解旋酶和DNA聚合酶的作用解旋酶和DNA聚合酶的作用3、基因載體（載體）作為運載工具，將外源基因送入受體細胞。作用：質粒（最常用）、λ噬菌體的衍生物和某些動植物病毒種類：三、基因工程的基本工具3、基因載體（載體）作為運載工具，將外源基因送入受體細胞。本質：質粒是一種裸露的、結構簡單、獨立于細菌擬核DNA之外，并具有自我復制能力的很小的雙鏈環狀DNA分子。質粒作為載體所具備的條件和原因：常用載體——質粒條件原因穩定并能能使目的基因穩定存在且數量可擴增有一個至多個

位點可攜帶多個或多種外源基因具有特殊的_________便于重組DNA的____________無毒害作用對受體細胞無毒害作用，避免受體細胞受到損傷

自我復制或整合到染色體DNA上限制酶切割標記基因鑒定和選擇本質：質粒是一種裸露的、結構簡單、獨立于細菌擬核DNA之外，基因工程培育抗蟲棉的簡要過程:蘇云金芽孢桿菌提取

抗蟲基因與載體DNA拼接導入普通棉花（無抗蟲特性）棉花細胞（含抗蟲基因）棉花植株（有抗蟲特性）基因工程培育抗蟲棉