DNA重組技術(shù)的基本工具

1、dna重組技術(shù)的基本工具 專題1 基因工程基因工程是指根據(jù)人 們的愿望，進(jìn)行嚴(yán)格 的設(shè)計(jì)，并通過體外 dna重組和轉(zhuǎn)基因等技 術(shù)，給予生物以新的 遺傳特性，從而制造 出更符合人們需要的 新的生物類型和生物 產(chǎn)品。由于基因工程 是在 dna 分子水平上進(jìn) 行設(shè)計(jì)和施工的，因 此又叫做dna重組技術(shù)。 能否培育出具有抗蟲 性狀的抗蟲棉呢？ 胰島素是治療糖尿病的特效藥,長(zhǎng)期以來只 能從豬、牛等動(dòng)物的胰腺中提取，產(chǎn)量低 成本高。 而微生物生長(zhǎng)快速，簡(jiǎn)單掌握。于是科學(xué) 家設(shè)想，若能將人的胰島素基因?qū)胛⑸?物體內(nèi)，并得以表達(dá)，就不僅能解決產(chǎn)量 問題，還能大大降低生產(chǎn)成本，使藥品價(jià) 格大幅下降。 能否讓微

2、生物產(chǎn)生出人的 胰島素等寶貴藥物？ 這些定向改造生物的設(shè)想能 實(shí)現(xiàn)么？ 經(jīng)過多年的努力，科學(xué)家 最終在20世紀(jì)70年月創(chuàng)立了 可以定向改造生物的新技術(shù) 基因工程 一、基因工程的概念：優(yōu)點(diǎn)： 又叫做基因拼接技術(shù)或dna重組技術(shù)。通 俗的說，就是根據(jù)人們的意愿，把一種生物 定向地改造生物的遺傳性狀； 的某種基因提取出來，加以修飾改造，然后 實(shí)現(xiàn)基因在不同物種之間的轉(zhuǎn)移，快速培育 放到另一種生物的細(xì)胞里，定向地改造生物 誕生物新品種 的遺傳性狀。原理 操作環(huán)境 操作對(duì)象 操作水平 基本過程 結(jié)果 基因重組 生物體外 基因/dna 分子水平 剪切拼接導(dǎo)入表達(dá) 人類需要的基因產(chǎn)物 一、基因工程誕生的理論

3、基礎(chǔ)1.基因拼接的理論基礎(chǔ)(1)大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是dna。 (2)dna的基本組成單位都是四種脫氧核苷酸。(3)雙鏈dna分子的空間結(jié)構(gòu)都是規(guī)章的雙螺旋結(jié)構(gòu)。 2.外源基因在受體內(nèi)表達(dá)的理論基礎(chǔ)(1)基因是掌握生物性狀的獨(dú)立遺傳單位。 (2)遺傳信息的傳遞都遵循中心法則。 (3)生物界共用一套遺傳密碼。 基因工程培育抗蟲棉的簡(jiǎn)要過程：蘇云金芽孢桿菌提取 一般棉花(無抗蟲特性)與運(yùn)載體dna拼接，導(dǎo)入 抗蟲基因 棉花細(xì)胞(含抗蟲基因)表達(dá) 棉花植株(有抗蟲特性) 解決培育抗蟲棉的關(guān)鍵步驟需要哪些工具？ dna重組技術(shù)的基本工具“分子手術(shù)刀” 限制酶 “分子縫合針” dna連接酶 “分子運(yùn)輸車

4、” 基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體 自主學(xué)習(xí)閱讀課本4-5頁“限制性核酸內(nèi)切酶 分子手術(shù)刀”的相關(guān)內(nèi)容，填寫下表來源 種類 作用主要從原核生物中分別純化而來 已經(jīng)分別出大約4000種 1、識(shí)別雙鏈dna分子的某種特定核 苷酸序列 2、使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核 苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。 作用結(jié) 果 形成兩種末端：黏性末端或 平末端 脫氧核苷酸的結(jié)構(gòu) 5 4 3 1 2 磷酸二酯鍵5 a1 5端 3端 43 2 3,5-磷 酸二酯 鍵 5 4 3 g1 2 5端 3端 限制酶的識(shí)別序列認(rèn)真觀看各限制酶 識(shí)別的特定序列有 何 特點(diǎn)？限制酶所識(shí)別的序列的特點(diǎn)是： 呈現(xiàn)堿基互補(bǔ)對(duì)稱，無論是6個(gè) 堿基還是4

5、個(gè)堿基，都可以找到 一條中心軸線，中軸線兩側(cè)的 雙鏈dna上的堿基是反向?qū)ΨQ 重復(fù)排列的 ，稱為回文序列 ecori限制酶的作用大腸桿菌的一種限制酶(ecor)只能識(shí)別gaattc 序列，并在g和a之間切開。 在g與a之 間切割 中軸線 ecori限制酶的切割黏性末端被限制酶切開的dna兩條 單鏈的切口，帶有幾個(gè)伸出的 核苷酸，他們之間正好互補(bǔ)配 對(duì)，這樣的切口叫黏性末端。 黏性末端 smai限制酶的作用smai只能識(shí)別cccggg序列，并在c和g之間切開。在g與c之 間切割 中軸線 smai限制酶的切割當(dāng)限制酶從識(shí)別序列的中心軸線處切開時(shí)， 切開的dna兩條單鏈的切口，是平整的， 這樣的切口

6、叫平末端。 平末端 平末端 尋根問底你能推想限制酶存在于原核生物中的 為什么限制酶不剪切細(xì)菌本身的 dna? 作用是什么嗎？原核生物易受自然界外源dna的入侵，但生物 通過長(zhǎng)期的進(jìn)化，細(xì)菌中含有某種限制酶 在長(zhǎng)期的進(jìn)化過程中形成了一套完善的防備機(jī) 的細(xì)胞，其 dna分子中不具備這種限制酶 制，以防止外來病原物的侵害。限制酶就是細(xì) 的識(shí)別切割序列，或者通過甲基化酶將甲 菌的一種防備性工具，當(dāng)外源dna侵入時(shí)，會(huì) 基轉(zhuǎn)移到所識(shí)別序列的堿基上，使限制酶 利用限制酶將外源dna切割掉，以保證自身的 不能將其切開。這樣，盡管細(xì)菌中含有某 平安。所以，限制酶在原核生物中主要起到切 種限制酶也不會(huì)使自身的dna被切斷，并 割外源dna、使之失效，從而達(dá)到愛護(hù)自身的 且可以防止外源 dna 的入侵。 目的。 反饋練習(xí)：以下是兩種限制酶切割后形成的dna片段，試分析： gc aattc gc cttaa cg g cg g (1)其中和 是由一種限制酶切割形成的 末端，兩者要重組成一個(gè)dna 分子，所用dna連接 酶通常是 。 (2) 和 是由另一種限制酶切割形成的 末端，兩者要形成重組dna片段，所用的連接酶通常 是 。 自主學(xué)習(xí)閱讀課本第5頁“分子縫合針” dna