资料简介
[问题探讨]
假如要让这头母猪生出具有这只公狗的某
些性状的后代，从理论上看，你认为该怎么办
？
×
？专题1 基因工程(共5节课
)
1.1 DNA重组技术的基本工具(1)
1.2 基因工程的基本操作程序(2)
1.3 基因工程的应用(1)
1.4 蛋白质工程的崛起(1)基因决定性状 之一
青霉菌能产生对人类有用的抗生素——青霉素 基因决定性状 之二
豆科植物的根瘤能够固定空气中的氮基因决定性状 之三
家蚕能够吐出蚕丝为人类利用定向基因改造设想
设想一设想一 能否让禾本科的植物也能够固定空气
中的氮？
能否让细菌“吐出”蚕丝？设想二设想二
能否让微生物产生出人的胰岛素、干
扰素等珍贵的药物？
设想三设想三
科学家于20世纪70年代创立了可以定向改造
生物的新技术———基因工程。基因工程概念
基因工程是指按照人们的愿望，进行
严格的设计，通过体外DNA重组和转基因等
技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出
更符合人们需要的新的生物类型和生物产
品。 又叫DNA重组技术基因工程别名 基因拼接技术或DNA重组技术
操作环境
操作对象
操作水平
基本过程
结果
生物体外
基 因
DNA分子水平
剪切→拼接→导入→表达
人类需要的基因产物基因工程培育抗虫棉的简要过程：
普通棉花(无抗虫特性)苏云金杆菌
提取提取
抗虫基因
与运载体与运载体DNADNA拼接拼接
导入导入
棉花细胞(含抗虫基因)
棉花植株(有抗虫特性)
问题：上述培育抗虫棉的关键步骤有哪些？基因工程培育抗虫棉的关键步骤：
关键步骤一：从苏云金杆菌细胞内提取出“
抗虫基因”
关键步骤二：“抗虫基因”与运载体DNA拼接
关键步骤三：抗虫基因导入受体(棉花)细胞1.1 DNA重组技术的基本工具
准确切割DNA的工具（“分子手术刀”）
——限制性内切核酸酶
DNA片段的连接工具（“分子缝合针”）
——DNA连接酶
基因转移工具（“分子运输车”）
——基因进入受体细胞的载体一、 限制酶
分布：主要在微生物中，目前已发现的限制
酶约有4000种。
特点：特异性，即识别特定的核苷酸序列，
切割特定切点。
结果：产生黏性未端或平未端
举例：大肠杆菌的一种限制酶能识别GAATTC序
列，并在G和A之间切开。 限制性内切酶作用过程
点击播放点击播放 DNA分子经限制性内切核酸酶切割产生
的DNA片段末端通常有哪两种形式？
有黏性末端和平末端两种
那么，在中轴线两侧的双链DNA上的
碱基有什么特点呢？
不管是产生黏性末端还是平末端，在
中轴线两侧的双链DNA上的碱基旋转对称限制限制
酶酶
识别序列什么叫黏性末端？
被限制酶切开的DNA两条单链的切口，
带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互
补配对，这样的切口叫黏性末端。
游离片段 要想获得某个目的基因必须要用限制酶切
几个切口？可产生几个黏性末端？一个目的基
因有几个黏性末端？
要切两个切口，产生四个黏性末端，两个。
如果把两种来源不同的DNA用同一种限制
酶来切割，会怎样呢？
会产生相同的黏性末端。
是不是把两者的黏性末端黏合起来，
这样就真的合成重组的DNA分子了?
实际还不够,还需要DNA连接酶进行连接。T G C A
A C G T
A C G
T G C A
T
不
同
的
限
制
性
内
切
核
酸
酶
所
形
成
的
黏
性
末
端
不
同DNA
外源基因
G C AG C A
TT T G CT G C
AA
A C GA C G
TT C G TC G T
AA
G C AG C A
TT T G CT G C
AA二、基因工程的 “
” 指“DNA连接酶”“ ”
作用：连接“梯子”断口的“扶手”(磷酸二
酯键)而非“梯子”中间的“踏板”C T T A A
G A A T T C
G• 连接酶的作用：将互补配对的两个黏性
末端连接起来，使之成为一个完整的DNA
分子。
• 连接的部位：磷酸二酯键，不是氢键。
问
题
用DNA连接酶连接两个相同的
黏性未端要连接几个磷酸二酯
键？DNA连接酶的作
用过程
点击播放点击播放 两者都是将双链DNA片段“缝合”起来，恢
复被限制酶切开的两个核苷之间的磷酸二酯键。
但E·coli DNA连接酶只能“缝合”黏性末
端不能“缝合”平末端；而T4 DNA连接酶既能
“缝合”黏性末端又能“缝合”平末端。
DNA连接酶根据来源不同可分为哪两类？
在性质上两者又有什么异同呢？
E·coli DNA连接酶和T4 DNA连接酶。[问题] DNA连接酶与DNA聚合酶有何异同？
相同点：都属于蛋白质；都能形成磷酸二酯键
不同点：
类 别 DNA聚合酶 DNA连接酶
作用机理
需否模板
不需要
同时“缝合”两个
DNA分子片断上的
“缺口”
将单个的脱氧核苷
酸加到已有的脱氧
核苷酸链上
必须以一条DNA链
为模板三、基因进入受体细胞的载体
1.作用：将外源基因送入受体细胞。
2.条件：
1)能在宿主细胞内复制并稳定地保存。
2)具有多个限制酶切点。
3)具有某些标记基因
3.种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。
要让一个从甲生物细胞内取出来的基因在乙生
物体内进行表达，首先得将这个基因送到乙生物的
细胞内去。能将外源基因送入细胞的工具就是运载
体。质粒的特点
细胞染色体外能自主复制的小型环状DNA分子；
质粒是基因工程中最常用的运载体；
最常用的质粒是大肠杆菌的质粒；
存在于许多细菌及酵母菌等生物中；
质粒的存在对宿主细胞无影响；
质粒的复制只能在宿主细胞内完成。
问题问题
要想将某个特定基因与质粒相连，需要
几种限制性内切酶和几种DNA连接酶处理？ 基因工程的 “
”
目的基因目的基因
运载体T G C A
A C G T
A C G
T G C A
TG A A T T CG A A T T C
C T T A A GC T T A A G
C T T A AC T T A A
GG A A T T CA A T T C
GGA C GA C G
TT G C AG C A
GG
标记基因
A C GA C G
TTG C AG C A
TT
外源基因
A C GA C G
TTG C AG C A
TT抗四环素基因抗四环素基因
重组重组DNADNA
四环素四环素
生长被抑制 正常生活
四环素四环素基
因
操
作
的
工
具
一.“分子手术刀":限制性核酸内切酶
来源:主要来自原核生物
作用:将外来的DNA切断
结果:产生黏性末端或 平末端
二.“分子缝合针”: DNA连接酶
分类:E·coli DNA连接和T4 4 DNA连接酶
作用:把黏性末端之间的缝隙“缝合”起
来三.“分子运输车”:基因进入受体细胞的载
体种类:质粒、动植物病毒等
条件:自我复制、限制酶切点、标记基因、
安全的、大小应适合练习
1在基因工程中，切割运载体和含有目的基因的DNA片段，
一般需使用（ ）
A. 同种限制酶 B. 两种限制酶
C. 同种连接酶 D. 两种连接酶
2基因工程常用的受体细胞有（ ）
(1)大肠杆菌 （2）枯草杆菌
（3）支原体 （4）动植物细胞
A. （3）（4） B. （1）（2）（4）
C. （2）（3）（4） D. （1）（2）（3）3 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DNA
D
练习4基因工程是在DNA分子水平上进行设计施
工的。在基因操作的基本步骤中，不进行碱
基互补配对的步骤是 （ ）
A、人工合成目的基因
B、目的基因与运载体结合
C、将目的基因导入受体细胞
D、目的基因的检测和表达
C
练习5、下列不适合用于基因工程的运载体
是（ ）
A、质粒 B、噬菌体
C、细菌 D、病毒选
我
C
6、下列说法正确的是：（ ）
A、限制酶的切口一定是GAATTC碱基序列
B、质粒是基因工程中唯一的运载体
C、重组技术所用的工具酶是限制酶、
连接酶、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”
选
我
D
审题7、下列黏性末端属于同种内切酶切割而成的
是（ ）
A、①② B、①③ C、①④ D、②③
T C G
A G C T T A A
A G
G T T C C A A G C T T C
A G
A A T T C
G
③
① ②
④
8、下列哪一种酶是基因工程的工具酶（
）
A、DNA连接酶 B、DNA酶
C、RNA酶 D、运载体
选
我
A
选
我
A
记住了1.原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵，但是，
生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御
机制，以防止外来病原物的侵害。限制酶就是细
菌的一种防御性工具，当外源DNA侵入时，会利用
限制酶将外源DNA切割掉，以保证自身的安全。所
以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNA、
使之失效，从而达到保护自身的目的。2.迄今为止，基因工程中使用的限制酶绝大部分都
是从细菌或霉菌中提取出来的，它们各自可以识别
和切断DNA上特定的碱基序列。细菌中限制酶之所
以不切断自身DNA，是因为微生物在长期的进化过
程中形成了一套完善的防御机制，对于外源入侵的
DNA可以降解掉。生物在长期演化过程中，含有某
种限制酶的细胞，其DNA分子中或者不具备这种限
制酶的识别切割序列，或者通过甲基化酶将甲基转
移到所识别序列的碱基上，使限制酶不能将其切开。
这样，尽管细菌中含有某种限制酶也不会使自身的
DNA被切断，并且可以防止外源DNA的入侵.
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