1、第一章：基因工程,胰岛素是治疗糖尿病的特效药，长期以来只能依靠从猪、牛等动物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。能否用大肠杆菌生产人的胰岛素？如果能，如何实现？,将人的胰岛素基因转移到大肠杆菌中，通过微生物的发酵使大肠杆菌表达人的胰岛素基因，从而获得人的胰岛素。每2000L培养液就能产生100g胰岛素！大规模工业化生产不但解决了这种比黄金还贵的药品产量问题，还使其价格降低了30%-50%!,第一章：基因工程,探究,能发光的水母,请您欣赏,能否能否让热带鱼也能发光?,设想,不能发光的热带斑马鱼,请您欣赏,请您欣赏,超级小鼠与超级鱼,能产生人胰岛素的
2、大肠杆菌,请您欣赏,基因“嫁接”,香 蕉 鱼,你见过吗?,最新款的摩托车,你想过吗?,你知道什么是真正的硕果累累吗?,基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。该技术是在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。,生物体外,基因,DNA分子水平,人类需要的基因产物,剪切, 拼接, 导入, 表达,基因重组,识别双链DNA 分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。,微生物,4000种。,形成两种末端,一、 “分子手术刀”
3、限制性核酸内切酶,特异性,限制酶切割DNA后形成的末端粘性末端、平末端是如何形成的？,重播,大肠杆菌(E.coli)的一种限制酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。,什么叫粘性末端？,当限制酶从识别序列的中心轴线两侧切开时，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，这样的切口叫粘性末端。,什么叫平末端？,当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时，切开的DNA两条单链的切口，是平整的，这样的切口叫平末端。,要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个粘性末端？,要切两个切口，产生四个粘性末端。,如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来
4、切割，会怎样呢？,会产生相同的粘性末端，然后让两者的粘性末端黏合起来，就似乎可以合成重组的DNA分子了。,思考,限制性核酸内切酶作用部位： 磷酸二酯键,基因的针线DNA连接酶,切断的DNA片段要与受体细胞的DNA连接，你觉得可以用什么酶？,2. DNA连接酶,DNA连接酶可把粘性末端之间的缝隙“缝合”起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一个重组的DNA分子就形成了。,基因的针线：DNA连接酶,DNA连接酶,2.作用特点：,1.化学本质：,蛋白质,连接部位：形成磷酸二酯键,有相同的粘性末端,基因进入受体细胞的载体,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
5、细胞内去！ 能将外源基因送入细胞的工具就是载体。,基因进入受体细胞的载体,假如目的基因导入受体细胞后不能复制将怎样？ 作为载体没有切割位点将怎样？ 目的基因是否进入受体细胞，你如何察觉？ 如果载体对受体细胞有害将怎样？,作为载体的必要条件,能够在宿主细胞中复制并稳定地保存 能进入受体生物细胞并在受体生物细胞内复制并表达； 具多个限制酶切点，以便与外源基因连接。 具有某些标记基因，便于进行筛选。 对受体细胞无害,“分子运输车” 载体,1.作用：2.种类：质粒、噬菌体和动植物病毒,将外源基因送入受体细胞。,质粒的特点:,1、细胞染色体（或拟核DNA分子）外能自主复制的小型环状DNA分子；2、质粒的
6、存在对宿主细胞无影响；3、质粒的复制只能在宿主细胞内完成。,有切割位点,有标记基因的存在，将来可用含青霉素的培养基鉴别。,存在哪里+什么特点,科技探索之路,基因工程诞生的理论基础：,DNA是生物遗传物质的发现、DNA双螺旋结构的确立以及遗传信息传递方式的认定,基因工程的技术保障,限制性核酸内切酶、DNA连接酶和质粒载体,本节归纳,练习,在基因工程中，切割载体和含有 目的基因的DNA片段，需使用（ ）同种限制酶 B. 两种限制酶 同种连接酶 D. 两种连接酶,A,2不属于质粒被选为基因载体的理由是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,3.下列说法正
7、确的是 （ ） A、所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列 B、质粒是基因工程中唯一的载体 C、载体必须具备的条件之一是：具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接 D、DNA连接酶使粘性末段的碱基之间形成氢键,练习,C,4.有关基因工程的叙述中，错误的是（ ）A、基因工程技术能定向地改造生物的遗传性状，培育生物新品种B、重组DNA的形成在细胞内完成C、目的基因须由载体导入受体细胞D、质粒可作为载体,练习,B,over,第一节：工具酶的发现和基因工程的诞生,1、限制性核酸内切酶1）作用：识别并切割DNA分子内一小段特殊的核苷酸序列。,1、限制性核酸内切酶1）作用：识别并切割DNA分子内一小段特殊
8、的核苷酸序列。,第一节：工具酶的发现和基因工程的诞生,识别序列,什么叫粘性末端？,当限制酶从识别序列的中心轴线两侧切开时，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，这样的切口叫粘性末端。,1、限制性核酸内切酶1）作用：识别并切割DNA分子内一小段特殊的核苷酸序列。,第一节：工具酶的发现和基因工程的诞生,1、限制性核酸内切酶,第一节：工具酶的发现和基因工程的诞生,粘性末端和平末端,1、限制性核酸内切酶,第一节：工具酶的发现和基因工程的诞生,第一节：工具酶的发现和基因工程的诞生,1、限制性核酸内切酶2）来源：细菌及酵母菌3）特异性：一种限制酶只能识别一种特定的
9、核苷酸序列，并在特定的切割点上将DNA 分子切断。目前已发现的限制酶有200多种。4）化学本质：蛋白质,第一节：工具酶的发现和基因工程的诞生,1、限制性核酸内切酶5）作用部位： 磷酸二酯键,EcoRI 识别序列： 5 GAATTC 3BamHI 识别序列： 5 GGATCC 3HindIII 识别序列： 5 AAGCTT 3,第一节：工具酶的发现和基因工程的诞生,1、限制性核酸内切酶,常见的限制酶的识别序列与酶切位点,练习：试写出下面三种限制酶切割后所产生的粘性末端,第一节：工具酶的发现和基因工程的诞生,2、DNA连接酶1）作用：将具有末端碱基互补的2个DNA片段连接在一起， 形成重组DNA分
10、子。,AATTC G,G CTTAA,AATTC G,G CTTAA,5,5,5,5,(1) (2),AATTC G,G CTTAA,AATTC G,G CTTAA,5,5,5,5,(1) (2),AT,G,C,T,A,TA,G,C,T,A,DAN连接酶,DNA连接酶,2、DNA连接酶2）连接部位： 形成磷酸二酯键3）化学本质：蛋白质,第一节：工具酶的发现和基因工程的诞生,2、DNA连接酶4）类型大肠杆菌连接酶 （Ecoli DNA连接酶） 只能连接粘性末端。T4噬菌体连接酶（T4DNA连接酶）不但能连接粘性末端，还能连接齐平末端。,第一节：工具酶的发现和基因工程的诞生,练习：下列是由限制酶切
11、割形成的DNA片段，能用相应DNA连接酶将它们恢复连接的组合是,CTGCA G,G,CTTAA, G,ACGTC, AATTC,G,A. ； B. ； C. ； D.以上都不对,A,3、(运）载体1）将目的基因导入受体细胞时为什么要用（运）载体？,第一节：工具酶的发现和基因工程的诞生,目的基因不是一个完整的DNA分子，是DNA的一个片段， 它不能自我复制和表达（转录和翻译）。载体可以运送外源基因高效转入受体细胞 ，为外源基因提供复制能力或整合能力，为外源基因的扩增或表达提供必要的条件。,3、(运）载体2）载体具备的条件,第一节：工具酶的发现和基因工程的诞生,在宿主细胞内能独立复制和表达（含有复
12、制位点、启动子和终止子）具有合适的标记基因，便于重组DNA的筛选；具备多个酶切位点，便于外源基因插入；分子量小，拷贝数多。,载体与目的基因形成的重组DNA分子,第一节：工具酶的发现和基因工程的诞生,3、(运）载体,第一节：工具酶的发现和基因工程的诞生,3、(运）载体3）常见载体：质粒什么是质粒：质粒是独立于核DNA以外的能自主复制的裸露的双链环状小型DNA分子。来源：广泛从在于细菌细胞中，比病毒更简单。在霉菌、蓝藻、酵母和一些动植物细胞中也发现了质粒，目前对细菌的质粒研究得比较深入，特别是大肠杆菌的质粒。4）其他载体：噬菌体、动植物病毒等（P4“小资料”）,质粒,质粒是基因工程最常用的载体，它
13、广泛地存在于细菌中，是细菌染色体外能够自主复制的很小的环状DNA分子，大小只有普通细菌拟核DNA的百分之一。,工欲善其事，必先利其器。基因工程的工具,1、DAN分子手术刀限制性核酸内切酶,2、DAN分子针线DNA连接酶,3、DAN分子运输车质粒,1、关于限制酶的说法中，正确的是（ ） A、限制酶是一种酶，只识别GAATTC碱基序列 B、EcoRI切割的是GA之间的氢键 C限制酶一般不切割自身的DNA分子，只切割外源DNA D限制酶只存在于原核生物中,C,2、DNA连接酶催化的反应是( ) ADNA复制时母链与子链之间形成氢键 B粘性末端碱基之间形成氢键 C两个DNA片段粘性末端之间的缝隙的连接
14、 DA、B、C都不正确,C,3、作为基因的运输工具载体，必须具备的条件及理由是( ) A、能够在宿主细胞中稳定地保存下来并大量复制，以便提供 大量的目的基因 B、具有多个限制酶切点，以便于目的基因的表达 C具有某些标记基因，以便为目的基因的表达提供条件 D、能够在宿主细胞中复制并稳定保存，以便于进行筛选,B,4、质粒是基因工程最常见的载体，它的主要特点是( ) 能自主复制 不能自主复制 结构很小 是蛋白质 是环状RNA 是环状DNA 能“友好”地“借居” A、 B、 C D,C,5、在受体细胞中能检测出目的基因是因为( ) A、目的基因上有标记 B、质粒具有某些标记基因 C、重组质粒能够复制
15、D以上都不正确,B,6、关于质粒的叙述正确的是( ) A、质粒是能够自我复制的环状DNA分子 B、质粒是唯一的载体 C、重组质粒是目的基因 D、质粒可在宿主外单独复制,A,7、基因工程中可用作载体的是( ) 质粒 噬菌体 病毒 动物细胞核 A、 B、 C D、,A,8、下列关于基因工程中所选用的质粒的说法，错误的是( ) A、不能没有标记基因 B、是小型链状的DNA分子 C、能够自我复制 D可与目的基因重组,B,9、有关基因工程叙述正确的是（ ） A、限制酶只在获得目的基因时才用 B、重组质粒的形成是在细胞内完成的 C、质粒都可作为载体 D、蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料,D,10、下列
16、关于酶的说法不正确的是（ ） A、限制酶广泛存在于各种生物中，微生物中很少分布 B、一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列 C、不同的限制酶切割DNA的切点不同 D、限制酶的作用主要是用来提取目的基因,A,11、下列说法正确的是（ ） A、DNA连接酶最初是从人体细胞中发现的 B、限制酶的切口一定是GAATTC碱基序列 C、质粒是基因工程中唯一用作运载目的基因的载体 D、利用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”,D,12、20世纪70年代，创立了一种新兴的生物技术基因工程，实施该工程的最终目的是（ ） A、定向提取生物体的DNA分子 B、定向地对DNA分子进行人工剪切 C、在生物体外对DNA分子进行改造 D、定向地改造生物的遗传性状,D,
