1、家蚕能够吐出蚕丝为人类利用,能否让细菌“吐出”蚕丝？,设想,（一）基因工程的概念 基因工程，又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。,一 基因工程的原理,基因拼接技术或DNA重组技术,生物体外,基因,DNA分子水平,定向改造生物的遗传性状,基因重组,打破生殖隔离；,（一）基因工程的概念,定向地改造生物,所有生物的DNA分子的基本结构相同，生物界共用一套遗传密码,思考：要把家蚕的合成蚕丝蛋白的基因“嫁接”到细菌上，关键步骤是什么？,关键步骤一：怎样提取合成蚕丝蛋白的基因？关
2、键步骤二：怎样将基因运输到细菌体内？ 关键步骤三：怎样将基因与运载工具连接起来？,基因的剪刀限制性内切酶,基因的针线DNA连接酶,基因的运载工具基因的运载体,(DNA),（二）基因操作的工具,基因的剪刀限制性核酸内切酶基因的针线DNA连接酶基因的运载工具基因运载体,1、基因的剪刀限制性核酸内切酶（简称限制酶）,（1）存在： 限制酶是在生物体(主要是微生物)内的一种酶，能将外来的DNA切断，由于这种切割作用是在DNA分子内部进行的，故名限制性核酸内切酶。,观察各限制酶识别并作用的核苷酸序列，看看它有何特点？,（2）特点：,只能识别一种 特定的核苷酸序列,只能在特定的位点上切割DNA分子,特异性和
3、专一性,黏性末端,黏性末端,EcoRI限制酶的切割,(3)限制酶切割的是什么化学键？,磷酸二酯键,切割位点,(3)限制酶切割的是脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键，而不是碱基之间的氢键 （注意与解旋酶的区别）,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，,它们之间正好互补配对,这样的切口叫黏性末端。,(4)切割的结果：一般能产生黏性末端，也可能产生平末端。,GAATTCCGTAGAATTCGGATT,尝试写出下列序列受EcoRI限制酶作用后的黏性末端,CTTCATGAATTCCCTAA,GAAGTACTTAAGGGATT,CTTAAGGCATCTTAAGCCTAA,练一练,如果把两种来源
4、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，然后让两者的黏性末端黏合起来，似乎就可以合成重组的DNA分子了。,2、基因的针线DNA连接酶,黏性末端的黏合：,连接位置：,磷酸与脱氧核糖间的化学键磷酸二酯键,互补的碱基形成氢键连接,黏性末端的连接：,DNA连接酶连接缺口,两DNA片段要具有互补的黏性末端才能拼起来,DNA连接酶的缝合作用,DNA连接酶与DNA聚合酶有什么不一样？,A A T T G,C,A,A,T,T,A,A,T,T,DNA聚合酶的作用,DNA连接酶与DNA聚合酶比较,不同点：作用对象：DNA连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键；DNA聚合酶是在单个脱
5、氧核苷酸与DNA片段之间形成磷酸二酯键。作用条件：DNA连接酶不需要模板；DNA聚合酶需要模板（以DNA的一条链为模板）相同点：都催化形成磷酸二酯键；化学本质均为 蛋白质。,3、基因的运载体：,常用的运载体主要有两类： 1）质粒 2）噬菌体或某些动植物病毒,原理：,利用运载体侵染宿主细胞的能力，将目的基因导入宿主细胞。,将外源基因送入受体细胞。,质粒：,质粒是基因工程最常用的运载体。 质粒存在于细菌、酵母菌等生物中，是细胞拟核或细胞核外能够进行自主复制的很小的环状DNA分子。,议一议,3、作为载体，若没有切割位点将怎样？,4、要鉴定携带目的基因的载体是否进入了受体细胞，载体应该具有什么？,2、
6、假如目的基因导入受体细胞后不能复制，将怎样？,1、从化学组成来看，载体应是什么成分？,双链DNA,不能进行DNA的重组,载体上应有标记基因,可能造成基因丢失,(1)能在宿主细胞中复制并稳定保存；,(2)具有多个限制酶的切点，便于与外源基因连接；（用切割目的基因的同一种限制酶切割运载体，以获得相同的黏性末端）,(3)具有某些标记基因，便于筛选成功导入的受体细胞。,运载体的特点,1)提取目的基因2)目的基因与运载体结合3)目的基因导入受体细胞4)目的基因的检测和表达,（三）基因工程的步骤,第一步：提取目的基因,（1）目的基因：人们所需要的特定基因 直接分离法：从自然界已有的物种中分离出来 （2）途
7、径 mRNA 单链DNA 双链DNA 人工合成法： 氨基酸序列 mRNA序列 DNA序列 合成DNA,第二步：目的基因与运载体结合,（1）用一定的限制酶切割质粒（2）用同一种限制酶切割目的基因（3）加入DNA连接酶（4）质粒和目的基因结合成重组DNA分子,第三步：将目的基因导入受体细胞,主要是借鉴细菌或病毒侵染细胞的方法,（1）受体细胞常选用微生物（2）培育转基因动物时，受体细胞一般选用受 精卵；（3）培育转基因植物时，受体细胞可选用受精卵或其他高度分化的体细胞。,第四步：目的基因的检测与鉴定,（1）检测：根据受体细胞是否具有某些标记性基因，判断目的基因是否导入；（2）鉴定：受体细胞是否表现出
8、特定的性状，如棉花抗虫性状。,基因工程让细菌“吐蚕丝” ：,普通细菌,家蚕,提取,蚕丝蛋白基因,与运载体DNA结合导入,转基因细菌(含蚕丝蛋白基因),蚕丝蛋白,本节主要内容,1）基因工程的概念2）基因操作的工具3）基因工程的基本步骤,1、在基因工程中，切割运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,练习,A,2、不属于质粒被选为基因运载体的理由是 A、能复制 （ ） B、将目的基因带入受体细胞 C、具有标记基因 D、它是环状DNA,D,3、（多选）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、目的基因须由运载体导入受体细胞 D、质粒都可作为运载体,BD,4、下列四条DNA片段，彼此间能被连接酶缝合的一组是 A B C D（ ）,D,5、以下说法正确的是 （ ） 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运载体 C、运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、基因控制的性状都能在后代表现出来,C,
