1、科技探索之路 基础理论和技术的发展催生了基因工程,什么叫基因工程？,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。,（一）基因工程的概念,基因拼接技术或DNA重组技术,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,基因工程培育抗虫棉的简要过程：,普通棉花(无抗虫特性),苏云金芽孢杆菌,提取,抗虫基因,与运载体DNA拼接 导入,棉花细胞(含抗虫基因),棉花植株(有抗虫特性)
2、,上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？,基因工程培育抗虫棉的关键步骤：,关键步骤一：,抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取出来,关键步骤二：,抗虫基因与运载体DNA连接,关键步骤三：,抗虫基因导入受体(棉花)细胞,解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？,关键步骤一的工具： 关键步骤二的工具： 关键步骤三的工具：,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运载体,1. 限制性核酸内切酶“分子手术刀”,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，故名限制性内切酶。特点：特异性。即一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且能
3、在特定的切点上切割DNA分子。,（二）DNA重组技术的基本工具,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。,限制酶,限制酶,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。,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？可产生几个黏性末端？,要切两个切口，产生四个黏性末端。,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，然后让两者的黏性末端黏合起来，就似乎可以合成重组的DNA分子了。,2. DNA连接酶“分子缝合针”,DNA连接酶可把黏性末端之
4、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。,外源基因(如抗虫基因)怎样才能导入受体细胞(如棉花细胞)？,导入过程需要运输工具运载体。,运载体的作用有哪些？,作用一：作为运载工具，将外源基因(抗虫基因)转移到受体细胞(棉花细胞)中去。 作用二：利用运载体在受体细胞(棉花细胞)内，对外源基因(抗虫基因)进行大量复制。,作为运载体必须具备哪些条件？,1）能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。 2）载体DNA必须有一个或多个限制酶切点，以便目的基因插入到载体上去。 3）具有某些标记基因，便于进行筛选。如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。 载体DNA必
5、须是安全的,不会对受体细胞有害,或不能进入到除受体细胞外的其他生物细胞中去; 5) 载体DNA分子大小应适合,以便提取和在体外进行操作,太大就不便操作.,3.基因进入受体细胞的运载”分子运输车”,常用的运载体主要有两类：1）细菌细胞质的质粒2）噬菌体或某些动植物病毒,质粒：,质粒是染色体外能够进行自主复制的遗传单位，包括真核生物的细胞器和细菌细胞中核区外的DNA分子。现在习惯上用来专指细菌、酵母菌和放线菌等生物中核以外的DNA分子。质粒是基因工程最常用的运载体。绝大多数细菌质粒都是闭合环状DNA分子。有的一个细菌中有一个，有的一个细菌中有多个。,大肠杆菌的质粒：,最常用的质粒是大肠杆菌的质粒，
6、其中常含有抗药基因，如四环素的标记基因。质粒的存在与否对宿主细胞生存没有决定性作用，但复制只能在宿主细胞内成。,双基练习：,一、基因工程的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_和_等技术,赋予生物以心得遗传特性,创造出符合人们的需要的新的_和_.又叫做DNA的重组技术 . 二、DNA重组技术的基本工具1.限制性核酸内切酶-”分子手术刀”(1)主要来源:从_生物中分离出来的.(2)特点:能够识别DNA特定的核苷酸序列,切开,两个_之间的_ .(3) DNA末端:限制酶切割DNA产生的DNA末端有两种形式:_和_.2. DNA连接酶-”分子缝合针”(1)作用:将双链DNA_,恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的_.(2)种类:E.coli DNA连接酶:只能缝合DNA的_T4 DNA连接酶:既可缝合DNA的_,又可缝合双链DNA的_.,3.基因进入受体细胞的载体-”分子运输车”(1)载体的种类质粒:是一种裸露的,结构简单,独立于细菌染色体之外,并能够自我_能力的双链_ DNA 分子;_的衍生物;_.(2)载体的特点能够在细胞内_;有一个或多个_切割位点,便于供源DNA的插入. 具有_基因,供重组DNA的鉴定和选择.,
