工具酶的發(fā)現(xiàn)和基因工程誕生

第一章基因工程1.1工具酶的發(fā)現(xiàn)和基因工程的誕生什么叫基因工程？基因工程又叫基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。該技術(shù)是在生物體外，通過對DNA分子進(jìn)行人工“剪切”和“拼接”，對生物的基因進(jìn)行改造和重新組合，然后導(dǎo)入受體細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行無性繁殖，使重組基因在受體細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，產(chǎn)生出人類所需要的基因產(chǎn)物。（一）基因工程的概念基因工程的別名操作環(huán)境操作對象操作水平基本過程實質(zhì)結(jié)果基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)生物體外基因DNA分子水平人類需要的基因產(chǎn)物剪切→拼接→導(dǎo)入→表達(dá)基因重組DNA重組技術(shù)的基本工具準(zhǔn)確切割DNA的工具（“分子手術(shù)刀”）DNA片段的連接工具（“分子縫合針”）基因轉(zhuǎn)移工具（“分子運輸車”）基因的大小以納米計算，要對它進(jìn)行剪切、拼接等操作，沒有非常精細(xì)的工具是不行的。進(jìn)行基因操作最少需要以下三種工具：思考在自然界中有一些生物的DNA可能進(jìn)入另一種生物的細(xì)胞中。我們有沒有學(xué)過相關(guān)的實例？現(xiàn)今存在的生物為什么沒有在長期的進(jìn)化過程中被外源DNA的入侵而滅絕，仍能保持一種穩(wěn)定狀態(tài)？怎樣才能使外來的DNA失效從而保護(hù)自身？識別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。微生物4000種。1、來源：2、種類：3、作用：4、結(jié)果：形成兩種末端一、“分子手術(shù)刀”——限制性核酸內(nèi)切酶黏性末端平末端特異性限制酶切割DNA后形成的末端——黏性末端、平末端是如何形成的？重播大腸桿菌(E.coli)的一種限制酶能識別GAATTC序列，并在G和A之間切開。什么叫黏性末端？當(dāng)限制酶從識別序列的中心軸線兩側(cè)切開時，被限制酶切開的DNA兩條單鏈的切口，帶有幾個伸出的核苷酸，他們之間正好互補配對，這樣的切口叫黏性末端。什么叫平末端？

當(dāng)限制酶從識別序列的中心軸線處切開時，切開的DNA兩條單鏈的切口，是平整的，這樣的切口叫平末端。要想獲得某個特定性狀的基因必須要用限制酶切幾個切口？可產(chǎn)生幾個黏性末端？要切兩個切口，產(chǎn)生四個黏性末端。如果把兩種來源不同的DNA用同一種限制酶來切割，會怎樣呢？

會產(chǎn)生相同的黏性末端，然后讓兩者的黏性末端黏合起來，就似乎可以合成重組的DNA分子了。思考基因的針線──DNA連接酶切斷的DNA片段要與受體細(xì)胞的DNA連接，你覺得可以用什么酶？2.DNA連接酶——“分子縫合針”

DNA連接酶可把黏性末端之間的縫隙“縫合”起來，即把梯子兩邊扶手的斷口連接起來，這樣一個重組的DNA分子就形成了?！胺肿涌p合針”——DNA連接酶根據(jù)酶的來源不同，可以將這些酶分為兩類：1.從大腸桿菌中分離得到：E.coliDNA連接酶，只能將雙鏈DNA片段互補的粘性末端之間連接。2.從T4噬菌體中分離到：

T4連接酶，既可以“縫合”雙鏈DNA片段互補的粘性末端，又可以“縫合”雙鏈DNA片段的平末端，但連接平末端之間的效率比較低?；虻尼樉€：DNA連接酶

G

AA

TT

CC

TT

AA

GG

AA

TT

CC

TT

AA

GGC

TT

AA

AA

TT

C

GG

C

TT

AA

AA

TT

C

GGC

TT

AA

AA

TT

C

G同種限制酶切割基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體

要讓一個從甲生物細(xì)胞內(nèi)取出來的基因在乙生物體內(nèi)進(jìn)行表達(dá)，首先得將這個基因送到乙生物的細(xì)胞內(nèi)去！能將外源基因送入細(xì)胞的工具就是載體?；蜻M(jìn)入受體細(xì)胞的載體假如目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后不能復(fù)制將怎樣？作為載體沒有切割位點將怎樣？目的基因是否進(jìn)入受體細(xì)胞，你如何察覺？如果載體對受體細(xì)胞有害將怎樣？作為載體的必要條件能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定地保存具多個限制酶切點，以便與外源基因連接。能進(jìn)入受體生物細(xì)胞并在受體生物細(xì)胞內(nèi)復(fù)制并表達(dá)；具有某些標(biāo)記基因，便于進(jìn)行篩選。對受體細(xì)胞無害比較容易得到“分子運輸車”

——運載體1.作用：2.種類：質(zhì)粒、噬菌體和動植物病毒

將外源基因送入受體細(xì)胞。

3、基因的運輸工具——運載體能復(fù)制并帶著插入的目的基因一起復(fù)制有切割位點有標(biāo)記基因的存在，將來可用含青霉素的培養(yǎng)基鑒別。質(zhì)粒的特點:1、細(xì)胞染色體（或擬核DNA分子）外能自主復(fù)制的小型環(huán)狀DNA分子；2、質(zhì)粒的存在對宿主細(xì)胞無影響；3、質(zhì)粒的復(fù)制只能在宿主細(xì)胞內(nèi)完成?？萍继剿髦坊蚬こ陶Q生的理論基礎(chǔ)：DNA是生物遺傳物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的確立以及遺傳信息傳遞方式的認(rèn)定基因工程的技術(shù)保障限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶和質(zhì)粒載體本節(jié)歸納練習(xí)1在基因工程中，切割運載體和含有目的基因的DNA片段，需使用（）同種限制酶B.兩種限制酶同種連接酶D.兩種連接酶A2不屬于質(zhì)粒被選為基因運載體的理由是

A、能復(fù)制（）

B、有多個限制酶切點

C、具有標(biāo)記基因

D、它是環(huán)狀DNAD練習(xí)3.下列說法正確的是（）A、所有的限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列B、質(zhì)粒是基因工程中唯一的載體C、載體必須具備的條件之一是：具有多個限制酶切點，以便與外源基因連接D、DNA連接酶使黏性末段