基因工程的基本原理和技術 市賽獲獎

第1節(jié)基因工程的基本原理和技術

下面是DNA分子平面圖，說出圖中1－11的名稱。12345678109GTCA1.胞嘧啶2.腺嘌呤3.鳥嘌呤4.胸腺嘧啶5.脫氧核糖6.磷酸7.脫氧核苷酸8.堿基對9.氫鍵10.一條脫氧核苷酸鏈11.磷酸二酯鍵

11轉基因藍玫瑰藍色色素（蛋白質）藍色色素基因（紫羅蘭）在玫瑰細胞中轉錄翻譯藍玫瑰紫羅蘭藍色色素基因玫瑰基因剪切獲得目的基因拼接形成重組DNA分子導入將重組DNA分子導入受體細胞表達目的基因在受體細胞中轉錄翻譯是否對玫瑰每個細胞重復進行上述步驟？什么是轉基因技術？什么叫基因工程？把一種生物的遺傳物質DNA（目的基因）移到另一種生物的細胞中去，并使這種遺傳物質所帶的遺傳信息在受體細胞中表達。原理：操作水平：結果：定向地改造生物的遺傳性狀，獲得人類所需要的品種。DNA分子水平基因重組2.基因工程的核心是構建重組DNA分子，因此，早期也將基因工程稱為重組DNA技術基因工程工具酶的發(fā)現和基因工程的誕生基因工程的理論基礎：

基因工程的技術保障——基因工程的工具1.DNA是細胞生物的遺傳物質2.DNA雙螺旋結構3.遺傳信息傳遞方式1.基因的剪刀2.基因的縫合針3.基因的運輸工具限制性核酸內切酶DNA連接酶載體（質粒與病毒）最初從原核生物中分離，后來在酵母菌中也有發(fā)現(針對外來DNA，保護自身免受外源DNA入侵)4000種，常用200多種。

1、來源：

2、種類：3、作用：對DNA特定的核苷酸序列進行識別和切割基因工程的基本工具能夠識別和切割DNA分子內一小段特殊核苷酸序列的酶。思考能否切割煙草花葉病毒上人們想要的目的基因？基因的剪刀——限制性核酸內切酶作用部位：磷酸二酯鍵專一性（識別特定的序列、有特定的切點）作用特點：識別GAATTC序列，并在G和A之間切開限制酶在切斷DNA時，可在切口處帶有幾個伸出的核苷酸，他們之間堿基正好互補配對，因此稱這些片斷為粘性末端。EcoRI作用結果：粘性末端：錯切平末端：平切

下列有關基因工程中限制性核酸內切酶的描述，錯誤的是()

A．一種限制性內切酶只能識別一種特定的脫氧核苷酸序列

B．限制性內切酶的活性受溫度影響

C．限制性內切酶能識別和切割RNA

D．限制性內切酶可從原核生物中提取ACCGGCCGTATAATATGCGCGCTAATCGTATAATATGCTATAEcoRIEcoRICGGCCGTTAAAATTGCGCGCTAATCGTTAAAATTGCTATACGGCCGTTAAAATTGCTATA用同一種限制酶來切割兩種來源不同的DNA，會產生相同的粘性末端。兩條鏈的骨架部分，形成磷酸二酯鍵。

連接部位：具有相同黏性末端的兩個DNA片段連接起來，形成重組DNA分子。結果：限制酶和DNA連接酶的作用部位都是磷酸二酯鍵，只是一個是切開，一個是連接。注意：CGGCCGTTAAAATTGCTATA氫鍵的斷裂與形成與限制酶、DNA連接酶無關?；虻尼樉€——DNA連接酶思考：用DNA連接酶連接兩個相同的粘性未端要形成幾個磷酸二酯鍵？2個用限制酶切一個特定基因要切斷幾個磷酸二酯鍵？4個外源基因怎樣才能運送到受體細胞？需要“分子運輸車”——基因進入受體細胞的載體作為運載工具，將外源基因送入受體細胞。作用：質粒（最常用）、λ噬菌體和某些動植物病毒。種類：質粒細菌及酵母菌等。最常用的是大腸桿菌、農桿菌的質粒。來源：本質：擬核（或染色體）外的小型雙鏈環(huán)狀DNA分子?；虻倪\輸工具——載體目的基因受體細胞思考：實現該過程質粒必須滿足什么條件？EcoRIEcoRI目的基因EcoRI質粒AATTCGCTTAAGAATTCGCTTAAG目的基因BamHIHindIII質粒BamHIHindIIIGATCCGTTCGAAGCCTAGAAGCTA條件：⑶能在宿主細胞內自我復制并穩(wěn)定地保存⑴有一個或多個限制酶切點，可使外源基因插入其中⑷具有某些遺傳標記基因，以便進行篩選。⑵對受體細胞無害

抗生素抗性基因SmaIBamHIHindIIIEcoRIEcoRIEcoRIBamHIHindIIISmaI目的基因質粒與只使用EcoRI相比較,使用BamHI和HindⅢ兩種限制酶同時處理質粒、外源DNA的優(yōu)點是什么？思考：AATTCG…………GCTTAA用兩種限制酶防止目的基因與載體的自身環(huán)化。GAATTCCTGAATGATCCG…………ATTCGA1、只使用EcoRI2、使用BamHI和HindⅢGCTTAAAATTCG載體AATTCG…………GCTTAA目的基因ATCTAG5533…………目的基因GATCTA5AATTCGCTTAAG335使用兩種限制酶，防止載體與目的基因反向連接?；蚬こ痰恼Q生時間：1972年，斯坦福大學合成第一個人工DNA重組產物1973年，斯坦福大學實現了細菌之間的性狀轉移

——標志基因工程的誕生20世紀70年代不同生物的DNA能拼接在一起基因工程的成功能說明哪些問題？

說明所有生物的DNA都具有相同的化學組成(四種脫氧核苷酸)和空間結構(雙螺旋結構)一種生物的基因能夠在另一種生物體內表達

明基因是有遺傳效應的DNA片段，具有一定的獨立性，同時也說明各種生物共用一套遺傳密碼有關DNA酶將兩個DNA片段通過磷酸二酯鍵連接。DNA水解酶：DNA解旋酶：限制性核酸內切酶：DNA聚合酶：DNA連接酶：將DNA水解成四種脫氧核苷酸，徹底水解時生成磷酸、脫氧核糖和含氮堿基。使DNA解旋成單鏈，作用部位是堿基與堿基之間的氫鍵。（在適當的高溫、重金屬鹽的作用下，也可使DNA解旋）以一條DNA鏈為模板，將單個脫氧核苷酸通過磷酸二酯鍵連接成互補DNA鏈。將DNA切成片斷，作用部位是磷酸二酯鍵。1、下圖表示一項重要的生物技術，對圖中物質a、b、c、d的描述，判斷正誤A．a通常存在于細菌體內，目前尚未發(fā)現真核生物體內有類似的結構（）B．b識別特定的核苷酸序列，并將A與T之間的氫鍵切開（）C．c連接雙鏈間的A和T，使黏性末端處堿基互補配對（）

×××練習：2、科學家們經過多年努力，創(chuàng)立了一種新興生物技術——

基因工程，實施該工程的最終目的是（）A.定向提取生物體的DNA分子B.定向地對DNA分子進行“剪切”C.在生物體外對DNA分子進行改造D.定向地改造生物的遺傳性狀D3、以下說法正確的是（）A、所有的限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列B、質粒是基因工程中唯一的運載體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、基因控制的性狀都能在后代表現出來C5、基因工程又叫重組DNA技術。假設以大腸桿菌質粒作為基因載體，并以同一種限制性核酸內切酶切割載體與目的基因，將切割后的載體與目的基因片段混合，并加入DNA連接酶。連接產物至少有____種環(huán)狀DNA分子(假設兩兩結合)，它們分別是：_______________________________________________________________________________________________

3載體與載體相連、目的基因與目的基因相連、載體與目的基因相連4、人們常選用的細菌質粒分子往往帶有一個抗菌素抗性基因，該抗性基因的主要作用是（）A.提高受體細胞在自然環(huán)境中的耐藥性B.有利于對目的基因是否導入受體細胞進行檢測C.增加質粒分子的分子量D.便于與外源基因連接B(2009·浙江3)下列關于基因工程的敘述，錯誤的是(

)A.目的基因和受體細胞均可來自動、植物或微生物B.限制性核酸內切酶和DNA連接酶是兩類常用的工具酶C.人胰島素原基因在大腸桿菌中表達的胰島素原無生物活性D.載體上的抗性基因有利于篩選含重組DNA的細胞和促進目的基因的表達D高考風向標基因工程中，