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DNA重組技的基本工具科技探索之路基礎理論和技術的發(fā)展催生了基因工程仔細觀察下面的動畫,分析這個過程和剛才大家的操作過程有何異同?什么叫基因工程?基因工程又叫基因拼接技術或DNA重組技術。該技術是在生物體外,通過對DNA分子進行人工“剪切”和“拼接”,對生物的基因進行改造和重新組合,然后導入受體細胞內進行無性繁殖,使重組基因在受體細胞內表達,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結果基因拼接技術或DNA重組技術生物體外基因DNA分子水平人類需要的基因產(chǎn)物剪切→拼接→導入→表達基因重組基因工程培育抗蟲棉的簡要過程:普通棉花(無抗蟲特性)蘇云金芽孢桿菌提取抗蟲基因與運載體DNA拼接導入棉花細胞(含抗蟲基因)棉花植株(有抗蟲特性)上述培育抗蟲棉的關鍵步驟是什么?基因工程培育抗蟲棉的關鍵步驟:關鍵步驟一:抗蟲基因從蘇云金芽孢桿菌細胞內提取出來關鍵步驟二:抗蟲基因與運載體DNA連接關鍵步驟三:抗蟲基因導入受體(棉花)細胞解決培育抗蟲棉的關鍵步驟需要哪些工具?關鍵步驟一的工具:關鍵步驟二的工具:關鍵步驟三的工具:基因的剪刀——限制性內切酶基因的針線——DNA連接酶基因的運載工具——運載體1.限制性核酸內切酶——“分子手術刀”限制酶是在生物體(主要是微生物)內的一種酶,能將外來的DNA切斷,由于這種切割作用是在DNA分子內部進行的,故名限制性內切酶。特點:特異性。即一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列,并且能在特定的切點上切割DNA分子。(二)DNA重組技術的基本工具大腸桿菌(E.coli)的一種限制酶能識別GAATTC序列,并在G和A之間切開。限制酶限制酶什么叫黏性末端?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。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。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。外源基因(如抗蟲基因)怎樣才能導入受體細胞(如棉花細胞)?導入過程需要運輸工具——運載體。運載體的作用有哪些?作用一:作為運載工具,將外源基因(抗蟲基因)轉移到受體細胞(棉花細胞)中去。作用二:利用運載體在受體細胞(棉花細胞)內,對外源基因(抗蟲基因)進行大量復制。作為運載體必須具備哪些條件?1)能夠在宿主細胞中復制并穩(wěn)定地保存。2)載體DNA必須有一個或多個限制酶切點,以便目的基因插入到載體上去。3)具有某些標記基因,便于進行篩選。如抗菌素的抗性基因、產(chǎn)物具有顏色反應的基因等。載體DNA必須是安全的,不會對受體細胞有害,或不能進入到除受體細胞外的其他生物細胞中去;5)載體DNA分子大小應適合,以便提取和在體外進行操作,太大就不便操作.3.基因進入受體細胞的運載—“分子運輸車”常用的運載體主要有兩類:1)細菌細胞質的質粒2)噬菌體或某些動植物病毒質粒:質粒是染色體外能夠進行自主復制的遺傳單位,包括真核生物的細胞器和細菌細胞中核區(qū)外的DNA分子?,F(xiàn)在習慣上用來專指細菌、酵母菌和放線菌等生物中核以外的DNA分子。

質粒是基因工程最常用的運載體。絕大多數(shù)細菌質粒都是閉合環(huán)狀DNA分子。有的一個細菌中有一個,有的一個細菌中有多個。大腸桿菌的質粒:

最常用的質粒是大腸桿菌的質粒,其中常含有抗藥基因,如四環(huán)素的標記基因。質粒的存在與否對宿主細胞生存沒有決定性作用,但復制只能在宿主細胞內成。雙基練習:一、基因工程的概念基因工程是指按照人們的愿望,進行嚴格的設計,通過體外____和____等技術,賦予生物以心得遺傳特性,創(chuàng)造出符合人們的需要的新的____和____.又叫做DNA的重組技術.二、DNA重組技術的基本工具1.限制性核酸內切酶-----”分子手術刀”(1)主要來源:從____生物中分離出來的.(2)特點:能夠識別DNA特定的核苷酸序列,切開兩個____之間的_____.(3)DNA末端:限制酶切割DNA產(chǎn)生的DNA末端有兩種形式:______和_______.2.DNA連接酶----”分子縫合針”(1)作用:將雙鏈DNA____,恢復

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