重組DNA技術(shù)的基本工具

3.1課時1重組DNA技術(shù)的基本工具1.簡單描述基因工程的概念和目的。2.說出基因工程所需的三種基本工具及各工具特點和作用。怎樣培養(yǎng)出具有抗蟲性狀的抗蟲棉呢？

我國是棉花的生產(chǎn)和消費大國，棉花在種植過程中常常會受到棉鈴蟲的侵襲，這會使棉花大量減產(chǎn)。大量施用農(nóng)藥不僅提高了生產(chǎn)成本，還可能造成農(nóng)產(chǎn)品和環(huán)境的污染，如果能培育出自身能抵抗棉鈴蟲的棉花就能解決這個問題。

棉花本身不具有“殺蟲基因”，而蘇云金桿菌有一種“殺蟲基因”，它能通過編碼產(chǎn)生抗蟲蛋白來殺死棉鈴蟲。一、基因工程的誕生和發(fā)展

基因工程是指按照人們的愿望，通過轉(zhuǎn)基因等技術(shù)賦予生物新的遺傳特性，創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。從技術(shù)操作層面看，由于基因工程是在DNA分子水平上進行設(shè)計和施工的，因此又叫做DNA重組技術(shù)。1．基因工程的概念番木瓜易受番木瓜環(huán)斑病毒的侵襲，被感染后產(chǎn)量大大下降。科學(xué)家通過精心設(shè)計，用“分子工具”培育出了轉(zhuǎn)基因番木瓜。DNA雙螺旋的直徑只有2nm，對如此微小的分子進行操作，是一項非常精細(xì)的工作，更需要專門的“分子工具”?？茖W(xué)家用到了哪些“分子工具”？這些“分子工具”各具有什么特征呢？分子運輸車分子手術(shù)刀分子縫合針準(zhǔn)確切割DNA分子將體外重組好的DNA分子導(dǎo)入受體細(xì)胞將DNA片段再連接起來一、限制性內(nèi)切核酸酶——“分子手術(shù)刀”閱讀課本71頁，完成學(xué)案任務(wù)一1．定義：切割DNA分子的工具是限制性內(nèi)切核酸酶，又稱限制酶。2．來源：主要從原核生物中分離純化出來的。3．作用特點：能夠?qū)Ｒ恍宰R別雙鏈DNA分子的特定核苷酸序列；使每一條鏈中特定部位的磷酸二酯鍵斷開。4．作用結(jié)果：通常有兩種形式，黏性末端和平末端。？EcoRI限制酶5′GAATTC3′（1）黏性末端

限制酶在它識別序列的中心軸線兩側(cè)，將DNA分子的兩條鏈分別切開時，產(chǎn)生的是黏性末端。（2）平末端

限制酶在它識別序列的中心軸線處切開時，產(chǎn)生的是平末端。在下列（課本73頁）DNA序列中，找到EcoRI限制酶的識別序列，用筆模擬它對DNA片段的切割，以獲得目的基因。1．EcoRI限制酶的識別序列是什么？在哪兩個堿基之間進行切割？2．切割后產(chǎn)生的黏性末端是什么？想要獲得目的基因，需切割幾次？模擬活動15′GAATTC3′G與A之間切割5′AATT3′切割2次5‘—TCCTAGAATTCTCGGTATGAATTCCATAC—3’3‘—AGGATCTTAAGAGCCATACTTAAGGTATG—5’蘇云金桿菌Bt基因（抗蟲基因）5’3’3’5’某DNA片段5’3’3’5’你知道如何將Bt基因插入下面DNA片段中嗎？用EcoRⅠ限制酶切割棉花DNA片段如何將他們連接起來呢？它們具有相同的黏性末端!5’3’3’5’蘇云金桿菌Bt基因（抗蟲基因）5’3’3’5’用EcoRⅠ限制酶切割棉花DNA片段如何將他們連接起來呢？DNA連接酶—“分子縫合針”它們具有相同的黏性末端!恢復(fù)被限制酶切開的磷酸二酯鍵完全互補的黏性末端能通過氫鍵暫時連接在一起，但并不穩(wěn)定。二、DNA連接酶——“分子縫合針”閱讀課本72頁的內(nèi)容，完成任務(wù)二類型來源特點E.coliDNA連接酶大腸桿菌連接具有平末端的雙鏈DNA片段的效率很低T4

DNA連接酶T4噬菌體既能連接雙鏈DNA片段互補的黏性末端，也能連接雙鏈DNA片段的平末端DNA連接酶:一種能夠?qū)蓚€DNA片段連接起來的酶DNA聚合酶:將單個核苷酸連接到已有的DNA片段上它們有什么相同點？都可催化形成磷酸二酯鍵?；瘜W(xué)本質(zhì)都是蛋白質(zhì)。三、基因進入受體細(xì)胞的載體——“分子運輸車”

將外源基因送入受體細(xì)胞，還需要有運輸工具，這就是分子運輸車，又叫載體或運載體。作用作為運輸工具，將目的基因轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞內(nèi)。

外源基因很難進入細(xì)胞，進入后也不容易穩(wěn)定存在并表達(dá)，怎么解決這個問題呢？（1）載體要與外源基因連接，需要具備什么條件？

具有一個至多個限制酶切割位點供外源DNA片段插入。（2）要使攜帶的外源基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，需要具備什么條件？

能在受體細(xì)胞內(nèi)進行自我復(fù)制，或整合到受體DNA上，隨受體DNA同步復(fù)制。（3）為了便于篩選重組DNA分子，載體需要具備什么條件？

具有標(biāo)記基因，用于篩選含重組DNA分子的細(xì)胞。常見的標(biāo)記基因有四環(huán)素抗

性基因、氨芐青霉素抗性基因等。注意：載體需對受體細(xì)胞無害，不影響受體細(xì)胞的正常生命活動。結(jié)合課本72-73頁，小組討論，回答任務(wù)三的問題3．載體的種類（1）質(zhì)粒

（2）噬菌體（3）動植物病毒它們的來源不同，在大小、結(jié)構(gòu)、復(fù)制方式以及可以插入外源DNA片段的大小上也有很大差別。重組DNA技術(shù)的基本工具限制酶磷酸二酯鍵黏性末端平末端DNA連接酶E.coliDNA連接酶

T4DNA連接酶載體具備的條件限制酶切位點標(biāo)記基因自我復(fù)制種類質(zhì)粒噬菌體動植物病毒1．下圖表示限制酶切割某DNA的過程，從圖中可知，該限制酶識別的堿基序列，

及切割位點是（

）

A．5'-CTTAAG-3'，C和T之間B．5'-CTTAAG-3'，G和A之間C．5'-GAATTC-3'，G和A之間D．5'-CTTAAC-3'，C和T之間C2．質(zhì)粒是基因工程中最常用的載體，其主要特點是（）①能自主復(fù)制

②不能自主復(fù)制

③結(jié)構(gòu)簡單

④是蛋白質(zhì)

⑤是環(huán)狀RNA⑥是環(huán)