第一節(jié)-工具酶的發(fā)現(xiàn)和基因工程的誕生

第一章：基因工程胰島素是治療糖尿病的特效藥，長期以來只能依靠從豬、牛等動物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰島素，其產(chǎn)量之低和價格之高可想而知。能否用大腸桿菌生產(chǎn)人的胰島素？如果能，如何實現(xiàn)？

將人的胰島素基因轉移到大腸桿菌中，通過微生物的發(fā)酵使大腸桿菌表達人的胰島素基因，從而獲得人的胰島素。

每2000L培養(yǎng)液就能產(chǎn)生100g胰島素！大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)不但解決了這種比黃金還貴的藥品產(chǎn)量問題，還使其價格降低了30%-50%!第一章：基因工程探究能發(fā)光的水母請您欣賞能否能否讓熱帶魚也能發(fā)光?設想不能發(fā)光的熱帶斑馬魚請您欣賞請您欣賞超級小鼠與超級魚能產(chǎn)生人胰島素的大腸桿菌請您欣賞基因“嫁接”香蕉魚你見過嗎?最新款的摩托車你想過嗎?你知道什么是真正的碩果累累嗎?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(nèi)進行無性繁殖，使重組基因在受體細胞內(nèi)表達，產(chǎn)生出人類所需要的基因產(chǎn)物。操作環(huán)境操作對象操作水平基本過程實質結果生物體外基因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、結果：形成兩種末端一、“分子手術刀”——限制性核酸內(nèi)切酶粘性末端平末端特異性限制酶切割DNA后形成的末端——粘性末端、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。什么叫粘性末端？當限制酶從識別序列的中心軸線兩側切開時，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，這樣的切口叫粘性末端。什么叫平末端？

當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)生幾個粘性末端？要切兩個切口，產(chǎn)生四個粘性末端。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)生相同的粘性末端，然后讓兩者的粘性末端黏合起來，就似乎可以合成重組的DNA分子了。思考限制性核酸內(nèi)切酶作用部位：②磷酸二酯鍵①③②基因的針線──DNA連接酶切斷的DNA片段要與受體細胞的DNA連接，你覺得可以用什么酶？2.DNA連接酶

DNA連接酶可把粘性末端之間的縫隙“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。

基因的針線：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DNA連接酶2.作用特點：1.化學本質：蛋白質連接部位：形成磷酸二酯鍵有相同的粘性末端基因進入受體細胞的載體

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

——載體1.作用：2.種類：質粒、噬菌體和動植物病毒將外源基因送入受體細胞。

質粒的特點:1、細胞染色體（或擬核DNA分子）外能自主復制的小型環(huán)狀DNA分子；2、質粒的存在對宿主細胞無影響；3、質粒的復制只能在宿主細胞內(nèi)完成。有切割位點有標記基因的存在，將來可用含青霉素的培養(yǎng)基鑒別。存在哪里+什么特點科技探索之路基因工程誕生的理論基礎：DNA是生物遺傳物質的發(fā)現(xiàn)、DNA雙螺旋結構的確立以及遺傳信息傳遞方式的認定基因工程的技術保障限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶和質粒載體本節(jié)歸納練習在基因工程中，切割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不屬于質粒被選為基因載體的理由是

A、能復制（）

B、有多個限制酶切點

C、具有標記基因

D、它是環(huán)狀DNAD練習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連接酶使粘性末段的堿基之間形成氫鍵練習C4.有關基因工程的敘述中，錯誤的是（）

A、基因工程技術能定向地改造生物的遺傳性狀，培育生物新品種

B、重組DNA的形成在細胞內(nèi)完成

C、目的基因須由載體導入受體細胞

D、質?？勺鳛檩d體

練習Bover第一節(jié)：工具酶的發(fā)現(xiàn)和基因工程的誕生1、限制性核酸內(nèi)切酶1）作用：識別并切割DNA分子內(nèi)一小段特殊的核苷酸序列。3'5'5'3'5'3'5'3'5'3'3'5'1、限制性核酸內(nèi)切酶1）作用：識別并切割DNA分子內(nèi)一小段特殊的核苷酸序列。第一節(jié)：工具酶的發(fā)現(xiàn)和基因工程的誕生識別序列什么叫粘性末端？當限制酶從識別序列的中心軸線兩側切開時，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，這樣的切口叫粘性末端。1、限制性核酸內(nèi)切酶1）作用：識別并切割DNA分子內(nèi)一小段特殊的核苷酸序列。第一節(jié)：工具酶的發(fā)現(xiàn)和基因工程的誕生EcoRV5’-GATüATC-3’

3’-CTA?TAG-5’Sam

I5’-GGGCGC-3’3’-CCCGGG-5

EcoRI5’-GüAATTC-3’3’-CTTAA?G-5’PstI5’-CTGCAüG-3’3’-G?ACGTC-5’

產(chǎn)生粘性末端產(chǎn)生平齊末端1、限制性核酸內(nèi)切酶第一節(jié)：工具酶的發(fā)現(xiàn)和基因工程的誕生粘性末端和平末端1、限制性核酸內(nèi)切酶第一節(jié)：工具酶的發(fā)現(xiàn)和基因工程的誕生第一節(jié)：工具酶的發(fā)現(xiàn)和基因工程的誕生1、限制性核酸內(nèi)切酶2）來源：細菌及酵母菌3）特異性：一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切割點上將DNA分子切斷。目前已發(fā)現(xiàn)的限制酶有200多種。4）化學本質：蛋白質第一節(jié)：工具酶的發(fā)現(xiàn)和基因工程的誕生1、限制性核酸內(nèi)切酶

5）作用部位：②磷酸二酯鍵①③②EcoRI

識別序列：5'G^AATTC3'BamHI

識別序列：5'G^GATCC3'HindIII

識別序列：5'A^AGCTT3'第一節(jié)：工具酶的發(fā)現(xiàn)和基因工程的誕生1、限制性核酸內(nèi)切酶常見的限制酶的識別序列與酶切位點5’-GGATCC-3’3’-CCTAGG-5’BamHⅠ5’-TGATCA-3’3’-ACTAGT-5’BclⅠ5’-AGATCT-3’3’-TCTAGA-5’BglⅡ練習：試寫出下面三種限制酶切割后所產(chǎn)生的粘性末端第一節(jié)：工具酶的發(fā)現(xiàn)和基因工程的誕生2、DNA連接酶1）作用：將具有末端堿基互補的2個DNA片段連接在一起，形成重組DNA分子。GC-T-T-A-AA-A-T-T-CGG-C-T-T-A-A-A-A-T-T-CGDNA連接酶AATTC······GG······CTTAAAATTC······GG······CTTAA5′5′5′5′(1)(2)AATTC······GG······CTTAAAATTC······G

G······CTTAA5′5′AATTC······GG······CTTAA5′5′(1)(2)ATGCTATAGCTADAN連接酶DNA連接酶2、DNA連接酶2）連接部位：形成磷酸二酯鍵

3）化學本質：蛋白質第一節(jié)：工具酶的發(fā)現(xiàn)和基因工程的誕生GC-T-T-A-AA-A-T-T-CGG-C-T-T-A-A-A-A-T-T-CGDNA連接酶2、DNA連接酶4）類型

①大腸桿菌連接酶（EcoliDNA連接酶）

只能連接粘性末端。②T4噬菌體連接酶（T4DNA連接酶）

不但能連接粘性末端，還能連接齊平末端。第一節(jié)：工具酶的發(fā)現(xiàn)和基因工程的誕生練習：下列是由限制酶切割形成的DNA片段，能用相應DNA連接酶將它們恢復連接的組合是①…CTGCA

…G②…G…CTTAA③G…ACGTC…④AATTC…G…A.①③；②④B.①②；③④

C.①④；②③D.以上都不對A3、(運）載體1）將目的基因導入受體細胞時為什么要用（運）載體？第一節(jié)：工具酶的發(fā)現(xiàn)和基因工程的誕生目的基因不是一個完整的DNA分子，是DNA的一個片段，它不能自我復制和表達（轉錄和翻譯）。載體可以①運送外源基因高效轉入受體細胞，②為外源基因提供復制能力或整合能力，③為外源基因的擴增或表達提供必要的條件。3、(運）載體2）載體具備的條件第一節(jié)：工具酶的發(fā)現(xiàn)和基因工程的誕生①在宿主細胞內(nèi)能獨立復制和表達（含有復制位點、啟動子和終止子）②具有合適的標記基因，便于重組DNA的篩選；

③具備多個酶切位點，便于外源基因插入；④分子量小，拷貝數(shù)多。載體與目的基因形成的重組DNA分子第一節(jié)：工具酶的發(fā)現(xiàn)和基因工程的誕生3、(運）載體第一節(jié)：工具酶的發(fā)現(xiàn)和基因工程的誕生3、(運）載體

3）常見載體：質粒

①什么是質粒：質粒是獨立于核DNA以外的能自主復制的裸露的雙鏈環(huán)狀小型DNA分子。②來源：廣泛從在于細菌細胞中，比病毒更簡單。在霉菌、藍藻、酵母和一些動植物細胞中也發(fā)現(xiàn)了質粒，目前對細菌的質粒研究得比較深入，特別是大腸桿菌的質粒。

4）其他載體：噬菌體、動植物病毒等（P4“小資料”）質粒質粒是基因工程最常用的載體，它廣泛地存在于細菌中，是細菌染色體外能夠自主復制的很小的環(huán)狀DNA分子，大小只有普通細菌擬核DNA的百分之一。工欲善其事，必先利其器?！蚬こ痰墓ぞ?、DAN分子手術刀——限制性核酸內(nèi)切酶2、DAN分子針線——DNA連接酶3、DAN分子運輸車——質粒1、關于限制酶的說法中，正確的是（）A、限制酶是一種酶，只識別GAATTC堿基序列B、EcoRI切割的是G—A之間的氫鍵C．限制酶一般不切割自身的DNA分子，只切割外源DNAD．限制酶只存在于原核生物中C2、DNA連接酶催化的反應是()A．DNA復制時母鏈與子鏈之間形成氫鍵B．粘性末端堿基之間形成氫鍵C．兩個DNA片段粘性末端之間的縫隙的連接

D．A、B、C都不正確C3、作為基因的運輸工具——載體，必須具備的條件及理由是()A、能夠在宿主細胞中穩(wěn)定地保存下來并大量復制，以便提供

大量的目的基因B、具有多個限制酶切點，以便于目的基因的表達C．具有某些標記基因，以便為目的基因的表達提供條件D、能夠在宿主細胞中復制并穩(wěn)定保存，以便于進行篩選B4、質粒是基因工程最常見的載體，它的主要特點是()①能自主復制②不能自主復制③結構很?、苁堑鞍踪|⑤是環(huán)狀RNA⑥是環(huán)狀DNA⑦能“友好”地“借居”A、①③⑤⑦B、②④⑥C．①③⑥⑦D．②③⑥⑦C5、在受體細胞中能檢測出目的基因是因為()A、目的基因上有標記B、質粒具有某些標記基因C、重組質粒能夠復制D．以上都不正確B6、關于質粒的敘述正確的是()A、質粒是能夠自我復制的環(huán)狀DNA分子B、質粒是唯一的載體C、重組質粒是目的基因D、質?？稍谒拗魍鈫为殢椭艫7、基因