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1、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(zhuǎn)移到大腸桿菌中，通過微生物的發(fā)酵使大腸桿菌表達(dá)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(shè)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

2、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(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。,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,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。,形成兩種末端,一、 “分子手術(shù)刀”

3、 限制性核酸內(nèi)切酶,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(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(bǔ)配對，這樣的切口叫粘性末端。,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

4、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： 磷酸二酯鍵,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,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,DNA連接酶,2.作用特點：,1.化學(xué)本質(zhì)：,蛋白質(zhì),連接部位：形成磷酸二酯鍵,有相同的粘性末端,基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體,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

5、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。,基因進(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)；具多個限制酶切點，以便與外源基因連接。具有某些標(biāo)記基因，便于進(jìn)行篩選。對受體細(xì)胞無害,“分子運輸車” 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。,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)

6、胞無影響；3、質(zhì)粒的復(fù)制只能在宿主細(xì)胞內(nèi)完成。,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。,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(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),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,A,2不屬于質(zhì)粒被選為基因載體的理由是 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DNA,D,練習(xí),3.下列說法正確的是 （

7、 ）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連接酶使粘性末段的堿基之間形成氫鍵,練習(xí),C,4.有關(guān)基因工程的敘述中，錯誤的是（ ） A、基因工程技術(shù)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(xì)胞內(nèi)完成 C、目的基因須由載體導(dǎo)入受體細(xì)胞 D、質(zhì)粒可作為載體,練習(xí),B,over,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。,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

8、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(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(bǔ)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,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(xì)菌及酵母菌 3）特異性：一種限制酶只能識別一種特定

9、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(xué)本質(zhì)：蛋白質(zhì),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： 磷酸二酯鍵,EcoRI 識別序列： 5 GAATTC 3BamHI 識別序列： 5 GGATCC 3HindIII 識別序列： 5 AAGCTT 3,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,練習(xí)：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(bǔ)的2個DNA片段連接在一起，形成重組D

10、NA分子。,AATTC G,G CTTAA,AATTC G,G CTTAA,5,5,5,5,(1) (2),AATTC G,G CTTAA,AATTC G,G CTTAA,5,5,5,5,(1) (2),AT,G,C,T,A,TA,G,C,T,A,DAN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(xué)本質(zhì)：蛋白質(zhì),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 4）類型 大腸桿菌連接酶 （Ecoli DNA連接酶） 只能連接粘性末端。 T4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(xí)

11、：下列是由限制酶切割形成的DNA片段，能用相應(yīng)DNA連接酶將它們恢復(fù)連接的組合是,CTGCA G,G,CTTAA, G,ACGTC, AATTC,G,A. ； B. ；C. ； D.以上都不對,A,3、(運）載體 1）將目的基因?qū)胧荏w細(xì)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(fù)制和表達(dá)（轉(zhuǎn)錄和翻譯）。載體可以運送外源基因高效轉(zhuǎn)入受體細(xì)胞 ，為外源基因提供復(fù)制能力或整合能力，為外源基因的擴(kuò)增或表達(dá)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,在宿主細(xì)胞內(nèi)能獨立

12、復(fù)制和表達(dá)（含有復(fù)制位點、啟動子和終止子）具有合適的標(biāo)記基因，便于重組DNA的篩選； 具備多個酶切位點，便于外源基因插入；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(zhì)粒 什么是質(zhì)粒：質(zhì)粒是獨立于核DNA以外的能自主復(fù)制的裸露的雙鏈環(huán)狀小型DNA分子。來源：廣泛從在于細(xì)菌細(xì)胞中，比病毒更簡單。在霉菌、藍(lán)藻、酵母和一些動植物細(xì)胞中也發(fā)現(xiàn)了質(zhì)粒，目前對細(xì)菌的質(zhì)粒研究得比較深入，特別是大腸桿菌的質(zhì)粒。 4）其他載體：噬菌體、動植物病毒等（P4“小資料”）,質(zhì)粒,質(zhì)粒

13、是基因工程最常用的載體，它廣泛地存在于細(xì)菌中，是細(xì)菌染色體外能夠自主復(fù)制的很小的環(huán)狀DNA分子，大小只有普通細(xì)菌擬核DNA的百分之一。,工欲善其事，必先利其器?；蚬こ痰墓ぞ?1、DAN分子手術(shù)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(zhì)粒,1、關(guān)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GA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,C,2、DNA連接酶催化的反應(yīng)是( )ADNA復(fù)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

14、間的縫隙的連接 DA、B、C都不正確,C,3、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(xì)胞中穩(wěn)定地保存下來并大量復(fù)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(dá)C具有某些標(biāo)記基因，以便為目的基因的表達(dá)提供條件D、能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存，以便于進(jìn)行篩選,B,4、質(zhì)粒是基因工程最常見的載體，它的主要特點是( )能自主復(fù)制 不能自主復(fù)制 結(jié)構(gòu)很小 是蛋白質(zhì) 是環(huán)狀RNA 是環(huán)狀DNA 能“友好”地“借居”A、 B、 C D,C,5、在受體細(xì)胞中能檢測出目的基因是因為( )A、目的基因上有標(biāo)記 B、質(zhì)粒具有某些標(biāo)記基因C、重組質(zhì)粒能夠復(fù)制 D

15、以上都不正確,B,6、關(guān)于質(zhì)粒的敘述正確的是( )A、質(zhì)粒是能夠自我復(fù)制的環(huán)狀DNA分子 B、質(zhì)粒是唯一的載體C、重組質(zhì)粒是目的基因 D、質(zhì)粒可在宿主外單獨復(fù)制,A,7、基因工程中可用作載體的是( )質(zhì)粒 噬菌體 病毒 動物細(xì)胞核A、 B、 C D、,A,8、下列關(guān)于基因工程中所選用的質(zhì)粒的說法，錯誤的是( )A、不能沒有標(biāo)記基因 B、是小型鏈狀的DNA分子C、能夠自我復(fù)制 D可與目的基因重組,B,9、有關(guān)基因工程敘述正確的是（ ）A、限制酶只在獲得目的基因時才用 B、重組質(zhì)粒的形成是在細(xì)胞內(nèi)完成的C、質(zhì)粒都可作為載體 D、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)可為合成目的基因提供資料,D,10、下列關(guān)于酶的說法不正確

16、的是（ ）A、限制酶廣泛存在于各種生物中，微生物中很少分布B、一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列C、不同的限制酶切割DNA的切點不同 D、限制酶的作用主要是用來提取目的基因,A,11、下列說法正確的是（ ）A、DNA連接酶最初是從人體細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的 B、限制酶的切口一定是GAATTC堿基序列C、質(zhì)粒是基因工程中唯一用作運載目的基因的載體D、利用載體在宿主細(xì)胞內(nèi)對目的基因進(jìn)行大量復(fù)制的過程可稱為“克隆”,D,12、20世紀(jì)70年代，創(chuàng)立了一種新興的生物技術(shù)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(jìn)行人工剪切C、在生物體外對DNA分子進(jìn)行改造 D、定向地改造生物的遺傳性狀,D,