第一节工具酶的发现(正式)

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TGCA ACGT
T ACG
GCA T
成不 的同 粘的 性限 末制 端酶 不所 同形
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• 要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切 几个切口？可产生几个粘性末端？ 要切两个切口，产生四个粘性末端。
• 如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来切 割，会怎样呢？
①…CTGCA …G ③ G… ②…G …CTTAA ACGTC… ④ AATTC…
G…
A. ①③；②④ C. ①④；②③
B. ①②；③④ D.以上都不对
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思考：
（１）用DNA连接酶连接两个相同的黏性末端要 连接几个磷酸二酯键？
２个
（２）用限制酶切一个特定基因要切断几个磷 酸二酯键？
４个
练习
3) 基因工程是在DNA分子水平上进行设计施 工的。在基因操作的基本步骤中，不进行碱 基互补配对的步骤是 （C ） A、人工合成目的基因 B、目的基因与运载体结合 C、将目的基因导入受体细胞
D、目的基因的检测和表达
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• 基因工程的技术保证：
• 限制性核酸内切酶、DNA连接酶、 质粒载体的发现和应用
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第一节
工具酶的发现和基因工程的诞生
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基因操作的工具
剪切的工具： 基因的剪刀——限制性核酸内切酶
拼接的工具： 基因的针线——DNA连接酶
导入的工具： 基因的运载工具——质粒
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基因工程的“ ”
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例．已知某种限制性内切酶在一线性DNA分子上有3个 酶切位点，如图中箭头所指，如果该线性DNA分子在3 个酶切位点上都被该酶切断，则会产生a、b、c、d四 种不同长度的DNA片段。现在多个上述线性DNA分子， 若在每个DNA分子上至少有1个酶切位点被该酶切断， 则从理论上讲，经该酶切后，这些线性DNA分子最多 能产生长度不同的DNA片段种类数是 A．3 B．4 C．9 D．12
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2007广东7.现有一长度为1000碱基对(by）的DNA分子， 用限制性核酸内切酶EcoR1酶切后得到的DNA分子仍是 1000 by，用Kpn1单独酶切得到400by和600by两种长度 的DNA分子，用EcoRI，Kpnl同时酶切后得到200 by和 600 by两种长度的DNA分子。该DNA分子的酶切图谱正 确的是 D
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基因工程的别名 基因拼接技术或DNA重组技术 操作环境
操作对象 操作水平 基本过程 生物体外 基因
DNA分子水平
剪切 、拼接 → 导入 → 表达
结果
实质
人类需要的基因产物
基因重组
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• 基因工程的理论基础：
• DNA是生物遗传物质的发现； • DNA双螺旋结构的确立； • 遗传信息传递方式的认定。
会产生相同的粘性末端，然后让两者的黏性末 端粘合起来，就似乎可以合成重组的DNA分子了。
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DNA
T
GCA
T
A
CGT A
ACG
TGC A TGC
GCA T
目的基因
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例1．已知某种限制性内切酶的识别序列是 AAGCTT，它能够在A和A之间切断DNA分子，请写 出DNA分子被该酶切割后形成的黏性末端。
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基因工程-狭义的遗传工程
广义的“遗传工程”包括细胞水平上的遗传操 作(细胞工程)和分子水平上的遗传操作(基因工程)。 基因工程又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。 是指按照人们的意愿,在生物体外，通过对DNA分子 进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行 改造和重新组合，然后导入到受体细胞里，定向地 改造生物的遗传性状，产生出人类需要的基因产物。
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质粒： 存在于 许多细菌以 及酵母菌等 生物中，是 细胞染色体 外能自主复 制的很小的 双链环状 DNA分子。
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• 大肠杆菌的质粒：
最常用的质粒是 大肠杆菌的质粒，其
中常含有抗药基因，如 四环素的标记基因。质 粒的存在与否对宿主细 胞生存没有决定性作用， 但复制只能在宿主细胞 内成。
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基因工程的“ ”
“ ”
指“DNA连接酶”
1、连接的部位： 磷酸二酯键 （在“梯子”的扶手处） 2、结 果： 连接两个互补的黏性末端。
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GAATTC CTTAAG
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[练习]下列是由限制酶切割形成的DNA片段， 能用相应DNA连接酶将它们恢复连接的组合 是（ ） A
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DNA连接酶与DNA聚合酶是同一种酶吗？ 为什么？ 不是。
相同点：形成磷酸二酯键
不同点：1）DNA聚合酶只能将单个核苷酸加 到已有的核酸片段上，形成磷酸二酯键； 而DNA连接酶是在两个DNA片段之间形 成磷酸二酯键 2） DNA聚合酶需要以一条DNA链为模板； 而DNA连接酶不需要模板。
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三、载体
1、作 用： 将外源基因送入受体细胞。 能在宿主细胞内复制并稳定地保存；
2、具备的条件： 具有多个限制酶切点；
具有某些标记基因。 3、种 类： 质粒、噬菌体和动植物病毒（P4 小资料） 培育转基因细菌一般用大肠杆菌质粒或噬菌体作基 因载体；培育转基因植物用农杆菌质粒（Ti质粒）或 植物病毒作基因载体（P9）；培育转基因动物用动 物病毒作基因载体。
“ ”
指“
限制性核酸内切酶 ”
能够识别和切割DNA分子内一小段特殊核苷酸序列的酶
1、来源：微生物 2、种类： 4000种。 3、作用： 具特异性，识别双链DNA 分子的某种特
定的核苷酸序列，并且使每一条链中特 定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键 断开。
黏性末端 平末端
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4、结果： 形成两种末端
C
线性DNA分子的酶切示意图
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例3、限制性内切酶Ⅰ的识别序列和切点是 —G↓GATCC—，限制性内切酶Ⅱ的识别序列和 切点是—↓GATC—。在质粒上有酶Ⅰ的一个切点， 在目的基因的两侧各有1个酶Ⅱ的切点。 ①请画出质粒被限制酶Ⅰ切割后所形成的黏性末端。
②请画出目的基因两侧被限制酶Ⅱ切割后所形成的黏 性末端。 ③在DNA连接酶的作用下，上述两种不同限制酶切割 后形成的黏性末端能否连接起来？为什么？
高 三 生 物
第一章
基因工程
第一节 工具酶的发现和 基因工程的诞生
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青霉菌能产生对人类有用 的抗生素——青霉素
豆科植物的根瘤能够固 定空气中的氮
[思考]生物体的不同性状形成的根本 原因是什么?
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2、人们能否通过改造生物体的基因，定向地改变 生物的遗传特性呢？
设想
能分泌人胰岛素的大肠杆菌
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[质粒特点] 1、细胞染色体外能自主复制的小型环状DNA分子； 2、存在于许多细菌及酵母菌等生物中； 3、最常用的质粒是大肠杆菌的质粒； 4、质粒的存在对宿主细胞无影响。 5、质粒上具有抗性基因。
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思 考：
（１）质粒上会存在某些标记基因，标记基因 有什么用途？
（２）要想将某个特定基因与质粒相连，需要 用几种限制性内切酶和几种DNA连接酶处理？
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练习
• 在基因工程中，切割运载体和含有目 的基因的DNA片段，需使用（ ） A. 同种限制酶 B. 两种限制酶 C. 同种连接酶 D. 两种连接酶
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练习
不属于质粒被选为基因运载体的理由是
A、能复制 B、有多个限制酶切点 C、具有标记基因 （ D）
D、它是环状DNA
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大肠杆菌(E.coli)的一种限制性核酸内切 酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间切 开。
限制性核酸 内切酶
限制性核酸 内切酶
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GAATTC
CTTAAG
粘性末端
G CTTAA
粘性末端
AATTC G
切开的是什么键?
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当限制酶从识别序列的中心轴线处切 开时，切开的DNA两条单链的切口，是平 整的，这样的切口叫平末端。