基因工程的操作工具(优质课)
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A. 同种限制酶 B. 两种限制酶 C. 同种连接酶 D. 两种连接酶
练习
不属于质粒被选为基因运载体的理由是
A、能复制
（）
D
B、有多个限制酶切点
C、具有标记基因
D、它是环状DNA
谢谢
点，以便与外源基因连接
②能够在宿主细胞中复制并
稳定地保存
③具有标记基因，便于进
行筛选
④对受体细胞无害、容易获得
最常用的运载体——质粒
质粒的本质：细胞核外或拟核外能自主复制的小型环状DNA分子。
质粒的分布：存在于许多细菌以及酵母菌等生物中。 最常用的质粒是大肠杆菌的质粒。
课本知识回顾
1、基因工程又叫做
B、利用它在受体细胞内对目的基因进行大量复制。
2、基因工程的载体被喻为： 分子运输车
3、基因工程的载体来源： 质粒、 λ噬菌体的衍生物、动植物病毒
思考：如果受体细胞是动物细胞需用什么载体？植物细胞呢？细菌呢？
思考：作为基因工程的载体需要怎样的条件呢？ 提示：1、从化学组成来看，载体应含有什么成分？
游离的DNA片段 单个的脱氧核苷酸
形成完整的DNA分子 基因工程
形成DNA的一条链 DNA复制
三、分子运输车——基因进入受体细胞的载体
要让一个从甲生物细胞内取出来的基因在乙生物体内进行表达， 首先得将这个基因送到乙生物的细胞内去！能将外源基因送入受体 细胞的工具就是载体。 1、载体的功能： A、作为运载工具将目的基因转运到宿主细胞内
一、“分子手术刀” ——限制性核酸内切酶
存在: 主要存在于原核生物
种类: 已发现的约有4000种
特点:
能够识别双链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。
思考：限制酶的这一特点体现了酶的什么特性？
专一性/特异性
5
A
磷
4
1
酸
3
2
二
酯
5
T
键
4
1
3
3、限制性核酸内切酶
• 主要是从 原核生物中分离纯化出来 的一种酶。
• 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。
• 形成两种末端
黏性末端
平末端
4、“分子缝合针” —— DNA连接酶
1、种类：
两类
E·coli DNA连接酶
连接黏性末端
基因工程的操作工具(优质课)
基因工程的概念
基因工程：指按照人们的愿望,进行严格的设计并通过 体外DNA重组 和 转基因 等技术，赋予生物以新的遗传特性,从而创造出更符合人们 需要的新的生物类型和生物产品。由于基因工程是在 DNA分子 水平上 进行设计和施工的，因此又叫作 DNA重组技术或基因拼接技术 。
2
限制酶切割磷酸二酯键
A
T
T
A
G
C
C
G
以大肠杆菌中的一种叫做EcoRІ的限制酶为例：识别GAATTC序列， 并在G与A之间切断磷酸二酯键。
限制酶
黏性末端 黏性末端 限制酶的作用结果：产生2个带有黏性末端的DNA片段
大肠杆菌的限制酶SmaⅠ，识别CCCGGG序列，并在G与C之间切断磷酸二酯键
SmaⅠ
双链DNA 2、能否用SARS病毒作为基因载体？ 不能 3、作为载体，若没有切割位点将怎样？
不能进行DNA的重组 4、携带目的基因的载体是否进入了受体细胞，如何鉴定？
载体上应有标记基因
5、假如目的基因导入受体细胞后不能复制，将怎样？
可能造成基因丢失
标记基因， 便于进行 检测。
能成为载体的条件
①具有一至多个限制酶切
基因拼接技术
或 DNA重组技术 。通俗地说，就是按照人们的意
愿，把一种生物的某种 基因 提取出来，加
以 修饰改，造
然后放到另一种生物的细胞里，
定向地 改造生物的遗传性状。
2、DNA 重组技术的基本工具
“分子手术刀” ── “分子缝合针” ── “分子运输车”──
限制（性核酸内切）酶 DNA连接酶
基因进入受体细胞的载体
A、E.coli DNA连接酶Fra Baidu bibliotek
来自大肠杆菌，只连接黏性末端
B、T4DNA连接酶
来自T4噬菌体，连接黏性末端 和平末端（效率低）
3、DNA连接酶与DNA聚合酶的比较
相同点 模板
作用
不 对象 同 作用 点 结果
用途
DNA连接酶
DNA聚合酶
催化两个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键
不需要模板
需要DNA的一条链为模板
基因工程的操作对象： 基因 操作水平：DNA分子水平 基因工程的原理：基因重组
基因工程的结果：定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要 的基因产物。
基因工程的操作环境： 生物体外 基因工程的主要技术： 体外DNA重组技术和 转基因技术
1.1 DNA重组技术的基本工具
基本工具： • 限制性核酸内切酶——“分子手术刀” • DNA连接酶——“分子缝合针” • 基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”
C TT AA G
用同种限制酶切割
G
AA TT C
G
AA TT C
C TT AA
G
基因的针线：DNA连接酶
C TT AA
G
催化磷酸二酯键的形成
G AA TT C C TT AA G
氢键的形成不 需要酶的催化
基因的针线：DNA连接酶
A
T
T
A
G
C
C
G
1、DNA连接酶的作用：
将双链DNA片段“缝合” 起来，催化磷酸二酯 键的形成。 2、DNA连接酶的种类：
平末端
平末端
思考:1、请写出以下限制酶切割DNA之后产生的末端？产生的末端是哪种类 型？
2、图中哪两种限制酶的识别序列不同，但产生的黏性末端相同？ 同一种限制酶切断的几个DNA具有相同的黏性末端，但是不同的限制 酶识别的序列虽不同，但也能切出相同的粘性末端。
G AA TT C
G AA TT C
C TT AA G
T4 DNA连接酶
连接黏性末端和平末端
2、作用部位：
磷酸二酯键
4、基因进入受体细胞的载体
通常有三种:
质粒 λ噬菌体衍生物
动植物病毒
作为载体的条件：
能自我复制；有切割位点；
有遗传标记基因；对受体细胞无害、易分离
在进行基因工程操作中,真正被用作载体的质粒都是在
天然质粒
基础上进行过
人工改造
的
练习
1、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（ ）
练习
不属于质粒被选为基因运载体的理由是
A、能复制
（）
D
B、有多个限制酶切点
C、具有标记基因
D、它是环状DNA
谢谢
点，以便与外源基因连接
②能够在宿主细胞中复制并
稳定地保存
③具有标记基因，便于进
行筛选
④对受体细胞无害、容易获得
最常用的运载体——质粒
质粒的本质：细胞核外或拟核外能自主复制的小型环状DNA分子。
质粒的分布：存在于许多细菌以及酵母菌等生物中。 最常用的质粒是大肠杆菌的质粒。
课本知识回顾
1、基因工程又叫做
B、利用它在受体细胞内对目的基因进行大量复制。
2、基因工程的载体被喻为： 分子运输车
3、基因工程的载体来源： 质粒、 λ噬菌体的衍生物、动植物病毒
思考：如果受体细胞是动物细胞需用什么载体？植物细胞呢？细菌呢？
思考：作为基因工程的载体需要怎样的条件呢？ 提示：1、从化学组成来看，载体应含有什么成分？
游离的DNA片段 单个的脱氧核苷酸
形成完整的DNA分子 基因工程
形成DNA的一条链 DNA复制
三、分子运输车——基因进入受体细胞的载体
要让一个从甲生物细胞内取出来的基因在乙生物体内进行表达， 首先得将这个基因送到乙生物的细胞内去！能将外源基因送入受体 细胞的工具就是载体。 1、载体的功能： A、作为运载工具将目的基因转运到宿主细胞内
一、“分子手术刀” ——限制性核酸内切酶
存在: 主要存在于原核生物
种类: 已发现的约有4000种
特点:
能够识别双链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。
思考：限制酶的这一特点体现了酶的什么特性？
专一性/特异性
5
A
磷
4
1
酸
3
2
二
酯
5
T
键
4
1
3
3、限制性核酸内切酶
• 主要是从 原核生物中分离纯化出来 的一种酶。
• 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。
• 形成两种末端
黏性末端
平末端
4、“分子缝合针” —— DNA连接酶
1、种类：
两类
E·coli DNA连接酶
连接黏性末端
基因工程的操作工具(优质课)
基因工程的概念
基因工程：指按照人们的愿望,进行严格的设计并通过 体外DNA重组 和 转基因 等技术，赋予生物以新的遗传特性,从而创造出更符合人们 需要的新的生物类型和生物产品。由于基因工程是在 DNA分子 水平上 进行设计和施工的，因此又叫作 DNA重组技术或基因拼接技术 。
2
限制酶切割磷酸二酯键
A
T
T
A
G
C
C
G
以大肠杆菌中的一种叫做EcoRІ的限制酶为例：识别GAATTC序列， 并在G与A之间切断磷酸二酯键。
限制酶
黏性末端 黏性末端 限制酶的作用结果：产生2个带有黏性末端的DNA片段
大肠杆菌的限制酶SmaⅠ，识别CCCGGG序列，并在G与C之间切断磷酸二酯键
SmaⅠ
双链DNA 2、能否用SARS病毒作为基因载体？ 不能 3、作为载体，若没有切割位点将怎样？
不能进行DNA的重组 4、携带目的基因的载体是否进入了受体细胞，如何鉴定？
载体上应有标记基因
5、假如目的基因导入受体细胞后不能复制，将怎样？
可能造成基因丢失
标记基因， 便于进行 检测。
能成为载体的条件
①具有一至多个限制酶切
基因拼接技术
或 DNA重组技术 。通俗地说，就是按照人们的意
愿，把一种生物的某种 基因 提取出来，加
以 修饰改，造
然后放到另一种生物的细胞里，
定向地 改造生物的遗传性状。
2、DNA 重组技术的基本工具
“分子手术刀” ── “分子缝合针” ── “分子运输车”──
限制（性核酸内切）酶 DNA连接酶
基因进入受体细胞的载体
A、E.coli DNA连接酶Fra Baidu bibliotek
来自大肠杆菌，只连接黏性末端
B、T4DNA连接酶
来自T4噬菌体，连接黏性末端 和平末端（效率低）
3、DNA连接酶与DNA聚合酶的比较
相同点 模板
作用
不 对象 同 作用 点 结果
用途
DNA连接酶
DNA聚合酶
催化两个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键
不需要模板
需要DNA的一条链为模板
基因工程的操作对象： 基因 操作水平：DNA分子水平 基因工程的原理：基因重组
基因工程的结果：定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要 的基因产物。
基因工程的操作环境： 生物体外 基因工程的主要技术： 体外DNA重组技术和 转基因技术
1.1 DNA重组技术的基本工具
基本工具： • 限制性核酸内切酶——“分子手术刀” • DNA连接酶——“分子缝合针” • 基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”
C TT AA G
用同种限制酶切割
G
AA TT C
G
AA TT C
C TT AA
G
基因的针线：DNA连接酶
C TT AA
G
催化磷酸二酯键的形成
G AA TT C C TT AA G
氢键的形成不 需要酶的催化
基因的针线：DNA连接酶
A
T
T
A
G
C
C
G
1、DNA连接酶的作用：
将双链DNA片段“缝合” 起来，催化磷酸二酯 键的形成。 2、DNA连接酶的种类：
平末端
平末端
思考:1、请写出以下限制酶切割DNA之后产生的末端？产生的末端是哪种类 型？
2、图中哪两种限制酶的识别序列不同，但产生的黏性末端相同？ 同一种限制酶切断的几个DNA具有相同的黏性末端，但是不同的限制 酶识别的序列虽不同，但也能切出相同的粘性末端。
G AA TT C
G AA TT C
C TT AA G
T4 DNA连接酶
连接黏性末端和平末端
2、作用部位：
磷酸二酯键
4、基因进入受体细胞的载体
通常有三种:
质粒 λ噬菌体衍生物
动植物病毒
作为载体的条件：
能自我复制；有切割位点；
有遗传标记基因；对受体细胞无害、易分离
在进行基因工程操作中,真正被用作载体的质粒都是在
天然质粒
基础上进行过
人工改造
的
练习
1、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（ ）