基因工程复习课
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以上三步为一个循环，新合成的DNA分子又可以作为下一轮合 成的模板，经多次循环后即可达到扩增DNA片段的目的.
▲提示与思考:
1.图中的“模板DNA”就是已知核苷酸 序列的 目的基因 2.引物是人工合成的,与模板DNA(即目的基 因)互补 ▲每循环(扩增)一次,就需要添加 两个 引物. DNA解链 3.加热的作用是使_________. 4.聚合酶(Tap酶)是指____(选:DNA聚合 酶;RNA聚合酶),其特点是_________. 5.原料是_________. 6.每扩增一次,目的基因的数目增加___.
DNA连接酶
互补的黏性末端的碱基通过氢键连接成 百度文库基对，
DNA连接酶将DNA片段之间的缝隙“缝合”起 来，即恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间 的磷酸二酯键。
作用部位在DNA骨架上
▲DNA连接酶的种类(根据来源分)及其在功能上 的异同. ----见课文P5.
名称 来源
E.Coli DNA连接酶 大肠杆菌 T4DNA连接酶 T4噬菌体
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 生物体外 基因
操作水平
基本过程 实质（原理） 结果 切割
DNA分子水平
→ 拼接→ 导入 → 表达 基因重组
人们需要的新的生物类型和生物产品
做工程是需要工具的. DNA重组技术(基因工程)的
基本工具
一、限制性核酸内切酶（限制酶） ——“分子手术刀”
同:两种酶都是形成磷酸二酯键.
▲注意: 一般地,不能将目的基因直接导入受体细胞.
----导入过程需要运输“目 的基因”的工具——运载体。
三、“分子运输车——基因进入受体细胞的运载体
需要的条件： ⑴有1~多个限制酶切点，供外源基因插入其中 ⑵对受体细胞无害 ⑶导入基因能在受体细胞中复制，提供大量的目的 基因 ⑴作为分子运输车 —— 载体，如果没有切割 ⑷有某些标记基因， 鉴定 受体细胞中是否有重组 ⑵霍乱菌的质粒多个限制酶切点，你会用它 位点行吗？ DNA，便于筛选 来做分子运输车吗？ ⒉常用运载体： ⑴细菌的质粒 ⑶假如目的基因导入受体细胞后不能复制，转基因 生物能有预想的效果吗？ ⑷载有目的基因的载体有没有进入受体细 ⑵噬菌体或某些动植物病毒
⒈主要来源及种类：
原核生物、约4000种
1. 限制酶——“分子手术刀”
作用：能识别双链DNA的某种特定核苷酸序列， 并且使每一条链中特定部位的两个脱氧核苷酸之 间(此处叫“切点”)的磷酸二酯键断开(注意:不是 氢键).
作用部位在DNA的骨架上
注意: 一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列, 并且只能在一个特定的切点上切割DNA分子。
功 能
同
形成磷酸二酯键 只能:互补的 黏性末端 黏性末端和平末 端均可
异
▲提示: 注意比较基因工程中的DNA连接酶 和DNA复制中的DNA聚合酶的作用有何 异同?
异:
DNA连接酶:是将几个DNA片段连接起来; 不需DNA模板. DNA聚合酶:则是将脱氧核苷酸连接(聚 合)成DNA;需以DNA的一条链为模板.
即：特异性. (注意:特异性表现在两个方面.)
▲限制酶的特异性表现在: 特定的脱氧核苷酸序列 特定的切点.
磷 酸 二 酯 键
G
C
A
A
T
T
T
T C
A
A G
DNA双链及“磷酸二酯键”
▲看图回答: 1.大肠杆菌(EcoRΙ)的一种限制酶能识别的脱 氧核苷酸序列是(用碱基表示)_____________ GAATTC ;切 G和A 之间。 点在________
2）“基因表达载体”的构建 4）目的基因的检测与鉴定
3）将目的基因导入受体细胞(即“转化”
步骤一：目的基因的获取
▲什么叫目的基因? 主要是指编码蛋白质的结构基因.
▲获取目的基因的途径有哪些?
----见课文. 共三条. 1.从“基因文库”中获取. 2.利用“PCR技术”扩增. 3.直接人工合成(适合于基因较小且已知 其核苷酸顺序)
限制酶
▲在G和A之间被限制酶切断的是化学键是 ___________________.
EcoRⅠ
黏性末端
黏性末端
Go back
EcoRⅠ
黏性末端
黏性末端
Go back
SmaⅠ
平末端
平末端
思考:
如果把两种来源不同的DNA用同 一种限制酶来切割，产生相同黏性 末端吗？
会产生相同的黏性末端..
DNA连接酶——“分子缝合针”
（一）基因工程的概念
基因工程是指按照人们的愿望,进行 严格的设计,并通过在生物体外进行DNA 重组等技术，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 又叫做DNA重组技术或基因拼接技术.
▲基因工程的若干问题:
▲从基因文库中获取“目的基因”：
什么叫“基因文库”? 将含有某种生物不同基因的许多DNA片段,导入受 体菌的群体中储存,各个受体菌分别含有这种生物的不 同的基因,称为基因文库(gene library)
类似从图书馆里取书. 分为: 1.基因组文库: 基因文库中包含了一种生物所有的基因,这 种基因文库叫做基因组文库. 2.部分基因文库: 基因文库中包含了一种生物的一部分基因,这 种基因文库叫做部分基因文库.如cDNA文库.
胞，肉眼看不到，如何去鉴定它是否进 入？
▲什么是质粒?
是一种裸露的、结构简 单、独立于细菌染色体(即 原核的DNA)之外，并具有自 我复制能力的双链环状DNA 分子. 质粒是基因工程最常用 的载体.
▲小结: 质粒是小型、 环状的DNA分子.
▲基因工程的基本操作程序主要包括
四个基本步骤：
1）目的基因的获取
▲利用PCR技术扩增“目的基因”.
1.概念:PCR即“聚合酶链式反应”, 是一种在生物体外复制特定DNA片断 的技术. 2.原理:DNA的半保留复制. 3.过程:(见图). 4.优点:大量获取目的基因.(指数式 扩增, 近2n)
▲提示:PCR的基本操作(过程):
PCR是一种反复循环的DNA合成反应过程,其基本反 应有三个步骤： 1. 变性:通过加热(高温)使模板DNA完全变性成为单链, 同时引物自身和引物之间存在的局部双链也得以消除. 2. 退火:将温度下降至适宜温度，使引物与模板DNA退 火结合； 3. 延伸:将温度升高,热稳定DNA聚合酶(即耐高温)以脱 氧核苷酸为原料催化合成DNA链延伸.
▲提示与思考:
1.图中的“模板DNA”就是已知核苷酸 序列的 目的基因 2.引物是人工合成的,与模板DNA(即目的基 因)互补 ▲每循环(扩增)一次,就需要添加 两个 引物. DNA解链 3.加热的作用是使_________. 4.聚合酶(Tap酶)是指____(选:DNA聚合 酶;RNA聚合酶),其特点是_________. 5.原料是_________. 6.每扩增一次,目的基因的数目增加___.
DNA连接酶
互补的黏性末端的碱基通过氢键连接成 百度文库基对，
DNA连接酶将DNA片段之间的缝隙“缝合”起 来，即恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间 的磷酸二酯键。
作用部位在DNA骨架上
▲DNA连接酶的种类(根据来源分)及其在功能上 的异同. ----见课文P5.
名称 来源
E.Coli DNA连接酶 大肠杆菌 T4DNA连接酶 T4噬菌体
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 生物体外 基因
操作水平
基本过程 实质（原理） 结果 切割
DNA分子水平
→ 拼接→ 导入 → 表达 基因重组
人们需要的新的生物类型和生物产品
做工程是需要工具的. DNA重组技术(基因工程)的
基本工具
一、限制性核酸内切酶（限制酶） ——“分子手术刀”
同:两种酶都是形成磷酸二酯键.
▲注意: 一般地,不能将目的基因直接导入受体细胞.
----导入过程需要运输“目 的基因”的工具——运载体。
三、“分子运输车——基因进入受体细胞的运载体
需要的条件： ⑴有1~多个限制酶切点，供外源基因插入其中 ⑵对受体细胞无害 ⑶导入基因能在受体细胞中复制，提供大量的目的 基因 ⑴作为分子运输车 —— 载体，如果没有切割 ⑷有某些标记基因， 鉴定 受体细胞中是否有重组 ⑵霍乱菌的质粒多个限制酶切点，你会用它 位点行吗？ DNA，便于筛选 来做分子运输车吗？ ⒉常用运载体： ⑴细菌的质粒 ⑶假如目的基因导入受体细胞后不能复制，转基因 生物能有预想的效果吗？ ⑷载有目的基因的载体有没有进入受体细 ⑵噬菌体或某些动植物病毒
⒈主要来源及种类：
原核生物、约4000种
1. 限制酶——“分子手术刀”
作用：能识别双链DNA的某种特定核苷酸序列， 并且使每一条链中特定部位的两个脱氧核苷酸之 间(此处叫“切点”)的磷酸二酯键断开(注意:不是 氢键).
作用部位在DNA的骨架上
注意: 一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列, 并且只能在一个特定的切点上切割DNA分子。
功 能
同
形成磷酸二酯键 只能:互补的 黏性末端 黏性末端和平末 端均可
异
▲提示: 注意比较基因工程中的DNA连接酶 和DNA复制中的DNA聚合酶的作用有何 异同?
异:
DNA连接酶:是将几个DNA片段连接起来; 不需DNA模板. DNA聚合酶:则是将脱氧核苷酸连接(聚 合)成DNA;需以DNA的一条链为模板.
即：特异性. (注意:特异性表现在两个方面.)
▲限制酶的特异性表现在: 特定的脱氧核苷酸序列 特定的切点.
磷 酸 二 酯 键
G
C
A
A
T
T
T
T C
A
A G
DNA双链及“磷酸二酯键”
▲看图回答: 1.大肠杆菌(EcoRΙ)的一种限制酶能识别的脱 氧核苷酸序列是(用碱基表示)_____________ GAATTC ;切 G和A 之间。 点在________
2）“基因表达载体”的构建 4）目的基因的检测与鉴定
3）将目的基因导入受体细胞(即“转化”
步骤一：目的基因的获取
▲什么叫目的基因? 主要是指编码蛋白质的结构基因.
▲获取目的基因的途径有哪些?
----见课文. 共三条. 1.从“基因文库”中获取. 2.利用“PCR技术”扩增. 3.直接人工合成(适合于基因较小且已知 其核苷酸顺序)
限制酶
▲在G和A之间被限制酶切断的是化学键是 ___________________.
EcoRⅠ
黏性末端
黏性末端
Go back
EcoRⅠ
黏性末端
黏性末端
Go back
SmaⅠ
平末端
平末端
思考:
如果把两种来源不同的DNA用同 一种限制酶来切割，产生相同黏性 末端吗？
会产生相同的黏性末端..
DNA连接酶——“分子缝合针”
（一）基因工程的概念
基因工程是指按照人们的愿望,进行 严格的设计,并通过在生物体外进行DNA 重组等技术，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 又叫做DNA重组技术或基因拼接技术.
▲基因工程的若干问题:
▲从基因文库中获取“目的基因”：
什么叫“基因文库”? 将含有某种生物不同基因的许多DNA片段,导入受 体菌的群体中储存,各个受体菌分别含有这种生物的不 同的基因,称为基因文库(gene library)
类似从图书馆里取书. 分为: 1.基因组文库: 基因文库中包含了一种生物所有的基因,这 种基因文库叫做基因组文库. 2.部分基因文库: 基因文库中包含了一种生物的一部分基因,这 种基因文库叫做部分基因文库.如cDNA文库.
胞，肉眼看不到，如何去鉴定它是否进 入？
▲什么是质粒?
是一种裸露的、结构简 单、独立于细菌染色体(即 原核的DNA)之外，并具有自 我复制能力的双链环状DNA 分子. 质粒是基因工程最常用 的载体.
▲小结: 质粒是小型、 环状的DNA分子.
▲基因工程的基本操作程序主要包括
四个基本步骤：
1）目的基因的获取
▲利用PCR技术扩增“目的基因”.
1.概念:PCR即“聚合酶链式反应”, 是一种在生物体外复制特定DNA片断 的技术. 2.原理:DNA的半保留复制. 3.过程:(见图). 4.优点:大量获取目的基因.(指数式 扩增, 近2n)
▲提示:PCR的基本操作(过程):
PCR是一种反复循环的DNA合成反应过程,其基本反 应有三个步骤： 1. 变性:通过加热(高温)使模板DNA完全变性成为单链, 同时引物自身和引物之间存在的局部双链也得以消除. 2. 退火:将温度下降至适宜温度，使引物与模板DNA退 火结合； 3. 延伸:将温度升高,热稳定DNA聚合酶(即耐高温)以脱 氧核苷酸为原料催化合成DNA链延伸.