DNA重组技术的基本工具1

生物B基因片段
……GAATTC…… ……CTTAAG……
EcoRⅠ 酶切
……G AATTC…… ……CTTAA G……
……G AATTC…… ……CTTAA G……
不同来源的DNA片段混合
……GAATTC…… ……CTTAAG……
……GAATTC…… ……CTTAAG……
将不同种来源的DNA片段连接起来
思考：转基因技术实现了一种生物的某些性状 在另一种生物中表达。这些性状的表达与我们学 过的基因的什么过程有关？
转录
翻译
DNA(基因)
mRNA
蛋白质(性状)
某种药物蛋白的基因 烟草的DNA
➢准确切割DNA的工具（“分子手术刀”） ——限制性内切酶
➢DNA片段的连接工具（“分子缝合针”） ——DNA连接酶
基础理论和技术发展催生了基因工程
基因工程的概念
基因工程，又叫DNA重组技术。通俗 的说，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 生物的遗传特性。
基因工程的别名 基因拼接技术或DNA重组技术
操作环境
生物体外
操作对象
基因
操作水平
DNA分子水平
“分子缝合针” —— DNA连接酶
DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙 “缝合”起来，把切下来的DNA片段拼接成 新的DNA，即将脱氧核糖和磷酸连接起来.
E·coli DNA连接酶
或T4DNA连接酶
可把黏性末端之间的缝隙“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
T4 DNA连接酶还可把平末端之间的缝隙“缝合”
大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成， 少数的识别序列由4、5或8个核苷酸组成
5.作用结果： 产生黏性末端或平末端
EcoRⅠ
黏性末端
黏性末端
被限制酶切开的DNA两条单链的切口，带有 几个伸出的核苷酸，它们之间正好互补配对，这 样的切口叫黏性末端。
SmaⅠ
平末端
平末端
生物A基因片段
……GAATTC…… ……CTTAAG……
科技探索之路
1944年，艾弗里证明DNA是遗传物质，DNA可从 一种生物个体转移到另一种生物个体。
科技探索之路
1953年，沃森、克里克提出DNA的双螺旋结 构模型。
科技探索之路
克里克等提出中心法则
复制
转录
DNA
逆转录
翻译 RNA
蛋白质
科技探索之路
1963年尼伦伯格和马太破译编码氨基酸的遗传密 码，1966年霍拉纳用实验加以证明。
DNA连接酶 DNA聚合酶
DNA复制
连接DNA链 连接部位
模板
双链
单链
在两DNA片 将单个核苷酸加到 段之间形成 已存在的核酸片段 磷酸二酯键 的末端上，形成磷
酸二酯键
不需要 需要
基因进入受体细胞的载体—“分子运输车”
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 外源基因送入细胞的工具就是运载体。
大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成， 少数的识别序列由4、5或8个核苷酸组成
限制酶的识别序列
限制性核酸内切酶——“分子手术刀”
1.主要来源： 主要从原核生物中分离纯化 2.种类与命名： 3.功能（特异性）
识别双链DNA分子中特定核苷酸序列，并且 使每条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸 二酯键断开。 4.限制酶识别序列
例如：流感嗜血杆菌的d菌株 ( Haemophilus influenzae d )中先后分离到3种限制酶， 则分别命名为:
HindⅠ、HindⅡ和HindⅢ
限制性核酸内切酶——“分子手术刀”
1.主要来源： 主要从原核生物中分离纯化
2.种类与命名：
3.功能（特异性） 识别双链DNA分子中特定核苷酸序列，并且
⒈运载体需要的条件： ⑴有1~多个限制酶切点 ⑵对受体细胞无害 ⑶导入基因能在受体细胞中复制、表达
会⑴子⑵怎作运霍⑷样为输乱有？分车菌某子吗的些运？质输标粒车记多—个基—限因载制，体酶便，切于如点果筛，没选你有会切用割它位来点做将分 ⒉⑷⑶常目假用的如运基目载因的有体基没因：有导进入入受受体体细细胞胞后，不如能何复去制发或现不？能转
可能产生了一些特殊的酶来 防范。可而这种酶能识别外来侵 入的DNA并将其分解，而对自 身的DNA不能起作用。
“分子手术刀”——限 制性核酸内切酶
限制性核酸内切酶——“分子手术刀”
1.主要来源： 主要从原核生物中分离纯化 2.种类与命名：
现在已经从约300种微生物中分离出了约4000种限制 性内切酶(限制酶)。
模块解读
课标要求：现代生物科技专题
拓展学生的生物科技视野,增强学生 的科技意识,为学生进一步学习生物学类 专业奠定基础。
课程标准中有关现代生物科技专题的核心知识的要求
细胞工程
本模块知识内容的构建顺序：
基因工程 细胞工程 胚胎工程
生态工程
分子水平
细胞水平
个体水平
微观
中观
群体水平
宏观
专题一 基因工程
➢基因转移工具（“分子运输车”） ——运载体
DNA重组技术的基本工具
学习目标
1、明确基因工程的原理。 2、举例说明基因工程的操作工具、种类和作用。 3、运用所学的DNA重组技术，模拟制作重组 DNA分子模型。
限制性核酸内切酶——“分子手术刀” ⒈自然界是否存在一种生物的DNA进入另一生物的情况 2.单细胞生物并没有在进化中灭绝，有何保护机制？
使每条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸 二酯键断开。
5
A
磷
4
1
酸
3
2
二
酯
5
T
键
4
1
3
2
限制性核酸内切酶——“分子手术刀”
1.主要来源： 主要从原核生物中分离纯化 2.种类与命名： 3.功能（特异性）
识别双链DNA分子中特定核苷酸序列，并且 使每条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸 二酯键断开。 4.限制酶识别序列
起来，但效率较低
T4DNA连接酶
比较几种酶的作用
断开的化学键 结果
限制性内切酶 DNA酶 DNA解旋酶
特定位置的 磷酸二酯键
全部的磷酸 二酯键
碱基对 之间的氢键
DNA片段 特定末端 脱氧核苷酸
DNA单链
聚焦二： “分子缝合针” ------- DNA连接
酶 DNA连接酶与DNA聚合酶是同一物质吗?
基本过程 剪切 → 拼接 → 导入 → 表达
结果
人类需要的基因产物
据WTO调查： 2005年全世界约有糖尿病患者1.8亿人， 我国约6000万。
治疗糖尿病特效药—— 胰岛素
每100kg 猪或牛的胰腺中仅可提取4到5g。
1979年，美国将人来自百度文库胰岛素基因重组到大肠杆菌 内，实现了细菌生产胰岛素，大大降低了生产成本。