DNA

（1）DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已
有的核酸片段的末端上，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，不是在单个核苷酸与DNA片段之 间形成磷酸二酯键。 （2）DNA聚合酶是以一条DNA链为模板， 将单个核苷酸通过磷酸二酯键形成一条与模 板链互补的DNA链；而DNA连接酶是将DNA 双链上的两个缺口同时连接起来。因此DNA 连接酶不需要模板。 此外，二者虽然都是由蛋白质构成的酶，但 组成和性质各不相同。
个碱基，都可以找到一条中心轴线,中轴线两 侧的双链DNA上的碱基是反向对称重复排列 的。
图1-1 限制酶识别序列的中心轴线
二、 “分子缝合针” —— DNA连接酶 1、种类：两类
E· coli DNA连接酶 T4 DNA连接酶
磷酸二酯键 2、作用部位：
DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙 “缝合”起来，即把梯子两边扶手的断口连 接起来，这样一个重组的DNA分子就形成了。
三、 “分子运输车” —基因进入受体细胞的载体：
练习答案
2和7能连接形成…ACGT…
…TGCA…； 4和8能连接形成…GAATTC… …CTTAAG…； 3和6能连接形成…GCGC… …CGCG…； 1和5能连接形成…CTGCAG… …GACGTC…。
迄今为止，基因工程中使用的限制酶绝大部
转鱼抗寒基因 的番茄
乳汁中含有人生长激素 的转基因牛(阿根廷)
转基因抗虫棉
抗虫棉
普通棉
DNA重组技术的基本工具
基因工程的概念
基因工程又叫做基因拼接技术 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。
抗虫基因
与运载体DNA拼接 导入
• 上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？
• 基因工程培育抗虫棉的关键步骤： 关键步骤一：
抗虫基因从苏云金芽孢杆菌 细胞内提取出来
关键步骤二： 抗虫基因与运载体DNA连接 关键步骤三： 抗虫基因导入受体(棉花)细胞
• 解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？ 关键步骤一的工具： 基因的剪刀——限制酶 关键步骤二的工具： 基因的针线——DNA连接酶 关键步骤三的工具： 基因的运载工具——运载体
基因工程中作为载体使用的DNA分子很多都是质粒（plasmid），


即独立于细菌拟核处染色体DNA之外的一种可以自我复制、双 链闭环的裸露的DNA分子。是否任何质粒都可以作为基因工程 载体使用呢？其实不然，作为基因工程使用的载体必需满足以下 条件。 （1） 载体DNA必需有一个或多个限制酶的切割位点，以便目的 基因可以插入到载体上去。这些供目的基因插入的限制酶的切点 所处的位置，还必须是在质粒本身需要的基因片段之外，这样才 不至于因目的基因的插入而失活。 （2） 载体DNA必需具备自我复制的能力，或整合到受体染色体 DNA上随染色体DNA的复制而同步复制。 （3） 载体DNA必需带有标记基因，以便重组后进行重组子的筛 选。 （4） 载体DNA必需是安全的，不会对受体细胞有害，或不能进 入到除受体细胞外的其他生物细胞中去。 （5） 载体DNA分子大小应适合，以便提取和在体外进行操作， 太大就不便操作。 实际上自然存在的质粒DNA分子并不完全具备上述条件，都要 进行人工改造后才能用于基因工程操作。
限制 酶
• 什么叫黏性末端？
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，他们之间正好互 补配对，这样的切口叫黏性末端。
什么叫平末端？
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。
限制酶所识别的序列有什么特点？
限制酶所识别的序列，无论是6个碱基还是4
基因工程的概念
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 结果
DNA分子水平
剪切 → 拼接 → 导入 → 表达 基因重组 人类需要的基因产物
• 基因工程培育抗虫棉的简要过程：
苏云金芽孢杆菌
提取
普通棉花(无抗虫特性) 棉花细胞(含抗虫基因) 棉花植株(有抗虫特性)
5
A
1
磷 酸 二 酯 键
4
3 2
5 4 3
T
1
2
DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？为什么？ 答：不是一回事。基因工程中所用的连接酶有两 种：一种是从大肠杆菌中分离得到的，称之为 E· coli连接酶。另一种是从T4噬菌体中分离得到， 称为T4连接酶。这两种连接酶催化反应基本相同， 都是连接双链DNA的缺口（nick），而不能连接 单链DNA。DNA连接酶和DNA聚合酶都是形成磷 酸二酯键（在相邻核苷酸的3位碳原子上的羟基与 5位碳原子上所连磷酸基团的羟基之间形成），那 么，二者的差别主要表现在什么地方呢？
专题一
基因工程
§1 DNA重组技术的基本工具
本节知识内容
DNA 重组技术的基本工具 “分子手术刀” ──限制酶 “分子缝合针” ──DNA连接酶 “分子运输车” ──基因进入受体细胞的载体
一、 “分子手术刀” ——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 1、来源：
种酶。能将外来的DNA切断，由于这种 切割作用是在DNA分子内部进行的，故 名限制性核酸内切酶。
2、种类：4000种。
识别双链DNA 分子的某种特定的核苷酸 3、作用：
ຫໍສະໝຸດ Baidu
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。
粘性末端 平末端
4、结果： 形成两种末端
什么叫黏性末端？ 大肠杆菌(E.coli)的一种限制酶能识别 GAATTC序列，并在G和A之间切开。
限制酶
• 什么叫黏性末端？
分都是从细菌或霉菌中提取出来的，它们各 自可以识别和切断DNA上特定的碱基序列。 细菌中限制酶之所以不切断自身DNA，是因 为微生物在长期的进化过程中形成了一套完 善的防御机制，对于外源入侵的DNA可以降 解掉。生物在长期演化过程中，含有某种限 制酶的细胞，其DNA分子中或者不具备这种 限制酶的识别切割序列，或者通过甲基化酶 将甲基转移到所识别序列的碱基上，使限制 酶不能将其切开。这样，尽管细菌中含有某 种限制酶也不会使自身的DNA被切断，并且 可以防止外源DNA的入侵