第一章基因工程

用特定内切酶可切取DNA 分子中的含基因片段
不同DNA用同一限制酶 能够切出相同粘性末端
2021/1/10
BamHI
识别GGATCC序列，并在G和G之间将其切开
G GA TC C C C T AGG
切取DNA上的一个基因
基因1
基因1
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同一限制酶切出相同粘性末端
GCGAA T T CCC CG CT TA AGGG
对生物材料的机构进行拆分、修改、增删、重组、探 讨生物结构和功能的关系，并以此满足人类生存、健 康、发展上的需求
现代生物工程
细胞工程和胚胎工程 基因工程 蛋白质和酶工程 发酵工程
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基因工程及理论基础
把一种生物的基因转入另一种生物体中，使其产生我们需要 的基因产物，或者让它获得新的遗传性状。其核心是构建重 组DNA分子（又称重组DNA技术） 。
GCG AA T T CAA CG CT TA AG TT
连接部位 两条链的骨架部分，形成磷酸二酯键 注意： 限制性核酸内切酶和DNA连接酶的作用部位都
是磷酸二酯键，只是一个是切开，一个是连接
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基因进入受体细胞的载体
作用
• 作为运载工具，将外源基因送入受体细胞
• 利用它在受体细胞内对外源基因进行大量复制
C. 在生物体外对DNA分子进行改造
D. 定向地改造生物的遗传性状
2、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
【答案：A】
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3、基因工程又叫重组DNA技术。 假设以大肠杆菌质粒作为运载体，并以同一
种限制性核酸内切酶切割载体与目的基因，将 切割后的载体与目的基因片段混合，并加入 DNA连接酶。连接产物至少有 3 种环状DNA分 子，它们分别是：
第一章基因工程
现代生物学技术和生物工程 基因工程及理论基础 工程酶的发现及作用
限制性核酸内切酶——基因的剪刀 DNA连接酶——基因的针线 质粒——基因的运载体 基因工程的诞生 课堂练习
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生物学技术
利用生物学手段定向控制生物或改造生物，以获得优 良的生物或所需的生物产品
现代生物学技术的特征
载体必须具备的条件
•能在宿主细胞内自我复制
——以便外源基因扩增和传递
•有一个或多个限制酶切点
•具有某些标记基因 ——以便外源基因插入到载体上
•对受体细胞无害
——便于进行筛选
常用种类 质粒、噬菌体和某些动植物病毒
质粒是最好和最常用的运载体
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质粒
结构
能自主复制的小型双链环状DNA分子
如何将重组的DNA运送到棉花细胞 ——“分子运输车”
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限制性核酸内切酶（简称限制酶）
识别DNA分子中某一特定的核苷酸序列并在特定 位点将DNA以一定的形式切开的酶
分布 主要在微生物中
种类 已经发现了数千种
作用及作用部位 切割DNA分子分子内部
作Fra Baidu bibliotek特点
实例 作用结果
有特异性。即一种限制酶只能识别一种特 定核苷酸序列，并在特定的切点上切割 DNA分子
放在含有氨苄青霉素的培养
基上培养，会发生的现象是：
有的能生长,有的不能生长 其原理是：
普通质粒含氨苄青霉素基因；
重组质粒氨苄青霉素基因被
破坏。
(2)导入B细胞中的目的基因成
功表达的标志是： 能合成人的生长激素
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——标志基因工程诞生
取出
同一限制 性核酸内 切酶处理 B含卡那霉素抗 性基因质粒
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移入大肠 杆菌
含相同粘 性末端
同时抗四环素和卡那霉素
练习
1、科学家们经过多年努力，创立了一种新兴生物技术——
基因工程，实施该工程的最终目的是
A. 定向提取生物体的DNA分子
【答案：D】
B. 定向地对DNA分子进行“剪切”
EcoRⅠ
BamHⅠ 等
产生黏性未端
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EcoRI 大肠杆菌中的一种限制酶 切口
识别GAATTC 序列，并在G和 A之间切开
G AATT C C T TAAG
G
AATTC
C T T A A 黏性末端 G
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
运载体与运载体相连、目的基因与目的基 因相连、运载体与目的基因相连
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4、下图是将人的生长激素基因导入B细胞内制造“工程菌”示
意图，所用载体为质粒A。已知细菌B细胞内不含质粒A，也不 含质粒A上的基因，质粒A导入细菌B后，其上的基因能得到表
达。请回答下列问题：
(1)若把通过鉴定证明导入了 普通质粒A或重组质粒的细菌
分布 许多细菌及酵母菌等生物中。
最常用的质粒
是大肠杆菌的质粒，其中常
含有抗药基因
思考：质粒上存在的标记基
因有什么用途？ 可以检测质粒是否导入了受体 细胞。
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基因工程的诞生
1972年，斯坦福大学， 完成首次DNA的人工重组
1973年，斯坦福大学， 首次完成细菌之间性状转移
A含四环素抗性 基因质粒
EcoRI
A TGAA T T CAA TA CT TA AG TT
EcoRI
GCG
AATTCCC
CGCT TA A
G GG
ATG
AATTCAA
TACT TAA
GTT
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GCGAA T T CAA CG CT TA AG TT
DNA连接酶
作用 将配对黏连后的两个相同的黏性末端连接起来
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）
基因工程的理论基础
2021/1/10
基因工程的理论基础
1953年DNA分子双螺旋结构的发现和DNA是 遗传物质的确立
——所有生物的基因（DNA）都具有相同的化学组 成成分和空间结构
20世纪60年代遗传密码子的破译和“中心法则” 的确立
——几乎所有生物都的基因复制、表达的机制都相 同，并共用一套密码子
结论：
基因具有独立性，可将一个基因转移到不同生物体内 独立复制传递、并表达出自身特定的基因产物
转基因抗虫棉的培育
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转基因抗虫棉
抗虫棉
普通棉
如何将苏云金芽孢杆菌细胞内的抗虫基因从它的
DNA分子中切割下来
——“分子手术刀”
如何将切下来的抗虫基因与运载体DNA连接起来 ——“分子缝合针”