1.1基因工程的基本工具、DNA的粗提取和鉴定课件高二下学期生物苏教版（2019）选择性必修3.pptx

第三章基因工程第1.1节基因工程的基本工具、DNA的粗提取和鉴定

1970年发现逆转录酶分离出限制内切性核酸酶1967年发现质粒发现DNA连接酶1957年发现DNA聚合酶1973年将大肠杆菌不同质粒重组，并转化成功真核生物的基因可以在原核生物中进行表达1972年完成首次DNA分子体外重组1976年利用大肠杆菌制备生长激素释放抑制因子1977年首次对一种噬菌体完整基因组进行测序1990年人类基因组计划启动2003年测序完成上述仅是按照时间顺序简要提及基因工程相关基础理论的突破和技术的创新。有些你已经学习过，更多的将在本章中展开。基因工程是在多学科基础上发展而来的

基因工程的概念基因工程又称为DNA重组技术，是指在体外通过人工“剪切”和“拼接”等方法，将外源目的基因与载体DNA进行组合形成重组DNA，然后导入受体细胞，并使其在受体细胞中表达，产生人类需要的基因产物的技术。操作环境操作方法操作过程目的（人教版）基因工程是指按照人们的愿望，通过转基因等技术，赋予生物新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物制品。从技术操作层面看，由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫作重组DNA技术。操作水平结果操作对象→基因原理→基因重组意义→定向改造生物性状；克服远缘杂交不亲和障碍

基因工程的基本工具能将目的基因连接到载体上能将目的基因导入受体细胞中DNA连接酶质粒等限制性内切核酸酶准确切割DNA分子，得到所需的目的基因“分子手术刀”“分子缝合针”“分子运输车”

（1）“分子手术刀”——限制性内切核酸酶（又称限制酶）来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的功能：能识别DNA分子上特定的脱氧核苷酸序列，并使每条链中特定部位的两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键断开

（1）“分子手术刀”——限制性内切核酸酶（又称限制酶）讨论：1.为什么限制酶不切割细菌本身的DNA分子？2.推测限制酶存在于原核生物中的主要作用是什么？提示含某种限制酶的细菌DNA分子不具备这种限制酶的识别序列，或者甲基化酶将甲基转移到了限制酶所识别序列的碱基上，使限制酶不能将其切开。提示限制酶是原核生物的一种防御工具，用来切割侵入细胞的外源DNA，以保证自身安全。

5’5’3’3’5’3’3’5’（又称限制酶）EcoRI（在G与A之间切割）中轴线黏性末端SmaI（在G与C之间切割）平末端中轴线错位切平切（1）“分子手术刀”——限制性内切核酸酶

5’—G3’—CCTAG判断①5’—T3’—ACTAG②5’—3’—CTAG③GATCC—3’G—5’GATCA—3’T—5’GATC—3’—5’④⑤⑥5’—TGATCA—3’3’—ACTAGT—5’5’—GATC—3’3’—CTAG—5’5’—GGATCC—3’3’—CCTAGG—5’下列6个DNA片段中，哪些片段是由同一限制酶切割得到的？

注意说明（1）限制酶是一类酶而不是一种酶。（2）限制酶作用的化学键只能是磷酸二酯键，而不是氢键。（3）限制酶具有特异性，任何一种限制酶都只能识别和切断特定核苷酸序列，这是由酶的专一性所决定的。（4）限制酶的识别序列与被作用的DNA序列是不同的。前者一般由6个核苷酸组成，少数由4个、8个或其他数量的核苷酸组成；后者是双链序列。（5）同一种限制酶切割形成的黏性末端一定相同，相同黏性末端也可能由不同限制酶切割得到。

（2）“分子缝合针”——DNA连接酶AGCCTGAGCCTG氢键TGACCGTGACCG磷酸二酯键磷酸二酯键

（2）“分子缝合针”——DNA连接酶分布：广泛存在于各种生物体内作用：将被酶切的DNA片段拼接成新的DNA分子，在DNA复制、修复以及体内外重组过程中起着重要作用常用种类及作用：种类来源作用相同点E.coliDNA连接酶T4DNA连接酶大肠杆菌T4噬菌体只能将具有互补黏性末端的DNA片段连接起来，不能连接具有平末端的DNA片段既可以连接双链DNA片段互补的黏性末端，又可以连接双链DNA片段的平末端（但连接平末端的效率相对较低）恢复的都是磷酸二酯键

拓展延伸DNA连接酶和DNA聚合酶的比较比较项目DNA连接酶DNA聚合酶相同点作用实质不同点模板作用对象作用结果用途都能催化形成磷酸二酯键不需要需要DNA的一条链作模板在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键只能将单个脱氧核苷酸连接到已有的DNA片段上，形成磷酸二酯键形成完整的重组DNA分子形成DNA的一条链基因工程DNA复制

作用：一是作为运载工具，与外源基因（即目的基因）的DNA片段结合，将目的基因转移到受体细胞中；二是在受体细胞内对目的基因进行大量的复制。常用的载体：质粒λ噬菌体