11DNA重组技术的工具2

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1、基 因 工 程 烟 草能 产 生 狂 犬 病 抗 体蛋 白 的 转 基 因 每 100kg 猪 或 牛 的 胰 腺 中 仅 可 提 取 45g。 1979年 ， 美 国 将 人 的 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 。治 疗 糖 尿 病 特 效 药 胰 岛 素思 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 ？ 定 向 基 因 改 造 设 想

2、基 因 工 程 ， 又 叫 DNA重 组 技 术 。 是 指按 照 人 们 的 愿 望 ， 在 DNA分 子 水 平 上 进 行严 格 的 设 计 ， 并 通 过 体 外 DNA重 组 和 转 基因 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 。基 因 工 程 概 念 1859年 达 尔 文 提 出 生 物 进 化 论 1900年 孟 德 尔 基 因 分 离 定 律 和 自 由 组 合 定 律 的 再 度 提 出 1910年 摩 尔 根 证 明 基 因 在 染 色 体 上 ， 并 提 出

3、 基 因 的 连 锁 互 换 定 律 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 1953年 沃 森 、 克 里 克 提 出 DNA的 双 螺 旋 结 构 模 型 1958年 梅 塞 尔 松 、 斯 塔 尔 证 明 DNA的 半 保 留 复 制 1958年 克 里 克 等 提 出 中 心 法 则转录翻译逆转录 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 。 1967年 基 因 转 移 载 体 的 发 现 1

4、970年 工 具 酶 的 发 现 1965年 氨 基 酸 测 序 和 1977年 DNA测 序 技 术 的 发 明 1972年 DNA体 外 重 组 的 实 现 1973年 重 组 DNA表 达 实 验 的 成 功 1980年 第 一 例 转 基 因 动 物 和 1983年 第 一 例 转 基 因 植 物 问 世 1988年 PCR技 术 的 发 明实 现 了 一 种 生 物 的 某 些 性 状 在 另 一 种 生 物 中 的 表 达 。 专 题 一 基 因 工 程(gene engineering)1.1 DNA重组技术的基本工具 项 目 内 容来 源种 类 及 命 名识 别 序 列 数 目

5、作 用 特 点作 用 结 果 主 要 来 源 于 原 核 生 物命 名 ： 属 名 头 字 母 （ 大 写 ） +种 名 头 2字 母 +菌 株 名 （ 通 常 省 略 ） +罗 马 数 字 一 种 限 制 酶 只 能 识 别 一 种 特 定 的 核 苷 酸 序 列 ， 并 在 特 定 的 位 点 切 割 DNA分 子 。大 多 数 限 制 酶 的 识 别 序 列 由 个 核 苷 酸 组 成少 数 的 识 别 序 列 由 个 核 苷 酸 组 成64、 5或 8产 生 黏 性 末 端 或 平 末 端种 类 ： 现 已 从 300微 生 物 中 分 离 出 约 4000种 限 制 酶作 用 1 、

6、 识 别 双 链 DNA分 子 的 某 种 特 定 核 苷 酸 序 列2、 在 特 定 序 列 的 特 定 位 点 上 切 割 DNA 断 开 两 个 核 苷 酸 之 间 的 磷 酸 二 酯 键 。 1 2 3 4 5 脱 氧 核 苷 酸 的 结 构 G1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 A磷 酸 二酯 键 3 端5 端3 端 5 端磷 酸 二 酯 键 3 5 限 制 酶 的 识 别 序 列 一 种 限 制 酶只 能 识 别 一种 特 定 的 核苷 酸 序 列 在 G与 A之间 切 割大 肠 杆 菌 的 一 种 限 制 酶 (EcoR )只 能 识 别 GAATTC序 列 ， 并 在 G和

7、 A之 间 切 开 。例 1： EcoRI限 制 酶 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 ， 他 们 之 间 正 好 互 补 配对 ， 这 样 的 切 口 叫 黏 性 末 端 。EcoRI限 制 酶 的 切 割 SmaI限 制 酶 只 能 识 别 CCCGGG序 列 ， 并 在 C和 G之间 切 开 。例 2： SmaI限 制 酶在 G与 C之间 切 割 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 ，

8、 这 样 的 切 口 叫 平 末 端 。SmaI限 制 酶 的 切 割 CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAAAATTCCGTAGCTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAAAATTCCGTAG 目 的 基 因 为 什 么 限 制 酶 主 要 是 在 原 核 生 物 中 提 取 的 ？ 你 能 推 测 限 制 酶存 在 于 原 核 生 物 中 的 作 用 是 是 什 么 吗 ？ 要 想 获 得 某 个 特 定 性 状 的 目 的 基 因 必 须 要 用 限 制 酶 切 几 个 切口 ？

9、 可 产 生 几 个 黏 性 (平 )末 端 ？ 要 切 两 个 切 口 ， 产 生 四 个 黏 性 (平 )末 端 。 如 果 把 两 种 来 源 不 同 的 DNA用 同 种 限 制 酶 来 切 割 ， 会 怎 样 ？ 会 产 生 相 同 的 黏 性 (平 )末 端 如 果 把 具 有 相 同 黏 性 (平 )末 端 的 DNA连 接 起 来 ， 又 会 怎 样 呢 ？得 到 重 组 DNA 项 目 内 容种 类(比 较 )作 用 对 象原 理结 果E.coli DNA连 接 酶T4 DNA连 接 酶 只 作 用 于 末 端主 要 作 用 于 末 端 ， 还 可 作 用 于 末 端DNA片

10、 段形 成 磷 酸 二 酯 键黏 性 平黏 性通 过 形 成 新 的 磷 酸 二 酯 键 ， 而 将 两 条 DNA的 “ 扶 手 缝 隙 ” 连 接 起 来 ， 形 成 重 组 DNA 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 催 化 形 成 磷 酸 二 酯键DNA连 接 酶 的 作 用 两 DNA片 段 要 具 有 互 补的 黏 性 末 端 才 能 拼 起 来DNA连 接 酶 的 缝 合 作 用可 把 黏 性 末 端 之 间 的缝 隙 “ 缝 合 ” 起 来 ，注 意 ： DNA连 接 酶 可 连 接 双 链 DNA中

11、 的 DNA单 链 缺 口 ，但 不 能 连 接 单 链 DNA！ DNA连 接 酶 与 DNA聚 合 酶 是 一 回 事 吗 ？T4 DNA连 接 酶 还 可 把 平 末 端 之 间 的 缝 隙 “ 缝 合 ” 起 来 ，但 效 率 较 低DNA连 接 酶 的 缝 合 作 用 比 较 DNA连 接 酶 DNA聚 合 酶不同点 连 接 的 DNA 链 链模 板连 接 的 对 象相 同点 作 用 实 质 形 成 键单双 不 要 要2个 DNA片 段 单 个 脱 氧 核 苷 酸 加 到 已存 在 的 单 链 DNA片 段 上磷 酸 二 酯 限 制 性 内 切 酶 的 识 别 序 列 和 切 点 是

12、 GGATCC， 限 制性 内 切 酶 的 识 别 序 列 和 切 点 是 GATC。 在 质 粒 上 有酶 的 一 个 切 点 ， 在 目 的 基 因 的 两 侧 各 有 一 个 酶 的 切 点 。（ 1 ） 请 画 出 质 粒 被 限 制 酶 切 割 后 所 形 成 的 黏 性 末 端 。（ 2 ） 请 画 出 目 的 基 因 两 侧 被 限 制 酶 切 割 后 所 形 成 的 黏 性末 端 。（ 3 ） 在 DNA连 接 酶 作 用 下 ， 上 述 两 种 不 同 限 制 酶 切 割 后 形成 的 黏 性 末 端 能 否 连 接 ？ 为 什 么 ？可 以 连 接 。 因 为 由 两 种

13、不 同 限 制 酶 切 割 后 形 成 的 黏性 末 端 是 相 同 的 （ 或 是 可 以 互 补 的 ） 小 试 身 手 DNA1CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT DNA2GGCATCTTAAAATTCCGTAG 重 组 DNAGGCATCTTAAAATTCCGTAG 由 于 切 割 后 的 载 体 和 目 的 基 因 具 有 相 同 的 末 端 ， 故 重 组 DNA存 在 3中 可 能 连 接 。 即 、 、 。重 组 DNA一 定 是 载 体 -目 的 基 因 连 接 吗 ？载 体 -目 的 基 因 载 体 -载 体 目 的 基 因 -目 的

14、 基 因 载 体 的 作 用载 体 的 必要 条 件载 体 的 种 类阅 读 课 本 第 6 页 “ 分 子 运 输 车 ” 运 载 体的 相 关 内 容 ， 填 写 下 表自 主 学 习 细 菌 的 质 粒 病 毒 ： 、 动 植 物 病 毒 等 。 项 目 内 容作 用具 备条 件种 类质 粒 将 外 源 基 因 送 入 受 体 细 胞 具 有 特 殊 的 标 记 基 因 ， 便 于 进 行 筛 选 ；质 粒 、 噬 菌 体 和 动 植 物 病 毒存 在 于 细 菌 及 酵 母 菌 等 微 生 物 中 ，核 DNA以 外 能 自 我 复 制 的 小 型 环 状 DNA分 子 对 受 体 细

15、 胞 无 害 具 有 多 个 限 制 酶 切 点 ， 以 便 与 外 源 基 因 插 入 其 中 ； 能 够 在 宿 主 细 胞 中 复 制 并 稳 定 地 保 存 ；载体能对受体细胞有害吗？载体怎样才能具有能连接不同目的基因的潜能呢？目的基因怎样才能在受体细胞分裂时不被丢失从而稳定地存在于子细胞内， 同时获得更多所需要的产品呢？目的基因是否进入受体细胞，你如何察觉？ 基 因 工 程 三 工 具分 子 手 术 刀限 制 （ 性 核 酸 内 切 ） 酶分 子 缝 合 针DNA连 接 酶分 子 运 输 车质 粒 、 病 毒 等基 因 的 “ 剪 刀 ”基 因 的 “ 针 线 ”基 因 的 运 载

16、体 1.下 列 是 由 限 制 酶 切 割 形 成 的 DNA片 段 ， 能 用 相 应 DNA连 接 酶 将它 们 恢 复 连 接 的 组 合 是 （ ） CTGCA G GCTTAA GACGTC AATTC GA. ； B. ； C. ； D.以 上 都 不 对A 2.如 图 ， 就 下 列 与 核 酸 相 关 酶 的 作 用 机 理 填 空 ： 限 制 酶 解 旋 酶 DNA连 接 酶 DNA聚 合 酶 RNA聚 合 酶ba A.切 断 a处 的 酶 为 _B.连 接 a处 的 酶 为 _C.切 断 b处 的 酶 为 _D.连 接 b处 的 酶 为 _ 无 3.有 关 基 因 工 程

17、的 叙 述 正 确 的 是 （ ） A、 限 制 酶 只 在 获 得 目 的 基 因 时 才 用 B、 重 组 质 粒 的 形 成 在 细 胞 内 完 成 C、 质 粒 都 可 作 为 运 载 体 D、 蛋 白 质 的 结 构 可 为 合 成 目 的 基 因 提 供 资 料 已 知 标 记 基 因 有 抗 四 环 素 基 因 和 抗 氨 苄 青 霉 素 的 基 因 ， 现 探 讨某 细 菌 的 质 粒 中 有 无 标 记 基 因 或 标 记 基 因 是 什 么 ？ 请 设 计 实 验 、 预期 实 验 结 果 ， 并 得 出 相 应 的 实 验 结 论 。A组 B组 C组 D组 结 论预 期 一 预 期 二 预 期 三 预 期 四 既 含 有 抗 四 环 素 基 因 也 含 有 抗 氨 苄 青 霉 素 基 因只 含 有 抗 四 环 素 基 因只 含 有 抗 氨 苄 青 霉 素 基 因既 不 含 有 抗 四 环 素 基 因 也 不 含 有 抗 氨 苄 青 霉 素 基 因不 添 加 抗生 素 添 加 一 定 浓度 的 四 环 素 添 加 一 定 浓 度的 氨 苄 青 霉 素 添 加 一 定 浓 度的 两 种 抗 生 素A B C D