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章首
怎样培养出具有抗虫性状的抗虫棉呢？
提取
抗虫基因
棉花细胞
苏云金芽孢杆菌
(有抗虫特征)
普通棉花
(无抗虫特征)
(含抗虫基因)
棉花植株
(有抗虫特征)
培育抗虫棉的简要过程
基因工程实例：
目的基因（P76)：在基因工程的设计和操作中，用于改变受体细胞性状或获得预期表达产物等的基因。
主要是指编码蛋白质的基因
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产品。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，因此又叫做重组DNA技术。
原理：
意义：
基因工程
基因重组
定向改造生物性状；克服远缘杂交不亲和障碍。
第3章 基因工程
第1节 重组DNA技术的基本工具
“分子手术刀”
“分子缝合针”
“分子运输车”
从社会中来
番木瓜容易受番木瓜环斑病毒的侵袭，当番木瓜被这种病毒感染后，产量会大大下降。科学家通过精心设计，用“分子工具”培育出了转基因番木瓜，它可以抵御番木瓜环斑病毒。
DNA双螺旋的直径只有2 nm，对如此微小的分子进行操作，是一项非常精细的工作，更需要专门的“分子工具”。
思考：
1、那么，科学家究竟用到了哪些“分子工具”？
2、这些 “分子工具”各具有什么特征呢？
环斑病毒的
非转基因木瓜
转基因木瓜
抗环斑病毒基因就是目的基因
1
限制性核酸内切酶--“分子手术刀”
2
DNA连接酶--“分子缝合针”
3
基因进入受体细胞的载体--“分子运输车”
重组DNA技术的基本工具
一、限制酶——“分子手术刀”
主要是原核生物
1.来源
①识别双链DNA分子的特定核苷酸序列；
2.作用
即一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子
EcoRI 限制酶
大肠杆菌(E.coli)的EcoRⅠ限制酶能特异性识别_________序列，并切割___和___之间的___________。切割后产生__________。
GAATTC
G
A
磷酸二酯键
黏性末端
A
G
T
C
A
T
T
C
G
A
T
A
G
G
A
T
C
A
T
C
A
T
A
T
限制酶
②断开磷酸二酯键
一、限制酶——“分子手术刀”
C
C
C
G
G
G
G
G
G
C
C
C
G
G
G
C
C
C
C
C
C
G
G
G
SmaI 限制酶只能识别 序列，切割 和 之
间的 切开，切割后产生 。
CCCGGG
C
G
磷酸二酯键
平末端
SmaI 限制酶
限制酶
一、限制酶——“分子手术刀”
主要是原核生物
1.来源
①识别双链DNA分子的特定核苷酸序列
2.作用
形成黏性末端或平末端
3.结果
②断开磷酸二酯键
A
脱氧
核糖
P
O
C
脱氧
核糖
P
O
T
脱氧
核糖
P
O
G
脱氧
核糖
P
O
T
脱氧
核糖
P
O
A
脱氧
核糖
P
O
G
脱氧
核糖
P
O
C
脱氧
核糖
P
O
5’
3’
5’
3’
4.种类
EcoRI 限制酶和SmaI 限制酶
动脑思考：
1.你能推测限制酶存在于原核生物中的作用是什么吗？
破坏外源DNA，保护自我
2.为什么限制酶不剪切细菌本身的DNA？
缺乏特定的核苷酸序列
如EcoRI 限制酶识别GAATTC，而细菌缺乏此序列
二、DNA连接酶——“分子缝合针”
1.作用
2.种类
把切下来的DNA片段拼接成新的DNA，即将 和 _______连接起来催化形成 。
脱氧核糖
磷酸
磷酸二酯键
E.coli DNA连接酶
T4 DNA连接酶
二、DNA连接酶——“分子缝合针”
A
G
T
C
A
T
T
C
G
A
T
A
①只能将黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，不能连接具有平末端的DNA片段；
EcoRI DNA连接酶
②作用对象：两DNA片段要具有互补（或相同）的黏性末端才能拼起来。
T
C
G
A
T
C
作用结果：催化磷酸二酯键的形成，形成重组DNA
DNA连接酶可连接双链DNA中的DNA单链缺口，但不能将单个脱氧核苷酸连接到DNA链上！
二、DNA连接酶——“分子缝合针”
T4 DNA连接酶
既可以“缝合”DNA互补的粘性末端，又可以“缝合”双链DNA片段的平末端，但效率较低。
C
C
C
G
G
G
G
G
G
C
C
C
类型
来源
功能
相同点
差别
E·coli DNA连接酶
T4DNA连接酶
大肠杆菌
粘质沙雷氏菌
恢复磷酸二酯键
只能连接黏性末端
能连接黏性末端和
平末端(效率较低)
【小结1】E·coli DNA连接酶和T4DNA连接酶的区别
二、DNA连接酶——“分子缝合针”
二、DNA连接酶——“分子缝合针”
DNA连接酶 DNA聚合酶
相同点 作用实质 化学本质 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
都是蛋白质
不需要
需要
形成完整的重组DNA分子
形成DNA的一条链
基因工程
DNA复制
【小结2】DNA连接酶与DNA聚合酶的比较
只能将单个核苷酸连接到已有的DNA片段上，形成磷酸二酯键
在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键
三、基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”
载体的作用
载体的
必要条件
载体的种类
①能够在受体细胞中复制并稳定地保存。
②具一个或多个限制酶切点，以便与外源基因连接。
③具有某些标记基因，便于进行鉴定和选择。
④必须是安全的 ，对受体细胞无害。
①作为运载工具，将外源基因导入受体细胞中
②在受体细胞内对外源基因进行大量复制
①细菌的质粒
②病毒：噬菌体、动植物病毒等。
载体：
三、基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”
质粒：
有标记基因的存在，可用含青霉素的培养基鉴别。
能复制并带着插入的目的基因一起复制
1、来源：质粒主要存在于细菌和真菌体内。
2、本质：独立于拟核或细胞核外，具有自我复制能力的双链环状DNA分子。
3、有一个至多个限制酶切割位点，并含有一些抗生素抗性基因（如图）,如四环素抗性基因、氨苄青霉素抗性基因等，这些基因可以作为鉴定和筛选重组DNA的标记基因。
知识梳理
基因工程
的工具
限制酶
①主要存在于原核生物中
②具有专一性(识别序列)
③切开DNA分子的磷酸二酯键
④产生黏末端或平末端
DNA连接酶
连接磷酸二酯键
种类
E.coliDNA连接酶
T4 DNA连接酶
质粒、λ噬菌体衍生物、动植物病毒
载体
具备的
条件
①能在宿主细胞中自我复制
②并稳定存在
③具一种至多种限制酶切点
④具标记基因
1、判断下列叙述是否正确：
（1）基因工程能定向改造生物的性状。 ( √ )（2）DNA聚合酶也可以用作DNA重组技术的工具。( × )
（3）不同DNA分子用同一种限制酶切割形成的黏性末端相同。( √ )
（4）DNA连接酶既能连接黏性末端，又能连接平末端。( × )
（5）载体的种类有质粒、噬菌体、动植物病毒等，其中动植物病毒必须是DNA病毒。( √ )
DNA重组技术的工具有限制酶、DNA连接酶和载体，没有DNA聚合酶。
E.coli DNA连接酶不能连接平末端。
当堂巩固
当堂巩固
2、写出下列限制酶切割形成的黏性末端：
BamHⅠ____ EcoRⅠ___
HindⅢ___ BglⅡ ___
GATCC-
-G
-A
GATCT-
思考：你从中发现什么现象了？
不同的限制酶可能切割形成相同的黏性末端
-G
AATTC-
AGCTT-
-A
当堂巩固
DNA聚合酶
DNA连接酶
DNA解旋酶
限制酶
3、下列是有关DNA的各种酶，请选择对应的作用位点：
氢键
磷酸二酯键

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