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(共24张PPT)
第14单元 基因工程
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，因此又叫作重组DNA技术
基因工程
生物体外
(DNA)分子
基因重组
定向
1、不同生物的基因为什么能拼接？
2、外源基因为什么能在受体细胞中表达？
(1)DNA的基本组成单位都是四种脱氧核苷酸。
(2)都遵循碱基互补配对原则。
(3)双链DNA分子的空间结构都是规则的双螺旋结构。
(1)基因是控制生物性状的结构和功能单位。
(2)遗传信息的传递都遵循中心法则。
(3)生物界几乎共用一套遗传密码。
基因工程诞生的理论基础
基因工程的基本工具
剪刀
针线
运输车
限制性内切核酸酶
DNA连接酶
运载体
重组DNA技术的基本工具
一、限制性内切核酸酶——“分子手术刀”
1.简称：
限制酶
2.来源：
主要是从原核生物中分离纯化出来的。
3.种类：
数千种
4.作用部位（特点）：
①识别双链DNA分子的特定核苷酸序列（识别序列）
②使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开（切割位点）
专一性
EcoRⅠ限制酶
SmaⅠ限制酶
5.限制酶识别序列:
大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成
少数的识别序列由4、5或8个核苷酸组成
6.作用结果:
形成两种末端
黏性末端
平末端
回文序列（反向对称）
G
C
T
T
A
A
G
5’
3’
3’
5’
A
A
T
T
C
中轴线
中轴线
5’
3’
3’
5’
C
C
C
G
G
G
C
C
C
G
G
G
不同酶可能会产生相同的黏性末端。如：HindⅢ和AluⅠ
限制酶的识别序列越短，酶切位点在基因组中的分布频率就越高。
（1）则能被Hind Ⅲ切割的DNA，______（能/不能）被限制酶Alu Ⅰ切割；
（2）能被限制酶Alu Ⅰ切割的DNA，________________ 被限制酶Hind Ⅲ切割。
能
不一定能
1.要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口？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
3.为什么限制酶不剪切细菌本身的DNA？
①不具备这种限制酶的识别切割序列。
②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。
2.推测限制酶存在于原核生物中的作用是什么？
原核生物容易受到自然界外源 DNA 的入侵，所以它在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制。限制酶就是它的一种防御性工具。当外源 DNA 入侵时，它会利用限制酶来切制外源 DNA ，使之失效，以保证自身的安全。
1.作用：将切下来的DNA片段拼接成新的DNA分子。
片段1
片段2
新的DNA
形成磷酸二酯键
二、DNA连接酶──“分子缝合针”
E·coli
大肠杆菌
互补黏性末端
黏性末端
平末端
2.种类
二、DNA连接酶──“分子缝合针”
名称 作用部位 作用结果
限制酶 磷酸二酯键 将DNA切成两个片段
DNA连接酶 磷酸二酯键 将两个DNA片段连接为一个DNA分子
DNA聚合酶 磷酸二酯键 将单个脱氧核苷酸依次连接到
单链末端
DNA(水解)酶 磷酸二酯键 将DNA片段水解为单个脱氧核苷酸
解旋酶 碱基对之间 的氢键 将双链DNA分子局部解旋为单链，
形成两条长链
与DNA相关的五种酶的比较
与DNA相关的五种酶的比较
酶1
酶2
酶4
酶3
酶5
酶1:限制酶 酶2:DNA连接酶 酶3:解旋酶
酶4:DNA聚合酶 酶5:DNA水解酶
三、基因进入受体细胞的载体---“分子运输车”
1.作用：
2.常用的载体之一：
质粒
将外源基因送入细胞(受体细胞)
①质粒是一种裸露的、结构简单、独立于真核细胞核或原核细胞拟核DNA之外，并具有自我复制能力的环状双链DNA分子。
大肠杆菌细胞
拟核DNA
质粒
质粒
目的基因插入位点
复制原点
氨苄青霉素抗性基因
质粒
②质粒作为载体需要具备的条件
条件 原因
有一个至多个限制酶切割位点 供外源DNA(基因)插入其中
能够在受体细胞中自我复制或整合到受体DNA上 使目的基因在受体细胞中稳定存在且数量可扩增
具有特殊的标记基因 便于重组DNA的筛选
2.常用的载体之一：
质粒
载体携带目的基因导入受体细胞的成功率不高，因此需要筛选出导入目的基因的受体细胞。
氨苄青霉素抗性基因
导入
未导入
未导入
含氨苄青霉素的培养基
存活并增殖
死亡
标记基因通常有
①抗生素的抗性基因，如:抗氨苄青霉素基因(ampr)、抗四环素基因(tetr)
②荧光蛋白基因，如:绿色荧光蛋白基因(GFP)、红色荧光蛋白基因(RFP)
目的基因
质粒
噬菌体
动植物病毒
3. 载体的种类
大小
结构
复制方式
插入外源基因片段大小
差别很大
基因工程载体
运输工具
分子
运输车
相当于
比喻为
②DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，它能溶于2mol/L的NaCl溶液。
探究·实验 DNA的粗提取与鉴定
一、实验原理
1.DNA粗提取原理
①DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精（特别是95%的冷酒精），利用这一原理，可以初步分离DNA与蛋白质。
O
DNA溶解度
NaCl浓度
0.14mol/L
2mol/L
2.鉴定DNA的原理
在一定温度下，DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色。
DNA + 二苯胺试剂 蓝色
沸水浴
甲
乙
二、实验设计
原则：
凡是含有DNA的生物材料都可以考虑,但是，选用DNA含量相对较高的组织，成功的可能性更大。
思考：
不能。因为哺乳动物成熟的红细胞中无细胞核
鱼卵、猪肝、菜花、香蕉、鸡血、哺乳动物的红细胞
能否选用牛、羊、猪红细胞血做实验材料？为什么？
×
二、实验材料
三、方法步骤
四、用二苯胺鉴定DNA
NaCl溶液
NaCl溶液
(加入丝状物或沉淀物)
对照组：
加入一定量的2mol/L的NaCl溶液
实验组：
加入等量的2mol/L的NaCl并加入丝状物或沉淀物。
鉴定结果
对照组无颜色变化，实验组出现蓝色。
THANKS!

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