11DNA重组技术的基本工具 2.ppt

问题探讨： ①限制酶从哪里寻找？ 提示：联想以前学过的内容──噬菌体侵染细菌的 实验，进而认识细菌等单细胞生物容易受到自然界 外源 DNA 的入侵。那么这类原核生物之所以长期 进化而不绝灭，有何保护机制？ 原核生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防 御机制，以防止外来病原物的侵害。限制酶就是细 菌的一种防御性工具，当外源 DNA 侵入时，会利 用限制酶将外源 DNA 切割掉，以保证自身的安全。 所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源 DNA 、使之失效，从而达到保护自身的目的。 ②迄今为止，基因工程中使用的限制酶绝大部分都 是从细菌或霉菌中提取出来的，联系你已有的知识， 想一想，为什么细菌中限制酶不剪切细菌本身的 DNA ？ 是因为微生物在长期进化过程中，含有某种限制 酶的细胞， 其 DNA 分子中或者不具备这种限制酶 的识别切割序列 ， 或者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。 这样，尽管细菌中含有某种限制酶也不会使自身 的 DNA 被切断，并且可以防止外源 DNA 的入侵． 将切下来的 DNA 片段拼接成新的 DNA 分子 , 是 靠 DNA 连接酶来完成的。 1967 年，世界上几个实验室几乎同时发现了一 种能够将两条 DNA 链连接起来的酶，称之 DNA 连 接酶。 根据酶的来源不同，可以将这些酶分为两类： 一种是从大肠杆菌中分离得到的，称为 E.coliDNA 连接酶 ; 另一类是从 T 4 噬菌体中分 离出来的 , 称为 T 4 DNA 连接酶 。 这两类酶都是将双链 DNA 片段 “ 缝合”起 来， 恢复 被限制酶切开的两个核苷酸之间的 磷酸二酯键 ，但这两种酶的作用有所差别： E.coliDNA 连接酶只能将双链 DNA 片段互 补的黏性末端之间连接起来， 不能将双链 DNA 片段平末端之间进行连接。而 T 4 DNA 连接酶既可以“缝合”双链 DNA 片段互补的黏性末端，又可以“缝合”双 链 DNA 片段的平末端， 但连接平末端之间 的效率比较低。 （二） “分子缝合针” —— DNA 连接酶 1 、种类： 两类 E · coli DNA 连接酶 T 4 DNA 连接酶 磷酸二酯键 DNA 连接酶可把黏性末端之间的缝隙“缝 合”起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来， 这样一个重组的 DNA 分子就形成了。 2 、作用部位： 基因工程中所用的连接酶有两种：一种是 E · coliDNA 连 接酶。另一种是 T 4 DNA 连接酶。这两种连接酶都是连 接双链 DNA 的缺口，不能连接单链 DNA 。 DNA 连接酶 和 DNA 聚合酶都是形成磷酸二酯键，那么， 二者的差 别主要表现在什么地方呢 ？ DNA 连接酶与 DNA 聚合酶是一回事吗？为什么？ 不是。 ⑴ DNA 聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核酸片 段的末端上，形成磷酸二酯键； 而 DNA 连接酶是 在两个 DNA 片段之间形成磷酸二酯键，不是在单 个核苷酸与 DNA 片段之间形成磷酸二酯键 。 ⑵ DNA 聚合酶是以 DNA 一条链为模板，将单个核苷 酸通过磷酸二酯键形成一条与模板链互补的子链； 而 DNA 连接酶是将 DNA 双链上的两个缺口同时连 接起来。因此 DNA 连接酶不需要模板 。 二者虽然化学本质都是蛋白质，但组成和性质 各不相同。 设想一 能否让禾本科的植物也能够固定空气 中的氮？ 能否让细菌“吐出”蚕丝？ 设想二 能否让微生物产生出人的胰岛素、干 扰素等珍贵的药物？ 设想三 经过多年的努力，科学家于 20 世纪 70 年代创立了可以定向改造生物的新技 术 —— 基因工程 。 1973 年，美国科学家科恩将两种不同来源的 DNA 分子进行体外重组，并首次实现了在大肠 杆菌中的表达，创立了定向改造生物的新技术 — — 基因工程 。 专题 1 基因工程 从科技探索之路中可以看出： 说明没有 的研究成果，没有 的创新发明，基因工程不可能 诞生，也不可能迅速崛起。 阅读选修 3 《现代生物科技专题》的目录，找出现 代生物科技包括哪些工程？ 基因工程、蛋白质工程、细胞工程、 胚胎工程、 生态工程 基础理论 技术 ? 什么叫基因工程？ 基因工程是指按照人们的愿望，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 。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 DNA 重组技术。 一、基因工程的概念 基因工程的别名 操作环境 操作对象 操作水平 基本过程 实质 结果 DNA 重组技术 生物体外 基因 DNA 分子水平 新生物类型和生物产品 剪切 → 拼接 → 导入 → 表达 基因重组 （