基因工程的概念：基因工程的概念： 阅读教材本章引入部分，完成学案中阅读教材本章引入部分，完成学案中“基因工程的概念基因工程的概念”相关内容。相关内容。还记得基因工程培育抗虫棉的过程吗？还记得基因工程培育抗虫棉的过程吗？普通棉花普通棉花( (无抗虫特性无抗虫特性) )苏云金芽孢杆菌苏云金芽孢杆菌提取提取提取提取抗虫基因抗虫基因棉花细胞棉花细胞( (含抗虫基因含抗虫基因) )棉花植株棉花植株( (有抗虫特性有抗虫特性) )重组重组DNA导入导入连接连接 1.1 DNA重组技术的基本工具重组技术的基本工具DNA重组技术的基本工具重组技术的基本工具准确切割准确切割DNA的工具（的工具（“分子手术刀分子手术刀”）DNA片段的连接工具（片段的连接工具（“分子缝合针分子缝合针”）基因转移工具（基因转移工具（“分子运输车分子运输车”）基因的大小以纳米计算，要对它进行剪切、基因的大小以纳米计算，要对它进行剪切、拼接等操作，没有非常精细的工具是不行的。进拼接等操作，没有非常精细的工具是不行的。进行基因操作最少需要以下三种工具：行基因操作最少需要以下三种工具： “分子手术刀分子手术刀” 限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶 限制酶主要从什么生物中分离出来限制酶主要从什么生物中分离出来的呢？你想过为什么吗？的呢？你想过为什么吗？小组合作讨论下面问题：小组合作讨论下面问题：在自然界中有一些生物的在自然界中有一些生物的DNA可能进入另一种可能进入另一种生物的细胞中。我们有没有学过相关的实例？生物的细胞中。我们有没有学过相关的实例？现今存在的细菌等单细胞生物为什么没有在长现今存在的细菌等单细胞生物为什么没有在长期的进化过程中被外源期的进化过程中被外源DNA的入侵而灭绝，有的入侵而灭绝，有什么保护机制吗？什么保护机制吗？怎样才能使外来的怎样才能使外来的DNA失效从而保护自身？失效从而保护自身？ 原核生物细胞中的限制酶会将外源原核生物细胞中的限制酶会将外源DNADNA切割切割掉，使之失效，以保证自身的安全，但是不会切掉，使之失效，以保证自身的安全，但是不会切割自身的割自身的DNADNA，这是原核生物在长期进化过程中，这是原核生物在长期进化过程中形成的一套防御机制。形成的一套防御机制。 1 1、限制酶是如何行使、限制酶是如何行使“分子手术刀分子手术刀”这一功能的这一功能的？你能画图展示这把？你能画图展示这把“刀刀”切割切割DNADNA的位置吗？的位置吗？ 知道了限制酶的知道了限制酶的“身世身世”，现在让我们一起，现在让我们一起探究它的作用吧！探究它的作用吧！ 2 2、不同的人办事方式不同，那么不同的限制酶、不同的人办事方式不同，那么不同的限制酶切割切割DNADNA的位置相同吗？它们的的位置相同吗？它们的“办事办事”方式可方式可以分为几类呢？以分为几类呢？G A A T T C C T T A A G 中轴线中轴线C T T A A G A A T T C G C C C G G G G G G C C C C C C G G G G G G C C C 黏性末端黏性末端平末端平末端 大多数限制酶的识别序列由大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成，例如，个核苷酸组成，例如，EcoR、Sma ，也有少数有，也有少数有4、5或或8个核苷酸组成。个核苷酸组成。限制酶将限制酶将DNA分子切割后产生的末端有两种形式分子切割后产生的末端有两种形式:EcoR：Sma： 将已裁剪好的衣料可以用针将已裁剪好的衣料可以用针线缝合成一件衣服，那么能不线缝合成一件衣服，那么能不能将某些被能将某些被“分子手术刀分子手术刀”切切割后的割后的DNADNA片段连接在一起呢？片段连接在一起呢？需要用到什么样的需要用到什么样的“针线针线”呢呢？ “分子缝合针分子缝合针”DNA连接酶连接酶 阅读教材阅读教材P5-6，结合以前学过的关于，结合以前学过的关于DNA连接酶的知识，小组思考讨论下面的问题连接酶的知识，小组思考讨论下面的问题1.DNA连接酶是如何将两个连接酶是如何将两个DNA片段连接在一起的片段连接在一起的？你能简单用图展示其过程吗？你能简单用图展示其过程吗？2.你还知道什么酶也可以催化形成磷酸二酯键？它你还知道什么酶也可以催化形成磷酸二酯键？它和和DNA连接酶的作用又有什么不同呢？连接酶的作用又有什么不同呢？3.目前实验室常用的目前实验室常用的DNA连接酶有哪两种？它们的连接酶有哪两种？它们的作用又有什么样的区别？作用又有什么样的区别？G A A T T C C T T A A G 即脱氧核糖、磷酸基之间的连接即脱氧核糖、磷酸基之间的连接 GP AP “分子缝合针分子缝合针”DNA连接酶连接酶DNA连接酶连接酶DNA聚合酶聚合酶连接连接DNA链链 连接部位连接部位DNA连接酶和连接酶和DNA聚合酶的区别：聚合酶的区别： “分子缝合针分子缝合针”DNA连接酶连接酶双链双链单链单链两两DNA片段之片段之间的磷酸二酯间的磷酸二酯键键将游离的脱氧核苷将游离的脱氧核苷酸通过磷酸二酯键酸通过磷酸二酯键连接起来。连接起来。“分子运输车分子运输车” 基因进入受体细基因进入受体细 胞的载体胞的载体 要让一个带有目的基因的重组要让一个带有目的基因的重组DNADNA分子在某生物体内进行表达，还得将这分子在某生物体内进行表达，还得将这个基因送到该生物的细胞内去！能将外个基因送到该生物的细胞内去！能将外源基因送入细胞的工具就是载体。源基因送入细胞的工具就是载体。阅读教材阅读教材P6，讨论思考以下问题：，讨论思考以下问题：基因工程中用到的载体有哪些？基因工程中用到的载体有哪些？质粒具有哪些特点使它成为基因工程中最质粒具有哪些特点使它成为基因工程中最常用的载体？常用的载体？你能总结归纳出作为载体所要具备的条件你能总结归纳出作为载体所要具备的条件吗？吗？质粒质粒拟核拟核大肠杆菌细胞大肠杆菌细胞