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能否培养出具有抗虫性状的抗虫棉呢？•胰岛素是治疗糖尿病的特效药,长期以来只能从猪、牛等动物的胰腺中提取，产量低成本高。•而微生物生长迅速，容易控制。于是科学家设想，若能将人的胰岛素基因导入微生物体内，并得以表达，就不仅能解决产量问题，还能大大降低生产成本，使药品价格大幅下降。能否让微生物产生出人的胰岛素等珍贵药物？这些定向改造基因的设想能实现吗？经过多年的努力，科学家终于在20世纪70年代创立了可以定向改造生物的新技术——基因工程生长快、肉质好的转基因鱼(中国)乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷)转基因实例•基因工程培育抗虫棉的简要过程：苏云金芽孢杆菌提取抗虫基因普通棉花(无抗虫特性)棉花细胞(含抗虫基因)与运载体DNA拼接，导入棉花植株(有抗虫特性)表达专题1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重组和转基因等技术，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重组技术或基因拼接技术。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞中，定向地改造生物的遗传性状。基因工程的别名操作环境操作对象操作水平基本过程原理结果基因拼接技术或DNA重组技术生物体外基因DNA分子水平定向改造生物性状或获得基因产物剪切→拼接→导入→表达基因重组一、基因工程的概念优点：⑴定向改造生物性状⑵克服远缘杂交不亲和的障碍⑶育种周期短二、基因工程的诞生（一）基础理论：1、DNA是遗传物质的证明2、DNA双螺旋结构和中心法则的确立3、遗传密码的破译（二）技术发明：1、基因转移载体的发现2、工具酶的发明3、DNA合成和测序技术的发明4、DNA体外重组的实现5、重组DNA表达实验的成功6、第一例转基因生物的问世7、PCR技术的发明（二）技术发明：§1DNA重组技术的基本工具培育抗虫棉需要哪些工具？细菌供体细胞取出质粒取出DNA用限制酶切断DNA用连接酶连接目的基因将重组DNA导入受体细胞扩增限制性内切酶作用过程点击播放识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。主要是原核生物约4000多种。4、来源：5、种类：1、作用：2、结果：形成两种末端一、“分子手术刀”——限制性核酸内切酶黏性末端平末端3、特点：具有专一性（特异性）G1’2’3’4’5’1’2’3’4’5’A3’,5’-磷酸二酯键3’端5’端3’端5’端磷酸二酯键17仔细观察各限制酶识别的特定序列有何特点？限制酶的识别序列限制酶所识别的序列的特点是：呈现碱基互补对称，无论是6个碱基还是4个碱基，都可以找到一条中心轴线，中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称重复排列的，称为回文序列中轴线在G与A之间切割大肠杆菌的一种限制酶(EcoRⅠ)只能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。EcoRI限制酶的作用黏性末端黏性末端EcoRI限制酶的切割被限制酶切开的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。SmaI只能识别CCCGGG序列，并在C和G之间切开。中轴线SmaI限制酶的作用在G与C之间切割平末端平末端SmaI限制酶的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，这样的切口叫平末端。思考在自然界中有一些生物的DNA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？那么这类生物为什么没有在长期的进化过程中被外源DNA的入侵而灭绝，它们有何保护机制？限制酶切割外源DNA,使之失效，从而达到保护自身的目的！你能推测限制酶存在于原核生物中的作用是什么吗？原核生物易受自然界外源DNA的入侵，但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。寻根问底为什么限制酶不剪切细菌本身的DNA？通过长期的进化，细菌中含有某种限制酶的细胞，其DNA分子中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。基因的针线：DNA连接酶GAATTCCTTAAGGAATTCCTTAAGGCTTAAAATTCGGCTTAAAATTCGGCTTAAAATTCG用同种限制酶切割两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中的DNA单链缺口，但不能连接单链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连接酶的作用限制酶切割后有两种不同的结果，一种产生黏性末端，一种产生平末端。那么恢复它们的连接时，所用DNA连接酶是否可以不加选择？连接黏性末端连接黏性末端和平末端分类作用E.coliDNA连接酶连接酶T4DNA连接酶DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？T4DNA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AATTGCAATTAATTDNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶的作用返回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基因进入受体细胞的载体要让一个从甲生物细胞内取出来的基因在乙生物体内进行表达，首先得将这个基因送到乙生物的细胞内去！能将外源基因送入细胞的工具就是载体。基因工程的载体被喻为：分子运输车作为基因工程的载体需要怎样的条件呢？议一议2、能否用SARS病毒作为基因载体？3、作为载体，若没有切割位点将怎样？4、携带目的基因的载体是否进入了受体细胞，如何鉴定？5、假如目的基因导入受体细胞后不能复制，将怎样？1、从化学组成来看，载体应含有什么成分？双链DNA不能不能进行DNA的重组载体上应有标记基因可能造成基因丢失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1）能够在宿主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）对受体细胞无害。1）作为运载工具，将目的基因导入受体细胞中2）在受体细胞内对目的基因进行大量复制①质粒②病毒：λ噬菌体衍生物、动植物病毒等。有标记基因的存在，可用含青霉素的培养基鉴别。有切割位点能复制并带着插入的目的基因一起复制质粒——裸露的、结构简单的、独立于细菌拟核DNA之外，并具有自我复制能力的很小的双链环状DNA分子。最常用运载体——质粒实际上在基因工程操作中，真正被用作载体的质粒，都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的。课本知识回顾基因工程又叫做或。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种提取出来，加以__________，然后放到另一种生物的细胞里，改造生物的遗传性状。基因拼接技术DNA重组技术基因修饰改造定向地DNA重组技术的基本工具“分子手术刀”──“分子缝合针”──“分子运输车”──限制（性核酸内切）酶DNA连接酶基因进入受体细胞的载体限制性核酸内切酶•主要是从的一种酶。•识别双链DNA分子的某种，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的断开。•形成两种末端原核生物中分离纯化出来特定的核苷酸序列磷酸二酯键粘性末端平末端二、“分子缝合针”——DNA连接酶1、种类：2、作用部位：两类连接黏性末端E·coliDNA连接酶T4DNA连接酶磷酸二酯键连接黏性末端和平末端基因进入受体细胞的载体通常有三种:作为载体的条件：在进行基因工程操作中,真正被用作载体的质粒都是在质粒λ噬菌体衍生物动植物病毒天然质粒人工改造的能自我复制；有切割位点；有遗传标记基因；对受体细胞无害、易分离基础上进行过练习•在基因工程中，切割运载体和含有目的基因的DNA片段，需使用（）A.同种限制酶B.两种限制酶C.同种连接酶D.两种连接酶不属于质粒被选为基因运载体的理由是A、能复制（）B、有多个限制酶切点C、具有标记基因D、它是环状DNAD练习3)基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的。在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的步骤是（）A、人工合成目的基因B、目的基因与运载体结合C、将目的基因导入受体细胞D、目的基因的检测和表达C练习限制性内切酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—，限制性内切酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—。在质粒上有酶Ⅰ的一个切点，在目的基因的两侧各有一个酶Ⅱ的切点。（1）请画出质粒被限制酶Ⅰ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Ⅱ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？—G↓GATCC——CCTAG↑G—用酶Ⅰ切割—GGATCC——CCTAGG——↓GATC—……—↓GATC——CTAG↑—……—CTAG↑—用酶Ⅱ切割目的基因—GATC—……—GATC——CTAG—……—CTAG—目的基因可以连接。因为由两种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