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基因工程的概念：基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。该技术是在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。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分子水平人类需要的基因产物剪切→拼接→导入→表达优点①与杂交育种相比：克服远缘杂交不亲和障碍。②与诱变育种相比：定向改造生物性状。基因工程培育抗虫棉的简要过程：普通棉花(无抗虫特性)苏云金芽孢杆菌提取抗虫基因棉花细胞(含抗虫基因)棉花植株(有抗虫特性)重组DNA导入形成基因工程培育抗虫棉的关键步骤：关键步骤一：抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取出来关键步骤二：形成重组DNA关键步骤三：重组DNA导入受体(棉花)细胞解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？关键步骤一的工具：关键步骤二的工具：关键步骤三的工具：基因的剪刀——限制性核酸内切酶基因的针线——DNA连接酶基因的运输工具——运载体第一节DNA重组技术的基本工具作用实质：作用结果：特点：断裂磷酸二酯键产生黏性末端或平末端专一性（特异性）可识别特定的脱氧核苷酸序列,切割特定位点。来源：主要是微生物一、“分子手术刀”——限制性核酸内切酶1’2’3’4’5’脱氧核苷酸的结构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13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：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EcoRI限制酶的作用大肠杆菌(E.coli)的一种限制酶EcoRΙ能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。黏性末端黏性末端EcoRI限制酶的切割•什么叫黏性末端？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限制酶的切割什么叫平末端？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。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。提醒①切割的化学键为磷酸二酯键。②在切割目的基因和载体时要求用同一种限制酶,目的是产生相同的黏性末端。③将一个基因从DNA分子上切割下来,需要2个限制酶,同时产生4个黏性末端。④不同DNA分子用同一种限制酶切割产生的黏性末端都相同,同一个DNA分子用不同的限制酶产生的黏性末端不相同。一、“分子手术刀”——限制性核酸内切酶2、“分子缝合针”——DNA连接酶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。磷酸二酯键作用实质：形成磷酸二酯键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连接酶是否一样呢？DNA连接酶的种类：E.coliDNA连接酶：连接黏性末端T4DNA连接酶：连接黏性末端和平末端两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！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连接酶的缝合作用限制酶DNA连接酶DNA聚合酶解旋酶作用底物DNA分子DNA分子片段脱氧核苷酸DNA分子作用部位磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键碱基对间的氢键作用结果形成粘性末端或平末端形成重组DNA分子形成新的DNA分子形成单链DNA分子寻根问底：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）小试身手例2、图6-2-1为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制性核酸内切酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是A.①②③④B.①②④③C.①④②③D.①④③②c3、“分子运输车”——运载体种类：质粒、噬菌体和动植物病毒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，还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运载体。作用：将重组基因导入受体细胞作为运载体的必要条件1.能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。2.具多个限制酶切点，以便与外源基因连接。3.具有某些标记基因，便于进行筛选。如：抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。4.对受体细胞无害。•质粒：质粒是染色体外能够进行自主复制的遗传单位，包括真核生物的细胞器和细菌细胞中核区外的DNA分子。现在习惯上用来专指细菌、酵母菌和放线菌等生物中核以外的DNA分子。质粒是基因工程最常用的运载体。绝大多数细菌质粒都是闭合环状DNA分子。有的一个细菌中有一个，有的一个细菌中有多个。质粒的特点1、细胞染色体（或拟核DNA分子）外能自主复制的小型环状DNA分子；2、质粒的存在对宿主细胞无影响；3、质粒的复制只能在宿主细胞内完成。•大肠杆菌的质粒：最常用的质粒是大肠杆菌的质粒，其中常含有抗药基因，如四环素的标记基因。质粒的存在与否对宿主细胞生存没有决定性作用，但复制只能在宿主细胞内成。随堂练习：1、关于限制酶的说法中，正确的是（）A、限制酶是一种酶，只识别GAATTC碱基序列B、EcoRI切割的是G—A之间的氢键C．限制酶一般不切割自身的DNA分子，只切割外源DNAD．限制酶只存在于原核生物中答案：C2、下列四条DNA分子，彼此间具有粘性末端的一组是A．①②B．②③C．③④D．②④答案：D对位训练3.下列关于DNA连接酶作用的叙述，正确的是（）A.将单个核苷酸加到某DNA片段末端，形成磷酸二酯键。B.将断开的两个DNA片段的骨架连接起来，重新形成磷酸二酯键。C.连接两条DNA链上碱基之间的氢键。D.只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间连接起来，而不能将双链DNA片段平末端之间进行连接。B