第一章 基因工程 第一节 工具酶的发现和基因工程的诞生

现代生物学技术和生物工程 基因工程及理论基础 工程酶的发现及作用 限制性核酸内切酶——基因的剪刀 DNA连接酶——基因的针线 质粒——基因的运载体 基因工程的诞生 课堂练习

生物学技术 现代生物学技术的特征 现代生物工程 利用生物学手段定向控制生物或改造生物，以获得优良的生物或所需的生物产品 对生物材料的机构进行拆分、修改、增删、重组、探讨生物结构和功能的关系，并以此满足人类生存、健康、发展上的需求 现代生物工程 细胞工程和胚胎工程 基因工程 蛋白质和酶工程 发酵工程

乳汁中含有人生长激素的转基因牛（阿根廷） 基因工程及理论基础 把一种生物的基因转入另一种生物体中，使其产生我们需要的基因产物，或者让它获得新的遗传性状。其核心是构建重组DNA分子（又称重组DNA技术） 。 转鱼抗寒基因的番茄 乳汁中含有人生长激素的转基因牛（阿根廷） 基因工程的理论基础

基因工程的理论基础 1953年DNA分子双螺旋结构的发现和DNA是遗传物质的确立 20世纪60年代遗传密码子的破译和“中心法则”的确立 ——几乎所有生物都的基因复制、表达的机制都相同，并共用一套密码子 结论： 基因具有独立性，可将一个基因转移到不同生物体内独立复制传递、并表达出自身特定的基因产物 转基因抗虫棉的培育

转基因抗虫棉 如何将苏云金芽孢杆菌细胞内的抗虫基因从它的DNA分子中切割下来 ——“分子手术刀” 普通棉 如何将苏云金芽孢杆菌细胞内的抗虫基因从它的DNA分子中切割下来 ——“分子手术刀” 如何将切下来的抗虫基因与运载体DNA连接起来 ——“分子缝合针” 如何将重组的DNA运送到棉花细胞 ——“分子运输车”

限制性核酸内切酶（简称限制酶） 识别DNA分子中某一特定的核苷酸序列并在特定位点将DNA以一定的形式切开的酶 分布 种类 作用及作用部位 主要在微生物中 种类 已经发现了数千种 作用及作用部位 切割DNA分子分子内部 作用特点 有特异性。即一种限制酶只能识别一种特定核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子 实例 EcoRⅠ BamHⅠ 等 作用结果 产生黏性未端

EcoRI 黏性末端 大肠杆菌中的一种限制酶 用特定内切酶可切取DNA分子中的含基因片段 不同DNA用同一限制酶能够切出相同粘性末端 切口 G T C 识别GAATTC序列，并在G和A之间切开 C T A G G A T C 黏性末端 用特定内切酶可切取DNA分子中的含基因片段 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 不同DNA用同一限制酶能够切出相同粘性末端

BamHI 识别GGATCC序列，并在G和G之间将其切开 G A T C 切取DNA上的一个基因 基因1 基因1

同一限制酶切出相同粘性末端 C G T A T A C G EcoRI C G T A C G T A

DNA连接酶 作用 连接部位 注意： 将配对黏连后的两个相同的黏性末端连接起来 两条链的骨架部分，形成磷酸二酯键 C G T A 连接部位 两条链的骨架部分，形成磷酸二酯键 注意： 限制性核酸内切酶和DNA连接酶的作用部位都是磷酸二酯键，只是一个是切开，一个是连接

基因进入受体细胞的载体 作用 载体必须具备的条件 常用种类 质粒是最好和最常用的运载体 作为运载工具，将外源基因送入受体细胞 利用它在受体细胞内对外源基因进行大量复制 载体必须具备的条件 能在宿主细胞内自我复制 ——以便外源基因扩增和传递 有一个或多个限制酶切点 ——以便外源基因插入到载体上 具有某些标记基因 ——便于进行筛选 对受体细胞无害 常用种类 质粒、噬菌体和某些动植物病毒 质粒是最好和最常用的运载体

质粒 结构 分布 最常用的质粒 思考：质粒上存在的标记基因有什么用途？ 能自主复制的小型双链环状DNA分子 许多细菌及酵母菌等生物中。 是大肠杆菌的质粒，其中常含有抗药基因 思考：质粒上存在的标记基因有什么用途？ 可以检测质粒是否导入了受体细胞。

基因工程的诞生 ——标志基因工程诞生 1972年，斯坦福大学， 完成首次DNA的人工重组 1973年，斯坦福大学， 首次完成细菌之间性状转移 配对 取出 移入大肠杆菌 DNA连接酶 同一限制性核酸内切酶处理 B含卡那霉素抗性基因质粒 含相同粘性末端 同时抗四环素和卡那霉素

练习 【答案：D】 【答案：A】 1、科学家们经过多年努力，创立了一种新兴生物技术——基因工程，实施该工程的最终目的是 A. 定向提取生物体的DNA分子 B. 定向地对DNA分子进行“剪切” C. 在生物体外对DNA分子进行改造 D. 定向地改造生物的遗传性状 【答案：D】 2、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 【答案：A】

3、基因工程又叫重组DNA技术。 假设以大肠杆菌质粒作为运载体，并以同一种限制性核酸内切酶切割载体与目的基因，将切割后的载体与目的基因片段混合，并加入DNA连接酶。连接产物至少有 种环状DNA分子，它们分别是： 3 运载体与运载体相连、目的基因与目的基因相连、运载体与目的基因相连

4、下图是将人的生长激素基因导入B细胞内制造“工程菌”示意图，所用载体为质粒A。已知细菌B细胞内不含质粒A，也不含质粒A上的基因，质粒A导入细菌B后，其上的基因能得到表达。请回答下列问题： 基上培养，会发生的现象是： 其原理是： (2)导入B细胞中的目的基因成功表达的标志是： 有的能生长,有的不能生长 普通质粒含氨苄青霉素基因；重组质粒氨苄青霉素基因被 破坏。 能合成人的生长激素