第一章 基因工程海淀实验中学 张可文

红色荧光蛋白

红色荧光蛋白基因

基因表达

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，或让它获得新的遗传性状，定向改造生物的新技术。

目的基因 转基因生物概念：

“ 剪刀” “ 运载体” “ 针线”

DNA

20 世纪 50 年代，相继有两个实验室在研究噬菌体宿主范围时发现：

噬菌体寄生于天然宿主 A 品系的大肠杆菌将噬菌体转移于 B 品系大肠杆菌时不能繁殖

A 品系大肠杆菌 B 品系大肠杆菌

• 1962 年， arber 发现，噬菌体 DNA 在 B品系中， DNA 被切割成片段（降解）

• 1968 年，两位科学家从 B 品系大肠杆菌中发现一种酶 ---- 可识别特定的脱氧核苷酸序列，并切割外源 DNA 分子。

• 推测这种酶对于大肠杆菌有何作用？

限制性内切酶对抗外来 DNA

细菌细胞病毒病毒 DNA

限制性内切酶

病毒注入 DNA分子

限制性内切酶切割入侵的 DNA

切 割

细菌的自我保护系统

限制性内切酶限制性内切酶

DNA 片断

DNA

磷酸二酯键

氢键

BamHI GGATCCCCTAGG

EcoRI GAATTCCTTAAG

AAGCTT TTCGAAHindIII

NotI

SacI GAGCTCCTCGAG

SalI GTCGACCAGCTG

XbaI TCTAGAAGATCT

ApaI GGGCCC CCCGGG

部分限制性内切酶识别序列部分限制性内切酶识别序列

SmaI

AluI AGCTTCGA

CCCGGGGGGCCC

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限制酶名称限制酶名称 限制酶名称限制酶名称识别序列识别序列 识别序列识别序列

回文序列

GCGGCCGCCGCCGGCG

Bam HⅠ

GGATCCCCTAGG

HindⅡ

GTCGACCAGCTG

平末端 黏性末端回文序列：一条链正向读的碱基顺序与另一条链反向读的顺序完全一致

++GTCCAG

GACCTG ++G

CCTAG

GATCC G

（ EcoRI）

A A G C T TT T C G A A

A A G C T TT T C G A A

DNA

A B C DDNA

HindⅢ 切割位点

出现概率： 1/46

各种型号“剪刀” 限制性内切酶限制性内切酶

1967 年，世界上有五个实验室几乎同时发现了 DNA连接酶，这种酶能够参与 DNA 裂口的修复。

迄今已从近 300 种微生物中分离出了约 4000 种限制酶。

DNA 连接酶

连接的部位： 磷酸二酯键

下列片断在 DNA 连接酶的作用下能连接起来吗？

• 平末端与平末端• 平末端与粘性末端• 粘性末端与粘性末端

√×

不一定，相同的粘性末端可以连接

？

目的基因 受体细胞运载体

问：运载体具备什么特点才能完成此操作？

基因很难进入受体细胞中，即使进入也不能进行复制和表达

运载体的特点 1 ：

能进入并在宿主细胞内稳定保存并大量复制；

自然界生物可以将自身的遗传物质注入其他生物体内，并进行复制表达？

常用的运载体：质粒、病毒

细菌的质粒：自主复制的双链、闭合、环状 DNA 分子；可以在细胞间转移

？ 重组质

粒DN

A连接

酶

受体细胞运载体的特点 2 ： 有限制酶酶切位点

相同限制

酶

…… CTTAA

GCTTAA

G

CTTAA

GCTTAA

G

目的基因

目的基因所在片段

运载体

PStⅠ

DNA 连接酶

重组 DNA 运载体自连 目的基因 自连

CTTAAGCTTAA

GCTTAA

CTTAA

G

G

PSt Ⅰ

运载体的特点 3 ： 有标记基因

pBR322 质粒结构

如果外源 DNA插入，氨卞青霉素抗性基因失活

标记基因

进行筛选

限制性内切酶识别序列

外源基因连接PStⅠ

PStⅠ

自主复制

操作