11DNA重组技术的基本工具用.pptx

DNA重组技术，也称为基因工程或基因拼接技术，是一种在分子水平上操纵DNA的技术，旨在根据人类的需求创造新的生物类型和产品。这项技术的核心在于能够定向地改变生物的遗传特性，通过体外DNA重组来实现。在20世纪70年代，科学家成功地创立了这一新技术，从而打开了生物技术的新篇章。 基因工程的概念基于将一个特定的基因从一个生物体中提取出来，然后插入到另一个生物体的DNA中，使其表达出人类期望的特性。例如，抗虫棉的培育就是基因工程的一个典型应用。为了创建抗虫棉，科学家从苏云金芽孢杆菌中提取出抗虫基因，然后将其与棉花细胞的DNA拼接，最后将含有抗虫基因的DNA导入棉花植株中，使其表达出抗虫性状。 在DNA重组技术中，有三个关键的工具： 1. **分子手术刀** - 限制性核酸内切酶（Restriction Endonucleases）：这些酶能够识别DNA分子上的特定核苷酸序列，并在特定位置切割DNA双链，形成黏性末端或平末端。有超过4000种已知的限制酶，分别来源于不同的原核生物。例如，EcoRⅠ能识别GAATTC序列并产生黏性末端，而SmaⅠ则识别CCCGGG序列并形成平末端。 2. **分子缝合针** - DNA连接酶（DNA Ligase）：这种酶的作用是连接经过限制酶切割后产生的黏性末端或平末端，通过形成磷酸二酯键将DNA片段重新连接在一起，完成DNA的"缝合"过程。 3. **分子运输车** - 载体（Vector）：这些通常是经过改造的质粒或病毒，它们能携带外源基因进入目标细胞。载体必须包含启动子、选择标记等元件，以便于外源基因在宿主细胞中稳定存在和表达。 在基因工程中，关键步骤包括： - **提取目的基因**：从含有目标基因的生物体中分离出该基因。 - **构建重组DNA**：将目的基因与载体DNA结合，通常在相同或不同限制酶的作用下形成互补的黏性末端，然后通过DNA连接酶连接。 - **导入宿主细胞**：重组DNA分子被引入到受体细胞中，通常是细菌、酵母或动植物细胞。 - **筛选与表达**：通过选择标记筛选出成功转化的细胞，然后让目的基因在这些细胞中表达出期望的特性。 基因工程的应用广泛，包括生产胰岛素、疫苗、药物，以及改良农作物和家畜的遗传特性。然而，它也带来了一些争议，如转基因生物的安全性问题、生物伦理问题，甚至可能引发生物武器的担忧。因此，在进行基因工程实践的同时，必须遵循严格的科学规范和伦理准则，确保科技进步的同时兼顾社会和环境的可持续发展。