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第一节 工具酶的发现和基因工程的诞生狭义的遗传工程指基因工程。
2．广义的遗传工程泛指把一种生物的遗传物质(细胞核、染色体脱氧核糖核酸等)移到另一种生物的细胞中去，并使这种遗传物质所带的遗传信息在受体细胞中表达。
1.基因的——限制性核酸内切酶(1)作用：对DNA 分子上不同的特定的核苷酸序列进行识别和切割。
(2)作用特点：专一性。
(3)作用结果：产生粘性末端，使DNA 的重组成为可能。
1.左图中打开G 与C 化学键的酶c 的名称是什么？工具a 使哪种化学键断裂？【提示】解旋酶；磷酸二酯键。
2．基因的——DNA连接酶(1)发现：1967年。
(2)作用：将具有末端碱基互补配对的两个DNA分子片断连接在一起。
(3)过程如图所示：3．基因工程的载体(如图)大肠杆菌质粒的分子结构示意图(1)种类①质粒：是一种小型的环状DNA分子。
②λ噬菌体。
③动植物病毒等。
(2)特点①能自我复制。
②具有一个至多个限制性核酸内切酶切割位点。
③具有标记基因。
④对受体细胞无害。
(3)作用结果携带外源基因进入受体细胞。
2.尝试写出图示中的酶a及X的名称？【提示】酶a是DNA连接酶，X是能合成胰岛素的细菌细胞。
1．一种限制性核酸内切酶可识别多种特定的核苷酸序列。
(×)【提示】一种限制性核酸内切酶只识别一种核苷酸序列。
2．基因工程的载体与物质跨膜转运所需要的载体化学本质相同。
(×)【提示】前者的化学本质是DNA，后者的化学本质是蛋白质。
3．不同限制性核酸内切酶切割DNA后形成的粘性末端可能相同。
(√)4．DNA连接酶可将任意两个DNA片断连接在一起。
(×)【提示】可将两个粘性末端相同的DNA片断连接在一起。
5．质粒上抗性基因的存在有利于目的基因表达的鉴定。
(×)【提示】有利于导入目的基因的受体细胞的筛选。
①限制性核酸内切酶在DNA的任何部位都能将DNA切开吗？②限制性核酸内切酶作用于DNA的何种部位？③限制性核酸内切酶作用的产物叫什么？1．来源多数来自微生物。
《工具酶的发现和基因工程的诞生》讲义在生命科学的漫长发展历程中，工具酶的发现无疑是一座重要的里程碑，它为基因工程的诞生奠定了坚实的基础。
基因工程，这个改变了人类对生命认知和干预能力的科学领域，正以前所未有的速度影响着我们的生活。
要理解基因工程，首先得从工具酶说起。
工具酶，顾名思义，是在生物技术中起着关键作用的酶类。
它们就像是一把把精准的“分子手术刀”，能够在特定的位置对 DNA 分子进行切割、连接、修饰等操作。
限制性内切酶是最早被发现的重要工具酶之一。
20 世纪 60 年代，科学家们在研究细菌的防御机制时，意外地发现了这种能够识别特定DNA 序列并进行切割的酶。
这一发现就如同打开了一扇通往微观世界的新大门。
限制性内切酶能够在 DNA 分子的特定位置进行切割，产生具有粘性末端或平末端的 DNA 片段。
这些切割产生的片段为后续的基因操作提供了便利。
DNA 连接酶则是另一种不可或缺的工具酶。
它能够将两个具有互补粘性末端或平末端的 DNA 片段连接起来，形成一个完整的 DNA 分子。
有了限制性内切酶和 DNA 连接酶，科学家们就能够对 DNA 进行切割和拼接，实现基因的重组。
除了这两种酶，还有许多其他的工具酶在基因工程中发挥着重要作用。
例如，DNA 聚合酶能够以 DNA 为模板合成新的 DNA 链；反转录酶能够将 RNA 逆转录为 DNA；核酸酶能够降解 DNA 或 RNA 等。
有了这些强大的工具酶，基因工程的诞生也就水到渠成了。
基因工程，简单来说，就是按照人们的意愿，将不同生物的基因进行重新组合，创造出具有新的遗传性状的生物。
基因工程的诞生给人类带来了巨大的影响。
在农业领域，通过基因工程技术，我们可以培育出具有抗病虫害、抗逆性强、产量高的农作物新品种。
比如，抗虫棉的培育就是基因工程在农业上的成功应用之一。
科学家们将一种能够产生杀虫蛋白的基因导入棉花植株中，使棉花获得了抗虫的能力，减少了农药的使用，既保护了环境，又提高了棉花的产量和质量。
第一章基因工程基因工程是狭义的遗传工程，遗传工程的核心是构建重组DNA分子。
基因工程也称为“重组DNA技术”。
第一节工具酶的发现和基因工程的诞生基因工程的理论基础：DNA是遗传物质，DNA的双螺旋结构，以及遗传信息的传递方式。
基因工程的技术保障：限制性核酸内切酶，DNA连接酶和质粒载体发现与应用。
一、限制性核酸内切酶：能够识别和切割DNA分子内一小段特殊核苷酸序列的酶。
（平末端和黏性末端）限制性核酸内切酶可作为切割DNA分子的手术刀，它的发现和应用，使DNA重组成为可能。
二、DNA连接酶：将具有末端碱基互补的2个DNA片段连接在一起，形成的DNA分子称为重组DNA分子。
DNA连接酶具有缝合DNA片段的作用。
三、质粒：能够自主复制的双链环状DNA分子，它们在细菌中以独立于大型DNA分子之外的方式存在，是一种特殊的遗传物质。
最常用的是大肠杆菌的质粒，其含有抗生素抗性基因。
标志基因工程诞生的试验：通过重组，使大肠杆菌同时具有四环素和卡那霉素的抗性。
四、基因工程的载体载体是运载外源DNA进入宿主细胞的车子，即运载工具。
除质粒外，基因工程载体还有入噬菌体、植物病毒和动物病毒。
入噬菌体：将外源基因载入大肠杆菌等宿主细胞。
植物病毒：将外源基因带入植物细胞。
动物病毒：将外源基因带入动物细胞。
第二节基因工程的原理和技术基因工程的基本原理是让人们感趣的基因（目的基因）在宿主细胞中稳定和高效表达。
基因工程的基本要素：工具酶、目的基因、载体和宿主细胞。
基因工程的基本操作步骤：A目的基因的获得；B重组DNA的形成；C重组DNA导入受体细胞（宿主细胞）；D筛选含有目的基因的受体细胞；E目的基因的表达。
一、获得目的基因目的基因序列已知：化学合成方法合成目的基因，PCR扩增目的基因。
目的基因序列未知：构建基因文库。
二、形成重组DNA分子用相同的限制性核酸内切酶分别切割目的基因和载体，两者形成相同的黏性末端，然后用DNA连接酶将目的基因和载体连接在一起，形成重组DNA分子。
《工具酶的发现和基因工程的诞生》讲义在生命科学的发展历程中，工具酶的发现和基因工程的诞生是具有里程碑意义的重大事件。
这不仅为我们深入理解生命的奥秘提供了强大的手段，也为解决人类面临的诸多问题开辟了新的途径。
要理解基因工程，首先得清楚什么是工具酶。
工具酶就像是生命科学领域的“精密工具”，能够在特定的条件下对生物大分子进行精准的切割、连接、修饰等操作。
其中，最为重要的工具酶包括限制性内切酶、DNA 连接酶和 DNA 聚合酶等。
限制性内切酶的发现是一个关键的突破。
在 20 世纪 60 年代，科学家们在研究细菌的防御机制时，意外地发现了这种神奇的酶。
细菌为了抵御外来 DNA 的入侵，会产生限制性内切酶，它能够识别特定的核苷酸序列，并在这个位点将 DNA 切断。
这一特性使得科学家们能够在体外对 DNA 进行有针对性的切割，从而为基因的分离和重组奠定了基础。
DNA 连接酶则在基因工程中扮演着“缝合师”的角色。
当 DNA 被限制性内切酶切割后，会产生黏性末端或平末端。
DNA 连接酶能够将这些断裂的末端连接起来，形成完整的 DNA 分子。
DNA 聚合酶的作用也不容小觑。
它能够以一条 DNA 链为模板，合成出与之互补的新链，从而实现 DNA 的复制。
在基因工程中，DNA聚合酶常用于 PCR（聚合酶链式反应）技术，能够快速大量地扩增特定的 DNA 片段。
有了这些工具酶，基因工程的诞生就成为了可能。
基因工程，简单来说，就是按照人们的意愿，将不同来源的基因进行重新组合，并导入到受体细胞中，使其表达出所需的性状或产物。
基因工程的诞生并非一蹴而就，而是经过了众多科学家的不懈努力。
在20 世纪70 年代，科学家们成功地实现了将外源基因导入到细菌中，并使其表达。
这一突破标志着基因工程的正式诞生。
基因工程的应用范围非常广泛。
在农业领域，通过基因工程技术，可以培育出抗病虫害、抗逆境、高产优质的农作物新品种。
例如，我们常见的转基因抗虫棉，就是通过将苏云金芽孢杆菌中的抗虫基因导入到棉花中培育而成的。
