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教師編纂教材─生物科技 焦點 3 遺傳工程 一、載體： 功能 能攜帶DNA片段進入合適宿主細胞的物質 特性 (1)載體本身為分子量較小的DNA，容易進入宿主細胞中。 (2)可在宿主細胞內自行大量複製，亦可隨著宿主細胞的染色體複製而複製（但與宿主染色體複製無關）。 (3)需要有基因插入點（限制酶辨識序列），可供目標DNA（選取的基因、外源基因）插入。 (4)載體經過重組而帶有標誌基因（耐抗生素、抗重金屬、螢光的基因），可用以篩檢宿主細胞是否接受了重組DNA。 種類 通常作為攜帶外源基因的載體有： 細菌的質體、病毒的DNA、反轉錄病毒、噬菌體 二、人工基因重組：（DNA重組技術） 限制酶 (1)限制酶具有高度專一性 →能辨識特定的一小段核酸序列 →由特定的二個含氮鹼基間切開 →使載體與目標基因的二端皆形成單股的黏性端 (2)黏性端使目標基因與載體之單股DNA能穩定配對而不易斷裂 (3)GAATTC為EcoRI限制酶的辨認序列 →EcoRI會切開核酸序列中的含氮鹼基G與A之間的磷酸鍵→留下-TTAA的黏性端 重組DNA 利用DNA連接酶（接合酶）以共價鍵方式將目標基因與載體連結成環狀的重組DNA 三、基因轉殖： 基因轉殖 將重組DNA送入宿主細胞中 →目標基因隨載體在宿主細胞內進行複製、轉錄和轉譯、表現性狀將重 篩選 轉形細胞 ∵質體帶有特定的標誌基因（耐抗生素、抗重金屬、螢光的基因） ∴轉殖成功的宿主細胞（轉形細胞）可生長於含抗生素或重金屬的培養基中，未轉殖成功的細胞則無法生存於含抗生素或重金屬的培養基中 試題範例 5.下列關於DNA生物科技的敘述，何者正確？ (A)限制酵素可切開DNA，是遺傳工程中重要的工具之一 (B)遺傳工程靠重組DNA，其過程與蛋白質之結構原理無關 (C)桃莉羊的複製過程不經過受精，其DNA含量是合子的一半 (D)載體不是DNA分子，而是一種會攜帶DNA的蛋白質分子 【91指考】 【答案】(A) 【詳解】(B)遺傳工程需要特殊酵素參與，而酵素是由蛋白質構成 (C)桃莉羊係應用核置換技術，不屬於有性生殖，其DNA含量不變 (D)載體是由DNA構成。 6.一質體經限制酶切割後，其切割位置的核苷酸序列如下圖所示。 下列哪一個DNA片段可以與此質體進行重組？ 【95指考】 【答案】(B)使用相同的限制酶切開載體與目標基因，經限制酶切開的載體與目標基因具有相同的黏性端。 焦點 4 基因放大與DNA鑑定 一、基因放大：（PCR，聚合酶連鎖反應） 原理 DNA模板複製另一股互補的DNA 步驟 重複循環(1)～(4)：每循環一次→目標DNA的數量即倍增 (1)加熱： 將目標DNA加熱至90～95℃→使目標DNA的二股分離各呈單股 (2)冷卻： 將溫度降至50～60℃，加入引子（人工合成的DNA引子） →使引子利用氫鍵與目標DNA的尾端結合 (3)加入四種去氧核糖核酸、DNA聚合酶 (4)升高溫度至72℃： DNA聚合酶：利用單股DNA鑄模→由引子處開始複製DNA 應用 少量DNA複製出千萬倍的DNA→可供進行DNA分析比對 (1)受感染細胞中的病毒基因之偵測（例如HIV、SARS病毒、漢他病毒） (2)單一胚胎細胞DNA放大→作為遺傳疾病的產前診斷 (3)血液、精液、頭髮毛囊：微量DNA的放大→刑事案件的鑑定 (4)生物基因組、人類基因組的定序 (5)考古學的應用、追溯人類的起源 二、DNA鑑定：（DNA指紋） DNA鑑定是指利用DNA，在犯罪搜查上指出特定被害者、嫌疑犯，或判斷親子關係。而聚合酶連鎖反應的開發，也使得由少量樣品作DNA鑑定，成為可能。 限制酶可在特定序列切斷DNA，但是每個人的DNA鹼基序列不同，被限制酶切斷的位置因人而異。切下來的DNA斷片長度各自不同也因人而異，DNA斷片以電泳（electrophoresis）分析，各種不同長度的DNA斷片會聚在不同位置，呈現條碼般的條紋花樣。 這種條紋花樣就像指紋般具有特徵性，可用來指出特定的個體。這種條紋花樣有時也就被稱作『DNA指紋』（DNA fingerprint）。 作親子鑑定時，因孩子由雙親處分別繼承DNA，孩子DNA的條紋位置，一定會和父親、母親的條紋花樣一致（準確率高達99.94%）。DNA鑑定可檢測出DNA的些微差異，因此也可應用在鑑定農作物品種方面。 ▲PCR的應用：(A)PCR應用於強暴犯鑑定，(B)PCR應用於親子關係鑑定 試題範例 7.聚合酶連鎖反應包括下列四個要項： (1)加熱至90℃使兩股DNA分離以做為模板 (2)聚合酶將核酸依序加在引子上 (3)DNA由兩股變成四股 (4)冷卻