生物学案：课堂互动DNA重组技术的基本工具.docxVIP

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课堂互动

三点剖析

一、基因工程的原理

基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的,因此又叫做DNA重组技术。

基因工程具有以下五个方面的特点：

①它是一种按照人们的意愿，定向改造生物遗传特性的技术；②在DNA分子水平上进行操作；③是在体外进行的人为的基因重组；④一旦成功，便可遗传；⑤主要技术为体外DNA重组技术和转基因技术。

二、限制性内切酶-—“基因手术刀”

限制性内切酶简称限制酶，主要存在于微生物中,一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列,在特定的核苷酸序列，在特定的切点上切割DNA分子（如下图）。例如,从大肠杆菌中发现的一种限制酶只能识别GAATTC序列，并在G和A之间将这段序列切开。目前已经发现了约4000种限制酶，它们的切点各不相同.苏云金芽孢杆菌中的抗虫基因，就能被某种限制酶切割下来。

三、DNA连接酶——“分子缝合针”

限制酶切割DNA分子示意图

从上图中可以看出，被限制酶切开的DNA两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸,它们之间正好互补配对，这样的切口叫做黏性末端。可以设想，如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来切割，然后让两者的黏性末端黏合起来，似乎就可以合成重组的DNA分子了。但是，实际上仅仅这样做是不够的,互补的碱基处虽然连接起来,两边的扶手的断口处还没有连接起来，如下图。要把扶手的断口处连接起来，也就是把两条DNA末端之间的缝隙“缝合起来，还要靠另一种极其重要的工具，即DNA分子“缝合针”——DNA连接酶。

根据DNA连接酶的来源不同，可以将这些酶分为两类：

一类是从大肠杆菌中分离得到的,称为E·coliDNA连接酶。E·coliDNA连接酶只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间连接起来，不能将双链DNA片段平末端之间进行连接。

另一类是从T4噬菌体中分离出来的,称为T4DNA连接酶。T4DNA连接酶既可以“缝合双链DNA片段互补的黏性末端，又可以“缝合”双链DNA片段的平末端,但连接平末端之间的效率比较低。

拓展延伸

DNA连接酶是将双链DNA片段“缝合”起来，或者说将断成两截的梯子的“扶手接起来，其实质是恢复被限制酶切开了的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。而DNA聚合酶是将单个核苷酸加到已有的DNA片段上。所以说，DNA连接酶和DNA聚合酶不是一回事，两者的催化作用不同。

四、基因进入受体细胞的载体——“分子运输车

载体使用有两个目的：一是用它作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞中去；二是利用它在受体细胞内对目的基因进行大量复制。现在所用的运载体主要分两类：一类是细菌细胞质的质粒，它是一种相对分子质量较小，独立于拟核以外的一种小型环状DNA，有的细菌有一个，有的含多个。质粒可以通过细菌间的接合由一个细菌向另一个细菌转移，可以独立复制，也可整合到细菌拟核中的大型DNA中，随染色体DNA复制而同步复制。另一类是病毒，包括植物病毒、动物病毒和细菌病毒（噬菌体），现在人们还在不断寻找新的运载体。

作为运载体必须具备三个条件：①在宿主细胞中能保存下来并能大量复制。②有多个限制酶切点，而且每种酶的切点最好只有一个,例如大肠杆菌PBR322就有多种限制酶的单一识别位点，可适于多种限制酶切割的DNA插入。③有一定标记基因,便于进行筛选.如大肠杆菌的PBR322质粒携带氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因，就可以作为筛选的标记基因。一般来说，天然载体往往不能满足上述要求，因此要根据不同的目的和需要，对载体进行人工改造,现在所使用的质粒几乎都是经过改造的。

学以致用

【例1】科学家们经过多年的努力，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

B.定向地对DNA分子进行人工剪切

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

解析:基因工程是通过对生物体的基因进行修饰改造，使之按照人们的意愿表现出人们所需要的性状，产生出人类所需要的基因产物。可见，基因工程的目的是要定向地改造生物的遗传性状.

答案：D

【例2】在基因工程中用到的限制性核酸内切酶主要从原核生物中获得，一种限制酶只能识别双链DNA某种特定核苷酸序列，并且能在特定的切点上切割DNA分子,这与酶的什么性质相吻合（）

A。高效性B。具有多样性

C。专一性