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高中生物选修3《现代生物科技专题》
专题1基因工程
四、答案与提示
(一)思考与探究(P7)
1.限制酶在DNA的任何部位都能将DNA切开吗?以下是四种不同限制酶切割形成的DNA
片段:
(1)…CTGCA(2)…AC(3)GC…
…G…TGCG…
(4)…G(5)G…(6)…GC
…CTTAAACGTC……CG
(7)GT…(8)AATTC…
CA…G…
你是否能用DNA连接酶将它们连接起来?
答:
2和7能连接形成…ACGT…
…TGCA…;
4和8能连接形成…GAATTC…
…CTTAAG…;
3和6能连接形成…GCGC…
…CGCG…;
1和5能连接形成…CTGCAG…
…GACGTC…。
2.联系你已有的知识,想一想,为什么细菌中限制酶不剪切细菌本身的DNA?
提示:迄今为止,基因工程中使用的限制酶绝大部分都是从细菌或霉菌中提取出来的,
它们各自可以识别和切断DNA上特定的碱基序列。细菌中限制酶之所以不切断自身DNA,
是因为微生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制,对于外源入侵的DNA可
以降解掉。生物在长期演化过程中,含有某种限制酶的细胞,其DNA分子中或者不具备
这种限制酶的识别切割序列,或者通过甲基化酶将甲基转移到所识别序列的碱基上,使
限制酶不能将其切开。这样,尽管细菌中含有某种限制酶也不会使自身的DNA被切断,
并且可以防止外源DNA的入侵(本题不要求学生回答的完全,教师可参考教师用书中的
提示,根据学生的具体情况,给予指导。上述原则也应适用于其他章节中有关问题的回
答。)。
3.天然的DNA分子可以直接用做基因工程载体吗?为什么?
提示:基因工程中作为载体使用的DNA分子很多都是质粒(plasmid),即独立于细菌拟
核处染色体DNA之外的一种可以自我复制、双链闭环的裸露的DNA分子。是否任何质粒
都可以作为基因工程载体使用呢?其实不然,作为基因工程使用的载体必需满足以下条
件。
(1)载体DNA必需有一个或多个限制酶的切割位点,以便目的基因可以插入到载体上
去。这些供目的基因插入的限制酶的切点所处的位置,还必须是在质粒本身需要的基因
片段之外,这样才不至于因目的基因的插入而失活。
(2)载体DNA必需具备自我复制的能力,或整合到受体染色体DNA上随染色体DNA的
复制而同步复制。
(3)载体DNA必需带有标记基因,以便重组后进行重组子的筛选。
1
(4)载体DNA必需是安全的,不会对受体细胞有害,或不能进入到除受体细胞外的其
他生物细胞中去。
(5)载体DNA分子大小应适合,以便提取和在体外进行操作,太大就不便操作。
实际上自然存在的质粒DNA分子并不完全具备上述条件,都要进行人工改造后才能用于
基因工程操作。
4.网上查询:DNA连接酶有连接单链DNA的本领吗?
提示:迄今为止,所发现的DNA连接酶都不具有连接单链DNA的能力,至于原因,现在
还不清楚,也许将来会发现可以连接单链DNA的酶。
(二)寻根问底
1.根据你所掌握的知识,你能分析出限制酶存在于原核生物中的作用是什么吗?(P4)
提示:原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵,但是,生物在长期的进化过程中形成
了一套完善的防御机制,以防止外来病原物的侵害。限制酶就是细菌的一种防御性工具,
当外源DNA侵入时,会利用限制酶将外源DNA切割掉,以保证自身的安全。所以,限制
酶在原核生物中主要起到切割外源DNA、使之失效,从而达到保护自身的目的。
2.DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗?为什么?(P6)
答:不是一回事。基因工程中所用的连接酶有两种:一种是从大肠杆菌中分离
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