【高中生物】《生物技术及工程》第3章 基因工程 第1节 重组DNA技术的基本工具（附练习及应用答案）

从社会中来

科学家用到了限制酶、DNA连接酶、载体等“分子工具”。限制酶能识别双链 DNA分子的特定核苷酸序列，并将 DNA双链切断，形成具有黏性末端或平末端的片段。DNA连接酶催化磷酸二酯键的形成， 即催化一个 DNA片段 3'端的羟基与另ー个 DNA片段 5'端的磷酸基团上的羟基连接起来形成酯键。载体上可以插入外源基因，它能携带该基因进入受体细胞，并在受体细胞中进行自我复制，或者整合到受体DNA上，随着受体 DNA同步复制。载体一般还带有标记基因，以便进行重组 DNA分子的筛选。（P70） 

旁栏思考题

原核生物容易受到自然界外源 DNA 的入侵，所以它在长期的进化过程中形成了套完善的防御机制。限制酶就是它的一种防御性工具。当外源 DNA 入侵时，它会利用限制酶来切割外源 DNA，使之失效， 以保证自身的安全。（P71）

旁栏思考题

不是一回事。虽然 DNA 连接酶和 DNA 聚合酶都是催化磷酸二酯键形成的酶，但两者存在显著的区别。

(1) DNA聚合酶只能催化单个核苷酸加到已有的核酸片段 3'末端的羟基上，形成磷酸二酯键；而 DNA连接酶是催化两个 DNA 片段之间形成磷酸二酯键，不是催化单个核苷酸与 DNA 片段之间形成磷酸二酯键。

(2) DNA聚合酶以一条 DNA链为模板，催化形成与模板链互补的 DNA链；而 DNA连接酶催化具有互补黏性末端或平末端的 DNA片段连接起来，它不需要模板。此外，两者虽然都是蛋白质，但它们的组成和性质各不相同。（P72）

思考•讨论

1. 剪刀代表限制酶；透明胶条代表 DNA连接酶。（P73）

2. 提示：根据学生实际操作的情况进行指导。如果制作的黏性末端的碱基不能互补配对可能是剪切位点或连接位点选得不对，也可能是其他原因。（P73）

3. 不能，因为基因的长度一般在 100个碱基对以上。（P73）

到社会中去

提示：在调查中需要了解企业的生产技术、产品的种类和产量、销售渠道和销售情况等，这样才有可能对企业的经营状况进行正确的判断。（P73）

练习与应用

一、概念检测

1．C（P74）

2．A（P74）  

二、拓展应用

1．迄今为止，在基因工程操作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，它们可以识别 DNA 上特定的碱基序列并使特定部位的磷酸二酯键断开。微生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，可以将外源入侵的 DNA 降解。细菌中限制酶之所以不切割自身的 DNA，是因为含有某种限制酶的细胞的 DNA 分子或者不具备这种限制酶的识别序列，或者通过甲基化酶将甲基转移到了限制酶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 入侵。（P74）

2．(1)XbaⅠ。因为 XbaⅠ与 SpeⅠ切割产生了相同的黏性末端。（P75）

(2)识别 DNA 分子中不同核苷酸序列，但能切割产生相同黏性末端的限制酶被称为同尾酶。同尾酶使构建载体时，切割位点的选择范围扩大。例如，我们选择了用某种限制酶切割载体，如果目的基因的核苷酸序列中恰好含有该限制酶的识别序列，那么用该限制酶切割含有目的基因的 DNA 片段时，目的基因就很可能被切断；这时可以考虑用合适的同尾酶(目的基因的核苷酸序列中不能有它的识别序列)来获取目的基因。（P75）