人教版新課標教材選修3《基因工程》專題對基因工程進行了生動地介紹，讓學生對一項生物技術(shù)有了一定的了解，在教學中我發(fā)現(xiàn)學生們對此內(nèi)容很感興趣，在和他們的交流過程中，他們經(jīng)常會給我提出這樣?那樣的一些問題，我把它們總結(jié)成了十個“為什么”。

 

一．為什么原核生物的限制酶不切割自己的DNA？

 

    原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵如噬菌體,在長期的進化過程中原核生物形成了一套完善的防御機制，以保持自身遺傳的相對穩(wěn)定性。當外源DNA侵入后，限制酶就將其切割掉，使外源DNA不能發(fā)揮遺傳效應，而且限制酶往往與一種甲基化酶同時成對存在，它們具有相同的底物專一性，具有識別相同堿基序列能力。甲基化酶的甲基供體為S-腺苷甲硫氨酸，甲基受體為DNA上的腺嘌呤與胞嘧啶。當限制酶作用位點上的某一些堿基被甲基化修飾后，限制酶就不能再降解這種DNA了。這樣在含有某種限制酶的原核生物的細胞中，其DNA分子中不具備這種限制酶的識別切割序列，或者通過甲基化酶將甲基轉(zhuǎn)移到所識別序列的堿基上，使限制酶不能將其切開。所以限制酶只降解外源入侵的異種DNA，而不分解自身DNA，在解除外源DNA遺傳干擾的同時又保護了自身遺傳特性的穩(wěn)定。

 

二．為什么CDNA文庫只有該物種部分基因？

 

    因為CDNA是以mRNA為模板，經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄酶催化，在體外逆轉(zhuǎn)錄合成，如果與適當?shù)妮d體如噬菌體或質(zhì)粒連接后導入受體菌，則每個細菌含有一段CDNA，并能繁殖擴增，這樣包含著細胞全部mRNA信息的CDNA集合稱為該組織細胞的CDNA文庫�；�因組含有的基因在特定的組織細胞中只有一部分表達，而且處在不同環(huán)境條件、不同分化時期的細胞其基因表達的種類和強度也不盡相同，所以CDNA文庫具有組織細胞特異性,當然CDNA文庫也就比基因組DNA文庫小得多。

 

三．為什么要擴增目的基因？

 

    因為基因工程中的每一個操作步驟的成功率都不高，要進行大量的篩選，這樣就需要大量相同的目的基因，所以需要擴增目的基因。

 

四．為什么PCR技術(shù)中不使用解旋酶和ATP？

 

    PCR技術(shù)是一種體外進行DNA復制的方法,通過在一定的條件下控制溫度即高溫變性、低溫退火和適溫延伸等幾步反應組成一個周期,循環(huán)進行,使目的DNA得以迅速擴增。在DNA復制過程中是通過在高溫條件實現(xiàn)DNA解旋，所以不需要解旋酶，而且如果使用了解旋酶會使DNA一直處在單鏈的狀態(tài)，反而會破壞復制過程的循環(huán)性；復制的過程本來是需要能量的，但是在PCR反應體系中加入的并非是普通的4種脫氧核苷酸，而是4種脫氧核苷三磷酸即dATP，dTTP，dGTP，dCTP，它們分別由4種脫氧核苷酸在消耗ATP的基礎上活化形成的，所以它們能提供PCR反應需要的能量，所以在PCR過程中，不需要加入ATP。

 

五．為什么用Ca2+處理大腸桿菌能增大轉(zhuǎn)化率？

 

    對于大腸桿菌來說，人們一般采用先用冰冷的CaCl2處理，然后置于42°C高溫下，這樣使大腸桿菌變成感受態(tài)細胞，使其吸收外源的DNA時能夠增大轉(zhuǎn)化率，而原因目前大多數(shù)人認為可能是這樣能夠大腸桿菌的細胞壁上打了一些孔，DNA分子從這些孔洞中進入細胞，而這些孔洞隨后又可以被大腸桿菌修復。

 

六．為什么動物基因工程中的受體細胞使用的通常是受精卵？

 

    動物基因工程的最終目的是為了得到轉(zhuǎn)基因的動物個體，而動物的體細胞的全能性受到了很大的限制，所以通常使用的受體細胞通常是受精卵。

 

七．為什么用同位素標記DNA探針，如果能夠?qū)崿F(xiàn)分子雜交后可以顯示出雜交帶？

 

    因為利用目的DNA片段制作的探針用同位素標記之后，當探針與硝酸纖維素膜上的DNA進行雜交后，就能在X光底片上顯示出黑色的條帶，也就是雜交帶。

 

八．為什么轉(zhuǎn)基因動物只讓藥物蛋白目的基因在動物乳汁中表達？

 

    乳腺是最理想的表達場所，因為乳腺屬于外分泌器官，乳汁不進入體內(nèi)循環(huán)，不會影響動物自身的新陳代謝，從而不會損害到轉(zhuǎn)基因動物的健康。同時通過轉(zhuǎn)基因動物的乳汁中獲取的目的基因產(chǎn)物，又具有產(chǎn)量高、易提純，表達的蛋白經(jīng)過充分的修飾后，有相當穩(wěn)定的生物活性等特點。

 

九．為什么在基因治療中使用腺病毒作為載體，而沒有使用質(zhì)粒？

 

    在基因治療中通常的受體細胞是人細胞屬于哺乳動物細胞，腺病毒可感染一系列哺乳動物細胞，且致病性低，而腺病毒則除了卵細胞以外幾乎在所有已知細胞中都不整合到染色體中，因此不會干擾其它的宿主基因，無插入致突變性。

 

十．為什么說蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎上延伸出來的第二代基因工程？

 

    因為蛋白質(zhì)工程主要體現(xiàn)在對蛋白質(zhì)分子進行預先設計，但最終要生產(chǎn)出所需要的蛋白質(zhì)，還是要需要通過基因工程才能實現(xiàn)。

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