人教版新課標(biāo)教材選修3《基因工程》專題對(duì)基因工程進(jìn)行了生動(dòng)地介紹，讓學(xué)生對(duì)一項(xiàng)生物技術(shù)有了一定的了解，在教學(xué)中我發(fā)現(xiàn)學(xué)生們對(duì)此內(nèi)容很感興趣，在和他們的交流過程中，他們經(jīng)常會(huì)給我提出這樣?那樣的一些問題，我把它們總結(jié)成了十個(gè)“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(jìn)化過程中原核生物形成了一套完善的防御機(jī)制，以保持自身遺傳的相對(duì)穩(wěn)定性。當(dāng)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(yīng)，而且限制酶往往與一種甲基化酶同時(shí)成對(duì)存在，它們具有相同的底物專一性，具有識(shí)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(dāng)限制酶作用位點(diǎn)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(xì)胞中，其DNA分子中不具備這種限制酶的識(shí)別切割序列，或者通過甲基化酶將甲基轉(zhuǎn)移到所識(shí)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(shí)又保護(hù)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?yàn)镃DNA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(dāng)?shù)妮d體如噬菌體或質(zhì)粒連接后導(dǎo)入受體菌，則每個(gè)細(xì)菌含有一段CDNA，并能繁殖擴(kuò)增，這樣包含著細(xì)胞全部mRNA信息的CDNA集合稱為該組織細(xì)胞的CDNA文庫�；蚪M含有的基因在特定的組織細(xì)胞中只有一部分表達(dá)，而且處在不同環(huán)境條件、不同分化時(shí)期的細(xì)胞其基因表達(dá)的種類和強(qiáng)度也不盡相同，所以CDNA文庫具有組織細(xì)胞特異性,當(dāng)然CDNA文庫也就比基因組DNA文庫小得多。
三．為什么要擴(kuò)增目的基因？
因?yàn)榛蚬こ讨械拿恳粋�(gè)操作步驟的成功率都不高，要進(jìn)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(kuò)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(jìn)行DNA復(fù)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(yīng)組成一個(gè)周期,循環(huán)進(jìn)行,使目的DNA得以迅速擴(kuò)增。在DNA復(fù)制過程中是通過在高溫條件實(shí)現(xiàn)DNA解旋，所以不需要解旋酶，而且如果使用了解旋酶會(huì)使DNA一直處在單鏈的狀態(tài)，反而會(huì)破壞復(fù)制過程的循環(huán)性；復(fù)制的過程本來是需要能量的，但是在PCR反應(yīng)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(chǔ)上活化形成的，所以它們能提供PCR反應(yīng)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(duì)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(xì)胞，使其吸收外源的DNA時(shí)能夠增大轉(zhuǎn)化率，而原因目前大多數(shù)人認(rèn)為可能是這樣能夠大腸桿菌的細(xì)胞壁上打了一些孔，DNA分子從這些孔洞中進(jìn)入細(xì)胞，而這些孔洞隨后又可以被大腸桿菌修復(fù)。
六．為什么動(dòng)物基因工程中的受體細(xì)胞使用的通常是受精卵？
動(dòng)物基因工程的最終目的是為了得到轉(zhuǎn)基因的動(dòng)物個(gè)體，而動(dòng)物的體細(xì)胞的全能性受到了很大的限制，所以通常使用的受體細(xì)胞通常是受精卵。
七．為什么用同位素標(biāo)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?yàn)槔媚康腄NA片段制作的探針用同位素標(biāo)記之后，當(dāng)探針與硝酸纖維素膜上的DNA進(jìn)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(dòng)物只讓藥物蛋白目的基因在動(dòng)物乳汁中表達(dá)？
乳腺是最理想的表達(dá)場(chǎng)所，因?yàn)槿橄賹儆谕夥置谄鞴�，乳汁不進(jìn)入體內(nèi)循環(huán)，不會(huì)影響動(dòng)物自身的新陳代謝，從而不會(huì)損害到轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的健康。同時(shí)通過轉(zhuǎn)基因動(dòng)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(dá)的蛋白經(jīng)過充分的修飾后，有相當(dāng)穩(wěn)定的生物活性等特點(diǎn)。
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(xì)胞是人細(xì)胞屬于哺乳動(dòng)物細(xì)胞，腺病毒可感染一系列哺乳動(dòng)物細(xì)胞，且致病性低，而腺病毒則除了卵細(xì)胞以外幾乎在所有已知細(xì)胞中都不整合到染色體中，因此不會(huì)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(chǔ)上延伸出來的第二代基因工程？
因?yàn)榈鞍踪|(zhì)工程主要體現(xiàn)在對(duì)蛋白質(zhì)分子進(jìn)行預(yù)先設(shè)計(jì)，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(shí)現(xiàn)。
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