備課素材：質(zhì)粒及其改造-高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修3

質(zhì)粒及其改造2019版高中生物學(xué)選擇性必修三提到，基因工程常用的載體是質(zhì)粒，且需要對(duì)天然質(zhì)粒進(jìn)行改造：那么，為什么要對(duì)質(zhì)粒進(jìn)行人工改造呢？質(zhì)粒是細(xì)菌、酵母菌和放線菌等生物中染色體（或擬核）以外的DNA分子，存在于細(xì)胞質(zhì)中（但酵母除外，酵母的2μm質(zhì)粒存在于細(xì)胞核中），具有自主復(fù)制能力，使其在子代細(xì)胞中也能保持恒定的拷貝數(shù)，并表達(dá)所攜帶的遺傳信息，是閉合環(huán)狀的雙鏈DNA分子。質(zhì)粒不是細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖所必需的物質(zhì)，可自行丟失或人工處理而消除，如高溫、紫外線等。質(zhì)粒攜帶的遺傳信息能賦予宿主菌某些生物學(xué)性狀，有利于細(xì)菌在特定的環(huán)境條件下生存。與細(xì)菌基因組相同，質(zhì)粒也屬于環(huán)形雙鏈DNA。細(xì)菌質(zhì)粒是基因工程中最常用的載體。據(jù)質(zhì)粒能否通過細(xì)菌的接合作用，可分為接合性質(zhì)粒和非接合性質(zhì)粒。接合性質(zhì)粒帶有與接合傳遞有關(guān)的基因。非接合質(zhì)粒在一定條件下通過與其共存的接合質(zhì)粒的誘動(dòng)或轉(zhuǎn)導(dǎo)而傳遞。根據(jù)質(zhì)粒在細(xì)菌內(nèi)的復(fù)制類型可分為兩類：嚴(yán)緊控制型和松弛控制型。嚴(yán)緊控制復(fù)制型質(zhì)粒的復(fù)制酶系與染色體DNA復(fù)制共用，只能在細(xì)胞周期的一定階段進(jìn)行復(fù)制，當(dāng)細(xì)胞染色體停止復(fù)制時(shí)，質(zhì)粒也就不再復(fù)制。松弛控制復(fù)制型的質(zhì)粒的復(fù)制酶系不受染色體DNA復(fù)制酶系的影響，在整個(gè)細(xì)胞生長(zhǎng)周期中隨時(shí)都可以復(fù)制，在染色體復(fù)制已經(jīng)停止時(shí)質(zhì)粒仍能繼續(xù)復(fù)制。根據(jù)質(zhì)粒的不相容性，可分為不相容性和相容性。不相容性指結(jié)構(gòu)相似、密切相關(guān)的質(zhì)粒不能穩(wěn)定地共存于同一宿主細(xì)菌內(nèi)的現(xiàn)象，反之為相容性。常用于流行病學(xué)的調(diào)查。質(zhì)粒具有自主復(fù)制能力，使其在子代細(xì)胞中也能保持恒定的拷貝數(shù)，并表達(dá)所攜帶的遺傳信息。細(xì)菌質(zhì)粒是DNA重組技術(shù)中常用的載體。載體是指把一個(gè)有用的外源基因通過基因工程手段，送進(jìn)受體細(xì)胞中去進(jìn)行增殖和表達(dá)的工具。將某種目標(biāo)基因片段重組到質(zhì)粒中，構(gòu)成重組基因或重組體。然后將這種重組體經(jīng)微生物學(xué)的轉(zhuǎn)化技術(shù)，轉(zhuǎn)入受體細(xì)胞(如大腸桿菌)中，使重組體中的目標(biāo)基因在受體菌中得以繁殖或表達(dá)，從而改變寄主細(xì)胞原有的性狀或產(chǎn)生新的物質(zhì)?；蚬こ讨欣硐氲妮d體一般至少應(yīng)具備以下條件。（1）具有合適的限制酶切割位點(diǎn)，外源基因片段容易插入載體，插入后不影響載體進(jìn)入受體細(xì)胞和在受體細(xì)胞中復(fù)制，并且載體能夠保持穩(wěn)定的復(fù)制狀態(tài)和遺傳特性。（2）容易進(jìn)入受體細(xì)胞，且轉(zhuǎn)化效率越高越好。（3）能在受體細(xì)胞中復(fù)制繁殖，且具有較強(qiáng)的自主復(fù)制能力。（4）容易從宿主細(xì)胞中分離、純化出來。（5）有用于識(shí)別、篩選的選擇性標(biāo)記，便于重組DNA分子的檢測(cè)天然質(zhì)粒有些并不完全符合上述要求，在基因工程中，人們需要對(duì)天然質(zhì)粒進(jìn)行改造，以獲得理想、實(shí)用的載體，從而滿足各種實(shí)驗(yàn)要求。對(duì)天然質(zhì)粒的改造主要包括以下幾個(gè)方面。（1）一般載體越小，轉(zhuǎn)化的效率越高；小的載體外源DNA片段的裝載量更大。因此，要?jiǎng)h除天然質(zhì)粒不必要的DNA區(qū)域，盡量減小質(zhì)粒的相對(duì)分子質(zhì)量。（2）在質(zhì)粒上引入含有多種限制酶切割位點(diǎn)的多克隆位點(diǎn)，以便外源基因的重組。一般還要?jiǎng)h除重復(fù)的限制酶切割位點(diǎn)，使環(huán)狀的質(zhì)粒經(jīng)限制酶處理后只在一處斷裂，從而保證外源基因的準(zhǔn)確插入。（3）加入易于識(shí)別的選擇性標(biāo)記，如各種抗生素抗性基因，以便檢測(cè)重組質(zhì)粒是否成功進(jìn)入受體細(xì)胞。（4）為了保證實(shí)驗(yàn)的安全性，杜絕重組質(zhì)粒擴(kuò)散，污染環(huán)境，要滅活某些質(zhì)粒的編碼基因，如促進(jìn)質(zhì)粒在細(xì)菌間轉(zhuǎn)移的mob基因。為了提高質(zhì)粒的拷貝數(shù)，還要滅活那些抑制質(zhì)粒復(fù)制的基因。（5）在質(zhì)粒中引入特定用途的輔助序列，以滿足更多的實(shí)驗(yàn)要求。例如，引入LacZ基因用于藍(lán)白斑篩選；引入用于檢測(cè)和分離表達(dá)產(chǎn)物的標(biāo)簽編碼序列，如多聚組氨酸標(biāo)簽、由8個(gè)氨基酸組成的Flag-tag標(biāo)簽等。例、質(zhì)粒是基因工程最常用的載體，有關(guān)質(zhì)粒的說法正確的是（）A、質(zhì)粒不僅存在于細(xì)菌中，某些病毒也具有B、細(xì)菌的基因只存在于質(zhì)粒上C、質(zhì)粒為小型環(huán)狀DNA分子，存在于擬核外的細(xì)胞溶膠中D、質(zhì)粒是基因工程中的重要工具酶之一解析：基因工程又叫DNA重組技術(shù)，是指按照人們的意愿，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，并通過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性，從而創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品．轉(zhuǎn)基因技術(shù)至少需要三種工具：限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）、DNA連接酶、運(yùn)載體．質(zhì)粒是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、獨(dú)立于細(xì)菌擬核DNA之外并具有自我復(fù)制能力的雙鏈環(huán)狀DNA分子．A、病毒中不存在質(zhì)粒，A錯(cuò)誤；