2020-2021高中生物3配套學(xué)案：專題一第一節(jié)DN重組技術(shù)的基本工具含解析

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精2020-2021學(xué)年高中生物人教版選修3配套學(xué)案：專題一第一節(jié)DNA重組技術(shù)的基本工具含解析專題一基因工程〔趣味導(dǎo)學(xué)〕當(dāng)人們的許多奇思妙想成為現(xiàn)實后,又有人想出了天方夜譚式的神話，能否讓水稻植株也能夠固定空氣中的氮?能否讓細(xì)菌也能夠吐出蠶絲？能否讓微生物也能夠生產(chǎn)出人的胰島素、干擾素等珍貴的藥物？想創(chuàng)造這些生物新品種，你認(rèn)為能實現(xiàn)嗎？〔專題概述〕本專題包括了“DNA重組技術(shù)的基本工具”“基因工程的基本操作程序”“基因工程的應(yīng)用”及“蛋白質(zhì)工程的崛起”，另外還在專題開始回顧了基因工程的誕生和發(fā)展歷程。教材首先講述了基因工程的概念、基本工具，在此基礎(chǔ)上又講述了基因工程的基本操作程序,讓我們對基因工程有了一個較完整的認(rèn)識.基因工程的應(yīng)用則主要從植物基因工程、動物基因工程和基因治療等幾個方面進(jìn)行了闡述.這樣不僅可以使我們充分了解基因工程的最新進(jìn)展，更重要的是以此激發(fā)我們學(xué)習(xí)生物學(xué)的興趣，培養(yǎng)科學(xué)探索精神和奉獻(xiàn)精神。在本專題內(nèi)容中，DNA重組技術(shù)的基本工具、基因工程的基本操作程序是近年高考中經(jīng)常涉及的重點內(nèi)容，也是難點。在這些知識中，往往考察用遺傳學(xué)的基本知識分析生物技術(shù)的原理的能力，并對一些社會焦點和熱點問題理解和分析能力，認(rèn)識科學(xué)技術(shù)的發(fā)展所帶來的雙重影響?！矊W(xué)法指導(dǎo)〕本專題內(nèi)容較為抽象，在學(xué)習(xí)時應(yīng)注意：1．應(yīng)聯(lián)系前面已經(jīng)學(xué)過的DNA的結(jié)構(gòu)和功能、半保留復(fù)制、中心法則、遺傳密碼等知識，有助于理解DNA重組技術(shù)的基本工具、操作步驟及應(yīng)用.2．需要認(rèn)真閱讀教材中的每個圖解，充分發(fā)揮想象力,將抽象內(nèi)容具體化?！矊ｎ}重點〕基因工程所需的三種基本工具；基因工程的基本操作程序四個步驟；基因工程在農(nóng)業(yè)和醫(yī)療等方面的應(yīng)用；蛋白質(zhì)工程的原理?！矊ｎ}難點〕基因工程載體需要具備的條件；從基因文庫中獲取目的基因；利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因；基因治療；蛋白質(zhì)工程的原理。

第一節(jié)DNA重組技術(shù)的基本工具學(xué)習(xí)目標(biāo)課程標(biāo)準(zhǔn)1．認(rèn)同基因工程的誕生和發(fā)展離不開理論研究和技術(shù)創(chuàng)新。2．簡述DNA重組技術(shù)所需三種基本工具的作用。（重、難點）3．簡述基因工程中載體需要具備的條件。(重點)簡述基因工程的誕生。基礎(chǔ)知識·雙基夯實一、基因工程的概念基因工程是指按照人們的愿望，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計，并通過①__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。由于基因工程是在②__DNA分子__水平上進(jìn)行設(shè)計和施工的,因此又叫做③__DNA重組技術(shù)__。二、DNA重組技術(shù)的基本工具1．工具簡介（1）“分子手術(shù)刀"—-④__限制性核酸內(nèi)切酶__(2)“分子縫合針”-—⑤__DNA連接酶__(3）“分子運輸車"-—⑥__基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體__2．限制性核酸內(nèi)切酶(1)來源：主要是從⑦_(dá)_原核生物__中分離純化出來的。(2）功能：能夠識別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的⑧__磷酸二酯鍵__斷開，因此具有⑨__專一__性。大多數(shù)限制酶的識別序列由⑩__6__個核苷酸組成。經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段末端通常有兩種形式：?__黏性末端__和?__平末端__.前者是限制酶在它識別序列的?__中軸線兩側(cè)__將DNA的兩條鏈切開產(chǎn)生的,后者是限制酶在它識別序列的?__中軸線處__切開產(chǎn)生的。3．DNA連接酶（1)分類：根據(jù)酶的來源不同，可分為兩類:一類是從大腸桿菌中分離得到的,稱為?__E·coliDNA連接酶__；另一類是從?__T4噬菌體__中分離出來的，稱為T4DNA連接酶。(2)兩種DNA連接酶的比較：相同點：都縫合?__磷酸二酯__鍵.區(qū)別：E·coliDNA連接酶只能將雙鏈DNA片段互補(bǔ)的?__黏性末端__之間連接起來,而不能將雙鏈DNA片段?__平末端__之間進(jìn)行連接；而T4DNA連接酶既可以“縫合”雙鏈DNA片段互補(bǔ)的?__黏性末端__，又可以“縫合”雙鏈DNA片段的eq\o\ac(○,21）__平末端__。但連接平末端之間的效率eq\o\ac(○,22)__比較低__。4．基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體（1)載體具備的條件：a。eq\o\ac（○，23)__有一個至多個限制酶切割位點__；b．在宿主細(xì)胞中能保存下來并能大量復(fù)制；c。eq\o\ac(○,24）__有特殊的標(biāo)記基因__。(2）基因工程中使用的載體有：eq\o\ac（○，25)__質(zhì)粒__、λ噬菌體的衍生物和eq\o\ac(○,26)__動植物病毒__等.其中最常用的是質(zhì)粒。它是一種裸露的、eq\o\ac（○，27)__結(jié)構(gòu)簡單__、eq\o\ac(○，28）__獨立于細(xì)菌擬核DNA之外__，并具有eq\o\ac(○,29)__自我復(fù)制__能力的雙鏈環(huán)狀DNA。思考1．不同的限制酶具有不同的識別序列,說明限制酶具有什么特點？提示：專一性2．作為運載工具的載體，要求必須對受體細(xì)胞無害,為什么?提示：載體如果對受體細(xì)胞有害，其一旦被導(dǎo)入受體細(xì)胞,就會影響受體細(xì)胞的生命活動，甚至破壞受體的生命活動.┃┃活學(xué)巧練__■判斷題1．基因工程的原理是基因重組，不過在這里這種變異是定向的.（√)2．DNA重組技術(shù)所需要的工具酶有限制酶、DNA連接酶和載體。(×）分析：注意是“工具酶”，載體不是酶。3．DNA聚合酶也可以用作DNA重組技術(shù)的工具。（×）分析：DNA聚合酶的作用是將單個的脫氧核苷酸添加到脫氧核苷酸鏈上，即一個一個地往上“聚"，而DNA連接酶連接的是DNA片段，即一片一片地“連”.4．限制酶在原來的原核細(xì)胞內(nèi)對細(xì)胞自身有害.（×）分析：限制酶切割外源DNA，而使之失效，達(dá)到保護(hù)自身細(xì)胞的目的。5．DNA連接酶可以連接目的基因與載體間的氫鍵，形成重組DNA.(×)分析：DNA連接酶連接的是磷酸二酯鍵，而不是氫鍵。6．所有的DNA連接酶既能連接黏性末端，又能連接平末端。(×）分析：E·coliDNA連接酶只能連接黏性末端，而T4DNA連接酶既能連接黏性末端，又能連接平末端.7．載體的種類有質(zhì)粒、λ噬菌體的衍生物、動植物病毒等，其中動植物病毒必須是DNA病毒。(√)8．DNA連接酶能連接所有相同或互補(bǔ)的黏性末端，故該酶沒有專一性。（×)分析：任何酶都具有專一性。酶的專一性是指一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)，黏性末端相連接屬于一類合成反應(yīng).課內(nèi)探究·名師點津知識點基因工程的概念┃┃重難拓展__■1．對基因工程的理解基因工程的別名基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)操作環(huán)境生物體外操作對象基因操作水平DNA分子水平基本過程剪切→拼接→導(dǎo)入→表達(dá)結(jié)果人類需要的基因產(chǎn)物2．基因工程得以實現(xiàn)的理論基礎(chǔ)①所有生物的DNA都是以4種脫氧核苷酸為基本單位,構(gòu)成獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，這為不同種生物DNA拼接成功提供物質(zhì)基礎(chǔ)。②所有生物共用一套遺傳密碼子,為某生物的基因能夠在其他生物細(xì)胞內(nèi)正常指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成提供可能。知識貼士基因工程操作導(dǎo)致的基因重組與有性生殖中的基因重組的主要區(qū)別是：（1）有性生殖中的基因重組是隨機(jī)的，并且只能在同一物種間進(jìn)行；(2)基因工程可以在不同物種間進(jìn)行重組，并且方向性強(qiáng),可以定向地改變生物的性狀。┃┃典例評析__■典例1下列對基因工程的理解，正確的是(C）①它是一種按照人們的意愿,定向改造生物遺傳特性的工程②對基因進(jìn)行人為刪減或增添某些堿基③是體外進(jìn)行的人為的基因重組④在實驗室內(nèi)，利用相關(guān)的酶和原料合成DNA⑤主要技術(shù)為體外DNA重組技術(shù)和轉(zhuǎn)基因技術(shù)⑥在DNA分子水平上進(jìn)行操作⑦一旦成功，便可遺傳A．①②③④⑤⑥ B．①③④⑤⑥⑦C．①③⑤⑥⑦ D．①②③⑤⑥⑦解析:基因工程是對現(xiàn)有基因的剪切和重組，并沒有對基因進(jìn)行改造，也不是要合成新的DNA.┃┃變式訓(xùn)練__■1．下列有關(guān)基因工程誕生的說法，不正確的是(D）A．基因工程是在生物化學(xué)、分子生物學(xué)和微生物學(xué)等學(xué)科的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的B．工具酶和載體的發(fā)現(xiàn)使基因工程的實施成為可能C．遺傳密碼的破譯為基因的分離和合成提供了理論依據(jù)D．基因工程必須在同物種間進(jìn)行解析：基因工程可在不同物種間進(jìn)行，它可打破生殖隔離的界限，定向改造生物的遺傳性狀。知識點基因工程的工具酶┃┃重難拓展__■1．限制性核酸內(nèi)切酶(1）來源：這類酶主要是從原核生物中分離純化出來的。(2)種類：迄今已從近300種不同的微生物中分離出了約4000種限制酶。（3)特點：①主要切割外源DNA，而對自身的DNA不起作用，達(dá)到保護(hù)自身的目的；②只能識別雙鏈DNA分子中特定的核苷酸序列；③只能在特定的部位進(jìn)行切割。(4）結(jié)果：形成黏性末端或平末端。(5）實質(zhì)：使特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。知識貼士①若限制酶切割后形成的是黏性末端，則形成的兩個黏性末端是反向重復(fù)序列。②大多數(shù)限制酶的識別序列由6個核苷酸組成，例如EcoRI、SmaI限制酶識別序列由6個核苷酸組成，也有少數(shù)限制酶的識別序列由4、5或8個核苷酸組成。2．DNA連接酶（1)分類eq\b\lc\｛\rc\(\a\vs4\al\co1（E·coliDNA連接酶\b\lc\｛\rc\（\a\vs4\al\co1(來源：大腸桿菌,作用:使黏性末端之，間連接)）,T4DNA連接酶\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1（來源：T4噬菌體,作用：既能連接黏性末端,也能連接平末端,,但后者效率低)）))(2）實質(zhì)：恢復(fù)被限制酶切開了的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵。┃┃典例評析__■典例2以下是幾種不同限制酶切割DNA分子后形成的部分片段，下列有關(guān)敘述錯誤的是（A）①eq\a\vs4\al（…CTCGA，…G)②eq\a\vs4\al（…G,…CTTAA）③eq\a\vs4\al(…TG,…AC）④eq\a\vs4\al（…G,…CTGCA）⑤eq\a\vs4\al(…GC,…CG)A．以上DNA片段一定是由5種限制酶切割后產(chǎn)生的B．若要把相應(yīng)片段連接起來，應(yīng)選用DNA連接酶C．上述①④兩個片段能進(jìn)行連接，其連接后形成的DNA分子是eq\a\vs4\al（…CTGCAG…，…GACGTC…)D．限制酶和DNA連接酶作用的部位都是磷酸二酯鍵解析:①和④的黏性末端相同，可能是由同一種限制酶切割產(chǎn)生的，也可能是由兩種限制酶切割產(chǎn)生的,A錯誤;DNA連接酶可連接切割出來的DNA片段,B正確；①和④片段可連接為eq\a\vs4\al（…CTGCAG…，…GACGTC…)，C正確;限制酶和DNA連接酶作用的部位都是磷酸二酯鍵,D正確。┃┃變式訓(xùn)練__■2．已知某種限制酶在一線性DNA分子上有3個酶切位點，如右圖中箭頭所指。如果該線性DNA分子在3個酶切位點上都被該酶切斷，則會產(chǎn)生a、b、c、d四種不同長度的DNA片段.現(xiàn)有多個上述線性DNA分子,若在每個DNA分子上至少有1個酶切位點被該酶切斷，則從理論上講,經(jīng)該酶酶切后，這些線性DNA分子最多能產(chǎn)生長度不同的DNA片段種類數(shù)是（C）A．3 B．4C．9 D．12解析：每一種限制酶切割DNA后會留下特異性的黏性末端或平末端，同時一次切割后，會把DNA分割成兩個片段，且不同的限制酶切后的片段不一樣,如果將題圖中的三個切割位點自左至右依次標(biāo)為甲、乙、丙,只在甲處切，可產(chǎn)生兩個片段，即a和右邊的b＋c＋d段，如果只在乙處切,就有a＋b和c＋d段，如果只在丙處切，就有a＋b＋c和d段，在甲、乙兩處同時切，就有a、b和c＋d段，在乙、丙處同時切，就有a＋b和c、d段,在甲、丙兩處同時切，就有a、b＋c、d段三種片段,在甲、乙、丙三處同時切，就有a、b、c、d四種片段。所以本題應(yīng)該選C。知識點“分子運輸車”-—載體┃┃重難拓展__■（1）作用：一是用它作為運載工具，將目的基因轉(zhuǎn)移到宿主細(xì)胞中去;二是利用它在宿主細(xì)胞內(nèi)對目的基因進(jìn)行大量的復(fù)制（稱為克?。?2）作為載體必須具備的條件：①具有一個或多個限制酶切割位點,該切割位點必須位于載體本身必須的基因序列之外。②能夠自我復(fù)制或整合到染色體DNA上后隨染色體DNA復(fù)制。③帶有標(biāo)記基因，便于篩選。④本身是安全的，不能對受體細(xì)胞產(chǎn)生危害.⑤大小適中，便于操作.但實際上，天然載體一般不會同時具備上述條件,所以在基因工程中需要對載體進(jìn)行人工改造?，F(xiàn)在所用的質(zhì)粒幾乎都是人工改造的。┃┃典例評析__■典例3質(zhì)粒是基因工程最常用的載體,它的主要特點是(C)①能自主復(fù)制②不能自主復(fù)制③結(jié)構(gòu)很?、苁堑鞍踪|(zhì)⑤是環(huán)狀RNA⑥是環(huán)狀DNA⑦能“友好"地“借居"A．①③⑤⑦ B．②④⑥C．①③⑥⑦ D．②③⑥⑦解析：質(zhì)粒存在于細(xì)菌和酵母菌等生物中,是一種很小的環(huán)狀DNA，上面有標(biāo)記基因，便于在受體細(xì)胞中檢測。質(zhì)粒在受體細(xì)胞中能隨受體細(xì)胞DNA的復(fù)制而復(fù)制，能進(jìn)行目的基因的擴(kuò)增和表達(dá)。┃┃變式訓(xùn)練__■3．質(zhì)粒是基因工程最常用的載體，下列關(guān)于質(zhì)粒的說法正確的是(C)A．質(zhì)粒在宿主細(xì)胞內(nèi)都要整合到染色體DNA上B．質(zhì)粒是獨立于細(xì)菌擬核DNA之外的小型細(xì)胞器C．基因工程操作中的質(zhì)粒一般都是經(jīng)過人工改造的D．質(zhì)粒上堿基之間數(shù)量存在A＋G＝U＋C解析：基因工程使用的載體需有一個至多個酶切位點，具有自我復(fù)制的能力，存在標(biāo)記基因,對受體細(xì)胞安全，且分子大小適合。而自然存在的質(zhì)粒DNA分子并不完全具備上述條件，都要進(jìn)行人工改造后才能用于基因工程操作.而質(zhì)粒進(jìn)入宿主細(xì)胞后不一定都要整合到染色體DNA上，如宿主細(xì)胞是細(xì)菌細(xì)胞則不需整合。質(zhì)粒是小型環(huán)狀雙鏈DNA分子而不是細(xì)胞器,也不會有堿基U。指點迷津·撥云見日與遺傳有關(guān)的各種酶的比較名稱作用參與的生理過程與應(yīng)用作用位點(如下圖）DNA連接酶連接兩個DNA片段基因工程a限制性核酸內(nèi)切酶能夠識別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開aDNA聚合酶在脫氧核苷酸鏈上添加單個脫氧核苷酸DNA的復(fù)制aRNA聚合酶在核糖核苷酸鏈上添加單個核糖核苷酸轉(zhuǎn)錄a解旋酶使堿基對間氫鍵斷裂形成脫氧核苷酸單鏈DNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄過程中的RNA聚合酶已具有解旋酶活性,所以轉(zhuǎn)錄過程中不再使用解旋酶b逆轉(zhuǎn)錄酶以RNA為模板合成DNA逆轉(zhuǎn)錄、基因工程a知識貼士①DNA連接酶和DNA聚合酶的作用都是催化形成磷酸二酯鍵，而不是氫鍵，氫鍵是分子間的靜電吸引力，不需要通過酶的催化形成。②DNA連接酶只能在兩個DNA片段間形成磷酸二酯鍵，而DNA聚合酶只能將單個脫氧核苷酸加到已有DNA片段上，且需要以一條DNA鏈為模板。③目前發(fā)現(xiàn)的DNA連接酶不具有連接單鏈DNA的能力.典例4如圖為DNA分子在不同酶的作用下所發(fā)生的變化，圖中依次表示限制酶、DNA聚合酶、DNA連接酶、解旋酶作用的正確順序是(C)A．①②③④ B．①②④③C．①④②③ D．①④③②解析:限制酶能夠識別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷裂，形成黏性末端，因此①符合；DNA聚合酶用于DNA分子的復(fù)制，能在單鏈上將一個個脫氧核苷酸連接起來，因此④符合；DNA連接酶能在具有相同堿基末端的兩個DNA片段之間形成磷酸二酯鍵，因此②符合；解旋酶能夠?qū)NA分子的雙螺旋解開，因此③符合。核心素養(yǎng)·技能培優(yōu)案例目前基因工程所用的質(zhì)粒載體主要是以天然細(xì)菌質(zhì)粒的各種元件為基礎(chǔ)重新組建的人工質(zhì)粒，pBR322質(zhì)粒是較早構(gòu)建的質(zhì)粒載體，其主要結(jié)構(gòu)如下圖所示。(1）構(gòu)建人工質(zhì)粒時要有抗性基因，以便于__篩選（鑒別)目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞__。(2）pBR322分子中有單個EcoRI限制酶作用位點，EcoRI只能識別序列—GAATTC—,并只能在G與A之間切割。若在某目的基因的兩側(cè)各有1個EcoRI的切點，請畫出目的基因兩側(cè)被限制酶EcoRI切割后所形成的黏性末端:____eq\a\vs4\al（，。)（3）pBR322分子中另有單個的BamHI限制酶作用位點,現(xiàn)將經(jīng)BamHI處理后的質(zhì)粒與用另一種限制酶BglⅡ處理得到的目的基因，通過DNA連接酶作用恢復(fù)__磷酸二酯__鍵，成功獲得了重組質(zhì)粒,說明__兩種限制酶（BamHI和BglⅡ)切割得到的黏性末端相同__。（4）為了檢測上述重組質(zhì)粒是否導(dǎo)入原本無ampR和tetR的大腸桿菌，將大腸桿菌在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基上培養(yǎng),得到如圖二的菌落。再將滅菌絨布按到培養(yǎng)基上，使絨布面沾上菌落，然后將絨布按到含四環(huán)素的培養(yǎng)基上培養(yǎng),得到如圖三的結(jié)果(空圈表示與圖二對照無菌落的位置)。與圖三空圈相對應(yīng)的圖二中的菌落表現(xiàn)型是__能抗氨芐青霉素,但不能抗四環(huán)素__，圖三結(jié)果顯示,多數(shù)大腸桿菌導(dǎo)入的是__pBR322質(zhì)粒__。解析：(1）質(zhì)粒作為基因表達(dá)載體的條件之一是要有抗性基因，以便于篩選（鑒別)目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞.（2）同一限制酶切割DNA分子產(chǎn)生的黏性末端相同，根據(jù)題意可知：該目的基因兩側(cè)被限制酶EcoRⅠ切割后所形成的黏性末端為:目的基因—GAATTC-……-GAATTC—-CTTAAG—……—CTTAAG—（3)DNA連接酶催化兩個DNA片段形成磷酸二酯鍵；而通過DNA連接酶作用能將兩個DNA分子片段連接，表明經(jīng)兩種限制酶(BamHI和BglⅡ)切割得到的DNA片段，其黏性末端相同。(4）由題意知：由于與圖三空圈相對應(yīng)的大腸桿菌能在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基上生長，而不能在含四環(huán)素的培養(yǎng)基上生長，故可推知與圖三空圈相對應(yīng)的圖二中的菌落能抗氨芐青霉素，但不能抗四環(huán)素。由圖二、圖三結(jié)果顯示，多數(shù)大腸桿菌都能抗氨芐青霉素，而經(jīng)限制酶BamHI作用后,標(biāo)記基因tetR被破壞,而不能抗四環(huán)素，故多數(shù)大腸桿菌導(dǎo)入的是pBR322質(zhì)粒.探規(guī)尋律黏性末端或平末端是否由一種限制酶切割形成的判斷方法：判斷黏性末端或平末端是否由同一種限制酶切割形成的方法是：將黏性末端或平末端之一旋轉(zhuǎn)180°后，看它們是否是完全相同的結(jié)構(gòu)。是，則為相同限制酶切割形成;否，則為不同限制酶切割形成。問題釋疑·探究升華P7思考與探究1．限制酶在DNA的任何部位都能將DNA切開嗎？以下是四種不同限制酶切割形成的DNA片段：你是否能用DNA連接酶將它們連接起來？提示：__2__和__7__能連接形成…ACGT… …TGCA…；__4__和__8__能連接形成…GAATTC… …CTTAAG…；__3__和__6__能連接形成…GCGC… …CGCG…；__1__和__5__能連接形成…CTGCAG… …GACGTC…；2．聯(lián)系你已有的知識，想一想,為什么細(xì)菌中限制酶不剪切細(xì)菌本身的DNA？提示：迄今為止，基因工程中使用的限制酶絕大部分都是從細(xì)菌或霉菌中提取出來的,它們各自可以識別和切斷DNA上特定的堿基序列。細(xì)菌中限制酶之所以不切斷自身DNA，是因為微生物在長期的進(jìn)化過程中形成了一套完善的防御機(jī)制,可以將外源入侵的DNA降解掉.生物在長期演化過程中,含有某種限制酶的細(xì)胞，其DNA分子中或者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。這樣,盡管細(xì)菌中含有某種限制酶,也不會使自身的DNA被切斷，并且可以防止外源DNA的入侵。3．天然的DNA分子可以直接用做基因工程載體嗎？為什么?提示：基因工程中作為載體使用的DNA分子很多都是質(zhì)粒（plasmid),即獨立于細(xì)菌擬核DNA之外的一種可以自我復(fù)制、雙鏈閉環(huán)的裸露DNA分子。是否任何質(zhì)粒都可以作為基因工程載體使用呢？其實不然，作為基因工程使用的載體必須滿足以下條件。(1）載體DNA必須有一個或多個限制酶的切割位點，以便目的基因可以插入到載體上去.這些供目的基因插入的限制酶的切點，還必須是在質(zhì)粒本身需要的基因片段之外,這樣才不至于因目的基因的插入而失活。(2)載體DNA必須具備自我復(fù)制的能力，或整合到受體染色體DNA上隨染色體DNA的復(fù)制而同步復(fù)制。(3)載體DNA必須帶有標(biāo)記基因，以便重組后進(jìn)行重組質(zhì)粒的篩選.(4）載體DNA必須是安全的，不會對受體細(xì)胞有害，或不能進(jìn)入到除受體細(xì)胞外的其他生物細(xì)胞中去。(5）載體DNA分子大小應(yīng)適合，以便提取和在體外進(jìn)行操作，太大就不便操作。實際上自然存在的質(zhì)粒DNA分子并不完全具備上述條件,都要進(jìn)行人工改造后才能用于基因工程操作。4．網(wǎng)上查詢:DNA連接酶有連接單鏈DNA的本領(lǐng)嗎？提示:迄今為止，所發(fā)現(xiàn)的DNA連接酶都不具有連接單鏈DNA的能力，至于原因，現(xiàn)在還不清楚，也許將來會發(fā)現(xiàn)可以連接單鏈DNA的酶。P4尋根問底1．根據(jù)你所掌握的知識，你能推測出限制酶存在于原核生物中的作用是什么嗎？提示：原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵，但是，生物在長期的進(jìn)化過程中形成了一套完善的防御機(jī)制,以防止外來病原體的侵害.限制酶就是細(xì)菌的一種防御性工具,當(dāng)外源DNA侵入時，限制酶會將外源DNA切割掉，以保證自身的安全。所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNA、使之失效，從而達(dá)到保護(hù)自身的目的。P6尋根問底2．DNA連接酶與DNA聚合酶是一回事嗎?為什么?提示：不是一回事.基因工程中所用的連接酶有兩種：一種是從大腸桿菌中分離得到的,稱之為E·coli連接酶。另一種是從T4