湖州红丰家园:“基因工程”?教学20问

“基因工程” 教学20问

在基因工程教学中一般都会强调基因工程的基本工具及其作用和特点、基因操作的基本程序等等，但下列一些问题常常被教师有意无意的忽视。

1.       基因工程的目的是什么？

答：将一种生物的基因转入另一种生物体内并表达，使后者出现人类希望的新性状或生产出人们需要的生物产品。

2.       基因工程的本质是什么？

答：从宽广的视角看，基因工程和有性杂交中的基因重组一样，本质都是不同生物体之间的基因交流，是一种广义的基因重组。不同之处在于前者是发生在DNA分子水平的基因重组，后者是细胞水平的基因重组。

3.       自然界中有没有基因工程的原型？

答：格里菲斯肺炎双球菌转化实验中R型细菌的转化。这有助于说明“DNA是遗传物质的证明是基因工程的理论基础”。

4.       能将目的基因从完整DNA分子中切取分离并移至另一生物体内表达，这说明了什么？

答：基因是具有遗传效应的DNA片段，是遗传的功能单位。

5.       不同来源的目的基因能与载体DNA重组并具有功能说明了什么？

答：基因的基本结构相同。这有助于说明“DNA结构的阐明是基因工程的理论基础”。

6.       同一基因在不同种供体生物和受体生物中表达出相同蛋白质说明什么？

答：不同生物遗传密码的含义相同。这有助于理解“中心法则的确立和遗传密码的破译是基因工程的理论基础”。

7.       PCR技术中DNA合成为什么需要引物(单链核酸片段)？

答：DNA聚合酶不能将单个的脱氧核苷酸一个个链接起来，只能将一个个游离的脱氧核苷酸按模板链上互补碱基的“指令”依次连接到已有的DNA单链片段的3′端，使子链得以延伸。（DNA细胞内复制需要RNA引物。）

8.       细胞内DNA复制解链时用解旋酶，而PCR技术中采用高温解链，为什么不使用解旋酶解链，这样也就不需要千辛万苦寻找耐90℃(DNA变性温度)以上高温的DNA聚合酶了？

答：那样的话，可能就得寻找能耐70~75℃（DNA子链延伸温度）以上高温的解旋酶和DNA聚合酶了。

9.       不同生物来源的限制酶识别的核苷酸序列都各不相同吗？如果识别的核苷酸序列不同，分别切割获取的目的基因和载体DNA一定不能相互连接吗？

答：不一定，存在所谓“同裂酶”。不一定，存在所谓“同尾酶”，也可能切割留下的是平末端。

10.   DNA连接酶有连接的特异性吗？为什么？为什么限制酶识别和切割有专一性？

答：应该没有（资料待查）。限制酶如果没有识别和切割的专一性，那对自身DNA就是一个巨大的威胁了，有限的甲基化修饰恐怕保护不过来众多受威胁的DNA分子区域。

11.   为什么要将目的基因与载体结合，直接将目的基因导入受体细胞不是更省事？

答：即使有办法让目的基因“孤军深入”，也难在受体细胞稳定维持并表达，因此要找一个能帮它达成目的的“伴娘”。

12.   为什么质粒和病毒常被选作基因工程载体？

答：目的基因要单独进入受体细胞很难“摸到门”，而质粒（待查）、病毒容易感染相应受体细胞，因此借助它们目的基因可将自己巧妙“混进去”。

13.   目的基因与载体重组可能出现哪些连接情况？

答：目的基因——目的基因连接体；目的基因自身环化；载体——载体连接体；目的基因——载体连接体。

14.   天然质粒为什么常需要改造才能做载体？

答： 不完全具备对载体的要求，例如缺少合适的限制酶切点（如限制酶切点在标记基因内）、缺少启动子和终止子等，这就需要引入；有时为了提高转录效率，还会插入增强子；也有可能含有对受体细胞有害的基因需要剔除等。

15.   在农杆菌转化法中为什么不将目的基因与质粒直接导入植物细胞，而要先转入农杆菌？

答：农杆菌容易侵染双子叶植物，借助它间接导入重组质粒比较方便。

16.   目的基因转入受体植物细胞后能自然得到转基因植物吗？动物受体细胞为什么常选用受精卵而不选用体细胞？

答：还需经过植物组织培养。动物体细胞全能性受到限制。

17.   为什么首先要通过载体上的标记基因来筛选受体细胞，直接检测受体细胞是否含有目的基因不就行了？

答：没有与载体结合的目的基因难以在细胞内稳定维持并表达，经过筛选获得含有目的基因——载体相连接的重组DNA的受体细胞进行培养，才可能有效达成基因工程目的。这样就可以缩小培养受体细胞以及检测受体细胞是否含有目的基因的范围，提高基因工程操作的效率。

18.   通过载体上的标记基因筛选得到的受体细胞肯定含有目的基因吗？

答：不一定，因此才需要检测。

19.   既然最终还要在个体水平对转基因生物进行鉴定，那么有什么必要对受体细胞染色体是否含有目的基因、目的基因是否转录出mRNA、目的基因是否翻译出蛋白质进行鉴定？

答：当然，先在个体水平鉴定，如果成功自然再没那些必要了。但问题是如果不成功就要分析是哪个环节出问题了。这有助于理解“中心法则的确立和遗传密码的破译是基因工程的理论基础”。

20.   如何对目的基因是否翻译出蛋白质进行抗原——抗体杂交鉴定？

答：以目的蛋白质为抗原，先制备相应抗体，再从转基因生物中提取蛋白质，用该抗体与之杂交，若有杂交带出现，即证明目的基因已成功表达。