摘 要 基因工程是高中生物教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，理解重組質(zhì)粒的相關(guān)知識(shí)是突破難點(diǎn)的關(guān)鍵所在。本文以高考試題評(píng)析的形式，辨析重組質(zhì)粒的疑難問(wèn)題，旨在為以后的高三復(fù)習(xí)備考提供參考。
關(guān)鍵詞 重組質(zhì)粒 辨析 限制性核酸內(nèi)切酶 目的基因
例題（2011年高考理綜浙江卷第6題）將ada（腺苷酸脫氨酶基因）通過(guò)質(zhì)粒pET28b導(dǎo)入大腸桿菌并成功表達(dá)腺苷酸脫氨酶。下列敘述錯(cuò)誤的是
A．每個(gè)大腸桿菌細(xì)胞至少含一個(gè)重組質(zhì)粒
B．每個(gè)重組質(zhì)粒至少含一個(gè)限制性核酸內(nèi)切酶識(shí)別位點(diǎn)
C．每個(gè)限制性核酸內(nèi)切酶識(shí)別位點(diǎn)至少插入一個(gè)ada
D．每個(gè)插入的ada至少表達(dá)一個(gè)腺苷酸脫氨酶分子
參考答案：C
考生對(duì)A選項(xiàng)基本沒有異議，因?yàn)轭}干中說(shuō)明了ada已在大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)成功表達(dá)，說(shuō)明大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)必定含有攜帶ada的重組質(zhì)粒，故A選項(xiàng)表述的含義正確。B、C、D三個(gè)選項(xiàng)在師生中引起廣泛爭(zhēng)議，甚至有人認(rèn)為試題存在科學(xué)性錯(cuò)誤。下面是一些具有代表性的錯(cuò)誤觀點(diǎn)和筆者對(duì)相關(guān)疑難問(wèn)題的闡述。
1 重組質(zhì)粒是否含有限制性核酸內(nèi)切酶識(shí)別位點(diǎn)
認(rèn)為B選項(xiàng)表述的含義是錯(cuò)誤的原因分析：目的基因和質(zhì)粒能夠形成重組質(zhì)粒的關(guān)鍵是目的基因和質(zhì)粒被限制性核酸內(nèi)切酶切割后具有相同的粘性末端。形成相同的粘性末端可以采用兩種方法：①用相同的限制性核酸內(nèi)切酶切割目的基因和質(zhì)粒；②用同尾酶切割目的基因和質(zhì)粒。若選擇同尾酶分別切割目的基因和質(zhì)粒，再由DNA連接酶作用形成重組質(zhì)粒。該重組質(zhì)�？赡軣o(wú)法被同尾酶中的任何一種限制性核酸內(nèi)切酶識(shí)別和切割。如限制酶BglⅡ的識(shí)別序列為A↓GATCT（↓表示切割位點(diǎn)，下同），限制酶BamHⅠ的識(shí)別序列為 G↓GATCC。若用BglⅡ切割目的基因（見圖1），用BamHⅠ切割質(zhì)粒（見圖2），可獲得具有相同粘性末端序列（GATC）的DNA片段。再用DNA連接酶處理形成重組質(zhì)粒（見圖3），其“接點(diǎn)”的堿基序列為5’ AGATCC 3’，既不能被BglⅡ識(shí)別，也不能被BamHⅠ識(shí)別，故認(rèn)為重組質(zhì)�？赡懿淮嬖谙拗菩院怂醿�(nèi)切酶的識(shí)別位點(diǎn)。
實(shí)際上基因工程技術(shù)的操作過(guò)程中會(huì)遇到很多問(wèn)題，如重組質(zhì)粒導(dǎo)入受體細(xì)胞后，目的基因的表達(dá)可能會(huì)出現(xiàn)目的基因不表達(dá)、表達(dá)水平過(guò)低或過(guò)高、表達(dá)產(chǎn)物的氨基酸序列差錯(cuò)等多種表達(dá)異常情況。當(dāng)出現(xiàn)目的基因的表達(dá)異常時(shí)，需要回收目的基因，并對(duì)目的基因進(jìn)行加工修飾，最終使目的基因表達(dá)出人們所預(yù)期的效果。因此在構(gòu)建重組質(zhì)粒時(shí)，要求連接形成的“接點(diǎn)”序列，必須能被特定的限制性核酸內(nèi)切酶識(shí)別、切割，以便回收插入質(zhì)粒的目的基因。以圖3所示的重組質(zhì)粒為例，它還可以被識(shí)別序列為↓GATC的限制性核酸內(nèi)切酶切割回收。如使用MboⅠ或Sau3A（兩者的識(shí)別序列都為↓GATC）處理該重組質(zhì)粒時(shí)，在兩個(gè)“接點(diǎn)”位置將重組質(zhì)粒重新切割開，形成兩個(gè)片段，即目的基因和質(zhì)粒（見圖4）。
因此B選項(xiàng)表述的“每個(gè)重組質(zhì)粒至少含一個(gè)限制性核酸內(nèi)切酶識(shí)別位點(diǎn)”是正確的。當(dāng)然準(zhǔn)確地說(shuō)應(yīng)該至少含有兩個(gè)限制性核酸內(nèi)切酶識(shí)別位點(diǎn)。
2 質(zhì)粒的每個(gè)限制性核酸內(nèi)切酶識(shí)別位點(diǎn)是否都要插入目的基因
認(rèn)為C選項(xiàng)表述的含義是正確的原因分析：具有一種或多種限制性核酸內(nèi)切酶的單一切割位點(diǎn)是理想質(zhì)粒載體的基本條件之一，同時(shí)該切割位點(diǎn)就是目的基因的插入位點(diǎn)。也就是說(shuō)如果用某一特定的限制性核酸內(nèi)切酶（如BamHⅠ）作用于基因工程質(zhì)粒載體（如pET28b）只會(huì)產(chǎn)生一個(gè)切口，故認(rèn)為該切口插入一個(gè)目的基因（如ada）是目的基因成功表達(dá)（如合成腺苷酸脫氨酶）的前提條件。
基因工程通常不選擇天然質(zhì)粒直接作為目的基因的載體，而選擇以天然質(zhì)粒為基礎(chǔ)，人工改造和組建形成的實(shí)用質(zhì)粒作為目的基因的載體。這種實(shí)用質(zhì)粒不是單純?yōu)槟骋荒康幕驑?gòu)建的，而需要有較廣泛的使用功能，也就是說(shuō)要能夠和多種目的基因形成重組質(zhì)粒。由于不同的目的基因兩端的堿基序列存在差異，因此提取不同的目的基因選擇的限制性核酸內(nèi)切酶也不同，所以這種實(shí)用質(zhì)粒就需要有多種限制性核酸內(nèi)切酶的單一切割位點(diǎn)。如質(zhì)粒pET28b具有BamHⅠ、BglⅡ、HindⅢ等16種限制性核酸內(nèi)切酶的單一切割位點(diǎn)，若用BamHⅠ處理質(zhì)粒pET28b，在其產(chǎn)生的切口中插入ada形成重組質(zhì)粒，該重組質(zhì)粒的另外15個(gè)限制性核酸內(nèi)切酶識(shí)別位點(diǎn)都沒有插入ada。故C選項(xiàng)的含義錯(cuò)誤。
3 每個(gè)插入的目的基因是否都要表達(dá)
認(rèn)為D選項(xiàng)表述的含義是錯(cuò)誤的原因分析：重組質(zhì)粒隨機(jī)導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)，可能存在多個(gè)重組質(zhì)粒同時(shí)導(dǎo)入同一個(gè)大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)的情況。此時(shí)只要其中一個(gè)重組質(zhì)粒上的ada表達(dá)，其它重組質(zhì)粒上的ada不表達(dá)，該大腸桿菌也能夠合成腺苷酸脫氨酶。故認(rèn)為插入質(zhì)粒的ada不一定都表達(dá)了腺苷酸脫氨酶分子。
基因工程技術(shù)操作過(guò)程，需要對(duì)轉(zhuǎn)化條件的控制，使每個(gè)受體細(xì)胞只進(jìn)入一個(gè)重組DNA分子[1]。也就是說(shuō)試題中提到的大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)只含有一個(gè)重組質(zhì)粒，因此只要該大腸桿菌有腺苷酸脫氨酶的產(chǎn)生，就說(shuō)明插入的ada至少表達(dá)一個(gè)腺苷酸脫氨酶分子。故D選項(xiàng)的含義正確。
綜上所述，該試題本身并沒有科學(xué)性的錯(cuò)誤。導(dǎo)致考生困惑的主要原因是教師在教學(xué)過(guò)程中僅僅停留在基因工程的基本原理和理想化的簡(jiǎn)要步驟的層面上，沒有抓住重組質(zhì)粒的形成、特點(diǎn)和表達(dá)等核心問(wèn)題，闡述基因工程的相關(guān)知識(shí)。
對(duì)今后教學(xué)的啟示：基因工程的教學(xué)應(yīng)選擇學(xué)生感興趣的實(shí)例（如胰島素、乙肝疫苗的生產(chǎn)等），將具體的研究過(guò)程和生產(chǎn)工藝作為學(xué)生課外預(yù)習(xí)材料，課堂上引導(dǎo)學(xué)生歸納原理和基本生產(chǎn)步驟。再以重組質(zhì)粒為核心概念對(duì)相關(guān)疑難點(diǎn)進(jìn)行探討。這種以科學(xué)實(shí)例為基礎(chǔ)的合作探究式教學(xué)不僅可以幫助學(xué)生構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，突破難點(diǎn)，而且能夠有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生搜集信息和自主學(xué)習(xí)的能力，也是符合新課程理念的有效教學(xué)方法。
本文來(lái)自：逍遙右腦記憶 http://yy-art.cn/gaoyi/72937.html
相關(guān)閱讀：高一生物必修二第6章從雜交育種到基因工程訓(xùn)練題