在近几年的山东省高考试题中,“基因工程”一直是必考题目之一,试题中与限制酶相关的题目灵活多样,难度较大。以下是一些典型例题,对限制酶的考点进行了归纳整理,希望能够提高学生的理解能力和解题能力,为高三学生的备考提供帮助.在基因工程中,切割DNA分子的工具是限制酶,这类酶能够识别并切割双链DNA分子中特定的核苷酸序列.DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端,通常有两种形式:黏性末端和平末端.切割并不是目的,目的是连接.因此,解题时要注意限制酶识别序列的特点.

二、限制酶选择的“三不一定位”原则
1.不破坏
基因表达载体中包含启动子、终止子、复制原点、目的基因和标记基因等组件.启动子是RNA聚合酶识别并结合的位点,可以驱动转录;终止子用于终止转录;复制原点是DNA复制的特定起始位点;标记基因便于重组DNA的筛选.以上组件在目的基因的复制和表达中均具有重要的作用,均不能被破坏,因此酶切位点位于组件内部的限制酶都不能使用.当然基因表达载体中往往有多个标记基因,并非都不能破坏,要至少保留一个,以用于重组DNA的鉴定和筛选.
2.不自身环化
如果使用一种限制酶切割目的基因和载体,往往会出现自身黏性末端互补连接的情况,为了避免出现自身环化的现象,一般选择两种限制酶分别切割目的基因的上下游,产生不同的黏性末端.同时使用这两种限制酶切割载体,以便目的基因和载体相连.
3.不反向连接
DNA的两条链分别是模板链和非模板链,其中的脱氧核苷酸的排列顺序不同,因此不能颠倒.目的基因和载体连接以后只有正确的连接顺序才能保证目的基因的复制与表达.例如使用一种限制酶切割目的基因和载体,目的基因两侧就会形成相同的黏性末端,所以目的基因和载体就会有正向和反向连接的两种情况.

4.“一定位”
基因工程中,所选用的限制酶酶切位点应位于启动子和终止子之间;若是质粒上存在TGDNA,酶切位点应位于TGDNA中,从而有利于目的基因嵌入其中,随质粒或TGDNA复制和表达.因此,还可以根据特殊的酶切位点选择限制酶.


1.电泳
DNA分子具有可解离的基团,在一定的pH下,这些基团可以带上正电荷或负电荷.在电场的作用下,这些带电分子会向着与它所带电荷相反的电极移动,这个过程就是电泳.PCR的产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定.在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象等有关.(1)DNA分子为链状.若限制酶切割后电泳出现两条电泳条带,则说明该DNA分子中含有一个限制酶的酶切位点;同理若限制酶切割后电泳出现三条电泳条带,则说明该DNA分子中含有两个限制酶的酶切位点,以此类推.(2)DNA分子为环状.若限制酶切割后电泳出现一条电泳条带,则说明该DNA分子中含有一个限制酶的酶切位点;若限制酶切割后电泳出现两条电泳条带,则说明该DNA分子中含有两个限制酶的酶切位点,以此类推.


对限制酶切割结果的考查,除了考查酶切位点的数量以外,还会判断酶切片段的长度.这一类题往往通过画图来帮助学生分析得出正确的结论.

文章来源:中学生物教学,2023年第2期。作者:熊方泽

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