seegongsik
高中二~高中三年级 (16-18岁)

高中生物 生物技术

生物技术用限制性内切酶在选定的位置切开 DNA，用 DNA 连接酶把片段接起来，再用 PCR 把需要的 DNA 片段大量复制。 限制性内切酶识别两条链读起来相同的回文碱基序列，在两条链上错开切割，留下黏性末端；PCR 的每一轮变性、引物结合、延伸都使 DNA 加倍。 把目的基因放进质粒等载体，再让大肠杆菌等宿主表达，就能大量得到胰岛素之类的蛋白质。 图中可以看到 EcoRI 切开 GAATTC、两个片段末端各留下单链 AATT 的过程，以及随着 PCR 循环数增加，DNA 分子数在对数坐标上呈直线上升。

切开、连接、复制基因

💡 生物技术的基本工具
①限制性内切酶：识别 DNA 中特定的碱基序列并在那里精确切开的“分子剪刀”
②DNA 连接酶：把切开的 DNA 片段的糖－磷酸骨架连接起来的“分子胶水”
③PCR（聚合酶链式反应）：只挑出目的 DNA 片段并复制几百万倍以上的技术
④病毒感染检测就是用 PCR 扩增样本中病毒的遗传物质，再把它找出来
⑤用这些工具构建的重组 DNA 可以大量生产胰岛素、生长激素等蛋白质

限制性内切酶：分子剪刀

0
🔍 限制性内切酶怎样切割
①EcoRI 识别的序列是 5'-GAATTC-3'，互补链从 5' 向 3' 读也是 GAATTC，这是回文结构
②EcoRI 在两条链上都切在 G 和 A 之间，所以两条链上的切口是错开的
③结果两个片段的末端各伸出 AATT 四个单链碱基，形成黏性末端
④用同一种酶切开的其他 DNA 也有相同的黏性末端，两个片段能互补配对，很容易连接
⑤也有在两条链的同一位置切开、不留单链的限制酶，形成平末端

PCR：只扩增想要的 DNA

10
PCR 扩增的 DNA
DNA 分子数 ＝ 起始分子数 × 2n（n ＝ 循环数）
理论上 1 个分子经过 30 个循环约变成 10 亿个（2³⁰ ≈ 1.07 × 10⁹）
💡 PCR 的三个步骤
①变性（约 94 °C）：高温破坏双链 DNA 的氢键，使两条链分开
②引物结合（约 55 °C）：降温后，引物与待扩增区段两端互补结合
③延伸（约 72 °C）：耐高温的 DNA 聚合酶从引物开始合成新链
④这三步为一个循环，每个循环 DNA 加倍，通常重复 25 ~ 35 次
⑤检测 RNA 病毒时，先用逆转录酶把 RNA 变成 cDNA，再用 PCR 扩增

基因重组及其应用

基因重组的过程
用同一种限制酶切开目的基因和质粒 → 用 DNA 连接酶连接 → 导入大肠杆菌（转化）→ 筛选含重组质粒的大肠杆菌
把目的基因导入另一种生物，让它产生该基因的产物
📐 核心技术与应用
①载体：把基因运进宿主细胞的工具，能在细菌中自我复制的质粒最典型
②转化：导入外源基因的细菌表达该基因，表现出新的性状
③导入人胰岛素基因的大肠杆菌能大量生产人胰岛素，用于治疗糖尿病
④凝胶电泳：带负电的 DNA 片段在凝胶中向正极移动，片段越小移动得越远
⑤DNA 指纹：比较因人而异的短串联重复序列（STR）的重复次数来区分个人

例题与真题检验

例题 1
1 个 DNA 分子经 PCR 扩增 10 个循环，理论上会变成多少个？
1
PCR 每个循环使 DNA 加倍，所以 n 个循环后变为 2n 倍。
2
10 个循环是 210 ＝ 1024，所以 1 个分子变成 1024 个。
▸ 210 ＝ 1024 个
图的纵轴是对数坐标，所以 2n 看上去是一条直线。循环数每增加 10，DNA 约增加 1000 倍，20 个循环约 100 万个，30 个循环约 10 亿个。
例题 2
用同一种限制酶切开两种不同的 DNA，得到黏性末端后，把两个片段连成一个要用哪种酶？
1
用同一种限制酶切开，两个片段黏性末端的碱基序列互补。
2
两个末端互补配对后，DNA 连接酶把糖－磷酸骨架连起来，形成一个重组 DNA 分子。
▸ DNA 连接酶
限制酶好比剪刀，DNA 连接酶好比胶水。把目的基因插进质粒时，要同时使用这两种酶。
校内考试类型
关于生物技术，下列说法正确的是哪一项？
①PCR 延伸步骤的温度约为 94 °C。
②限制性内切酶在任意位置切割 DNA。
③PCR 进行 n 个循环，理论上 DNA 扩增为 2n 倍。
④凝胶电泳中大的 DNA 片段移动得更快。
⑤DNA 连接酶是切割 DNA 的酶。
▸ ③ PCR 进行 n 个循环，理论上 DNA 扩增为 2n 倍。
1
PCR 以变性、引物结合、延伸为一个循环反复进行，每个循环 DNA 加倍，n 个循环后为 2n 倍。
2
延伸温度约为 72 °C（①），限制酶只切割特定的回文序列（②），电泳中小片段移动更快（④），DNA 连接酶的作用是连接 DNA（⑤）。

总结

PCR 扩增
n 个循环 → 2n 倍（n ＝ 循环数）
理论上 20 个循环约 100 万倍，30 个循环约 10 亿倍
🎯 考试要点
①PCR 以变性（约 94 °C）→ 引物结合（约 55 °C）→ 延伸（约 72 °C）为一个循环反复进行
②理论上 n 个循环后 DNA 变为 2^n 倍
③限制性内切酶识别并切割特定的回文序列，形成黏性末端或平末端
④基因重组要用到限制酶、DNA 连接酶和载体（质粒）
⑤凝胶电泳中小的 DNA 片段移动得更远，DNA 指纹根据 STR 重复次数的差异区分个人
← 上一页
基因表达调控
下一页 →
生物的分类与多样性

最后更新

如果有帮助，请支持我们