黃象棟+姜海瑞

摘 要： 本文概述了限制性核酸內(nèi)切酶的來源與命名規(guī)則、作用特點與特例，對近幾年各省相關(guān)試題進行了歸類分析與教學反思。

關(guān)鍵詞： 限制酶 高考試題 歸類分析

基因工程涉及的限制性核酸內(nèi)切酶（簡稱限制酶）在近幾年的高考中出現(xiàn)頻率較高，難度也較大，特別是基因工程操作步驟中與限制酶相關(guān)的應(yīng)用技巧，已經(jīng)成為當今某些省高考選考及模擬試題命制的熱點與重點之一。下面概述了我們在復(fù)習過程中，對限制酶的一些認識與思考，以供各位教師參考。

1.作用與特例

基因工程中的限制酶能夠識別特定的核苷酸序列，并且能在特定位置對核酸進行切割。限制酶所識別的序列一般為回文序列，可以形成黏性末端和平末端[3]。但并不是所有限制酶識別切割的序列都是回文序列，如限制酶BbvCⅠ識別序列為CC↓TCAGC。

1.1限制酶對特定序列的識別切割

通常一種限制酶只能識別一種特定的脫氧核苷酸序列，但也存在特例，如限制酶HindⅡ識別的序列為GTY↓RAC（注：Y=C或T，R=A或G）（見表1）。同理，一種特定的序列可以被不同的限制酶識別并在相同位點進行切割。如限制酶BamHⅠ、BstⅠ都識別切割G↓GATCC（見表1）。從表1中，還可以得出同種限制酶切割產(chǎn)生的黏性末端不一定相同，比如限制酶BbvCⅠ識別序列為CC↓TCAGC，切割之后形成的兩個黏性末端可以堿基互補，但不是同一種類型。

1.2DNA連接酶對黏性末端的連接

在形成重組DNA分子的過程中，常使用同一種限制酶切割相應(yīng)的目的基因和質(zhì)粒，目的是形成具有相同序列的黏性末端，以便使用DNA連接酶進行連接。但是，同種限制酶切割后的DNA分子會出現(xiàn)自身環(huán)化的現(xiàn)象。為了解決這一矛盾，我們可以采用不同的限制酶切割目的基因和質(zhì)粒，但是各自形成的黏性末端必須能夠發(fā)生堿基互補配對，才能形成重組DNA分子。比如表1中BamHⅠ、Sau3AⅠ兩種限制酶識別切割的序列分別是G↓GATCC和↓GATC，經(jīng)上述兩種限制酶切割后，形成的黏性末端都是—GATC，在DNA連接酶的催化作用之下可以形成重組DNA分子。另外，若黏性末端均為平末端則無此要求。

2.試題分類與解析

自新課改以來，在全國和各省高考自主命題中，出現(xiàn)了以基因工程限制酶為命題背景的各類試題，歸納起來主要有以下幾種類型的試題：

2.1有關(guān)酶切后DNA片段種類數(shù)目的推理

例1.已知某種限制酶在一線性DNA分子上有3個酶切位點，如果在該線性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?，F(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_________。

A.3 B.4 C.9 D.12

分析：應(yīng)選C項。由題干可知，若該線性DNA分子在三個酶切位點切斷，可得到a、b、c、d四種片段；若在2個酶切位點切斷，則可得到a+b、b+c、c+d三種片段；若只有一個切點，則新增a+b+c、b+c+d兩種片段，故最多能產(chǎn)生片段種類4+3+2=9種。

2.2有關(guān)使用何種酶進行酶切的推理

例2.在基因工程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和質(zhì)粒，便于重組和篩選。已知限制酶Ⅰ的識別序列和切點是—G↓GATCC—，限制酶Ⅱ的識別序列和切點是—↓GATC—。根據(jù)下圖所示，判斷下列操作正確的是_________。

A.質(zhì)粒用限制酶Ⅰ切割，目的基因用限制酶Ⅱ切割

B.質(zhì)粒用限制酶Ⅱ切割，目的基因用限制酶Ⅰ切割

C.目的基因和質(zhì)粒均用限制酶Ⅰ切割

D.目的基因和質(zhì)粒均用限制酶Ⅱ切割

分析：應(yīng)選A項。由題意可知，只要被限制酶Ⅱ識別的序列就能被酶Ⅰ識別切割。所以，只有限制酶Ⅱ可以同時切斷目的基因兩側(cè)的序列，獲取目的基因。而質(zhì)粒只能采用酶Ⅰ去切割，否則會同時破壞兩種標記基因，無法形成重組質(zhì)粒分子。

2.3有關(guān)限制酶識別與連接的方向性的推理

例3.如圖是含有某種目的基因的DNA片段，若用EcoRⅠ（能識別G↓AATTC）和SmaⅠ（能識別CCC↓GGG）識別并切割，則此DNA片段會有？搖？搖？搖 ？搖個限制性核酸內(nèi)切酶切點。

分析：EcoRⅠ能識別的序列含有6個脫氧核苷酸，方向為5→3的GAATTC，不能識別3→5的GAATTC。SmaⅠ同理。所以，該目的基因的DNA片段中總共具有1個EcoRⅠ和1個SmaⅠ切點，故答案填為2個酶切位點。

當然有關(guān)限制性核酸內(nèi)切酶的試題還可以與遺傳等相關(guān)知識進行整合，從而考查學生綜合運用知識的能力等，本文不再一一論述。

3.教學反思

限制性核酸內(nèi)切酶既可以與克隆技術(shù)和胚胎工程知識整合，又可以與遺傳與變異的相關(guān)知識聯(lián)系，體現(xiàn)理解能力與信息處理能力的綜合考查。為了更好地把握與理解限制酶相關(guān)知識，在高考選考復(fù)習過程中要做到：（1）回歸課本知識，適當拓展延伸。（2）加強學法指導，引導歸納分析。與限制酶相關(guān)的試題靈活多變，錯綜復(fù)雜，學生容易出現(xiàn)思維定勢，會造成不必要的失分。因此，在教學實踐中，需要對學生的學習方法進行有效指導，鼓勵學生收集同一專題的錯題，并按照試題類型進行合理歸納，找出錯處，分析錯因，總結(jié)方法，提高能力。

參考文獻：

[1]朱玉賢，李毅.現(xiàn)代分子生物學[M].北京：高等教育出版社，2001.

[2]肖業(yè)臣，魏劍波.基因工程中常用術(shù)語的命名規(guī)則[J].生物學通報，2002，37（10）：11.

[3]普通高中課程標準實驗教科書，生物選修3.現(xiàn)代生物科技專題[M].北京：人民教育出版社，2007.