生物基因工程中的十个为什么

　　基因工程专题对基因工程进行了生动地介绍，让学生对一项生物技术有了一定的了解，但也有不少问题，我把它们总结成了十个“为什么”。
　　一、为什么原核生物的限制酶不切割自己的DNA?
　　原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵(如噬菌体),在长期的进化过程中原核生物形成了一套完善的防御机制，以保持自身遗传的相对稳定性。当外源DNA侵入后，限制酶就将其切割掉，使外源DNA不能发挥遗传效应，而且限制酶往往与一种甲基化酶同时成对存在，它们具有相同的底物专一性，具有识别相同碱基序列能力。甲基化酶的甲基供体为S-腺苷甲硫氨酸，甲基受体为DNA上的腺嘌呤与胞嘧啶。当限制酶作用位点上的某一些碱基被甲基化修饰后，限制酶就不能再降解这种DNA了。这样在含有某种限制酶的原核生物的细胞中，其DNA分子中不具备这种限制酶的识别切割序列，或者通过甲基化酶将甲基转移到所识别序列的碱基上，使限制酶不能将其切开。所以限制酶只降解外源入侵的异种DNA，而不分解自身DNA，在解除外源DNA遗传干扰的同时又保护了自身遗传特性的稳定。
　　二、为什么cDNA文库只有该物种部分基因?
　　因为cDNA是以mRNA为模板，经逆转录酶催化，在体外逆转录合成的，如果与适当的载体如噬菌体或质粒连接后导入受体菌，则每个细菌含有一段cDNA，并能繁殖扩增，这样包含着细胞全部mRNA信息的cDNA集合称为该组织细胞的cDNA文库。基因组含有的基因在特定的组织细胞中只有一部分表达，而且处在不同环境条件、不同分化时期的细胞其基因表达的种类和强度也不尽相同，所以cDNA文库具有组织细胞特异性,当然cDNA文库也就比基因组DNA文库小得多。
　　三、为什么要扩增目的基因?
　　因为基因工程中的每一个操作步骤的成功率都不高，要进行大量的筛选，这样就需要大量相同的目的基因，所以需要扩增目的基因。
　　四、为什么PCR技术中不使用解旋酶和ATP?
　　PCR技术是一种体外进行DNA复制的方法,通过在一定的条件下控制温度即高温变性、低温退火和适温延伸等几步反应组成一个周期,循环进行,使目的DNA得以迅速扩增。在DNA复制过程中是通过在高温条件实现DNA解旋，所以不需要解旋酶，而且如果使用了解旋酶会使DNA一直处在单链的状态，反而会破坏复制过程的循环性;复制的过程本来是需要能量的，但是在PCR反应体系中加入的并非是普通的4种脱氧核苷酸，而是4种脱氧核苷三磷酸即dATP，dTTP，dGTP，dCTP，它们分别由4种脱氧核苷酸在消耗ATP的基础上活化形成的，所以它们能提供PCR反应需要的能量，所以在PCR过程中，不需要加入ATP。
　　五、为什么用Ca2+处理大肠杆菌能增大转化率?
　　对于大肠杆菌来说，人们一般采用先用冰冷的CaCl2处理，然后置于适当温度下，这样使大肠杆菌变成感受态细胞，使其吸收外源的DNA时能够增大转化率，而原因目前大多数人认为可能是这样能够大肠杆菌的细胞壁上打了一些孔，DNA分子从这些孔洞中进入细胞，而这些孔洞随后又可以被大肠杆菌修复。
　　六、为什么动物基因工程中的受体细胞使用的通常是受精卵?
　　动物基因工程的最终目的是得到转基因的动物个体，而动物的体细胞的全能性受到了很大的限制，所以通常使用的受体细胞通常是受精卵。
　　七、为什么用同位素标记DNA探针，如果能够实现分子杂交后可以显示出杂交带?
　　因为利用目的DNA片段制作的探针用同位素标记之后，当探针与硝酸纤维素膜上的DNA进行杂交后，就能在X光底片上显示出黑色的条带，也就是杂交带。
　　八、为什么转基因动物只让药物蛋白目的基因在动物乳汁中表达?
　　乳腺是最理想的表达场所，因为乳腺属于外分泌器官，乳汁不进入体内循环，不会影响动物自身的新陈代谢，从而不会损害到转基因动物的健康。同时通过转基因动物的乳汁中获取的目的基因产物，又具有产量高、易提纯，表达的蛋白经过充分的修饰后，有相当稳定的生物活性等特点。
　　九、为什么在基因治疗中使用腺病毒作为载体，而没有使用质粒?
　　在基因治疗中通常的受体细胞是人细胞属于哺乳动物细胞，腺病毒可感染一系列哺乳动物细胞，且致病性低，而腺病毒则除了卵细胞以外，几乎在所有已知细胞中都不整合到染色体中，因此不会干扰其它的宿主基因，无插入致突变性。
　　十、为什么说蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第二代基因工程?
　　因为蛋白质工程主要体现在对蛋白质分子进行预先设计，但最终要生产出所需要的蛋白质，还是要需要通过基因工程才能实现。