5.1基因研究的关键工具 生物技术的迅猛发展实际上是几个关键技术的产物 1.限制性内切酶分析。限制性内切酶是精确的剪切DNA分子的手术刀，使研究人员能够 操纵DNA片段。 2.印迹技术。Southern blots和Northern blots能分别用来分离和鉴定DNA和RNA。在前 面介绍的Western blots采用抗体鉴定蛋白质。 3.DNA序列测定。该技术能够测定DNA分子的碱基序列。DNA序列测定产生了大量的 信息，这些信息涉及基因结构、基因表达调控、和蛋白质结构。 4.核酸固相合成。能够化学合成所需序列的核酸分子用于鉴定或扩增其它核酸。 5.聚合酶链式反应(PCR)。PCR能使特定DNA片段扩增上十亿倍。PCR反应能够将一个 DNA分子扩增到足以进行DNA鉴定和操作的产量。该技术用于病原体鉴定和遗传病 诊断、确定犯罪现场毛发来源、复活化石的基因。 6.最后的一套技术依赖计算机，将在第6章介绍。没有计算机技术，我们不可能对大量信 息（尤其是DNA序列信息）进行分类、检索、和鉴定。而这些信息就是用前面提到的 那些技术获得的。 限制性内切酶能够将DNA分子断裂成特异片段 限制酶也叫限制性核酸内切酶，能够识别双链DNA的特定碱基序列并在特定位点断裂 DNA双链。这种精确的分子手术刀是大自然馈赠给生物化学工作者的礼物。分析染色体结 构、测定非常长的DNA序列、分离基因、制造能被克隆的DNA分子都离不开限制性内切 酶。在l960年代后期，Werner Alber和Hamilton Smith发现了限制性内切酶，Daniel Natherns 首先应用限制性内切酶。 不同原核生物都有限制性内切酶。限制性内切酶的生物功能是断裂外源DNA分子，但 由于限制酶识别位点的碱基序列已被甲基化，因此限制酶不断裂生物自身的DNA分子。很 多限制酶识别的核酸序列长度是4~8个碱基对，这个区域两条核酸链都会被这个核酸内切 酶水解。这些酶识别序列的显著特征是多数限制酶识别位点具有二重旋转对称。换句话说， 使回文结构，或倒置重复。限制性内切酶断裂位点也处于核酸链的对称位置。例如，来源于 Streptomyces achromogenes的限制性内切酶识别的核苷酸序列是 Cleavage site ↓ 5'C一C一G一C一G一G3' 3' G-G-C+G-c-c 5 Cleavage site Symmetry axis 这个酶水解对称轴两侧的C-G磷酸二酯键。在第9章所介绍的内容指出，限制性核酸 内切酶酶切位，点的对称性是由核酸内切酶自身结构决定的。 现在已经鉴定并纯化的限制性内切酶有几百种。对这些限制性内切酶的命名方案是前面 的三个斜写字母表示限制性内切酶的菌种来源（例如Eco表示限制酶来自Esterichia coli,Hin 表示限制酶来自Haemophilus influenzae,Hae表示限制酶来自Haemophilus aegyptius),后面 是菌株名（如有必要)和罗马数字（如果同一菌株分离出一种以上的限制性内切酶）。图51 列出了几个限制性内切酶的酶切位点。5.1 基因研究的关键工具 生物技术的迅猛发展实际上是几个关键技术的产物 1. 限制性内切酶分析。限制性内切酶是精确的剪切 DNA 分子的手术刀，使研究人员能够 操纵 DNA 片段。 2. 印迹技术。Southern blots 和 Northern blots 能分别用来分离和鉴定 DNA 和 RNA。在前 面介绍的 Western blots 采用抗体鉴定蛋白质。 3. DNA 序列测定。该技术能够测定 DNA 分子的碱基序列。DNA 序列测定产生了大量的 信息，这些信息涉及基因结构、基因表达调控、和蛋白质结构。 4. 核酸固相合成。能够化学合成所需序列的核酸分子用于鉴定或扩增其它核酸。 5. 聚合酶链式反应(PCR)。PCR 能使特定 DNA 片段扩增上十亿倍。PCR 反应能够将一个 DNA 分子扩增到足以进行 DNA 鉴定和操作的产量。该技术用于病原体鉴定和遗传病 诊断、确定犯罪现场毛发来源、复活化石的基因。 6. 最后的一套技术依赖计算机，将在第 6 章介绍。没有计算机技术，我们不可能对大量信 息（尤其是 DNA 序列信息）进行分类、检索、和鉴定。而这些信息就是用前面提到的 那些技术获得的。 限制性内切酶能够将 DNA 分子断裂成特异片段 限制酶也叫限制性核酸内切酶，能够识别双链 DNA 的特定碱基序列并在特定位点断裂 DNA 双链。这种精确的分子手术刀是大自然馈赠给生物化学工作者的礼物。分析染色体结 构、测定非常长的 DNA 序列、分离基因、制造能被克隆的 DNA 分子都离不开限制性内切 酶。在 1960 年代后期，Werner Alber 和 Hamilton Smith 发现了限制性内切酶，Daniel Natherns 首先应用限制性内切酶。 不同原核生物都有限制性内切酶。限制性内切酶的生物功能是断裂外源 DNA 分子，但 由于限制酶识别位点的碱基序列已被甲基化，因此限制酶不断裂生物自身的 DNA 分子。很 多限制酶识别的核酸序列长度是 4 ~ 8 个碱基对，这个区域两条核酸链都会被这个核酸内切 酶水解。这些酶识别序列的显著特征是多数限制酶识别位点具有二重旋转对称。换句话说， 使回文结构，或倒置重复。限制性内切酶断裂位点也处于核酸链的对称位置。例如，来源于 Streptomyces achromogenes 的限制性内切酶识别的核苷酸序列是 这个酶水解对称轴两侧的 C-G 磷酸二酯键。在第 9 章所介绍的内容指出，限制性核酸 内切酶酶切位点的对称性是由核酸内切酶自身结构决定的。 现在已经鉴定并纯化的限制性内切酶有几百种。对这些限制性内切酶的命名方案是前面 的三个斜写字母表示限制性内切酶的菌种来源（例如 Eco 表示限制酶来自 Esterichia coli, Hin 表示限制酶来自 Haemophilus influenzae，Hae 表示限制酶来自 Haemophilus aegyptius），后面 是菌株名（如有必要）和罗马数字（如果同一菌株分离出一种以上的限制性内切酶）。图 5.1 列出了几个限制性内切酶的酶切位点