质粒三种构型电泳速度 [基因工程教材中三种构型质粒电泳速率的实验验证]
【摘 要】基因工程是生物工程和生物技术专业本科生的必修课，但由于基因工程起步相对较晚，教材不成熟。本文采用一简单实验验证了基因工程教材中有关质粒三种构型电泳速度的矛盾说法。结果表明，相同质粒的不同构型的电泳速率应该为：CCC DNA >OC DNA >L DNA。
【关键词】基因工程 实验 质粒 构型
【中图分类号】Q784 【文献标识码】A 【文章编号】1006－9682（2012）08－0049－01
【Abstract】Genetic engineering is one of the most important compulsory course（s）for the students of biotechnology and bioengineering majors. The genetic engineering texts are not perfect because the origin time of genetic engineering is short. A simple experiment was used to confirm the quarrel of the electrophoresis speed of different configuration plasmid in the genetic engineering texts. The results indicated the correct answer is: CCC DNA >OC DNA >L DNA.
【Key words】Genetic engineering Experiment Plasmid Configuration
20世纪70年代诞生的基因工程是是现代生命科学研究的主要方向之一，是打破物种之间的生殖隔离，改造甚至创造新生命的利器。［1］当前，基因工程对医药、食品、农业、能源等传统产品的改造和新产品的形成密切相关。《基因工程》课程是教育部规定的生物工程和生物技术专业重要的专业课。由于基因工程是从分子水平上对生命复杂现象的认识和操作，内容丰富，理论性强，实验操作条件高，该课程质量的好坏将直接关系到生物工程专业学生的专业素质和创新能力的培养。［2、3］
《基因工程》课程的整个体系包括基础知识篇和应用篇，应用篇主要包括基因工程基础知识在植物、动物、微生物及人体上的应用，基础知识篇主要围绕基因工程的三大核心“供体”、“载体”和“受体”展开，整个基础知识篇内容抽象、难懂，被学生形容为“看不见，摸不着”，因此该课程和《生物化学》、《分子生物学》及《遗传学》并称为生物工程和生物技术专业大学期间最难学的课程，也是这两个专业学生大学期间不及格率最高的课程之一。正由于基因工程知识的抽象，一些基因工程的现象只能通过电泳、色谱分析等技术展示出来。所以在基因工程的教学中，必须强化实验教学，使实验教学抽象的知识形象化，以实验教学强化理论知识的学习，甚至纠正对理论知识的错误认识。
一、教材中关于不同构型质粒电泳速度的描述
由陈宏主编的教材《基因工程原理与应用》［4］第42页中有关质粒构型及电泳速率的描述如下：质粒DNA分子具有3种不同的构型：①闭合环状质粒DNA（CCC DNA 或 SC DNA），其两条多核苷酸链均保持完整的环状结构；②开环DNA（OC DNA），其两条多核苷酸只有1条保持完整的环状结构，另1条链出现一至数个缺口；③线性DNA（L DNA)，闭合环状DNA分子双链断裂成为线状DNA分子。在琼脂糖电泳中，同一质粒的不同构型DNA分子，具有不同的电泳速率。最快的为SC－DNA，期后依次是L DNA和OC DNA。
在由孙明主编的教材《基因工程》［5］第102页中有关质粒构型及电泳速率的描述如下：质粒有3种构象，既共价闭合环状超螺旋（Covalently Closed Circular，即CCC型）、缺口环状（nick）和线状（linear），它们的泳动速率依次递减，即CCC DNA >OC DNA >L DNA。
查找相关的教材发现，［6、7］关于同一质粒不同构型的电泳速率的描述基本都是这样。对于闭合环状质粒DNA（CCC DNA 或 SC DNA）的电泳速度最快毫无争议，主要的是关于开环DNA（OC DNA）和线性DNA（L DNA)的电泳速度的争议。
二、关于不同形状质粒电泳速度的实验验证
由于在我校的教学参考书用到上面所提到的2本教材，所有学生很自然的提到相关问题，哪一种说法正确。如果生硬的告诉学生答案，可能学生一时还无法接受，同时也起不到加深印象的作用。因此在实验教学过程中，加设了一个实验来验证质粒的电泳速率。
实验设计如下：①提取质粒，［8］在提取的过程中加大震荡力度，人为造成单链开环（OC DNA）和线性DNA（L DNA）以及闭合环状DNA（SC－DNA 或 CCC DNA）；②将该质粒的一部分用单一的限制性内切酶切开，造成全为线性DNA（L DNA）；③琼脂糖电泳分析。由于共价闭合环状超螺旋（CCC型）电泳速率最快没有疑问，所以通过电泳，明显的可以看出CCC DNA >OC DNA >L DNA。
三、讨 论
基因工程课程抽象、复杂、知识点多，在教学过程中，教师要尽量采用一定的措施使抽象的知识形象化，提高学生的感性认识，从而提高教学质量。加强实验教学就是一个很好的办法，通过实验来验证理论知识，不但可以促进学生的理解能力，而且可以纠正学生错误认识。
参考文献
1 杨吉成.面向21世纪尽快开设基因工程高等教育课［J］.生物学杂志，1999（2）：36～37
2 许崇波、逄越、迟彦等.深化基因工程课程改革提高教学质量［J］.微生物学通报，2008（7）：1153～1156
3 陈英、黄敏仁.基因工程教学改革初探［J］.生物学杂志，2005（5）：48～50
4 陈宏.基因工程原理与应用［M］.北京：中国农业出版社，2004：42
5 孙明.基因工程［M］.北京：高等教育出版社，2006：102
6 李立家、肖庚富.基因工程［M］.北京：科学出版社，2004：1～8
7 张惠展.基因工程概论［M］.上海：华东理工大学出版社，1999：67～82
8 J萨姆布鲁克、DW拉塞尔.分子克隆实验指南（第3版）（黄培堂译）［M］.北京：科学出版社，2002：14～16