基因工程載體的種類范文

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第1篇

學(xué)生做好這一模塊的題目，就需要從四個(gè)方面入手。即如何切入，何為重點(diǎn)，何為難點(diǎn)，如何改進(jìn)。

關(guān)鍵詞：基因工程；復(fù)習(xí)；切入點(diǎn)；重難點(diǎn)；改進(jìn)和調(diào)整

中圖分類號(hào)：G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1992-7711（2016）08-0005

在過去三年的江蘇高考卷中連續(xù)出現(xiàn)了三道基因工程方面的題目，而且分值較高。這就不禁讓筆者有理由推測(cè)明年的高考卷中勢(shì)必還會(huì)出現(xiàn)這種類型的題目，所以筆者在復(fù)習(xí)這一模塊時(shí)，特別總結(jié)了相關(guān)注意事項(xiàng)，并思考如何才能讓學(xué)生理清思路、游刃有余地把這一模塊的題做好。過去三年出的三道題目很類似，都是提供幾種限制酶識(shí)別序列及切割位點(diǎn)圖和轉(zhuǎn)基因操作流程圖，考查的重點(diǎn)問題都是限制酶對(duì)質(zhì)粒和目的基因的識(shí)別與切割，以及切割后的重組問題，即目的基因的獲取和表達(dá)、載體的構(gòu)建。那么，我們的學(xué)生要想做好這種題目，還需要形成哪些方面的認(rèn)識(shí)呢？筆者認(rèn)為在復(fù)習(xí)時(shí)應(yīng)該從以下四個(gè)方面入手：

一、以肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)為復(fù)習(xí)的切入點(diǎn)

復(fù)習(xí)前先帶學(xué)生重新認(rèn)知該實(shí)驗(yàn)的過程，復(fù)習(xí)鞏固生物之間的自然的基因轉(zhuǎn)接過程。從學(xué)習(xí)角度分析，借助學(xué)生所熟知的原型，可以啟發(fā)、引導(dǎo)以實(shí)現(xiàn)溫故而知新。這個(gè)實(shí)驗(yàn)是一個(gè)很好的認(rèn)知原型，讓學(xué)生能夠感悟到大自然的鬼斧神工造就了自然發(fā)生的重組DNA，那我們?nèi)藶榈匾部梢愿淖儯次覀兊幕蚬こ獭；蚬こ痰牟僮鞒绦蛑饕ㄋ膫€(gè)步驟：目的基因的獲取，基因的表達(dá)與載體的構(gòu)建、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞、目的基因的檢測(cè)與鑒定。其中，獲取目的基因和基因表達(dá)與載體的構(gòu)建是整個(gè)工程的核心技術(shù)。這一技術(shù)涉及許多知識(shí)點(diǎn)，如DNA的結(jié)構(gòu)、DNA的復(fù)制、限制酶和DNA連接酶及DNA作用與特性、基因的表達(dá)、載體的結(jié)構(gòu)組成和作用等。因此，命題者可以從多個(gè)角度考查學(xué)生對(duì)這一系列知識(shí)的整體掌握程度及相關(guān)的能力。前幾年的題目都分別考查了不同的限制酶切割目的基因和質(zhì)粒后可得到重組質(zhì)粒的種類、目的基因?qū)胭|(zhì)粒后對(duì)質(zhì)粒結(jié)構(gòu)和功能的影響、DNA水解酶、毒素蛋白與受體細(xì)胞中受體間的特異性結(jié)合、轉(zhuǎn)基因植物栽培中降低害蟲種群抗性基因頻率增長(zhǎng)速率的措施等問題。基因工程內(nèi)容重要，基礎(chǔ)性知識(shí)要求較高，涉及的知識(shí)和技術(shù)多，同一個(gè)問題還可以從不同的角度設(shè)置問題，筆者認(rèn)為，教師在教學(xué)中、學(xué)生在學(xué)習(xí)中仍然要格外重視這部分內(nèi)容。

二、基因工程是現(xiàn)代生物技術(shù)的核心內(nèi)容

高中生物選修內(nèi)容包括選修一《生物技術(shù)實(shí)踐》、選修二《生物科學(xué)與社會(huì)》、選修三《現(xiàn)代生物科技專題》。其中，選修三選擇了現(xiàn)代生物技術(shù)中深刻影響著人類社會(huì)的生活、生產(chǎn)和發(fā)展的四大工程：基因工程、細(xì)胞工程、胚胎工程、生態(tài)工程。由于基因工程是現(xiàn)代生物技術(shù)的核心內(nèi)容，所以顯得尤為重要。因此，我們?cè)诮o學(xué)生復(fù)習(xí)的時(shí)候要特別重視基因工程的復(fù)習(xí)，但在復(fù)習(xí)方法上要側(cè)重理論與原理，注重理解和應(yīng)用，注重與必修內(nèi)容、社會(huì)熱點(diǎn)、生物科技發(fā)展的最新成果的聯(lián)系，注重這些技術(shù)在農(nóng)業(yè)、工業(yè)以及在醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)上的應(yīng)用，努力用已學(xué)的原理和技術(shù)去分析理解并解決其中的一些實(shí)際問題。復(fù)習(xí)的深度不宜過深，在操作技術(shù)上至少要求一般性了解，不宜過細(xì)。另外，微觀的技術(shù)要注意采用模擬操作的方法加強(qiáng)理解，宏觀的技術(shù)要盡可能走進(jìn)工廠或研究所參觀學(xué)習(xí)，加強(qiáng)直觀理解，實(shí)在沒有條件的學(xué)校，要想辦法找一些視頻或錄像反復(fù)地觀看。只有做到理解，才能達(dá)到真正掌握和應(yīng)用。筆者認(rèn)為，學(xué)生之所以一直感到這部分內(nèi)容難，主要原因就在于他們?nèi)狈@一學(xué)習(xí)過程，而是局限于看書和記憶。所以，我們?cè)趶?fù)習(xí)這部分內(nèi)容時(shí)一定要將這個(gè)過程給他們補(bǔ)上。

三、對(duì)雙基的掌握和分析、解決問題的能力是復(fù)習(xí)的重難點(diǎn)

近幾年的生物高考命題指導(dǎo)思想都強(qiáng)調(diào)以能力測(cè)試為指導(dǎo)，重點(diǎn)考查對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能的整體掌握程度，力求引導(dǎo)中學(xué)全面實(shí)施素質(zhì)教育。這一指導(dǎo)思想通過近幾年的高考實(shí)踐已經(jīng)得到充分的證明，也就是要求學(xué)生全面掌握《生物課程標(biāo)準(zhǔn)》和考試大綱規(guī)定的基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能。這種整體掌握不但體現(xiàn)在必修和選修上，還體現(xiàn)在要求考生能在相對(duì)簡(jiǎn)單的情境中綜合運(yùn)用進(jìn)行分析、判斷、推理和評(píng)價(jià)。這一指導(dǎo)思想表現(xiàn)在試題上為：知識(shí)覆蓋率高，注重基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能，重點(diǎn)內(nèi)容、主干知識(shí)的考查出現(xiàn)頻率高且相對(duì)穩(wěn)定，試題的學(xué)科內(nèi)、專題內(nèi)和專題間綜合性強(qiáng)。那么，像基因工程這么重要的知識(shí)在近三年高考題中連續(xù)出現(xiàn)的現(xiàn)象就不足為奇了。事實(shí)上像遺傳規(guī)律的應(yīng)用、人類遺傳系譜圖的分析、免疫、生態(tài)等內(nèi)容也是連年考，但設(shè)置的問題和考查的角度不完全相同。這一指導(dǎo)思想要求我們學(xué)生既應(yīng)踏踏實(shí)實(shí)地、全面系統(tǒng)地、重點(diǎn)突出地掌握基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能，也要能從不同的角度去理解知識(shí)，要能挖掘知識(shí)之間的區(qū)別和聯(lián)系，并在不同的情境中運(yùn)用知識(shí)。

第2篇

一、考點(diǎn)解讀

考點(diǎn)1 基因工程的理論基礎(chǔ)

1.基因拼接的理論基礎(chǔ)

（1）DNA是主要的遺傳物質(zhì)；

（2）DNA的基本組成單位都是四種脫氧核糖核苷酸；

（3）DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)。

2.外源基因表達(dá)的理論基礎(chǔ)

（1）基因是控制生物性狀獨(dú)立遺傳的單位；

（2）遺傳信息的傳遞都遵循中心法則；

（3）生物界共用一套遺傳密碼。

3.技術(shù)支持

基因轉(zhuǎn)移載體的發(fā)現(xiàn)；工具酶的發(fā)明；DNA體外重組的實(shí)現(xiàn)；重組DNA表達(dá)實(shí)驗(yàn)的成功。

考點(diǎn)2 基因工程的操作工具分析

1.“分子手術(shù)刀”――限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）

（1）來源：限制性核酸內(nèi)切酶主要是從原核生物中分離純化出來的。這種酶在原核生物中的作用是防止外來病原物的侵害，將外源DNA切割保證自身安全。

（2）作用特點(diǎn)：①切割外源DNA，對(duì)自身的DNA不起作用，達(dá)到保護(hù)自身的目的。

②專一性：能夠識(shí)別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列，并且使每一條鏈定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。

（3）作用結(jié)果：經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DN段末端通常有兩種形式――黏性末端和平末端，如下圖：

（4）作用實(shí)質(zhì)：使特定部位的兩個(gè)脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開

2.“分子縫合針”――DNA連接酶

（1）類型：有兩種DNA連接酶：E?coliDNA連接酶和T4DNA連接酶。

（2）兩種DNA連接酶的比較：①相同點(diǎn)：都縫合磷酸二酯鍵。

②區(qū)別：

E?coliDNA連接酶來源：大腸桿菌作用：使黏性末端之間 連接

T4DNA連接酶來源：T4噬菌體作用：既能連接黏性末端，也 能連接平末端，但后者 效率低

【易錯(cuò)警示】限制性內(nèi)切酶和DNA連接酶的作用部位都是脫氧核苷酸之間形成的磷酸二酯鍵（不是氫鍵），只是一個(gè)是切開，一個(gè)是連接。

3.“分子運(yùn)輸車”――載體

（1）作用：①作為運(yùn)載工具，將目的基因轉(zhuǎn)移到宿主細(xì)胞內(nèi)；

②利用載體在宿主細(xì)胞內(nèi)對(duì)目的基因進(jìn)行大量復(fù)制。

（2）具備的條件：①能在受體細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存；

②具有一至多個(gè)限制酶切點(diǎn)，供外源DN段插入；

③具有標(biāo)記基因，方便對(duì)重組DNA的鑒定和選擇。

（3）種類：①最常用的載體是質(zhì)粒，它是一種的、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的、獨(dú)立于細(xì)菌染色體之外，并具有自我復(fù)制能力的雙鏈環(huán)狀DNA分子。

②其他載體：λ噬菌體的衍生物、動(dòng)植物病毒。

【歸納總結(jié)】①一般來說，天然載體往往不能滿足人類的所有要求，因此人們根據(jù)不同的目的和需要，對(duì)某些天然的載體進(jìn)行人工改造。

②限制酶切割位點(diǎn)所處的位置必須是在所需的標(biāo)記基因之外，這樣才能保證標(biāo)記基因的完整性，有利于對(duì)目的基因的檢測(cè)。

③質(zhì)粒是最常用的運(yùn)載體，而不是唯一的運(yùn)載體，除此之外，噬菌體和動(dòng)植物病毒也可作為運(yùn)載體。運(yùn)載體的化學(xué)本質(zhì)為DNA，其基本單位為脫氧核苷酸。

考點(diǎn)3 基因工程基本操作程序分析

1.目的基因的獲取

（1）直接分離：

從自然界已有的物種中分離，如從基因組文庫中獲取。

（2）人工合成目的基因：

常用的方法有：①已知核苷酸序列的較小基因，直接利用DNA合成儀用化學(xué)方法合成，不需要模板。

②以RNA為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶作用下進(jìn)行人工合成。

（3）PCR技術(shù)與DNA復(fù)制的比較：

PCR技術(shù)DNA復(fù)制

相同點(diǎn)原理DNA雙鏈復(fù)制（堿基互補(bǔ)配對(duì)）

原料四種游離的脫氧核苷酸

條件模板、ATP、酶等

不同點(diǎn)解旋方式DNA在高溫下變性解旋解旋酶催化

場(chǎng)所體外復(fù)制主要在細(xì)胞核內(nèi)

酶熱穩(wěn)定的DNA聚合酶（Taq酶）細(xì)胞內(nèi)含有的DNA聚合酶

結(jié)果在短時(shí)間內(nèi)形成大量的DN段形成整個(gè)DNA分子

第3篇

2008－2010年高考生物江蘇卷中連續(xù)出現(xiàn)了三道基因工程方面的大題，它們是2008年的第32題(8分)、2009年的第34題(7分)、2010年的第27題(8分)。2011年的第33題(8分)。下面以這幾道題目為例深度分析該類試題易考知識(shí)點(diǎn)及幾點(diǎn)思考。

1　試題分析

2008年第32題主要考查了：PCR中使用的DNA聚合酶的最主要特點(diǎn)(耐高溫)；PER中退火溫度的設(shè)定與引物DNA的堿基種類的關(guān)系(G-E堿基對(duì)多，DNA結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，退火溫度高)；DNA連接酶對(duì)所連接的DNA兩端堿基序列是否有專業(yè)性要求(沒有)；將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞采用最多的是農(nóng)桿菌；兩種限制性內(nèi)切酶切割重組質(zhì)粒得到DN段的種類。

2009年第34題中第(1)(2)小題考查了兩種不同的限制性內(nèi)切酶切割目的基因和質(zhì)粒后可得重組質(zhì)粒的種類。第(3)小題考查目的基因?qū)速|(zhì)粒后對(duì)質(zhì)粒結(jié)構(gòu)和功能的影響(只能在特定位置，不能在質(zhì)粒復(fù)制原點(diǎn)、啟動(dòng)子、終止子及抗生素抗性基因中)。第(4)～(6)小題分別考查了DNA水解酶、毒素蛋白與受體細(xì)胞中受體問的特異性結(jié)合、轉(zhuǎn)基因植物栽培種降低害蟲種群抗性基因頻率增長(zhǎng)速度的措施等問題。

2010年第27題仍然考查了質(zhì)粒DNA熱穩(wěn)定性與堿基種類的關(guān)系、酶切位點(diǎn)的選擇(不能破壞質(zhì)粒標(biāo)記基因及目的基因)、DNA連接酶的作用、單酶切載體和目的基因自身環(huán)化的問題(這個(gè)問題比較新穎，需要一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，考生一般是想不到的，要解決這個(gè)問題只有選擇兩種不同的限制性內(nèi)切酶來切割目的基因和載體)、目的基因表達(dá)的檢測(cè)與鑒定的具體操作方法(這個(gè)問題涉及到配制選擇性培養(yǎng)基的問題，由于教科書中缺乏這方面的知識(shí)，考生一般無法作答)。

2011年第3題考查了利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因的原理和用限制酶切割質(zhì)粒產(chǎn)生的位點(diǎn)問題。這部份內(nèi)容教材當(dāng)中雖然有相關(guān)知識(shí)點(diǎn)但學(xué)生回答時(shí)必須對(duì)書本知識(shí)有深入的理解的應(yīng)用。試題中所提出的PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因時(shí)出現(xiàn)的問題，是在PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因?qū)嶋H實(shí)際操作中經(jīng)常發(fā)生的問題和必須解決的問題，可以說這個(gè)考點(diǎn)來源于實(shí)際生產(chǎn)或者實(shí)驗(yàn)，對(duì)于有實(shí)驗(yàn)或?qū)嵺`經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生和老師解答起來沒有問題，但是有多少學(xué)生做了PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因這實(shí)驗(yàn)?zāi)兀鲱}者的意圖是希望教材中應(yīng)該做的實(shí)驗(yàn)應(yīng)該讓學(xué)生動(dòng)手操作，讓學(xué)生體會(huì)實(shí)驗(yàn)教程和解決實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題。

以上列舉了DNA重組工程的易考知識(shí)點(diǎn)和已考知識(shí)點(diǎn)，從易考知識(shí)點(diǎn)來看這類題目考查的方面很集中重復(fù)性也很強(qiáng)，但是從2010年的已考知識(shí)點(diǎn)來看這類題目的難度已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了課本的范圍，對(duì)學(xué)生的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)要求很強(qiáng)(基因工程實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)應(yīng)該是在大學(xué)課程中)，這對(duì)沒有這方面經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生作答題目是很困難得。所以下面列舉一些筆者能想到的未考查知識(shí)點(diǎn)。

2　對(duì)今后高考中考查基因工程內(nèi)容的思考與展望

2.1　DNA連接酶的種類及作用

E.coli DNA連接酶只能將雙鏈DN段互補(bǔ)的黏性末端之間連接起來，不能將雙鏈DN段平末端之間進(jìn)行連接。而T4 DNA連接酶既可以連接黏性末端，也可以連接平末端。

2.2　受體細(xì)胞選擇原核生物(特別是大腸桿菌)的原因

原核生物遺傳背景簡(jiǎn)單、繁殖快、多為單細(xì)胞；而真核生物遺傳背景復(fù)雜繁殖較慢，都是多細(xì)胞生物，所以經(jīng)常選擇原核生物作為受體細(xì)胞，且大腸桿菌是原核生物中遺傳背景最簡(jiǎn)單的模式生物，自然是受體細(xì)胞的首選。

2.3　目的基因進(jìn)入大腸桿菌的方法(除去Ca2+之外)

重組質(zhì)粒導(dǎo)入受體細(xì)胞最常用的是Ca2+處理受體細(xì)胞，使受體細(xì)胞在溫和的環(huán)境下能吸收周圍環(huán)境中DNA分子。除了Ca2+處理受體細(xì)胞外，還可以用電轉(zhuǎn)化的方法在高壓環(huán)境下使受體細(xì)胞細(xì)胞膜的通透性增強(qiáng)，重組DNA分子就容易進(jìn)入細(xì)胞。一般情況下電轉(zhuǎn)化的效率要比ca2+轉(zhuǎn)化高100多倍，如果要求獲得高效率的重組DNA分子就要采用電轉(zhuǎn)化的方法將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞。

2.4　檢驗(yàn)自我復(fù)制的質(zhì)粒導(dǎo)入受體細(xì)胞(主要是原核生物)后是否是重組的

2.4.1　如果自我復(fù)制的質(zhì)粒連接的是帶有標(biāo)記基因(該標(biāo)記基因與質(zhì)粒上的標(biāo)記基因不同)的目的基因

比如質(zhì)粒上帶有抗氨芐青霉素基因(ampr)，目的基因帶有卡那霉素基因(kanr)，檢驗(yàn)自我復(fù)制的質(zhì)粒導(dǎo)入受體細(xì)胞后是否是重組的，只要將受體菌株在含有氨芐青霉素和卡那霉素的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，能正常生長(zhǎng)出來的菌株都是含有重組的質(zhì)粒，沒有重組的質(zhì)粒在卡那霉素的培養(yǎng)基上是不能生長(zhǎng)的。

2.4.2　如果自我復(fù)制的質(zhì)粒連接的是沒有標(biāo)記基因的目的基因