基因工程載體的種類范文

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第1篇

學生做好這一模塊的題目，就需要從四個方面入手。即如何切入，何為重點，何為難點，如何改進。

關鍵詞：基因工程；復習；切入點；重難點；改進和調整

中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：A 文章編號：1992-7711（2016）08-0005

在過去三年的江蘇高考卷中連續出現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明年的高考卷中勢必還會出現這種類型的題目，所以筆者在復習這一模塊時，特別總結了相關注意事項，并思考如何才能讓學生理清思路、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別序列及切割位點圖和轉基因操作流程圖，考查的重點問題都是限制酶對質粒和目的基因的識別與切割，以及切割后的重組問題，即目的基因的獲取和表達、載體的構建。那么，我們的學生要想做好這種題目，還需要形成哪些方面的認識呢？筆者認為在復習時應該從以下四個方面入手：

一、以肺炎雙球菌轉化實驗為復習的切入點

復習前先帶學生重新認知該實驗的過程，復習鞏固生物之間的自然的基因轉接過程。從學習角度分析，借助學生所熟知的原型，可以啟發、引導以實現溫故而知新。這個實驗是一個很好的認知原型，讓學生能夠感悟到大自然的鬼斧神工造就了自然發生的重組DNA，那我們人為地也可以改變，即我們的基因工程。基因工程的操作程序主要包括四個步驟：目的基因的獲取，基因的表達與載體的構建、將目的基因導入受體細胞、目的基因的檢測與鑒定。其中，獲取目的基因和基因表達與載體的構建是整個工程的核心技術。這一技術涉及許多知識點，如DNA的結構、DNA的復制、限制酶和DNA連接酶及DNA作用與特性、基因的表達、載體的結構組成和作用等。因此，命題者可以從多個角度考查學生對這一系列知識的整體掌握程度及相關的能力。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粒后可得到重組質粒的種類、目的基因導入質粒后對質粒結構和功能的影響、DNA水解酶、毒素蛋白與受體細胞中受體間的特異性結合、轉基因植物栽培中降低害蟲種群抗性基因頻率增長速率的措施等問題。基因工程內容重要，基礎性知識要求較高，涉及的知識和技術多，同一個問題還可以從不同的角度設置問題，筆者認為，教師在教學中、學生在學習中仍然要格外重視這部分內容。

二、基因工程是現代生物技術的核心內容

高中生物選修內容包括選修一《生物技術實踐》、選修二《生物科學與社會》、選修三《現代生物科技專題》。其中，選修三選擇了現代生物技術中深刻影響著人類社會的生活、生產和發展的四大工程：基因工程、細胞工程、胚胎工程、生態工程。由于基因工程是現代生物技術的核心內容，所以顯得尤為重要。因此，我們在給學生復習的時候要特別重視基因工程的復習，但在復習方法上要側重理論與原理，注重理解和應用，注重與必修內容、社會熱點、生物科技發展的最新成果的聯系，注重這些技術在農業、工業以及在醫療衛生事業上的應用，努力用已學的原理和技術去分析理解并解決其中的一些實際問題。復習的深度不宜過深，在操作技術上至少要求一般性了解，不宜過細。另外，微觀的技術要注意采用模擬操作的方法加強理解，宏觀的技術要盡可能走進工廠或研究所參觀學習，加強直觀理解，實在沒有條件的學校，要想辦法找一些視頻或錄像反復地觀看。只有做到理解，才能達到真正掌握和應用。筆者認為，學生之所以一直感到這部分內容難，主要原因就在于他們缺乏這一學習過程，而是局限于看書和記憶。所以，我們在復習這部分內容時一定要將這個過程給他們補上。

三、對雙基的掌握和分析、解決問題的能力是復習的重難點

近幾年的生物高考命題指導思想都強調以能力測試為指導，重點考查對基礎知識和基本技能的整體掌握程度，力求引導中學全面實施素質教育。這一指導思想通過近幾年的高考實踐已經得到充分的證明，也就是要求學生全面掌握《生物課程標準》和考試大綱規定的基礎知識和基本技能。這種整體掌握不但體現在必修和選修上，還體現在要求考生能在相對簡單的情境中綜合運用進行分析、判斷、推理和評價。這一指導思想表現在試題上為：知識覆蓋率高，注重基礎知識和基本技能，重點內容、主干知識的考查出現頻率高且相對穩定，試題的學科內、專題內和專題間綜合性強。那么，像基因工程這么重要的知識在近三年高考題中連續出現的現象就不足為奇了。事實上像遺傳規律的應用、人類遺傳系譜圖的分析、免疫、生態等內容也是連年考，但設置的問題和考查的角度不完全相同。這一指導思想要求我們學生既應踏踏實實地、全面系統地、重點突出地掌握基礎知識和基本技能，也要能從不同的角度去理解知識，要能挖掘知識之間的區別和聯系，并在不同的情境中運用知識。

第2篇

一、考點解讀

考點1 基因工程的理論基礎

1.基因拼接的理論基礎

（1）DNA是主要的遺傳物質；

（2）DNA的基本組成單位都是四種脫氧核糖核苷酸；

（3）DNA的雙螺旋結構。

2.外源基因表達的理論基礎

（1）基因是控制生物性狀獨立遺傳的單位；

（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.技術支持

基因轉移載體的發現；工具酶的發明；DNA體外重組的實現；重組DNA表達實驗的成功。

考點2 基因工程的操作工具分析

1.“分子手術刀”――限制性核酸內切酶（限制酶）

（1）來源：限制性核酸內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：①切割外源DNA，對自身的DNA不起作用，達到保護自身的目的。

②專一性：能夠識別雙鏈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核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。

（3）作用結果：經限制酶切割產生的DN段末端通常有兩種形式――黏性末端和平末端，如下圖：

（4）作用實質：使特定部位的兩個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：都縫合磷酸二酯鍵。

②區別：

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

【易錯警示】限制性內切酶和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），只是一個是切開，一個是連接。

3.“分子運輸車”――載體

（1）作用：①作為運載工具，將目的基因轉移到宿主細胞內；

②利用載體在宿主細胞內對目的基因進行大量復制。

（2）具備的條件：①能在受體細胞中復制并穩定保存；

②具有一至多個限制酶切點，供外源DN段插入；

③具有標記基因，方便對重組DNA的鑒定和選擇。

（3）種類：①最常用的載體是質粒，它是一種的、結構簡單的、獨立于細菌染色體之外，并具有自我復制能力的雙鏈環狀DNA分子。

②其他載體：λ噬菌體的衍生物、動植物病毒。

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

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

③質粒是最常用的運載體，而不是唯一的運載體，除此之外，噬菌體和動植物病毒也可作為運載體。運載體的化學本質為DNA，其基本單位為脫氧核苷酸。

考點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合成儀用化學方法合成，不需要模板。

②以RNA為模板，在逆轉錄酶作用下進行人工合成。

（3）PCR技術與DNA復制的比較：

PCR技術DNA復制

相同點原理DNA雙鏈復制（堿基互補配對）

原料四種游離的脫氧核苷酸

條件模板、ATP、酶等

不同點解旋方式DNA在高溫下變性解旋解旋酶催化

場所體外復制主要在細胞核內

酶熱穩定的DNA聚合酶（Taq酶）細胞內含有的DNA聚合酶

結果在短時間內形成大量的DN段形成整個DNA分子

第3篇

2008－2010年高考生物江蘇卷中連續出現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點及幾點思考。

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(耐高溫)；PER中退火溫度的設定與引物DNA的堿基種類的關系(G-E堿基對多，DNA結構穩定，退火溫度高)；DNA連接酶對所連接的DNA兩端堿基序列是否有專業性要求(沒有)；將目的基因導入植物細胞采用最多的是農桿菌；兩種限制性內切酶切割重組質粒得到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切酶切割目的基因和質粒后可得重組質粒的種類。第(3)小題考查目的基因導人質粒后對質粒結構和功能的影響(只能在特定位置，不能在質粒復制原點、啟動子、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、毒素蛋白與受體細胞中受體問的特異性結合、轉基因植物栽培種降低害蟲種群抗性基因頻率增長速度的措施等問題。

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

2011年第3題考查了利用PCR技術擴增目的基因的原理和用限制酶切割質粒產生的位點問題。這部份內容教材當中雖然有相關知識點但學生回答時必須對書本知識有深入的理解的應用。試題中所提出的PCR技術擴增目的基因時出現的問題，是在PCR技術擴增目的基因實際實際操作中經常發生的問題和必須解決的問題，可以說這個考點來源于實際生產或者實驗，對于有實驗或實踐經驗的學生和老師解答起來沒有問題，但是有多少學生做了PCR技術擴增目的基因這實驗呢，出題者的意圖是希望教材中應該做的實驗應該讓學生動手操作，讓學生體會實驗教程和解決實驗過程中出現的問題。

以上列舉了DNA重組工程的易考知識點和已考知識點，從易考知識點來看這類題目考查的方面很集中重復性也很強，但是從2010年的已考知識點來看這類題目的難度已經遠遠超出了課本的范圍，對學生的實踐經驗要求很強(基因工程實驗的學習應該是在大學課程中)，這對沒有這方面經驗的學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點。

2　對今后高考中考查基因工程內容的思考與展望

2.1　DNA連接酶的種類及作用

E.coli DNA連接酶只能將雙鏈DN段互補的黏性末端之間連接起來，不能將雙鏈DN段平末端之間進行連接。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單、繁殖快、多為單細胞；而真核生物遺傳背景復雜繁殖較慢，都是多細胞生物，所以經常選擇原核生物作為受體細胞，且大腸桿菌是原核生物中遺傳背景最簡單的模式生物，自然是受體細胞的首選。

2.3　目的基因進入大腸桿菌的方法(除去Ca2+之外)

重組質粒導入受體細胞最常用的是Ca2+處理受體細胞，使受體細胞在溫和的環境下能吸收周圍環境中DNA分子。除了Ca2+處理受體細胞外，還可以用電轉化的方法在高壓環境下使受體細胞細胞膜的通透性增強，重組DNA分子就容易進入細胞。一般情況下電轉化的效率要比ca2+轉化高100多倍，如果要求獲得高效率的重組DNA分子就要采用電轉化的方法將目的基因導入受體細胞。

2.4　檢驗自我復制的質粒導入受體細胞(主要是原核生物)后是否是重組的

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

比如質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)，檢驗自我復制的質粒導入受體細胞后是否是重組的，只要將受體菌株在含有氨芐青霉素和卡那霉素的培養基上培養，能正常生長出來的菌株都是含有重組的質粒，沒有重組的質粒在卡那霉素的培養基上是不能生長的。

2.4.2　如果自我復制的質粒連接的是沒有標記基因的目的基因