基因工程载体的种类范文

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第1篇

学生做好这一模块的题目，就需要从四个方面入手。即如何切入，何为重点，何为难点，如何改进。

关键词：基因工程；复习；切入点；重难点；改进和调整

中图分类号：G633.91 文献标识码：A 文章编号：1992-7711（2016）08-0005

在过去三年的江苏高考卷中连续出现了三道基因工程方面的题目，而且分值较高。这就不禁让笔者有理由推测明年的高考卷中势必还会出现这种类型的题目，所以笔者在复习这一模块时，特别总结了相关注意事项，并思考如何才能让学生理清思路、游刃有余地把这一模块的题做好。过去三年出的三道题目很类似，都是提供几种限制酶识别序列及切割位点图和转基因操作流程图，考查的重点问题都是限制酶对质粒和目的基因的识别与切割，以及切割后的重组问题，即目的基因的获取和表达、载体的构建。那么，我们的学生要想做好这种题目，还需要形成哪些方面的认识呢？笔者认为在复习时应该从以下四个方面入手：

一、以肺炎双球菌转化实验为复习的切入点

复习前先带学生重新认知该实验的过程，复习巩固生物之间的自然的基因转接过程。从学习角度分析，借助学生所熟知的原型，可以启发、引导以实现温故而知新。这个实验是一个很好的认知原型，让学生能够感悟到大自然的鬼斧神工造就了自然发生的重组DNA，那我们人为地也可以改变，即我们的基因工程。基因工程的操作程序主要包括四个步骤：目的基因的获取，基因的表达与载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。其中，获取目的基因和基因表达与载体的构建是整个工程的核心技术。这一技术涉及许多知识点，如DNA的结构、DNA的复制、限制酶和DNA连接酶及DNA作用与特性、基因的表达、载体的结构组成和作用等。因此，命题者可以从多个角度考查学生对这一系列知识的整体掌握程度及相关的能力。前几年的题目都分别考查了不同的限制酶切割目的基因和质粒后可得到重组质粒的种类、目的基因导入质粒后对质粒结构和功能的影响、DNA水解酶、毒素蛋白与受体细胞中受体间的特异性结合、转基因植物栽培中降低害虫种群抗性基因频率增长速率的措施等问题。基因工程内容重要，基础性知识要求较高，涉及的知识和技术多，同一个问题还可以从不同的角度设置问题，笔者认为，教师在教学中、学生在学习中仍然要格外重视这部分内容。

二、基因工程是现代生物技术的核心内容

高中生物选修内容包括选修一《生物技术实践》、选修二《生物科学与社会》、选修三《现代生物科技专题》。其中，选修三选择了现代生物技术中深刻影响着人类社会的生活、生产和发展的四大工程：基因工程、细胞工程、胚胎工程、生态工程。由于基因工程是现代生物技术的核心内容，所以显得尤为重要。因此，我们在给学生复习的时候要特别重视基因工程的复习，但在复习方法上要侧重理论与原理，注重理解和应用，注重与必修内容、社会热点、生物科技发展的最新成果的联系，注重这些技术在农业、工业以及在医疗卫生事业上的应用，努力用已学的原理和技术去分析理解并解决其中的一些实际问题。复习的深度不宜过深，在操作技术上至少要求一般性了解，不宜过细。另外，微观的技术要注意采用模拟操作的方法加强理解，宏观的技术要尽可能走进工厂或研究所参观学习，加强直观理解，实在没有条件的学校，要想办法找一些视频或录像反复地观看。只有做到理解，才能达到真正掌握和应用。笔者认为，学生之所以一直感到这部分内容难，主要原因就在于他们缺乏这一学习过程，而是局限于看书和记忆。所以，我们在复习这部分内容时一定要将这个过程给他们补上。

三、对双基的掌握和分析、解决问题的能力是复习的重难点

近几年的生物高考命题指导思想都强调以能力测试为指导，重点考查对基础知识和基本技能的整体掌握程度，力求引导中学全面实施素质教育。这一指导思想通过近几年的高考实践已经得到充分的证明，也就是要求学生全面掌握《生物课程标准》和考试大纲规定的基础知识和基本技能。这种整体掌握不但体现在必修和选修上，还体现在要求考生能在相对简单的情境中综合运用进行分析、判断、推理和评价。这一指导思想表现在试题上为：知识覆盖率高，注重基础知识和基本技能，重点内容、主干知识的考查出现频率高且相对稳定，试题的学科内、专题内和专题间综合性强。那么，像基因工程这么重要的知识在近三年高考题中连续出现的现象就不足为奇了。事实上像遗传规律的应用、人类遗传系谱图的分析、免疫、生态等内容也是连年考，但设置的问题和考查的角度不完全相同。这一指导思想要求我们学生既应踏踏实实地、全面系统地、重点突出地掌握基础知识和基本技能，也要能从不同的角度去理解知识，要能挖掘知识之间的区别和联系，并在不同的情境中运用知识。

第2篇

一、考点解读

考点1 基因工程的理论基础

1.基因拼接的理论基础

（1）DNA是主要的遗传物质；

（2）DNA的基本组成单位都是四种脱氧核糖核苷酸；

（3）DNA的双螺旋结构。

2.外源基因表达的理论基础

（1）基因是控制生物性状独立遗传的单位；

（2）遗传信息的传递都遵循中心法则；

（3）生物界共用一套遗传密码。

3.技术支持

基因转移载体的发现；工具酶的发明；DNA体外重组的实现；重组DNA表达实验的成功。

考点2 基因工程的操作工具分析

1.“分子手术刀”――限制性核酸内切酶（限制酶）

（1）来源：限制性核酸内切酶主要是从原核生物中分离纯化出来的。这种酶在原核生物中的作用是防止外来病原物的侵害，将外源DNA切割保证自身安全。

（2）作用特点：①切割外源DNA，对自身的DNA不起作用，达到保护自身的目的。

②专一性：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。

（3）作用结果：经限制酶切割产生的DN段末端通常有两种形式――黏性末端和平末端，如下图：

（4）作用实质：使特定部位的两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键断开

2.“分子缝合针”――DNA连接酶

（1）类型：有两种DNA连接酶：E・coliDNA连接酶和T4DNA连接酶。

（2）两种DNA连接酶的比较：①相同点：都缝合磷酸二酯键。

②区别：

E・coliDNA连接酶来源：大肠杆菌作用：使黏性末端之间 连接

T4DNA连接酶来源：T4噬菌体作用：既能连接黏性末端，也 能连接平末端，但后者 效率低

【易错警示】限制性内切酶和DNA连接酶的作用部位都是脱氧核苷酸之间形成的磷酸二酯键（不是氢键），只是一个是切开，一个是连接。

3.“分子运输车”――载体

（1）作用：①作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞内；

②利用载体在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。

（2）具备的条件：①能在受体细胞中复制并稳定保存；

②具有一至多个限制酶切点，供外源DN段插入；

③具有标记基因，方便对重组DNA的鉴定和选择。

（3）种类：①最常用的载体是质粒，它是一种的、结构简单的、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。

②其他载体：λ噬菌体的衍生物、动植物病毒。

【归纳总结】①一般来说，天然载体往往不能满足人类的所有要求，因此人们根据不同的目的和需要，对某些天然的载体进行人工改造。

②限制酶切割位点所处的位置必须是在所需的标记基因之外，这样才能保证标记基因的完整性，有利于对目的基因的检测。

③质粒是最常用的运载体，而不是唯一的运载体，除此之外，噬菌体和动植物病毒也可作为运载体。运载体的化学本质为DNA，其基本单位为脱氧核苷酸。

考点3 基因工程基本操作程序分析

1.目的基因的获取

（1）直接分离：

从自然界已有的物种中分离，如从基因组文库中获取。

（2）人工合成目的基因：

常用的方法有：①已知核苷酸序列的较小基因，直接利用DNA合成仪用化学方法合成，不需要模板。

②以RNA为模板，在逆转录酶作用下进行人工合成。

（3）PCR技术与DNA复制的比较：

PCR技术DNA复制

相同点原理DNA双链复制（碱基互补配对）

原料四种游离的脱氧核苷酸

条件模板、ATP、酶等

不同点解旋方式DNA在高温下变性解旋解旋酶催化

场所体外复制主要在细胞核内

酶热稳定的DNA聚合酶（Taq酶）细胞内含有的DNA聚合酶

结果在短时间内形成大量的DN段形成整个DNA分子

第3篇

2008－2010年高考生物江苏卷中连续出现了三道基因工程方面的大题，它们是2008年的第32题(8分)、2009年的第34题(7分)、2010年的第27题(8分)。2011年的第33题(8分)。下面以这几道题目为例深度分析该类试题易考知识点及几点思考。

1　试题分析

2008年第32题主要考查了：PCR中使用的DNA聚合酶的最主要特点(耐高温)；PER中退火温度的设定与引物DNA的碱基种类的关系(G-E碱基对多，DNA结构稳定，退火温度高)；DNA连接酶对所连接的DNA两端碱基序列是否有专业性要求(没有)；将目的基因导入植物细胞采用最多的是农杆菌；两种限制性内切酶切割重组质粒得到DN段的种类。

2009年第34题中第(1)(2)小题考查了两种不同的限制性内切酶切割目的基因和质粒后可得重组质粒的种类。第(3)小题考查目的基因导人质粒后对质粒结构和功能的影响(只能在特定位置，不能在质粒复制原点、启动子、终止子及抗生素抗性基因中)。第(4)～(6)小题分别考查了DNA水解酶、毒素蛋白与受体细胞中受体问的特异性结合、转基因植物栽培种降低害虫种群抗性基因频率增长速度的措施等问题。

2010年第27题仍然考查了质粒DNA热稳定性与碱基种类的关系、酶切位点的选择(不能破坏质粒标记基因及目的基因)、DNA连接酶的作用、单酶切载体和目的基因自身环化的问题(这个问题比较新颖，需要一定的实践经验，考生一般是想不到的，要解决这个问题只有选择两种不同的限制性内切酶来切割目的基因和载体)、目的基因表达的检测与鉴定的具体操作方法(这个问题涉及到配制选择性培养基的问题，由于教科书中缺乏这方面的知识，考生一般无法作答)。

2011年第3题考查了利用PCR技术扩增目的基因的原理和用限制酶切割质粒产生的位点问题。这部份内容教材当中虽然有相关知识点但学生回答时必须对书本知识有深入的理解的应用。试题中所提出的PCR技术扩增目的基因时出现的问题，是在PCR技术扩增目的基因实际实际操作中经常发生的问题和必须解决的问题，可以说这个考点来源于实际生产或者实验，对于有实验或实践经验的学生和老师解答起来没有问题，但是有多少学生做了PCR技术扩增目的基因这实验呢，出题者的意图是希望教材中应该做的实验应该让学生动手操作，让学生体会实验教程和解决实验过程中出现的问题。

以上列举了DNA重组工程的易考知识点和已考知识点，从易考知识点来看这类题目考查的方面很集中重复性也很强，但是从2010年的已考知识点来看这类题目的难度已经远远超出了课本的范围，对学生的实践经验要求很强(基因工程实验的学习应该是在大学课程中)，这对没有这方面经验的学生作答题目是很困难得。所以下面列举一些笔者能想到的未考查知识点。

2　对今后高考中考查基因工程内容的思考与展望

2.1　DNA连接酶的种类及作用

E.coli DNA连接酶只能将双链DN段互补的黏性末端之间连接起来，不能将双链DN段平末端之间进行连接。而T4 DNA连接酶既可以连接黏性末端，也可以连接平末端。

2.2　受体细胞选择原核生物(特别是大肠杆菌)的原因

原核生物遗传背景简单、繁殖快、多为单细胞；而真核生物遗传背景复杂繁殖较慢，都是多细胞生物，所以经常选择原核生物作为受体细胞，且大肠杆菌是原核生物中遗传背景最简单的模式生物，自然是受体细胞的首选。

2.3　目的基因进入大肠杆菌的方法(除去Ca2+之外)

重组质粒导入受体细胞最常用的是Ca2+处理受体细胞，使受体细胞在温和的环境下能吸收周围环境中DNA分子。除了Ca2+处理受体细胞外，还可以用电转化的方法在高压环境下使受体细胞细胞膜的通透性增强，重组DNA分子就容易进入细胞。一般情况下电转化的效率要比ca2+转化高100多倍，如果要求获得高效率的重组DNA分子就要采用电转化的方法将目的基因导入受体细胞。

2.4　检验自我复制的质粒导入受体细胞(主要是原核生物)后是否是重组的

2.4.1　如果自我复制的质粒连接的是带有标记基因(该标记基因与质粒上的标记基因不同)的目的基因

比如质粒上带有抗氨苄青霉素基因(ampr)，目的基因带有卡那霉素基因(kanr)，检验自我复制的质粒导入受体细胞后是否是重组的，只要将受体菌株在含有氨苄青霉素和卡那霉素的培养基上培养，能正常生长出来的菌株都是含有重组的质粒，没有重组的质粒在卡那霉素的培养基上是不能生长的。

2.4.2　如果自我复制的质粒连接的是没有标记基因的目的基因