高中生物基因工程習(xí)題的突破思路分析

萬旭峰

(江蘇省常州金壇區(qū)第四中學(xué) 213200)

高中生物基因工程涵蓋很多的知識(shí)點(diǎn)，一些基礎(chǔ)知識(shí)需要學(xué)生去牢固記憶，在運(yùn)用的過程中注重把握和背誦，還有一部分知識(shí)則需要學(xué)生進(jìn)行深入理解，在實(shí)際運(yùn)用過程中進(jìn)行掌握和舉一反三，從而為提高學(xué)生的解題能力和加深對(duì)課堂內(nèi)容的理解做好鋪墊和鞏固.高中生物教師應(yīng)注重引導(dǎo)學(xué)生做好不同類型習(xí)題突破思路的總結(jié)和分析，對(duì)不同類型的習(xí)題進(jìn)行歸類和劃分，總結(jié)自己的解題技巧，掌握習(xí)題規(guī)律，使其在以后的解題中能夠靈活應(yīng)對(duì).

1 基因工程概念類習(xí)題的突破思路

基因工程類型習(xí)題的概念與遺傳學(xué)、生物化學(xué)、微生物學(xué)、分子生物學(xué)等諸多專業(yè)方面基礎(chǔ)知識(shí)相關(guān)，技術(shù)理論知識(shí)十分繁雜，概念繁雜，內(nèi)容抽象，學(xué)生在理解和記憶起來有相當(dāng)?shù)睦щy.基礎(chǔ)類的習(xí)題主要考察學(xué)生對(duì)基因工程中相關(guān)概念和過程記憶的準(zhǔn)確程度.該類習(xí)題難度并不大，大部分的內(nèi)容都可以在教科書找到，只要學(xué)生在日常的學(xué)習(xí)中認(rèn)真細(xì)致，緊跟教師的引導(dǎo)和講解，在課下腳踏實(shí)地及時(shí)進(jìn)行復(fù)習(xí)和鞏固，切實(shí)打牢基礎(chǔ)知識(shí)，就能夠很好地掌握這一部分習(xí)題，構(gòu)建起知識(shí)框架，在解題中也很容易就能夠得出正確答案了.

例1基因工程中所用物質(zhì)以及發(fā)揮的作用對(duì)應(yīng)正確的是( ).

A.限制酶- 切斷DNA堿基對(duì)間的氫鍵

B. DNA連接酶-形成雙鏈DNA片段間的磷酸二酯鍵

C.鈣離子-攜帶目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞

D.基因探針-檢測(cè)目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)

題目考查了基因工程的基本工具，屬于基礎(chǔ)習(xí)題，難度較小.突破該題的關(guān)鍵在于牢固掌握基礎(chǔ)知識(shí)，在瀏覽選項(xiàng)的過程中，能夠迅速調(diào)動(dòng)起與之相關(guān)的技術(shù)概念和生物知識(shí)，找到易錯(cuò)點(diǎn)，將腦海中的概念和給出的選項(xiàng)逐一進(jìn)行仔細(xì)對(duì)比.限制酶的作用是識(shí)別相應(yīng)的序列，并促使每一條鏈中特定位置的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷裂； DNA連接酶通過催化作用，促使雙鏈DNA片段間的磷酸二酯鍵形成；鈣離子用于增大細(xì)胞的通透性；基因探針是檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入了受體細(xì)胞.綜上可知只有B項(xiàng)正確.

2 基因工程過程類習(xí)題的突破思路

該類習(xí)題從整體上考察學(xué)生對(duì)不同基因工程過程的掌握情況.在解答過程中，不僅要關(guān)注整體，還要注重細(xì)節(jié)中的邏輯性和準(zhǔn)確性，需找到不同基因工程相關(guān)環(huán)節(jié)的區(qū)別與聯(lián)系，對(duì)不同基因工程相關(guān)環(huán)節(jié)了然于心.尤其針對(duì)帶有圖像的習(xí)題，應(yīng)先搞清楚圖像部分的內(nèi)容，和頭腦中已存儲(chǔ)的知識(shí)建立起聯(lián)系，找到習(xí)題考察的重點(diǎn)，認(rèn)真分析，不忽略細(xì)節(jié).

例2如圖1所示為運(yùn)用基因工程生產(chǎn)胰島素的三種途徑，則由圖判斷以下說法不正確的是( ).

圖1

A.選取的質(zhì)粒要帶有標(biāo)記基因

B.受體細(xì)胞A一般選用受精卵，過程③會(huì)用到胚胎移植技術(shù)

C.受體細(xì)胞B通常選用卵細(xì)胞或受精卵，而不選用體細(xì)胞

D.⑥常用的方法是用鈣離子處理大腸桿菌，使其易于吸納重組質(zhì)粒M

題目結(jié)合給出的圖考查了基因工程中質(zhì)粒的特點(diǎn)、動(dòng)物基因工程以及植物基因工程知識(shí).突破該習(xí)題時(shí)應(yīng)認(rèn)真讀圖，結(jié)合所學(xué)判斷生產(chǎn)胰島素的具體途徑，而后通過聯(lián)想基因工程知識(shí)進(jìn)行作答.根據(jù)基因工程中質(zhì)粒的特點(diǎn)可知A項(xiàng)的敘述正確.動(dòng)物基因工程中因受精卵比較大，而且具有較高的全能性，因此，往往用于導(dǎo)入重組的質(zhì)粒，而后導(dǎo)入受孕母羊體內(nèi)，B項(xiàng)正確；植物基因工程中的受體細(xì)胞為體細(xì)胞，經(jīng)過脫分化、再分化等過程發(fā)育完整的植株，C項(xiàng)錯(cuò)誤；基因工程中使用鈣離子處理細(xì)菌受體細(xì)胞，會(huì)增大細(xì)胞膜的通透性，使其方便吸收重組的質(zhì)粒，D項(xiàng)正確.綜上只有C項(xiàng)的說法錯(cuò)誤.

3 基因工程原理類習(xí)題的突破思路

基因工程原理類習(xí)題對(duì)學(xué)生的分析以及理解能力要求較高.學(xué)生在做這一部分題時(shí)，通常會(huì)有畏難情緒，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生反復(fù)梳理相關(guān)原理概念，幫助學(xué)生建立起掌握知識(shí)點(diǎn)的信心.同時(shí)，教師還可以有意識(shí)地向?qū)W生拓展一些新興前沿科技發(fā)現(xiàn)，由于基因工程相關(guān)的知識(shí)處于當(dāng)前科學(xué)發(fā)現(xiàn)的前沿之一，該專題與科學(xué)研究熱點(diǎn)，發(fā)展趨勢(shì)和應(yīng)用前景息息相關(guān)，教師可以在學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)和水平基礎(chǔ)之上，引導(dǎo)他們對(duì)知識(shí)點(diǎn)層層分析和深入，遵循學(xué)生學(xué)習(xí)的認(rèn)知特點(diǎn)，確保教學(xué)實(shí)施的有序性和邏輯性.在做題過程中要通過審題把握問題本質(zhì)，不要被題干迷惑，明確其考查的知識(shí)點(diǎn)，結(jié)合所學(xué)找到解題突破口.

例3為構(gòu)建重組質(zhì)粒pZHZ2，可利用限制酶E、F切割目的基因和質(zhì)粒pZHZ1，后用相應(yīng)的酶連接，據(jù)圖2判斷以下說法不正確的是( ).

圖2

A.基因工程的核心是構(gòu)建重組DNA分子

B.質(zhì)粒上存在RNA聚合酶結(jié)合的位點(diǎn)

C.重組質(zhì)粒pZHZ2只能被限制酶G、H切開

D.質(zhì)粒pZHZ1、pZHZ2復(fù)制時(shí)一定會(huì)用到DNA聚合酶

題目考查質(zhì)粒、相關(guān)酶在基因工程中的作用機(jī)制，能很好地檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)質(zhì)粒以及相關(guān)酶的理解深度.解答該習(xí)題應(yīng)認(rèn)真讀圖，對(duì)比質(zhì)粒重組后的變化.根據(jù)所學(xué)可知A項(xiàng)的說法正確.因質(zhì)粒的成分為DNA，在RNA聚合酶的作用下進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，因此，B的說法正確.由圖可知重組質(zhì)粒中仍存在限制酶E、F的切割位點(diǎn)，因此，其也能被酶E、F切割，C項(xiàng)錯(cuò)誤.質(zhì)粒的本質(zhì)為DNA，其復(fù)制時(shí)需應(yīng)用到DNA聚合酶，D項(xiàng)正確.

4 基因工程綜合類習(xí)題的突破思路

基因工程綜合練習(xí)題的解題思路通常與題目內(nèi)容直接相關(guān)，該類習(xí)題創(chuàng)設(shè)的情境一般較為新穎，往往與前沿科技相結(jié)合，教師在引導(dǎo)學(xué)生解答此類習(xí)題時(shí)，可以適當(dāng)拓展有關(guān)科技前沿的新發(fā)現(xiàn)等，調(diào)動(dòng)起學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，幫助學(xué)生構(gòu)建起生物知識(shí)和實(shí)際生活的橋梁，讓學(xué)生理解生物知識(shí)在日常生活中所起到的巨大作用，從而增添學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性.這類習(xí)題雖然形式新穎，但萬變不離其宗，考察的知識(shí)仍與基礎(chǔ)相關(guān)，因此，只要牢固掌握深入理解，并不難作答.解答該類習(xí)題應(yīng)放平心態(tài)，不要急于動(dòng)筆作答，因?yàn)橛行┐鸢妇碗[藏在題干之中，只要認(rèn)真審題，搞清楚題干，就會(huì)對(duì)做題的思路帶來很大的突破.另外，教師還可以引導(dǎo)學(xué)生通過繪制相關(guān)草圖，輔助分析理解題意，幫助學(xué)生理清思路.

例4 如圖3所示為pBV220大腸桿菌溫控載體的結(jié)構(gòu)，大小為3666bp(bp表示堿基對(duì))，其中PRPL、rrB、Ampr、ori分別為分別為啟動(dòng)子、基因的終止轉(zhuǎn)錄信號(hào)、氨芐抗性基因、質(zhì)粒復(fù)制起點(diǎn)，而EcoRI、HindⅢ為相關(guān)的限制性內(nèi)切酶.

圖3

(1)基因工程的核心步驟為____；

(2)由圖可知pBV220作為運(yùn)載體具備的條件有____、____；

(3)該質(zhì)粒可被A、B、C三種限制性內(nèi)切酶同時(shí)切割.單獨(dú)A切割得一條長鏈，單獨(dú)B切也得一條長鏈，A和C同時(shí)切割得2個(gè)500bp和1個(gè)2666bp片段，B和C同時(shí)切割得2個(gè)250bp和1個(gè)3166bp片段.若以A的切割位點(diǎn)為計(jì)算起點(diǎn)，則B的切割位點(diǎn)與A點(diǎn)最短長度為____，C的兩個(gè)切割位點(diǎn)與A點(diǎn)的最短距離分別為____、____.

(4)PR和PL都是啟動(dòng)子，pBV220載體構(gòu)建過程中把兩個(gè)啟動(dòng)子串聯(lián)在一起，形成了雙啟動(dòng)子，雙啟動(dòng)子的作用可能是____.溫控基因CIts857編碼對(duì)溫度敏感的CIts蛋白，CIts在30℃時(shí)具有抑制啟動(dòng)子的活性，在42℃時(shí)失活.促進(jìn)工程菌目的基因表達(dá)的誘導(dǎo)溫度為____.

題目考查基因工程的應(yīng)用以及操作程序，具有一定難度.解答該習(xí)題需要仔細(xì)審題，將題意搞清楚，并結(jié)合所學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析.其中前兩問較為簡單，其中構(gòu)建目的基因的表達(dá)載體為基因工程的核心步驟，pBV220作為運(yùn)載體具備多個(gè)限制性內(nèi)切酶的切割位點(diǎn)以及標(biāo)記基因.問題(3)根據(jù)題意可知，該質(zhì)粒含有A酶切割位點(diǎn)、B酶切割位點(diǎn)各一個(gè)，以及C酶切割位點(diǎn)兩個(gè)，且A和C酶以及B和C酶切點(diǎn)之間的長度分別為500bp、250bp，因此，以A的切割位點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，B的切割位點(diǎn)與A點(diǎn)最短長度為500bp+250bp=750bp，C的兩個(gè)切割位點(diǎn)與A點(diǎn)的最短距離分別為500bp、1000bp.問題(4)雙啟動(dòng)子的作用可能為保證目的基因能夠高水平表達(dá).為保證工程菌目的基因表達(dá)就要CIts蛋白失活，則促進(jìn)工程菌目的基因表達(dá)的誘導(dǎo)溫度為42℃.