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对高考试题中“限制酶”的分析

作者:佚名   时间:  2014-05-11 10:10:28   浏览:  980次

 

摘要:基因工程是高考的热点和难点,在江苏高考中出现频率很高。因其具有阅读量大、图形复杂、知识新颖等特点使绝大多数同学望而生畏。笔者认真分析、研究近五年高考试题,总结了关于限制酶的一些规律。

关键词:基因工程 限制酶 切割位点 

 

基因工程作为当今生命科学中发展最前沿、最迅速的技术,正影响着我们生活的方方面面。因此,作为选修生物的高中生应把掌握基因工程的基本原理、技术;了解其应用方面的实例以及最新研究成果;对转基因生物的安全性有自己的见解作为最起码的要求。这不仅是自身生物科学素养的一种体现,是对考纲要求的积极落实,同时也对应对高考有积极的意义。而作为一名传道、授业、解惑的教师,应最大限度的发挥自身的主观能动性给学生以正确的引领。因此不但要梳理自己接受过的基因工程知识,更要不断关注最新基因工程进展;不但要认真研究教材,更要认真研究考试要求;不但要多关注习题,更要认真研究高考试题。因为高考试题集中体现了基因工程的最新进展与考纲的最新要求,认真研究分析会对教学活动产生十分积极的影响。

笔者对近五年高考试题中基因工程相关试题进行了的分析发现,涉及酶的问题占了很大的比例,具体列举如下:

08江苏:(3)图1步骤③所用的DNA连接酶对所连接的DNA两端碱基序列是否有专一性要求?(5)对符合设计要求的重组质粒T进行酶切,假设所用的酶均可将识别位点完全切开,请根据图1中标示的酶切位点和表2所列的识别序列,对以下酶切结果作出判断:

①采用EcoRⅠ和Pst酶切,得到___DNA片断;②采用EcoRⅠ和Sma酶切,得到   DNA片断。

09江苏:(1)将图中①的DNAHindⅢ、BamH完全酶切后,反应管中有___DNA片段;(4)图中③的Ti质粒调控合成的vir蛋白,可以协助带有目的基因的T—DNA导人植物细胞,并防止植物细胞中_DNA水解酶_T—DNA的降解。

10江苏:(3)用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒,不能使用Sma切割,原因是   ;(4)与只使用EcoR I相比较,使用BamH Ⅰ和Hind 两种限制酶同时处理质粒、外源DNA的优点在于可以防止   _  ;(5)为获取重组质粒,将切割后的质粒与目的基因片段混合,加入___酶。

11江苏:(3)PCR反应体系中含有热稳定DNA聚合酶,下面的表达式不能反映DNA聚合酶的功能,这是因为?

由上可知,所涉及的酶有多种,且主要是集中在对限制酶的考察,笔者通过认真研究分析,得出了以下突破方法:

   一、全面梳理高中阶段酶的知识点

笔者在教学中发现班上相当一部分学生对一些酶认识不够或者产生混淆,极大了影响了做题的效果。因此笔者设计了高中阶段涉及的七种酶的知识表格,并从作用底物、作用部位、作用结果三个方面进行分析比较,使同学们彻底解决疑惑,具体表格如下:

 

作用底物

作用部位

作用结果

限制酶

 

 

 

DNA连接酶

 

 

 

DNA聚合酶

 

 

 

RNA聚合酶

 

 

 

解旋酶

 

 

 

逆转录酶

 

 

 

DNA水解酶

 

 

 

二、利用高考试题及设问总结规律

09江苏:将图中①的DNAHindⅢ、BamHⅠ完全酶切后,反应管中有__________DNA片段。

学生乍一看此图会感觉较乱,但仔细分析比较可知两种B酶识别的序列及酶切位点相同,此链状DNA分子上实际只有三个酶切位点,因此反应管中应有4DNA片段。然后因势利导,继续设问问题:

①若用一种限制酶分别切割一条DNA片段和一个环状DNA分子(假设均只含有一个限制酶识别位点),分别得到几种DNA片段?若用两种限制酶切割呢(每种酶只含有一个识别位点)?通过此问题可总结出规律:若链状DNA上有N个切割位点,则会产生N1种片段;若是环状DNA上有N个切割位点,则会产生N种片段。

②若从一条DNA片段或一个环状DNA分子中切出目的基因,至少需要有几个限制酶切点?这个问题虽然不难,但很多同学之前根本没有考虑过。很多同学只知道死记“必须用同一种限制酶切割目的基因和载体”,却根本没有想过是怎样从外源DNA分子中获取目的基因的。通过仔细思考,同学会较容易得出,不论从何种外源DNA分子中获取目的基因,均需两个限制酶切点。

三、利用高考题进行加深训练

11江苏 :用限制酶EcoRVMboI单独或联合切割同一种质粒,得到DNA片段长度如下图(1kb1000个碱基对),请在答题卡的指定位置画出质粒上EcoRVMboI的切割位点。

在分析思考此题的过程中,学生可综合运用以上总结的知识,比如用EcoRV酶切割得到一条DNA片段,说明质粒上只有一个EcoRV酶切点;用MboI酶切割质粒获得了两条DNA片段,说明质粒上有两个MboI酶切位点。然后再利用具体的长度单位,判断三个切点的位置。

10江苏:与只使用EcoR I相比较,使用BamH Ⅰ和Hind Ⅲ两种限制酶同时处理质粒、外源DNA的优点在于可以防止                                                      

在思考此问题的过程中,同学可运用刚才第二个问题所取得的心得“不论从何种外源DNA分子中获取目的基因,均需两个限制酶切点”。在自己在纸上画图的过程中可得出,如果用同种限制酶切割,因切下来目的基因后粘性末端相同会使质粒环化;而如果用两种不同的限制酶切割,因产生粘性末端不同,则不易出现环化现象。

③用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒,不能使用因SmaⅠ切割,

为什么?

 

   在没有研究限制酶之前,同学遇到这种图形复杂的题往往产生恐惧心理。但研究之后会发现通过观察会很容易得出SmaⅠ有个切割位点在目的基因上,因此不能用SmaⅠ酶进行切割。

四、利用材料进行知识补充

材料1:限制酶Ⅰ 识别和切割的位点如图所示:GATC—

  限制酶Ⅱ识别和切割的位点如图所示:—GGATCC—

材料2:限制酶Ⅲ识别和切割的位点如图所示:—GACGT C

限制酶Ⅳ识别和切割的位点如图所示:—GAC GT C—

通过分析材料1可知,限制酶Ⅰ和限制酶Ⅱ为不同的酶,但如果限制酶Ⅰ箭头左边的碱基为G,就可以和限制酶Ⅱ切出相同的粘性末端;通过分析材料2可知,限制酶Ⅲ和限制酶Ⅳ虽然识别的序列相同,但切出来的一个是粘性末端一个是平末端。结合09年高考试题中出现的BamHⅠ、BstⅠ两种酶可以得出如下知识:(1)不同种限制酶可能产生相同的黏性末端;(2)不同种限制酶可能其识别序列相同,但切割位点不同;(3)不同种限制酶可能其识别序列和切割位点均相同。

综上所述,尽管基因工程高考试题因阅读量大、图形复杂、知识新颖等特点让绝大多数同学望而生畏。但只要善于引导学生认真分析研究,就能找到共性的规律,从而使题目大大简单化。这样不仅能帮助学生提高分数,同时也能使学生克服面对高考的畏惧心理并树立强大的自信心,对以后师生的教学活动大有裨益。

 

参考文献:20082009201020112012年江苏高考生物试题

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