摘 要： 在生物學(xué)教學(xué)中，我們對一些生物學(xué)概念通常有辨別不清的情況，為了便于教學(xué)，本文作者對基因工程中的幾組概念進(jìn)行了分析，作為參考。
　　關(guān)鍵詞： 生物教學(xué) 基因工程 概念辨析
　　
　　“基因工程”在現(xiàn)代生物科技專題模塊中占有舉足輕重的地位，是學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，也是高考命題的熱點(diǎn)之一。各地高考每年都會考到相關(guān)知識點(diǎn)，而且有逐年增多和加深的趨勢。如要學(xué)好本模塊必須系統(tǒng)地掌握這部分內(nèi)容中的基本概念，而生物學(xué)概念構(gòu)成了當(dāng)代生物學(xué)科結(jié)構(gòu)的主干，對生物學(xué)概念的學(xué)習(xí)是學(xué)生進(jìn)一步探究深層的生物學(xué)現(xiàn)象與規(guī)律的基礎(chǔ)，具有很強(qiáng)的客觀性、概括性和抽象性。因此，對概念的掌握和運(yùn)用是生物學(xué)教學(xué)過程的核心問題。下面對基因工程中學(xué)生常易混淆的幾組基本概念作一辨析。
　　1.基因工程
　　基因工程又叫做基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)，這種技術(shù)是在生物體外，通過對DNA分子人工“剪切”和“拼接”，對生物的基因進(jìn)行改造和重新組合，然后導(dǎo)入受體細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行無性繁殖，使重組基因在受體細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，產(chǎn)生出人類所需要的基因產(chǎn)物，或者讓它獲得新的遺傳性狀。
　　2.限制性核酸內(nèi)切酶；DNA連接酶；DNA聚合酶；反轉(zhuǎn)錄酶；解旋酶
　　2.1限制性內(nèi)切酶。在微生物體內(nèi)存在的一類能識別并水解外源DNA限制性內(nèi)切酶，限制酶能識別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列，并且準(zhǔn)確地在每一條中特定部位的兩個核苷酸之間切割，形成黏性末端或平末端。發(fā)現(xiàn)于原核生物體內(nèi)，現(xiàn)已分離出100多種，幾乎所有的原核生物都含有這種酶。是重組DNA技術(shù)和基因診斷中重要的一類工具酶。例如，從大腸桿菌中發(fā)現(xiàn)的一種限制酶只能識別GAATTC序列，并在G和A之間將這段序列切開。
　　2.2DNA連接酶。DNA連接酶催化DNA中相鄰的5'磷酸基與3'羥基間形成磷酸二酯鍵，使DNA切口封合，連接DNA片段。即它可以將限制性核酸內(nèi)切酶切割下來的基因（DNA片段）與另外被切割開的DNA分子（如載體）連接到一起，形成重組DNA分子（見下圖）。
　　2.3DNA聚合酶。主要是連接DNA片段與單個脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵，在DNA復(fù)制中起作用。
　　區(qū)別與聯(lián)系：DNA聚合酶只能將單個核苷酸加到已有的核酸片段的3'末端的羥基上，形成磷酸二酯鍵，需要模板；而DNA連接酶是在兩個DNA片段之間形成磷酸二酯鍵，不是在單個核苷酸與DNA片段之間形成磷酸二酯鍵。而是將DNA雙鏈上的兩個缺口同時連接起來。因此DNA連接酶不需要模板。
　　2.4RNA聚合酶（又稱RNA復(fù)制酶、RNA合成酶）一種催化從反義DNA分子鏈轉(zhuǎn)錄RNA的酶。現(xiàn)在知道的有兩類在原核生物中，一類產(chǎn)生DAN復(fù)制的RNA引物，另一類轉(zhuǎn)錄其他三種類型RNA分子（MRNA、TRAN、rRNA）。
　　2.5反轉(zhuǎn)錄酶：反轉(zhuǎn)錄酶是一種多功能酶，具有三種酶活性，即RNA指導(dǎo)的DNA聚合酶活力，DNA指導(dǎo)的DNA聚合酶活力。除了聚合酶活力外，它尚有核糖核酸酶H的活力，專門水解RNA-DNA雜合分子中的RNA。在分子生物學(xué)技術(shù)中，其作為重要的工具酶被廣泛用于建立基因文庫、獲得目的基因等工作，在基因工程中起重要作用。
　　2.6DNA解旋酶：在DNA不連續(xù)復(fù)制過程中，結(jié)合于復(fù)制叉前面，并能催化螺旋雙鏈結(jié)構(gòu)解旋的酶。該酶具有ATP酶活性。在DNA復(fù)制及轉(zhuǎn)錄時起作用。
　　以上幾種酶中DNA限制酶、DNA連接酶、DNA聚合酶均作用于磷酸二酯鍵，DNA解旋酶作用于氫鍵。
　　3.啟動子與起始密碼子，終止子與終止密碼子
　　啟動子和終止子都是一段特殊的DNA序列，屬于基因的非編碼區(qū)，分別位于編碼區(qū)的上游和下游，負(fù)責(zé)調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄。而起始密碼子和終止密碼子都是mRNA上的三聯(lián)體堿基序列，分別決定翻譯的起始和終止。
　　3.1啟動子與起始密碼子。啟動子可與RNA聚合酶特異性結(jié)合而使轉(zhuǎn)錄開始的一段DNA序列。但啟動子本身并不被轉(zhuǎn)錄，屬于基因上游對轉(zhuǎn)錄起調(diào)控作用的5'端非編碼區(qū)。而起始密碼子位于信使核糖核酸分子中規(guī)定編碼多肽鏈第一個氨基酸的密碼子。
　　3.2終止子與終止密碼子。終止子位于DNA上，確切地說是屬于非編碼區(qū)的核苷酸序列。它特殊的堿基序列能夠阻礙RAN聚合酶的移動，并使其從DNA模板鏈上脫離下來，從而使轉(zhuǎn)錄工作結(jié)束。終止密碼子位于MRNA上，共有三種：UAA、UAG、UGA。三種核苷酸不能決定氨基酸，為“無義密碼”，終止密碼表明一條肽鏈已經(jīng)翻譯完成。
　　4.非編碼區(qū)與非編碼序列
　　在原核基因中，能夠編碼蛋白質(zhì)的區(qū)段，叫編碼區(qū)；不能編碼蛋白質(zhì)的區(qū)段，叫非編碼區(qū)。編碼區(qū)上游和編碼區(qū)下游的DNA序列組成的非編碼區(qū)，對遺傳信息的表達(dá)有重要的調(diào)控作用。
　　真核基因結(jié)構(gòu)也由編碼區(qū)和非編碼區(qū)兩部分組成，編碼區(qū)是間隔的、不連續(xù)的，其中能編碼蛋白質(zhì)的序列叫外顯子，不能編碼蛋白質(zhì)的序列叫做內(nèi)含子。在編碼區(qū)中，外顯子被內(nèi)含子分開，成為一種斷裂的形式。由此可見，原核基因的非編碼序列就是非編碼區(qū)，而真核基因的非編碼序列則包括非編碼區(qū)和編碼區(qū)的內(nèi)含子。
　　5.DNA復(fù)制與PCR技術(shù)
　　DNA復(fù)制（細(xì)胞內(nèi)復(fù)制）：是指以親代DNA分子為模板合成子代DNA分子的過程。
　　PCR技術(shù)（體外DNA復(fù)制技術(shù)）：PCR技術(shù)是一項(xiàng)在生物體外復(fù)制特定DNA片段的核酸合成技術(shù)。
　　主要區(qū)別：DNA復(fù)制（細(xì)胞內(nèi)復(fù)制）場所為細(xì)胞核、線粒體、葉綠體；PCR技術(shù)場所為體外；酶不同前者為解旋酶、DNA聚合酶等，后者為耐熱DNA聚合酶（Taq酶）結(jié)果不同前者形成兩個完整的DNA分子后者短時間內(nèi)形成大量的目的基因。
　　6.基因組文庫與部分基因文庫
　　6.1基因組文庫：某種生物全部基因組DNA序列的隨機(jī)片段重組DNA克隆的群體。該文庫以DNA片段的形式貯存著某種生物全部基因組的信息，可以用來選取任何一段感興趣的序列進(jìn)行復(fù)制和研究。材料來自生物體基因組是RNA（如RNA病毒）所構(gòu)建的核酸片段克隆群體，也是該生物的基因組文庫。
　　6.2部分基因文庫：如cDNA（互補(bǔ)DNA）。是由生物的某一特定器官或特定發(fā)育時期細(xì)胞內(nèi)的mRNA經(jīng)體外反轉(zhuǎn)錄后形成的互補(bǔ)DNA片段，與載體連接后儲存在一個受體菌群中，這個受體菌群就叫做這種生物的cDNA文庫，只包含了一種生物的部分基因。
　　區(qū)別：基因組文庫較大，部分基因文庫較小。部分基因文庫，如cDNA不含內(nèi)含子、啟動子和終止子的核苷酸序列，而基因組文庫含有這些核苷酸序列。對于基因間的交流基因組文庫部分可以進(jìn)行交流，cDNA可以進(jìn)行交流。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
　?。郏保萃蹒R巖，朱圣庚，徐長法主編.生物化學(xué)下冊.高等教育出版社，2005，12.
　　［2］選修3（現(xiàn)代生物科技專題）.人民教育出版社，2007，7.
　　注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文