专题1 基因工程-2021年高考生物选修3知识点归纳(解析版)
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高中生物选修三知识点
生物选修三专题一基因工程基因工程的概念基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，又叫做DNA重组技术。
（一）基因工程的基本工具1.“分子手术刀”——限制性核酸内切酶（限制酶）（1）来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。
（2）功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，因此具有专一性。
（3）结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端和平末端。
2.“分子缝合针”——DNA连接酶(1)两种DNA连接酶（E·coliDNA连接酶和T4-DNA连接酶）的比较：①相同点：都缝合磷酸二酯键。
②区别：E·coliDNA连接酶来源于大肠杆菌，只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来；而T4DNA连接酶来源于T4噬菌体，能缝合两种末端，但连接平末端的之间的效率较低。
（2）与DNA聚合酶作用的异同:DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。
DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键。
3.“分子运输车”——载体（1）载体具备的条件：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DNA片段插入。
③具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。
（2）最常用的载体是质粒,它是一种裸露的、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。
（3）其它载体：入噬菌体的衍生物、动植物病毒原核基因注意：起始密码：位于mRNA上，开始蛋白质的合成；终止密码：位于mRNA上，终止蛋白质的合成。
真核基因(二)基因工程的基本操作程序第一步：目的基因的获取1.目的基因是指：编码蛋白质的结构基因。
高中生物选修3知识点总结
选修3易考知识点背诵专题1 基因工程基因工程的概念基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，又叫做DNA重组技术。
（一）基因工程的基本工具1.“分子手术刀”——限制性核酸切酶（限制酶）（1）来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。
（2）功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，因此具有专一性。
（3）结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端和平末端。
2.“分子缝合针”——DNA连接酶(1)两种DNA连接酶（E·coliDNA连接酶和T4-DNA连接酶）的比较：①相同点：都缝合磷酸二酯键。
②区别：E·coliDNA连接酶来源于T4噬菌体，只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来；而T4DNA连接酶能缝合两种末端，但连接平末端的之间的效率较低。
(2)与DNA聚合酶作用的异同:DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。
DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键。
3.“分子运输车”——载体（1）载体具备的条件：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DNA片段插入。
③具有标记基因，供重组DNA 的鉴定和选择。
（2）最常用的载体是质粒,它是一种裸露的、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。
（3）其它载体：噬菌体的衍生物、动植物病毒(二)基因工程的基本操作程序第一步：目的基因的获取1.目的基因是指：编码蛋白质的结构基因。
2.原核基因采取直接分离获得，真核基因是人工合成。
人工合成目的基因的常用方法有反转录法_和化学合成法_。
3.PCR技术扩增目的基因（1）原理：DNA双链复制（2）过程：第一步：加热至90～95℃DNA解链；第二步：冷却到55～60℃，引物结合到互补DNA链；第三步：加热至70～75℃，热稳定DNA聚合酶从引物起始互补链的合成。
生物选修3基因工程知识点归纳
AGGTCACGTCG TCCAGTGCAGC AGGUCACGUCG
RNA聚合酶
RNA聚合酶
精品课件
非编码区
真核细胞的基因结构
编码区
非编码区
编码区下游
RNA聚合酶
结合位点 外显子
内含子
(能编码蛋白质) (不能编码蛋白质)
调控遗传信息的表达 (调控序列)
精品课件
6. 原核生物与真核生物基因结构的主要区别是什么？
不一定
13.将切下来的DNA片段拼接成新的DNA分子，需要什么工具？
14.DNA连接酶的作用是什么？ DNA连接酶可将__双__链__D_N_A_片__段__之间的缝隙“缝合”起来，
即恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的__磷__酸__二__酯__键__。
精品课件
15.互补的黏性末端之间的碱基对间的氢键的恢复，与酶有关吗？ 无关 16.DNA连接酶对所连接的DNA片段的碱基序列有严格要求吗？ 没有 17.DNA连接酶有连接单链DNA的本领吗？
不需要
构建基因表达载体 连接滞后链上的 冈崎片段
精品课件
蛋白质
将单个脱氧核苷酸 合成互补子链
需要
PCR技术需要耐高温的 DNA聚合酶，即Taq酶 将游离脱氧核苷酸连接 到引物，形成互补子链
20.能否把目的基因直接导入受体细胞？需要什么工具？
21.载体的作用是什么？
① 作为运载工具，将外源基因转移到受体细胞中去； ② 使外源基因能在受体细胞内稳定保存、复制和表达。
14.进行PCR时，怎样使DNA双链解开？
利用DNA的热变性原理
在80℃-100℃的温度范围内，DNA的双螺旋结构解体，双链分开
精品课件
15.高温解决了打开双链的问题，但怎样解决DNA聚合酶失活的问题？ 需要一种耐高温的DNA聚合酶，即Taq酶（70℃-75℃）
生物选修三基因工程知识点
专题１基因工程1.1 DNA重组技术的基本工具１．基因工程又叫DNA重组技术，是指按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
操作水平是DNA分子水平，操作环境是在体外。
２．“分子手术刀”──限制性核酸内切酶。
这类酶主要是从原核生物中分离纯化出来的。
迄今已从近300种微生物中分离出了约4000种限制酶。
能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列；切开两个两个核苷酸之间的磷酸二酯键，形成黏性末端或平末端。
３．“分子缝合针”──DNA连接酶。
将切下来的DNA片段拼接成新的DNA 分子，恢复被限制酶切开的磷酸二酯键。
种类：1）E.coli DNA连接酶：只能将双链DNA片段互补的粘性末端之间连接起来2）T4 DNA连接酶：既可以“缝合”双链DNA片段互补的粘性末端，又可以“缝合”双链DNA片段的平末端，但连接平末端之间的效率比较低４．“分子运输车”──基因进入受体细胞的载体。
作为载体的必要条件：能自我复制、有切割位点、有遗传标记基因等。
载体的种类：细菌质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒1.2 基因工程的基本操作程序１．基因工程的基本操作步骤主要包括：目的基因的获取；基因表达载体的构建；将目的基因导入受体细胞；目的基因的检测与鉴定。
２.目的基因的获取方法：从基因文库中获取、利用PCR提取目的基因、人工合成法。
3.PCR是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。
原理DNA双链复制。
条件：模板DNA；RNA引物；四种脱氧核苷酸；热稳定DNA聚合酶（Taq 酶）。
方法：DNA受热变性解旋为单链、冷却后RNA引物与单链相应互补序列结合、DNA聚合酶作用下延伸合成互补链。
4．基因表达载体的功能：使目的基因在受体细胞中稳定存在；可以遗传给下一代；使目的基因能够表达和发挥作用。
5．基因表达的载体的组成目的基因 +启动子 + 终止子 + 标记基因6．转化：目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。
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选修 3?现代生物科技专题?知识点总结专题 1基因工程基因工程的见解基因工程是指依照人们的梦想，进行严格的设计，经过体外DNA重组和转基因技术，赐予生物以新的遗传特色，创立出更吻合人们需要的新的生物种类和生物产品。
基因工程是在DNA分子水平进步行设计和施工的，又叫做DNA 重组技术。
〔一〕基因工程的根本工具1. “分子手术刀〞——限制性核酸内切酶〔限制酶〕〔 1〕本源：主若是从原核生物中分别纯化出来的。
〔 2〕功能：可以鉴别双链 DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，因此拥有专一性。
〔 3〕结果：经限制酶切割产生的DNA片段尾端平时有两种形式：黏性尾端和平尾端。
2.“分子缝合针〞—— DNA连接酶(1)两种 DNA连接酶〔 E· coliDNA 连接酶和 T4- DNA连接酶〕的比较：①相同点：都缝合磷酸二酯键。
②差异： E· coliDNA 连接酶本源于大肠杆菌，只能将双链DNA片段互补的黏性尾端之间的磷酸二酯键连接起来；而 T4DNA连接酶能缝合两种尾端，但连接平尾端的之间的效率较低。
(2)与 DNA聚合酶作用的异同 :DNA 聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的尾端，形成磷酸二酯键。
DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键。
DNA连接酶DNA聚合酶不相同点连接的 DNA双链单链模板不要模板要模板连接的对象 2 个 DNA片段单个脱氧核苷酸加到已存在的单链DNA片段上相同点作用实质形成磷酸二酯键化学实质蛋白质3.“分子运输车〞——载体（1〕载体具备的条件：①能在受体细胞中复制并牢固保存。
②拥有一至多个限制酶切点，供外源 DNA片段插入。
③拥有标记基因，供重组 DNA的判断和选择。
（2〕最常用的载体是质粒 , 它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外，并拥有自我复制能力的双链环状 DNA分子。
生物选修三知识点总结
生物选修三知识点总结一、基因工程基因工程，又称为 DNA 重组技术，是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。
（一）基因工程的工具1、限制性核酸内切酶（简称限制酶）来源：主要从原核生物中分离纯化出来。
作用特点：能够识别双链 DNA 分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。
结果：产生黏性末端或平末端。
2、 DNA 连接酶作用：将两个具有相同末端的 DNA 片段连接起来，形成磷酸二酯键。
类型：E·coli DNA 连接酶和 T4DNA 连接酶。
3、载体常用载体：质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。
质粒的特点：能自我复制；有一个至多个限制酶切割位点；有特殊的标记基因。
（二）基因工程的基本操作程序1、目的基因的获取从基因文库中获取利用 PCR 技术扩增目的基因人工合成2、基因表达载体的构建（基因工程的核心）目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时，使目的基因能够表达和发挥作用。
组成：目的基因、启动子、终止子、标记基因等。
3、将目的基因导入受体细胞导入植物细胞：采用农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法等。
导入动物细胞：常用显微注射法。
导入微生物细胞：常用感受态细胞法。
4、目的基因的检测与鉴定分子水平的检测：检测转基因生物染色体的 DNA 是否插入目的基因，采用 DNA 分子杂交技术；检测目的基因是否转录出 mRNA，采用分子杂交技术；检测目的基因是否翻译成蛋白质，采用抗原—抗体杂交技术。
个体水平的鉴定：如抗虫或抗病的接种实验。
二、细胞工程（一）植物细胞工程1、植物组织培养技术原理：植物细胞的全能性。
过程：离体的植物器官、组织或细胞经过脱分化形成愈伤组织，再经过再分化形成根、芽等器官，进而发育成完整的植株。
2、植物体细胞杂交技术原理：细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。
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专题1 基因工程基因工程概念：●基因工程又名DNA重组技术或转基因技术●原理：基因重组●水平：DNA分子水平●操作对象：基因●特点：按照人们的意愿，定向改变生物性状1、1基因工程的基本工具1、基因工程：是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，又叫做DNA重组技术。
原理是基因重组。
2、基因工程的基本工具：限制性核酸内切酶、DNA连接酶、载体3、限制性核酸内切酶（限制酶）（1）来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。
（2）功能特点：①能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列；②使每一条链中特定部位（识别位点）的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开③结果：形成黏性末端和平末端（3）例子：EcoRⅠ、SmaⅠ4、DNA连接酶(1)两种DNA连接酶：E.coli DNA连接酶和T4DNA连接酶①相同点：都缝合磷酸二酯键。
②区别：T4DNA连接酶来源于T4噬菌体，能够连接粘性末端和平末端E.coli DNA连接酶来源于大肠杆菌，只能连接粘性末端5、载体（1）载体具备的条件：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DNA片段插入。
③具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。
（2）载体种类：质粒、噬菌体的衍生物、动植物病毒（3）最常用的载体是质粒,它是一种裸露的、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。
（4）真正用作载体的质粒，都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的。
（5）改造后的质粒结构：一个或多个酶切位点；复制原点；标记基因1、2基因工程的基本操作程序1、基因工程的基本操作程序：①目的基因的获取②基因表达载体的构建（核心）③将目的基因导入受体细胞④目的基因的检测与鉴定2、目的基因：编码蛋白质的结构基因3、目的基因的来源：①从自然界已有的物种中分离②人工方法合成4、获取目的基因的常用方法：①从基因文库中获取（基因组文库，cDNA文库）②利用PCR技术扩增③人工合成（反转录法_和化学合成法。
高考生物选修三必记知识点
13.对供体和受体同时用激素同期发情处理是为了保证 供体和受体具有相同的生理状态，以确保胚胎移植 后能正常发育。
精品课件
14.动物克隆操作过程中要将来源于体细胞的核移植
到去核卵细胞中，其原因是去核卵细胞内含有的
细胞质成分更能促进细胞核的分化，全能性更易
表达，并且卵细胞大，易操作。
15.哺乳动物的胚胎干细胞简称ES或EK细胞，是由早
5.试管婴儿是利用体外受精和胚胎移植等技术繁殖个 体，其主要目的是解决不孕夫妇的生育问题。
6.设计试管婴儿与试管婴儿相比需在胚胎移植前对胚 胎进行遗传学诊断，以筛选符合特殊要求的胚胎， 进而生出特定类型的婴儿。
精品课件
7.基因检测是指通过基因芯片对被检测者细胞中的 DNA分子或蛋白质进行检测，分析出被检测者所含 的各种致病基因(疾病)和疾病易感基因情况的一种 技术。由于直接检测基因较困难，可测定基因表达 的产物——蛋白质。原理是DNA分子杂交或抗原抗体杂交。
6.利用植物分生组织(如茎尖、根尖)进行培养，可以 使新长成的植株脱除病毒。
7.植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽或腋 芽，包上人工种皮就可以形成人工种子。 （人工种子中可以加入适量的养分、无机盐、有机 碳源以及农药、抗生素、有益菌等，以利于胚状体 生长发育成幼苗）
精品课件
8.动物细胞培养的结果是获得细胞群，动物体细胞 核移植的结果是获得与供体遗传物质基本相同的 个体
查 11.胚胎分割时，应选择发育到桑椹胚或囊胚时期的
胚胎进行操作。
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12.对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意将内细胞团 均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步 发育(内细胞团多的部分发育能力强，少的部分发 育受阻或发育不良，甚至不能发育)。 胚胎分割的份数越多，操作的难度就会越 大，移植的成功率就越低。
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14.动物克隆操作过程中要将来源于体细胞的核移植
到去核卵细胞中，其原因是去核卵细胞内含有的
细胞质成分更能促进细胞核的分化，全能性更易
表达，并且卵细胞大，易操作。
15.哺乳动物的胚胎干细胞简称ES或EK细胞，是由早
5.试管婴儿是利用体外受精和胚胎移植等技术繁殖个 体，其主要目的是解决不孕夫妇的生育问题。
6.设计试管婴儿与试管婴儿相比需在胚胎移植前对胚 胎进行遗传学诊断，以筛选符合特殊要求的胚胎， 进而生出特定类型的婴儿。
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7.基因检测是指通过基因芯片对被检测者细胞中的 DNA分子或蛋白质进行检测，分析出被检测者所含 的各种致病基因(疾病)和疾病易感基因情况的一种 技术。由于直接检测基因较困难，可测定基因表达 的产物——蛋白质。原理是DNA分子杂交或抗原抗体杂交。
6.利用植物分生组织(如茎尖、根尖)进行培养，可以 使新长成的植株脱除病毒。
7.植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽或腋 芽，包上人工种皮就可以形成人工种子。 （人工种子中可以加入适量的养分、无机盐、有机 碳源以及农药、抗生素、有益菌等，以利于胚状体 生长发育成幼苗）
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8.动物细胞培养的结果是获得细胞群，动物体细胞 核移植的结果是获得与供体遗传物质基本相同的 个体
查 11.胚胎分割时，应选择发育到桑椹胚或囊胚时期的
胚胎进行操作。
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12.对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意将内细胞团 均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步 发育(内细胞团多的部分发育能力强，少的部分发 育受阻或发育不良，甚至不能发育)。 胚胎分割的份数越多，操作的难度就会越 大，移植的成功率就越低。
生物选修三知识点总结
生物选修三知识点总结一、基因工程基因工程，也叫 DNA 重组技术，是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。
（一）基因工程的基本工具1、“分子手术刀”——限制性核酸内切酶（限制酶）来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。
作用：能够识别双链 DNA 分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。
特点：具有特异性，即一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割 DNA 分子。
2、“分子缝合针”——DNA 连接酶作用：将两个具有相同末端的 DNA 片段连接起来，形成磷酸二酯键。
种类：E·coli DNA 连接酶和 T4DNA 连接酶。
E·coli DNA 连接酶只能连接黏性末端，T4DNA 连接酶既能连接黏性末端，又能连接平末端，但连接平末端的效率较低。
3、“分子运输车”——载体作用：将目的基因导入受体细胞。
具备的条件：能在受体细胞中复制并稳定保存；具有一至多个限制酶切点，供外源 DNA 片段插入；具有标记基因，便于筛选。
种类：质粒（最常用）、噬菌体的衍生物、动植物病毒等。
（二）基因工程的基本操作程序1、目的基因的获取从基因文库中获取：基因文库包括基因组文库和部分基因文库（如cDNA 文库）。
利用 PCR 技术扩增目的基因：PCR 是一项在生物体外复制特定DNA 片段的核酸合成技术。
人工合成：如果基因较小，核苷酸序列已知，可以通过 DNA 合成仪用化学方法直接人工合成。
2、基因表达载体的构建（基因工程的核心）目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用。
组成：目的基因、启动子、终止子、标记基因等。
3、将目的基因导入受体细胞导入植物细胞：常用农杆菌转化法（双子叶植物和裸子植物）、基因枪法（单子叶植物）、花粉管通道法。
高中生物选修三必考、必背知识点
生物选修 3 知识点专题 1 ? 基因工程基因工程的观点基因工程是指依照人们的梦想，进行严格的设计，经过_________________，给予生物以 _____________，创建出。
基因工程是在 _____________长进行设计和施工的，又叫做 _____________。
（一）基因工程的基本工具1.“分子手术刀”—— __________________________（ 1）根源：主假如从 _____________中分别纯化出来的。
（ 2）功能：能够辨别双链DNA 分子的某种 ______的核苷酸序列，而且使每一条链中_______部位的两个核苷酸之间的_____________断开，所以拥有 _____性。
（ 3）结果：经限制酶切割产生的DNA_________和 _______片段尾端往常有两种形式：_2.“分子缝合针”—— _________(1)两种 DNA 连结酶（和）的比较：①同样点：都缝合 _________键。
②差别： E· coliDNA 连结酶根源于 _________，只好将双链DNA 片段互补的 _______之间的磷酸二酯键连结起来；而T4DNA 连结酶能缝合_______，但连结平尾端的之间的效率较_。
(2)与 DNA 聚合酶作用的异同 :DNA 聚合酶只好将 _________加到已有的核苷酸片段的尾端，形成磷酸二酯键。
DNA 连结酶是连结 _________的尾端，形成磷酸二酯键。
3.“分子运输车”—— _________（ 1）载体具备的条件：①。
②。
③。
（ 2）最常用的载体是 _____,它是一种裸露的、构造简单的、独立于，并拥有 _________能力的_________DNA分子。
（ 3）其余载体： _______________________(二)基因工程的基本操作程序____第一步： __________________1.目的基因是指：。
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专题 1 基因工程基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过___基因拼接_和_DNA重组_等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
由于基因工程是在_DNA 分子_水平上进行设计和施工的，因此又叫做_转基因技术_。
科技探索之路基础理论和技术的发展催生了基因工程。
20 世纪中叶，基础理论取得了重大突破●DNA 是遗传物质的证明1944 年，艾弗里等人通过不同类型肺炎双球菌的转化实验，不仅证明了生物的遗传物质是DNA，还证明了___DNA是主要遗传物质_。
●DNA 双螺旋结构和中心法则的确立1953 年，沃森和克里克建立了___DNA双螺旋结构___模型。
1958 年，梅塞尔松和斯塔尔用实验证明_DNA复制的方式-----半保留复制原则。
随后不久确立的中心法则，解开了 DNA 复制、转录和翻译过程之谜，阐明了遗传信息流动的方向。
●遗传密码的破译1963 年，尼伦伯格和马太破译编码氨基酸的遗传密码。
1966 年，霍拉纳用实验证实了尼伦伯格提出的遗传密码的存在。
这些成果不仅使人们认识到，自然界中从微生物到人类共用一套遗传密码_，而且为基因的分离和合成等提供了理论依据。
技术发明使基因工程的实施成为可能。
●基因转移载体的发现1967 年，罗思和赫林斯基发现细菌拟核 DNA 之外的质粒有_自我复制_能力，并可以在_细菌细胞间转移，这一发现为基因转移找到了一种运载工具。
●工具酶的发现1970 年，阿尔伯、内森斯，史密斯在细菌中发现了第一个限制性内切酶（简称限制酶）后，20 世纪 70 年代初相继发现了多种限制酶和连接酶，以及逆转录酶，这些发现为 DNA 的切割、连接以及功能基因的获得创造了条件。
●DNA 合成和测序技术的发明自 1965 年，桑格发明氨基酸序列分析技术后，1977 年，科学家又发明了 DNA 序列分析的方法，为基因序列图的绘制提供了可能，之后，DNA 合成仪的问世又为引物、探针和小分子DNA基因的获得提供了方便。
●DNA 体外重组的实现1972 年伯格首先在体外进行了 DNA 改造的研究，成功地构建了第一个体外重组 DNA 分子。
重组 A DNA 表达实验的成功1973 年，博耶和科恩选用仅含单一 EcoRI 酶切位点的载体质粒pSC101，使之与非洲爪蟾核糖体蛋白基因的 DNA 片段重组。
重组的DNA 转入大肠杆菌 DNA 中，转录出相应的 mRNA。
这个实验证明了①_质粒不仅可以作为基因工程的载体，②重组DNA还可以进入受体细胞，③外源基因可以在原核细胞中成功表达，并实现了物种之间的的基因交流，至此表明基因工程正式诞生。
第一例转基因动物问世1980 年，科学家首次通过_显微注射法_培育出世界上第一个转基因小鼠。
1983 年，科学家又采用农杆菌转化法_法，培育出世界上第一例转基因烟草。
此后，基因工程进入了迅速发展阶段。
R PCR 故术的发明基因工程问世后，1988 年由穆里斯发明的 PCR 技术，使基因工程技术得到了进一步发展和完善。
1.1 A DNA 重组技术的基本工具我国拥有自主知识产权的转基因抗虫棉的培育，首先要在体外对含有抗虫基因_基因的 DNA 分子进行“切割”、改造、修饰和“拼接”，然后，导入_棉花体___细胞内，并使重组 DNA 在细胞中_表达___。
限制性核酸内切酶——“分子手术刀”切割DNA的工具是限制性核酸内切酶（restrictionen donucleases)，又称限制酶（restriction enzyme）。
这类酶主要是从原核生物中分离纯化出来的。
迄今已从近300种不同的微生物中分离出了约4000种限制酶。
它们能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开（图1-2）。
大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成，例如，Eco RI、Sma I限制酶识别的序列均为6个核苷酸，也有少数限制酶的识别序列由4、5或8个核苷酸组成。
DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式—黏性末端和平末端（图1-3）。
当限制酶在它识别序列的中心轴线（图中虚线）两侧将DNA的两条链分别切开时，产生的是黏性末端，而当限制酶在它识别序列的中心轴线处切开时，产生的则是平末端。
寻根问底：根据你所掌握的知识，你能推测限制酶存在于原核生物中的作用是什么吗？提示：原核生物容易受到自然界外源 DNA 的入侵。
限制酶就是细菌的一种防御性工具，限制酶在原核生物中主要起到__切割外源DNA__、使之失效，从而达到保护自身的目的。
生物技术资料卡：限制酶的命名用生物_属名的头一个字母与_种名的头两个字母，组成了 3 个字母的略语，以此来表示这个酶是从哪个生物中分离出来的。
例如，一种限制酶是从大肠杆菌（ Escherichia coli ）的 R 型菌株分离来的，就用字母_EcoR_表示；如果它是从大肠杆菌R 菌株中分离出来的第一个限制酶，则进一步表示成_EcoRI___。
A DNA 连接酶——“分子缝合针”将切下来的 DNA 片段拼接成新的 DNA 分子，是靠 DNA 连接酶来完成的。
根据酶的来源不同，可以将这些酶分为两类：一类是从_大肠杆菌__中分离得到的，称为 E·coli DNA 连接酶；另一类是从_T4_噬菌体_中分离出来的，称为 T4DNA 连接酶。
这两类酶都是将双链 DNA 片段“缝合”起来，恢复被_ 限制酶_____切开的两个核苷酸之间的__磷酸二酯键_。
E·coli DNA 连接酶只能将双链DNA 片段互补的_黏性_末端之间连接起来。
而 T 4 DNA 连接酶既可以“缝合”双链 DNA 片段互补的黏性末端，又可以“缝合”双链 DNA 片段的平末端，但连接_平末端之间的效率比较低。
寻根问底：DNA 连接酶与 DNA 聚合酶是一回事吗？为什么？提示：（1）DNA 聚合酶将_单个核苷酸_ 加到已有的核酸片段的 3′末端的羟基上，形成磷酸二酯键；而 DNA 连接酶是在__之间形成磷酸二酯键。
（2）DNA 聚合酶起作用时需要以一条 DNA 链为_模板__；而 DNA 连接酶是将 DNA 双链上的两个缺口同时连接起来。
因此 DNA连接酶不需要_模板___。
（3）旁栏思考：想一想，具备什么条件才能充当“分子运输车”？提示：通常是利用质粒（plasmid）作为载体（vector），将基因送入细胞中。
质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外及对受体细胞无害等，并具有自我复制能力的很小的双链环状DNA分子。
基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”通常是利用_质粒___作为载体，将基因送入细胞中。
质粒 DNA 分子上有一个至多个限制酶切割位点，供_DNA片段（基因）插入其中_。
携带外源 DNA 片段的质粒进入受体细胞后，在细胞中进行自我复制__，或整合到_染色体DNA_上，随染色体 DNA 进行同步复制。
质粒 DNA 分子上有特殊的 _标记基因，如四环素抗性基因、氨苄青霉素抗性基因等标记基因，供__重组DNA的鉴定和选择_。
在基因工程中使用的载体除质粒外，还有_λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。
在进行基因工程操作中，真正被用作载体的质粒，都是在天然质粒的基础上进行过_人工改造_的。
2.联系你已有的知识，想一想，为什么限制酶不剪切细菌本身的 DNA? 提示：生物在长期演化过程中，含有某种限制酶的细胞，其 DNA 分子中或者，或者，使限制酶不能将其切开。
这样，尽管细菌中含有某种限制酶也不会使自身的 DNA 被切断，并且可以防止。
3.天然的 DNA 分子可以直接用做基因工程载体吗？提示：自然存在的质粒 DNA 分子并不完全具备作为运载体的条件，都要进行_人工改造_后才能用于基因工程操作。
31.2 基因工程的基本操作程序求异思维：你能推测出由 mRNA 反转录形成 cDNA 的过程大致分为哪些步骤吗？提示：第一步，_反转录_酶以 RNA 为模板合成一条与 RNA 互补的DNA 单链，形成 RNA-DNA 杂交分子。
第二步，核酸酶H 使 RNA-DNA 杂交分子中的 RNA 链_解开___，使之变成单链的 DNA。
第三步，以单链 DNA 为模板，在_DNA聚合酶_的作用下合成另一条互补的 DNA 链，形成双链 DNA 分子。
目的基因的获取获取目的基因是实施基因工程的第一步。
目的基因可以从 __自然界中已有的物种中分离出来，也可以_用人工的方法合成__。
目的基因主要是_指编码蛋白质_的基因，例如，与生物抗逆性相关的基因、与优良品质相关的基因、与生物药物和保健品相关的基因、与毒物降解相关的基因，以及与工业所需用酶相关的基因等，也可以是一些具有_调控_作用的因子。
从基因文库中获取目的基因将含有某种生物不同基因的许多 DNA 片段，导入_受体菌__中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因，称为基因文库。
基因文库就像一座图书馆，每一个基因就是一本书。
如果一座“图书馆”中包含了一种生物_所有___的基因，那么，我们就可以说这个基因文库很大，就像国家图书馆，这种基因文库叫做基因组文库。
也有一些基因文库比较小，就像某个市或某个单位的图书馆，只包含了一种生物的__一部分_基因，这种基因文库叫做部分基因文库，如__cDNA___。
怎样从基因文库中得到我们所需的目的基因呢？这还是一件比较复杂的事情，简单地说就是根据___目的基因__的有关信息，例如，根据基因的_核苷酸序列_、基因的_功能、基因在_染色体上的位置、基因的__转录产物___mRNA，以及基因的_表达产物_蛋白质等特性来获取目的基因。
►寻根问底：为什么要构建基因文库？直接从含目的基因的生物体内提取不行吗？提示：构建基因文库是获取目的基因的方法之一，并不是惟一的方式。
如果所需要的目的基因序列已知，就可以通过PCR 方式从含有该基因的生物的 DNA 中，直接获得。
也可以通过反转录，用 PCR 方式从mRNA 中获得，不一定要构建基因文库。
但如果所需要的目的基因的序列完全不知，或只知道目的基因序列的一段，或想从一种生物体内获得许多基因，或者想知道这种生物与另一种生物之间有多少基因不同，或者想知道一种生物在个体发育的不同阶段表达的基因有什么不同，或者想得到一种生物的全基因组序列，往往就需要构建基因文库。
生物技术资料卡：基因文库的构建将某种生物体内的 DNA 全部提取出来，选用适当的__限制酶_，将DNA 切成一定范围大小的 DNA 片段，然后，将这些 DNA片段分别与__载体连接起来，导入_受体菌_中储存，每个受体菌都含有了一段不同的 DNA 片段。
也就是说，这个群体包含了这种生物的所有基因，叫做这种生物的基因组文库。