第1讲基因工程1.基因工程的诞生(Ⅰ）2.基因工程的原理及技术（含PCR技术）(Ⅱ）3。
基因工程的应用(Ⅱ）4.蛋白质工程（Ⅰ）1。
基因的结构与功能（生命观念)2。
基因工程的操作流程图及蛋白质的流程图等(科学思维）3。
基因工程的应用和蛋白质工程(科学探究）4.正确看待转基因生物与环境安全问题（社会责任）考点一基因工程的基本工具及基本程序1．基因工程的概念（1)概念：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。
(2)优点①与杂交育种相比：克服了远缘杂交不亲和的障碍。
②与诱变育种相比：定向改造生物的遗传性状。
2．基因工程的基本工具（1）限制性核酸内切酶(简称限制酶）。
①来源：主要来自原核生物。
②特点：具有专一性，表现在两个方面：识别——双链DNA分子的某种特定核苷酸序列.切割-—特定核苷酸序列中的特定位点。
③作用：断裂特定的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。
④作用结果错误!—错误!（2）DNA连接酶(3)载体①种类：质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。
②质粒的特点错误!③运载体的作用：携带外源DNA片段进入受体细胞。
3．基因工程的基本操作程序（1)目的基因的获取①从基因文库中获取②人工合成错误!③利用PCR技术扩增（2）基因表达载体的构建—-基因工程的核心①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。
②基因表达载体的组成(3）将目的基因导入受体细胞①转化含义：目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内遗传和表达的过程.②转化方法生物类型植物动物微生物受体细胞体细胞受精卵大肠杆菌或酵母菌等(4)目的基因的检测与鉴定4。
PCR技术(1)原理：DNA复制。
（2)前提：已知目的基因的一段核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物。
（3）条件：DNA模板、引物、热稳定DNA聚合酶和4种脱氧核苷酸.（4)扩增过程变性温度上升到90～95 ℃左右，双链DNA解链为单链复性温度下降到55～60 ℃左右，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合延伸温度上升到70～75 ℃左右，Taq 酶从引物起始合成互补链,可使新链由5′端向3′端延伸（5）结果：上述三步反应完成后,一个DNA分子就变成了两个DNA分子,随着重复次数的增多，DNA分子就以2n的形式增加.PCR的反应过程都是在PCR扩增仪中完成的。
1．限制酶的选择方法图甲图乙根据目的基因两端的限制酶切点确定限制酶的种类。
(1）应选择切点位于目的基因两端的限制酶，如图甲可选择PstⅠ。
(2)不能选择切点位于目的基因内部的限制酶，如图甲不能选择SmaⅠ.(3)为避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒，如图甲也可选择用PstⅠ和Eco RⅠ两种限制酶（但要确保质粒上也有这两种酶的切点).2．基因表达载体中启动子、终止子的来源(1)如果目的基因是从自然界中已有的物种中分离出来的，目的基因中已含有启动子、终止子,在构建基因表达载体时,不需要在质粒上接上特定的启动子、终止子。
（2）如果目的基因是通过人工方法合成的,或通过cDNA文库获得的，则目的基因是不含启动子和终止子的。
因此，在构建基因表达载体时，需要在与质粒结合之前,在目的基因的前后端接上特定的启动子、终止子。
3．受体细胞的选择受体细胞常用植物受精卵或体细胞(经组织培养）、动物受精卵（一般不用体细胞）、微生物（大肠杆菌、酵母菌)等。
要合成糖蛋白、有生物活性的胰岛素则必须用真核生物酵母菌(需内质网、高尔基体的加工、分泌)；一般不用支原体，原因是它营寄生生活；一定不能用哺乳动物成熟的红细胞，原因是它无细胞核,也没有核糖体等细胞器，不能合成蛋白质。
1．用基因工程生产乙肝疫苗时,若选用细菌为受体细胞，则不能得到引起免疫反应的基因表达产物,分析其原因。
提示：大肠杆菌为原核生物，没有真核生物所具有的内质网、高尔基体等结构,无法对核糖体合成的肽链进行加工.2．用箭头及简要的文字简述基因组文库和部分基因文库构建过程。
提示：基因组文库的构建过程：某种生物全部DNA错误!许多DNA片段错误!受体菌群体。
部分基因文库的构建过程:某种生物发育的某个时期的mRNA错误!cDNA错误!受体菌群体。
3．现有一长度为1 000碱基对(bp)的DNA分子，用限制酶Eco RⅠ酶切后得到的DNA分子仍是1 000 bp；用KpnⅠ单独酶切，得到400 bp和600 bp两种长度的DNA分子片段；用Eco RⅠ、KpnⅠ同时酶切后得到200 bp和600 bp两种长度的DNA分子片段。
尝试绘出该DNA分子的酶切图谱.提示:考查基因工程的工具1．图(a）中的三个DNA片段上依次表示出了Eco RⅠ、Bam HⅠ和Sau3AⅠ三种限制性内切酶的识别序列与切割位点，图(b)为某种表达载体的示意图(载体上的Eco RⅠ、Sau3AⅠ的切点是唯一的）。
图(a)图（b）根据基因工程的有关知识，回答下列问题：(1)经Bam HⅠ酶切后得到的目的基因可以与上述表达载体被________酶切后的产物连接,理由是________________________ ____________________________________________________ ____________.(2)若某人利用图（b)所示的表达载体获得了甲、乙、丙三种含有目的基因的重组子，如图（c)所示。
这三种重组子中，不能在宿主细胞中表达目的基因产物的有________，不能表达的原因是____________________________________________________________ ____________.甲乙丙图(c)（3)DNA连接酶是将两个DNA片段连接起来的酶，常见的有________和________________,其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是________。
[解析］(1)由题图可知，Bam H Ⅰ和Sau3AⅠ两种限制性内切酶的共同识别序列是，二者切割可以形成相同的黏性末端，因此经Bam HⅠ酶切得到的目的基因可以与图(b)所示表达载体被Sau3AⅠ酶切后的产物连接。
(2）在基因表达载体中，启动子应位于目的基因的首端,终止子应位于目的基因的尾端，这样基因才能顺利地转录，再完成翻译过程，即顺利表达。
图中甲所示的目的基因插入在启动子的上游，丙所示目的基因插入在终止子的下游，二者的目的基因均不能被转录，因此目的基因不能表达。
(3)常见的DNA连接酶有E·coli DNA连接酶和T4DNA连接酶,其中T4DNA连接酶既能连接黏性末端又能连接平末端。
［答案](1）Sau3AⅠ两种酶切割后产生的片段具有相同的黏性末端（2）甲和丙甲中目的基因插入在启动子的上游，丙中目的基因插入在终止子的下游，二者的目的基因均不能被转录(其他合理答案也可以)(3）E·coli DNA连接酶T4DNA连接酶T4DNA连接酶（其他合理答案即可）2．(2020·山东省高三二模）大肠杆菌β.半乳糖苷酶(Z酶）可催化底物（X-gal）水解产生蓝色物质。
在pUC18质粒中，lacZ′编码Z酶氨基端的一个片段（称为α。
肽），该质粒结构及限制酶识别位点如图甲所示.已知α.肽、缺失α.肽的Z酶片段单独存在时均无Z酶活性，共同存在时就会表现出Z酶活性.利用图乙中的DNA片段与pUC18质粒进行基因工程操作.甲乙(1）限制酶能催化双链DNA分子中____________(填化学键名称)的断裂。
本实验可使用限制酶________处理pUC18质粒和图乙中的DNA片段，再通过DNA连接酶连接，获得含目的基因的重组质粒。
(2)用重组质粒转化大肠杆菌，然后将大肠杆菌接种到含氨苄青霉素的固体培养基上进行培养，由于未发生转化的大肠杆菌没有该质粒，因而不具有________,在该培养基上不能生长。
从功能上划分，该培养基属于________培养基.（3）当上述培养基中含有X.gal时，生长出的菌落有蓝色和白色两种类型,其中含有重组质粒的大肠杆菌的菌落颜色为________，这是因为________________________________________。
为保证能通过菌落颜色辨别出含有重组质粒的大肠杆菌，本实验作为受体细胞的大肠杆菌中Z酶基因应满足的条件是_____________________。
[解析］（1)限制酶能催化双链DNA分子中磷酸二酯键的断裂，将DNA降解。
从图中可知，酶Hin dIII可破坏目的基因,而质粒和目的基因两侧都有酶SalⅠ识别位点，因此本实验可使用限制酶SalⅠ处理pUC18质粒和图乙中的DNA片段.（2）重组质粒上有氨苄青霉素抗性基因,由于未发生转化的大肠杆菌没有该质粒，因而不具有氨苄青霉素抗性，在含氨苄青霉素培养基上不能生长.从功能上划分,该培养基属于选择培养基，选择了含重组质粒的大肠杆菌。
(3)从图中可知，重组质粒是用酶SalⅠ分别处理过的质粒和目的基因片段形成的，重组质粒的lacZ′基因被破坏，不能合成β.半乳糖苷酶（Z酶)，不能催化底物(X.gal)水解产生蓝色物质,故呈菌落白色。
已知α.肽、缺失α肽的Z酶片段单独存在时均无Z酶活性，共同存在时就会表现出Z酶活性，为保证能通过菌落颜色辨别出含有重组质粒的大肠杆菌，本实验作为受体细胞的大肠杆菌中Z酶基因应满足的条件是编码α.肽的DNA序列缺失，其他序列正常.[答案］(1）磷酸二酯键SalⅠ（2）氨苄青霉素抗性选择(3）白色目的基因与质粒连接后使lac Z′被破坏，不能合成α.肽编码α。
肽的DNA序列缺失，其他序列正常基因工程的操作程序3．（2020·湖北省高三一模）新型肺炎的病原体——新冠病毒，结构如图所示（棘突、脂质膜、包膜成分都是含有蛋白质，它们分别是由病毒RNA的基因S、M、E的指导合成)。
根据相关知识回答下列问题：（1）新冠病毒侵染过程中，棘突首先与细胞膜上受体结合,可能作为病毒的疫苗。
如果利用基因工程研制新冠病毒疫苗，第一步是得到基因S，以用于后续操作，请简述获取S基因过程__________________________________。
基因工程的核心步骤是______________，完成该步骤所需要的酶有____________。
理论上，目的基因S应该导入________细胞中让其表达，以得到合适的产物。
（2)制备出来的“产品”必须具备________________________、________________________才能作为疫苗来使用。