【生物】高中生物选修三：基因工程
[本文适用于2015、2016级人教版生物课本]
[本文可作各位dalao闲暇时或文化课复健之用]
[不建议读者在毫无基础的情况下阅读此文，应先通读课本]
最近刚好也在复习选修三，就把知识清单简单写一下。之后随着复习还会把后面几章的内容补上orz
某狼的知识水平有限，如果发现问题请务必QQ或blog留言告诉我，非常感谢qwq
——3.14更新：基因治疗的概念；”反转录法”更名为”逆转录法”。
——3.23更新：农杆菌转化法
——4.24更新：大改。DNA连接酶；基因工程的实质；基因工程能够实施的原因等。
概述
《基因工程》一章主要有三个问题：
什么是基因工程（What）？如何进行基因工程（How）？基因工程有什么用（Why）？
基因工程又叫做DNA重组技术，其本质即为基因重组。
因此，基因工程的成果一般为结合了多种生物的优点，或能为人类生产药物的生物。
基因作为DNA片段，必须存在于DNA上，进行转录、翻译，才能发挥作用。
本章的主要内容就是如何保证目的基因能够在受体细胞中存在、复制、生效。
目的基因的获取
切割DNA的工具：限制性核酸内切酶（限制酶）
识别特定的DNA序列，切断特定的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。（同一DNA上可能有多个酶切位点）
切割后形成黏性末端或平末端。
拼接DNA的工具：DNA连接酶，连接DNA片段之间的磷酸二酯键。
E·coli DNA连接酶：只能连接黏性末端。
T4 DNA连接酶：可连接黏性末端/平末端，但连接平末端的效率较低。
基因获取方式：鸟枪法、反转录法
【鸟枪法】将DNA片段导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物不同的基因，称为基因文库。
文库中可能含有无用片段。
【逆转录法】用mRNA逆转录产生互补DNA（cDNA）片段，导入受体菌群体中储存，称为cDNA文库。
cDNA中无内含子，文库所有的片段都可以导入受体细胞。
PCR技术：多聚酶链式反应
前提：一段已知目的基因的核苷酸序列（用于合成引物）
合成条件：
①四种脱氧核苷酸
②DNA两条链（模板）
③Taq酶（耐高温聚合酶）
④一对引物（但引物不互补）
⑤温度控制
合成过程：
①变性（90-95℃）氢键断裂，DNA解旋
②退火（55-60℃）引物结合到互补DNA链，形成局部双链
③延伸（70-75℃）Taq酶从引物开始合成互补链
如果基因比较小且核苷酸序列已知（推测得出），可以用DNA合成仪直接人工合成。
核心：基因表达载体的构建
载体：质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等
选择载体的条件：
①能在宿主细胞内保存、复制
②有多个限制酶切位点
③具有某些标记基因（多为抗生素抗性基因）
④对受体细胞无害
载体的组成：启动子、终止子、标记基因、目的基因
启动子是一段特殊的DNA片段，是RNA聚合酶识别和结合的部位。
目的基因必须结合到载体上的原因：目的基因无启动子、复制原点等位点。
目的基因与运载体结合的过程，实际上是不同来源的基因重组的过程。
将目的基因导入受体细胞
目的基因进入受体细胞，且在受体细胞内维持稳定和表达的过程，称为转化。
植物
双子叶植物、裸子植物：农杆菌转化法（Ti质粒上的T-DNA）
双子叶植物在受到损伤时会在伤口处分泌大量酚类化合物，吸引农杆菌。
单子叶植物：基因枪法
我国科学家发明了高效低价的花粉管通道法。
动物
显微注射法（注射入受精卵）
微生物（大肠杆菌）
选用原因：原核生物繁殖快易培养、多为单细胞、遗传物质相对较少。
用Ca2+处理细胞，使细胞处于能吸收周围环境中DNA分子的感受态。
目的基因的检测与鉴定
①检测是否插入了目的基因
DNA分子杂交技术
②检测目的基因是否转录出了mRNA
（mRNA）分子杂交技术
③检测目的基因是否翻译成蛋白质
抗原-抗体杂交
④检测个体
在特定环境下实际培养（答题时要灵活处理）。可以利用抗生素抗性基因进行检测。
专题：各种酶及其作用部位
1.限制性核酸内切酶
磷酸二酯键。将DNA切成几个片段。
2.DNA连接酶
磷酸二酯键。将DNA片段重新连接成DNA链。
3.DNA水解酶
磷酸二酯键。将DNA初步水解为核苷酸，彻底水解为脱氧核糖、磷酸、含氮碱基。
4.DNA聚合酶
磷酸二酯键。将游离的脱氧核苷酸聚合成DNA长链，进行DNA复制。
5.RNA聚合酶
磷酸二酯键。类似DNA聚合酶，将游离的核苷酸聚合成RNA。
6.DNA解旋酶
氢键。打开DNA双螺旋，进行DNA复制、转录。
小结：氢键不是靠酶形成的。DNA解旋酶可断开氢键，其他酶都对磷酸二酯键产生作用。
*基因工程的应用
基因工程能够实行的原因：
1.不同生物共用一套遗传密码。（基因能跨物种甚至跨界表达的原因）
2.不同生物的DNA组成相同，结构相似。
植物基因工程
提高农作物抗逆性、改良农作物品质、利用植物生产药物。
举例：转基因抗虫棉、转基因烟草等
动物基因工程
提高动物生长速度、改善畜产品品质、利用动物生产药物和器官（生物反应器）。
举例：转生长激素基因鲤鱼、转基因羊（又叫乳腺反应器）
基因工程药物、基因治疗
基因工程药物即利用大肠杆菌、酵母菌等生产药物。
第一种基因工程药物：重组人胰岛素
基因治疗是指把正常基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。
蛋白质工程
基因工程原则上只能生产已存在的蛋白质，蛋白质工程可以设计改造出新的蛋白质。
蛋白质工程又被称为第二代基因工程。
操作步骤：
预期的蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列
