一、学习目标

• 掌握本章 重组 DNA 技术的基本工具、基因工程的基本操作程序、基因工程的应用、蛋白质工程的原理和应用 的原理、流程和应用。
• 能根据目标选择材料与技术，说明关键控制条件、检测方法和结果边界。
• 能从科学、工程、安全和伦理多个维度评价现代生物技术。

二、核心概念

重组 DNA 技术的基本工具： 限制性内切核酸酶识别特定序列并切割 DNA，DNA 连接酶连接片段，载体把目的基因送入受体细胞并帮助复制或表达。

基因工程的基本操作程序： 基本程序包括目的基因的筛选与获取、基因表达载体构建、将目的基因导入受体细胞，以及目的基因检测与鉴定。

基因工程的应用： 基因工程可改良作物和动物性状、生产药物与工业酶、开展疾病诊断研究和环境治理。

蛋白质工程的原理和应用： 蛋白质工程从预期功能出发设计蛋白质结构，推测氨基酸序列并改造相应基因，再通过表达和筛选获得目标蛋白。

生物技术不是孤立的操作清单，而是“原理—材料—流程—控制—检测—应用—治理”组成的完整工程系统。

三、重点知识

四、知识点讲解

知识图呈现本章的主要技术路线或评价框架，阅读时重点追踪每一步的输入、处理、输出和验证。

1. 重组 DNA 技术的基本工具

限制性内切核酸酶识别特定序列并切割 DNA，DNA 连接酶连接片段，载体把目的基因送入受体细胞并帮助复制或表达。

重点理解： 常用载体包括质粒、噬菌体和动植物病毒改造载体，需具备复制原点、标记基因和一个或多个限制酶切位点等；工具酶的底物和作用部位要准确区分。

分析工程问题要把目标、材料、技术环节、控制条件、检测指标和安全边界连成完整流程；讨论应用时同时评价效益、风险、伦理和治理。

2. 基因工程的基本操作程序

基本程序包括目的基因的筛选与获取、基因表达载体构建、将目的基因导入受体细胞，以及目的基因检测与鉴定。

重点理解： PCR 可在体外扩增特定 DNA，需模板、引物、耐高温 DNA 聚合酶和原料；表达载体中启动子、终止子和标记基因功能不同，分子检测与个体性状鉴定相互补充。

分析工程问题要把目标、材料、技术环节、控制条件、检测指标和安全边界连成完整流程；讨论应用时同时评价效益、风险、伦理和治理。

3. 基因工程的应用

基因工程可改良作物和动物性状、生产药物与工业酶、开展疾病诊断研究和环境治理。

重点理解： 应用评价既看目标性状和效益，也要监测非预期影响、基因表达稳定性和生态风险，具体产品必须经过规范评估。

分析工程问题要把目标、材料、技术环节、控制条件、检测指标和安全边界连成完整流程；讨论应用时同时评价效益、风险、伦理和治理。

4. 蛋白质工程的原理和应用

蛋白质工程从预期功能出发设计蛋白质结构，推测氨基酸序列并改造相应基因，再通过表达和筛选获得目标蛋白。

重点理解： 改造对象最终落在基因序列上；蛋白质结构与功能关系复杂，需要计算设计、实验验证和迭代优化，可用于提高酶稳定性、亲和力或药物性能。

分析工程问题要把目标、材料、技术环节、控制条件、检测指标和安全边界连成完整流程；讨论应用时同时评价效益、风险、伦理和治理。

五、易错点

六、例题

例题 1

DNA 连接酶能任意切开目的基因吗？

解析： 先明确技术目标和关键条件，再判断每一步的作用、限制及验证方法。

答案： 不能；限制酶负责识别并切割，DNA 连接酶负责连接 DNA 片段。

例题 2

检测到目的基因是否说明性状一定表现？

解析： 先明确技术目标和关键条件，再判断每一步的作用、限制及验证方法。

答案： 不一定，还需检测转录、翻译或产物活性，并进行个体水平鉴定。

七、练习题和答案

1. 说明“重组 DNA 技术的基本工具”的核心技术或评价原则。
2. 说明“基因工程的基本操作程序”的核心技术或评价原则。
3. 说明“基因工程的应用”的核心技术或评价原则。
4. 比较本章两项容易混淆的技术，写出材料、步骤或用途差异。
5. 针对一个生物技术应用，提出效益、风险和监测指标。

参考答案

1. 限制性内切核酸酶识别特定序列并切割 DNA，DNA 连接酶连接片段，载体把目的基因送入受体细胞并帮助复制或表达。
2. 基本程序包括目的基因的筛选与获取、基因表达载体构建、将目的基因导入受体细胞，以及目的基因检测与鉴定。
3. 基因工程可改良作物和动物性状、生产药物与工业酶、开展疾病诊断研究和环境治理。
4. 答案开放，但要选定明确对象并至少比较两个维度。
5. 答案开放，应包含预期效益、可能风险、证据来源、监测方法和应对措施。