⑴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 。
⑵原理（实质）： 基因重组 。
⑶特点：①目的性强（可以 定向 改造某些生物性状）；
②实现不同物种间的基因重组（打破生殖隔离/克服远缘杂交不亲和障碍）。
2.基因工程（DNA重组技术）的工具：限制酶 、DNA连接酶 、载体（最常用：质粒）。
基因工程（DNA重组技术）的工具酶：限制酶 、DNA连接酶 。
3. 限制性核酸内切酶（限制酶） ——“分子手术刀”：准确切割DNA 。
⑴来源（分布）：主要是从 原核生物 中分离纯化出来的。
⑵功能（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，因此具有 专一性（特异性） 。
⑶结果：DNA分子经限制性核酸内切酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式——
黏性末端 和 平末端 。
4. DNA连接酶 ——“分子缝合针”：将DNA片段连接起来。不具有专一性（特异性）。
⑴作用：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 。
⑵两种DNA连接酶（E·coli DNA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·coli DNA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；
T4 DNA连接酶来源于 T4噬菌体 ，能缝合双链DNA片段的 两种末端（ 互补的黏性末端和平末端 ），但连接平末端的之间的效率较 低 。
⑶与DNA聚合酶作用的异同:
DNA聚合酶是将 单个脱氧核苷酸 加到已有的核苷酸片段的末端，形成 磷酸二酯键 ，催化 DNA复制 过程， 需要 模板。
DNA连接酶是连接 两个双链DNA片段 的末端，形成 磷酸二酯键 ， 不需要 模板。
5.基因进入受体细胞的载体——“分子运输车” ：将重组DNA分子导入受体细胞
⑴载体具备的条件：
①有一个至多个 限制酶切割位点 ，供外源DNA片段（基因） 插入 其中。
②进入受体细胞后，在受体细胞中进行 自我复制 ，或整合到染色体DNA上，随染色体DNA进行 同步复制 ，并能在受体细胞中 稳定保存 。
③有特殊的 标记基因 ，供重组DNA的 鉴定和选择 。例如：四环素抗性基因，氨苄青霉素抗性基因……
⑵最常用的载体是 质粒 ,它是一种裸露的、结构简单的、独立于 细菌拟核之外 ，并具有 自我复制能力 的很小的 双链环状DNA分子 。
⑶其它载体： λ噬菌体的衍生物、 动植物病毒 。
6.基因工程的基本操作程序： 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 。
7.基因工程的第一步：目的基因的获取 。
⑴目的基因是指： 符合人们需要 的， 编码蛋白质 的基因 。
⑵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 。
⑶目的基因的获取方法：① 从基因文库中获取 目的基因；
② 利用PCR技术扩增 目的基因；
③通过DNA合成仪 用化学方法直接人工合成 目的基因。
▲基因文库：将含有某种生物不同基因的许多 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的不同的 基因 ，称为基因文库。
①种类 基因组文库：包含了一种生物 所有的 基因。
部分基因文库：只包含一种生物的 一部分 基因，如cDNA文库。
②从基因文库中获取目的基因：根据目的基因的 有关信息 获取目的基因。如：根据基因的 核苷酸序列 、基因的转录产物 mRNA 、基因的表达（翻译）产物 蛋白质 等特性来获取目的基因。、基因的 功能 、基因在染色体上的 位置
▲PCR：全称为 多聚酶链式反应 ，是一项在 生物体外 复制 特定DNA片段
的 核酸合成 技术。
①原理： DNA双链复制 。
②过程：a.加热至90～95℃ DNA受热变性后，解链为单链 ；
b.冷却到55～60℃， 引物与单链相应互补序列结合 ；
c.加热至70～75℃，在Taq 酶（热稳定DNA聚合酶）的作用下进行 延伸。
d.循环。
③特点：DNA数量呈 指数 形式式增加，即 2n（n为扩增循环的次数）。
④前提：要有一段 已知目的基因的核苷酸序列 ，以便根据这一序列合成引物。
8.基因工程的第二步：基因表达载体的构建——基因工程的核心。
⑴基因表达载体构建的目的（基因表达载体的功能）：
①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 ；
②使目的基因能够 表达和发挥作用 。
⑵基因表达载体的组成： 目的基因 ＋ 启动子 ＋ 终止子 ＋ 标记基因 。
①启动子：是一段有特殊结构的 DNA片段 ，位于基因的 首端 ，
是 RNA聚合酶 识别和结合的部位，
能 驱动 基因 转录出mRNA ，最终获得所需的 蛋白质 。
②终止子：也是一段有特殊结构的 DNA片段 ，位于基因的 尾端 ，
使 转录 在所需要的地方 停止 下来。
③标记基因的作用：是为了 鉴定 受体细胞中 是否含有目的基因 ，从而将 含有目的基因的细胞筛选出来。
④常用的标记基因是 抗生素抗性基因 ，如：氨苄青霉素抗性基因、四环素抗性基因、卡那霉素抗性基因……
⑶基因表达载体的构建过程：① 同种限制酶 处理质粒和含目的基因的DNA。
② DNA连接酶 连接切割后的质粒和目的基因。
9.基因工程的第三步：将目的基因导入受体细胞_。
①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。
②将目的基因导入植物细胞：采用最多的方法是 农杆菌转化法 ，
其次还有 基因枪法 和 花粉管通道法 等。
③将目的基因导入动物细胞：最常用也是最有效的方法是 显微注射技术 。
此方法的受体细胞多是 受精卵。（原因：受精卵的全能性最高。）
其次还可以是 胚胎干细胞 。（原因：胚胎干细胞具有发育的全能性。）
④将目的基因导入微生物细胞的方法是：先用 Ca2+ 处理细胞，使其成为 感受态细胞 ，再将 重组表达载体DNA分子 溶于缓冲液中与感受态细胞混合，在一定的温度下促进感受态细胞吸收DNA分子，完成转化过程。
⑤原核生物作为受体细胞的原因是 繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少 ，最常用的原核细胞是 大肠杆菌 。
⑥重组DNA导入受体细胞后，筛选含有基因表达载体受体细胞的依据是 标记基因是否表达 。
10.基因工程的第四步： 目的基因的检测与鉴定 ——检查基因工程是否做成功的第一步。
①检测转基因生物的DNA上是否 插入了目的基因 ，这是目的基因能否在受体细胞中稳定遗传的关键。方法是采用 DNA分子杂交 技术(DNA-mDNA)。
②检测目的基因是否 转录出mRNA ——检测目的基因是否发挥功能作用的第一步。方法是采用 分子杂交 技术(DNA-RNA)。
③检测目的基因是否 翻译成蛋白质 ，方法是采用 抗原—抗体杂交 技术。
④有时还需进行 个体生物学水平 的鉴定。如生物抗虫或抗病特性的鉴定，需要做抗虫或抗病的接种实验等。
11.基因工程的应用
①提高农作物的抗逆能力（如：抗虫、抗病、抗除草剂、抗干旱、抗盐碱……）
②利用转基因改良植物的品质。
③提高动物生长速度、改善畜产品品质、
④用转基因植物、动物和转基因工程菌生产药物。如：细胞因子、抗体、疫苗、激素……
⑤基因治疗：把 正常基因 导入病人体内，使该基因的 表达产物 发挥功能。
是治疗 遗传病 最有效的手段。
⑥基因诊断：又称为DNA诊断，是采用 基因检测 的方法来判断患者是否出现了基因异常或携带病原体。方法： DNA分子杂交 技术。
12.蛋白质工程：以 蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系 作为基础，通过
基因修饰或基因合成 ，对现有蛋白质进行 改造 ，或 制造 一种 新的蛋白质 ，以满足人类的生产和生活的需求。
13.蛋白质工程的基本途径/流程：预期 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→ 找到对应的 脱氧核苷酸 序列（基因）。
14.蛋白质工程与基因工程的区别：
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蛋白质工程
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基因工程
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实质
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通过对编码蛋白质的 基因 ，以定向改造天然蛋白质，甚至创造自然界不存在的蛋白质。进行 改造
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将一种生物的 基因 转移 到另一种生物体内，后者可以产生它本不能产生的蛋白质，进而表现出新的性状。
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结果
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可以合成 自然界不存在 的蛋白质
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只能生产 自然界已存在 的蛋白质
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联系
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蛋白质工程是在基因工程基础上，延伸出的 第二代基因工程 。
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15.蛋白质工程是一项 难度很大 的工程。
原因：蛋白质的 高级结构（空间结构） 十分复杂，科学家对其了解还很不够。
【单元巩固我提高】
一、选择题：本题包括30小题，每题2分，共60分。每小题只有一个选项最符合题意。
1、在基因工程中使用的限制性核酸内切酶，其作用是( )
A、将目的基因从染色体上切割出来
B、识别并切割特定的DNA核苷酸序列
C、将目的基因与运载体结合
D、将目的基因导入受体细胞
2、基因工程中常用细菌等原核生物作受体细胞的原因不包括( )
A、繁殖速度快 B、遗传物质相对较少
C、多为单细胞，操作简便 D、DNA为单链，变异少
3、基因工程是DNA分子水平的操作，下列有关基因工程的叙述中，错误的是( )
A、限制酶只用于切割获取目的基因
B、载体与目的基因必须用同一种限制酶处理
C、基因工程所用的工具酶是限制酶，DNA连接酶
D、带有目的基因的载体是否进入受体细胞需检测
4、运用现代生物技术，将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因整合到棉花细胞中，
为检测实验是否成功，最方便的方法是检测棉花植株是否有 ( )
A、抗虫基因 B、抗虫基因产物 C、新的细胞核 D、相应性状
5、培育转基因动物时的受体细胞是( )
A、受精卵 B、精细胞 C、卵细胞 D、体细胞
6、下列有关基因工程的应用中，对人类不利的是( )
A、制造“工程菌”用于药品生产
B、制造“超级菌”分解石油、农药
C、重组DNA诱发受体细胞基因突变
D、导入外源基因替换缺陷基因
7、作为基因的运输工具——运载体，必须具备的条件之一及理由是( )
