2026届新高考生物冲刺复习+基因工程的基本工具

2026届新高考生物冲刺复习基因工程的基因工具①分子手术刀：限制性内切核酸酶②分子缝合针：DNA连接酶③分子运输车：基因进入受体细胞的载体【实验】DNA的粗提取与鉴定基因工程基因工程是指按照人们的愿望，通过转基因等技术，赋予生物新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。从技术操作层面看，由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫作重组DNA技术。基因工程的概念【P327】00①手段：基因工程是指按照人们愿望，通过

等技术，

赋予生物新的遗传特性。②目的：创造除更符合人们需要的新的生物类型和

。③水平：

水平。④基础：生物化学、分子生物学和微生物学等学科。⑤意义：克服

的障碍，定向改造生物的

。转基因→原理：基因重组（广义上）。生物产品DNA分子遗传性状远缘杂交不亲和基因工程的理论基础【资料】人的胰岛素基因能通过拼接并在受体细胞大肠杆菌中表达出相同的蛋白质。【思考】1.大肠杆菌和人的遗传物质是：

。2.不同生物的DNA分子可以拼接在一起，原因是：①DNA分子的基本组成单位都是

;②DNA分子的空间结构都是规则的

;③DNA分子的

方式相同;3.一种生物的基因可以在另一种生物细胞内表达，原因是：①

是控制生物性状的基本单位;②遗传信息的传递都遵循

;③生物界共用一套

;DNA四种脱氧核苷酸

双螺旋结构

碱基互补配对基因中心法则遗传密码注：基因的长度一般在100个碱基对以上。A=TC≡G001.存在：主要存在于

中；2.作用：能识别

的

特定核苷酸序列，并且

使每一条链中特定部位

的

断开。分子手术刀：限制性内切核酸酶【P327】01原核生物双链DNA分子磷酸二酯键注:限制酶有数千种，不是一种酶，而是一类酶。简称：限制酶分子手术刀：限制性内切核酸酶【P327】013.特性：一种限制酶只能识别一种特定的

，

并且能在特定的位点上切割DNA分子(实质是断开

)。①大多数限制酶的识别序列由

个核苷酸组成，

也有少数限制酶的识别序列由

个、

个或其他数量的核苷酸组成。②限制酶特异性识别和切割的部位基本都具有

(反向对称重复排列)。

即在切割部位，一条链正向读的碱基顺序，与另一条链反向读的顺序完全一致。648脱氧核苷酸序列磷酸二酯键限制酶BamHⅠHindⅢEcoRⅠTaqⅠ识别序列及切割位点GGATCCCCTAGGAAGCTTTTCGAAGAATTCCTTAAGTCGAAGCT回文序列简称：限制酶分子手术刀：限制性内切核酸酶【P327】014.切割结果：①当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA分子的两条链分别切开时，

产生的是

末端。②当限制酶在它识别序列的中心轴线处切开时，产生的是

末端。注：黏性末端指切口伸出的核苷酸，它们之间正好互补配对。注：平末端指平整的切口。黏性平简称：限制酶分子手术刀：限制性内切核酸酶【P327】01【名师解读】(1)由于限制酶只能识别

，每切割一次，断开

个磷酸二酯键，产生

个游离的磷酸基团，产生

个黏性末端(平末端)，消耗

分子水。故：将一个基因从DNA分子上切割下来需要切

处，

同时产生

个黏性末端或平末端。(2)限制酶(主要存在原核生物)不切割自身DNA的原因是：①原核生物DNA分子中

；②原核生物DNA分子中

。

双链DNA分子的特定核苷酸序列222224不存在该酶的识别序列识别序列已经被修饰(表观遗传)简称：限制酶分子缝合针：DNA连接酶【P327】021.作用：将双链DNA片段缝合起来，恢复被

切开

的两个脱氧核苷酸之间的

。2.分类：种类来源功能特性既能连接

，又能连接

；（但连接

的效率极低）既能连接

，又能连接

；（但连接

的效率较低）相同点恢复的都是

；大肠杆菌T4噬菌体E·coliDNA连接酶T4DNA连接酶磷酸二酯键黏性末端平末端黏性末端平末端平末端平末端磷酸二酯键注：DNA连接酶没有识别特异性；限制酶分子缝合针：DNA连接酶【P327】02DNA连接酶DNA聚合酶相同点作用实质都能催化两个脱氧核苷酸之间形成

；化学本质不同点模板作用用途基因工程PCR技术都是蛋白质 不需要需要DNA的一条链作模板连接两个DNA片段把单个的脱氧核苷酸连接到已有的DNA片段上磷酸二酯键分子运输车：基因进入受体细胞的载体【P327】031.作用：携带

进入受体细胞；2.种类：种类用途不同点将外源基因导入大肠杆菌等受体细胞

不同，在

、

、

.以及可以插入

的

大小也有很大差别。将外源基因导入植物细胞将外源基因导入动物细胞噬菌体植物病毒动物病毒来源大小结构复制方式外源DNA片段质粒注：最常用的载体是质粒外源DNA片段分子运输车：基因进入受体细胞的载体【P327】03最常用的载体——质粒①化学本质：是一种

的、结构简单、独立于

或

之外，并具有

能力的

。②基因工程中使用质粒的特点：在基因工程操作中，真正被用作载体的质粒，都是天然质粒的基础上进行过

的。真核细胞细胞核环状双链DNA分子原核细胞拟核DNA裸露人工改造自我复制分子运输车：基因进入受体细胞的载体【P327】03最常用的载体——质粒常见的标记基因：①抗性基因②荧光基因③营养物质合成基因③作为载体所具备的条件及原因：a.能在受体细胞中进行

，或整合到受体DNA上，随受体DNA

,使外源基因在受体细胞中稳定存在并复制，以扩增外源基因的数量。b.具有一个至多个

，便于外源DNA片段(基因)插入其中。c.具有特殊的

，便于重组DNA分子的筛选。d.对受体细胞无

作用，避免受体细胞受到损伤。限制酶切割位点自我复制标记基因同步复制毒害基本工具工具：

；功能：将

送入受体细胞；工具：

；功能：将

连接起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的

，形成重组DNA分子。分子手术刀分子缝合针分子运输车工具：

；功能：识别

的

，并且使每一条链中特定部位的

断开。限制性内切核酸酶(简称：限制酶)DNA连接酶(E·coliDNA连接酶和T4DNA连接酶)载体(质粒、噬菌体、动物病毒、植物病毒)双链DNA分子特定核苷酸序列磷酸二酯键两个DNA片段磷酸二酯键外源基因【小结】基因工程的基本工具041.（2024·江西卷，12）γ－氨基丁酸在医药等领域有重要的应用价值。利用L-谷氨酸脱羧酶(GadB)催化L-谷氨酸脱羧是高效生产γ-氨基丁酸的重要途径之一。研究人员采用如下图方法将酿酒酵母S的L-谷氨酸脱羧酶基因(gadB)导入生产菌株E.coliA，构建了以L-谷氨酸钠为底物高效生产γ-氨基丁酸的菌株E.coliB。下列叙述正确的是（）考向

分析基因工程的三种工具，考查科学思维【P328】

04AA.图中表明，可以从酿酒酵母S中分离得到目的基因gadBB.E.coliB发酵生产γ-氨基丁酸时，L-谷氨酸钠的作用是供能C.E.coliA和E.coliB都能高效降解γ-氨基丁酸D.可以用其他酶替代NcoⅠ和KpnⅠ构建重组质粒

01可以从酿酒酵母S中筛选、分离出目的基因gadB，√；L-谷氨酸钠是生产γ-氨基丁酸的底物，不能用来供能，×；E.coliB:高效生产γ-氨基丁酸，E.coliA、B均不能高效降解γ-氨基丁酸，×；根据题干提供的信息，无法推断出是否有其他酶能够替代NcoⅠ和KpnⅠ，×；题干：研究人员采用如下图方法将酿酒酵母S的L-谷氨酸脱羧酶基因(gadB)导入生产菌株E.coliA，构建了以L-谷氨酸钠为底物高效生产γ-氨基丁酸的菌株E.coliB。2.（2023·新课标卷，6）某同学拟用限制酶（酶1、酶2、酶3和酶4）、DNA连接酶为工具，将目的基因（两端含相应限制酶的识别序列和切割位点）和质粒进行切割、连接，以构建重组表达载体。限制酶的切割位点如图所示。下列重组表达载体构建方案合理且效率最高的是（）考向

分析基因工程的三种工具，考查科学思维【P328】

04CA.质粒和目的基因都用酶3切割，用E.coliDNA连接酶连接B.质粒用酶3切割、目的基因用酶1切割，用T4DNA连接酶连接C.质粒和目的基因都用酶1和酶2切割，用T4DNA连接酶连接D.质粒和目的基因都用酶2和酶4切割，用E.coliDNA连接酶连接

酶3切割后得到的是平末端，E.coliDNA连接酶连接平末端的效率极低，×；酶3-平末端，酶1-黏性末端，二者不能连接，×；双酶切法-保证目的基因在质粒上的连接方向，合理且高效，√；酶4会破坏质粒上的抗生素抗性基因-无法进行后续的筛选，×；考向

结合载体的作用及特点，考查科学思维【P329】

04D3.下列有关基因工程中载体的说法，正确的是（）A.在进行基因工程操作中，被用作载体的质粒都是天然质粒B.所有的质粒都可以作为基因工程中的载体C.质粒是一种独立于细菌染色体外的链状DNA分子D.作为载体的质粒DNA分子上应有对重组DNA进行鉴定和选择的标记基因被用作载体的质粒是在天然质粒的基础上进行过人工改造的，×；①具有一至多个限制酶切割位点、②具有标记基因，×；细菌没有染色体，质粒是一种环状DNA分子，×；作为载体的质粒DNA分子上应有对重组DNA进行鉴定和选择的标记基因，而且能在受体细胞中复制并稳定保存，√；考向

结合载体的作用及特点，考查科学思维【P329】

044.（2025·广东江门调研）大肠杆菌pUC118质粒是基因工程中常用的一种载体，具有氨苄青霉素抗性基因，该质粒中某限制酶的唯一切点位于lacZ基因中。在特定的选择培养基中，若lacZ基因没有被破坏，则大肠杆菌菌落呈蓝色；若lacZ基因被破坏，则菌落呈白色。关于图中操作的叙述正确的是（）B注：插入目的基因会破坏lacZ基因

01A.试管1中应加入限制酶和DNA连接酶B.试管2中将重组质粒导入大肠杆菌，需用Ca2+处理大肠杆菌C.能在氨苄青霉素培养基中存在的菌落均呈现白色D.试管3应选择蓝色菌落内的大肠杆菌进行扩大培养质粒和目的基因已经被切割，故试管1中应加入DNA连接酶，×；Ca2+处理大肠杆菌:可使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，√；普通质粒(蓝色)、重组质粒(白色)，均含氨苄青霉素抗性基因，均能形成菌落，×；试管3应选择白色菌落内的大肠杆菌进行扩大培养，×；在特定的选择培养基中，若lacZ基因没有被破坏，则大肠杆菌菌落呈蓝色；若lacZ基因被破坏，则菌落呈白色。【实验】DNA的粗提取与鉴定【P338】1.实验原理：(1)提取DNA的原理：①

不溶于酒精，但

溶于酒精。②DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，能溶于

NaCl溶液。(2)鉴定DNA的原理：在一定温度下，DNA遇

试剂会呈现

。→可初步分离DNA和蛋白质；DNA某些蛋白质2mol/L二苯胺蓝色注：二苯胺有毒，需现配现用并用棕色瓶存放。【扩展】DNA在NaCl溶液中的溶解度具有显著的浓度依赖性。①DNA在

mol/L的NaCl溶液中溶解度最小，此时DNA

。②DNA在

mol/L的NaCl溶液中溶解度最大，此时DNA

。0.14溶解析出2【实验】DNA的粗提取与鉴定【P338】2.材料用具：材料

的生物组织，如新鲜洋葱、香蕉、菠菜、菜花和猪肝等；DNA含量相对较高注意：①不能用哺乳动物的血液作为材料，原因:

。②以血液为实验材料时，每100mL血液中需要加入3g

(抗凝剂)，原因:

。③利用动物细胞提取DNA破碎细胞的方法:

。成熟的红细胞中无细胞核和线粒体，几乎不含DNA柠檬酸钠防止血液凝固直接吸水涨破(原因：动物细胞无细胞壁)【实验】DNA的粗提取与鉴定【P338】3.方法步骤①取材研磨：称取30g洋葱，切碎，然后放入研钵中，倒入10mL

，充分研磨。②过滤或离心取上清液：方法一：在漏斗中垫上

，将洋葱研磨液过滤到烧杯中，

在

℃冰箱中放置几分钟后，再取

。方法二：也可直接将研磨液倒入塑料离心管中，

r/min的转速下离心5min，再取

放入烧杯中。研磨液纱布4上清液注:不能用滤纸，因为DNA会被吸附到滤纸上而大量损失。上清液1500注：上清液中除DNA之外，还可能含有核蛋白、多糖等杂质。研磨液的作用：保护DNA，破坏膜结构。【实验】DNA的粗提取与鉴定【P338】③分离DNA(粗提取)：在上清液中加入体积相等的、

的体积分数为95%

溶液，静置2-3min，溶液中出现的

就是粗提取的DNA。方法一：用玻璃棒沿

搅拌，卷起丝状物，并用

吸去上面的水分；方法二：将溶液倒入塑料离心管中，在

r/min的转速下离心5min，弃

，将管底的

(粗提取的DNA)晾干。预冷酒精白色丝状物一个方向滤纸10000上清液沉淀物→酒精：溶解杂质，析出DNA。【实验】DNA的粗提取与鉴定【P338】④鉴定DNA：取两支20mL的试管，各加入

溶液5mL。将丝状物或沉淀物（

）溶于其中一支试管的NaCI溶液中。然后，向两支试管中各加入4mL的

。混合均匀后，将试管置于

中加热5min。待试管冷却后，比较两支试管中溶液颜色的变化。2mol/L的NaCl粗提取的DNA二苯胺试剂沸水沸水浴加热对照组实验组注：溶液蓝色的深浅与溶液中DNA的含量的多少有关。【实验】DNA的粗提取与鉴定【P338】【名师解读】1.用玻璃棒搅拌时应轻缓、并沿一个方向，目的：

。2.材料研磨液过滤前需在4℃冰箱中放置几分钟，分离DNA时用的体积分数为95%的酒精溶液需要经过预冷，二者作用相同：①