2026届新高考生物三轮冲刺复习基因工程

2026届新高考生物三轮冲刺复习

基因工程基因工程以及生物技术的安全性与伦理问题基本工具操作程序蛋白质工程限制酶

体系构建·思维领航主要来自于原核生物，切割磷酸二酯键大肠杆菌DNA连接酶，黏性末端DNA连接酶

运载体

T4DNA连接酶，黏性末端和平末端种类：质粒、噬菌体、动物病毒生物技术目的基因的筛选与获取

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

PCR、人工合成、从基因文库中获取启动子（目的基因上游）、终止子（目的基因下游）标记基因、复制原点、目的基因植物细胞：花粉鉴定法、农杆菌转化法动物细胞：显微注射到受精卵微生物：钙离子处理感受态分子水平检测个体生物水平蛋白质工程的原理蛋白质工程的应用生产自然界中未知的蛋白质必须通过改造或合成基因来完成速效胰岛素、干扰素生物技术的应用转基因产品、关注生殖性克隆人、禁止生物武器考点一

重组DNA技术的基本工具基因工程探索1．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。2．1944年，艾弗里等人通过肺炎链球菌的转化实验，不仅证明了遗传物质是DNA，还证明了DNA可以在同种生物的不同个体之间转移。3．1958年，梅塞尔森和斯塔尔用实验证明了DNA的半保留复制。随后不久，克里克提出中心法则。考点一

重组DNA技术的基本工具基因工程探索4．1967年，科学家发现，在细菌拟核DNA之外的质粒有自我复制能力，并可以在细菌细胞间转移。5．1973年，科学家证明质粒可以作为基因工程的载体，构建重组DNA，导入受体细胞，使外源基因在原核细胞中成功表达，并实现物种间的基因交流。至此，基因工程正式问世。6．1983年，科学家采用农杆菌转化法培育出世界上第一例转基因烟草。此后，基因工程进入了迅速发展的阶段。7．1985年，穆里斯等人发明PCR，为获取目的基因提供了有效手段。基因工程的理论基础怎样培养出具有抗虫性状的抗虫棉呢？

棉花本身不具有“杀虫基因”，而苏云金杆菌有一种“杀虫基因”，它能通过编码产生抗虫蛋白来杀死棉铃虫。解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？关键步骤一：抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取出来关键步骤二：抗虫基因与棉花DNA“缝合”关键步骤三：抗虫基因进入棉花细胞“分子手术刀”——

限制性内切核酸酶“分子缝合针”——DNA连接酶“分子运输车”——基因进入受体细胞的载体

考点一：重组DNA技术的基本工具知识点1基因进入受体细胞的载体和DNA的粗提取与鉴定1．切割DNA分子的工具是

，简称

，这类酶主要是从

中分离纯化出来的。它们能够

的特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的

断开，产生

两种形式的末端。

EcoRⅠ限制性内切核酸酶限制酶原核生物识别双链DNA分子磷酸二酯键黏性末端或平末端ATCGTAGC5’3’5’3’磷酸二酯键

考点一：重组DNA技术的基本工具知识点1基因进入受体细胞的载体和DNA的粗提取与鉴定2．DNA连接酶分为两类，一类是

，另一类是

。后者既可以“缝合”双链DNA片段互补的

，又可以“缝合”双链DNA片段的

，但连接平末端的效率相对较低。

E.coliDNA连接酶T4DNA连接酶识别双链DNA分子磷酸二酯键大肠杆菌细胞拟核DNA质粒3．质粒是一种

的、

、独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA之外，并具有

能力的

。裸露结构简单自我复制环状双链DNA分子

考点一：重组DNA技术的基本工具重难点透析

基因工程的探索以及基本工具细节知识点1.限制酶的切割位置及结果

考点一：重组DNA技术的基本工具归纳提升与DNA有关的几种酶的比较4.切割不同的DNA片段但产生相同的黏性末端的一类限制酶称为同尾酶。这类酶的特点：①识别的序列不同，但可以切割产生相同的黏性末端，且切割产生的黏性末端可以相互配对；②两个同尾酶切割的DNA片段连接后，一般情况下，不能再被原来的限制酶识别。如BamHⅠ和BglⅡ就是常见的同尾酶。限制酶识别序列和切割位点产物BamHⅠBglⅡ

考点一：重组DNA技术的基本工具

在基因工程操作中，真正被用作载体的质粒，都是在天然质粒的基础上进行过

的。这些质粒上常有特殊的

基因，如四环素抗性基因、氨芐青霉素抗性基因等，便于重组DNA分子的筛选（如下图）。大肠杆菌细胞质粒复制原点氨苄青霉素抗性基因（四环素抗性基因等）便于重组DNA分子的筛选人工改造标记

考点一：重组DNA技术的基本工具

在基因工程中使用的载体除质粒外，还有

、

等。它们的来源不同，在大小、结构、复制方式以及可以插入外源DNA片段的大小上也有很大差别。噬菌体动植物病毒3．载体必须具备的条件：①能在受体细胞中保存下来并能自我复制；②具有1个或多个限制酶切割位点，以便与外源基因连接。③具有标记基因。④无毒害作用

考点一：重组DNA技术的基本工具标记基因的筛选原理[温馨提示]

(1)将外源基因直接导入受体细胞是不可行的，因为如果没有载体，导入受体细胞后，目的基因无法进行自我复制和稳定存在以及表达。(2)质粒上的一些抗生素抗性基因作为标记基因，作用是检测目的基因是否导入受体细胞。

考点一：重组DNA技术的基本工具

基因进入受体细胞的载体和DNA的粗提取与鉴定4．DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精，利用这一原理，可以初步分离DNA与蛋白质。DNA在不同浓度的NaCl溶液中

，它能溶于2mol/L的NaCl溶液。在一定温度下，DNA遇

试剂会呈现

，因此二苯胺试剂可以作为鉴定DNA的试剂。溶解度不同二苯胺蓝色DNA+二苯胺沸水浴蓝色

考点一：重组DNA技术的基本工具(2)操作流程95%沸水①本实验不能用哺乳动物成熟的红细胞作为实验材料，原因是哺乳动物成熟的红细胞无细胞核和其他细胞器(无DNA)。可选用鸡血细胞作为材料。②加入酒精和用玻璃棒搅拌时，动作要轻缓，以免加剧DNA分子的断裂，导致DNA分子不能形成丝状沉淀。抗虫棉知识点1目的基因的筛选与获取基因表达载体的构建1．培育转基因抗虫棉主要需要四个步骤：重组DNA分子1.目的基因的筛选与获取2.基因表达载体的构建3.将目的基因导入受体细胞苏云金杆菌Bt蛋白基因棉花细胞（核心）4.目的基因的检测与鉴定

考点二：基因工程的基本操作程序1.目的基因的筛选与获取(1)目的基因：在基因工程的设计和操作中，用于改变受体细胞

或获得预期

等的基因。(2)筛选合适的目的基因①从相关的已知

的基因中进行筛选是较为有效的方法之一。②利用

和序列比对工具进行筛选。性状表达产物结构和功能清晰序列数据库

考点二：基因工程的基本操作程序(3)目的基因的获取①人工合成目的基因。②PCR

和扩增目的基因a.PCR(聚合酶链式反应)：是一项根据

的原理，在体外提供参与DNA复制的各种

与反应条件，对目的基因的核苷酸序列进行

的技术。b.PCR反应的条件：一定的

、DNA模板、2种

、4种_____

、

DNA聚合酶，以及能自动调控

的仪器。获取DNA半保留复制组分大量复制缓冲溶液引物脱氧核苷酸耐高温的温度

源于P79旁栏思考

用PCR可以扩增mRNA吗？

mRNA不可以直接扩增，需要将它逆转录成cDNA再进行扩增。

考点二：基因工程的基本操作程序3．PCR技术可以分为变性、复性和延伸三步。（如下图）知识点1目的基因的筛选与获取基因表达载体的构建95℃50℃72℃变性

当温度超过

90℃时，双链DNA解聚为单链。复性

温度下降到50℃左右时，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合。延伸

当温度上升到72℃左右时，溶液中的4种脱氧核苷酸在耐高温的DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。

源于教材P77相关信息

什么是PCR反应中的引物？在PCR操作中为什么加入Mg2＋？名师提醒

引物是一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸，用于PCR的引物长度通常为20～30个核苷酸。真核细胞和细菌的DNA聚合酶都需要Mg2＋激活，因此，PCR反应缓冲液中一般要添加Mg2＋。

考点二：基因工程的基本操作程序知识点1目的基因的筛选与获取基因表达载体的构建4．PCR反应过程可以在PCR扩增仪（PCR仪）中自动完成，完成以后，常采用

来鉴定PCR的产物。琼脂糖凝胶电泳终止子启动子目的基因标记基因复制原点基因表达载体

考点二：基因工程的基本操作程序【易错提醒】PCR反应过程模型

图形显示一轮循环产生的子链长度小于模板链的长度，到第三轮循环时，才开始出现2个两条脱氧核苷酸链等长的子代DNA。

考点二：基因工程的基本操作程序【易错提醒】PCR中的数量关系循环次数123nDNA分子数2482n含引物的DNA分子数2482n含其中一种引物的DNA分子数1＝21－13＝22－17＝23－12n－1同时含两种引物的DNA分子数0＝21—22＝22－26＝23－22n－2共消耗引物的分子数2＝22－26＝23－214＝24－22n＋1－2含脱氧核苷酸链等长的DNA分子数0＝21－20＝22－42＝23－62n－2n

考点二：基因工程的基本操作程序【易错提醒】PCR与体内DNA复制的比较类型体内DNA复制PCR时期细胞分裂前的间期人工控制，随时进行场所细胞内细胞外是否需要ATP需要不需要解旋在解旋酶作用下，细胞提供能量，部分DNA双链解开90℃以上高温解聚，DNA双链全部解开，不需要解旋酶酶解旋酶、DNA聚合酶、DNA连接酶等耐高温的DNA聚合酶

考点二：基因工程的基本操作程序【易错提醒】类型体内DNA复制PCR合成子链一条链连续合成；另一条链不连续合成，再由DNA连接酶连接或两条链均连续合成分别从两种引物的3′端开始延伸，都是连续合成过程

循环次数受生物体自身控制一般要经历30次产物完整DNA两种引物之间的DNA片段相同点(1)都需要提供DNA模板；(2)都需要在一定环境中进行；(3)DNA合成方向都是从子链的5′端向3′端延伸边解旋，边复制（有冈崎片段）变性、复性、延伸

考点二：基因工程的基本操作程序【温馨提示】(1)复性不一定均为引物与DNA模板结合。复性时，引物与DNA模板的结合是随机的，也存在DNA解开的两条链的结合。(2)PCR反应的结果不都是所需的DNA片段。因为第一轮循环得到的DNA片段只有一种引物，比所需的DNA片段要长，从第二轮循环才出现所需的DNA片段，这样的片段存在两种引物。(3)基因表达载体≠载体：基因表达载体与载体相比增加了目的基因。(4)目的基因的插入位点不是随意的：基因表达载体需要启动子与终止子的调控，所以目的基因应插入启动子和终止子之间的部位，若目的基因插入启动子部位，启动子将失去原有功能。6．构建基因表达载体的目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且遗传给下一代，同时，使目的基因能够表达和发挥作用。终止子启动子目的基因标记基因复制原点基因表达载体7.启动子位于目的基因的上游，它是

识别和结合的部位。RNA聚合酶8．标记基因的作用：鉴定并筛选含目的基因的受体细胞

考点二：基因工程的基本操作程序5．基因表达载体要包括以下四个基本的结构：目的基因、启动子、终止子、标记基因知识点1目的基因的筛选与获取基因表达载体的构建9．熟悉基因表达载体构建的过程。重组DNA分子DNA连接酶获取目的基因限制酶目的基因限制酶切割位点基因表达载体构建模式图限制酶启动子限制酶切割位点终止子标记基因复制原点质粒同种限制酶或能产生相同末端的限制酶

考点二：基因工程的基本操作程序双酶切的优点：防止目的基因和质粒的自身环化和反向连接（使目的基因和质粒定向连接）启动子、终止子、起始密码子、终止密码子对比项目启动子终止子起始密码子终止密码子本质DNADNAmRNAmRNA位置目的基因上游目的基因下游mRNA首端mRNA尾端功能RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA使转录在所需要的地方停下来翻译的起始信号(编码氨基酸)翻译的结束信号(正常情况下，不编码氨基酸)生物种类植物动物微生物常用方法农杆菌转化法、_____________显微注射法

处理法受体细胞_____________________原核细胞转化过程将目的基因插入Ti质粒的T－DNA中→农杆菌→导入植物细胞→整合到受体细胞的染色体DNA上→表达将含有目的基因的表达载体提纯→取卵(受精卵)→显微注射→受精卵发育→获得具有新性状的动物Ca2＋处理细胞→细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态→基因表达载体导入3.将目的基因导入受体细胞花粉管通道法Ca2＋体细胞或受精卵受精卵知识点2将目的基因导入受体细胞和目的基因的检测与鉴定农杆菌是一种在土壤中生活的微生物，能在自然条件下侵染双子叶植物和裸子植物，而对大多数单子叶植物没有侵染能力。农杆菌细胞内含有

，当它侵染植物细胞后，能将Ti质粒上的

（可转移的DNA）转移到被侵染的细胞，并且将其整合到该细胞的

上。Ti质粒T－DNA染色体DNA表现出新性状的植株

考点二：基因工程的基本操作程序知识点2将目的基因导入受体细胞和目的基因的检测与鉴定构建表达载体含目的基因的重组Ti质粒表现出新性状的植株导入植物细胞植物细胞将目的基因插入染色体DNA中目的基因Ti质粒T-DNA含重组Ti质粒的农杆菌转入农杆菌根据农杆菌的特点，如果将目的基因插入Ti质粒的T－DNA中，通过农杆菌的转化作用，就可以使目的基因进入植物细胞。

考点二：基因工程的基本操作程序(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。此处“转化”与肺炎链球菌转化实验中的“转化”含义相同，实质都是基因重组。(2)农杆菌转化法中的两次拼接和两次导入知识点2将目的基因导入受体细胞和目的基因的检测与鉴定

检查转基因抗虫棉是否培育成功，首先是分子水平的检测，包括通过

等技术检测棉花的染色体DNA上是否插入了Bt基因或检测Bt基因是否转录出了mRNA；从转基因棉花中提取蛋白质，用相应的抗体进行

杂交，检测Bt基因是否翻译成Bt抗虫蛋白等。PCR抗原—抗体其次，还需要进行

水平的鉴定。例如，通过采摘抗虫棉的叶片饲喂棉铃虫来确定Bt基因是否赋予了棉花抗虫特性以及抗性的程度。个体生物学

考点二：基因工程的基本操作程序4.目的基因的检测与鉴定

源于教材P77相关信息Bt抗虫蛋白基因表达的Bt抗虫蛋白抗虫的原理是什么？是否对人畜有害？名师提醒

当Bt抗虫蛋白被分解为多肽后，多肽与害虫肠上皮细胞的特异性受体结合，导致细胞膜穿孔，最后造成害虫死亡。Bt抗虫蛋白只有在某类昆虫肠道的碱性环境中才能表现出毒性，而人和牲畜的胃液呈酸性，肠道细胞也没有特异性受体。因此，Bt抗虫蛋白不会对人畜产生上述影响。

考点二：基因工程的基本操作程序知识点2将目的基因导入受体细胞和目的基因的检测与鉴定5．培育转基因抗虫棉的四个步骤，其实就反映了基因工程的基本操作程序。获取质粒、噬菌体等载体筛选和获取目的基因用限制酶和DNA连接酶将含有目的基因的DNA片段和载体连接，构建基因表达载体将含有目的基因的表达载体导入受体细胞第一步第二步第三步第四步检测和鉴定目的基因是否稳定维持和表达其遗传特性

考点二：基因工程的基本操作程序知识点2将目的基因导入受体细胞和目的基因的检测与鉴定6．将目的基因导入动物受精卵最常用的一种方法是利用

将目的基因注入动物的

中，这个受精卵将发育成为具有新性状的动物。在基因工程操作中，常用原核生物作为受体细胞，其中以

应用最为广泛。研究人员一般先用

处理大肠杆菌细胞，使细胞处于一种能

的生理状态，然后再将重组的基因表达载体导入其中。显微注射受精卵大肠杆菌Ca2＋吸收周围环境中DNA分子感受态细胞

考点二：基因工程的基本操作程序【易错辨析】(1)PCR反应中温度的周期性改变是为了DNA聚合酶催化不同的反应。(

)(2)用PCR方法扩增目的基因时不必知道基因的全部序列。(

)(3)PCR体系中一定要添加从受体细胞中提取的DNA聚合酶。(

)(4)表达载体的复制和目的基因的表达均启动于复制原点。(

)(5)外源DNA必须位于重组质粒的启动子上游或终止子的下游才能进行表达。

(

)

×

提示：周期性为了变性、复性和延伸√×提示：DNA聚合酶不一定要从受体细胞中获得，具有热稳定性即可×提示：目的基因的表达的启动是启动子×

提示：位于启动子的下游和终止子的上游知识点1基因工程的应用1．基因工程在农牧业方面的应用转基因抗虫水稻(绿色植株)对照(被害虫侵害的黄色植株)转基因抗病毒番木瓜用除草剂后的转基因抗除草剂玉米田(1)转基因抗虫植物：从某些生物中分离出具有

，将它导入作物中培育出具有抗虫性的作物。(2)转基因抗病植物：将来源于某些病毒、真菌等的

导入植物中，培育出转基因抗病植物。(3)转基因抗除草剂植物：将

某种除草剂的基因导入作物，可以培育出抗除草剂的作物品种。抗虫功能的基因抗病基因降解或抵抗

考点三：蛋白质工程知识点1基因工程的应用(4)改良植物的品质：将某种必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因

导入植物中，可以提高这种氨基酸的含量。将与植物

花青素代谢相关的基因

导入矮牵牛中，使它呈现出自然界没有的颜色变异，大大提高了它的观赏价值。转基因矮牵牛转基因小鼠乳汁中乳糖含量降低(5)提高动物的生长速率：由于

的表达可以使转基因动物生长得更快，因此可将这类基因导入动物体内，以提高动物的生长速率。外源生长激素基因(6)改善畜产品的品质：将

导入奶牛基因组，使获得的转基因牛分泌的

中，乳糖的含量大大降低，而其他营养成分不受影响。肠乳糖酶基因乳汁

考点三：蛋白质工程知识点1基因工程的应用2．科学家将药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的

等调控元件重组在一起，通过

的方法导入哺乳动物的受精卵中，由这个受精卵发育成的转基因动物在进入泌乳期后，可以通过分泌乳汁来生产所需要的药物，这称为

或乳房生物反应器。人生长激素基因提供受精卵显微注射代孕转基因牛生长激素牛奶载体含有乳腺细胞中特异表达基因的启动子启动子显微注射乳腺生物反应器

选择性必修3P90正文信息

利用转基因技术获得的已整合药用蛋白基因的转基因小鼠分泌的乳汁中检测不到药用蛋白，根据中心法则分析，其可能的原因是

。名师提醒

提示：药用蛋白基因没有转录或翻译

考点三：蛋白质工程知识点1基因工程的应用3．用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类一般称为

。4．目前，科学家正尝试利用基因工程技术对猪的器官进行改造，采用的方法是在器官供体的基因组中导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因，然后再结合克隆技术，培育出不会引起

反应的转基因克隆猪器官。基因工程菌免疫排斥

考点三：蛋白质工程知识点2蛋白质工程的原理和应用1．蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过改造或合成基因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。2．基因工程原则上只能生产自然界中

的蛋白质，这些天然蛋白质是生物在长期进化过程中形成的，它们的结构和功能符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。已存在天然蛋白质改造蛋白质选择性必修3P94图3－17

对天然蛋白质进行改造，你认为应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？原因是什么？

。名师提醒

提示：通过对基因的操作来实现对天然蛋白质的改造。原因是任何蛋白质都是由基因编码的，改造了基因即对蛋白质进行了改造，而且改造过的基因可以遗传下去。如果对蛋白质分子直接进行改造，即使改造成功了，被改造过的蛋白质分