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序論：在您撰寫基因工程載體的種類時，參考他人的優秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發您的創作熱情，引導您走向新的創作高度。
[關鍵詞]基因工程疫苗 核酸疫苗 免疫
[中圖分類號]Q789-01 [文獻標識碼]A [文章編號]1009-5349（2014）11-0081-01
自Edward Jenne醫生發明天花疫苗開始，已有幾千種疫苗被開發出來，疫苗逐漸成為人類與疾病做斗爭的重要武器之一。傳統疫苗具有生產的成本高、疫苗中含強毒性致病物質、減毒株突變及部分疾病用傳統的疫苗防治收效甚微等缺點。所以，研制更安全、更高效的疫苗十分必要。
DNA重組技術為新一代疫苗――基因工程疫苗的研制提供了全新的方法。基因工程疫苗是指應用DNA重組技術，通過基因組改造，降低病原微生物的致病性，提高免疫原性，進而達到防治傳染病的目的。迄今為止，基因工程疫苗是最先進的疫苗，相比傳統疫苗而言它有巨大的優勢。
一、基因工程疫苗種類
應用基因工程技術開發的已經使用和正在研制的新型疫苗種類主要有基因工程亞單位疫苗、基因工程活載體疫苗、核酸疫苗、合成肽疫苗、轉基因植物可食疫苗等。
（一）基因工程亞單位疫苗
該類疫苗僅包含病原體的抗原，不包含病原體的其他遺傳信息。基因工程亞單位疫苗通過表達病毒的主要保護性抗原蛋白獲得免疫原性，具有安全、便于規模化生產等優點。該類疫苗的制備步驟如下：①了解編碼具有免疫原活性的抗原蛋白對應的基因信息。②從大腸埃希氏菌、酵母、轉基因動植物等表達系統中選擇最適表達載體。如：酵母表達系統已經大規模生產人用重組肝炎疫苗。基因工程亞單位疫苗可細分為：細菌性疾病、病毒性疾病和激素亞單位疫苗。
1.細菌性疾病亞單位疫苗
分離和鑒定致病菌主要免疫原和毒力因子是研究細菌性亞單位疫苗的基礎，目前已研制出與炭疽、大腸桿菌病、牛布魯氏菌病等對應的亞單位疫苗，均能對相應的疾病產生有效的保護作用。史百芬等發現RSVF蛋白亞單位疫苗（PFP-1）注射接種后接種者無呼吸道疾病加劇作用。
2.病毒性疾病亞單位疫苗
大多數病毒基因組已經被克隆和完全測序，因此病毒性亞單位疫苗的研制相對簡單。現在病毒性疾病亞單位疫苗主要有口蹄疫、狂犬病、乙肝疫苗等。中國臺灣省科學家研制的禽流感亞單位疫苗效力遠比滅活疫苗高。祁賢等應用酵母系統表達生產雞傳染性腔上囊病病毒VP2亞單位疫苗，發現其可完全取代傳統滅活疫苗。
3.激素亞單位疫苗
該疫苗是以生長抑制素為免疫原的一類疫苗。杜念興等將大腸埃希氏菌中表達的生長抑制素基因與HbsAg基因融合，通過Vero細胞表達，結果發現表達產物具有良好的免疫原性。杜念興等用SS基因疫苗免疫小鼠，發現口服型SS基因疫苗免疫小鼠后可在小腸表達HBsAg/SS融合蛋白，推測該基因疫苗刺激機體表達蛋白后能產生SS抗體。
（二）基因工程活載體疫苗
此類疫苗生產主要有兩種方法，一是使非致病性微生物表達某種特定病原物的抗原決定簇基因，進而產生免疫原性，另一種是致病性微生物被修飾或去掉毒性基因，但仍保持免疫原性。活載體疫苗結合了活疫苗和死疫苗的共同優點，在免疫力上具有很大的優勢，分復制性和基因突變活載體疫苗。
（三）核酸疫苗
核酸疫苗接種后，抗原合成、增加與病原自然感染十分相似;還具有免疫原性單一;易構建和制備，穩定性好，成本低廉，適于規模化生產等優點。
二、展望
疫苗開發具有安全性、有效性、價廉性、易推廣性等特點。基因工程疫苗具有傳統疫苗無可比擬的優點，是疫苗產品開發的主要方向。研制多聯或多價疫苗是基因工程疫苗的主要發展方向。
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學生做好這一模塊的題目，就需要從四個方面入手。即如何切入，何為重點，何為難點，如何改進。
關鍵詞：基因工程；復習；切入點；重難點；改進和調整
中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：A 文章編號：1992-7711（2016）08-0005
在過去三年的江蘇高考卷中連續出現了三道基因工程方面的題目，而且分值較高。這就不禁讓筆者有理由推測明年的高考卷中勢必還會出現這種類型的題目，所以筆者在復習這一模塊時，特別總結了相關注意事項，并思考如何才能讓學生理清思路、游刃有余地把這一模塊的題做好。過去三年出的三道題目很類似，都是提供幾種限制酶識別序列及切割位點圖和轉基因操作流程圖，考查的重點問題都是限制酶對質粒和目的基因的識別與切割，以及切割后的重組問題，即目的基因的獲取和表達、載體的構建。那么，我們的學生要想做好這種題目，還需要形成哪些方面的認識呢？筆者認為在復習時應該從以下四個方面入手：
一、以肺炎雙球菌轉化實驗為復習的切入點
復習前先帶學生重新認知該實驗的過程，復習鞏固生物之間的自然的基因轉接過程。從學習角度分析，借助學生所熟知的原型，可以啟發、引導以實現溫故而知新。這個實驗是一個很好的認知原型，讓學生能夠感悟到大自然的鬼斧神工造就了自然發生的重組DNA，那我們人為地也可以改變，即我們的基因工程。基因工程的操作程序主要包括四個步驟：目的基因的獲取，基因的表達與載體的構建、將目的基因導入受體細胞、目的基因的檢測與鑒定。其中，獲取目的基因和基因表達與載體的構建是整個工程的核心技術。這一技術涉及許多知識點，如DNA的結構、DNA的復制、限制酶和DNA連接酶及DNA作用與特性、基因的表達、載體的結構組成和作用等。因此，命題者可以從多個角度考查學生對這一系列知識的整體掌握程度及相關的能力。前幾年的題目都分別考查了不同的限制酶切割目的基因和質粒后可得到重組質粒的種類、目的基因導入質粒后對質粒結構和功能的影響、DNA水解酶、毒素蛋白與受體細胞中受體間的特異性結合、轉基因植物栽培中降低害蟲種群抗性基因頻率增長速率的措施等問題。基因工程內容重要，基礎性知識要求較高，涉及的知識和技術多，同一個問題還可以從不同的角度設置問題，筆者認為，教師在教學中、學生在學習中仍然要格外重視這部分內容。
二、基因工程是現代生物技術的核心內容
高中生物選修內容包括選修一《生物技術實踐》、選修二《生物科學與社會》、選修三《現代生物科技專題》。其中，選修三選擇了現代生物技術中深刻影響著人類社會的生活、生產和發展的四大工程：基因工程、細胞工程、胚胎工程、生態工程。由于基因工程是現代生物技術的核心內容，所以顯得尤為重要。因此，我們在給學生復習的時候要特別重視基因工程的復習，但在復習方法上要側重理論與原理，注重理解和應用，注重與必修內容、社會熱點、生物科技發展的最新成果的聯系，注重這些技術在農業、工業以及在醫療衛生事業上的應用，努力用已學的原理和技術去分析理解并解決其中的一些實際問題。復習的深度不宜過深，在操作技術上至少要求一般性了解，不宜過細。另外，微觀的技術要注意采用模擬操作的方法加強理解，宏觀的技術要盡可能走進工廠或研究所參觀學習，加強直觀理解，實在沒有條件的學校，要想辦法找一些視頻或錄像反復地觀看。只有做到理解，才能達到真正掌握和應用。筆者認為，學生之所以一直感到這部分內容難，主要原因就在于他們缺乏這一學習過程，而是局限于看書和記憶。所以，我們在復習這部分內容時一定要將這個過程給他們補上。
三、對雙基的掌握和分析、解決問題的能力是復習的重難點
近幾年的生物高考命題指導思想都強調以能力測試為指導，重點考查對基礎知識和基本技能的整體掌握程度，力求引導中學全面實施素質教育。這一指導思想通過近幾年的高考實踐已經得到充分的證明，也就是要求學生全面掌握《生物課程標準》和考試大綱規定的基礎知識和基本技能。這種整體掌握不但體現在必修和選修上，還體現在要求考生能在相對簡單的情境中綜合運用進行分析、判斷、推理和評價。這一指導思想表現在試題上為：知識覆蓋率高，注重基礎知識和基本技能，重點內容、主干知識的考查出現頻率高且相對穩定，試題的學科內、專題內和專題間綜合性強。那么，像基因工程這么重要的知識在近三年高考題中連續出現的現象就不足為奇了。事實上像遺傳規律的應用、人類遺傳系譜圖的分析、免疫、生態等內容也是連年考，但設置的問題和考查的角度不完全相同。這一指導思想要求我們學生既應踏踏實實地、全面系統地、重點突出地掌握基礎知識和基本技能，也要能從不同的角度去理解知識，要能挖掘知識之間的區別和聯系，并在不同的情境中運用知識。
一、考點解讀
考點1 基因工程的理論基礎
1.基因拼接的理論基礎
（1）DNA是主要的遺傳物質；
（2）DNA的基本組成單位都是四種脫氧核糖核苷酸；
（3）DNA的雙螺旋結構。
2.外源基因表達的理論基礎
（1）基因是控制生物性狀獨立遺傳的單位；
（2）遺傳信息的傳遞都遵循中心法則；
（3）生物界共用一套遺傳密碼。
3.技術支持
基因轉移載體的發現；工具酶的發明；DNA體外重組的實現；重組DNA表達實驗的成功。
考點2 基因工程的操作工具分析
1.“分子手術刀”――限制性核酸內切酶（限制酶）
（1）來源：限制性核酸內切酶主要是從原核生物中分離純化出來的。這種酶在原核生物中的作用是防止外來病原物的侵害，將外源DNA切割保證自身安全。
（2）作用特點：①切割外源DNA，對自身的DNA不起作用，達到保護自身的目的。
②專一性：能夠識別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列，并且使每一條鏈定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。
（3）作用結果：經限制酶切割產生的DN段末端通常有兩種形式――黏性末端和平末端，如下圖：
（4）作用實質：使特定部位的兩個脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開
2.“分子縫合針”――DNA連接酶
（1）類型：有兩種DNA連接酶：E?coliDNA連接酶和T4DNA連接酶。
（2）兩種DNA連接酶的比較：①相同點：都縫合磷酸二酯鍵。
②區別：
E?coliDNA連接酶來源：大腸桿菌作用：使黏性末端之間 連接
T4DNA連接酶來源：T4噬菌體作用：既能連接黏性末端，也 能連接平末端，但后者 效率低
【易錯警示】限制性內切酶和DNA連接酶的作用部位都是脫氧核苷酸之間形成的磷酸二酯鍵（不是氫鍵），只是一個是切開，一個是連接。
3.“分子運輸車”――載體
（1）作用：①作為運載工具，將目的基因轉移到宿主細胞內；
②利用載體在宿主細胞內對目的基因進行大量復制。
（2）具備的條件：①能在受體細胞中復制并穩定保存；
②具有一至多個限制酶切點，供外源DN段插入；
③具有標記基因，方便對重組DNA的鑒定和選擇。
（3）種類：①最常用的載體是質粒，它是一種的、結構簡單的、獨立于細菌染色體之外，并具有自我復制能力的雙鏈環狀DNA分子。
②其他載體：λ噬菌體的衍生物、動植物病毒。
【歸納總結】①一般來說，天然載體往往不能滿足人類的所有要求，因此人們根據不同的目的和需要，對某些天然的載體進行人工改造。
②限制酶切割位點所處的位置必須是在所需的標記基因之外，這樣才能保證標記基因的完整性，有利于對目的基因的檢測。
③質粒是最常用的運載體，而不是唯一的運載體，除此之外，噬菌體和動植物病毒也可作為運載體。運載體的化學本質為DNA，其基本單位為脫氧核苷酸。
考點3 基因工程基本操作程序分析
1.目的基因的獲取
（1）直接分離：
從自然界已有的物種中分離，如從基因組文庫中獲取。
（2）人工合成目的基因：
常用的方法有：①已知核苷酸序列的較小基因，直接利用DNA合成儀用化學方法合成，不需要模板。
②以RNA為模板，在逆轉錄酶作用下進行人工合成。
（3）PCR技術與DNA復制的比較：
PCR技術DNA復制
相同點原理DNA雙鏈復制（堿基互補配對）
原料四種游離的脫氧核苷酸
條件模板、ATP、酶等
不同點解旋方式DNA在高溫下變性解旋解旋酶催化
場所體外復制主要在細胞核內
酶熱穩定的DNA聚合酶（Taq酶）細胞內含有的DNA聚合酶
結果在短時間內形成大量的DN段形成整個DNA分子
2008－2010年高考生物江蘇卷中連續出現了三道基因工程方面的大題，它們是2008年的第32題(8分)、2009年的第34題(7分)、2010年的第27題(8分)。2011年的第33題(8分)。下面以這幾道題目為例深度分析該類試題易考知識點及幾點思考。
1 試題分析
2008年第32題主要考查了：PCR中使用的DNA聚合酶的最主要特點(耐高溫)；PER中退火溫度的設定與引物DNA的堿基種類的關系(G-E堿基對多，DNA結構穩定，退火溫度高)；DNA連接酶對所連接的DNA兩端堿基序列是否有專業性要求(沒有)；將目的基因導入植物細胞采用最多的是農桿菌；兩種限制性內切酶切割重組質粒得到DN段的種類。
2009年第34題中第(1)(2)小題考查了兩種不同的限制性內切酶切割目的基因和質粒后可得重組質粒的種類。第(3)小題考查目的基因導人質粒后對質粒結構和功能的影響(只能在特定位置，不能在質粒復制原點、啟動子、終止子及抗生素抗性基因中)。第(4)～(6)小題分別考查了DNA水解酶、毒素蛋白與受體細胞中受體問的特異性結合、轉基因植物栽培種降低害蟲種群抗性基因頻率增長速度的措施等問題。
2010年第27題仍然考查了質粒DNA熱穩定性與堿基種類的關系、酶切位點的選擇(不能破壞質粒標記基因及目的基因)、DNA連接酶的作用、單酶切載體和目的基因自身環化的問題(這個問題比較新穎，需要一定的實踐經驗，考生一般是想不到的，要解決這個問題只有選擇兩種不同的限制性內切酶來切割目的基因和載體)、目的基因表達的檢測與鑒定的具體操作方法(這個問題涉及到配制選擇性培養基的問題，由于教科書中缺乏這方面的知識，考生一般無法作答)。
2011年第3題考查了利用PCR技術擴增目的基因的原理和用限制酶切割質粒產生的位點問題。這部份內容教材當中雖然有相關知識點但學生回答時必須對書本知識有深入的理解的應用。試題中所提出的PCR技術擴增目的基因時出現的問題，是在PCR技術擴增目的基因實際實際操作中經常發生的問題和必須解決的問題，可以說這個考點來源于實際生產或者實驗，對于有實驗或實踐經驗的學生和老師解答起來沒有問題，但是有多少學生做了PCR技術擴增目的基因這實驗呢，出題者的意圖是希望教材中應該做的實驗應該讓學生動手操作，讓學生體會實驗教程和解決實驗過程中出現的問題。
以上列舉了DNA重組工程的易考知識點和已考知識點，從易考知識點來看這類題目考查的方面很集中重復性也很強，但是從2010年的已考知識點來看這類題目的難度已經遠遠超出了課本的范圍，對學生的實踐經驗要求很強(基因工程實驗的學習應該是在大學課程中)，這對沒有這方面經驗的學生作答題目是很困難得。所以下面列舉一些筆者能想到的未考查知識點。
2 對今后高考中考查基因工程內容的思考與展望
2.1 DNA連接酶的種類及作用
E.coli DNA連接酶只能將雙鏈DN段互補的黏性末端之間連接起來，不能將雙鏈DN段平末端之間進行連接。而T4 DNA連接酶既可以連接黏性末端，也可以連接平末端。
2.2 受體細胞選擇原核生物(特別是大腸桿菌)的原因
原核生物遺傳背景簡單、繁殖快、多為單細胞；而真核生物遺傳背景復雜繁殖較慢，都是多細胞生物，所以經常選擇原核生物作為受體細胞，且大腸桿菌是原核生物中遺傳背景最簡單的模式生物，自然是受體細胞的首選。
2.3 目的基因進入大腸桿菌的方法(除去Ca2+之外)
重組質粒導入受體細胞最常用的是Ca2+處理受體細胞，使受體細胞在溫和的環境下能吸收周圍環境中DNA分子。除了Ca2+處理受體細胞外，還可以用電轉化的方法在高壓環境下使受體細胞細胞膜的通透性增強，重組DNA分子就容易進入細胞。一般情況下電轉化的效率要比ca2+轉化高100多倍，如果要求獲得高效率的重組DNA分子就要采用電轉化的方法將目的基因導入受體細胞。
2.4 檢驗自我復制的質粒導入受體細胞(主要是原核生物)后是否是重組的
2.4.1 如果自我復制的質粒連接的是帶有標記基因(該標記基因與質粒上的標記基因不同)的目的基因
比如質粒上帶有抗氨芐青霉素基因(ampr)，目的基因帶有卡那霉素基因(kanr)，檢驗自我復制的質粒導入受體細胞后是否是重組的，只要將受體菌株在含有氨芐青霉素和卡那霉素的培養基上培養，能正常生長出來的菌株都是含有重組的質粒，沒有重組的質粒在卡那霉素的培養基上是不能生長的。
2.4.2 如果自我復制的質粒連接的是沒有標記基因的目的基因
關鍵詞 基因工程；研究進展；原理；應用
中圖分類號 Q78 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2012）10-0045-02
20世紀70 年代以來，基因工程技術在世界范圍內蓬勃興起，至今已在多個學科領域得到廣泛應用。基因工程是一項能夠較好地服務于人類社會的工程技術，該技術通過改變生物的遺傳組成，增加生物的遺傳多樣性，由此賦予新型轉基因生物的表型特征[1]。目前，以基因重組和克隆技術為代表的生物技術正以日新月異的速度迅猛發展。
1 基因工程原理
基因工程（genetic engineering）以分子遺傳學為理論基礎、以分子生物學和微生物學的現代方法為手段進行的研究，又稱為DNA重組或分子克隆。通過體外重組，基因工程將不同來源的基因導入受體細胞，在體細胞內實現基因的復制、轉錄、翻譯。這種技術是按照人們的意愿將某一生物的遺傳物質——DNA大分子提取出來，在離體條件下用適當的工具酶進行切割，然后與載體DNA分子連接起來，一起導入某一更易生長、繁殖的受體細胞中[2-3]。對于受體細胞而言，與載體相連的DNA分子就屬于外源物質也稱為重組體。重組體導入到受體細胞之后就可以進行正常的復制和表達，從而獲得新物種。一般來說，載體的選擇對能否成功進入受體細胞并且復制和表達起著很重要的作用，載體進入受體細胞應該以不影響受體細胞正常生長為基本原則。這種技術克服了遠緣雜交的不親和，為改造生物提供了有效的手段。
2 基因工程的應用
2.1 植物基因工程技術在中草藥研發中的應用
2.1.1 提高藥用植物的有效成分含量。目前，學者在鐵皮石斛上應用了基因工程技術，以提高其有效成分的含量。由于人工合成成本很高，若能夠通過基因工程技術提高石斛堿的含量，會產生巨大的經濟效益。魏小勇等[4]以鐵皮石斛種胚原球莖為研究材料，定向誘導后獲得穩定的石斛堿突變體，分析突變體的表達效果，并以mRNA為模板反轉錄產生cDNA，構建鐵皮石斛差減cDNA文庫，獲得差異表達mRNA反義基因。通過構建相應載體轉化石斛，來分析轉基因石斛中石斛堿的變化，通過篩選反義基因來確定石斛堿功能基因。將類似鐵皮石斛的稀缺植物上應用基因工程技術，可為中草藥的研發奠定基礎[5]。
2.1.2 提高藥用植物的抗病性和抗逆性。一般對藥用植物都是采用大規模的種植，由此才能滿足市場需求。應用植物基因工程技術可解決栽培過程中的病害問題。如種植培養出的抗病毒、抗蟲害品種，可增強植物對病害的抵抗能力，不僅能降低植物病害的發生，還能減少由于使用農藥而帶來的污染[6]。Pilon-Smit et al[7]將SacB基因導入煙草，提高了轉基因煙草的耐旱抗寒特性。我國學者也開展了植物基因工程技術的研究和應用，并取得了顯著的成果。賀 紅等[8]以枳殼實生苗上胚軸為研究材料，為獲得轉柑桔衰退病病毒外殼蛋白基因的植株，其采用了遺傳轉化技術。有學者還利用Ti 轉化系統獲得了多種抗病毒的植物，如抗黃瓜花葉病毒（CMV）的番茄和抗甜菜壞死黃脈病毒（BNYV）的甜菜等[9]。
2.2 基因工程在植物性食品脫敏中的應用
基因工程可以將目的基因導入受體細胞，也可以改變內源基因，只要找到需要刪除的基因即可。過敏反應具有反應迅速的特點，過敏原種類也很多。因此，防止發生過敏反應也很困難。基因工程可以直接作用于過敏源頭，即改變內源基因使編碼的蛋白質失去致敏性。也可以通過基因工程方法處理食品及其原料可降低其致敏性，從而降低過敏病人的不良反應。反義技術可消除植物中內源基因，使致敏基因沉默，從而降低植物性食品致敏性[10]。
2.3 轉基因技術在哺乳動物遺傳育種領域的應用
隨著分子生物技術的發展，人們可以根據意愿改良動物品種，結合基因技術原理的應用，由此實現重要的經濟價值。在畜牧業生產上，主要是用于遺傳改良，加速動物育種。轉基因可以定向培育并保存物種的優良性狀，并能加快其積累和保存的步伐。在大量的轉基因動物中選出符合人們預想的轉基因動物，利用優良動物品種的體細胞作核供體克隆動物，用于大量生產轉基因動物。將轉基因技術應用于家畜上，在動物體內轉入結合特異抗原抗體基因，可生產出具有抗多種疾病性能的動物[1]。轉基因技術的科技含量較高，但在實驗室內也能實現動物育種。在動物雜種優勢利用方面，轉基因技術可加速動物育種的進程，增強選育種畜性狀的穩定性，降低育種的時限并提高效率[11]。
2.4 基因工程在食品工業中的應用[12-14]
2.4.1 糖類的改良。淀粉是一種多糖，通過對酶的調控可控制其含量水平，ADPP葡萄糖焦磷酸酶、淀粉合成酶和分枝酶是高等植物的淀粉合成酶。將淀粉系土壤大腸桿菌的基因轉移到馬鈴薯上，可增加馬鈴薯的淀粉含量[12]。這種基因可表達ADP-葡萄糖焦磷酸化酶，使馬鈴薯淀粉含量增加近20%[15]。目前，利用植物基因工程技術改善食品的風味已取得重大的進展。Monsanto公司開發出轉基因馬鈴薯，新型馬鈴薯產品的淀粉含量較傳統品種平均提高了20%～30%，油炸后的產品具有更好的構質和風味，并且油味和吸油量都較少[16]。
2.4.2 改善發酵食品風味。發酵食品具有工業經濟效益，其品質將直接影響效益。但是在該領域不能廣泛地應用傳統的微生物，否則不能達到定向改造微生物性狀的目的。因此，選擇的微生物將決定發酵食品風味。隨著分子生物學的興起，在分子水平上可利用DNA 重組、RNA 干擾及基因敲除等基因工程技術來構建所需的基因工程菌株[17]。
例如，在啤酒和醬油的生產工藝中可利用轉基因技術改善產品的風味。在釀造醬油的過程中，氨基酸的生成量對整體風味起決定性的作用，參與該反應的羧肽酶和堿性蛋白酶的基因已克隆并成功轉化到菌株中，羧肽酶的活力可大幅提高13倍，堿性蛋白酶的活力可提高5倍，從而提高氨基酸的生成量[18]。為滿足不同食品的需要，在醬油的釀造工藝中可使用工程菌株，由此降低醬油的色度和口味。啤酒中含有一種叫雙乙酰的物質，雙乙酰是啤酒酵母細胞產生的α-乙酰乳酸經非酶促的氧化脫羧反應自發產生的，當雙乙酰含量超過風味閾值（0.02~0.10 mg/L）時，就會大大降低啤酒的口感，產生餿酸味，進而影響經濟效益。為改善啤酒的風味，可采用α-乙酰乳酸脫羧酶去除雙乙酰。研究表明，利用轉基因技術將編碼α-乙酰乳酸脫羧酶的基因克隆到啤酒酵母中進行表達[15]，可以有效降低啤酒中的雙乙酰含量。基于基因工程原理，還可將轉基因技術應用于制取其他產品[19]。
3 展望
目前，基因工程技術已滲透到人類生產生活的各個領域，其以巨大的生命力發揮重大的影響，一些實驗室技術和成果不斷地得到應用，也將使地球的生物圈變得更加豐富多彩[20]。如今基因工程技術在給人類帶來利益的同時，對于疾病的治療方面也有了巨大突破。盡管基因工程技術給人類帶來了巨大的利益和便利，但同時也應該思考轉基因食品的安全性問題，這是對基因工程未來發展的最大挑戰[21-22]。
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筆者根據課標要求，結合考綱和近年高考考點將近年基因工程考點總結如下。
一、 基因工程的基礎知識
基因工程的理論鋪墊――分子生物學發展：
① 艾弗里證明了DNA是遺傳物質。
② 沃森和克里克證明了DNA雙螺旋結構。
③ 尼侖貝格破譯了遺傳密碼。
二、 酶切
基因工程選擇限制性內切酶作為工具，主要是因為它具有比一般酶更高的專一性。由于其具有較高的專一性，因此在基因工程的具體操作中如何選擇限制性內切酶是高考的重點考察內容。
1. 限制酶的特異性
例1 判斷用限制性核酸內切酶切割煙草花葉病毒的核酸是否可行？_____。
答案 不可行
解析 限制酶的專一性非常強，其特異性表現在三個方面：識別DNA、識別特定序列（回文）、切割特定位點磷酸二酯鍵。由于煙草花葉病毒是RNA病毒，所以限制酶不能識別RNA。
另外要特別注意限制酶切割以后的結果，磷酸二酯鍵斷裂，暴露出新的磷酸基團。
2. 限制酶的選擇
正確選擇限制酶是基因工程中一件非常重要的任務。限制酶的選擇應當遵循以下一些原則：不破壞目的基因；不破壞標記基因；目的基因和運載體上都有限制酶的切割位點。當然也要注意用一種限制酶和兩種限制酶切割的區別。
例2 與只使用EcoR I相比較，使用BamH Ⅰ和Hind Ⅲ兩種限制酶同時處理質粒、外源DNA的優點在于可以防止_________
______________________。
答案 質粒和含目的基因的外源DN段自身環化
解析 基因工程中目的基因和質粒可以用同一種酶切，也可以用兩種酶切，若用一種酶切，質粒只要切一個切口，目的基因需要切兩個切口；若用兩種酶切，質粒要切兩個切口，目的基因也需要切兩個切口。一種酶切出的4個切口都相同，所以有多種連法，兩種酶切出的質粒和目的基因上的4個切口兩兩相同，因此可以防止自身環化。
3. 同尾酶
限制酶種類多樣，一些酶之間關系特殊，如例3中的酶I和酶Ⅱ識別不同的序列，但能切出相同的黏性末端，它們切出的末端可以連接，被稱為同尾酶。
例3 已知限制酶I的識別序列和切點是―GGATCC―，限制酶Ⅱ的識別序列和切點是―GATC―。根據下圖示判斷下列操作正確的是（ ）
A. 質粒用限制酶Ⅰ切割，目的基因用限制酶Ⅱ切割
B. 質粒用限制酶Ⅱ切割，目的基因用限制酶Ⅰ切割
C. 目的基因和質粒均用限制酶Ⅰ切割
D. 目的基因和質粒均用限制酶Ⅱ切割
答案 A
三、 連接
1. 連接物類型
經過限制酶切割過以后，暴露出的相同的黏性末端可以自動連接，考生同時需要考慮：酶切以后暴露的所有的黏性末端；目的基因兩端的兩個黏性末端；目的基因所在DNA上其他片段所含的黏性末端；質粒上的兩個黏性末端。綜合以上結論，連接產物的類型可能就比較多，如目的基因-目的基因連接物、目的基因-運載體連接物、運載體-運載體連接物、其他DN段-運載體連接物、目的基因自連、運載體自連，若用同一種酶切時后兩種連接物不存在。
2. 連接酶
下表簡要總結了基因工程中常見酶的特性差異。
例 PCR反應體系中含有熱穩定DNA聚合酶，下面的表達式不能正確反映DNA聚合酶的功能，這是因為_____________
___________________。
答案 DNA聚合酶只能將單核苷酸連接到雙鏈DN段的引物鏈上
解析 如上表所示，DNA聚合酶的合成需要引物，那么連接酶能否催化以上反應呢？也不能，因為連接酶必須將兩段DNA相連。RNA聚合酶能否催化以上反應呢？也不能，因為RNA聚合酶雖然不要引物，但其不能催化T參與反應，只能利用U。雖然這些酶都是催化磷酸二酯鍵，但它們作用的底物差異較大，所以一定要注意辨析。
以上主要介紹了基因工程的三種操作工具，這些內容當然是高考的重點和熱點。除此之外有些內容也應當給予一定關注，如：目的基因的獲取；目的基因的擴增（PCR）；土壤農桿菌介導的目的基因的導入；重組質粒的篩選；目的基因的檢測；轉基因生物的安全性；轉基因生物的利用等問題。
鞏固訓練
1. 目前人類利用基因工程的方法成功培育出轉基因抗蟲棉，以下說法正確的是
（ ）
A. 標記基因的作用是鑒別受體細胞中是否含有目的基因
B. 抗蟲基因導入棉花葉肉細胞后，可通過傳粉、受精的方法，使抗蟲性狀遺傳下去
C. 蘇云金芽孢桿菌的毒蛋白基因與質粒結合后直接進入棉花的葉肉細胞表達
D. 轉基因抗蟲棉經過種植，棉鈴蟲不會產生抗性，這樣可以有效消滅棉鈴蟲
2. 下圖四種質粒含有E1和E2兩種限制酶的識別，Apr表示抗青霉素的抗性基因，Tcr表示抗四環素的抗性基因。
（1） 將兩端用E1切開的Tcr基因與用E1切開的質粒X-1混合連接，連接后獲得的質粒類型有______。（可多選）
A. X-1 B. X-2
C. X-3 D. X-4
（2） 若將上圖所示X-1、X-2、X-3、X-4四種質粒導入大腸桿菌，然后分別涂布在含有青霉素或四環素的兩種培養基上。在這兩種培養上均不能生長的大腸桿菌細胞類型有____________、____________。
（3） 如果X-1用E1酶切，產生850對堿基和3 550對堿基兩種片段：那么質粒X-2（Tcr基因的長度為1 200對堿基）用E2酶切后的片段長度為______對堿基。
（4） 若將外源的Tcr基因兩端用E2切開，再與用E2切開的X-1混合連接，并導入大腸桿菌細胞，結果顯示，含X-4的細胞數與含X-1的細胞數之比為13，增大DNA連接酶用量能否提高上述比值？______。原因是________
________________________。
3. 下表中列出了幾種限制酶識別序列及其切割位點，圖1、圖2中箭頭表示相關限制酶的酶切位點，圖l中Cmlr表示氯霉素抗性基因，Ner表示新霉素抗性基因。請回答下列問題：
（1） 將提取的質粒與外源DNA分別加入緩沖液中，選用相應的限制酶處理時，影響處理效果的外界因素主要是______等（寫出兩點）。
（2） 用圖中的質粒和外源DNA構建重組質粒時，能否使用MspⅠ與BamHⅠ同時切割質粒與外源DNA？答：______，原因是______
___________________________。
（3） 可選用______（兩種）限制酶同時酶切質粒與外源DNA，酶切并連接后可獲得______種含目的基因的重組質粒，篩選含有該重組質粒的大腸桿菌時，需要在含______的培養基上培養。
（4） 為了從基因文庫中分離獲取T2噬菌體抗性基因，將重組質粒導入對T2噬菌體敏感的大腸桿菌，然后將含有該大腸桿菌的菌液分別接種在預先涂有______的培養基上培養，從而初步檢測目的基因的表達。
答案
1. A 2. （1） ABC
（2） 無質粒細胞 含X-3的細胞
（3） 4 750
（4） 不能 DNA連接酶對DN段沒有選擇性或者DNA末端相同
3. （1） 溫度、pH
（2） 不能 MspⅠ會切割質粒上的兩個標記基因，而BamHⅠ會切割破壞目的基因
基因工程在醫學上已得到廣泛應用，并且應用領域不斷被拓寬，取得了令人驚喜的成就。
1 基因工程制藥
基因工程制藥開創了制藥工業的新紀元，解決了過去不能生產或者不能經濟生產的藥物問題。現在，人類已經可以按照需要，通過基因工程生產出大量廉價優質的新藥物和診斷試劑，諸如人生長激素、人的胰島素、尿激酶、紅細胞生成素、白細胞介素、干擾素、細胞集落刺激因子、表皮生長因子等。令人振奮的是，具有高度特異性和針對性的基因工程蛋白質多肽藥物的問世，不僅改變了制藥工業的產品結構，而且為治療各種疾病如糖尿病、腎衰竭、腫瘤、侏儒癥等提供了有效的藥物。眾所周知，醫治侏儒癥的良藥是人生長激素，倘若從人的尸體中獲取，治療一個病人就需要600具尸體的腦下垂體才能獲得足夠的量；倘若運用基因工程生產，就可從每升基因工程菌液中得到2．4g。人們為此而石破天驚的興奮!成本如此之低，又如此之高產，其巨大的經濟效益和社會效益，由此可見。
2 基因工程抗病毒疫苗
為人類抵御病毒侵襲提供了用武之地。基因工程乙型肝炎疫苗、狂犬病疫苗、流行性出血熱病毒疫苗、輪狀病毒疫苗等應用于臨床，提高了人類對各種病毒病的抵御能力。比如，乙型肝炎病毒疫苗的問世，使我國新生兒不再遭遇乙型肝炎病毒的侵襲，也降低了人群肝癌的發病率。又如，為治愈癌癥正在研制的用單克隆抗體制成的“生物導彈”，就是按照人類的設計，把“生物導彈”發射出去，精確地命中癌細胞，并炸死癌細胞而不傷害健康的細胞。就單克隆細胞而言，單克隆細胞在腫癌的診斷檢測、顯示定位、監測病變、監測療效等方面也有重要價值。人類還通過基因工程生產抵御各種病菌、血吸蟲、虐原蟲等疫苗，提高人體對各種傳染病的免疫力。脫氧核糖核酸或者基因疫苗的問世，變革了機體的免疫方式。如今，人們翹首關注困擾人類的艾滋病病毒(人類免疫缺陷病毒)疫苗的早日問世。基因工程抗體技術的發展，為克服單克隆抗體生產細胞株在生產過程中的不穩定性，為生產大量高效抗病毒疫苗提供了先進的生產工藝。
3 基因工程治療疾病
臨床實踐已經表明，基因治病已經變革了整個醫學的預防和治療領域。比如，不治之癥——白癡病，用健康的基因更換或者矯正患者的有缺損的基因，就有可能根治這種疾病。現在已知的人類遺傳疾病約有4000種，包括單基因缺陷和多基因綜合征。運用基因工程技術或者基因打靶的手段，將病毒的基因殺滅，插入校正基因，得以治療、校正和預防遺傳疾病的目的。人類精心設計的基因工程操作，克服了不同個體甚至物種之間由于器官移植所產生的免疫排斥作用，實現人體之間的移植已獲成功，成功的實體器官移植有腎、心、肝、胰、肺、腸，也有雙器官和多器官的聯合移植。而人體與動物之間的器官移植成為現實，臨床應用已是指日可待的事了。脫氧核糖核酸化學合成的完善和自動化，脫氧核糖核酸擴增技術的優化，為合成基因“探針”，提高臨床診斷的質量，是人類所殷切企盼的。基因治療有兩種途徑，一是體細胞的基因治療，二是生殖細胞的基因治療。體細胞的基因治療是將正常的遺傳基因導入受精的卵細胞內，讓這種遺傳物質進入受精卵的基因組內，并隨著受精卵分裂，分配到每一個子細胞中去，最終糾正未來個體的遺傳缺陷。而生殖細胞的基因治療是將人類設計的“目的基因”導入患有遺傳病病人的生殖細胞內，此法操作技術異常復雜，又涉及倫理，緩行之理充足，故尚無人涉足。
4 基因工程診病
