生物技術 / 子課題
現代生物技術技術
Core Techniques in Modern Biotechnology
重組DNA技術（胰島素生產）；PCR（聚合酶鏈式反應）原理及應用；DNA指紋鑒定；基因改造生物；動物克隆（桃莉羊）；植物組織培養
核心考點 (Knowledge Groups)
1. 描述重組 DNA 技術及 PCR 的步驟
考評提示：重組DNA技術步驟、PCR三步驟
- 考評重點 重組 DNA 技術的主要步驟：利用同一種限制酶分別切割目的基因及質粒，產生互補的黏性末端；以 DNA 連接酶把目的基因與質粒連接，形成重組質粒；將重組質粒轉化入宿主細胞 (如大腸桿菌)；宿主細胞在繁殖時表達目的基因，產出所需蛋白質 (例如胰島素)
- 邏輯 PCR (聚合酶鏈反應) 的三個循環步驟：變性 — 加熱至約 94°C，雙鏈 DNA 氫鍵斷裂並分成兩條單鏈；退火 — 降溫至約 50–65°C，引物與模板 DNA 單鏈按鹼基互補配對結合；延伸 — 升溫至約 72°C，耐熱的 Taq 聚合酶沿引物延伸，合成互補的新鏈；每一循環 DNA 數量倍增，經多次循環後呈指數擴增
2. 比較生殖性克隆與治療性克隆
考評提示：桃莉羊核移植的意義
- 考評重點 桃莉羊的體細胞核移植克隆原理：從成年羊的乳腺細胞取出細胞核；把細胞核注入已去核的卵母細胞；以電脈衝激活此重組卵母細胞令其分裂成胚胎；把胚胎植入代孕母羊子宮發育，最終產下桃莉；此實驗證明已分化的體細胞仍保有完整的基因組，可被重新編程成整個新個體
常見題型 · scoring points
描述重組DNA技術的步驟
- 限制性內切酶在特定核苷酸序列切割目的基因及載體（質粒），產生互補粘性末端。
- DNA連接酶將目的基因與質粒的粘性末端連接，形成重組質粒。
- 重組質粒轉化入宿主細胞（如大腸桿菌）；需篩選陽性菌落以確認基因成功插入。
- 宿主細胞大量繁殖，目的基因得以表達，生產目標蛋白質（如人類胰島素）。
解釋PCR（聚合酶鏈式反應）的原理與步驟
- 目的：在體外大量擴增特定DNA片段。
- 變性（約94°C）：高溫打斷氫鍵，DNA雙鏈解開為兩條單鏈。
- 退火（約50–65°C）：引物與互補的單鏈DNA結合，決定擴增區域。
- 延伸（約72°C）：Taq聚合酶以引物為起點，合成互補新鏈。
解釋體細胞核移植的克隆技術（以桃莉羊為例）
- 步驟：提取體細胞核 → 注入去核卵母細胞 → 電脈衝融合及激活 → 植入代孕母體。
- 原理：分化細胞仍含完整基因組；卵細胞質使細胞核重新編程，恢復全能性。
- 遺傳性：克隆個體的基因與提供細胞核的親本相同。
解釋凝膠電泳在DNA鑑定中的應用
- 原理：根據片段大小分離DNA。DNA帶負電荷，在電場中向正極移動；小片段移動較快、較遠。
- 鑑定：用限制酶切割DNA，電泳後得到獨特條帶圖譜（DNA指紋）。
- 應用：法醫鑑定、親子鑑定、物種鑑別。
基因剪接中酶的精確角色與化學鍵變化
- ① 限制性內切酶：識別特定序列，打斷兩鏈上的「磷酸二酯鍵」，產生互補的「粘性末端」。
- ② DNA 連接酶：催化目的基因與載體間形成新的「磷酸二酯鍵」，物理上連接 DNA 片段。
- ③ 互補鹼基配對：粘性末端之間通過「氫鍵」自動吸附，穩定連接需靠連接酶形成共價鍵。
解釋重組 DNA 技術中「篩選 (Screening)」的原理
- ① 目的：區分成功轉化（含目的基因）與未成功轉化的宿主細胞。
- ② 標記基因：載體（質粒）上通常帶有「抗生素抗性基因」。
- ③ 過程：將轉化後的細菌塗布在含有特定抗生素的培養基上。
- ④ 結果：只有含有質粒（具備抗性）的細菌能存活，排除未轉化的細菌。
描述植物組織培養（微繁殖）的主要步驟
- 步驟：取外植體 → 表面滅菌 → 接種至含激素培養基 → 形成愈傷組織 → 誘導分化成芽和根 → 馴化移栽。
- 優點：快速大量繁殖；保持親代優良基因型；在無菌條件下生產無病毒植株。
- 原理：利用植物細胞的「全能性」（totipotency）。
概述重組 DNA 技術中限制酶的作用
- 性質：限制酶是一類由細菌產生的酶，可在特定 DNA 序列上切割（辨認位點通常是 4–8 bp 迴文序列）。
- 黏性末端：許多限制酶切割後會留下互補的單鏈突出，有助不同 DNA 片段拼接。
- 應用：將目的基因自原生物切出，並切開質粒的相同位點，以便插入基因。
- 連接酶配合：DNA 連接酶將目的基因與質粒骨架的缺口封閉，形成重組 DNA。
- 意義：限制酶是基因工程「剪刀」的核心工具，使精確的 DNA 操作成為可能。
DNA 指紋分析：非編碼區 STR 的重要性
- DNA 指紋分析利用基因組中具高度個體變異的區段，比較不同個體的條帶圖案。
- 每個人（除同卵雙生）的 DNA 指紋均獨一無二；條帶一半來自父親，一半來自母親，故可用於親子鑑定。
- 應用：法醫鑑定（確認疑犯或受害人身份）、親子鑑定及遺傳關係追溯。
質粒作為克隆載體的核心特徵
- 複製起點 (Ori)：允許質粒在宿主細胞內獨立於染色體進行自我複製。
- 多克隆位點 (MCS)：含有多個限制性內切酶切割位點，方便插入目的基因。
- 標記基因 (Marker)：如抗生素抗性基因，用於篩選成功轉化的細菌。
- 體積小：易於進入細菌細胞且不易在操作中斷裂。
生物技術 其他子課題
關於本文：由 DSE 神器團隊整理，資料以香港考試及評核局（HKEAA）最新公佈為準，含歷屆考評建議引用。最後更新：2026 年 4 月。想隨時隨地溫習？下載 DSE 生物神器 App。
