高中生物 1.1.2、3基因工程的應用蛋白質工程課件 中圖版選修3 .ppt

第二 三節(jié)基因工程的應用 蛋白質工程 基因工程的應用1 轉基因植物 2 轉基因動物 3 基因治療與基因診斷 基因表達 堿基互補配對 利用正常基因導入有基因缺陷的細胞中 以表達出正常性狀來治療 制作特定dna探針與病人樣品dna混合分析雜交帶情況 臨床實驗 臨床應用 蛋白質工程與基因工程 從預期的蛋白質功能出發(fā) 設計預期的蛋白質結構 推測應有的氨基酸序列 找到相對應的脫氧核苷酸序列 基因 目的基因的獲取 重組載體的構建 重組載體的導入和篩選 目的基因的表達與鑒定 定向改造或生產人類所需的蛋白質 定向改造生物的遺傳特性 獲得人類所需的生物類型或生物產品 可生產自然界沒有的蛋白質 原則上只能生產自然界已存在的蛋白質 1 蛋白質工程是在基因工程基礎上延伸出來的第二代基因工程 2 基因工程能為蛋白質工程提供理論及技術支持 蛋白質工程可對基因工程中所需的某些酶進行修飾 改造 使之更符合需要 高考警示鐘 1 蛋白質工程中的生物性狀可以穩(wěn)定遺傳 原因是控制新性狀的遺傳物質被改變并可以穩(wěn)定遺傳 2 蛋白質工程與dna分子重組技術是分不開的 常用到基因工程工具酶 如限制性內切酶和dna連接酶 基因工程的應用 典例訓練1 2012 連云港模擬 圖1表示科學家通過基因工程培育抗蟲棉時 從蘇云金桿菌中提取抗蟲基因 將其 放入 棉花細胞中與棉花的dna分子結合起來而發(fā)揮作用的過程示意圖 請據(jù)圖回答下列有關問題 1 圖2表示在圖1過程 中同時利用ecori ecor52切割目的基因和載體 以形成兩種不同的黏性末端 這種雙酶切的優(yōu)點是 2 圖1中過程 涉及的生物技術是 在含四環(huán)素的培養(yǎng)基中培養(yǎng)植物細胞 導入重組質粒的細胞能否增殖 依據(jù)是 3 判斷基因轉化是否成功 應對轉基因植物進行鑒定 如果培育成功的植株能抗蟲 還應進行 水平鑒定 以確定該變異能否遺傳給后代 將上述抗蟲棉植株的后代種子種植下去后 往往有很多植株不再具有抗蟲性 原因是 為獲得穩(wěn)定遺傳的轉基因植株 還需要對轉基因植株進行嚴格的 4 圖3表示蘇云金桿菌細胞中的某些生命活動過程 則 處需要有 酶的催化 兩處共有的一種堿基配對方式是 解題指南 1 考查實質 通過轉基因植物的培育過程考查基因工程的操作程序 2 解題關鍵 準確識別三幅圖示代表的過程是解題的突破口 解析 1 使用雙酶切 質粒上的黏性末端不同 用dna連接酶處理時 質粒不能自身環(huán)化 同樣技術獲得的目的基因也不能自身環(huán)化 能夠保證目的基因定向插入到特定的位置 2 圖1中過程 是重組載體的構建 是導入受體細胞 是由受體細胞獲得棉花植株 原理是植物細胞的全能性 技術手段是植物組織培養(yǎng) 分析圖示 目的基因插入的位置是四環(huán)素抗性基因所在位置 即四環(huán)素抗性基因被破壞 倘若培養(yǎng)基中含有四環(huán)素 則導入重組質粒的細胞不能增殖 3 生物變異分為可 遺傳變異和不可遺傳變異 不可遺傳變異不涉及遺傳物質 是由環(huán)境條件變化引起的 可遺傳的變異涉及遺傳物質 因此 此種變異能否遺傳 要通過基因 分子 水平的鑒定 抗蟲基因導入植物細胞后會整合到細胞中的染色體上 兩條同源染色體上只有一條會整合抗蟲基因 相當于雜合體植株 4 分析圖示 處進行的生命活動是轉錄過程 處進行的是翻譯過程 答案 1 保證目的基因定向插入特定位置 防止目的基因和質粒環(huán)化 答對一點即可 2 植物組織培養(yǎng)不能在構建基因表達載體的過程中 四環(huán)素抗性基因片段被切除 3 分子 基因 抗蟲植株產生的雌雄配子中各有1 2不含抗蟲基因 受精時雌雄配子隨機結合 可以產生1 4左右的不具有抗蟲性植株連續(xù)自交 4 rna聚合a u 互動探究 1 圖1中 過程常用方法有哪些 提示 農桿菌轉化法 基因槍法和花粉管通道法 分析 過程為重組載體的導入和篩選 2 對轉基因抗蟲棉進行分子水平的鑒定有哪些方法 提示 轉錄的鑒定 核酸分子雜交 翻譯的鑒定 抗原和抗體雜交 分析 對目的基因表達的鑒定常從目的基因是否轉錄和翻譯方面鑒定 蛋白質工程的實驗流程 典例訓練2 干擾素是動物體內合成的一種蛋白質 可以用于治療病毒感染和癌癥 但體外保存相當困難 如果將其分子上的一個半胱氨酸變成絲氨酸 就可在 70 條件下保存半年 給廣大患者帶來福音 1 蛋白質的合成是受基因控制的 因此獲得能夠控制合成 可以保存的干擾素 的基因是生產的關鍵 依據(jù)蛋白質工程原理 設計實驗流程 讓動物生產 可以保存的干擾素 2 基因工程和蛋白質工程相比較 基因工程在原則上只能生產 的蛋白質 不一定符合 需要 而蛋白質工程是以蛋白質分子的結構規(guī)律及其與生物功能的關系作為基礎 通過 或 對現(xiàn)有蛋白質進行 或制造一種新的蛋白質 以滿足人類的生產和生活需要 3 蛋白質工程實施的難度很大 原因是蛋白質具有十分復雜的 結構 4 對天然蛋白質進行改造 應該直接對蛋白質分子進行操作 還是通過對基因的操作來實現(xiàn) 原因是 解題指南 1 考查實質 對蛋白質工程的實驗流程的理解 2 解題關鍵 1 明確蛋白質工程的實質是根據(jù)蛋白質預期功能推測出相對應的脫氧核苷酸序列 2 明確蛋白質工程是通過改造基因來改造蛋白質 答案 1 預期的蛋白質功能預期的蛋白質結構應有的氨基酸序列相對應的脫氧核苷酸序列 基因 2 自然界已存在人類生產和生活基因修飾基因合成改造 3 空間 或高級 4 應該通過對基因的操作來實現(xiàn)對天然蛋白質的改造第一 任何一種天然蛋白質都是由基因編碼的 改造了基因也就是對蛋白質進行了改造 而且改造過的蛋白質可以通過改造過的基因遺傳下去 如果對蛋白質直接改造 即使改造成功 被改造過的蛋白質分子也無法遺傳 其次 對基因進行改造比對蛋白質直接進行改造要容易操作 難度要小得多 1 2012 南京模擬 請回答與轉基因小鼠的培育過程相關的問題 1 獲取外源基因常用的工具酶是 若需在短時間內獲得大量的某種外源基因 通常采用 技術 2 在供體雌鼠發(fā)情周期的某一階段 用 激素處理促使卵巢里大量卵泡成熟并排出 稱為超數(shù)排卵 在讓供體母鼠與健康公鼠交配的同時 讓代孕母鼠與結扎公鼠進行交配 使代孕母鼠與供體母鼠的生理條件達到同步或者一致 稱為 處理 3 將重組載體導入受精卵常用的方法是 4 將注射有外源dna的受精卵移入發(fā)育培養(yǎng)液中繼續(xù)培養(yǎng)至 再進行胚胎移植 進行早期胚胎的體外培養(yǎng)時 培養(yǎng)液中除了含有各種無機鹽 維生素 氨基酸 核苷酸等營養(yǎng)成分外 還要添加激素和 5 待代孕母鼠產出幼仔后 取幼鼠尾巴細胞提取基因組dna 可用 法等分析以確定是否為轉基因鼠 解析 1 基因工程中常用限制性內切酶獲取目的基因 pcr技術可用于短時間內獲得大量目的基因 2 用促性腺激素處理可超數(shù)排卵 代孕母鼠與結扎公鼠交配 使得代孕母鼠與供體母鼠的生理條件達到同步或者一致 這稱為同期發(fā)情 3 常用顯微注射技術將重組質粒導入受精卵 4 囊胚可用于胚胎移植 進行早期胚胎培養(yǎng)時 還需要加入動物血清 5 若檢測dna 則用dna分子雜交法 答案 1 限制性內切酶pcr 2 促性腺同期發(fā)情 3 顯微注射技術 4 囊胚動物血清 5 dna分子雜交 核酸雜交 2 如圖是利用奶牛乳汁生產人血清白蛋白的圖解 根據(jù)下圖回答 1 在形成圖中 的過程中 我們稱 為 獲取 的途徑主要有 2 有人對這種牛奶不敢食用 人們對這種轉基因食品的擔心表現(xiàn)在 3 人血清白蛋白的生產說明該工程突破了自然界物種之間的 在基因表達載體中 人的血清白蛋白基因前端必須要有 4 對 處理后的分散細胞進行培養(yǎng) 通常要在培養(yǎng)液中添加一定量的 此外應定期更換 以便保證被培養(yǎng)的細胞處于 的環(huán)境中 解析 1 血清白蛋白基因是目的基因 獲取目的基因的途徑主要有3個 一是從相應生物的基因文庫中獲取 二是利用體外pcr技術大量擴增 三是基因比較小 核苷酸序列已知 可以用化學方法直接人工合成 2 人們對轉基因食品的擔心表現(xiàn)在 擔心出現(xiàn)滯后效應 擔心出現(xiàn)新的過敏原 擔心營養(yǎng)成分改變等 3 利用奶牛乳汁生產人血清白蛋白 突破了自然界物種之間的生殖隔離 啟動子是一段有特殊結構的dna片段 是rna聚合酶識別和結合的部位 有了它才能驅動基因轉錄出mrna 翻譯出蛋白質 故在基因表達載體中 人血清白蛋白基因前端必須要有啟動子 4 動物細胞培養(yǎng)首先應保證被培養(yǎng)的細胞處于無菌 無毒的環(huán)境 通常還要在細胞培養(yǎng)液中添加一定量的抗生素 以防培養(yǎng)過程中的污染 此外 應定期更換培養(yǎng)液 以便清除代謝產物 防止細胞代謝產物積累對細胞自身造成危害 答案 1 目的基因從基因文庫中獲取 pcr技術擴增 人工合成 2 擔心出現(xiàn)滯后效應擔心出現(xiàn)新的過敏原擔心營養(yǎng)成分改變 3 生殖隔離啟動子 4 抗生素培養(yǎng)液無菌 無毒 3 抗旱植物體內的抗旱基因為r 旱敏基因為r 研究表明 多數(shù)抗旱農作物能通過細胞代謝產生一種代謝產物 調節(jié)根部細胞內的滲透壓 此代謝產物在葉肉細胞內很難找到 1 抗旱農作物的葉肉細胞內難以找到與抗旱有關的代謝產物的原因是 2 現(xiàn)已制備足夠多的r探針和r探針 通過探針來檢測某植物相關的基因型 請據(jù)圖分析回答 圖中擴增基因常用的方法是 若已提取到某抗旱植物rr的葉肉細胞總dna 能 或 不能 以dna為模板直接擴增抗旱基因 擴增過程中尋找抗旱基因的位置依靠 圖中處理基因獲取單鏈dna常用的方法有 濾膜上dna分子雜交發(fā)生在 之間 若被檢植物只發(fā)生a現(xiàn)象 則被檢植物的基因型為 解析 1 該代謝產物不存在的原因是基因未表達 起調節(jié)作用的抗旱基因存在于根細胞內 葉片細胞內含有目的基因但未表達 這是細胞分化的結果 2 體外快速擴增dna的方法是pcr技術 擴增時首先引物要與互補序列結合 然后在dna聚合酶的作用下延伸 所以可以通過引物來尋找相關基因 解旋的方法有加熱和用解旋酶處理 發(fā)生雜交的是探針與r基因或r基因 a圖表示只形成了r與探針的雜交斑 其基因型為rr 答案 1 基因選擇性表達 2 pcr技術能引物 解旋酶處理或加熱 探針與r基因或r基因 rr 4 如圖是某種動物蛋白質工程的示意圖 請分析回答 1 目前蛋白質工程中難度最大的是圖中編號 所示的過程 實現(xiàn) 過程的依據(jù)有 2 若相關蛋白質的核酸片段是從細胞質獲取的 則 過程包括 3 過程中對核苷酸序列有嚴格要求的工具酶是 進行 過程的目的是 4 為獲得較多的受精卵用于研究 過程的處理方案是 若 過程所得的卵母細胞是從卵巢中獲得的 則體外受精前的 過程表示 解析 1 蛋白質工程中難度最大的是根據(jù)人們的需要設計出蛋白質的結構 由氨基酸序列推測出目的基因的堿基順序是因為逆轉錄過程都遵循堿基互補配對原則 2 從細胞質獲取的核酸片段需