第37講基因工程

1、第第3737講基因工程講基因工程第十單元第十單元 現(xiàn)代生物科技專題現(xiàn)代生物科技專題20142014最新考綱最新考綱 1.1.基因工程的誕生基因工程的誕生()()2.2.基因工程的原理及技術(shù)基因工程的原理及技術(shù)()()3.3.基因工程的應(yīng)用基因工程的應(yīng)用()()4.4.蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程()()考點(diǎn)突破考點(diǎn)突破基礎(chǔ)整合基礎(chǔ)整合題組演練題組演練一、基因工程的概念及基本工具一、基因工程的概念及基本工具1.1.概念概念基因工程基因工程, ,又叫基因拼接技術(shù)或又叫基因拼接技術(shù)或 重組技術(shù)重組技術(shù), ,通俗地說通俗地說, ,就是按照人們的意愿就是按照人們的意愿, ,把一把一種生物的某種種生物的某種 提取

2、出來提取出來, ,加以加以 然后放到另一種生物的細(xì)胞里然后放到另一種生物的細(xì)胞里, ,定定向地改造生物的向地改造生物的 。2.2.基因工程的基本操作工具基因工程的基本操作工具(1)(1)限制性核酸內(nèi)切酶限制性核酸內(nèi)切酶“分子手術(shù)刀分子手術(shù)刀”。來源來源: :主要是從主要是從 中分離純化出來的。中分離純化出來的。特點(diǎn)特點(diǎn): :能夠識(shí)別雙鏈能夠識(shí)別雙鏈DNADNA分子的某種分子的某種 , ,并且使每一條鏈中特定部位的并且使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的兩個(gè)核苷酸之間的 斷開。斷開。結(jié)果結(jié)果: :產(chǎn)生產(chǎn)生 。(2)DNA(2)DNA連接酶連接酶“分子縫合針分子縫合針”。作用作用: :將切下來的

3、將切下來的 拼接成新的拼接成新的DNADNA分子。分子。DNADNA基因基因修飾改造修飾改造遺傳性狀遺傳性狀原核生物原核生物特定核苷酸序列特定核苷酸序列磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵黏性末端或平末端黏性末端或平末端DNADNA片段片段粘性末端粘性末端粘性末端粘性末端平末端平末端(3)基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體“分子運(yùn)輸車分子運(yùn)輸車”。種類種類: 、噬菌體的衍生物、動(dòng)植物病毒等。噬菌體的衍生物、動(dòng)植物病毒等。質(zhì)粒質(zhì)粒自我復(fù)制自我復(fù)制限制酶切割位點(diǎn)限制酶切割位點(diǎn)標(biāo)記基因標(biāo)記基因二、基因工程的基本操作程序二、基因工程的基本操作程序基因文庫基因文庫PCRPCR技術(shù)技術(shù)啟動(dòng)子啟動(dòng)子標(biāo)記基因標(biāo)記基

4、因三、基因工程的應(yīng)用與蛋白質(zhì)工程三、基因工程的應(yīng)用與蛋白質(zhì)工程 判一判判一判 1.動(dòng)、植物基因工程利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)可以改善畜產(chǎn)品品質(zhì)。動(dòng)、植物基因工程利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)可以改善畜產(chǎn)品品質(zhì)。()2.基因治療是將修復(fù)的基因?qū)肴梭w達(dá)到治療疾病的目的?；蛑委熓菍⑿迯?fù)的基因?qū)肴梭w達(dá)到治療疾病的目的。()3.蛋白質(zhì)工程是對(duì)蛋白質(zhì)的氨基酸或蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行操作蛋白質(zhì)工程是對(duì)蛋白質(zhì)的氨基酸或蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行操作,來改造蛋白質(zhì)的技來改造蛋白質(zhì)的技術(shù)。術(shù)。()4.蛋白質(zhì)工程流程是蛋白質(zhì)工程流程是:預(yù)期蛋白質(zhì)功能預(yù)期蛋白質(zhì)功能設(shè)計(jì)預(yù)期蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)預(yù)期蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列列找到對(duì)

5、應(yīng)的基因。找到對(duì)應(yīng)的基因。()農(nóng)桿菌化法農(nóng)桿菌化法花粉管道法花粉管道法顯微注射顯微注射DNADNA分子雜交分子雜交分子雜交分子雜交抗原抗原-抗體雜交抗體雜交個(gè)體生物學(xué)水平個(gè)體生物學(xué)水平體驗(yàn)式自評(píng)體驗(yàn)式自評(píng)1.(多選題多選題)下列有關(guān)基因工程及基本工具的說法正確的是下列有關(guān)基因工程及基本工具的說法正確的是()A.每個(gè)重組質(zhì)粒至少含一個(gè)限制性核酸內(nèi)切酶識(shí)別位點(diǎn)每個(gè)重組質(zhì)粒至少含一個(gè)限制性核酸內(nèi)切酶識(shí)別位點(diǎn)(2011浙江理綜浙江理綜)B.限制酶只能用于切割目的基因限制酶只能用于切割目的基因C.DNA連接酶能將兩堿基間通過形成氫鍵連接起來連接酶能將兩堿基間通過形成氫鍵連接起來D.Ecoli DNA連接

6、酶既可連接平末端連接酶既可連接平末端,又可連接黏性末端又可連接黏性末端E.質(zhì)粒是小型環(huán)狀質(zhì)粒是小型環(huán)狀DNA分子分子,是基因工程常用的載體是基因工程常用的載體F.基因工程是利用重組基因工程是利用重組DNA技術(shù)將外源技術(shù)將外源DNA直接導(dǎo)入有機(jī)體的生物技術(shù)直接導(dǎo)入有機(jī)體的生物技術(shù)2.(2013安徽馬鞍山模擬安徽馬鞍山模擬)關(guān)于關(guān)于DNA重組技術(shù)基本工具的說法正確的是重組技術(shù)基本工具的說法正確的是()A.DNA連接酶只能連接雙鏈連接酶只能連接雙鏈DNA片段互補(bǔ)的黏性末端片段互補(bǔ)的黏性末端B.細(xì)菌細(xì)胞中含有的限制酶不能對(duì)自身細(xì)菌細(xì)胞中含有的限制酶不能對(duì)自身DNA進(jìn)行剪切進(jìn)行剪切C.限制酶切割限制酶切

7、割DNA后一定能產(chǎn)生黏性末端后一定能產(chǎn)生黏性末端D.天然的質(zhì)粒可以直接用來作為載體天然的質(zhì)?？梢灾苯佑脕碜鳛檩d體AEB3.在用基因工程技術(shù)構(gòu)建抗除草劑的轉(zhuǎn)基因煙草過程中在用基因工程技術(shù)構(gòu)建抗除草劑的轉(zhuǎn)基因煙草過程中,下列操作錯(cuò)誤的是下列操作錯(cuò)誤的是()A.用限制性核酸內(nèi)切酶切割煙草花葉病毒的核酸用限制性核酸內(nèi)切酶切割煙草花葉病毒的核酸B.用用DNA連接酶連接經(jīng)切割的抗除草劑基因和載體連接酶連接經(jīng)切割的抗除草劑基因和載體C.將重組將重組DNA分子導(dǎo)入煙草原生質(zhì)體分子導(dǎo)入煙草原生質(zhì)體D.用含除草劑的培養(yǎng)基篩選轉(zhuǎn)基因煙草細(xì)胞用含除草劑的培養(yǎng)基篩選轉(zhuǎn)基因煙草細(xì)胞4.關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說法關(guān)于蛋白質(zhì)工程的

8、說法,正確的是正確的是()A.蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對(duì)蛋白質(zhì)分子直接進(jìn)行操作蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對(duì)蛋白質(zhì)分子直接進(jìn)行操作B.蛋白質(zhì)工程能產(chǎn)生出自然界中不曾存在過的新型蛋白質(zhì)分子蛋白質(zhì)工程能產(chǎn)生出自然界中不曾存在過的新型蛋白質(zhì)分子C.對(duì)蛋白質(zhì)的改造是通過直接改造相應(yīng)的對(duì)蛋白質(zhì)的改造是通過直接改造相應(yīng)的mRNA來實(shí)現(xiàn)的來實(shí)現(xiàn)的D.蛋白質(zhì)工程的流程和天然蛋白質(zhì)合成的過程是相同的蛋白質(zhì)工程的流程和天然蛋白質(zhì)合成的過程是相同的體驗(yàn)式自評(píng)體驗(yàn)式自評(píng)AB網(wǎng)絡(luò)圖構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)圖構(gòu)建限制性核酸內(nèi)切酶限制性核酸內(nèi)切酶基因治療基因治療基因表達(dá)載體的構(gòu)建基因表達(dá)載體的構(gòu)建考點(diǎn)一考點(diǎn)一 基因工程的工具基因工程的工具考點(diǎn)

9、歸納考點(diǎn)歸納(1)五種五種DNA相關(guān)酶的比較相關(guān)酶的比較作用底物作用底物作用部位作用部位形成產(chǎn)物形成產(chǎn)物限制酶限制酶DNA分子分子磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵DNA連接酶連接酶DNA片段片段磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵DNA聚合酶聚合酶脫氧核苷酸脫氧核苷酸磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵DNA解旋酶解旋酶DNA分子分子堿基對(duì)間的氫鍵堿基對(duì)間的氫鍵DNA (水解水解)酶酶DNA分子分子磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵1.與與DNA分子相關(guān)的酶分子相關(guān)的酶(2)限制酶與限制酶與DNA連接酶的關(guān)系連接酶的關(guān)系:限制酶不切割自身限制酶不切割自身DNA的原因是的原因是:原核生物中不存在該酶的識(shí)別序列或識(shí)別序列已原核生物中不存在該酶的識(shí)別序列或

10、識(shí)別序列已經(jīng)被修飾。經(jīng)被修飾。DNA連接酶起作用時(shí)不需要模板。連接酶起作用時(shí)不需要模板。黏性末端或平末端黏性末端或平末端重組重組DNADNA分子分子子代子代DNADNA形成脫氧核苷酸單鏈形成脫氧核苷酸單鏈游離的脫氧核苷酸游離的脫氧核苷酸考點(diǎn)一考點(diǎn)一 基因工程的工具基因工程的工具2.載體的作用和條件載體的作用和條件(1)作用作用:作為運(yùn)載工具作為運(yùn)載工具,將將 轉(zhuǎn)移到宿主細(xì)胞內(nèi)。轉(zhuǎn)移到宿主細(xì)胞內(nèi)。利用它在宿主細(xì)胞內(nèi)對(duì)目的基因進(jìn)行大量利用它在宿主細(xì)胞內(nèi)對(duì)目的基因進(jìn)行大量 。(2)具備的條件具備的條件:能在宿主細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定保存并大量復(fù)制。能在宿主細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定保存并大量復(fù)制。有一個(gè)至多個(gè)有一個(gè)至多個(gè) 位點(diǎn)

11、位點(diǎn),以便與外源基因連接。以便與外源基因連接。具有特殊的具有特殊的 ,以便進(jìn)行篩選。以便進(jìn)行篩選。【易錯(cuò)提醒】【易錯(cuò)提醒】 載體與膜載體的區(qū)別載體與膜載體的區(qū)別基因工程中的載體與細(xì)胞膜上物質(zhì)運(yùn)輸?shù)妮d體不同?；蚬こ讨械妮d體是基因工程中的載體與細(xì)胞膜上物質(zhì)運(yùn)輸?shù)妮d體不同?；蚬こ讨械妮d體是DNADNA分分子子, ,能將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞內(nèi)能將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞內(nèi); ;膜載體是蛋白質(zhì)膜載體是蛋白質(zhì), ,與細(xì)胞膜的選擇透過性有關(guān)。與細(xì)胞膜的選擇透過性有關(guān)。目的基因目的基因復(fù)制復(fù)制限制酶切割限制酶切割標(biāo)記基因標(biāo)記基因考點(diǎn)一考點(diǎn)一 基因工程的工具基因工程的工具【典例訓(xùn)練】【典例訓(xùn)練】1.(2013江

12、蘇生物改編江蘇生物改編)小鼠雜交瘤細(xì)胞表達(dá)的單克隆抗體用于人小鼠雜交瘤細(xì)胞表達(dá)的單克隆抗體用于人體試驗(yàn)時(shí)易引起過敏反應(yīng)體試驗(yàn)時(shí)易引起過敏反應(yīng),為了克服這個(gè)缺陷為了克服這個(gè)缺陷,可選擇性擴(kuò)增抗體的可變區(qū)基因可選擇性擴(kuò)增抗體的可變區(qū)基因(目目的基因的基因)后再重組表達(dá)。下列相關(guān)敘述不正確的是后再重組表達(dá)。下列相關(guān)敘述不正確的是()A.設(shè)計(jì)擴(kuò)增目的基因的引物時(shí)需考慮表達(dá)載體的序列設(shè)計(jì)擴(kuò)增目的基因的引物時(shí)需考慮表達(dá)載體的序列B.用用PCR方法擴(kuò)增目的基因時(shí)不必知道基因的全部序列方法擴(kuò)增目的基因時(shí)不必知道基因的全部序列C.PCR體系中一定要添加從受體細(xì)胞中提取的體系中一定要添加從受體細(xì)胞中提取的DNA聚

13、合酶聚合酶D.一定要根據(jù)目的基因編碼產(chǎn)物的特性選擇合適的受體細(xì)胞一定要根據(jù)目的基因編碼產(chǎn)物的特性選擇合適的受體細(xì)胞【解題指導(dǎo)】設(shè)計(jì)引物時(shí)應(yīng)當(dāng)與表達(dá)載體兩端的序列進(jìn)行互補(bǔ)配對(duì)【解題指導(dǎo)】設(shè)計(jì)引物時(shí)應(yīng)當(dāng)與表達(dá)載體兩端的序列進(jìn)行互補(bǔ)配對(duì),A,A正確正確;PCR;PCR法法擴(kuò)增目的基因只需要知道基因兩端的序列設(shè)計(jì)合適的引物即可擴(kuò)增目的基因只需要知道基因兩端的序列設(shè)計(jì)合適的引物即可, ,而不必知道其全部而不必知道其全部序列序列,B,B正確正確;PCR;PCR中應(yīng)用耐高溫的中應(yīng)用耐高溫的DNADNA聚合酶聚合酶,C,C錯(cuò)誤錯(cuò)誤; ;根據(jù)目的基因的編碼產(chǎn)物選擇根據(jù)目的基因的編碼產(chǎn)物選擇合適的受體細(xì)胞合適的受

14、體細(xì)胞, ,以有利于基因的表達(dá)以有利于基因的表達(dá),D,D正確正確, ,因此答案為因此答案為C C。C【典例訓(xùn)練】【典例訓(xùn)練】2.(2012新課標(biāo)全國(guó)理綜新課標(biāo)全國(guó)理綜)根據(jù)基因工程的有關(guān)知識(shí)根據(jù)基因工程的有關(guān)知識(shí),回答下列問題回答下列問題:(1)限制性核酸內(nèi)切酶切割限制性核酸內(nèi)切酶切割DNA分子后產(chǎn)生的片段分子后產(chǎn)生的片段,其末端類型有其末端類型有和和 (2)質(zhì)粒運(yùn)載體用質(zhì)粒運(yùn)載體用EcoR切割后產(chǎn)生的片段如下切割后產(chǎn)生的片段如下:AATTCG GCTTAA為使運(yùn)載體與目的基因相連為使運(yùn)載體與目的基因相連,含有目的基因的含有目的基因的DNA除可用除可用EcoR切割外切割外,還可用另一種還可用另

15、一種限制性核酸內(nèi)切酶切割限制性核酸內(nèi)切酶切割,該酶必須具有的特點(diǎn)是該酶必須具有的特點(diǎn)是 。 (3)按其來源不同按其來源不同,基因工程中所使用的基因工程中所使用的DNA連接酶有兩類連接酶有兩類,即即DNA連接酶連接酶和和DNA連接酶。連接酶。 (4)反轉(zhuǎn)錄作用的模板是反轉(zhuǎn)錄作用的模板是,產(chǎn)物是產(chǎn)物是。若要在體外獲得大量反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物。若要在體外獲得大量反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物,常采用常采用技術(shù)擴(kuò)增。技術(shù)擴(kuò)增。 (5)基因工程中除質(zhì)粒外基因工程中除質(zhì)粒外, 和和 也可作為運(yùn)載體。也可作為運(yùn)載體。 (6)若用重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化大腸桿菌若用重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化大腸桿菌,一般情況下一般情況下,不能直接用未處理的大腸桿菌作為受體細(xì)不能直

16、接用未處理的大腸桿菌作為受體細(xì)胞胞,原因是原因是 。 【解題指導(dǎo)】【解題指導(dǎo)】(1)DNA(1)DNA分子經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的分子經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DNADNA片段末端通常有兩種片段末端通常有兩種黏性末端和黏性末端和平末端。平末端。(2)(2)為了保證目的基因與運(yùn)載體相連為了保證目的基因與運(yùn)載體相連, ,用另一種限制酶切割含目的基因的用另一種限制酶切割含目的基因的DNADNA后后形成的黏性末端必須與形成的黏性末端必須與EcoREcoR切割形成的黏性末端相同。切割形成的黏性末端相同。(3)DNA(3)DNA連接酶有大腸桿菌連接酶有大腸桿菌DNADNA連接酶和連接酶和T4DNAT4DNA連接酶兩類。

17、連接酶兩類。(4)(4)反轉(zhuǎn)錄的模板是反轉(zhuǎn)錄的模板是mRNA,mRNA,產(chǎn)物是產(chǎn)物是DNADNA。大量擴(kuò)增反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)。大量擴(kuò)增反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物常采用物常采用PCRPCR技術(shù)。技術(shù)。(5)(5)在基因工程中使用的運(yùn)載體除質(zhì)粒外在基因工程中使用的運(yùn)載體除質(zhì)粒外, ,還有還有噬菌體的衍生物、噬菌體的衍生物、動(dòng)植物病毒等。動(dòng)植物病毒等。(6)(6)經(jīng)經(jīng)CaCa2+2+處理后的大腸桿菌易吸收周圍環(huán)境中的處理后的大腸桿菌易吸收周圍環(huán)境中的DNADNA分子。分子。黏性末端黏性末端平末端平末端切割產(chǎn)生的切割產(chǎn)生的DNADNA片段末端與片段末端與EcoREcoR切割切割產(chǎn)生的相同產(chǎn)生的相同大腸桿菌大腸桿菌T4T4mRN

18、AmRNAcDNAcDNAPCRPCR噬菌體的衍生物噬菌體的衍生物動(dòng)植物病毒動(dòng)植物病毒未處理的大腸桿菌吸收質(zhì)粒未處理的大腸桿菌吸收質(zhì)粒( (外源外源DNA)DNA)的能力極的能力極 考點(diǎn)二考點(diǎn)二 基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序 考點(diǎn)歸納考點(diǎn)歸納1.目的基因的獲取途徑目的基因的獲取途徑(1)從基因文庫中獲取從基因文庫中獲取:包括包括 文庫和文庫和cDNA文庫等。文庫等。(2)人工合成目的基因的常用方法人工合成目的基因的常用方法化學(xué)合成法化學(xué)合成法:已知核苷酸序列的較小基因已知核苷酸序列的較小基因,直接利用直接利用DNA合成儀用化學(xué)方法合成合成儀用化學(xué)方法合成,不不需要模板。需要模板

19、。反轉(zhuǎn)錄法反轉(zhuǎn)錄法:以以RNA為模板為模板,在在 酶作用下人工合成。酶作用下人工合成。(3)通過通過PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因技術(shù)擴(kuò)增目的基因目的目的:利用利用 的原理在體外特異性的復(fù)制某的原理在體外特異性的復(fù)制某DNA片段以獲得呈指數(shù)方式片段以獲得呈指數(shù)方式增加的目的基因。增加的目的基因。2.基因表達(dá)載體的構(gòu)建基因表達(dá)載體的構(gòu)建(1)基因表達(dá)載體的組成基因表達(dá)載體的組成基因組基因組逆轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄DNADNA復(fù)制復(fù)制啟動(dòng)子啟動(dòng)子:一段有特殊結(jié)構(gòu)的一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段片段,位于基因的首端。它是位于基因的首端。它是 酶識(shí)別、結(jié)合的部位。酶識(shí)別、結(jié)合的部位。終止子終止子:一段有特殊結(jié)構(gòu)的一段有特殊結(jié)

20、構(gòu)的DNA短片段短片段,位于基因的尾端。作用位于基因的尾端。作用是使是使 過程停止。過程停止。標(biāo)記基因標(biāo)記基因:一般為抗生素抗性基因或熒光基因等一般為抗生素抗性基因或熒光基因等,其作用是鑒別其作用是鑒別受體細(xì)胞中受體細(xì)胞中 。RNARNA聚合聚合轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄是否含有目的基因是否含有目的基因( (目的基因是否導(dǎo)入成功目的基因是否導(dǎo)入成功) )(2)基因表達(dá)載體的構(gòu)建方法基因表達(dá)載體的構(gòu)建方法:3.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞生物種類生物種類植物植物動(dòng)物動(dòng)物微生物微生物常用方法常用方法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法顯微注射技術(shù)顯微注射技術(shù)感受態(tài)細(xì)胞法感受態(tài)細(xì)胞法受體細(xì)胞受體細(xì)胞體細(xì)胞體細(xì)胞受

21、精卵受精卵原核細(xì)胞原核細(xì)胞轉(zhuǎn)化過程轉(zhuǎn)化過程將目的基因插入到將目的基因插入到Ti質(zhì)粒的質(zhì)粒的T-DNA上上農(nóng)桿菌農(nóng)桿菌導(dǎo)入植物細(xì)導(dǎo)入植物細(xì)胞胞整合到受體細(xì)胞整合到受體細(xì)胞的的DNA表達(dá)表達(dá)將含有目的基因的表達(dá)載將含有目的基因的表達(dá)載體提純體提純?nèi)÷讶÷?受精卵受精卵)顯微注射顯微注射受精卵發(fā)育受精卵發(fā)育獲得具有新性狀的動(dòng)物獲得具有新性狀的動(dòng)物Ca2+處理細(xì)胞處理細(xì)胞感受態(tài)感受態(tài)細(xì)胞細(xì)胞重組表達(dá)載體重組表達(dá)載體與感受態(tài)細(xì)胞混合與感受態(tài)細(xì)胞混合感受態(tài)細(xì)胞吸收感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分分子子4.目的基因的檢測(cè)與鑒定目的基因的檢測(cè)與鑒定【易錯(cuò)提醒】【易錯(cuò)提醒】對(duì)受體細(xì)胞模糊不清對(duì)受體細(xì)胞模糊不清 受體細(xì)胞常

22、用植物受精卵或體細(xì)胞受體細(xì)胞常用植物受精卵或體細(xì)胞( (經(jīng)組織培養(yǎng)經(jīng)組織培養(yǎng)) )、動(dòng)物受精卵、動(dòng)物受精卵( (一般不用體細(xì)一般不用體細(xì)胞胞) )、微生物、微生物( (大腸桿菌、酵母菌大腸桿菌、酵母菌) )等。要合成糖蛋白、有生物活性的胰島素則必須等。要合成糖蛋白、有生物活性的胰島素則必須用真核生物酵母菌用真核生物酵母菌( (需內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體的加工、分泌需內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體的加工、分泌););一般不用支原體一般不用支原體, ,原因是原因是它營(yíng)寄生生活它營(yíng)寄生生活; ;一定不能用哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞一定不能用哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞, ,原因是它無細(xì)胞核原因是它無細(xì)胞核, ,不能合成蛋不能合成蛋白質(zhì)

23、。白質(zhì)。5.基因工程與蛋白質(zhì)工程的比較基因工程與蛋白質(zhì)工程的比較比較比較蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程基因工程基因工程區(qū)區(qū)別別過過程程從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)設(shè)計(jì)預(yù)期的設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因基因)目的基因的獲取目的基因的獲取基因表達(dá)載體的構(gòu)建基因表達(dá)載體的構(gòu)建將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因目的基因的檢測(cè)與鑒定的檢測(cè)與鑒定目目的的定向改造或生產(chǎn)人類所需的蛋白質(zhì)定向改造或生產(chǎn)人類所需的蛋白質(zhì)定向改造生物的遺傳特性定向改造生物的遺傳特性,獲得人類所需獲得人類所需的

24、生物類型或生物產(chǎn)品的生物類型或生物產(chǎn)品結(jié)結(jié)果果可生產(chǎn)自然界沒有的蛋白質(zhì)可生產(chǎn)自然界沒有的蛋白質(zhì)原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)聯(lián)系聯(lián)系(1)蛋白質(zhì)工程是在基因工程基礎(chǔ)上延伸出來的第二代基因工程蛋白質(zhì)工程是在基因工程基礎(chǔ)上延伸出來的第二代基因工程(2)基因工程能為蛋白質(zhì)工程提供理論及技術(shù)支持基因工程能為蛋白質(zhì)工程提供理論及技術(shù)支持,蛋白質(zhì)工程可對(duì)基因工程中所需蛋白質(zhì)工程可對(duì)基因工程中所需的某些酶進(jìn)行修飾、改造的某些酶進(jìn)行修飾、改造,使之更符合需要使之更符合需要【典例訓(xùn)練】【典例訓(xùn)練】3.(2013新課標(biāo)全國(guó)理綜新課標(biāo)全國(guó)理綜節(jié)選節(jié)選)閱讀如下資料閱讀如下資料:

25、資料甲資料甲:科學(xué)家將牛生長(zhǎng)激素基因?qū)胄∈笫芫阎锌茖W(xué)家將牛生長(zhǎng)激素基因?qū)胄∈笫芫阎?得到了體型巨大的得到了體型巨大的“超級(jí)小鼠超級(jí)小鼠”;科科學(xué)家采用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法培育出轉(zhuǎn)基因煙草。學(xué)家采用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法培育出轉(zhuǎn)基因煙草。資料乙資料乙:T4溶菌酶在溫度較高時(shí)易失去活性?？茖W(xué)家對(duì)編碼溶菌酶在溫度較高時(shí)易失去活性?？茖W(xué)家對(duì)編碼T4溶菌酶的基因進(jìn)行了改造溶菌酶的基因進(jìn)行了改造,使其表達(dá)的使其表達(dá)的T4溶菌酶第溶菌酶第3位的異亮氨酸變?yōu)榘腚装彼嵛坏漠惲涟彼嶙優(yōu)榘腚装彼?在該半胱氨酸與第在該半胱氨酸與第97位的半胱氨酸位的半胱氨酸之間形成了一個(gè)二硫鍵之間形成了一個(gè)二硫鍵,提高了提高了T4溶菌酶的耐熱

26、性?；卮鹣铝袉栴}溶菌酶的耐熱性。回答下列問題:(1)資料甲屬于基因工程的范疇。將基因表達(dá)載體導(dǎo)入小鼠的受精卵中常用資料甲屬于基因工程的范疇。將基因表達(dá)載體導(dǎo)入小鼠的受精卵中常用法。法。構(gòu)建基因表達(dá)載體常用的工具酶是構(gòu)建基因表達(dá)載體常用的工具酶是 和和。在培育有些轉(zhuǎn)基。在培育有些轉(zhuǎn)基因植物時(shí)因植物時(shí),常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法,農(nóng)桿菌的作用是農(nóng)桿菌的作用是 。 (2)資料乙中的技術(shù)屬于資料乙中的技術(shù)屬于工程的范疇。該工程是指以分子生物學(xué)相關(guān)理論為基礎(chǔ)工程的范疇。該工程是指以分子生物學(xué)相關(guān)理論為基礎(chǔ),通過基因修飾或基因合成通過基因修飾或基因合成,對(duì)對(duì)進(jìn)行改造進(jìn)行改造,或制造一種或制造一種的技

27、的技術(shù)。在該實(shí)例中術(shù)。在該實(shí)例中,引起引起T4溶菌酶空間結(jié)構(gòu)改變的原因是組成該酶肽鏈的溶菌酶空間結(jié)構(gòu)改變的原因是組成該酶肽鏈的序列發(fā)生序列發(fā)生了改變。了改變。 【解題指導(dǎo)】【解題指導(dǎo)】(1)(1)將基因表達(dá)載體導(dǎo)入小鼠的受精卵中常用顯微注射法將基因表達(dá)載體導(dǎo)入小鼠的受精卵中常用顯微注射法, ,構(gòu)建基因表達(dá)載構(gòu)建基因表達(dá)載體常用的工具酶是限制性核酸內(nèi)切酶和體常用的工具酶是限制性核酸內(nèi)切酶和DNADNA連接酶。農(nóng)桿菌的作用是將目的基因?qū)氲街策B接酶。農(nóng)桿菌的作用是將目的基因?qū)氲街参镂? (受體受體) )細(xì)胞內(nèi)。細(xì)胞內(nèi)。(2)(2)資料乙中的技術(shù)屬于蛋白質(zhì)工程的范疇資料乙中的技術(shù)屬于蛋白質(zhì)工程的范

28、疇, ,該工程是指以分子生物學(xué)該工程是指以分子生物學(xué)相關(guān)理論為基礎(chǔ)相關(guān)理論為基礎(chǔ), ,通過對(duì)基因修飾或基因合成通過對(duì)基因修飾或基因合成, ,對(duì)現(xiàn)有的蛋白質(zhì)進(jìn)行改造對(duì)現(xiàn)有的蛋白質(zhì)進(jìn)行改造, ,或制造一種新的或制造一種新的蛋白質(zhì)的技術(shù)。在該實(shí)例中蛋白質(zhì)的技術(shù)。在該實(shí)例中, ,引起引起T4T4溶菌酶空間結(jié)構(gòu)改變的原因是組成該酶肽鏈的氨基酸溶菌酶空間結(jié)構(gòu)改變的原因是組成該酶肽鏈的氨基酸序列發(fā)生了改變。序列發(fā)生了改變。顯微注射顯微注射限制性核酸內(nèi)切酶限制性核酸內(nèi)切酶DNADNA連接酶連接酶將目的基因轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞中將目的基因轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞中蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)現(xiàn)有的蛋白質(zhì)現(xiàn)有的蛋白質(zhì)新蛋白質(zhì)新蛋白質(zhì)氨基酸氨基酸

29、【典例訓(xùn)練】【典例訓(xùn)練】4.下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程和基因工程的比較下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程和基因工程的比較,不合理的是不合理的是()A.基因工程原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)基因工程原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì),而蛋白質(zhì)工程可以對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)而蛋白質(zhì)工程可以對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造進(jìn)行改造,從而制造一種新的蛋白質(zhì)從而制造一種新的蛋白質(zhì)B.蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,蛋白質(zhì)工程最終還是要通過基因修蛋白質(zhì)工程最終還是要通過基因修飾或基因合成來完成飾或基因合成來完成C.當(dāng)?shù)玫娇梢栽诋?dāng)?shù)玫娇梢栽?70 條件下保存半年的干擾素后條件下保存半年的干擾素后,在

30、相關(guān)酶、氨基酸和適宜的溫度、在相關(guān)酶、氨基酸和適宜的溫度、pH條件下條件下,干擾素可以大量自我合成干擾素可以大量自我合成D.基因工程和蛋白質(zhì)工程產(chǎn)生的變異都是可遺傳的基因工程和蛋白質(zhì)工程產(chǎn)生的變異都是可遺傳的【解題指導(dǎo)】基因工程原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)【解題指導(dǎo)】基因工程原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì), ,而蛋白質(zhì)工程可以對(duì)而蛋白質(zhì)工程可以對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造, ,從而制造一種新的蛋白質(zhì)從而制造一種新的蛋白質(zhì); ;蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的發(fā)展起來的, ,蛋白質(zhì)工程最終還是要通過基因修飾或基因合成來完成蛋白質(zhì)工程最終還

31、是要通過基因修飾或基因合成來完成, ,這樣產(chǎn)生的改這樣產(chǎn)生的改變才能遺傳下去變才能遺傳下去; ;蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì), ,不可能自我復(fù)制不可能自我復(fù)制; ;由于基因工程和蛋白質(zhì)工程由于基因工程和蛋白質(zhì)工程都是對(duì)基因進(jìn)行操作都是對(duì)基因進(jìn)行操作, ,因此因此, ,基因工程和蛋白質(zhì)工程產(chǎn)生的變異都是可遺傳的?；蚬こ毯偷鞍踪|(zhì)工程產(chǎn)生的變異都是可遺傳的。C1.限制酶限制酶Mun和限制酶和限制酶EcoR的識(shí)別序列及切割位點(diǎn)分別是的識(shí)別序列及切割位點(diǎn)分別是CAATTG和和GAATTC。如圖表示四種質(zhì)粒和目的基因。如圖表示四種質(zhì)粒和目的基因,其中其中,箭頭所指部位為限制酶的識(shí)別位點(diǎn)箭頭所指部

32、位為限制酶的識(shí)別位點(diǎn),質(zhì)粒的陰影部分表示標(biāo)記基因。適于作為圖示目的基因載體的質(zhì)粒是質(zhì)粒的陰影部分表示標(biāo)記基因。適于作為圖示目的基因載體的質(zhì)粒是()解析解析: :由圖可知由圖可知, ,質(zhì)粒質(zhì)粒B B上無標(biāo)記基因上無標(biāo)記基因, ,不適合作為載體不適合作為載體; ;質(zhì)粒質(zhì)粒C C和和D D的標(biāo)記基因上都有限的標(biāo)記基因上都有限制酶的識(shí)別位點(diǎn)制酶的識(shí)別位點(diǎn); ;只有質(zhì)粒只有質(zhì)粒A A上既有標(biāo)記基因上既有標(biāo)記基因, ,且且MunMun的切割位點(diǎn)不在標(biāo)記基因上。的切割位點(diǎn)不在標(biāo)記基因上。A題組一基因工程的工具及應(yīng)用題組一基因工程的工具及應(yīng)用2.(2014浙江樂清第二中學(xué)高三上學(xué)期第一次月考浙江樂清第二中學(xué)高

33、三上學(xué)期第一次月考)下面是下面是3種限制性核酸內(nèi)切酶對(duì)種限制性核酸內(nèi)切酶對(duì)DNA分子的識(shí)別序列和剪切位點(diǎn)圖分子的識(shí)別序列和剪切位點(diǎn)圖(箭頭表示切點(diǎn)箭頭表示切點(diǎn),切出的斷面為黏性末端切出的斷面為黏性末端)。下列敘。下列敘述錯(cuò)誤的是述錯(cuò)誤的是()限制酶限制酶1:GATC;限制酶限制酶2:CCGCGG;限制酶限制酶3:GGATCCA.不同的限制酶有不同的識(shí)別序列和切割位點(diǎn)不同的限制酶有不同的識(shí)別序列和切割位點(diǎn),體現(xiàn)了酶的專一性體現(xiàn)了酶的專一性B.限制酶限制酶2和和3識(shí)別的序列都包含識(shí)別的序列都包含6個(gè)堿基對(duì)個(gè)堿基對(duì)C.限制性酶限制性酶1和酶和酶3剪出的黏性末端相同剪出的黏性末端相同D.能夠識(shí)別和切割

34、能夠識(shí)別和切割RNA分子內(nèi)一小段核苷酸序列的酶只有限制酶分子內(nèi)一小段核苷酸序列的酶只有限制酶2解析解析: :本題考查限制性核酸內(nèi)切酶的識(shí)別序列及作用。不同的限制酶有不同的識(shí)別序本題考查限制性核酸內(nèi)切酶的識(shí)別序列及作用。不同的限制酶有不同的識(shí)別序列和切割位點(diǎn)列和切割位點(diǎn), ,體現(xiàn)了酶具有專一性體現(xiàn)了酶具有專一性; ;限制酶限制酶2 2和限制酶和限制酶3 3識(shí)別的序列分別是識(shí)別的序列分別是CCGCGGCCGCGG和和GGATCC,GGATCC,均為均為6 6個(gè)堿基對(duì)個(gè)堿基對(duì); ;限制酶限制酶1 1和限制酶和限制酶3 3剪出的黏性末端相同剪出的黏性末端相同, ,均為均為GATC;GATC;三種限制三

35、種限制酶均不能識(shí)別和切割酶均不能識(shí)別和切割RNARNA中核苷酸序列。中核苷酸序列。D題組一基因工程的工具及應(yīng)用題組一基因工程的工具及應(yīng)用題組二蛋白質(zhì)工程與基因工程的區(qū)別題組二蛋白質(zhì)工程與基因工程的區(qū)別3.(2014山東青島二中測(cè)試山東青島二中測(cè)試)基因工程與蛋白質(zhì)工程的區(qū)別是基因工程與蛋白質(zhì)工程的區(qū)別是()A.基因工程需對(duì)基因進(jìn)行分子水平操作基因工程需對(duì)基因進(jìn)行分子水平操作,蛋白質(zhì)工程不對(duì)基因進(jìn)行操作蛋白質(zhì)工程不對(duì)基因進(jìn)行操作B.基因工程合成的是天然的蛋白質(zhì)基因工程合成的是天然的蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)工程合成的不一定是天然存在的蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)工程合成的不一定是天然存在的蛋白質(zhì)C.基因工程是分子水平操作基

36、因工程是分子水平操作,蛋白質(zhì)工程是細(xì)胞水平蛋白質(zhì)工程是細(xì)胞水平(或性狀水平或性狀水平)D.基因工程完全不同于蛋白質(zhì)工程基因工程完全不同于蛋白質(zhì)工程解析解析: :蛋白質(zhì)工程通過基因修飾或基因合成蛋白質(zhì)工程通過基因修飾或基因合成, ,對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造, ,或制造一種新或制造一種新的蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì), ,以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。蛋白質(zhì)是在基因工程的基礎(chǔ)上以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。蛋白質(zhì)是在基因工程的基礎(chǔ)上, ,延伸延伸出來的第二代基因工程?；蚬こ淌侵赴凑杖藗兊脑竿鰜淼牡诙蚬こ?。基因工程是指按照人們的愿望, ,進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì), ,并通過并通過體外

37、體外DNADNA重組和轉(zhuǎn)基因等技術(shù)重組和轉(zhuǎn)基因等技術(shù), ,賦予生物以新的遺傳性狀賦予生物以新的遺傳性狀, ,從而創(chuàng)造出更符合人們需從而創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。B題組三基因工程的工具及步驟綜合考查題組三基因工程的工具及步驟綜合考查4.(2012浙江理綜浙江理綜)天然的玫瑰沒有藍(lán)色花天然的玫瑰沒有藍(lán)色花,這是由于缺少控制藍(lán)色色素合成的基因這是由于缺少控制藍(lán)色色素合成的基因B,而開藍(lán)色花的矮牽牛中存在序列已知的基因而開藍(lán)色花的矮牽牛中存在序列已知的基因B?，F(xiàn)用基因工程技術(shù)培育藍(lán)玫瑰?，F(xiàn)用基因工程技術(shù)培育藍(lán)玫瑰,下列下列操作正確的是操作正確的是()A.

38、提取矮牽牛藍(lán)色花的提取矮牽牛藍(lán)色花的mRNA,經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄獲得互補(bǔ)的經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄獲得互補(bǔ)的DNA,再擴(kuò)增基因再擴(kuò)增基因BB.利用限制酶從開藍(lán)色花矮牽牛的基因文庫中獲取基因利用限制酶從開藍(lán)色花矮牽牛的基因文庫中獲取基因BC.利用利用DNA聚合酶將基因聚合酶將基因B與質(zhì)粒連接后導(dǎo)入玫瑰細(xì)胞與質(zhì)粒連接后導(dǎo)入玫瑰細(xì)胞D.將基因?qū)⒒駼直接導(dǎo)入大腸桿菌直接導(dǎo)入大腸桿菌,然后感染并轉(zhuǎn)入玫瑰細(xì)胞然后感染并轉(zhuǎn)入玫瑰細(xì)胞解析解析: :提取矮牽牛藍(lán)色花的提取矮牽牛藍(lán)色花的mRNA,mRNA,逆轉(zhuǎn)錄得到逆轉(zhuǎn)錄得到DNA,DNA,然后擴(kuò)增然后擴(kuò)增, ,可獲得大量的基因可獲得大量的基因B,AB,A正正確。從基因文庫中獲取目的基

39、因確。從基因文庫中獲取目的基因, ,只要根據(jù)目的基因的相關(guān)信息和基因文庫中的信息只要根據(jù)目的基因的相關(guān)信息和基因文庫中的信息進(jìn)行篩選對(duì)比即可進(jìn)行篩選對(duì)比即可, ,不需要用限制酶進(jìn)行切割不需要用限制酶進(jìn)行切割,B,B錯(cuò)誤。目的基因與質(zhì)粒的連接需要用錯(cuò)誤。目的基因與質(zhì)粒的連接需要用DNADNA連接酶連接酶, ,而不是而不是DNADNA聚合酶聚合酶,C,C錯(cuò)誤。目的基因需要和運(yùn)載體連接后形成重組質(zhì)粒再錯(cuò)誤。目的基因需要和運(yùn)載體連接后形成重組質(zhì)粒再導(dǎo)入導(dǎo)入, ,而且應(yīng)該用農(nóng)桿菌進(jìn)行感染而且應(yīng)該用農(nóng)桿菌進(jìn)行感染, ,而不是大腸桿菌而不是大腸桿菌,D,D錯(cuò)誤。錯(cuò)誤。A題組三基因工程的工具及步驟綜合考查題組

40、三基因工程的工具及步驟綜合考查5.(2014淮安調(diào)研淮安調(diào)研)下面是將乙肝病毒控制合成病毒表面主蛋白的基因下面是將乙肝病毒控制合成病毒表面主蛋白的基因HBsAg導(dǎo)入巴斯德導(dǎo)入巴斯德畢赤酵母菌生產(chǎn)乙肝疫苗的過程及有關(guān)資料畢赤酵母菌生產(chǎn)乙肝疫苗的過程及有關(guān)資料,請(qǐng)分析回答下列問題請(qǐng)分析回答下列問題:資料資料1:巴斯德畢赤酵母菌是一種甲基營(yíng)養(yǎng)型酵母菌巴斯德畢赤酵母菌是一種甲基營(yíng)養(yǎng)型酵母菌,能將甲醇作為其唯一碳源能將甲醇作為其唯一碳源,此時(shí)此時(shí)AOX1基因受到誘導(dǎo)而表達(dá)基因受到誘導(dǎo)而表達(dá)5AOX1和和3AOX1(TT)分別是基因分別是基因AOX1的啟動(dòng)子和終止子的啟動(dòng)子和終止子。資料資料2:巴斯德畢赤

41、酵母菌體內(nèi)無天然質(zhì)巴斯德畢赤酵母菌體內(nèi)無天然質(zhì)粒粒,所以科學(xué)家改造出了圖所以科學(xué)家改造出了圖1所示的所示的pPIC9K質(zhì)粒用作載體質(zhì)粒用作載體,其與目的基因形成的重其與目的基因形成的重組質(zhì)粒經(jīng)酶切后可以與酵母菌染色體發(fā)組質(zhì)粒經(jīng)酶切后可以與酵母菌染色體發(fā)生同源重組生同源重組,將目的基因整合于染色體中將目的基因整合于染色體中以實(shí)現(xiàn)表達(dá)。以實(shí)現(xiàn)表達(dá)。注注: :圖圖1 1中中BglBgl、SacSac、SnaBSnaB、AvrAvr及其橫線指示位置為限制酶及其橫線指示位置為限制酶及其識(shí)別位點(diǎn)。及其識(shí)別位點(diǎn)。(1)如果要將如果要將HBsAg基因和基因和pPIC9K質(zhì)粒重組質(zhì)粒重組,應(yīng)該在應(yīng)該在HBsAg基因兩側(cè)的基因兩側(cè)的A和和B位置接上位置接上、限制酶識(shí)別序列限制酶識(shí)別序列,這樣設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是避免質(zhì)粒和目的基因自身環(huán)化。這樣設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是避免質(zhì)粒和目的基因自身環(huán)化。 (2)酶切獲取酶切獲取HBsAg基因后基因后,需用需用 將其連接到將其連接到pPIC9K質(zhì)粒上質(zhì)粒上,