基因工程的應(yīng)用與蛋白質(zhì)工程

1、【課 題】專題一基因工程第13基因工程的應(yīng)用第1。4蛋白質(zhì)工程的崛起【教學(xué)目標(biāo)】1.舉例說出基因工程應(yīng)用及取得的豐碩成果。2.關(guān)注基因工程的進(jìn)展。3.認(rèn)同基因工程的應(yīng)用促進(jìn)生產(chǎn)力的提高。4.舉例說出蛋白質(zhì)工程崛起的緣由。5.簡述蛋白質(zhì)工程的原理。6.嘗試運(yùn)用逆向思維分析和解決問題。【教學(xué)流程】一、知識(shí)預(yù)習(xí)：1、植物基因工程技術(shù)主要用于提高農(nóng)作物的 （如 、 、 、 和 等），以及 和利用植物生產(chǎn) 等方面。 2、目前防治作物蟲害的發(fā)展趨勢是從某些生物中分離出 ，將其導(dǎo)入 中，使其具有 。用于殺蟲的基因主要是 、 、 、 等。3、引起植物生病的微生物稱為 ，主要有 、 和 等。抗病轉(zhuǎn)基因植物所采用

2、的基因，使用最多的是 和 ；抗真菌轉(zhuǎn)基因植物中可使用的基因有 和 。4、目前科學(xué)家利用一些可以調(diào)節(jié) 的基因，來提高農(nóng)作物的抗鹽堿和 能力；將魚的 導(dǎo)入煙草和番茄，提高其耐寒能力；將 導(dǎo)入作物，使作物抗除草劑。5、利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)可以提高生物中的 的含量、延長貯存時(shí)間、改變花色等，從而提高作物品質(zhì)。6、動(dòng)物基因工程可用于 ， ， ， 。7、基因工程藥物包括 、 、 、 、 等。8、治療遺傳病的最有效手段是 ，這種方法是把 導(dǎo)入病人體內(nèi)，使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達(dá)到 的目的，可分為 和 兩條途徑。9、基因工程的實(shí)質(zhì)是將一種生物的 轉(zhuǎn)移到另一種生物體內(nèi)，使后者產(chǎn)生本不能產(chǎn)生的 ，進(jìn)而表現(xiàn)出 。

3、其缺點(diǎn)是在原則上只能生產(chǎn) ，而天然蛋白質(zhì)的 符合 的需要，卻不一定完全符合 的需要。10、蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的 及其與 的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過 或 ，對(duì) 進(jìn)行改造，或制造 ，以滿足 的需求。11、蛋白質(zhì)工程的途徑是：預(yù)測蛋白質(zhì)功能設(shè)計(jì)預(yù)期的 推測應(yīng)有的 找到相對(duì)應(yīng)的 。12、蛋白質(zhì)工程具有 的前景，但 。13、列表比較基因工程和蛋白質(zhì)工程的異同（區(qū)別從過程、實(shí)質(zhì)和結(jié)果三個(gè)方面）二、例題評(píng)析 水稻種子中70的磷以植酸形式存在。植酸易同鐵、鈣等金屬離子或蛋白質(zhì)結(jié)合排出體外，是多種動(dòng)物的抗?fàn)I養(yǎng)因子，同時(shí)，排出的大量磷進(jìn)入水體易引起水華。（1）磷元素除了形成植酸外，還可以出現(xiàn)在下列_分子或結(jié)構(gòu)中

4、（多選）。A.核糖B.ATPC.核糖體D.核膜（2）種植蘆葦能有效抑制水華的發(fā)生，表明蘆葦與引起水華的藻類關(guān)系是_。（3）植酸酶可降解植酸，在谷物類飼料中添加植酸酶可提高飼料的_利用率。（4）酵母菌中植酸的活性較高。下圖是從不同類型酵母菌的發(fā)酵液中提取植酸酶的工藝流程。據(jù)圖回答：植酸酶_（/）屬于分泌蛋白。若植酸酶和的肽鏈組成不同，其差異體現(xiàn)在_。提純的植酸酶需做活性條件測定。右圖為測定結(jié)果。圖中的自變量可為_(答一種)；因變量可以通過測定_來表示。（5）為從根本上解決水稻中的高植酸問題，可將植酸酶基因?qū)胨?，培育低植酸轉(zhuǎn)基因水稻品種。下圖是獲取植酸酶基因的流程。據(jù)圖回答：圖中基因組文庫_（

5、小于/等于/大于）cDNA文庫。B過程需要的酶是_；A、C過程中_（可以/不可以）使用同一種探針篩選含目的基因的菌株。目的基因和除從構(gòu)建的文庫中分離外，還可以分別利用圖中_和_為模板直接進(jìn)行PCR擴(kuò)增，該過程中所用酶的顯著特點(diǎn)是_。（6）已獲得的轉(zhuǎn)植酸酶基因水稻品系植酸含量低，但易感病，下圖為選育低植酸抗病水稻品種的過程。圖中兩對(duì)相對(duì)性形狀分別由兩對(duì)基因控制，并獨(dú)立遺傳。采用上圖育種過程，需從_代開始篩選，經(jīng)篩選淘汰后，在選留的植株中低植酸抗病純合體所占的比例是_。選留植株多代自交，經(jīng)篩選可獲得低植酸抗病性狀穩(wěn)定的品性。四、鞏固練習(xí) 1、不屬于基因工程方法生產(chǎn)的藥物是 A干擾素B白細(xì)胞介素 C

6、青霉素D乙肝疫苗2若利用基因工程技術(shù)培育能固氮的水稻新品種，其在環(huán)保上的重要意義是 A減少氮肥的使用量，降低生產(chǎn)成本 B減少氮肥的使用量，節(jié)約能源C避免氮肥過多引起環(huán)境污染 D改良土壤結(jié)構(gòu)3基因治療是指 A.對(duì)有基因缺陷的細(xì)胞進(jìn)行修復(fù)，從而使其恢復(fù)正常，達(dá)到治療疾病的目的B.把健康的外源基因?qū)氲接谢蛉毕莸募?xì)胞中，達(dá)到治療疾病的目的C.運(yùn)用人工誘變的方法，使有基因缺陷的細(xì)胞發(fā)生基因突變恢復(fù)正常D.運(yùn)用基因工程技術(shù)，把有缺陷的基因切除，達(dá)到治療疾病的目的4療白化病、苯丙酮尿癥等人類遺傳病的根本途徑是 A口服化學(xué)藥物 B注射化學(xué)藥物C. 采用基因療法替換致病基因 D.利用輻射或藥物誘發(fā)致病基因突

7、變5上海醫(yī)學(xué)遺傳研究所成功培育出第一頭攜帶白蛋白的轉(zhuǎn)基因牛，他們還研究出一種可大大提高基因表達(dá)水平的新方法，使轉(zhuǎn)基因動(dòng)物乳汁中的藥物蛋白含量提高30多倍，轉(zhuǎn)基因動(dòng)物是指 A.提供基因的動(dòng)物 B.基因組中增加外源基因的動(dòng)物C.能產(chǎn)生白蛋白的動(dòng)物 D.能表達(dá)基因信息的動(dòng)物6在基因診斷技術(shù)中，所用的探針DNA分子中必須存在一定量的放射性同位素，后者的作用是 A為形成雜交的DNA分子提供能量 B引起探針DNA產(chǎn)生不定向的基因突變C. 作為探針DNA的示蹤元素 D增加探針DNA的分子量7診斷苯丙酮尿癥所用的探針是 A32P半乳糖甘轉(zhuǎn)移酶基因 B熒光標(biāo)記的苯丙氨酸羧化酶C. 熒光標(biāo)記的珠蛋白基因 D3H苯

8、丙氨酸羧化酶基因8基因工程生產(chǎn)胰島素的主要原因是 A.工藝簡單，容易操作 B.生產(chǎn)量大，價(jià)格較低C.所生產(chǎn)的胰島素可以用于口服 D.所生產(chǎn)的胰島素療效大大提高975年，科學(xué)家用基因工程的方法創(chuàng)造出了一種能分解石油的“超級(jí)細(xì)菌”，下列關(guān)于此種細(xì)菌的說法正確的是 A.與一般細(xì)菌相比它體積特別巨大 B.它是現(xiàn)在唯一能分解石油的細(xì)菌C.它同時(shí)能分解石油中的四種烴類 D.與一般細(xì)菌相比，它繁殖速度極快10下說法正確的是 A所有的限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列B質(zhì)粒是基因工程中惟一的運(yùn)載體C運(yùn)載體必須具備的條件之一是：具有多個(gè)限制酶切點(diǎn)，以便與外源基因連接D基因治療主要是對(duì)有缺陷的細(xì)胞進(jìn)行修復(fù)11用于

9、鑒定轉(zhuǎn)化于細(xì)胞是否含重組 DNA的最常用方法是 A、抗藥性選擇   B、分于雜交選擇 C、RNA反轉(zhuǎn)錄    D、免疫學(xué)方法12、能夠使植物體表達(dá)動(dòng)物蛋白的育種方法是 A單倍體育種 B雜交育種 C基因工程育種 D多倍體育種13下列育種需要使用生物工程技術(shù)的是（多選） A.高產(chǎn)青霉素菌株 B.能分泌含抗體的乳汁的母牛 C.生長較快的鯉鯽魚 D.利于貯藏的白菜甘藍(lán)14下列關(guān)于基因工程成果的概述，正確的是（多選） A.在醫(yī)藥衛(wèi)生方面，主要用于診斷治療疾病 B.在農(nóng)業(yè)上主要是培育高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、品質(zhì)優(yōu)良和具有抗性的農(nóng)作物C.在畜牧養(yǎng)殖業(yè)上培育出了

10、體型巨大、品質(zhì)優(yōu)良的動(dòng)物 D.在環(huán)境保護(hù)方面主要用于環(huán)境監(jiān)測和對(duì)污染環(huán)境的凈化15、用現(xiàn)代生物技術(shù)培育生物新品種，其優(yōu)越性在于（多選） A克隆技術(shù)可以快速繁殖優(yōu)良形狀的家畜B現(xiàn)代轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)可以迅速改變生物的基因組成C現(xiàn)代生物技術(shù)可以迅速使新品種形成群落D現(xiàn)代生物技術(shù)可以克服遠(yuǎn)源雜交不親和的障礙16、蛋白質(zhì)工程中直接需要進(jìn)行操作的對(duì)象是 A、氨基酸結(jié)構(gòu)    B、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu) C、肽鏈結(jié)構(gòu)    D、基因結(jié)構(gòu)17、蛋白質(zhì)工程的基礎(chǔ)是 A、基因工程   B、細(xì)胞工程 C、酶工程 D、發(fā)酵工程18、天然蛋白質(zhì)合成遵循的法則是

11、 A、中心法則   B、轉(zhuǎn)錄 C、翻譯  D、復(fù)制19、關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說法錯(cuò)誤的是 A、蛋白質(zhì)工程能定向改造蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，使之更加符合人類的需要B、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，定向改變分子結(jié)構(gòu)C、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D、蛋白質(zhì)工程又稱為第二代基因工程20、蛋白質(zhì)工程的基本操作程序正確是 蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)合成 DNA合成 mRNA合成蛋白質(zhì)的預(yù)期功能 根據(jù)氨基酸的序列推出脫氧核苷酸的序列A、 B、C、 D、 21、當(dāng)前醫(yī)學(xué)上，蛋白質(zhì)工程藥物正逐步取代第一代基因工程多肽蛋白質(zhì)類替代治療劑，則基因工程藥物與蛋白質(zhì)

12、工程藥物的區(qū)別是 A、都與天然產(chǎn)物完全相同 B、都與天然產(chǎn)物不相同 C、基因工程藥物與天然產(chǎn)物完全相同，蛋白質(zhì)工程藥物與天然產(chǎn)物不相同D、基因工程藥物與天然產(chǎn)物不相同，蛋白質(zhì)工程藥物與天然產(chǎn)物完全相同 22、SARS病毒能引起非典型肺炎，醫(yī)生在治療實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，非典病人治愈后，其血清可用于治療其他非典病人。有三位科學(xué)家分別從三個(gè)不同的方面進(jìn)行了研究，其研究的方向如下圖所示。請(qǐng)根據(jù)下圖回答：非典病人A 健康人A用激素等治療治愈的病人A 甲的研究 提純、 合成或生產(chǎn)SARS病毒 丙的研究 抽取血清 蛋白質(zhì)X其他輔助治療乙的研究 注射 注射滅活或 培養(yǎng) 非典病人B 治愈的病人B 非典病人D接種 減毒處

13、理 動(dòng)物實(shí)驗(yàn) 健康人C 健康人C 健康人C 治愈的病人D（1）從免疫學(xué)的角度看，SARS病毒對(duì)于人來講屬于 ，治愈的病人A的血清中因?yàn)楹?，所以可用來治療“非典”病人B。（2）甲的研究中，所合成或生產(chǎn)的蛋白質(zhì)X是 ，它可以通過化學(xué)的方法合成，也可以通過生物學(xué)方法 技術(shù)生產(chǎn)。（3）乙的研究目的主要是制造出 以保護(hù)易感人群。圖中使健康人C獲得抵抗“非典”病毒能力的過程，屬于免疫學(xué)應(yīng)用中的 免疫。（4）圖中丙主要研究不同國家和地區(qū)SARS病毒的異同，再按照免疫學(xué)原理，為研究一種或多種 提供科學(xué)依據(jù)。干擾素是治療癌癥的重要物質(zhì)，人血液中每升只能提取005 mg干擾素，因而其價(jià)格昂貴，平民百姓用不起。

14、但美國有一家公司用遺傳工程方法合成了價(jià)格低廉、藥性一樣的干擾素，其具體做法是：（1）從人的淋巴細(xì)胞中提取能指導(dǎo)干擾素合成的 ，并使之與一種叫質(zhì)粒的DNA結(jié)合，然后移植到酵母菌內(nèi)，從而讓酵母素來 。（2）酵母菌能用 方式繁殖，速度很快，所以能在較短的時(shí)間內(nèi)大量生產(chǎn) 。利用這種方法不僅產(chǎn)量高，并且成本較低。（3）科學(xué)家陳炬在這方向也作出了突出貢獻(xiàn)，他成功地把人的干擾素基因嫁接到了煙草的DNA分子上，其物質(zhì)基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是 。（4）煙草具有了抗病毒能力，這表明煙草體內(nèi)產(chǎn)生了          ，由此可見，煙草和人體合成蛋白質(zhì)的方式

15、是 ，從進(jìn)化的角度來考慮，證明了人和植物的起源 。三、思維拓展在植物基因工程中，用土壤農(nóng)桿菌中的Ti質(zhì)粒作為運(yùn)載體，把目的基因重組入Ti質(zhì)粒上的T-DNA片段中，再將重組的T-DNA插入植物細(xì)胞的染色體DNA中。（1）科學(xué)家在進(jìn)行上述基因操作時(shí)，要用同一種分別切割質(zhì)粒和目的基因，質(zhì)粒的黏性末端與目的基因DNA片段的黏性末端就可通過 而黏合。（2）將攜帶抗除草劑基因的重組Ti質(zhì)粒導(dǎo)入二倍體油菜細(xì)胞，經(jīng)培養(yǎng)、篩選獲得一株有抗除草劑特性的轉(zhuǎn)基因植株。經(jīng)分析，該植株含有一個(gè)攜帶目的基因的T-DNA片段，因此可以把它看作是雜合子。理論上，在該轉(zhuǎn)基因植株自交F1代中，仍具有抗除草劑特性的植株占總數(shù)的，原因 。（3）種植上述轉(zhuǎn)基因油菜，它所攜帶的目的基因可以通過花粉傳遞給近緣物種，造成“基因污染”。如果把目的基因?qū)肴~綠體DNA中，就可以避免“基因污染”，原因是： ?！敬鸢浮浚?）BCD（2）競爭關(guān)系（3）營養(yǎng)成分（4）I 氨基酸的種類、數(shù)量和排列順序不同 溫度（或PH） 單位時(shí)間內(nèi)植酸的降解量（或植酸降解產(chǎn)物的生成量）（5）大于逆轉(zhuǎn)錄酶 可以 DNA cDNA耐高溫 （6）F2 1