2018版高考生物復(fù)習(xí)現(xiàn)代生物科技專(zhuān)題第42講基因工程其安全性學(xué)案

第42講基因工程及其安全性1.基因工程的出生(Ⅰ)2.基因工程的原理及技術(shù)(含PCR技術(shù))(Ⅱ)3.基因工程的應(yīng)用(Ⅱ)4．蛋白質(zhì)工程(Ⅰ)5.實(shí)驗(yàn)：DNA的粗提取與判定基因工程的操作工具1．基因工程的觀點(diǎn)理解供體：供給目的基因。操作環(huán)境：無(wú)菌。操作水平：DNA分子水平。原理：基因重組。受體：表達(dá)目的基因。實(shí)質(zhì)：性狀在受體生物體內(nèi)表達(dá)。長(zhǎng)處：戰(zhàn)勝遠(yuǎn)緣雜交不親和阻礙，定向改造生物的遺傳性狀。2．DNA重組技術(shù)的基本工具限制性核酸內(nèi)切酶(簡(jiǎn)稱(chēng)：限制酶)①根源：主假如從原核生物中分別純化出來(lái)的。②作用：辨別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列，并使每條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開(kāi)。③結(jié)果：產(chǎn)生黏性尾端或平尾端。(2)DNA連結(jié)酶項(xiàng)目·coliDNA連結(jié)酶T4DNA連結(jié)酶E根源大腸桿菌T4噬菌體功能連結(jié)黏性尾端連結(jié)黏性尾端和平尾端結(jié)果恢復(fù)被限制酶切開(kāi)的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵(3)載體化學(xué)實(shí)質(zhì)：雙鏈環(huán)狀DNA分子能自我復(fù)制①常用載體：質(zhì)粒特色有一個(gè)至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)有特別的標(biāo)志基因②其余載體：λ噬菌體的衍生物、動(dòng)植物病毒等。③具備的條件a．能在宿主細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)固保存并大批復(fù)制。b．有一個(gè)至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)，以便與外源基因連結(jié)。．擁有特別的標(biāo)志基因，以便進(jìn)行挑選。④作用a．作為運(yùn)載工具，將目的基因轉(zhuǎn)移到宿主細(xì)胞內(nèi)。b．利用它在宿主細(xì)胞內(nèi)對(duì)目的基因進(jìn)行大批復(fù)制。1．限制性核酸內(nèi)切酶(限制酶)辨別序列的特色：體現(xiàn)堿基互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)。不論是奇數(shù)個(gè)堿基仍是偶數(shù)個(gè)堿基，都能夠找CCAGGA到一條中心軸線，如，以中心線為軸，雙側(cè)堿基互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)；=====以=====為軸，雙側(cè)堿GGTCCT基互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)。切割后尾端的種類(lèi)限制酶的選擇技巧①依據(jù)目的基因兩頭的限制酶切割位點(diǎn)確立限制酶的種類(lèi)a．應(yīng)選擇切割位點(diǎn)位于目的基因兩頭的限制酶，如圖甲可選擇PstⅠ。b．不可以選擇切割位點(diǎn)位于目的基因內(nèi)部的限制酶，如圖甲不可以選擇SmaⅠ。c．為防止目的基因和質(zhì)粒的自己環(huán)化和任意連結(jié)，也可使用不一樣的限制酶切割目的基因和質(zhì)粒，如圖甲也可選擇用PstⅠ和EcoRⅠ兩種限制酶(但要保證質(zhì)粒上也有這兩種酶的切割位點(diǎn))。②依據(jù)質(zhì)粒的特色確立限制酶的種類(lèi)a．所選限制酶要與切割目的基因的限制酶一致，以保證產(chǎn)生同樣的黏性尾端。b．質(zhì)粒作為載體一定具備標(biāo)志基因等，所以所選擇的限制酶盡量不要損壞這些構(gòu)造，如圖乙中限制酶SmaⅠ會(huì)損壞標(biāo)志基因；假如所選酶的切割位點(diǎn)不僅一個(gè)，則切割重組后可能丟掉某些片段，若丟掉的片段含復(fù)制起點(diǎn)區(qū)，則切割重組后的片段進(jìn)入受體細(xì)胞后不可以自主復(fù)制。2．限制酶和DNA連結(jié)酶的關(guān)系限制酶和DNA連結(jié)酶的作用部位都是磷酸二酯鍵。限制酶不切割自己DNA的原由是原核生物中不存在該酶的辨別序列或辨別序列已經(jīng)被修飾。(3)DNA連結(jié)酶起作用時(shí)，不需要模板。3．載體上標(biāo)志基因的標(biāo)志原理載體上的標(biāo)志基因一般是一些抗生素的抗性基因。目的基因要轉(zhuǎn)入的受體細(xì)胞沒(méi)有抵擋有關(guān)抗生素的能力。當(dāng)含有抗生素抗性基因的載體進(jìn)入受體細(xì)胞后，抗性基因在受體細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，使受體細(xì)胞能夠抵擋相應(yīng)抗生素，所以在受體細(xì)胞的培養(yǎng)系統(tǒng)中加入該種抗生素就能夠只保存轉(zhuǎn)入載體的受體細(xì)胞，原理以下圖：對(duì)于基因工程工具的幾個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)限制酶是一類(lèi)酶，而不是一種酶。限制酶的成分為蛋白質(zhì)，其作用的發(fā)揮需要適合的理化條件，高溫、強(qiáng)酸或強(qiáng)堿均易使之變性失活。在切割目的基因和載體時(shí)要求用同一種限制酶，目的是產(chǎn)生同樣的黏性尾端或平末端。(4)將一個(gè)基因從DNA分子上切割下來(lái)，需要切兩處，同時(shí)產(chǎn)生4個(gè)黏性尾端或平尾端。(5)不一樣DNA分子用同一種限制酶切割產(chǎn)生的黏性尾端都同樣，同一個(gè)DNA分子用不一樣的限制酶切割，產(chǎn)生的黏性尾端一般不同樣。(6)基因工程中的載體與細(xì)胞膜上物質(zhì)運(yùn)輸?shù)妮d體不一樣。基因工程的載體是DNA分子，能將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞內(nèi)；膜載體是蛋白質(zhì)，與細(xì)胞膜的通透性有關(guān)。(7)基因工程中有3種工具，但工具酶只有2種。1．(2016·高考全國(guó)卷乙，40)某一質(zhì)粒載體以下圖，外源DNA插入到r或r中AmpTet會(huì)致使相應(yīng)的基因失活rr表示四環(huán)素抗性基因)。有人將(Amp表示氨芐青霉素抗性基因，Tet此質(zhì)粒載體用BamHⅠ酶切后，與用BamHⅠ酶切獲取的目的基因混淆，加入DNA連結(jié)酶進(jìn)行連結(jié)反響，用獲取的混淆物直接轉(zhuǎn)變大腸桿菌。結(jié)果大腸桿菌有的未被轉(zhuǎn)變，有的被轉(zhuǎn)變。被轉(zhuǎn)變的大腸桿菌有三種，分別是含有環(huán)狀目的基因、含有質(zhì)粒載體、含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌?；卮鹨韵聠?wèn)題：質(zhì)粒載體作為基因工程的工具，應(yīng)具備的基本條件有__________________________________(答出兩點(diǎn)即可)，而作為基因表達(dá)載體，除知足上述基本條件外，還需擁有啟動(dòng)子和停止子。(2)假如用含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基進(jìn)行挑選，在上述四種大腸桿菌細(xì)胞中，未被轉(zhuǎn)變的和僅含環(huán)狀目的基因的細(xì)胞是不可以劃分的，其原由是____________________________________________________________________________________________________；并且______________和______________________的細(xì)胞也是不可以劃分的，其原由是________________________________________________________________________。在上述挑選的基礎(chǔ)上，若要挑選含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌單菌落，還需使用含有

____________的固體培養(yǎng)基。(3)基因工程中，某些噬菌體經(jīng)改造后能夠作為載體，其

DNA復(fù)制所需的原料來(lái)自____________。分析：(1)

作為運(yùn)載體的質(zhì)粒上應(yīng)有一個(gè)至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)，

在細(xì)胞中能夠自我復(fù)制，且含有特別的標(biāo)志基因。(2)未被轉(zhuǎn)變的大腸桿菌和僅含環(huán)狀目的基因的大腸桿菌中均未導(dǎo)入質(zhì)粒載體，而質(zhì)粒上含有氨芐青霉素抗性基因，所以這樣的大腸桿菌在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基中不可以生長(zhǎng)。含有質(zhì)粒載體和含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌中都含有氨芐青霉素抗性基因，兩者在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基中都能生長(zhǎng)，所以沒(méi)法劃分兩者。依據(jù)題圖，用BamHⅠ切割質(zhì)粒后將四環(huán)素抗性基因損壞，所以可將經(jīng)氨芐青霉素培養(yǎng)基挑選出的菌落置于含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上再次挑選，能在含四環(huán)素培養(yǎng)基上生計(jì)的是含有質(zhì)粒載體的大腸桿菌，不可以生計(jì)的是含有插入目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌。(3)噬菌體為病毒，經(jīng)改造后作為載體時(shí)，其DNA復(fù)制所需原料來(lái)自受體細(xì)胞。答案：(1)能自我復(fù)制、擁有標(biāo)志基因(2)兩者均不含有氨芐青霉素抗性基因，在該培養(yǎng)基上均不生長(zhǎng)

含有質(zhì)粒載體

含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒

(或答含有重組質(zhì)粒

)

二者均含有氨芐青霉素抗性基因，在該培養(yǎng)基上均能生長(zhǎng)

四環(huán)素

(3)受體細(xì)胞2．(2016·高考全國(guó)卷丙，40)圖(a)中的三個(gè)DNA片段上挨次表示出了EcoRⅠ、BamHⅠ和Sau3AⅠ三種限制性內(nèi)切酶的辨別序列與切割位點(diǎn)，圖

(b)為某種表達(dá)載體的表示圖

(載體上的

EcoR

Ⅰ、Sau3A

Ⅰ的切點(diǎn)是獨(dú)一的

)。依據(jù)基因工程的有關(guān)知識(shí)，回答以下問(wèn)題：(1)經(jīng)BamHⅠ酶切后獲取的目的基因能夠與上述表達(dá)載體被

____________酶切后的產(chǎn)物連結(jié)，原由是

________________________________________。若某人利用圖(b)所示的表達(dá)載體獲取了甲、乙、丙三種含有目的基因的重組子，如圖(c)所示。這三種重組子中，不可以在宿主細(xì)胞中表達(dá)目的基因產(chǎn)物的有____________，不可以表達(dá)的原由是______________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)DNA

連結(jié)酶是將兩個(gè)

DNA片段連結(jié)起來(lái)的酶，常有的有

____________________和____________________，此中既能連結(jié)黏性尾端又能連結(jié)平尾端的是

____________。分析：

(1)由圖(a)

可知，只管

BamH

Ⅰ和

Sau3A

Ⅰ兩種限制酶的辨別位點(diǎn)不同樣，但兩種酶切割后產(chǎn)生的

DNA片段擁有同樣的黏性尾端，故被

BamH

Ⅰ酶切后獲取的目的基因能夠與圖(b)

中表達(dá)載體被

Sau3AⅠ酶切后的產(chǎn)物連結(jié)。

(2)運(yùn)載體上的啟動(dòng)子和停止子擁有調(diào)控目的基因表達(dá)的作用，因?yàn)榧缀捅哪康幕蚍謩e插入在啟動(dòng)子的上游和停止子的下游，故這兩個(gè)運(yùn)載體上的目的基因都不可以被轉(zhuǎn)錄和翻譯。

(3)常有的

DNA連結(jié)酶是

E·coli

DNA連結(jié)酶和T4DNA連結(jié)酶，但作用有所差異，T4DNA連結(jié)酶既能連結(jié)黏性尾端，又能連結(jié)平尾端，而E·coliDNA連結(jié)酶只好連結(jié)黏性尾端。答案(1)Sau3AⅠ兩種酶切割后產(chǎn)生的片段擁有同樣的黏性尾端(2)甲和丙甲中目的基因插入在啟動(dòng)子的上游，丙中目的基因插入在停止子的下游，二者的目的基因均不可以被轉(zhuǎn)錄(3)E·coli

DNA連結(jié)酶

T4DNA連結(jié)酶

T4DNA連結(jié)酶基因工程的基本操作程序1．目的基因的獲取目的基因：主要指編碼蛋白質(zhì)的基因，也能夠是一些具調(diào)控作用的因子。從基因文庫(kù)中獲取人工利用mRNA反轉(zhuǎn)錄合成(2)方法合成經(jīng)過(guò)DNA合成儀用化學(xué)方法人工合成利用PCR技術(shù)擴(kuò)增2．基因表達(dá)載體的建立——基因工程的核心目的：使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)固存在，并且能夠遺傳給下一代，同時(shí)使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用?；虮磉_(dá)載體的構(gòu)成建立過(guò)程3．將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞植物：農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)變法、基因槍法、花粉管通道法。動(dòng)物：顯微注射技術(shù)。微生物：感覺(jué)態(tài)細(xì)胞法。4．目的基因的檢測(cè)與判定利用DNA分子雜交技術(shù)檢測(cè)目的基因的有無(wú)。利用分子雜交技術(shù)檢測(cè)目的基因的轉(zhuǎn)錄。利用抗原—抗體雜交檢測(cè)目的基因的翻譯。利用個(gè)體生物學(xué)水平的檢測(cè)判定重組性狀的表達(dá)。1．基因組文庫(kù)與部分基因文庫(kù)基因文基因組文庫(kù)部分基因文庫(kù)庫(kù)種類(lèi)(cDNA文庫(kù))某種生物發(fā)育的某個(gè)某種生物所有DNA時(shí)期的mRNA建立基↓限制酶↓反轉(zhuǎn)錄因文庫(kù)很多DNA片段cDNA的過(guò)程與載體↓連結(jié)導(dǎo)入與載體↓連結(jié)導(dǎo)入受體菌集體受體菌集體2.PCR技術(shù)原理：DNA復(fù)制。需要條件：模板DNA、引物、四種脫氧核苷酸、熱穩(wěn)固DNA聚合酶(Taq酶)。過(guò)程：DNA受熱變性解旋為單鏈、冷卻后引物與單鏈相應(yīng)互補(bǔ)序列聯(lián)合，而后在熱穩(wěn)固的DNA聚合酶作用下延長(zhǎng)合成互補(bǔ)鏈。3．將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞生物植物動(dòng)物微生物種類(lèi)常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)變法顯微注射技術(shù)感覺(jué)態(tài)細(xì)胞法方法主要受體體細(xì)胞受精卵原核細(xì)胞細(xì)胞將目的基因插入到Ti將含有目的基因的表質(zhì)粒的T-DNA上→轉(zhuǎn)達(dá)載體提純→取卵轉(zhuǎn)變?nèi)朕r(nóng)桿菌→導(dǎo)入植物(受精卵)→顯微注射過(guò)程細(xì)胞→整合到受體細(xì)→受精卵發(fā)育→獲取胞的染色體DNA上→擁有新性狀的動(dòng)物表達(dá)目的基因檢測(cè)與判定的“四個(gè)層面”

2＋Ca辦理細(xì)胞→感覺(jué)態(tài)細(xì)胞→重組表達(dá)載體DNA分子與感覺(jué)態(tài)細(xì)胞混淆→感覺(jué)態(tài)細(xì)胞汲取DNA分子基因工程操作過(guò)程中的幾個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)(1)目的基因的插入位點(diǎn)不是任意的：基因表達(dá)需要啟動(dòng)子與停止子的調(diào)控，所以目的基因應(yīng)插入到啟動(dòng)子與停止子之間的部位?；蚬こ滩僮鬟^(guò)程中只有第三步(將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞)沒(méi)有堿基互補(bǔ)配對(duì)現(xiàn)象：第一步存在逆轉(zhuǎn)錄法獲取DNA，第二步存在黏性尾端連結(jié)現(xiàn)象，第四步存在檢測(cè)分子水平雜交。(3)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)變法原理：農(nóng)桿菌易感染植物細(xì)胞，并將其Ti質(zhì)粒上的TDNA轉(zhuǎn)移并整合到受體細(xì)胞染色體DNA上。轉(zhuǎn)變：目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)保持穩(wěn)固和表達(dá)的過(guò)程，稱(chēng)為轉(zhuǎn)變。轉(zhuǎn)變的實(shí)質(zhì)是目的基因整合到受體細(xì)胞染色體基因組中。標(biāo)志基因的種類(lèi)和作用：標(biāo)志基因的作用——挑選、檢測(cè)目的基因能否導(dǎo)入受體細(xì)胞，常有的有抗生素抗性基因、發(fā)光基因(表達(dá)產(chǎn)物為帶顏色的物質(zhì))等。受體細(xì)胞的選擇：受體細(xì)胞常用植物受精卵或體細(xì)胞(經(jīng)組織培養(yǎng))、動(dòng)物受精卵(一般不用體細(xì)胞)、微生物(大腸桿菌、酵母菌)等。要合成糖蛋白、有生物活性的胰島素則一定用真核生物酵母菌(需內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體的加工、分泌)；一般不用支原體，原由是它營(yíng)寄生生活；必定不可以用哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞，原由是它無(wú)細(xì)胞核，也沒(méi)有核糖體等細(xì)胞器，不能合成蛋白質(zhì)。還應(yīng)注意的問(wèn)題有：①基因表達(dá)載體中，啟動(dòng)子(DNA片段)≠開(kāi)端密碼子(RNA)；停止子(DNA片段)≠停止密碼子(RNA)。②基因表達(dá)載體的建立是最核心、最重點(diǎn)的一步，在體外進(jìn)行。1．(高考全國(guó)卷改編)依據(jù)基因工程的有關(guān)知識(shí)，回答以下問(wèn)題：(1)限制性內(nèi)切酶切割DNA分子后產(chǎn)生的片段，其尾端種類(lèi)有__________和__________。質(zhì)粒運(yùn)載體用EcoRⅠ切割后產(chǎn)生的片段以下：AATTCGGCTTAA為使運(yùn)載體與目的基因相連，含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ切割外，還可用另一種限制性內(nèi)切酶切割，該酶一定擁有的特色是__________________________________________________________________。按其根源不一樣，基因工程中所使用的DNA連結(jié)酶有兩類(lèi)，即__________DNA連結(jié)酶和____DNA連結(jié)酶。反轉(zhuǎn)錄作用的模板是____________，產(chǎn)物是__________。若要在體外獲取大批反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，常采納__________技術(shù)?；蚬こ讨谐|(zhì)粒外，__________和__________也可作為運(yùn)載體。若用重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)變大腸桿菌，一般狀況下，不可以直接用未辦理的大腸桿菌作為受體細(xì)胞，原由是____________________________________________。分析：限制性內(nèi)切酶切割DNA分子形成的尾端往常有兩種，即黏性尾端和平尾端。為使運(yùn)載體和目的基因連結(jié)，兩者一定擁有同樣的黏性尾端，因此當(dāng)使用除EcoRⅠ以外的其余酶進(jìn)行切割時(shí)，應(yīng)當(dāng)產(chǎn)生同樣的黏性尾端。

DNA連結(jié)酶的根源有兩個(gè)：一是大腸桿菌，二是

T4噬菌體。反轉(zhuǎn)錄是由

RNA形成

DNA的過(guò)程，獲取大批反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物經(jīng)常用

PCR擴(kuò)增技術(shù)?；蚬こ坛Ｓ玫倪\(yùn)載體是質(zhì)粒，除此以外，噬菌體和動(dòng)植物病毒也可作為運(yùn)載體。假如用大腸桿菌作受體細(xì)胞，一定用鈣離子辦理，使其處于感覺(jué)態(tài)(此狀態(tài)汲取外源DNA的能力加強(qiáng))。答案：

(1)黏性尾端

平尾端

(2)切割產(chǎn)生的DNA片段尾端與

EcoRⅠ切割產(chǎn)生的同樣(3)大腸桿菌

T4

(4)mRNA(或RNA)cDNA(或DNA)PCR(5)噬菌體

動(dòng)植物病毒

(6)未辦理的大腸桿菌汲取質(zhì)粒(外源DNA)的能力極弱2．(2016·高考天津卷，7)人血清白蛋白(HSA)擁有重要的醫(yī)用價(jià)值，只好從人血漿中制備。以下圖是以基因工程技術(shù)獲取重組HSA(rHSA)的兩條門(mén)路。為獲取HSA基因，第一需采集人的血液，提取________合成總cDNA，而后以cDNA為模板，采納PCR技術(shù)擴(kuò)增HSA基因。以下圖中箭頭表示一條引物聯(lián)合模板的地點(diǎn)及擴(kuò)增方向，請(qǐng)用箭頭在方框內(nèi)標(biāo)出另一條引物的地點(diǎn)及擴(kuò)增方向。(2)啟動(dòng)子往常擁有物種及組織特異性，建立在水稻胚乳細(xì)胞內(nèi)特異表達(dá)需要選擇的啟動(dòng)子是________(填寫(xiě)字母，單項(xiàng)選擇)。A．人血細(xì)胞啟動(dòng)子B．水稻胚乳細(xì)胞啟動(dòng)子

rHSA的載體，C．大腸桿菌啟動(dòng)子

D．農(nóng)桿菌啟動(dòng)子利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)變水稻受體細(xì)胞的過(guò)程中，需增添酚類(lèi)物質(zhì)，其目的是______________________________________________________________。人體合成的初始HSA多肽，需要經(jīng)過(guò)膜系統(tǒng)加工形成正確空間構(gòu)造才有活性。與門(mén)路Ⅱ?qū)Ρ?，選擇門(mén)路Ⅰ獲取rHSA的優(yōu)勢(shì)是__________________________________________________________。(5)為證明rHSA擁有醫(yī)用價(jià)值，須確認(rèn)rHSA與________的生物學(xué)功能一致。分析：(1)cDNA是以mRNA為模板逆轉(zhuǎn)錄獲取的，要合成總cDNA，需要采集人的血液，提取總

RNA(或mRNA)。PCR擴(kuò)增目的基因時(shí)DNA的合成方向老是從子鏈的5′端向3′端延長(zhǎng)，兩條模板鏈指導(dǎo)合成的子鏈延長(zhǎng)方向相反。

(2)啟動(dòng)子擁有物種和組織的特異性，

要建立在水稻胚乳細(xì)胞內(nèi)特異表達(dá)

rHSA的載體，應(yīng)選擇水稻胚乳細(xì)胞的啟動(dòng)子。

(3)自然條件下農(nóng)桿菌可感染雙子葉植物和裸子植物，而對(duì)大部分票據(jù)葉植物沒(méi)有感染能力，當(dāng)植物受損害時(shí)，傷口處的細(xì)胞會(huì)分泌大批的酚類(lèi)化合物，吸引農(nóng)桿菌移向這些細(xì)胞。水稻為票據(jù)葉植物，利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)變水稻受體細(xì)胞的過(guò)程中增添酚類(lèi)物質(zhì)，可吸引農(nóng)桿菌移向水稻受體細(xì)胞，這時(shí)農(nóng)桿菌中的Ti質(zhì)粒上的T-DNA可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞，并且整合到受體細(xì)胞染色體的DNA上。(4)大腸桿菌為原核生物，只有核糖體一種細(xì)胞器，不可以對(duì)翻譯形成的肽鏈進(jìn)行加工修飾，水稻為真核生物，細(xì)胞內(nèi)擁有生物膜系統(tǒng)，能對(duì)來(lái)自核糖體的初始rHSA多肽進(jìn)行高效加工。(5)HSA擁有重要的醫(yī)用價(jià)值，要證明rHSA擁有醫(yī)用價(jià)值，須確認(rèn)rHSA與HSA的生物學(xué)功能一致。答案：(1)總RNA(或mRNA)(2)B吸引農(nóng)桿菌移向水稻受體細(xì)胞，有益于目的基因成功轉(zhuǎn)變水稻是真核生物，擁有膜系統(tǒng)，能對(duì)初始rHSA多肽進(jìn)行高效加工(5)HSA基因工程的應(yīng)用與蛋白質(zhì)工程1．基因工程的應(yīng)用動(dòng)物基因工程：用于提升動(dòng)物生長(zhǎng)速度從而提升產(chǎn)品產(chǎn)量；用于改良畜產(chǎn)品質(zhì)量；用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物；用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作器官移植的供體等。植物基因工程：培養(yǎng)抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因植物、抗病轉(zhuǎn)基因植物和抗逆轉(zhuǎn)基因植物；利用轉(zhuǎn)基因改進(jìn)植物的質(zhì)量。比較基因治療與基因診療項(xiàng)目原理操作過(guò)程進(jìn)展利用正?；?qū)胗谢蚧虮磉_(dá)因缺點(diǎn)的細(xì)胞中，以表達(dá)臨床實(shí)驗(yàn)治療出正常性狀來(lái)治療(疾病)基因制作特定DNA探針與病堿基互補(bǔ)配對(duì)人樣品DNA混淆，剖析雜臨床應(yīng)用診療交帶狀況2.蛋白質(zhì)工程(1)流程圖寫(xiě)出流程圖中字母代表的含義：A．轉(zhuǎn)錄，B.翻譯，C.分子設(shè)計(jì)，D.多肽鏈，E.預(yù)期功能。結(jié)果：改造了現(xiàn)有蛋白質(zhì)或制造出新的蛋白質(zhì)。應(yīng)用：主要集中應(yīng)用于對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，改進(jìn)生物性狀。1．基因工程的應(yīng)用乳腺生物反響器①長(zhǎng)處：產(chǎn)量高、質(zhì)量好、成本低、易提取等。②操作過(guò)程：獲取目的基因→建立基因表達(dá)載體→顯微注射導(dǎo)入哺乳動(dòng)物受精卵中→形成初期胚胎→將胚胎移植到受體動(dòng)物子宮內(nèi)→發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動(dòng)物→在雌性個(gè)體中目的基因表達(dá)，從分泌的乳汁中提取所需蛋白質(zhì)?；蚬こ趟幤发偕a(chǎn)方式：利用基因工程培養(yǎng)“工程菌”來(lái)生產(chǎn)藥品。a．“工程菌”：用基因工程的方法，獲取使外源基因高效率表達(dá)的菌類(lèi)細(xì)胞株系，如含有人胰島素基因的大腸桿菌菌株、含有抗蟲(chóng)基因的土壤農(nóng)桿菌菌株等。b．經(jīng)過(guò)基因工程生產(chǎn)的藥品，從化學(xué)成分上剖析都應(yīng)當(dāng)是蛋白質(zhì)類(lèi)。②成就：生產(chǎn)出細(xì)胞因子、抗體、疫苗、激素等。2．蛋白質(zhì)工程與基因工程的比較差異項(xiàng)目蛋白質(zhì)工程基因工程預(yù)期蛋白質(zhì)功能→設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白獲取目的基因→基因表達(dá)載體的構(gòu)過(guò)程質(zhì)構(gòu)造→推斷應(yīng)有的氨基酸序列→建→將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞→目找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列的基因的檢測(cè)與判定定向改造生物的遺傳特征，以獲取人實(shí)質(zhì)定向改造或生產(chǎn)人類(lèi)所需的蛋白質(zhì)類(lèi)所需的生物種類(lèi)和生物產(chǎn)品結(jié)果可生產(chǎn)自然界沒(méi)有的蛋白質(zhì)只好生產(chǎn)自然界已有的蛋白質(zhì)聯(lián)系①蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上，延長(zhǎng)出來(lái)的第二代基因工程。②基因工程中所利用的某些酶需要經(jīng)過(guò)蛋白質(zhì)工程進(jìn)行修飾、改造。有關(guān)基因工程應(yīng)用的四個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)動(dòng)物基因工程主假如為了改良畜產(chǎn)品的質(zhì)量，而不是為了產(chǎn)生體型巨大的個(gè)體。(2)Bt毒蛋白基因控制合成的Bt毒蛋白并沒(méi)有毒性，進(jìn)入昆蟲(chóng)消化道被分解成多肽后產(chǎn)生毒性。青霉素是青霉菌產(chǎn)生的，不是經(jīng)過(guò)基因工程產(chǎn)生的。并不是所有個(gè)體都可作為乳腺生物反響器。操作成功的應(yīng)當(dāng)是雌性個(gè)體，個(gè)體自己的生殖速度、泌乳量、蛋白含量等都是應(yīng)當(dāng)考慮的要素。命題1基因工程的應(yīng)用1．為了增添油菜種子的含油量，研究人員試試將酶D基因與位于葉綠體膜上的轉(zhuǎn)運(yùn)肽基因相連，導(dǎo)入油菜細(xì)胞并獲取了轉(zhuǎn)基因油菜品種。研究人員依照基因的已知序列設(shè)計(jì)引物，采納________法從陸地棉基因文庫(kù)中獲取酶D基因，從擬南芥基因文庫(kù)中獲取轉(zhuǎn)運(yùn)肽基因。所含三種限制酶(ClaⅠ、SacⅠ、XbaⅠ)的切點(diǎn)以下圖，則用____________________酶辦理兩個(gè)基因后，可獲取____________端(填圖中字母)相連的交融基因。將上述交融基因插入以下圖Ti質(zhì)粒的T－DNA中，建立__________________并導(dǎo)入農(nóng)桿菌中。將獲取的農(nóng)桿菌接種在含________的固體平板上培養(yǎng)獲取含交融基因的單菌落，再利用液體培養(yǎng)基振蕩培養(yǎng)，能夠獲取用于轉(zhuǎn)變的侵染液。(3)剪取油菜的葉片放入侵染液中一段時(shí)間，此過(guò)程的目的是

______________________，進(jìn)一步挑選后獲取轉(zhuǎn)基因油菜細(xì)胞，該細(xì)胞經(jīng)過(guò)

__________________________技術(shù)，可培養(yǎng)成轉(zhuǎn)基因油菜植株。用________________________法可檢測(cè)轉(zhuǎn)基因油菜植株中的交融基因能否成功表達(dá)。答案：(1)PCRClaⅠ酶和DNA連結(jié)A和D基因表達(dá)載體(或重組質(zhì)粒)四環(huán)素(3)利用農(nóng)桿菌將交融基因?qū)胗筒思?xì)胞植物組織培養(yǎng)(4)抗原—抗體雜交命題

2

蛋白質(zhì)工程2．(2015·高考全國(guó)卷Ⅱ，

40)已知生物體內(nèi)有一種蛋白質(zhì)

(P)，該蛋白質(zhì)是一種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，由

305個(gè)氨基酸構(gòu)成。假如將

P分子中

158位的絲氨酸變?yōu)榱涟彼幔?/p>

240位的谷氨酰胺變?yōu)楸奖彼幔淖兒蟮牡鞍踪|(zhì)

(P1)不僅保存

P的功能，并且擁有了酶的催化活性。回答下列問(wèn)題：(1)從上述資料可知，若要改變蛋白質(zhì)的功能，能夠考慮對(duì)蛋白質(zhì)的________________進(jìn)行改造。以P基因序列為基礎(chǔ)，獲取P1基因的門(mén)路有修飾________基因或合成________________基因。所獲取的基因表達(dá)時(shí)是按照中心法例的，中心法例的所有內(nèi)容包含________________的復(fù)制，以及遺傳信息在不一樣分子之間的流動(dòng)，即：________________________________________________________________________。蛋白質(zhì)工程也被稱(chēng)為第二代基因工程，其基本門(mén)路是從預(yù)期蛋白質(zhì)功能出發(fā)，經(jīng)過(guò)________________和________________，從而確立相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列，據(jù)此獲取基因，再經(jīng)表達(dá)、純化獲取蛋白質(zhì)，以后還需要對(duì)蛋白質(zhì)的生物________進(jìn)行判定。分析：(1)從題中所述資料可知，將P分子中158位的絲氨酸變?yōu)榱涟彼幔?40位的谷氨酰胺變?yōu)楸奖彼岷?，該蛋白質(zhì)的功能發(fā)生了改變，此過(guò)程是經(jīng)過(guò)對(duì)構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸的擺列次序進(jìn)行改造，從而改變了蛋白質(zhì)的構(gòu)造，從而改變了蛋白質(zhì)的功能。在蛋白質(zhì)工程中，目的基因能夠以P基因序列為基礎(chǔ)，對(duì)生物體內(nèi)原有的P基因進(jìn)行修飾，也能夠經(jīng)過(guò)人工合成法合成新的P1基因。中心法例的內(nèi)容以下圖：由圖可知，中心法例的所有內(nèi)容包含：DNA以自己為模板進(jìn)行的復(fù)制，DNA經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)錄將遺傳信息傳達(dá)給RNA，最后RNA經(jīng)過(guò)翻譯將遺傳信息表達(dá)成蛋白質(zhì)；在某些病毒中RNA可自我復(fù)制(如煙草花葉病毒等)，在某些病毒中能以RNA為模板逆轉(zhuǎn)錄合成DNA(如HIV)，這是對(duì)中心法例的增補(bǔ)。蛋白質(zhì)工程的基本門(mén)路是預(yù)期蛋白質(zhì)功能→設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)構(gòu)造→推斷應(yīng)有的氨基酸序列→合成DNA→表達(dá)出蛋白質(zhì)，經(jīng)過(guò)該過(guò)程獲取的蛋白質(zhì)，需要對(duì)其生物功能進(jìn)行鑒定，以保證其發(fā)揮正常作用。答案：(1)氨基酸序列(或構(gòu)造)(其余合理答案也可)(2)PP1DNA和RNA(或遺傳物質(zhì))DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白質(zhì)(或轉(zhuǎn)錄、逆轉(zhuǎn)錄、翻譯)(3)設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)的構(gòu)造推斷氨基酸序列功能課時(shí)作業(yè)1．如圖是基因工程的基本操作流程，請(qǐng)據(jù)圖回答以下問(wèn)題：(1)圖中A是________；在基因工程的基本操作過(guò)程中，②是____________________。(2)在①②③④中，只有一個(gè)步驟無(wú)堿基互補(bǔ)配對(duì)，該步驟是________。受體細(xì)胞假如植物細(xì)胞，可采納________，還可采納________，而后用________________方法培養(yǎng)新個(gè)體。若受體細(xì)胞是工程菌，則合成“表達(dá)產(chǎn)物”一定經(jīng)過(guò)的兩個(gè)過(guò)程是________________。分析：(1)獲取目的基因后，與載體聯(lián)合，進(jìn)行基因表達(dá)載體的建立。(2)①獲取目的基因可用逆轉(zhuǎn)錄法，存在堿基互補(bǔ)配對(duì)，②基因表達(dá)載體的建立存在黏性尾端連結(jié)現(xiàn)象，④DNA的擴(kuò)增存在DNA復(fù)制現(xiàn)象。(3)受體細(xì)胞假如植物細(xì)胞可采納受精卵，還可采納體細(xì)胞，而后用植物組織培養(yǎng)的方法培養(yǎng)新個(gè)體。(4)蛋白質(zhì)的表達(dá)一定經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)錄和翻譯。答案：(1)載體基因表達(dá)載體的建立③受精卵體細(xì)胞植物組織培養(yǎng)轉(zhuǎn)錄和翻譯2．(2016·高考江蘇卷，33)下表是幾種限制酶辨別序列及其切割位點(diǎn)，圖1、圖2中標(biāo)注了有關(guān)限制酶的酶切位點(diǎn)，此中切割位點(diǎn)同樣的酶不重復(fù)標(biāo)明。請(qǐng)回答以下問(wèn)題：限制酶HIBclI3AIHindⅢBamSau辨別序列及G↓GATCCT↓GATCA↓GATCA↓AGCTT切割位點(diǎn)CCTAG↑GACTAG↑TCTAG↑TTCGA↑A(1)用圖中質(zhì)粒和目的基因建立重組質(zhì)粒，應(yīng)采納________________兩種限制酶切割，酶切后的載體和目的基因片段，經(jīng)過(guò)________酶作用后獲取重組質(zhì)粒。為了擴(kuò)增重組質(zhì)粒，需將其轉(zhuǎn)入處于

________態(tài)的大腸桿菌。為了挑選出轉(zhuǎn)入了重組質(zhì)粒的大腸桿菌，應(yīng)在挑選平板培養(yǎng)基中增添________，平板上長(zhǎng)出的菌落，常用PCR判定，所用的引物構(gòu)成為圖2中________________________________________________________________________。若BamHⅠ酶切的DNA尾端與BclⅠ酶切的DNA尾端連結(jié)，連結(jié)部位的6個(gè)堿基對(duì)序列為_(kāi)_______________________________________________________________________________________________________________________________________________，對(duì)于該部位，這兩種酶________(填“都能”“都不可以”或“只有一種能”)切開(kāi)。若用Sau3AⅠ切圖1質(zhì)粒最多可能獲取________種大小不一樣的DNA片段。分析：(1)由題圖可知，質(zhì)粒的兩個(gè)標(biāo)志基因中都含有BamHⅠ的切點(diǎn)，所以不可以用BamHⅠ進(jìn)行切割，聯(lián)合題干及表中信息可知也不可以用Sau3AⅠ進(jìn)行切割，所以只好用質(zhì)粒和目的基因中都含有切點(diǎn)的BclⅠ和HindⅢ這兩種限制酶來(lái)切割目的基因和質(zhì)粒。酶切后的載體和目的基因片段，經(jīng)過(guò)DNA連結(jié)酶作用后獲取重組質(zhì)粒。要將重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)入大腸桿菌，要先用CaCl2辦理大腸桿菌，使其處于感覺(jué)態(tài)。(2)重組質(zhì)粒中只含有四環(huán)素抗性基因這一個(gè)標(biāo)志基因，所認(rèn)為了挑選出轉(zhuǎn)入了重組質(zhì)粒的大腸桿菌，應(yīng)在挑選平板培養(yǎng)基中增添四環(huán)素，含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌能在平板上長(zhǎng)出菌落。要用PCR擴(kuò)增目的基因，所用的引物構(gòu)成為圖2中引物甲和引物丙，因?yàn)閺膱D2中能夠看出，引物甲與引物丙與模板鏈聯(lián)合后能達(dá)成目的基因的復(fù)制。(3)HⅠ酶切的DNA尾端是GBclT，Ⅰ酶切的DNA尾端是，那么這兩個(gè)尾端BamCCTAGACTAGTGATCCGGATCA，因?yàn)檫B結(jié)此后的6個(gè)堿基對(duì)序連結(jié)后的連結(jié)部位的6個(gè)堿基對(duì)序列為ACTAGGCCTAGT列中沒(méi)有HⅠ和BclⅠ能識(shí)其余酶切位點(diǎn)，故對(duì)于該部位，HⅠ和BclⅠ都不可以切開(kāi)。BamBam因?yàn)橘|(zhì)粒的BamHⅠ和BclⅠ辨別序列中都有Sau3AⅠ的辨別序列和切割位點(diǎn)，所以用3AⅠ切圖1質(zhì)粒最多可能獲取7種大小不一樣的DNA片段。3AⅠ切點(diǎn)及獲取的7種大小SauSau不一樣的DNA片段狀況以下：①切點(diǎn)在1或2或3的地點(diǎn)能夠獲取1種大小的DNA分子；②切點(diǎn)在1和2的地點(diǎn)能夠獲取2種DNA分子；③切點(diǎn)在1和3的地點(diǎn)能夠獲取2種DNA分子；④切點(diǎn)在2和3的地點(diǎn)能夠獲取2種DNA分子，故最多可能獲取7種大小不一樣的DNA片段。答案：(1)BclⅠ和HindⅢDNA連結(jié)感覺(jué)(2)四環(huán)素引物甲和引物丙TGATCCGGATCA(3)都不可以ACTAGGCCTAGT(4)73．(2015·高考四川卷，9)將蘇云金桿菌Bt蛋白的基因?qū)朊藁?xì)胞中，可獲取抗棉鈴蟲(chóng)的轉(zhuǎn)基因棉，其過(guò)程以以下圖所示(注：農(nóng)桿菌中Ti質(zhì)粒上只有T-DNA片段能轉(zhuǎn)移到植物細(xì)胞中)。過(guò)程①需用同種________________酶對(duì)含Bt基因的DNA和Ti質(zhì)粒進(jìn)行酶切。為將過(guò)程②獲取的含重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌挑選出來(lái)，應(yīng)使用________培養(yǎng)基。(2)過(guò)程③中將棉花細(xì)胞與農(nóng)桿菌混淆后共同培養(yǎng)，旨在讓________進(jìn)入棉花細(xì)胞；除盡農(nóng)桿菌后，還須轉(zhuǎn)接到含卡那霉素的培養(yǎng)基上持續(xù)培養(yǎng)，目的是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________