基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程的崛起

基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程的崛起第一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程的崛起第二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五一、基因工程的應(yīng)用1．植物基因工程的成果提高農(nóng)作物的

能力、改良農(nóng)作物的品質(zhì)、利用植物生產(chǎn)

等。(1)抗蟲轉(zhuǎn)基因植物①方法：將

導(dǎo)入植物體，使其具有抗蟲性?？鼓嫠幬餁⑾x基因第三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五②成果：各種抗蟲作物，如抗蟲水稻、抗蟲棉、抗蟲玉米等。③意義：減少

，降低生產(chǎn)成本，減少環(huán)境污染。④主要?dú)⑾x基因：

、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基因等。農(nóng)藥用量Bt毒蛋白基因第四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五(2)抗病轉(zhuǎn)基因植物①方法：將

導(dǎo)入植物體中，使其具有抗病特性。②成果：多種抗病作物，如抗病的煙草、小麥、甜椒、番茄等。③意義：提高作物抗病力，增產(chǎn)。④主要抗病基因：抗病毒的

和病毒的復(fù)制酶基因；抗真菌的

基因和抗毒素合成基因?？共』虿《就鈿さ鞍谆驇锥≠|(zhì)酶第五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五(3)抗逆轉(zhuǎn)基因植物①方法：將

基因?qū)胫参矬w，獲得抗逆作物。②成果：多種抗逆植物，如抗鹽堿和干旱的煙草、抗寒番茄、抗除草劑大豆和玉米等。③意義：提高作物抗逆能力，穩(wěn)定高產(chǎn)。④主要抗逆基因：抗鹽堿、抗干旱的

基因、耐寒的

基因、抗除草劑基因?？鼓鏉B透壓調(diào)節(jié)抗凍蛋白第六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五(4)利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)①方法：將優(yōu)良性狀基因?qū)胫参矬w，獲得

。②成果：

含量較高的玉米、耐儲存番茄、新花色的矮牽牛。③意義：改良植物的某些品種。④主要優(yōu)良性狀基因：

的蛋白質(zhì)編碼基因、控制番茄果實(shí)成熟的基因、與植物花青素代謝有關(guān)的基因。優(yōu)良品質(zhì)植物賴氨酸提高必需氨基酸含量第七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五2．動物基因工程的成果(1)提高動物的生長速度①生長基因：外源

基因。②成果：轉(zhuǎn)基因綿羊、轉(zhuǎn)基因鯉魚。(2)改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)①優(yōu)良基因：腸

基因。②成果：轉(zhuǎn)基因牛乳汁中

含量少。生長激素乳糖酶乳糖第八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五(3)轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物①基因來源：藥用蛋白基因＋乳腺蛋白基因的

。②成果：乳腺生物反應(yīng)器。(4)轉(zhuǎn)基因動物作器官移植的供體①器官供體：抑制或除去

。②成果：利用

培育沒有免疫排斥反應(yīng)的豬器官。啟動子抗原決定基因克隆技術(shù)第九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五3．基因工程藥物(1)來源：轉(zhuǎn)基因

。(2)成果：

、抗體、疫苗、激素等。(3)作用：預(yù)防和治療人類腫瘤、心血管疾病、遺傳病、各種傳染病、

、類風(fēng)濕等疾病。工程菌淋巴因子糖尿病第十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五4．基因治療(1)特點(diǎn)：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)到治療疾病的目的。(2)成果：將腺苷酸脫氨酶基因?qū)牖颊叩?/p>

，治療復(fù)合型免疫缺陷癥。(3)方法：分為體外基因治療法和

基因治療法。正常基因體內(nèi)淋巴細(xì)胞第十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五二、蛋白質(zhì)工程1．蛋白質(zhì)工程的崛起(1)實(shí)質(zhì)：將一種生物的

轉(zhuǎn)移到另一種生物體內(nèi)，后者產(chǎn)生它本不能產(chǎn)生的蛋白質(zhì)，從而產(chǎn)生新性狀。(2)目的：生產(chǎn)符合人們生活需要的、并非自然界已存在的

。基因蛋白質(zhì)第十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五(3)實(shí)例：天冬氨酸激酶和

的活性受細(xì)胞內(nèi)

的影響，當(dāng)賴氨酸濃度達(dá)到一定量時會抑制這兩種酶的活性，改變兩種酶的特性后，玉米游離賴氨酸含量提高。二氫吡啶二羧酸合成酶賴氨酸濃度第十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五2．蛋白質(zhì)工程原理(1)目的：根據(jù)人們對蛋白質(zhì)功能的特定需求，對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)。(2)原理：

。(3)過程：預(yù)期蛋白質(zhì)功能―→設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)―→推測應(yīng)有的氨基酸序列―→找到對應(yīng)的

序列(基因)。3．蛋白質(zhì)工程進(jìn)展前景廣闊，但目前成功的例子不多?；蚋脑祛A(yù)期的蛋白質(zhì)脫氧核苷酸第十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五第十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五項(xiàng)目具體應(yīng)用目的基因作用受體生物備注植物基因工程常用方法：①農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法②基因槍法③花粉管通道法抗蟲轉(zhuǎn)基因植物抗蟲基因:Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基因抗蟲：Bt毒蛋白水解成多肽與腸上皮細(xì)胞結(jié)合,形成穿孔,細(xì)胞腫脹裂解致死;兩種抑制劑分別抑制相應(yīng)酶活性,影響消化;植物凝集素為糖蛋白,與腸黏膜結(jié)合,影響營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和利用棉花、水稻、玉米等①抗蟲但不抗病毒、細(xì)菌、真菌等②培育抗蟲作物優(yōu)點(diǎn)：減少環(huán)境污染、降低生產(chǎn)成本③不同抗蟲基因作用機(jī)理不同④Bt毒蛋白基因來自蘇云金芽孢桿菌考點(diǎn)一基因工程應(yīng)用第十六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五植物基因工程常用方法:①農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法②基因槍法③花粉管通道法抗病轉(zhuǎn)基因植物病毒外殼蛋白基因、病毒復(fù)制酶基因、幾丁質(zhì)酶基因、抗毒素合成基因前兩種為抗病毒作用;后兩種為抗真菌作用煙草(抗病毒)、小麥(抗病毒)等引起植物生病的微生物有病毒、細(xì)菌、真菌三大類抗逆轉(zhuǎn)基因植物①調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓基因②抗凍蛋白基因(從魚體內(nèi)獲取)③抗除草劑基因①通過改變細(xì)胞內(nèi)滲透壓,提高抗鹽堿、抗旱能力②耐寒能力提高③抗除草劑煙草(抗旱、抗鹽堿);番茄(抗寒);大豆、玉米(抗除草劑)抗逆指抵抗不良環(huán)境的能力,如鹽堿、干旱、低溫、澇害等轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)①含必需氨基酸的蛋白質(zhì)編碼基因

②控制番茄果實(shí)成熟的基因③花青素代謝有關(guān)的基因①控制合成的蛋白質(zhì)含必需氨基酸多②延遲番茄成熟③改變花瓣的顏色玉米、番茄、矮牽牛等賴氨酸、亮氨酸等都屬于必需氨基酸第十七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五動物基因工程常用方法：顯微注射法受體細(xì)胞：一般用受精卵提高動物生長速度生長激素基因促進(jìn)生長,提高生長速度鯉魚注意：不能導(dǎo)入生長素基因改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)腸乳糖酶基因?qū)⑷樘欠纸?降低牛奶中乳糖的含量奶牛部分人對乳糖會發(fā)生過敏反應(yīng)轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物(生物反應(yīng)器或乳房生物反應(yīng)器)藥用蛋白基因+乳腺蛋白基因+啟動子分泌乳汁來生產(chǎn)所需要的藥品牛和山羊已生產(chǎn)出的藥品有抗凝血酶、血清蛋白、生長激素和α—抗胰蛋白酶第十八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五動物基因工程常用方法：顯微注射法受體細(xì)胞：一般用受精卵轉(zhuǎn)基因動物作器官移植的供體①某種調(diào)節(jié)因子②設(shè)法除去抗原決定基因①抑制抗原決定基因的表達(dá)②不能合成相應(yīng)抗原豬選擇豬的器官做人器官替代品的原因：①其內(nèi)臟構(gòu)造、大小、血管分布與人相似②體內(nèi)隱藏的致病基因少基因工程藥品控制藥品合成的相應(yīng)基因,如人的胰島素基因、干擾素基因、乙肝疫苗基因等生產(chǎn)合成相應(yīng)的藥品,如胰島素、干擾素、乙肝疫苗等微生物,如大腸桿菌、酶母菌等選擇微生物作受體的原因：繁殖快、單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)少第十九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五基因檢測和基因治療基因檢測制作相應(yīng)探針,利用DNA分子雜交原理,快速、準(zhǔn)確檢測人類某種疾病臨床應(yīng)用階段基因治療把健康的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中,可分為體外基因治療和體內(nèi)基因治療兩種方法僅處于實(shí)驗(yàn)階段,仍有許多問題和困難制約該技術(shù)的開展,所以該技術(shù)并未在臨床開展總結(jié)：1.四種商業(yè)化應(yīng)用的轉(zhuǎn)基因作物：大豆、棉花、油菜、玉米2.轉(zhuǎn)基因作物種植最大的四個國家：美國、阿根延、加拿大、中國3.基因芯片有多種用途,基本原理是DNA分子雜交,檢測對象為DNA,但必須是單鏈的,即將雙鏈DNA打開后才能檢測第二十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五

提醒：①動物基因工程主要為了改善畜產(chǎn)品的品質(zhì),而不是為了產(chǎn)生體型巨大的個體。②基因治療目前只是處于初期的臨床試驗(yàn)階段,在臨床上未開展、未實(shí)現(xiàn)這方面的治療。③DNA分子制作探針進(jìn)行檢測時應(yīng)檢測單鏈,即將雙鏈DNA分子打開。④Bt毒蛋白基因產(chǎn)生Bt毒蛋白并無毒性,進(jìn)入昆蟲消化道被分解成多肽后產(chǎn)生毒性。⑤青霉素是青霉菌產(chǎn)生的,不是通過基因工程生產(chǎn)的。⑥原核生物基因(如抗蟲基因)可做為真核生物(棉花)的目的基因。第二十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五項(xiàng)目蛋白質(zhì)工程基因工程區(qū)別過程預(yù)期蛋白質(zhì)功能→設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測應(yīng)有的氨基酸序列→推測相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列→合成DNA→表達(dá)出蛋白質(zhì)獲取目的基因→構(gòu)建基因表達(dá)載體→將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞→目的基因的檢測與鑒定實(shí)質(zhì)定向改造或生產(chǎn)人類所需蛋白質(zhì)定向改造生物的遺傳特性,以獲得人類所需的生物類型或生物產(chǎn)品結(jié)果生產(chǎn)自然界沒有的蛋白質(zhì)一般是生產(chǎn)自然界已有的蛋白質(zhì)聯(lián)系蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上,延伸出來的第二代基因工程。因?yàn)閷ΜF(xiàn)有蛋白質(zhì)的改造或制造新的蛋白質(zhì),必須通過基因修飾或基因合成實(shí)現(xiàn)考點(diǎn)二蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程與基因工程的比較第二十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五【易誤警示】

(1)二者都屬于分子水平上的操作。(2)蛋白質(zhì)工程的本質(zhì)是通過改造基因進(jìn)而形成自然界不存在的蛋白質(zhì)，所以被形象地稱為第二代基因工程。(3)對基因進(jìn)行改造后，編碼的蛋白質(zhì)可以遺傳下去，而直接改造蛋白質(zhì)卻不能遺傳。第二十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五

拓展延伸

蛋白質(zhì)組計(jì)劃和人類基因組計(jì)劃的比較蛋白質(zhì)組計(jì)劃基因組計(jì)劃啟動時間2001年成立組織1990年正式啟動主要內(nèi)容“肝臟蛋白質(zhì)”和“血漿蛋白質(zhì)”的研究測定人類基因組24條染色體上全部DNA序列參加國家16個國家,80多個實(shí)驗(yàn)室6個國家,中國是唯一的發(fā)展中國家我國承擔(dān)任務(wù)牽頭執(zhí)行“人類肝臟蛋白質(zhì)組計(jì)劃”承擔(dān)1%的測序工作意義揭示并確認(rèn)肝臟(血漿)蛋白質(zhì)為重大疾病預(yù)防、診斷、治療以及新藥研發(fā)提供科學(xué)基礎(chǔ);推動支持蛋白質(zhì)工程遺傳病的診斷和治療;揭示基因表達(dá)的機(jī)理第二十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五解題思路探究思維誤區(qū)警示1.對乳腺(膀胱)反應(yīng)器與微生物生產(chǎn)基因產(chǎn)品混肴不清乳腺生物反應(yīng)器與微生物生產(chǎn)的比較乳腺生物反應(yīng)器微生物生產(chǎn)(原核生物)基因結(jié)構(gòu)動物基因結(jié)構(gòu)與人類基因結(jié)構(gòu)相同與人類基因結(jié)構(gòu)不同類型項(xiàng)目第二十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五

提醒：乳腺生物反應(yīng)器受生物性別和年齡的限制,若從動物尿液中提取目的基因產(chǎn)物則不受性別和年齡限制?；虮磉_(dá)與天然蛋白質(zhì)活性沒有區(qū)別由于缺少內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等細(xì)胞器,產(chǎn)物可能不具有生物活性產(chǎn)物提取從乳汁中較易分離提取從細(xì)胞中提取,較為復(fù)雜生產(chǎn)設(shè)備畜牧業(yè)生產(chǎn);提取設(shè)備工業(yè)生產(chǎn);設(shè)備精良第二十六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五2.對“基因診斷”和“基因治療”概念及應(yīng)用辯析不清

(1)基因診斷基因診斷是用放射性同位素(如32P)、熒光分子等標(biāo)記的DNA分子做探針,利用DNA分子雜交原理,鑒定被檢測標(biāo)本上的遺傳信息,達(dá)到檢測疾病的目的。

(2)基因治療的原理及實(shí)例①原理：把健康動物的正?；?qū)牒腥毕莼虻氖荏w細(xì)胞中,存在基因缺陷的病人細(xì)胞中既含有缺陷基因,又含有通過基因工程導(dǎo)入的正?；?在病人體內(nèi)兩種基因都能表達(dá),正?；虻谋磉_(dá)產(chǎn)物掩蓋了缺陷基因的表達(dá)產(chǎn)物,從而治愈了有基因缺陷的疾病。第二十七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五

項(xiàng)目類型外源基因類型及舉例過程特點(diǎn)成果舉例體外基因治療腺苷酸脫氨酶基因(1)從病人體內(nèi)獲得某種細(xì)胞(2)細(xì)胞培養(yǎng)(3)體外完成基因轉(zhuǎn)移(4)篩選并擴(kuò)增培養(yǎng)(5)重新輸入患者體內(nèi)操作復(fù)雜，但成功率高治療復(fù)合型免疫缺陷癥體內(nèi)基因治療治療遺傳性囊性纖維化病的基因外源基因→載體攜帶

體內(nèi)相應(yīng)組織細(xì)胞操作簡單，成功率低治療遺傳性囊性纖維化病第二十八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五

②鐮刀型細(xì)胞貧血癥基因治療過程步驟過程獲取正常的血紅蛋白基因用限制酶從人的DNA分子中切取血紅蛋白基因形成重組載體用同一種限制酶切取目的基因和切割載體DNA,再用DNA連接酶將正常血紅蛋白基因連接在載體DNA上,形成重組載體第二十九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五重組載體的導(dǎo)入與篩選將攜帶正常血紅蛋白基因的重組載體導(dǎo)入患者的造血干細(xì)胞中,并將重組載體插入到染色體DNA上。用選擇培養(yǎng)基篩選出含重組質(zhì)粒的造血干細(xì)胞將含正常血紅蛋白基因的造血干細(xì)胞回輸給患者骨髓將攜帶正常血紅蛋白基因的造血干細(xì)胞輸入患者骨髓中,此造血干細(xì)胞產(chǎn)生正常血紅蛋白,以根治鐮刀型細(xì)胞貧血癥第三十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五【易誤警示】

基因治療是治療人類遺傳病的根本方法，但由于尚未全面了解基因調(diào)控機(jī)制和疾病的分子機(jī)理，基因治療只處于初期的臨床試驗(yàn)階段。第三十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五糾正訓(xùn)練1.繼哺乳動物乳腺生物反應(yīng)器研發(fā)成功后,膀胱生物反應(yīng)器的研究也取得了一定進(jìn)展。最近,科學(xué)家培育出一種轉(zhuǎn)基因小鼠,其膀胱上皮細(xì)胞可以合成人的生長激素并分泌到尿液中。請回答：

(1)將人的生長激素基因?qū)胄∈笫荏w細(xì)胞中,常用方法是

。

(2)進(jìn)行基因轉(zhuǎn)移時,通常要將外源基因轉(zhuǎn)入

中,原因是

。

(3)通常采用

技術(shù)檢測外源基因是否插入了小鼠的基因組。

(4)在研制膀胱生物反應(yīng)器時,應(yīng)使外源基因在小鼠的

細(xì)胞中特異表達(dá)。第三十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五

解析

轉(zhuǎn)基因生物反應(yīng)器是指利用轉(zhuǎn)基因活體動物的某種能夠高效表達(dá)外源基因的器官或組織來進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)活性功能蛋白的技術(shù),該技術(shù)的第一步就是導(dǎo)入外源基因,對于動物細(xì)胞來說,常采用的方法是顯微注射法。顯微注射法的優(yōu)點(diǎn)是導(dǎo)入的外源基因片段可長達(dá)50kb,且無需載體,外源基因在宿主染色體上的整合率相對較高。

答案

(1)顯微注射(2)受精卵(或早期胚胎細(xì)胞)

受精卵(或早期胚胎細(xì)胞)具有全能性,可使外源基因在相應(yīng)組織細(xì)胞中表達(dá)(3)DNA分子雜交(核酸探針)(4)膀胱上皮第三十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五2.下列關(guān)于基因工程應(yīng)用的敘述,錯誤的是()A.基因治療需要將正常基因?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞

B.基因診斷的基本原理是DNA分子雜交

C.一種基因探針只能檢測水體中的一種病毒

D.原核基因不能用來進(jìn)行真核生物的遺傳改良

解析

基因治療是把正?；?qū)氩∪梭w內(nèi),使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能,從而達(dá)到治療疾病的目的?；蛟\斷是用放射性同位素、熒光分子等標(biāo)記的DNA分子作探針,利用DNA分子雜交原理,鑒定第三十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五

被檢測標(biāo)本上的遺傳信息,達(dá)到檢測疾病或水體中病毒的目的,因此一種基因探針只能檢測相應(yīng)的遺傳信息。在基因工程中,由于DNA分子規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)在所有DNA分子中相同,因此,可以在任何不同DNA分子之間進(jìn)行操作。

答案

D第三十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五知識綜合應(yīng)用重點(diǎn)提示

通過“基因工程和蛋白質(zhì)工程綜合”的考查,提升“把握所學(xué)知識的要點(diǎn)和知識之間內(nèi)在的聯(lián)系”的能力。典例分析

(2009·廣東卷,39)(1)飼料加工過程溫度較高,要求植酸酶具有較好的高溫穩(wěn)定性。利用蛋白質(zhì)工程技術(shù)對其進(jìn)行改造時,首先必須了解植酸酶的

,然后改變植酸酶的

,

從而得到新的植酸酶。第三十六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五(2)培育轉(zhuǎn)植酸酶基因的大豆,可提高其作為飼料原料時磷的利用率。將植酸酶基因?qū)氪蠖辜?xì)胞常用的方法是

。請簡述獲得轉(zhuǎn)基因植株的完整過程：

。

(3)為了提高豬對飼料中磷的利用率,科學(xué)家將帶有植酸酶基因的重組質(zhì)粒通過

轉(zhuǎn)入豬的受精卵中。該受精卵培養(yǎng)至一定時期可通過

方法,從而一次得到多個轉(zhuǎn)基因豬個體。

(4)若這些轉(zhuǎn)基因動、植物進(jìn)入生態(tài)環(huán)境中,對生態(tài)環(huán)境有何影響？第三十七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五

解析

(1)蛋白質(zhì)工程首先要根據(jù)已有蛋白質(zhì),從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā),設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),

推測應(yīng)有的氨基酸序列,找到相應(yīng)的脫氧核苷酸序列,合成目的基因,再通過基因工程產(chǎn)生轉(zhuǎn)基因生物。

(2)將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞的方法有：農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法和花粉管通道法,其中有80%的轉(zhuǎn)基因植物都是通過農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生的。

(3)動物細(xì)胞核的全能性受細(xì)胞質(zhì)的抑制,故目的基因需注入到受精卵中,再將注射了目的基因的受精卵移植到雌性動物的輸卵管或子宮內(nèi),使其發(fā)育成具有新性狀的動物。

(4)轉(zhuǎn)基因生物可造成基因污染等不良影響。第三十八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五

答案

(1)分子結(jié)構(gòu)及預(yù)期功能基因

(2)農(nóng)桿菌浸染法首先將目的基因與質(zhì)粒組合,

構(gòu)建基因表達(dá)載體,將含目的基因的表達(dá)載體導(dǎo)入

植物細(xì)胞,通過植物組織培養(yǎng)獲得表現(xiàn)新性狀的植物

(3)顯微注射法胚胎分割

(4)轉(zhuǎn)基因生物及其產(chǎn)品對生物多樣性、生態(tài)環(huán)境可能產(chǎn)生的影響主要表現(xiàn)在以下幾個方面：①轉(zhuǎn)基因生物打破了物種的原有界限,改變了物質(zhì)循環(huán)和能量流動,對生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成破壞;②重組DNA與微生物雜交,可能出現(xiàn)對動、植物和人類第三十九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五

有害的病原微生物;③增加目標(biāo)害蟲的抗性和進(jìn)化速度;④轉(zhuǎn)基因植物通過傳粉進(jìn)行基因轉(zhuǎn)移,導(dǎo)致超級雜草出現(xiàn);⑤轉(zhuǎn)基因植物的花粉如含有有毒蛋白或過敏蛋白,通過蜜蜂的采集,很可能進(jìn)入蜜蜂中,再經(jīng)過食物鏈的傳遞,最后有可能進(jìn)入其他動物和人體內(nèi)。第四十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五第四十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五1.在植物基因工程中,獲取目的基因后,用農(nóng)桿菌中的Ti質(zhì)粒作為載體,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導(dǎo)入植物細(xì)胞中,

經(jīng)植物組織培養(yǎng)得到轉(zhuǎn)基因植物。

(1)科學(xué)家在進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)操作時,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片段的黏性末端的“縫合”需要

的幫助。

(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第四十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五

的轉(zhuǎn)基因植株。經(jīng)分析,該植株含有一個攜帶目的基因的T-DNA片段,因此可以把它看作是雜合子。理論上,在該轉(zhuǎn)基因植株自交后的F1代中,仍具有抗除草劑特性的植株占總數(shù)的

,

原因是

。

(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

。第四十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五

解析

(1)基因工程操作時,要用同一種限制性核酸內(nèi)切酶切割質(zhì)粒和目的基因,質(zhì)粒的黏性末端與目的基因DNA片段的黏性末端的“縫合”需要DNA

連接酶的幫助。(2)由“把它看作是雜合子”,可以判斷抗除草劑基因?yàn)轱@性,雜合子自交后代顯性性狀占3/4。(3)因?yàn)榛ǚ壑袔缀鯖]有細(xì)胞質(zhì),所以葉綠體DNA不會通過花粉傳遞。

答案

(1)限制性核酸內(nèi)切酶DNA連接酶

(2)3/4雌、雄配子各有1/2含抗除草劑基因的可能,受精時,雌、雄配子隨機(jī)結(jié)合(3)花粉中幾乎沒有細(xì)胞質(zhì),葉綠體DNA不會通過花粉傳遞第四十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五2.科學(xué)家通過基因工程,成功培育出能抗棉鈴蟲的棉花植株——抗蟲棉,其過程大致如下圖所示：

(1)細(xì)菌的基因之所以能在棉花細(xì)胞內(nèi)表達(dá),產(chǎn)生抗性,其原因是

。第四十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五(2)上述過程中,將目的基因?qū)朊藁?xì)胞內(nèi)使用的方法是

,這種導(dǎo)入方法較經(jīng)濟(jì)、有效。目的基因能否在棉株體內(nèi)穩(wěn)定維持和表達(dá)其遺傳特性的關(guān)鍵是目的基因是否插入到受體細(xì)胞染色體DNA上,這需要通過檢測才能知道,檢測采用的最好方法是

。

(3)上述基因工程中的核心步驟是

,

其目的是使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在,并且可以

給下一代,同時,使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。第四十六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五(4)利用基因工程技術(shù)培育抗蟲棉,與誘變育種和雜交育種方法相比,具有

和

等突出的優(yōu)點(diǎn),但是目前基因工程仍不能取代雜交育種和誘變育種。與基因工程技術(shù)相比,雜交育種和誘變育種方法主要具有

的優(yōu)點(diǎn)。

答案

(1)它們共用一套遺傳密碼(2)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法DNA分子雜交技術(shù)(3)基因表達(dá)載體的構(gòu)建遺傳(4)目的性強(qiáng)克服遠(yuǎn)緣雜交不親和性(或能有效地打破物種的生殖隔離界限)操作簡便易行第四十七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五3.應(yīng)用生物工程技術(shù)能獲得人們需要的生物新品種或新產(chǎn)品。請據(jù)圖回答下列問題：第四十八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五(1)在培育轉(zhuǎn)人生長激素基因牛的過程中,①過程需要的工具酶是

,②過程常用的方法是

。

(2)轉(zhuǎn)基因?？赏ㄟ^分泌的乳汁來生產(chǎn)人生長激素,

則說明基因工程能夠突破自然界的

。在基因表達(dá)載體中,人生長激素基因的前端必須有

。③過程培養(yǎng)到一定階段,可以采用

技術(shù),培育出多頭完全相同的轉(zhuǎn)基因牛犢。

(3)prG能激發(fā)細(xì)胞不斷分裂,通過基因工程導(dǎo)入該第四十九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五

調(diào)控基因來制備單克隆抗體,Ⅱ最可能是

細(xì)胞,Ⅲ代表的細(xì)胞具有

的特點(diǎn)。

(4)在抗蟲棉培育過程中,進(jìn)行④過程最常用的方法是

。

解析

基因工程中用到的工具有限制酶、DNA連接酶和載體?；蚬こ痰牟襟E為第一步為提取目的基因;第二步為目的基因的整合,形成重組質(zhì)?；蛑亟MDNA;第三步導(dǎo)入宿主細(xì)胞;第四步檢測與表達(dá)。在將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞時,在細(xì)胞工程中常用顯微注射技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。受體細(xì)胞是植物細(xì)胞時,常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。而在得到目的細(xì)胞之后可第五十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五

進(jìn)一步培育成個體或者進(jìn)行胚胎分割移植得到多個個體。在動物細(xì)胞工程中,細(xì)胞融合是獲得單克隆抗體的前提,得到的細(xì)胞既能無限增殖又能產(chǎn)生特異性抗體?；蚬こ棠芊癯晒Φ臉?biāo)志是基因能否成功表達(dá),即能否進(jìn)行轉(zhuǎn)錄和翻譯。所以基因要表達(dá)必須要有啟動子的啟動。

答案

(1)限制酶、DNA連接酶顯微注射法

(2)生殖隔離啟動子胚胎分割移植(胚胎分割和胚胎移植)(3)漿既能無限增殖又能產(chǎn)生特異性抗體

(4)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法第五十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五4.2007年11月20日,日本學(xué)者ShinyaYamanaka和美國學(xué)者JamesThomson分別在《細(xì)胞》和《科學(xué)》

雜志上發(fā)表重量級論文,他們用逆轉(zhuǎn)錄病毒為“分子運(yùn)輸車”,用“化學(xué)剪刀”和“化學(xué)漿糊”將四個不同作用的關(guān)鍵基因轉(zhuǎn)入體細(xì)胞內(nèi),令其與原有基因發(fā)生重組,然后讓體細(xì)胞重新返回到“生命原點(diǎn)”,變成一個多功能的干細(xì)胞,具有胚胎干細(xì)胞的特性。得知此消息后,“多利羊之父”IanWilmut隨即宣布放棄用體細(xì)胞核移植技術(shù)研究胚胎干細(xì)胞,他認(rèn)為此種新方法才是今后治療疑難病癥的關(guān)鍵。第五十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五(1)傳統(tǒng)的細(xì)胞核移植技術(shù),如多利羊的培育過程中,用到的受體細(xì)胞是

。

(2)讓體細(xì)胞回到“生命原點(diǎn)”,幫助其恢復(fù)

,

類似于植物組織培養(yǎng)中的

過程。

(3)在基因工程中,被用作“分子運(yùn)輸車”的除了病毒外,還有

,后者的形狀呈

,化學(xué)本質(zhì)是

。文中提到的“化學(xué)剪刀”和“化學(xué)漿糊”分別是指

。第五十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五(4)下列四條DNA分子,彼此間能夠粘連起來拼接成新的DNA分子的一組是()A.①②B.②③C.③④D.②④

(5)異種生物的基因能拼接在一起,是因?yàn)樗鼈兊姆肿佣季哂?/p>

結(jié)構(gòu)。在細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)能夠表達(dá)出人的蛋白,一方面是因?yàn)榛蚰芸刂?/p>

,

另一方面是因?yàn)樗械纳?/p>

。第五十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五

解析

體細(xì)胞核移植技術(shù)是把體細(xì)胞細(xì)胞核移入去核卵細(xì)胞(減數(shù)第二次分裂中期的次級卵母細(xì)胞)?！吧c(diǎn)”是指個體發(fā)育的起點(diǎn),正常情況下,個體發(fā)育的起點(diǎn)是受精卵,其全能性最高,體細(xì)胞返回到“生命原點(diǎn)”是恢復(fù)其全能性,類似于脫分化過程?；蚬こ坛Ｓ玫妮d體有質(zhì)粒、動植物病毒、λ噬菌體的衍生物等。質(zhì)粒是環(huán)狀的DNA

分子。基因工程中的“剪刀”是限制性核酸內(nèi)切酶,“漿糊”是DNA連接酶。由于DNA分子規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu),所以異種生物的基因能拼接起來;基因在不同的受體細(xì)胞內(nèi)能表達(dá)是因?yàn)榛蚰芸刂频暗谖迨屙?，共七十一頁，編輯?023年，星期五

白質(zhì)合成,在蛋白質(zhì)合成過程中,所有生物共用一套密碼子。圖示的4個DNA片段中,只有②和④的堿基之間能通過堿基互補(bǔ)配對粘連起來。

答案

(1)去核卵細(xì)胞(2)全能性脫分化

(3)質(zhì)粒環(huán)狀DNA限制性核酸內(nèi)切酶(限制酶)

和DNA連接酶(4)D(5)雙螺旋蛋白質(zhì)的合成共用一套密碼子第五十六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五5.2008年諾貝爾化學(xué)獎授予了三位在研究綠色熒光蛋白(GFP)方面做出突出貢獻(xiàn)的科學(xué)家。綠色熒光蛋白能在藍(lán)光或紫外光的激發(fā)下發(fā)出熒光,這樣借助GFP發(fā)出的熒光就可以跟蹤蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)部的移動情況,幫助推斷蛋白質(zhì)的功能。下圖為我國首例綠色熒光蛋白(GFP)轉(zhuǎn)基因克隆豬的培育過程示意圖,據(jù)圖回答：第五十七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五(1)圖中通過過程①、②形成重組質(zhì)粒,需要限制酶切取目的基因、切割質(zhì)粒。限制酶Ⅰ的識別序列和切點(diǎn)是—G↓GATCC—,限制酶Ⅱ的識別序列和切點(diǎn)是—↓GATC—。在質(zhì)粒上有酶Ⅰ的一個切點(diǎn),

在目的基因的兩側(cè)各有1個酶Ⅱ的切點(diǎn)。①請畫出質(zhì)粒被限制酶Ⅰ切割后所形成的黏性末端。②在DNA連接酶的作用下,上述兩種不同限制酶切割后形成的黏性末端能否連接起來?

。理由是

。

(2)過程③將重組質(zhì)粒導(dǎo)入豬胎兒成纖維細(xì)胞時,

采用最多也最有效的方法是

。第五十八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五(3)如果將切取的GFP基因與抑制小豬抗原表達(dá)的基因一起構(gòu)建到載體上,GFP基因可以作為基因表達(dá)載體上的標(biāo)記基因,其作用是

。獲得的轉(zhuǎn)基因克隆豬,可以解決的醫(yī)學(xué)難題是可以避免

。

(4)目前科學(xué)家們通過蛋白質(zhì)工程制造出了藍(lán)色熒光蛋白、黃色熒光蛋白等,采用蛋白質(zhì)工程技術(shù)制造出藍(lán)色熒光蛋白過程的正確順序是

(用數(shù)字表示)。①推測藍(lán)色熒光蛋白的氨基酸序列和基因的核苷第五十九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五

酸序列②藍(lán)色熒光蛋白的功能分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)③藍(lán)色熒光蛋白基因的修飾(合成)④表達(dá)出藍(lán)色熒光蛋白

解析

限制性核酸內(nèi)切酶識別特定的核苷酸序列,

并在特定的切割位點(diǎn)切割,產(chǎn)生黏性末端。限制酶

Ⅰ和Ⅱ切割后產(chǎn)生的黏性末端相同,即均產(chǎn)生GATC

序列,因此可以用DNA連接酶連接起來。目的基因?qū)雱游锛?xì)胞最常用、最有效的方法是顯微注射法。標(biāo)記基因可以檢測目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞。用轉(zhuǎn)基因克隆豬進(jìn)行器官移植等醫(yī)學(xué)難題,可以避免發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。第六十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五

答案

(1)①(只寫出切割后形成的的部分即可)—G↓GATCC—

—GGATCC——C

CTAG↑G——CCTAGG—②可以連接因?yàn)橛蓛煞N不同限制酶切割后形成的黏性末端是相同的(或是可以互補(bǔ)的)(2)顯微注射技術(shù)

(3)鑒定受體細(xì)胞中是否含有目的基因發(fā)生免疫排斥反應(yīng)

(4)②①③④用酶Ⅰ切割第六十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五6.下圖是利用基因工程技術(shù)生產(chǎn)人胰島素的操作過程示意圖,請據(jù)圖作答。

(1)判斷某人患糖尿病的主要方法有

。

(2)能否利用人的皮膚細(xì)胞來完成①過程？

,

為什么？

。第六十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五(3)為使過程⑧更易進(jìn)行,可用

處理D

的細(xì)胞。D細(xì)胞一般選用大腸桿菌或枯草桿菌的原因是

。

(4)下圖A～D段表示質(zhì)粒的某片段,若B表示啟動子,

為使目的基因直接表達(dá),目的基因C插入的最佳位點(diǎn)是圖中的

處(填數(shù)字序號)。第六十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期五(5)根治糖尿病的最佳方法是

。

(6)基因工程其他方面的應(yīng)用,如被用于培育轉(zhuǎn)胰蛋白酶抑制劑基因的蔬菜,但若對該蔬菜處理不當(dāng),

可能給人體帶來的負(fù)面影響是

。

解析

(1)糖尿病患者空腹時的血糖濃度持續(xù)高于

1.6～1.8g/L,且尿液中含有糖。(2)胰島素基因的表達(dá)只在胰島B細(xì)胞內(nèi),人皮膚細(xì)胞內(nèi)雖有胰島素基因,但不表達(dá)。(3)過程⑧是將目的基因?qū)氪竽c桿菌中,可用Ca2+處理受體細(xì)胞,使之處于感受態(tài)。大腸桿菌、枯草桿菌繁殖速度快,目的基因表達(dá)迅速,故作受體細(xì)胞。(4