基因工程復(fù)習(xí)陳第2課時(shí)

學(xué)習(xí)目標(biāo)通過復(fù)習(xí)能夠舉例說出基因工程應(yīng)用方面的成果，能夠識(shí)記基因診斷與基因治療的原理和應(yīng)用通過復(fù)習(xí)能夠記住蛋白質(zhì)工程的目的、原理和操作程序，并對基因工程和蛋白質(zhì)工程作分析比較學(xué)習(xí)目標(biāo)通過復(fù)習(xí)能夠舉例說出基因工程應(yīng)用方面的成果，能1嘗試總結(jié)：兩者的組成成分及結(jié)構(gòu)基本相同目的基因通過轉(zhuǎn)錄和翻譯表達(dá)遺傳信息生物共用一套遺傳密碼基因重組一、基因工程相關(guān)原理嘗試總結(jié)：兩者的組成成分及結(jié)構(gòu)基本相同目的基因通過轉(zhuǎn)錄和翻譯2基因工程的應(yīng)用

基礎(chǔ)梳理1.植物基因工程：抗蟲、抗病、抗逆轉(zhuǎn)基因植物，利用轉(zhuǎn)基因改良植物的__________。2.動(dòng)物基因工程：提高動(dòng)物生長速度、改善畜產(chǎn)品品質(zhì)、用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)__________。3.基因治療：_______________導(dǎo)入病人體內(nèi)，使該基因表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮作用。把正常的外源基因品質(zhì)藥物基因工程的應(yīng)用基礎(chǔ)梳理1.植物基因工程：抗蟲、抗病、抗逆轉(zhuǎn)3歸納整合一、基因診斷與基因治療1.基因診斷(1)原理：DNA分子雜交。(2)過程：制備用放射性同位素（如32P）、熒光分子等標(biāo)記的DNA（患者DNA）分子作探針；將待測DNA制成單鏈；讓兩者進(jìn)行雜交，若兩者能進(jìn)行互補(bǔ)配對，則說明患有此病，否則不患此病。2.基因治療(1)原理：把正常的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中，達(dá)到治療疾病的目的。病人細(xì)胞中既有缺陷基因，也有正?；?。歸納整合一、基因診斷與基因治療1.基因診斷4(2)方法：體外基因治療和體內(nèi)基因治療。(3)體外基因治療：先從病人體內(nèi)獲得某種相關(guān)細(xì)胞，進(jìn)行培養(yǎng)，然后在體外完成基因轉(zhuǎn)移，再篩選成功轉(zhuǎn)移的細(xì)胞擴(kuò)增培養(yǎng)，最后重新輸入患者體內(nèi)，這種方法叫做體外基因治療。(4)體內(nèi)基因治療：直接向人體組織細(xì)胞中轉(zhuǎn)移基因的治療方法叫做體內(nèi)基因治療。舉例：基因治療的過程（以鐮刀型細(xì)胞貧血癥的治療為例）(2)方法：體外基因治療和體內(nèi)基因治療。5舉例：基因治療的過程（以鐮刀型細(xì)胞貧血癥的治療為例）步驟過程獲取正常的血紅蛋白基因用限制性核酸內(nèi)切酶從人的DNA分子中切取血紅蛋白基因形成重組運(yùn)載體用同一種限制性核酸內(nèi)切酶在運(yùn)載體DNA上切開一個(gè)切口，用DNA連接酶將正常血紅蛋白基因連接在運(yùn)載體DNA上，形成重組運(yùn)載體重組運(yùn)載體的轉(zhuǎn)化與篩選將攜帶正常血紅蛋白基因的重組運(yùn)載體導(dǎo)入患者的造血干細(xì)胞中，并將重組運(yùn)載體插入到染色體。用選擇培養(yǎng)基篩選出含重組質(zhì)粒的造血干細(xì)胞舉例：基因治療的過程（以鐮刀型細(xì)胞貧血癥的治療為例）步驟過程6步驟過程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)生含正常血紅蛋白的紅細(xì)胞，以根治鐮刀型細(xì)胞貧血癥結(jié)果：健康的基因表達(dá)掩蓋了缺陷基因的表達(dá)。步驟過程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7說明：對于遺傳病的治療，最根本的方法是進(jìn)行基因替換或修復(fù)?；蛑委煹淖罴褧r(shí)期理論上是受精卵時(shí)期，這樣可以使個(gè)體的每個(gè)細(xì)胞都含有正?；颍诂F(xiàn)實(shí)生活中是不可能的，因?yàn)椴豢赡苋巳硕荚谑芫褧r(shí)期進(jìn)行基因檢查。其次是對患者進(jìn)行相關(guān)細(xì)胞的基因替換，如對于遺傳性糖尿病患者，只對胰島B細(xì)胞進(jìn)行基因替換，該個(gè)體就能正常分泌胰島素，糖尿病得以治療。但這種局部細(xì)胞的基因替換，并沒有改變其他部位細(xì)胞的基因，如精原細(xì)胞等，因此，患者的后代很可能還會(huì)患遺傳性糖尿病。說明：對于遺傳病的治療，最根本的方法是進(jìn)行基因替換或修復(fù)。8二、植物基因工程與動(dòng)物基因工程的成果外源基因類型及舉例成果舉例抗蟲轉(zhuǎn)基因植物抗蟲基因：Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因抗蟲水稻、抗蟲棉、抗蟲玉米抗病轉(zhuǎn)基因植物抗病毒基因：病毒外殼蛋白基因、病毒的復(fù)制酶基因抗真菌基因：幾丁質(zhì)酶基因抗病毒煙草、抗病毒小麥、抗病毒番茄、抗病毒甜椒抗逆轉(zhuǎn)基因植物抗逆基因：滲透壓調(diào)節(jié)基因、抗凍蛋白基因、抗除草劑基因抗鹽堿和抗干旱的煙草、抗寒番茄、抗除草劑的大豆和玉米二、植物基因工程與動(dòng)物基因工程的成果外源基因類型及舉例成果9外源基因類型及舉例成果舉例改良品質(zhì)的轉(zhuǎn)基因植物優(yōu)良性狀基因：提高必需氨基酸含量的蛋白質(zhì)編碼基因、控制番茄成熟的基因、與花青素代謝有關(guān)的基因高賴氨酸玉米、耐儲(chǔ)存番茄、新花色矮牽牛提高生長速度的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物外源生長激素基因轉(zhuǎn)基因綿羊、轉(zhuǎn)基因鯉魚改善畜產(chǎn)品品質(zhì)的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物腸乳糖酶基因乳汁中含乳糖較少的轉(zhuǎn)基因外源基因類型及舉例成果舉例改良品質(zhì)的轉(zhuǎn)基因植物優(yōu)良性狀基因：10外源基因類型及舉例成果舉例生產(chǎn)藥物的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物藥用蛋白基因+乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子等調(diào)控組件轉(zhuǎn)基因動(dòng)物具有乳腺生物反應(yīng)器作器官轉(zhuǎn)移植供體的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物將外源的抗原決定基因表達(dá)的調(diào)節(jié)因子導(dǎo)入到器官供體基因組或除去供體的抗原決定基因無免疫排斥反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因豬外源基因類型及舉例成果舉例生產(chǎn)藥物的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物藥用蛋白基因+11跟蹤訓(xùn)練（2009年安徽卷）2008年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予了“發(fā)現(xiàn)和發(fā)展了水母綠色熒光蛋白”的三位科學(xué)家。將綠色熒光蛋白基因的片段與目的基因連接起來組成一個(gè)融合基因，再將該融合基因轉(zhuǎn)入真核生物細(xì)胞內(nèi)，表達(dá)出的蛋白質(zhì)就會(huì)帶有綠色熒光。綠色熒光蛋白在該研究中的主要作用是（）A.追蹤目的基因在細(xì)胞內(nèi)的復(fù)制過程B.追蹤目的基因插入到染色體上的位置C.追蹤目的基因編碼的蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)的分布D.追蹤目的基因編碼的蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)C跟蹤訓(xùn)練（2009年安徽卷）2008年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予了“12基礎(chǔ)梳理蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過__________或__________，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行__________，或制造一種__________，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。（基因工程在原則上只能生產(chǎn)_______________的蛋白質(zhì)）蛋白質(zhì)工程的崛起自然界已存在基因修飾基因合成改造新的蛋白質(zhì)基礎(chǔ)梳理蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其生物功能的關(guān)13歸納整合一、蛋白質(zhì)工程1.蛋白質(zhì)工程的目的：生產(chǎn)符合人們生活需要的并非自然界已存在的蛋白質(zhì)。2.蛋白質(zhì)工程的基本原理蛋白質(zhì)工程的目標(biāo)是根據(jù)人們對蛋白質(zhì)功能的特定要求，對蛋白質(zhì)基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)。由于基因決定蛋白質(zhì)，因此，要對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)改造，還必須從基因入手。3.蛋白質(zhì)工程的流程圖預(yù)期功能→蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)→氨基酸序列（多肽鏈）→基因→具有預(yù)期功能的蛋白質(zhì)歸納整合一、蛋白質(zhì)工程14項(xiàng)目基因工程蛋白質(zhì)工程操作環(huán)境生物體外生物體外操作對象基因基因操作水平DNA分子水平DNA分子水平基本過程剪切→拼接→導(dǎo)入→表達(dá)確定蛋白質(zhì)功能→應(yīng)有的高級(jí)結(jié)構(gòu)→應(yīng)具備的折疊狀態(tài)→應(yīng)有的氨基酸序列→應(yīng)有的堿基序列→改造的蛋白質(zhì)二、基因工程和蛋白質(zhì)工程的比較項(xiàng)目基因工程蛋白質(zhì)工程操作環(huán)境生物體外生物體外操作對象基因基15跟蹤訓(xùn)練科學(xué)家將β干擾素基因進(jìn)行定點(diǎn)突變導(dǎo)入大腸桿菌表達(dá)，使干擾素第17位的半胱氨酸改變成絲氨酸，結(jié)果大大提高β干擾素的抗病性活性，并且提高了儲(chǔ)存穩(wěn)定性，該生物技術(shù)為（）A.基因工程B.蛋白質(zhì)工程C.基因突變D.細(xì)胞工程B跟蹤訓(xùn)練科學(xué)家將β干擾素基因進(jìn)行定點(diǎn)突變導(dǎo)入大腸桿菌表達(dá)，使161.利用蛋白質(zhì)工程改造天然蛋白質(zhì)，進(jìn)而改變其功能，獲得毒副作用很小、專一性增強(qiáng)、藥效加強(qiáng)、穩(wěn)定性增強(qiáng)的理想的藥物如胰島素是治療依賴型糖尿病的特效藥物，但是天然胰島素在人體內(nèi)壽命只有幾小時(shí)，重癥病人每天得注射好幾次藥物，給病人帶來不便和痛苦。通過蛋白質(zhì)工程改變胰島素的空間結(jié)構(gòu)，以延長半衰期，得到長效胰島素。還可以在不改變胰島素活性部位結(jié)構(gòu)的前提下，增強(qiáng)其他部位結(jié)合強(qiáng)度，使之難以被酶所破壞，從而增強(qiáng)其穩(wěn)定性。(1)蛋白質(zhì)工程的基本途徑是：(2)與基因工程相比，合成的蛋白質(zhì)有何特點(diǎn)？(3)用蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)的胰島素，與天然胰島素比較，顯著的優(yōu)點(diǎn)是？

隨堂練習(xí)1.利用蛋白質(zhì)工程改造天然蛋白質(zhì)，進(jìn)而改變其功能，獲得毒副17答案（1）從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)→設(shè)計(jì)預(yù)期的胰島素分子結(jié)構(gòu)→推測應(yīng)有的氨基酸序列→找到相應(yīng)的核苷酸序列（基因）（2）合成的是自然界原本不存在的蛋白質(zhì)（3）穩(wěn)定性強(qiáng)答案（1）從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)→設(shè)計(jì)預(yù)期的胰島素分子結(jié)構(gòu)→18熱點(diǎn)訓(xùn)練繼哺乳動(dòng)物乳腺發(fā)生器研發(fā)成功后，膀胱生物發(fā)生器的研究也取得了一定進(jìn)展。最近，科學(xué)家培養(yǎng)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，常用方法是__________。（2）進(jìn)行基因轉(zhuǎn)移是：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。熱點(diǎn)訓(xùn)練繼哺乳動(dòng)物乳腺發(fā)生器研發(fā)成功后，膀胱生物發(fā)生器的研究19（4）在研制膀胱生物反應(yīng)器時(shí)，應(yīng)使外源基因在小鼠的__________細(xì)胞中特異性表達(dá)。（5）為使外源基因在后代中長期保存，可將轉(zhuǎn)基因小鼠細(xì)胞的__________轉(zhuǎn)入__________細(xì)胞中構(gòu)成重組細(xì)胞，使其發(fā)育成與供體具有相同性狀的個(gè)體。該技術(shù)稱為__________。（4）在研制膀胱生物反應(yīng)器時(shí)，應(yīng)使外源基因在小鼠的_____20答案：（1）顯微注射（2）受精卵（早期胚胎）；受精卵（或早期胚胎）具有全能性，可使外源基因在相應(yīng)組織細(xì)胞表達(dá)（3）DNA分子雜交（4）膀胱上皮（5）細(xì)胞核去核的卵核移植（或克?。┐鸢福?11.下列關(guān)于基因治療的說法正確的是()A．基因治療能治療所有的遺傳病B．基因治療的主要方法是讓患者口服一些健康的外源基因C．基因治療的主要原理是引入健康基因修復(fù)患者的基因缺陷D．基因治療在發(fā)達(dá)國家已成為一種常用的臨床治療手段C課堂練習(xí)1.下列關(guān)于基因治療的說法正確的是()C222、利用PCR技術(shù)，把一條雙鏈DNA分子當(dāng)作第一代，經(jīng)過3次循環(huán)，在第四代DNA分子中，有幾條第一代的脫氧核苷酸的長鏈（）

A．2B．4C．8D．16

A2、利用PCR技術(shù)，把一條雙鏈DNA分子當(dāng)作第一代，經(jīng)過3次233.基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)施工的。在基因操作的基本步驟中，不進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對的步驟是（）

A、人工合成目的基因

B、目的基因與運(yùn)載體結(jié)合

C、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞

D、目的基因的檢測和表達(dá)C3.基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)施工的。在基因操作24蛋白質(zhì)工程的崛起蛋白質(zhì)工程中直接需要進(jìn)行操作的對象是（）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)【解析】蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)或生活需要。因此，歸根到底，還是要對基因進(jìn)行改造?！敬鸢浮緿蛋白質(zhì)工程的崛起蛋白質(zhì)工程中直接需要進(jìn)行操作的對象是（25

例題1997年，科學(xué)家將動(dòng)物體內(nèi)的能夠合成胰島素的基因與大腸桿菌的DNA分子重組，并且在大腸桿菌中表達(dá)成功。請據(jù)右下圖回答問題。(1)此圖表示的是采取

合成基因的方法獲取

基因的過程。 (2)圖中①DNA是以

為模板，形成單鏈DNA，在酶的作用下合成雙鏈DNA，從而獲得了所需要的目的基因。(3)圖中③代表

，它往往含

基因，以便對目的基因的檢測。(4)圖中④表示

，為使此過程順利進(jìn)行，一般須將大腸桿菌用