福建省高中生物 專題1基因工程課件 新人教版選修3

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1、選考部分選修3專題1基因工程考綱要求考綱要求四年考情四年考情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 20122012福建福建非選擇題非選擇題T32,T32,20112011福建福建非選擇題非選擇題T32,T32,20102010福建福建非選擇題非選擇題T32,T32,20092009福建福建非選擇題非選擇題T32T32一、基因工程的概念理解一、基因工程的概念理解1.1.供體供體: :提供提供_;2._;2.操作環(huán)境操作環(huán)境:_;:_;3.3.操作水平操作水平:_;4.:_;4.原

2、理原理:_;:_;5.5.受體受體: :表達目的基因表達目的基因;6.;6.本質(zhì)本質(zhì): :性狀在性狀在_體內(nèi)表達體內(nèi)表達; ;7.7.優(yōu)點優(yōu)點(1)(1)與雜交育種相比與雜交育種相比: :克服了克服了_的障礙。的障礙。(2)(2)與誘變育種相比與誘變育種相比:_:_改造生物遺傳性狀。改造生物遺傳性狀。目的基因目的基因體外體外分子水平分子水平基因重組基因重組受體受體遠緣雜交不親和遠緣雜交不親和定向定向二、二、DNADNA重組技術(shù)的基本工具重組技術(shù)的基本工具1.1.限制性核酸內(nèi)切酶限制性核酸內(nèi)切酶( (簡稱簡稱:_):_)(1)(1)來源來源: :主要是從主要是從_生物中分離純化出來的。生物中分離

3、純化出來的。(2)(2)作用作用: :識別特定的識別特定的_并切開相應(yīng)兩個核苷酸之間并切開相應(yīng)兩個核苷酸之間的的_。(3)(3)結(jié)果結(jié)果: :產(chǎn)生產(chǎn)生_或平末端。或平末端。2.DNA2.DNA連接酶連接酶(1)(1)種類種類: :按來源可分為按來源可分為E EcocoliDNAiDNA連接酶和連接酶和T T4 4DNADNA連接酶。連接酶。(2)(2)作用作用: :在兩個核苷酸之間形成磷酸二酯鍵以連接在兩個核苷酸之間形成磷酸二酯鍵以連接_。限制酶限制酶原核原核核苷酸序列核苷酸序列磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵黏性末端黏性末端兩段兩段DNADNA片段片段3.3.載體載體(1)(1)種類種類: :_、噬菌體

4、的衍生物、動植物病毒等。噬菌體的衍生物、動植物病毒等。 2能自我復(fù)制質(zhì)粒特點 有一個至多個_有特殊的_質(zhì)粒質(zhì)粒限制酶切割位點限制酶切割位點標(biāo)記基因標(biāo)記基因三、基因工程的基本操作程序三、基因工程的基本操作程序1.1.目的基因的獲取目的基因的獲取(1)(1)目的基因目的基因: :主要是指編碼蛋白質(zhì)的主要是指編碼蛋白質(zhì)的_。(2)(2)獲取方法獲取方法: :_DNA從_中獲取目的基因利用擴增目的基因通過合成儀用化學(xué)方法直接人工合成基因文庫基因文庫PCRPCR技術(shù)技術(shù)基因基因2.2.基因表達載體的構(gòu)建基因表達載體的構(gòu)建基因工程的核心基因工程的核心(1)(1)基因表達載體的組成基因表達載體的組成:_:_

5、、啟動子、終止子、啟動子、終止子、_。啟動子啟動子: :a.a.位置位置: :位于位于_。b.b.作用作用: :是是RNARNA聚合酶識別和結(jié)合的部位聚合酶識別和結(jié)合的部位, ,驅(qū)動基因驅(qū)動基因_,_,最終獲得所需要的蛋白質(zhì)。最終獲得所需要的蛋白質(zhì)。終止子終止子: :a.a.位置位置: :位于基因的尾端。位于基因的尾端。b.b.作用作用: :使使_在所需要的地方停止下來。在所需要的地方停止下來。目的基因目的基因標(biāo)記基因標(biāo)記基因基因的首端基因的首端轉(zhuǎn)錄出轉(zhuǎn)錄出mRNAmRNA轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄(2)(2)構(gòu)建目的構(gòu)建目的: :使目的基因在使目的基因在_中穩(wěn)定存在中穩(wěn)定存在, ,并且可以遺傳給下一代并且可以

6、遺傳給下一代; ;使使_能夠表達和發(fā)揮作用。能夠表達和發(fā)揮作用。受體細胞受體細胞目的基因目的基因3.3.將目的基因?qū)胧荏w細胞將目的基因?qū)胧荏w細胞(1)(1)轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化: :目的基因進入受體細胞內(nèi)目的基因進入受體細胞內(nèi), ,并且在受體細胞內(nèi)維持并且在受體細胞內(nèi)維持_的過程。的過程。(2)(2)常用方法常用方法( (連線連線):):穩(wěn)定和表達穩(wěn)定和表達4.4.目的基因的檢測與鑒定目的基因的檢測與鑒定方法方法檢測或鑒定目的檢測或鑒定目的水平水平DNADNA分子雜交技術(shù)分子雜交技術(shù)檢測目的基因的有檢測目的基因的有無無_水平水平分子雜交技術(shù)分子雜交技術(shù)_目的基因是否翻譯目的基因是否翻譯生物性狀的表達與

7、否生物性狀的表達與否_個體水平個體水平目的基因是否轉(zhuǎn)錄目的基因是否轉(zhuǎn)錄抗原抗原- -抗體雜交技術(shù)抗體雜交技術(shù)分子分子目的基因是否表達目的基因是否表達四、基因工程的應(yīng)用四、基因工程的應(yīng)用1.1.轉(zhuǎn)基因植物轉(zhuǎn)基因植物植物基因工程技術(shù)主要用于提高農(nóng)作物的抗逆能力植物基因工程技術(shù)主要用于提高農(nóng)作物的抗逆能力( (如抗除如抗除草劑、抗蟲、抗病、草劑、抗蟲、抗病、_和抗鹽堿等和抗鹽堿等),),以及改良以及改良_和利用植物和利用植物_等方面。等方面。2.2.轉(zhuǎn)基因動物轉(zhuǎn)基因動物動物基因工程在動物品種改良、建立動物基因工程在動物品種改良、建立_、器官移植、器官移植等方面顯示了廣闊的應(yīng)用前景。等方面顯示了廣闊的

8、應(yīng)用前景?？垢珊悼垢珊缔r(nóng)作物農(nóng)作物的品質(zhì)的品質(zhì)生產(chǎn)藥物生產(chǎn)藥物生物反應(yīng)器生物反應(yīng)器3.3.基因工程藥物基因工程藥物(1)(1)來源來源: :轉(zhuǎn)基因的轉(zhuǎn)基因的_。(2)(2)成果成果: :細胞因子、抗體、疫苗、激素等。細胞因子、抗體、疫苗、激素等。(3)(3)作用作用: :用來預(yù)防和治療人類腫瘤、心血管疾病、用來預(yù)防和治療人類腫瘤、心血管疾病、_、各種傳染病、糖尿病、類風(fēng)濕等疾病。各種傳染病、糖尿病、類風(fēng)濕等疾病。4.4.基因治療基因治療(1)(1)方法方法: :把把_導(dǎo)入病人體內(nèi)導(dǎo)入病人體內(nèi), ,使該基因的表達產(chǎn)物發(fā)揮使該基因的表達產(chǎn)物發(fā)揮功能。功能。(2)(2)效果效果: :治療治療_的最有

9、效的手段。的最有效的手段。(3)(3)分類分類:_:_和體外基因治療。和體外基因治療。工程菌工程菌遺傳病遺傳病正?；蛘；蜻z傳病遺傳病體內(nèi)基因治療體內(nèi)基因治療五、蛋白質(zhì)工程五、蛋白質(zhì)工程1.1.概念理解概念理解(1)(1)基礎(chǔ)基礎(chǔ): :蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系。蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系。(2)(2)操作操作:_:_或基因合成?；蚧蚝铣?。(3)(3)結(jié)果結(jié)果: :改造了現(xiàn)有蛋白質(zhì)或制造出改造了現(xiàn)有蛋白質(zhì)或制造出_。(4)(4)目的目的: :滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。基因修飾基因修飾新的蛋白質(zhì)新的蛋白質(zhì)2.2.操作過程操作過程從預(yù)

10、期的從預(yù)期的_出發(fā)出發(fā)設(shè)計預(yù)期的設(shè)計預(yù)期的_推測應(yīng)推測應(yīng)有的有的_找到相對應(yīng)的找到相對應(yīng)的_( (基因基因)基基因表達因表達產(chǎn)生需要的蛋白質(zhì)。產(chǎn)生需要的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)功能蛋白質(zhì)功能蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)氨基酸序列氨基酸序列脫氧核苷酸序列脫氧核苷酸序列1.1.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。( )( )【分析【分析】限制酶既能用于切割目的基因限制酶既能用于切割目的基因, ,也能用于切割載體。也能用于切割載體。2. DNA2. 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。( )( )【分析【分析】DNADNA連接酶連接的是兩個雙鏈連接

11、酶連接的是兩個雙鏈DNADNA片段之間的磷酸二酯片段之間的磷酸二酯鍵。鍵。3.E3.EcocoliDNAiDNA連接酶既可以連接平末端連接酶既可以連接平末端, ,又可以連接黏性末端。又可以連接黏性末端。 ( )( )【分析【分析】E EcocoliDNAiDNA連接酶只能將雙鏈連接酶只能將雙鏈DNADNA片段的黏性末端連接片段的黏性末端連接起來起來, ,不能將雙鏈不能將雙鏈DNADNA片段的平末端進行連接。片段的平末端進行連接。4.4.質(zhì)粒是小型環(huán)狀質(zhì)粒是小型環(huán)狀DNADNA分子分子, ,是基因工程常用的載體。是基因工程常用的載體。( )( )【分析【分析】質(zhì)粒是具有復(fù)制能力的很小的雙鏈環(huán)狀質(zhì)

12、粒是具有復(fù)制能力的很小的雙鏈環(huán)狀DNADNA分子分子, ,是基是基因工程常用的載體。因工程常用的載體。5.5.載體的作用是攜帶目的基因?qū)胧荏w細胞中載體的作用是攜帶目的基因?qū)胧荏w細胞中, ,使之穩(wěn)定存在使之穩(wěn)定存在并表達。并表達。( )( )【分析【分析】基因工程中利用載體將目的基因?qū)胧荏w細胞中并使基因工程中利用載體將目的基因?qū)胧荏w細胞中并使之穩(wěn)定存在并表達。之穩(wěn)定存在并表達。6.6.蛋白質(zhì)工程可按照人的意愿生產(chǎn)出自然界中不存在的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)工程可按照人的意愿生產(chǎn)出自然界中不存在的蛋白質(zhì)。 ( )( )【分析【分析】蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生理功蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)

13、分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生理功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)能的關(guān)系作為基礎(chǔ), ,通過基因修飾或基因合成通過基因修飾或基因合成, ,對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造改造, ,或制造一種新的蛋白質(zhì)或制造一種新的蛋白質(zhì), ,以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需要。以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需要。7.7.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。程。( )( )【分析【分析】蛋白質(zhì)工程包含多學(xué)科的綜合科技工程領(lǐng)域蛋白質(zhì)工程包含多學(xué)科的綜合科技工程領(lǐng)域, ,但它是但它是在基因工程的基礎(chǔ)上延伸出來的第二代基因工程。在基因工程的基礎(chǔ)上延伸出來的第二代基因工程?？键c考

14、點 一一 基因工程的工具基因工程的工具1.1.限制酶和限制酶和DNADNA連接酶的關(guān)系連接酶的關(guān)系(1)(1)限制酶和限制酶和DNADNA連接酶的作用部位都是磷酸二酯鍵。連接酶的作用部位都是磷酸二酯鍵。(2)(2)限制酶不切割自身限制酶不切割自身DNADNA的原因是原核生物中不存在該酶的識的原因是原核生物中不存在該酶的識別序列或識別序列已經(jīng)被修飾。別序列或識別序列已經(jīng)被修飾。(3)(3)限制酶是一類酶限制酶是一類酶, ,而不是一種酶。而不是一種酶。(4)DNA(4)DNA連接酶起作用時連接酶起作用時, ,不需要模板。不需要模板。2.2.作為載體的條件作為載體的條件條件條件適應(yīng)性適應(yīng)性穩(wěn)定并能復(fù)

15、制穩(wěn)定并能復(fù)制目的基因穩(wěn)定存在且數(shù)量可擴大目的基因穩(wěn)定存在且數(shù)量可擴大有一個至多個限制酶切割位點有一個至多個限制酶切割位點可攜帶多個或多種外源基因可攜帶多個或多種外源基因具有特殊的標(biāo)記基因具有特殊的標(biāo)記基因便于重組便于重組DNADNA的鑒定和選擇的鑒定和選擇【思維拓展【思維拓展】與與DNADNA有關(guān)的五種酶的比較有關(guān)的五種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DNADNA分子分子磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵黏性末端黏性末端或平末端或平末端DNADNA連接酶連接酶DNADNA片段片段磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵重組重組DNADNA分子分子DNADNA聚合酶聚合酶脫氧核苷酸脫氧核苷酸

16、磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵子代子代DNADNA解旋酶解旋酶DNADNA分子分子堿基對間堿基對間的氫鍵的氫鍵形成脫氧核形成脫氧核苷酸單鏈苷酸單鏈DNADNA( (水解水解) )酶酶DNADNA分子分子磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵游離的脫氧游離的脫氧核苷酸核苷酸【典例【典例1 1】(2012(2012福建高考福建高考) )肺細胞中的肺細胞中的let-7let-7基因表達減弱基因表達減弱, ,癌基因癌基因RASRAS表達增強表達增強, ,會引發(fā)肺癌。研究人員利用基因工程技術(shù)會引發(fā)肺癌。研究人員利用基因工程技術(shù)將將let-7let-7基因?qū)敕伟┘毎麑崿F(xiàn)表達基因?qū)敕伟┘毎麑崿F(xiàn)表達, ,發(fā)現(xiàn)肺癌細胞的增殖受到發(fā)現(xiàn)肺

17、癌細胞的增殖受到抑制。該基因工程技術(shù)基本流程如圖抑制。該基因工程技術(shù)基本流程如圖1 1所示。所示。請回答請回答: :(1)(1)進行過程進行過程時時, ,需用需用酶切開載體以插入酶切開載體以插入let-7let-7基因。基因。載體應(yīng)有載體應(yīng)有RNARNA聚合酶識別和結(jié)合的部位聚合酶識別和結(jié)合的部位, ,以驅(qū)動以驅(qū)動let-7let-7基因轉(zhuǎn)錄基因轉(zhuǎn)錄, ,該部位稱為該部位稱為。(2)(2)進行過程進行過程時時, ,需用需用酶處理貼附在培養(yǎng)皿壁上的細酶處理貼附在培養(yǎng)皿壁上的細胞胞, ,以利于傳代培養(yǎng)。以利于傳代培養(yǎng)。(3)(3)研究發(fā)現(xiàn)研究發(fā)現(xiàn),let-7,let-7基因能影響癌基因基因能影響癌

18、基因RASRAS的表達的表達, ,其影響機理其影響機理如圖如圖2 2所示。據(jù)圖分析所示。據(jù)圖分析, ,可從細胞中提取可從細胞中提取進行分子雜交進行分子雜交, ,以直接檢測以直接檢測let-7let-7基因是否轉(zhuǎn)錄。肺癌細胞增殖受到抑制基因是否轉(zhuǎn)錄。肺癌細胞增殖受到抑制, ,可能可能是由于細胞中是由于細胞中_( (選填選填“RAS mRNA”RAS mRNA”或或“RASRAS蛋白蛋白”) )含量減少引起的。含量減少引起的?！窘馕觥窘馕觥?1)(1)基因工程中目的基因和載體需要用同一種限制性基因工程中目的基因和載體需要用同一種限制性核酸內(nèi)切酶切割核酸內(nèi)切酶切割, ,產(chǎn)生相同的黏性末端產(chǎn)生相同的黏

19、性末端, ,使目的基因與載體結(jié)合。使目的基因與載體結(jié)合。載體中與載體中與RNARNA聚合酶識別和結(jié)合的部位是啟動子。聚合酶識別和結(jié)合的部位是啟動子。(2)(2)原代培養(yǎng)產(chǎn)生的細胞需用胰蛋白酶處理原代培養(yǎng)產(chǎn)生的細胞需用胰蛋白酶處理, ,分散成單個細胞分散成單個細胞, ,以利于傳代培養(yǎng)。以利于傳代培養(yǎng)。(3)(3)檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄需提取受體細胞中的檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄需提取受體細胞中的mRNAmRNA進行分子進行分子雜交雜交; ;由圖由圖2 2可知可知let-7let-7基因翻譯受抑制則不能產(chǎn)生基因翻譯受抑制則不能產(chǎn)生RASRAS蛋白蛋白, ,因因此此RASRAS蛋白減少蛋白減少, ,肺癌細胞

20、的增殖就受到抑制。肺癌細胞的增殖就受到抑制。答案答案: :(1)(1)限制性核酸內(nèi)切限制性核酸內(nèi)切( (或限制或限制) )啟動子啟動子(2)(2)胰蛋白胰蛋白(3)mRNA(3)mRNARASRAS蛋白蛋白【變式訓(xùn)練】【變式訓(xùn)練】據(jù)圖表回答問題據(jù)圖表回答問題: :限制酶限制酶SmaSmaEcoREcoRPstPst切割位點切割位點CCCGGGCCCGGGGGGCCCGGGCCCGAATTCGAATTCCTTAAGCTTAAGCTGCAGCTGCAGGACGTCGACGTC幾種限制酶識別序列及切割位點表幾種限制酶識別序列及切割位點表(1)(1)假設(shè)所用的限制酶均能將所識別的位點完全切開假設(shè)所用的

21、限制酶均能將所識別的位點完全切開, ,采用采用EcoREcoR和和PstPst酶切含有目的基因的酶切含有目的基因的DNADNA片段片段, ,能得到能得到種種DNADNA片段。如果將質(zhì)粒和含目的基因的片段。如果將質(zhì)粒和含目的基因的DNADNA片段只用片段只用EcoREcoR酶酶切切, ,酶切產(chǎn)物再加入酶切產(chǎn)物再加入DNADNA連接酶連接酶, ,其中由兩個其中由兩個DNADNA片段之間連接片段之間連接形成的產(chǎn)物有形成的產(chǎn)物有、。(2)(2)為了防止目的基因和質(zhì)粒表達載體酶切后的末端任意連接為了防止目的基因和質(zhì)粒表達載體酶切后的末端任意連接, ,酶切時應(yīng)該選用的酶是酶切時應(yīng)該選用的酶是、。【解析】【

22、解析】(1)(1)含目的基因的含目的基因的DNADNA分子上含有分子上含有2 2個個EcoREcoR和和1 1個個PstPst的酶切位點的酶切位點, ,三個切點全部切開三個切點全部切開, ,則形成則形成4 4種種DNADNA片段。質(zhì)片段。質(zhì)粒與含目的基因的粒與含目的基因的DNADNA片段都用片段都用EcoREcoR切割切割, ,目的基因兩端和質(zhì)目的基因兩端和質(zhì)粒的切口處的黏性末端相同粒的切口處的黏性末端相同, ,只考慮兩個只考慮兩個DNADNA片段相連片段相連, ,則會形則會形成三種連接產(chǎn)物成三種連接產(chǎn)物, ,即質(zhì)粒與質(zhì)粒相連、質(zhì)粒與目的基因相連、即質(zhì)粒與質(zhì)粒相連、質(zhì)粒與目的基因相連、目的基因

23、與目的基因相連。目的基因與目的基因相連。(2)(2)為了防止自連為了防止自連, ,可選用可選用EcoREcoR和和SmaSma兩種酶同時切割兩種酶同時切割, ,因為質(zhì)粒和因為質(zhì)粒和DNADNA片段均有這兩種酶存在。片段均有這兩種酶存在。答案答案: :(1)4(1)4質(zhì)粒質(zhì)粒質(zhì)粒連接物目的基因質(zhì)粒連接物目的基因目的基因連接物目的基因連接物質(zhì)粒質(zhì)粒目的基因連接物目的基因連接物(2)EcoR(2)EcoRSmaSma考點二考點二 基因工程的基本操作程序和應(yīng)用基因工程的基本操作程序和應(yīng)用1.1.基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序(1)(1)目的基因的獲取目的基因的獲取: :人工化學(xué)合成人工化

24、學(xué)合成: :適用于分子較小的基因。適用于分子較小的基因。(2)(2)基因表達載體的構(gòu)建基因表達載體的構(gòu)建: :PCR從基因文庫中獲取直接分離利用技術(shù)擴增啟動子、終止子基因表達載體的組成 標(biāo)記基因目的基因基因表達載體的構(gòu)建步驟基因表達載體的構(gòu)建步驟: :(3)(3)將目的基因?qū)胧荏w細胞將目的基因?qū)胧荏w細胞: :生物種類生物種類植物植物動物動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)細胞感受態(tài)細胞法法受體細胞受體細胞體細胞體細胞受精卵受精卵原核細胞原核細胞轉(zhuǎn)化過程轉(zhuǎn)化過程將目的基因插將目的基因插入到入到TiTi質(zhì)粒的質(zhì)粒的T-DNAT-DNA上上轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)入

25、農(nóng)桿菌入農(nóng)桿菌導(dǎo)導(dǎo)入植物細胞入植物細胞整合到受體細整合到受體細胞的染色體胞的染色體DNADNA上上表達表達將含有目的基因?qū)⒑心康幕虻谋磉_載體提純的表達載體提純?nèi)÷讶÷? (受精受精卵卵)顯微注射顯微注射受精卵發(fā)育受精卵發(fā)育獲得具有新性狀獲得具有新性狀的動物的動物CaCa2+2+處理細胞處理細胞感受態(tài)細感受態(tài)細胞胞重組表重組表達載體達載體DNADNA分分子與感受態(tài)子與感受態(tài)細胞混合細胞混合感受態(tài)細胞感受態(tài)細胞吸收吸收DNADNA分子分子(4)(4)目的基因的檢測與鑒定目的基因的檢測與鑒定: :2.2.基因工程的應(yīng)用基因工程的應(yīng)用(1)(1)乳腺生物反應(yīng)器與工程菌生產(chǎn)藥物的比較乳腺生物反應(yīng)器與

26、工程菌生產(chǎn)藥物的比較: :比較項目比較項目乳腺生物反應(yīng)器乳腺生物反應(yīng)器工程菌工程菌基因結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)動物基因的結(jié)構(gòu)與動物基因的結(jié)構(gòu)與人類基因的結(jié)構(gòu)基人類基因的結(jié)構(gòu)基本相同本相同細菌或酵母菌等生物基因細菌或酵母菌等生物基因的結(jié)構(gòu)與人類基因的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與人類基因的結(jié)構(gòu)有較大差異有較大差異基因表達基因表達合成的藥物蛋白與合成的藥物蛋白與天然蛋白質(zhì)相同天然蛋白質(zhì)相同細菌細胞內(nèi)沒有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、細菌細胞內(nèi)沒有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等細胞器高爾基體等細胞器, ,產(chǎn)生產(chǎn)生的藥物蛋白可能沒有活性的藥物蛋白可能沒有活性受體細胞受體細胞動物的受精卵動物的受精卵微生物細胞微生物細胞比較項目比較項目乳腺生物反應(yīng)器乳腺生物反應(yīng)器工程

27、菌工程菌導(dǎo)入目導(dǎo)入目的基因的基因的方式的方式顯微注射法顯微注射法感受態(tài)細胞法感受態(tài)細胞法生產(chǎn)條件生產(chǎn)條件不需嚴(yán)格滅菌不需嚴(yán)格滅菌, ,溫溫度等外界條件對其度等外界條件對其影響不大影響不大需嚴(yán)格滅菌需嚴(yán)格滅菌, ,嚴(yán)格控制工嚴(yán)格控制工程菌所需的溫度、程菌所需的溫度、pHpH、營、營養(yǎng)物質(zhì)濃度等外界條件養(yǎng)物質(zhì)濃度等外界條件藥物提取藥物提取從動物乳汁中提取從動物乳汁中提取從微生物細胞中提取從微生物細胞中提取(2)(2)基因治療與基因診斷基因治療與基因診斷: :原理原理操作過程操作過程進展進展基因基因治療治療基因基因表達表達利用正常基因?qū)胗谢蛉毕莸睦谜；驅(qū)胗谢蛉毕莸募毎屑毎? ,以表

28、達出正常性狀來治療以表達出正常性狀來治療臨床臨床實驗實驗基因基因診斷診斷堿基互堿基互補配對補配對制作特定制作特定DNADNA探針與病人樣品探針與病人樣品DNADNA混合分析雜交帶情況混合分析雜交帶情況臨床臨床應(yīng)用應(yīng)用【高考警示【高考警示】(1)(1)限制酶剪切目的基因與質(zhì)粒的次數(shù)不同限制酶剪切目的基因與質(zhì)粒的次數(shù)不同: :獲取一個目的基因獲取一個目的基因需限制酶剪切需限制酶剪切2 2次次, ,共產(chǎn)生共產(chǎn)生4 4個黏性末端或平末端個黏性末端或平末端, ,切割質(zhì)粒則只切割質(zhì)粒則只需要限制酶剪切需要限制酶剪切1 1次次, ,因為質(zhì)粒是環(huán)狀因為質(zhì)粒是環(huán)狀DNADNA分子分子, ,而目的基因在而目的基因

29、在DNADNA分子鏈上。分子鏈上。(2)(2)目的基因的插入位點不是隨意的目的基因的插入位點不是隨意的: :基因表達需要啟動子與終基因表達需要啟動子與終止子的調(diào)控止子的調(diào)控, ,所以目的基因應(yīng)插入到啟動子與終止子之間的部所以目的基因應(yīng)插入到啟動子與終止子之間的部位。位。(3)(3)基因工程操作過程中只有第三步基因工程操作過程中只有第三步( (將目的基因?qū)胧荏w細胞將目的基因?qū)胧荏w細胞) )沒有堿基互補配對現(xiàn)象沒有堿基互補配對現(xiàn)象: :第一步存在逆轉(zhuǎn)錄法獲得第一步存在逆轉(zhuǎn)錄法獲得DNA,DNA,第二步第二步存在黏性末端連接現(xiàn)象存在黏性末端連接現(xiàn)象, ,第四步存在檢測分子水平雜交。第四步存在檢測

30、分子水平雜交。(4)(4)并非所有個體都可作為乳腺生物反應(yīng)器并非所有個體都可作為乳腺生物反應(yīng)器: :操作成功的應(yīng)該是操作成功的應(yīng)該是雌性個體雌性個體, ,個體本身的繁殖速度較高個體本身的繁殖速度較高, ,泌乳量、蛋白含量等都是泌乳量、蛋白含量等都是應(yīng)該考慮的因素。應(yīng)該考慮的因素?！镜淅镜淅? 2】(2013(2013靖江模擬靖江模擬) )許多大腸桿菌的質(zhì)粒上含有許多大腸桿菌的質(zhì)粒上含有l(wèi)acZlacZ基因基因, ,其編碼的產(chǎn)物其編碼的產(chǎn)物-半乳糖苷酶在半乳糖苷酶在X-galX-gal和和IPTGIPTG存在下存在下, ,可以可以產(chǎn)生藍色沉淀產(chǎn)生藍色沉淀, ,使菌落呈現(xiàn)藍色使菌落呈現(xiàn)藍色, ,

31、否則菌落呈現(xiàn)白色?；蚬こ谭駝t菌落呈現(xiàn)白色?；蚬こ讨谐＠迷撛韽膶?dǎo)入質(zhì)粒的受體細胞中篩選出真正導(dǎo)入重組中常利用該原理從導(dǎo)入質(zhì)粒的受體細胞中篩選出真正導(dǎo)入重組質(zhì)粒的細胞質(zhì)粒的細胞, ,過程如下圖所示。請據(jù)圖回答過程如下圖所示。請據(jù)圖回答: :(1)(1)基因工程中基因工程中, ,構(gòu)建基因表達載體的目的是構(gòu)建基因表達載體的目的是_。(2)(2)限制酶限制酶EcoREcoR的識別序列和切割位點是的識別序列和切割位點是-G-GAATTC-,SmaAATTC-,Sma的的識別序列和切割位點是識別序列和切割位點是-CCC-CCCGGG-GGG-。圖中目的基因被切割下來。圖中目的基因被切割下來和質(zhì)粒連接

32、之前和質(zhì)粒連接之前, ,需在目的基因的右側(cè)連接相應(yīng)的末端需在目的基因的右側(cè)連接相應(yīng)的末端, ,連接的連接的末端序列是末端序列是, ,連接過程中需要的基本工具是連接過程中需要的基本工具是。(3)(3)轉(zhuǎn)化過程中轉(zhuǎn)化過程中, ,大腸桿菌應(yīng)先用大腸桿菌應(yīng)先用處理處理, ,使其處于能吸使其處于能吸收周圍收周圍DNADNA的狀態(tài)。的狀態(tài)。(4)(4)菌落顏色為白色的是菌落顏色為白色的是, ,原因是原因是_。(5)(5)菌落菌落中的目的基因是否表達中的目的基因是否表達, ,可采用的檢測辦法是可采用的檢測辦法是_?！窘馕觥窘馕觥?1)(1)基因工程中基因工程中, ,構(gòu)建基因表達載體的目的是使目的基構(gòu)建基因表

33、達載體的目的是使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在因在受體細胞中穩(wěn)定存在, ,能遺傳給后代能遺傳給后代, ,并表達和發(fā)揮作用。并表達和發(fā)揮作用。(2)(2)根據(jù)限制酶根據(jù)限制酶EcoREcoR和和SmaSma的識別序列和切割位點和圖解判的識別序列和切割位點和圖解判斷斷, ,圖中目的基因被切割下來和質(zhì)粒連接之前圖中目的基因被切割下來和質(zhì)粒連接之前, ,需在目的基因的需在目的基因的右側(cè)連接相應(yīng)的末端右側(cè)連接相應(yīng)的末端, ,連接的末端序列是連接的末端序列是-TTAA,-TTAA,連接過程中需連接過程中需要的基本工具是要的基本工具是DNADNA連接酶。連接酶。(3)(3)轉(zhuǎn)化過程中轉(zhuǎn)化過程中, ,大腸桿菌應(yīng)

34、先用大腸桿菌應(yīng)先用CaCa2+2+處理處理, ,使其處于能吸收周圍使其處于能吸收周圍DNADNA的狀態(tài)。的狀態(tài)。(4)(4)由于由于lacZlacZ標(biāo)記基因區(qū)插入外源基因后被破壞標(biāo)記基因區(qū)插入外源基因后被破壞, ,不能表達出不能表達出-半乳糖苷酶半乳糖苷酶, ,故菌落故菌落為白色菌落。為白色菌落。(5)(5)可采用抗原可采用抗原- -抗體雜交的辦法檢測菌落抗體雜交的辦法檢測菌落中的目的基因是否中的目的基因是否表達。表達。答案答案: :(1)(1)使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在, ,能遺傳給后代能遺傳給后代, ,并并表達和發(fā)揮作用表達和發(fā)揮作用(2)-TTAA(2)

35、-TTAADNADNA連接酶連接酶(3)Ca(3)Ca2+2+(4)(4)菌落菌落lacZlacZ標(biāo)記基因區(qū)插入外源基因后被破壞標(biāo)記基因區(qū)插入外源基因后被破壞, ,不能表達不能表達出出-半乳糖苷酶半乳糖苷酶, ,故菌落為白色故菌落為白色(5)(5)抗原抗原- -抗體雜交抗體雜交【變式訓(xùn)練】【變式訓(xùn)練】乳腺生物反應(yīng)器是基于轉(zhuǎn)基因技術(shù)平臺乳腺生物反應(yīng)器是基于轉(zhuǎn)基因技術(shù)平臺, ,將外源將外源基因?qū)雱游锘蚪M中并定位表達于動物乳腺基因?qū)雱游锘蚪M中并定位表達于動物乳腺, ,利用動物乳腺利用動物乳腺能夠天然、高效合成分泌蛋白。下圖為利用生物工程技術(shù)讓羊能夠天然、高效合成分泌蛋白。下圖為利用生物工程技

36、術(shù)讓羊生產(chǎn)治療心臟病藥物生產(chǎn)治療心臟病藥物tPAtPA的大致過程。請據(jù)圖分析回答的大致過程。請據(jù)圖分析回答: :(1)(1)圖中圖中表示基因表達載體的構(gòu)建表示基因表達載體的構(gòu)建, ,該載體的組成通常有外該載體的組成通常有外源基因、源基因、等。等。(2)(2)圖中圖中過程選擇受精卵作為過程選擇受精卵作為tPAtPA基因受體細胞的主要原因是基因受體細胞的主要原因是。(3)(3)圖中圖中表示檢測與篩選過程表示檢測與篩選過程, ,通常采用的方法是通常采用的方法是、。(4)(4)除利用乳腺、膀胱等生物反應(yīng)器外除利用乳腺、膀胱等生物反應(yīng)器外, ,人們還可以利用人們還可以利用_、等方法來生產(chǎn)上述物質(zhì)等方法來

37、生產(chǎn)上述物質(zhì), ,而傳統(tǒng)生產(chǎn)而傳統(tǒng)生產(chǎn)上述藥品是上述藥品是中提取的中提取的, ,存在的缺點是存在的缺點是_?！窘馕觥俊窘馕觥?1)(1)重組重組DNADNA分子除應(yīng)該含有標(biāo)記基因方便篩選外分子除應(yīng)該含有標(biāo)記基因方便篩選外, ,還還應(yīng)該含有外源目的基因表達所必需的啟動子和終止子等調(diào)控序應(yīng)該含有外源目的基因表達所必需的啟動子和終止子等調(diào)控序列。列。(2)(2)受精卵細胞質(zhì)基質(zhì)中含有很多個體發(fā)育所需的營養(yǎng)物質(zhì)受精卵細胞質(zhì)基質(zhì)中含有很多個體發(fā)育所需的營養(yǎng)物質(zhì), ,容容易產(chǎn)生完整的個體易產(chǎn)生完整的個體, ,全能性最高。全能性最高。(3)(3)考查目的基因的檢測和表達考查目的基因的檢測和表達: :用用DN

38、ADNA分子雜交技術(shù)檢測轉(zhuǎn)基因分子雜交技術(shù)檢測轉(zhuǎn)基因生物的染色體生物的染色體DNADNA上是否插入了目的基因上是否插入了目的基因; ;用分子雜交技術(shù)檢測用分子雜交技術(shù)檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA,mRNA,即用標(biāo)記的目的基因作探針與即用標(biāo)記的目的基因作探針與mRNAmRNA雜交雜交; ;用抗原用抗原- -抗體雜交技術(shù)檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)抗體雜交技術(shù)檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì), ,即即從轉(zhuǎn)基因生物中提取蛋白質(zhì)從轉(zhuǎn)基因生物中提取蛋白質(zhì), ,用相應(yīng)的抗體進行抗原用相應(yīng)的抗體進行抗原- -抗體雜交抗體雜交, ,有時還需進行個體生物學(xué)水平的鑒定有時還需進行個體生物學(xué)水平

39、的鑒定, ,通過生物性狀表達與否來通過生物性狀表達與否來檢測基因工程的成功與否。檢測基因工程的成功與否。(4)(4)乳腺生物反應(yīng)器和膀胱生物反應(yīng)器是轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物的乳腺生物反應(yīng)器和膀胱生物反應(yīng)器是轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物的新方法新方法, ,傳統(tǒng)生產(chǎn)多以微生物發(fā)酵工程或動物細胞工程為主要方傳統(tǒng)生產(chǎn)多以微生物發(fā)酵工程或動物細胞工程為主要方法法, ,但由于受操作條件相對較苛刻等的限制但由于受操作條件相對較苛刻等的限制, ,所以價格較高。所以價格較高。答案答案: :(1)(1)啟動子啟動子 標(biāo)記基因標(biāo)記基因 終止子終止子(2)(2)受精卵發(fā)育的全能性最容易表達受精卵發(fā)育的全能性最容易表達(3)(3)分子

40、雜交分子雜交 個體生物學(xué)水平鑒定個體生物學(xué)水平鑒定 DNADNA分子雜交分子雜交抗原抗原抗體雜交抗體雜交( (答對任意兩種即可答對任意兩種即可) )(4)(4)工程菌培養(yǎng)工程菌培養(yǎng) 動物細胞培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)直接從生物組織、細胞或血液直接從生物組織、細胞或血液由于受操作條件相對較苛刻等的限制由于受操作條件相對較苛刻等的限制, ,價格十分昂貴價格十分昂貴考點考點 三三 蛋白質(zhì)工程與基因工程蛋白質(zhì)工程與基因工程1.1.區(qū)別區(qū)別項目項目蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程基因工程基因工程過程過程預(yù)期蛋白質(zhì)功能預(yù)期蛋白質(zhì)功能設(shè)計預(yù)設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測應(yīng)推測應(yīng)有的氨基酸序列有的氨基酸序列找到相找到相對應(yīng)

41、的脫氧核苷酸序列對應(yīng)的脫氧核苷酸序列獲取目的基因獲取目的基因構(gòu)建基因構(gòu)建基因表達載體表達載體將目的基因?qū)⒛康幕驅(qū)胧荏w細胞入受體細胞目的基因的目的基因的檢測與鑒定檢測與鑒定實質(zhì)實質(zhì)定向改造或生產(chǎn)人類所需定向改造或生產(chǎn)人類所需的蛋白質(zhì)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, ,以獲得人類所需的生物類以獲得人類所需的生物類型或生物產(chǎn)品型或生物產(chǎn)品結(jié)果結(jié)果可生產(chǎn)自然界沒有的蛋白可生產(chǎn)自然界沒有的蛋白質(zhì)質(zhì)只能生產(chǎn)自然界已有的蛋只能生產(chǎn)自然界已有的蛋白質(zhì)白質(zhì)2.2.聯(lián)系聯(lián)系(1)(1)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, ,延伸出來的第二代基因延伸出來的第二代

42、基因工程。工程。(2)(2)基因工程中所利用的某些酶需要通過蛋白質(zhì)工程進行修飾、基因工程中所利用的某些酶需要通過蛋白質(zhì)工程進行修飾、改造。改造。【拓展延伸【拓展延伸】蛋白質(zhì)組計劃和人類基因組計劃的比較蛋白質(zhì)組計劃和人類基因組計劃的比較項目項目蛋白質(zhì)組計劃蛋白質(zhì)組計劃人類基因組計劃人類基因組計劃啟動啟動時間時間20032003年正式啟動年正式啟動19901990年正式啟動年正式啟動主要主要內(nèi)容內(nèi)容“肝臟蛋白質(zhì)肝臟蛋白質(zhì)”和和“血漿血漿蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)”的研究的研究測定人類基因組測定人類基因組2424條染條染色體上全部色體上全部DNADNA序列序列參加參加國家國家1616個國家個國家,80,80多個實

43、驗室多個實驗室6 6個國家個國家, ,中國是惟一的中國是惟一的發(fā)展中國家發(fā)展中國家項目項目蛋白質(zhì)組計劃蛋白質(zhì)組計劃人類基因組計劃人類基因組計劃我國我國承擔(dān)承擔(dān)任務(wù)任務(wù)牽頭執(zhí)行牽頭執(zhí)行“人類肝臟蛋白質(zhì)人類肝臟蛋白質(zhì)組計劃組計劃”承擔(dān)承擔(dān)1%1%的測序工作的測序工作意義意義揭示并確認肝臟揭示并確認肝臟( (血漿血漿) )蛋白蛋白質(zhì)質(zhì), ,為重大疾病預(yù)防、診斷、為重大疾病預(yù)防、診斷、治療以及新藥研發(fā)提供科學(xué)治療以及新藥研發(fā)提供科學(xué)基礎(chǔ)基礎(chǔ); ;推動支持蛋白質(zhì)工程推動支持蛋白質(zhì)工程遺傳病的診斷和治療遺傳病的診斷和治療, ,揭示基因表達的機理揭示基因表達的機理【典例【典例3 3】現(xiàn)代生物技術(shù)并不是各自獨

44、立的現(xiàn)代生物技術(shù)并不是各自獨立的, ,而是相互聯(lián)系、相而是相互聯(lián)系、相互滲透的。下圖表示利用乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)某種動物蛋白的互滲透的。下圖表示利用乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)某種動物蛋白的流程示意圖流程示意圖, ,請分析回答請分析回答: :(1)(1)該生產(chǎn)流程中應(yīng)用到的現(xiàn)代生物技術(shù)有該生產(chǎn)流程中應(yīng)用到的現(xiàn)代生物技術(shù)有、。( (寫出其中兩種寫出其中兩種) )(2)(2)圖中圖中A A、B B分別表示分別表示、。(3)(3)為提高培育成功率為提高培育成功率, ,進行進行過程之前過程之前, ,對早期胚胎的處理是對早期胚胎的處理是取其部分細胞用目的基因探針進行取其部分細胞用目的基因探針進行檢測檢測, ,對受體

45、動物對受體動物的處理是用的處理是用進行同期發(fā)情處理。進行同期發(fā)情處理。(4)(4)蛋白質(zhì)工程中蛋白質(zhì)工程中, ,要對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進行設(shè)計改造要對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進行設(shè)計改造, ,必須通過基必須通過基因修飾或基因合成來完成因修飾或基因合成來完成, ,而不直接改造蛋白質(zhì)而不直接改造蛋白質(zhì), ,原因是原因是_?！窘馕觥窘馕觥?1)(1)由圖分析知該生產(chǎn)流程中應(yīng)用到的現(xiàn)代生物技術(shù)有由圖分析知該生產(chǎn)流程中應(yīng)用到的現(xiàn)代生物技術(shù)有蛋白質(zhì)工程、基因工程、胚胎移植技術(shù)等。蛋白質(zhì)工程、基因工程、胚胎移植技術(shù)等。(2)(2)圖中圖中A A、B B分別表示推測應(yīng)有的氨基酸序列、基因表達載體。分別表示推測應(yīng)有的氨基酸序列、基因

46、表達載體。(3)(3)為提高培育成功率為提高培育成功率, ,進行進行過程之前過程之前, ,對早期胚胎的處理是取對早期胚胎的處理是取其部分細胞用目的基因探針進行其部分細胞用目的基因探針進行DNADNA分子雜交分子雜交, ,對受體動物的處理對受體動物的處理是用促性腺激素進行同期發(fā)情處理。是用促性腺激素進行同期發(fā)情處理。(4)(4)由于改造后的基因能夠遺傳由于改造后的基因能夠遺傳( (且改造基因易于操作且改造基因易于操作),),因此蛋白因此蛋白質(zhì)工程中質(zhì)工程中, ,要對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進行設(shè)計改造要對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進行設(shè)計改造, ,必須通過基因修飾或基必須通過基因修飾或基因合成來完成因合成來完成, ,而不直接

47、改造蛋白質(zhì)。而不直接改造蛋白質(zhì)。答案答案: :(1)(1)蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程 基因工程基因工程胚胎移植技術(shù)胚胎移植技術(shù)( (任寫兩種任寫兩種) )(2)(2)推測應(yīng)有的氨基酸序列推測應(yīng)有的氨基酸序列 基因表達載體基因表達載體(3)DNA(3)DNA(核酸核酸) )分子雜交分子雜交 促性腺激素促性腺激素(4)(4)改造后的基因能夠遺傳改造后的基因能夠遺傳( (且改造基因易于操作且改造基因易于操作) )【變式訓(xùn)練【變式訓(xùn)練】胰島素可以用于治療糖尿病胰島素可以用于治療糖尿病, ,但是胰島素被注射但是胰島素被注射到人體后到人體后, ,會堆積在皮下會堆積在皮下, ,要經(jīng)過較長的時間才能進入血液要經(jīng)過較

48、長的時間才能進入血液, ,而而進入血液的胰島素又容易分解進入血液的胰島素又容易分解, ,因此因此, ,治療效果受到影響。下圖治療效果受到影響。下圖是用蛋白質(zhì)工程設(shè)計速效胰島素的生產(chǎn)過程是用蛋白質(zhì)工程設(shè)計速效胰島素的生產(chǎn)過程, ,請據(jù)圖回答有關(guān)請據(jù)圖回答有關(guān)問題問題: :(1)(1)構(gòu)建新的蛋白質(zhì)模型是蛋白質(zhì)工程的關(guān)鍵構(gòu)建新的蛋白質(zhì)模型是蛋白質(zhì)工程的關(guān)鍵, ,圖中構(gòu)建新的胰圖中構(gòu)建新的胰島素模型的主要依據(jù)是島素模型的主要依據(jù)是。(2)(2)通過通過DNADNA合成形成的新基因應(yīng)與合成形成的新基因應(yīng)與結(jié)合后轉(zhuǎn)移到結(jié)合后轉(zhuǎn)移到_中才能得到準(zhǔn)確表達。中才能得到準(zhǔn)確表達。(3)(3)若要利用大腸桿菌生產(chǎn)

49、速效胰島素若要利用大腸桿菌生產(chǎn)速效胰島素, ,需用到的生物工程有需用到的生物工程有、和發(fā)酵工程。和發(fā)酵工程。(4)(4)圖中從新胰島素模型到新的胰島素基因合成的基本思路是圖中從新胰島素模型到新的胰島素基因合成的基本思路是什么什么? ? ?！窘馕觥窘馕觥?1)(1)蛋白質(zhì)工程首先要根據(jù)人們對蛋白質(zhì)功能的特定需蛋白質(zhì)工程首先要根據(jù)人們對蛋白質(zhì)功能的特定需求求, ,對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進行分子設(shè)計對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進行分子設(shè)計, ,因此因此, ,圖中構(gòu)建新的胰島素模圖中構(gòu)建新的胰島素模型的主要依據(jù)是預(yù)期胰島素的功能型的主要依據(jù)是預(yù)期胰島素的功能, ,即速效胰島素的功能。即速效胰島素的功能。(2)(2)合成的目

50、的基因應(yīng)與載體結(jié)合合成的目的基因應(yīng)與載體結(jié)合, ,構(gòu)建基因表達載體后導(dǎo)入受構(gòu)建基因表達載體后導(dǎo)入受體細胞中才能表達。體細胞中才能表達。(3)(3)利用蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)速效胰島素利用蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)速效胰島素, ,需合成新的胰島素基因需合成新的胰島素基因, ,改造好的目的基因需要通過基因工程轉(zhuǎn)入受體細胞改造好的目的基因需要通過基因工程轉(zhuǎn)入受體細胞, ,并在生產(chǎn)并在生產(chǎn)中要借助工程菌中要借助工程菌, ,所以還需要發(fā)酵過程所以還需要發(fā)酵過程, ,因此因此, ,此過程涉及蛋白此過程涉及蛋白質(zhì)工程、基因工程和發(fā)酵工程。質(zhì)工程、基因工程和發(fā)酵工程。(4)(4)由新的蛋白質(zhì)模型到構(gòu)建新的基因由新的蛋白質(zhì)模型到構(gòu)

51、建新的基因, ,其基本思路是其基本思路是: :根據(jù)新根據(jù)新的胰島素模型中氨基酸的序列的胰島素模型中氨基酸的序列, ,推測出其基因中的脫氧核苷酸推測出其基因中的脫氧核苷酸序列序列, ,然后利用然后利用DNADNA合成儀來合成出新的胰島素基因。合成儀來合成出新的胰島素基因。答案答案: :(1)(1)預(yù)期胰島素的功能預(yù)期胰島素的功能(2)(2)載體載體 受體細胞受體細胞(3)(3)蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程 基因工程基因工程(4)(4)根據(jù)新的胰島素模型中氨基酸的序列根據(jù)新的胰島素模型中氨基酸的序列, ,推測出其基因中的脫推測出其基因中的脫氧核苷酸序列氧核苷酸序列, ,然后利用然后利用DNADNA合成儀來

52、合成出新的胰島素基因合成儀來合成出新的胰島素基因1.(20131.(2013漳州模擬漳州模擬) )下圖為利用生物技術(shù)獲得生物新品種的過下圖為利用生物技術(shù)獲得生物新品種的過程程, ,據(jù)圖回答據(jù)圖回答: :(1)(1)在基因工程中在基因工程中,AB,AB為為 技術(shù)技術(shù), ,利用的原理是利用的原理是 。(2)BC(2)BC為抗蟲棉的培育過程為抗蟲棉的培育過程, ,其中以蘇云金芽孢桿菌的其中以蘇云金芽孢桿菌的_作為目的基因作為目的基因, ,過程常用的方法是過程常用的方法是。要確定。要確定目的基因?qū)胧荏w細胞后是否能穩(wěn)定遺傳并表達目的基因?qū)胧荏w細胞后是否能穩(wěn)定遺傳并表達, ,需進行檢測需進行檢測和鑒定

53、。請寫出在個體生物學(xué)水平上的鑒定方法和鑒定。請寫出在個體生物學(xué)水平上的鑒定方法: : 。【解析【解析】(1)(1)根據(jù)圖示過程中溫度變化及引物的存在根據(jù)圖示過程中溫度變化及引物的存在, ,判斷判斷ABAB為為PCRPCR技術(shù)技術(shù), ,利用的是利用的是DNADNA雙鏈復(fù)制的原理。雙鏈復(fù)制的原理。(2)(2)生產(chǎn)抗蟲棉所用基因為生產(chǎn)抗蟲棉所用基因為BtBt毒蛋白基因毒蛋白基因; ;將目的基因?qū)胫参飳⒛康幕驅(qū)胫参锛毎畛Ｓ玫姆椒ㄊ寝r(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法細胞最常用的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法; ;在個體水平檢測目的基因在個體水平檢測目的基因是否表達的方法就是對棉花進行抗蟲檢測是否表達的方法就是對棉花進行抗蟲檢測,

54、 ,觀察其是否具有抗觀察其是否具有抗蟲性狀。蟲性狀。答案答案: :(1)PCR DNA(1)PCR DNA雙鏈復(fù)制雙鏈復(fù)制(2)Bt(2)Bt毒蛋白基因毒蛋白基因 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 讓害蟲吞食轉(zhuǎn)基因讓害蟲吞食轉(zhuǎn)基因棉花的葉子棉花的葉子, ,觀察害蟲的存活情況觀察害蟲的存活情況, ,以確定抗蟲棉是否具有抗蟲以確定抗蟲棉是否具有抗蟲性狀性狀2.(20122.(2012新課標(biāo)全國卷新課標(biāo)全國卷) )根據(jù)基因工程的有關(guān)知識根據(jù)基因工程的有關(guān)知識, ,回答下列回答下列問題問題: :(1)(1)限制性核酸內(nèi)切酶切割限制性核酸內(nèi)切酶切割DNADNA分子后產(chǎn)生的片段分子后產(chǎn)生的片段, ,其末端類型其末

55、端類型有有和和。(2)(2)質(zhì)粒載體用質(zhì)粒載體用EcoREcoR切割后產(chǎn)生的片段如下切割后產(chǎn)生的片段如下: :AATTCAATTCG GG GCTTAACTTAA為使載體與目的基因相連為使載體與目的基因相連, ,含有目的基因的含有目的基因的DNADNA除可用除可用EcoREcoR切切割外割外, ,還可用另一種限制性核酸內(nèi)切酶切割還可用另一種限制性核酸內(nèi)切酶切割, ,該酶必須具有的特該酶必須具有的特點是點是。(3)(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DNADNA連接酶有兩類連接酶有兩類, ,即即DNADNA連接酶和連接酶和DNADNA連接酶。連接酶。(4)(4

56、)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。若要在體外獲得大量反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物體外獲得大量反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物, ,常采用常采用技術(shù)。技術(shù)。(5)(5)基因工程中除質(zhì)粒外基因工程中除質(zhì)粒外, ,和和也可作為載體。也可作為載體。(6)(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, ,不能直接用未不能直接用未處理的大腸桿菌作為受體細胞處理的大腸桿菌作為受體細胞, ,原因是原因是?！窘忸}指南【解題指南】解答本題需掌握以下關(guān)鍵點解答本題需掌握以下關(guān)鍵點: :(1)(1)限制性核酸內(nèi)切酶的作用和特點。限制性核酸內(nèi)切酶的作用和特點。(2)DNA(2)DNA連接酶的

57、種類。連接酶的種類。(3)(3)載體的類型。載體的類型。(4)(4)受體細胞的選擇原理。受體細胞的選擇原理。【解析【解析】(1)(1)當(dāng)限制性核酸內(nèi)切酶在它識別序列的中心軸線兩當(dāng)限制性核酸內(nèi)切酶在它識別序列的中心軸線兩側(cè)將側(cè)將DNADNA的兩條鏈分別切開時的兩條鏈分別切開時, ,產(chǎn)生的是黏性末端產(chǎn)生的是黏性末端, ,而當(dāng)限制性而當(dāng)限制性核酸內(nèi)切酶在它識別序列的中心軸線處切開時核酸內(nèi)切酶在它識別序列的中心軸線處切開時, ,產(chǎn)生的是平末產(chǎn)生的是平末端。端。(2)(2)為使載體與目的基因相連為使載體與目的基因相連, ,不同的限制性核酸內(nèi)切酶應(yīng)該切不同的限制性核酸內(nèi)切酶應(yīng)該切出相同的黏性末端。出相同的

58、黏性末端。(3)DNA(3)DNA連接酶根據(jù)其來源的不同可分為兩類連接酶根據(jù)其來源的不同可分為兩類, ,一類是從大腸桿一類是從大腸桿菌中分離得到的菌中分離得到的, ,稱為稱為E EcocoliDNAiDNA連接酶連接酶, ,另一類是從另一類是從T T4 4噬菌體噬菌體中分離出來的中分離出來的, ,稱為稱為T T4 4DNADNA連接酶。連接酶。(4)(4)反轉(zhuǎn)錄是指以反轉(zhuǎn)錄是指以RNARNA為模板在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下合成為模板在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下合成DNADNA的過的過程程, ,可以在體外短時間內(nèi)大量擴增可以在體外短時間內(nèi)大量擴增DNADNA的技術(shù)叫的技術(shù)叫PCR(PCR(聚合酶鏈?zhǔn)骄酆厦告準(zhǔn)椒磻?yīng)

59、反應(yīng)) )。(5)(5)基因工程中可以作為載體的除質(zhì)粒外基因工程中可以作為載體的除質(zhì)粒外, ,還有還有噬菌體的衍生噬菌體的衍生物、動植物病毒等。物、動植物病毒等。(6)(6)大腸桿菌細胞有細胞壁和細胞膜大腸桿菌細胞有細胞壁和細胞膜, ,能阻止質(zhì)粒能阻止質(zhì)粒( (外源外源DNA)DNA)等等物質(zhì)的進入物質(zhì)的進入, ,只能通過只能通過CaCa2+2+處理細胞處理細胞, ,使細胞處于一種能吸收周使細胞處于一種能吸收周圍環(huán)境中圍環(huán)境中DNADNA分子的生理狀態(tài)分子的生理狀態(tài)( (這種細胞稱為感受態(tài)細胞這種細胞稱為感受態(tài)細胞) )才能才能作為受體細胞。作為受體細胞。答案答案: :(1)(1)黏性末端黏性

60、末端 平末端平末端(2)(2)切割產(chǎn)生的切割產(chǎn)生的DNADNA片段末端與片段末端與EcoREcoR切割產(chǎn)生的相同切割產(chǎn)生的相同(3)E(3)Ecocoli Ti T4 4(4)mRNA(4)mRNA(或或RNA) cDNARNA) cDNA( (或或DNA) PCRDNA) PCR(5)(5)噬菌體的衍生物噬菌體的衍生物 動植物病毒動植物病毒(6)(6)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)的能力極弱的能力極弱3.(20123.(2012江蘇高考江蘇高考) )圖圖1 1表示含有目的基因表示含有目的基因D D的的DNADNA片段長度片段長度(bp(bp即堿

61、基對即堿基對) )和部分堿基序列和部分堿基序列, ,圖圖2 2表示一種質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)和部分堿表示一種質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)和部分堿基序列?，F(xiàn)有基序列。現(xiàn)有MspMsp、BamHBamH、MboMbo、Sma4Sma4種限制性核酸內(nèi)種限制性核酸內(nèi)切酶切酶, ,它們識別的堿基序列和酶切位點分別為它們識別的堿基序列和酶切位點分別為C CCGGCGG、G GGATCCGATCC、GATCGATC、CCCCCCGGGGGG。請回答下列問題。請回答下列問題: :(1)(1)圖圖1 1的一條脫氧核苷酸鏈中相鄰兩個堿基之間依次由的一條脫氧核苷酸鏈中相鄰兩個堿基之間依次由_連接。連接。(2)(2)若用限制酶若用限制酶SmaSm

62、a完全切割圖完全切割圖1 1中中DNADNA片段片段, ,產(chǎn)生的末端是產(chǎn)生的末端是_末端末端, ,其產(chǎn)物長度為其產(chǎn)物長度為。(3)(3)若圖若圖1 1中虛線方框內(nèi)的堿基對被中虛線方框內(nèi)的堿基對被T-AT-A堿基對替換堿基對替換, ,那么基因那么基因D D就就突變?yōu)榛蛲蛔優(yōu)榛騞 d。從雜合子中分離出圖。從雜合子中分離出圖1 1及其對應(yīng)的及其對應(yīng)的DNADNA片段片段, ,用限制用限制酶酶SmaSma完全切割完全切割, ,產(chǎn)物中共有產(chǎn)物中共有種不同長度的種不同長度的DNADNA片段。片段。(4)(4)若將圖若將圖2 2中質(zhì)粒和目的基因中質(zhì)粒和目的基因D D通過同種限制酶處理后進行連通過同種限制

63、酶處理后進行連接接, ,形成重組質(zhì)粒形成重組質(zhì)粒, ,那么應(yīng)選用的限制酶是那么應(yīng)選用的限制酶是。在導(dǎo)入重。在導(dǎo)入重組質(zhì)粒后組質(zhì)粒后, ,為了篩選出含重組質(zhì)粒的大腸桿菌為了篩選出含重組質(zhì)粒的大腸桿菌, ,一般需要用添加一般需要用添加_的培養(yǎng)基進行培養(yǎng)。經(jīng)檢測的培養(yǎng)基進行培養(yǎng)。經(jīng)檢測, ,部分含有重組質(zhì)粒的大腸桿部分含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌菌株中目的基因菌菌株中目的基因D D不能正確表達不能正確表達, ,其最可能的原因是其最可能的原因是_。【解題指南【解題指南】解答本題時要注意以下三點解答本題時要注意以下三點: :(1)(1)正確判斷堿基、磷酸、脫氧核糖之間的關(guān)系。正確判斷堿基、磷酸、脫氧核糖之間的

64、關(guān)系。(2)(2)準(zhǔn)確識別各種限制酶的切割位點。準(zhǔn)確識別各種限制酶的切割位點。(3)(3)重組質(zhì)粒中最少含有一種抗性基因。重組質(zhì)粒中最少含有一種抗性基因。【解析【解析】(1)(1)兩條脫氧核苷酸鏈之間的堿基通過氫鍵相連兩條脫氧核苷酸鏈之間的堿基通過氫鍵相連, ,一條一條脫氧核苷酸鏈中相鄰的堿基通過脫氧核糖脫氧核苷酸鏈中相鄰的堿基通過脫氧核糖- -磷酸磷酸- -脫氧核糖連接。脫氧核糖連接。(2)(2)根據(jù)限制酶根據(jù)限制酶SmaSma識別的堿基序列可知識別的堿基序列可知, ,限制酶限制酶SmaSma切割產(chǎn)切割產(chǎn)生的末端為平末端。在圖生的末端為平末端。在圖1 1序列中共有序列中共有2 2個個SmaS

65、ma的切割位點的切割位點, ,切切割后形成割后形成3 3種不同長度的產(chǎn)物種不同長度的產(chǎn)物, ,分別為分別為537 bp537 bp、790 bp790 bp、661 bp661 bp。(3)(3)圖圖1 1中有中有SmaSma的兩個識別序列的兩個識別序列, ,完全切割后產(chǎn)生完全切割后產(chǎn)生3 3個不同長個不同長度的度的DNADNA片段片段, ,若虛框中的堿基被若虛框中的堿基被T-AT-A替換替換, ,則產(chǎn)生則產(chǎn)生2 2個個DNADNA片段片段, ,其中其中1 1個個DNADNA片段與上次切割的相同片段與上次切割的相同, ,因此經(jīng)完全切割后共產(chǎn)生因此經(jīng)完全切割后共產(chǎn)生4 4種不同長度的種不同長度的

66、DNADNA片段。片段。(4)(4)切割目的基因可選用限制酶切割目的基因可選用限制酶BamHBamH和限制酶和限制酶MboMbo,但限制但限制酶酶MboMbo可將質(zhì)粒中的抗生素可將質(zhì)粒中的抗生素A A抗性基因和抗生素抗性基因和抗生素B B抗性基因都抗性基因都破壞破壞, ,而限制酶而限制酶BamHBamH只破壞抗生素只破壞抗生素A A抗性基因抗性基因, ,因此只能選用因此只能選用限制酶限制酶BamHBamH;重組質(zhì)粒中含有抗生素重組質(zhì)粒中含有抗生素B B抗性基因抗性基因, ,因此可在含因此可在含抗生素抗生素B B的培養(yǎng)基上培養(yǎng)。的培養(yǎng)基上培養(yǎng)。答案答案: :(1)(1)脫氧核糖、磷酸、脫氧核糖脫氧核糖、磷酸、脫氧核糖(2)(2)平平537 bp537 bp、790 bp790 bp、661 bp661 bp(3)4(3)4(4)BamH(4)BamH抗生素抗生素B B同種限制酶切割形成的末端相同同種限制酶切割形成的末端相同, ,部分部分目的基因目的基因D D與質(zhì)粒反向連接與質(zhì)粒反向連接4.(20134.(2013西安模擬西安模擬) )某質(zhì)粒上有某質(zhì)粒上有SalSal、HindHind、B