2019-2020年高中生物 第28課 基因工程和蛋白質(zhì)工程教案 新人教版必修3.doc

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2019-2020年高中生物 第28課 基因工程和蛋白質(zhì)工程教案 新人教版必修3 一、教學(xué)內(nèi)容及考綱要求 知識內(nèi)容 要求 基因工程的誕生 A 基因工程的原理及技術(shù) A 基因工程的應(yīng)用 B 二、重要的結(jié)論性語句： 1、基因工程的操作工具有：限制性內(nèi)切酶（剪刀）、DNA連接酶（針線）、載體 （運(yùn)輸工具） 2、基因工程操作的基本步驟：制備目的基因、目的基因與載體結(jié)合、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞、目的基因的檢測與表達(dá) 三、重、難點(diǎn)知識歸類、整理 1、 基因工程操作工具 操作工具 作用 其他 限制性內(nèi)切酶 （剪刀） 識別好切割特定的核苷酸序列 主要存在與微生物中 DNA連接酶 （針線） 連接互補(bǔ)的黏性末端，形成重組DNA 連接磷酸和脫氧核糖間的化學(xué)鍵 載體 （運(yùn)輸工具） 將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞中 質(zhì)粒、動植物病毒、噬菌體 2、基因?qū)胧荏w細(xì)胞方法 受體細(xì)胞種類 方法 植物細(xì)胞 （1） 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法：目的基因插入Ti質(zhì)粒的T-DNA →農(nóng)桿菌→導(dǎo)入植物細(xì)胞→穩(wěn)定維持和表達(dá) （2） 基因槍法 （3） 花粉管通道法 動物細(xì)胞 顯微注射法：目的表達(dá)載體提純→取卵（受精卵）→顯微注射→受精卵發(fā)育→新性狀動物 微生物細(xì)胞 Ca2-處理細(xì)胞→感受態(tài)細(xì)胞→表達(dá)載體與感受態(tài)細(xì)胞混合→感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子→→→ 在整個基因工程中，只有將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞過程中不發(fā)生堿基互補(bǔ)配對，其他步驟均發(fā)生配對 3、基因工程技術(shù)的應(yīng)用 ①轉(zhuǎn)基因生物：通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)把某種生物的基因或人工合成的基因轉(zhuǎn)移到另一生物體內(nèi)，從而培育出對人類有利的生物新品種。植物基因工程成果有抗蟲轉(zhuǎn)基因植物、抗病轉(zhuǎn)基因植物、其他抗逆轉(zhuǎn)基因植物、利用轉(zhuǎn)基因改良植物品質(zhì)；動物基因工程成果有轉(zhuǎn)基因鯉魚、抗蟲棉、轉(zhuǎn)基因牛等，用于提高動物的生長速度、改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)、用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因動物作器官移植的供體。 ②轉(zhuǎn)基因藥物：自從美國1977年第一次用改造的大腸桿菌生產(chǎn)出有活性的人的生長激素釋放抑制素以來，現(xiàn)已研制成功的基岡工程藥物有幾十種、，如已上市的人的生長激素、胰島素、干擾素、尿激酶原、超氧化物歧化酶等。 ③基因治療：將外源基因通過基因轉(zhuǎn)移技術(shù)，插入病人適當(dāng)?shù)氖荏w細(xì)胞中，使外源基因表達(dá)的產(chǎn)物能治療某種疾病。 ④人類基因組計(jì)劃：人類基因組計(jì)劃是通過國際間科學(xué)家聯(lián)合探測人類染色體組所含DNA分子中攜帶的全部遺傳信息，即基因中堿基對序列，搞清它們在染色體上的位置，破譯人類全部遺傳密碼，這為研究人類進(jìn)化、種族血緣、壽命衰老、疾病診斷和治療等展現(xiàn)了一個廣闊的前景。 四、例題解析： 例1：日前科學(xué)家把兔子血紅蛋白基因?qū)说酱竽c桿菌細(xì)胞中，在大腸桿菌細(xì)胞中合成了兔子的血紅蛋白，下列哪一項(xiàng)不是這一先進(jìn)技術(shù)的理論依據(jù) ( ) A．所有生物共用一套遺傳密碼 B．基因能控制蛋白質(zhì)的合成 C．兔子血紅蛋白基因與大腸桿菌的DNA都是由四種脫氧核苷酸構(gòu)成，都遵循相同的堿基互補(bǔ)配對照則 D．兔子與大腸桿菌有共同的原始祖先 解析：轉(zhuǎn)基因生物體內(nèi)的外源基因能夠成功表達(dá)是建立在下列基礎(chǔ)之上的：不同生物的遺傳密碼是一樣的；不同生物遺傳物質(zhì)的組成一樣，即都是由四種脫氧核苷酸聯(lián)結(jié)而成長鏈．然后根據(jù)堿基互補(bǔ)配對組成雙鏈：不同生物體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成都要在核糖體上完成，且都需經(jīng)過轉(zhuǎn)錄和翻譯過程。 答案：B 例2：(xx天津理綜)在培育轉(zhuǎn)基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因（kan）常作為標(biāo)記基因，只有含卡那霉素抗性基因的細(xì)胞才能在卡那霉素培養(yǎng)基上生長。下圖為獲得抗蟲棉的技術(shù)流程。 請據(jù)圖回答： （1）A過程需要的酶有_______________________________________________。 （2）B過程及其結(jié)果體現(xiàn)了質(zhì)粒作為載體必須具備的兩個條件是_______________________________________________________________________。 （3）C過程的培養(yǎng)基除含有必要營養(yǎng)物質(zhì)、瓊脂和激素外，還必須加入________________。 （4）如果利用DNA分子雜交原理對再生植株進(jìn)行檢測，D過程應(yīng)該用_________________________ ____________________________________作為探針。 （5）科學(xué)家發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因植株的卡那霉素抗性基因的傳遞符合孟德爾遺傳規(guī)律。 ①將轉(zhuǎn)基因植株與______________雜交，其后代中抗卡那霉素型與卡那霉素敏感型的數(shù)量比為1：1。 ②若該轉(zhuǎn)基因植株自交，則其后代中抗卡那霉素型與卡那霉素敏感型的數(shù)量比為________。 ③若將該轉(zhuǎn)基因植株的花藥在卡那霉素培養(yǎng)基上作離體培養(yǎng)，則獲得的再生植株群體中抗卡那霉素型植株占____________%。 解析：本題考查基因工程中的有關(guān)問題?；蚬こ讨械墓ぞ撸合拗菩詢?nèi)切酶和DNA連接酶、載體。作為載體必須具備三個條件：具有標(biāo)記基因、具有多個限制酶切 點(diǎn)、能在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存。檢測抗蟲基因是否存在．作為探針的應(yīng)是放射性同位素標(biāo)記的抗蟲基因。將轉(zhuǎn)基因植物進(jìn)行測交,后代中抗型：敏感型為l：1，若進(jìn)行自交，比例應(yīng)為3：1。雖然該抗型為雜合子，該但在選擇培養(yǎng)基中生長的植株都是具有抗性的。 答案：1.限制性內(nèi)切酶和DNA連接酶 2.具有標(biāo)記基因；能在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存 3.卡那霉素 3.放射性同位素（或熒光分子）標(biāo)記的抗蟲基因 ①非轉(zhuǎn)基因植株 ②3：1 ③100 課堂練習(xí) 一 、單選題： 1．關(guān)于右圖DNA分子片段的說法，正確的是（ ） A．限制性內(nèi)切酶可作用子①、②處 B．解旋酶作用于③處 C．DNA連接酶作用于③處 D．獲取目的基因要同時使用解旋酶和限制性內(nèi)切酶 2．有關(guān)基因工程的敘述正確的是 A．質(zhì)粒都可作為載體 B．蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)可為合成目的基因提供資料 C．限制酶只在獲得目的基因時才使用 D．重組質(zhì)粒的形成是在細(xì)胞內(nèi)完成的 3．上海醫(yī)學(xué)研究所成功培育出第一頭攜帶人白蛋白基因的轉(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)基因動物乳汁中的藥物蛋白含量提高30多倍，以下與此有關(guān)的敘述中，正確的是（ ） A．“轉(zhuǎn)基因動物”是指體細(xì)胞中出現(xiàn)了新基因的動物 B．“提高基因的表達(dá)水平”是指設(shè)法使牛的乳腺細(xì)胞中含有更多的人白蛋白基因 C．只在轉(zhuǎn)基因牛乳汁中才能獲取人白蛋白，是因?yàn)槿税椎鞍谆蛑辉谂Ｈ橄偌?xì)胞中是純合的 D．轉(zhuǎn)基因牛的肌肉細(xì)胞中也有人白蛋白基因，但不發(fā)生轉(zhuǎn)錄、翻譯，故不合成人白蛋白 4．對基因組文庫的描述，不正確的是 A．含有某種生物的全部基因 B．基因中含有啟動子和內(nèi)含子 C．文庫的基因是通過受體菌承載的 D．文庫中的全部基因可以在物種間交流 5．下列有關(guān)基因工程中限制性內(nèi)切酶的捕述，錯誤的是 ( ) A．一種限制性內(nèi)切酶只能識別一種特定的脫氧核苷酸序列 B．限圳性內(nèi)切酶的活性受溫度的影響 C．限圳性內(nèi)切酶能切割RNA D．限制性內(nèi)切酶能切割 6．近年來基因工程的發(fā)展非常迅猛，科學(xué)家可以用DNA探針和外源基因?qū)氲姆椒ㄟM(jìn)行遺傳病的診斷和治療，下列做法中不正確的是（ ） A．用DNA探針檢測鐮刀型細(xì)胞貧血癥 B．用DNA探針檢測病毒性肝炎 C．用導(dǎo)入外源基因的方法治療半乳糖血癥 D．用基因替換的方法治療21三體綜合征 7．利用細(xì)菌大量生產(chǎn)人類干擾素，下列敘述錯誤的是 （ ） A. 用適當(dāng)?shù)拿笇\(yùn)載體與人類干擾素基因進(jìn)行切割與黏合 B. 用適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)物質(zhì)處理受體細(xì)菌表面，將重組DNA導(dǎo)入受體細(xì)菌 C. 通常通過檢測目的基因產(chǎn)物來檢測重組DNA是否已導(dǎo)入受體細(xì)菌 D. 受體細(xì)菌內(nèi)能合成人類干擾素說明目的基因完成了表達(dá) —T—C—G— —C—A— —A—A—T—T—C—G— A—G—G—T—T—G— —A—G—C—T—T—A—A —G—T—T—C—C—A —G—C— —A—C— ① ② ③ ④ 8．下列黏性末端屬于同一種限制性內(nèi)切酶切割而成的是 A．①② B．①③ C．②④ D．②③ 二、多選題： 9．人們利用基因工程的方法，用大腸桿菌生產(chǎn)人胰島素，這一過程涉及到 A．用適當(dāng)?shù)拿笇σ葝u素基因與載體進(jìn)行切割并連接 B．把重組后的DNA分子導(dǎo)入受體細(xì)菌內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)增 C．檢測重組DNA分子是否導(dǎo)入受體細(xì)菌內(nèi)并表達(dá)出性狀 D．篩選出能產(chǎn)生胰島素的工程菌 10．利用基因工程生產(chǎn)蛋白質(zhì)藥物的方法之一是將人的基因轉(zhuǎn)入動物體內(nèi)，再飼養(yǎng)這些轉(zhuǎn)基因動物，從動物乳汁或尿液中提取藥物。這一過程涉及 A．DNA按照堿基互補(bǔ)配對原則自我復(fù)制 B．DNA以其一條鏈為模板合成RNA C．RNA以自身為模板自我復(fù)制 D．按照RNA密碼子的排列順序合成蛋白質(zhì) 三、非選題： 11．科學(xué)家利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)將蘇云金芽孢桿菌（Bacillus thuringiensis；Bt）中殺蟲蛋白基因?qū)朕r(nóng)作物，培育了一種轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲水稻，提高了水稻對某些昆蟲的抗性。 （1）在將Bt基因轉(zhuǎn)入水稻之前，需先將Bt基因從蘇云金芽孢桿菌中提取出來，此時所用的工具酶是 。若用質(zhì)粒作運(yùn)載體，將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞，則還需用到的一種工具酶是 。 （2）若該Bt基因與農(nóng)作物某一基因具有相同數(shù)目的脫氧核苷酸，那么這兩個基因表達(dá)產(chǎn)物分子結(jié)構(gòu)是否相同，說明理由。 。 （3）據(jù)報(bào)道，某品牌嬰兒米粉中可能含有此種轉(zhuǎn)基因（Bt）稻米成分，有可能引起嬰兒的過敏反應(yīng)。該反應(yīng)的過敏原可能是 ，如果某嬰兒食用了含轉(zhuǎn)基因（Bt）稻米的米粉發(fā)生過敏反應(yīng)，那么，此嬰兒 （填“是”或“不是”）第一次食用該米粉。 12．（8分）干擾素是能夠抑制多種病毒復(fù)制的抗病毒物質(zhì)?？茖W(xué)家利用基因工程技術(shù)從人的T淋巴細(xì)胞中提取干擾素基因轉(zhuǎn)入羊的DNA中，培育出羊乳腺生物發(fā)生器，使羊乳汁中含有人體干擾素。請回答： （1）科學(xué)家將人的干擾素基因與乳腺蛋白基因的______________等調(diào)控組件重組在一起，通過顯微注射等方法，導(dǎo)入哺乳動物的___________細(xì)胞中，然后，將該細(xì)胞送入母體內(nèi)，使其生長發(fā)育成為轉(zhuǎn)基因動物。 （2）在該工程中所用的基因“剪刀”是 。將人體干擾素基因“插入”并連接到羊體細(xì)胞DNA上所需要的酶是 。人體干擾素基因之所以能“插入”到羊的DNA內(nèi)，原因是 。 —G↓GATCC— （3）請?jiān)谙驴蛑挟嫵瞿矰NA片段被切割形成黏性末端的過程示意圖。 第28課 基因工程和蛋白質(zhì)工程課后練習(xí) 一. 單項(xiàng)選擇題 1．用基因工程技術(shù)可使大腸桿菌合成人的蛋白質(zhì)。下列敘述不正確的是 A．常用相同的限制性內(nèi)切酶處理目的基因和質(zhì)粒 B．DNA連接酶和RNA聚合酶是構(gòu)建重組質(zhì)粒必需的工具酶 C．可用含抗生素的培養(yǎng)基檢測大腸桿菌中是否導(dǎo)入了重組質(zhì)粒 D．導(dǎo)入大腸桿菌的目的基因不一定能成功表達(dá) 2．Ti質(zhì)粒上有T—DNA，這種DNA可以轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞，并且整合到受體細(xì)胞染色體的DNA上。這種質(zhì)粒存在于 A．大腸桿菌 B．農(nóng)桿菌 C．酵母菌 D．蘇云金芽孢桿菌 3．基因與載體結(jié)合所需的條件有 ①同一種限制酶 ②具有某些標(biāo)記基因的質(zhì)粒 ③RNA聚合酶 ④目的基因 ⑤DNA連接酶 ⑥四種脫氧核苷酸 ⑦ATP A．①②③④⑤⑥⑦ B．①②④⑤⑦ C．①②③④⑤ D．①②③④⑤⑦ 4．水母發(fā)光蛋白由236個氨基酸構(gòu)成，其中Asp、Gly和Ser構(gòu)成發(fā)光環(huán)，現(xiàn)將這種蛋白質(zhì)的基因作為生物轉(zhuǎn)基因的標(biāo)記。在轉(zhuǎn)基因技術(shù)中，這蛋白質(zhì)的作用 （ ） A．促使目的基因?qū)胨拗骷?xì)胞中 B．促使目的基因在宿主細(xì)胞中復(fù)制 C．使目的基因容易被檢測出來 D．使目的基因容易成功表達(dá) 5. 現(xiàn)有一長度為1000堿基對(by）的DNA分子，用限制性核酸內(nèi)切酶Eco R1酶切后得到的DNA分子仍是1000 by，用Kpn1單獨(dú)酶切得到400 by和600 by兩種長度的DNA分子，用EcoRI,Kpnl同時酶切后得到200 by和600 by兩種長度的DNA分子。該DNA 分子的酶切圖譜正確的是 6．xx年度諾爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎得主創(chuàng)造了一套完整的“基因敲除小鼠”的方式，把任意改變小鼠基因變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，不僅可以研究單個基因在動物體內(nèi)的功能，而且為人類攻克某些遺傳因素引發(fā)的疾病，提供了藥物試驗(yàn)的動物模型。所謂“基因敲除小鼠”，就是利用基因工程技術(shù)先在小鼠的胚胎干細(xì)胞上通過基因重組的辦法進(jìn)行基因修飾——就是將胚胎干細(xì)胞中的靶向基因改掉，然后將“修飾”后的胚胎干細(xì)胞植入小鼠的早期胚胎,生成嵌合體小鼠。 基因工程披術(shù)也稱為DNA重組技術(shù)，其實(shí)施必須具備四個必耍的條件是 A．目的基因 限制性內(nèi)切酶 載體 體細(xì)胞 B．重組DNA RNA聚合酶 內(nèi)切酶 連接酶 C．模板DNA 信使RNA 質(zhì)粒 受體細(xì)胞 D．工縣酶 目的基因 載體 受體細(xì)胞 7.基因治療是指 A、用DNA探針修復(fù)缺陷基因 B、用DNA探針檢測疾病 C、用健康基因?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中 D、用健康基因?qū)胧荏w細(xì)胞 8．依右圖有關(guān)工具酶功能的敘述，不正確的是 A．切斷a處的酶為限制性內(nèi)切酶 B．連接a處的酶為DNA連接酶 C．切斷b處的酶為解旋酶 D．連接b處的酶為RNA聚合酶 9．限制性內(nèi)切酶可以專一地識別 A．雙鏈DNA的特定堿基對 B．雙鏈DNA的特定堿基序列 C．特定的三聯(lián)體密碼子 D．以上都不對 10．科學(xué)家已能運(yùn)用基因工程技術(shù)，讓羊合成并分泌人的抗體。相關(guān)敘述正確的是 ①該技術(shù)將導(dǎo)致定向變異 ②DNA連接酶把目的基因與載體粘性末端的堿基對連接起來 ③蛋白質(zhì)中的氨基酸序列可為合成目的基因提供資料 ④受精卵是理想的受體 ⑤該羊的產(chǎn)生要用到核移植技術(shù) ⑥該羊的產(chǎn)生要用到胚胎移植技術(shù) A．①②③④ B．③④⑥ C．②③④⑤ D．①③④⑥ 11．蘇云金芽孢桿菌的抗蟲基因?qū)朊藁ㄖ仓旰笫欠褚驯磉_(dá)，其檢測方法是 A．是否有抗藥性 B．是否有相應(yīng)的抗蟲性狀 C．是否能檢測至標(biāo)記基因 D．是否能分離到目的基因 12.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)基因動物乳汁中的藥物蛋白含量提高30多倍。轉(zhuǎn)基因動物是指 A．提供基因的動物 B．基因組中增加了外源基因的動物 C．能產(chǎn)生白蛋白的動物 D．能表達(dá)基因信息的動物 13．如果通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)，成功改造了某血友病女性的造血干細(xì)胞，使其凝血功能全部恢復(fù)正常。那么她與正常男性婚后所生子女中 A．兒子、女兒全部正常 B．兒子、女兒各有一半正常 C．兒子全部有病、女兒全部正常 D．兒子全部正常、女兒全部有病 14． 應(yīng)用基因工程育種區(qū)別于誘變育種的特點(diǎn)是 A．能夠產(chǎn)生新基因 B．能夠定向地改造生物 C．操作簡便易行 D．不需要對處理對象進(jìn)行篩選 15．培育作為“生物反應(yīng)器”的動物可以產(chǎn)生許多珍貴的醫(yī)用蛋白，該動物的培育涉及的現(xiàn)代生物技術(shù)有 ①.基因工程 ②.體外受精 ③.胚胎移植 ④.動物細(xì)胞培養(yǎng) A．①②③　　　B．②③④　　　C．①③④　　　D．①②③④ 16．下圖是將人的生長激素基因?qū)爰?xì)菌D細(xì)胞內(nèi)，產(chǎn)生“工程菌”的示意圖。所用的載體為質(zhì)粒A。若已知細(xì)菌D細(xì)胞內(nèi)不含質(zhì)粒A，也不含質(zhì)粒A上的基因，質(zhì)粒A導(dǎo)入細(xì)菌后，其上的基因能得到表達(dá)。能表明目的基因已與運(yùn)載體結(jié)合，并被導(dǎo)入受體細(xì)胞的結(jié)果是 A．在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基和含四環(huán)素的培養(yǎng)基上均能生長繁殖的細(xì)胞 B．在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基細(xì)菌和含四環(huán)素的培養(yǎng)基都不能生長繁殖的細(xì)菌 C．在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基上能生長繁殖，但在含四環(huán)素的培育基不能生長繁殖的細(xì)菌 D．在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基上不能生長繁殖，但在含四環(huán)素的培育基能生長繁殖的細(xì)菌 二、多項(xiàng)選擇題 17．下列各項(xiàng)過程中，遵循“堿基互補(bǔ)配對原則”的有： 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．目的基因的檢測與表達(dá) 18． 1996年10月，在上海奉新動物實(shí)驗(yàn)場成功培育出5頭整合了人凝血因子Ⅸ基因的轉(zhuǎn)基因羊（三頭公羊、、，兩頭母羊、），其中母羊于次年產(chǎn)下小羊羔進(jìn)入了泌乳期。下列各項(xiàng)，哪些可能含有人活性凝血因子Ⅸ蛋白 A．母羊的乳汁中　 B．喂養(yǎng)轉(zhuǎn)基因羊的乳汁中　 C．公羊的身體中　 D．母羊產(chǎn)下的小羊羔身體中 19．(xx山東理綜樣題)小麥患銹病的原因是感染了銹病菌(一種真菌)，銹病菌的擬核中某個基因能產(chǎn)生一種毒素。擬對小麥銹病菌進(jìn)行改造，使它變成既能固氮，又不使小麥得銹病的新菌種。不列說法正確的是 A.通過工人誘變可能使銹病菌固氮 B.通過工人誘變可以使銹病菌不產(chǎn)生毒素 C.通過基因工程可能使銹病菌固氮 D.通過基因工程可能使銹病菌不產(chǎn)生毒素 三、非選擇題 20.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)圖回答： (1)能否利用人的皮膚細(xì)胞來完成①過程?___ 。為什么?______________________。 (2)過程②、③必需的酶分別是 、 。 (3) 在利用AB獲得C的過程中，必須用___ 切割A(yù)和B，使它們產(chǎn)生相同的_ ，再加入 ，才可形成C。 (4) 為使過程⑧更易進(jìn)行，可用 (藥劑)處理D。等 (5) 圖中的B起到運(yùn)載體的作用，它應(yīng)該符合的條件為________，能起到這種作用的有 等。圖中的D是基因工程中的__ 細(xì)胞,能作這種細(xì)胞的有 等。 21. 請閱讀下列幾段文字后回答： A．有人把家蠶的DNA分子分離出來，將控制絲蛋白合成的基因序列與質(zhì)粒拼接在一起，再導(dǎo)人細(xì)菌細(xì)胞中，結(jié)果此細(xì)菌有了生產(chǎn)蠶絲的本領(lǐng)。 B．1991年，我國復(fù)旦大學(xué)遺傳所科學(xué)家成功地對一對雙胞胎兄弟進(jìn)行了用基因療法治療血友病的臨床實(shí)驗(yàn)。 C．科學(xué)家將攜帶抗蟲基因的載體導(dǎo)入二倍體棉花細(xì)胞中，經(jīng)培養(yǎng)、篩選獲得一株有抗蟲特性基因的植株。經(jīng)分析，該植株含有一個攜帶目的基因的DNA片段，因此可以把它看做雜合子。得到的棉花新品種對棉鈴蟲毒殺效果高達(dá)80％～100％。 (1)所有這些實(shí)驗(yàn)的結(jié)果有沒有生成前所未有的新型蛋白質(zhì)? (2)A資料中的細(xì)菌具有生產(chǎn)蠶絲的本領(lǐng)，說明 。 需要使用的工具酶有 、 ，載體需具備的條件是 (至少答兩項(xiàng))。 (3)B資料中在體外將正?；?qū)牖颊咴煅杉?xì)胞后，還必須進(jìn)行 和篩選，才能注入患者體內(nèi)。通過基因治療后的個體若再生育，其后代是否會患病? 為什么? (4)C資料中，雜合子抗蟲棉個體在自交F1代中，理論上仍具有抗蟲特性的植株占總數(shù)的 。原因是 。 該項(xiàng)科技成果在環(huán)境保護(hù)上重要作用是 . 22．豇豆對多種害蟲具有抗蟲能力，根本原因是豇豆體內(nèi)具有胰蛋白酶抑制劑基因（CpTI基因）?？茖W(xué)家將其轉(zhuǎn)移到水稻體內(nèi)后，卻發(fā)現(xiàn)效果不佳，主要原因是CpTI蛋白質(zhì)的積累量不足。經(jīng)過在體外對CpTI基因進(jìn)行了修飾后，CpTI蛋白質(zhì)在水稻中的積累量就得到了提高。修飾和表達(dá)過程如下圖所示： “信號肽” 序列 CpTI基因 “內(nèi)質(zhì)網(wǎng)滯留信號”序列 序列 ① CpTI蛋白質(zhì) A ② 根據(jù)以上材料，回答下列問題： （1）CpTI基因是該基因工程中的 基因，“信號肽”序列及“內(nèi)質(zhì)網(wǎng)滯留信號”序列的基本單位是 ，在①過程中，首先要用 酶切開，暴露出 ，再用 連接。 （2）在該基因工程中，供體細(xì)胞是 ，受體細(xì)胞是 。 （3）②過程稱為 。 （4）檢測修飾后的CpTI基因是否表達(dá)的最好方法是 。 第28課 基因工程和蛋白質(zhì)工程2 一、教學(xué)內(nèi)容及考綱要求 知識內(nèi)容 要求 蛋白質(zhì)工程 A 轉(zhuǎn)基因食品的安全性 A 二、重要的結(jié)論性語句： 1、轉(zhuǎn)基因生物的安全性主要表現(xiàn)在食物安全、生物安全、環(huán)境安全。 三、重、難點(diǎn)知識歸類、整理 1、轉(zhuǎn)基因生物的安全性： 轉(zhuǎn)基因生物的安全性主要表現(xiàn)在食物安全、生物安全、環(huán)境安全。基因工程是把“雙刃劍”基因工程技術(shù)的應(yīng)用在給人們帶來福音的同時，也暗藏著對人類生存的巨大威脅。如基因工程可以制造超級細(xì)菌、超級雜草等；戰(zhàn)爭狂人、恐怖主義者可制造出難以制服的病原體、生物毒劑即生物武器，進(jìn)行訛詐和大規(guī)模毀滅人類的生物戰(zhàn)爭；轉(zhuǎn)基因動植物的出現(xiàn)引發(fā)物種入侵，有可能破壞原有的生態(tài)平衡，對原有物種造成威脅；還有轉(zhuǎn)基因食品安全問題；人類基因組計(jì)劃的研究還引發(fā)新的倫理、社會、哲學(xué)等方面的思考。 2、蛋白質(zhì)工程 目的：生產(chǎn)符合人們生產(chǎn)、生活需要的并非自然界已存在的蛋白質(zhì) 原理：根據(jù)人們對蛋白質(zhì)功能的特定需求，對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì) 3、蛋白質(zhì)工程與基因工程的區(qū)別和聯(lián)系 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)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測氨基酸序列→推測脫氧核苷酸序列→合成DNA→表達(dá)出蛋白質(zhì) 獲取目的基因→構(gòu)建表達(dá)載體→導(dǎo)入受體細(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（基因的異體表達(dá)） 結(jié)果 生產(chǎn)自然界沒有的蛋白質(zhì) 生產(chǎn)自然界中已有的蛋白質(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) 四、例題解析： 例1：對自然界不存在的蛋白質(zhì)進(jìn)行合成，應(yīng)首先設(shè)計(jì) A．基因的結(jié)構(gòu) B．mRNA納構(gòu) C．氨基酸序列 D．蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu) 解析：實(shí)施蛋白質(zhì)工程的前提是了解蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，首先要設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)，然后再根據(jù)基因工程的方法對蛋白質(zhì)進(jìn)行改造。 答案：D 例2：基因工程與蛋白質(zhì)工程的區(qū)別是 ( ) A．基因工程需對基因進(jìn)行分了水平操作，蛋白質(zhì)工程不不對基因進(jìn)行操作 B．基因工程合成的是天然存存的蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)工程合成的可以不是天然存在的蛋白質(zhì) C．基因工程是分了水平操作，蛋白質(zhì)工程是細(xì)胞水平（或性狀水平) D ．基因工程完全不同于蛋白質(zhì)工程 解析：蛋白質(zhì)工程是在基因工程基礎(chǔ)上，延伸出來的第二代基因工程．是從分子水平對蛋白質(zhì)進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，直接對相應(yīng)的基因進(jìn)行修飾加工甚至人工進(jìn)行基因合成，從而對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)以滿足人類生產(chǎn)和生活需求，而基因工程只是將外源基因?qū)肓硪簧矬w內(nèi)，并使之表達(dá)，體現(xiàn)人類所需的性狀，或者獲取所需的產(chǎn)品。因此，基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)。 答案：B 課后練習(xí) 一 、單選題： 1．下列哪項(xiàng)不是轉(zhuǎn)基因食物潛在的安全隱患 ( ) A．某些轉(zhuǎn)基因生物可以合成干擾素，進(jìn)人人體可增強(qiáng)免疫力 B．轉(zhuǎn)基因植物合成的某些新的蛋白質(zhì)有可能成為某些人的過敏源 C．轉(zhuǎn)基因植物有可能合成出對人體有直接毒性或潛在毒性的蛋白質(zhì) D．某些基因足以使植物體內(nèi)某些代謝途徑發(fā)生變化，導(dǎo)致轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物營養(yǎng)成分的改變 2．20世紀(jì)90年代，烏干達(dá)木薯業(yè)遭到了病害的毀滅性打擊?？茖W(xué)家究其原因發(fā)現(xiàn)，是一 種新的病毒引發(fā)的疾病，而這種新病毒是由兩種已知病毒重組產(chǎn)生的。這一事實(shí)有利地支持了下列哪一種觀點(diǎn) （ ） A．轉(zhuǎn)基因生物有可能成為“入侵的外來物種”，威脅生態(tài)系統(tǒng)中其它生物的生存 B．導(dǎo)入轉(zhuǎn)基因生物的外源基因有可能與感染轉(zhuǎn)基因生物的某些細(xì)菌或病原體雜交，從而重組出對人類或其它生物有害的病原體 C．轉(zhuǎn)基因植物的抗除草劑基因，有可能通過花粉傳播而進(jìn)入雜草中，使雜草成為除不掉的“超級雜草” D．抗蟲棉能抵抗棉鈴蟲，但隨著棉鈴蟲抗性的增強(qiáng)，抗蟲棉有可能被淘汰 3．下列不屬于轉(zhuǎn)基因食品的優(yōu)點(diǎn)的是 A．解決糧食短缺問題 B．減少農(nóng)藥的使用，避免污染環(huán)境 C．增加食品營養(yǎng)，提高附加價值 D．可能產(chǎn)生人體的抗原性物質(zhì) 4．科學(xué)家研究生長在墨西哥某地的野生玉米后發(fā)現(xiàn)，這種玉米含有包括蘇云金芽孢桿菌抗蟲毒蛋白基因在內(nèi)的轉(zhuǎn)基因作物的基因，這一現(xiàn)象說明 ①轉(zhuǎn)基因作物的基因可傳播到野生植物中 ②轉(zhuǎn)基因作物可對生物的多樣性構(gòu)成威脅 ③為防止基因污染，應(yīng)當(dāng)禁止轉(zhuǎn)基因作物的研究 ④自然雜交過程實(shí)質(zhì)是一個長期的轉(zhuǎn)基因過程，兩者沒有任何區(qū)別 A．②④ 　 B．③④ 　 C．①② 　D．①③ 5．關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說法錯誤的是 A．蛋白質(zhì)工程能定向改造蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)，使之更加符合人類需要 B．蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對蛋白質(zhì)分子直接進(jìn)行操作，定向改變分子的結(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)工程與基因工程密不可分，又被稱為第二代基因工程 6．有人認(rèn)為轉(zhuǎn)基因生物有可能成為“入侵的外來物種”，威脅生態(tài)系統(tǒng)中其他生物生存。他的依據(jù)是 A．轉(zhuǎn)入的外源基因有可能與感染性基因生物的某些細(xì)菌雜交，形成新的病原體 B．轉(zhuǎn)基因植物的抗除草劑基因有可能通過花粉傳播進(jìn)入雜草，使之成為“超級雜草” C．科學(xué)家賦予轉(zhuǎn)基因生物某些特殊性狀，增強(qiáng)了它們在該地區(qū)生存條件下的競爭力 D．轉(zhuǎn)基因植物花粉傳播的距離有限，但能在種植區(qū)以內(nèi)繁殖 7．美國科學(xué)家在研究生長在墨西哥某地的野生玉米后發(fā)現(xiàn)，這種玉米含有包括蘇云金芽孢桿菌（一種產(chǎn)生抗蟲毒蛋白的細(xì)菌）基因在內(nèi)的轉(zhuǎn)基因作物的基因，由此可見①轉(zhuǎn)基因作物的基因可傳播到野生植物中 ②轉(zhuǎn)基因作物可對天然植物的遺傳多樣性構(gòu)成威脅 ③為防止基因污染，應(yīng)當(dāng)禁止轉(zhuǎn)基因作物的研究 ④自然雜交過程實(shí)質(zhì)是一個長期的轉(zhuǎn)基因過程，兩者沒有任何區(qū)別 A．①②③④ B．③ C．①② D．① 8．科學(xué)家發(fā)現(xiàn)栽種抗除草劑基因的農(nóng)作物后會使附近與其親緣關(guān)系較近的野生植物也獲得抗除草劑基因，野生植物獲得該基因最可能的途徑是（ ） A．基因突變 B.染色體變異 C．自然選擇 D．自然雜交 二、非選擇題 9．請根據(jù)下列材料作答。 材料Ⅰ 轉(zhuǎn)基因研究發(fā)現(xiàn)，將其他動物體的生長激素（GH）基因轉(zhuǎn)移到魚體內(nèi)，可以獲得轉(zhuǎn)GH基因魚，轉(zhuǎn)GH基因魚生長速度快，餌料轉(zhuǎn)化率高。在投喂低蛋白質(zhì)(20％)飼料時，轉(zhuǎn)基因魚通過增加攝食量取得較高的特定生長率；投喂高蛋白質(zhì)（40％）飼料時，轉(zhuǎn)基因魚通過較高的能量轉(zhuǎn)化效率取得較高的特定生長率，而且轉(zhuǎn)GH基因魚體蛋白質(zhì)含量增加。 材料Ⅱ 科學(xué)家認(rèn)為將轉(zhuǎn)基因魚培育成多倍體魚是解決生態(tài)安全性問題的一個有效途徑。從目前的研究來看，多倍體魚類對控制過度繁殖、防止基因擴(kuò)散、促進(jìn)生長、延長壽命以及改進(jìn)魚肉品質(zhì)等都是有效的。 問題 （1）已知人的GH是一個含有191個氨基酸的蛋白質(zhì)，若將人的GH基因轉(zhuǎn)移 到魚體內(nèi)，則轉(zhuǎn)基因魚增加的脫氧核苷酸數(shù)至少是_____________。 （2）轉(zhuǎn)基因魚蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)換效率顯著高于非轉(zhuǎn)基因魚的原因是 （3）試分析轉(zhuǎn)基因魚引起生態(tài)安全性問題的原因 （4）簡要說明三倍體魚能有效控制過度繁殖、防止基因擴(kuò)散的原理 10．（8分）轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的安全性目前已成為人們爭論的焦點(diǎn)之一，但這并不能阻止轉(zhuǎn)基因技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐的種種嘗試，轉(zhuǎn)基因小牛的誕生就是其中的一例。 人的血清白蛋白在臨床上需求量很大，通常從人血中提取。由于艾滋病病毒(HIV)等人類感染性病原體造成的威脅與日俱增，使人們對血液制品顧慮重重。如果應(yīng)用基因工程和克隆技術(shù)，將人的血清白蛋白基因轉(zhuǎn)入奶牛細(xì)胞中，那么，利用牛的乳汁生產(chǎn)血清白蛋白就成為可能。大致過程如下： a．將人體血清白蛋白基因?qū)舜菩阅膛Ｅ咛ゼ?xì)胞，形成重組細(xì)胞①； b．取出重組細(xì)胞①的細(xì)胞核，注入去核牛卵細(xì)胞中，形成重組細(xì)胞②； c．電脈沖刺激重組細(xì)胞②促使其形成早期胚胎； d，將胚胎移植到母牛的子宮內(nèi)，最終發(fā)育成轉(zhuǎn)基因小牛。 請回答下列問題： （1）重組細(xì)胞①實(shí)現(xiàn)了 的重組。 （2）重組細(xì)胞②實(shí)現(xiàn)了 的重組。 （3）若將早期胚胎分離成若干個胚胎細(xì)胞，讓其分別發(fā)育成一頭小牛，這些小牛的基因型是否相同?說明理由 。 （4）為什么實(shí)驗(yàn)過程中第一步要選擇“雌性奶牛胚胎”？ 。 （5）上述（2）（3）分別利用的胚胎工程的技術(shù)是 、 ，胚胎工程操作中的終端環(huán)節(jié)是 。 第28課 基因工程和蛋白質(zhì)工程1課堂練習(xí) 一 、單選題：1.B 2.B 3.D 4.D 5.C 6.D 7.C 8.D 二、多選題：9.ABCD 10.ABD 三、非選題： 11．（1）限制性內(nèi)切酶；DNA連接酶 （2）不相同，因?yàn)檫@兩個基因的脫氧核苷酸數(shù)目相同，但脫氧核苷酸的種類、排列順序千變?nèi)f化，在基因中還有不能編碼氨基酸的脫氧核苷酸片段 （3）殺蟲蛋白；不是 12．（1）啟動子 受精卵 （2）限制性內(nèi)切酶 DNA連接酶 用相同的限制性內(nèi)切酶催化反應(yīng)后形成了互補(bǔ)堿基序列（或不同生物DNA的結(jié)構(gòu)具有統(tǒng)一性） （3）（3分）（補(bǔ)充出DNA的互補(bǔ)鏈給1分，寫出兩個黏性末端各給1分） 用限制酶切割 —C CTAG↑G— —G GATCC— —CCTAG G— 第28課 基因工程和蛋白質(zhì)工程1課后練習(xí) 一. 單項(xiàng)選擇題 1.B 2.B 3.B 4.C 5.D 6.D 7.C 8.D 9.B 10.D 11.B 12.B 13.C 14.B 15.D 16.C 二、多項(xiàng)選擇題 17．ABD 18．ACD 19．BCD 三、非選擇題 20.(1)不能 皮膚細(xì)胞中的胰島素基因未表達(dá)(或未轉(zhuǎn)錄)，不能形成胰島素mRNA (2)逆轉(zhuǎn)錄酶 解旋酶 (3)同一種限制性內(nèi)切酶 黏性末端 DNA連接酶 (4)CaCl2 (5)能在宿主細(xì)胞中正常生存并復(fù)制，具有標(biāo)記基因，具有多個限制酶的切點(diǎn)（3分） 質(zhì)粒、噬菌體、動植物病毒(答出2種即可) 受體 大腸桿菌、土壤農(nóng)桿菌、酵母菌、動植物細(xì)胞(答出2種即可) 21. (1)沒有 (2)蠶的絲蛋白基因在細(xì)茵體內(nèi)得以表達(dá) 限制性內(nèi)切酶 DNA連接酶 能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存；具有多個限制性內(nèi)切酶切點(diǎn)；具有標(biāo)記基因 (3)細(xì)胞培養(yǎng) 可能 基因治療一般只是導(dǎo)入體細(xì)胞，生殖細(xì)胞的基因型并不改變(其他解釋合理也可) (4)3／4 雌雄配子各有1／2含抗蟲基因 受精時，雌雄配子隨機(jī)結(jié)合， 下一代中顯示出來減少農(nóng)藥對環(huán)境的污染 22．（1）目的；四種脫氧核苷酸；限制性內(nèi)切酶；黏性末端；DNA連接酶；（2）豇豆；水稻；（3）轉(zhuǎn)錄；（4）讓多種害蟲食用水稻葉片。 第28課 基因工程和蛋白質(zhì)工程2課后練習(xí) 一 、單選題：1.A 2.B 3.D 4.C 5.B 6.C 7.C 8.D 二、非選擇題 9．（7分）（1）1146 （2）合成了大量生長激素，生長激素能促進(jìn)蛋白質(zhì)的合成（2分）（3）轉(zhuǎn)基因魚與同種野生魚雜交，使野生魚帶有轉(zhuǎn)基因，可能具有生長優(yōu)勢和競爭優(yōu)勢，引起生態(tài)危機(jī)（2分）（4）三倍體減數(shù)分裂過程中，同源染色體聯(lián)會紊亂，不能產(chǎn)生配子，是高度不育的；可以人工控制養(yǎng)殖數(shù)量和范圍，避免發(fā)生雜交，引起基因擴(kuò)散等生態(tài)危機(jī)。 10.（1）人體蛋白基因與奶牛胚胎細(xì)胞中DNA(即基因) （2）去核卵細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)與重組細(xì)胞①的細(xì)胞核(即核與質(zhì)) （3）相同。因?yàn)樗鼈兌际怯芍亟M細(xì)胞②經(jīng)過卵裂(有絲分裂)產(chǎn)生的（2分） （4）導(dǎo)人基因表達(dá)的產(chǎn)品是人血清蛋白，利用雌性奶?？赏ㄟ^產(chǎn)奶把這種“表達(dá)物質(zhì)”分泌出來。 （5）核移植 胚胎分割 胚胎移植