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1、标题:基因工程的应用 和蛋白质工程的崛起,基因工程的应用和蛋白质工程的崛起 高频考点突破 考点一 基因工程应用,提醒 动物基因工程主要为了改善畜产品的品 质,而不是为了产生体型巨大的个体。 基因治疗目前只是处于初期的临床试验阶段,在 临床上未开展、未实现这方面的治疗。 DNA分子制作探针进行检测时应检测单链,即将 双链DNA分子打开。 Bt毒蛋白基因产生Bt毒蛋白并无毒性,进入昆虫 消化道被分解成多肽后产生毒性。 青霉素是青霉菌产生的,不是通过基因工程生 产的。 原核生物基因(如抗虫基因)可做为真核生物(棉 花)的目的基因。,对位训练 1.我国科学家运用基因工程技术，将苏云金芽孢杆 菌的抗虫基
2、因导入棉花细胞并成功表达，培育出 了抗虫棉。下列叙述不正确的是 ( ) A.RNA聚合酶对于抗虫基因在棉花细胞中的表达 不可缺少 B.重组DNA分子中增加一个碱基对，不一定导致 毒蛋白的毒性丧失 C.抗虫棉的抗虫基因可通过花粉传递至近缘作 物，从而造成基因污染 D.转基因棉花是否具有抗虫特性是通过检测棉花 对抗生素抗性来确定的,D,考点二 蛋白质工程 1.概念 蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与 生物功能的关系作为基础,通过基因修饰或基因合 成,对现有蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白 质,以满足人类的生产和生活的需求。,2.蛋白质工程与基因工程的比较,拓展延伸 蛋白质组计划和人类基因
3、组计划的比较,对位训练 2.下列关于蛋白质工程应用的叙述，不正确的是 （ ） A.蛋白质工程可以改造酶的结构，提高酶的热稳 定性 B.通过蛋白质工程可以改变蛋白质的活性 C.利用蛋白质工程可以在大肠杆菌细胞中得到人 的胰岛素 D.蛋白质工程可以对胰岛素进行改造和修饰，合 成速效型胰岛素制剂,C,解题思路探究 思维误区警示 易错分析 1.对乳腺(膀胱)反应器与微生物生产基因产品混肴不清 乳腺生物反应器与微生物生产的比较,类型,项目,提醒 乳腺生物反应器受生物性别和年龄的限 制,若从动物尿液中提取目的基因产物则不受性别和 年龄限制。,2.对“基因诊断”和“基因治疗”概念及应用辩析不清 (1)基因诊
4、断 基因诊断是用放射性同位素(如32P)、荧光分子等标记的DNA分子做探针,利用DNA分子杂交原理,鉴 定被检测标本上的遗传信息,达到检测疾病的目的。 (2)基因治疗的原理及实例 原理：把健康动物的正常基因导入含有缺陷基因的受体细胞中,存在基因缺陷的病人细胞中既含 有缺陷基因,又含有通过基因工程导入的正常基因,在病人体内两种基因都能表达,正常基因的表达产 物掩盖了缺陷基因的表达产物,从而治愈了有基因 缺陷的疾病。 镰刀型细胞贫血症基因治疗过程,纠正训练 1.继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后,膀胱生物 反应器的研究也取得了一定进展。最近,科学家培 育出一种转基因小鼠,其膀胱上皮细胞可以合成人
5、的生长激素并分泌到尿液中。请回答： (1)将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞中,常 用方法是 。 (2)进行基因转移时,通常要将外源基因转入 中,原因是 。 (3)通常采用 技术检测外源基 因是否插入了小鼠的基因组。 (4)在研制膀胱生物反应器时,应使外源基因在小 鼠的 细胞中特异表达。,解析 转基因生物反应器是指利用转基因活体动 物的某种能够高效表达外源基因的器官或组织来 进行工业化生产活性功能蛋白的技术,该技术的第 一步就是导入外源基因,对于动物细胞来说,常采 用的方法是显微注射法。显微注射法的优点是导 入的外源基因片段可长达50kb,且无需载体,外源 基因在宿主染色体上的整合率相对较高。
6、 答案 (1)显微注射 (2)受精卵(或早期胚胎细胞) 受精卵(或早期胚胎细胞)具有全能性,可使外源基 因在相应组织细胞中表达 (3)DNA分子杂交(核 酸探针) (4)膀胱上皮,2.下列关于基因工程应用的叙述,错误的是 ( ) A.基因治疗需要将正常基因导入有基因缺陷的细胞 B.基因诊断的基本原理是DNA分子杂交 C.一种基因探针只能检测水体中的一种病毒 D.原核基因不能用来进行真核生物的遗传改良 解析 基因治疗是把正常基因导入病人体内,使该 基因的表达产物发挥功能,从而达到治疗疾病的目 的。基因诊断是用放射性同位素、荧光分子等标 记的DNA分子作探针,利用DNA分子杂交原理,鉴定,被检测标
7、本上的遗传信息,达到检测疾病或水体中 病毒的目的,因此一种基因探针只能检测相应的遗 传信息。在基因工程中,由于DNA分子规则的双螺 旋结构在所有DNA分子中相同,因此,可以在任何不 同DNA分子之间进行操作。 答案 D,知识综合应用 重点提示 通过“基因工程和蛋白质工程综合”的考查,提 升“把握所学知识的要点和知识之间内在的联系” 的能力。 典例分析 (2009广东卷,39)(1)饲料加工过程温度较高,要 求植酸酶具有较好的高温稳定性。利用蛋白质工 程技术对其进行改造时,首先必须了解植酸酶的 ,然后改变植酸酶的 , 从而得到新的植酸酶。,(2)培育转植酸酶基因的大豆,可提高其作为饲料 原料时磷
8、的利用率。将植酸酶基因导入大豆细胞 常用的方法是 。请简述获得 转基因植株的完整过程： 。 (3)为了提高猪对饲料中磷的利用率,科学家将带 有植酸酶基因的重组质粒通过 转 入猪的受精卵中。该受精卵培养至一定时期可通 过 方法,从而一次得到多个转 基因猪个体。 (4)若这些转基因动、植物进入生态环境中,对生 态环境有何影响？,解析 (1)蛋白质工程首先要根据已有蛋白质,从 预期的蛋白质功能出发,设计预期的蛋白质结构, 推测应有的氨基酸序列,找到相应的脱氧核苷酸序 列,合成目的基因,再通过基因工程产生转基因生物。 (2)将目的基因导入植物细胞的方法有：农杆菌转 化法、基因枪法和花粉管通道法,其中有
9、80%的转 基因植物都是通过农杆菌转化法产生的。 (3)动物细胞核的全能性受细胞质的抑制,故目的 基因需注入到受精卵中,再将注射了目的基因的受 精卵移植到雌性动物的输卵管或子宫内,使其发育 成具有新性状的动物。 (4)转基因生物可造成基因污染等不良影响。,答案 (1)分子结构及预期功能 基因 (2)农杆菌浸染法 首先将目的基因与质粒组合, 构建基因表达载体,将含目的基因的表达载体导入 植物细胞,通过植物组织培养获得表现新性状的植物 (3)显微注射法 胚胎分割 (4)转基因生物及其产品对生物多样性、生态环境 可能产生的影响主要表现在以下几个方面：转 基因生物打破了物种的原有界限,改变了物质循环
10、和能量流动,对生态系统的稳定性造成破坏;重 组DNA与微生物杂交,可能出现对动、植物和人类,有害的病原微生物;增加目标害虫的抗性和进化 速度;转基因植物通过传粉进行基因转移,导致 超级杂草出现;转基因植物的花粉如含有有毒蛋 白或过敏蛋白,通过蜜蜂的采集,很可能进入蜜蜂 中,再经过食物链的传递,最后有可能进入其他动 物和人体内。,定时检测 组题说明 特别推荐 热点材料与知识间横向联系综合题5； 基因工程与其他技术手段联系综合题3、4。,1.在植物基因工程中,获取目的基因后,用农杆菌中 的Ti质粒作为载体,把目的基因重组入Ti质粒上的 T-DNA片段中,再将重组的T-DNA导入植物细胞中, 经植物
11、组织培养得到转基因植物。 (1)科学家在进行上述实验操作时,要用同一种 分别切割质粒和目的基因,质粒的 黏性末端与目的基因DNA片段的黏性末端的“缝 合”需要 的帮助。 (2)将携带抗除草剂基因的重组Ti质粒导入二倍体 油菜细胞,经培养、筛选获得一株有抗除草剂特性,的转基因植株。经分析,该植株含有一个携带目的 基因的T-DNA片段,因此可以把它看作是杂合子。 理论上,在该转基因植株自交后的F1代中,仍具有抗 除草剂特性的植株占总数的 , 原因是 。 (3)种植上述转基因油菜,它所携带的目的基因可 以通过花粉传递给近缘物种,造成“基因污染”。 如果把目的基因导入叶绿体DNA中,就可以避免 “基因
12、污染”,原因是 。,解析 (1)基因工程操作时,要用同一种限制性核 酸内切酶切割质粒和目的基因,质粒的黏性末端与 目的基因DNA片段的黏性末端的“缝合”需要DNA 连接酶的帮助。(2)由“把它看作是杂合子”,可 以判断抗除草剂基因为显性,杂合子自交后代显性 性状占3/4。(3)因为花粉中几乎没有细胞质,所以 叶绿体DNA不会通过花粉传递。 答案 (1)限制性核酸内切酶 DNA连接酶 (2)3/4 雌、雄配子各有1/2含抗除草剂基因的可 能,受精时,雌、雄配子随机结合 (3)花粉中几 乎没有细胞质,叶绿体DNA不会通过花粉传递,2.科学家通过基因工程,成功培育出能抗棉铃虫的棉 花植株抗虫棉,其过
13、程大致如下图所示： (1)细菌的基因之所以能在棉花细胞内表达,产生 抗性,其原因是 。,(2)上述过程中,将目的基因导入棉花细胞内使用 的方法是 ,这种导入方法较经济、 有效。目的基因能否在棉株体内稳定维持和表达 其遗传特性的关键是目的基因是否插入到受体细 胞染色体DNA上,这需要通过检测才能知道,检测采 用的最好方法是 。 (3)上述基因工程中的核心步骤是 , 其目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且 可以 给下一代,同时,使目的基因 能够表达和发挥作用。,(4)利用基因工程技术培育抗虫棉,与诱变育种和 杂交育种方法相比,具有 和 等 突出的优点,但是目前基因工程仍不能取代杂交育 种和诱
14、变育种。与基因工程技术相比,杂交育种和 诱变育种方法主要具有 的优点。 答案 (1)它们共用一套遗传密码 (2)农杆菌转 化法 DNA分子杂交技术 (3)基因表达载体的构 建 遗传 (4)目的性强 克服远缘杂交不亲和 性(或能有效地打破物种的生殖隔离界限) 操作 简便易行,3.应用生物工程技术能获得人们需要的生物新品种 或新产品。请据图回答下列问题：,(1)在培育转人生长激素基因牛的过程中,过程 需要的工具酶是 ,过程常用的 方法是 。 (2)转基因牛可通过分泌的乳汁来生产人生长激素, 则说明基因工程能够突破自然界的 。 在基因表达载体中,人生长激素基因的前端必须有 。过程培养到一定阶段,可以
15、采用 技术,培育出多头完全相同 的转基因牛犊。 (3)prG能激发细胞不断分裂,通过基因工程导入该,调控基因来制备单克隆抗体,最可能是 细 胞,代表的细胞具有 的特点。 (4)在抗虫棉培育过程中,进行过程最常用的方 法是 。 解析 基因工程中用到的工具有限制酶、DNA连接 酶和载体。基因工程的步骤为第一步为提取目的 基因;第二步为目的基因的整合,形成重组质粒或 重组DNA;第三步导入宿主细胞;第四步检测与表 达。在将目的基因导入受体细胞时,在细胞工程中 常用显微注射技术来实现。受体细胞是植物细胞 时,常用农杆菌转化法。而在得到目的细胞之后可,进一步培育成个体或者进行胚胎分割移植得到多 个个体。在动物细胞工程中,细胞融合是获得单克 隆抗体的前提,得到的细胞既能无限增殖又能产生 特异性抗体。基因工程能否成功的标志是基因能 否成功表达,即能否进行转录和翻译。所以基因要 表达必须要有启动子的启动。 答案 (1)限制酶、DNA连接酶 显微注射法 (2)生殖隔离 启动子 胚胎分割移植(胚胎分割 和胚胎移植) (3)浆 既能无限增殖又能产生特异性抗体 (4)农杆菌转化法,4.2007年11月20日,日本学者Shinya Yamanaka和美 国学者James Thomson分
