選修三基因工程應用和蛋白質(zhì)工程

1、選修三基因工程應用和蛋白質(zhì)工程 考點一基因工程的應用考點一基因工程的應用 【基礎(chǔ)知識整合基礎(chǔ)知識整合】 1基因工程的成果歸納總結(jié)基因工程的成果歸納總結(jié) 類型類型 外源基因類型及舉例外源基因類型及舉例 植植 物物 基基 因因 工工 程程 的的 成成 果果 抗蟲轉(zhuǎn)基抗蟲轉(zhuǎn)基 因植物因植物 用于殺蟲的基因主要是：用于殺蟲的基因主要是： 、 、 、 。 抗蟲水稻、抗蟲棉、抗蟲水稻、抗蟲棉、 抗蟲玉米抗蟲玉米 抗病轉(zhuǎn)基抗病轉(zhuǎn)基 因植物因植物 抗病毒基因常用的是抗病毒基因常用的是 和和 ； 抗真菌基因有：抗真菌基因有： 和和 。 抗病毒煙草、抗病抗病毒煙草、抗病 毒小麥、抗病毒番毒小麥、抗病毒番 茄、抗病

2、毒甜椒茄、抗病毒甜椒 Bt毒蛋白基因毒蛋白基因 蛋白酶抑制劑基因蛋白酶抑制劑基因 淀粉酶抑制劑基因淀粉酶抑制劑基因 植物凝集素基因植物凝集素基因 病毒外殼蛋白基因病毒外殼蛋白基因 病毒的復制酶基因病毒的復制酶基因 幾丁質(zhì)酶基因幾丁質(zhì)酶基因 抗毒素合成基因抗毒素合成基因 選修三基因工程應用和蛋白質(zhì)工程 類型類型 項目項目 外源基因類型及舉例外源基因類型及舉例成果舉例成果舉例 植植 物物 基基 因因 工工 程程 的的 成成 果果 抗逆轉(zhuǎn)抗逆轉(zhuǎn) 基因植基因植 物物 常用的抗逆基因有：常用的抗逆基因有： 、 和和 。 抗鹽堿和抗干抗鹽堿和抗干 旱的煙草、抗旱的煙草、抗 寒番茄、抗除寒番茄、抗除 草劑的

3、大豆和草劑的大豆和 玉米玉米 改良品改良品 質(zhì)的轉(zhuǎn)質(zhì)的轉(zhuǎn) 基因植基因植 物物 優(yōu)良性狀基因如：優(yōu)良性狀基因如： 能提高必需氨基酸含量能提高必需氨基酸含量 的的 編碼基因、控編碼基因、控 制番茄成熟的基因、與制番茄成熟的基因、與 花青素代謝有關(guān)的基因花青素代謝有關(guān)的基因 高賴氨酸玉米、高賴氨酸玉米、 耐儲存番茄、耐儲存番茄、 新花色矮牽牛新花色矮牽牛 滲透壓調(diào)節(jié)基因滲透壓調(diào)節(jié)基因 抗凍蛋白基因抗凍蛋白基因 抗除草劑基因抗除草劑基因 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 選修三基因工程應用和蛋白質(zhì)工程 類型類型 項目項目 外源基因類型及舉例外源基因類型及舉例成果舉例成果舉例 動動 物物 基基 因因 工工 程程 的的 成成

4、 果果 提高生長速度的提高生長速度的 轉(zhuǎn)基因動物轉(zhuǎn)基因動物 可用可用 基基 因因 轉(zhuǎn)基因綿羊、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)基因綿羊、轉(zhuǎn) 基因鯉魚基因鯉魚 改善畜產(chǎn)品品質(zhì)改善畜產(chǎn)品品質(zhì) 的轉(zhuǎn)基因動物的轉(zhuǎn)基因動物 可用腸乳糖酶基因可用腸乳糖酶基因 乳汁中含乳糖較乳汁中含乳糖較 少的轉(zhuǎn)基因牛少的轉(zhuǎn)基因牛 生產(chǎn)藥物的轉(zhuǎn)基生產(chǎn)藥物的轉(zhuǎn)基 因動物因動物 藥用蛋白基因乳腺蛋藥用蛋白基因乳腺蛋 白基因的啟動子白基因的啟動子 轉(zhuǎn)基因動物具有轉(zhuǎn)基因動物具有 乳腺生物反應器乳腺生物反應器 作器官移植供體作器官移植供體 的轉(zhuǎn)基因動物的轉(zhuǎn)基因動物 外源的抗原決定基因表外源的抗原決定基因表 達的調(diào)節(jié)因子或除去供達的調(diào)節(jié)因子或除去供 體的抗原決定

5、基因體的抗原決定基因 無免疫排斥的轉(zhuǎn)無免疫排斥的轉(zhuǎn) 基因豬基因豬 基基 因因 治治 療療 腺苷酸脫氨酶基因腺苷酸脫氨酶基因 治療復合型免疫治療復合型免疫 缺陷癥缺陷癥 治療囊性纖維化病基因治療囊性纖維化病基因 治療遺傳性囊性治療遺傳性囊性 纖維化病纖維化病 外源生長激素外源生長激素 體外基因治療體外基因治療 體內(nèi)基因治療體內(nèi)基因治療 選修三基因工程應用和蛋白質(zhì)工程 2基因治療基因治療 (1)概念：是把概念：是把 導入病人體內(nèi)，使該導入病人體內(nèi)，使該 發(fā)揮功能，從而達到治療疾病的發(fā)揮功能，從而達到治療疾病的 目的，是治療人類遺傳病最有效的手段。目的，是治療人類遺傳病最有效的手段。 (2)成果：將

6、腺苷酸脫氨酶基因轉(zhuǎn)入患者淋巴細胞成果：將腺苷酸脫氨酶基因轉(zhuǎn)入患者淋巴細胞 中，治療復合型免疫缺陷癥。中，治療復合型免疫缺陷癥。 (3)方法：方法：a、 ：先從病人體內(nèi)獲：先從病人體內(nèi)獲 得得 ，如，如T淋巴細胞，進行培養(yǎng)。然后，淋巴細胞，進行培養(yǎng)。然后， 在體外完成基因轉(zhuǎn)移，再篩選成功轉(zhuǎn)移的細胞擴增在體外完成基因轉(zhuǎn)移，再篩選成功轉(zhuǎn)移的細胞擴增 培養(yǎng)，最后重新輸入患者體內(nèi)。培養(yǎng)，最后重新輸入患者體內(nèi)。 b、體、體 內(nèi)內(nèi) 基基 因因 治治 療：直療：直 接接 向向 人人 體體 組組 織織 細細 胞胞 中中 的治療方法。如的治療方法。如1994年美國科學家利用年美國科學家利用 經(jīng)過修飾的腺病毒作載體

7、，成功地將治療遺傳性囊經(jīng)過修飾的腺病毒作載體，成功地將治療遺傳性囊 性纖維化病的正常基因轉(zhuǎn)入患者肺組織中。性纖維化病的正?；蜣D(zhuǎn)入患者肺組織中。 正?；蛘；?基因的表達產(chǎn)物基因的表達產(chǎn)物 體外基因治療體外基因治療 某種細胞某種細胞 轉(zhuǎn)移基因轉(zhuǎn)移基因 選修三基因工程應用和蛋白質(zhì)工程 1.1.該病治療運用了基因工程技術(shù)，在這個實例該病治療運用了基因工程技術(shù)，在這個實例 中運載體是中運載體是 ，目的基因，目的基因 是是 。目的基因的受體細胞。目的基因的受體細胞 是是 。 2.2.將轉(zhuǎn)基因?qū)⑥D(zhuǎn)基因T T細胞多次回輸?shù)交颊叩捏w內(nèi)，免細胞多次回輸?shù)交颊叩捏w內(nèi)，免 疫能力趨于正常是由于產(chǎn)生了疫能力趨于

8、正常是由于產(chǎn)生了 。產(chǎn)生這。產(chǎn)生這 種物質(zhì)的兩個基本步驟是種物質(zhì)的兩個基本步驟是 和和 。 某種反轉(zhuǎn)錄病毒某種反轉(zhuǎn)錄病毒 腺苷脫氨酶基因腺苷脫氨酶基因 抗體抗體 轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄翻譯翻譯 T T細胞細胞 體外基因治療：先將患者的體外基因治療：先將患者的T T細胞取出體外培養(yǎng)，細胞取出體外培養(yǎng)， 然后用某種反轉(zhuǎn)錄病毒將正常的腺苷脫氨酶基然后用某種反轉(zhuǎn)錄病毒將正常的腺苷脫氨酶基 因轉(zhuǎn)入人工培養(yǎng)的因轉(zhuǎn)入人工培養(yǎng)的T T細胞中，再將轉(zhuǎn)入的基因能細胞中，再將轉(zhuǎn)入的基因能 表達的轉(zhuǎn)基因表達的轉(zhuǎn)基因T T細胞注射到患者的體內(nèi)，經(jīng)過多細胞注射到患者的體內(nèi)，經(jīng)過多 次治療，患者的免疫功能趨于正常。次治療，患者的免疫功能

9、趨于正常。 選修三基因工程應用和蛋白質(zhì)工程 選修三基因工程應用和蛋白質(zhì)工程 【典例精析典例精析】 【例例1 1】(2011安徽安徽)家蠶細胞具有高效表達外源基因的家蠶細胞具有高效表達外源基因的 能力。將人干擾素基因?qū)爰倚Q細胞并大規(guī)模培養(yǎng)，能力。將人干擾素基因?qū)爰倚Q細胞并大規(guī)模培養(yǎng)， 可以提取干擾素用于制藥。可以提取干擾素用于制藥。 (1)進行轉(zhuǎn)基因操作前，需用進行轉(zhuǎn)基因操作前，需用 酶短酶短 時處理幼蠶組織，以便獲得單個細胞。時處理幼蠶組織，以便獲得單個細胞。 (2)為使干擾素基因在家蠶細胞中高效表達，需要把來為使干擾素基因在家蠶細胞中高效表達，需要把來 自自cDNA文庫的干擾素基因片段正

10、確插入表達載體的文庫的干擾素基因片段正確插入表達載體的 和和 之間。之間。 胰蛋白胰蛋白(或膠原蛋白或膠原蛋白) 啟動子啟動子終止子終止子 選修三基因工程應用和蛋白質(zhì)工程 (3)采用采用 PCR 技術(shù)可驗證干擾素基因是否已經(jīng)導入技術(shù)可驗證干擾素基因是否已經(jīng)導入 家家 蠶蠶 細細 胞。該胞。該 PCR 反反 應應 體體 系系 的的 主主 要要 成成 分分 應應 該該 包含：擴包含：擴 增增 緩緩 沖沖 液液 (含含 Mg2 )、水、 、水、4 種種 脫脫 氧氧 核核 苷苷 酸、模酸、模 板板 DNA、 和和 。 (4)利用生物反應器培養(yǎng)利用生物反應器培養(yǎng) 家家 蠶蠶 細細 胞胞 時，貼時，貼 壁

11、壁 生生 長的長的 細細 胞胞 會會 產(chǎn)產(chǎn) 生生 接接 觸觸 抑抑 制。通制。通 常常 將將 多多 孔孔 的的 中中 空空 薄薄 壁壁 小小 玻玻 璃璃 珠珠 放放 入入 反反 應應 器器 中，這中，這 樣樣 可可 以以 ，增加培養(yǎng)的細，增加培養(yǎng)的細 胞數(shù)量，也有利于空氣交換胞數(shù)量，也有利于空氣交換 。 Taq DNA聚合酶聚合酶 對干擾素基因特異性的對干擾素基因特異性的DNA引物對引物對 增大細胞貼壁生長的附著面積增大細胞貼壁生長的附著面積 選修三基因工程應用和蛋白質(zhì)工程 【考查類型考查類型】本題主要考查對基因工程應用的理解本題主要考查對基因工程應用的理解 和動物細胞培養(yǎng)相關(guān)的基礎(chǔ)知識。和動

12、物細胞培養(yǎng)相關(guān)的基礎(chǔ)知識。 【解析解析】 (1)為了使組織分散開為單個細胞，通常為了使組織分散開為單個細胞，通常 用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理。用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理。(2)啟動子位于目啟動子位于目 的基因的首端，終止子位于目的基因的尾端。的基因的首端，終止子位于目的基因的尾端。 (3)PCR反應體系的主要成分應包括擴增緩沖液反應體系的主要成分應包括擴增緩沖液(含含 Mg2 )、水、 、水、4種脫氧核苷酸、模板種脫氧核苷酸、模板DNA 、Taq DNA聚合酶、兩種引物。聚合酶、兩種引物。(4)細胞離體培養(yǎng)時通常細胞離體培養(yǎng)時通常 表現(xiàn)出貼壁生長和接觸抑制，多孔的中空薄壁小玻表現(xiàn)出貼壁生長和接

13、觸抑制，多孔的中空薄壁小玻 璃珠能增大貼壁生長的附著面積，增加培養(yǎng)的細胞璃珠能增大貼壁生長的附著面積，增加培養(yǎng)的細胞 數(shù)量。數(shù)量。 【方法歸納方法歸納】解答這類問題時，要注意將基因工程解答這類問題時，要注意將基因工程 的步驟與細胞培養(yǎng)、細胞分化等知識相聯(lián)系。的步驟與細胞培養(yǎng)、細胞分化等知識相聯(lián)系。 選修三基因工程應用和蛋白質(zhì)工程 考點二蛋白質(zhì)工程考點二蛋白質(zhì)工程 【基礎(chǔ)知識整合基礎(chǔ)知識整合】 1概念：是指以蛋白質(zhì)分子的概念：是指以蛋白質(zhì)分子的 及其與及其與 的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過 或或 ，對，對 進行改造，或制造一進行改造，或制造一 種種 ，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。，以

14、滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。 2過過 程：預程：預 期期 蛋蛋 白白 質(zhì)質(zhì) 功功 能能 設(shè)設(shè) 計計 預預 期期 的的 推測應有的推測應有的 找到對找到對 應的應的 。 結(jié)構(gòu)規(guī)律結(jié)構(gòu)規(guī)律 生物功能生物功能 基因修飾基因修飾 基因合成基因合成 現(xiàn)有蛋白質(zhì)現(xiàn)有蛋白質(zhì) 新的蛋白質(zhì)新的蛋白質(zhì) 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 選修三基因工程應用和蛋白質(zhì)工程 【知識拓展知識拓展】 蛋白質(zhì)工程與基因工程的比較蛋白質(zhì)工程與基因工程的比較 項目項目 區(qū)別與聯(lián)系區(qū)別與聯(lián)系 蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程基因工程基因工程 區(qū)別區(qū)別 過程過程 預期蛋白質(zhì)功能預期蛋白質(zhì)功能設(shè)計預期設(shè)計預期

15、 的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測應有的推測應有的 氨基酸序列氨基酸序列找到相對應的找到相對應的 脫氧核苷酸序列脫氧核苷酸序列 獲取目的基因獲取目的基因構(gòu)建基構(gòu)建基 因表達載體因表達載體將目的基將目的基 因?qū)胧荏w細胞因?qū)胧荏w細胞目的目的 基因的檢測與鑒定基因的檢測與鑒定 實質(zhì)實質(zhì) 定向改造或生產(chǎn)人類所需的定向改造或生產(chǎn)人類所需的 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 定向改造生物的遺傳特定向改造生物的遺傳特 性，以獲得人類所需的性，以獲得人類所需的 生物類型或生物產(chǎn)品生物類型或生物產(chǎn)品 結(jié)果結(jié)果可生產(chǎn)自然界沒有的蛋白質(zhì)可生產(chǎn)自然界沒有的蛋白質(zhì) 只能生產(chǎn)自然界已有的只能生產(chǎn)自然界已有的 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 聯(lián)系聯(lián)系 (1)蛋

16、白質(zhì)工程是在基因工程基礎(chǔ)上，延伸出的第二代基因工程蛋白質(zhì)工程是在基因工程基礎(chǔ)上，延伸出的第二代基因工程 (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 選修三基因工程應用和蛋白質(zhì)工程 你知道人類蛋白質(zhì)組計劃嗎？它與蛋白質(zhì)工程有什么關(guān)系？你知道人類蛋白質(zhì)組計劃嗎？它與蛋白質(zhì)工程有什么關(guān)系？ 我國科學家承擔了什么任務？我國科學家承擔了什么任務？ 提示：人類蛋白質(zhì)組計劃是繼人類基因組計劃之后，生命科提示：人類蛋白質(zhì)組計劃是繼人類基因組計劃之后，生命科 學乃至自然科學領(lǐng)域一項重大的科學命題。學乃至自然科學領(lǐng)域一項重大的科學命題。

17、2001年，國際人類年，國際人類 蛋白質(zhì)組組織宣告成立。之后，該組織正式提出啟動了兩項重蛋白質(zhì)組組織宣告成立。之后，該組織正式提出啟動了兩項重 大國際合作行動：一項是由中國科學家牽頭執(zhí)行的大國際合作行動：一項是由中國科學家牽頭執(zhí)行的“人類肝臟人類肝臟 蛋白質(zhì)組計劃蛋白質(zhì)組計劃”；另一項是以美國科學家牽頭執(zhí)行的；另一項是以美國科學家牽頭執(zhí)行的“人類血人類血 漿蛋白質(zhì)組計劃漿蛋白質(zhì)組計劃”，由此拉開了人類蛋白質(zhì)組計劃的帷幕。，由此拉開了人類蛋白質(zhì)組計劃的帷幕。 “人類肝臟蛋白質(zhì)組計劃人類肝臟蛋白質(zhì)組計劃”是國際上第一個人類組織器官是國際上第一個人類組織器官 的蛋白質(zhì)組計劃，由我國賀福初院士牽頭，這

18、是中國科學家第的蛋白質(zhì)組計劃，由我國賀福初院士牽頭，這是中國科學家第 一次領(lǐng)銜的重大國際科研協(xié)作計劃，總部設(shè)在北京，目前有一次領(lǐng)銜的重大國際科研協(xié)作計劃，總部設(shè)在北京，目前有16 個國家和地區(qū)的個國家和地區(qū)的80多個實驗室報名參加。它的科學目標是揭示多個實驗室報名參加。它的科學目標是揭示 并確認肝臟的蛋白質(zhì)，為重大肝病預防、診斷、治療和新藥研并確認肝臟的蛋白質(zhì)，為重大肝病預防、診斷、治療和新藥研 發(fā)的突破提供重要的科學基礎(chǔ)。發(fā)的突破提供重要的科學基礎(chǔ)。 人類蛋白質(zhì)組計劃的深入研究將是對蛋白質(zhì)工程的有力推動人類蛋白質(zhì)組計劃的深入研究將是對蛋白質(zhì)工程的有力推動 和理論支持。和理論支持。 選修三基因

19、工程應用和蛋白質(zhì)工程 2、你知道酶工程嗎？絕大多數(shù)酶都是蛋白質(zhì)，酶工程與蛋你知道酶工程嗎？絕大多數(shù)酶都是蛋白質(zhì)，酶工程與蛋 白質(zhì)工程有什么區(qū)別？白質(zhì)工程有什么區(qū)別？ 提示：酶工程就是指將酶所具有的生物催化作用，借助工程提示：酶工程就是指將酶所具有的生物催化作用，借助工程 學的手段，應用于生產(chǎn)、生活、醫(yī)療診斷和環(huán)境保護等方面的學的手段，應用于生產(chǎn)、生活、醫(yī)療診斷和環(huán)境保護等方面的 一門科學技術(shù)。概括地說，酶工程是由酶制劑的生產(chǎn)和應用兩一門科學技術(shù)。概括地說，酶工程是由酶制劑的生產(chǎn)和應用兩 方面組成的。酶工程的應用主要集中于食品工業(yè)、輕工業(yè)以及方面組成的。酶工程的應用主要集中于食品工業(yè)、輕工業(yè)以及

20、 醫(yī)藥工業(yè)中。醫(yī)藥工業(yè)中。-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶和葡萄糖異構(gòu)酶這三個淀粉酶、葡萄糖淀粉酶和葡萄糖異構(gòu)酶這三個 酶連續(xù)作用于淀粉，就可以代替蔗糖生產(chǎn)出高果糖漿；蛋白酶酶連續(xù)作用于淀粉，就可以代替蔗糖生產(chǎn)出高果糖漿；蛋白酶 用于皮革脫毛膠以及洗滌劑工業(yè)；固定化酶還可以治療先天性用于皮革脫毛膠以及洗滌劑工業(yè)；固定化酶還可以治療先天性 缺酶病或是器官缺損引起的某些功能的衰竭等。至于我們?nèi)粘Ｈ泵覆』蚴瞧鞴偃睋p引起的某些功能的衰竭等。至于我們?nèi)粘?生活中所見到的加酶洗衣粉、嫩肉粉等，就更是酶工程最直接生活中所見到的加酶洗衣粉、嫩肉粉等，就更是酶工程最直接 的體現(xiàn)了。通常所說的酶工程是用工程菌生產(chǎn)酶制劑，而

21、沒有的體現(xiàn)了。通常所說的酶工程是用工程菌生產(chǎn)酶制劑，而沒有 經(jīng)過由酶的功能來設(shè)計酶的分子結(jié)構(gòu)，然后由酶的分子結(jié)構(gòu)來經(jīng)過由酶的功能來設(shè)計酶的分子結(jié)構(gòu)，然后由酶的分子結(jié)構(gòu)來 確定相應基因的堿基序列等步驟。因此，酶工程的重點在于對確定相應基因的堿基序列等步驟。因此，酶工程的重點在于對 已存酶的合理充分利用，而蛋白質(zhì)工程的重點則在于對已存在已存酶的合理充分利用，而蛋白質(zhì)工程的重點則在于對已存在 的蛋白質(zhì)分子的改造。當然，隨著蛋白質(zhì)工程的發(fā)展，其成果的蛋白質(zhì)分子的改造。當然，隨著蛋白質(zhì)工程的發(fā)展，其成果 也會應用到酶工程中，使酶工程成為蛋白質(zhì)工程的一部分。也會應用到酶工程中，使酶工程成為蛋白質(zhì)工程的一部

22、分。 選修三基因工程應用和蛋白質(zhì)工程 【典例精析典例精析】 【例例2 2】蛋白質(zhì)工程中需要進行直接操作的對象是蛋白質(zhì)工程中需要進行直接操作的對象是( ) A氨基酸結(jié)構(gòu)氨基酸結(jié)構(gòu) B蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu) C肽鏈結(jié)構(gòu)肽鏈結(jié)構(gòu) D基因結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu) 【考查類型考查類型】本題考查對蛋白質(zhì)工程的概念的理解。本題考查對蛋白質(zhì)工程的概念的理解。 【解析解析】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，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)進行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造，或制

23、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 要對基因進行改造。要對基因進行改造。 【方法歸納方法歸納】準確把握蛋白質(zhì)工程的概念是解答本題準確把握蛋白質(zhì)工程的概念是解答本題 的關(guān)鍵。的關(guān)鍵。 D 選修三基因工程應用和蛋白質(zhì)工程 課時練習七十六課時練習七十六 一、選擇題一、選擇題(每小題只有一個正確選項每小題只有一個正確選項) 1科學家將科學家將干擾素基因進行定點突變導入大腸干擾素基因進行定點突變導入大腸 桿菌表達，使干擾素第桿菌表達，使干擾素第17位的半胱氨酸改變成絲氨位的半胱氨酸改變成絲氨 酸，結(jié)果大大提高酸，結(jié)果大大提高

24、干擾素的抗病活性，并且提高干擾素的抗病活性，并且提高 了儲存穩(wěn)定性，該生物技術(shù)為了儲存穩(wěn)定性，該生物技術(shù)為( ) A基因工程基因工程 B蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程 C基因突變基因突變 D細胞工程細胞工程 B 選修三基因工程應用和蛋白質(zhì)工程 2下列關(guān)于基因工程應用的敘述，正確的是下列關(guān)于基因工程應用的敘述，正確的是 ( ) A基因治療就是把缺陷基因誘變成正?；蚧蛑委熅褪前讶毕莼蛘T變成正常基因 B基因診斷的基本原理是基因診斷的基本原理是DNA分子雜交分子雜交 C一種基因探針能檢測水體中的各種病毒一種基因探針能檢測水體中的各種病毒 D原核基因不能用來進行真核生物的遺傳改原核基因不能用來進行真核生物的

25、遺傳改 良良 B 選修三基因工程應用和蛋白質(zhì)工程 3(2011四川四川)北極比目魚中有抗凍基因，其編碼的抗北極比目魚中有抗凍基因，其編碼的抗 凍蛋白具有凍蛋白具有11個氨基酸的重復序列，該序列重復次數(shù)個氨基酸的重復序列，該序列重復次數(shù) 越多，抗凍能力越強，下圖是獲取轉(zhuǎn)基因抗凍番茄植越多，抗凍能力越強，下圖是獲取轉(zhuǎn)基因抗凍番茄植 株的過程示意圖，有關(guān)敘述正確的是株的過程示意圖，有關(guān)敘述正確的是( ) A過程過程獲取的目的基因，可用于基因工程和比獲取的目的基因，可用于基因工程和比 目魚基因組測序目魚基因組測序 B多個抗凍基因編碼區(qū)依次相連成能表達的新基多個抗凍基因編碼區(qū)依次相連成能表達的新基 因，

26、不能得到抗凍性增強的抗凍蛋白因，不能得到抗凍性增強的抗凍蛋白 C過程過程構(gòu)成的重組質(zhì)粒缺乏標記基因，需要轉(zhuǎn)構(gòu)成的重組質(zhì)粒缺乏標記基因，需要轉(zhuǎn) 入農(nóng)桿菌才能進行篩選入農(nóng)桿菌才能進行篩選 D應用應用DNA探針技術(shù)，可以檢測轉(zhuǎn)基因抗凍番茄探針技術(shù)，可以檢測轉(zhuǎn)基因抗凍番茄 植株中目的基因的存在及其完全表達植株中目的基因的存在及其完全表達 B 選修三基因工程應用和蛋白質(zhì)工程 【解析解析】過程過程獲得的目的基因已不含非編碼區(qū)獲得的目的基因已不含非編碼區(qū) 和內(nèi)含子，因此不能用于比目魚基因組測序，因和內(nèi)含子，因此不能用于比目魚基因組測序，因 此此A錯。導入農(nóng)桿菌是為了擴增和更易導入番茄錯。導入農(nóng)桿菌是為了擴增

27、和更易導入番茄 細胞，細胞，C錯。錯。DNA探針技術(shù)不能檢測基因是否完探針技術(shù)不能檢測基因是否完 全表達，目的基因的完全表達應該檢測其表達產(chǎn)全表達，目的基因的完全表達應該檢測其表達產(chǎn) 物蛋白質(zhì)，物蛋白質(zhì)，D錯。每一個抗凍基因編碼區(qū)經(jīng)轉(zhuǎn)錄錯。每一個抗凍基因編碼區(qū)經(jīng)轉(zhuǎn)錄 后的后的mRNA都有獨立的起始密碼子和終止密碼子，都有獨立的起始密碼子和終止密碼子， 即使將多個抗凍基因編碼區(qū)依次相連成能表達的即使將多個抗凍基因編碼區(qū)依次相連成能表達的 新基因，也不可能使抗凍蛋白的有關(guān)重復序列次新基因，也不可能使抗凍蛋白的有關(guān)重復序列次 數(shù)增多。數(shù)增多。 選修三基因工程應用和蛋白質(zhì)工程 4金茶花是中國特有的觀賞

28、品種，但易得枯萎病，金茶花是中國特有的觀賞品種，但易得枯萎病， 降低觀賞價值。科學家在某種植物中找到了抗枯降低觀賞價值。科學家在某種植物中找到了抗枯 萎病的基因，用轉(zhuǎn)基因方法培育出了抗枯萎病的萎病的基因，用轉(zhuǎn)基因方法培育出了抗枯萎病的 金茶花新品種。請據(jù)圖分析基因工程操作的過程金茶花新品種。請據(jù)圖分析基因工程操作的過程 不對的是不對的是( ) A為用限制性核酸內(nèi)切酶獲取目的基因為用限制性核酸內(nèi)切酶獲取目的基因 B為用為用DNA連接酶連接目的基因連接酶連接目的基因 C為重組基因?qū)胧荏w細胞為重組基因?qū)胧荏w細胞 D為目的基因的表達和檢測為目的基因的表達和檢測 A 選修三基因工程應用和蛋白質(zhì)工程

29、5關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說法錯誤的是關(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)的分子結(jié)構(gòu)，蛋白質(zhì)工程能定向改造蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)， 使之更加符合人類的需要使之更加符合人類的需要 B蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對蛋白質(zhì)分子直蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對蛋白質(zhì)分子直 接進行操作，定向改變分子結(jié)構(gòu)接進行操作，定向改變分子結(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)分子新型蛋白質(zhì)分子 D蛋白質(zhì)工程又稱為第二代基因工程蛋白質(zhì)工程又稱為第二代基因工程 B 選修三基因工程應用和蛋白質(zhì)工程 6蛋白質(zhì)工程的基本操作程序正確的是蛋白質(zhì)工程的基本操作程序

30、正確的是 ( ) 蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)合成蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)合成DNA合成合成 mRNA合成合成蛋白質(zhì)的預期功能蛋白質(zhì)的預期功能 根據(jù)氨基酸的序列推出脫氧核苷酸的序列根據(jù)氨基酸的序列推出脫氧核苷酸的序列 A B C D C 選修三基因工程應用和蛋白質(zhì)工程 7下列關(guān)于下列關(guān)于“基因探針基因探針”的敘述，錯誤的是的敘述，錯誤的是 ( ) A基因探針的工作原理是堿基互補配對基因探針的工作原理是堿基互補配對 B待測的待測的DNA分子首先要解旋變?yōu)閱捂?，才可用基因分子首先要解旋變?yōu)閱捂?，才可用基?探針檢測探針檢測 C待測的待測的DNA分子可以直接用基因探針測序分子可以直接用基因探針測序 D用標記的目的基因做探針

31、，可以與目的基因轉(zhuǎn)錄出用標記的目的基因做探針，可以與目的基因轉(zhuǎn)錄出 的的mRNA雜交雜交 8. 在下列各項試驗操作中加清水和蒸餾水的主要原理與在下列各項試驗操作中加清水和蒸餾水的主要原理與 其他項不同的是其他項不同的是( ) A在在DNA粗提取時第一次加入蒸餾水粗提取時第一次加入蒸餾水 B在在DNA粗提取時第二次加入蒸餾水粗提取時第二次加入蒸餾水 C制備細胞膜時在紅細胞液中加入蒸餾水制備細胞膜時在紅細胞液中加入蒸餾水 D在已質(zhì)壁分離的細胞一側(cè)加入清水在已質(zhì)壁分離的細胞一側(cè)加入清水 C B 選修三基因工程應用和蛋白質(zhì)工程 二、非選擇題二、非選擇題 9日本下村修、美國沙爾菲和美籍華人錢永健因日本下

32、村修、美國沙爾菲和美籍華人錢永健因 在研究綠色熒光蛋白在研究綠色熒光蛋白(GFP)等方面的突出貢獻，獲等方面的突出貢獻，獲 得得2008年度諾貝爾化學獎。下圖為我國首例綠色年度諾貝爾化學獎。下圖為我國首例綠色 熒光蛋白熒光蛋白(GFP)轉(zhuǎn)基因克隆豬的培育過程示意圖，轉(zhuǎn)基因克隆豬的培育過程示意圖， 據(jù)圖回答：據(jù)圖回答： 選修三基因工程應用和蛋白質(zhì)工程 (1)綠色熒光蛋白基因在該實驗中是作為綠色熒光蛋白基因在該實驗中是作為 基基 因。圖中通過過程、形成重組質(zhì)粒，需要限制因。圖中通過過程、形成重組質(zhì)粒，需要限制 性內(nèi)切酶切取目的基因、切割質(zhì)粒。限制性內(nèi)切酶性內(nèi)切酶切取目的基因、切割質(zhì)粒。限制性內(nèi)切酶

33、 的識別序列和切點是的識別序列和切點是GGATCC，請畫出質(zhì)，請畫出質(zhì) 粒被限制酶粒被限制酶切割后所形成的黏性末端：切割后所形成的黏性末端： (2)過程過程將重組質(zhì)粒導入豬胎兒成纖維細胞時，將重組質(zhì)粒導入豬胎兒成纖維細胞時， 采用最多也最有效的方法是采用最多也最有效的方法是 。 目的目的 顯微注射技術(shù)顯微注射技術(shù) 選修三基因工程應用和蛋白質(zhì)工程 (3)如果將切取的如果將切取的 GFP 基因與抑制小豬抗原表達的基因與抑制小豬抗原表達的 基基 因因 一一 起起 構(gòu)構(gòu) 建建 到到 載載 體體 上，上，GFP 基基 因因 可可 以以 作作 為為 基因基因 表表 達達 載載 體體 上上 的的 標標 記記

34、 基基 因，其因，其 作作 用用 是是 。 (4)目前科學家們通過蛋白質(zhì)工程制造出了藍色熒目前科學家們通過蛋白質(zhì)工程制造出了藍色熒 光蛋白，黃色熒光蛋白等，采用蛋白質(zhì)工程技術(shù)制光蛋白，黃色熒光蛋白等，采用蛋白質(zhì)工程技術(shù)制 造出藍色熒光蛋白過程的正確順序是造出藍色熒光蛋白過程的正確順序是(用數(shù)字表用數(shù)字表 示示)： 。 推測藍色熒光蛋白的氨基酸序列和基因的脫氧核推測藍色熒光蛋白的氨基酸序列和基因的脫氧核 苷酸順序苷酸順序藍色熒光蛋白的功能分析和結(jié)構(gòu)序列藍色熒光蛋白的功能分析和結(jié)構(gòu)序列 設(shè)計設(shè)計藍色熒光蛋白基因的修飾藍色熒光蛋白基因的修飾(合成合成)表達表達 出藍色熒光蛋白出藍色熒光蛋白 為了鑒定

35、受體細胞中是否含有目的基因為了鑒定受體細胞中是否含有目的基因 選修三基因工程應用和蛋白質(zhì)工程 (5)在培養(yǎng)重組細胞時，培養(yǎng)液中通常含有葡萄在培養(yǎng)重組細胞時，培養(yǎng)液中通常含有葡萄 糖、氨基酸、無機鹽、維生素和糖、氨基酸、無機鹽、維生素和 等。等。 (6)以上培育過程中應用到的生物技術(shù)有：以上培育過程中應用到的生物技術(shù)有： 等等(至少答出三項至少答出三項)。 動物血清動物血清 轉(zhuǎn)基因技術(shù)、核移植技術(shù)、動物細胞培養(yǎng)技術(shù)、轉(zhuǎn)基因技術(shù)、核移植技術(shù)、動物細胞培養(yǎng)技術(shù)、 胚胎移植技術(shù)胚胎移植技術(shù) 選修三基因工程應用和蛋白質(zhì)工程 10已知雞的紅細胞合成已知雞的紅細胞合成珠蛋白，胰島細胞合成珠蛋白，胰島細胞合成

36、 胰島素。為證明胰島素。為證明“雞紅細胞中含胰島素基因，胰島雞紅細胞中含胰島素基因，胰島 細胞中也含細胞中也含珠蛋白基因珠蛋白基因”。用編碼上述兩種蛋白。用編碼上述兩種蛋白 質(zhì)的基因作探針，分別對兩種細胞中提取的總質(zhì)的基因作探針，分別對兩種細胞中提取的總DNA 片段進行雜交，結(jié)果顯示為實驗一；分別對兩種細片段進行雜交，結(jié)果顯示為實驗一；分別對兩種細 胞中提取的總胞中提取的總RNA片段進行雜交，結(jié)果顯示為實驗片段進行雜交，結(jié)果顯示為實驗 二。二。 實驗一實驗一實驗二實驗二 細胞總細胞總DNA細胞總細胞總RNA 紅細胞紅細胞胰島細胞胰島細胞紅細胞紅細胞胰島細胞胰島細胞 珠蛋白基珠蛋白基 因探針因探

37、針 胰島素基因胰島素基因 探針探針 注：注：“”表示雜交過程中有雜合雙鏈表示雜交過程中有雜合雙鏈“” 表示雜交過程中沒有雜合雙鏈表示雜交過程中沒有雜合雙鏈 選修三基因工程應用和蛋白質(zhì)工程 (1)用用DNA探針檢測基因的原理：探針檢測基因的原理： (2)分析雞成熟紅細胞合成分析雞成熟紅細胞合成珠蛋白而不合成胰島素珠蛋白而不合成胰島素 的原因：的原因： 。 (3)在實驗二的在實驗二的DNA探針雜交實驗中堿基配對的原則探針雜交實驗中堿基配對的原則 是是 。 (4)試判斷：合成試判斷：合成珠蛋白和胰島素的遺傳密碼是否珠蛋白和胰島素的遺傳密碼是否 在探針上？在探針上？ 。說明理由：。說明理由： (5)舉

38、例說明舉例說明DNA探針在生產(chǎn)、生活中的應用探針在生產(chǎn)、生活中的應用(2例例)。 基因探針能與相對應的基因中的堿基序列發(fā)生互基因探針能與相對應的基因中的堿基序列發(fā)生互 補配對。補配對。 基因選擇性表達的結(jié)果基因選擇性表達的結(jié)果 AU，TA，GC 不在不在 因為探針是用因為探針是用DNA片段做的，而遺傳密碼存在于片段做的，而遺傳密碼存在于 mRNA上。上。 鐮刀狀細胞貧血癥的檢測，苯丙酮尿癥的檢測，白鐮刀狀細胞貧血癥的檢測，苯丙酮尿癥的檢測，白 血病的檢測，飲用水中病毒含量的檢測等。血病的檢測，飲用水中病毒含量的檢測等。 選修三基因工程應用和蛋白質(zhì)工程 11在植物基因工程中，用土壤農(nóng)桿菌中的在植

39、物基因工程中，用土壤農(nóng)桿菌中的Ti質(zhì)粒質(zhì)粒 作為運載體，把目的基因重組入作為運載體，把目的基因重組入Ti質(zhì)粒上的質(zhì)粒上的T DNA片段中，再將重組的片段中，再將重組的TDNA插入植物細胞的插入植物細胞的 染色體染色體DNA中。中。 (1)科學家在進行上述科學家在進行上述 基基 因因 操操 作作 時，要時，要 用用 同同 一一 種種 分別切割質(zhì)粒和目的基因，質(zhì)粒的分別切割質(zhì)粒和目的基因，質(zhì)粒的 黏性末端與目的基因黏性末端與目的基因DNA片段的黏性末端就可通過片段的黏性末端就可通過 而黏合。而黏合。 (2)將攜帶抗除草劑基因的重組將攜帶抗除草劑基因的重組Ti質(zhì)粒導入二倍體油質(zhì)粒導入二倍體油 菜細胞

40、，經(jīng)培養(yǎng)、篩選獲得一株有抗除草劑特性的菜細胞，經(jīng)培養(yǎng)、篩選獲得一株有抗除草劑特性的 轉(zhuǎn)基因植株。經(jīng)分析，該植株含有一個攜帶目的基轉(zhuǎn)基因植株。經(jīng)分析，該植株含有一個攜帶目的基 因的因的TDNA片段，因此可以把它看作是雜合子。片段，因此可以把它看作是雜合子。 理論上，在該轉(zhuǎn)基因植株自交理論上，在該轉(zhuǎn)基因植株自交F1代中，仍具有抗除代中，仍具有抗除 草劑特性的植株占總數(shù)的草劑特性的植株占總數(shù)的_，原因是：，原因是： 限制性內(nèi)切酶限制性內(nèi)切酶 堿基互補配對堿基互補配對 3/4 雌雄配子各有雌雄配子各有1/2含抗除草劑基因；受精時，雌雄含抗除草劑基因；受精時，雌雄 配子隨機結(jié)合。配子隨機結(jié)合。 選修三基

41、因工程應用和蛋白質(zhì)工程 (3)種植上述轉(zhuǎn)基因油菜，它所攜帶的目的基因種植上述轉(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，造成可以通過花粉傳遞給近緣物種，造成“基因污基因污 染染”。如果把目的基因?qū)肴~綠體。如果把目的基因?qū)肴~綠體DNA中，就中，就 可以避免可以避免“基因污染基因污染”，原因是：，原因是： 葉綠體遺傳表現(xiàn)為母系遺傳，目的基因不會葉綠體遺傳表現(xiàn)為母系遺傳，目的基因不會 通過花粉傳遞而在下一代中顯現(xiàn)出來。通過花粉傳遞而在下一代中顯現(xiàn)出來。 選修三基因工程應用和蛋白質(zhì)工程 【例例】 (2011重慶重慶)擬南芥是遺傳學研究的模式植物，擬南芥是遺傳學研究的模式植物， 某突

42、變體可用于驗證相關(guān)的基因的功能。野生型擬南某突變體可用于驗證相關(guān)的基因的功能。野生型擬南 芥的種皮為深褐色芥的種皮為深褐色(TT)，某突變體的種皮為黃色，某突變體的種皮為黃色(tt)， 下圖是利用該突變體驗證油菜種皮顏色基因下圖是利用該突變體驗證油菜種皮顏色基因(Tn)功能功能 的流程示意圖。的流程示意圖。 選修三基因工程應用和蛋白質(zhì)工程 (1)與擬南芥與擬南芥t基因的基因的mRNA相比，若油菜相比，若油菜Tn基因基因 的的mRNA中中UGA變?yōu)樽優(yōu)锳GA，其末端序列成為，其末端序列成為 “AGCGCGACCAGACUCUAA”，則，則Tn比比t 多編碼多編碼_個氨基酸個氨基酸(起始密碼子位置

43、相同，起始密碼子位置相同， UCA、UAA為終止密碼子為終止密碼子)。 (2)圖中圖中應為應為 。若。若 不能在含抗生素不能在含抗生素Kan的培養(yǎng)基上生長，則原因的培養(yǎng)基上生長，則原因 是是 ；若；若的種皮顏色的種皮顏色 為為 ，則說明油菜，則說明油菜Tn基因與擬南芥基因與擬南芥T基基 因的功能相同。因的功能相同。 2 重組質(zhì)粒重組質(zhì)粒(重組重組DNA分子分子) 重組質(zhì)粒未導入重組質(zhì)粒未導入 深褐色深褐色 選修三基因工程應用和蛋白質(zhì)工程 (3)假設(shè)該油菜假設(shè)該油菜Tn基因連接到擬南芥染色體并替換基因連接到擬南芥染色體并替換 其中一個其中一個t基因，則基因，則中進行減數(shù)分裂的細胞在聯(lián)中進行減數(shù)分

44、裂的細胞在聯(lián) 會時的基因為會時的基因為 ；同時，；同時，的葉片卷曲的葉片卷曲 (葉片正常對葉片卷曲為顯性，且與種皮性狀獨立葉片正常對葉片卷曲為顯性，且與種皮性狀獨立 遺傳遺傳)，用它與種皮深褐色、葉片正常的雙雜合體，用它與種皮深褐色、葉片正常的雙雜合體 擬南芥雜交，其后代中所占比例最小的個體表現(xiàn)擬南芥雜交，其后代中所占比例最小的個體表現(xiàn) 為為 ；??；取的莖尖培養(yǎng)成的莖尖培養(yǎng)成 16棵植株，其性狀通?？弥仓?，其性狀通常 (填不變或改變填不變或改變)。 (4)所得的轉(zhuǎn)基因擬南芥與野生型擬南芥所得的轉(zhuǎn)基因擬南芥與野生型擬南芥 (填是填是 或者不是或者不是)同一個物種。同一個物種。 TnTntt 黃色

45、正常、黃色卷曲黃色正常、黃色卷曲 不變不變 是是 選修三基因工程應用和蛋白質(zhì)工程 【解析解析】通過對基因工程和遺傳知識相結(jié)合來考通過對基因工程和遺傳知識相結(jié)合來考 查學生對該部分知識的掌握，屬中檔題，較難。查學生對該部分知識的掌握，屬中檔題，較難。 油菜油菜Tn基因的基因的mRNA中中UGA變?yōu)樽優(yōu)锳GA，而末端序，而末端序 列為列為“AGCGCGACCAGACUCUAA”，在，在 擬南芥中的擬南芥中的UGA本是終止密碼子不編碼氨基酸，本是終止密碼子不編碼氨基酸， 而在油菜中變?yōu)槎谟筒酥凶優(yōu)锳GA可編碼一個氨基酸，而可編碼一個氨基酸，而CUC 還可編碼一個氨基酸，直到還可編碼一個氨基酸，直到

46、UAA終止密碼子不編終止密碼子不編 碼氨基酸。碼氨基酸。 假設(shè)油菜假設(shè)油菜Tn基因連接到擬南芥染色體并替換其中基因連接到擬南芥染色體并替換其中 一個一個t基因，注意擬南芥是指實驗中的突變體基因，注意擬南芥是指實驗中的突變體tt， 所以所以轉(zhuǎn)基因擬南芥基因型為轉(zhuǎn)基因擬南芥基因型為Tnt，減數(shù)分裂聯(lián)會，減數(shù)分裂聯(lián)會 時形成四分體是由于染色體進行了復制，基因也時形成四分體是由于染色體進行了復制，基因也 進行了復制，因而基因型為進行了復制，因而基因型為TnTntt。 選修三基因工程應用和蛋白質(zhì)工程 設(shè)設(shè)轉(zhuǎn)基因擬南芥的葉片卷曲與正常葉是由轉(zhuǎn)基因擬南芥的葉片卷曲與正常葉是由B、b 基因控制，正常葉為顯性，而該對性狀與種皮性基因控制，正常葉為顯性，而該對性狀與種皮性 狀為獨立遺