課時基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程的崛起課件

1、課時基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程的崛起第第4242課時課時 基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工高頻考點突破高頻考點突破考點一考點一 基因工程應(yīng)用基因工程應(yīng)用課時基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程的崛起項目項目具體具體應(yīng)用應(yīng)用目的基因目的基因作用作用受體生受體生物物備注備注植物基因植物基因工程常用工程常用方法：方法：農(nóng)桿菌農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法轉(zhuǎn)化法基因槍基因槍法法花粉管花粉管通道法通道法抗蟲抗蟲轉(zhuǎn)基轉(zhuǎn)基因植因植物物抗蟲基因抗蟲基因: :BtBt毒蛋白毒蛋白基因、蛋基因、蛋白酶抑制白酶抑制劑基因、劑基因、淀粉酶抑淀粉酶抑制劑基因制劑基因、植物凝集植物凝集素基因素基因抗蟲：抗蟲：BtBt毒蛋毒蛋白水解成

2、多肽白水解成多肽與腸上皮細胞與腸上皮細胞結(jié)合結(jié)合, ,形成穿形成穿孔孔, ,細胞腫脹細胞腫脹裂解致死裂解致死; ;兩兩種抑制劑分別種抑制劑分別抑制相應(yīng)酶活抑制相應(yīng)酶活性性, ,影響消化影響消化; ;植物凝集素為植物凝集素為糖蛋白糖蛋白, ,與腸與腸黏膜結(jié)合黏膜結(jié)合, ,影影響營養(yǎng)物質(zhì)的響營養(yǎng)物質(zhì)的吸 收 和 利 用吸 收 和 利 用棉花、棉花、水稻、水稻、 玉米玉米等等抗蟲但不抗病抗蟲但不抗病毒、細菌、真菌毒、細菌、真菌等等培育抗蟲作物培育抗蟲作物優(yōu)點：減少環(huán)境優(yōu)點：減少環(huán)境污染、降低生產(chǎn)污染、降低生產(chǎn)成本成本不同抗蟲基因不同抗蟲基因作用機理不同作用機理不同BtBt毒蛋白基因毒蛋白基因來自蘇云

3、金芽孢來自蘇云金芽孢桿菌桿菌課時基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程的崛起植物植物基因基因工程工程常用常用方法方法: :農(nóng)農(nóng)桿菌桿菌轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化法法基基因槍因槍法法花花粉管粉管通道通道法法抗病抗病轉(zhuǎn)基轉(zhuǎn)基因植因植物物病毒外殼蛋白基因病毒外殼蛋白基因、病毒復(fù)制酶基因病毒復(fù)制酶基因、幾丁質(zhì)酶基因、抗幾丁質(zhì)酶基因、抗毒素合成基因毒素合成基因前兩種為抗前兩種為抗病毒作用病毒作用;后后兩種為抗真兩種為抗真菌作用菌作用煙草煙草(抗病抗病毒毒)、小麥、小麥(抗病毒抗病毒)等等引起植物生病引起植物生病的微生物有病的微生物有病毒、細菌、真毒、細菌、真菌三大類菌三大類抗逆抗逆轉(zhuǎn)基轉(zhuǎn)基因植因植物物調(diào)節(jié)細胞滲透壓調(diào)節(jié)細胞滲透壓基因

4、基因抗凍蛋白基因抗凍蛋白基因(從從魚體內(nèi)獲取魚體內(nèi)獲取)抗除草劑基因抗除草劑基因通過改變通過改變細胞內(nèi)滲透細胞內(nèi)滲透壓壓,提高抗鹽提高抗鹽堿、抗旱能力堿、抗旱能力耐寒能力耐寒能力提高提高 抗除草劑抗除草劑煙草煙草(抗旱抗旱、抗鹽堿抗鹽堿);番茄番茄(抗抗寒寒);大豆、大豆、玉米玉米(抗除抗除草劑草劑)抗逆指抵抗不抗逆指抵抗不良環(huán)境的能力良環(huán)境的能力,如鹽堿、干如鹽堿、干旱、低溫、澇旱、低溫、澇害等害等轉(zhuǎn)基轉(zhuǎn)基因改因改良植良植物的物的品質(zhì)品質(zhì)含必需氨基酸的含必需氨基酸的蛋白質(zhì)編碼基因蛋白質(zhì)編碼基因控制番茄果實控制番茄果實成熟的基因成熟的基因花青素代謝有關(guān)花青素代謝有關(guān)的基因的基因控制合成控制合成

5、的蛋白質(zhì)含的蛋白質(zhì)含必需氨基酸必需氨基酸多多延遲番茄延遲番茄成熟成熟改變花瓣改變花瓣的顏色的顏色玉米、番玉米、番茄、矮牽茄、矮牽牛等牛等賴氨酸、亮氨賴氨酸、亮氨酸等都屬于必酸等都屬于必需氨基酸需氨基酸課時基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程的崛起動物基因動物基因工程常用工程常用方法：顯方法：顯微注射法微注射法受體細受體細胞：胞：一般用受一般用受精卵精卵提高動物提高動物生長速度生長速度生長激素生長激素基因基因促進生長促進生長,提高生長提高生長速度速度鯉魚鯉魚注意：不能注意：不能導(dǎo)入生長素導(dǎo)入生長素基因基因改善畜產(chǎn)改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)品的品質(zhì)腸乳糖酶腸乳糖酶基因基因?qū)⑷樘欠謱⑷樘欠纸饨?降低降低牛奶中乳牛奶中乳

6、糖的含量糖的含量奶牛奶牛部分人對乳部分人對乳糖會發(fā)生過糖會發(fā)生過敏反應(yīng)敏反應(yīng)轉(zhuǎn)基因動轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物生產(chǎn)藥物物(生物生物反應(yīng)器或反應(yīng)器或乳房生物乳房生物反應(yīng)器反應(yīng)器)藥用蛋白藥用蛋白基因基因+乳乳腺蛋白基腺蛋白基因因+啟動啟動子子分泌乳汁分泌乳汁來生產(chǎn)所來生產(chǎn)所需要的藥需要的藥品品牛和牛和山羊山羊已生產(chǎn)出的已生產(chǎn)出的藥品有抗凝藥品有抗凝血酶、血清血酶、血清蛋白、生長蛋白、生長激素和激素和抗胰蛋白酶抗胰蛋白酶課時基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程的崛起動物基因動物基因工程常用工程常用方法：顯方法：顯微注射法微注射法受體細受體細胞：一般胞：一般用受精卵用受精卵轉(zhuǎn)基因動轉(zhuǎn)基因動物作器官物作器官移植的供移植

7、的供 體體某種調(diào)節(jié)某種調(diào)節(jié)因子因子設(shè)法除去設(shè)法除去抗原決定基抗原決定基因因抑制抑制抗原決抗原決定基因定基因的表達的表達不能不能合成相合成相應(yīng)抗原應(yīng)抗原豬豬選擇豬的器官選擇豬的器官做人器官替代做人器官替代品的原因：品的原因：其內(nèi)臟構(gòu)造、其內(nèi)臟構(gòu)造、大小、血管分大小、血管分布與人相似布與人相似體內(nèi)隱藏的致體內(nèi)隱藏的致病基因少病基因少基因工程基因工程藥品藥品控制藥品合控制藥品合成的相應(yīng)基成的相應(yīng)基因因 , 如 人 的如 人 的胰 島 素 基胰 島 素 基因、干擾素因、干擾素基因、乙肝基因、乙肝疫苗基因等疫苗基因等生產(chǎn)合生產(chǎn)合成相應(yīng)成相應(yīng)的藥品的藥品,如胰島如胰島素、干素、干擾素、擾素、乙肝疫乙肝疫苗

8、等苗等微生物微生物, 如大腸如大腸桿菌、桿菌、酶母菌酶母菌等等選擇微生物作選擇微生物作受體的原因：受體的原因：繁殖快、單細繁殖快、單細胞、遺傳物質(zhì)胞、遺傳物質(zhì) 少少課時基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程的崛起基因基因檢測檢測和基和基因治因治療療基基因因檢檢測測制作相應(yīng)探針制作相應(yīng)探針, ,利用利用DNADNA分子雜交原分子雜交原理理, ,快速、準(zhǔn)確檢測人類某種疾病快速、準(zhǔn)確檢測人類某種疾病臨床應(yīng)用階段臨床應(yīng)用階段基基因因治治療療把健康的外源基因?qū)胗谢蛉毕莅呀】档耐庠椿驅(qū)胗谢蛉毕莸募毎械募毎? ,可分為體外基因治療和可分為體外基因治療和體內(nèi)基因治療兩種方法體內(nèi)基因治療兩種方法僅處于實驗階段

9、僅處于實驗階段, ,仍仍有許多問題和困難有許多問題和困難制約該技術(shù)的開展制約該技術(shù)的開展, ,所以該技術(shù)并未在所以該技術(shù)并未在臨床開展臨床開展總結(jié)：總結(jié)：1.1.四種商業(yè)化應(yīng)用的轉(zhuǎn)基因作物：大豆、棉花、油菜、玉米四種商業(yè)化應(yīng)用的轉(zhuǎn)基因作物：大豆、棉花、油菜、玉米2.2.轉(zhuǎn)基因作物種植最大的四個國家：美國、阿根延、加拿大、中國轉(zhuǎn)基因作物種植最大的四個國家：美國、阿根延、加拿大、中國3.3.基因芯片有多種用途基因芯片有多種用途, ,基本原理是基本原理是DNADNA分子雜交分子雜交, ,檢測對象為檢測對象為DNA,DNA,但但 必須是單鏈的必須是單鏈的, ,即將雙鏈即將雙鏈DNADNA打開后才能檢測

10、打開后才能檢測課時基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程的崛起 提醒提醒 動物基因工程主要為了改善畜產(chǎn)品的品動物基因工程主要為了改善畜產(chǎn)品的品 質(zhì)質(zhì), ,而不是為了產(chǎn)生體型巨大的個體。而不是為了產(chǎn)生體型巨大的個體。 基因治療目前只是處于初期的臨床試驗階段基因治療目前只是處于初期的臨床試驗階段, ,在在 臨床上未開展、未實現(xiàn)這方面的治療。臨床上未開展、未實現(xiàn)這方面的治療。 DNADNA分子制作探針進行檢測時應(yīng)檢測單鏈分子制作探針進行檢測時應(yīng)檢測單鏈, ,即將即將 雙鏈雙鏈DNADNA分子打開。分子打開。 BtBt毒蛋白基因產(chǎn)生毒蛋白基因產(chǎn)生BtBt毒蛋白并無毒性毒蛋白并無毒性, ,進入昆蟲進入昆蟲 消化道被

11、分解成多肽后產(chǎn)生毒性。消化道被分解成多肽后產(chǎn)生毒性。 青霉素是青霉菌產(chǎn)生的青霉素是青霉菌產(chǎn)生的, ,不是通過基因工程生不是通過基因工程生 產(chǎn)的。產(chǎn)的。 原核生物基因原核生物基因( (如抗蟲基因如抗蟲基因) )可做為真核生物可做為真核生物( (棉棉 花花) )的目的基因。的目的基因。課時基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程的崛起對位訓(xùn)練對位訓(xùn)練1.1.我國科學(xué)家運用基因工程技術(shù)，將蘇云金芽孢桿我國科學(xué)家運用基因工程技術(shù)，將蘇云金芽孢桿 菌的抗蟲基因?qū)朊藁毎⒊晒Ρ磉_，培育出菌的抗蟲基因?qū)朊藁毎⒊晒Ρ磉_，培育出 了抗蟲棉。下列敘述不正確的是了抗蟲棉。下列敘述不正確的是 ( )( ) A. A.RN

12、ARNA聚合酶對于抗蟲基因在棉花細胞中的表達聚合酶對于抗蟲基因在棉花細胞中的表達 不可缺少不可缺少 B.B.重組重組DNADNA分子中增加一個堿基對，不一定導(dǎo)致分子中增加一個堿基對，不一定導(dǎo)致 毒蛋白的毒性喪失毒蛋白的毒性喪失 C.C.抗蟲棉的抗蟲基因可通過花粉傳遞至近緣作抗蟲棉的抗蟲基因可通過花粉傳遞至近緣作 物，從而造成基因污染物，從而造成基因污染 D.D.轉(zhuǎn)基因棉花是否具有抗蟲特性是通過檢測棉花轉(zhuǎn)基因棉花是否具有抗蟲特性是通過檢測棉花 對抗生素抗性來確定的對抗生素抗性來確定的D課時基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程的崛起考點二考點二 蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程1.1.概念概念 蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分

13、子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與 生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ), ,通過基因修飾或基因合通過基因修飾或基因合 成成, ,對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造, ,或制造一種新的蛋白或制造一種新的蛋白 質(zhì)質(zhì), ,以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。課時基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程的崛起2.2.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蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程基因工程基因工程區(qū)區(qū)別別過過程程預(yù)期蛋白質(zhì)功能預(yù)期蛋白質(zhì)功能設(shè)計預(yù)期的設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測應(yīng)有的氨基推測應(yīng)有的氨基酸序列酸序列推測相對應(yīng)的脫氧核

14、推測相對應(yīng)的脫氧核 苷酸序列苷酸序列合成合成DNA表達出表達出 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)獲取目的基因獲取目的基因構(gòu)建構(gòu)建基因表達載體基因表達載體將目將目的基因?qū)胧荏w細胞的基因?qū)胧荏w細胞 目的基因的檢測與目的基因的檢測與 鑒定鑒定實實質(zhì)質(zhì)定向改造或生產(chǎn)人類所需蛋白質(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定向改造生物的遺傳特性性,以獲得人類所需的生以獲得人類所需的生物類型或生物產(chǎn)品物類型或生物產(chǎn)品結(jié)結(jié)果果生產(chǎn)自然界沒有的蛋白質(zhì)生產(chǎn)自然界沒有的蛋白質(zhì)一般是生產(chǎn)自然界已有一般是生產(chǎn)自然界已有的蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)聯(lián)系聯(lián)系蛋白質(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

15、出來的第二代基因工程。因為對現(xiàn)有蛋白質(zhì)的改造或制造新的蛋白質(zhì)工程。因為對現(xiàn)有蛋白質(zhì)的改造或制造新的蛋白質(zhì),必須通必須通過基因修飾或基因合成實現(xiàn)過基因修飾或基因合成實現(xiàn)課時基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程的崛起 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蛋白質(zhì)組計劃蛋白質(zhì)組計劃基因組計劃基因組計劃啟動時間啟動時間20012001年成立組織年成立組織19901990年正式啟動年正式啟動主要內(nèi)容主要內(nèi)容“肝臟蛋白質(zhì)肝臟蛋白質(zhì)”和和“血血 漿 蛋 白 質(zhì)漿 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條條染色體上全部染色體上全部DNAD

16、NA序列序列參加國家參加國家1616個國家個國家,80,80多個實驗多個實驗室室6 6個國家個國家, ,中國是唯一中國是唯一的發(fā)展中國家的發(fā)展中國家我國承我國承擔(dān)任務(wù)擔(dān)任務(wù)牽頭執(zhí)行牽頭執(zhí)行“人類肝臟蛋人類肝臟蛋白質(zhì)組計劃白質(zhì)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) )蛋白質(zhì)為重大疾病預(yù)防蛋白質(zhì)為重大疾病預(yù)防、診 斷診 斷、治 療 以 及 新治 療 以 及 新藥研發(fā)提供科學(xué)基礎(chǔ)藥研發(fā)提供科學(xué)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課時基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工

17、程的崛起對位訓(xùn)練對位訓(xùn)練2.2.下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程應(yīng)用的敘述，不正確的是下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程應(yīng)用的敘述，不正確的是（ ） A.A.蛋白質(zhì)工程可以改造酶的結(jié)構(gòu)，提高酶的熱穩(wěn)蛋白質(zhì)工程可以改造酶的結(jié)構(gòu)，提高酶的熱穩(wěn) 定性定性 B.B.通過蛋白質(zhì)工程可以改變蛋白質(zhì)的活性通過蛋白質(zhì)工程可以改變蛋白質(zhì)的活性 C.C.利用蛋白質(zhì)工程可以在大腸桿菌細胞中得到人利用蛋白質(zhì)工程可以在大腸桿菌細胞中得到人 的胰島素的胰島素 D.D.蛋白質(zhì)工程可以對胰島素進行改造和修飾，合蛋白質(zhì)工程可以對胰島素進行改造和修飾，合 成速效型胰島素制劑成速效型胰島素制劑C課時基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程的崛起解題思路探究解題思路探究思維誤

18、區(qū)警示思維誤區(qū)警示易錯分析易錯分析 1.1.對乳腺對乳腺( (膀胱膀胱) )反應(yīng)器與微生物生產(chǎn)基因產(chǎn)品混肴反應(yīng)器與微生物生產(chǎn)基因產(chǎn)品混肴不清不清 乳腺生物反應(yīng)器與微生物生產(chǎn)的比較乳腺生物反應(yīng)器與微生物生產(chǎn)的比較乳腺生物反應(yīng)器乳腺生物反應(yīng)器微生物生產(chǎn)微生物生產(chǎn)( (原核生物原核生物) )基因結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)動物基因結(jié)構(gòu)與人動物基因結(jié)構(gòu)與人類 基 因 結(jié) 構(gòu) 相 同類 基 因 結(jié) 構(gòu) 相 同與人類基因結(jié)與人類基因結(jié)構(gòu)不同構(gòu)不同類型類型項目項目課時基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程的崛起 提醒提醒 乳腺生物反應(yīng)器受生物性別和年齡的限乳腺生物反應(yīng)器受生物性別和年齡的限 制制, ,若從動物尿液中提取目的基因產(chǎn)物則不

19、受性若從動物尿液中提取目的基因產(chǎn)物則不受性別和別和 年齡限制。年齡限制?；蚧虮磉_表達與天然蛋白質(zhì)活與天然蛋白質(zhì)活 性沒有區(qū)別性沒有區(qū)別由于缺少內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高由于缺少內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等細胞器爾基體等細胞器, ,產(chǎn)物產(chǎn)物可能不具有生物活性可能不具有生物活性產(chǎn)物產(chǎn)物提取提取從乳汁中較易分從乳汁中較易分 離提取離提取從細胞中提取從細胞中提取, ,較為較為 復(fù)雜復(fù)雜生產(chǎn)生產(chǎn)設(shè)備設(shè)備畜牧業(yè)生產(chǎn)畜牧業(yè)生產(chǎn); ;提取提取設(shè)備設(shè)備工業(yè)生產(chǎn)工業(yè)生產(chǎn); ;設(shè)備精良設(shè)備精良課時基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程的崛起 2.2.對對“基因診斷基因診斷”和和“基因治療基因治療”概念及應(yīng)用辯析概念及應(yīng)用辯析不清不清 (1)(1)基

20、因診斷基因診斷 基因診斷是用放射性同位素基因診斷是用放射性同位素( (如如3232P)P)、熒光分子、熒光分子等標(biāo)記的等標(biāo)記的DNADNA分子做探針分子做探針, ,利用利用DNADNA分子雜交原理分子雜交原理, ,鑒鑒定被檢測標(biāo)本上的遺傳信息定被檢測標(biāo)本上的遺傳信息, ,達到檢測疾病的目的達到檢測疾病的目的。 (2)(2)基因治療的原理及實例基因治療的原理及實例 原理：把健康動物的正?；?qū)牒腥毕菰恚喊呀】祫游锏恼；驅(qū)牒腥毕莼虻氖荏w細胞中基因的受體細胞中, ,存在基因缺陷的病人細胞中既含存在基因缺陷的病人細胞中既含有缺陷基因有缺陷基因, ,又含有通過基因工程導(dǎo)入的正常基因又含有

21、通過基因工程導(dǎo)入的正常基因, ,課時基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程的崛起 在病人體內(nèi)兩種基因都能表達在病人體內(nèi)兩種基因都能表達, ,正?；虻谋磉_產(chǎn)正常基因的表達產(chǎn) 物掩蓋了缺陷基因的表達產(chǎn)物物掩蓋了缺陷基因的表達產(chǎn)物, ,從而治愈了有基因從而治愈了有基因 缺陷的疾病。缺陷的疾病。 鐮刀型細胞貧血癥基因治療過程鐮刀型細胞貧血癥基因治療過程步驟步驟過程過程獲取正常的血獲取正常的血紅蛋白基因紅蛋白基因用限制酶從人的用限制酶從人的DNADNA分子中切取血紅分子中切取血紅蛋白基因蛋白基因形成重組載體形成重組載體用同一種限制酶切取目的基因和切割用同一種限制酶切取目的基因和切割載體載體DNA,DNA,再用再用

22、DNADNA連接酶將正常血紅連接酶將正常血紅蛋白基因連接在載體蛋白基因連接在載體DNADNA上上, ,形成形成重組載體重組載體課時基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程的崛起重組載體的導(dǎo)入重組載體的導(dǎo)入與篩選與篩選將攜帶正常血紅蛋白基因的重組載將攜帶正常血紅蛋白基因的重組載體導(dǎo)入患者的造血干細胞中體導(dǎo)入患者的造血干細胞中, ,并將并將重組載體插入到染色體重組載體插入到染色體DNADNA上。用上。用選擇培養(yǎng)基篩選出含重組質(zhì)粒的造選擇培養(yǎng)基篩選出含重組質(zhì)粒的造血干細胞血干細胞將含正常血紅蛋將含正常血紅蛋白基因的造血干白基因的造血干細胞回輸給患者細胞回輸給患者骨髓骨髓將攜帶正常血紅蛋白基因的造血干將攜帶正常血紅

23、蛋白基因的造血干細胞輸入患者骨髓中細胞輸入患者骨髓中, ,此造血干細此造血干細胞產(chǎn)生正常血紅蛋白胞產(chǎn)生正常血紅蛋白, ,以根治鐮刀以根治鐮刀型細胞貧血癥型細胞貧血癥課時基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程的崛起糾正訓(xùn)練糾正訓(xùn)練1.1.繼哺乳動物乳腺生物反應(yīng)器研發(fā)成功后繼哺乳動物乳腺生物反應(yīng)器研發(fā)成功后, ,膀胱生物膀胱生物 反應(yīng)器的研究也取得了一定進展。最近反應(yīng)器的研究也取得了一定進展。最近, ,科學(xué)家培科學(xué)家培 育出一種轉(zhuǎn)基因小鼠育出一種轉(zhuǎn)基因小鼠, ,其膀胱上皮細胞可以合成人其膀胱上皮細胞可以合成人 的生長激素并分泌到尿液中。請回答：的生長激素并分泌到尿液中。請回答： (1)(1)將人的生長激素基因

24、導(dǎo)入小鼠受體細胞中將人的生長激素基因?qū)胄∈笫荏w細胞中, ,常常 用方法是用方法是 。 (2)(2)進行基因轉(zhuǎn)移時進行基因轉(zhuǎn)移時, ,通常要將外源基因轉(zhuǎn)入通常要將外源基因轉(zhuǎn)入 中中, ,原因是原因是 。 (3)(3)通常采用通常采用 技術(shù)檢測外源基技術(shù)檢測外源基 因是否插入了小鼠的基因組。因是否插入了小鼠的基因組。 (4)(4)在研制膀胱生物反應(yīng)器時在研制膀胱生物反應(yīng)器時, ,應(yīng)使外源基因在小應(yīng)使外源基因在小 鼠的鼠的 細胞中特異表達。細胞中特異表達。課時基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程的崛起 解析解析 轉(zhuǎn)基因生物反應(yīng)器是指利用轉(zhuǎn)基因活體動轉(zhuǎn)基因生物反應(yīng)器是指利用轉(zhuǎn)基因活體動 物的某種能夠高效表達外

25、源基因的器官或組織來物的某種能夠高效表達外源基因的器官或組織來 進行工業(yè)化生產(chǎn)活性功能蛋白的技術(shù)進行工業(yè)化生產(chǎn)活性功能蛋白的技術(shù), ,該技術(shù)的第該技術(shù)的第 一步就是導(dǎo)入外源基因一步就是導(dǎo)入外源基因, ,對于動物細胞來說對于動物細胞來說, ,常采常采 用的方法是顯微注射法。顯微注射法的優(yōu)點是導(dǎo)用的方法是顯微注射法。顯微注射法的優(yōu)點是導(dǎo) 入的外源基因片段可長達入的外源基因片段可長達50kb,50kb,且無需載體且無需載體, ,外源外源 基因在宿主染色體上的整合率相對較高。基因在宿主染色體上的整合率相對較高。 答案答案 (1)(1)顯微注射顯微注射 (2)(2)受精卵受精卵( (或早期胚胎細胞或早期

26、胚胎細胞) ) 受精卵受精卵( (或早期胚胎細胞或早期胚胎細胞) )具有全能性具有全能性, ,可使外源基可使外源基 因在相應(yīng)組織細胞中表達因在相應(yīng)組織細胞中表達 (3)DNA(3)DNA分子雜交分子雜交( (核核 酸探針?biāo)崽结? (4) (4)膀胱上皮膀胱上皮課時基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程的崛起2.2.下列關(guān)于基因工程應(yīng)用的敘述下列關(guān)于基因工程應(yīng)用的敘述, ,錯誤的是錯誤的是 ( )( ) A. A.基因治療需要將正常基因?qū)胗谢蛑委熜枰獙⒄；驅(qū)胗谢蛉毕莸募毎蛉毕莸募毎?B.B.基因診斷的基本原理是基因診斷的基本原理是DNADNA分子雜交分子雜交 C.C.一種基因探針只能檢測水體

27、中的一種病毒一種基因探針只能檢測水體中的一種病毒 D.D.原核基因不能用來進行真核生物的遺傳改良原核基因不能用來進行真核生物的遺傳改良 解析解析 基因治療是把正?；?qū)氩∪梭w內(nèi)基因治療是把正常基因?qū)氩∪梭w內(nèi), ,使該使該 基因的表達產(chǎn)物發(fā)揮功能基因的表達產(chǎn)物發(fā)揮功能, ,從而達到治療疾病的目從而達到治療疾病的目 的?；蛟\斷是用放射性同位素、熒光分子等標(biāo)的?；蛟\斷是用放射性同位素、熒光分子等標(biāo) 記的記的DNADNA分子作探針分子作探針, ,利用利用DNADNA分子雜交原理分子雜交原理, ,鑒定鑒定課時基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程的崛起 被檢測標(biāo)本上的遺傳信息被檢測標(biāo)本上的遺傳信息, ,達到

28、檢測疾病或水體中達到檢測疾病或水體中 病毒的目的病毒的目的, ,因此一種基因探針只能檢測相應(yīng)的遺因此一種基因探針只能檢測相應(yīng)的遺 傳信息。在基因工程中傳信息。在基因工程中, ,由于由于DNADNA分子規(guī)則的雙螺分子規(guī)則的雙螺 旋結(jié)構(gòu)在所有旋結(jié)構(gòu)在所有DNADNA分子中相同分子中相同, ,因此因此, ,可以在任何不可以在任何不 同同DNADNA分子之間進行操作。分子之間進行操作。 答案答案 D課時基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程的崛起知識知識綜合綜合應(yīng)用應(yīng)用重點提示重點提示 通過通過“基因工程和蛋白質(zhì)工程綜合基因工程和蛋白質(zhì)工程綜合”的考查的考查, ,提提升升“把握所學(xué)知識的要點和知識之間內(nèi)在的聯(lián)系把

29、握所學(xué)知識的要點和知識之間內(nèi)在的聯(lián)系”的能力。的能力。典例分析典例分析 ( (20092009廣東卷廣東卷,39,39)(1)(1)飼料加工過程溫度較高飼料加工過程溫度較高, ,要要 求植酸酶具有較好的高溫穩(wěn)定性。利用蛋白質(zhì)工求植酸酶具有較好的高溫穩(wěn)定性。利用蛋白質(zhì)工 程技術(shù)對其進行改造時程技術(shù)對其進行改造時, ,首先必須了解植酸酶的首先必須了解植酸酶的 , ,然后改變植酸酶的然后改變植酸酶的 , , 從而得到新的植酸酶。從而得到新的植酸酶。課時基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程的崛起 (2) (2)培育轉(zhuǎn)植酸酶基因的大豆培育轉(zhuǎn)植酸酶基因的大豆, ,可提高其作為飼料可提高其作為飼料 原料時磷的利用率。

30、將植酸酶基因?qū)氪蠖辜毎蠒r磷的利用率。將植酸酶基因?qū)氪蠖辜毎?常用的方法是常用的方法是 。請簡述獲得。請簡述獲得 轉(zhuǎn)基因植株的完整過程：轉(zhuǎn)基因植株的完整過程： 。 (3)(3)為了提高豬對飼料中磷的利用率為了提高豬對飼料中磷的利用率, ,科學(xué)家將帶科學(xué)家將帶 有植酸酶基因的重組質(zhì)粒通過有植酸酶基因的重組質(zhì)粒通過 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 入豬的受精卵中。該受精卵培養(yǎng)至一定時期可通入豬的受精卵中。該受精卵培養(yǎng)至一定時期可通 過過 方法方法, ,從而一次得到多個轉(zhuǎn)從而一次得到多個轉(zhuǎn) 基因豬個體?；蜇i個體。 (4)(4)若這些轉(zhuǎn)基因動、植物進入生態(tài)環(huán)境中若這些轉(zhuǎn)基因動、植物進入生態(tài)環(huán)境中, ,對生對生 態(tài)環(huán)境有

31、何影響？態(tài)環(huán)境有何影響？課時基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程的崛起 解析解析 (1)(1)蛋白質(zhì)工程首先要根據(jù)已有蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)工程首先要根據(jù)已有蛋白質(zhì), ,從從 預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā), ,設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu), , 推測應(yīng)有的氨基酸序列推測應(yīng)有的氨基酸序列, ,找到相應(yīng)的脫氧核苷酸序找到相應(yīng)的脫氧核苷酸序 列列, ,合成目的基因合成目的基因, ,再通過基因工程產(chǎn)生轉(zhuǎn)基因生物再通過基因工程產(chǎn)生轉(zhuǎn)基因生物。 (2)(2)將目的基因?qū)胫参锛毎姆椒ㄓ校恨r(nóng)桿菌轉(zhuǎn)將目的基因?qū)胫参锛毎姆椒ㄓ校恨r(nóng)桿菌轉(zhuǎn) 化法、基因槍法和花粉管通道法化法、基因槍法和花粉管通道法, ,其

32、中有其中有80%80%的轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn) 基因植物都是通過農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生的?；蛑参锒际峭ㄟ^農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法產(chǎn)生的。 (3)(3)動物細胞核的全能性受細胞質(zhì)的抑制動物細胞核的全能性受細胞質(zhì)的抑制, ,故目的故目的 基因需注入到受精卵中基因需注入到受精卵中, ,再將注射了目的基因的受再將注射了目的基因的受 精卵移植到雌性動物的輸卵管或子宮內(nèi)精卵移植到雌性動物的輸卵管或子宮內(nèi), ,使其發(fā)育使其發(fā)育 成具有新性狀的動物。成具有新性狀的動物。 (4)(4)轉(zhuǎn)基因生物可造成基因污染等不良影響。轉(zhuǎn)基因生物可造成基因污染等不良影響。課時基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程的崛起 答案答案 (1)(1)分子結(jié)構(gòu)及預(yù)期功能分子結(jié)構(gòu)及

33、預(yù)期功能 基因基因 (2)(2)農(nóng)桿菌浸染法農(nóng)桿菌浸染法 首先將目的基因與質(zhì)粒組合首先將目的基因與質(zhì)粒組合, , 構(gòu)建基因表達載體構(gòu)建基因表達載體, ,將含目的基因的表達載體導(dǎo)入將含目的基因的表達載體導(dǎo)入 植物細胞植物細胞, ,通過植物組織培養(yǎng)獲得表現(xiàn)新性狀的植物通過植物組織培養(yǎng)獲得表現(xiàn)新性狀的植物 (3)(3)顯微注射法顯微注射法 胚胎分割胚胎分割 (4)(4)轉(zhuǎn)基因生物及其產(chǎn)品對生物多樣性、生態(tài)環(huán)境轉(zhuǎn)基因生物及其產(chǎn)品對生物多樣性、生態(tài)環(huán)境 可能產(chǎn)生的影響主要表現(xiàn)在以下幾個方面：可能產(chǎn)生的影響主要表現(xiàn)在以下幾個方面：轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 基因生物打破了物種的原有界限基因生物打破了物種的原有界限, ,改變了物

34、質(zhì)循環(huán)改變了物質(zhì)循環(huán) 和能量流動和能量流動, ,對生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成破壞對生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成破壞; ;重重 組組DNADNA與微生物雜交與微生物雜交, ,可能出現(xiàn)對動、植物和人類可能出現(xiàn)對動、植物和人類課時基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程的崛起 有害的病原微生物有害的病原微生物; ;增加目標(biāo)害蟲的抗性和進化增加目標(biāo)害蟲的抗性和進化 速度速度; ;轉(zhuǎn)基因植物通過傳粉進行基因轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)基因植物通過傳粉進行基因轉(zhuǎn)移, ,導(dǎo)致導(dǎo)致 超級雜草出現(xiàn)超級雜草出現(xiàn); ;轉(zhuǎn)基因植物的花粉如含有有毒蛋轉(zhuǎn)基因植物的花粉如含有有毒蛋 白或過敏蛋白白或過敏蛋白, ,通過蜜蜂的采集通過蜜蜂的采集, ,很可能進入蜜蜂很可能進入蜜

35、蜂 中中, ,再經(jīng)過食物鏈的傳遞再經(jīng)過食物鏈的傳遞, ,最后有可能進入其他動最后有可能進入其他動 物和人體內(nèi)。物和人體內(nèi)。課時基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程的崛起定時檢測定時檢測組題說明組題說明特別推薦特別推薦 熱點材料與知識間橫向聯(lián)系綜合題熱點材料與知識間橫向聯(lián)系綜合題5 5； 基因工程與其他技術(shù)手段聯(lián)系綜合題基因工程與其他技術(shù)手段聯(lián)系綜合題33、4 4?？键c考點題號題號基因工程應(yīng)用基因工程應(yīng)用1 1、2 2、3 3、4 4、5 5、6 6、7 7蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程5 5、8 8課時基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程的崛起1.1.在植物基因工程中在植物基因工程中, ,獲取目的基因后獲取目的基因后, ,

36、用農(nóng)桿菌中用農(nóng)桿菌中 的的TiTi質(zhì)粒作為載體質(zhì)粒作為載體, ,把目的基因重組入把目的基因重組入TiTi質(zhì)粒上的質(zhì)粒上的 T-DNAT-DNA片段中片段中, ,再將重組的再將重組的T-DNAT-DNA導(dǎo)入植物細胞中導(dǎo)入植物細胞中, , 經(jīng)植物組織培養(yǎng)經(jīng)植物組織培養(yǎng)得得到轉(zhuǎn)基因植物到轉(zhuǎn)基因植物。 (1)(1)科學(xué)家在進行上述實驗操作時科學(xué)家在進行上述實驗操作時, ,要用同一種要用同一種 分別切割質(zhì)粒和目的基因分別切割質(zhì)粒和目的基因, ,質(zhì)粒的質(zhì)粒的 黏性末端與目的基因黏性末端與目的基因DNADNA片段的黏性末端的片段的黏性末端的“縫縫 合合”需要需要 的幫助。的幫助。 (2)(2)將攜帶抗除草劑

37、基因的重組將攜帶抗除草劑基因的重組TiTi質(zhì)粒導(dǎo)入二倍體質(zhì)粒導(dǎo)入二倍體 油菜細胞油菜細胞, ,經(jīng)培養(yǎng)、篩選獲得一株有抗除草劑特性經(jīng)培養(yǎng)、篩選獲得一株有抗除草劑特性課時基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程的崛起 的轉(zhuǎn)基因植株。經(jīng)分析的轉(zhuǎn)基因植株。經(jīng)分析, ,該植株含有一個攜帶目的該植株含有一個攜帶目的 基因的基因的T-DNAT-DNA片段片段, ,因此可以把它看作是雜合子。因此可以把它看作是雜合子。 理論上理論上, ,在該轉(zhuǎn)基因植株自交后的在該轉(zhuǎn)基因植株自交后的F F1 1代中代中, ,仍具有抗仍具有抗 除草劑特性的植株占總數(shù)的除草劑特性的植株占總數(shù)的 , , 原因是原因是 。 (3)(3)種植上述轉(zhuǎn)基因

38、油菜種植上述轉(zhuǎn)基因油菜, ,它所攜帶的目的基因可它所攜帶的目的基因可 以通過花粉傳遞給近緣物種以通過花粉傳遞給近緣物種, ,造成造成“基因污染基因污染”。 如果把目的基因?qū)肴~綠體如果把目的基因?qū)肴~綠體DNADNA中中, ,就可以避免就可以避免 “ “基因污染基因污染”, ,原因是原因是 。課時基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程的崛起 解析解析 (1)(1)基因工程操作時基因工程操作時, ,要用同一種限制性核要用同一種限制性核 酸內(nèi)切酶切割質(zhì)粒和目的基因酸內(nèi)切酶切割質(zhì)粒和目的基因, ,質(zhì)粒的黏性末端與質(zhì)粒的黏性末端與 目的基因目的基因DNADNA片段的黏性末端的片段的黏性末端的“縫合縫合”需要需要D

39、NADNA 連接酶的幫助。連接酶的幫助。(2)(2)由由“把它看作是雜合子把它看作是雜合子”, ,可可 以判斷抗除草劑基因為顯性以判斷抗除草劑基因為顯性, ,雜合子自交后代顯性雜合子自交后代顯性 性狀占性狀占3/43/4。(3)(3)因為花粉中幾乎沒有細胞質(zhì)因為花粉中幾乎沒有細胞質(zhì), ,所以所以 葉綠體葉綠體DNADNA不會通過花粉傳遞。不會通過花粉傳遞。 答案答案 (1)(1)限制性核酸內(nèi)切酶限制性核酸內(nèi)切酶 DNADNA連接酶連接酶 (2)3/4 (2)3/4 雌、雄配子各有雌、雄配子各有1/21/2含抗除草劑基因的可含抗除草劑基因的可 能能, ,受精時受精時, ,雌、雄配子隨機結(jié)合雌、雄

40、配子隨機結(jié)合 (3)(3)花粉中幾花粉中幾 乎沒有細胞質(zhì)乎沒有細胞質(zhì), ,葉綠體葉綠體DNADNA不會通過花粉傳遞不會通過花粉傳遞課時基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程的崛起2.2.科學(xué)家通過基因工程科學(xué)家通過基因工程, ,成功培育出能抗棉鈴蟲的棉成功培育出能抗棉鈴蟲的棉 花植株花植株抗蟲棉抗蟲棉, ,其過程大致如下圖所示：其過程大致如下圖所示： (1)(1)細菌的基因之所以能在棉花細胞內(nèi)表達細菌的基因之所以能在棉花細胞內(nèi)表達, ,產(chǎn)生產(chǎn)生 抗性抗性, ,其原因是其原因是 。課時基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程的崛起 (2) (2)上述過程中上述過程中, ,將目的基因?qū)朊藁毎麅?nèi)使用將目的基因?qū)朊藁毎?/p>

41、內(nèi)使用 的方法是的方法是 , ,這種導(dǎo)入方法較經(jīng)濟、這種導(dǎo)入方法較經(jīng)濟、 有效。目的基因能否在棉株體內(nèi)穩(wěn)定維持和表達有效。目的基因能否在棉株體內(nèi)穩(wěn)定維持和表達 其遺傳特性的關(guān)鍵是目的基因是否插入到受體細其遺傳特性的關(guān)鍵是目的基因是否插入到受體細 胞染色體胞染色體DNADNA上上, ,這需要通過檢測才能知道這需要通過檢測才能知道, ,檢測采檢測采 用的最好方法是用的最好方法是 。 (3)(3)上述基因工程中的核心步驟是上述基因工程中的核心步驟是 , , 其目的是使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在其目的是使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在, ,并且并且 可以可以 給下一代給下一代, ,同時同時, ,使目的

42、基因使目的基因 能夠表達和發(fā)揮作用。能夠表達和發(fā)揮作用。課時基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程的崛起 (4) (4)利用基因工程技術(shù)培育抗蟲棉利用基因工程技術(shù)培育抗蟲棉, ,與誘變育種和與誘變育種和 雜交育種方法相比雜交育種方法相比, ,具有具有 和和 等等 突出的優(yōu)點突出的優(yōu)點, ,但是目前基因工程仍不能取代雜交育但是目前基因工程仍不能取代雜交育 種和誘變育種。與基因工程技術(shù)相比種和誘變育種。與基因工程技術(shù)相比, ,雜交育種和雜交育種和 誘變育種方法主要具有誘變育種方法主要具有 的優(yōu)點。的優(yōu)點。 答案答案 (1)(1)它們共用一套遺傳密碼它們共用一套遺傳密碼 (2)(2)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn) 化法化法

43、DNADNA分子雜交技術(shù)分子雜交技術(shù) (3)(3)基因表達載體的構(gòu)基因表達載體的構(gòu) 建建 遺傳遺傳 (4)(4)目的性強目的性強 克服遠緣雜交不親和克服遠緣雜交不親和 性性( (或能有效地打破物種的生殖隔離界限或能有效地打破物種的生殖隔離界限) ) 操作操作 簡便易行簡便易行課時基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程的崛起3.3.應(yīng)用生物工程技術(shù)能獲得人們需要的生物新品種應(yīng)用生物工程技術(shù)能獲得人們需要的生物新品種 或新產(chǎn)品。請據(jù)圖回答下列問題：或新產(chǎn)品。請據(jù)圖回答下列問題：課時基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程的崛起 (1) (1)在培育轉(zhuǎn)人生長激素基因牛的過程中在培育轉(zhuǎn)人生長激素基因牛的過程中, ,過程過程 需

44、要的工具酶是需要的工具酶是 , ,過程常用的過程常用的 方法是方法是 。 (2)(2)轉(zhuǎn)基因?？赏ㄟ^分泌的乳汁來生產(chǎn)人生長激素轉(zhuǎn)基因牛可通過分泌的乳汁來生產(chǎn)人生長激素, , 則說明基因工程能夠突破自然界的則說明基因工程能夠突破自然界的 。 在基因表達載體中在基因表達載體中, ,人生長激素基因的前端必須有人生長激素基因的前端必須有 。過程培養(yǎng)到一定階段過程培養(yǎng)到一定階段, ,可以采用可以采用 技術(shù)技術(shù), ,培育出多頭完全相同培育出多頭完全相同 的轉(zhuǎn)基因牛犢。的轉(zhuǎn)基因牛犢。 (3)prG(3)prG能激發(fā)細胞不斷分裂能激發(fā)細胞不斷分裂, ,通過基因工程導(dǎo)入該通過基因工程導(dǎo)入該課時基因工程的應(yīng)用和蛋

45、白質(zhì)工程的崛起 調(diào)控基因來制備單克隆抗體調(diào)控基因來制備單克隆抗體,最可能是最可能是 細細 胞胞,代表的細胞具有代表的細胞具有 的特點。的特點。 (4)(4)在抗蟲棉培育過程中在抗蟲棉培育過程中, ,進行進行過程最常用的方過程最常用的方 法是法是 。 解析解析 基因工程中用到的工具有限制酶、基因工程中用到的工具有限制酶、DNADNA連接連接 酶和載體?；蚬こ痰牟襟E為第一步為提取目的酶和載體。基因工程的步驟為第一步為提取目的 基因基因; ;第二步為目的基因的整合第二步為目的基因的整合, ,形成重組質(zhì)?；蛐纬芍亟M質(zhì)?；?重組重組DNA;DNA;第三步導(dǎo)入宿主細胞第三步導(dǎo)入宿主細胞; ;第四步檢測與

46、表第四步檢測與表 達。在將目的基因?qū)胧荏w細胞時達。在將目的基因?qū)胧荏w細胞時, ,在細胞工程中在細胞工程中 常用顯微注射技術(shù)來實現(xiàn)。受體細胞是植物細胞常用顯微注射技術(shù)來實現(xiàn)。受體細胞是植物細胞 時時, ,常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。而在得到目的細胞之后可常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。而在得到目的細胞之后可課時基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程的崛起 進一步培育成個體或者進行胚胎分割移植得到多進一步培育成個體或者進行胚胎分割移植得到多 個個體。在動物細胞工程中個個體。在動物細胞工程中, ,細胞融合是獲得單克細胞融合是獲得單克 隆抗體的前提隆抗體的前提, ,得到的細胞既能無限增殖又能產(chǎn)生得到的細胞既能無限增殖又能產(chǎn)生 特異性

47、抗體。基因工程能否成功的標(biāo)志是基因能特異性抗體?；蚬こ棠芊癯晒Φ臉?biāo)志是基因能 否成功表達否成功表達, ,即能否進行轉(zhuǎn)錄和翻譯。所以基因要即能否進行轉(zhuǎn)錄和翻譯。所以基因要 表達必須要有啟動子的啟動。表達必須要有啟動子的啟動。 答案答案 (1)(1)限制酶、限制酶、DNADNA連接酶連接酶 顯微注射法顯微注射法 (2)(2)生殖隔離生殖隔離 啟動子啟動子 胚胎分割移植胚胎分割移植( (胚胎分割胚胎分割 和胚胎移植和胚胎移植) ) (3) (3)漿漿 既能無限增殖又能產(chǎn)生特異性抗體既能無限增殖又能產(chǎn)生特異性抗體 (4)(4)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法課時基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程的崛起4.20074

48、.2007年年1111月月2020日日, ,日本學(xué)者日本學(xué)者Shinya YamanakaShinya Yamanaka和美和美 國學(xué)者國學(xué)者James ThomsonJames Thomson分別在分別在細胞細胞和和科學(xué)科學(xué) 雜志上發(fā)表重量級論文雜志上發(fā)表重量級論文, ,他們用逆轉(zhuǎn)錄病毒為他們用逆轉(zhuǎn)錄病毒為“分分 子運輸車子運輸車”, ,用用“化學(xué)剪刀化學(xué)剪刀”和和“化學(xué)漿糊化學(xué)漿糊”將四將四 個不同作用的關(guān)鍵基因轉(zhuǎn)入體細胞內(nèi)個不同作用的關(guān)鍵基因轉(zhuǎn)入體細胞內(nèi), ,令其與原有令其與原有 基因發(fā)生重組基因發(fā)生重組, ,然后讓體細胞重新返回到然后讓體細胞重新返回到“生命原生命原 點點”, ,變成一

49、個多功能的干細胞變成一個多功能的干細胞, ,具有胚胎干細胞具有胚胎干細胞 的特性。得知此消息后的特性。得知此消息后,“,“多利羊之父多利羊之父”IanIan Wilmut Wilmut隨即宣布放棄用體細胞核移植技術(shù)研究胚隨即宣布放棄用體細胞核移植技術(shù)研究胚 胎干細胞胎干細胞, ,他認為此種新方法才是今后治療疑難病他認為此種新方法才是今后治療疑難病 癥的關(guān)鍵。癥的關(guān)鍵。課時基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程的崛起 (1) (1)傳統(tǒng)的細胞核移植技術(shù)傳統(tǒng)的細胞核移植技術(shù), ,如多利羊的培育過程如多利羊的培育過程 中中, ,用到的受體細胞是用到的受體細胞是 。 (2)(2)讓體細胞回到讓體細胞回到“生命原點

50、生命原點”, ,幫助其恢復(fù)幫助其恢復(fù) , , 類似于植物組織培養(yǎng)中的類似于植物組織培養(yǎng)中的 過程。過程。 (3)(3)在基因工程中在基因工程中, ,被用作被用作“分子運輸車分子運輸車”的除了的除了 病毒外病毒外, ,還有還有 , ,后者的形狀呈后者的形狀呈 , ,化化 學(xué)本質(zhì)是學(xué)本質(zhì)是 。文中提到的。文中提到的“化學(xué)剪刀化學(xué)剪刀”和和 “ “化學(xué)漿糊化學(xué)漿糊”分別是指分別是指 。課時基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程的崛起 (4) (4)下列四條下列四條DNADNA分子分子, ,彼此間能夠粘連起來拼接成彼此間能夠粘連起來拼接成 新的新的DNADNA分子的一組是分子的一組是 ( )( ) A. A. B

51、. B. C. C. D. D. (5) (5)異種生物的基因能拼接在一起異種生物的基因能拼接在一起, ,是因為它們的是因為它們的 分子都具有分子都具有 結(jié)構(gòu)。在細菌細胞內(nèi)能夠表達結(jié)構(gòu)。在細菌細胞內(nèi)能夠表達 出人的蛋白出人的蛋白, ,一方面是因為基因能控制一方面是因為基因能控制 , , 另一方面是因為所有的生物另一方面是因為所有的生物 。課時基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程的崛起 解析解析 體細胞核移植技術(shù)是把體細胞細胞核移入體細胞核移植技術(shù)是把體細胞細胞核移入 去核卵細胞去核卵細胞( (減數(shù)第二次分裂中期的次級卵母細減數(shù)第二次分裂中期的次級卵母細 胞胞) )?！吧c生命原點”是指個體發(fā)育的起點

52、是指個體發(fā)育的起點, ,正常情正常情 況下況下, ,個體發(fā)育的起點是受精卵個體發(fā)育的起點是受精卵, ,其全能性最高其全能性最高, ,體體 細胞返回到細胞返回到“生命原點生命原點”是恢復(fù)其全能性是恢復(fù)其全能性, ,類似于類似于 脫分化過程?；蚬こ坛Ｓ玫妮d體有質(zhì)粒、動植脫分化過程?；蚬こ坛Ｓ玫妮d體有質(zhì)粒、動植 物病毒、物病毒、噬菌體的衍生物等。質(zhì)粒是環(huán)狀的噬菌體的衍生物等。質(zhì)粒是環(huán)狀的DNADNA 分子?；蚬こ讨械姆肿??；蚬こ讨械摹凹舻都舻丁笔窍拗菩院怂醿?nèi)切是限制性核酸內(nèi)切 酶酶,“,“漿糊漿糊”是是DNADNA連接酶。由于連接酶。由于DNADNA分子規(guī)則的雙分子規(guī)則的雙 螺旋結(jié)構(gòu)螺旋結(jié)構(gòu)

53、, ,所以異種生物的基因能拼接起來所以異種生物的基因能拼接起來; ;基因基因 在不同的受體細胞內(nèi)能表達是因為基因能控制蛋在不同的受體細胞內(nèi)能表達是因為基因能控制蛋課時基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程的崛起 白質(zhì)合成白質(zhì)合成, ,在蛋白質(zhì)合成過程中在蛋白質(zhì)合成過程中, ,所有生物共用一所有生物共用一 套密碼子。圖示的套密碼子。圖示的4 4個個DNADNA片段中片段中, ,只有只有和和的堿的堿 基之間能通過堿基互補配對粘連起來?；g能通過堿基互補配對粘連起來。 答案答案 (1)(1)去核卵細胞去核卵細胞 (2)(2)全能性全能性 脫分化脫分化 (3)(3)質(zhì)粒質(zhì)粒 環(huán)狀環(huán)狀 DNA DNA 限制性核酸

54、內(nèi)切酶限制性核酸內(nèi)切酶( (限制酶限制酶) ) 和和DNADNA連接酶連接酶 (4)D (4)D (5) (5)雙螺旋雙螺旋 蛋白質(zhì)的合成蛋白質(zhì)的合成 共用一套密碼子共用一套密碼子課時基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程的崛起5.20085.2008年諾貝爾化學(xué)獎授予了三位在研究綠色熒光年諾貝爾化學(xué)獎授予了三位在研究綠色熒光 蛋白蛋白(GFP)(GFP)方面做出突出貢獻的科學(xué)家。綠色熒光方面做出突出貢獻的科學(xué)家。綠色熒光 蛋白能在藍光或紫外光的激發(fā)下發(fā)出熒光蛋白能在藍光或紫外光的激發(fā)下發(fā)出熒光, ,這樣借這樣借 助助GFPGFP發(fā)出的熒光就可以跟蹤蛋白質(zhì)在細胞內(nèi)部的發(fā)出的熒光就可以跟蹤蛋白質(zhì)在細胞內(nèi)部的

55、 移動情況移動情況, ,幫助推斷蛋白質(zhì)的功能。下圖為我國首幫助推斷蛋白質(zhì)的功能。下圖為我國首 例綠色熒光蛋白例綠色熒光蛋白(GFP)(GFP)轉(zhuǎn)基因克隆豬的培育過程示轉(zhuǎn)基因克隆豬的培育過程示 意圖意圖, ,據(jù)圖回答據(jù)圖回答：課時基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程的崛起 (1) (1)圖中通過過程圖中通過過程、形成重組質(zhì)粒形成重組質(zhì)粒, ,需要限制需要限制 酶切取目的基因、切割質(zhì)粒。限制酶酶切取目的基因、切割質(zhì)粒。限制酶的識別序的識別序 列和切點是列和切點是GGGATCC,GATCC,限制酶限制酶的識別序列和的識別序列和 切點是切點是GATCGATC。在質(zhì)粒上有酶。在質(zhì)粒上有酶的一個切點的一個切點, ,

56、 在目的基因的兩側(cè)各有在目的基因的兩側(cè)各有1 1個酶個酶的切點。的切點。 請畫出質(zhì)粒被限制酶請畫出質(zhì)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。 在在DNADNA連接酶的作用下連接酶的作用下, ,上述兩種不同限制酶切上述兩種不同限制酶切 割后形成的黏性末端能否連接起來割后形成的黏性末端能否連接起來? ? 。 理由是理由是 。 (2)(2)過程過程將重組質(zhì)粒導(dǎo)入豬胎兒成纖維細胞時將重組質(zhì)粒導(dǎo)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 。課時基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程的崛起 (3) (3)如果將切取的如果將切取的GFPGFP基因與抑制小豬抗原表達的基因

57、與抑制小豬抗原表達的 基因一起構(gòu)建到載體上基因一起構(gòu)建到載體上,GFP,GFP基因可以作為基因表基因可以作為基因表 達載體上的標(biāo)記基因達載體上的標(biāo)記基因, ,其作用是其作用是 。 獲得的轉(zhuǎn)基因克隆豬獲得的轉(zhuǎn)基因克隆豬, ,可以解決的醫(yī)學(xué)難題是可以可以解決的醫(yī)學(xué)難題是可以 避免避免 。 (4)(4)目前科學(xué)家們通過蛋白質(zhì)工程制造出了藍色熒目前科學(xué)家們通過蛋白質(zhì)工程制造出了藍色熒 光蛋白、黃色熒光蛋白等光蛋白、黃色熒光蛋白等, ,采用蛋白質(zhì)工程技術(shù)制采用蛋白質(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 ( (用用 數(shù)字表示數(shù)字表示) )。 推測藍色熒光蛋白的氨基酸

58、序列和基因的核苷推測藍色熒光蛋白的氨基酸序列和基因的核苷課時基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程的崛起 酸序列酸序列 藍色熒光蛋白的功能分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計藍色熒光蛋白的功能分析和結(jié)構(gòu)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) ) 表達出藍表達出藍 色熒光蛋白色熒光蛋白 解析解析 限制性核酸內(nèi)切酶識別特定的核苷酸序列限制性核酸內(nèi)切酶識別特定的核苷酸序列, , 并在特定的切割位點切割并在特定的切割位點切割, ,產(chǎn)生黏性末端。限制酶產(chǎn)生黏性末端。限制酶 和和切割后產(chǎn)生的黏性末端相同切割后產(chǎn)生的黏性末端相同, ,即均產(chǎn)生即均產(chǎn)生GATCGATC 序列序列, ,因此可以用因此可以用DNADNA

59、連接酶連接起來。目的基因連接酶連接起來。目的基因 導(dǎo)入動物細胞最常用、最有效的方法是顯微注射導(dǎo)入動物細胞最常用、最有效的方法是顯微注射 法。標(biāo)記基因可以檢測目的基因是否導(dǎo)入受體細法。標(biāo)記基因可以檢測目的基因是否導(dǎo)入受體細 胞。用轉(zhuǎn)基因克隆豬進行器官移植等醫(yī)學(xué)難題胞。用轉(zhuǎn)基因克隆豬進行器官移植等醫(yī)學(xué)難題, ,可可 以避免發(fā)生免疫排斥反應(yīng)以避免發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。課時基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程的崛起 答案答案 (1)(1)( (只寫出切割后形成的的部分即可只寫出切割后形成的的部分即可) ) G GGATC C GATC C G GATCCG GATCC C C CTAGCTAGG CCTAG GG

60、CCTAG G 可以連接可以連接 因為由兩種不同限制酶切割后形成因為由兩種不同限制酶切割后形成 的黏性末端是相同的的黏性末端是相同的( (或是可以互補的或是可以互補的) ) (2) (2)顯微注射技術(shù)顯微注射技術(shù) (3)(3)鑒定受體細胞中是否含有目的基因鑒定受體細胞中是否含有目的基因 發(fā)生免疫發(fā)生免疫 排斥反應(yīng)排斥反應(yīng) (4)(4)用酶用酶切割切割課時基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程的崛起6.6.下圖是利用基因工程技術(shù)生產(chǎn)人胰島素的操作過下圖是利用基因工程技術(shù)生產(chǎn)人胰島素的操作過 程示意圖程示意圖, ,請據(jù)圖作答。請據(jù)圖作答。 (1)(1)判斷某人患糖尿病的主要方法有判斷某人患糖尿病的主要方法有