基因工程的應用及蛋白質工程

【備選考點】基因工程的應用和蛋白質工程1.基因工程的應用：(1)乳腺生物反應器。①優(yōu)點：產(chǎn)量高、質量好、成本低、易提取等。②操作過程：獲取目的基因→構建基因表達載體→顯微注射導入哺乳動物受精卵中→形成早期胚胎→將胚胎移植到母體動物子宮內(nèi)→發(fā)育成轉基因動物→在雌性個體中目的基因表達，從分泌的乳汁中提取所需蛋白質。當前第1頁\共有16頁\編于星期五\7點(2)基因工程藥品。①生產(chǎn)方式：利用基因工程培育“工程菌”來生產(chǎn)藥品。a.“工程菌”：用基因工程的方法，使外源基因得到高效率表達的菌類細胞株系，如含有人胰島素基因的大腸桿菌菌株、含有抗蟲基因的土壤農(nóng)桿菌菌株等。b.用基因工程生產(chǎn)的藥品，從化學成分上分析都應該是蛋白質類。②成果：生產(chǎn)出細胞因子、抗體、疫苗、激素等。當前第2頁\共有16頁\編于星期五\7點(3)基因診斷。①方法：DNA分子雜交技術(即DNA探針法)。②主要過程：將互補的雙鏈DNA解旋

獲得單鏈DNA片段

用同位素、熒光分子或化學發(fā)光催化劑標記單鏈DNA片段

引入待檢測的DNA樣品中

檢測DNA樣品當前第3頁\共有16頁\編于星期五\7點(4)基因治療。①方法：基因置換、基因修復、基因增補、基因失活等。②途徑。a.體外基因治療：先從病人體內(nèi)獲得某種細胞進行培養(yǎng)，然后在體外完成轉移，再篩選成功轉移的細胞擴增培養(yǎng)，最后重新輸入患者體內(nèi)，如腺苷酸脫氨酶基因的轉移。b.體內(nèi)基因治療：用基因工程的方法，直接向人體組織細胞中轉移基因的方法。當前第4頁\共有16頁\編于星期五\7點2.蛋白質工程與基因工程：(1)區(qū)別：項目蛋白質工程基因工程過程預期蛋白質功能→設計預期的蛋白質結構→推測應有的氨基酸序列→找到相對應的脫氧核苷酸序列獲取目的基因→構建基因表達載體→將目的基因導入受體細胞→目的基因的檢測與鑒定實質定向改造或生產(chǎn)人類所需的蛋白質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)品結果可生產(chǎn)自然界沒有的蛋白質只能生產(chǎn)自然界已有的蛋白質當前第5頁\共有16頁\編于星期五\7點(2)聯(lián)系。①蛋白質工程是在基因工程的基礎上，延伸出來的第二代基因工程。②基因工程中所利用的某些酶需要通過蛋白質工程進行修飾、改造。當前第6頁\共有16頁\編于星期五\7點【考題回訪】1.(2013·新課標全國卷Ⅰ節(jié)選)閱讀如下資料：資料：T4溶菌酶在溫度較高時易失去活性。科學家對編碼T4溶菌酶的基因進行了改造，使其表達的T4溶菌酶第3位的異亮氨酸變?yōu)榘腚装彼?，在該半胱氨酸與第97位的半胱氨酸之間形成了一個二硫鍵，提高了T4溶菌酶的耐熱性。當前第7頁\共有16頁\編于星期五\7點回答下列問題：該資料屬于

工程的范疇。該工程是指以分子生物學相關理論為基礎，通過基因修飾或基因合成，對

進行改造，或制造一種

的技術。在該實例中，引起T4溶菌酶空間結構改變的原因是組成該酶肽鏈的

序列發(fā)生了改變。當前第8頁\共有16頁\編于星期五\7點【解析】資料中對基因進行改造，結果得到耐熱性提高的蛋白質，因此屬于蛋白質工程的范疇。蛋白質工程是指以分子生物學相關理論為基礎，通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有的蛋白質進行改造，或制造一種新蛋白質的技術。對基因進行改造后，第3位的異亮氨酸變?yōu)榘腚装彼?，該半胱氨酸與第97位的半胱氨酸之間形成了二硫鍵，引起了空間結構的改變，所以最終是由于氨基酸序列的改變導致了空間結構的改變。答案：蛋白質現(xiàn)有的蛋白質新蛋白質氨基酸當前第9頁\共有16頁\編于星期五\7點2.(2012·福建高考)肺細胞中的let-7基因表達減弱，癌基因RAS表達增強，會引發(fā)肺癌。研究人員利用基因工程技術將let-7基因導入肺癌細胞實現(xiàn)表達，發(fā)現(xiàn)肺癌細胞的增殖受到抑制。該基因工程技術基本流程如圖1。當前第10頁\共有16頁\編于星期五\7點請回答：(1)進行過程①時，需用

酶切開載體以插入let-7基因。載體應有RNA聚合酶識別和結合的部位，以驅動let-7基因轉錄，該部位稱為

。(2)進行過程②時，需用

酶處理貼附在培養(yǎng)皿壁上的細胞，以利于傳代培養(yǎng)。(3)研究發(fā)現(xiàn)，let-7基因能影響癌基因RAS的表達，其影響機理如圖2。據(jù)圖分析，可從細胞中提取

進行分子雜交，以直接檢測let-7基因是否轉錄。肺癌細胞增殖受到抑制，可能是由于細胞中

(填“RASmRNA”或“RAS蛋白”)含量減少引起的。當前第11頁\共有16頁\編于星期五\7點【解題指南】解答本題的關鍵是：(1)注意目的基因和載體需用同一種限制性核酸內(nèi)切酶切割。(2)注意題干信息“l(fā)et-7基因導入肺癌細胞實現(xiàn)表達，發(fā)現(xiàn)肺癌細胞的增殖受到抑制”，由此推出肺癌細胞增殖受到抑制的原因是let-7基因翻譯抑制。當前第12頁\共有16頁\編于星期五\7點【解析】(1)基因工程中目的基因和載體需要同一種限制性核酸內(nèi)切酶切割產(chǎn)生相同的黏性末端，使目的基因與載體結合，載體中與RNA聚合酶識別和結合的部位是啟動子。(2)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。(3)檢測目的基因是否轉錄需提取受體細胞中的RNA進行分子雜交；由圖2可知let-7基因翻譯抑制則不能產(chǎn)生RAS蛋白，因此RAS蛋白減少，肺癌細胞的增殖就受到抑制。答案：(1)限制性核酸內(nèi)切(或限制)啟動子(2)胰蛋白(3)RNA

RAS蛋白當前第13頁\共有16頁\編于星期五\7點【延伸探究】(1)為什么構建基因表達載體，不能把基因直接導入？提示：游離的基因不易表達。(2)構建基因