基因工程復習陳第2課時

學習目標通過復習能夠舉例說出基因工程應用方面的成果，能夠識記基因診斷與基因治療的原理和應用通過復習能夠記住蛋白質工程的目的、原理和操作程序，并對基因工程和蛋白質工程作分析比較學習目標通過復習能夠舉例說出基因工程應用方面的成果，能1嘗試總結：兩者的組成成分及結構基本相同目的基因通過轉錄和翻譯表達遺傳信息生物共用一套遺傳密碼基因重組一、基因工程相關原理嘗試總結：兩者的組成成分及結構基本相同目的基因通過轉錄和翻譯2基因工程的應用

基礎梳理1.植物基因工程：抗蟲、抗病、抗逆轉基因植物，利用轉基因改良植物的__________。2.動物基因工程：提高動物生長速度、改善畜產(chǎn)品品質、用轉基因動物生產(chǎn)__________。3.基因治療：_______________導入病人體內，使該基因表達產(chǎn)物發(fā)揮作用。把正常的外源基因品質藥物基因工程的應用基礎梳理1.植物基因工程：抗蟲、抗病、抗逆轉3歸納整合一、基因診斷與基因治療1.基因診斷(1)原理：DNA分子雜交。(2)過程：制備用放射性同位素（如32P）、熒光分子等標記的DNA（患者DNA）分子作探針；將待測DNA制成單鏈；讓兩者進行雜交，若兩者能進行互補配對，則說明患有此病，否則不患此病。2.基因治療(1)原理：把正常的外源基因導入有基因缺陷的細胞中，達到治療疾病的目的。病人細胞中既有缺陷基因，也有正?；颉w納整合一、基因診斷與基因治療1.基因診斷4(2)方法：體外基因治療和體內基因治療。(3)體外基因治療：先從病人體內獲得某種相關細胞，進行培養(yǎng)，然后在體外完成基因轉移，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，這種方法叫做體外基因治療。(4)體內基因治療：直接向人體組織細胞中轉移基因的治療方法叫做體內基因治療。舉例：基因治療的過程（以鐮刀型細胞貧血癥的治療為例）(2)方法：體外基因治療和體內基因治療。5舉例：基因治療的過程（以鐮刀型細胞貧血癥的治療為例）步驟過程獲取正常的血紅蛋白基因用限制性核酸內切酶從人的DNA分子中切取血紅蛋白基因形成重組運載體用同一種限制性核酸內切酶在運載體DNA上切開一個切口，用DNA連接酶將正常血紅蛋白基因連接在運載體DNA上，形成重組運載體重組運載體的轉化與篩選將攜帶正常血紅蛋白基因的重組運載體導入患者的造血干細胞中，并將重組運載體插入到染色體。用選擇培養(yǎng)基篩選出含重組質粒的造血干細胞舉例：基因治療的過程（以鐮刀型細胞貧血癥的治療為例）步驟過程6步驟過程將含正常血紅蛋白基因的造血干細胞回輸給患者骨髓將攜帶正常血紅蛋白基因的造血干細胞輸入患者骨髓中，此造血干細胞產(chǎn)生含正常血紅蛋白的紅細胞，以根治鐮刀型細胞貧血癥結果：健康的基因表達掩蓋了缺陷基因的表達。步驟過程將含正常血紅蛋白基因的造血干細胞回輸給患者骨髓將攜帶7說明：對于遺傳病的治療，最根本的方法是進行基因替換或修復?；蛑委煹淖罴褧r期理論上是受精卵時期，這樣可以使個體的每個細胞都含有正?；颍诂F(xiàn)實生活中是不可能的，因為不可能人人都在受精卵時期進行基因檢查。其次是對患者進行相關細胞的基因替換，如對于遺傳性糖尿病患者，只對胰島B細胞進行基因替換，該個體就能正常分泌胰島素，糖尿病得以治療。但這種局部細胞的基因替換，并沒有改變其他部位細胞的基因，如精原細胞等，因此，患者的后代很可能還會患遺傳性糖尿病。說明：對于遺傳病的治療，最根本的方法是進行基因替換或修復。8二、植物基因工程與動物基因工程的成果外源基因類型及舉例成果舉例抗蟲轉基因植物抗蟲基因：Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因抗蟲水稻、抗蟲棉、抗蟲玉米抗病轉基因植物抗病毒基因：病毒外殼蛋白基因、病毒的復制酶基因抗真菌基因：幾丁質酶基因抗病毒煙草、抗病毒小麥、抗病毒番茄、抗病毒甜椒抗逆轉基因植物抗逆基因：滲透壓調節(jié)基因、抗凍蛋白基因、抗除草劑基因抗鹽堿和抗干旱的煙草、抗寒番茄、抗除草劑的大豆和玉米二、植物基因工程與動物基因工程的成果外源基因類型及舉例成果9外源基因類型及舉例成果舉例改良品質的轉基因植物優(yōu)良性狀基因：提高必需氨基酸含量的蛋白質編碼基因、控制番茄成熟的基因、與花青素代謝有關的基因高賴氨酸玉米、耐儲存番茄、新花色矮牽牛提高生長速度的轉基因動物外源生長激素基因轉基因綿羊、轉基因鯉魚改善畜產(chǎn)品品質的轉基因動物腸乳糖酶基因乳汁中含乳糖較少的轉基因外源基因類型及舉例成果舉例改良品質的轉基因植物優(yōu)良性狀基因：10外源基因類型及舉例成果舉例生產(chǎn)藥物的轉基因動物藥用蛋白基因+乳腺蛋白基因的啟動子等調控組件轉基因動物具有乳腺生物反應器作器官轉移植供體的轉基因動物將外源的抗原決定基因表達的調節(jié)因子導入到器官供體基因組或除去供體的抗原決定基因無免疫排斥反應的轉基因豬外源基因類型及舉例成果舉例生產(chǎn)藥物的轉基因動物藥用蛋白基因+11跟蹤訓練（2009年安徽卷）2008年諾貝爾化學獎授予了“發(fā)現(xiàn)和發(fā)展了水母綠色熒光蛋白”的三位科學家。將綠色熒光蛋白基因的片段與目的基因連接起來組成一個融合基因，再將該融合基因轉入真核生物細胞內，表達出的蛋白質就會帶有綠色熒光。綠色熒光蛋白在該研究中的主要作用是（）A.追蹤目的基因在細胞內的復制過程B.追蹤目的基因插入到染色體上的位置C.追蹤目的基因編碼的蛋白質在細胞內的分布D.追蹤目的基因編碼的蛋白質的空間結構C跟蹤訓練（2009年安徽卷）2008年諾貝爾化學獎授予了“12基礎梳理蛋白質工程是指以蛋白質分子的結構規(guī)律及其生物功能的關系作為基礎，通過__________或__________，對現(xiàn)有蛋白質進行__________，或制造一種__________，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。（基因工程在原則上只能生產(chǎn)_______________的蛋白質）蛋白質工程的崛起自然界已存在基因修飾基因合成改造新的蛋白質基礎梳理蛋白質工程是指以蛋白質分子的結構規(guī)律及其生物功能的關13歸納整合一、蛋白質工程1.蛋白質工程的目的：生產(chǎn)符合人們生活需要的并非自然界已存在的蛋白質。2.蛋白質工程的基本原理蛋白質工程的目標是根據(jù)人們對蛋白質功能的特定要求，對蛋白質基本結構進行分子設計。由于基因決定蛋白質，因此，要對蛋白質結構進行設計改造，還必須從基因入手。3.蛋白質工程的流程圖預期功能→蛋白質三維結構→氨基酸序列（多肽鏈）→基因→具有預期功能的蛋白質歸納整合一、蛋白質工程14項目基因工程蛋白質工程操作環(huán)境生物體外生物體外操作對象基因基因操作水平DNA分子水平DNA分子水平基本過程剪切→拼接→導入→表達確定蛋白質功能→應有的高級結構→應具備的折疊狀態(tài)→應有的氨基酸序列→應有的堿基序列→改造的蛋白質二、基因工程和蛋白質工程的比較項目基因工程蛋白質工程操作環(huán)境生物體外生物體外操作對象基因基15跟蹤訓練科學家將β干擾素基因進行定點突變導入大腸桿菌表達，使干擾素第17位的半胱氨酸改變成絲氨酸，結果大大提高β干擾素的抗病性活性，并且提高了儲存穩(wěn)定性，該生物技術為（）A.基因工程B.蛋白質工程C.基因突變D.細胞工程B跟蹤訓練科學家將β干擾素基因進行定點突變導入大腸桿菌表達，使161.利用蛋白質工程改造天然蛋白質，進而改變其功能，獲得毒副作用很小、專一性增強、藥效加強、穩(wěn)定性增強的理想的藥物如胰島素是治療依賴型糖尿病的特效藥物，但是天然胰島素在人體內壽命只有幾小時，重癥病人每天得注射好幾次藥物，給病人帶來不便和痛苦。通過蛋白質工程改變胰島素的空間結構，以延長半衰期，得到長效胰島素。還可以在不改變胰島素活性部位結構的前提下，增強其他部位結合強度，使之難以被酶所破壞，從而增強其穩(wěn)定性。(1)蛋白質工程的基本途徑是：(2)與基因工程相比，合成的蛋白質有何特點？(3)用蛋白質工程生產(chǎn)的胰島素，與天然胰島素比較，顯著的優(yōu)點是？

隨堂練習1.利用蛋白質工程改造天然蛋白質，進而改變其功能，獲得毒副17答案（1）從預期的蛋白質功能出發(fā)→設計預期的胰島素分子結構→推測應有的氨基酸序列→找到相應的核苷酸序列（基因）（2）合成的是自然界原本不存在的蛋白質（3）穩(wěn)定性強答案（1）從預期的蛋白質功能出發(fā)→設計預期的胰島素分子結構→18熱點訓練繼哺乳動物乳腺發(fā)生器研發(fā)成功后，膀胱生物發(fā)生器的研究也取得了一定進展。最近，科學家培養(yǎng)出一種轉基因小鼠，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：（1）將人的生長激素基因導入小鼠受體細胞，常用方法是__________。（2）進行基因轉移是：通常要將外源基因轉入__________中，原因是________________________。（3）通常采用__________技術檢測外源基因是否插入了小鼠的基因組。熱點訓練繼哺乳動物乳腺發(fā)生器研發(fā)成功后，膀胱生物發(fā)生器的研究19（4）在研制膀胱生物反應器時，應使外源基因在小鼠的__________細胞中特異性表達。（5）為使外源基因在后代中長期保存，可將轉基因小鼠細胞的__________轉入__________細胞中構成重組細胞，使其發(fā)育成與供體具有相同性狀的個體。該技術稱為__________。（4）在研制膀胱生物反應器時，應使外源基因在小鼠的_____20答案：（1）顯微注射（2）受精卵（早期胚胎）；受精卵（或早期胚胎）具有全能性，可使外源基因在相應組織細胞表達（3）DNA分子雜交（4）膀胱上皮（5）細胞核去核的卵核移植（或克隆）答案：211.下列關于基因治療的說法正確的是()A．基因治療能治療所有的遺傳病B．基因治療的主要方法是讓患者口服一些健康的外源基因C．基因治療的主要原理是引入健康基因修復患者的基因缺陷D．基因治療在發(fā)達國家已成為一種常用的臨床治療手段C課堂練習1.下列關于基因治療的說法正確的是()C222、利用PCR技術，把一條雙鏈DNA分子當作第一代，經(jīng)過3次循環(huán)，在第四代DNA分子中，有幾條第一代的脫氧核苷酸的長鏈（）

A．2B．4C．8D．16

A2、利用PCR技術，把一條雙鏈DNA分子當作第一代，經(jīng)過3次233.基因工程是在DNA分子水平上進行設計施工的。在基因操作的基本步驟中，不進行堿基互補配對的步驟是（）

A、人工合成目的基因

B、目的基因與運載體結合

C、將目的基因導入受體細胞

D、目的基因的檢測和表達C3.基因工程是在DNA分子水平上進行設計施工的。在基因操作24蛋白質工程的崛起蛋白質工程中直接需要進行操作的對象是（）A、氨基酸結構

B、蛋白質空間結構C、肽鏈結構

D、基因結構【解析】蛋白質工程是指以蛋白質分子結構規(guī)律及其與生物功能的關系為基礎，通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質進行改造，或制造一種新的蛋白質，以滿足人類的生產(chǎn)或生活需要。因此，歸根到底，還是要對基因進行改造?！敬鸢浮緿蛋白質工程的崛起蛋白質工程中直接需要進行操作的對象是（25

例題1997年，科學家將動物體內的能夠合成胰島素的基因與大腸桿菌的DNA分子重組，并且在大腸桿菌中表達成功。請據(jù)右下圖回答問題。(1)此圖表示的是采取

合成基因的方法獲取

基因的過程。 (2)圖中①DNA是以

為模板，形成單鏈DNA，在酶的作用下合成雙鏈DNA，從而獲得了所需要的目的基因。(3)圖中③代表

，它往往含

基因，以便對目的基因的檢測。(4)圖中④表示

，為使此過程順利進行，一般須將大腸桿菌用