【步步高】高考生物-基因工程的应用和蛋白质工程的崛起课件.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第42课时 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,第一页，编辑于星期五：四点 四十三分。,项目,具体应用,目的基因,作用,受体生物,备注,植物基因,工程常用,方法：,农杆菌,转化法,基因枪,法,花粉管,通道法,抗虫,转基,因植,物,抗虫基因:,Bt毒蛋白,基因、蛋,白酶抑制,剂基因、,淀粉酶抑,制剂基因,、,植物凝集,素基因,抗虫：Bt毒蛋,白水解成多肽,与肠上皮细胞,结合,形成穿,孔,细胞肿胀,裂解致死;两,种抑制剂分别,抑制相应酶活,性,影响消化;,植物凝集素为,糖蛋白,与肠,黏膜结合,影,响营养物质的,吸收和利用,棉花、,水稻、,玉米,等,抗虫但不抗病,毒、细菌、真菌,等,培育抗虫作物,优点：减少环境,污染、降低生产,成本,不同抗虫基因,作用机理不同,Bt毒蛋白基因,来自苏云金芽孢,杆菌,第二页，编辑于星期五：四点 四十三分。,植物,基因,工程,常用,方法:,农,杆菌,转化,法,基,因枪,法,花,粉管,通道,法,抗病转基因植物,病毒外壳蛋白基因,、,病毒复制酶基因,、,几丁质酶基因、抗,毒素合成基因,前两种为抗,病毒作用;后,两种为抗真,菌作用,烟草(抗病毒)、小麦(抗病毒)等,引起植物生病的微生物有病毒、细菌、真菌三大类,抗逆转基因植物,调节细胞渗透压,基因,抗冻蛋白基因(从鱼体内获取),抗除草剂基因,通过改变细胞内渗透,压,提高抗盐碱、抗旱能力,耐寒能力提高,抗除草剂,烟草(抗旱,、,抗盐碱);,番茄(抗,寒);大豆、玉米(抗除,草剂),抗逆指抵抗不,良环境的能力,如盐碱、干,旱、低温、涝,害等,转基因改良植物的品质,含必需氨基酸的蛋白质编码基因控制番茄果实,成熟的基因,花青素代谢有关的基因,控制合成,的蛋白质含,必需氨基酸多,延迟番茄成熟,改变花瓣的颜色,玉米、番茄、矮牵,牛等,赖氨酸、亮氨酸等都属于必需氨基酸,第三页，编辑于星期五：四点 四十三分。,动物基因,工程常用,方法：显,微注射法,受体细,胞：,一般用受,精卵,提高动物生长速度,生长激素基因,促进生长,提高生长速度,鲤鱼,注意：不能导入生长素基因,改善畜产品的品质,肠乳糖酶基因,将乳糖分,解,降低,牛奶中乳,糖的含量,奶牛,部分人对乳糖会发生过敏反应,转基因动,物生产药,物(生物,反应器或,乳房生物,反应器),药用蛋白,基因+乳,腺蛋白基,因+启动子,分泌乳汁,来生产所,需要的药,品,牛和山羊,已生产出的,药品有抗凝,血酶、血清,蛋白、生长,激素和,抗胰蛋白酶,第四页，编辑于星期五：四点 四十三分。,动物基因,工程常用,方法：显,微注射法,受体细,胞：一般用受精卵,转基因动,物作器官,移植的供,体,某种调节因子,设法除去,抗原决定基,因,抑制抗原决定基因的表达,不能合成相应抗原,猪,选择猪的器官做人器官替代品的原因：其内脏构造、大小、血管分布与人相似体内隐藏的致病基因少,基因工程药品,控制药品合成的相应基因,如人的胰岛素基,因、干扰素基因、乙肝疫苗基因等,生产合成相应的药品,如胰岛,素、干扰素、乙肝疫苗等,微生物,如大肠杆菌、酶母菌等,选择微生物作受体的原因：,繁殖快、单细胞、遗传物质,少,第五页，编辑于星期五：四点 四十三分。,基因检测和基因治疗,基因检测,制作相应探针,利用DNA分子杂交原理,快速、准确检测人类某种疾病,临床应用阶段,基因治疗,把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中,可分为体外基因治疗和体内基因治疗两种方法,仅处于实验阶段,仍有许多问题和困难制约该技术的开展,所以该技术并未在临床开展,总结：,1.四种商业化应用的转基因作物：大豆、棉花、油菜、玉米,2.转基因作物种植最大的四个国家：美国、阿根延、加拿大、中国,3.基因芯片有多种用途,基本原理是DNA分子杂交,检测对象为DNA,但,必须是单链的,即将双链DNA打开后才能检测,第六页，编辑于星期五：四点 四十三分。,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分子翻开。,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。,第七页，编辑于星期五：四点 四十三分。,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,菌的抗虫基因导入棉花细胞并成功表达，培育出,了抗虫棉。以下表达不正确的选项是(),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,第八页，编辑于星期五：四点 四十三分。,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根底,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。,第九页，编辑于星期五：四点 四十三分。,2.蛋白质工程与基因工程的比较,项目,蛋白质工程,基因工程,区别,过程,预期蛋白质功能设计预期的,蛋白质结构推测应有的氨基,酸序列推测相对应的脱氧核,苷酸序列合成DNA表达出 蛋白质,获取目的基因构建,基因表达载体将目,的基因导入受体细胞,目的基因的检测与,鉴定,实质,定向改造或生产人类所需蛋白质,定向改造生物的遗传特性,以获得人类所需的生物类型或生物产品,结果,生产自然界没有的蛋白质,一般是生产自然界已有的蛋白质,联系,蛋白质工程是在基因工程的基础上,延伸出来的第二代基因,工程。因为对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质,必须通,过基因修饰或基因合成实现,第十页，编辑于星期五：四点 四十三分。,拓展延伸,蛋白质组方案和人类基因组方案的比较,蛋白质组计划,基因组计划,启动时间,2001年成立组织,1990年正式启动,主要内容,“肝脏蛋白质,”,和,“,血,浆蛋白质,”,的研究,测定人类基因组24条,染色体上全部DNA序列,参加国家,16个国家,80多个实验,室,6个国家,中国是唯一,的发展中国家,我国承,担任务,牵头执行,“,人类肝脏蛋,白质组计划,”,承担1%的测序工作,意义,揭示并确认肝脏(血浆),蛋白质为重大疾病预防,、,诊断,、,治疗以及新,药研发提供科学基础;,推动支持蛋白质工程,遗传病的诊断和治疗;,揭示基因表达的机理,第十一页，编辑于星期五：四点 四十三分。,对位训练,2.以下关于蛋白质工程应用的表达，不正确的选项是,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,第十二页，编辑于星期五：四点 四十三分。,解题思路探究,思维误区警示,易错分析,1.对乳腺(膀胱)反响器与微生物生产基因产品混肴不清,乳腺生物反响器与微生物生产的比较,乳腺生物反应器,微生物生产(原核生物),基因结构,动物基因结构与人类基因结构相同,与人类基因结构不同,类型,工程,第十三页，编辑于星期五：四点 四十三分。,提醒 乳腺生物反响器受生物性别和年龄的限,制,假设从动物尿液中提取目的基因产物那么不受性别和,年龄限制。,基因,表达,与天然蛋白质活,性没有区别,由于缺少内质网、高,尔基体等细胞器,产物,可能不具有生物活性,产物,提取,从乳汁中较易分,离提取,从细胞中提取,较为,复杂,生产,设备,畜牧业生产;提取,设备,工业生产;设备精良,第十四页，编辑于星期五：四点 四十三分。,2.对“基因诊断和“基因治疗概念及应用辩析不清,(1)基因诊断,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,到达检测疾病的目的。,(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,第十五页，编辑于星期五：四点 四十三分。,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,步骤,过程,获取正常的血,红蛋白基因,用限制酶从人的DNA分子中切取血红,蛋白基因,形成重组载体,用同一种限制酶切取目的基因和切割载体DNA,再用DNA连接酶将正常血红蛋白基因连接在载体DNA上,形成,重组载体,第十六页，编辑于星期五：四点 四十三分。,重组载体的导入与筛选,将携带正常血红蛋白基因的重组载体导入患者的造血干细胞中,并将重组载体插入到染色体DNA上。用选择培养基筛选出含重组质粒的造血干细胞,将含正常血红蛋白基因的造血干细胞回输给患者骨髓,将携带正常血红蛋白基因的造血干细胞输入患者骨髓中,此造血干细胞产生正常血红蛋白,以根治镰刀型细胞贫血症,第十七页，编辑于星期五：四点 四十三分。,纠正训练,1.继哺乳动物乳腺生物反响器研发成功后,膀胱生物,反响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,的生长激素并分泌到尿液中。请答复：,(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)在研制膀胱生物反响器时,应使外源基因在小,鼠的 细胞中特异表达。,第十八页，编辑于星期五：四点 四十三分。,解析 转基因生物反响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。,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,第十九页，编辑于星期五：四点 四十三分。,2.以下关于基因工程应用的表达,错误的选项是 (),A.基因治疗需要将正常基因导入有基因缺陷的细胞,B.基因诊断的根本原理是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进,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,从而到达治疗疾病的目,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,第二十页，编辑于星期五：四点 四十三分。,被检测标本上的遗传信息,到达检测疾病或水体中,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分子规那么的双螺,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,第二十一页，编辑于星期五：四点 四十三分。,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,(2021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。,第二十二页，编辑于星期五：四点 四十三分。,(2)培育转植酸酶基因的大豆,可提高其作为饲料,原料时磷的利用率。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)假设这些转基因动、植物进入生态环境中,对生,态环境有何影响？,第二十三页，编辑于星期五：四点 四十三分。,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。,第二十四页，编辑于星期五：四点 四十三分。,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,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,第二十五页，编辑于星期五：四点 四十三分。,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。,第二十六页，编辑于星期五：四点 四十三分。,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。,考点,题号,基因工程应用,1、2、3、4、5、6、7,蛋白质工程,5、8,第二十七页，编辑于星期五：四点 四十三分。,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,第二十八页，编辑于星期五：四点 四十三分。,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,就可以防止,“基因污染,原因是,。,第二十九页，编辑于星期五：四点 四十三分。,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,第三十页，编辑于星期五：四点 四十三分。,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,其过程大致如以以下图所示：,(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 。,第三十一页，编辑于星期五：四点 四十三分。,(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。,第三十二页，编辑于星期五：四点 四十三分。,(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,第三十三页，编辑于星期五：四点 四十三分。,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。请据图答复以下问题：,第三十四页，编辑于星期五：四点 四十三分。,(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,那么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,第三十五页，编辑于星期五：四点 四十三分。,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,第三十六页，编辑于星期五：四点 四十三分。,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,第三十七页，编辑于星期五：四点 四十三分。,4.2007年11月20日,日本学者Shinya Yamanaka和美,国学者James Thomson分别在?细胞?和?科学?,杂志上发表重量级论文,他们用逆转录病毒为“分,子运输车,用“化学剪刀和“化学浆糊将四,个不同作用的关键基因转入体细胞内,令其与原有,基因发生重组,然后让体细胞重新返回到“生命原,点,变成一个多功能的干细胞,具有胚胎干细胞,的特性。得知此消息后,“多利羊之父Ian,Wilmut随即宣布放弃用体细胞核移植技术研究胚,胎干细胞,他认为此种新方法才是今后治疗疑难病,症的关键。,第三十八页，编辑于星期五：四点 四十三分。,(1)传统的细胞核移植技术,如多利羊的培育过程,中,用到的受体细胞是 。,(2)让体细胞回到“生命原点,帮助其恢复 ,类似于植物组织培养中的 过程。,(3)在基因工程中,被用作“分子运输车的除了,病毒外,还有 ,后者的形状呈 ,化,学本质是 。文中提到的“化学剪刀和,“化学浆糊分别是指 。,第三十九页，编辑于星期五：四点 四十三分。,(4)以下四条DNA分子,彼此间能够粘连起来拼接成,新的DNA分子的一组是 (),A.B.C.D.(5)异种生物的基因能拼接在一起,是因为它们的,分子都具有 结构。在细菌细胞内能够表达,出人的蛋白,一方面是因为基因能控制 ,另一方面是因为所有的生物 。,第四十页，编辑于星期五：四点 四十三分。,解析 体细胞核移植技术是把体细胞细胞核移入,去核卵细胞(减数第二次分裂中期的次级卵母细,胞)。“生命原点是指个体发育的起点,正常情,况下,个体发育的起点是受精卵,其全能性最高,体,细胞返回到“生命原点是恢复其全能性,类似于,脱分化过程。基因工程常用的载体有质粒、动植,物病毒、噬菌体的衍生物等。质粒是环状的DNA,分子。基因工程中的“剪刀是限制性核酸内切,酶,“浆糊是DNA连接酶。由于DNA分子规那么的双,螺旋结构,所以异种生物的基因能拼接起来;基因,在不同的受体细胞内能表达是因为基因能控制蛋,第四十一页，编辑于星期五：四点 四十三分。,白质合成,在蛋白质合成过程中,所有生物共用一,套密码子。图示的4个DNA片段中,只有和的碱,基之间能通过碱基互补配对粘连起来。,答案,(1)去核卵细胞 (2)全能性 脱分化 (3)质粒 环状 DNA 限制性核酸内切酶(限制酶),和DNA连接酶 (4)D,(5)双螺旋 蛋白质的合成 共用一套密码子,第四十二页，编辑于星期五：四点 四十三分。,5.2021年诺贝尔化学奖授予了三位在研究绿色荧光,蛋白(GFP)方面做出突出奉献的科学家。绿色荧光,蛋白能在蓝光或紫外光的激发下发出荧光,这样借,助GFP发出的荧光就可以跟踪蛋白质在细胞内部的,移动情况,帮助推断蛋白质的功能。以以下图为我国首,例绿色荧光蛋白(GFP)转基因克隆猪的培育过程示,意图,据图答复：,第四十三页，编辑于星期五：四点 四十三分。,(1)图中通过过程、形成重组质粒,需要限制,酶切取目的基因、切割质粒。限制酶的识别序,列和切点是G,GATCC,限制酶的识别序列和,切点是,GATC。在质粒上有酶的一个切点,在目的基因的两侧各有1个酶的切点。,请画出质粒被限制酶切割后所形成的黏性末端,。,在DNA连接酶的作用下,上述两种不同限制酶切,割后形成的黏性末端能否连接起来?,。,理由是,。,(2)过程将重组质粒导入猪胎儿成纤维细胞时,采用最多也最有效的方法是,。,第四十四页，编辑于星期五：四点 四十三分。,(3)如果将切取的GFP基因与抑制小猪抗原表达的,基因一起构建到载体上,GFP基因可以作为基因表,达载体上的标记基因,其作用是 。,获得的转基因克隆猪,可以解决的医学难题是可以,防止 。,(4)目前科学家们通过蛋白质工程制造出了蓝色荧,光蛋白、黄色荧光蛋白等,采用蛋白质工程技术制,造出蓝色荧光蛋白过程的正确顺序是 (用,数字表示)。,推测蓝色荧光蛋白的氨基酸序列和基因的核苷,第四十五页，编辑于星期五：四点 四十三分。,酸序列 蓝色荧光蛋白的功能分析和结构设计,蓝色荧光蛋白基因的修饰(合成)表达出蓝,色荧光蛋白,解析 限制性核酸内切酶识别特定的核苷酸序列,并在特定的切割位点切割,产生黏性末端。限制酶,和切割后产生的黏性末端相同,即均产生GATC,序列,因此可以用DNA连接酶连接起来。目的基因,导入动物细胞最常用、最有效的方法是显微注射,法。标记基因可以检测目的基因是否导入受体细,胞。用转基因克隆猪进行器官移植等医学难题,可,以防止发生免疫排斥反响。,第四十六页，编辑于星期五：四点 四十三分。,答案 (1)(只写出切割后形成的的局部即可),GGATC C G GATCC,C CTAGG CCTAG G,可以连接 因为由两种不同限制酶切割后形成,的黏性末端是相同的(或是可以互补的),(2)显微注射技术,(3)鉴定受体细胞中是否含有目的基因 发生免疫,排斥反响,(4),用酶切割,第四十七页，编辑于星期五：四点 四十三分。,6.以以下图是利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过,程示意图,请据图作答。,(1)判断某人患糖尿病的主要方法有 。,(2)能否利用人的皮肤细胞来完成过程？,为什么？。,第四十八页，编辑于星期五：四点 四十三分。,(3)为使过程更易进行,可用 处理D,的细胞。D细胞一般选用大肠杆菌或枯草杆菌的原,因是 。,(4)以以下图AD段表示质粒的某片段,假设B表示启动子,为使目的基因直接表达,目的基因C插入的最正确位,点是图中的 处(填数字序号)。,第四十九页，编辑于星期五：四点 四十三分。,(5)根治糖尿病的最正确方法是 。,(6)基因工程其他方面的应用,如被用于培育转胰,蛋白酶抑制剂基因的蔬菜,但假设对该蔬菜处理不当,可能给人体带来的负面影响是 。,解析 (1)糖尿病患者空腹时的血糖浓度持续高于 1.61.8 g/L,且尿液中含有糖。(2)胰岛素基因,的表达只在胰岛B细胞内,人皮肤细胞内虽有胰岛,素基因,但不表达。(3)过程是将目的基因导入,大肠杆菌中,可用Ca2+处理受体细胞,使之处于感受,态。大肠杆菌、枯草杆菌繁殖速度快,目的基因表,达迅速,故作受体细胞。(4)启动子位于基因的首,第五十页，编辑于星期五：四点 四十三分。,端,以驱动基因转录出mRNA。(5)通过基因治疗可,根治糖尿病。(6)转胰蛋白酶抑制剂基因的表达产,物胰蛋白酶抑制剂可能会抑制人胰蛋白酶活性,从,而影响食物的消化,。,答案,(1)空腹时的血糖浓度持续高于1.6,1.8 g/L,且尿液中有糖,(2)不能 皮肤细胞中的胰岛素基因不表达,不能,形成胰岛素mRNA,(3)CaCl,2,(或Ca,2+,)繁殖速度快,目的基因表达迅速,(4)(5)基因治疗,(6)胰蛋白酶抑制剂会抑制人的胰蛋白酶的活性,影响食物蛋白的消化,第五十一页，编辑于星期五：四点 四十三分。,7.胰岛素可以用于治疗糖尿病,但是胰岛素被注射到,人体后,会堆积在皮下,要经过较长的时间才能进,入血液,而进入血液的胰岛素又容易分解,因此,治,疗效果受到影响。如图是用蛋白质工程设计速效,胰岛素的生产过程,请据图答复有关问题：,第五十二页，编辑于星期五：四点 四十三分。,(1)构建新的蛋白质模型是蛋白质工程的关键,图,中构建新的胰岛素模型的主要依据是 。(2)通过DNA合成形成的新基因应与 结,合后转移到 中才能得到准确表达。,(3)假设要利用大肠杆菌生产速效胰岛素,需用到的,生物工程有 、和发酵工程。,(4)图解中从新的胰岛素模型到新的胰岛素基因的,根本思路是什么？,。,第五十三页，编辑于星期五：四点 四十三分。,(5)以下关于蛋白质工程的说法,错误的选项是 (),A.蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构,使之,更加符合人类需要,B.蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接,进行操作,定向改变分子的结构,C.蛋白质工程能产生自然界中不曾存在的新型蛋,白质分子,D.蛋白质工程与基因工程密不可分,又称为第二代,基因工程,第五十四页，编辑于星期五：四点 四十三分。,解析,(1)蛋白质工程的目标是根据人们对蛋白质,功能的特定需求,对蛋白质结构进行分子设计,因,此,图中构建新的胰岛素模型的依据是胰岛素的预,期功能。(2)合成的目的基因应与载体构建基因表,达载体后导入受体细胞中才能得以表达。(3)利用,蛋白质工程生产自然界原本不存在的蛋白质,需对,原有的胰岛素进行改造,根据新的胰岛素中氨基酸,的序列推测出其基因中的脱氧核苷酸序列,人工合,成新的胰岛素基因,形成目的基因,改造好的目的,第五十五页，编辑于星期五：四点 四十三分。,基因需通过基因工程来生产基因产物,并且在生产,过程中要借助工程菌,所以还需要进行发酵,因此,该过程涉及蛋白质工程、基因工程和发酵工程。(4)由新的蛋白质模型到构建新的基因,其根本设,计思路是根据新的蛋白质中氨基酸的序列,推测出,基因中的脱氧核苷酸序列。然后用DNA合成仪直接,合成出新的基因。(5)由于基因决定蛋白质,因此,要对蛋白质的结构进行设计改造,最终还必须通过,改造基因来完成,而不是直接对蛋白质分子进行,操作。,第五十六页，编辑于星期五：四点 四十三分。,答案,(1)蛋白质的预期功能,(2)载体 大肠杆菌等受体细胞,(3)蛋白质工程 基因工程,(4)根据新的胰岛素中氨基酸的序列,推测出其基,因中的脱氧核苷酸序列,然后利用DNA合成仪来合,成出新的胰岛素基因,(5)B,返回,第五十七页，编辑于星期五：四点 四十三分。,