2022年高中生物人教版选修三教师用书-1.3-1.4基因工程的应用-蛋白质工程的崛起.docx

一、植物基因工程的成果1抗虫与抗病转基因植物 类型项目抗虫转基因植物抗病转基因植物方法从某些生物中分别出具有杀虫活性的基因，将其导入作物中将抗病基因导入植物中基因种类Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等 抗病毒基因：病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因抗真菌基因：几丁质酶基因和抗毒素合成基因成果转基因抗虫棉、转基因抗虫水稻等抗烟草花叶病毒的转基因烟草和抗病毒的转基因小麦、甜椒、番茄等意义削减化学农药的使用，降低生产成本，削减环境污染，降低了对人体健康的损害2.抗逆转基因植物(1)抗逆基因：利用调整细胞渗透压的基因使作物抗碱抗旱，导入鱼的抗冻蛋白基因使作物抗寒；导入抗除草剂基因使作物抗除草剂。(2)成果：抗盐碱、抗干旱的烟草；抗寒的番茄；抗除草剂的大豆、玉米等。3利用转基因改良植物的品质实例一：实例二：实例三：二、动物基因工程的应用 项目应用基因来源或处理成果提高动物的生长速度外源生长激素基因转基因绵羊、转基因鲤鱼改善畜产品的品质肠乳糖酶基因转基因牛分泌的乳汁中乳糖含量少转基因动物生产药物药用蛋白基因乳腺蛋白基因的启动子乳腺生物反应器转基因动物作器官移植的供体抑制或除去抗原打算基因结合克隆技术培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官三、基因工程与人体健康1基因工程药物(1)概念：基因工程药物是指利用转基因的工程菌生产的药物。(2)原理：通过基因工程技术，使外源基因在工程菌细胞内高效表达。(3)成果：人胰岛素、细胞因子、抗体、疫苗、激素等。(4)作用：预防和治疗人类肿瘤、心血管疾病、遗传病、各种传染病、糖尿病、类风湿等疾病。2基因治疗(1)概念：把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。(2)成果：将腺苷酸脱氨酶基因转入患者的淋巴细胞。(3)途径：分为体内基因治疗和体外基因治疗。(4)现状：处于初期的临床试验阶段。四、蛋白质工程的崛起1基因工程的不足基因工程只能生产自然界中已存在的蛋白质，但自然蛋白质不肯定符合人类生产和生活的需要。2蛋白质工程(1)概念：指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，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。(2)目标：依据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行分子设计。(3)手段：通过基因修饰或基因合成，进而指导合成所需蛋白质。(4)途径：预期蛋白质功能设计预期的蛋白质结构推想应有的氨基酸序列找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因)。(5)蛋白质工程流程图：3蛋白质工程的进展和前景(1)前景迷人：用蛋白质工程方法制成电子元件，具有体积小、耗电少和效率高的特点。(2)难度很大：主要是由于蛋白质发挥功能必需依靠于正确的高级结构，这种高级结构格外简单，而目前科学家对大多数蛋白质的高级结构的了解还很不够。一、植物基因工程的应用阅读教材P1719，探讨下列问题：1培育抗虫转基因植物，可用于杀虫的目的基因主要有哪些？提示：Bt毒蛋白基因，蛋白酶抑制基因，淀粉酶抑制基因，植物凝集素基因。2从环境爱护角度分析：抗虫转基因植物推广种植，有什么意义？提示：削减农药的使用，降低生产成本；削减环境污染。3利用转基因技术改良植物品质的途径有哪些？提示：直接导入把握该性状的结构蛋白基因；导入与该性状有关的某种酶的基因或转变关键酶的活性。二、动物基因工程的应用阅读教材P2021，探讨下列问题：1动物基因工程的应用主要在哪些方面？提示：主要体现在提高动物的生长速度，改善畜产品的品质，用转基因动物生产药物等方面。2试从产品产量、质量、提取、生产成本角度分析动物乳腺生物反应器具有哪些优点和限制。提示：优点：产量高且易收获目标产品，可以随乳汁分泌而排到动物体外；产品质量好；成本低；易提取。限制：受性别的限制。若从动物尿液中提取目的基因产物则不受性别限制。3试区分基因诊断和基因治疗。提示：基因诊断是以DNA分子杂交为原理，利用基因探针，快速、精确检测人类疾病。基因治疗是把正常基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。三、蛋白质工程的基本原理阅读教材P2627，观看分析图129，探讨下列问题：1填表比较基因工程与蛋白质工程。基因工程蛋白质工程操作环境生物体外生物体外操作对象操作水平_水平_水平基本过程剪切_导入表达确定蛋白质功能应有的高级结构应具备的折叠状态应有的_应有的碱基序列改造的蛋白质结果人类需要的_人类需要的新基因，可以制造自然界不存在的蛋白质联系蛋白质工程是在基因工程的基础上延长出来的其次代基因工程提示：基因基因DNA分子DNA分子拼接氨基酸序列基因产物2分析通过对基因的操作实现对自然蛋白质改造的缘由。提示：(1)任何一种自然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因即对蛋白质进行了改造，而且改造过的基因可以遗传下去。假如对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造过的蛋白质分子还是无法遗传的。(2)对基因进行改造比对蛋白质直接改造要简洁操作，难度要小得多。继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后，膀胱生物反应器的争辩也取得了肯定进展。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。请回答：(1)将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用的方法是_。(2)进行基因转移时，通常要将外源基因转入_中，缘由是_。(3)通常接受_技术检测外源基因是否插入小鼠的基因组中。(4)在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的_细胞中特异性表达。解析(1)显微注射技术是转基因动物中接受最多的，也是最有效的一种方法。(2)转基因动物的受体细胞一般是选用受精卵，由于受精卵具有最高的全能性，目的基因简洁表达。(3)检测目的基因是否导入时一般是接受DNA分子杂交技术，就是将转基因生物的基因组DNA提取出来，在含有基因的DNA片段上用放射性同位素标记，作为探针，使探针与基因组DNA杂交，假如显示出杂交带，就表明目的基因已经插入染色体DNA中了。(4)题中研制的是膀胱生物反应器，也就是在尿液中提取产物，所以要让外源基因在小鼠的膀胱上皮细胞中特异性表达。答案(1)显微注射技术(2)受精卵(或早期胚胎)受精卵(或早期胚胎细胞)具有最高的全能性，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(1)利用动物乳腺生物反应器技术时，受体细胞应为受精卵，并且目的基因在乳腺中表达，为了性状能稳定遗传应选用克隆技术繁殖。(2)若从尿液中提取目的基因产物，则膀胱上皮细胞应具有合成并分泌目的基因产物的力量，使之直接进入尿液，由于肾小球的过滤力量是不允许蛋白质通过的。如图为蛋白质工程操作的基本思路，请据图回答下列问题： (1)代表蛋白质工程操作思路的过程是_；代表中心法则内容的是_。(填写数字)(2)写出图中各数字代表的生物学过程的名称或内容：_；_；_；_；_。(3)蛋白质工程的目的是_，通过_实现。(4)从图中可以看出蛋白质工程的基本途径与中心法则是_的。解析自然蛋白质合成的过程是依据中心法则进行的，而蛋白质工程的基本途径与之相反，即从预期的蛋白质功能设计预期的蛋白质结构推想应有的氨基酸序列找到相应的脱氧核苷酸序列(基因)。答案(1)(2)转录翻译 折叠分子设计DNA合成(3)对蛋白质的结构进行分子设计基因合成或基因修饰(4)相反课堂归纳网络构建填充：预期的蛋白质结构氨基酸序列基因新蛋白质抗病、抗虫、抗逆关键语句1植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆力量(如抗除草剂、抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱等)，改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。2动物基因工程技术主要用于提高动物的生长速度、改善畜产品的品质，生产药物，用转基因动物作器官移植的供体等。3利用转基因的工程菌生产的药物包括细胞因子、抗体、疫苗、激素等。4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，从而达到治疗疾病的目的，是治疗遗传病最有效的手段。基因治疗包括体外基因治疗和体内基因治疗。5基因工程只能生产自然界中已存在的蛋白质。6蛋白质工程的主要目的是对现有蛋白质进行改造或生产新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需要。7蛋白质工程直接操作的对象是基因，而不是蛋白质。8蛋白质工程的基本途径：预期蛋白质功能设计预期的蛋白质结构推想应有的氨基酸序列找到相对应的脱氧核苷酸序列。