1、选修选修3 现代生物科技专题现代生物科技专题选修选修3 现代生物科技专题现代生物科技专题专题专题1基因工程基因工程回归教材回归教材 夯实双基夯实双基一、一、DNA重组技术的基本工具重组技术的基本工具1限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶“分子手术分子手术刀刀”(1)主要来源：原核生物。主要来源：原核生物。(2)特点：能够识别特点：能够识别DNA特定的特定的_，切开两个核苷酸之，切开两个核苷酸之间的间的_。核苷酸序列核苷酸序列磷酸二酯键磷酸二酯键(3)DNA末端：限制酶切割末端：限制酶切割DNA产生的产生的DNA末端有两种形式：末端有两种形式：_和和平末端。平末端。2DNA连接酶连接酶“分子缝合针分
2、子缝合针”(1)作用：将双链作用：将双链DNA片段片段“缝合缝合”起起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的间的_。黏性末端黏性末端磷酸二酯键磷酸二酯键(2)种类种类Ecoli DNA连接酶：只能缝合连接酶：只能缝合DNA的的黏性末端。黏性末端。T4DNA连接酶：既可缝合连接酶：既可缝合DNA的黏的黏性末端，又可缝合双链性末端，又可缝合双链DNA的的_。平末端平末端3基因进入受体细胞的载体基因进入受体细胞的载体“分分子运输车子运输车”(1)载体的种类载体的种类质粒。质粒。噬菌体的衍生物。噬菌体的衍生物。动植物病毒。动植物病毒。(2)质粒载体的特点质粒载体的特点
3、能够在细胞内自我复制。能够在细胞内自我复制。具有一个或多个具有一个或多个_，便于供外源便于供外源DNA片段插入其中。片段插入其中。具有特殊的遗传标记基因，供重组具有特殊的遗传标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。的鉴定和选择。限制酶切割位点限制酶切割位点二、基因工程的基本操作程序二、基因工程的基本操作程序1目的基因的获取目的基因的获取(1)目的基因：编码蛋白质的基因。目的基因：编码蛋白质的基因。(2)获取目的基因的方法获取目的基因的方法从基因文库中获取。从基因文库中获取。利用利用PCR技术扩增目的基因。技术扩增目的基因。通过通过DNA合成仪人工合成。合成仪人工合成。2基因表达载体的构建基因表达载
4、体的构建是实施基因工程的第二步，也是基因工是实施基因工程的第二步，也是基因工程的核心。程的核心。(1)目的：使用的基因在受体细胞中稳目的：使用的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，使目定存在，并且可以遗传给下一代，使目的基因能够表达和发挥作用。的基因能够表达和发挥作用。(2)组成组成(如图所示如图所示)：_终止子标记基因终止子标记基因(如抗如抗生纱基因生纱基因)目的基因目的基因启动子启动子3将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞(1)转化：目的基因进入受体细胞内，转化：目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。程。基因枪法
5、基因枪法4目的基因的检测与鉴定目的基因的检测与鉴定(1)利用利用_技术检测目的技术检测目的基本的有无。基本的有无。(2)利用分子杂交技术检测目的的基因利用分子杂交技术检测目的的基因的转录。的转录。(3)利用利用_检测目的基检测目的基因的翻译。因的翻译。DNA分子杂交分子杂交抗原抗原抗体杂交抗体杂交(4)利用个体生物学水平的检测鉴定重利用个体生物学水平的检测鉴定重组性状的表达。组性状的表达。三、基因工程的应用三、基因工程的应用1植物基因工程的成果植物基因工程的成果提高农作物的提高农作物的_能力、改良农作能力、改良农作物的品质、利用植物生产药物等。物的品质、利用植物生产药物等。抗逆抗逆(1)抗虫转
6、基因植物；抗虫转基因植物；(2)抗病转基因植物；抗病转基因植物；(3)抗逆转基因植物；抗逆转基因植物；(4)利用利用_改良植物的品质。改良植物的品质。2动物基因工程的成果动物基因工程的成果(1)提高动物的生长速度；提高动物的生长速度；转基因转基因(2)改善畜产品的品质；改善畜产品的品质；(3)转基因动物生产药物；转基因动物生产药物；(4)转基因动物作转基因动物作_的供体；的供体；器官供体：抑制或除去抗原决定基器官供体：抑制或除去抗原决定基因。因。成果：利用成果：利用_培育没有免疫培育没有免疫排斥反应的猪器官。排斥反应的猪器官。器官移植器官移植克隆技术克隆技术3基因工程药物基因工程药物(1)来源
7、：转基因工程菌。来源：转基因工程菌。(2)成果：成果：_、抗体、疫苗、抗体、疫苗、激素等。激素等。(3)作用：预防和治疗人类肿瘤、心血作用：预防和治疗人类肿瘤、心血管疾病、遗传病、各种传染病、糖尿病管疾病、遗传病、各种传染病、糖尿病、类风湿等疾病。、类风湿等疾病。淋巴因子淋巴因子4基因治疗基因治疗(1)特点：把特点：把_导入病人体导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。达到治疗疾病的目的。(2)成果：将腺苷酸脱氨酶基因导入患者的成果：将腺苷酸脱氨酶基因导入患者的淋巴细胞，治疗复合型免疫缺陷症。淋巴细胞，治疗复合型免疫缺陷症。(3)方
8、法：分为体外基因治疗法和体内基因方法：分为体外基因治疗法和体内基因治疗法。治疗法。正常基因正常基因四、蛋白质工程四、蛋白质工程1崛起的缘由：生物在长期进化过程崛起的缘由：生物在长期进化过程中形成的天然蛋白质，结构和功能符合中形成的天然蛋白质，结构和功能符合特定物种生存的需要，却不一定完全符特定物种生存的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。合人类生产和生活的需要。2目的：根据人们对蛋白质功能的特目的：根据人们对蛋白质功能的特定需求，对定需求，对_进行进行分子设计。分子设计。蛋白质的结构蛋白质的结构3操作手段：基因修饰或基因合成。操作手段：基因修饰或基因合成。4操作过程：从预期的蛋白质功能
9、出操作过程：从预期的蛋白质功能出发发设计预期的蛋白质结构设计预期的蛋白质结构推测应有推测应有的的_找到相对应的脱氧找到相对应的脱氧核苷酸序列核苷酸序列(基因基因)。氨基酸序列氨基酸序列高频考点高频考点 深度剖析深度剖析考点一基因工程的操作工具考点一基因工程的操作工具1“分子手术刀分子手术刀”限制性核酸内限制性核酸内切酶切酶(限制酶限制酶)(1)存在：主要存在于原核生物中。存在：主要存在于原核生物中。(2)特性：一种限制酶只能识别一种特特性：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且能在特定的切点定的核苷酸序列，并且能在特定的切点上切割上切割DNA分子。分子。(3)识别序列的特点：呈现碱基互补
10、对识别序列的特点：呈现碱基互补对称，无论是奇数个碱基还是偶数个碱称，无论是奇数个碱基还是偶数个碱基，都可以找到一条中心轴线，如基，都可以找到一条中心轴线，如图，中轴线两侧的双链图，中轴线两侧的双链DNA上的碱基上的碱基是反向对称重复排列的。是反向对称重复排列的。(4)切割后末端的种类：切割后末端的种类：DNA分子经限分子经限制酶切割产生的制酶切割产生的DNA片段末端通常有片段末端通常有两种形式两种形式黏性末端和平末端黏性末端和平末端(如图如图所示所示)。当限制酶在它识别序列的中轴。当限制酶在它识别序列的中轴线两侧将线两侧将DNA的两条链分别切开时，的两条链分别切开时，产生的是黏性末端，而当限制
11、酶在它识产生的是黏性末端，而当限制酶在它识别序列的中轴线处切开时，产生的则是别序列的中轴线处切开时，产生的则是平末端。平末端。2“分子缝合针分子缝合针”DNA连接酶连接酶种类种类EcoliDNA连接连接酶酶T4DNA连接酶连接酶来源来源大肠杆菌大肠杆菌T4噬菌体噬菌体功能功能特性特性只能将双链只能将双链DNA片段互补片段互补的黏性末端之间的黏性末端之间的磷酸二酯键连的磷酸二酯键连接起来接起来缝合两种末端，缝合两种末端，但连接平末端之但连接平末端之间的效率较低间的效率较低种类种类 EcoliDNA连接酶连接酶T4DNA连接酶连接酶相同相同点点都缝合磷酸二酯键，如都缝合磷酸二酯键，如图图3.“分子
12、运输车分子运输车”载体载体(1)载体具备的条件载体具备的条件能在受体细胞中复制并稳定保存。能在受体细胞中复制并稳定保存。具有一个至多个限制酶切点，供外源具有一个至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。片段插入。具有标记基因，供重组具有标记基因，供重组DNA的鉴定的鉴定和选择。和选择。(2)最常用的载体是质粒，它是一种裸最常用的载体是质粒，它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌拟核露的、结构简单的、独立于细菌拟核之外，并具有自我复制能力的双链环之外，并具有自我复制能力的双链环状状DNA分子。分子。(3)其他载体：噬菌体的衍生物、动植其他载体：噬菌体的衍生物、动植物病毒。物病毒。特别提醒特别提醒(
13、1)获取目的基因和切割载体时使用同获取目的基因和切割载体时使用同一种限制酶，目的是产生相同的黏性末一种限制酶，目的是产生相同的黏性末端。端。(2)获取一个目的基因需限制酶剪切两获取一个目的基因需限制酶剪切两次，共产生次，共产生4个黏性末端或平末端。个黏性末端或平末端。(3)限制酶切割位点的选择必须保证标限制酶切割位点的选择必须保证标记基因的完整性，以便于检测。记基因的完整性，以便于检测。即时应用即时应用1(2012苏州调研苏州调研)下表为常用的限制下表为常用的限制性核酸内切酶性核酸内切酶(限制酶限制酶)及其识别序列和及其识别序列和切割位点，由此推断以下说法中，正切割位点，由此推断以下说法中，正
14、确的是确的是()限制酶限制酶名称名称识别序列和识别序列和切割位点切割位点限制酶限制酶名称名称识别序列和识别序列和切割位点切割位点BamH GGATCCKpn GGTACCEcoR CAATTCSau3A GATCHind GTYRACSma CCCGGG(注：注：YC或或T，RA或或G)A限制酶切割后不一定形成黏性末端限制酶切割后不一定形成黏性末端B限制酶的切割位点一定在识别序列限制酶的切割位点一定在识别序列的内部的内部C不同限制酶切割后一定形成不同的不同限制酶切割后一定形成不同的黏性末端黏性末端D一种限制酶一定只能识别一种核苷一种限制酶一定只能识别一种核苷酸序列酸序列解析：选解析：选A。Hi
15、nd能识别不同的核苷酸能识别不同的核苷酸序列，切割后不一定形成黏性末端。序列，切割后不一定形成黏性末端。Sau3A的切割位点在识别序列的外部。的切割位点在识别序列的外部。不同限制酶切割后可能形成相同的黏性末不同限制酶切割后可能形成相同的黏性末端，如端，如BamH 与与Sau3A切割的末端。切割的末端。2据图所示，有关工具酶功能的叙述据图所示，有关工具酶功能的叙述不正确的是不正确的是()A限制性内切酶可以切断限制性内切酶可以切断a处，处，DNA连接酶可以连接连接酶可以连接a处处BDNA聚合酶可以连接聚合酶可以连接a处处C解旋酶可以使解旋酶可以使b处解开处解开D连接连接c处的酶可以为处的酶可以为D
16、NA连接酶连接酶解析：选解析：选D。限制性内切酶能够识别双。限制性内切酶能够识别双链链DNA分子的某种特定核苷酸序列，分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。酸之间的磷酸二酯键断开。DNA连接酶能够将双链连接酶能够将双链DNA片段缝合片段缝合起来，恢复被限制性内切酶切开了的两起来，恢复被限制性内切酶切开了的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。个核苷酸之间的磷酸二酯键。因此，因此，限制性内切酶可以切断限制性内切酶可以切断a处，处，DNA连接连接酶可以连接酶可以连接a处；处；c处是同一个核苷酸内处是同一个核苷酸内部脱氧核糖和磷酸
17、之间形成的键，不能部脱氧核糖和磷酸之间形成的键，不能用用DNA连接酶连接；连接酶连接；DNA聚合酶在聚合酶在DNA复制时将单个的核复制时将单个的核苷酸连接到苷酸连接到DNA子链上，连接的部位子链上，连接的部位也是也是a处；解旋酶可以破坏碱基对之间处；解旋酶可以破坏碱基对之间的氢键，即使的氢键，即使b处解开。处解开。3(2012浙江六校联考浙江六校联考)下面是四种不下面是四种不同质粒的示意图，其中同质粒的示意图，其中ori为复制必需为复制必需的序列，的序列，amp为氨苄青霉素抗性基因，为氨苄青霉素抗性基因，tet为四环素抗性基因，箭头表示一种限为四环素抗性基因，箭头表示一种限制性核酸内切酶的酶切
18、位点。若要得到制性核酸内切酶的酶切位点。若要得到一个能在四环素培养基上生长而不能在一个能在四环素培养基上生长而不能在氨苄青霉素培养基上生长的含重组氨苄青霉素培养基上生长的含重组DNA的细胞，应选用的质粒是的细胞，应选用的质粒是()解析：选解析：选C。A项破坏了复制必需的序列，项破坏了复制必需的序列，不能复制。不能复制。B项氨苄青霉素抗性基因和四环项氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因都完好，在四环素培养基上和氨素抗性基因都完好，在四环素培养基上和氨苄青霉素培养基上都能生长。苄青霉素培养基上都能生长。C项氨苄青霉项氨苄青霉素抗性基因被破坏，四环素抗性基因完好，素抗性基因被破坏，四环素抗性基因完好，
19、能在四环素培养基上生长而不能在氨苄青霉能在四环素培养基上生长而不能在氨苄青霉素培养基上生长。素培养基上生长。D项氨苄青霉素抗性基因项氨苄青霉素抗性基因完好，四环素抗性基因被破坏。完好，四环素抗性基因被破坏。考点二基因工程的基本操作程序考点二基因工程的基本操作程序1目的基因的获取目的基因的获取(1)直接分离法：从自然界已有的物种直接分离法：从自然界已有的物种中分离，如从基因组文库或中分离，如从基因组文库或cDNA文库文库中获取。中获取。(2)人工合成目的基因人工合成目的基因如果基因比较小，核苷酸序列又已知，如果基因比较小，核苷酸序列又已知，可以通过可以通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成仪用化
20、学方法直接人工合成。合成。以以RNA为模板，在逆转录酶的作用下人为模板，在逆转录酶的作用下人工合成。工合成。2基因表达载体的构建基因表达载体的构建(1)基因表达载体各个组成的作用基因表达载体各个组成的作用启动子：一段有特殊结构的启动子：一段有特殊结构的DNA片片段，位于基因的首端，是段，位于基因的首端，是RNA聚合酶聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA，最终获得所需的蛋白质。，最终获得所需的蛋白质。终止子：也是一段有特殊结构的终止子：也是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的尾端，能使转片段，位于基因的尾端，能使转录在所需要的地方停下来。录在所需要的地
21、方停下来。标记基因：作用是为了鉴定受体细胞标记基因：作用是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来，如抗生素抗性基基因的细胞筛选出来，如抗生素抗性基因。因。(2)基因表达载体的构建步骤基因表达载体的构建步骤3将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞生物生物种类种类植物植物动物动物微生物微生物常用常用方法方法农杆菌转化农杆菌转化法法显微注射技显微注射技术术感受态细胞感受态细胞法法受体受体细胞细胞体细胞体细胞受精卵受精卵原核细胞原核细胞生物生物种类种类植物植物动物动物微生物微生物转化转化过程过程将目的基因将目的基因插入到插入到Ti质
22、质粒的粒的TDNA上上农杆菌农杆菌导入植物导入植物细胞细胞整合整合到受体细胞到受体细胞的的DNA表表达达将含有目的将含有目的基因的表达基因的表达载体提纯载体提纯取卵取卵(受精受精卵卵)显微注显微注射射受精卵受精卵发育发育获得获得具有新性状具有新性状的动物的动物Ca2处理细处理细胞胞感受态感受态细胞细胞重组重组表达载体与表达载体与感受态细胞感受态细胞混合混合感受感受态细胞吸收态细胞吸收DNA分子分子4.目的基因的检测与鉴定目的基因的检测与鉴定(1)分子水平检测分子水平检测导入检测：导入检测：DNA分子杂交技术，用分子杂交技术，用放射性同位素标记的含目的基因的放射性同位素标记的含目的基因的DNA片
23、段作探针。片段作探针。转录检测：分子杂交法，用标记的目转录检测：分子杂交法，用标记的目的基因作探针与的基因作探针与mRNA杂交。杂交。翻译检测：抗原翻译检测：抗原抗体杂交法。抗体杂交法。(2)个体生物学水平鉴定：对转基因生个体生物学水平鉴定：对转基因生物进行抗虫或抗病的接种实验，以确定物进行抗虫或抗病的接种实验，以确定是否具有抗性以及抗性的程度。是否具有抗性以及抗性的程度。即时应用即时应用4(2012哈师大附中一模哈师大附中一模)某研究小组某研究小组为了研制预防禽流感病毒的疫苗，开展为了研制预防禽流感病毒的疫苗，开展了前期研究工作。其简要的操作流程如了前期研究工作。其简要的操作流程如下图。下列
24、有关叙述错误的是下图。下列有关叙述错误的是()A步骤步骤所代表的过程是逆转录所代表的过程是逆转录B步骤步骤需使用限制性核酸内切酶和需使用限制性核酸内切酶和DNA连接酶连接酶C步骤步骤可用可用CaCl2处理大肠杆菌，处理大肠杆菌，使其从感受态恢复到常态使其从感受态恢复到常态D检验检验Q蛋白的免疫反应特性，可用蛋白的免疫反应特性，可用Q蛋白与患禽流感康复的鸡的血清进行蛋白与患禽流感康复的鸡的血清进行抗原抗原抗体特异性反应试验抗体特异性反应试验解析：选解析：选C。由图可知，步骤。由图可知，步骤所代表的所代表的过程是逆转录；步骤过程是逆转录；步骤需使用限制性核需使用限制性核酸内切酶和酸内切酶和DNA连
25、接酶；步骤连接酶；步骤可用可用CaCl2处理大肠杆菌，使其从常态转化为处理大肠杆菌，使其从常态转化为感受态细胞；检验感受态细胞；检验Q蛋白的免疫反应特蛋白的免疫反应特性，可用性，可用Q蛋白与患禽流感康复的鸡的血蛋白与患禽流感康复的鸡的血清进行抗原清进行抗原抗体特异性反应实验。抗体特异性反应实验。5(2012浙江宁波八校联考浙江宁波八校联考)下图是将下图是将人的生长激素基因导入细菌人的生长激素基因导入细菌D细胞内，细胞内，产生产生“工程菌工程菌”的示意图。所用的载体为的示意图。所用的载体为质粒质粒A。若已知细菌。若已知细菌D细胞内不含质粒细胞内不含质粒A，也不含质粒，也不含质粒A上的基因，质粒上
26、的基因，质粒A导导入细菌后，其上的基因能得到表达。能入细菌后，其上的基因能得到表达。能表明目的基因已与载体结合，并被导入表明目的基因已与载体结合，并被导入受体细胞的结果是受体细胞的结果是()A在含氨苄青霉素的培养基和含四环在含氨苄青霉素的培养基和含四环素的培养基上均能生长繁殖的细菌素的培养基上均能生长繁殖的细菌B在含氨苄青霉素的培养基和含四环在含氨苄青霉素的培养基和含四环素的培养基上都不能生长繁殖的细菌素的培养基上都不能生长繁殖的细菌C在含氨苄青霉素的培养基上能生长在含氨苄青霉素的培养基上能生长繁殖，但在含四环素的培养基上不能生繁殖，但在含四环素的培养基上不能生长繁殖的细菌长繁殖的细菌D在含氨
27、苄青霉素的培养基上不能生在含氨苄青霉素的培养基上不能生长繁殖，但在含四环素的培养基上能生长繁殖，但在含四环素的培养基上能生长繁殖的细菌长繁殖的细菌解析：选解析：选C。由题图可知，人生长激。由题图可知，人生长激素基因插入质粒后将四环素抗性基因素基因插入质粒后将四环素抗性基因破坏，该基因不再表达。因此，含有破坏，该基因不再表达。因此，含有重组质粒的受体细胞在含氨苄青霉素重组质粒的受体细胞在含氨苄青霉素的培养基上能生长繁殖，但在含四环的培养基上能生长繁殖，但在含四环素的培养基上不能生长繁殖。素的培养基上不能生长繁殖。考点三蛋白质工程考点三蛋白质工程1蛋白质工程的概念：蛋白质工程的概念：以蛋白质分子的
28、结以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通构规律及其生物功能的关系作为基础，通过基因的修饰或基因的合成，对现有的基过基因的修饰或基因的合成，对现有的基因进行改造，或制造一种新的蛋白质，以因进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。满足人类生产和生活的需求。2蛋白质工程崛起的缘由：蛋白质工程崛起的缘由：基因工程基因工程只能生产出天然蛋白质，蛋白质工程是只能生产出天然蛋白质，蛋白质工程是为了生产出符合人类生产和生活需要的为了生产出符合人类生产和生活需要的蛋白质。蛋白质。3蛋白质工程与基因工程蛋白质工程与基因工程项目项目区别与联系区别与联系 蛋白质工程蛋白质工程基因工程
29、基因工程区别区别过程过程预期蛋白质功能预期蛋白质功能设计预期的蛋设计预期的蛋白质结构白质结构推测推测应有的氨基酸序应有的氨基酸序列列找到相对应找到相对应的脱氧核苷酸序的脱氧核苷酸序列列获取目的基因获取目的基因构建基因表构建基因表达载体达载体将目将目的基因导入受的基因导入受体细胞体细胞目的目的基因的检测与基因的检测与鉴定鉴定项项目目区别与联系区别与联系 蛋白质蛋白质工程工程基因工程基因工程区别区别实质实质定向改定向改造或生造或生产人类产人类所需的所需的蛋白质蛋白质定向改造生物定向改造生物的遗传特性，的遗传特性，以获得人类所以获得人类所需的生物类型需的生物类型或生物产品或生物产品结果结果可生产可生
30、产自然界自然界没有的没有的蛋白质蛋白质只能生产自然只能生产自然界已有的蛋白界已有的蛋白质质项目项目区别与联系区别与联系 蛋白质工程蛋白质工程基因基因工程工程联系联系蛋白质工程是在基因工程蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的第二代基基础上延伸出来的第二代基因工程因工程基因工程中所利用的某些基因工程中所利用的某些酶需要通过蛋白质工程进行酶需要通过蛋白质工程进行修饰、改造修饰、改造即时应用即时应用6下列关于蛋白质工程和基因工程的下列关于蛋白质工程和基因工程的比较，不合理的是比较，不合理的是()A基因工程原则上只能生产自然界已基因工程原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，而蛋白质工程可以对现存在的蛋白
31、质，而蛋白质工程可以对现有蛋白质进行改造，从而制造一种新的有蛋白质进行改造，从而制造一种新的蛋白质蛋白质B蛋白质工程是在基因工程的基础上蛋白质工程是在基因工程的基础上发展起来的，蛋白质工程最终还是要通发展起来的，蛋白质工程最终还是要通过基因修饰或基因合成来完成过基因修饰或基因合成来完成C当得到可以在当得到可以在70 条件下保存半条件下保存半年的干扰素后，在相关酶、氨基酸和适年的干扰素后，在相关酶、氨基酸和适宜的温度、宜的温度、pH条件下，干扰素可以大条件下，干扰素可以大量自我合成量自我合成D基因工程和蛋白质工程产生的变异基因工程和蛋白质工程产生的变异都是可遗传的都是可遗传的答案：答案：C命题视
32、角命题视角 把脉高考把脉高考洞察高考热点洞察高考热点基因工程的基本操作过程基因工程的基本操作过程(1)原核生物作为受体细胞的优点：繁殖快，原核生物作为受体细胞的优点：繁殖快，多为单细胞，遗传物质相对较少。多为单细胞，遗传物质相对较少。(2)基因工程四步曲中，只有第基因工程四步曲中，只有第3步步“将将目的基因导入受体细胞目的基因导入受体细胞”没有发生碱基没有发生碱基互补配对，其他三步中都涉及碱基互补互补配对，其他三步中都涉及碱基互补配对。配对。具体过程如下：具体过程如下：第第1步步“获取目的基因获取目的基因”中发生在反转录中发生在反转录法合成目的基因过程中。法合成目的基因过程中。第第2步步“基因
33、表达载体的构建基因表达载体的构建”中发生中发生在黏性末端相互连接配对过程中。在黏性末端相互连接配对过程中。第第3步步“目的基因的检测与鉴定目的基因的检测与鉴定”中目中目的基因的导入检测、转录检测发生碱基的基因的导入检测、转录检测发生碱基互补配对。互补配对。(2011海南单科海南单科)回答有关基因工程回答有关基因工程的问题：的问题：(1)构建基因工程表达载体时，用不同类构建基因工程表达载体时，用不同类型的限制酶切割型的限制酶切割DNA后，可能产生黏性后，可能产生黏性末端，也可能产生末端，也可能产生_末端。若要在末端。若要在限制酶切割目的基因和质粒后使其直接限制酶切割目的基因和质粒后使其直接进行连
34、接，则应选择能使二者产生进行连接，则应选择能使二者产生_(相同、不同相同、不同)黏性末端的限制酶。黏性末端的限制酶。(2)利用大肠杆菌生产人胰岛素时，构利用大肠杆菌生产人胰岛素时，构建的表达载体含有人胰岛素基因及其启建的表达载体含有人胰岛素基因及其启动子等，其中启动子的作用是动子等，其中启动子的作用是_。在用表达载体转化大肠杆菌时，常用在用表达载体转化大肠杆菌时，常用_处理大肠杆菌，以利于表达载处理大肠杆菌，以利于表达载体进入；为了检测胰岛素基因是否转录体进入；为了检测胰岛素基因是否转录出了出了mRNA，可用标记的胰岛素基因片，可用标记的胰岛素基因片段作探针与段作探针与mRNA杂交，该杂交技术
35、称杂交，该杂交技术称为为_。为了检测胰岛素基因。为了检测胰岛素基因转录的转录的mRNA是否翻译成是否翻译成_，常，常用抗原用抗原抗体杂交技术。抗体杂交技术。(3)如果要将某目的基因通过农杆菌转如果要将某目的基因通过农杆菌转化法导入植物细胞，先要将目的基因插化法导入植物细胞，先要将目的基因插入农杆菌入农杆菌Ti质粒的质粒的_中，然后用中，然后用该农杆菌感染植物细胞，通过该农杆菌感染植物细胞，通过DNA重重组将目的基因插入植物细胞的组将目的基因插入植物细胞的_上。上。【解析解析】(1)限制酶能识别特定的限制酶能识别特定的DNA序列，并在特定位点上切割序列，并在特定位点上切割DNA，形成，形成黏性末
36、端或平末端；要使目的基因和质黏性末端或平末端；要使目的基因和质粒直接进行连接，应使用同一种限制酶粒直接进行连接，应使用同一种限制酶进行切割，使二者产生相同的黏性末端进行切割，使二者产生相同的黏性末端。(2)启动子为启动子为DNA序列，其具有序列，其具有RNA聚合聚合酶结合位点，能启动转录，合成酶结合位点，能启动转录，合成RNA；将基因表达载体导入大肠杆菌时，常用将基因表达载体导入大肠杆菌时，常用Ca2处理；检测目的基因时，常用分子处理；检测目的基因时，常用分子杂交技术检测目的基因或相应的杂交技术检测目的基因或相应的mRNA，或采用抗原或采用抗原抗体杂交技术鉴定相应的抗体杂交技术鉴定相应的蛋白质
37、。蛋白质。(3)用农杆菌转化法将目的基因导入植用农杆菌转化法将目的基因导入植物细胞时，首先将目的基因导入农杆菌物细胞时，首先将目的基因导入农杆菌Ti质粒的质粒的TDNA中，再利用农杆菌侵染中，再利用农杆菌侵染植物细胞，通过植物细胞，通过DNA重组将目的基因重组将目的基因插入植物细胞的染色体的插入植物细胞的染色体的DNA上。上。【答案答案】(1)平相同平相同(2)RNA聚合聚合酶识别和结合的位点，有了它才能驱动酶识别和结合的位点，有了它才能驱动基因转录出基因转录出mRNA，最终获得所需要的，最终获得所需要的蛋白质蛋白质Ca2DNA分子杂交技术分子杂交技术人胰岛素人胰岛素(3)TDNA染色体的染色
38、体的DNA基因工程的应用基因工程的应用乳腺生物反应器乳腺生物反应器的制作的制作(1)乳腺生物反应器是指将外源基因在乳腺生物反应器是指将外源基因在哺乳动物的乳腺中特异表达，利用动哺乳动物的乳腺中特异表达，利用动物的乳腺组织生产药物蛋白。物的乳腺组织生产药物蛋白。体验方法要点体验方法要点(2)乳腺生物反应器受生物性别的限制，乳腺生物反应器受生物性别的限制，若从动物的尿液中提取药物蛋白则不受若从动物的尿液中提取药物蛋白则不受性别限制是一个新的研究方向。性别限制是一个新的研究方向。(2010天津理综天津理综)下图是培育表达人下图是培育表达人乳铁蛋白的乳腺生物反应器的技术路线。乳铁蛋白的乳腺生物反应器的
39、技术路线。图中图中tetR表示四环素抗性基因，表示四环素抗性基因，ampR表示表示氨苄青霉素抗性基因，氨苄青霉素抗性基因，BamH、Hind、Sma直线所示为三种限制酶的酶切位直线所示为三种限制酶的酶切位点。点。据图回答：据图回答：(1)图中将人乳铁蛋白基因插入载体，图中将人乳铁蛋白基因插入载体，需用需用_限制酶限制酶同时酶切载体和人乳铁蛋白基因。筛选同时酶切载体和人乳铁蛋白基因。筛选含有重组载体的大肠杆菌首先需要在含含有重组载体的大肠杆菌首先需要在含_的培养基上进行。的培养基上进行。(2)能使人乳铁蛋白基因在乳腺细胞中特能使人乳铁蛋白基因在乳腺细胞中特异性表达的调控序列是异性表达的调控序列是
40、_(填字母填字母代号代号)。A启动子启动子BtetRC复制原点复制原点 DampR(3)过程过程可采用的操作方法是可采用的操作方法是_(填字母代号填字母代号)。A农杆菌转化农杆菌转化 B大肠杆菌转化大肠杆菌转化C显微注射显微注射 D细胞整合细胞整合(4)过程过程采用的生物技术是采用的生物技术是_。(5)对早期胚胎进行切割，经过程对早期胚胎进行切割，经过程可获得可获得多个新个体。这利用了细胞的多个新个体。这利用了细胞的_性。性。(6)为检测人乳铁蛋白是否成功表达，可采为检测人乳铁蛋白是否成功表达，可采用用_(填字母代号填字母代号)技术。技术。A核酸分子杂交核酸分子杂交 B基因序列分析基因序列分析
41、C抗原抗体杂交抗原抗体杂交 DPCR【解析解析】(1)基因表达载体的构建过程中，基因表达载体的构建过程中，将目的基因导入受体细胞之前，要用同一种将目的基因导入受体细胞之前，要用同一种限制性内切酶切割目的基因和载体。从图中限制性内切酶切割目的基因和载体。从图中可以看出，在目的基因和载体中都有可以看出，在目的基因和载体中都有Hind和和BamH限制酶的切割位点，因此要用限制酶的切割位点，因此要用Hind和和BamH限制酶同时切割载体和人乳限制酶同时切割载体和人乳铁蛋白基因；铁蛋白基因；载体切割后四环素抗性基因被破坏，因载体切割后四环素抗性基因被破坏，因此筛选时要在含氨苄青霉素的培养基上此筛选时要在
42、含氨苄青霉素的培养基上进行。进行。(2)启动子是一段有特殊序列的启动子是一段有特殊序列的DNA片片段，位于目的基因的首段，它是段，位于目的基因的首段，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，在启动子存聚合酶识别和结合的部位，在启动子存在时才能驱动基因转录出在时才能驱动基因转录出mRNA，最终，最终获得所需要的蛋白质。获得所需要的蛋白质。(3)将目的基因导入植物细胞常用的方将目的基因导入植物细胞常用的方法是农杆菌转化法，将目的基因导入动法是农杆菌转化法，将目的基因导入动物细胞常用的方法是显微注射技术。物细胞常用的方法是显微注射技术。(4)过程过程是将早期胚胎移入受体母牛是将早期胚胎移入受体母牛体内，用
43、到的技术是胚胎移植技术。体内，用到的技术是胚胎移植技术。(5)胚胎分割是利用机械方法将早期胚胎胚胎分割是利用机械方法将早期胚胎等分，经移植后获得同卵双胎或多胎的等分，经移植后获得同卵双胎或多胎的技术，可以看作动物无性繁殖或克隆的技术，可以看作动物无性繁殖或克隆的方法，利用了细胞的全能性。方法，利用了细胞的全能性。(6)检测目的基因是否翻译成蛋白质，需检测目的基因是否翻译成蛋白质，需要用相应的抗体进行抗原要用相应的抗体进行抗原抗体杂交，抗体杂交，其他三项技术检测的对象都是核酸。其他三项技术检测的对象都是核酸。【答案答案】(1)Hind 和和BamH 氨氨苄青霉素苄青霉素(2)A(3)C(4)胚胎
44、移植技胚胎移植技术术(5)全能全能(6)C易混淆的几种酶易混淆的几种酶突破易错疑点突破易错疑点 项目项目种类种类作用底作用底物物作用部作用部位位作用结果作用结果限制酶限制酶DNA分分子子磷酸二磷酸二酯键酯键形成黏性末形成黏性末端或平末端端或平末端DNA连连接酶接酶DNA分分子片段子片段磷酸二磷酸二酯键酯键形成重组形成重组DNA分子分子 项目项目种类种类作用底物作用底物 作用部位作用部位 作用结果作用结果DNA聚合酶聚合酶脱氧核苷脱氧核苷酸酸磷酸二酯磷酸二酯键键形成新的形成新的DNA分子分子DNA(水解水解)酶酶DNA分分子子磷酸二酯磷酸二酯键键形成脱氧形成脱氧核苷酸核苷酸DNA解旋酶解旋酶DN
45、A分分子子碱基对间碱基对间的氢键的氢键形成单链形成单链DNA分子分子自我挑战自我挑战1.如图为如图为DNA分子的某一片分子的某一片段，其中段，其中分别表示某种酶的作用分别表示某种酶的作用部位，则相应的酶依次是部位，则相应的酶依次是()ADNA连接酶、限制酶、解旋酶连接酶、限制酶、解旋酶B限制酶、解旋酶、限制酶、解旋酶、DNA连接酶连接酶C解旋酶、限制酶、解旋酶、限制酶、DNA连接酶连接酶D限制酶、限制酶、DNA连接酶、解旋酶连接酶、解旋酶【答案答案】C对对“基因诊断基因诊断”和和“基因治疗基因治疗”概念及概念及应用辨析不清应用辨析不清(1)基因诊断基因诊断基因诊断是用放射性同位素基因诊断是用放
46、射性同位素(如如32P)、荧、荧光分子等标记的光分子等标记的DNA分子做探针，利用分子做探针，利用DNA分子杂交原理，鉴定被检测标本上分子杂交原理，鉴定被检测标本上的遗传信息，达到检测疾病的目的。的遗传信息，达到检测疾病的目的。(2)基因治疗基因治疗把健康动物的正常基因导入含有缺陷基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，在病人体内两因工程导入的正常基因，在病人体内两种基因都能表达，正常基因的表达产物种基因都能表达，正常基因的表达产物掩盖了缺陷基因的表达产物，从而治愈掩盖了缺陷基因的表达产物，从而治愈了基因缺陷引起的疾病。了基因缺陷引起的疾病。自我挑战自我挑战2.下列关于基因工程应用的下列关于基因工程应用的叙述，正确的是叙述，正确的是()A基因治疗就是把缺陷基因诱变成正基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因常基因B基因诊断的基本原理是基因诊断的基本原理是DNA分子杂分子杂交交C一种基因探针能检测水体中的各种一种基因探针能检测水体中的各种病毒病毒D利用基因工程生产乙肝疫苗时，目利用基因工程生产乙肝疫苗时，目的基因存在于人体的基因存在于人体B淋巴细胞的淋巴细胞的DNA中中【答案答案】B
