高中生物全程復習方略配套通用PPT課件中圖選修基因工程的應用蛋白質工程

1、高中生物全程復習方略配套課件中圖選修基因工程的應用蛋白質工程 基因工程的應用1.轉基因植物類別應 用 實 例抗蟲殺蟲基因主要有Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基因等抗病抗病毒基因:病毒外殼蛋白基因和病毒的復制酶基因；抗真菌基因:幾丁質酶基因和抗毒素合成基因抗逆抗鹽堿和抗干旱的調節(jié)細胞滲透壓基因、抗凍蛋白基因、抗除草劑基因改良轉基因玉米中賴氨酸的含量比對照提高30%轉基因延熟番茄儲存時間可延長12個月轉基因矮牽牛呈現出自然界沒有的顏色變異2.轉基因動物類別應 用 實 例提高生長速度轉外源生長激素基因綿羊和轉外源生長激素基因鯉魚生長速率快、體型大改善畜產品品質將腸乳糖

2、酶基因導入奶?；蚪M,使獲得的轉基因牛分泌的乳汁中,乳糖的含量大大減低,而其他營養(yǎng)成分不受影響生產藥物在牛和山羊等動物乳腺生物反應器中表達出了抗凝血酶、血清白蛋白、生長激素和-抗胰蛋白酶等重要藥品作器官移植的供體利用基因工程方法對豬的器官進行改造,抑制抗原決定基因的表達設法除去抗原決定基因,再結合克隆技術,培育出沒有免疫排斥反應的轉基因克隆豬器官3.基因治療與基因診斷原理操 作 過程進展基因治療基因診斷基因表達堿基互補配對利用正?；驅胗谢蛉毕莸募毎?，以表達出正常性狀來治療制作特定DNA探針與病人樣品DNA混合分析雜交帶情況臨床實驗臨床應用 蛋白質工程與基因工程比較蛋白質工程基因工程區(qū)別

3、過程目的結果從預期的蛋白質功能出發(fā)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(基因)目的基因的獲取重組載體的構建重組載體的導入和篩選目的基因的表達與鑒定定向改造或生產人類所需的蛋白質定向改造生物的遺傳特性，獲得人類所需的生物類型或生物產品可生產自然界沒有的蛋白質原則上只能生產自然界已存在的蛋白質比較蛋白質工程基因工程聯(lián)系(1)蛋白質工程是在基因工程基礎上延伸出來的第二代基因工程(2)基因工程能為蛋白質工程提供理論及技術支持，蛋白質工程可對基因工程中所需的某些酶進行修飾、改造，使之更符合需要【高考警示鐘】 1.蛋白質工程中的生物性狀可以穩(wěn)定遺傳，原因是控制新性狀的遺傳物質

4、被改變并可以穩(wěn)定遺傳。2.蛋白質工程與DNA分子重組技術是分不開的，常用到基因工程工具酶，如限制性內切酶和DNA連接酶。 基因工程的應用【典例訓練1】(2012連云港模擬)圖1表示科學家通過基因工程培育抗蟲棉時，從蘇云金桿菌中提取抗蟲基因，將其“放入”棉花細胞中與棉花的DNA分子結合起來而發(fā)揮作用的過程示意圖。請據圖回答下列有關問題：(1)圖2表示在圖1過程中同時利用EcoRI、EcoR52切割目的基因和載體，以形成兩種不同的黏性末端，這種雙酶切的優(yōu)點是_。(2)圖1中過程涉及的生物技術是_；在含四環(huán)素的培養(yǎng)基中培養(yǎng)植物細胞，導入重組質粒的細胞能否增殖_，依據是_。(3)判斷基因轉化是否成功，

5、應對轉基因植物進行鑒定，如果培育成功的植株能抗蟲，還應進行_水平鑒定，以確定該變異能否遺傳給后代。將上述抗蟲棉植株的后代種子種植下去后，往往有很多植株不再具有抗蟲性，原因是_，為獲得穩(wěn)定遺傳的轉基因植株，還需要對轉基因植株進行嚴格的_。(4)圖3表示蘇云金桿菌細胞中的某些生命活動過程，則處需要有_酶的催化，兩處共有的一種堿基配對方式是_?！窘忸}指南】1.考查實質：通過轉基因植物的培育過程考查基因工程的操作程序。2.解題關鍵：準確識別三幅圖示代表的過程是解題的突破口?！窘馕觥?1)使用雙酶切，質粒上的黏性末端不同，用DNA連接酶處理時，質粒不能自身環(huán)化，同樣技術獲得的目的基因也不能自身環(huán)化。能夠

6、保證目的基因定向插入到特定的位置。(2)圖1中過程是重組載體的構建，是導入受體細胞，是由受體細胞獲得棉花植株，原理是植物細胞的全能性，技術手段是植物組織培養(yǎng)。分析圖示，目的基因插入的位置是四環(huán)素抗性基因所在位置，即四環(huán)素抗性基因被破壞，倘若培養(yǎng)基中含有四環(huán)素，則導入重組質粒的細胞不能增殖。(3)生物變異分為可遺傳變異和不可遺傳變異，不可遺傳變異不涉及遺傳物質，是由環(huán)境條件變化引起的，可遺傳的變異涉及遺傳物質，因此，此種變異能否遺傳，要通過基因(分子)水平的鑒定?？瓜x基因導入植物細胞后會整合到細胞中的染色體上，兩條同源染色體上只有一條會整合抗蟲基因，相當于雜合體植株。(4)分析圖示，處進行的生命

7、活動是轉錄過程，處進行的是翻譯過程。答案：(1)保證目的基因定向插入特定位置、防止目的基因和質粒環(huán)化(答對一點即可)(2)植物組織培養(yǎng) 不能 在構建基因表達載體的過程中，四環(huán)素抗性基因片段被切除(3)分子(基因) 抗蟲植株產生的雌雄配子中各有1/2不含抗蟲基因，受精時雌雄配子隨機結合，可以產生1/4左右的不具有抗蟲性植株 連續(xù)自交(4)RNA聚合 AU【互動探究】(1)圖1中過程常用方法有哪些？提示：農桿菌轉化法、基因槍法和花粉管通道法。分析：過程為重組載體的導入和篩選。(2)對轉基因抗蟲棉進行分子水平的鑒定有哪些方法？提示：轉錄的鑒定：核酸分子雜交；翻譯的鑒定：抗原和抗體雜交。分析：對目的基

8、因表達的鑒定常從目的基因是否轉錄和翻譯方面鑒定。 蛋白質工程的實驗流程【典例訓練2】干擾素是動物體內合成的一種蛋白質，可以用于治療病毒感染和癌癥，但體外保存相當困難，如果將其分子上的一個半胱氨酸變成絲氨酸，就可在-70 條件下保存半年，給廣大患者帶來福音。(1)蛋白質的合成是受基因控制的，因此獲得能夠控制合成“可以保存的干擾素”的基因是生產的關鍵，依據蛋白質工程原理，設計實驗流程，讓動物生產“可以保存的干擾素”：(2)基因工程和蛋白質工程相比較，基因工程在原則上只能生產_的蛋白質，不一定符合_需要。而蛋白質工程是以蛋白質分子的結構規(guī)律及其與生物功能的關系作為基礎，通過_或_，對現有蛋白質進行_

9、或制造一種新的蛋白質，以滿足人類的生產和生活需要。(3)蛋白質工程實施的難度很大，原因是蛋白質具有十分復雜的_結構。(4)對天然蛋白質進行改造，應該直接對蛋白質分子進行操作，還是通過對基因的操作來實現？_。原因是：_?！窘忸}指南】1.考查實質：對蛋白質工程的實驗流程的理解。2.解題關鍵：(1)明確蛋白質工程的實質是根據蛋白質預期功能推測出相對應的脫氧核苷酸序列。(2)明確蛋白質工程是通過改造基因來改造蛋白質?！窘馕觥?1)蛋白質工程的基本流程為根據預期的蛋白質功能推測出蛋白質結構及控制該蛋白質的基因的脫氧核苷酸序列。(2)蛋白質工程的實質是通過對基因改造或修飾制造自然界不存在的符合人們生產和生

10、活需要的蛋白質。(3)蛋白質的空間結構十分復雜，很難根據預期功能來預測出空間結構。(4)基因控制蛋白質的合成，對基因的改造相當于間接改造了蛋白質。答案：(1)預期的蛋白質功能 預期的蛋白質結構應有的氨基酸序列 相對應的脫氧核苷酸序列(基因)(2)自然界已存在 人類生產和生活 基因修飾基因合成 改造(3)空間(或高級)(4)應該通過對基因的操作來實現對天然蛋白質的改造第一，任何一種天然蛋白質都是由基因編碼的，改造了基因也就是對蛋白質進行了改造，而且改造過的蛋白質可以通過改造過的基因遺傳下去。如果對蛋白質直接改造，即使改造成功，被改造過的蛋白質分子也無法遺傳；其次，對基因進行改造比對蛋白質直接進行

11、改造要容易操作，難度要小得多1.(2012南京模擬)請回答與轉基因小鼠的培育過程相關的問題。(1)獲取外源基因常用的工具酶是_，若需在短時間內獲得大量的某種外源基因，通常采用_技術。(2)在供體雌鼠發(fā)情周期的某一階段，用_激素處理促使卵巢里大量卵泡成熟并排出，稱為超數排卵。在讓供體母鼠與健康公鼠交配的同時，讓代孕母鼠與結扎公鼠進行交配，使代孕母鼠與供體母鼠的生理條件達到同步或者一致，稱為_處理。(3)將重組載體導入受精卵常用的方法是_。(4)將注射有外源DNA的受精卵移入發(fā)育培養(yǎng)液中繼續(xù)培養(yǎng)至_ ，再進行胚胎移植。進行早期胚胎的體外培養(yǎng)時，培養(yǎng)液中除了含有各種無機鹽、維生素、氨基酸、核苷酸等營

12、養(yǎng)成分外，還要添加激素和_。(5)待代孕母鼠產出幼仔后，取幼鼠尾巴細胞提取基因組DNA，可用_法等分析以確定是否為轉基因鼠?！窘馕觥?1)基因工程中常用限制性內切酶獲取目的基因，PCR技術可用于短時間內獲得大量目的基因。(2)用促性腺激素處理可超數排卵，代孕母鼠與結扎公鼠交配，使得代孕母鼠與供體母鼠的生理條件達到同步或者一致，這稱為同期發(fā)情。(3)常用顯微注射技術將重組質粒導入受精卵。(4)囊胚可用于胚胎移植，進行早期胚胎培養(yǎng)時，還需要加入動物血清。(5)若檢測DNA，則用DNA分子雜交法。答案：(1)限制性內切酶 PCR(2)促性腺 同期發(fā)情 (3)顯微注射技術 (4)囊胚 動物血清(5)D

13、NA分子雜交(核酸雜交)2.如圖是利用奶牛乳汁生產人血清白蛋白的圖解，根據下圖回答：(1)在形成圖中的過程中，我們稱為_，獲取的途徑主要有_。(2)有人對這種牛奶不敢食用，人們對這種轉基因食品的擔心表現在_、_、_。(3)人血清白蛋白的生產說明該工程突破了自然界物種之間的_，在基因表達載體中，人的血清白蛋白基因前端必須要有_。(4)對處理后的分散細胞進行培養(yǎng)，通常要在培養(yǎng)液中添加一定量的_，此外應定期更換_，以便保證被培養(yǎng)的細胞處于_的環(huán)境中?！窘馕觥?1)血清白蛋白基因是目的基因，獲取目的基因的途徑主要有3個：一是從相應生物的基因文庫中獲取，二是利用體外PCR技術大量擴增，三是基因比較小，核

14、苷酸序列已知，可以用化學方法直接人工合成。(2)人們對轉基因食品的擔心表現在：擔心出現滯后效應、擔心出現新的過敏原 、擔心營養(yǎng)成分改變等。(3)利用奶牛乳汁生產人血清白蛋白，突破了自然界物種之間的生殖隔離；啟動子是一段有特殊結構的DNA片段，是RNA聚合酶識別和結合的部位；有了它才能驅動基因轉錄出mRNA，翻譯出蛋白質，故在基因表達載體中，人血清白蛋白基因前端必須要有啟動子。(4)動物細胞培養(yǎng)首先應保證被培養(yǎng)的細胞處于無菌、無毒的環(huán)境；通常還要在細胞培養(yǎng)液中添加一定量的抗生素，以防培養(yǎng)過程中的污染；此外，應定期更換培養(yǎng)液，以便清除代謝產物，防止細胞代謝產物積累對細胞自身造成危害。答案：(1)目

15、的基因 從基因文庫中獲取、PCR技術擴增、人工合成(2)擔心出現滯后效應 擔心出現新的過敏原擔心營養(yǎng)成分改變 (3)生殖隔離 啟動子(4)抗生素 培養(yǎng)液 無菌、無毒3.抗旱植物體內的抗旱基因為R，旱敏基因為r。研究表明，多數抗旱農作物能通過細胞代謝產生一種代謝產物，調節(jié)根部細胞內的滲透壓，此代謝產物在葉肉細胞內很難找到。(1)抗旱農作物的葉肉細胞內難以找到與抗旱有關的代謝產物的原因是_。(2)現已制備足夠多的R探針和r探針，通過探針來檢測某植物相關的基因型。請據圖分析回答：圖中擴增基因常用的方法是_。若已提取到某抗旱植物Rr的葉肉細胞總DNA，_ (“能”或“不能”)以DNA為模板直接擴增抗旱

16、基因，擴增過程中尋找抗旱基因的位置依靠_。圖中處理基因獲取單鏈DNA常用的方法有_。濾膜上DNA分子雜交發(fā)生在_之間。若被檢植物只發(fā)生A現象，則被檢植物的基因型為_?！窘馕觥?1)該代謝產物不存在的原因是基因未表達,起調節(jié)作用的抗旱基因存在于根細胞內，葉片細胞內含有目的基因但未表達，這是細胞分化的結果。(2)體外快速擴增DNA的方法是PCR技術；擴增時首先引物要與互補序列結合，然后在DNA聚合酶的作用下延伸，所以可以通過引物來尋找相關基因；解旋的方法有加熱和用解旋酶處理；發(fā)生雜交的是探針與R基因或r基因，A圖表示只形成了R與探針的雜交斑，其基因型為RR。答案：(1)基因選擇性表達(2)PCR技術 能 引物解旋酶處理或加熱探針與R基因或r基因 RR4.如圖是某種動物蛋白質工程的示意圖，請分析回答：(1)目前蛋白質工程中難度最大的是圖中編號_所示的過程，實現過程的依據有_。(2)若相關蛋白質的核酸片段是從細胞質獲取的，則過程包括_、_。(3)過程中對核苷酸序列有嚴格要求的工具酶是_ ，進行過程的目的是_。(4)為獲得較多的受精卵用于研究，過程的處理方案是_。若過程所得的卵母細胞是從卵巢中獲得的，則體外受精前的過程表示_?！窘馕觥?1)蛋白質工程中難度最大的是根據人們的需要設計出蛋白質的結構；由氨基酸序列推測出目的基因的堿基順序是因為