基因工程的應(yīng)用及蛋白質(zhì)工程

【備選考點(diǎn)】基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程1.基因工程的應(yīng)用：(1)乳腺生物反應(yīng)器。①優(yōu)點(diǎn)：產(chǎn)量高、質(zhì)量好、成本低、易提取等。②操作過(guò)程：獲取目的基因→構(gòu)建基因表達(dá)載體→顯微注射導(dǎo)入哺乳動(dòng)物受精卵中→形成早期胚胎→將胚胎移植到母體動(dòng)物子宮內(nèi)→發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動(dòng)物→在雌性個(gè)體中目的基因表達(dá)，從分泌的乳汁中提取所需蛋白質(zhì)。當(dāng)前第1頁(yè)\共有16頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)(2)基因工程藥品。①生產(chǎn)方式：利用基因工程培育“工程菌”來(lái)生產(chǎn)藥品。a.“工程菌”：用基因工程的方法，使外源基因得到高效率表達(dá)的菌類(lèi)細(xì)胞株系，如含有人胰島素基因的大腸桿菌菌株、含有抗蟲(chóng)基因的土壤農(nóng)桿菌菌株等。b.用基因工程生產(chǎn)的藥品，從化學(xué)成分上分析都應(yīng)該是蛋白質(zhì)類(lèi)。②成果：生產(chǎn)出細(xì)胞因子、抗體、疫苗、激素等。當(dāng)前第2頁(yè)\共有16頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)(3)基因診斷。①方法：DNA分子雜交技術(shù)(即DNA探針?lè)?。②主要過(guò)程：將互補(bǔ)的雙鏈DNA解旋

獲得單鏈DNA片段

用同位素、熒光分子或化學(xué)發(fā)光催化劑標(biāo)記單鏈DNA片段

引入待檢測(cè)的DNA樣品中

檢測(cè)DNA樣品當(dāng)前第3頁(yè)\共有16頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)(4)基因治療。①方法：基因置換、基因修復(fù)、基因增補(bǔ)、基因失活等。②途徑。a.體外基因治療：先從病人體內(nèi)獲得某種細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)，然后在體外完成轉(zhuǎn)移，再篩選成功轉(zhuǎn)移的細(xì)胞擴(kuò)增培養(yǎng)，最后重新輸入患者體內(nèi)，如腺苷酸脫氨酶基因的轉(zhuǎn)移。b.體內(nèi)基因治療：用基因工程的方法，直接向人體組織細(xì)胞中轉(zhuǎn)移基因的方法。當(dāng)前第4頁(yè)\共有16頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)2.蛋白質(zhì)工程與基因工程：(1)區(qū)別：項(xiàng)目蛋白質(zhì)工程基因工程過(guò)程預(yù)期蛋白質(zhì)功能→設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列→找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列獲取目的基因→構(gòu)建基因表達(dá)載體→將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞→目的基因的檢測(cè)與鑒定實(shí)質(zhì)定向改造或生產(chǎn)人類(lèi)所需的蛋白質(zhì)定向改造生物的遺傳特性，以獲得人類(lèi)所需的生物類(lèi)型或生物產(chǎn)品結(jié)果可生產(chǎn)自然界沒(méi)有的蛋白質(zhì)只能生產(chǎn)自然界已有的蛋白質(zhì)當(dāng)前第5頁(yè)\共有16頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)(2)聯(lián)系。①蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上，延伸出來(lái)的第二代基因工程。②基因工程中所利用的某些酶需要通過(guò)蛋白質(zhì)工程進(jìn)行修飾、改造。當(dāng)前第6頁(yè)\共有16頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)【考題回訪(fǎng)】1.(2013·新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅰ節(jié)選)閱讀如下資料：資料：T4溶菌酶在溫度較高時(shí)易失去活性?？茖W(xué)家對(duì)編碼T4溶菌酶的基因進(jìn)行了改造，使其表達(dá)的T4溶菌酶第3位的異亮氨酸變?yōu)榘腚装彼?，在該半胱氨酸與第97位的半胱氨酸之間形成了一個(gè)二硫鍵，提高了T4溶菌酶的耐熱性。當(dāng)前第7頁(yè)\共有16頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)回答下列問(wèn)題：該資料屬于

工程的范疇。該工程是指以分子生物學(xué)相關(guān)理論為基礎(chǔ)，通過(guò)基因修飾或基因合成，對(duì)

進(jìn)行改造，或制造一種

的技術(shù)。在該實(shí)例中，引起T4溶菌酶空間結(jié)構(gòu)改變的原因是組成該酶肽鏈的

序列發(fā)生了改變。當(dāng)前第8頁(yè)\共有16頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)【解析】資料中對(duì)基因進(jìn)行改造，結(jié)果得到耐熱性提高的蛋白質(zhì)，因此屬于蛋白質(zhì)工程的范疇。蛋白質(zhì)工程是指以分子生物學(xué)相關(guān)理論為基礎(chǔ)，通過(guò)基因修飾或基因合成，對(duì)現(xiàn)有的蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新蛋白質(zhì)的技術(shù)。對(duì)基因進(jìn)行改造后，第3位的異亮氨酸變?yōu)榘腚装彼?，該半胱氨酸與第97位的半胱氨酸之間形成了二硫鍵，引起了空間結(jié)構(gòu)的改變，所以最終是由于氨基酸序列的改變導(dǎo)致了空間結(jié)構(gòu)的改變。答案：蛋白質(zhì)現(xiàn)有的蛋白質(zhì)新蛋白質(zhì)氨基酸當(dāng)前第9頁(yè)\共有16頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)2.(2012·福建高考)肺細(xì)胞中的let-7基因表達(dá)減弱，癌基因RAS表達(dá)增強(qiáng)，會(huì)引發(fā)肺癌。研究人員利用基因工程技術(shù)將let-7基因?qū)敕伟┘?xì)胞實(shí)現(xiàn)表達(dá)，發(fā)現(xiàn)肺癌細(xì)胞的增殖受到抑制。該基因工程技術(shù)基本流程如圖1。當(dāng)前第10頁(yè)\共有16頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)請(qǐng)回答：(1)進(jìn)行過(guò)程①時(shí)，需用

酶切開(kāi)載體以插入let-7基因。載體應(yīng)有RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位，以驅(qū)動(dòng)let-7基因轉(zhuǎn)錄，該部位稱(chēng)為

。(2)進(jìn)行過(guò)程②時(shí)，需用

酶處理貼附在培養(yǎng)皿壁上的細(xì)胞，以利于傳代培養(yǎng)。(3)研究發(fā)現(xiàn)，let-7基因能影響癌基因RAS的表達(dá)，其影響機(jī)理如圖2。據(jù)圖分析，可從細(xì)胞中提取

進(jìn)行分子雜交，以直接檢測(cè)let-7基因是否轉(zhuǎn)錄。肺癌細(xì)胞增殖受到抑制，可能是由于細(xì)胞中

(填“RASmRNA”或“RAS蛋白”)含量減少引起的。當(dāng)前第11頁(yè)\共有16頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)【解題指南】解答本題的關(guān)鍵是：(1)注意目的基因和載體需用同一種限制性核酸內(nèi)切酶切割。(2)注意題干信息“l(fā)et-7基因?qū)敕伟┘?xì)胞實(shí)現(xiàn)表達(dá)，發(fā)現(xiàn)肺癌細(xì)胞的增殖受到抑制”，由此推出肺癌細(xì)胞增殖受到抑制的原因是let-7基因翻譯抑制。當(dāng)前第12頁(yè)\共有16頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)【解析】(1)基因工程中目的基因和載體需要同一種限制性核酸內(nèi)切酶切割產(chǎn)生相同的黏性末端，使目的基因與載體結(jié)合，載體中與RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位是啟動(dòng)子。(2)原代培養(yǎng)產(chǎn)生的細(xì)胞需用胰蛋白酶處理，分散成單個(gè)細(xì)胞。(3)檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄需提取受體細(xì)胞中的RNA進(jìn)行分子雜交；由圖2可知let-7基因翻譯抑制則不能產(chǎn)生RAS蛋白，因此RAS蛋白減少，肺癌細(xì)胞的增殖就受到抑制。答案：(1)限制性核酸內(nèi)切(或限制)啟動(dòng)子(2)胰蛋白(3)RNA

RAS蛋白當(dāng)前第13頁(yè)\共有16頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)【延伸探究】(1)為什么構(gòu)建基因表達(dá)載體，不能把基因直接導(dǎo)入？提示：游離的基因不易表達(dá)。(2)構(gòu)建基因