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1、13基因工程的应用基因工程的应用(yngyng)14蛋白质工程的崛起蛋白质工程的崛起第一页，共28页。高频考点高频考点(ko din)(ko din)突破突破13基基因因工工程程(jyngngchng)的的应应用用基础自主基础自主(zzh)(zzh)梳理梳理命题视角剖析命题视角剖析即时达标训练即时达标训练14蛋蛋白白质质工工程程的的崛崛起起第二页，共28页。基础自主梳理基础自主梳理一、基因工程的应用一、基因工程的应用1植物植物(zhw)基因工程的成果基因工程的成果提高农作物的提高农作物的_能力、改良农作物的能力、改良农作物的品质、利用植物品质、利用植物(zhw)生产生产_等。等。(1)抗虫转基
2、因植物抗虫转基因植物(zhw)；(2)抗病转基因植物抗病转基因植物(zhw)；(3)抗逆转基因植物抗逆转基因植物(zhw)；(4)利用利用_改良植物改良植物(zhw)的品质。的品质。抗逆抗逆(knn)药物药物(yow)转基因转基因第三页，共28页。2动物动物(dngw)基因工程的成果基因工程的成果(1)提高动物提高动物(dngw)的的_速度；速度；(2)改善畜产品的品质；改善畜产品的品质；(3)转基因动物转基因动物(dngw)生产生产_；(4)转基因动物转基因动物(dngw)作作_的供体；的供体；器官供体：抑制或除去器官供体：抑制或除去_。成果：利用成果：利用_培育没有免疫排斥反应培育没有免疫
3、排斥反应的猪器官。的猪器官。3基因工程药物基因工程药物(1)来源：转基因来源：转基因_。(2)成果：成果：_、抗体、疫苗、激素等。、抗体、疫苗、激素等。生长生长(shngzhng)药物药物(yow)器官移植器官移植抗原决定基因抗原决定基因克隆技术克隆技术工程菌工程菌淋巴因子淋巴因子第四页，共28页。(3)作用：预防和治疗人类肿瘤、心血管疾病、遗传病、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。各种传染病、糖尿病、类风湿等疾病。4基因治疗基因治疗(1)特点：把特点：把_导入病人体内，使该基因的表达导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的
4、。产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。(2)成果成果(chnggu)：将腺苷酸脱氨酶基因导入患者的：将腺苷酸脱氨酶基因导入患者的_，治疗复合型免疫缺陷症。，治疗复合型免疫缺陷症。(3)方法：分为体外基因治疗法和方法：分为体外基因治疗法和_基因治疗法。基因治疗法。正常正常(zhngchng)基因基因淋巴细胞淋巴细胞体内体内(tni)第五页，共28页。二、蛋白质工程二、蛋白质工程1蛋白质工程崛起的缘由蛋白质工程崛起的缘由(1)基因工程的实质：将一种生物的基因工程的实质：将一种生物的_转移转移(zhuny)到另一种生物体内，后者产生它本不能产生的蛋白质，到另一种生物体内，后者产生它本不能产生的蛋白
5、质，从而产生新性状。基因工程在原则上只能生产自然界已从而产生新性状。基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。存在的蛋白质。(2)蛋白质工程的目的：生产符合人们生活需要的、并蛋白质工程的目的：生产符合人们生活需要的、并非自然界已存在的非自然界已存在的_。(3)蛋白质工程的实例：天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧蛋白质工程的实例：天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶的活性受细胞内赖氨酸浓度的影响，当赖氨酸酸合成酶的活性受细胞内赖氨酸浓度的影响，当赖氨酸浓度达到一定量时会抑制这两种酶的活性，改变两种酶浓度达到一定量时会抑制这两种酶的活性，改变两种酶的特性后，玉米游离赖氨酸含量提高。的特性后，玉米游离赖氨
6、酸含量提高。基因基因(jyn)蛋白质蛋白质第六页，共28页。2蛋白质工程原理蛋白质工程原理(1)目的：根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋目的：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。白质结构进行分子设计。(2)原理：基因改造。原理：基因改造。(3)过程：预期蛋白质功能过程：预期蛋白质功能设计预期的蛋白质结设计预期的蛋白质结构构推测应有的氨基酸序列推测应有的氨基酸序列找到对应的找到对应的_序列序列(基因基因)。3蛋白质工程进展蛋白质工程进展前景广阔，但目前前景广阔，但目前(mqin)成功的例子不多。成功的例子不多。脱氧核苷酸脱氧核苷酸第七页，共28页。高频考点突破高频考点突破
7、考点一考点一基因工程的应用成果基因工程的应用成果1乳腺乳腺(rxin)生物反应器与微生物生产的生物反应器与微生物生产的比较比较类类型型项项目目乳腺生物反乳腺生物反应应器器微生物生微生物生产产基因基因结结构构动动物基因物基因结结构与人构与人类类基因基因结结构相同构相同与人与人类类基因基因结结构不同构不同基因表达基因表达与天然蛋白与天然蛋白质质活性没有区活性没有区别别由于缺少内由于缺少内质质网、高网、高尔尔基体等基体等细细胞器，胞器，产产物可能物可能不具有生物活性不具有生物活性产产物提取物提取从乳汁中从乳汁中较较易分离提取易分离提取从从细细胞中提取，胞中提取，较为较为复复杂杂生生产设备产设备畜牧畜
8、牧业业生生产产，加提取，加提取设备设备工工业业生生产产，设备设备精良精良第八页，共28页。【易误警示】乳腺生物反应器受生物【易误警示】乳腺生物反应器受生物性别的限制，若从动物尿液中提取目的性别的限制，若从动物尿液中提取目的基因基因(jyn)产物则不受性别限制。产物则不受性别限制。第九页，共28页。2基因治疗基因治疗第十页，共28页。【易误警示】基因治疗是治疗人类遗传病【易误警示】基因治疗是治疗人类遗传病的根本方法，但由于尚未全面的根本方法，但由于尚未全面(qunmin)了了解基因调控机制和疾病的分子机理，基因治解基因调控机制和疾病的分子机理，基因治疗只处于初期的临床试验阶段。疗只处于初期的临床
9、试验阶段。第十一页，共28页。即时应用即时应用(随学随练，轻松随学随练，轻松(qnsn)夺冠夺冠)1科学家已能运用基因工程技术，让羊合成并由乳科学家已能运用基因工程技术，让羊合成并由乳腺分泌抗体，相关叙述中正确的是腺分泌抗体，相关叙述中正确的是()该技术将导致定向变异该技术将导致定向变异DNA连接酶把目的基因与载体黏性末端的碱基对连连接酶把目的基因与载体黏性末端的碱基对连接起来接起来蛋白质中的氨基酸序列可为合成目的基因提供资料蛋白质中的氨基酸序列可为合成目的基因提供资料受精卵是理想的受体受精卵是理想的受体A BCD答案：答案：B第十二页，共28页。考点二考点二蛋白质工程与基因工程的比较蛋白质工
10、程与基因工程的比较第十三页，共28页。【易误警示】【易误警示】(1)二者都属于分子水平上的操作。二者都属于分子水平上的操作。(2)蛋白质工程的本质是通过改造基因进而形成自蛋白质工程的本质是通过改造基因进而形成自然界不存在的蛋白质，所以被形象然界不存在的蛋白质，所以被形象(xngxing)地地称为第二代基因工程。称为第二代基因工程。(3)对基因进行改造后，编码的蛋白质可以遗传下对基因进行改造后，编码的蛋白质可以遗传下去，而直接改造蛋白质却不能遗传。去，而直接改造蛋白质却不能遗传。第十四页，共28页。即时应用即时应用(随学随练，轻松夺冠随学随练，轻松夺冠)2蛋白质工程与基因工程相比，其突出特点是蛋
11、白质工程与基因工程相比，其突出特点是()A基因工程原则上能生产任何基因工程原则上能生产任何(rnh)蛋白质蛋白质B蛋白质工程能对现有的蛋白质进行改造，或蛋白质工程能对现有的蛋白质进行改造，或制造出一种新的蛋白质制造出一种新的蛋白质C蛋白质工程可以不通过转录和翻译来实现蛋白质工程可以不通过转录和翻译来实现D蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第三代基因工程的第三代基因工程答案：答案：B第十五页，共28页。命题视角剖析命题视角剖析视角视角 1 1紧扣教材重点紧扣教材重点蛋白质工程及其综合应用蛋白质工程及其综合应用(2009年高考广东卷年高考广东卷)(1)饲
12、料加工过程温度较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，首先工程技术对其进行改造时，首先(shuxin)必须了解必须了解植酸酶的植酸酶的_，然后改变植酸酶的，然后改变植酸酶的_，从，从而得到新的植酸酶。而得到新的植酸酶。例例例例1 1第十六页，共28页。(2)培育转植酸酶基因的大豆，可提高其作为饲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细胞常用的方法是_。请简述获得转基。请简述获得转基因植株的完整过程。因植株
13、的完整过程。(3)为了提高猪对饲料中磷的利用率，科学家将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带有植酸酶基因的重组质粒通过_转入转入(zhunr)猪的受精卵中。该受精卵培养至一定猪的受精卵中。该受精卵培养至一定时期后可通过时期后可通过_方法，从而一次得到多方法，从而一次得到多个转基因猪个体。个转基因猪个体。(4)若这些转基因动、植物进入生态环境中，对若这些转基因动、植物进入生态环境中，对生态环境有何影响？生态环境有何影响？第十七页，共28页。【尝试解答】【尝试解答】(1)分子结构及预期功能基因分子结构及预期功能基因(jyn)(2)农杆菌侵染法首先将目的基因农杆菌侵染
14、法首先将目的基因(jyn)与质粒组与质粒组合，构建基因合，构建基因(jyn)表达载体，将含目的基因表达载体，将含目的基因(jyn)的表达载体导入植物细胞，通过植物组织培养获得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。表现新性状的植物。(3)显微注射法胚胎分割显微注射法胚胎分割第十八页，共28页。(4)转基因生物及其产品对生物多样性、生态环境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方面：可能产生的影响主要表现在以下几方面：转基因转基因生物打破了物种的原有界限，改变了物质循环和能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
15、造成破坏；量流动，对生态系统的稳定性造成破坏；重组重组DNA与微生物杂交，可能出现对动、植物和人类与微生物杂交，可能出现对动、植物和人类有害的病原微生物；有害的病原微生物；增加目标害虫的抗性和进化增加目标害虫的抗性和进化速度；速度；转基因植物通过传粉进行基因转移，导致转基因植物通过传粉进行基因转移，导致超级杂草超级杂草(zco)出现；出现；转基因植物的花粉如含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，很可能有有毒蛋白或过敏蛋白，通过蜜蜂的采集，很可能进入蜂蜜中，再经过食物链的传递，最后有可能进进入蜂蜜中，再经过食物链的传递，最后有可能进入其他动物和人体内。入其他动物和人体内。第
16、十九页，共28页。【解析】【解析】(1)蛋白质工程首先要根据已有蛋白质，从预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。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将目的基因导入植物细胞的方法(fngf)有：农杆菌有：农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法，其中有转化法、基因枪法和花粉管通道法，其中有80%的转基的转基因植物都是通过农杆菌转化法产生的
17、。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。动物。(4)转基因生物可造成基因污染等不良影响。转基因生物可造成基因污染等不良影响。第二十页，共28页。视角视角 2 2洞察高考热点洞察高考热点基因工程的应用基因工程的应用(2010年高考天津卷年高考天津卷)下图是培育表达人乳铁下图是培育表达人乳铁蛋白的乳腺生物反应器
18、的技术路线。图中蛋白的乳腺生物反应器的技术路线。图中tetR表示四表示四环素抗性基因，环素抗性基因，ampR表示氨苄青霉素抗性基因，表示氨苄青霉素抗性基因，BamH、Hind、Sma直线所示为三种直线所示为三种(snzhn)限制酶的酶切位点。限制酶的酶切位点。例例例例2 2第二十一页，共28页。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(zit)，需用，需用_限制酶同时酶切载体限制酶同时酶切载体(zit)和人乳铁蛋白基因。筛选含有重组载体和人乳铁蛋白基因。筛选含有重组载体(zit)的大肠杆菌首先需要在含的大肠杆菌首先需要在含_的的培养基上进行。培养基上进
19、行。(2)能使人乳铁蛋白基因在乳腺细胞中特异性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表达的调控序列是_(填字母代号填字母代号)。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_(填填字母代号字母代号)。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细胞整合细胞整合第二十二页，共28页。(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，经过程可获得多个新可获得多个新个体个体(gt)。这利用了细胞的。这利用了细胞的_性。性。(6)为检测人乳铁蛋白是否成功
20、表达，可采用为检测人乳铁蛋白是否成功表达，可采用_(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C抗原抗体杂交抗原抗体杂交DPCR【尝试解答】【尝试解答】(1)Hind和和BamH氨苄青霉氨苄青霉素素(2)A(3)C(4)胚胎移植技术胚胎移植技术(5)全能全能(6)C第二十三页，共28页。【解析】【解析】(1)基因表达载体的构建基因表达载体的构建(ujin)过程中，将目的基因导入受体细胞之前，要用过程中，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。从同一种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图
21、中可以看出，在目的基因和载体中都有Hind和和BamH限制酶的切割位点，因此要限制酶的切割位点，因此要用用Hind和和BamH限制酶同时切割载体和人限制酶同时切割载体和人乳铁蛋白基因；载体切割后四环素抗性基因被乳铁蛋白基因；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破坏，因此筛选时要在含氨苄青霉素的培养基上进行。上进行。(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片段，位片段，位于目的基因的首段，它是于目的基因的首段，它是RNA聚合酶识别和结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合的部位，在启动子存在时才能驱动基因转录出出mRNA，最终获
22、得所需要的蛋白质。，最终获得所需要的蛋白质。第二十四页，共28页。(3)将目的基因导入植物细胞常用的方法是农杆菌将目的基因导入植物细胞常用的方法是农杆菌转化法，将目的基因导入动物细胞常用的方法是显转化法，将目的基因导入动物细胞常用的方法是显微注射技术。微注射技术。(4)过程过程是将早期胚胎移入受体母牛体内，用到是将早期胚胎移入受体母牛体内，用到的技术是胚胎移植技术。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等分，经胚胎分割是利用机械方法将早期胚胎等分，经移植后获得移植后获得(hud)同卵双胎或多胎的技术，可以同卵双胎或多胎的技术，可以看做动物无性繁殖或克隆的方法，利用了细胞的
23、全看做动物无性繁殖或克隆的方法，利用了细胞的全能性。能性。(6)检测目的基因是否翻译成蛋白质，需要用相应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的抗体进行抗原抗体杂交，其他三项技术检测的抗体杂交，其他三项技术检测的对象都是核酸。对象都是核酸。第二十五页，共28页。视角视角 3 3突破易错疑点突破易错疑点对对“基因诊断基因诊断”和和“基因治疗基因治疗”概念及应用辨析概念及应用辨析(binx)不清不清(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射性同位素(如如32P)、荧光分子等标、荧光分子等标记的记的DNA分子做探针，利用分子做探针，利用DNA分子杂交原理，鉴分子杂
24、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。定被检测标本上的遗传信息，达到检测疾病的目的。第二十六页，共28页。(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因的受体细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，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，在病人体内又含有通过基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掩盖了缺两种基因都能表达，正常基因的表达产物掩盖了缺陷基因的表达产物，从而治愈陷基因的表达产物，从而治愈(zhy)了基因缺陷引了基因缺陷引起的疾病。起的疾病。第二十七页，共28页。自我挑战下列关于基因工程应用的叙述，正确的是自我挑战下列关于基因工程应用的叙述，正确的是()A基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因B基因诊断的基本原理是基因诊断的基本原理是DNA分子杂交分子杂交C一种基因探针能检测水体中的各种病毒一种基因探针能检测水体中的各种病毒D利用基因工程生产乙肝疫苗时，目的基因存在利用基因工程生产乙肝疫苗时，目的基因存在(cnzi)于人体于人体B淋巴细胞的淋巴细胞的DNA中中【尝试解答】【尝试解答】_B_第二十八页，共28页。