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1、第第4242课时课时 基因工程的应用和蛋白质工基因工程的应用和蛋白质工 程的崛起程的崛起高频考点突破高频考点突破考点一考点一 基因工程应用基因工程应用第一页，编辑于星期五：四点 四十三分。项目项目具体具体应用应用目的基因目的基因作用作用受体生受体生物物备注备注植物基因植物基因工程常用工程常用方法：方法：农杆菌农杆菌转化法转化法基因枪基因枪法法花粉管花粉管通道法通道法抗虫抗虫转基转基因植因植物物抗虫基因抗虫基因:BtBt毒蛋白毒蛋白基因、蛋基因、蛋白酶抑制白酶抑制剂基因、剂基因、淀粉酶抑淀粉酶抑制剂基因制剂基因、植物凝集植物凝集素基因素基因抗抗虫虫：B Bt t毒毒蛋蛋白白水水解解成成多多肽肽与
2、与肠肠上上皮皮细细胞胞结结 合合,形形成成穿穿孔孔,细细胞胞肿肿胀胀裂裂解解致致死死;两两种种抑抑制制剂剂分分别别抑抑制制相相应应酶酶活活性性,影影响响消消化化;植植物物凝凝集集素素为为糖糖蛋蛋白白,与与 肠肠黏黏膜膜结结合合,影影响响营营养养物物质质的的吸吸 收收 和和 利利 用用棉花、棉花、水稻、水稻、玉米玉米等等抗虫但不抗病抗虫但不抗病毒、细菌、真菌毒、细菌、真菌等等培育抗虫作物培育抗虫作物优点：减少环境优点：减少环境污染、降低生产污染、降低生产成本成本不同抗虫基因不同抗虫基因作用机理不同作用机理不同BtBt毒蛋白基因毒蛋白基因来自苏云金芽孢来自苏云金芽孢杆菌杆菌第二页，编辑于星期五：四
3、点 四十三分。植物植物基因基因工程工程常用常用方法方法:农农杆菌杆菌转化转化法法基基因枪因枪法法花花粉管粉管通道通道法法抗病抗病转基转基因植因植物物病毒外壳蛋白基因病毒外壳蛋白基因、病毒复制酶基因病毒复制酶基因、几丁质酶基因、抗几丁质酶基因、抗毒素合成基因毒素合成基因前两种为抗前两种为抗病毒作用病毒作用;后后两种为抗真两种为抗真菌作用菌作用烟草烟草(抗病抗病毒毒)、小麦、小麦(抗病毒抗病毒)等等引起植物生病引起植物生病的微生物有病的微生物有病毒、细菌、真毒、细菌、真菌三大类菌三大类抗逆抗逆转基转基因植因植物物调节细胞渗透压调节细胞渗透压基因基因抗冻蛋白基因抗冻蛋白基因(从从鱼体内获取鱼体内获取
4、)抗除草剂基因抗除草剂基因通过改变通过改变细胞内渗透细胞内渗透压压,提高抗盐碱、提高抗盐碱、抗旱能力抗旱能力耐寒能力耐寒能力提高提高 抗除草剂抗除草剂烟草烟草(抗旱抗旱、抗盐碱抗盐碱);番茄番茄(抗抗寒寒);大豆、大豆、玉米玉米(抗除抗除草剂草剂)抗逆指抵抗不抗逆指抵抗不良环境的能力良环境的能力,如盐碱、干如盐碱、干旱、低温、涝旱、低温、涝害等害等转基转基因改因改良植良植物的物的品质品质含必需氨基酸的含必需氨基酸的蛋白质编码基因蛋白质编码基因控制番茄果实控制番茄果实成熟的基因成熟的基因花青素代谢有关花青素代谢有关的基因的基因控制合成控制合成的蛋白质含的蛋白质含必需氨基酸必需氨基酸多多延迟番茄延
5、迟番茄成熟成熟改变花瓣改变花瓣的颜色的颜色玉米、番玉米、番茄、矮牵茄、矮牵牛等牛等赖氨酸、亮氨赖氨酸、亮氨酸等都属于必酸等都属于必需氨基酸需氨基酸第三页，编辑于星期五：四点 四十三分。动物基因动物基因工程常用工程常用方法：显方法：显微注射法微注射法受体细受体细胞：胞：一般用受一般用受精卵精卵提高动物提高动物生长速度生长速度生长激素生长激素基因基因促进生长促进生长,提高生提高生长速度长速度鲤鱼鲤鱼注意：不能注意：不能导入生长素导入生长素基因基因改善畜产改善畜产品的品质品的品质肠乳糖酶肠乳糖酶基因基因将乳糖分将乳糖分解解,降低降低牛奶中乳牛奶中乳糖的含量糖的含量奶牛奶牛部分人对乳部分人对乳糖会发生
6、过糖会发生过敏反应敏反应转基因动转基因动物生产药物生产药物物(生物生物反应器或反应器或乳房生物乳房生物反应器反应器)药用蛋白药用蛋白基因基因+乳乳腺蛋白基腺蛋白基因因+启动启动子子分泌乳汁分泌乳汁来生产所来生产所需要的药需要的药品品牛和牛和山羊山羊已生产出的已生产出的药品有抗凝药品有抗凝血酶、血清血酶、血清蛋白、生长蛋白、生长激素和激素和抗胰蛋白酶抗胰蛋白酶第四页，编辑于星期五：四点 四十三分。动物基因动物基因工程常用工程常用方法：显方法：显微注射法微注射法受体细受体细胞：一般胞：一般用受精卵用受精卵转基因动转基因动物作器官物作器官移植的供移植的供 体体某种调节某种调节因子因子设法除去设法除去
7、抗原决定基抗原决定基因因抑制抑制抗原决抗原决定基因定基因的表达的表达不能不能合成相合成相应抗原应抗原猪猪选择猪的器官选择猪的器官做人器官替代做人器官替代品的原因：品的原因：其内脏构其内脏构造、大小、血造、大小、血管分布与人相管分布与人相似似体内隐体内隐藏的致病基因藏的致病基因少少基因工程基因工程药品药品控控制制药药品品合合成成的的相相应应基基因因,如如人人的的胰胰岛岛素素基基因、干扰素因、干扰素基因、乙肝基因、乙肝疫苗基因等疫苗基因等生产合生产合成相应成相应的药品的药品,如胰岛如胰岛素、干素、干扰素、扰素、乙肝疫乙肝疫苗等苗等微生物微生物,如大肠如大肠杆菌、杆菌、酶母菌酶母菌等等选择微生物作选
8、择微生物作受体的原因：受体的原因：繁殖快、单细繁殖快、单细胞、遗传物质胞、遗传物质 少少第五页，编辑于星期五：四点 四十三分。基因基因检测检测和基和基因治因治疗疗基基因因检检测测制作相应探针制作相应探针,利用利用DNADNA分子杂交原分子杂交原理理,快速、准确检测人类某种疾病快速、准确检测人类某种疾病临床应用阶段临床应用阶段基基因因治治疗疗把健康的外源基因导入有基因缺陷把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中的细胞中,可分为体外基因治疗和体可分为体外基因治疗和体内基因治疗两种方法内基因治疗两种方法仅处于实验阶段仅处于实验阶段,仍仍有许多问题和困难有许多问题和困难制约该技术的开展制约该技术的开展,
9、所以该技术并未在所以该技术并未在临床开展临床开展总结：总结：1.1.四种商业化应用的转基因作物：大豆、棉花、油菜、玉米四种商业化应用的转基因作物：大豆、棉花、油菜、玉米2.2.转基因作物种植最大的四个国家：美国、阿根延、加拿大、中国转基因作物种植最大的四个国家：美国、阿根延、加拿大、中国3.3.基因芯片有多种用途基因芯片有多种用途,基本原理是基本原理是DNADNA分子杂交分子杂交,检测对象为检测对象为DNA,DNA,但但 必须是单链的必须是单链的,即将双链即将双链DNADNA打开后才能检测打开后才能检测第六页，编辑于星期五：四点 四十三分。提提 醒醒 动动 物物 基基 因因 工工 程程 主主
10、要要 为为 了了 改改 善善 畜畜 产产 品品 的的 品品 质质,而而 不不 是是 为为 了了 产产 生生 体体 型型 巨巨 大大 的的 个个 体体。基基 因因 治治 疗疗 目目 前前 只只 是是 处处 于于 初初 期期 的的 临临 床床 试试 验验 阶阶 段段,在在 临临 床床 上上 未未 开开 展展、未未 实实 现现 这这 方方 面面 的的 治治 疗疗。D DN NA A分分 子子 制制 作作 探探 针针 进进 行行 检检 测测 时时 应应 检检 测测 单单 链链,即即 将将 双双链链D DN NA A分分子子翻翻开开。B Bt t毒毒 蛋蛋 白白 基基 因因 产产 生生B Bt t毒毒
11、蛋蛋 白白 并并 无无 毒毒 性性,进进 入入 昆昆 虫虫 消消化化道道被被分分解解成成多多肽肽后后产产生生毒毒性性。青青 霉霉 素素 是是 青青 霉霉 菌菌 产产 生生 的的,不不 是是 通通 过过 基基 因因 工工 程程 生生 产产的的。原原 核核 生生 物物 基基 因因(如如 抗抗 虫虫 基基 因因)可可 做做 为为 真真 核核 生生 物物(棉棉 花花)的的目目的的基基因因。第七页，编辑于星期五：四点 四十三分。对位训练对位训练1.1.我国科学家运用基因工程技术，将苏云金芽孢杆我国科学家运用基因工程技术，将苏云金芽孢杆 菌的抗虫基因导入棉花细胞并成功表达，培育出菌的抗虫基因导入棉花细胞并
12、成功表达，培育出 了抗虫棉。以下表达不正确的选项是了抗虫棉。以下表达不正确的选项是()()A.RNA A.RNA聚合酶对于抗虫基因在棉花细胞中的表达聚合酶对于抗虫基因在棉花细胞中的表达 不可缺少不可缺少 B.B.重组重组DNADNA分子中增加一个碱基对，不一定导致分子中增加一个碱基对，不一定导致 毒蛋白的毒性丧失毒蛋白的毒性丧失 C.C.抗虫棉的抗虫基因可通过花粉传递至近缘作抗虫棉的抗虫基因可通过花粉传递至近缘作 物，从而造成基因污染物，从而造成基因污染 D.D.转基因棉花是否具有抗虫特性是通过检测棉花转基因棉花是否具有抗虫特性是通过检测棉花 对抗生素抗性来确定的对抗生素抗性来确定的D第八页，
13、编辑于星期五：四点 四十三分。考点二考点二 蛋白质工程蛋白质工程1.1.概念概念 蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与 生物功能的关系作为根底生物功能的关系作为根底,通过基因修饰或基因合通过基因修饰或基因合 成成,对现有蛋白质进行改造对现有蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白或制造一种新的蛋白 质质,以满足人类的生产和生活的需求。以满足人类的生产和生活的需求。第九页，编辑于星期五：四点 四十三分。2.2.蛋白质工程与基因工程的比较蛋白质工程与基因工程的比较项目项目蛋白质工程蛋白质工程基因工程基因工程区区别别过过程程预期蛋白质功能预期蛋白质功能设计预
14、期的设计预期的蛋白质结构蛋白质结构推测应有的氨基推测应有的氨基酸序列酸序列推测相对应的脱氧核推测相对应的脱氧核 苷酸序列苷酸序列合成合成DNA表达出表达出 蛋白质蛋白质获取目的基因获取目的基因构建构建基因表达载体基因表达载体将目将目的基因导入受体细胞的基因导入受体细胞 目的基因的检测与目的基因的检测与 鉴定鉴定实实质质定向改造或生产人类所需蛋白质定向改造或生产人类所需蛋白质定向改造生物的遗传特定向改造生物的遗传特性性,以获得人类所需的生以获得人类所需的生物类型或生物产品物类型或生物产品结结果果生产自然界没有的蛋白质生产自然界没有的蛋白质一般是生产自然界已有一般是生产自然界已有的蛋白质的蛋白质联
15、系联系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,延伸出来的第二代基因延伸出来的第二代基因工程。因为对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质工程。因为对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质,必须通必须通过基因修饰或基因合成实现过基因修饰或基因合成实现第十页，编辑于星期五：四点 四十三分。拓展延伸拓展延伸 蛋白质组方案和人类基因组方案的比较蛋白质组方案和人类基因组方案的比较蛋白质组计划蛋白质组计划基因组计划基因组计划启动时间启动时间20012001年成立组织年成立组织19901990年正式启动年正式启动主要内容主要内容“肝肝脏脏蛋蛋白白质质”和和“血血 浆浆 蛋蛋 白白 质质”的的 研研
16、 究究测测定定人人类类基基因因组组 2 24 4条条染染色色体体上上全全部部 D DN NA A 序序 列列参加国家参加国家1616个国家个国家,80,80多个实验多个实验室室6 6个国家个国家,中国是唯一中国是唯一的发展中国家的发展中国家我国承我国承担任务担任务牵头执行牵头执行“人类肝脏蛋人类肝脏蛋白质组计划白质组计划”承担承担1%1%的测序工作的测序工作意义意义揭揭示示并并确确认认肝肝脏脏(血血 浆浆)蛋蛋白白质质为为重重大大疾疾病病预预防防、诊诊断断、治治 疗疗 以以 及及 新新药药研研发发提提供供科科学学基基础础;推推动动支支持持蛋蛋白白质质工工程程遗遗传传病病的的诊诊断断和和治治疗疗
17、;揭揭示示基基因因表表达达的的机机理理第十一页，编辑于星期五：四点 四十三分。对位训练对位训练2.以下关于蛋白质工程应用的表达，不正确的选项是以下关于蛋白质工程应用的表达，不正确的选项是 A.蛋白质工程可以改造酶的结构，提高酶的热稳蛋白质工程可以改造酶的结构，提高酶的热稳 定性定性 B.通过蛋白质工程可以改变蛋白质的活性通过蛋白质工程可以改变蛋白质的活性 C.利用蛋白质工程可以在大肠杆菌细胞中得到人利用蛋白质工程可以在大肠杆菌细胞中得到人 的胰岛素的胰岛素 D.蛋白质工程可以对胰岛素进行改造和修饰，合蛋白质工程可以对胰岛素进行改造和修饰，合 成速效型胰岛素制剂成速效型胰岛素制剂C第十二页，编辑
18、于星期五：四点 四十三分。解题思路探究解题思路探究思维误区警示思维误区警示易错分析易错分析 1.1.对乳腺对乳腺(膀胱膀胱)反响器与微生物生产反响器与微生物生产基因产品混肴不清基因产品混肴不清 乳腺生物反响器与微生物生产的比较乳腺生物反响器与微生物生产的比较乳腺生物反应器乳腺生物反应器微生物生产微生物生产(原核生物原核生物)基因结构基因结构动动物物基基因因结结构构与与人人类类 基基 因因 结结 构构 相相 同同与人类基因结与人类基因结构不同构不同类型类型工程工程第十三页，编辑于星期五：四点 四十三分。提醒提醒 乳腺生物反响器受生物性别和年龄的限乳腺生物反响器受生物性别和年龄的限 制制,假设从动
19、物尿液中提取目的基因产物那么不受假设从动物尿液中提取目的基因产物那么不受性别和性别和 年龄限制。年龄限制。基因基因表达表达与天然蛋白质活与天然蛋白质活 性没有区别性没有区别由于缺少内质网、高由于缺少内质网、高尔基体等细胞器尔基体等细胞器,产物产物可能不具有生物活性可能不具有生物活性产物产物提取提取从乳汁中较易分从乳汁中较易分 离提取离提取从细胞中提取从细胞中提取,较为较为 复杂复杂生产生产设备设备畜牧业生产畜牧业生产;提取提取设备设备工业生产工业生产;设备精良设备精良第十四页，编辑于星期五：四点 四十三分。2.2.对对“基因诊断和基因诊断和“基因治疗概念及应用辩析基因治疗概念及应用辩析不清不清
20、 (1)(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)32P)、荧光分子等标、荧光分子等标记的记的DNADNA分子做探针分子做探针,利用利用DNADNA分子杂交原理分子杂交原理,鉴鉴定被检测标本上的遗传信息定被检测标本上的遗传信息,到达检测疾病的目的。到达检测疾病的目的。(2)(2)基因治疗的原理及实例基因治疗的原理及实例 原理：把健康动物的正常基因导入含有缺陷基因原理：把健康动物的正常基因导入含有缺陷基因的受体细胞中的受体细胞中,存在基因缺陷的病人细胞中既含存在基因缺陷的病人细胞中既含有缺陷基因有缺陷基因,又含有通过基因工程导入的正常基因又含有通过基因
21、工程导入的正常基因,第十五页，编辑于星期五：四点 四十三分。在病人体内两种基因都能表达在病人体内两种基因都能表达,正常基因的表达产正常基因的表达产 物掩盖了缺陷基因的表达产物物掩盖了缺陷基因的表达产物,从而治愈了有基因从而治愈了有基因 缺陷的疾病。缺陷的疾病。镰刀型细胞贫血症基因治疗过程镰刀型细胞贫血症基因治疗过程步骤步骤过程过程获取正常的血获取正常的血红蛋白基因红蛋白基因用限制酶从人的用限制酶从人的DNADNA分子中切取血红分子中切取血红蛋白基因蛋白基因形成重组载体形成重组载体用用同同一一种种限限制制酶酶切切取取目目的的基基因因和和切切割割载载 体体 D DN NA A,再再 用用 D DN
22、 NA A 连连接接酶酶将将正正常常血血红红蛋蛋白白 基基 因因 连连 接接 在在 载载 体体 D DN NA A 上上,形形成成重组载体重组载体第十六页，编辑于星期五：四点 四十三分。重组载体的导入重组载体的导入与筛选与筛选将携带正常血红蛋白基因的重组载将携带正常血红蛋白基因的重组载体导入患者的造血干细胞中体导入患者的造血干细胞中,并将重并将重组载体插入到染色体组载体插入到染色体DNADNA上。用选择上。用选择培养基筛选出含重组质粒的造血干培养基筛选出含重组质粒的造血干细胞细胞将含正常血红蛋将含正常血红蛋白基因的造血干白基因的造血干细胞回输给患者细胞回输给患者骨髓骨髓将携带正常血红蛋白基因的
23、造血干将携带正常血红蛋白基因的造血干细胞输入患者骨髓中细胞输入患者骨髓中,此造血干细胞此造血干细胞产生正常血红蛋白产生正常血红蛋白,以根治镰刀型细以根治镰刀型细胞贫血症胞贫血症第十七页，编辑于星期五：四点 四十三分。纠正训练纠正训练1.1.继哺乳动物乳腺生物反响器研发成功后继哺乳动物乳腺生物反响器研发成功后,膀胱生物膀胱生物 反响器的研究也取得了一定进展。最近反响器的研究也取得了一定进展。最近,科学家培科学家培 育出一种转基因小鼠育出一种转基因小鼠,其膀胱上皮细胞可以合成人其膀胱上皮细胞可以合成人 的生长激素并分泌到尿液中。请答复：的生长激素并分泌到尿液中。请答复：(1)(1)将人的生长激素基
24、因导入小鼠受体细胞中将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞中,常常 用方法是用方法是 。(2)(2)进行基因转移时进行基因转移时,通常要将外源基因转入通常要将外源基因转入 中中,原因是原因是 。(3)(3)通常采用通常采用 技术检测外源基技术检测外源基 因是否插入了小鼠的基因组。因是否插入了小鼠的基因组。(4)(4)在研制膀胱生物反响器时在研制膀胱生物反响器时,应使外源基因在小应使外源基因在小 鼠的鼠的 细胞中特异表达。细胞中特异表达。第十八页，编辑于星期五：四点 四十三分。解解 析析 转转基基因因生生物物反反响响器器是是指指利利用用转转基基因因活活体体动动 物物的的某某种种能能够够高高效效表表达
25、达外外源源基基因因的的器器官官或或组组织织来来 进进行行工工业业化化生生产产活活性性功功能能蛋蛋白白的的技技术术,该该技技术术的的第第 一一步步就就是是导导入入外外源源基基因因,对对于于动动物物细细胞胞来来说说,常常 采采 用用的的方方法法是是显显微微注注射射法法。显显微微注注射射法法的的优优点点是是导导 入入的的外外源源基基因因片片段段可可长长达达5 50 0k kb b,且且 无无 需需 载载 体体,外外 源源 基基 因因 在在 宿宿 主主 染染 色色 体体 上上 的的 整整 合合 率率 相相 对对 较较 高高。答答 案案 (1 1)显显微微注注射射 (2 2)受受精精卵卵(或或早早期期胚
26、胚胎胎细细胞胞)受受 精精 卵卵(或或早早期期胚胚胎胎细细胞胞)具具有有全全能能性性,可可使使外外源源基基 因因在在相相应应组组织织细细胞胞中中表表达达 (3 3)D DN NA A分分子子杂杂交交(核核 酸酸探探针针)(4 4)膀膀胱胱上上皮皮第十九页，编辑于星期五：四点 四十三分。2.2.以下关于基因工程应用的表达以下关于基因工程应用的表达,错误的选项是错误的选项是 ()()A.A.基因治疗需要将正常基因导入有基因缺陷的细胞基因治疗需要将正常基因导入有基因缺陷的细胞 B.B.基因诊断的根本原理是基因诊断的根本原理是DNADNA分子杂交分子杂交 C.C.一种基因探针只能检测水体中的一种病毒一
27、种基因探针只能检测水体中的一种病毒 D.D.原核基因不能用来进行真核生物的遗传改进原核基因不能用来进行真核生物的遗传改进 解析解析 基因治疗是把正常基因导入病人体内基因治疗是把正常基因导入病人体内,使该使该 基因的表达产物发挥功能基因的表达产物发挥功能,从而到达治疗疾病的目从而到达治疗疾病的目 的。基因诊断是用放射性同位素、荧光分子等标的。基因诊断是用放射性同位素、荧光分子等标 记的记的DNADNA分子作探针分子作探针,利用利用DNADNA分子杂交原理分子杂交原理,鉴定鉴定第二十页，编辑于星期五：四点 四十三分。被被检检测测标标本本上上的的遗遗传传信信息息,到到达达检检测测疾疾病病或或水水体体
28、中中 病病毒毒的的目目的的,因因此此一一种种基基因因探探针针只只能能检检测测相相应应的的遗遗 传传信信息息。在在基基因因工工程程中中,由由 于于 D DN NA A 分分子子规规那那么么的的双双螺螺 旋旋结结构构在在所所有有 D DN NA A 分分子子中中相相同同,因因 此此,可可以以在在任任何何不不 同同D D N N A A 分分子子之之间间进进行行操操作作。答答案案 D D第二十一页，编辑于星期五：四点 四十三分。知识综合应用知识综合应用重点提示重点提示 通过通过“基因工程和蛋白质工程综合的考查基因工程和蛋白质工程综合的考查,提提升升“把握所学知识的要点和知识之间内在的联系把握所学知识
29、的要点和知识之间内在的联系的能力。的能力。典例分析典例分析 (2021 (2021广东卷广东卷,39)(1),39)(1)饲料加工过程温度较高饲料加工过程温度较高,要要 求植酸酶具有较好的高温稳定性。利用蛋白质工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程技术对其进行改造时,首先必须了解植酸酶的首先必须了解植酸酶的 ,然后改变植酸酶的然后改变植酸酶的 ,从而得到新的植酸酶。从而得到新的植酸酶。第二十二页，编辑于星期五：四点 四十三分。(2 2)培培育育转转植植酸酸酶酶基基因因的的大大豆豆,可可提提高高其其作作为为饲饲料料 原原料料时时磷磷的的利利用用率率。将将植植酸酸酶酶
30、基基因因导导入入大大豆豆细细胞胞 常常用用的的方方法法是是 。请请简简述述获获得得 转转基基因因植植株株的的完完整整过过程程：。(3 3)为为了了提提高高猪猪对对饲饲料料中中磷磷的的利利用用率率,科科学学家家将将带带 有有植植酸酸酶酶基基因因的的重重组组质质粒粒通通过过 转转 入入猪猪的的受受精精卵卵中中。该该受受精精卵卵培培养养至至一一定定时时期期可可通通 过过 方方法法,从从而而一一次次得得到到多多个个转转 基基因因猪猪个个体体。(4 4)假假设设这这些些转转基基因因动动、植植物物进进入入生生态态环环境境中中,对对生生 态态环环境境有有何何影影响响？第二十三页，编辑于星期五：四点 四十三分
31、。解解 析析 (1 1)蛋蛋 白白 质质 工工 程程 首首 先先 要要 根根 据据 已已 有有 蛋蛋 白白 质质,从从 预预期期的的蛋蛋白白质质功功能能出出发发,设设计计预预期期的的蛋蛋白白质质结结构构,推推测测应应有有的的氨氨基基酸酸序序列列,找找到到相相应应的的脱脱氧氧核核苷苷酸酸序序 列列,合合成成目目的的基基因因,再再通通过过基基因因工工程程产产生生转转基基因因生生物物。(2 2)将将目目的的基基因因导导入入植植物物细细胞胞的的方方法法有有：农农杆杆菌菌转转 化化 法法、基基 因因 枪枪 法法 和和 花花 粉粉 管管 通通 道道 法法,其其 中中 有有 8 80 0%的的 转转 基因植
32、物都是通过农杆菌转化法产生的。基因植物都是通过农杆菌转化法产生的。(3 3)动动物物细细胞胞核核的的全全能能性性受受细细胞胞质质的的抑抑制制,故故 目目 的的 基基因因需需注注入入到到受受精精卵卵中中,再再将将注注射射了了目目的的基基因因的的受受 精精 卵卵 移移 植植 到到 雌雌 性性 动动 物物 的的 输输 卵卵 管管 或或 子子 宫宫 内内,使使 其其 发发 育育 成具有新性状的动物。成具有新性状的动物。(4)(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。第二十四页，编辑于星期五：四点 四十三分。答案答案 (1)(1)分子结构及预期功能分子结构及预期功能
33、基因基因 (2 2)农农杆杆菌菌浸浸染染法法 首首先先将将目目的的基基因因与与质质粒粒组组合合,构构建建基基因因表表达达载载体体,将将含含目目的的基基因因的的表表达达载载体体导导入入 植植物物细细胞胞,通通过过植植物物组组织织培培养养获获得得表表现现新新性性状状的的植植物物 (3)(3)显微注射法显微注射法 胚胎分割胚胎分割 (4 4)转转基基因因生生物物及及其其产产品品对对生生物物多多样样性性、生生态态环环境境 可可能能产产生生的的影影响响主主要要表表现现在在以以下下几几个个方方面面：转转 基基 因因 生生 物物 打打 破破 了了 物物 种种 的的 原原 有有 界界 限限,改改 变变 了了
34、物物 质质 循循 环环 和和能能量量流流动动,对对生生态态系系统统的的稳稳定定性性造造成成破破坏坏;重重 组组D DN NA A与与微微生生物物杂杂交交,可可能能出出现现对对动动、植植物物和和人人类类第二十五页，编辑于星期五：四点 四十三分。有有害害的的病病原原微微生生物物;增增加加目目标标害害虫虫的的抗抗性性和和进进化化 速速 度度;转转基基因因植植物物通通过过传传粉粉进进行行基基因因转转移移,导导 致致 超超 级级 杂杂 草草 出出 现现;转转 基基 因因 植植 物物 的的 花花 粉粉 如如 含含 有有 有有 毒毒 蛋蛋 白白或或过过敏敏蛋蛋白白,通通过过蜜蜜蜂蜂的的采采集集,很很可可能能
35、进进入入蜜蜜蜂蜂 中中,再再经经过过食食物物链链的的传传递递,最最后后有有可可能能进进入入其其他他动动 物和人体内。物和人体内。第二十六页，编辑于星期五：四点 四十三分。定时检测定时检测组题说明组题说明特别推荐特别推荐 热点材料与知识间横向联系综合题热点材料与知识间横向联系综合题5 5；基因工程与其他技术手段联系综合题基因工程与其他技术手段联系综合题3 3、4 4。考点考点题号题号基因工程应用基因工程应用1 1、2 2、3 3、4 4、5 5、6 6、7 7蛋白质工程蛋白质工程5 5、8 8第二十七页，编辑于星期五：四点 四十三分。1 1.在在植植物物基基因因工工程程中中,获获取取目目的的基基
36、因因后后,用用农农杆杆菌菌中中 的的T Ti i质质粒粒作作为为载载体体,把把目目的的基基因因重重组组入入T Ti i质质粒粒上上的的 T T-D DN NA A片片段段中中,再再将将重重组组的的T T-D DN NA A导导入入植植物物细细胞胞中中,经经 植植 物物 组组 织织 培培 养养 得得 到到 转转 基基 因因 植植 物物。(1 1)科科学学家家在在进进行行上上述述实实验验操操作作时时,要要用用同同一一种种 分分别别切切割割质质粒粒和和目目的的基基因因,质质粒粒的的 黏黏性性末末端端与与目目的的基基因因D DN NA A片片段段的的黏黏性性末末端端的的“缝缝 合合 需需 要要 的的
37、帮帮 助助。(2 2)将将携携带带抗抗除除草草剂剂基基因因的的重重组组T Ti i质质粒粒导导入入二二倍倍体体 油油菜菜细细胞胞,经经培培养养、筛筛选选获获得得一一株株有有抗抗除除草草剂剂特特性性第二十八页，编辑于星期五：四点 四十三分。的的转转基基因因植植株株。经经分分析析,该该植植株株含含有有一一个个携携带带目目的的 基基因因的的T T-D DN NA A片片 段段,因因此此可可以以把把它它看看作作是是杂杂合合子子。理理论论上上,在在该该转转基基因因植植株株自自交交后后的的F F1 1代代中中,仍仍具具有有抗抗 除除草草剂剂特特性性的的植植株株占占总总数数的的 ,原原因因是是 。(3 3)
38、种种植植上上述述转转基基因因油油菜菜,它它所所携携带带的的目目的的基基因因可可 以以通通过过花花粉粉传传递递给给近近缘缘物物种种,造造成成“基基因因污污染染。如如果果把把目目的的基基因因导导入入叶叶绿绿体体D DN NA A中中,就就可可以以防防止止 “基基因因污污染染,原原因因是是 。第二十九页，编辑于星期五：四点 四十三分。解解 析析 (1 1)基基因因工工程程操操作作时时,要要用用同同一一种种限限制制性性核核 酸酸内内切切酶酶切切割割质质粒粒和和目目的的基基因因,质质粒粒的的黏黏性性末末端端与与 目目的的基基因因D DN NA A片片段段的的黏黏性性末末端端的的“缝缝合合需需要要D DN
39、 NA A 连连接接酶酶的的帮帮助助。(2 2)由由“把把它它看看作作是是杂杂合合子子,可可 以以判判断断抗抗除除草草剂剂基基因因为为显显性性,杂杂合合子子自自交交后后代代显显性性 性性状状占占3 3/4 4。(3 3)因因为为花花粉粉中中几几乎乎没没有有细细胞胞质质,所所以以 叶叶绿绿体体D D N N A A不不会会通通过过花花粉粉传传递递。答答 案案 (1 1)限限 制制 性性 核核 酸酸 内内 切切 酶酶 D DN NA A连连 接接 酶酶 (2 2)3 3/4 4 雌雌、雄雄配配子子各各有有1 1/2 2含含抗抗除除草草剂剂基基因因的的可可 能能,受受精精时时,雌雌、雄雄配配子子随随
40、机机结结合合 (3 3)花花粉粉中中几几 乎乎 没没 有有 细细 胞胞 质质,叶叶 绿绿 体体D DN NA A不不 会会 通通 过过 花花 粉粉 传传 递递第三十页，编辑于星期五：四点 四十三分。2.2.科学家通过基因工程科学家通过基因工程,成功培育出能抗棉铃虫的棉成功培育出能抗棉铃虫的棉 花植株花植株抗虫棉抗虫棉,其过程大致如以以下图所示：其过程大致如以以下图所示：(1)(1)细菌的基因之所以能在棉花细胞内表达细菌的基因之所以能在棉花细胞内表达,产生产生 抗性抗性,其原因是其原因是 。第三十一页，编辑于星期五：四点 四十三分。(2)(2)上述过程中上述过程中,将目的基因导入棉花细胞内使用将
41、目的基因导入棉花细胞内使用 的方法是的方法是 ,这种导入方法较经济、这种导入方法较经济、有效。目的基因能否在棉株体内稳定维持和表达有效。目的基因能否在棉株体内稳定维持和表达 其遗传特性的关键是目的基因是否插入到受体细其遗传特性的关键是目的基因是否插入到受体细 胞染色体胞染色体DNADNA上上,这需要通过检测才能知道这需要通过检测才能知道,检测采检测采 用的最好方法是用的最好方法是 。(3)(3)上述基因工程中的核心步骤是上述基因工程中的核心步骤是 ,其目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在其目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且并且 可以可以 给下一代给下一代,同时同时,使目的基因使目的基因
42、 能够表达和发挥作用。能够表达和发挥作用。第三十二页，编辑于星期五：四点 四十三分。(4 4)利利用用基基因因工工程程技技术术培培育育抗抗虫虫棉棉,与与诱诱变变育育种种和和 杂杂交交育育种种方方法法相相比比,具具 有有 和和 等等 突突 出出 的的 优优 点点,但但 是是 目目 前前 基基 因因 工工 程程 仍仍 不不 能能 取取 代代 杂杂 交交 育育 种种和和诱诱变变育育种种。与与基基因因工工程程技技术术相相比比,杂杂交交育育种种和和 诱诱变变育育种种方方法法主主要要具具有有 的的 优优 点点。答答 案案 (1 1)它它们们共共用用一一套套遗遗传传密密码码 (2 2)农农 杆杆 菌菌 转转
43、 化化 法法 D DN NA A分分子子杂杂交交技技术术 (3 3)基基因因表表达达载载体体的的构构 建建 遗遗 传传 (4 4)目目 的的 性性 强强 克克 服服 远远 缘缘 杂杂 交交 不不 亲亲 和和 性性(或或 能能 有有 效效 地地 打打 破破 物物 种种 的的 生生 殖殖 隔隔 离离 界界 限限)操操 作作 简便易行简便易行第三十三页，编辑于星期五：四点 四十三分。3.3.应用生物工程技术能获得人们需要的生物新品种应用生物工程技术能获得人们需要的生物新品种 或新产品。请据图答复以下问题：或新产品。请据图答复以下问题：第三十四页，编辑于星期五：四点 四十三分。(1)(1)在培育转人生
44、长激素基因牛的过程中在培育转人生长激素基因牛的过程中,过程过程 需要的工具酶是需要的工具酶是 ,过程常用的过程常用的 方法是方法是 。(2)(2)转基因牛可通过分泌的乳汁来生产人生长激素转基因牛可通过分泌的乳汁来生产人生长激素,那么说明基因工程能够突破自然界的那么说明基因工程能够突破自然界的 。在基因表达载体中在基因表达载体中,人生长激素基因的前端必须有人生长激素基因的前端必须有 。过程培养到一定阶段过程培养到一定阶段,可以采用可以采用 技术技术,培育出多头完全相同培育出多头完全相同 的转基因牛犊。的转基因牛犊。(3)prG (3)prG能激发细胞不断分裂能激发细胞不断分裂,通过基因工程导入该
45、通过基因工程导入该第三十五页，编辑于星期五：四点 四十三分。调调控控基基因因来来制制备备单单克克隆隆抗抗体体,最最 可可 能能 是是 细细 胞胞,代代表表的的细细胞胞具具有有 的的 特特 点点。(4 4)在在抗抗虫虫棉棉培培育育过过程程中中,进进行行过过程程最最常常用用的的方方 法是法是 。解解析析 基基因因工工程程中中用用到到的的工工具具有有限限制制酶酶、D DN NA A 连连 接接 酶酶和和载载体体。基基因因工工程程的的步步骤骤为为第第一一步步为为提提取取目目的的 基基 因因;第第二二步步为为目目的的基基因因的的整整合合,形形成成重重组组质质粒粒或或 重重 组组 D DN NA A;第第
46、三三步步导导入入宿宿主主细细胞胞;第第 四四 步步 检检 测测 与与 表表 达达。在在 将将 目目 的的 基基 因因 导导 入入 受受 体体 细细 胞胞 时时,在在 细细 胞胞 工工 程程 中中 常常用用显显微微注注射射技技术术来来实实现现。受受体体细细胞胞是是植植物物细细胞胞 时时,常常用用农农杆杆菌菌转转化化法法。而而在在得得到到目目的的细细胞胞之之后后可可第三十六页，编辑于星期五：四点 四十三分。进进 一一 步步 培培 育育 成成 个个 体体 或或 者者 进进 行行 胚胚 胎胎 分分 割割 移移 植植 得得 到到 多多 个个个个体体。在在动动物物细细胞胞工工程程中中,细细胞胞融融合合是是
47、获获得得单单克克 隆隆抗抗体体的的前前提提,得得到到的的细细胞胞既既能能无无限限增增殖殖又又能能产产生生 特特异异性性抗抗体体。基基因因工工程程能能否否成成功功的的标标志志是是基基因因能能 否否成成功功表表达达,即即能能否否进进行行转转录录和和翻翻译译。所所以以基基因因要要 表达必须要有启动子的启动。表达必须要有启动子的启动。答案答案 (1)(1)限制酶、限制酶、DNADNA连接酶连接酶 显微注射法显微注射法 (2 2)生生 殖殖 隔隔 离离 启启 动动 子子 胚胚胎胎分分割割移移植植(胚胚 胎胎 分分 割割 和胚胎移植和胚胎移植)(3)(3)浆浆 既能无限增殖又能产生特异性抗体既能无限增殖又
48、能产生特异性抗体 (4)(4)农杆菌转化法农杆菌转化法第三十七页，编辑于星期五：四点 四十三分。4 4.2 20 00 07 7年年1 11 1月月2 20 0日日,日日本本学学者者S Sh hi in ny ya a Y Ya am ma an na ak ka a和和 美美 国国 学学 者者J Ja am me es s T Th ho om ms so on n分分 别别 在在?细细 胞胞?和和?科科 学学?杂杂志志上上发发表表重重量量级级论论文文,他他们们用用逆逆转转录录病病毒毒为为“分分 子子运运输输车车,用用“化化学学剪剪刀刀和和“化化学学浆浆糊糊将将四四 个个不不同同作作用用的的
49、关关键键基基因因转转入入体体细细胞胞内内,令令其其与与原原有有 基基因因发发生生重重组组,然然后后让让体体细细胞胞重重新新返返回回到到“生生命命原原 点点,变变成成一一个个多多功功能能的的干干细细胞胞,具具有有胚胚胎胎干干细细胞胞 的的 特特 性性。得得 知知 此此 消消 息息 后后,“多多 利利 羊羊 之之 父父 I Ia an n W Wi il lm mu ut t随随即即宣宣布布放放弃弃用用体体细细胞胞核核移移植植技技术术研研究究胚胚 胎胎干干细细胞胞,他他认认为为此此种种新新方方法法才才是是今今后后治治疗疗疑疑难难病病 症症的的关关键键。第三十八页，编辑于星期五：四点 四十三分。(1
50、 1)传传统统的的细细胞胞核核移移植植技技术术,如如多多利利羊羊的的培培育育过过程程 中中,用用到到的的受受体体细细胞胞是是 。(2 2)让让体体细细胞胞回回到到“生生命命原原点点,帮帮助助其其恢恢复复 ,类类似似于于植植物物组组织织培培养养中中的的 过过 程程。(3 3)在在基基因因工工程程中中,被被用用作作“分分子子运运输输车车的的除除了了 病病毒毒外外,还还 有有 ,后后者者的的形形状状呈呈 ,化化 学学本本质质是是 。文文中中提提到到的的“化化学学剪剪刀刀和和 “化化学学浆浆糊糊分分别别是是指指 。第三十九页，编辑于星期五：四点 四十三分。(4)(4)以下四条以下四条DNADNA分子分