高考生物总复习基因工程课件.ppt

第35讲 基因工程 考纲导航 1.基因工程的诞生()。2.基因工程的原理及技术(含PCR技术)()。3.基因工程的应用()。4.蛋白质工程()。,考点一 基因工程的操作工具 1基因工程的概念 (1)供体：提供_。 (2)操作环境：_。 (3)操作水平：_水平。 (4)原理：_。,目的基因,体外,分子,基因重组,(5)受体：表达目的基因。 (6)本质：性状在_体内的表达。 (7)优点：克服_的障碍，定向改造生物的_性状。 2DNA重组技术的基本工具 (1)限制性核酸内切酶(限制酶) 来源：主要从_生物中分离纯化而来。,受体,远缘杂交不亲和,遗传,原核,切割后末端的种类：,(2)DNA连接酶 作用：将限制酶切割下来的DNA片段_。 类型,拼接成DNA分子,大肠杆菌,黏性末端,黏性末端和平末端,磷酸二酯键,DNA连接酶和限制酶的关系 (3)载体,其他载体：噬菌体衍生物、_等。 具备的条件： a能在宿主细胞内_并大量复制。 b有_切割位点，以便与外源基因连接。 c具有特殊的_，以便进行筛选。 作用： a作为_，将目的基因转移到宿主细胞内。 b利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量_。,动植物病毒,稳定保存,一个至多个限制酶,标记基因,运载工具,复制,【判断与思考】 1判断下列说法的正误。 (1)限制性核酸内切酶、DNA连接酶和质粒是基因工程中常用的三种工具酶。() (2)切割质粒的限制性核酸内切酶均能特异性地识别6个核苷酸序列。() (3)DNA连接酶能将两碱基间通过形成的氢键连接起来。(),(4)Ecoli DNA连接酶既可连接平末端，又可连接黏性末端。() (5)载体的作用是携带目的基因导入受体细胞中，使之稳定存在并表达。() 2根据题图，回答问题。 下图中的图1和图2分别表示的是EcoR限制酶和Sma限制酶的作用示意图。请据图回答：,(1)EcoR限制酶和Sma限制酶识别的碱基序列及切割的位点分别是什么？ 【提示】 EcoR限制酶识别的碱基序列是GAATTC，切割位点在G和A之间；Sma限制酶识别的碱基序列是CCCGGG，切割位点在C和G之间。 (2)以上实例说明限制酶具有_。 (3)要将图2中的末端再连接起来，需要_连接酶。,专一性,T4DNA,考法1 限制性核酸内切酶、DNA连接酶等酶的作用 1(2018北京海淀区海淀实验中学高三月考)下图甲、乙中的箭头表示三种限制性核酸内切酶的酶切位点，Ampr表示氨苄青霉素抗性基因，neo表示新霉素抗性基因。下列叙述正确的是( ),A图甲中的质粒用BamH切割后，含有4个游离的磷酸基团 B用Pst和Hind酶切，可以保证重组DNA序列的唯一性 C在构建重组质粒时，可用Pst和BamH切割质粒和外源DNA D导入目的基因的大肠杆菌可在含氨苄青霉素的培养基中生长,【解析】 图甲中的质粒只有一个BamH切割位点，切割后形成一个直链DNA，含2个游离的磷酸基团，A错误；用Pst和Hind酶切质粒切成两个片段，用Pst和Hind酶能将外源DNA切成三段，只有含目的基因的片段通过DNA连接酶与质粒连接形成的重组质粒符合要求，而另一个重组质粒无目的基因，不符合要求，从而保证重组DNA序列的唯一性，B正确；BamH切割位点在目的基因上，不能用该酶切割外源DNA，C错误；导入目的基因的大肠杆菌，其重组质粒是用Pst和Hind酶切割的，其中的Ampr(氨苄青霉素抗性基因)已被破坏，D错误。 【答案】 B,2(2016课标全国卷)图(a)中的三个DNA片段上依次表示出了EcoR、BamH和Sau3A三种限制性内切酶的识别序列与切割位点，图(b)为某种表达载体的示意图(载体上的EcoR、Sau3A的切点是唯一的)。,根据基因工程的有关知识，回答下列问题： (1)经BamH酶切后得到的目的基因可以与上述表达载体被_酶切后的产物连接，理由是_ _。 (2)若某人利用图(b)所示的表达载体获得了甲、乙、丙三种含有目的基因的重组子，如图(c)所示。这三种重组子中，不能在宿主细胞中表达目的基因产物的有_，不能表达的原因是_ _。,(3)DNA连接酶是将两个DNA片段连接起来的酶，常见的有_和_，其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是_。,【解析】 (1)分析图(a)可知，限制酶Sau3A与BamH切割DNA后形成的黏性末端相同，故经这两种酶切割得到的产物可以用DNA连接酶进行连接。(2)构建基因表达载体时，为保证目的基因能在宿主细胞中成功表达，目的基因应插入在启动子和终止子之间，据此可判断甲、丙均不符合要求，目的基因均不能被转录。,(3)常见的DNA连接酶有EcoliDNA连接酶和T4DNA连接酶，其中T4DNA连接酶既能连接黏性末端又能连接平末端。 【答案】 (1)Sau3A 两种酶切割后产生的片段具有相同的黏性末端 (2)甲和丙 甲中目的基因插入在启动子的上游，丙中目的基因插入在终止子的下游，二者的目的基因均不能被转录 (3)EcoliDNA连接酶 T4DNA连接酶 T4DNA连接酶,【总结归纳】 与DNA相关的五种酶的比较,考法2 载体的作用及特点分析 3(2016课标全国卷)某一质粒载体如图所示，外源DNA插入到Ampr或Tetr中会导致相应的基因失活(Ampr表示氨苄青霉素抗性基因，Tetr表示四环素抗性基因)。有人将此质粒载体用BamH酶切后，与用BamH酶切获得的目的基因混合，加入DNA连接酶进行连接反应，用得到的混合物直接转化大肠杆菌。结果大肠杆菌有的未被转化，有的被转化。被转化的大肠杆菌有三种，分别是含有环状目的基因、含有质粒载体、含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌。回答下列问题：,(1)质粒载体作为基因工程的工具，应具备的基本条件有_(答出两点即可)，而作为基因表达载体，除满足上述基本条件外，还需具有启动子和终止子。 (2)如果用含有氨苄青霉素的培养基进行筛选，在上述四种大肠杆菌细胞中，未被转化的和仅含环状目的基因的细胞是不能区分的，其原因是_；并且_和_的细胞也是不能区分的，其原因是_。在上述筛选的基础上，若要筛选含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌单菌落，还需使用含有_的固体培养基。,(3)基因工程中，某些噬菌体经改造后可以作为载体，其DNA复制所需的原料来自于_。 【解析】 (1)质粒作为载体应具备的基本条件有：能自我复制、具有标记基因、含有一至多个限制酶切割位点等。(2)由题意可知，未被转化的和仅含环状目的基因的细胞中均不含有氨苄青霉素抗性基因，所以在含有氨苄青霉素的培养基上均不能生长。,质粒载体上含有氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因，插入了目的基因的重组质粒中仅含有氨苄青霉素抗性基因，所以含有质粒载体和含有插入了目的基因的重组质粒的细胞均能在含有氨苄青霉素的培养基上生长，但前者可以在含有四环素的培养基上生长而后者不能，所以可用含有四环素的培养基，筛选出含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌单菌落。(3)噬菌体属于病毒，病毒增殖过程中所需的原料、酶等均来自于受体细胞。,【答案】 (1)能自我复制、具有标记基因 (2)二者均不含有氨苄青霉素抗性基因，在该培养基上均不生长 含有质粒载体 含有插入了目的基因的重组质粒(或答含有重组质粒) 二者均含有氨苄青霉素抗性基因，在该培养基上均能生长 四环素 (3)受体细胞,【总结归纳】 载体上标记基因的标记原理 载体上的标记基因一般是一些抗生素的抗性基因。目的基因要转入的受体细胞没有抵抗相关抗生素的能力。当含有抗生素抗性基因的载体进入受体细胞后，抗性基因在受体细胞内表达，使受体细胞能够抵抗相应抗生素，所以在受体细胞的培养体系中加入该种抗生素就可以只保留转入载体的受体细胞，原理如下图所示：,考点二 基因工程的基本操作程序 1.目的基因的获取 (1)从基因文库中获取 基因文库包括：_和_ (其中的cDNA文库是利用_法获取的)。 (2)利用PCR技术扩增 变性(_)：双链DNA模板在热作用下，_断裂，形成单链。,基因组文库,部分基因文库,反转录,9095,氢键,复性(_)：_与DNA模板结合，形成局部双链。 延伸(_)：在_酶的作用下，合成与模板互补的子链。 循环重复上述过程， n次循环后，目的基因的量将被扩增_倍。 (3)利用化学方法人工合成：基因比较小，_已知时，选择该方法。,5560,7075,引物,Taq,2n,核苷酸序列,2基因表达载体的构建 (1)通常用_酶切割目的基因和质粒，然后用_酶将二者连接，改造后成为基因表达载体。 (2)组成：目的基因、_基因、_子、终止子和_原点。 【知识拓展】 基因表达载体中启动子、终止子的来源 (1)如果目的基因是从自然界中已有的物种中分离出来的，目的基因中已含有启动子、终止子。在构建基因表达载体时，不需要在质粒上接上特定的启动子、终止子。,同一种限制,DNA连接,标记,启动,复制,(2)如果目的基因是通过人工方法合成的，或通过cDNA文库获得的，则目的基因是不含启动子和终止子的。因此，在构建基因表达载体时，需要在与质粒结合之前，在目的基因的前后端接上特定的启动子、终止子。,3将目的基因导入受体细胞,体细胞或受精卵,受精卵,原核细胞,4.目的基因的检测与鉴定 (1)分子水平的检测 利用_技术检测目的基因是否插入。 利用_技术检测目的基因的转录。 利用_技术检测目的基因的翻译。 (2)个体水平的鉴定，如抗虫、抗病的接种实验等。,DNA分子杂交,分子杂交,抗原抗体杂交,【判断与思考】 1判断下列说法的正误。 (1)基因表达载体中含有启动子和密码子。() (2)如果某种生物的cDNA文库中的某个基因与该生物的基因组文库中的某个基因控制的性状相同，则这两个基因的结构也完全相同。() (3)Taq酶是用PCR仪对DNA分子扩增过程中常用的一种耐高温的DNA连接酶。(),(4)表达载体的复制和胰岛素基因的表达均启动于复制原点。() (5)用PCR方法扩增目的基因时不必知道基因的全部序列。() (6)PCR体系中一定要添加从受体细胞中提取的DNA聚合酶。() (7)外源DNA必须位于重组质粒的启动子和终止子之间才能进行复制。(),2根据题图，回答问题。 如图为抗虫棉的培育过程，请据图回答下列问题：,(1)该基因工程中的目的基因和载体分别是什么？一般情况下，为什么要用同一种限制酶处理目的基因和载体？ 【提示】 目的基因是Bt毒蛋白基因，载体是Ti质粒。用同一种限制酶处理目的基因和载体，可以获得相同的黏性末端，便于构建基因表达载体。,(2)该实例中，采用何种方法导入目的基因？为什么目的基因可以整合到染色体的DNA上？ 【提示】 采用的方法是农杆菌转化法，由于Ti质粒上的TDNA可转移到受体细胞且能整合到受体细胞的染色体DNA上，而目的基因又插入到了TDNA上，所以目的基因可以整合到受体细胞的染色体DNA上。,(3)该实例中，检测目的基因是否表达常见的方法有哪两种？ 【提示】 抗原抗体杂交法、用棉叶饲喂棉铃虫。,考法1 目的基因的获取及基因表达载体的构建 1(2018天津市耀华中学高三上学期月考)内皮素(ET)是一种含21个氨基酸的多肽，具有强烈的血管收缩和促进平滑肌细胞增殖等作用，其功能异常与高血压、糖尿病、癌症等有着密切联系。ET主要通过与靶细胞膜上的ET受体结合而发挥生物学效应。,ETA是ET的主要受体，科研人员试图通过构建表达载体，实现ETA基因在细胞中高效表达，为后期ETA的体外研究以及拮抗剂的筛选、活性评价等奠定基础，其过程如图所示，图中SNAP基因是一种荧光蛋白基因，限制酶Apa的识别序列为CCCGGG，限制酶Xho的识别序列为CTCGAG。请分析回答下列问题：,(1)完成过程需要加入缓冲液、原料、引物、dNTP和_酶等。 (2)过程和中，限制酶Xho切割DNA，使_键断开，形成_。 (3)构建的重组表达载体，目的基因上游的启动子是_的部位，进而可驱动基因的转录。其中氨苄青霉素抗性基因的作用是_。除图中所标出的结构外，基因表达载体还应具有的结构是_。,(4)过程要用_预先处理大肠杆菌，使其成为处于容易吸收外界DNA的感受态细胞。 (5)将SNAP基因与ETA基因结合构成融合基因，其目的是有利于检测_。,【解析】 表示通过逆转录法获得目的基因，表示构建基因表达载体，表示限制酶切割质粒，表示将重组质粒导入受体细胞，表示目的基因的检测。构建基因表达载体时，目的基因上游的启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因的转录。将目的基因导入大肠杆菌时，需用Ca2处理使其处于感受态，容易吸收外界DNA。SNAP基因是一种荧光蛋白基因，与ETA基因结合构成融合基因，可用于检测ETA基因能否表达及表达量。,(1)过程是逆转录过程，需要逆转录酶的催化。(2)限制酶切割DNA，使磷酸二酯键断开，形成黏性末端。(3)目的基因上游的启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位，从而驱动基因的转录。其中氨苄青霉素抗性基因是标记基因，用于筛选含有目的基因(ETA基因)的受体细胞。基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子、标记基因，所以除图中所标出的结构外，还应有终止子。(4)过程将目的基因导入大肠杆菌，要用CaCl2处理，使之处于感受态，容易吸收外界DNA。(5)SNAP基因是一种荧光蛋白基因，与ETA基因结合构成融合基因，可用于检测ETA基因能否表达及表达量。,【答案】 (1)反转录(逆转录) (2)磷酸二酯 黏性末端 (3)RNA聚合酶识别和结合 筛选含有目的基因(ETA基因)的受体细胞 终止子 (4)CaCl2 (5)ETA基因能否表达及表达量,2(2018江苏省扬州市高邮中学高三阶段检测)嗜热菌可以生活在98 的高温环境中，研究发现其耐热性与基因H的表达产物有关。下图表示某研究小组利用大肠杆菌对H基因实行的克隆和表达过程，其中Nde、EcoR、Hind 、Sal四种限制酶的识别序列和酶切位点分别为CATATG、GAATTC、AAGCTT、GTCGAC，请分析回答下列问题：,(1)图中的结构A是_，主要作用是_。一个完整的基因表达载体组成，除了质粒1中所示结构以外还应该含有_。 (2)用图中质粒1和H基因构成重组质粒，应选用_两种限制酶进行切割，影响限制酶处理效果的因素可能有_(多选)。,反应温度 缓冲液pH 限制酶的浓度 DNA样品的纯度 (3)实验中发现，重组质粒导入大肠杆菌后H基因的表达效率很低，但在含有质粒2(辅助性质粒)的细胞中，H基因可以高效表达。为了筛选出转入了两种质粒的受体菌，应在筛选平板培养基中添加_，整个实验过程应保持_操作。,(4)PCR反应中引物的设计非常关键，据图分析，扩增H基因时应选择的一对引物是_。 A引物：GCGAATTC，引物：CTCATATG B引物：GAATTCCC，引物：CATATGAG C引物： GGAAGCTT，引物：AAGCTTCC D引物：CTCATATG，引物：AACCTTAACCTT,【解析】 本题结合基因结构图和运载体结构图，考查基因工程的技术和原理，重点是限制酶和DNA连接酶，要求学生认真分析题图，能根据图中信息选择合适的限制酶，准确判断使用DNA连接酶连接的结果，再运用所学的知识答题。解答本题的关键是熟记并理解基因工程的基本操作程序并形成清晰的知识网络。,(1)据题图分析，由质粒1的结构及质粒1和重组质粒上都具有A可推知，A是启动子，其作用是提供RNA聚合酶特异性识别结合位点，驱动基因转录。一个完整的基因表达载体组成包括启动子、终止子、目的基因和标记基因，而质粒1中已经含有启动子和标记基因(抗生素A抗性基因)，故答案是目的基因、终止子。,(2)结合四种限制酶的识别序列和酶切位点，确定用图中质粒1和H基因构建重组质粒，应选用Nde、EcoR两种限制酶进行切割，影响酶的因素都影响限制酶的处理效果，所以可能有温度、PH、酶浓度和底物的纯度，即。 (3)对两种质粒的标记基因进行分析后可知，质粒1上含有抗生素A的抗性基因，质粒2上含有抗生素B的抗性基因，所以应在筛选平板培养基中添加抗生素A和抗生素B。根据微生物的培养条件可知整个实验过程应保持无菌操作。,(4)分析切割质粒和目的基因的两种限制酶Nde、EcoR的识别序列和切割位点，发现A、B选项的引物中有Nde的识别序列CATATG，而A、B选项的引物中都有EcoR的识别序列GAATTC，而C、D项中都不含，所以应选择A、B。 【答案】 (1)启动子 提供RNA聚合酶特异性识别结合位点，驱动基因转录 目的基因、终止子(和复制原点) (2)Nde、EcoR 、 (3)抗生素A和抗生素B 无菌 (4)A、B,【总结归纳】 1.几种目的基因获取方法的比较,2.基因表达载体中启动子、终止子的来源 (1)如果目的基因是从自然界中已有的物种中分离出来的，在构建基因表达载体时，不需要在质粒上目的基因的前后端接上特定的启动子、终止子，因为目的基因中已含有启动子、终止子。,(2)如果目的基因是通过人工方法合成的，或通过cDNA文库获得的，则目的基因是不含启动子和终止子的。若只将基因的编码序列导入受体生物中，目的基因没有启动子、终止子，是无法转录的，因此，在构建基因表达载体时，需要在与质粒结合之前，在目的基因的前后端接上特定的启动子、终止子。,考法2 目的基因的导入、检测与鉴定 3(2018天津市新华中学高三上学期月考)为获得抗病毒的马铃薯植株，往往采用转基因技术，将一种目的基因转移到马铃薯体内，其过程大致如下图所示。下列说法错误的是( ),A该转基因马铃薯产生的配子中不一定含有目的基因 B若使表达的蛋白质含量增高，应修饰目的基因编码区 C导入农杆菌之前要用CaCl2处理土壤农杆菌，目的是增大细胞壁的通透性 D检测转化成功的农杆菌，需要基因表达载体上含有标记基因，检测目的基因在马铃薯体内能否成功转录可采用DNA探针技术,【解析】 根据题干信息和图形分析可知，该转基因马铃薯产生的配子中可能含有目的基因，也可能不含目的基因，A正确；若使表达的蛋白质含量增高，应该修饰目的基因非编码区，而编码区修饰后会导致蛋白质结构发生改变，B错误；导入农杆菌之前要用CaCl2处理土壤农杆菌，目的是增大细胞壁的通透性，使之成为感受态，C正确；检测转化成功的农杆菌，需要基因表达载体上含有标记基因，检测目的基因在马铃薯体内能否成功转录可采用DNA探针技术，D正确。 【答案】 B,4(2018天津市耀华中学高三上学期月考)下表是基因工程操作中鉴定含目的基因植株的4种方法。请预测同一后代种群中，4种方法检出的含目的基因植株的比例最小的是( ),【解析】 PCR扩增技术可以在体外大量增殖目的基因，A含量最多；导入到受体细胞中的目的基因不一定完成转录，则利用分子杂交检测目的基因转录产物，含量不一定多；导入到受体细胞中的目的基因不一定完成表达，则利用分子杂交检测目的基因转录产物，含量不一定多；将目的基因(抗除草剂基因)导入受体细胞的概率较小，则喷洒除草剂检测幼苗，其中抗除草剂幼苗出现的概率较低，故D项检出的含目的基因植株的比例最小，故选D。 【答案】 D,考点三 基因工程的应用和蛋白质工程 1基因工程的应用 (1)乳腺生物反应器 优点：产量高、质量好、成本低、易提取等。 操作过程：获取目的基因构建基因表达载体显微注射导入哺乳动物受精卵中形成早期胚胎将胚胎移植到受体动物子宫内发育成转基因动物在雌性个体中目的基因表达，从分泌的乳汁中提取所需蛋白质。,(2)基因工程药品 生产方式：利用基因工程培育“工程菌”来生产药品。 a“工程菌”：用基因工程的方法，使外源基因得到高效率表达的菌类细胞株系，如含有人胰岛素基因的大肠杆菌菌株、含有抗虫基因的土壤农杆菌菌株等。 b通过基因工程生产的药品，从化学成分上分析都应该是蛋白质类。,成果：生产出细胞因子、_、疫苗、激素等。 (3)基因诊断 方法：_ (即DNA探针法)。 主要过程： 将互补的双链DNA解旋 获得单链DNA片段 用同位素、荧光分子或化学发光催化剂标记单链DNA片段,抗体,DNA分子杂交技术, 引入待检测的DNA样品中 检测DNA样品 (4)基因治疗 方法：基因置换、基因修复、基因增补、基因失活等。 类型： a_基因治疗：先从病人体内获得某种细胞进行培养，然后在体外完成转移，再筛选成功转移的细胞扩增培养，最后重新输入患者体内，如腺苷酸脱氨酶基因的转移。,体外,b_基因治疗：用基因工程的方法，直接向人体组织细胞中转移基因的方法。 2蛋白质工程 (1)流程图,体内,A_，B._ ，C._ ，D._ ，E._ 。 (2)结果：改造了现有蛋白质或制造出_。 (3)应用：主要集中应用于对_进行改造，改良生物性状。,转录,翻译,分子设计,多肽链,预期功能,新的蛋白质,现有蛋白质,【判断与思考】 判断下列说法的正误。 (1)抗虫基因即使成功地插入到植物细胞染色体上也未必能正常表达。() (2)应用DNA探针技术，可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在及其完全表达。() (3)将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，获得能产生人干扰素的菌株。(),(4)利用乳腺生物反应器能够获得一些重要的医药产品，如人的血清白蛋白，这是因为将人的血清白蛋白基因导入了动物的乳腺细胞中。() (5)为培育出抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体。() (6)蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子的结构。() (7)目前在抗菌性和溶血性均较强的多肽P1的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物，首先要做的是依据P1氨基酸序列设计多条模拟肽。(),考法1 基因工程的应用 1(2018四川省成都市龙泉第二中学高三月考)下图是利用现代生物工程技术治疗遗传性糖尿病(基因缺陷导致胰岛B细胞不能正常合成胰岛素)的过程设计图解，请据图回答下列问题：,(1)图中所示的结构是_，所示的细胞是_。 (2)图中、所示的生物工程技术分别属于_、_。此外图示过程还应用了哪些生物工程技术？_。(至少一种) (3)过程通常用做受体细胞的原因是细胞尚未_。,(4)DNA重组技术需要的基本工具有_ _。 (5)图示方法与一般的异体移植相比最大的优点是_。,【解析】 图示是利用现代生物工程技术治疗遗传性糖尿病的过程图解。图中表示体细胞核；表示体细胞核移植过程；表示采用基因工程技术将胰岛B细胞基因导入受体细胞。图中涉及的现代生物技术有基因工程、核移植技术、动物细胞培养、早期胚胎培养等技术。 (1)图中所示是细胞核；是来自囊胚的内细胞团细胞(或胚胎干细胞)。,(2)图中采用了核移植技术；采用了基因工程(或重组DNA)技术，此外图示过程还应用了细胞培养、早期胚胎培养等技术。 (3)过程通常用做受体细胞的原因是细胞尚未分化，其全能性高。 (4)基因工程技术需要的基本工具有限制性内切酶、DNA连接酶和运载体。,(5)图示方法属于自体移植，其与一般的异体移植相比最大的优点是没有排斥反应。 【答案】 (1)细胞核 内细胞团细胞(或胚胎干细胞) (2)核移植技术 基因工程(或重组DNA技术) 细胞培养、早期胚胎培养 (3)分化 (4)限制性内切酶、DNA连接酶和运载体 (5)没有排斥反应,考法2 蛋白质工程 2(2018长沙模拟)科学家对鼠源杂交瘤抗体进行改造，生产出效果更好的鼠人嵌合抗体，用于癌症治疗。下图表示形成鼠人嵌合抗体的过程，据图回答下列问题：,(1)改造鼠源杂交瘤抗体，生产鼠人嵌合抗体，属于_(生物工程)的范畴。 (2)图示过程是根据预期的_，设计_，最终必须对_进行操作，此操作中改变的是_。 (3)经过改造的鼠人嵌合抗体，与鼠源杂交瘤抗体相比较，突出的优点是_(从免疫角度考虑)。 (4)上述过程中对科学家来说难度最大的是_ _ _。,【解析】 (1)通过图示可知鼠人嵌合抗体是通过人工设计而形成的特定功能的蛋白质，其生产过程应属于蛋白质工程的范畴。(2)蛋白质工程的流程：预期蛋白质的功能设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因)。(3)从免疫的角度考虑，对人体来说鼠源抗体为抗原，若利用人的抗体与之嵌合，则排斥作用会减轻，对人体的副作用会减小。(4)由于蛋白质空间结构比较复杂，不易确定，所以成为蛋白质工程中最大的障碍。,【答案】 (1)蛋白质工程 (2)嵌合抗体功能 嵌合抗体的结构 基因 碱基对 (3)对人体的不良反应减小(排斥作用减轻，对人体的副作用减小) (4)设计嵌合抗体的空间结构,【总结归纳】 蛋白质工程与基因工程的比较 (1)区别,(2)联系 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工程。 基因工程中所利用的某些酶需要通过蛋白质工程进行修饰、改造。,1(2017北京卷)为了增加菊花花色类型，研究者从其他植物中克隆出花色基因C(图1)，拟将其与质粒(图2)重组，再借助农杆菌导入菊花中。,下列操作与实验目的不符的是( ) A用限制性核酸内切酶EcoR和连接酶构建重组质粒 B用含C基因的农杆菌侵染菊花愈伤组织，将C基因导入细胞 C在培养基中添加卡那霉素，筛选被转化的菊花细胞 D用分子杂交方法检测C基因是否整合到菊花染色体上,【解析】 用限制性核酸内切酶EcoR处理目的基因和质粒，可以使目的基因两侧和质粒产生相同的黏性末端，再用连接酶把切口连起来就能构建成重组质粒，A正确；农杆菌转化法适用于双子叶植物或裸子植物，菊花属于双子叶植物，故可用含C基因的农杆菌侵染菊花愈伤组织，将C基因导入细胞，B正确；质粒中只有潮霉素抗性基因，被转化的菊花细胞只对潮霉素具有抗性，在培养基中添加卡那霉素，不能筛选被转化的菊花细胞，C错误；检测目的基因是否整合到受体细胞的染色体上，可采用DNA分子杂交技术，D正确。 【答案】 C,2(2017全国卷)真核生物基因中通常有内含子，而原核生物基因中没有，原核生物没有真核生物所具有的切除内含子对应的RNA序列的机制。已知在人体中基因A(有内含子)可以表达出某种特定蛋白(简称蛋白A)。回答下列问题： (1)某同学从人的基因组文库中获得了基因A，以大肠杆菌作为受体细胞却未得到蛋白A，其原因是_。,(2)若用家蚕作为表达基因A的受体，在噬菌体和昆虫病毒两种载体中，不选用_作为载体，其原因是_。 (3)若要高效地获得蛋白A，可选用大肠杆菌作为受体。因为与家蚕相比，大肠杆菌具有_(答出两点即可)等优点。,(4)若要检测基因A是否翻译出蛋白A，可用的检测物质是_(填“蛋白A的基因”或“蛋白A的抗体”)。 (5)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明DNA是遗传物质做出了重要贡献，也可以说是基因工程的先导，如果说他们的工作为基因工程理论的建立提供了启示，那么，这一启示是_ _。,【解析】 (1)基因A的编码区中有内含子和外显子，在真核生物细胞内把内含子转录来的RNA切除，而原核生物细胞内基因转录后不切除，转录后直接表达，所以翻译形成的蛋白质不是A蛋白。 (2)由于噬菌体是专性寄生在细菌体内的病毒，无法侵染到真核生物家蚕细胞内，所以不能用噬菌体作为运载体。而家蚕属于昆虫，故可用昆虫病毒作为运载体。,(3)大肠杆菌作为受体菌具有繁殖周期短、易培养、产物易分离、不会造成基因污染等优点。 (4)检测目的基因是否表达通常用抗原抗体杂交技术，注入抗体看是否出现杂交带，若出现则表达。 (5)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明DNA是遗传物质做出了重要贡献，不仅证明了生物的遗传物质是DNA，还证明了DNA可以从一种生物转移到另一种生物个体。,【答案】 (1)基因A有内含子，在大肠杆菌中，其初始转录产物中与内含子对应的RNA序列不能被切除，无法表达出蛋白A (2)噬菌体 噬菌体的宿主是细菌，而不是家蚕 (3)繁殖快、容易培养 (4)蛋白A的抗体 (5)DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体,3(2017全国卷)几丁质是许多真菌细胞壁的重要成分，几丁质酶可催化几丁质水解。通过基因工程将几丁质酶基因转入植物体内，可增强其抗真菌病的能力。回答下列问题： (1)在进行基因工程操作时，若要从植物体中提取几丁质酶的mRNA，常选用嫩叶而不选用老叶作为实验材料，原因是_。提取RNA时，提取液中需添加RNA酶抑制剂，其目的是_。,(2)以mRNA为材料可以获得cDNA，其原理是_ _。 (3)若要使目的基因在受体细胞中表达，需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导入受体细胞，原因是_(答出两点即可)。,(4)当几丁质酶基因和质粒载体连接时，DNA连接酶催化形成的化学键是_。 (5)若获得的转基因植株(几丁质酶基因已经整合到植物的基因组中)抗真菌病的能力没有提高，根据中心法则分析，其可能的原因是_。,【解析】 (1)在进行基因工程操作时，若要从植物体中提取几丁质酶的mRNA，常选用嫩叶而不选用老叶作为实验材料