2012高考生物一轮复习选修三课件

1、13基因工程的应用 14蛋白质工程的崛起,一、基因工程的应用,二、蛋白质工程,自我校对：抗病抗逆生长速度品质药物器官移植蛋白质蛋白质氨基酸脱氧核苷酸 想一想：基因治疗一般针对很难用一般药物进行治疗的由基因异常引起的遗传病。,一、基因工程的应用成果 1乳腺生物反应器与微生物生产的比较,2.基因治疗,特别提醒 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基因产物则不受性别限制。 基因治疗是治疗人类遗传病的根本方法，但由于尚未全面了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。,跟踪训练1如图是将人的生长激素基因导入细菌B细胞内制造“工程菌”的示意图。已知细菌B细胞内不

2、含质粒A，也不含质粒A上的基因。判断下列说法正确的是,A将重组质粒导入细菌B常用的方法是显微注射法 B将完成导入过程后的细菌涂布在含有氨苄青霉素的培养基上，能生长的只是导入了重组质粒的细菌 C将完成导入过程后的细菌涂布在含有四环素的培养基上，能生长的就是导入了质粒A的细菌 D目的基因成功表达的标志是受体细胞能在含有氨苄青霉素的培养基上生长,解析：将目的基因导入到细菌细胞中常用的方法是Ca2处理法。基因必须保持结构的完整性才能表达，而抗氨苄青霉素基因结构完整，能够表达而使细菌具有对氨苄青霉素的抗性，在含有氨苄青霉素的培养基上能存活的是导入了质粒A或导入了重组质粒的细菌。由于将人的生长激素基因导入

3、到质粒的抗四环素基因上，破坏了抗四环素基因的完整性，导入了重组质粒的细菌没有对四环素的抗性，在含有四环素的培养基上不能存活，能存活的是质粒A，故C正确。目的基因成功表达的标志是产生出人的生长激素。,答案：C,二、蛋白质工程与基因工程的比较,跟踪训练2胰岛素可以用于治疗糖尿病，但是胰岛素被注射到人体后，会堆积在皮下，要经过较长的时间才能进入血液，而进入血液的胰岛素又容易分解，因此，治疗效果受到影响。如图是用蛋白质工程设计速效胰岛素的生产过程，请据图回答有关问题：,(1)构建新的蛋白质模型是蛋白质工程的关键，图中构建新的胰岛素模型的主要依据是_。 (2)通过DNA合成形成的新基因应与_结合后转移到

4、_中才能得到准确表达。 (3)若要利用大肠杆菌生产速效胰岛素，需用到的生物工程有_、_和发酵工程。 (4)图解中从新的胰岛素模型到新的胰岛素基因的基本思 路是什么？_。,解析：蛋白质工程的目标是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，因此，图中构建新的胰岛素模型的依据是预期胰岛素的功能，即速效胰岛素。合成的目的基因应与载体结合导入受体细胞中才能表达。由新的蛋白质模型到构建新的基因，其基本设计思路是根据新的蛋白质中氨基酸的序列，推测出其基因中的脱氧核苷酸序列，然后用DNA合成仪合成出新的基因。,答案：(1)蛋白质的预期功能(2)载体大肠杆菌等受体细胞(3)蛋白质工程基因工程(4

5、)根据新的胰岛素中氨基酸的序列，推测出其基因中的脱氧核苷酸序列，然后利用DNA合成仪来合成出新的胰岛素基因,题型一基因工程的应用成果 【例1】(2009广东高考)(1)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。利用蛋白质工程技术对其进行改造时，首先必须了解植酸酶的_，然后改变植酸酶的_，从而得到新的植酸酶。,(2)培育含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细胞常用的方法是_。请简述获得转基因植株的完整过程。 (3)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_转入猪的受精卵中。该受精卵培养至一定时期后可通过_方法，一次得到

6、多个转基因猪个体。 (4)若这些转基因动、植物进入生态环境中，对生态环境有何影响？,思路点拨：解答本题，应从以下思路着手： 明确基因工程的基本操作程序。 清楚目的基因导入受体细胞的方法。,【标准解答】(1)根据植酸酶结构与预期的植酸酶的特点，推测改变后的植酸酶的氨基酸序列，对基因结构进行改造，这就是蛋白质工程。(2)将基因导入植物细胞常用的方法是农杆菌转化法。(3)将重组质粒导入受精卵的方法是显微注射法。要得到多个个体，应用胚胎分割技术。(4)应从正反两方面说明。,【答案】(1)空间结构氨基酸序列(2)农杆菌介导的转化法外源植酸酶基因农杆菌大豆细胞大豆植株再生鉴定(3)显微注射法胚胎分割(4)

7、减少环境中磷的污染，但基因可能扩散到环境中。,【规律方法】基因工程中受体细胞的选择：基因工程的目的不同，可选用的受体细胞不同。 (1)培育转基因动物，受体细胞一般选用受精卵。 (2)培育转基因植物，受体细胞可选用受精卵或体细胞，若选用体细胞，再通过植物组织培养，即可获得转基因植株。 (3)若生产基因工程药品，受体细胞一般选用细菌，利用细菌繁殖速度快的特点，可在短期内获得大量产品。,题型二蛋白质工程与基因工程的综合考查 【例2】(2009山东理综)人类在预防与诊疗传染性疾病过程中，经常使用疫苗和抗体。已知某传染性疾病的病原体为RNA病毒，该病毒表面的A蛋白为主要抗原，其疫苗生产和抗体制备的流程之

8、一如下图：,请回答： (1)过程代表的是_。 (2)过程构建A基因表达载体时，必须使用_和_两种工具酶。 (3)过程采用的实验技术是_，获得的X是_。 (4)对健康人进行该传染病免疫预防时，可选用图中基因工程生产的_所制备的疫苗。对该传染病疑似患者确诊时，可从疑似患者体内分离病毒，与已知病毒进行_比较；或用图中的_进行特异性结合检测。,【自主解答】(1)过程是由RNA得到DNA的过程，是逆转录过程。 (2)基因表达载体的构建必须使用同一种限制性内切酶对载体和目的基因进行切割，得到相同的末端，再用DNA连接酶进行连接。 (3)过程为动物细胞融合过程，可获得杂交瘤细胞。 (4)A蛋白是病毒的主要抗

9、原，基因工程得到A蛋白可制备疫苗。对疑似患者体内分离的病毒，可与已知病毒比较核酸序列，若序列不同，说明该病素不是传染病病毒；或与抗A蛋白的单克隆抗体进行特异性结合检测，若不能结合，说明该病毒不是传染病病毒。,【答案】(1)逆(反)转录(2)限制性核酸内切酶(限制性内切酶、限制酶)DNA连接酶(注：两空顺序可颠倒)(3)细胞融合杂交瘤细胞(4)A蛋白核酸(基因)序列抗A蛋白的单克隆抗体,一、选择题 1(2009广东高考)现有一长度为1000碱基对(bp)的DNA分子，用限制性核酸内切酶EcoRI酶切后得到的DNA分子仍是1000 bp，用KpnI单独酶切得到400 bp和600 bp两种长度的D

10、NA分子，用EcoRI、KpnI同时酶切后得到200 bp和600 bp两种长度的DNA分子。该DNA分子的酶切图谱正确的是(),解析：长度为1000 bp的DNA分子，被EcoRI酶切割后DNA长度不变，仍为1000 bp，说明此DNA为环状，用KpnI单独作用，得到400 bp和600 bp两种长度，用上述两种酶同时切割，得到200 bp和600 bp两种长度，说明该DNA分子上有两个KpnI酶的切割位点，而且EcoRI酶的作用位点正好在KpnI酶切割后得到的400 bp的DNA片段的中间位置。 答案：D,2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

11、B基因诊断的基本原理是DNA分子杂交 C一种基因探针能检测水体中的各种病毒 D原核基因不能用来进行真核生物的遗传改良,解析：基因工程是生物工程技术的核心内容，能够按照人们的意愿，定向地改造生物的遗传性状。基因治疗是把正常的基因导入有缺陷的细胞，从而使其表达，达到治疗目的。基因诊断常用基因探针来进行，所遵循的原理是DNA分子杂交，具有很强的特异性，因此，一种基因探针只能检测水体中的一种(类)病毒。所有生物共用一套遗传密码，所以原核基因也能用来进行真核生物的遗传改良。 答案：B,3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，培育出了抗虫棉。下列叙述不正确的是()

12、A基因非编码区对于抗虫基因在棉花细胞中的表达不可缺少 B重组DNA分子中增加一个碱基对，不一定导致毒蛋白的毒性丧失 C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 D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,解析：基因的非编码区上有调控遗传信息表达的核苷酸序列(主要是RNA聚合酶结合位点)，对于抗虫棉基因在棉花细胞中的表达不可缺少。一个氨基酸可以有几个不同的密码，所以DNA分子中增加一个碱基对，不一定影响蛋白质的功能。抗虫棉与其他近缘植物杂交，能造成基因污染，检测棉花对抗生素的抗性，不能确定棉花是否具有抗虫的特性。 答案：D,4(2011浙江台州一调)上海医学

13、遗传研究所成功培育出第一头携带人白蛋白基因的转基因牛。他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高了30多倍，标志着我国转基因研究向产业化的目标又迈进了一大步。以下与此有关的叙述中，正确的是(),A所谓“提高基因表达水平”是指设法使牛的乳腺细胞中含有更多的人白蛋白基因 B可将白蛋白基因导入牛的卵细胞中，通过组织培养形成转基因牛 C人们只在转基因牛的乳汁中才能获取人白蛋白，是因为只在转基因牛的乳腺细胞中才有人白蛋白基因 D运用基因工程技术让牛合成人白蛋白，该技术将导致定向变异,解析：“提高基因表达水平”是指设法使牛的乳腺细胞中的人白蛋白基因合成出更多的蛋白

14、质。动物细胞的全能性变窄，用牛的卵细胞不能培养形成转基因牛。转基因牛的细胞中都含有人白蛋白基因，人们只在转基因牛的乳汁中才能获取人白蛋白，是因为人白蛋白基因只在转基因牛的乳腺细胞中表达。 答案：D,5(2011北京东城一模)以下有关蛋白质工程的叙述，不正确的是() A蛋白质工程发展的基础是基因工程 B蛋白质工程的原理是从预期的蛋白质功能出发最终找到脱氧核苷酸序列的过程 CT4溶菌酶中引入二硫键提高了它的热稳定性是蛋白质工程应用的体现 D蛋白质工程只能改造现有的蛋白质而不能制造新的蛋白质,解析：蛋白质工程既能改造现有的蛋白质，也能制造新的蛋白质。 答案：D,二、简答题 6(2010福建高考)红细

15、胞生成素(EPO)是体内促进红细胞生成的一种糖蛋白，可用于治疗肾衰性贫血等疾病。由于天然EPO来源极为有限，目前临床上使用的红细胞生成素主要来自于基因工程技术生产的重组人红细胞生成素(rhEPO)，其简要生产流程如右图。,请回答： (1)图中所指的是_技术。 (2)图中所指的物质是_，所指的物质是_。 (3)培养重组CHO细胞时，为便于清除代谢产物，防止细胞产物积累对细胞自身造成危害，应定期更换_。 (4)检测rhEPO的体外活性需用抗rhEPO的单克隆抗体。分泌该单克隆抗体的_细胞，可由rhEPO免疫过的小鼠B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合而成。,解析：(1)是扩增目的基因，可用PCR技术。

16、(2)反转录法合成基因首先要具有mRNA作反转录的模板。重组CHO细胞能表达的物质是重组人红细胞生成素(rhEPO)。 (3)细胞培养中应定期更换培养液，防止细胞代谢物对细胞自身造成危害。 (4)分泌单克隆抗体的是杂交瘤细胞。 答案：(1)PCR(2)mRNArhEPO(3)培养液(4)杂交瘤,7(2010天津高考)下图是培育表达人乳铁蛋白的乳腺生物反应器的技术路线。图中tetR表示四环素抗性基因，ampR表示氨苄青霉素抗性基因，BamH、Hind、Sma直线所示为三种限制酶的酶切位点。,据图回答： (1)图中将人乳铁蛋白基因插入载体，需用_限制酶同时酶切载体和人乳铁蛋白基因。筛选含有重组载体的大肠杆菌首先需要在含_的培养基上进行。 (2)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_(填字母代号)。 A启动子BtetR C复制原点 DampR,(3)过程可采用的操作方法是_(填字母代号)。 A农杆菌转化 B大肠杆菌转化 C显微注射 D细胞融合 (4)过程采用的生物技术是_。 (5)对早期胚胎进行切割，经过程可获得多个新个体。这利用了细