基因工程的应用和蛋白质工程

1、【课 题】专题一一一基因工程一一第 1. 3基因工程的应用第 1o 4蛋白质工程的崛起 【教学目标】1.举例说出基因工程应用及取得的丰硕成果。2.关注基因工程的进展。 3. 认同基因工程的应用促进生产力的提高。4.举例说出蛋白质工程崛起的缘由。5.简述蛋 白质工程的原理。6.尝试运用逆向思维分析和解决问题。 【教学流程】 一、知识预习： （如 1、植物基因工程技术主要用于提高农作物的 等），以及 、和 利用植物生产等方面。 ，将其导 2、目前防治作物虫害的发展趋势是从某些生物中分离出 _ 入中，使其具有 。用于杀虫的基因主要是 3、引起植物生病的微生物称为 ，主要有 等。抗病转基因植物所采用的

2、基因，使用最多的是 ；抗真菌转基因植物中可使用的基因有 和 禾nO 4、 目前科学家利用一些可以调节 的基因， 能力；将鱼的 导入烟草和番茄，提高其耐寒能力；将 入作物，使作物抗除草剂。 5、利用转基因技术可以提高生物中的 从而提高作物品质。 6、动物基因工程可用于 来提高农作物的抗盐碱和_ 导 的含量、延长贮存时间、改变花色等, 7、 基因工程药物包括 、 8、治疗遗传病的最有效手段是 体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到 和两条途径。 9、基因工程的实质是将一种生物的 产生的，进而表现出 ,而天然蛋白质的 O 、等。 ，这种方法是把导入病人 的目的，可分为 转移到另一种生物体内，使后

3、者产生本不能 _O其缺点是在原则上只能生产 符合 的需要, 的关系作为 进行改造，或制造 7推测应有的 却不一定完全符合的需要。 10、 蛋白质工程是指以蛋白质分子的 及其与 基础，通过或，对 ，以满足的需求。 11、 蛋白质工程的途径是：预测蛋白质功能7设计预期的 7找到相对应的 12、 蛋白质工程具有 的前景，但 O 13、列表比较基因工程和蛋白质工程的异同（区别从过程、实质和结果三个方面） 二、例题评析 水稻种子中70%的磷以植酸形式存在。植酸易同铁、钙等金属离子或蛋白质结合排出 体外，是多种动物的抗营养因子，同时，排出的大量磷进入水体易引起水华。 (1) 磷元素除了形成植酸外，还可以出

4、现在下列 分子或结构中(多选)。 A.核糖B.ATPC.核糖体D.核膜 (2) 种植芦苇能有效抑制水华的发生，表明芦苇与引起水华的藻类关系是 O (3) 植酸酶可降解植酸，在谷物类饲料中添加植酸酶可提高饲料的 利用率。 (4) 酵母菌中 植酸的活性较高。下图是从不同类型酵母菌的发酵液中提取植酸酶的工艺 流程。 植吸l I莎液1卜蛊亠I上清敘 I发酵液H I刼日沉淀物宦罷上清液訊植嫂酶H I 据图回答： 植酸酶 (I / n)属于分泌蛋白。 若植酸酶I和n的肽链组成不同，其差异体现在 提纯的植酸酶需做活性条件测定。右图为测定结果。 图中的自变量可为 (答一种)； 因变量可以通过测定 来表示。 (

5、5)为从根本上解决水稻中的高植酸问题，可将植酸酶基因导入水稻，培育低植酸转基 因水稻品种。下图是获取植酸酶基因的流程。 為DNA 一 園心 園的菌採 林1目的翱I W母菌- 宀g話N心库廿 含目的茶 気沪目的基因n 据图回答： 图中基因组文库 B过程需要的酶是 一种探针筛选含目的基因的菌株。 目的基因I和n除从构建的文库中分离外，还可以分别利用图中 为模板直接进行pcrT增，该过程中所用酶的显著特点是 (6)已获得的转植酸酶基因水稻品系植酸含量低，但易感病，下图为选育低植酸抗病水 稻品种的过程。图中两对相对性形状分 别由两对基因控制，并独立遗传。 采用上图育种过程，需从代开 (小于/等于/大于

6、)cDNA文库。 _; A C过程中 F1 (可以/不可以)使用同 商植酸、彌X I低植駛谿端 * 爾 I : + 始筛选，经筛选淘汰后，在选留的植株中低植酸抗病纯合体所占的比例是 选留植株多代自交，经筛选可获得低植酸抗病性状稳定的品性。 四、巩固练习 不属于基因工程方法生产的药物是 干扰素B.白细胞介素 C.青霉素D.乙肝疫苗 若利用基因工程技术培育能固氮的水稻新品种，其在环保上的重要意义是 减少氮肥的使用量，降低生产成本B .减少氮肥的使用量，节约能源 避免氮肥过多引起环境污染D.改良土壤结构 基因治疗是指 1、 A. 2. A. C. 3. A. 对有基因缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复

7、正常，达到治疗疾病的目的 B. 把健康的外源基因导入到有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的 C. 运用人工诱变的方法，使有基因缺陷的细胞发生基因突变恢复正常 D. 运用基因工程技术，把有缺陷的基因切除，达到治疗疾病的目的 4. 疗白化病、苯丙酮尿症等人类遗传病的根本途径是 A口服化学药物B注射化学药物 C.采用基因疗法替换致病基因D.利用辐射或药物诱发致病基因突变 5. 上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋白的转基因牛，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 基因动物是指A. C.能产生白蛋白的动物D. 6在基因诊断技术中，所用的探针 作

8、用是 A为形成杂交的 DNA分子提供能量 C.作为探针DNA的示踪元素 7.诊断苯丙酮尿症所用的探针是 A. 32P半乳糖甘转移酶基因 C.荧光标记的3 珠蛋白基因 &基因工程生产胰岛素的主要原因是 A.工艺简单，容易操作B. C.所生产的胰岛素可以用于口服 30多倍，转 提供基因的动物B.基因组中增加外源基因的动物 能表达基因信息的动物 DNA分子中必须存在一定量的放射性同位素，后者的 .引起探针DNA产生不定向的基因突变 .增加探针DNA的分子量 荧光标记的苯丙氨酸羧化酶 D. 3H苯丙氨酸羧化酶基因 生产量大，价格较低 D.所生产的胰岛素疗效大大提高 9. 75年，科学家用基因工程的方法

9、创造出了一种能分解石油的“超级细菌” 种细菌的说法正确的是 A. 与一般细菌相比它体积特别巨大 C.它同时能分解石油中的四种烃类 10. 下说法正确的是 A所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列 B. 质粒是基因工程中惟一的运载体 C. 运载体必须具备的条件之一是：具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接 B.它是现在唯一能分解石油的细菌 D.与一般细菌相比，它繁殖速度极快 ，下列关于此 D.基因治疗主要是对有缺陷的细胞进行修复 11用于鉴定转化于细胞是否含重组DNA勺最常用方法是 A抗药性选择B、分于杂交选择C 、RNA反转录 D、免疫学方法 12、能够使植物体表达动物蛋白的育种方法是 A单

10、倍体育种B .杂交育种C .基因工程育种D .多倍体育种 13下列育种需要使用生物工程技术的是（多选） A.高产青霉素菌株B.能分泌含抗体的乳汁的母牛 C.生长较快的鲤鲫鱼D.利于贮藏的白菜一甘蓝 14下列关于基因工程成果的概述，正确的是（多选） A. 在医药卫生方面，主要用于诊断治疗疾病 B. 在农业上主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗性的农作物 C. 在畜牧养殖业上培育出了体型巨大、品质优良的动物 D. 在环境保护方面主要用于环境监测和对污染环境的净化 15、用现代生物技术培育生物新品种，其优越性在于（多选） 克隆技术可以快速繁殖优良形状的家畜 现代转基因生物技术可以迅速改变生物的基因

11、组成 现代生物技术可以迅速使新品种形成群落 现代生物技术可以克服远源杂交不亲和的障碍 A. B. C. D. 16、蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是 A氨基酸结构B、蛋白质空间结构 C、肽链结构 D、基因结构 17、蛋白质工程的基础是 A 基因工程B、细胞工程 18、天然蛋白质合成遵循的法则是 A、中心法则B 、转录 19、关于蛋白质工程的说法错误的是 蛋白质工程能定向改造蛋白质的分子结构， 、酶工程 、翻译 使之更加符合人类的需要 、发酵工程 、复制 DNA合成mRN冶成 根据氨基酸的序列推出脱氧核苷酸的序列 B、77777 D、77777 蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操

12、作，定向改变分子结构 蛋白质工程能产生出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子 蛋白质工程又称为第二代基因工程 20、蛋白质工程的基本操作程序正确是 蛋白质分子结构合成 蛋白质的预期功能 A、77777 C77777 21、当前医学上，蛋白质工程药物正逐步取代第一代基因工程多肽蛋白质类替代治疗剂, 则基因工程药物与蛋白质工程药物的区别是 A都与天然产物完全相同B、都与天然产物不相同 C基因工程药物与天然产物完全相同，蛋白质工程药物与天然产物不相同 D基因工程药物与天然产物不相同，蛋白质工程药物与天然产物完全相同 22、SARS病毒能引起非典型肺炎，医生在治疗实践中发现，非典病人治愈后，其血清可用

13、于治疗其他非典病人。有三位科学家分别从三个不同的方面进行了研究，其研究的方向如 下图所示。请根据下图回答： 健康人 *非典病人A 用激素等治疗 SARS病毒 蛋白质X 乙的研究 注射 丙的研究 非典病人B 注射辅助治疗 治愈的病人A /甲的研究提纯、 抽取血清提纯* 合成或生产 灭活或 培养 非典病人D 减毒处理 接种 动物实验接种 治愈的病人D 治愈的病人B 健康人C 健康人 健康人C (1) 从免疫学的角度看， 为含有 (2) 甲的研究中，所合成或生产的蛋白质 也可以通过生物学方法一一 (3) 乙的研究目的主要是制造出 ，治愈的病人A的血清中因 SARS病毒对于人来讲属于 ，所以可用来治疗

14、“非典”病人B。 X是，它可以通过化学的方法合成， .技术生产。 以保护易感人群。图中使健康人 C获 得抵抗“非典”病毒能力的过程，属于免疫学应用中的 免疫。 (4) 图中丙主要研究不同国家和地区SARS病毒的异同，再按照免疫学原理，为研究一种 或多种提供科学依据。 干扰素是治疗癌症的重要物质，人血液中每升只能提取0. 05 mg干扰素，因而其价 格昂贵，平民百姓用不起。但美国有一家公司用遗传工程方法合成了价格低廉、药性一样 的干扰素，其具体做法是： ,并使之与一种叫质粒的 DNA (1) 从人的淋巴细胞中提取能指导干扰素合成的 结合，然后移植到酵母菌内，从而让酵母素来 。 (2) 酵母菌能用

15、 方式繁殖，速度很快，所以能在较短的时间内大量 生产。利用这种方法不仅产量高，并且成本较低。 （3）科学家陈炬在这方向也作出了突出贡献，他成功地把人的干扰素基因嫁接到了烟草 的DNA分子上，其物质基础和结构基础是。 （4） 烟草具有了抗病毒能力，这表明烟草体内产生了 ，由此可见， 烟草和人体合成蛋白质的方式是 ，从进化的角度来考虑，证明了人和植 物的起源_ 三、思维拓展 在植物基因工程中，用土壤农杆菌中的Ti质粒作为运载体，把目的基因重组入Ti质 粒上的T-DNA片段中，再将重组的 T-DNA插入植物细胞的染色体 DNA中。 （1）科学家在进行上述基因操作时，要用同一种 分别切割质粒和目 的基

16、因，质粒的黏性末端与目的基因DNA片段的黏性末端就可通过 而黏合。 （2） 将携带抗除草剂基因的重组Ti质粒导入二倍体油菜细胞，经培养、筛选获得一株有 抗除草剂特性的转基因植株。经分析，该植株含有一个携带目的基因的T-DNA片段，因此 可以把它看作是杂合子。理论上，在该转基因植株自交F1代中，仍具有抗除草剂特性的 植株占总数的，原因。 （3） 种植上述转基因油菜，它所携带的目的基因可以通过花粉传递给近缘物种，造成“基 因污染”。如果把目的基因导入叶绿体DNA中，就可以避免“基因污染”，原因是： 【答案】 （1）BCD（2）竞争关系 （3）营养成分（4 ） I 氨基酸的种类、数量和排列顺序不同

17、温度（或PH单位时间内植酸的降解量（或植酸降解产物的生成量） （5）大于逆转录酶可以 DNA cDNA耐高温 （6） F2 1/9 蛋白质工程 基因工程 过程 预期蛋白质功能7设计预期的蛋 白质结构7推测应有的氨基酸序 列7找到相对应的脱氧核苷酸序 列 获取目的基因7构建基因表达载 体7将目的基因导入受体细胞7 目的基因的检测与鉴定 实质 定向改造或生产人类所需的蛋白 定向改造生物的遗传特性，以获得 质 人类所需的生物类型或生物产品 结果 可产生自然界没有的蛋白质 只能生产自然界已有的蛋白质 结果 （1）蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程 （2）基因工程中所利用的某些酶需要通

18、过蛋白质进行修饰、改造 出师表 两汉：诸葛亮 先帝创业未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此诚危急存亡之秋也。然侍卫之 臣不懈于内，忠志之士忘身于外者，盖追先帝之殊遇，欲报之于陛下也。诚宜开张圣听, 以光先帝遗德，恢弘志士之气，不宜妄自菲薄，引喻失义，以塞忠谏之路也。 宫中府中，俱为一体；陟罚臧否，不宜异同。若有作奸犯科及为忠善者，宜付有司论 其刑赏，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使内外异法也。 侍中、侍郎郭攸之、费祎、董允等，此皆良实，志虑忠纯，是以先帝简拔以遗陛下: 愚以为宫中之事，事无大小，悉以咨之，然后施行，必能裨补阙漏，有所广益。 能”是以众议举宠为督: 将军向宠，性行淑均，晓畅军事，试用于昔日，先帝称之曰 愚以为营中之事，悉以咨之，必能使行阵和睦，优劣得所。 亲贤臣，远小人，此先汉所以兴隆也；亲小人，远贤臣，此后汉所以倾颓也。先帝在 时，每与臣论此事，未尝不叹息痛恨于桓、灵也。侍中、尚书、长史、参军，此悉贞良死 节之臣，愿陛下亲之、信之，则汉室之隆，可计日而待也 臣本布衣，躬耕于南阳，苟全性命于乱世，不求闻达于诸侯。先帝不以臣卑鄙，猥自 枉屈，三顾臣于草庐之中