593-基因工程和蛋白质工程复习课学案

1、PAGE PAGE 20基因工程和蛋白质工程复习课学案李集中学高三生物备课组考纲要求：1、基因工程的诞生 2、基因工程的原理及技术 3、基因工程的应用4、蛋白质工程一、基因工工程的概概念基因工程是是指按照照人们的的愿望，通通过体外外DNAA重组和和转基因因技术，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。基因工程是在 水平上进行设计和施工的，又叫做DNA重组技术。（一）基因因工程的的基本工工具1.“分子子手术刀刀” （1）来源源：主要要是从原原核生物物中分离离纯化出出来的。（2）功能能：能够够识别双双链DNNA分子子的某种种特定的核核苷酸序序列，并并且使每每一条链链中特定定部位的的两个核核苷

2、酸之之间的 ，因因此具有有专一性。（3）结果果：经限限制酶切切割产生生的DNNA片段段末端通通常有两两种形式式： 2.“分子子缝合针针” （1）功能能：缝合合 （2）与与DNAA聚合酶酶作用的的异同:DNAA聚合酶酶只能将将单个核核苷酸加加到已有有的核苷苷酸片段段的末端端，形成成磷酸二二酯键。DDNA连连接酶是是连接两两个DNNA片段段的末端端，形成成磷酸二二酯键。3.“分子子运输车车” （1）载体体具备的的条件：能在受受体细胞胞中复制制并稳定定保存。具有一一至多个个限制酶酶切点，供供外源DDNA片片段插入入。具有标标记基因因，供重重组DNNA的鉴鉴定和选选择。（2）最常常用的载载体是 ,它是

3、是一种有有自我复复制能力力的双链链环状DNNA分子子。（3）其它它载体： 噬噬菌体、动动植物病病毒(二)基因因工程的的基本操操作程序序第一步：目目的基因因的获取取1.目的基基因是指指： 编编码蛋白白质的基基因 。2.原核基基因采取取直接分分离法获获得，真真核基因因是人工工合成法法。人工工合成目目的基因因的常用用方法有有反转录录法_和化学合合成法_。 限制酶酶 运运载体直接分离法法：供体体细胞中中的DNNA DNAA片段 受体体细胞DNAA片段扩扩增反转录法：逆转录录 合合成 mRRNA 单链链DNAA 双双链DNNA化学合成法法：根据据已知的的蛋白质质的氨基基酸序列列，推测测出相应应的mRRN

4、A 序列，推推测出结结构基因因的核苷苷酸序列列，再通通过化学学方法，合合成目的的基因。第二步：重重组载体体的构建建1.目的：使目的的基因在在受体细细胞中稳稳定存在在，并且且可以遗遗传至下下一代，使使目的基基因能够够表达和和发挥作作用。2.组成：目的基基因标记基基因标记基因的的作用：是为了了鉴定受受体细胞胞中是否否含有目目的基因因，从而而将含有有目的基基因的细细胞筛选选出来。常常用的标标记基因因是抗生生素基因因。第三步：将将目的基基因导入入受体细细胞_常用的转化化方法：将目的基因因导入植植物细胞胞：采用用最多的的方法是是 农杆菌菌转化法法，其次次还有 基因枪枪法和 花粉管管通道法法等。受受体细胞

5、胞可以是是卵细胞胞（受精精卵）、体体细胞（经经组织培培养成为为完整个个体）将目的基因因导入动动物细胞胞：最常常用的方方法是 显微注注射技术术。此方方法的受受体细胞胞多是 受精卵卵。将目的基因因导入微微生物细细胞：用用氯化钙钙处理大大肠杆菌菌，3.重组细细胞导入入受体细细胞后，筛筛选含有有基因表表达载体体受体细细胞的依依据是标标记基因因是否表表达。第四步：目目的基因因的检测测和表达达1.首先要要检测 转基因因生物的的染色体体DNAA上是否否插入了了目的基基因，方方法是采采用 DDNA分分子杂交交技术。2.其次还还要检测测 目的基基因是否否转录出出了mRRNA，方方法是采采用 用标记记的目的的基因

6、作作探针与与mRNNA杂交交。3.最后检检测 目的基基因是否否翻译成成蛋白质质，方法法是从转转基因生生物中提提取 蛋白质质，用相相应的 抗体进进行 抗抗原抗抗体杂交交。4.有时还还需进行行 个体体生物学学水平的的鉴定。如如 转基因因抗虫植植物是否否出现抗抗虫性状状。（三）基因因工程的的应用1.植物基基因工程程：抗虫虫、抗病病、抗逆逆转基因因植物，利利用转基基因改良良植物的的品质。2.动物基基因工程程：提高高动物生生长速度度、改善善畜产品品品质、用用转基因因动物生生产药物物。3.基因治治疗：把把正常的的外源基基因导入入病人体体内，使使该基因因表达产产物发挥挥作用。（四）蛋白白质工程程的概念念、基

7、本本途径蛋白质工程程是指以以蛋白质质分子的的结构规规律及其其生物功功能的关关系作为为基础，通通过基因因修饰或或基因合合成，对对现有蛋蛋白质进进行改造造，或制制造一种种新的蛋蛋白质，以以满足人人类的生生产和生生 活活的需求求。（基基因工程程在原则则上只能能生产自自然界已已存在的的蛋白质质）基本途径：从预期期的蛋白白质功能能出发设计预预期的蛋蛋白质结结构推测应应有的氨氨基酸序序列找到相相对应的的脱氧核核苷酸序序列例、豇豆豆对多种种害虫具具有抗虫虫能力，根根本原因因是豇豆豆体内具具有胰蛋蛋白酶抑抑制剂基基因(CCpTII基因)。科学学家将其其转移到到水稻体体内后，却却发现效效果不理理想，主主要原因因

8、是CppTI蛋蛋白质的的积累量量不足。经经过在体体外对CCpTII基因进进行了修修饰后，CCPTII蛋白质质在水稻稻中的积积累量就就得到了了提高。修修饰和表表达过程程如下图图所示：请根据以上上材料，回回答下列列问题：(1)CppTI基基因是该该基因工工程中的的 基因因，“信号肽肽，序列列及“内质网网滞留信信号”序列的的基本组组成单位位是 。在在过程中中，首先先要用 酶酶切开，暴暴露出 ，再再用 酶连连接。(2)在该该基因工工程中，供供体细胞胞是 ，受受体细胞胞是 。(3)过过程称为为 。(4)检测测修饰后后的CppTI基基因是否否表达的的最好方方法是 。（5）与杂杂交育种种、诱变变育种相相比，

9、通通过基因因工程来来培育新新品种的的主要优优点是 和 。（6）当前前，转基基因大豆豆，转基基因棉花花等已经经进入了了我们的的生活。请请你谈谈谈转基因因农作物物可能带带来的利利与弊。（各各一条）利 弊：。例、番茄茄果实成成熟过程程中，某某种酶（PG）开始合成并显著增加，促使果实变红变软。但不利于于长途运运输和长长期保鲜鲜。科学学家利用用反义RRNA技技术（见见图解），可可有效解解决此问问题。该该技术的的核心是是，从番番茄体细细胞中获获得指导导PG合成成的信使使RNAA，继而而以该信信使RNNA为模模板人工工合成反反义基因因并将之之导入离离体番茄茄体细胞胞，经组组织培养养获得完完整植株株。新植植株

10、在果果实发育育过程中中，反义义基因经经转录产产生的反反义RNNA与细细胞原有有mRNNA（靶靶mRNNA）互互补形成成双链RRNA，阻阻止靶mmRNAA进一步步翻译形形成PGG，从而而达到抑抑制果实实成熟的的目的。请请结合图图解回答答： （1）反义义基因像像一般基基因一样样是一段段双链的的DNAA分子，合合成该分分子的第第一条链链时，使使用的模模板是细细胞质中中的信使使RNAA，原料料是四种种 ，所用用的酶是是 。（2）开始始合成的的反义基基因第一一条链是是与模板板RNAA连在一一起的杂杂交双链链，通过过加热去去除RNNA，然然后再以以反义基基因第一一条链为为模板合合成第二二条链，这这样一个个

11、完整的的反义基基因被合合成。若若要以完完整双链链反义基基因克隆隆成百上上千的反反义基因因，所用用复制方方式为 （3）如如果指导导番茄合合成PGG的信使使RNAA的碱基基序列是是AUCCAGGUC，那么么，PGG反义基基因的这这段碱基基对序列列是 。 （4）将将人工合合成的反反义基因因导入番番茄叶肉肉细胞原原生质体体的运输输工具是是 ，该目目的基因因与运输输工具相相结合需需要使用用的酶有有 ，在受受体细胞胞中该基基因指导导合成的的最终产产物是 。例、随着着科学技技术的发发展，化化学农药药的产量量和品种种逐年增增加，但但害虫的的抗药性性也不断断增强，对对农作物物危害仍仍然很严严重。如如近年来来，棉

12、铃铃虫在我我国大面面积暴发发成灾，造造成经济济损失每每年达1100亿亿以上。针针对这种种情况，江江苏农科科院开展展“转基因因抗虫棉棉”的科技技攻关研研究，成成功地将将某种能能产生抗抗虫毒蛋蛋白细菌菌的抗虫虫基因导导入棉花花细胞中中，得到到的棉花花新品种种对棉铃铃虫的毒毒杀效果果高达880%以以上。就就以上材材料，分分析回答答：（1）抗虫虫基因之之所以能能接到植植物体内内去，原原因是_。（2）“转转基因抗抗虫棉”具有抗抗害虫的的能力，这这表明棉棉花体内内产生了了抗虫的的_物质质。这个个事实说说明，害害虫和植植物共用用一套_，蛋白白质合成成的方式式是_的的。（3）“转转基因抗抗虫棉”抗害虫虫的遗传

13、传信息传传递过程程可表示示为_。（4）该项项科技成成果在环环境保护护上的作作用是_。（5）科学学家预言言，此种种“转基因因抗虫棉棉”独立种种植若干干代以后后，也将将出现不不抗虫的的植株，此此现象来来源于_。巩固练习：一、选择题题： 每每小题只只有一个个选项最最符合题题意。1、下列四四条DNNA分子子，彼此此间间具具有粘性性末端的的一组是是 （ ）T A G GT A G GC C A TT A C CG G T A ABBCD2、运用现现代生物物技术，将将苏云金金芽孢杆杆菌的抗抗虫基因因整合到到棉花细细胞中，为为检测实实验是否否成功，最最方便的的方法是是检测棉棉花植株株是否有有( ) A、抗抗

14、虫基因因 B、抗抗虫基因因产物 CC、新的的细胞核核 D、相相应性状状3、（20006深深圳一模模考题）研研究人员员想将生生长激素素基因通通过质粒粒介导入入大肠杆杆菌细胞胞内，以以表达产产生生长长激素。已已知质粒粒中存在在两个抗抗性基因因：A是是抗链霉霉素基因因，B是是抗氨苄苄青霉素素基因，且且目的基基因不插插入到基基因A、BB中，而而大肠杆杆菌不带带任何抗抗性基因因，则筛筛选获得得“工程菌菌”的培养养基中的的抗抗生生素首先先应该A、仅有链链霉素 BB、仅有有氨苄青青霉素C、同同时有链链霉素和和氨苄青青霉素 D、无无链霉素素和氨苄苄青霉素素4、（055全国）镰刀刀型细胞胞贫血症症的病因因是血红

15、红蛋白基基因的碱碱基序列列发生了了改变。检检测这种种碱基序序列改变变必须使使用的酶酶是A. 解旋旋酶B. DNNA连接接酶 CC. 限限制性内内切酶 DD、RNAA聚合酶酶5、人的糖糖蛋白必必须经内内质网和和高尔基基体进一一步加工工合成，通通过转基基因技术术，可以以使人的的糖蛋白白基因得得以表达达的受体体细胞是是( )A、大肠杆杆菌 B、酵酵母菌 C、TT4噬菌体体 DD、质粒粒DNAA6下列关关于各种种酶作用用的叙述述，不正正确的是是（ ）ADNNA连接接酶能使使不同脱脱氧核苷苷酸的磷磷酸与脱脱氧核糖糖连接BRNNA聚合合酶能与与基因的的特定位位点结合合，催化化遗传信信息的转转录C一种种DN

16、AA限制酶酶能识别别多种核核苷酸序序列，切切割出多多种目的的基因D胰蛋蛋白酶能能作用于于离体的的动物组组织，使使其分散散成单个个细胞7、科学家家通过基基因工程程的方法法，能使使马铃薯薯块茎含含有人奶奶蛋白。以以下有关关该基因因工程的的叙述错错误的是是( ) A采用反反转录的的方法得得到的目目的基因因有内含含子 B基因非非编码区区对于目目的基因因在块茎茎中的表表达是不不可缺少少的 C马铃薯薯的叶肉肉细胞可可作为受受体细胞胞 D同一种种限制酶酶处理质质粒和含含有目的的基因的的DNAA，可产产生黏性性末端而而形成重重组DNNA分子子8碱基互互补配对对发生在在下列哪哪些生理理过程或或生物技技术中（ ）

17、种子子的萌发发 病毒的的增殖过过程 细菌的的二分裂裂过程 目的基基因与运运载体的的结合 DNNA探针针的使用用 分泌蛋蛋白的加加工和运运输aABCC DD9蛋白质质工程是是新崛起起的一项项生物工工程，又又称第二二代基因因工程。下下图示意意蛋白质质工程流流程，图图中A、BB在遗传传学上依依次表示示A转录和和翻译 BB翻译译和转录录 C复制和和转录 D传传递和表表达10随着着转基因因技术的的发展，“基因污染”应运而生，关于基因污染的下列说法不正确的是A转基因因作物可可通过花花粉散落落到它的的近亲作作物上，从从而污染染生物基基因库B基因污污染是一一种不可可以扩散散的污染染C杂草、害害虫从它它的近亲亲

18、获得抗抗性基因因，可能能破坏生生态系统统的稳定定性D转基因因生物有有可能成成为“入侵的的外来物物种”，威胁胁生态系系统中其其他生物物的生存存二非选择择题：11. 糖糖尿病是是种常见见病，且且发病率率有逐年年增加的的趋势，以以致发达达国家把把它列为为第三号号“杀手”。（11）目前前对糖尿尿病型的治治疗，大大多采用用激素疗疗法，所所用激素素为_，由由_细细胞分泌泌。（2）让一一健康人人和糖尿尿病患者者于空腹腹时同时时口服葡葡萄糖，服服用量按按每人每每千克体体重1克克计算，随随后每隔隔一段时时间，测测定各人人的血糖糖浓度，如如图61所示示，图中中表示糖糖尿病患患者的曲曲线是_。（3）这种种治疗用用的

19、激素素过去主主要是从从动物的的内脏中中提取，数数量有限限，200世纪770年代代后，开开始采用用基因工工程的方方法生产产，如图图所示，请请回答：指出图中中2、44、6、77的名称称:2_，4_，6_，7_。一般获取取4采用用的方法法是_。6的获得得必须用用_切割割3和44，使它它们产生生相同的的_，再再加入适适量的_酶，才才可形成成。12、在药药品生产产中，有有些药品品如干扰扰素，白白细胞介介素，凝凝血因子子等，以以前主要要是从生生物体的的组织、细细胞或血血液中提提取的，由由于受原原料来源源限制，价价价十分分昂贵，而而且产量量低，临临床供应应明显不不足。自自70年年代遗传传工程发发展起来来以后

20、，人人们逐步步地在人人体内发发现了相相应的目目的基因因，使之之与质粒粒形成重重组DNNA，并并以重组组DNAA引入大大肠杆菌菌，最后后利用这这些工程程菌，可可以高效效率地生生产出上上述各种种高质量量低成本本的药品品，请分分析回答答：（1）在基基因工程程中，质质粒是一一种最常常用的 ，它广广泛地存存在于细细菌细胞胞中，是是一种很很小的环环状 分子。（2）在用用目的基基因与质质粒形成成重组DDNA过过程中，一一般要用用到的工工具酶是是 和 。（3）将含含有“某激素素基因”的质粒粒导入细细菌细胞胞后，能能在细菌菌细胞内内直接合合成“某激素素”，则该该激素在在细菌体体内的合合成包括括 和 两两个阶段段

21、。（4）在将将质粒导导入细菌菌时，一一般要用用 处处理细菌菌，以增增大 。13、用基基因工程程生产蛋蛋白质药药物，经经历了三三个发展展阶段。第第一阶段段，将人人的基因因转入细细菌细胞胞；第二二阶段，将将人的基基因转入入小鼠等等动物的的细胞。前前两个阶阶段都是是进行细细胞培养养，提取取药物。第第三阶段段，将人人的基因因转入活活的动物物体，饲饲养这些些动物，从从乳汁或或尿液中中提取药药物。（1）将人人的基因因转入异异种生物物的细胞胞或个体体内，能能够产生生药物蛋蛋白的原原理是基基因能控控制。（2）人人的基因因能和异异种生物物的基因因拼接在在一起，是是因为它它们的分分子都具具有双螺螺旋结构构，都是是

22、由四种种_构成，基基因中碱碱基配对对的规律律都是_。（3）人人的基因因在异种种生物细细胞中表表达成蛋蛋白质时时，需要要经过和和翻译两两个步骤骤。在翻翻译中需需要的模模板是，原原料是氨氨基酸，直直接能源源是ATTP，搬搬运工兼兼装配工工是，将将氨基酸酸的肽键键连接成成蛋白质质的场所所是_，“翻翻译”可可理解为为将由_个“字字母”组组成的核核酸“语语言”翻翻译成由由个“字字母”组组成的蛋蛋白质“语语言”，从从整体来来看在翻翻译中充充任着“译译员”。（4）利用转基因牛、羊乳汁提取药物工艺简单，甚至可直接饮用治病。如果将药物蛋白基因移到动物如牛、羊的膀胱上皮细胞中，利用转基因牛羊尿液生产提取药物比乳汁

23、提取药物的更大优越性在于：处于不同发育时期的动物都可生产药物。人胰岛细胞大肠杆菌胰岛素mRNAA人胰岛素人胰岛素大量的A重复进行B人胰岛细胞大肠杆菌胰岛素mRNAA人胰岛素人胰岛素大量的A重复进行BCD（1）能否否利用人人的皮肤肤细胞来来完成过程？ ，为为什么？ 。（2）过程程必需的的酶是 酶，过过程必需的的酶是 酶。（3）与人人体细胞胞中胰岛岛素基因因相比，通通过过程获获得的目目的基因因不含有有非编码码区和 。（4）若AA中共有有a个碱碱基对，其其中鸟嘌嘌呤有bb个，则则过程程连续进进行4次次，至少少需要提供胸腺嘧嘧啶 个。（5）在利利用ABB获得CC的过程程中，必必须用 切割割A和BB，使

24、它它们产生 ，再加加入 ，才才可形成成C。（6）为使使过程更易进进行，可可用 （药药剂）处处理D。15、某科科学家从从细菌中中分离出出耐高温温淀粉酶酶(Ammy)基基因a，通过过基因工工程将aa转移到到马铃薯薯植物中中。经检检测，AAmy在在成熟块块茎细胞胞的细胞胞间隙中中发现。请请回答：(1)在基基因工程程中，aa叫_，提取取它的一一个必要要步骤是是_。它与与基因运运载工具具_结合前前还必须须经过的的处理步步骤是_。(2)Ammy在成成熟块茎茎细胞间间隙中的的发现，说说明细菌菌的基因因a已整合合到上图图中的 _或 _结构中中。(3)合成成Amyy的过程程分为转转录和翻翻译两大大步骤，Amy合

25、成并分泌到细胞外，定位在细胞间隙中，参与该过程的细胞器有_， (4)Ammy的基基本组成成单位是是_，各组组成单位位间靠_相相连。(5)以本本图比作作马铃薯薯块茎的的缺陷细细胞是该该图多画画了 _。16.根据据实验原原理和材材料用具具，设计计实验选选择运载载体质粒粒，明确确质粒的的抗菌素素基因所所抗的抗抗菌素类类别。实验原理理：作为为运载体体的质粒粒，须有有标记基基因，这这一标记记基因是是抗菌素素抗性基基因。故故凡有抗抗菌素抗抗性的细细菌，其其质粒才才可用作作运载体体。材料用具具：青霉霉素、四四环素的的10万万单位溶溶液、菌菌种试管管、灭菌菌的含细细菌培养养基的培培养皿、酒酒精灯、接接种环、一

26、一次性注注射器、蒸蒸馏水、恒恒温箱。方法步骤骤：第一步：取取三个含含细菌培培养基的的培养皿皿并标为为1、2、3号，在在酒精灯灯旁，用用三支注注射器，分分别注入入1mLL蒸馏水水、青霉霉素液、四四环素液液，并使使之分布布在整个个培养基基表面。第二步：将将接种环环在酒精精灯上灼灼烧，并并在酒精精灯火旁旁取菌种种，对三三个培养养皿分别别接种。第三步：将将接种后后的三个个培养皿皿放入337恒温箱箱培养224h。预期结果果：_ _ _ _ _17、限制制性内切切酶的识别别序列和和切点是是GGATTCC，限制制性内切切酶的识别别序列和和切点是是GATTC。在质质粒上有有酶的一个个切点，在在目的基基因的两两

27、侧各有有一个酶的切点点。（1）请画画出质粒粒被限制制酶切割后后所形成成的黏性性末端。（2）请画画出目的的基因两两侧被限限制酶切割后后所形成成的黏性性末端。（3）在DDNA连连接酶作作用下，上上述两种种不同限限制酶切切割后形形成的黏黏性末端端能否连连接？为为什么？答案例1：1）脱脱氧核苷苷酸；逆逆转录酶酶 （2）半保保留复制制 （33）TAGGTCCAG ATCCAGGTC （44）质粒粒（或运运载体、病病毒）；限制性性内切酶酶和DNNA连接接酶；（反反义）RRNA例、目的的 四四种脱氧氧核苷酸酸 限限制性内内切酶 黏性性末端（22）豇豆豆细胞 水稻稻细胞（33）转录录（4）让让多种害害虫吞食食水稻叶叶片（）目的的明确，培培育周期期短。（）可以以让人类类获得具具有优良良品质的的作物，如如蛋白质质含量更更高、抗抗逆性更更强；打打破传统统育种界界限，如如植物表表达微生