一轮复习人教版 基因工程学案

第四讲基因工程

考点一重组DNA技术的基本工具

1.基因工程的概念

2.基因工程的基本工具

⑴限制性内切核酸酶一“分子手术刀”

恒塞—主要存在于原核生物中

温讣_」识别双链DNA分子的特定核昔酸序列,并

「使每一条链中特定部位的磁酸=熊速断开

篇给「」一种限制酶只能识别一种特定的脱氧核昔酸

色产入幽［,并且能在特定的位点上切割DNA分子

末端的穆汁黏性末端和平末端

(2)DNA连接酶——“分子缝合针”

种类E.coliDNA连接酶T4DNA连接酶

来源大肠杆菌T4噬菌体

特点只缝合黏性末端缝合黏性末端和平末端

作用恢复被限制酶切开的两个核昔酸之间的磷酸二酯键,并连接两个DNA片段

(3)基因进入受体细胞的载体一一“分子运输车”

最常用质粒

送晋T’迄蕨函体、动植物病毒等

在细胞内进行自我复制或整合到受体DNA

上，使目的基因稳定存在且数量可扩增

漆具有一个至多个限制酶切割位点,便于外

源DNA片段插入

一具有特殊的标记基因，便于重组DNA分子的筛选

（5^＞携带外源DNA片段进入受体细胞

［概念检测］

⑴切割质粒的限制性内切核酸酶均能特异性地识别6个核甘酸序列。（X）

（2）载体质粒通常采用抗生素合成基因作为标记基因。（X）

（3）限制酶只能用于切割目的基因。（义）

（4）DNA连接酶能将两碱基间通过氢键连接起来。（X）

（5）限制性内切核酸酶、DNA连接酶和质粒是基因工程中常用的三种工具酶。（义）

（6）E.co〃DNA连接酶既可连接平末端，又可连接黏性末端。（X）

（7）作为载体的质粒DNA分子上至少含一个限制酶切割位点。（J）

（8）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。（J）

［教材拾遗］

1.（教材P7「'旁栏思考"）限制酶来源于原核生物，为什么不能切割自己的DNA分子？

提示：限制酶具有特异性，即一种限制酶只能识别一种特定的核甘酸序列，并在特定的位点

上进行切割。限制酶不切割自身DNA的原因是原核生物DNA分子中不存在该酶的识别序

列或识别序列已经被修饰。

2.（教材P72“旁栏鬼考”）DNA连接酶和DNA聚合酶的作用相同吗？试简要说明。

提示：不相同。DNA连接酶连接的是两个DNA片段，而DNA聚合酶连接的是单个脱氧核

甘酸。

您•互动区

1.基因工程的理论基础

①基因是控制生物性状的遗

外源基因在受理论传物质的结构和功能单位

体细胞内表达基础'②遗传信息的传递都遵循中

心法则

③生物界共用一套遗传密码

复重组DNA：转录翻译.蛋白质

RNA

制薮体+目的基因,（性状）

①DNA的基本组成单位都是

四种脱氧核甘酸

理论②DNA分子都遵循碱基互补

基础配对原则

③双链DNA分子的空间结构

都是规则的双螺旋结构

2.与DNA有关的几种酶的比较

祚用底物：作用邯鱼祚甬策照

VVV

（限制酶）4DNA磷酸将DNA切成两个或

O分子二酯键多个片段

I

DNA—DNA分磷酸将两个DNA片段连

e子片段

连接酶二酯键接为一个DNA分子

以DNA单链为模板，

DNAf脱氧核磷酸将单个脱氧核甘酸依

聚合酶6甘酸二酯键次连接到单链末端

将双链DNA分子局部

（解旋酶）DNA碱基对中

=分子解旋为单链，形成两条

的氢键

长链

DNADNA磷酸将DNA片段水解为

水解酶=分子二酯键单个脱氧核甘酸

关猫■怩力•提能区

能力一结合基因工程所需工具酶，考查科学思维

1.（2021•泰安模拟）限制酶的发现为DNA的切割和功能基因的获得创造了条件。限制酶

Sau3AI、EcoRI、BamHI的识别序列及切割位点分别为^，

GCGAATTC'CGATCC

含某目的基因的DNA片段如图所示，若利用质粒A（含限制酶San3AI、EcoRI、BamHI

的酶切位点各1个）构建基因表达载体，为克服目的基因和质粒A的自身环化以及目的基因

与质粒的任意连接等，应该如何选择限制酶（）

BamHIBamHI

Saw3AI产coRISau3AI|EcoRI

……i目的Ian一，

A.用限制酶EcoRI或BamHI处理含某目的基因的DNA和质粒A

B.用限制酶Sau3NI和BamHI处理含某目的基因的DNA和质粒A

C.用限制酶Sau3AI和EcoRI处理含某目的基因的DNA和质粒A

D.用限制酶EcoRI和BamHI处理含某目的基因的DNA和质粒A

解析：D限制酶Sa”3Al切割目的基因会破坏目的基因，质粒含有限制酶及'oRI、BamH

I的酶切位点，获取目的基因也可以用限制酶EcoRi、8a加HI进行切割，但为了防止目的

基因或质粒自身环化，需要使用不同种限制酶进行切割，则可以使用限制酶EcoRi和BamH

I去切割质粒，也用限制酶EcoRi和BamHI去切割目的基因，则获得的重组质粒会进行

正常连接。

2.（2021,全国乙卷）用DNA重组技术可以赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人类需

要的生物产品。在此过程中需要使用多种工具酶，其中4种限制性核酸内切酶的切割位点如

图所示。

（iII

GAATTCCCCGGGCTGCAGGATATC

CTTAAGGGGCCCGACGTCCTATAG

限制酶：EcoRISnmIPstIEcoRV

回答下列问题：

⑴常用的DNA连接酶有E.coliDNA连接酶和T&DNA连接酶。上图中

酶切割后的DNA片段可以用Kco/zDNA连接酶连接。上图中酶切割后

的DNA片段可以用T4DNA连接酶连接。

（2）DNA连接酶催化目的基因片段与质粒载体片段之间形成的化学键是。

（3）DNA重组技术中所用的质粒载体具有一些特征。如质粒DNA分子上有复制原点，可以

保证质粒在受体细胞中能;质粒DNA分子上有,便于外源DNA插入；

质粒DNA分子上有标记基因（如某种抗生素抗性基因），利用抗生素可筛选出含质粒载体的

宿主细胞，方法是o

（4）表达载体含有启动子，启动子是指___________________________________

解析：（1）由题图可以看出，EcoRI、SmaI、PstI、EcoRV切割后分别形成黏性末端、

平末端、黏性末端和平末端，DNA连接酶可用于连接黏性末端，T4DNA连接酶可用

于连接黏性末端和平末端。（2）DNA连接酶催化DNA链的5,端与另一DNA链的3,端生成磷

酸二酯键。（3）复制原点是在基因组上复制起始的一段序列，可以俣证质粒在宿主细胞中进行

复制。质粒上有限制酶切位点，该位点可被限制酶切开并使外源目的基因插入其中。在含有

特定抗生素的培养基上进行选择性培养可以将含质粒载体的细胞筛选出来。（4）启动子是

RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA,最终获得所需要的蛋

白质。

答案：（l）EcoR1>PstIEcoRI、SmaI,PstI、EcoRV（2）磷酸二酯键（3）复

制限制酶切位点选择性培养（4）RNA聚合酶识别和结合的部位

技法点拨

限制酶的选择技巧

PstI

PstISmaIPstI

忙coRI

S意I抗病基因』。RI

SmaI

甲乙

（1）根据目的基因两端的限制酶切点确定限制酶的种类

①应选择切点位于目的基因两端的限制酶，如图甲可选择Ps”。

②不能选择切点位于目的基因内部的限制酶，如图甲不能选择I。

③为避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和质

粒，如图甲也可选择用PstI和EcoRI两种限制酶（但要确保质粒上也有这两种酶的切点）。

（2）根据质粒的特点确定限制酶的种类

其

点

切不

在

启

动

子XhoIr».1TIT^____其会破坏启动子,

与

终夕一不宜选择

止sd111

了

之

间

，

不

宜

择

选翳启动勺

其位于启动子、终

上

切

产-Xbal

性基因终止子月BamH.I]止子之间,宜选择

其会破坏终止子,

其会破坏'EcoRI不宜选择

标记基囱,

不宜选择

复制原点被破坏后,目的基因不能在受体细胞中复制,不宜选择

能力二结合载体的作用及特点，考查科学思维能力

3.（2021•章丘区模拟）如图为某种质粒的简图，小箭头所指分别为限制性内切核酸酶EcoR1、

BamHI的酶切位点，P为转录的启动部位。已知目的基因的两端有EcoRI、BamHI的酶

切位点，受体细胞为无任何抗药性的原核细胞。下列有关叙述，正确的是（）

EcoRI

/BamHI

青霉素

抗性基因

四环素

抗性基因

A.将含有目的基因的DNA与质粒分别用EcoRI酶切，在DNA连接酶作用下，生成的由

两个DNA片段连接形成的产物有两种

连接酶的作用是将酶切后得到的黏性末端连接起来，形成一个重组质粒时形成两个磷酸二酯

键

C.为了防止目的基因反向粘连和质粒自身环化，酶切时可选用的酶是EcoRi和瓦™HI

D.能在含青霉素的培养基中生长的受体细胞中已成功导入该目的基因

解析：C根据题意，目的基因的两端有EcoRi、BamHl的酶切位点，将含有目的基因的

DNA用EcoRi酶切，会得到目的基因片段；根据质粒的简图可知，将质粒用EcoRi酶切，

会得到与质粒周长等长的链状DNA；因此将含有目的基因的DNA与质粒分别用EcoRi酶

切，在DNA连接酶作用下，可生成目的基因一目的基因片段、目的基因一质粒片段、质粒

—质粒片段三种产物，A错误；DNA连接酶的作用是将酶切后得到的黏性末端连接起来形

成一个重组质粒，该过程形成四个磷酸二酯键,B错误;EcoRi和BamHl的识别序列不同，

获取目的基因和切割质粒时，同时选用EcoRi和8a机HI切割，目的基因两端形成的末端

不同，切割后的质粒两端形成的末端不同，再用DNA连接酶连接，可以防止目的基因反向

连接和质粒自身环化，C正确；导入普通质粒的大肠杆菌和导入重组质粒的大肠杆菌都能在

含青霉素的培养基中生长，因此能在含青霉素的培养基中生长的受体细胞不一定含有目的基

因，D错误。

4.(2021・丹东模拟)图1是某基因工程中构建重组质粒的过程示意图，载体质粒Po具有四环

素抗性基因(嶷/)和氨茶青霉素抗性基因(/«/)o请回答下列问题：

图1

•••GATATC…

(l)EcoRV酶切位点为，EcoRV酶切出来的线性载体Pi为末端。

•••CTATAG-------------

t

(2)用ZqDNA聚合酶进行PCR扩增获得的目的基因片段，其两端各自带有一个腺嘿吟脱氧

核甘酸。载体Pi用酶处理，在两端各添加了一个碱基为的脱氧核甘酸，形成P2；

P2和目的基因片段在酶作用下，形成重组质粒P3。

(3)为筛选出含有重组质粒P3的菌落，采用含有不同抗生素的平板进行筛选，得到A、B、C

三类菌落，其生长情况如下表(“+”代表生长，“一”代表不生长)。根据表中结果判断，应

选择的菌落是(填表中字母)类，另外两类菌落质粒导入情况分别是

菌落类型

ABC

平板类型

无抗生素+++

氨苇青霉素++—

四环素+——

氨羊青霉素十四环素+——

（4）为鉴定筛选出的菌落中是否含有正确插入目的基因的重组质粒，拟设计引物进行PCR鉴

定。图2所示为甲、乙、丙3条引物在正确重组质粒中的相应位置，PCR鉴定时应选择的一

对引物是。某学生尝试用图中另外一对引物，结果从某一菌落的质粒中扩增出了

400bp片段，原因是

图2

解析：（1）从图中可以看出，EcoRV酶切出来的载体质粒为平末端。（2）从图中可以看出，目

的基因的两端各有一个游离的腺喋吟脱氧核甘酸，由于载体Pi为平末端，所以载体Pi的两

端应该各添加一个胸腺喀唳脱氧核甘酸，这样在DNA连接酶的作用下才能把目的基因和载

体Pi连接起来。（3）由题意可知，构建重组质粒时四环素抗性基因被破坏，所以导入目的基

因的菌落只能在没有抗生素或含有氨羊青霉素的培养基中存活，应该选B类菌落。A类菌

落能在表中条件下存活，说明导入的是P。质粒。C类菌落只能在无抗生素的培养基中存活，

说明C类菌落没有导入质粒。（4）据图分析，目的基因的外侧链只能用丙作引物，内侧链可

用甲、乙作引物，如果用甲、丙作引物，则无论目的基因是否插入正确，都能通过PCR扩

增大量目的基因，如果用乙、丙作为引物，当目的基因插入不正确（反向插入）时，则乙、丙

两引物都结合在外侧，PCR不能正常进行，因此选用乙、丙作为引物可以进行RCR鉴定。

若扩增出的DNA片段为400bp,则正好是目的基因反向连接后，外侧链用乙作引物，内侧

链用甲作引物扩增出的片段。

答案：(1)平(2)胸腺喀陡(T)DNA连接(3)BA类菌落含有PoC类菌落未转入质粒

(4)乙、丙目的基因反向连接

考点二基因工程的基本操作程序

势备知积•4学区

1.目的基因的筛选与获取

(1)筛选合适的目的基因

①目的基因：在基因工程的设计和操作中，用于改变受体细胞性状或获得预期表达产物等的

基因。主要是指编码蛋白质的基因。

②筛选目的基因的方法:从相关的已知结构和功能清晰的基因中进行筛选是较为有效的方法

之一。

(2)利用PCR获取和扩增目的基因

①原理：DNA半保留复制。

②条件：DNA模板、2种引物、耐高温的DNA聚合酶和4种脱氧核甘酸。

③扩增过程

过程说明图解

^,||||||||||||

温度超过90℃时，双链DNA解聚为

变性190〜95X2

单链

3'।।।口1।।।।।。5।।।।।।।।।।।3Z

11J1LLL'o1/115

温度下降到。。左右时，两种引物通

50b引物I

复性

5

过碱基互补配对与两条单链DNA结合1“「］」」」」」，

引物n

温度上升到72。。左右时，溶液中的4

t1111111111

种脱氧核甘酸在耐高温的DNA聚合酶5引物I

延伸

的作用下，根据碱基互补配对原则合成1II11111111

引物u

新的DNA链

(3)通过构建基因文库获取目的基因。

2.基因表达载体的构建

⑴构建基因表达载体的目的

①使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代。

②使目的基因能够表达和发挥作用。

(2)基因表达载体的组成

声吼力第1RNA聚合酶识别和结合的部位,

[[、人力叫驱动基因的鳗

U表达载体K目的基因:人们所需要的基因

限JJ'枚小工」位置：基因的下游

飞终止子]功能：终止转才

、标记基因:用于目的基因的检测与筛选

(3)基因表达载体的构建过程

质粒

涔外源DNA

X_同一种限制酶或产生相一I

个"同末端的限制酶切割!

卜J乙一DNA连接醯—两个切口,获得

一个切口7叫转野/目的基因

两个黏性末

基因表达载体

3.将目的基因导入受体细胞

受体

导入方法内容

细胞

花粉管用微量注射器将含目的基因的

通道法DNA溶液直接注入子房中等

植物

农杆菌细胞内的Ti质粒上的T-

细胞农杆菌

DNA可携带目的基因整合到受体

转化法

细胞的染色体DNA上

动物

显微注射技术常用受体细胞：受精卵

细胞

用宜处理细胞，使细胞处于一种

原核

Ca2+处理法能吸收周围环境中DNA分子的生

细胞

理状态

4.目的基因的检测与鉴定

检测水平检测目的检测方法

分子水平目的基因是否插入到转基因PCR技术

生物染色体DNA上

目的基因是否转录出了

mRNA

目的基因是否翻译出蛋白质抗原一抗体杂交

转基因生物是否表现出相应如抗虫、抗病

个体水平

的特性的接种实验

［概念检测］

（1）用PCR方法扩增目的基因时不必知道基因的全部序列。（J）

（2）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。（义）

（3）表达载体的复制和胰岛素基因的表达均启动于复制原点。（X）

（4）转基因抗虫棉植株抗虫效果的鉴定必须通过分子检测。（X）

［教材拾遗］

1.（教材P77正文）利用PCR扩增目的基因时，为什么要用2种不同的引物？

提示：DNA是两条反向平行的双链结构，而复制时只能从固定的方向（模板链的3,端）开始,

所以引物的碱基序列是不同的。

2.（教材P80正文）为什么切割含有目的基因的DNA片段和载体要选用同一种限制酶？是否

只能用同一种限制酶？

提示：选用同一种限制酶切割会产生相同的黏性末端，可以在DNA连接酶的作用下将切割

的目的基因和载体连接起来。也可以使用能产生相同末端的限制酶切割。

3.（教材P81正文）在用土壤农杆菌转化法将目的基因导入植物细胞的过程中，为什么一定要

将目的基因插入到Ti质粒的T-DNA上？

提示：Ti质粒上的T-DNA也称为可转移的DNA,可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞

染色体DNA±o

惠•互动区

1.PCR技术和DNA复制的比较

；PCR技术；；DNA复制；

YV

体外（PCR扩增仪中）e函两e细胞内（主要是细胞核内）

DNA在高温下变性解旋。慧=解旋酶催化

耐高温的DNA聚合酶解旋酶、DNA聚合酶

翳翳廛下进行萩Q细胞内温和条件

需月制温度

DNA片段<=［合成对象）=>DNA分子

:I:

［相同点）

均需要模板（DNA双链）、原料（四种脱氧核昔酸）、能量

2.目的基因的检测与鉴定方法

（1）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应

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

保留转入载体并已表达的受体细胞，原理如图所示：

itA•受在含有氨节青霉素

体细胞的培养基上培养

只有含有载体,

含有氨苇青并且载体上的

霉素抗性基大肠杆菌中有的抗性基因表达

因的质粒有载体进入，有的大肠杆菌才

的没有载体进入能存活并增殖

（2）使用目的基因作探针，利用DNA分子杂交技术，检测受体细胞的载体上是否含目的基因。

（3）使用目的基因作探针，运用分子杂交技术检测目的基因是否转录出特定mRNAo

（4）采用抗原一抗体杂交技术，从转基因生物中提取蛋白质（作抗原），与相应抗体杂交，依据

是否出现杂交带确认目的基因是否“指导”特定蛋白质的合成。

（5）采用抗虫、抗病毒等接种实验，进行目的基因成功表达的“个体生物学”水平的鉴定。

关诡怩力•提能区

能力一结合PCR技术的操作和应用，考查科学思维能力

1.（2021・石家庄模拟）锦鲤疱疹病毒是一种双链DNA病毒。如图为TaqMan荧光探针技术的

原理示意图，探针完整时，报告基团发射的荧光信号被淬灭基团吸收；PCR扩增时该探针被

酶切降解，使报告荧光基团和淬灭荧光基团分离，从而荧光监测系统可接收到荧光信号,

即每扩增1个DNA分子，就有一个荧光分子形成，实现了荧光信号的累积与PCR产物形

成完全同步。下列有关叙述不正确的是（）

报告荧光基团

©淬灭荧光基团

荧光信号

A.在基因工程中，目前获取目的基因的常用方法有从基因文库中获取、PCR技术扩增等

B.引物的化学本质是DNA单链

C.引物中的GC含量比探针中的略高，这有利于保证退火时引物先与模板DNA结合

D.若最初该反应体系中只有一个病毒DNA分子，经〃次循环后，需要消耗TaqMan荧光

探针2"—1个

解析：C在基因工程中，目前获取目的基因的常用方法有从基因文库中获取、PCR技术扩

增、利用化学方法人工合成，A正确；引物是根据目的基因合成的，一般是一段短的DNA

单链，B正确；GC之间形成3个氢键，GC含量高的DNA更稳定，更难变性，但是对复性

过程影响不大，C错误；由于每扩增1个DNA分子，就有一个荧光分子形成，经〃次循环

后共有2"个DNA,跟初始相比，新增2"—1个DNA,所以需要TaqMan荧光探针2"—1个，

D正确。

能力二围绕基因工程的基本操作程序，考查科学思维能力

2.（2021•辽宁高考）PHB2蛋白具有抑制细胞增殖的作用。为初步探究某动物PHB2蛋白抑

制人宫颈癌细胞增殖的原因，研究者从基因数据库中获取了该蛋白的基因编码序列（简称

phb2基因），大小为0.9kb（lkb=1000碱基对），利用大肠杆菌表达该蛋白。回答下列问题：

（1）图1为所用载体图谱示意图，图中限制酶的识别序列及切割位点见下表。为使phb2基因

（该基因序列不含图1中限制酶的识别序列）与载体正确连接，在扩增的phb2基因两端分别

引入和两种不同限制酶的识别序列。经过这两种酶酶切的phb2基因

和载体进行连接时，可选用（填“E.co/iDNA连接酶”或“T4DNA连接酶”）。

HindHI

Pvitn

Bamll

311终止4-小i

制原点/

KpnI

图1

相关限制酶的识别序列及切割位点

识别序列识别序列

名称名称

及切割位点及切割位点

AAGCTTGAATTC

Hz%dillEcoRI

TTCGAACTTAAG

*t

V

CAGCTGCTGCAG

PvitIIPstI

GTCGACGAC（；TC

tt

GGTACCGGTACC

KpnlBamHI

CCATGGCCATGG

注：箭头表示切割位点。

(2)转化前需用CaCb处理大肠杆菌细胞，使其处于的生理状态，以提高转化效率。

(3)将转化后的大肠杆菌接种在含氨革青霉素的培养基上进行培养，随机挑取菌落(分别编号

为1、2、3、4)培养并提取质粒，用(2)中选用的两种限制酶进行酶切，酶切产物经电泳分离，

结果如图2,号菌落的质粒很可能是含目的基因的重组质粒。

注：M为指示分子大小的标准参照物；小于0.2kb的DNA分子条带未出现在图中。

(4)将纯化得到的PHB2蛋白以一定浓度添加到人宫颈癌细胞培养液中，培养24小时后，检

测处于细胞周期（示意图见图3）不同时期的细胞数量，统计结果如图4。分析该蛋白抑制人

宫颈癌细胞增殖可能的原因是将细胞阻滞在细胞周期的（填“Gi”“S”或“Gz/M”）

期。

M期（分裂期）

图3

注:分裂间期包括G期、邮和G2期

余tNG期区溯口Gz/M期

.50-

540-而

^30-处勿ri

晦20-5乡

爵。-xny

•5KQ|_2口]---23J__

对照皿PIIB2

图4

注：G//M表示G2和M

解析：（1）根据启动子和终止子的生理作用可知，目的基因应导入启动子和终止子之间。由图

1可知，两者之间存在三种限制酶切点，但是由于他〃1在质粒上不止一个酶切位点，所以

应该选择&ORI和尸两种不同限制酶的识别序列；根据Po泗I的酶切序列，切出了平

末端，所以构建基因表达载体时，应该用T4DNA连接酶连接质粒和目的基因。（2）转化时用

CaCL处理大肠杆菌细胞，使其处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，以提高

转化效率。（3）由于这些菌落都可以生长在含有氨采青霉素的培养基中，因此都含有质粒，重

组质粒包含了目的基因和质粒，如果用EcoRi和尸。力II两种酶切割重组质粒，电泳后将获

得含有质粒和目的基因两条条带，由于phb2基因大小为0.9kb,所以对应电泳图是3号菌

落。（4）图4中Gi期和S期细胞减少，而G2期细胞数目明显增多，说明Gi期和S期细胞可

以进入G2期，而G2期的细胞没有能够完成分裂进入Gi期，因此PHB2蛋白应该作用于

G2/M期。

答案：（l）EcoRl尸况〃IT4DNA连接酶（2）一种能吸收周围环境中DNA分子（3）3

（4）G2/M

考点三基因工程的应用和蛋白质工程

势备知讯

1.基因工程的应用

(3)蛋白质工程的应用

①医药工业方面：研发药物，如延长干扰素的保存时间；降低小鼠单克隆抗体诱发免疫反应

的强度。

②其他工业方面：改进酶的性能或开发新的工业用酶。

③农业方面：通过改造某些参与调控光合作用的酶,增加粮食产量；改造微生物蛋白质的结

构，设计优良微生物农药，防治病虫害。

［概念检测］

(1)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。(X)

(2)蛋白质工程的目的是改造或合成人类需要的蛋白质。(J)

⑶蛋白质工程可以合成自然界中不存在的蛋白质。(J)

(4)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。(义)

［教材拾遗］

1.（教材P90正文）生产乳腺生物反应器构建基因表达载体时有什么特别要求？为什么？

提示：必须把药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控元件重组在一起。因为只有连接

了乳腺蛋白基因的启动子，才能保证相应的目的基因在雌性动物泌乳期在其乳腺细胞内得以

表达。

2.（教材P94正文）对天然蛋白质进行改造，你认为应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通

过对基因的操作来实现？原因是什么？

提示：应该通过对基因的操作来实现对天然蛋白质的改造。主要原因有：①蛋白质具有十分

复杂的空间结构，基因的结构相对简单，容易改造；②改造后的基因可以遗传给下一代，被

改造的蛋白质无法遗传。

•互动区

1.乳腺生物反应器与工程菌生产药物的区别

比较内容乳腺生物反应器工程菌

指让外源基因在哺乳动物的乳腺

指用基因工程的方法，使外源基

含义中特异表达，利用动物的乳腺组

因得到高效表达的菌类

织生产药物蛋白

合成的药物蛋白与天然蛋白质相细菌合成的药物蛋白可能没有活

基因表达

同性

受体细胞动物受精卵微生物细胞

目的基因

显微注射法感受态细胞法

导入方式

需严格灭菌，严格控制工程菌所

不需严格灭菌；温度等外界条件

生产条件需的温度、pH、营养物质浓度等

对其影响不大

外界条件

药物提取从动物乳汁中提取从微生物细胞或其培养液中提取

2.蛋白质工程与基因工程的区别和联系

;蛋白质工程;;基因工程;

I________________1

V

从预期的蛋白质功能出发f目的基因的筛选与获

设计预期的蛋白质结构一推,取一基因表达载体的

测应有的氨基酸序列一找到一便翦G构建一将目的基因导

并改变相对应的脱氧核甘酸入受体细胞一目的基

序列（基因）或合成新的基因因的检测与鉴定

f获得所需蛋白质

定向改造生物的遗

定向改造或生产人类所需—彦南4传特性，以获得人

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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，是对现有蛋白质进行改造或制造新的蛋白质，必须

通过改造或合成基因实现

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能力一借助基因工程的应用，考查科学思维和社会责任

1.（2021•肥城市模拟）核酸疫苗是将编码某种抗原蛋白的外源基因（DNA或RNA）导入动物体

细胞内，并通过宿主细胞的表达系统合成抗原蛋白，诱导宿主产生对该抗原蛋白的免疫应