生物第十一单元 现代生物科技 11.1 基因工程.ppt

考点研析考点研析课课堂堂归纳归纳 随堂演随堂演练练 课时规课时规范范训练训练 第第1讲讲基因工程基因工程考纲要求考纲要求全国课标卷五年考频全国课标卷五年考频统计统计2018高考预期高考预期1.基因工程的基因工程的诞诞生生2.基因工程的原理及基因工程的原理及技技术术(含含PCR)3.基因工程的基因工程的应应用用4.蛋白蛋白质质工程工程2012，T40；2013，T40(1)(2)2014全国全国，T402015全国全国，T40；2015全国全国，T402016全国乙，全国乙，T40；2016全国丙，全国丙，T40基因工程的原理、基因工程的原理、操作步操作步骤骤，在在农业农业、工、工业业、医学等方面的医学等方面的应应用用考点考点1基因工程的操作工具基因工程的操作工具1限制酶限制酶(1)存在：存在：_中。中。(2)作作用用：_，并并使使每每一一条条链链中特定部位的两个核苷酸之中特定部位的两个核苷酸之间间的的_断开。断开。答答案案：1.(1)原原核核生生物物(2)识识别别双双链链DNA分分子子的的某某种种特特定定核核苷苷酸序列磷酸二酸序列磷酸二酯键酯键答案：答案：(3)黏性末端平末端黏性末端平末端2DNA连接酶连接酶(1)作作用用：将将双双链链DNA片片段段“缝缝合合”起起来来，恢恢复复被被限限制制酶酶切切开开的两个核苷酸之的两个核苷酸之间间的磷酸二的磷酸二酯键酯键。(2)种种类类EcoliDNA连连接接酶酶T4DNA连连接接酶酶来源来源_特点特点只只“缝缝合合”_末端末端黏性末端和平末黏性末端和平末端都可端都可“缝缝合合”答案：答案：2(2)大肠杆菌大肠杆菌T4噬菌体黏性噬菌体黏性3.载体载体(1)条条件件：能能在在受受体体细细胞胞中中复复制制并并稳稳定定保保存存；具具有有一一至至多多个个限限制制酶酶切点；具有切点；具有标记标记基因。基因。答答案案：3(2)质质粒粒噬噬菌菌体体的的衍衍生生物物(3)携携带带外外源源DNA片片段段进入受体细胞进入受体细胞注意：注意：(1)基因工程中有基因工程中有3种工具，但工具酶只有种工具，但工具酶只有2种。种。(2)限限制制酶酶具具有有特特异异性性，即即一一种种限限制制酶酶只只能能识识别别特特定定的的碱碱基基序序列列，并并在在特特定定的的位位点点上上进进行行切切割割；限限制制酶酶不不切切割割自自身身DNA的的原原因因是是原原核核生生物物中中不不存存在在该该酶酶的的识识别别序序列列或或识识别别序序列列已已经经被被修修饰。饰。(3)限制酶、限制酶、DNA连接酶、连接酶、DNA聚合酶等相关酶的分析比较聚合酶等相关酶的分析比较名称名称作用部位作用部位作用底物作用底物形成产物形成产物限制酶限制酶磷酸二酯键磷酸二酯键DNA分子分子带黏性末端或平带黏性末端或平末端的末端的DNA片段片段DNA连接酶连接酶磷酸二酯键磷酸二酯键DNA片段片段重组重组DNA分子分子DNA聚合酶聚合酶磷酸二酯键磷酸二酯键脱氧核苷酸脱氧核苷酸子代子代DNA分子分子热稳定热稳定DNA聚聚合酶合酶磷酸二酯键磷酸二酯键脱氧核苷酸脱氧核苷酸子代子代DNA分子分子DNA(水解水解)酶酶磷酸二酯键磷酸二酯键DNA分子分子游离的脱氧核苷游离的脱氧核苷酸酸解旋酶解旋酶碱基对间的碱基对间的氢键氢键DNA分子分子脱氧核苷酸长链脱氧核苷酸长链RNA聚合酶聚合酶磷酸二酯键磷酸二酯键核糖核苷酸核糖核苷酸单链单链RNA分子分子题组题组精精练练1图图1表表示示含含有有目目的的基基因因D的的DNA片片段段长长度度(bp即即碱碱基基对对)和和部部分分碱碱基基序序列列，图图2表表示示一一种种质质粒粒的的结结构构和和部部分分碱碱基基序序列列。现现有有Msp、BamH、Mbo、Sma4种种限限制制性性核核酸酸内内切切酶酶，它它们们识识别别的的碱碱基基序序列列和和酶酶切切位位点点分分别别为为CCGG、GGATCC、GATC、CCCGGG。请请回答下列回答下列问题问题。(1)图图1的的一一条条脱脱氧氧核核苷苷酸酸链链中中相相邻邻两两个个碱碱基基之之间间依依次次由由_连连接。接。(2)若若用用限限制制酶酶Sma完完全全切切割割图图1中中DNA片片段段，产产生生的的末末端端是是_末端，其末端，其产产物物长长度度为为_。(3)若若图图1中中虚虚线线方方框框内内的的碱碱基基对对被被TA碱碱基基对对替替换换，那那么么基基因因D就就突突变变为为基基因因d。从从杂杂合合子子中中分分离离出出图图1及及其其对对应应的的DNA片片段段，用用限限制制酶酶Sma完完全全切切割割，产产物物中中共共有有_种种不不同同长长度的度的DNA片段。片段。(4)若若将将图图2中中质质粒粒和和目目的的基基因因D通通过过同同种种限限制制酶酶处处理理后后进进行行连连接接，形形成成重重组组质质粒粒，那那么么应应选选用用的的限限制制酶酶是是_。在在导导入入重重组组质质粒粒后后，为为了了筛筛选选出出含含重重组组质质粒粒的的大大肠肠杆杆菌菌，一一般般需需要要用用添添加加_的的培培养养基基进进行行培培养养。经经检检测测，部部分分含含有有重重组组质质粒粒的的大大肠肠杆杆菌菌菌菌株株中中目目的的基基因因D不不能能正正确确表表达达，其其最可能的原因是最可能的原因是_。解解析析：(1)题题干干中中强强调调“一一条条脱脱氧氧核核苷苷酸酸链链中中相相邻邻两两个个碱碱基基”，可可通通过过画画出出DNA结结构构示示意意图图解解决决。(2)Sma识识别别并并切切割割的的序序列列为为CCCGGG，所所以以产产生生的的末末端端为为平平末末端端，经经Sma切切割割后后，DNA片片段段会会形形成成三三个个小小的的DNA片片段段，按按切切割割位位点点算算分分别别是是：5343537(bp)；79633790(bp)；6583661(bp)。(3)用用Sma切切割割基基因因D，会会形形成成537bp、790bp、661bp三三种种类类型型。题题图图1中中虚虚线线方方框框内内CG被被TA替替换换，失失去去了了一一个个酶酶切切位位点点，则则会会被被切切割割成成53479631327(bp)和和6583661(bp)两两种种类型。所以一共会得到类型。所以一共会得到537bp、790bp、1327bp、661bp4种种类类型型的的片片段段。(4)根根据据基基因因D和和质质粒粒的的核核苷苷酸酸序序列列可可知知，可可选选用用BamH和和Mbo进进行行切切割割，但但Mbo会会破破坏坏掉掉两两种种抗抗生生素素抗抗性性基基因因，因因此此只只能能用用BamH进进行行切切割。割。答案：答案：(1)脱氧核糖、磷酸、脱氧核糖脱氧核糖、磷酸、脱氧核糖(2)平平537bp、790bp、661bp(3)4(4)BamH抗抗生生素素B同同种种限限制制酶酶切切割割形形成成的的末末端端相相同同，部部分目的基因分目的基因D与与质质粒反向粒反向连连接接2下下表表是是几几种种限限制制酶酶识识别别序序列列及及其其切切割割位位点点，图图1、图图2中中标标注注了了相相关关限限制制酶酶的的酶酶切切位位点点，其其中中切切割割位位点点相相同同的的酶酶不不重重复复标标注。注。请请回答下列回答下列问题问题：(1)用用图图中中质质粒粒和和目目的的基基因因构构建建重重组组质质粒粒，应应选选用用_两两种种限限制制酶酶切切割割，酶酶切切后后的的载载体体和和目目的的基基因因片片段段，通通过过_酶酶作作用用后后获获得得重重组组质质粒粒。为为了了扩扩增增重重组组质质粒粒，需需将将其其转转入入处处于于_态态的大的大肠肠杆菌。杆菌。(2)为为了了筛筛选选出出转转入入了了重重组组质质粒粒的的大大肠肠杆杆菌菌，应应在在筛筛选选平平板板培培养养基基中中添添加加_，平平板板上上长长出出的的菌菌落落，常常用用PCR鉴鉴定定，所用的引物所用的引物组组成成为图为图2中中_。(3)若若BamH酶酶切切的的DNA末末端端与与Bcl酶酶切切的的DNA末末端端连连接接，连连接接部部位位的的6个个碱碱基基对对序序列列为为_，对对于于该该部部位位，这这两两种种酶酶_(填填“都能都能”、“都不能都不能”或或“只有一种能只有一种能”)切开。切开。(4)若若用用Sau3A切切图图1质质粒粒最最多多可可能能获获得得_种种大大小小不不同同的的DNA片段。片段。解解析析：(1)选选择择的的限限制制酶酶应应在在目目的的基基因因两两端端且且在在质质粒粒中中存存在在识识别别位位点点，故故可可以以用用来来切切割割的的限限制制酶酶为为Bcl、Hind、BamH和和Sau3A，但但由由于于BamH和和Sau3A可可能能使使质质粒粒中中的的启启动动子子丢丢失失或或破破坏坏抗抗性性基基因因，所所以以应应选选用用Bcl、Hind两两种种限限制制酶酶切切割割。酶酶切切后后的的载载体体和和目目的的基基因因片片段段，通通过过DNA连连接接酶酶作作用用后后获获得得重重组组质质粒粒。为为了了扩扩增增重重组组质质粒粒，需需将将其其转转入入感感受受态态的大的大肠肠杆菌中，使其增殖。杆菌中，使其增殖。(2)根据根据质质粒上抗性基因，粒上抗性基因，为为了了筛筛选选出出转转入入了了重重组组质质粒粒的的大大肠肠杆杆菌菌，应应在在筛筛选选平平板板培培养养基基中中添添加加四四环环素素。平平板板上上长长出出的的菌菌落落，常常用用PCR鉴鉴定定，目目的的基基因因DNA受受热热变变性性后后解解链链为为单单链链，引引物物需需要要与与单单链链两两端端相相应应互互补补序序列列结结合合，故故所所用用引引物物组组成成是是图图2中中的的引引物物甲甲和和引引物物丙丙。(3)若若BamH酶酶切切的的DNA末末端端和和Bcl酶酶切切的的DNA末末端端连连接接，连连接部位的接部位的6个碱基个碱基对对序列序列为为(4)根根据据Bcl、BamH和和Sau3A的的酶酶切切位位点点，Sau3A在在质质粒粒上上有有三三个个酶酶切切位位点点，完完全全酶酶切切可可得得到到记记为为A、B、C三三种种片片段段，若若部部分分位位点点被被切切开开，可可得得到到AB、AC、BC、ABC四四种种片片段段，所所以以用用Sau3A切切质质粒粒最最多多可可能能获获得得7种种大大小小不不同同的的DNA片段。片段。答案：答案：(1)Bcl和和HindDNA连接感受连接感受(2)四环素引物甲和引物丙四环素引物甲和引物丙1确定限制酶的种类确定限制酶的种类(1)根据目的基因两端的限制酶切点确定限制酶的种类根据目的基因两端的限制酶切点确定限制酶的种类应选择切点位于目的基因两端的限制酶，如图甲可选择应选择切点位于目的基因两端的限制酶，如图甲可选择Pst。不不能能选选择择切切点点位位于于目目的的基基因因内内部部的的限限制制酶酶，如如图图甲甲不不能能选选择择Sma。为为避避免免目目的的基基因因和和质质粒粒的的自自身身环环化化和和随随意意连连接接，也也可可使使用用不不同同的的限限制制酶酶切切割割目目的的基基因因和和质质粒粒，如如图图甲甲也也可可选选择择用用Pst和和EcoR两种限制酶两种限制酶(但要确保质粒上也有这两种酶的切点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根据质粒的特点确定限制酶的种类所所选选限限制制酶酶要要与与切切割割目目的的基基因因的的限限制制酶酶相相一一致致，以以确确保保具具有有相同的黏性末端。相同的黏性末端。质质粒粒作作为为载载体体必必须须具具备备标标记记基基因因等等，所所以以所所选选择择的的限限制制酶酶尽尽量量不不要要破破坏坏这这些些结结构构，如如图图乙乙中中限限制制酶酶Sma会会破破坏坏标标记记基基因因；如如果果所所选选酶酶的的切切点点不不止止一一个个，则则切切割割重重组组后后可可能能会会丢丢失失某某些些片片段段，若若丢丢失失的的片片段段含含复复制制起起点点区区，则则切切割割重重组组后后的的片片段段进进入受体入受体细细胞后不能自主复制。胞后不能自主复制。2载体上标记基因的标记原理载体上标记基因的标记原理载载体体上上的的标标记记基基因因一一般般是是一一些些抗抗生生素素的的抗抗性性基基因因。目目的的基基因因要要转转入入的的受受体体细细胞胞没没有有抵抵抗抗相相关关抗抗生生素素的的能能力力。当当含含有有抗抗生生素素抗抗性性基基因因的的载载体体进进入入受受体体细细胞胞后后，抗抗性性基基因因在在受受体体细细胞胞内内表表达达，使使受受体体细细胞胞能能够够抵抵抗抗相相应应抗抗生生素素，所所以以在在受受体体细细胞胞的的培培养养体体系系中中加加入入该该种种抗抗生生素素就就可可以以只只保保留留转转入入载载体体的的受受体体细细胞胞，原原理理如如下图所示：下图所示：考点考点2基因工程的操作过程与应用基因工程的操作过程与应用1目的基因的获取目的基因的获取(1)目目的的基基因因：主主要要指指_的的基基因因，也也可可以以是是一一些些具具_作用的因子。作用的因子。答答案案：1.(1)编编码码蛋蛋白白质质调调控控(2)基基因因文文库库mRNA反反转转录录DNA合成仪合成仪注意：注意：(1)基因组文库与部分基因文库基因组文库与部分基因文库基因文库基因文库类型类型基因组文库基因组文库部分基因文库部分基因文库(cDNA文库文库)构建基因构建基因文库的过文库的过程程(2)PCR技术技术原理：原理：DNA复制复制需需要要条条件件：模模板板DNA、引引物物、四四种种脱脱氧氧核核苷苷酸酸、热热稳稳定定DNA聚合酶聚合酶(Taq酶酶)过过程程：DNA受受热热变变性性解解旋旋为为单单链链、冷冷却却后后RNA引引物物与与单单链链相相应应互互补补序序列列结结合合，然然后后在在DNA聚聚合合酶酶作作用用下下延延伸伸合合成成互互补补链。链。2基因表达载体的构建基因表达载体的构建基因工程的核心基因工程的核心(1)目目的的：使使目目的的基基因因_，同同时时使使目目的的基因能基因能够够表达和表达和发挥发挥作用。作用。答案：答案：2(1)在受体在受体细细胞中胞中稳稳定存在，并且可以定存在，并且可以遗传给遗传给下一代下一代(2)基因表达基因表达载载体的体的组组成成答案：答案：(2)RNA聚合酶转录转录目的基因聚合酶转录转录目的基因(3)构建构建过过程程答案：答案：(3)同种限制酶同种限制酶DNA连接连接3将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞(1)受体受体细细胞种胞种类类不同，不同，导导入方法不同入方法不同生物种生物种类类植物植物细细胞胞动动物物细细胞胞微生物微生物细细胞胞常用方法常用方法_受体受体细细胞胞体体细细胞胞_原核原核细细胞胞答答案案：3(1)农农杆杆菌菌转转化化法法显显微微注注射射法法感感受受态态细细胞胞法法受受精卵精卵转转化化过过程程将目的基因插入将目的基因插入到到Ti质质粒的粒的TDNA上上导导入入农农杆菌杆菌侵染植侵染植物物细细胞胞整合到整合到受体受体细细胞的染色胞的染色体体DNA上上表达表达将含有目的基因将含有目的基因的表达的表达载载体提体提纯纯取卵取卵(受精卵受精卵)显显微注射微注射受精受精卵卵发发育育获获得具得具有新性状的有新性状的动动物物Ca2处处理理细细胞胞感受感受态细态细胞胞重重组组表达表达载载体与感体与感受受态细态细胞混合胞混合感受感受态细态细胞吸收胞吸收DNA分子分子(2)基因工程基因工程产产物不同、物不同、选择选择的受体的受体细细胞胞类类型也不相同型也不相同培培育育转转基基因因植植物物：受受体体细细胞胞可可以以是是受受精精卵卵、体体细细胞胞(需需经经植植物物组织组织培养成培养成为为完整植株完整植株)。培培育育转转基基因因动动物物：受受体体细细胞胞为为受受精精卵卵，若若用用体体细细胞胞作作为为受受体体细细胞，胞，则则需需经经核移植技核移植技术术培养成培养成转转基因基因动动物。物。生生产产蛋蛋白白质质产产品品：一一般般选选用用大大肠肠杆杆菌菌等等原原核核生生物物作作为为受受体体细细胞胞，因因原原核核生生物物具具有有一一些些其其他他生生物物没没有有的的特特点点，如如繁繁殖殖快快、多多为单细为单细胞、胞、遗传遗传物物质质相相对较对较少等。少等。4目的基因的检测与鉴定目的基因的检测与鉴定注注意意：(1)目目的的基基因因的的插插入入位位点点不不是是随随意意的的，基基因因表表达达需需要要启启动动子子与与终终止止子子的的调调控控，目目的的基基因因应应插插入入启启动动子子与与终终止止子子之之间间的的部位。部位。(1)基基因因工工程程操操作作过过程程中中只只有有第第三三步步(将将目目的的基基因因导导入入受受体体细细胞胞)没有碱基互补配对现象。没有碱基互补配对现象。(3)农农杆杆菌菌转转化化法法原原理理：农农杆杆菌菌易易感感染染双双子子叶叶植植物物和和裸裸子子植植物物，并并将将其其Ti质质粒粒上上的的TDNA转转移移并并整整合合到到受受体体细细胞胞染染色色体体DNA上。上。题组题组精精练练1根据基因工程的有关知根据基因工程的有关知识识，回答下列，回答下列问题问题：(1)cDNA文文库库属属于于_基基因因文文库库，其其构构建建方方法法是是：用用某某种种生生物物发发育育的的某某个个时时期期的的_反反转转录录产产生生的的cDNA片片段段，与与_连连接后接后储储存在一个受体菌群中。存在一个受体菌群中。(2)切切割割DNA分分子子的的工工具具是是_，它它能能使使每每一一条条链链中中特特定定部部位位的的两两个个核核苷苷酸酸之之间间的的_断断开开，形形成成黏黏性性末末端端或或平平末末端。端。(3)基基因因工工程程中中所所使使用用的的DNA连连接接酶酶有有两两类类。既既可可以以“缝缝合合”黏性末端，又可以黏性末端，又可以“缝缝合合”平末端的是平末端的是_DNA连连接接酶酶。(4)将将目目的的基基因因导导入入植植物物细细胞胞采采用用最最多多的的方方法法是是_；如如果果受受体体细细胞胞是是大大肠肠杆杆菌菌，需需要要用用_处处理理细细胞胞，使使之之成成为为感受感受态细态细胞，才能吸收胞，才能吸收DNA分子。分子。解解析析：(1)基基因因文文库库包包括括基基因因组组文文库库和和部部分分基基因因文文库库如如cDNA文文库库。cDNA文文库库构构建建的的方方法法是是：用用某某种种生生物物发发育育的的某某个个时时期期的的mRNA反反转转录录产产生生的的cDNA片片段段，与与载载体体连连接接后后储储存存在在一一个个受受体体菌菌群群中中。(2)切切割割DNA分分子子的的工工具具是是限限制制酶酶，它它作作用用的的化化学学键键是是磷磷酸酸二二酯酯键键。限限制制酶酶切切割割DNA后后形形成成黏黏性性末末端端或或平平末末端端。(3)基基因因工工程程中中所所使使用用的的DNA连连接接酶酶有有EcoliDNA连连接接酶酶和和T4DNA连连接接酶酶两两类类，前前者者只只可可“缝缝合合”黏黏性性末末端端，后后者者既既可可以以“缝缝合合”黏黏性性末末端端，又又可可以以“缝缝合合”平平末末端端。(4)将将目目的的基基因因导导入入植植物物细细胞胞采采用用最最多多的的方方法法是是农农杆杆菌菌转转化化法法；如如果果受受体体细细胞胞是是大大肠肠杆杆菌菌，需需要要用用Ca2处处理理细细胞胞，使使之之成成为为感感受受态态细细胞胞，才能吸收才能吸收DNA分子。分子。答案：答案：(1)部分部分mRNA载体载体(2)限制性核酸内切酶磷酸二酯键限制性核酸内切酶磷酸二酯键(3)T4(4)农杆菌转化法农杆菌转化法Ca22(2017湖湖北北武武汉汉2月月调调研研)如如图图是是获获得得转转基基因因抗抗虫虫棉棉的的技技术术流流程示意程示意图图。请请回答：回答：(1)AB利利用用的的技技术术称称为为_，其其中中过过程程需需要要热热稳稳定定的的_酶酶才能完成。才能完成。(2)图图中中将将目目的的基基因因导导入入棉棉花花细细胞胞需需要要经经过过C过过程程，该该过过程程为为构构建建_，其其目目的的是是使使目目的的基基因因在在受受体体细细胞胞中中稳稳定定存存在在且且可可以以遗传给遗传给下一代，并能表达。下一代，并能表达。(3)上上述述流流程程示示意意图图中中，将将目目的的基基因因导导入入棉棉花花细细胞胞所所采采用用的的方方法法是是_法法，该该方方法法一一般般_(填填“适适宜宜”或或“不不适适宜宜”)用于将目的基因用于将目的基因导导入入单单子叶植物。子叶植物。(4)从从FG的的过过程程利利用用的的主主要要技技术术为为_，欲欲确确定定抗抗虫虫基基因因在在G体体内内是是否否表表达达，在在个个体体水水平平上上需需要要做做_实实验验。如如果果抗抗虫虫基基因因导导入入成成功功，且且与与某某条条染染色色体体的的DNA整整合合起起来来，该该转转基基因因抗抗虫虫棉棉可可视视为为杂杂合合子子，将将该该转转基基因因抗抗虫虫棉棉自自交交一一代代，预预计计后代中抗虫植株占后代中抗虫植株占_。解解析析：(1)AB是是PCR技技术术中中的的操操作作，过过程程是是PCR技技术术中中的的延延伸伸过过程程，需需要要耐耐热热的的DNA聚聚合合酶酶参参与与。(2)过过程程C是是构构建建基基因因表表达达载载体体。(3)图图中中显显示示，将将目目的的基基因因导导入入棉棉花花细细胞胞的的方方法法是是农农杆杆菌菌转转化化法法，该该方方法法不不适适于于将将目目的的基基因因导导入入单单子子叶叶植植物物，这这是是因因为为农农杆杆菌菌对对大大多多数数单单子子叶叶植植物物没没有有感感染染力力。(4)FG过过程程是是将将棉棉花花体体细细胞胞培培育育形形成成新新的的个个体体，需需要要采采用用植植物物组组织织培培养养技技术术；检检测测抗抗虫虫基基因因在在转转基基因因植植株株体体内内是是否否表表达达，在在个个体体水水平平上上需需要要做做抗抗虫虫接接种种实实验验；假假设设抗抗虫虫基基因因为为A，则则该该杂杂合合子子基基因因型型可可以以表表示示为为A0，A0自自交交，后后代代中中抗抗虫虫植植株株A_和和非非抗抗虫虫植植株株00分别占分别占3/4、1/4。答案：答案：(1)PCRTaqDNA聚合聚合(2)基因表达载体基因表达载体(3)农杆菌转化不适宜农杆菌转化不适宜(4)植物组织培养抗虫接种植物组织培养抗虫接种3/4考点考点3基因工程的应用及蛋白质工程基因工程的应用及蛋白质工程1基因工程的应用基因工程的应用(1)植物基因工程植物基因工程外源基因外源基因类类型及型及举举例例成果成果举举例例抗虫抗虫转转基基因植物因植物抗抗虫虫基基因因：Bt毒毒蛋蛋白白基基因因、蛋蛋白白酶酶抑抑制制剂剂基基因因、淀淀粉粉酶酶抑抑制制剂剂基基因因、植植物物凝凝集集素素基基因因抗虫水稻、抗虫棉、抗虫水稻、抗虫棉、抗虫玉米抗虫玉米抗病抗病转转基基因植物因植物(1)抗病毒基因：病毒外壳蛋抗病毒基因：病毒外壳蛋白基因、病毒复制白基因、病毒复制酶酶基因；基因；(2)抗真菌基因：几丁抗真菌基因：几丁质质酶酶基基因、抗毒素合成基因因、抗毒素合成基因抗病毒烟草、抗病毒抗病毒烟草、抗病毒小麦小麦抗逆抗逆转转基基因植物因植物抗逆基因：抗逆基因：调节细调节细胞渗透胞渗透压压基因、抗基因、抗冻冻蛋白基因、抗除蛋白基因、抗除草草剂剂基因基因抗抗盐盐碱和抗干旱的烟碱和抗干旱的烟草、抗寒番茄、抗除草、抗寒番茄、抗除草草剂剂的大豆和玉米的大豆和玉米改良品改良品质质的的转转基因基因植物植物优优良性状基因：必需氨基酸良性状基因：必需氨基酸含量多的蛋白含量多的蛋白质编码质编码基因、基因、控制番茄成熟的基因、与植控制番茄成熟的基因、与植物花青素代物花青素代谢谢有关的基因有关的基因高高赖赖氨酸玉米、耐氨酸玉米、耐储储存番茄、新花色存番茄、新花色矮矮牵牵牛牛(2)动动物基因工程物基因工程外源基因外源基因类类型及型及举举例例成果成果举举例例提高生提高生长长速度速度的的转转基因基因动动物物外源生外源生长长激素基因激素基因转转基因基因鲤鱼鲤鱼改善畜改善畜产产品品品品质质的的转转基因基因动动物物肠肠乳糖乳糖酶酶基因基因乳汁中含乳糖乳汁中含乳糖较较少少的的转转基因牛基因牛生生产药产药物的物的转转基因基因动动物物药药用蛋白基因乳腺蛋用蛋白基因乳腺蛋白基因的启白基因的启动动子子转转基因基因动动物具有乳物具有乳腺生物反腺生物反应应器器作器官移植供体的作器官移植供体的转转基因基因动动物物外源的抑制抗原决外源的抑制抗原决定基因表达的定基因表达的调节调节因子或除去供体的因子或除去供体的抗原决定基因抗原决定基因无免疫排斥反无免疫排斥反应应的的转转基因猪基因猪(3)基因治基因治疗疗与基因与基因诊诊断断基因治基因治疗疗基因基因诊诊断断原理原理基因重基因重组组及基因表达及基因表达DNA分子分子杂杂交交方法方法将正常基因将正常基因导导入病人体内，入病人体内，使使该该基因的表达基因的表达产产物物发挥发挥功能，以达到治功能，以达到治疗疗疾病的疾病的目的目的制作特定制作特定DNA探探针针与病人与病人样样品品DNA混合分析混合分析杂杂交交带带情况，判断患者是否出情况，判断患者是否出现现了基因异常或携了基因异常或携带带病原体病原体进进展展临临床床实验实验临临床床应应用用注注意意：(1)用用基基因因工工程程的的方方法法，使使外外源源基基因因得得到到高高效效表表达达的的菌菌类类细细胞胞株株系系一一般般称称为为“工工程程菌菌”，如如含含有有抗抗虫虫基基因因的的土土壤壤农农杆杆菌菌菌菌株株。而而青青霉霉素素是是诱诱变变后后的的高高产产青青霉霉菌菌产产生生的的，不不是是通通过过基基因工程改造的工程菌产生的。因工程改造的工程菌产生的。(2)用用基基因因工工程程生生产产的的药药品品，从从化化学学成成分分上上分分析析都都应应该该是是蛋蛋白白质类。质类。(3)动动物物基基因因工工程程的的实实施施主主要要是是为为了了改改善善畜畜产产品品的的品品质质，不不是是为了产生体型巨大的个体。为了产生体型巨大的个体。(4)并并非非所所有有个个体体都都可可作作为为乳乳腺腺生生物物反反应应器器，制制备备乳乳腺腺生生物物反反应器通常是针对雌性个体进行的操作。应器通常是针对雌性个体进行的操作。2蛋白质工程蛋白质工程(1)缘缘由：基因工程原由：基因工程原则则上只能上只能产产生生_的蛋白的蛋白质质。(2)基基础础：蛋白：蛋白质质分子的分子的结结构构规规律及其与生物功能的关系。律及其与生物功能的关系。(3)手段：基因修手段：基因修饰饰或基因合成。或基因合成。(4)目的：合成目的：合成满满足人足人类类生生产产和生活需求的蛋白和生活需求的蛋白质质。(5)流程：流程：(6)蛋蛋白白质质工工程程中中通通过过对对基基因因操操作作来来实实现现对对天天然然蛋蛋白白质质改改造造的的原因：原因：改造后的基因可以改造后的基因可以遗传给遗传给下一代，被改造的蛋白下一代，被改造的蛋白质质无法无法遗传遗传。对对基基因因进进行行改改造造比比对对蛋蛋白白质质进进行行直直接接改改造造要要容容易易操操作作，难难度度要小得多。要小得多。3蛋白质工程与基因工程的比较蛋白质工程与基因工程的比较项项目目蛋白蛋白质质工程工程基因工程基因工程区区别别过过程程预预期蛋白期蛋白质质功能功能设计设计蛋白蛋白质结质结构构推推测测氨基酸序列氨基酸序列推推测测脱氧核苷酸序脱氧核苷酸序列列合成合成DNA表表达出蛋白达出蛋白质质目的基因的目的基因的获获取取基因表达基因表达载载体的构建体的构建将目的基因将目的基因导导入受入受体体细细胞胞目的基因的目的基因的检测检测与与鉴鉴定定区区别别实质实质定向改造或生定向改造或生产产人人类类所需蛋白所需蛋白质质定向改造生物的定向改造生物的遗传遗传特特性，以性，以获获得人得人类类所需的所需的生物生物类类型或生物型或生物产产品品(基基因的异体表达因的异体表达)结结果果生生产产自然界中没有的自然界中没有的蛋白蛋白质质生生产产自然界中已有的蛋自然界中已有的蛋白白质质联联系系,蛋蛋白白质质工工程程是是在在基基因因工工程程的的基基础础上上延延伸伸出出来来的的第第二二代代基基因因工工程程，因因为为对对现现有有蛋蛋白白质质的的改改造造或或制制造造新新的的蛋蛋白白质质，必必须须通通过过基因修基因修饰饰或基因合成或基因合成实现实现答案：答案：2.(1)自然界已存在自然界已存在题组题组精精练练1干干扰扰素素是是动动物物体体内内合合成成的的一一种种蛋蛋白白质质，可可以以用用于于治治疗疗病病毒毒感感染染和和癌癌症症，但但体体外外保保存存相相当当困困难难，如如果果将将其其分分子子上上的的一一个个半半胱胱氨氨酸酸转转变变成成丝丝氨氨酸酸，就就可可在在70条条件件下下保保存存半半年年，请请根根据以上信息回答下列据以上信息回答下列问题问题：(1)蛋蛋白白质质的的合合成成是是受受基基因因控控制制的的，因因此此获获得得能能够够控控制制合合成成“可可以以保保存存的的干干扰扰素素”的的基基因因是是生生产产的的关关键键，依依据据蛋蛋白白质质工工程程原原理理，设设计计实实验验流流程程，让让动动物物生生产产“可可以以保保存存的的干干扰扰素素”。写写出出下下列列方方框中相框中相应应的的实验实验步步骤骤。A_；B._；C_；D._。(2)基基因因工工程程与与蛋蛋白白质质工工程程相相比比较较，基基因因工工程程在在原原则则上上只只能能生生产产_的的蛋蛋白白质质，不不一一定定符符合合_需需要要。而而蛋蛋白白质质工工程程是是以以蛋蛋白白质质分分子子的的结结构构规规律律及及其其与与生生物物功功能能的的关关系系作作为为基基础础，通通过过_或或_，对对现现有有蛋蛋白白质质进进行行_，或或制制造造一一种种新新的的蛋蛋白白质质，以以满满足足人人类类的的生生产产和和生活需要。生活需要。(3)蛋蛋白白质质工工程程实实施施的的难难度度很很大大，原原因因是是蛋蛋白白质质具具有有十十分分复复杂杂的的_结结构。构。(4)对对天天然然蛋蛋白白质质进进行行改改造造时时，应应该该直直接接对对蛋蛋白白质质分分子子进进行行操操作，作，还还是是应该应该通通过对过对基因的操作来基因的操作来实现实现？_，原因是原因是_。解解析析：本本题题综综合合考考查查了了蛋蛋白白质质工工程程与与基基因因工工程程的的异异同同，并并考考查查了了蛋蛋白白质质工工程程的的原原理理及及其其在在生生产产实实践践中中的的应应用用。蛋蛋白白质质工工程程是是研研究究蛋蛋白白质质的的结结构构和和功功能能、蛋蛋白白质质折折叠叠、蛋蛋白白质质分分子子设设计计等等一一系系列列分分子子生生物物学学问问题题的的一一种种新新型型的的、强强有有力力的的手手段段。通通过过对对蛋蛋白白质质工工程程的的研研究究，可可以以深深入入地地揭揭示示生生命命现现象象的的本本质质和和生生命命活活动动的的规规律律。基基因因工工程程遵遵循循中中心心法法则则，从从DNAmRNA蛋蛋白白质质，基基本本上上是是生生产产出出自自然然界界已已有有的的蛋蛋白白质质。蛋蛋白白质质工工程程则则是是按按照照相相反反的的思思路路进进行行的的，其其基基本本流流程程是是预预期期蛋蛋白白质质的的功功能能设设计计蛋蛋白白质质的的三三维维结结构构推推测测应应有有的的氨氨基基酸酸序序列列合合成成相相应应的的脱脱氧氧核核苷苷酸序列酸序列创造出需要的蛋白质。创造出需要的蛋白质。答答案案：(1)预预期期蛋蛋白白质质的的功功能能蛋蛋白白质质的的三三维维结结构构应应有有的的氨氨基基酸酸序序列列相相应应的的脱脱氧氧核核苷苷酸酸序序列列(基基因因)(2)(2)自自然然界界已已存存在在人人类类生生产产和和生生活活的的基基因因修修饰饰基基因因合合成成改改造造(3)(3)空空间间(或或高高级级)(4)(4)应应该该通通过过对对基基因因的的操操作作来来实实现现对对天天然然蛋蛋白白质质的的改改造造首首先先，任任何何一一种种天天然然蛋蛋白白质质都都是是由由基基因因编编码码的的，改改造造了了基基因因也也就就是是对对蛋蛋白白质质进进行行了了改改造造，而而且且改改造造过过的的蛋蛋白白质质可可以以通通过过改改造造过过的的基基因因遗遗传传下下去去；如如果果对对蛋蛋白白质质直直接接改改造造，即即使使改改造造成成功功，被被改改造造过过的的蛋蛋白白质质分分子子也也无无法法遗遗传传。其其次次，对对基基因因进进行行改改造造比比直接对蛋白质进行改造要容易操作，难度要小得多直接对蛋白质进行改造要容易操作，难度要小得多2已已知知生生物物体体内内有有一一种种蛋蛋白白质质(P)，该该蛋蛋白白质质是是一一种种转转运运蛋蛋白白，由由305个个氨氨基基酸酸组组成成。如如果果将将P分分子子中中158位位的的丝丝氨氨酸酸变变成成亮亮氨氨酸酸，240位位的的谷谷氨氨酰酰胺胺变变成成苯苯丙丙氨氨酸酸，改改变变后后的的蛋蛋白白质质(P1)不不但保留但保留P的功能，而且具有了的功能，而且具有了酶酶的催化活性。回答下列的催化活性。回答下列问题问题：(1)从从上上述述资资料料可可知知，若若要要改改变变蛋蛋白白质质的的功功能能，可可以以考考虑虑对对蛋蛋白白质质的的_进进行改造。行改造。(2)以以P基基因因序序列列为为基基础础，获获得得P1基基因因的的途途径径有有修修饰饰_基基因因或或合合成成_基基因因。所所获获得得的的基基因因表表达达时时是是遵遵循循中中心心法法则则的的，中中心心法法则则的的全全部部内内容容包包括括_的的复复制制，以以及及遗遗传传信信息息在不同分子之在不同分子之间间的流的流动动，即：，即：_。(3)蛋蛋白白质质工工程程也也被被称称为为第第二二代代基基因因工工程程，其其基基本本途途径径是是从从预预期期蛋蛋白白质质功功能能出出发发，通通过过_和和_，进进而而确确定定相相对对应应的的脱脱氧氧核核苷苷酸酸序序列列，据据此此获获得得基基因因，再再经经表表达达、纯纯化化获获得得蛋蛋白白质质，之后，之后还还需要需要对对蛋白蛋白质质的生物的生物_进进行行鉴鉴定。定。解解析析：(1)从从题题中中所所述述资资料料可可知知，将将P分分子子中中158位位的的丝丝氨氨酸酸变变成成亮亮氨氨酸酸，240位位的的谷谷氨氨酰酰胺胺变变成成苯苯丙丙氨氨酸酸后后，该该蛋蛋白白质质的的功功能能发发生生了了改改变变，此此过过程程是是通通过过对对构构成成蛋蛋白白质质的的氨氨基基酸酸的的排排列列顺顺序序进进行行改改造造，进进而而改改变变了了蛋蛋白白质质的的结结构构，从从而而改改变变了了蛋蛋白白质质的的功功能能。(2)在在蛋蛋白白质质工工程程中中，目目的的基基因因可可以以以以P基基因因序序列列为为基基础础，对对生生物物体体内内原原有有P基基因因进进行行修修饰饰，也也可可以以通通过过人人工工合合成成法法合合成成新的新的P1基因。基因。中心法则的内容如下图所示：中心法则的内容如下图所示：由由图图可可知知，中中心心法法则则的的全全部部内内容容包包括括：DNA以以自自身身为为模模板板进进行行的的复复制制，DNA通通过过转转录录将将遗遗传传信信息息传传递递给给RNA，最最后后RNA通通过过翻翻译译将将遗遗传传信信息息表表达达成成蛋蛋白白质质；在在某某些些病病毒毒中中RNA可可自自我我复复制制(如如烟烟草草花花叶叶病病毒毒等等)，在在某某些些病病毒毒中中能能以以RNA为为模模板板逆逆转转录录合合成成DNA(如如HIV)，这这是是对对中中心心法法则则的的补补充充。(3)蛋蛋白白质质工工程程的的基基本本途途径径是是预预期期蛋蛋白白质质功功能能设设计计预预期期的的蛋蛋白白质质结结构构推推测测应应有有的的氨氨基基酸酸序序列列合合成成DNA表表达达出出蛋蛋白白质质，经经过过该该过过程程得得到到的的蛋蛋白白质质，需需要要对对其其生生物物功功能能进进行行鉴鉴定定，以以保保证证其其发发挥挥正常作用。正常作用。答案：答案：(1)氨基酸序列氨基酸序列(或结构或结构)(2)P P1 DNA和和 RNA(或或 遗遗 传传 物物 质质)DNARNA、RNADNA、RNA蛋白质蛋白质(或转录、逆转录、翻译或转录、逆转录、翻译)(3)设计蛋白质的结构推测氨基酸序列功能设计蛋白质的结构推测氨基酸序列功能课堂归纳课堂归纳易错清零易错清零易易错错点点1混混淆淆启启动动子子与与起起始始密密码码子子，终终止止子子与与终终止止密密码码子子，不明确标记基因的作用不明确标记基因的作用提示提示启动子启动子起始密码子，终止子起始密码子，终止子终止密码子终止密码子(1)启启动动子子：一一段段有有特特殊殊结结构构的的DNA片片段段，位位于于基基因因的的首首端端。它是它是RNA聚合酶识别、结合的部位。聚