备课素材：溶菌酶重组技术--高二下学期生物人教版选择性必修3.docx

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1、溶菌酶重组技术重组人溶菌酶是基因工程的一项重要成果。在一些试题中以此为素材。据所道，溶菌酶是世界上几乎所有生物都具备的非特异性免疫因子，人类体内也存在广泛分布，唾腺细胞、泪腺细胞、造血细胞等大多数细胞均可产生人溶菌酶，其依靠自身的生理防御功能识别、破坏和排除各种细菌、病毒、损伤细胞和肿瘤细胞等。人溶菌酶是一种人体内天然存在的具有抗菌、抗病毒、抗炎、增强免疫力等特性的蛋白质。它直接作用于细菌细胞壁, 因此, 细菌对其完全不存在耐药性, 也无免疫原性。溶菌酶本身是一种天然蛋白质，有抗菌、抗病毒、抗肿瘤、无毒性的优点，在食品和医药上都有广泛的应用。当前临床使用的溶菌酶主要是蛋清溶菌酶，作为异源蛋白，

2、其在人体内会形成一些副作用，如过敏、排异反应。而人溶菌酶则不然，它本身就是人体内的一种蛋白质，完全契合于人体环境和免疫系统，自然比其它溶菌酶更安全。但天然人溶菌酶来源极其困难、产量极低，且价格昂贵，因此人溶菌酶的广泛应用只能寄希望于DNA重组技术。利用基因工程生产出的重组人溶菌酶不仅具有人溶菌酶的优点, 同时也克服了人溶菌酶活性低、产量低、不便于制备、无法稳定保存等缺点。业内专家指出，重组人溶菌酶是绿色、环保、生态型的新产品，重组人溶菌酶不但在制药领域，而且在化妆品原料领域，在食品防腐剂（替代化学防腐剂）领域，在动物饲料添加剂领域（替代抗生素）有广阔的应用价值，预计每年有上千亿以上的市场。重组

3、人溶菌酶制备首先要得到人溶菌酶基因，然后选择工程菌或工程细胞载体，并将人溶菌酶基因移植进去，然后工程菌或工程细胞按照人溶菌酶基因，组装和复制出蛋白质，最后分离提纯，就得到了重组人溶菌酶。得到人溶菌酶遗传基因后，要转入到某种载体上才能进行大规模生产。英国微生物遗传学家海斯和美国微生物遗传学家莱德伯格等在1952年首先认识到大肠杆菌存在染色体外的遗传因子。1953年法国学者弗雷德里克等发现大肠杆菌产生大肠杆菌素被一种染色体外的大肠杆菌素因子所控制。至此，人类找到了重组DNA技术的载体，让细菌帮助人类生产其他生物的蛋白质。载体就像土壤，只有肥沃的土壤才可能培育出高产和高品质的作物。到70年代初，生物

4、化学研究进展为重组DNA技术奠定了基础，1972年美国的分子生物学家伯格等将一种动物病毒的DNA与一种噬菌体的DNA连接在一起，构成了第一批重组体DNA分子。1973年美国的分子生物学家科恩等又将几种不同的外源DNA插入一种质粒的DNA中，将它们引入大肠杆菌中进行组装和复制。从弗莱明发现溶菌酶和青霉素至今已将近200年。物质文明高度发达的今天，以青霉素为代表的抗生素大大延长了人类预期寿命，但抗生历史也面临反思，有的抗生素导致人体菌群失衡，有的抗生素产生了耐药性。生命科学正在成为推动现代医学进步的新动能，人自身免疫代替抗生素的趋势性转折一旦出现就不可阻挡。重组人溶菌酶可以很好地弥补抗生素的缺陷，

5、是一种有效的抗菌剂，除可以直接裂解细菌外，还有抗病毒作用。相关研究和实践证明，在化妆品、皮肤、粘膜消毒灭菌和药品等方面具有广阔前景，如治疗由金黄色葡萄球菌、表葡菌、丙酸杆菌或螨虫引起的感染；预防和治疗由流行性感冒病毒引起的感冒，包括甲乙丙三种流行性感冒病毒；对抗正在肆虐人间的新型冠状病毒。重组人溶菌酶对于人体不发生过敏反应，对人体细胞有修复作用，安全无毒副作用。例、研究发现人溶菌酶（hLZ）由130个氨基酸组成，是天然抗生素替代品。科学家培育出转入溶菌酶基因山羊以大规模生产人溶菌酶（从乳汁中提取），过程如图所示。其中编号表示过程；质粒S中的标记基因Leu控制合成亮氨酸，标记基因GFP控制合成绿

6、色荧光蛋白；四种限制酶的识别序列及切割位点见表。（1）根据题中信息分析，图中物质A至少含有 个碱基（不考虑终止密码子）。（2）物质B是用限制酶 切割的结果。（3）下列能成功筛选出含重组质粒T的成纤维细胞的说法是（ ）A培养基中加入亮氨酸，培养一段时间后观察，细胞显示出绿色荧光B培养基中加入亮氨酸，培养一段时间后观察，细胞不显示出绿色荧光C培养基中不加亮氨酸，培养一段时间后观察，细胞不显示出绿色荧光D培养基中不加亮氨酸，培养一段时间后观察，细胞显示出绿色荧光（4）培育过程中证实“动物体细胞核具有全能性”的是 （填编号）。（5）过程常用 法，过程为 图中早期胚胎的 （结构）将发育成转基因羊。答案：

7、（1）780（2）BamH Hind（3）C（4）（5）显微注射 胚胎移植 内细胞团解析：试题具有一定的难度，一方面是需要根据粘性末端找到限制性核酸内切酶；另一方面根据标记基因筛选导入目的基因的受体细胞，而标记基因不一定是抗生素抗性基因。（1）人溶菌酶（hLZ）有130个氨基酸，在不考虑非编码区的基础上，DNA（基因）的碱基数：mRNA碱基数：氨基酸数6：3：1，图中物质A（基因）至少有13032780。（2）据图分析，用限制酶切割B形成的粘性末端GATCC与BamH的识别序列一致，粘性末端AGCTT与Hind的识别序列一致，故物质B是用限制酶BamH和Hind切割的结果。（3）据第（2）问有

8、分析，用限制酶BamH和Hind切割质粒S和目的基因，形成的质粒T是（Leu+Xba+B），标记基因Leu控制合成亮氨酸。故培养基中不加亮氨酸，培养一段时间后观察，细胞不显示出绿色荧光的成纤维细胞是含有重组质粒T的细胞，ABD错误，C正确。（4）将山羊胎儿的成纤维细胞的细胞核移植到去核的卵细胞中（），得到重组细胞，将重组细胞诱导培养形成早期胚胎（），再进行胚胎移植到母羊的子宫中孕育（），培养出转基因羊，这是动物克隆技术，在此培育过程中体现了“动物体细胞核具有全能性”。（5）过程将目的基因导入受体细胞，动物常用显微注射法，过程为胚胎移植，图中早期胚胎的内细胞团是发育为胚胎的基础细胞，将发育成转基因羊。学科网（北京）股份有限公司