一轮复习之 基因工程学习资料.ppt

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1、一轮复习之 基因工程 又叫又叫DNADNA重组技术，是按人们愿重组技术，是按人们愿望，进行严格设计，通过体外望，进行严格设计，通过体外DNADNA重重组和转基因技术，赋予生物以新的遗组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，创造更符合人们需要的新的传特性，创造更符合人们需要的新的生物类型与产品。生物类型与产品。一一 基因工程概念基因工程概念 （3）举例：大大肠肠杆杆菌菌的的一一种种限限制制酶酶能能识识别别GAATTCGAATTC序列，并在序列，并在G G和和A A之间切开。之间切开。（1）作用部位：（2）特点：专一性，即识别特定核苷酸序专一性，即识别特定核苷酸序列，切割特定切点。列，切割特定切点

2、。磷酸二酯键磷酸二酯键（4）来源：主要从原核生物中分离主要从原核生物中分离 原因：原因：限制酶是在生物体限制酶是在生物体(主要是主要是微生微生物物)内的一种酶，能将外来的内的一种酶，能将外来的DNADNA切断切断，对自，对自己己DNADNA无害，保护细胞原有遗传信息，由于无害，保护细胞原有遗传信息，由于这种切割作用是在这种切割作用是在DNADNA分子内部进行的，故分子内部进行的，故名限制性内切酶。名限制性内切酶。而真核生物一般有其他保护措施。而真核生物一般有其他保护措施。（5）作用结果：形成DNA片段末端平末端：平切（相同部位）平末端：平切（相同部位）黏性末端：错位切（不同部位）黏性末端：错位

3、切（不同部位）什么是黏性末端？什么是黏性末端？被限制酶切开的被限制酶切开的DNA两条单链的切口，两条单链的切口，带有几个带有几个伸出的核苷酸伸出的核苷酸，他们之间正好，他们之间正好互互补配对，补配对，这样的切口叫这样的切口叫黏性末端黏性末端。重播重播要想获得某个特定性状的基因必须要用限制要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性末端？酶切几个切口？可产生几个黏性末端？切两个切口，就会产生四个黏性末端。切两个切口，就会产生四个黏性末端。如果把两种来源不同的如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶用同一种限制酶来切割，会怎样呢？来切割，会怎样呢？会产生会产生相同的黏性末端相

4、同的黏性末端，然后让两者的，然后让两者的黏性末端黏性末端黏合黏合起来，就可以合成重组的起来，就可以合成重组的DNA分子了。分子了。、基因的针线DNA连接酶（1）连接的部位：）连接的部位：DNA双链片段间的双链片段间的磷酸二酯键，不是氢键。磷酸二酯键，不是氢键。（2）常用种类：）常用种类：lE.coliDNA连接酶连接酶：来源：大肠杆菌来源：大肠杆菌作用：连接黏性末端作用：连接黏性末端TT4 4DNADNA连接酶：连接酶：来源：来源：T T4 4噬菌体噬菌体作用：连接黏性末端、作用：连接黏性末端、平末端平末端（3）与DNA聚合酶的比较DNADNA聚合酶聚合酶DNADNA连接酶连接酶化学本质化学本

5、质作用部位作用部位模板模板蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键（单个脱氧核（单个脱氧核（单个脱氧核（单个脱氧核苷酸苷酸苷酸苷酸+片段）片段）片段）片段）磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键（DNADNA双链片段双链片段双链片段双链片段+DNADNA双链片段）双链片段）双链片段）双链片段）需要（需要（需要（需要（DNADNA一条链）一条链）一条链）一条链）不需要不需要3 3、基因的运输工具、基因的运输工具运载体运载体 3.3.种类：种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。质粒、噬菌体和动植物病毒。1.1.作用：作用：将外源基因送入受体细胞。将外源基因送入受体细胞。2.2.

6、条件：条件：1)1)能在宿主细胞内复制并稳定地保存。能在宿主细胞内复制并稳定地保存。2)2)具有一个至多个限制酶切点，使外源基具有一个至多个限制酶切点，使外源基因插入其中。因插入其中。3)3)具有某些标记基因，以便进行筛选。具有某些标记基因，以便进行筛选。如抗如抗如抗如抗菌素抗性基因、产物具有颜色反应的基因菌素抗性基因、产物具有颜色反应的基因菌素抗性基因、产物具有颜色反应的基因菌素抗性基因、产物具有颜色反应的基因4)4)对受体细胞无害，不影响其正常活动。对受体细胞无害，不影响其正常活动。运载体运载体最常用的运载体最常用的运载体-质粒质粒四个基本步骤：四个基本步骤：三三 基因操作的基本步骤基因操

7、作的基本步骤1）提取提取目的基因目的基因2）目的基因）目的基因与运载体结合与运载体结合3）将目的基因）将目的基因导入导入受体细胞受体细胞4）目的基因的）目的基因的检测检测和和表达表达目的基因目的基因 目的基因是人们所目的基因是人们所需要转移需要转移或或改造改造的的基因。基因。如苏云金芽孢杆菌的如苏云金芽孢杆菌的抗虫基因抗虫基因，还有，还有植物的植物的抗病（抗病毒、抗细菌）基因抗病（抗病毒、抗细菌）基因、种、种子子贮藏蛋白的基因贮藏蛋白的基因，以及人的，以及人的胰岛素基因、胰岛素基因、干扰素基因干扰素基因等。等。目的基因的提取方法目的基因的提取方法直接分离基因直接分离基因人工合成基因人工合成基因

8、反转录法反转录法根据已知的氨基酸序列根据已知的氨基酸序列合成合成DNA：鸟枪法（从基因文库中获取）鸟枪法（从基因文库中获取）鸟枪法（从基因文库中获取）鸟枪法（从基因文库中获取）l基因文库：储存某种生物基因的菌群的总称，基因文库：储存某种生物基因的菌群的总称，不是指生物基因。不是指生物基因。l基因组文库：某个含有所有基因的受体菌。指基因组文库：某个含有所有基因的受体菌。指某个个体。某个个体。l部分基因文库（部分基因文库（cDNA文库）：某个含有部分文库）：某个含有部分基因的受体菌。基因的受体菌。l基因库：一个种群所有基因的总称，指基因。基因库：一个种群所有基因的总称，指基因。步骤一：目的基因的提

9、取步骤一：目的基因的提取1）鸟枪法（散弹射击法）：鸟枪法（散弹射击法）：用用限制酶限制酶将将供体细胞供体细胞中的中的DNA切成许多切成许多片段片段，将这些片段分别，将这些片段分别载入运载体载入运载体，然后通，然后通过运载体分别转入不同的受体细胞，让供体过运载体分别转入不同的受体细胞，让供体细胞提供的外源细胞提供的外源DNA的所有片段分别在各个的所有片段分别在各个受体细胞受体细胞中中大量复制大量复制（即（即扩增扩增），从中），从中找出找出含有目的基因含有目的基因的细胞，再利用一定方法将目的细胞，再利用一定方法将目的基因的的基因的DNA片段片段分离分离出来。出来。2）反转录法反转录法：以以目的基因

10、目的基因转录成转录成的的信使信使RNA为模板，为模板，反反转录转录成互补的成互补的单链单链DNA，然后在酶的作用下，然后在酶的作用下合合成双链成双链DNA，从而获得，从而获得所需的基因。所需的基因。目的基因的目的基因的mRNA单链单链DNA(cDNA)双链双链DNA(即目的基因即目的基因)反转录反转录反转录反转录合成合成合成合成3）根据已知的氨基酸序列合成根据已知的氨基酸序列合成DNA法法：根据根据已知已知蛋白质的蛋白质的氨氨基酸序列，推测基酸序列，推测出相应的出相应的信使信使RNA序列，然后按序列，然后按照照碱基互补配对碱基互补配对原则，原则，推推测测出它的出它的结构基因的核苷结构基因的核苷

11、酸序列酸序列，再通过化学方法，再通过化学方法，以以单核苷酸为原料合成目单核苷酸为原料合成目的基因。的基因。蛋白质的氨基酸序列蛋白质的氨基酸序列mRNA的核苷酸序列的核苷酸序列结构基因的核苷酸序列结构基因的核苷酸序列推测推测推测推测推测推测推测推测目的基因目的基因化学合成化学合成化学合成化学合成上述三种目的基因提取的方法有何优缺点？上述三种目的基因提取的方法有何优缺点？优点优点缺点缺点鸟枪法鸟枪法反转录法反转录法根据已知氨基酸合根据已知氨基酸合成成DNADNA法法操作简便操作简便广泛使用广泛使用工作量大，盲目，分工作量大，盲目，分离出来的有时并非一离出来的有时并非一个基因个基因专一性强专一性强操

12、作过程麻烦，操作过程麻烦，mRNAmRNA很不稳定，要求的技很不稳定，要求的技术条件较高术条件较高专一性最强专一性最强仅限于合成核苷酸对仅限于合成核苷酸对较少的简单基因较少的简单基因4）目的基因的扩增：PCR技术l原理：原理：DNA复制复制l结果：目的基因成指数增长结果：目的基因成指数增长l步骤：变性（解旋为单链）步骤：变性（解旋为单链）+引物，退火，延引物，退火，延伸（伸（DNA聚合酶作用），多次重复聚合酶作用），多次重复l原料：原料：DNA模板、模板、4种脱氧核苷酸、引物、种脱氧核苷酸、引物、DNA聚合酶、聚合酶、ATPl复制方向：只能从复制方向：只能从5端向端向3端延伸端延伸l原因：原因

13、：DNA聚合酶不能从头开始合成聚合酶不能从头开始合成DNA，而只，而只能从能从3端延伸端延伸DNA链。链。步骤二：步骤二：目的基因与运载体结合目的基因与运载体结合-核心步骤核心步骤运载体和表达载体的运载体和表达载体的区别：区别：表达载体的组成：表达载体的组成：目的基因目的基因+启动子启动子+终止子终止子+标记基因标记基因运载体即质粒运载体即质粒表达载体即重组质粒表达载体即重组质粒2、目的基因与运载体结合（以质粒为运载体）、目的基因与运载体结合（以质粒为运载体）质粒质粒DNA分子分子同一种限制酶处理同一种限制酶处理 一个切口一个切口两个黏性末端两个黏性末端 两个切口两个切口获得目的基因获得目的基

14、因DNA连接酶连接酶重组重组DNA分子（重组质粒）分子（重组质粒）目的基因与运载体结合的结果可能有几种情况？目的基因与运载体结合的结果可能有几种情况？三种情况：目的基因与目的基因结合三种情况：目的基因与目的基因结合 质粒与质粒结合质粒与质粒结合 目的基因与质粒结合目的基因与质粒结合步骤三：步骤三：将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞（1）导入方法：借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径）导入方法：借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径（唯一没有出现碱基互补配对的过程）（唯一没有出现碱基互补配对的过程）（2 2）受体种类不同，导入方法不同）受体种类不同，导入方法不同导入植物细胞：导入植物细胞：（卵细胞和体细

15、胞（卵细胞和体细胞都可以）都可以）农杆菌转化法农杆菌转化法基因枪法、花粉管通道法基因枪法、花粉管通道法农杆菌转化法：农杆菌转化法：双子叶植物受伤时，伤口分泌的酚类化合物，双子叶植物受伤时，伤口分泌的酚类化合物，吸引农杆菌移向这些细胞并进入细胞，将吸引农杆菌移向这些细胞并进入细胞，将目的基因整合到受体细胞染色体目的基因整合到受体细胞染色体DNADNA上。上。受体细胞：细菌受体细胞：细菌细胞壁的通透性增大细胞壁的通透性增大重组质粒进入受体细胞重组质粒进入受体细胞目的基因随受体细胞的繁殖而复制目的基因随受体细胞的繁殖而复制氯化钙氯化钙导入动物细胞导入动物细胞-显微注射法，将目的基因显微注射法，将目的

16、基因注射到卵细胞中，受精后，胚胎移植。注射到卵细胞中，受精后，胚胎移植。导入微生物细胞导入微生物细胞-感受态细胞法感受态细胞法步骤四：步骤四：目的基因的检测和表达目的基因的检测和表达（1）检测：）检测：通过检测标记基因的有无，来判断目的基因是否导入通过检测标记基因的有无，来判断目的基因是否导入DNADNA分子杂交法：分子杂交法：检测染色体检测染色体DNADNA分子是否插入目的基因分子是否插入目的基因或者目的基因是否转录出或者目的基因是否转录出RNARNA免疫法：免疫法：提取蛋白质用相应的抗体进行提取蛋白质用相应的抗体进行抗体抗体抗原杂交抗原杂交无表达产物无表达产物无表达产物无表达产物有表达产物

17、有表达产物无表达产物无表达产物细菌的检测，将每个受体细胞单独培养形成菌细菌的检测，将每个受体细胞单独培养形成菌落，检测菌落中是否有目的基因的表达产物。淘汰落，检测菌落中是否有目的基因的表达产物。淘汰无表达产物的菌落，保留有表达产物的进一步培养、无表达产物的菌落，保留有表达产物的进一步培养、研究。研究。（2）表达：通过特定性状的产生与否来确定目的基因是否表达）表达：通过特定性状的产生与否来确定目的基因是否表达多细胞生物的检测，将每个受体细胞单独培养并诱多细胞生物的检测，将每个受体细胞单独培养并诱导发育成完整个体，检测这些个体是否摄入目的基因，导发育成完整个体，检测这些个体是否摄入目的基因，摄入的

18、基因是否表达（是否表现出相应的性状）。淘汰摄入的基因是否表达（是否表现出相应的性状）。淘汰无变化的个体，保留有相应变化的个体进一步培养、研无变化的个体，保留有相应变化的个体进一步培养、研究。究。例：用棉铃饲喂棉铃例：用棉铃饲喂棉铃虫，如虫吃后不出现中毒症虫，如虫吃后不出现中毒症状，说明未摄入目的基因或状，说明未摄入目的基因或摄入目的基因未表达。如虫摄入目的基因未表达。如虫吃后中毒死亡，则说明摄入吃后中毒死亡，则说明摄入了抗虫基因并得到表达。了抗虫基因并得到表达。基因工程的成果在实际生产、生活中的应用有哪些？基因工程的成果在实际生产、生活中的应用有哪些？医药卫生医药卫生利用转基因的工程菌等生产基

19、因工程药品利用转基因的工程菌等生产基因工程药品基因诊断：基因诊断：用同位素或荧光分子制备用同位素或荧光分子制备DNA探针，利用探针，利用DNA 分子杂交的原理检验被试样品的遗传信息分子杂交的原理检验被试样品的遗传信息基因治疗：用健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞基因治疗：用健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞农牧业农牧业培育优良品质的转基因作物或抗逆性转基因作物培育优良品质的转基因作物或抗逆性转基因作物培育优良品质的转基因动物培育优良品质的转基因动物培育巨型的转基因动物，获得乳腺反应器培育巨型的转基因动物，获得乳腺反应器食品工业：开发新的食品来源食品工业：开发新的食品来源单细胞蛋白单细胞蛋白环境

20、保护环境保护生产可分解多种烃的转基因超级细菌等生产可分解多种烃的转基因超级细菌等利用利用DNA分子探针检测环境中的细菌和病毒等。分子探针检测环境中的细菌和病毒等。、基因工程与医药卫生、基因工程与医药卫生我国生产的部分基因我国生产的部分基因工程疫苗和药物工程疫苗和药物 基因工程药品的生产基因工程药品的生产淋巴因子：淋巴因子：干扰素：抑制病毒增殖干扰素：抑制病毒增殖白细胞介素白细胞介素-2-2：增强有关免疫细胞杀伤能力增强有关免疫细胞杀伤能力干扰素治疗病毒感染简直干扰素治疗病毒感染简直是是“万能灵药万能灵药”！过去从人血！过去从人血中提取，中提取，300L300L血才提取血才提取1mg1mg！其其

21、“珍贵珍贵”程度自不用多说。程度自不用多说。人造血液、白细胞人造血液、白细胞介素、乙肝疫苗等通过介素、乙肝疫苗等通过基因工程实现工业化生基因工程实现工业化生产，均为解除人类的病产，均为解除人类的病苦，提高人类的健康水苦，提高人类的健康水平发挥了重大的作用。平发挥了重大的作用。人造血液及其生产人造血液及其生产 基因诊断与基因治疗基因诊断与基因治疗运用基因工程设运用基因工程设计制造的计制造的“DNA“DNA探针探针”检测肝炎病毒等病毒检测肝炎病毒等病毒感染及遗传缺陷，不感染及遗传缺陷，不但准确而且迅速。但准确而且迅速。我国研究人员正在制备用于基因我国研究人员正在制备用于基因治疗的基因工程细胞治疗的

22、基因工程细胞基因治疗：体外基因基因治疗：体外基因治疗、体内基因治疗治疗、体内基因治疗直接把健康外源基因导入缺陷细胞中直接把健康外源基因导入缺陷细胞中、基因工程与农牧业、食品工业、基因工程与农牧业、食品工业运用基因工程技术，不但可以培养优质、运用基因工程技术，不但可以培养优质、高产、抗性好的农作物及畜、禽新品种，还可高产、抗性好的农作物及畜、禽新品种，还可以培养出具有特殊用途的动、植物。以培养出具有特殊用途的动、植物。生长快、耐不良环境、肉质生长快、耐不良环境、肉质好的转基因鱼好的转基因鱼(中国中国)乳汁中含有人生长激素的转乳汁中含有人生长激素的转基因牛基因牛(阿根廷阿根廷)转黄瓜抗青枯病基因的

23、甜椒转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转鱼抗寒基转鱼抗寒基因的番茄因的番茄转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯不会引起过敏的转基因大豆不会引起过敏的转基因大豆通过研究通过研究“基因敲基因敲除除”的耗子将帮助研究的耗子将帮助研究人类的癌症、糖尿病和人类的癌症、糖尿病和高血压等慢性疾病与遗高血压等慢性疾病与遗传的关系。传的关系。转基因羊转基因羊具有生长快、具有生长快、毛质、肉质好、疾毛质、肉质好、疾病少及耐粗饲料等病少及耐粗饲料等优点。优点。导入贮藏蛋白基因的超级羊和超级小鼠导入贮藏蛋白基因的超级羊和超级小鼠导入人基因具特殊用途的猪和小鼠导入人基因具特殊用途的猪和小鼠超级超级动物动物特殊特殊

24、动物动物3 3、基因工程与环境保护、基因工程与环境保护环境监测：环境监测：基因工程做成的基因工程做成的DNADNA探针能够十分灵敏地检探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。测环境中的病毒、细菌等污染。1t1t水中只有水中只有1010个病毒也能被个病毒也能被DNADNA探针检测出来探针检测出来利用基因工程培育的利用基因工程培育的“指示生物指示生物”能十分能十分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。环境污染治理：环境污染治理：基因工程做成的基因工程做成的“超级细菌

25、超级细菌”能吞食和分能吞食和分解多种污染环境的物质。解多种污染环境的物质。通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因工程培育成功的工程培育成功的“超级细菌超级细菌”却能分解石油中的多种烃却能分解石油中的多种烃类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDTDDT等毒害物质。等毒害物质。基因工程总结：基因工程总结：基因操作的基本步骤：基因操作的基本步骤：细菌细菌取出质粒取出质粒用相同的限制酶切出粘性末端用相同的限制酶切出粘性末端供体细胞供体细胞取出取出DNA分子分子用限制酶切取目的基因用限制酶切取目的

26、基因将目的基因插入质粒切口将目的基因插入质粒切口用连接酶将目的基因与质粒相连用连接酶将目的基因与质粒相连将重组将重组DNA分子导入受体细胞分子导入受体细胞重组重组DNA分子增殖、表达分子增殖、表达目的基因产物目的基因产物四 蛋白质工程的崛起l蛋白质工程的概念蛋白质工程的概念l是研究蛋白质的结构及结构与功能的关系，然后人为是研究蛋白质的结构及结构与功能的关系，然后人为地地设计设计一个新蛋白质，并按这个虚构的蛋白质结构去改变一个新蛋白质，并按这个虚构的蛋白质结构去改变其基因结构，从而产生真实的新蛋白质。其基因结构，从而产生真实的新蛋白质。或者或者从蛋白质结从蛋白质结构与功能的关系出发，定向地构与功

27、能的关系出发，定向地改造改造天然蛋白质的结构，特天然蛋白质的结构，特别是对功能基因的修饰，也可以制造新型的蛋白质。别是对功能基因的修饰，也可以制造新型的蛋白质。一、蛋白质的改造l干扰素在体外保存困难l玉米中赖氨酸含量比较低将分子中的一个半胱氨酸转变成丝氨酸将分子中的一个半胱氨酸转变成丝氨酸第第104位的位的天冬酰胺天冬酰胺变成变成异亮氨酸异亮氨酸第第352位的位的苏氨酸苏氨酸变成变成异亮氨酸异亮氨酸解除赖氨酸对酶活性的限制解除赖氨酸对酶活性的限制赖氨酸赖氨酸天冬氨酸激酶天冬氨酸激酶二氢吡啶二羧酸合成酶二氢吡啶二羧酸合成酶二、蛋白质工程的基本原理天然蛋白质的合成过程时怎样的？天然蛋白质的合成过程

28、时怎样的？遵循中心法则，并需经过高级空间结构的转变遵循中心法则，并需经过高级空间结构的转变蛋白质工程的途径预期蛋白质功能预期蛋白质功能设计蛋白质结构设计蛋白质结构推测氨基酸序列推测氨基酸序列相应的脱氧核苷酸序列（基因）相应的脱氧核苷酸序列（基因）投入生产投入生产依赖于什么工程依赖于什么工程根据什么预期根据什么预期包括哪些方面的结构包括哪些方面的结构依据是什么依据是什么蛋白质工程操作程序的基本思路与基因工程的不同l基因工程基因工程是遵循中心法则，是遵循中心法则，l从从DNAmRNA蛋白质蛋白质折叠产生功能，折叠产生功能，l生产出自然界已有的蛋白质。生产出自然界已有的蛋白质。l蛋白质工程是蛋白质工

29、程是：确定蛋白质的功能：确定蛋白质的功能蛋白质应有的高蛋白质应有的高级结构级结构蛋白质应具备的折叠状态蛋白质应具备的折叠状态应有的氨基酸序应有的氨基酸序列列应有的碱基排列，应有的碱基排列，l创造自然界不存在的蛋白质创造自然界不存在的蛋白质。蛋白质工程的进展和前景l1、蛋白质工程的诞生是有其理论与技术条件的，蛋白质工程的诞生是有其理论与技术条件的，它是随着它是随着分子生物学分子生物学、晶体学晶体学以及以及计算机技术计算机技术的发的发展而诞生的，与展而诞生的，与基因组学基因组学、蛋白质组学蛋白质组学、生物信息生物信息学学的发展等因素有关的发展等因素有关l2、现状：成功的例子不多，、现状：成功的例子

30、不多，主要是因为蛋白质发主要是因为蛋白质发挥其功能需要依赖于正确的空间结构，而科学家目挥其功能需要依赖于正确的空间结构，而科学家目前对大多数蛋白质的空间结构了解很少。前对大多数蛋白质的空间结构了解很少。酶工程简介l酶工程就是指将酶所具有的生物催化作用，借助工程学的手酶工程就是指将酶所具有的生物催化作用，借助工程学的手段，应用于生产、生活、医疗诊断和环境保护等方面的一门段，应用于生产、生活、医疗诊断和环境保护等方面的一门科学技术。由科学技术。由酶制剂的生产酶制剂的生产和和应用应用两方面组成的。两方面组成的。酶工程酶工程通常是用工程菌生产酶制剂，重点在于对已存通常是用工程菌生产酶制剂，重点在于对已

31、存酶的合理充分利用。酶的合理充分利用。蛋白质工程蛋白质工程的重点则在于对已存在的蛋白质分子的改的重点则在于对已存在的蛋白质分子的改造。随着蛋白质工程的发展，其成果也会应用到酶工造。随着蛋白质工程的发展，其成果也会应用到酶工程中，使酶工程成为蛋白质工程的一部分。程中，使酶工程成为蛋白质工程的一部分。巩固练习：巩固练习：1、番茄在运输和储藏过程中，由于过早成熟而易腐烂，应用基因、番茄在运输和储藏过程中，由于过早成熟而易腐烂，应用基因工程技术，通过抑制某种促进果实成熟激素的合成能力，可使番茄工程技术，通过抑制某种促进果实成熟激素的合成能力，可使番茄储藏时间延长，培育成耐储藏的番茄新品种，这种转基因番

32、茄已于储藏时间延长，培育成耐储藏的番茄新品种，这种转基因番茄已于1993年在美国上市，请回答：年在美国上市，请回答：（1）促进果实成熟的重要激素是）促进果实成熟的重要激素是 。（2）在培育转基因番茄的基因操作，所用的基因的）在培育转基因番茄的基因操作，所用的基因的“剪刀剪刀”是是 ，基因的基因的“针线针线”是是 ，基因的运输工具基因的运输工具是是 。（3）与杂交育种、诱变育种相比，通过基因工程来培育新品种的）与杂交育种、诱变育种相比，通过基因工程来培育新品种的 主要优点是主要优点是 、。乙烯乙烯限制性内切酶限制性内切酶连接酶连接酶运载体运载体目的性强目的性强育种周期短育种周期短 克服远缘杂交障

33、碍克服远缘杂交障碍2、采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的作法正、采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的作法正 确的是（确的是（）a将毒素蛋白注射到棉受精卵中将毒素蛋白注射到棉受精卵中 b将编码毒素蛋白的将编码毒素蛋白的DNA序列，注序列，注射到棉受精卵中射到棉受精卵中 c将编码毒素蛋白的将编码毒素蛋白的DNA序列，与质粒重组，导入序列，与质粒重组，导入细菌，用该细菌感染棉的体细胞，再进行组织培养细菌，用该细菌感染棉的体细胞，再进行组织培养 d将编码毒素蛋将编码毒素蛋白的白的DNA序列，与细菌质粒重组注射到棉的子房并进入受精卵序列，与细菌质粒重组注射到棉的子房并进入受精卵

34、A.ab B.bc C.cd D.da3、下列高科技成果中，根据基因重组原理进行的是（、下列高科技成果中，根据基因重组原理进行的是（）a我国科学家袁隆平利用杂交技术培育出超级水稻我国科学家袁隆平利用杂交技术培育出超级水稻 b我国科学家将我国科学家将苏云金杆菌的某些基因移植到棉花体内，培育出抗虫棉苏云金杆菌的某些基因移植到棉花体内，培育出抗虫棉 c我国科学我国科学家通过返回式卫星搭载种子培育出太空椒家通过返回式卫星搭载种子培育出太空椒 d我国科学家通过体细胞我国科学家通过体细胞克隆技术培养出太空牛克隆技术培养出太空牛A.a B.ab C.abc D.bcd4、我国科学家成功地将人的抗病毒干扰素基

35、因、我国科学家成功地将人的抗病毒干扰素基因“嫁接嫁接”到烟草的到烟草的DNA分子上，使烟草获得了抗病能力。试问：分子上，使烟草获得了抗病能力。试问：（1）此）此“嫁接嫁接”实验的物质基础是实验的物质基础是 的结构组成相同的结构组成相同（2）烟草具有了抗病毒能力，表明烟草体内产生了）烟草具有了抗病毒能力，表明烟草体内产生了 。（3）以上事实告诉我们，人与植物合成蛋白质的方式）以上事实告诉我们，人与植物合成蛋白质的方式 。CB人与植物人与植物DNA抗病毒干扰素抗病毒干扰素相同相同5 5、干扰素是治疗癌症的重要物质，人血液中每升只能提取、干扰素是治疗癌症的重要物质，人血液中每升只能提取0.050.0

36、5g g干扰素，因而价格昂贵，平民百姓用不起。但美国干扰素，因而价格昂贵，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：干扰素，其具体做法是：（1 1）从人的淋巴细胞中提取能指导干扰素合成的）从人的淋巴细胞中提取能指导干扰素合成的_，并使之与一种叫做质粒的并使之与一种叫做质粒的DNADNA结合，然后移植到酵母菌内，结合，然后移植到酵母菌内，从而用酵母菌来从而用酵母菌来_。（2 2）酵母菌能用）酵母菌能用_方式繁殖，速度很快，所以，能方式繁殖，速度很快，所以，能在较短的时间内大量生产在较短的时间内大

37、量生产 。利用这种方法不仅。利用这种方法不仅产量高，并且成本也较低。产量高，并且成本也较低。基因基因产生产生干扰素干扰素出芽出芽干扰素干扰素（2008上海高考生物巻）以重组上海高考生物巻）以重组DNA技术为核心的基因工程正在改变着人类技术为核心的基因工程正在改变着人类的生活。请回答下列问题。的生活。请回答下列问题。（1）获得目的基因的方法通常包括）获得目的基因的方法通常包括和和。（2）切割和连接）切割和连接DNA分子所使用的酶分别是分子所使用的酶分别是和和。（3）运送目的基因进入受体细胞的载体一般选用病毒或）运送目的基因进入受体细胞的载体一般选用病毒或，后者的形状成，后者的形状成。（4）由于重

38、组）由于重组DNA分子成功导入受体细胞的频率分子成功导入受体细胞的频率，所以在转化后通常，所以在转化后通常需要进行需要进行操作。操作。（5）将人胰岛素基因分别导入大肠杆菌与酵母菌，从两者中生产的胰岛素在）将人胰岛素基因分别导入大肠杆菌与酵母菌，从两者中生产的胰岛素在功能和功能和序列上是相同的。序列上是相同的。答案：（答案：（1）从基因文库中获取）从基因文库中获取化学合成（人工合成）化学合成（人工合成）（2）限）限制性核酸内切酶（限制酶）制性核酸内切酶（限制酶）DNA连接酶（连接酶）连接酶（连接酶）（3）质粒）质粒小小型环状（双链环状、环状）型环状（双链环状、环状）（4）低）低筛选筛选（5）氨基

39、酸）氨基酸（2007，山东理，山东理，8分）继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后，分）继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后，膀胱生物反应器的研究也取得了一定进展。最近，科学家培膀胱生物反应器的研究也取得了一定进展。最近，科学家培育出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激育出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。请回答：素并分泌到尿液中。请回答：（1）将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用方法是）将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用方法是。（2）进行基因转移时，通常要将外源基因转入）进行基因转移时，通常要将外源基因转入中，中，原因是原因是。（3）通常采用）

40、通常采用技术检测外源基因是否插入了小鼠技术检测外源基因是否插入了小鼠的基因组。的基因组。（4）在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的）在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的细胞中特异表达。细胞中特异表达。（5）为使外源基因在后代长期保持，可将转基因小鼠体细胞的）为使外源基因在后代长期保持，可将转基因小鼠体细胞的转入转入细胞中构成重组细胞，使其发育细胞中构成重组细胞，使其发育成与供体具有相同性状的个体。该技术称为成与供体具有相同性状的个体。该技术称为。显微注射法显微注射法受精卵（或早期胚胎）受精卵（或早期胚胎）DNA分子杂交）分子杂交）（核酸探针）（核酸探针）受精卵（或早期胚胎细胞）

41、具有全能性，可使外源基因受精卵（或早期胚胎细胞）具有全能性，可使外源基因在相应组织细胞表达在相应组织细胞表达去核的卵去核的卵膀胱上皮膀胱上皮细胞核细胞核核移植（或克隆）核移植（或克隆）科学家应用基因工程培育出了一种转基因抗虫棉，它能产生毒科学家应用基因工程培育出了一种转基因抗虫棉，它能产生毒素杀死害虫，目前正在大面积推广种植。科学家还研究了害虫的遗素杀死害虫，目前正在大面积推广种植。科学家还研究了害虫的遗传基础，发现不抗毒素对抗毒素为显性（此处分别用传基础，发现不抗毒素对抗毒素为显性（此处分别用B和和b表示）。表示）。（1）种植抗虫棉，有利于生态环境保护，这是因为）种植抗虫棉，有利于生态环境保

42、护，这是因为 。（2）棉田不抗毒素害虫的基因型为）棉田不抗毒素害虫的基因型为 ；抗毒素害虫的基因型；抗毒素害虫的基因型为为 。（3）不抗毒素害虫与抗毒素害虫杂交，则子代的基因型为）不抗毒素害虫与抗毒素害虫杂交，则子代的基因型为 。（4）抗虫棉的抗害虫的遗传信息传递过程可以表示为）抗虫棉的抗害虫的遗传信息传递过程可以表示为 。（5）科学家预言，此种抗虫棉独立种植若干年后，也将出现不抗）科学家预言，此种抗虫棉独立种植若干年后，也将出现不抗虫的植株，此现象来源于虫的植株，此现象来源于 。可以减少或不再使用农药杀虫，从而避免农药对环境的污染可以减少或不再使用农药杀虫，从而避免农药对环境的污染BB或或B

43、bbbBb或或bb基因突变基因突变抗虫基因抗虫基因 mRNA 蛋白质蛋白质转录转录翻译翻译昆虫学家用人工诱变的方法使昆虫产生基因突变，导致酯酶活昆虫学家用人工诱变的方法使昆虫产生基因突变，导致酯酶活性升高，该酶可催化分解有机磷农药，近几年已将控制酯酶合成性升高，该酶可催化分解有机磷农药，近几年已将控制酯酶合成的基因分离出来，通过生物工程技术将它导入细菌体内，并与细的基因分离出来，通过生物工程技术将它导入细菌体内，并与细菌的菌的DNA分子结合起来。经过这样处理的细菌仍能分裂繁殖。请分子结合起来。经过这样处理的细菌仍能分裂繁殖。请据上述资料回答：据上述资料回答：（1）人工诱变在生产实践中已得到广泛

44、的应用，因为它能提高）人工诱变在生产实践中已得到广泛的应用，因为它能提高 ，通过人工选择获得，通过人工选择获得 。（2）酯酶的化学本质是）酯酶的化学本质是 ，基因控制酯酶合成要经过，基因控制酯酶合成要经过 和和 两个过程。两个过程。（3）通过生物工程产生的细菌，其后代同样能分泌酯酶，这是）通过生物工程产生的细菌，其后代同样能分泌酯酶，这是由于由于 。（4）请你具体说出一项上述科研成果的实际应用：）请你具体说出一项上述科研成果的实际应用：。基因突变频率基因突变频率人们所需要的突变性状人们所需要的突变性状蛋白质蛋白质转录转录翻译翻译控制酯酶合成的基因随着细菌控制酯酶合成的基因随着细菌DNA分子的复

45、制而复制，并在后代中表达分子的复制而复制，并在后代中表达用于降解污水中的有机磷农药，以保护环境用于降解污水中的有机磷农药，以保护环境概念：概念：PCRPCR全称为全称为_，是一项在生物，是一项在生物_复制复制_的核酸合成技术。的核酸合成技术。条件：条件：_、_、_ _、_ .原理：原理：_ _。聚合酶链式反应聚合酶链式反应体外体外特定特定DNADNA片段片段DNADNA双链复制双链复制模板模板DNADNA 四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸DNADNA引物引物热稳定热稳定DNADNA聚合酶聚合酶利用利用PCRPCR扩增目的基因的问题：扩增目的基因的问题：过程：过程：a a、DNADNA变性变性（90

46、-9590-95）：双链）：双链DNADNA模在热作用下，模在热作用下，_断裂，形成断裂，形成_氢键氢键单链单链DNADNAb b、退火退火（复性复性55-6055-60）：系统温度降低，引物）：系统温度降低，引物与与DNADNA模板结合，形成局部模板结合，形成局部_。双链双链c c、延伸延伸（70-7570-75）：在）：在TaqTaq酶的作用下，合成与酶的作用下，合成与模板互补的模板互补的_。DNADNA链链天然酿酒酵母菌通常缺乏分解淀粉的酶类，用作发酵天然酿酒酵母菌通常缺乏分解淀粉的酶类，用作发酵原料的淀粉需经一系列复杂的转化过程才能被利用。原料的淀粉需经一系列复杂的转化过程才能被利用。

47、研究者从某丝状真菌中获取淀粉酶基因并转入酿酒酵研究者从某丝状真菌中获取淀粉酶基因并转入酿酒酵母菌，获得的酿酒酵母工程菌可直接利用淀粉产生酒母菌，获得的酿酒酵母工程菌可直接利用淀粉产生酒精。请回答下列问题：精。请回答下列问题：将淀粉酶基因切割下来所用的工具是将淀粉酶基因切割下来所用的工具是_，用，用_将淀粉酶基因与载体拼接成新的将淀粉酶基因与载体拼接成新的DNADNA分子，下一步将该分子，下一步将该DNADNA分子分子_，以完成工程，以完成工程菌的构建。菌的构建。若要鉴定淀粉酶基因是否插入酿酒酵母菌，可采用若要鉴定淀粉酶基因是否插入酿酒酵母菌，可采用的检测方法是的检测方法是_；若要鉴定淀粉酶基因

48、是；若要鉴定淀粉酶基因是否翻译成淀粉酶，可采用否翻译成淀粉酶，可采用_检测。检测。限制酶限制酶 DNADNA连接酶连接酶 导入酵母菌导入酵母菌 DNADNA分子杂交分子杂交 抗原一抗体杂交抗原一抗体杂交 利用动物乳腺生产产品的技术称为动物乳腺反应器技术利用动物乳腺生产产品的技术称为动物乳腺反应器技术20052005年年我省青岛我省青岛“崂山奶山羊乳腺生物反应器的研制崂山奶山羊乳腺生物反应器的研制”项目通过鉴定，项目通过鉴定，该项目生产的药用蛋白具有表达效率高、成本低、安全性高、该项目生产的药用蛋白具有表达效率高、成本低、安全性高、易于分离纯化的优点，可产生乙肝表面抗原及抗凝血酶易于分离纯化的优

49、点，可产生乙肝表面抗原及抗凝血酶等医等医药产品，造福人类健康。下图为利用生物技术获得生物这一新药产品，造福人类健康。下图为利用生物技术获得生物这一新品种和抗虫棉的过程，据图回答：品种和抗虫棉的过程，据图回答：在基因工程中，在基因工程中，A A表示表示 ，B B表示表示 。如果直。如果直接从苏云金杆菌中获得抗虫基因，接从苏云金杆菌中获得抗虫基因，过程使用的酶区别于其他过程使用的酶区别于其他酶的特点是酶的特点是 。目的基因目的基因 重组重组DNADNA 一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且在特定的位点上切割并且在特定的位点上切割DNADNA分子分子

50、在研究过程中，研究人员首先从相关基因组中获取了目的基在研究过程中，研究人员首先从相关基因组中获取了目的基因，并采用因，并采用_ _ 技术对目的基因进行了扩增，然后将目的基技术对目的基因进行了扩增，然后将目的基因与质粒等载体组合形成了重组载体。在重组载体的构建过程因与质粒等载体组合形成了重组载体。在重组载体的构建过程中需要的工具酶有中需要的工具酶有_基因表达载体的构建是基因工程的核心，一个完整的基因表基因表达载体的构建是基因工程的核心，一个完整的基因表达载体至少包括哪些部分达载体至少包括哪些部分?。将目的基因导入受体细胞的过程中，在将目的基因导入受体细胞的过程中，在过程中一般是采用过程中一般是采