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【课 题】专题一——基因工程——第 1．3 基因工程的应用第 1。4 蛋白质工程的崛起
【教学目标】1.举例说出基因工程应用及取得的丰硕成果。 2.关注基因工程的进展。 3.认
同基因工程的应用促进生产力的提高。 4.举例说出蛋白质工程崛起的缘由。 5.简述蛋白质
工程的原理。 6.尝试运用逆向思维分析和解决问题。
【教学流程】
一、知识预习：
1、植物基因工程技术主要用于提高农作物的
（如
、
、
、
和
等），以及
和
利用植物生产
等方面。
2、目前防治作物虫害的发展趋势是从某些生物中分离出
，将其导
入
中，使其具有
。用于杀虫的基因主要是
、
、
、
等。
3、引起植物生病的微生物称为
，主要有
、
和
等。抗病转基因植物所采用的基因，使用最多的是
和
；抗真菌转基因植物中可使用的基因有
和
。
4、目前科学家利用一些可以调节
的基因，来提高农作物的抗盐碱和
能力；将鱼的
导入烟草和番茄，提高其耐寒能力；将
导入
作物，使作物抗除草剂。
5、利用转基因技术可以提高生物中的
的含量、延长贮存时间、改变花色等，
从而提高作物品质。
6、动物基因工程可用于
，
，
，
。
7、基因工程药物包括
、
、
、
、
等。
8、治疗遗传病的最有效手段是
，这种方法是把
导入病人体
内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到
的目的，可分为
和
两条途径。
9、基因工程的实质是将一种生物的
转移到另一种生物体内，使后者产生本不能
产生的
，进而表现出
。其缺点是在原则上只能生产
，而天然蛋白质的
符合
的需要，
却不一定完全符合
的需要。
10、蛋白质工程是指以蛋白质分子的
及其与
的关系作为基
础，通过
或
，对
进行改造，或制造
，以满足
的需求。
11、蛋白质工程的途径是：预测蛋白质功能→设计预期的
→推测应有的
→找到相对应的
。
12、蛋白质工程具有
的前景，但
。
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13、列表比较基因工程和蛋白质工程的异同（区别从过程、实质和结果三个方面）
二、例题评析
水稻种子中 70％的磷以植酸形式存在。植酸易同铁、钙等金属离子或蛋白质结合排出
体外，是多种动物的抗营养因子，同时，排出的大量磷进入水体易引起水华。
（1）磷元素除了形成植酸外，还可以出现在下列____________分子或结构中（多选）。
A.核糖
C.核糖体
D.核膜
（2）种植芦苇能有效抑制水华的发生，表明芦苇与引起水华的藻类关系是_____________。
（3）植酸酶可降解植酸，在谷物类饲料中添加植酸酶可提高饲料的_____________利用率。
（4）酵母菌中 植酸的活性较高。下图是从不同类型酵母菌的发酵液中提取植酸酶的工艺流
程。
据图回答： ①植酸酶________________（Ⅰ/Ⅱ）属于分泌蛋白。 ②若植酸酶Ⅰ和Ⅱ的肽链组成不同，其差异体现在______________________。 ③提纯的植酸酶需做活性条件测定。右图为测定结果。 图中的自变量可为____________________________(答一种)； 因变量可以通过测定______________________来表示。 （5）为从根本上解决水稻中的高植酸问题，可将植酸酶基因导入水稻，培育低植酸转基因 水稻品种。下图是获取植酸酶基因的流程。
据图回答： ①图中基因组文库____________（小于/等于/大于）cDNA 文库。 ②B 过程需要的酶是______________；A、C 过程中_____________（可以/不可以）使用同 一种探针筛选含目的基因的菌株。 ③目的基因Ⅰ和Ⅱ除从构建的文库中分离外，还可以分别利用图中___________和 _____________为模板直接进行 PCR 扩增，该过程中所用酶的显著特点是_______________。 （6）已获得的转植酸酶基因水稻品系植酸含量低，但易感病，下图为选育低植酸抗病水稻 品种的过程。图中两对相对性形状分别 由两对基因控制，并独立遗传。 采用上图育种过程，需从________代开 始筛选，经筛选淘汰后，在选留的植株 中低植酸抗病纯合体所占的比例是 ______________。选留植株多代自交， 经筛选可获得低植酸抗病性状稳定的 品性。 四、巩固练习
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1、不属于基因工程方法生产的药物是
A．干扰素
B．白细胞介素
C．青霉素
D．乙肝疫苗
2．若利用基因工程技术培育能固氮的水稻新品种，其在环保上的重要意义是
A．减少氮肥的使用量，降低生产成本 B．减少氮肥的使用量，节约能源
C．避免氮肥过多引起环境污染
D．改良土壤结构
3．基因治疗是指
A.对有基因缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复正常，达到治疗疾病的目的
B.把健康的外源基因导入到有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的
C.运用人工诱变的方法，使有基因缺陷的细胞发生基因突变恢复正常
D.运用基因工程技术，把有缺陷的基因切除，达到治疗疾病的目的
4．疗白化病、苯丙酮尿症等人类遗传病的根本途径是
A．口服化学药物
B．注射化学药物
C. 采用基因疗法替换致病基因
D.利用辐射或药物诱发致病基因突变
5．上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋白的转基因牛，他们还研究出一种可大
大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高 30 多倍，转基因
动物是指
A.提供基因的动物
B.基因组中增加外源基因的动物
C.能产生白蛋白的动物
D.能表达基因信息的动物
6．在基因诊断技术中，所用的探针 DNA 分子中必须存在一定量的放射性同位素，后者的作
用是
A．为形成杂交的 DNA 分子提供能量
B．引起探针 DNA 产生不定向的基因突变
C. 作为探针 DNA 的示踪元素
D．增加探针 DNA 的分子量
7．诊断苯丙酮尿症所用的探针是
A．32P 半乳糖甘转移酶基因
B．荧光标记的苯丙氨酸羧化酶
C. 荧光标记的β—珠蛋白基因
D．3H 苯丙氨酸羧化酶基因
8．基因工程生产胰岛素的主要原因是
A.工艺简单，容易操作
B.生产量大，价格较低
C.所生产的胰岛素可以用于口服
D.所生产的胰岛素疗效大大提高
9．75 年，科学家用基因工程的方法创造出了一种能分解石油的“超级细菌”，下列关于此
种细菌的说法正确的是
A.与一般细菌相比它体积特别巨大
B.它是现在唯一能分解石油的细菌
C.它同时能分解石油中的四种烃类
D.与一般细菌相比，它繁殖速度极快
10．下说法正确的是
A．所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列
B．质粒是基因工程中惟一的运载体
C．运载体必须具备的条件之一是：具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接
D．基因治疗主要是对有缺陷的细胞进行修复
11．用于鉴定转化于细胞是否含重组 DNA 的最常用方法是
A、抗药性选择
B、分于杂交选择
C、RNA 反转录
D、免疫学方法
12、能够使植物体表达动物蛋白的育种方法是
A．单倍体育种 B．杂交育种 C．基因工程育种 D．多倍体育种
13．下列育种需要使用生物工程技术的是（多选）
A.高产青霉素菌株
B.能分泌含抗体的乳汁的母牛
C.生长较快的鲤鲫鱼
D.利于贮藏的白菜—甘蓝
14．下列关于基因工程成果的概述，正确的是（多选）
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A.在医药卫生方面，主要用于诊断治疗疾病
B.在农业上主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗性的农作物
C.在畜牧养殖业上培育出了体型巨大、品质优良的动物
D.在环境保护方面主要用于环境监测和对污染环境的净化
15、用现代生物技术培育生物新品种，其优越性在于（多选）
A．克隆技术可以快速繁殖优良形状的家畜
B．现代转基因生物技术可以迅速改变生物的基因组成
C．现代生物技术可以迅速使新品种形成群落
D．现代生物技术可以克服远源杂交不亲和的障碍
16、蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是
A、氨基酸结构
B、蛋白质空间结构
C、肽链结构
D、基因结构
17、蛋白质工程的基础是
A、基因工程
B、细胞工程
C、酶工程
D、发酵工程
18、天然蛋白质合成遵循的法则是
A、中心法则
B、转录
C、翻译
D、复制
19、关于蛋白质工程的说法错误的是
A、蛋白质工程能定向改造蛋白质的分子结构，使之更加符合人类的需要
B、蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子结构
C、蛋白质工程能产生出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子
D、蛋白质工程又称为第二代基因工程
20、蛋白质工程的基本操作程序正确是
①蛋白质分子结构合成 ②DNA 合成
③mRNA 合成
④蛋白质的预期功能
⑤根据氨基酸的序列推出脱氧核苷酸的序列
A、①→②→③→④→⑤→①
B、⑤→④→③→②→①→②
C、④→①→⑤→②→③→①
D、②→③→⑤→①→②→④
21、当前医学上，蛋白质工程药物正逐步取代第一代基因工程多肽蛋白质类替代治疗剂，
则基因工程药物与蛋白质工程药物的区别是
A、都与天然产物完全相同
B、都与天然产物不相同
C、基因工程药物与天然产物完全相同，蛋白质工程药物与天然产物不相同
D、基因工程药物与天然产物不相同，蛋白质工程药物与天然产物完全相同
22、SARS 病毒能引起非典型肺炎，医生在治疗实践中发现，非典病人治愈后，其血清可用 于治疗其他非典病人。有三位科学家分别从三个不同的方面进行了研究，其研究的方向如 下图所示。请根据下图回答：
健康人
非典病人 A
用激素等治疗
治愈的病人 A
A
SARS 病毒
白质 X
[甲的研究]
[丙的研究]
抽取血清
提纯、
蛋
合成或生产
[乙的研究] 注射
注射
其他辅助治疗
灭活或 培养
非典病人 B
治愈的病人 B
非
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典病人 D
减毒处理 动物实验接种
治愈的病人 D
健康人 C
健康人 C
健康人 C
（1）从免疫学的角度看，SARS 病毒对于人来讲属于
，治愈的病人 A 的血清中因为
含有
，所以可用来治疗“非典”病人 B。
（2）甲的研究中，所合成或生产的蛋白质 X 是
，它可以通过化学的方法合成，也
可以通过生物学方法——
技术生产。
（3）乙的研究目的主要是制造出
以保护易感人群。图中使健康人 C 获
得抵抗“非典”病毒能力的过程，属于免疫学应用中的
免疫。
（4）图中丙主要研究不同国家和地区 SARS 病毒的异同，再按照免疫学原理，为研究一种
或多种
提供科学依据。
干扰素是治疗癌症的重要物质，人血液中每升只能提取 0．05 mg 干扰素，因而其价格
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
干扰素，其具体做法是：
（1）从人的淋巴细胞中提取能指导干扰素合成的
，并使之与一种叫质粒的
DNA 结合，然后移植到酵母菌内，从而让酵母素来
。
（2）酵母菌能用
方式繁殖，速度很快，所以能在较短的时间内大
量生产
。利用这种方法不仅产量高，并且成本较低。
（3）科学家陈炬在这方向也作出了突出贡献，他成功地把人的干扰素基因嫁接到了烟
草的 DNA 分子上，其物质基础和结构基础是
。
（4）烟草具有了抗病毒能力，这表明烟草体内产生了
，由此
可见，烟草和人体合成蛋白质的方式是
，从进化的角度来考虑，证明了人
和植物的起源
。
三、思维拓展
在植物基因工程中，用土壤农杆菌中的 Ti 质粒作为运载体，把目的基因重组入 Ti 质
粒上的 T-DNA 片段中，再将重组的 T-DNA 插入植物细胞的染色体 DNA 中。
（1）科学家在进行上述基因操作时，要用同一种
分别切割质粒和目的
基因，质粒的黏性末端与目的基因 DNA 片段的黏性末端就可通过
而黏合。
（2）将携带抗除草剂基因的重组 Ti 质粒导入二倍体油菜细胞，经培养、筛选获得一株有
抗除草剂特性的转基因植株。经分析，该植株含有一个携带目的基因的 T-DNA 片段，因此
可以把它看作是杂合子。理论上，在该转基因植株自交 F1 代中，仍具有抗除草剂特性的植
株占总数的
，原因
。
（3）种植上述转基因油菜，它所携带的目的基因可以通过花粉传递给近缘物种，造成“基
因污染”。如果把目的基因导入叶绿体 DNA 中，就可以避免“基因污染”，原因是：
。
【答案】
（1）BCD（2）竞争关系
（3）营养成分（4）①I
②氨基酸的种类、数量和排列顺序不同
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③温度（或 PH） 单位时间内植酸的降解量（或植酸降解产物的生成量）
（5）①大于②逆转录酶 可以 ③DNA cDNA 耐高温 （6）F2
1/9
蛋白质工程
基因工程
过程 预期蛋白质功能→设计预期的蛋 获取目的基因→构建基因表达载
白质结构→推测应有的氨基酸序 体→将目的基因导入受体细胞→
列→找到相对应的脱氧核苷酸序
目的基因的检测与鉴定
列
实质 定向改造或生产人类所需的蛋白 定向改造生物的遗传特性，以获得
质
人类所需的生物类型或生物产品
结果
可产生自然界没有的蛋白质
只能生产自然界已有的蛋白质
结果
（1）蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程
（2）基因工程中所利用的某些酶需要通过蛋白质进行修饰、改造
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【课 题】专题一——基因工程——第 1．3 基因工程的应用第 1。4 蛋白质工程的崛起
【教学目标】1.举例说出基因工程应用及取得的丰硕成果。 2.关注基因工程的进展。 3.认
同基因工程的应用促进生产力的提高。 4.举例说出蛋白质工程崛起的缘由。 5.简述蛋白质
工程的原理。 6.尝试运用逆向思维分析和解决问题。
【教学流程】
一、知识预习：
1、植物基因工程技术主要用于提高农作物的
（如
、
、
、
和
等），以及
和
利用植物生产
等方面。
2、目前防治作物虫害的发展趋势是从某些生物中分离出
，将其导
入
中，使其具有
。用于杀虫的基因主要是
、
、
、
等。
3、引起植物生病的微生物称为
，主要有
、
和
等。抗病转基因植物所采用的基因，使用最多的是
和
；抗真菌转基因植物中可使用的基因有
和
。
4、目前科学家利用一些可以调节
的基因，来提高农作物的抗盐碱和
能力；将鱼的
导入烟草和番茄，提高其耐寒能力；将
导入
作物，使作物抗除草剂。
5、利用转基因技术可以提高生物中的
的含量、延长贮存时间、改变花色等，
从而提高作物品质。
6、动物基因工程可用于
，
，
，
。
7、基因工程药物包括
、
、
、
、
等。
8、治疗遗传病的最有效手段是
，这种方法是把
导入病人体
内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到
的目的，可分为
和
两条途径。
9、基因工程的实质是将一种生物的
转移到另一种生物体内，使后者产生本不能
产生的
，进而表现出
。其缺点是在原则上只能生产
，而天然蛋白质的
符合
的需要，
却不一定完全符合
的需要。
10、蛋白质工程是指以蛋白质分子的
及其与
的关系作为基
础，通过
或
，对
进行改造，或制造
，以满足
的需求。
11、蛋白质工程的途径是：预测蛋白质功能→设计预期的
→推测应有的
→找到相对应的
。
12、蛋白质工程具有
的前景，但
。
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基因工程及其应用文件管理序列号：[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688]
第2节基因工程及其应用（第1课时）知识链接及考试地位 本知识与“DNA分子的结构与复制”、“基因突变和基因重组”、“DNA 重组技术的基本工具”、“基因工程的基本操作程序”等内容相联系，考试过程中常设计基因工程的原理、基本工具等基础知识，多以个别填空或选择题的形式呈现。 知识回顾 1、DNA分子的结构特点是什么？ 2、什么是基因重组？ 学习目标 1、简述基因工程的诞生。 2、简述基因工程的原理及技术。要明确基因工程操作的基本步骤和最基本的工具。 重难点 1．教学重点 基因工程的基本原理。 2．教学难点 基因工程的基本原理 新知探究
传统育种的方法一般只能在生物中进行，很难将一种生物的优良性状移植到生物身上。基因工程的出现使人类有可能按照自己的意愿地改变生物，培育出。 一、基因工程的原理 基因工程又叫做或。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以，然后放到另一种生物细胞里，地改造生物的遗传性状。基因工程是在DNA上进行的 水平的设计施工，基因的剪刀是指，简称限制酶。其作用特点是一种限制酶只能识别一种序列。基因的针线是 指。目前常用的运载体有、和等。质粒存在于许多以及等生物中，是细胞染色体外能够自主复制的小型分子。 基因工程的操作步骤是：、目的基因与运载体结合，目的基因导入受体细胞、目的基因的和。 二、基因工程的原理、操作对象各是什么？ 三、限制性内切酶的分布、特点、作用部位和作用结果如何？ 四、作为基因的运载体，需具备哪些条件？ 五、DNA连接酶的作用对象、位置和结果如何？ 六、基因工程的优点是什么？ 七、基因重组与基因工程比较
基因工程在园林植物中的应用 摘要：与传统育种方法相比，基因工程技术具有独特优势，近年来, 基因工程育种一直是园林植物育种研究的热点。本文就近年来与花卉基因工程相关的研究与应用进行综述, 同时简单评述了花卉基因工程育种研究中存在的问题并展望其应用前景。 关键词：基因工程，育种，园林，花卉 正文： 我国的花卉栽培有着悠久的历史, 花卉种质资源丰富, 为世界园林的发展作出了巨大的贡献。但是, 与花卉业发达的一些国家相比, 我国的花卉发展水平还处于较为落后的阶段。传统育种大多通过杂交或无性繁殖筛选的方式选择良种, 育种周期长且效率低。而辐射育种、航天育种等则难以定向培育新品种, 随机性大。基因工程育种具有育种周期短、效率高, 培育定向性强和可跨种类利用有价值的基因等优点。因此, 花卉基因工程育种具有极大的发展潜力, 为改良和创造优、新、特花卉品种提供了快捷途径。 基因工程又称遗传工程，是生物工程的主导技术。DNA重组技术或分子克隆是基因工程的核心。与传统育种相比，花卉基因工程育种有如下优点:①在基因水平上改造植物，更具精确性；②能够定向修饰花卉某个或某些性状而保留其他性状，提高育种的目的性和可操作性；通过引入外来基因扩大基因库，从而培育出新型的花卉品种；③能够创新种质，打破物种间交流的界限，为花卉的定向育种提供更先进的技术保障；④育种周期短，效率高。 目前, 植物遗传转化方法主要有农杆菌介导转化法和DNA直接导入法两类。农杆菌介导法和基因枪法是外源基因进入植物细胞应用比较广泛和比较成功的方法。观赏花卉的品质性状通常包括花色、花香、花形、花期、株形、叶色和观赏寿命等, 这些品质的优劣会直接影响其观赏价值和商品价值。植物基因工程可以通过定向修饰花卉的某些目标性状而保留其他原有优良性状或引入外源基因而扩大其基因库等方式来培育具有独特新奇品质的高档花卉，创造出巨大的经济效益。因此, 花卉基因工程在花卉品质性状改良方面有着广阔的应用前景。 目前基因工程在花卉育种中的应用方面主要有： 1、花色基因工程 花的颜色是一种复杂性状, 它主要由三大类色素决定, 即类黄酮、类胡萝卜素及甜菜色素。这三大类色素的合成都涉及到多个代谢步骤、多种酶的催化, 因而与之相关的基因也较多, 其作用机理十分复杂。花的颜色还受到色素浓度、多种色素的共同成色作用, 某些色素与重金属离子螯合作用、液泡液的PH 值等因素的影响。 目前, 花色修饰主要通过以下几种方式进行。(1) 直接导入新的目的基因法。(2) 反义基因抑制法。(3) 共抑制法。 菊花是中国传统名花,其花色变异丰富,但独缺蓝色系；瓜叶菊是菊科千里光属广泛栽培的观赏植物,具有典型的蓝色系。研究通过对比菊花和瓜叶菊花青素苷生物合成途径上关键结构基因的表达差异,探讨菊花蓝色系缺失的原因,分析花发育过程中蓝色花形成的分子生物学机理,对于开展花色改良的分子育种具有重要的理论意义和实际应用价值。 2、香味基因工程 花的香味是花卉的一个重要观赏性状。但是花卉香味基因工程目前还处于起步阶段, 研究进展缓慢。究其原因, 主要是芳香物质有比花色素更为复杂的代谢途径。控制香味的代谢物远比控制色彩的代谢物多。 3、花发育基因工程 目前, 研究人员已克隆出了一批与花发育相关的基因。主要有开花基因、花分生组织特
1．3 基因工程的应用 1．举例说出基因工程的应用及取得的丰硕成果。(重点) 2.了解基因工程的进展。3．了解基因工程在农业和医疗等方面的应用。(难点)
一、植物基因工程的成果(阅读教材P17～P20) 植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力，以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。 1.抗虫和抗病转基因植物 2. (1)抗逆基因：调节细胞渗透压的基因使作物抗盐碱、抗干旱；鱼的抗冻蛋白基因使作物耐寒；抗除草剂基因使作物抗除草剂。 (2)成果：烟草、大豆、番茄、玉米等。 3．利用转基因改良植物的品质
植物基因工程成果表现 “三抗一优良”，三抗是指“抗虫”“抗病”和“抗逆”，一优良是指转入的优良基因表达的性状表现优良。 二、动物基因工程的前景(阅读教材P20～P21)
三、基因工程药物(阅读教材P21～P23) 1.药物来源：转基因的“工程菌”。 2.成果：重组人胰岛素、细胞因子、抗体、疫苗、激素等。 四、基因治疗(阅读教材P23～P24) 1.概念：把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。 2．成果：将腺苷酸脱氨酶基因转入患者淋巴细胞中，治疗复合型免疫缺陷症。 3．方法 (1)体外基因治疗：先从病人体内获得某种细胞，如T淋巴细胞，进行培养。然后，在体外完成基因转移，再筛选成功转移的细胞扩增培养，最后重新输入患者体内。 (2)体内基因治疗：直接向人体组织细胞中转移基因的治病方法。 连一连 判一判
(1)转基因抗虫棉的Bt毒蛋白基因能抗病毒、细菌、真菌。(×) (2)“转基因植物”是指植物体细胞中出现了新基因的植物。(×) 分析：转基因植物是指细胞中被转入了外源基因的植物，并非出现新基因。 (3)(2018·宿迁高二检测)基因工程中，要培育转基因植物和动物，选用的受体细胞都是受精卵。(×) (4)利用工程菌可生产人的胰岛素等某些激素。(√) (5)(2018·绵阳高二期末)直接在患者组织细胞中，进行改造致病基因的方法为体内基因治疗。(×) (6)基因治疗又叫基因诊断。(×) 三种转基因生物的生产过程
第三节蛋白质工程 1．简述蛋白质工程。 2．蛋白质的分子设计。(难点) 3．蛋白质工程的应用。(重点) 1．蛋白质工程 (1)依据：蛋白质的精细结构和生物活性之间的关系。 (2)改造对象：利用生物技术手段对蛋白质的DNA编码序列或直接对蛋白质进行有目的的改造。 (3)产物：创造出自然界本不存在的、具有优良特性的蛋白质分子，也就是产生新的蛋白质。 (4)本质：改造控制该蛋白质合成的基因结构。 2．蛋白质的分子设计 (1)小范围改造 对已知结构的蛋白质进行少数氨基酸的替换。 (2)蛋白质拼接组装 对不同来源的蛋白质进行拼接组装。 (3)蛋白质从头设计 从氨基酸的排列顺序出发，设计制造出自然界不存在的全新蛋白质。 3．蛋白质工程的基础 蛋白质工程的基础是基因工程。所以蛋白质工程又叫第二代基因工程。 [合作探讨] 蛋白质分子的设计是一项复杂而艰巨的工程，其基本流程可以用下图表示：
探讨1：构建新的蛋白质模型是分子设计的关键环节，你认为构建蛋白质模型的依据是什么？ 提示：构建蛋白质模型的依据是控制这种蛋白质合成的基因以及蛋白质的空间结构。 探讨2：通过DNA合成形成的新基因怎样才能得到准确的表达？ 提示：通过基因工程技术，将新基因导入大肠杆菌等受体细胞中，新基因在受体细胞中指导合成新的蛋白质。 探讨3：有的学者认为，蛋白质工程本身也是研究蛋白质结构和功能的一种有力工具。你是怎么看待的？ 提示：这些学者认识恰当，蛋白质结构直接影响其功能活性，要想研究蛋白质结构与功能的关系，蛋白质工程就是有力工具，利用这种工具可以改变蛋白质的空间结构，探究功能的改变而做出相应的科学结论。 [思维升华] 1．蛋白质工程的概念 蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。 2．蛋白质工程的目标 是根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行分子设计。由于基因决定蛋白质，因此要对蛋白质的结构进行设计改造，最终还必须通过改造基因来完成。 3．蛋白质工程的基本途径 从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因)。 1．下列关于蛋白质工程的基本流程中正确的是( ) ①蛋白质分子结构设计②DNA合成③预期蛋白质功能④根据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列 A．①→②→③→④B．④→②→①→③
1．限制酶可辨识并切割DNA分子上特定的核苷酸序列。下图为四种限制酶BamHⅠ、EcosR Ⅰ、HindⅢ及BglⅡ的辨识序列及每一种限制酶的特定切割部位。 其中哪两种限制酶切割出来的DNA片段末端可以互补结合，其末端互补序列是() A．BamHⅠ和EcoRⅠ；末端互补序列：—AA TT— B．BamHⅠ和HindRⅢ；末端互补序列：—GA TC— C．BamHⅠ和BglⅡ；末端互补序列：—GATC— D．EcoRⅠ和HindⅢ；末端互补序列：—AATT— 答案：C 解析：BamHⅠ和BglⅡ切出的黏性末端碱基能互补配对，互补序列都含有—GA TC—。 题干评注： 问题评注： 2．基因工程生产人体糖蛋白时，自然状况下的大肠杆菌不宜作为受体细胞，因为它缺少() A．内质网和高尔基体B．需氧呼吸所需酶C．高尔基体和核糖体D．线粒体和内质网答案：A 解析：糖蛋白需要内质网、高尔基体加工，大肠杆菌是原核细胞，没有内质网和高尔基体。题干评注： 问题评注： 3．ω-3脂肪酸是深海“鱼油”的主要成分，它对风湿性关节炎以及糖尿病等有很好的预防和辅助治疗作用。科学家从一种线虫中提取出相应基因，然后将该基因导入猪胚胎干细胞，以期得到富含ω-3脂肪酸的转基因猪。下列相关叙述正确的是() A．从线虫中提取目的基因需用特定的限制性内切酶，此酶作用于氢键 B．构建重组DNA时，常用的运载体是质粒，受体细胞只能是胚胎干细胞 C．将含ω-3脂肪酸基因导入胚胎干细胞后，可用特定的选择培养基筛选导入成功的受体细胞 D．培育转基因猪需利用转基因技术、动物细胞培养技术、核移植技术 答案：C 解析：限制性内切酶不是作用于氢键，而是作用于磷酸二酯键。受体细胞可以是胚胎干细胞，也可以是受精卵。培育转基因猪未涉及核移植技术。 题干评注： 问题评注： 4．下列关于生物工程相关知识的叙述，正确的是() ①在人工合成目的基因时，蛋白质中氨基酸的顺序可为合成目的基因提供资料 ②若想通过植物细胞培养的方法来生产紫草素，需由愈伤组织分化为植物体 ③用放射性同位素、荧光素等标记的DNA分子作为探针可进行基因诊断 ④限制酶基因只存在于微生物体内，通常用鸟枪法来获得 ⑤质粒的复制既能在自身细胞中完成，也能在宿主细胞内完成 A．①②⑤ B．③④⑤C．①③⑤D．②③④ 答案：C 解析：本题主要考查基因工程的相关知识。在人工合成目的基因时，可通过蛋白质中氨基酸
基因工程在植物育种中的应用 官玲(GUAN Ling) (莆田学院环境与生命科学系福建莆田351100) 摘要：在现代生物技术中，基因工程作为一个重要的部分，已经在生产和生活等多方面起着重要的作用。不断成熟的基因工程技术它解决了传统育种不能突破的问题，与传统育种方法相比, 基因工程技术具有独特优势可以定向修饰植物的某些目标性状并保留其它原有性状通过引入外来基因扩大基因库。本文主要综述了基因工程在药用植物和花卉植物育种中的研究状况及对以后的发展现状进行的展望。 关键词：基因工程;植物育种;基因芯片技术;前景展望 基因工程是指运用分子生物学技术, 将目的基因或DNA片段通过载体或直接导入受体细胞, 使受体细胞遗传物质重新组合, 经细胞复制增殖, 新的基因在受体细胞中表达, 最后从转化细胞中筛选有价值的新类型, 继而它再生为工程植株, 从而创造新品种的一种定向育种技术。与传统育种相比, 植物基因工程具有以下特点植物基因工程是在基因水平上来改造植物的遗传物质, 更具有科学性和精确性,同时育种速度也大大加快能定向改造植物的遗传性状, 提高了育种的目的性与可操作性植物基因工程大大地扩展了育种的范围, 打破了物种之间的生殖隔离障碍, 实现了基因在生物界的共用性, 丰富了基因资源及植物品种。 1.基因工程技术在药用植物育种中的应用 由于医药事业的快速发展, 野生药材资源已远远不能满足需要, 尤其是许多原料性药用植物资源已面临资源枯竭的威胁, 加之人工驯化和栽培的药用植物物种退化和濒危的问题极为突出。根据这些中药资源的活性成分、生长规律、生产特性, 运用生物工程技术对其进行保存性研究, 从而保护濒危紧缺的药用植物资源.。 通过遗传转化, 将目的基因（如抗逆、抗病毒、抗虫、抗除草剂等相关基因）导入药用植物以改变传统遗传性状, 培育优良品种, 增强药用植物抗病毒、抗虫害、抗除草剂的能力, 利用植物生产异源蛋白及改变植物质量性状、保护和繁殖濒临灭绝的植物材料[1]. 1.1优良品种的培育 刘建勋等[2]利用PCR 技术克隆出青蒿素生物合成途径中的关键酶基因和东北红豆杉中紫三醇生物合成途径中起限速作用的紫三烯合成酶基因, 该基因cDNA 片段由2586 个核苷酸组成, 将该cDNA 片段导入红豆杉细胞后, 影响紫杉醇含量。NSFC 资助的“银杏内酯合成二萜环化酶基因克隆与生物转化研究”、“水母雪莲P 基因克隆及其对3-脱氧类黄酮化合物生物合成调控的研究”、“丹酚酸类化合物生物合成关键酶基因克隆与调控研究”、“重组蝎毒素
“基因工程与蛋白质工程”知识归纳及试题例析一、知识归纳 名称作用参与的生理过程应用 限制性核酸内切酶切割某种特定的脱氧核苷酸序列基因工程 DNA连接酶连接两个DNA片段基因工程 DNA聚合酶在脱氧核苷酸链上添加单个脱氧酸DNA复制 RNA聚合酶在核苷酸链上添加单个核糖核苷酸转录 解旋酶使碱基间氢键断裂DNA复制及转录 逆转录酶以RNA为模板合成DNA 逆转录及基因工程特别注意： （1）限制性核酸内切酶的来源：多数来自原核生物；作用特点：主要切割外源DNA，对自身的DNA不起作用从而达到保护自身的目的；作用结果：形成DNA片断末端。 （2）各种酶都具有专一性，特别是限制酶只能识别特定的脱氧核苷酸序列，并在特定的碱基之间切开。 2．基因工程的基本操作程序 （1）获取目的基因 ①基因文库：是将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体中通过克 隆而储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因。 ②基因组文库：基因文库中含有一种生物所有的基因就叫做基因组文库。 ③部分基因文库：含有一种生物的部分基因，就叫做部分基因文库，如cDNA文库。 比较项目PCR技术DNA复制 相 同 点 原理DNA双链复制（（碱基互补配对） 原料四种游离的脱氧核苷酸 条件模板、ATP、酶等 不 同 点 解旋方式DNA在高温下变性解旋解旋酶催化 场所体外复制主要在细胞核内 酶热稳定的DNA聚合酶（Taq酶）细胞内含有的DNA聚合酶 结果在短时间内形成大量的DNA片段形成整个DNA分子 （2）基因表达载体的构建（基因工程的核心） ①构建目的：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，同时，使目 的基因能够表达和发挥作用。 ②一个基因表达载体的组成：目的基因、启动子、终止子、标记基因等。 ③构建方法
“基因工程与蛋白质工程”知识归纳及试题例析 一、知识归纳 1．与DNA分子相关的酶 名称作用参与的生理过程应用限制性核酸内切 酶 切割某种特定的脱氧核苷酸序列基因工程DNA连接酶连接两个DNA片段基因工程 DNA聚合酶在脱氧核苷酸链上添加单个脱氧 酸 DNA复制 RNA聚合酶在核苷酸链上添加单个核糖核苷 酸 转录 解旋酶使碱基间氢键断裂DNA复制及转录 逆转录酶以RNA为模板合成DNA逆转录及基因工程 特别注意： （1）限制性核酸内切酶的来源：多数来自原核生物；作用特点：主要切割外源DNA，对自身的DNA不起作用从而达到保护自身的目的；作用结果：形成DNA片断末端。 （2）各种酶都具有专一性，特别是限制酶只能识别特定的脱氧核苷酸序列，并在特定的碱基之间切开。 2．基因工程的基本操作程序 （1）获取目的基因 ①基因文库：是将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体中通过 克隆而储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因。 ②基因组文库：基因文库中含有一种生物所有的基因就叫做基因组文库。 ③部分基因文库：含有一种生物的部分基因，就叫做部分基因文库，如cDNA文库。 PCR技术与DNA复制的比较 比较项目PCR技术DNA复制 相 同 点 原理DNA双链复制（（碱基互补配对） 原料四种游离的脱氧核苷酸 条件模板、ATP、酶等 不 同 解旋方式DNA在高温下变性解旋解旋酶催化 场所体外复制主要在细胞核内
点 酶 热稳定的DNA聚合酶（Taq 酶） 细胞内含有的DNA聚合酶结果 在短时间内形成大量的DNA 片段 形成整个DNA分子 （2）基因表达载体的构建（基因工程的核心） ①构建目的：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，同时，使目 的基因能够表达和发挥作用。 ②一个基因表达载体的组成：目的基因、启动子、终止子、标记基因等。 ③构建方法 生物 种类 植物细胞动物细胞微生物细胞常用 方法 农杆菌转化法显微注射技术Ca2+处理法受体 细胞 体细胞受精卵原核细胞 转化 过程 将目的基因插入Ti质粒 的TDNA上→农杆菌→导 入植物细胞→整合到受体细 胞的DNA→表达 将含有目的基因的表达 载体提纯→取卵（受精卵） →显微注射→受精卵发育→ 获得具有新性状的动物 Ca2+处理细胞→感受态 细胞→重组表达载体与感受 态细胞混合→感受态细胞吸 收DNA分子特别注意：受体细胞中常用植物受精卵或体细胞（经组织培养）、动物受精卵（一般不用体细胞）、微生物──大肠杆菌、酵母菌等，但要合成糖蛋白、有生物活性的胰岛素则必 需用真核生物酵母菌──需内质网、高尔基体的加工、分泌。一般不用支原体，原因是它营 寄生生活；一定不能用哺乳动物成熟红细胞，原因是它无细胞核和众多的细胞器，不能合成 蛋白质。
. 知识归纳及试题例析”“基因工程与蛋白质工程一、知识归纳分子相关的酶1．与DNA作用参与的生理过程应用名称基因工程限制性核酸内切酶切割某种特定的脱氧核苷酸序列 基因工程DNA连接酶DNA片段连接两个DNA复制在脱氧核苷酸链上添加单个脱氧酸DNA聚合酶转录RNA聚合酶在核苷酸链上添加单个核糖核苷酸 DNA 解旋酶复制及转录使碱基间氢键断裂 逆转录及基因工程逆转录酶以RNA为模板合成DNA 特别注意：，DNA（1）限制性核酸内切酶的来源：多数来自原核生物；作用特点：主要切割外源不起作用从而达到保护自身的目的；作用结果：形成DNA片断末端。对自身的DNA）各种酶都具有专一性，特别是限制酶只能识别特定的脱氧核苷酸序列，并在特定（2 的碱基之间切开。．基因工程的基本操作程序2 （1）获取目的基因 ①基因文库：是将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体中通过克隆而储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因。 ②基因组文库：基因文库中含有一种生物所有的基因就叫做基因组文库。 ③部分基因文库：含有一种生物的部分基因，就叫做部分基因文库，如cDNA文库。 PCR技术与DNA复制的比较 比较项目PCR技术DNA复制 原理DNA双链复制（（碱基互补配对）相原料同四种游离的脱氧核苷酸 点条件模板、ATP、酶等 解旋方式解旋酶催化DNA在高温下变性解旋不主要在细胞核内场所体外复制同热稳定的DNA聚合酶（Taq酶）细胞内含有的酶DNA聚合酶点在短时间内形成大量的DNA片段形成整个DNA分子结果 （2）基因表达载体的构建（基因工程的核心） ①构建目的：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，同时，使目的基因能够表达和发挥作用。 ②一个基因表达载体的组成：目的基因、启动子、终止子、标记基因等。 ③构建方法 资料Word .
高中生物选修3基因工程的应用和蛋白质工程知识点 1.基因工程培育转基因生物的优点： （1）打破了常规育种难以突破的物种之间的界限（生殖隔离） （2）定向改变了生物的遗传性状。 2.基因工程的应用： （1）用于提高动植物生长速度。 （2）用于改善畜产品的品质。 （3）用转基因动物生产药物。 （4）用转基因动物作器官移植的供体。 3.膀胱生物反应器：将外源基因导入到受精卵膀胱上皮细胞进行表达。优点： 雌雄个体都能生产。 4.乳腺生物反应器或乳房生物反应器缺点：只有雌性个体才能生产药物。 5.干扰素：干扰素是动物或人体细胞受到病毒侵染后产生的一种糖蛋白，干扰 素几乎能够抵抗所有病毒引起的感染。 6.基因治疗：是把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从 而达到治疗疾病的目的，这是治疗遗传病的最有效的手段。 7.基因治疗不能替代原有基因，它替代的是缺陷基因的功能。 8.大肠杆菌是原核生物，生产出来的干扰素没有活性，原核细胞内没有内质网 和高尔基体，只有核糖体，只能合成相应的蛋白质，无法添加糖基，要使干扰素具有活性，还必须经过人工处理，加上糖基。 9.基因诊断：也称DNA诊断或基因探针技术，即在DNA水平分析检测某一基 因，从而对特定的疾病进行诊断。 10.基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。 11.蛋白质工程的目标：根据人们对蛋白质的特定需求，对蛋白质进行分子设计。 12.天然蛋白质的合成过程：按照中心法则进行的，基因→表达（转录和翻译） →形成氨基酸序列的多肽链→形成具有高级结构的蛋白质→行使生物功能。 13.蛋白质工程合成蛋白质的过程：从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白 质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列。 14.蛋白质工程中进行基因操作的原因： （1）改造过的蛋白质可以遗传。 （2）对基因的改造比对蛋白质直接改造容易操作，难度少的多。 15.蛋白质工程：蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关 系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有的蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。原理是改造基因，实质是对编码蛋白质的基因进行改造。
基因工程与蛋白质工程 1.利用基因工程可以获得转基因牛，从而改良奶牛的某些性状。 基因工程的四个基本操作步骤是_______________________________、基因表达载体的构建、__________________________和_______________________________。若要获得的转基因牛分泌的乳汁中含有人干扰素，则所构建的基因表达载体必须包括：人干扰素基因及其启动子、_________________、_________________等。将该基因表达载体导入受体细胞所采用的方法是_________________，为获得能大量产生人干扰素的转基因牛，该基因表达载体应导入的受体细胞是_________________（受精卵、乳腺细胞）。 2．下图为利用生物技术获得生物新品种的过程，据图回答： (1)在基因工程中，A表示_________________，如果直接从苏云金杆菌中获得抗虫基因，①过程使用的酶区别于其他酶的特点是______________________________________________________________________ _______________，B表示_________________。 B→D的过程中，若使用的棉花受体细胞为体细胞，⑤表示的生物技术是要确定目的基因(抗虫基因)导入受体细胞后，是否能稳定遗传并表达，需进行检测和鉴定工作，请写出在个体水平上的鉴定过程______________________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 3.农业科技工作者在烟草中找到了一抗病基因，现拟采用基因工程技术将该基因转入棉花，培育抗病棉花品系。请回答下列问题： （1）要获得该抗病基因，采用_________________、_________________ 等方法。为了能把该抗病基因转入棉花细胞中，常用的载体是_________________ 。 （2）假如载体切割后，得到的分子末端序列为： 请写出能与该载体连接的抗病基因分子末端是 _________________。 （3）再将连接得到的DNA分子导入农杆菌，然后用该农杆菌去_______棉花细胞，从培养出的植株中____________出抗病的棉花。 （4）该抗病基因在棉花细胞中表达的产物是（） A.淀粉 B.脂类 C.蛋白质 D.核酸 （5）转基因棉花获得的_________________是由该表达产物来体现的。 4．目的基因的分离是基因工程研究中的主要方面和操作关键。下面甲、乙图表示
基因工程技术的应用和前景 【摘要】基因工程问世以来短短的二十年，显示出了巨大的活力，今后基因工程将重点开展基因组学、基因工程药物、动植物生物反应器和环保等方面的研究，展望未来，基因工程的前景将是更加灿烂辉煌。基因工程研究和应用范围涉及农业、工业、医药、能源、环保等许多领域。【关键词】基因工程技术前景现状 随着基因工程技术的迅速发展，通过克隆或筛选出来的富基因，转到作物中进行表达，已取得很大的进展。由于基因工程运用DNA分子重组技术，能够按照人们预先的设计创造出许多新的遗传结合体，具有新奇遗传性状的新型产物，增强了人们改造动植物的主观能动性、预见性。而且在人类疾病的诊断、治疗等方面具有革命性的推动作用，对人口素质、环境保护等作出具大贡献。所以，各国政府及一些大公司都十分重视基因工程技术的研究与开发应用，抢夺这一高科技制高点。其应用前景十分广阔。我国基因工程技术尚落后于发达国家，更应当加速发展，切不可坐失良机。 但是，任何科学技术都是一把“双刃剑”，在给人类带来利益的同时，也会给人类带来一定的灾难。比如基因药物，它不仅能根治遗传性疾病、恶性肿瘤、心脑血管疾病等，甚至人的智力、体魄、性格、外表等亦可随意加以改造；还有，克隆技术如果不加限制，任其自由发展，最终有可能导致人类的毁灭。还有，尽管目前的转基因动植物还未发现对人类有什么危害，但不等于说转基因动植物就是十分安全的，毕竟这些东西还是新生事物，需要实践慢慢地检验。转基因生物和常规繁殖生长的品种一样，是在原有品种的基础上对其部分性状进行修饰或增加新性状，或消除原来的不利性状，但常规育种是通过自然选择，而且是近缘杂交，适者生存下来，不适者被淘汰掉。而转基因生物远远超出了近缘的范围，人们对可能出现的新组合、新性状会不会影响人类健康和环境，还缺乏知识和经验，按目前的科学水平还不能完全精确地预测。所以，我们要在抓住机遇，大力 1、植物基因工程成果丰硕 自1983年首次获得转基因烟草、马铃薯以来，短短十余年间，植物基因工程的研究和开发进展十分迅速。国际上获得转基因植株的植物已达100种以上，包括水稻、玉米、马铃薯等作物;棉花、大豆、油菜、亚麻、向日葵等经济作物;番茄、黄瓜、芥菜、甘蓝、花椰菜、胡萝卜、茄子、生菜、芹菜等蔬菜作物;首楷、白三叶草等牧草;苹果、核桃、李、木瓜、甜瓜、草荀等瓜果;短牵牛、菊花、香石竹、伽蓝菜等花卉以及杨树造林树种。转基因植物研究取得了令人鼓舞的突破性发展。十
植物基因工程在花卉中的应用 摘要植物基因工程是花卉改良的重要手段，它解决了传统育种不能突破的问题，为花卉性状改良提供全新的思路，在改良花卉株型、花色、花形、花香及延长观赏寿命等方面取得了重要进展。对植物基因工程在改良花卉花色、花形、延迟观赏寿命等方面的应用作一简要综述。 关键词植物基因工程；花色；花形；观赏寿命 植物基因工程是作物改良的新型技术。目前，它不仅广泛用在农作物的改良方面，而且也是花卉改良的主要手段。植物基因工程解决了传统育种不能突破的问题，为花卉性状改良提供全新的思路。因此，人类希望在传统育种的基础上能够利用基因工程技术，培育出向往已久的奇异花卉。自20世纪80年代以来，基因工程技术在改良部分观赏植物株型、花色、花形、花香及延长瓶插寿命等方面取得了重要进展。通过转基因技术，花卉变得色更艳、姿更美、香更浓。本文就近年植物来基因工程在改良花卉花色、花形、延迟鲜花寿命等方面的应用作一简要综述。 1 基因技术改变花色 自然界中的花色种类繁多，但是一些重要花卉却有限，如玫瑰、康乃馨、郁金香等缺乏蓝色和紫色，天竺葵、仙客来、非洲紫罗兰等缺乏黄色，球根鸳尾、仙客来、紫罗兰等缺乏猩红色或砖红色。因此，花色的改良是育种工作者的重要目标，然而花色在生化和遗传上都极为复杂，通过选种和杂交手段创造新的花色，受到的限制较多，而且周期长，因而进展缓慢。由于植物分子生物学的迅速发展和基因工程的实用化，基因工程已成为花卉育种最有前途的新技术，国外也培育出一些优良品种，在花色育种领域取得了令人瞩目的进展。 1.1 决定花色的活性物质 花色主要由类黄酮、类胡萝卜素、生物碱三类物质决定。类胡萝卜素存在于质体内，产生月季、水仙、郁金香、百合等的黄色及橙色；生物碱类色素有罂粟碱、甜菜碱等；甜菜碱是酪氨酸衍生出来的黄色到红色氮化合物，主要存在于石竹属植物中；类黄酮存在于液泡内，分为花青素、异黄酮和黄烷醇等，其中花青素可反应花中大部分红、蓝、紫和红紫等颜色。 1.2 基因工程技术改良花色的方法 基因工程技术为花卉育种开辟了一条新途径，目前通过基因工程技术改变花色的方法有4种。
选修 3 现代生物科技专题出题人：刘秀平审核：高二生物组时间：2013 年12 月28 日班级姓名学号 获取目的基因, 其原因是。 (2) 在乙图中,c 过程在遗传学上称为, d 过程称为,d 过程需以mRNA为模板, 以为原料, 还需要的条件是 ATP、、DNA聚合酶等。第17 周生物作业——基因工程与蛋白质工程 (3) 除了上述两种方法可以获取目的基因外, 请你再写出一种方法： 1. （2010 海南）利用基因工程可以获得转基因牛，从而改良奶牛的某些性状。基因工程的四个基本操作步骤是、基因表达载体的构建、5. 下图是利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图，请据图作答。 。 和。若要获得的转基因牛分泌的乳汁中含有人干扰素，则所构建的基因表 达载体必须包括：某种牛乳腺分泌蛋白基因及其启动子、、 、和复制原点等。将该基因表达载体导入受体细胞所采用的方法是 （显微注射法、农杆菌转化法），为获得能大量产生人干扰素的转基因牛，该基因表达载体应导入 的受体细胞是（受精卵、乳腺细胞）。 2．下图为利用生物技术获得生物新品种的过程，据图回答： (1) 在基因工程中， A 表示 （1）能否利用人的皮肤细胞来完成①过程？，为什么？ ________ ，如果直接从苏云 （2）过程②必需的酶是酶，过程③必需的酶是酶。 金杆菌中获得抗虫基因，①过程使 （3）在利用AB获得C的过程中，必须用切割A 和B，使它们产 用的酶区别于其他酶的特点是 生，再加入，才可形成C。 ________ ，B 表示_______ 。 （4）为使过程⑧更易进行，可用（药剂）处理D。 （2）B→D的过程中，若使用的棉花受体细胞为体细胞，⑤表示的生物技术是植物组织培养技术。 （5）由于重组DNA分子成功导入受体细胞的频率，所以在导入后通常需要进行操作。要确定目的基因( 抗虫基因) 导入受体细胞后，是否能稳定遗传并表达，需进行检测和鉴定工作， （6）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序 请写出在个体水平上的鉴定过程：。 列上是相同的。 3. 农业科技工作者在烟草中找到了一抗病基因，现拟采用基因工程技术将该基因转入棉花，培育 6. 豇豆对多种害虫具有抗虫能力，根本原因是豇豆体内具有胰蛋白酶抑制剂基因（CpTI 基因）。 抗病棉花品系。请回答下列问题： 科学家将其转移到水稻体内后，却发现效果不理想，主 （1）要获得该抗病基因，采用、等方法。为了能把该抗 “信号肽”“内质网滞留 要原因是CpTI 蛋白质的积累量不足。经过在体外对CpTI 序列ＣpTI基因信号”序列 病基因转入棉花细胞中，常用的载体是。 基因进行了修饰后，CpTI 蛋白质在水稻中的积累量就得 ① （2）假如载体切割后，得到的分子末端序列为： 到了提高。修饰和表达过程如下图所示： 修饰后的CpTI基因 请写出能与该载体连接的抗病基因分子末端是。 （3）再将连接得到的DNA分子导入农杆菌，然后用该农杆菌去棉花细胞，利用植物请根据以上材料，回答下列问题： （1）CpTI 基因是该基因工程中的____________基因，“信 A ②号肽”序列及“内质网滞留信号”序列的基本组成单位 细胞具有的性进行组织培养，从培养出的植株中出抗病的棉花。 CpTＩ蛋白质 是___________________，在①过程中，首先要用 （4）该抗病基因在棉花细胞中表达的产物是（）A. 淀粉 B. 脂类 C.蛋白质 D. 核酸 _____________酶切开，暴露出_______________再用______________酶连接。 （5）转基因棉花获得的是由该表达产物来体现的。
植物基因工程技术和应用介绍 什么是植物基因工程？ 自打20世纪初植物育种学的创立，人类无时无刻不在进行着植物的遗传改良。传统的遗传改良策略是，以基因突变为种质基础，再通过有性杂交导入基因，筛选优良基因型重组体，从而实现植物性状的改良。传统方法有一些局限性，比如遗传种质资源有限，无法在性状改良上获得大的突破。上世纪80年代的植物基因工程为拓宽种质资源提供了新的可能。植物基因工程以分子生物学和基因组学为基础，植物基因工程是利用基因工程手段获得转基因植物的方法。1983年，人类获得第一株转基因植物（烟草），开创了利用基因工程改良植物的时代。目前，已有超过数百种转基因植物问世，玉米、油菜、棉花、大豆、亚麻、南瓜、甜菜、番茄、马铃薯等转基因品种已经获批商业化生产。 植物基因工程策略 植物基因工程是利用基因工程手段获得转基因植物的方法，包括基因分离和克隆，与载体和标记基因构建重组质粒，用不同的转化方法将重组质粒导入受体植物，筛选转化子和重组子，获得转基因植株等流程。 1. 基因工程技术 主要的基因工程技术包括基因沉默，基因过表达，基因编辑技术（包括CRISPR-Cas9，TALENs，ZFNs等）。 a. 基因编辑技术
基因编辑技术能精确识别受体细胞靶位点序列，再利用核酸内切酶切割靶序列，精确而快速地引入遗传变异。目前主要的序列特异性核酸酶包括TALENs（类转录激活因子效应物核酸酶），CRISPR（成簇的规律间隔短回文重复序列），ZFNs（锌指核酸酶）等。ZFNs和TALENs 都属于人工改造的核酸内切酶，切割后的DNA修复机制相同。TALENs可作用于较长的基因序列。 毫无疑问，CRISPR/Cas9是最受关注的基因编辑技术，也被认为是植物基因工程最佳选择。CRISPR/Cas9基因编辑技术利用的是原核生物的先天防御系统，缺点是存在一定的脱靶现象。主要的应对策略是设计适合的导向RNA，使得在基因组中与其他位点有最小的序列同源性。CRISPR/Cas9技术已经被用于模式植物（如拟南芥和烟草）和作物（高粱、小麦和玉米），表现出广泛的应用前景。 b. 基因沉默 基因沉默是转基因中植物特定基因表达抑制或者表达量很低的现象。基因沉默技术可用来研究基因功能和植物遗传改良。常见的用于植物基因沉默的技术包括RNA干扰（RNAi）和病毒介导的基因沉默（VIGS）。VIGS是利用病毒将目的基因引入受体植物，它在大规模基因功能研究方面有着巨大优势，但是由于不能稳定遗传，在植物改良种的应用有所局限。RNAi 具有操作简单费用低等特点，应用广泛。 c. 基因过表达 基因过表达属于反向遗传学策略的一种，通过调节一个或多个基因的表达水平，观察表型改变，从而研究基因功能和分子机制。通过将目的基因克隆到带有启动子、复制子以及抗性标
第三节蛋白质工程 一、选择题 1.蛋白质工程的目标是( ) A.通过对基因进行诱变,产生新的蛋白质 B.通过基因重组,合成生物体本来没有的蛋白质 C.根据人们对蛋白质功能的特定需求,改造或制造蛋白质 D.生产大量的蛋白质 解析:蛋白质工程是指为了满足人类的生产和生活的需要,以蛋白质分子的结构规律和生物功能为基础,通过基因修饰或合成新的基因,对现有的蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质。 答案:C 2.对蛋白质的改造有大改、中改和小改之分,其划分的依据是( ) A.蛋白质分子的复杂程度 B.操作过程的复杂程度 C.蛋白质改造部位的多少 D.蛋白质数目的多少 解析:蛋白质的改造有大改、中改、小改,其划分的依据是蛋白质改造部位的多少。 答案:C 3.蛋白质工程中对蛋白质分子进行设计时,主要包括哪几种?( ) ①进行少数氨基酸的替换 ②对不同来源的蛋白质进行拼接 ③从氨基酸的排列顺序出发设计全新的蛋白质 ④直接改变蛋白质的空间结构 A.①② B.①②③
C.②③④ D.①②④ 解析:蛋白质工程中对蛋白质分子进行设计时,不能直接改变蛋白质的空间结构。但是能进行少数氨基酸的替换,能对不同来源的蛋白质进行拼接,能够从氨基酸的排列顺序出发设计全新的蛋白质。 答案:B 4.蛋白质工程与基因工程相比,其突出特点是( ) A.基因工程原则上能生产任何蛋白质 B.蛋白质工程能对现有的蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质 C.蛋白质工程可以不通过转录和翻译来实现 D.蛋白质工程是在基因工程的基础上,延伸出来的第三代基因工程 解析:蛋白质工程通过基因修饰或基因合成,对现有蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质,以满足人类的生产和生活需求,蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程。 答案:B 5.下列关于蛋白质工程应用的叙述,不正确的是( ) A.蛋白质工程可以改造酶的结构,提高酶的热稳定性 B.通过蛋白质工程可以改变蛋白质的活性 C.利用蛋白质工程可以在大肠杆菌细胞中得到人的胰岛素 D.蛋白质工程可以对胰岛素进行改造和修饰,合成速效型胰岛素制剂 解析:蛋白质工程是依据人们设计的蛋白质分子结构来改造基因,进而控制合成或改变自然界中的蛋白质。在大肠杆菌中生产人胰岛素利用的是基因工程。 答案:C 6.下列不属于蛋白质工程成果的是( ) A.改造酶的结构,提高酶的热稳定性 B.生产出鼠—人嵌合抗体 C.将t PA分子中的天冬酰胺替换为谷氨酰胺 D.蛋白酶洗衣粉容易洗掉奶渍、血渍
基因工程和蛋白质工程要求：1基因工程的诞生I 2、基因工程的原理及技术n 3、基因工程的应用n 4、蛋白质工程I 一、基因工程的概念 基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，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DNA分子水平上进行设计和施工的，又叫做DNA重组技术。 (一) 基因工程的基本工具1?“分子手术刀”一一限制性核酸内切酶(限制酶、限制性内切酶) (1)来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。 (2)功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，因此具有专一性。 (3)结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端等。 2. “分子缝合针” 一一DNA连接酶 (1功能：缝合磷酸二酯键。 (2)与DNA聚合酶作用的异同:DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。DNA1接酶是连接两个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键。 3. “分子运输车”一一载体 (1)载体具备的条件：①能在受体细胞中复制并稳定保存。②具有一至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。③具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。 (2)______________________________________________________________________________________________ 最常用的载体是质粒,它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制能力的双链环状_____________________________________________________________________________ DNA分子。 (3)其它载体：噬菌体、动植物病毒 (二) 基因工程的基本操作程序第一步：目的基因的获取 1. 目的基因是指：编码蛋白质的基因。 2. 原核基因采取直接分离法获得，真核基因是人工合成法。人工合成目的基因的常用方法有反转录法_和化学合成法_。 直接分离法：供体细胞中的DNA^ DNA片段T 受体细胞T DNA片段扩增T含目的基因的细胞T目的基因 反转录法：逆转录合成mRNA T单链DNA —双链DNA 化学合成法：根据已知的蛋白质的氨基酸序列，推测出相应的mRNA序列，推测出结构基因的核苷酸序列，再通过化学方法，合成目的基因。第二步：重组载体的构建