2021版高考生物一轮复习第十一单元现代生物科技专题第39讲基因工程课件 63页

第十一单元　现代生物科技专题 第 39 讲　基因工程 考点一　基因工程的基本工具及操作程序 ( 含 PCR 技术 ) 研析教材 内化基本概念 1. 基因工程的概念 是指按照人们的愿望 , 进行严格的设计 , 并通过体外 等技术 , 赋予生物以新的 , 从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。 DNA 重组和转基因 遗传特性 2. 基因工程的基本工具 (1) 限制性核酸内切酶 ( 限制酶 ) ① 来源 : 主要从 中分离。 ②作用 : 能够识别双链 DNA 分子的某种特定 , 并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的 断开。 ③结果 : 产生 。 (2)DNA 连接酶 ①作用 : 将限制酶切割下来的 DNA 片段 。 原核细胞 核苷酸序列 磷酸二酯键 黏性末端或平末端 拼接成新的DNA分子 ② 类型 常用 类型 E · coli DNA 连接酶 T 4 DNA 连接酶 来源 . T 4 噬菌体 功能 只“缝合” . “缝合”黏性末端和平末端 , 连接 末端的效率更高 结果 恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的 . 大肠杆菌 黏性末端 黏性 磷酸二酯键 (3) 载体 ①常用载体的种类 : 等。 ②特点及意义 稳定存在 特点 意义 稳定并能复制 目的基因 且数量可扩大 有 限制酶切割位点 可携带多个或多种外源基因 具有特殊的 基因 便于重组 DNA 的 和 . 一个至多个 质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒 标记 鉴定 选择 3. 基因工程的基本操作程序 (1) 目的基因的获取 ①目的基因 : 主要指编码 的基因 , 也可以是一些具有 作用的因子。 ② 蛋白质 调控 (2) 基因表达载体的构建 —— 核心步骤 ①构建基因表达载体的目的 a. 使目的基因在 。 b. 使目的基因能够 和发挥作用。 ②基因表达载体的组成及作用 受体细胞中稳定存在,并且可以遗传给下一代 表达 ③ 基因表达载体的构建过程 (3) 将目的基因导入受体细胞 ①转化含义 : . 。 ②转化方法 生物类型 植物 动物 微生物 受体细胞 体细胞 . 大肠杆菌或 酵母菌等 常用方法 、 基因枪法、花粉 管通道法 . . 目的基因进入受体细胞内,并且在受体细胞内维持稳定和表达的 过程 受精卵 农杆菌转化法 显微注射法 感受态细胞法 (4) 目的基因的检测与鉴定 ①检测 : 分子水平 a. 检测是否导入目的基因 :DNA 分子杂交技术 ( 与转基因生物 DNA 杂交 ) 。 b. 检测是否转录 : (DNA 探针与转基因生物 杂交 ) 。 c. 检测是否翻译 : 杂交。 ②鉴定 ( 个体水平 ) 生物性状的表达与否 : 目的基因是否表达。 DNA探针 分子杂交技术 mRNA 抗原—抗体 4.PCR 技术 (1) 原理 : 。 (2) 条件 ①模板 : 。 ②酶 : 酶。 ③引物 : 分别与单链相应互补序列结合。 ④原料 : 分别为 。 DNA双链复制 DNA母链 Taq dCTP、dATP、dGTP、dTTP (3) 过程 ( 如图 ) ① 变性 : 当温度上升到 ℃ 以上时 , 双链 DNA 解聚为单链 , 如图 。 ②复性 : 温度下降到 ℃ 左右 , 两种引物通过碱基互补配对与两条单链 DNA 结合 , 如图 。 ③延伸 : ℃ 左右时 ,Taq DNA 聚合酶有最大活性 , 在引物作用下合成子链 , 如图 。 (4) 结果 : 上述三步反应完成后 , 一个 DNA 分子就变成了两个 DNA 分子 , 随着重复次数的增多 ,DNA 分子就以 2n 的形式增加。 PCR 的反应过程都是在 中完成的。 90 1 50 2 72 3 PCR扩增仪 思考探究 培养科学思维 1. 思考并补充基因工程技术使用限制酶需注意的问题。 (1) 获取目的基因和切割载体时 , 经常使用同一种限制酶 ( 也可使用能切出相同末端的不同限制酶 ), 目的是产生相同的黏性末端或平末端。 (2) 获取一个目的基因需限制酶切割两次 , 共产生 4 个黏性末端或平末端。 (3) 　 。  (4) 　 。  提示 : (3) 限制酶切割位点的选择 , 必须保证标记基因的完整性 , 以便于检测 (4) 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 2. 非洲爪蟾核糖体蛋白基因可以与质粒重组 , 并且在大肠杆菌细胞中表达 , 其遗传学基础是什么 ? 提示 : 非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒均具有相同的组成单位和双螺旋结构 , 且不同生物的密码子相同。 3. 用箭头及简要的文字简述基因组文库和部分基因文库构建过程。 5. 将目的基因导入受体细胞整合到线粒体 DNA 或叶绿体 DNA 上 , 能否稳定遗传 ? 说明理由。 提示 : 一般不能。因为仅把目的基因整合到线粒体 DNA 或叶绿体 DNA 上 , 细胞分裂可能导致目的基因丢失 , 因此无法稳定遗传。 6. 动物基因工程中 , 为何常选用动物的受精卵作为受体细胞 ? 提示 : 受精卵的全能性高 , 能使目的基因在相应的组织和器官中得以表达。 题型突破 提升核心素养 题型一　考查基因工程的操作工具 D 1. 质粒之所以能作为基因工程的载体 , 其理由是 ( 　 　 ) A. 含蛋白质 , 从而能完成生命活动 B. 具有环状结构而保持连续性 C.RNA 能指导蛋白质的合成 D. 能够自我复制 , 能携带目的基因 解析 : 质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核 DNA 之外 , 并能自我复制的双链环状 DNA 分子。其上有一个至多个限制性核酸内切酶切割位点 , 供一种或多种外源 DNA 片段插入。携带外源 DNA 片段的质粒在受体细胞中进行自我复制或整合到染色体 DNA 上 , 随染色体 DNA 进行同步复制。此外 , 质粒 DNA 上有特殊的遗传标记基因。 2. 基因工程是 DNA 分子水平的操作 , 下列有关基因工程的叙述 , 错误的是 ( 　 　 ) A. 限制性核酸内切酶只用于切割获取目的基因 B. 载体与目的基因必须具有相同的黏性末端 , 才能被 DNA 连接酶连接 C. 基因工程所用的工具酶是限制性核酸内切酶、 DNA 连接酶 D.T 4 DNA 连接酶既可以连接黏性末端 , 又可以连接平末端 A 解析 : 在基因工程中 , 需要用限制性核酸内切酶切割目的基因和载体 ; 在将具有互补黏性末端的 DNA 片段连接时需要 DNA 连接酶 ;T4 DNA 连接酶既可以连接黏性末端 , 又可以连接平末端。 3 .(2016 · 全国 Ⅰ 卷 ) 某一质粒载体如图所示 , 外源 DNA 插入到 Amp r 或 Tet r 中会导致相应的基因失活 (Amp r 表示氨苄青霉素抗性基因 ,Tet r 表示四环素抗性基因 ) 。有人将此质粒载体用 BamHⅠ 酶切后 , 与用 BamHⅠ 酶切获得的目的基因混合 , 加入 DNA 连接酶进行连接反应 , 用得到的混合物直接转化大肠杆菌。结果大肠杆菌有的未被转化 , 有的被转化。被转化的大肠杆菌有三种 , 分别是含有环状目的基因、含有质粒载体、含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌。回答下列问题 : (1) 质粒载体作为基因工程的工具 , 应具备的基本条件有   ( 答出两点即可 ), 而作为基因表达载体 , 除满足上述基本条件外 , 还需具有启动子和终止子。 解析 : (1) 质粒能作为基因工程的载体的条件是质粒能自我复制、具有标记基因、具有一至多个酶切位点等。 答案 : (1) 能自我复制、具有标记基因 (2) 如果用含有氨苄青霉素的培养基进行筛选 , 在上述四种大肠杆菌细胞中 , 未被转化的和仅含环状目的基因的细胞是不能区分的 , 其原因是 　　　　　　 　 ; 并且 　　　　 和 　　　　 的细胞也是不能区分的 , 其原因是 　  　 。  在上述筛选的基础上 , 若要筛选含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌单菌落 , 还需使用含有 　　　　 的固体培养基。  解析 : (2) 用含有氨苄青霉素的培养基对未被转化的大肠杆菌和被转化的三种大肠杆菌进行筛选时 , 未被转化的大肠杆菌和仅含环状目的基因的大肠杆菌均不含有氨苄青霉素抗性基因 , 在该培养基上均不能生长 , 故两者无法区分 ; 含有质粒载体的大肠杆菌和含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌均含有氨苄青霉素抗性基因 , 在该培养基上均能生长 , 故两者也无法区分 , 但前者细胞内还含有四环素抗性基因 , 而后者细胞内含有的重组质粒在插入目的基因时四环素抗性基因被破坏 , 因此在含有四环素的固体培养基上前者能生长 , 后者不能生长。 答案 : (2) 二者均不含有氨苄青霉素抗性基因 , 在该培养基上均不生长　含有质粒载体　含有插入了目的基因的重组质粒 ( 或答含有重组质粒 ) 　二者均含有氨苄青霉素抗性基因 , 在该培养基上均能生长　四环素 (3) 基因工程中 , 某些噬菌体经改造后可以作为载体 , 其 DNA 复制所需的原料来自于 　　　　　　 。  解析 : (3) 噬菌体侵染受体细胞后 , 在受体细胞内利用受体细胞的脱氧核苷酸来进行 DNA 复制。 答案 : (3) 受体细胞 题后提升 (1) 与基因工程相关的几种酶的比较 名称 作用部位 作用底物 作用结果 限制酶 磷酸二酯键 DNA 将 DNA 切成两个片段 DNA 连接酶 磷酸二酯键 DNA 片段 将两个 DNA 片段连接为一个 DNA 分子 DNA 聚合酶 磷酸二酯键 脱氧核苷酸 以单链 DNA 为模板 , 将单个脱氧核苷酸依次连接到单链末端 DNA ( 水 解 ) 酶 磷酸二酯键 DNA 将 DNA 片段水解为单个脱氧核苷酸 (2) 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关抗生素的能力。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 , 使受体细胞具有抵抗相应抗生素的能力 , 所以在受体细胞的培养体系中加入该种抗生素就可以筛选出转入载体的受体细胞 , 具体示例如图所示 : 题型二　基因工程的操作程序 4. 科研人员以抗四环素基因为标记基因 , 通过基因工程的方法让大肠杆菌生产鼠的 β 珠蛋白 , 治疗鼠的镰刀型细胞贫血症。下列相关实验设计中 , 不合理的是 ( 　 　 ) A. 利用小鼠 DNA 分子通过 PCR 克隆出 β 珠蛋白基因的编码序列 B. 基因表达载体包括启动子、抗四环素基因等 C. 用 Ca 2+ 处理大肠杆菌后 , 将表达载体导入具有四环素抗性基因的大肠杆菌中 D. 用含有四环素的培养基筛选出已经导入 β 珠蛋白编码序列的大肠杆菌 C 解析 : 由于标记基因是抗四环素基因 , 所以受体细胞在没导入基因表达载体前不能存在四环素抗性基因 , 否则就无法检测目的基因是否导入受体细胞。 5. 在用基因工程技术培育抗除草剂的转基因烟草过程中 , 下列操作错误的是 ( 　 　 ) A. 用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸 B. 用 DNA 连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体 C. 将重组 DNA 分子导入烟草体细胞或受精卵 D. 用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞 A 解析 : 限制性核酸内切酶切割的是 DNA, 而烟草花叶病毒的遗传物质为 RNA 。 6 .(2019 · 湖南郴州二模 ) 甘蔗黄叶综合症是一种由甘蔗黄叶病毒所引起的禾本科植物病毒 , 科学家通过甘蔗黄叶病毒外壳蛋白基因 ( 简称 CP 蛋白基因 ) 转化植物来获得抗病转基因新品种。 (1) 首先从甘蔗黄叶综合症的病叶中提取 RNA, 此过程中为了防止 RNA 被分解 , 需加入 　　　　 抑制剂 , 以提取的 RNA 为模板通过 　　　　　　 获得 cDNA 。  解析 : (1)RNA 酶可将 RNA 水解 , 因此为了防止 RNA 被分解 , 需加入 RNA 酶抑制剂 ; 以 RNA 为模板获得 cDNA 的过程称为反转录。 答案 : (1)RNA 酶　反转录 (2) 对获取的 cDNA 进行 PCR 扩增 , 在此反应体系中 , 除了模板 DNA 、 dNTP 外 , 还需加入 　　　　　 　 , 获得大量的 cDNA 需要在 4 ℃ 的低温下保存备用 , 原因是 　  　　　　　　　　　　　　　　　　　 。  解析 : (2) 采用 PCR 技术扩增目的基因时的条件有 : 模板 DNA 、 dNTP 、引物、 Taq 酶 ( 热稳定 DNA 聚合酶 ); 获得大量的 cDNA 需要在 4 ℃ 的低温下保存备用 , 原因是高温条件下 , 易使 DNA 分子中的氢键断裂 , 双螺旋结构打开而发生变性。 答案 : (2) 引物、 Taq 酶 ( 热稳定 DNA 聚合酶 ) 　高温条件下 , 易使 DNA 分子中的氢键断裂 , 双螺旋结构打开而发生变性 (3) 将 cDNA 和质粒用同一种限制酶切割 , 产生相同的平末端 , 再用 　　　　 ( 填“ E · coli DNA 连接酶”或“ T 4 DNA 连接酶” ) 将二者进行连接。在培养基上接种培养大肠杆菌作为受体细胞 , 同时加入一定量的 CaCl 2 低温冷却液 , 目的是制备 　　　　　　 细胞 , 其具有的特殊功能是 　 。  解析 : (3)DNA 连接酶包括 E · coli DNA 连接酶、 T 4 DNA 连接酶 , 这二者都能连接黏性末端 , 此外 T 4 DNA 连接酶还可以连接平末端。用 CaCl 2 处理微生物细胞可使其成为感受态细胞 , 其具有的特殊功能是能吸收周围环境中的 DNA 分子。 答案 : (3)T4DNA 连接酶　感受态　能吸收周围环境中的 DNA 分子 (4) 为检测大肠杆菌是否产生 CP 蛋白 , 需要将病毒颗粒注射入兔子体内 , 并从血清中分离获得   作为检测剂。 解析 : (4) 为检测大肠杆菌是否产生 CP 蛋白 , 需要将病毒颗粒注射入兔子体内 , 并从血清中分离获得 CP 蛋白抗体 ( 黄叶病毒外壳蛋白抗体 ) 作为检测剂。 答案 : (4)CP 蛋白抗体 ( 黄叶病毒外壳蛋白抗体 ) 7 .(2019 · 辽宁沈阳模拟 ) 青蒿素是最有效的抗疟疾药物 , 但野生黄花蒿青蒿素产量低 , 为缓解青蒿素供应不足的状况 , 科学家将 tms 基因和 tmr 基因导入黄花蒿的愈伤组织从而获得了黄花蒿的冠瘿组织 , 改造过程用到的部分结构如图。 (1) 科学家将目的基因导入黄花蒿愈伤组织细胞的常用方法是 　　　　 。  解析 : (1) 目的基因导入植物细胞的方法有 : 农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法 , 而导入植物细胞最常用农杆菌转化法 , 因此 , 科学家将目的基因导入黄花蒿愈伤组织细胞的常用方法是农杆菌转化法。 答案 : (1) 农杆菌转化法 (2) 图中结构 P 、 T 是基因成功转录的保证 , 其中结构 P 的作用 　　　　　 。为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因 , 并将含有目的基因的细胞筛选出来 , 图中还缺少的结构是 　　　　　　　　　　　 。  解析 : (2) 图中结构 P 、 T 与基因的转录有关 , 即基因成功转录的保证 ,T 为终止子 , 则 P 为启动子 , 它的作用是 RNA 聚合酶识别和结合的部位。为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因 , 并将含有目的基因的细胞筛选出来 , 图中还缺少的结构是标记基因。 答案 : (2)RNA 聚合酶识别和结合的部位　标记基因 (3) 在获得转基因的冠瘿组织过程中 , 　　　　　　　　　　　　 是核心步骤 , 在具体操作中常常使用两种能产生不同黏性末端的限制酶对目的基因和运载体的两端分别进行切割 , 这样做的好处是 　 　 。   解析 : (3) 在获得转基因的冠瘿组织过程中 , 基因表达载体的构建是核心步骤 , 在具体操作中常常使用两种能产生不同黏性末端的限制酶对目的基因和运载体的两端分别进行切割 , 这样做的好处是可以避免目的基因和运载体的自身连接成环和反向连接。 答案 : (3) 基因表达载体的构建 ( 或构建基因表达载体 ) 　可以避免目的基因和运载体的自身连接成环和反向连接 (4)T-DNA 的作用是可以使 　 ,  并插入到植物细胞中染色体的 DNA 上 , 要检测目的基因是否插入到冠瘿组织细胞的染色体 DNA 上 , 可采用 　　 技术。  (5) 与愈伤组织相比 , 冠瘿组织的生长速度更快 , 原因可能是  　　　　 。  解析 : (4)T-DNA 的作用是可以使目的基因进入植物细胞 , 并插入到植物细胞中染色体的 DNA 上。要检测目的基因是否插入到冠瘿组织细胞的染色体 DNA 上 , 可采用 DNA 分子杂交技术。 (5) 冠瘿组织的生长与细胞的分裂和伸长等有关 , 由此推知冠瘿组织的生长速度更快 , 原因可能是 tms 和 tmr 基因编码产物控制合成了生长素和细胞分裂素 , 促进其生长。 答案 : (4) 目的基因进入植物细胞　 DNA 分子杂交 (5)tms 和 tmr 基因编码产物控制合成了生长素和细胞分裂素 , 促进了冠瘿组织的生长 题后提升 基因工程操作的四个易错点 (1) 目的基因的插入位点不是随意的 , 基因表达需要启动子与终止子的调控 , 所以目的基因应插入启动子与终止子之间的部位。 (2) 基因工程操作过程中只有第三步 ( 将目的基因导入受体细胞 ) 没有碱基互补配对 现象。 (3) 农杆菌转化法原理 : 农杆菌易感染植物细胞 , 并将其 Ti 质粒上的 TDNA 转移并整合到受体细胞染色体的 DNA 上。 (4) 启动子≠起始密码子 , 终止子≠终止密码子 启动子和终止子位于 DNA 片段上 , 分别控制转录过程的启动和终止 ; 起始密码子和终止密码子位于 mRNA 上 , 分别控制翻译过程的启动和终止。 考点二　基因工程的应用和蛋白质工程 研析教材 内化基本概念 1. 基因工程的应用 (1) 植物基因工程 ①培育抗虫转基因植物 : 用于杀虫的基因主要是 　 基因、 . 基因、 基因、植物凝集素基因等。  ②抗病转基因植物 : 使用最多的是 基因和 基因。 ③抗逆转基因植物 : 抗逆基因有 基因、 基因等。 ④利用转基因改良植物的品质 : 如提高玉米中某种氨基酸 、延长番茄 、培育 的矮牵牛等。 Bt毒蛋白 蛋白酶抑制剂 淀粉酶抑制剂 病毒外壳蛋白 病毒的复制酶 抗旱 抗除草剂 含量 储存时间 新花色 (2) 动物基因工程 ①提高动物生长速度 : 将外源 基因导入动物体内 , 可以提高产量。 ②用于改善畜产品的品质 : 将 基因导入奶牛基因组 , 可以使转基因牛分泌的乳汁中乳糖的含量大大降低。 ③用转基因动物生产药物 : 将 基因与 的启动子等调控组件重组在一起 , 培育乳腺生物反应器。 ④用转基因动物作器官移植的 。 (3) 基因工程药品 ①受体细胞 : 多为 。原因是其 . 。 ②方式 : 利用基因工程培育“ ”来生产药品。 ③成果 : 利用“工程菌”可生产细胞因子、抗体、疫苗、激素等。 生长激素 肠乳糖酶 药用蛋白 乳腺蛋白基因 供体 原核细胞 繁殖快,多为单个细胞,遗传物 质相对较少 工程菌 (4) 基因治疗 ①概念 : 把 导入病人体内 , 使该基因的表达产物发挥功能 , 达到治疗疾病的目的。 ②类型 : 体外基因治疗和 。 ③实质 : 正常基因的表达掩盖病变基因的表达 , 达到治疗疾病的目的。 ④成果 : 将腺苷酸脱氨酶基因转入患者的 中 , 治疗复合型免疫缺陷症。 2. 蛋白质工程 (1) 目标 : 根据人们的需要对 的分子结构进行设计 , 从而制造一种 。 (2) 操作对象 : , 方法 : 。 正常基因 体内基因治疗 淋巴细胞 蛋白质 新的蛋白质 基因 基因修饰或基因合成 (3) 流程图 转录 写出流程图中字母代表的含义 : A . , B . , C . , D . , E. 。 (4) 应用 : 主要集中应用于对 进行改造 , 改良生物性状。 翻译 分子设计 多肽链 预期功能 现有蛋白质 思考探究 培养科学思维 1. 利用转基因技术获得的已整合药用蛋白基因的转基因小鼠 , 分泌的乳汁中检测不到药用蛋白 , 根据中心法则分析 , 其可能的原因是什么 ? 提示 : 药用蛋白基因没有转录或翻译。 2. 几丁质是许多真菌细胞壁的重要成分 , 几丁质酶可催化几丁质水解。通过基因工程将几丁质酶基因转入植物体内 , 可增强其抗真菌病的能力。在进行基因工程操作时 , 若要从植物体中提取几丁质酶的 mRNA, 常选用嫩叶而不选用老叶作为实验材料 , 原因是什么 ? 提示 : 嫩叶组织细胞易破碎。 3. 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 : 通过对基因的操作来实现对天然蛋白质的改造。原因是任何蛋白质都是由基因编码的 , 改造了基因即对蛋白质进行了改造 , 而且改造过的基因可以遗传下去。如果对蛋白质直接进行改造 , 即使改造成功了 , 被改造过的蛋白质分子还是无法遗传。 4. 绝大多数酶都是蛋白质 , 简要表述酶工程与蛋白质工程有何区别和联系 ? 提示 : 酶工程的重点在于对已存在的酶的合成充分利用 , 而蛋白质工程则是对已存在的蛋白质进行修饰改造或制造出自然界不存在的蛋白质。酶工程是蛋白质工程的一部分。 题型突破 提升核心素养 题型一　基因工程的应用 1 .( 双选 )(2014 · 广东理综 ) 利用基因工程技术生产羧酸酯酶 (CarE) 制剂的流程如图所示 , 下列叙述正确的是 ( 　 　 ) A. 过程①需使用逆转录酶 B. 过程②需使用解旋酶和 PCR 获取目的基因 C. 过程③使用的感受态细胞可用 NaCl 溶液制备 D. 过程④可利用 DNA 分子杂交鉴定目的基因是否已导入受体细胞 AD 解析 : ①过程是逆转录过程 , 需要逆转录酶催化 ; 从 cDNA 中获取所需要的目的基因 , 根据基因的核苷酸序列、基因的功能、基因在染色体上的位置或基因翻译产物蛋白质等特性来获取 , 不需要用解旋酶 , 也不需要 PCR; 用 CaCl 2 溶液处理大肠杆菌 , 使其成为感受态细胞 ; 鉴别目的基因是否导入受体细胞可利用 DNA 分子杂交技术。 2. 下列关于用转基因动物作器官移植供体的研究的叙述 , 不正确的是 ( 　 　 ) A. 器官短缺和免疫排斥是目前制约人体器官移植的两大难题 B. 猪的内脏构造、大小和血管分布与人的极为相似 C. 灵长类动物体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒少于猪 D. 无论以哪种动物作为供体 , 都需要在其基因组中导入某种调节因子 , 以抑制抗原决定基因的表达 , 或设法除去抗原决定基因 C 解析 : 猪体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒远远少于灵长类动物 ; 为解决免疫排斥问题 , 应在器官供体基因组中导入某种调节因子 , 或设法除去抗原决定基因 , 以培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆器官。 3 .(2019 · 河北衡水中学联考 ) 人胰岛素由 A 、 B 两条肽链构成。研究人员用大肠杆菌作生产菌 , 利用基因工程技术分别生产两条肽链 , 并在体外将两条肽链加工成胰岛素。请回答下列问题 : (1) 由 A 、 B 两条肽链可推导出 A 、 B 基因的碱基序列 , 依据是 　 。  因为 A 、 B 基因中的脱氧核苷酸数较少 , 因此常用 　　　　　　 的方法获取目的基因。  解析 : (1) 因肽链中的氨基酸是由密码子决定的 , 基因在表达过程中遵循碱基互补配对原则 , 所以根据氨基酸与密码子的对应关系 , 可依据 A 、 B 两条肽链中氨基酸的序列推导出 mRNA 的碱基序列 , 进而推出 A 、 B 基因的碱基序列。因为 A 、 B 基因中的脱氧核苷酸数较少 , 导致 A 、 B 基因较小 , 因此常用人工合成的方法获取目的基因。 答案 : (1) 氨基酸与密码子的对应关系　人工合成 (2) 在基因表达载体中 , 标记基因的作用是   　 。  基因工程中不能将 A 、 B 基因直接导入大肠杆菌的原因是 　 。  (3) 检测 A 、 B 基因是否导入受体菌时 , 常用 　　　　　　　　　　　　　　 作探针。若 A 、 B 基因表达的肽链中氨基酸数目增多 , 肽链后延 , 则需对 A 、 B 基因进行改造 , 这个改造是 　 。  解析 : (2)在基因表达载体中,标记基因的作用是便于重组DNA(目的基因表达载体)的鉴定和筛选。由于A、B基因(目的基因)在大肠杆菌(受体菌)中不能稳定存在、遗传和表达,所以基因工程中不能将A、B基因直接导入大肠杆菌。 (3)探针是将转基因生物的基因组DNA提取出来,在含有目的基因的DNA片段上,用放射性同位素等作标记而制成。可见,检测A、B基因是否导入受体菌时,常用放射性物质标记的A、B基因作探针。若A、B基因表达的肽链中氨基酸数目增多,肽链后延,说明缺少终止密码子,则需在A、B基因上添加上能转录出终止密码子的碱基(脱氧核苷酸) 序列。 答案 : (2) 便于重组 DNA( 目的基因表达载体 ) 的鉴定和筛选　 A 、 B 基因 ( 目的基因 ) 在大肠杆菌中不能稳定遗传和表达 (3) 放射性物质标记的 A 、 B 基因　添加上能转录出终止密码子的碱基 ( 脱氧核苷酸 ) 序列 (4) 引导肽是由引导肽基因控制合成的一段多肽序列 , 若在 A 、 B 肽链的前端加上引导肽序列后 , 可将 A 、 B 肽链引导到大肠杆菌的细胞膜外 , 便于 A 、 B 肽链提取。为实现上述目的 , 在基因层面的操作是 　　　　　　　　　　　　　　 。在以后的体外加工过程中 , 需要用 　　　　 切除引导肽。  解析 : (4)由题可知,将A、B基因连接在引导肽基因后形成融合基因,这个融合基因表达的产物融合蛋白的前端为引导肽,可将融合蛋白引导到大肠杆菌的细胞膜外。在体外加工过程中,用蛋白酶切除引导肽,便可获得A、B肽链。 答案 : (4) 将 A 、 B 基因连接在引导肽基因后　蛋白酶 题型二　考查蛋白质工程的概念、原理及应用等 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 B 解析 : 基因工程往往生产现有的蛋白质 ; 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 , 也需要通过转录和翻译来实现。 5 .(2015 · 全国 Ⅱ 卷 ) 已知生物体内有一种蛋白质 (P), 该蛋白质是一种转运蛋白 , 由 305 个氨基酸组成。如果将 P 分子中 158 位的丝氨酸变成亮氨酸 ,240 位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸 , 改变后的蛋白质 (P1) 不但保留 P 的功能 , 而且具有了酶的催化活性。回答下列问题 : (1) 从上述资料可知 , 若要改变蛋白质的功能 , 可以考虑对蛋白质的 　　　　　　　 进行改造。  解析 : (1)蛋白质的功能由蛋白质的三维结构决定,而蛋白质的三维结构与氨基酸序列有关,因此,若要改变蛋白质的功能,可以考虑对蛋白质的氨基酸序列进行改造。 答案 : (1) 氨基酸序列 ( 或结构 ) (2) 以 P 基因序列为基础 , 获得 P1 基因的途径有修饰 　　　 　 基因或合成 　 　　　 基因。所获得的基因表达时是遵循中心法则的 , 中心法则的全部内容包括 　　　　 的复制 , 以及遗传信息在不同分子之间的流动 , 即 : 　 。  解析 : (2)P 基因与 P 1 基因的根本区别是碱基序列不同 , 因此可以通过对 P 基因进行修饰获得 P 1 基因 , 也可以直接合成 P 1 基因。中心法则的内容包括遗传信息的复制、转录、逆转录和翻译。 答案 : (2)P 　 P 1 　 DNA 和 RNA( 或遗传物质 ) 　 DNA→RNA 、 RNA→DNA 、 RNA→ 蛋白质 ( 或转录、逆转录、翻译 ) 解析 : (3)蛋白质工程的基本途径是从预期蛋白质功能出发,通过设计蛋白质的结构和推测氨基酸序列,进而确定相对应的脱氧核苷酸序列。获得蛋白质之后要对蛋白质的生物功能进行鉴定。 答案 : (3) 设计蛋白质的结构　推测氨基酸序列　功能 (3) 蛋白质工程也被称为第二代基因工程 , 其基本途径是从预期蛋白质功能出发 , 通过 　　　　　　　　　　　 和 　　　　　　　　　　 , 进而确定相对应的脱氧核苷酸序列 , 据此获得基因 , 再经表达、纯化获得蛋白质 , 之后还需要对蛋白质的生物 　　　　 进行鉴定。  题后提升 蛋白质工程与基因工程的比较 (1) 区别 项目 蛋白质工程 基因工程 过程 预期蛋白质功能→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 获取目的基因→基因表达载体的构建→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定 实质 定向改造或生产人类所需的蛋白质 定向改造生物的遗传特性 , 以获得人类所需的生物类型和生物产品 结果 可生产自然界没有的蛋白质 只能生产自然界已有的蛋白质 (2) 联系 ①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。 ②基因工程中所利用的某些酶需要通过蛋白质工程进行修饰、改造。 课堂小结 [ 构建知识网络 ] [ 强化思维表达 ] 1. 三种工具 (1) 限制酶具有特异性 , 即一种限制酶只能识别特定的碱基序列 , 并在特定的位点上进行切割。 (2)DNA 连接酶的作用部位是磷酸二酯键。 (3) 质粒是常用的载体 , 它是一种小型的环状 DNA 分子 , 具有一个至多个限制酶切割位点及标记基因。 2. 四个步骤 (1) 目的基因的获取有从基因文库中获取和人工合成两类方法。 (2) 基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因。 (3) 目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法 , 导入动物细胞常用显微注射法 , 导入微生物细胞常用感受态细胞法。 (4) 目的基因的检测与鉴定方法有分子水平的检测 (DNA 分子杂交、分子杂交、抗原 — 抗体杂交 ) 和个体水平的鉴定。