標題:基因工程的應用

和蛋白質工程的崛起

7/28/2023標題:基因工程的應用

和蛋白質工程的崛起

7/28/20231基因工程的應用和蛋白質工程的崛起高頻考點突破考點一基因工程應用7/28/2023基因工程的應用和蛋白質工程的崛起7/28/20232項目具體應用目的基因作用受體生物備注植物基因工程常用方法：①農桿菌轉化法②基因槍法③花粉管通道法抗蟲轉基因植物抗蟲基因:Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基因抗蟲：Bt毒蛋白水解成多肽與腸上皮細胞結合,形成穿孔,細胞腫脹裂解致死;兩種抑制劑分別抑制相應酶活性,影響消化;植物凝集素為糖蛋白,與腸黏膜結合,影響營養物質的吸收和利用棉花、水稻、玉米等①抗蟲但不抗病毒、細菌、真菌等②培育抗蟲作物優點：減少環境污染、降低生產成本③不同抗蟲基因作用機理不同④Bt毒蛋白基因來自蘇云金芽孢桿菌7/28/2023項目具體應用目的基因作用受體生物備注植物基因抗蟲抗蟲基因:抗3植物基因工程常用方法:①農桿菌轉化法②基因槍法③花粉管通道法抗病轉基因植物病毒外殼蛋白基因、病毒復制酶基因、幾丁質酶基因、抗毒素合成基因前兩種為抗病毒作用;后兩種為抗真菌作用煙草(抗病毒)、小麥(抗病毒)等引起植物生病的微生物有病毒、細菌、真菌三大類抗逆轉基因植物①調節細胞滲透壓基因②抗凍蛋白基因(從魚體內獲取)③抗除草劑基因①通過改變細胞內滲透壓,提高抗鹽堿、抗旱能力②耐寒能力提高③抗除草劑煙草(抗旱、抗鹽堿);番茄(抗寒);大豆、玉米(抗除草劑)抗逆指抵抗不良環境的能力,如鹽堿、干旱、低溫、澇害等轉基因改良植物的品質①含必需氨基酸的蛋白質編碼基因

②控制番茄果實成熟的基因③花青素代謝有關的基因①控制合成的蛋白質含必需氨基酸多②延遲番茄成熟③改變花瓣的顏色玉米、番茄、矮牽牛等賴氨酸、亮氨酸等都屬于必需氨基酸7/28/2023植物抗病轉基因植物病毒外殼蛋白基因、病毒復制酶基因、前兩種為4動物基因工程常用方法：顯微注射法受體細胞：一般用受精卵提高動物生長速度生長激素基因促進生長,提高生長速度鯉魚注意：不能導入生長素基因改善畜產品的品質腸乳糖酶基因將乳糖分解,降低牛奶中乳糖的含量奶牛部分人對乳糖會發生過敏反應轉基因動物生產藥物(生物反應器或乳房生物反應器)藥用蛋白基因+乳腺蛋白基因+啟動子分泌乳汁來生產所需要的藥品牛和山羊已生產出的藥品有抗凝血酶、血清蛋白、生長激素和α—抗胰蛋白酶7/28/2023動物基因提高動物生長速度生長激素基因促進生長,提高生長速度鯉5動物基因工程常用方法：顯微注射法受體細胞：一般用受精卵轉基因動物作器官移植的供體①某種調節因子②設法除去抗原決定基因①抑制抗原決定基因的表達②不能合成相應抗原豬選擇豬的器官做人器官替代品的原因：①其內臟構造、大小、血管分布與人相似②體內隱藏的致病基因少基因工程藥品控制藥品合成的相應基因,如人的胰島素基因、干擾素基因、乙肝疫苗基因等生產合成相應的藥品,如胰島素、干擾素、乙肝疫苗等微生物,如大腸桿菌、酶母菌等選擇微生物作受體的原因：繁殖快、單細胞、遺傳物質少7/28/2023動物基因轉基因動①某種調節因子①抑制抗原決定基因的表達豬選擇6基因檢測和基因治療基因檢測制作相應探針,利用DNA分子雜交原理,快速、準確檢測人類某種疾病臨床應用階段基因治療把健康的外源基因導入有基因缺陷的細胞中,可分為體外基因治療和體內基因治療兩種方法僅處于實驗階段,仍有許多問題和困難制約該技術的開展,所以該技術并未在臨床開展總結：1.四種商業化應用的轉基因作物：大豆、棉花、油菜、玉米2.轉基因作物種植最大的四個國家：美國、阿根延、加拿大、中國3.基因芯片有多種用途,基本原理是DNA分子雜交,檢測對象為DNA,但必須是單鏈的,即將雙鏈DNA打開后才能檢測7/28/2023基因檢測和基因治療基因檢測制作相應探針,利用DNA分子雜交原7

提醒

①動物基因工程主要為了改善畜產品的品質,而不是為了產生體型巨大的個體。②基因治療目前只是處于初期的臨床試驗階段,在臨床上未開展、未實現這方面的治療。③DNA分子制作探針進行檢測時應檢測單鏈,即將雙鏈DNA分子打開。④Bt毒蛋白基因產生Bt毒蛋白并無毒性,進入昆蟲消化道被分解成多肽后產生毒性。⑤青霉素是青霉菌產生的,不是通過基因工程生產的。⑥原核生物基因(如抗蟲基因)可做為真核生物(棉花)的目的基因。7/28/2023提醒①動物基因工程主要為了改善畜產品的品7/28/28對位訓練1.我國科學家運用基因工程技術，將蘇云金芽孢桿菌的抗蟲基因導入棉花細胞并成功表達，培育出了抗蟲棉。下列敘述不正確的是 ()A.RNA聚合酶對于抗蟲基因在棉花細胞中的表達不可缺少B.重組DNA分子中增加一個堿基對，不一定導致毒蛋白的毒性喪失C.抗蟲棉的抗蟲基因可通過花粉傳遞至近緣作物，從而造成基因污染D.轉基因棉花是否具有抗蟲特性是通過檢測棉花對抗生素抗性來確定的D7/28/2023對位訓練D7/28/20239考點二蛋白質工程1.概念

蛋白質工程是指以蛋白質分子的結構規律及其與生物功能的關系作為基礎,通過基因修飾或基因合成,對現有蛋白質進行改造,或制造一種新的蛋白質,以滿足人類的生產和生活的需求。7/28/2023考點二蛋白質工程7/28/2023102.蛋白質工程與基因工程的比較項目蛋白質工程基因工程區別過程預期蛋白質功能→設計預期的蛋白質結構→推測應有的氨基酸序列→推測相對應的脫氧核苷酸序列→合成DNA→表達出蛋白質獲取目的基因→構建基因表達載體→將目的基因導入受體細胞→目的基因的檢測與鑒定實質定向改造或生產人類所需蛋白質定向改造生物的遺傳特性,以獲得人類所需的生物類型或生物產品結果生產自然界沒有的蛋白質一般是生產自然界已有的蛋白質聯系蛋白質工程是在基因工程的基礎上,延伸出來的第二代基因工程。因為對現有蛋白質的改造或制造新的蛋白質,必須通過基因修飾或基因合成實現7/28/20232.蛋白質工程與基因工程的比較項目蛋白質工程基因工程區別過程11

拓展延伸

蛋白質組計劃和人類基因組計劃的比較蛋白質組計劃基因組計劃啟動時間2001年成立組織1990年正式啟動主要內容“肝臟蛋白質”和“血漿蛋白質”的研究測定人類基因組24條染色體上全部DNA序列參加國家16個國家,80多個實驗室6個國家,中國是唯一的發展中國家我國承擔任務牽頭執行“人類肝臟蛋白質組計劃”承擔1%的測序工作意義揭示并確認肝臟(血漿)蛋白質為重大疾病預防、診斷、治療以及新藥研發提供科學基礎;推動支持蛋白質工程遺傳病的診斷和治療;揭示基因表達的機理7/28/2023拓展延伸蛋白質組計劃基因組計劃啟動時間2001年成立組織12對位訓練2.下列關于蛋白質工程應用的敘述，不正確的是（）A.蛋白質工程可以改造酶的結構，提高酶的熱穩定性B.通過蛋白質工程可以改變蛋白質的活性C.利用蛋白質工程可以在大腸桿菌細胞中得到人的胰島素D.蛋白質工程可以對胰島素進行改造和修飾，合成速效型胰島素制劑C7/28/2023對位訓練C7/28/202313解題思路探究思維誤區警示易錯分析

1.對乳腺(膀胱)反應器與微生物生產基因產品混肴不清乳腺生物反應器與微生物生產的比較乳腺生物反應器微生物生產(原核生物)基因結構動物基因結構與人類基因結構相同與人類基因結構不同類型項目7/28/2023解題思路探究乳腺生物反應器微生物生產(原核生物)基因結構動物14

提醒

乳腺生物反應器受生物性別和年齡的限制,若從動物尿液中提取目的基因產物則不受性別和年齡限制。基因表達與天然蛋白質活性沒有區別由于缺少內質網、高爾基體等細胞器,產物可能不具有生物活性產物提取從乳汁中較易分離提取從細胞中提取,較為復雜生產設備畜牧業生產;提取設備工業生產;設備精良7/28/2023基因與天然蛋白質活由于缺少內質網、高產物從乳汁中較易分從細胞15

2.對“基因診斷”和“基因治療”概念及應用辯析不清(1)基因診斷基因診斷是用放射性同位素(如32P)、熒光分子等標記的DNA分子做探針,利用DNA分子雜交原理,鑒定被檢測標本上的遺傳信息,達到檢測疾病的目的。(2)基因治療的原理及實例①原理：把健康動物的正常基因導入含有缺陷基因的受體細胞中,存在基因缺陷的病人細胞中既含有缺陷基因,又含有通過基因工程導入的正常基因,7/28/20232.對“基因診斷”和“基因治療”概念及應用辯析不清716在病人體內兩種基因都能表達,正常基因的表達產物掩蓋了缺陷基因的表達產物,從而治愈了有基因缺陷的疾病。②鐮刀型細胞貧血癥基因治療過程步驟過程獲取正常的血紅蛋白基因用限制酶從人的DNA分子中切取血紅蛋白基因形成重組載體用同一種限制酶切取目的基因和切割載體DNA,再用DNA連接酶將正常血紅蛋白基因連接在載體DNA上,形成重組載體7/28/2023在病人體內兩種基因都能表達,正常基因的表達產步驟過程獲取17重組載體的導入與篩選將攜帶正常血紅蛋白基因的重組載體導入患者的造血干細胞中,并將重組載體插入到染色體DNA上。用選擇培養基篩選出含重組質粒的造血干細胞將含正常血紅蛋白基因的造血干細胞回輸給患者骨髓將攜帶正常血紅蛋白基因的造血干細胞輸入患者骨髓中,此造血干細胞產生正常血紅蛋白,以根治鐮刀型細胞貧血癥7/28/2023重組載體的導入與篩選將攜帶正常血紅蛋白基因的重組載體導入患者18糾正訓練1.繼哺乳動物乳腺生物反應器研發成功后,膀胱生物反應器的研究也取得了一定進展。最近,科學家培育出一種轉基因小鼠,其膀胱上皮細胞可以合成人的生長激素并分泌到尿液中。請回答：(1)將人的生長激素基因導入小鼠受體細胞中,常用方法是

。(2)進行基因轉移時,通常要將外源基因轉入

中,原因是

。(3)通常采用

技術檢測外源基因是否插入了小鼠的基因組。(4)在研制膀胱生物反應器時,應使外源基因在小鼠的

細胞中特異表達。7/28/2023糾正訓練7/28/202319

解析

轉基因生物反應器是指利用轉基因活體動物的某種能夠高效表達外源基因的器官或組織來進行工業化生產活性功能蛋白的技術,該技術的第一步就是導入外源基因,對于動物細胞來說,常采用的方法是顯微注射法。顯微注射法的優點是導入的外源基因片段可長達50kb,且無需載體,外源基因在宿主染色體上的整合率相對較高。

答案

(1)顯微注射(2)受精卵(或早期胚胎細胞)受精卵(或早期胚胎細胞)具有全能性,可使外源基因在相應組織細胞中表達(3)DNA分子雜交(核酸探針)(4)膀胱上皮7/28/2023解析轉基因生物反應器是指利用轉基因活體動7/28/2202.下列關于基因工程應用的敘述,錯誤的是()A.基因治療需要將正常基因導入有基因缺陷的細胞B.基因診斷的基本原理是DNA分子雜交

C.一種基因探針只能檢測水體中的一種病毒

D.原核基因不能用來進行真核生物的遺傳改良

解析

基因治療是把正常基因導入病人體內,使該基因的表達產物發揮功能,從而達到治療疾病的目的。基因診斷是用放射性同位素、熒光分子等標記的DNA分子作探針,利用DNA分子雜交原理,鑒定7/28/20232.下列關于基因工程應用的敘述,錯誤的是()721被檢測標本上的遺傳信息,達到檢測疾病或水體中病毒的目的,因此一種基因探針只能檢測相應的遺傳信息。在基因工程中,由于DNA分子規則的雙螺旋結構在所有DNA分子中相同,因此,可以在任何不同DNA分子之間進行操作。

答案

D7/28/20237/28/202322知識綜合應用重點提示

通過“基因工程和蛋白質工程綜合”的考查,提升“把握所學知識的要點和知識之間內在的聯系”的能力。典例分析(2009·廣東卷,39)(1)飼料加工過程溫度較高,要求植酸酶具有較好的高溫穩定性。利用蛋白質工程技術對其進行改造時,首先必須了解植酸酶的

,然后改變植酸酶的

,從而得到新的植酸酶。7/28/2023知識綜合應用7/28/202323(2)培育轉植酸酶基因的大豆,可提高其作為飼料原料時磷的利用率。將植酸酶基因導入大豆細胞常用的方法是

。請簡述獲得轉基因植株的完整過程：

。(3)為了提高豬對飼料中磷的利用率,科學家將帶有植酸酶基因的重組質粒通過

轉入豬的受精卵中。該受精卵培養至一定時期可通過

方法,從而一次得到多個轉基因豬個體。(4)若這些轉基因動、植物進入生態環境中,對生態環境有何影響？7/28/2023(2)培育轉植酸酶基因的大豆,可提高其作為飼料7/28/24

解析

(1)蛋白質工程首先要根據已有蛋白質,從預期的蛋白質功能出發,設計預期的蛋白質結構,推測應有的氨基酸序列,找到相應的脫氧核苷酸序列,合成目的基因,再通過基因工程產生轉基因生物。(2)將目的基因導入植物細胞的方法有：農桿菌轉化法、基因槍法和花粉管通道法,其中有80%的轉基因植物都是通過農桿菌轉化法產生的。(3)動物細胞核的全能性受細胞質的抑制,故目的基因需注入到受精卵中,再將注射了目的基因的受精卵移植到雌性動物的輸卵管或子宮內,使其發育成具有新性狀的動物。

(4)轉基因生物可造成基因污染等不良影響。7/28/2023解析(1)蛋白質工程首先要根據已有蛋白質,從7/2825

答案

(1)分子結構及預期功能基因(2)農桿菌浸染法首先將目的基因與質粒組合,構建基因表達載體,將含目的基因的表達載體導入

植物細胞,通過植物組織培養獲得表現新性狀的植物(3)顯微注射法胚胎分割(4)轉基因生物及其產品對生物多樣性、生態環境可能產生的影響主要表現在以下幾個方面：①轉基因生物打破了物種的原有界限,改變了物質循環和能量流動,對生態系統的穩定性造成破壞;②重組DNA與微生物雜交,可能出現對動、植物和人類7/28/2023答案(1)分子結構及預期功能基因7/28/20226有害的病原微生物;③增加目標害蟲的抗性和進化速度;④轉基因植物通過傳粉進行基因轉移,導致超級雜草出現;⑤轉基因植物的花粉如含有有毒蛋白或過敏蛋白,通過蜜蜂的采集,很可能進入蜜蜂中,再經過食物鏈的傳遞,最后有可能進入其他動物和人體內。7/28/20237/28/202327定時檢測組題說明特別推薦

熱點材料與知識間橫向聯系綜合題——5；基因工程與其他技術手段聯系綜合題——3、4。考點題號基因工程應用1、2、3、4、5、6、7蛋白質工程5、87/28/2023定時檢測考點題號基因工程應用1、2、3、4、5、6、7蛋白質281.在植物基因工程中,獲取目的基因后,用農桿菌中的Ti質粒作為載體,把目的基因重組入Ti質粒上的T-DNA片段中,再將重組的T-DNA導入植物細胞中,

經植物組織培養得到轉基因植物。(1)科學家在進行上述實驗操作時,要用同一種

分別切割質粒和目的基因,質粒的黏性末端與目的基因DNA片段的黏性末端的“縫合”需要

的幫助。

(2)將攜帶抗除草劑基因的重組Ti質粒導入二倍體油菜細胞,經培養、篩選獲得一株有抗除草劑特性7/28/20231.在植物基因工程中,獲取目的基因后,用農桿菌中7/28/229的轉基因植株。經分析,該植株含有一個攜帶目的基因的T-DNA片段,因此可以把它看作是雜合子。理論上,在該轉基因植株自交后的F1代中,仍具有抗除草劑特性的植株占總數的

,原因是

。

(3)種植上述轉基因油菜,它所攜帶的目的基因可以通過花粉傳遞給近緣物種,造成“基因污染”。如果把目的基因導入葉綠體DNA中,就可以避免“基因污染”,原因是

。7/28/2023的轉基因植株。經分析,該植株含有一個攜帶目的7/28/230

解析

(1)基因工程操作時,要用同一種限制性核酸內切酶切割質粒和目的基因,質粒的黏性末端與目的基因DNA片段的黏性末端的“縫合”需要DNA連接酶的幫助。(2)由“把它看作是雜合子”,可以判斷抗除草劑基因為顯性,雜合子自交后代顯性性狀占3/4。(3)因為花粉中幾乎沒有細胞質,所以葉綠體DNA不會通過花粉傳遞。

答案

(1)限制性核酸內切酶DNA連接酶(2)3/4雌、雄配子各有1/2含抗除草劑基因的可能,受精時,雌、雄配子隨機結合(3)花粉中幾乎沒有細胞質,葉綠體DNA不會通過花粉傳遞7/28/2023解析(1)基因工程操作時,要用同一種限制性核7/28312.科學家通過基因工程,成功培育出能抗棉鈴蟲的棉花植株——抗蟲棉,其過程大致如下圖所示：(1)細菌的基因之所以能在棉花細胞內表達,產生抗性,其原因是

。7/28/20232.科學家通過基因工程,成功培育出能抗棉鈴蟲的棉7/28/232(2)上述過程中,將目的基因導入棉花細胞內使用的方法是

,這種導入方法較經濟、有效。目的基因能否在棉株體內穩定維持和表達其遺傳特性的關鍵是目的基因是否插入到受體細胞染色體DNA上,這需要通過檢測才能知道,檢測采用的最好方法是

。(3)上述基因工程中的核心步驟是

,其目的是使目的基因在受體細胞中穩定存在,并且可以

給下一代,同時,使目的基因能夠表達和發揮作用。7/28/2023(2)上述過程中,將目的基因導入棉花細胞內使用7/28/33(4)利用基因工程技術培育抗蟲棉,與誘變育種和雜交育種方法相比,具有

和

等突出的優點,但是目前基因工程仍不能取代雜交育種和誘變育種。與基因工程技術相比,雜交育種和誘變育種方法主要具有

的優點。

答案

(1)它們共用一套遺傳密碼(2)農桿菌轉化法DNA分子雜交技術(3)基因表達載體的構建遺傳(4)目的性強克服遠緣雜交不親和性(或能有效地打破物種的生殖隔離界限)操作簡便易行7/28/2023(4)利用基因工程技術培育抗蟲棉,與誘變育種和7/28/343.應用生物工程技術能獲得人們需要的生物新品種或新產品。請據圖回答下列問題：7/28/20233.應用生物工程技術能獲得人們需要的生物新品種7/28/2035(1)在培育轉人生長激素基因牛的過程中,①過程需要的工具酶是

,②過程常用的方法是

。

(2)轉基因牛可通過分泌的乳汁來生產人生長激素,則說明基因工程能夠突破自然界的

。在基因表達載體中,人生長激素基因的前端必須有

。③過程培養到一定階段,可以采用

技術,培育出多頭完全相同的轉基因牛犢。

(3)prG能激發細胞不斷分裂,通過基因工程導入該7/28/2023(1)在培育轉人生長激素基因牛的過程中,①過程7/28/36調控基因來制備單克隆抗體,Ⅱ最可能是

細胞,Ⅲ代表的細胞具有

的特點。(4)在抗蟲棉培育過程中,進行④過程最常用的方法是

。

解析

基因工程中用到的工具有限制酶、DNA連接酶和載體。基因工程的步驟為第一步為提取目的基因;第二步為目的基因的整合,形成重組質粒或重組DNA;第三步導入宿主細胞;第四步檢測與表達。在將目的基因導入受體細胞時,在細胞工程中常用顯微注射技術來實現。受體細胞是植物細胞時,常用農桿菌轉化法。而在得到目的細胞之后可7/28/2023調控基因來制備單克隆抗體,Ⅱ最可能是細7/237進一步培育成個體或者進行胚胎分割移植得到多個個體。在動物細胞工程中,細胞融合是獲得單克隆抗體的前提,得到的細胞既能無限增殖又能產生特異性抗體。基因工程能否成功的標志是基因能否成功表達,即能否進行轉錄和翻譯。所以基因要表達必須要有啟動子的啟動。

答案

(1)限制酶、DNA連接酶顯微注射法(2)生殖隔離啟動子胚胎分割移植(胚胎分割和胚胎移植)(3)漿既能無限增殖又能產生特異性抗體

(4)農桿菌轉化法7/28/2023進一步培育成個體或者進行胚胎分割移植得到多7/28/20384.2007年11月20日,日本學者ShinyaYamanaka和美國學者JamesThomson分別在《細胞》和《科學》雜志上發表重量級論文,他們用逆轉錄病毒為“分子運輸車”,用“化學剪刀”和“化學漿糊”將四個不同作用的關鍵基因轉入體細胞內,令其與原有基因發生重組,然后讓體細胞重新返回到“生命原點”,變成一個多功能的干細胞,具有胚胎干細胞的特性。得知此消息后,“多利羊之父”IanWilmut隨即宣布放棄用體細胞核移植技術研究胚胎干細胞,他認為此種新方法才是今后治療疑難病癥的關鍵。7/28/20234.2007年11月20日,日本學者ShinyaYaman39(1)傳統的細胞核移植技術,如多利羊的培育過程中,用到的受體細胞是

。(2)讓體細胞回到“生命原點”,幫助其恢復

,類似于植物組織培養中的

過程。(3)在基因工程中,被用作“分子運輸車”的除了病毒外,還有

,后者的形狀呈

,化學本質是

。文中提到的“化學剪刀”和“化學漿糊”分別是指

。7/28/2023(1)傳統的細胞核移植技術,如多利羊的培育過程7/28/40(4)下列四條DNA分子,彼此間能夠粘連起來拼接成新的DNA分子的一組是()A.①②B.②③C.③④D.②④

(5)異種生物的基因能拼接在一起,是因為它們的分子都具有

結構。在細菌細胞內能夠表達出人的蛋白,一方面是因為基因能控制

,另一方面是因為所有的生物

。7/28/2023(4)下列四條DNA分子,彼此間能夠粘連起來拼接成7/241

解析

體細胞核移植技術是把體細胞細胞核移入去核卵細胞(減數第二次分裂中期的次級卵母細胞)。“生命原點”是指個體發育的起點,正常情況下,個體發育的起點是受精卵,其全能性最高,體細胞返回到“生命原點”是恢復其全能性,類似于脫分化過程。基因工程常用的載體有質粒、動植物病毒、λ噬菌體的衍生物等。質粒是環狀的DNA分子。基因工程中的“剪刀”是限制性核酸內切酶,“漿糊”是DNA連接酶。由于DNA分子規則的雙螺旋結構,所以異種生物的基因能拼接起來;基因在不同的受體細胞內能表達是因為基因能控制蛋7/28/2023解析體細胞核移植技術是把體細胞細胞核移入7/28/242白質合成,在蛋白質合成過程中,所有生物共用一套密碼子。圖示的4個DNA片段中,只有②和④的堿基之間能通過堿基互補配對粘連起來。

答案

(1)去核卵細胞(2)全能性脫分化

(3)質粒環狀DNA限制性核酸內切酶(限制酶)和DNA連接酶(4)D(5)雙螺旋蛋白質的合成共用一套密碼子7/28/20237/28/2023435.2008年諾貝爾化學獎授予了三位在研究綠色熒光蛋白(GFP)方面做出突出貢獻的科學家。綠色熒光蛋白能在藍光或紫外光的激發下發出熒光,這樣借助GFP發出的熒光就可以跟蹤蛋白質在細胞內部的移動情況,幫助推斷蛋白質的功能。下圖為我國首例綠色熒光蛋白(GFP)轉基因克隆豬的培育過程示意圖,據圖回答：7/28/20235.2008年諾貝爾化學獎授予了三位在研究綠色熒光7/28/44(1)圖中通過過程①、②形成重組質粒,需要限制酶切取目的基因、切割質粒。限制酶Ⅰ的識別序列和切點是—G↓GATCC—,限制酶Ⅱ的識別序列和切點是—↓GATC—。在質粒上有酶Ⅰ的一個切點,在目的基因的兩側各有1個酶Ⅱ的切點。①請畫出質粒被限制酶Ⅰ切割后所形成的黏性末端。②在DNA連接酶的作用下,上述兩種不同限制酶切割后形成的黏性末端能否連接起來?

。理由是

。(2)過程③將重組質粒導入豬胎兒成纖維細胞時,采用最多也最有效的方法是

。7/28/2023(1)圖中通過過程①、②形成重組質粒,需要限制7/28/45(3)如果將切取的GFP基因與抑制小豬抗原表達的基因一起構建到載體上,GFP基因可以作為基因表達載體上的標記基因,其作用是

。獲得的轉基因克隆豬,可以解決的醫學難題是可以避免

。(4)目前科學家們通過蛋白質工程制造出了藍色熒光蛋白、黃色熒光蛋白等,采用蛋白質工程技術制造出藍色熒光蛋白過程的正確順序是

(用數字表示)。①推測藍色熒光蛋白的氨基酸序列和基因的核苷7/28/2023(3)如果將切取的GFP基因與抑制小豬抗原表達的7/2846酸序列②藍色熒光蛋白的功能分析和結構設計③藍色熒光蛋白基因的修飾(合成)④表達出藍色熒光蛋白

解析

限制性核酸內切酶識別特定的核苷酸序列,并在特定的切割位點切割,產生黏性末端。限制酶Ⅰ和Ⅱ切割后產生的黏性末端相同,即均產生GATC序列,因此可以用DNA連接酶連接起來。目的基因導入動物細胞最常用、最有效的方法是顯微注射法。標記基因可以檢測目的基因是否導入受體細胞。用轉基因克隆豬進行器官移植等醫學難題,可以避免發生免疫排斥反應。7/28/2023酸序列②藍色熒光蛋白的功能分析和結構設計7/28/247

答案

(1)①(只寫出切割后形成的的部分即可)—G↓GATCC—

—GGATCC——C

CTAG↑G——CCTAGG—②可以連接因為由兩種不同限制酶切割后形成的黏性末端是相同的(或是可以互補的)(2)顯微注射技術(3)鑒定受體細胞中是否含有目的基因發生免疫排斥反應(4)②①③④用酶Ⅰ切割7/28/2023答案(1)①(只寫出切割后形成的的部分即可)用酶Ⅰ切486.下圖是利用基因工程技術生產人胰島素的操作過程示意圖,請據圖作答。(1)判斷某人患糖尿病的主要方法有

。(2)能否利用人的皮膚細胞來完成①過程？

,為什么？

。7/28/20236.下圖是利用基因工程技術生產人胰島素的操作過7/28/2049(3)為使過程⑧更易進行,可用

處理D的細胞。D細胞一般選用大腸桿菌或枯草桿菌的原因是

。(4)下圖A～D段表示質粒的某片段,若B表示啟動子,為使目的基因直接表達,目的基因C插入的最佳位點是圖中的

處(填數字序號)。7/28/2023(3)為使過程⑧更易進行,可用處50(5)根治糖尿病的最佳方法是

。(6)基因工程其他方面的應用,如被用于培育轉胰蛋白酶抑制劑基因的蔬菜,但若對該蔬菜處理不當,可能給人體帶來的負面影響是

。

解析

(1)糖尿病患者空腹時的血糖濃度持續高于

1.6～1.8g/L,且尿液中含有糖。(2)胰島素基因的表達只在胰島B細胞內,人皮膚細胞內雖有胰島素基因,但不表達。(3)過程⑧是將目的基因導入大腸桿菌中,可用Ca2+處理受體細胞,使之處于感受態。大腸桿菌、枯草桿菌繁殖速度快,目的基因表達迅速,故作受體細胞。(4)啟動子位于基因的首7/28/2023(5)根治糖尿病的最佳方法是51

端,以驅動基因轉錄出mRNA。(5)通過基因治療可根治糖尿病。(6)轉胰蛋白酶抑制劑基因的表達產物胰蛋白酶抑制劑可能會抑制人胰蛋白酶活性,從而影響食物的消化。

答案

(1)空腹時的血糖濃度持續高于1.6～1.8g/L,且尿液中有糖

(2)不能皮膚細胞中的胰島素基因不表達,不能形成胰島素mRNA(3)CaCl2(或Ca2+