基因工程的应用及蛋白质工程

1、【备选考点】基因工程的应用和蛋白质工程1.基因工程的应用：(1)乳腺生物反应器。优点：产量高、质量好、成本低、易提取等。操作过程：获取目的基因构建基因表达载体显微注射导入哺乳动物受精卵中形成早期胚胎将胚胎移植到母体动物子宫内发育成转基因动物在雌性个体中目的基因表达，从分泌的乳汁中提取所需蛋白质。第一页，共十六页。(2)基因工程药品。生产方式：利用基因工程培育“工程菌”来生产药品。a.“工程菌”：用基因工程的方法，使外源基因得到高效率表达的菌类细胞株系，如含有人胰岛素基因的大肠杆菌菌株、含有抗虫基因的土壤农杆菌菌株等。b.用基因工程生产的药品，从化学成分上分析都应该是蛋白质类。成果：生产出细胞因

2、子、抗体、疫苗、激素等。第二页，共十六页。(3)基因诊断。方法：DNA分子杂交技术(即DNA探针法)。主要过程：将互补的双链DNA解旋获得单链DNA片段用同位素、荧光分子或化学发光催化剂标记单链DNA片段引入待检测的DNA样品中检测DNA样品第三页，共十六页。(4)基因治疗。方法：基因置换、基因修复、基因增补、基因失活等。途径。a.体外基因治疗：先从病人体内获得某种细胞进行培养，然后在体外完成转移，再筛选成功转移的细胞扩增培养，最后重新输入患者体内，如腺苷酸脱氨酶基因的转移。b.体内基因治疗：用基因工程的方法，直接向人体组织细胞中转移基因的方法。第四页，共十六页。2.蛋白质工程与基因工程：(1

3、)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构建基因表达载体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或生物产品结 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第五页，共十六页。(2)联系。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。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。第六页，共十六页。【考题回访】1.(2013新课标全国卷节选)阅读如下资料：资料：T4溶菌酶在温度较高时易失去活性。

4、科学家对编码T4溶菌酶的基因进行了改造，使其表达的T4溶菌酶第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸，在该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成了一个二硫键，提高了T4溶菌酶的耐热性。第七页，共十六页。回答下列问题：该资料属于工程的范畴。该工程是指以分子生物学相关理论为基础，通过基因修饰或基因合成，对进行改造，或制造一种的技术。在该实例中，引起T4溶菌酶空间结构改变的原因是组成该酶肽链的序列发生了改变。第八页，共十六页。【解析】资料中对基因进行改造，结果得到耐热性提高的蛋白质，因此属于蛋白质工程的范畴。蛋白质工程是指以分子生物学相关理论为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有的蛋白质进行改造，或制造一种新蛋白

5、质的技术。对基因进行改造后，第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸，该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成了二硫键，引起了空间结构的改变，所以最终是由于氨基酸序列的改变导致了空间结构的改变。答案：蛋白质现有的蛋白质新蛋白质氨基酸第九页，共十六页。2.(2012福建高考)肺细胞中的let-7基因表达减弱，癌基因RAS表达增强，会引发肺癌。研究人员利用基因工程技术将let-7基因导入肺癌细胞实现表达，发现肺癌细胞的增殖受到抑制。该基因工程技术基本流程如图1。第十页，共十六页。请回答：(1)进行过程时，需用酶切开载体以插入let-7基因。载体应有RNA聚合酶识别和结合的部位，以驱动let-7基因转录，该部位称

6、为。(2)进行过程时，需用酶处理贴附在培养皿壁上的细胞，以利于传代培养。(3)研究发现，let-7基因能影响癌基因RAS的表达，其影响机理如图2。据图分析，可从细胞中提取进行分子杂交，以直接检测let-7基因是否转录。肺癌细胞增殖受到抑制，可能是由于细胞中(填“RAS mRNA”或“RAS蛋白”)含量减少引起的。第十一页，共十六页。【解题指南】解答本题的关键是：(1)注意目的基因和载体需用同一种限制性核酸内切酶切割。(2)注意题干信息“let-7基因导入肺癌细胞实现表达，发现肺癌细胞的增殖受到抑制”，由此推出肺癌细胞增殖受到抑制的原因是let-7基因翻译抑制。第十二页，共十六页。【解析】(1)基因工程中目的基因和载体需要同一种限制性核酸内切酶切割产生相同的黏性末端，使目的基因与载体结合，载体中与RNA聚合酶识别和结合的部位是启动子。(2)原代培养产生的细胞需用胰蛋白酶处理，分散成单个细胞。(3)检测目的基因是否转录需提取受体细胞中的RNA进行分子杂交；由图2可知let-7基因翻译抑制则不能产生RAS蛋白，因此RAS蛋白减少，肺癌细胞的增殖就受到抑制。答案：(1)限制性核酸内切(或限制)启动子(2)胰蛋白(3)RNARAS蛋白第十三页，共十六页。【延伸探究】(1)为什么构建基因表达载体，不能把基因直接导入？提示：游离的基