浙科版生物选修3基因工程

生物选修3

现代生物科技专题浙科版生物选修3基因工程目录专题1基因工程专题2细胞工程专题3胚胎工程专题4生物技术的安全性和伦理问题专题5生态工程浙科版生物选修3基因工程专题1基因工程浙科版生物选修3基因工程基础理论和技术的发展催生了基因工程20世纪中叶，基础理论取得了重大突破1.DNA是遗传物质的证明2.DNA双螺旋结构和中心法则的确立3.遗传密码的破译浙科版生物选修3基因工程技术发明使基因工程的实施成为可能1.基因转移载体的发现2.工具酶的发现3.DNA合成和测序技术的发明4.DNA体外重组的实现5.重组DNA表达实验的成功6.第一例转基因动物问世7.PCR技术的发明浙科版生物选修3基因工程

基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。该技术是在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的生物类型和生物产品。一、基因工程的概念基因工程的别名操作环境操作对象操作水平基本过程实质结果基因拼接技术或DNA重组技术生物体外基因DNA分子水平定向地改造生物的性状，获得人类所需要的品种。剪切→拼接→导入→表达基因重组浙科版生物选修3基因工程基本工具：限制性核酸内切酶——“分子手术刀”DNA连接酶——“分子缝合针”基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”二、DNA重组技术的基本工具浙科版生物选修3基因工程黏性末端黏性末端黏性末端：被限制酶切开的DNA两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。1、限制性核酸内切酶——“分子手术刀”浙科版生物选修3基因工程当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时，产生的是平末端。当限制酶从识别序列的中心轴线两侧切开时，产生的是黏性末端。浙科版生物选修3基因工程浙科版生物选修3基因工程识别双链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。主要是从原核生物中分离纯化出来的一种酶。4000种。

（1）来源：（2）种类：

（3）作用：（4）结果：形成两种末端黏性末端平末端1、限制性核酸内切酶——“分子手术刀”（小结）浙科版生物选修3基因工程要想获得某个目的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性末端？一个目的基因有几个黏性末端？要切两个切口，产生四个黏性末端，两个。如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来切割，会怎样呢？

会产生相同的黏性末端。

是不是把两者的黏性末端黏合起来，这样就真的合成重组的DNA分子了?实际还不够,还需要DNA连接酶进行连接。思考题：浙科版生物选修3基因工程1、种类：2、作用部位：E·coliDNA连接酶（黏性末端）T4DNA连接酶（黏性末端和平末端）磷酸二酯键DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一个重组的DNA分子就形成了。2、DNA连接酶——“分子缝合针”浙科版生物选修3基因工程3、基因进入受体细胞的运载体——“分子运输车”（1）运载体的作用作为运载工具，将外源基因(抗虫基因)转移到受体细胞(棉花细胞)中去。利用运载体在受体细胞(棉花细胞)内，对外源基因(抗虫基因)进行大量复制。（随载体的复制而复制）（2）作为运载体必须具备的条件能够在宿主细胞中自我复制并稳定地保存。具有一个或多个限制酶切点，以便与外源基因连接。具有某些标记基因，便于进行筛选。必需是安全的，不会对受体细胞有害。大小应适合，便于提取和操作浙科版生物选修3基因工程（3）常用的运载体

3、基因进入受体细胞的运载体——“分子运输车”细菌细胞质的质粒λ噬菌体的衍生物动植物病毒注意：真正用作运载体的质粒都是人工改造过的。浙科版生物选修3基因工程质粒：

质粒是染色体外能够进行自主复制的遗传单位，包括真核生物的细胞器和细菌细胞中核区外的DNA分子。现在习惯上用来专指细菌、酵母菌和放线菌等生物中核以外的DNA分子。

质粒是基因工程最常用的运载体。绝大多数细菌质粒都是闭合环状DNA分子。有的一个细菌中有一个，有的一个细菌中有多个。浙科版生物选修3基因工程3、基因进入受体细胞的运载体——“分子运输车”

最常用的质粒是大肠杆菌的质粒，其中常含有抗药基因，如四环素的标记基因。质粒的存在与否对宿主细胞生存没有决定性作用，但复制只能在宿主细胞内成。

质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌染色体（即拟核DNA）之外，并且具有自我复制能力的双链环状DNA分子。质粒是基因工程最常用的运载体。浙科版生物选修3基因工程（补充知识）基因的结构1、原核细胞的基因结构非编码区非编码区编码区编码区上游编码区下游与RNA聚合酶结合位点启动子终止子①RNA聚合酶能够识别调控序列中的结合位点，并与其结合。②转录开始后，RNA聚合酶沿DNA分子移动，并以DNA分子的一条链为模板合成RNA。③转录完毕后，RNA链释放出来，紧接着RNA聚合酶也从DNA模板链上脱落下来。原核细胞的基因结构能转录相应的信使RNA，能编码蛋白质编码区非编码区①不能转录为信使RNA，不能编码蛋白质。②有调控遗传信息表达的核苷酸序列，在该序列中，最重要的是位于编码区上游的RNA聚合酶结合位点。启动子浙科版生物选修3基因工程2、真核细胞的基因结构编码区非编码区非编码区与RNA聚合酶结合位点内含子外显子启动子终止子编码区上游编码区下游能够编码蛋白质的序列叫做外显子不能够编码蛋白质的序列叫做内含子内含子：外显子：真核细胞的基因结构编码区非编码区外显子：能编码蛋白质的序列内含子：不能编码蛋白质的序列有调控作用的核苷酸序列，包括位于编码区上游的RNA聚合酶结合位点。非编码序列：包括非编码区和内含子浙科版生物选修3基因工程

启动子与起始密码

启动子起始密码

位置DNA上基因的非编码区，在编码区上游段（左侧）位于mRNA上的开始位置的密码（转录产物）

功能转录时与RNA聚合酶结合，对转录mRNA起调控作用。是翻译的开始，是肽链延伸的第一个氨基酸的位点。浙科版生物选修3基因工程原核细胞真核细胞不同点编码区是_____的编码区是间隔的、_____的相同点都由能够编码蛋白质的______和具有调控作用的______区组成的原核细胞与真核细胞的基因结构比较思考编码相同数目氨基酸的蛋白质，原核细胞与真核细胞基因结构一样长吗？连续不连续编码区非编码浙科版生物选修3基因工程浙科版生物选修3基因工程二、基因工程基本操作的四个步骤目的基因的获取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浙科版生物选修3基因工程（一）目的基因的获取1、目的基因主要是指______________________人们所需要的特定基因2、获取目的基因的常用方法（1）从基因文库中获取（2）利用PCR技术扩增（3）人工合成未知序列已知序列浙科版生物选修3基因工程（1）从基因文库中获取目的基因：基因文库:

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储存,各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因,称为基因文库(genelibrary)基因组文库:

基因文库中包含了一种生物所有的基因,这种基因文库叫做基因组文库.部分基因文库:

基因文库中包含了一种生物的一部分基因,这种基因文库叫做部分基因文库.浙科版生物选修3基因工程浙科版生物选修3基因工程基因组文库和部分基因文库(cDNA文库)比较浙科版生物选修3基因工程①概念：PCR全称为_______________，是在生物____复制___________的核酸合成技术③条件：_______________________、

_______________、___________、

__________等前提条件：。②原理：__________④方式：以_____方式扩增，即____（n为扩增循环的次数）⑤结果：多聚酶链式反应体外特定DNA片段DNA复制已知基因的核苷酸序列四种脱氧核苷酸一对引物热稳定DNA聚合酶指数2n使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增(2)利用PCR技术扩增目的基因双链的解开浙科版生物选修3基因工程⑥过程：a、DNA变性（90℃-95℃）：双链DNA模板在热作用下，_____断裂，形成___________b、退火（复性55℃-60℃）：系统温度降低，引物与DNA模板结合，形成局部________。c、延伸（70℃-75℃）：在Taq酶的作用下，从引物的5′端→3′端延伸，合成与模板互补的________。氢键单链DNA双链DNA链浙科版生物选修3基因工程（3）人工合成反转录法：

以目的基因转录成的信使RNA为模板，反转录成互补的单链DNA，然后在酶的作用下合成双链DNA，从而获得所需的基因。目的基因的mRNA杂交双链(单链RNA/单链DNA)单链DNA反转录酶DNA聚合酶双链DNA(目的基因)浙科版生物选修3基因工程（3）人工合成根据已知的氨基酸序列合成DNA法：

根据已知蛋白质的氨基酸序列，推测出相应的信使RNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测出它的结构基因的核苷酸序列，再通过化学方法，以单核苷酸为原料合成目的基因。蛋白质的氨基酸序列mRNA的核苷酸序列结构基因的核苷酸序列推测推测目的基因化学合成浙科版生物选修3基因工程1.用一定的_________切割质粒，使其出现一个切口，露出____________。2.用_____________切断目的基因，使其产生_________________。二、基因表达载体的构建——核心3.将切下的目的基因片段插入质粒的______处，再加入适量___________，形成了一个重组

DNA分子（重组质粒）限制酶黏性末端同一种限制酶的黏性末端切口DNA连接酶相同4.一个基因表达载体的组成，除了目的基因外，还必须有——————、—————、以及————————等。启动子终止子标记基因浙科版生物选修3基因工程质粒DNA分子一个切口两个黏性末端两个切口获得目的基因DNA连接酶重组DNA分子（重组质粒）限制酶处理同一种4.过程:（二）基因表达载体的构建——核心浙科版生物选修3基因工程5.基因表达载体的组成：复制原点+目的基因+启动子+终止子+标记基因（二）基因表达载体的构建——核心启动子：位于基因的首端的一段特殊的DNA片断，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA，最终获得蛋白质终止子：位于基因的尾端的一段特殊的DNA片断，能终止mRNA的转录标记基因的作用是为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将有目的基因的细胞筛选出来浙科版生物选修3基因工程(三)将目的基因导入受体细胞转化——方法将目的基因导入植物细胞将目的基因导入动物细胞将目的基因导入微生物细胞农杆菌转化法基因枪法花粉管通道法——显微注射法——感受态细胞目的基因进入_________内，并且在受体细胞内维持_____和_____的过程受体细胞稳定表达浙科版生物选修3基因工程(三)将目的基因导入受体细胞1、将目的基因导入植物细胞的方法：农杆菌转化法（1）农杆菌转化法基因枪法花粉管通道法农杆菌介绍:Ti质粒上有T-DNA,称为可转移的DNA,它可转移到受体细胞,并整合到受体细胞染色体DNA上.浙科版生物选修3基因工程浙科版生物选修3基因工程2、将目的基因导入动物细胞(受精卵)显微注射法----世界上第一例“超级小鼠”的成功设备:显微注射仪3、将目的基因导入微生物细胞(三)将目的基因导入受体细胞原核生物的特点：繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等过程：①用Ca2+处理细胞,以增大细菌细胞壁的通透性,使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态,这种细胞称为感受态细胞.②是将重组表达载体DNA分子溶于缓冲液中与感受态细胞混合,在一定的温度下促进感受态细胞吸收DNA分子,完成转化过程.③目的基因在受体细胞内，随其繁殖而复制，由于细菌繁殖的速度非常快，在很短的时间内就能获得大量的目的基因。浙科版生物选修3基因工程四环素抗性基因氨苄青霉素抗性基因(四)目的基因的检测与鉴定——检查是否成功浙科版生物选修3基因工程通过目的基因上的标记基因，进行筛选和检测导入过程完成后，全部受体细胞都能摄入重组DNA分子吗？真正能摄入重组DNA分子的受体细胞很少。所以要对受体细胞作怎样的处理？对受体细胞中是否导入了目的基因进行检测怎样进行检测？浙科版生物选修3基因工程DNA分子杂交示意图

采用一定的技术手段，将两种生物的DNA分子的单链放在一起，如果这两个单链具有互补的碱基序列，那么，互补的碱基序列就会结合在一起，形成杂合双链区；在没有互补碱基序列的部位，仍然是两条游离的单链。浙科版生物选修3基因工程(四)目的基因的检测与鉴定——检查是否成功检测—鉴定——①检测转基因生物染色体的DNA上是否插入了目的基因②检测目的基因是否转录出了mRNA③检测目的基因是否翻译成蛋白质抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等过程:A.首先取出转基因生物的基因组DNAB.用含目的基因的DNA片段用放射性同位素等作标记,以此做探针C.使探针和转基因生物的基因组杂交,若显示出杂交带,表明染色体已插入染色体DNA中方法:DNA分子杂交方法:分子杂交方法:抗原抗体杂交过程:用上述探针和转基因生物的mRNA杂交,若出现杂交带,表明目的基因转录出了mRNA.浙科版生物选修3基因工程

为保证目的基因得到有效利用，通常用大量的受体细胞来接受不多的目的基因。这样，处理的受体细胞中真正摄入了目的基因的很少，必须将它从中检测出来。无表达产物无表达产物有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、研究。浙科版生物选修3基因工程多细胞生物的检测，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，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、研究。例：用棉铃饲喂棉铃虫，如虫吃后不出现中毒症状，说明未摄入目的基因或摄入目的基因未表达。如虫吃后中毒死亡，则说明摄入了抗虫基因并得到表达。浙科版生物选修3基因工程苏云金杆菌毒蛋白普通棉花抗虫棉浙科版生物选修3基因工程基因工程的基本操作程序目的基因的获取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1、从基因文库中获取目的基因2、利用PCR技术扩增目的基因3、化学方法人工合成复制原点+目的基因+启动子+终止子+标记基因农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法、显微注射法、Ca2+处理法DNA分子杂交技术、分子杂交技术、抗原—抗体杂交技术分子检测外的个体水平鉴定浙科版生物选修3基因工程三、基因工程的应用1、抗虫转基因植物方法：从某些生物中分离出具有杀虫活性的基因，将其导入农作物中，使其具有抗虫性Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等（一）植物基因工程硕果累累2、抗病转基因生物目的基因包括：病毒外壳蛋白基因、病毒的复制酶基因、抗真菌转基因植物中的有几丁质酶基因和抗毒素合成基因浙科版生物选修3基因工程3、抗逆转基因作物4、利用转基因改良植物的品质

方法：将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因，导入植物中，或者改变这些氨基酸合成途径中某种酶的活性。1、用于提高动物生长速度

2、用于改善畜产品的品质目的基因：生长激素基因（二）动物基因工程前景广阔举例:将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，获得转基因牛，其他营养不变的情况下，乳糖含量大大降低。浙科版生物选修3基因工程3、用转基因动物生产药物---动物乳腺生物反应器获取目的基因（例如血清蛋白基因）构建基因表达载体（在血清白蛋白基因前加特异表达的启动子）显微注射导入哺乳动物受精卵中形成胚胎将胚胎送入母体动物发育成转基因动物（只有在产下的雌性动物个体中，转入的基因才能表达）浙科版生物选修3基因工程4、用转基因动物作器官移植的供体供体动物：存在的难题：解决方法：猪免疫排斥将供体基因组导入某种基因调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因，再结合克隆技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。浙科版生物选修3基因工程（三）、基因工程药品异军突起

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。

我国已生产的产品：白细胞介素-2、干扰素、乙肝疫苗等浙科版生物选修3基因工程（四）基因诊断和基因治疗基因诊断定义：基因诊断是用放射性同位素(如32P)、荧光分子等标记的DNA分子做探针，利用DNA分子杂交原理，鉴定被检测标本上的遗传信息，达到检测疾病的目的。

生物芯片从正常人的基因组中分离出DNA与DNA芯片杂交就可以得出标准图谱。从病人的基因组中分离出DNA与DNA芯片杂交就可以得出病变图谱。通过比较、分析这两种图谱，就可以得出病变的DNA信息。基因芯片诊断技术以其快速、高效、敏感、经济、平行化、自动化等特点，将成为一项现代化诊断新技术。浙科版生物选修3基因工程浙科版生物选修3基因工程浙科版生物选修3基因工程1、体外基因治疗：2、体内基因治疗：从病人体内获得某种细胞，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。直接向人体组织细胞中转移基因的治病方法。用于基因治疗的基因种类A.从健康人体上分离得到的功能正常的基因，用以取代病变基因，或依靠其表达产物。B.反义基因。即通过产生的mRNA分子，与病变基因产生的mRNA进行互补，来阻断蛋白质合成。C.编码可以杀死癌变细胞的蛋白酶基因，又叫做自杀基因。（四）基因诊断和基因治疗基因治疗浙科版生物选修3基因工程1、环境监测

基因工程做成的DNA探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。利用基因工程培育的“指示生物”能十分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。2、环境污染治理

基因工程做成的“超级细菌”能吞食和分解多种污染环境的物质。（五）基因工程与环境保护浙科版生物选修3基因工程纠错笔记五种酶的比较

项目种类作用底物作用部位作用结果限制酶DNA分子磷酸二酯键形成粘性末端或平末端DNA连接酶DNA分子片段磷酸二酯键形成重组DNA分子浙科版生物选修3基因工程

项目种类作用底物作用部位作用结果DNA聚合酶脱氧核苷酸磷酸二酯键形成新的DNA分子DNA(水解)酶DNA分子磷酸二酯键形成脱氧核苷酸DNA解旋酶DNA分子碱基对间的氢键形成单链DNA分子浙科版生物选修3基因工程蛋白质工程的崛起浙科版生物选修3基因工程四、蛋白质工程(一)蛋白质工程崛起的缘由１、基因工程（１）基因工程的实质：将一种生物的基因转移到另一种生物体内，使后者产生本身不能产生的蛋白质，从而表现出新的性状。（２）基因工程的不足：在原则上只能产生自然界已存在的蛋白质。２、天然蛋白质的不足天然蛋白质的结构和功能符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。浙科版生物选修3基因工程

在已研究过的几千种酶中，只有极少数可以应用于工业生产，绝大多数酶都不能应用于工业生产，这些酶虽然在自然状态下有活性，但在工业生产中没有活性或活性很低。这是因为工业生产中每一步的反应体系中常常会有酸、碱或有机溶剂存在，反应温度较高，在这种条件下，大多数酶会很快变性失活。提高蛋白质的稳定性是工业生产中一个非常重要的课题。一般来说，提高蛋白质的稳定性包括：1、延长酶的半衰期2、提高酶的热稳定性3、延长药用蛋白的保存期4、抵御由于重要氨基酸氧化引起的活性丧失等。浙科版生物选修3基因工程（二）蛋白质工程的概念通过物理化学与生物化学等技术了解蛋白质的结构与功能，并借助计算机辅助设计、基因定点诱变和重组ＤＮＡ技术改造基因，以定向改造天然蛋白质，甚至创造自然界不存在的蛋白质的技术。其中基因工程是关键技术，因此蛋白质工程又被称为第二代基因工程。①基础: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②手段:基因修饰或基因合成：借助计算机辅助设计、基因定点诱变和重组ＤＮＡ技术③目的:对现有蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质,以满足人类生产和生活的需要。浙科版生物选修3基因工程蛋白质工程的主要步骤通常包括：（1）从生物体中分离纯化目的蛋白；（2）测定其氨基酸序列；（3）借助核磁共振和X射线晶体衍射等手段，尽可能地了解蛋白质的二维重组和三维晶体结构;（4）设计各种处理条件，了解蛋白质的结构变化，包括折叠与去折叠等对其活性与功能的影响；（5）设计编码该蛋白的基因改造方案，如点突变；（6）分离、纯化新蛋白，功能检测后投入实际使用。浙科版生物选修3基因工程一级结构(二)蛋白质工程的基本原理蛋白质的一级结构，专指多肽链中氨基酸（残基）的排列的序列（sequence）。浙科版生物选修3基因工程二级结构(二)蛋白质工程的基本原理三级结构浙科版生物选修3基因工程四级结构(二)蛋白质工程的基本原理浙科版生物选修3基因工程１、蛋白质工程的原理（1）了解蛋白质的结构方法：自动化测序快速测定大量蛋白质分子的一级结构用Ｘ射线晶体衍射法测定三维空间结构，用核磁共振法了解其构象。

（2）改造类型：大改、中改和小改。大改：根据氨基酸性质和特点，设计并制造出自然界不存在的全新蛋白质，使之具有特定的氨基酸序列、空间结构和预期功能。中改：是指蛋白质分子中替代某一个肽段或一个特定的结构域。小改：通过基因工程中的定点诱变技术，有目的地改造蛋白质的性质和功能。（定点诱变技术是改变蛋白质的核心技术之一。）(二)蛋白质工程的基本原理浙科版生物选修3基因工程基因定点诱变技术的理解(苏教版)项目内容条件原料酶引物能量

ＡＴＰ操作方法

ＰＣＲ法结果适应范围后代中半数为诱变的ＤＮＡ分子脱氧核苷酸ＤＮＡ聚合酶和ＤＮＡ连接酶含突变顺序的ＤＮＡ分子片段空间结构完全清楚的蛋白质浙科版生物选修3基因工程思考：基因定点诱变技术与基因突变的比较比较基因定点诱变基因突变相同点发生的过程结果不同点场所手段方向DNA复制过程中产生新基因，从而产生新性状生物体外生物体内定向改造不定向性PCR技术物理化学方法浙科版生物选修3基因工程浙科版生物选修3基因工程２、蛋白质工程原理（１）原理：由预期的

找到相应

序列

蛋白质功能脱氧核苷酸基因表达（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天然蛋白质的合成途径：蛋白质工程的途径：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应的脱氧核苷酸序列酸浙科版生物选修3基因工程天然胰岛素制剂在储存中易形成二聚体和六聚体，延缓胰岛素从注射部位进入血液，从而延缓了其降血糖作用，也增加了抗原性，这是胰岛素B23-B28氨基酸残基结构所致。利用蛋白质工程技术改变这些残基，则可降低其聚合作用，使胰岛素快速起作用。该速效胰岛素已通过临床实验。

浙科版生物选修3基因工程干扰素是一种抗病毒、抗肿瘤的药物。将人的干扰素的cDNA在大肠杆菌中进行表达，产生的干扰素的抗病毒活性为106U/mg，只相当于天然产品的十分之一，虽然在大肠杆菌中合成的β-干扰素量很多，但多数是以无活性的二聚体形式存在。为什么会这样？如何改变这种状况？研究发现，β-干扰素蛋白质中有3个半胱氨酸（第17位、31位和141位），推测可能是有一个或几个半胱氨酸形成了不正确的二硫键。研究人员将第17位的半胱氨酸，通过基因定点突变改变成丝氨酸，结果使大肠杆菌中生产的β-干扰素的抗病性活性提高到108U/mg，并且比天然β-干扰素的贮存稳定性高很多。浙科版生物选修3基因工程

水蛭素是水蛭唾液腺分泌的凝血酶特异抑制剂，它有多种变异体，由65或66个氨基酸残基组成。水蛭素在临床上可作为抗栓药物用于治疗血栓疾病。为提高水蛭素活性，在综合各变异体结构特点的基础上提出改造水蛭素主要变异体HV2的设计方案，将47位的Asn（天冬酰胺）变成Lys（赖氨酸），使其与分子内第4或第5位Thr（苏氨酸）间形成氢键来帮助水蛭素N端肽段的正确取向，从而提高凝血效率，试管试验活性提高4倍，在动物模型上检验抗血栓形成的效果，提高20倍。浙科版生物选修3基因工程浙科版生物选修3基因工程浙科版生物选修3基因工程浙科版生物选修3基因工程浙科版生物选修3基因工程

现已制备足够多的R探针和r探针．通过探针来检测某植物相关的基因型。据图回答下列问题： ①若已提取到某抗旱植物Rr的叶肉细胞总DNA，____（能、不能）以DNA为模板扩增抗旱基因。②R或r基因经过处理变成单链DNA，若该处理方法不能用解旋酶，可以采取__________方法处理，破坏的是

键。③若被检植物发生A现象，则被检植物的基因型为___________。（1）能；（2）加热；氢键；（3）

RR浙科版生物选修3基因工程1）以下说法正确的是（）

A、所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列

B、质粒是基因工程中唯一的运载体

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、基因控制的性状都能在后代表现出来C练习浙科版生物选修3基因工程2）不属于质粒被选为基因运载体的理由是

A、能复制（）

B、有多个限制酶切点

C、具有标记基因

D、它是环状DNAD练习浙科版生物选修3基因工程3）有关基因工程的叙述中，错误的是（）

A、DNA连接酶将黏性末端的碱基对连接起来

B、限制性内切酶用于目的基因的获得

C、目的基因须由运载体导入受体细胞

D、人工合成目的基因不用限制性内切酶A练习浙科版生物选修3基因工程4）有关基因工程的叙述正确的是（）

A、限制酶只在获得目的基因时才用

B、重组质粒的形成在细胞内完成

C、质粒都可作为运载体

D、蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料D练习浙科版生物选修3基因工程5）基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的。在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的步骤是（）

A、人工合成目的基因

B、目的基因与运载体结合

C、将目的基因导入受体细胞

D、目的基因的检测和表达C练习浙科版生物选修3基因工程3.下列四条DNA分子，彼此间具有粘性末端的一组是

A．①②B．②③C．③④D．②④答案：D浙科版生物选修3基因工程巩固练习:1.人们常选用的细菌质粒分子往往带有一个抗生素抗性基因,该抗性基因的主要作用是()A.提高受体细胞在自然环境中的耐药性B.有利于对目的基因是否导入进行检测C.增加质粒分子的分子量D.便于与外源基因连接2.在遗传工程技术中,限制性内切酶主要用于()A.目的基因的提取和导入B.目的基因的提取和检测C.目的基因与载体的结合和导入D.目的基因的提取与载体结合BD浙科版生物选修3基因工程3.在遗传工程技术中,下列何种目的基因一般以直接分离的方法获得()A.人的胰岛素基因B.蚕的蚕丝蛋白基因C.芽孢杆菌的抗虫基因D.菜豆储藏蛋白基因4.1976年,美国的科学家首次将人的生长抑制素释放因子的基因转移到大肠杆菌,并获得了表达,此文中的表达是指该基因在大肠杆菌()A.能进行DNA复制B.能传递给细菌后代C.能合成生长抑制素释放因子D.能合成人的生长素CC浙科版生物选修3基因工程3．在基因工程中，科学家所用的“剪刀”、“针线”和“载体”分别是指()A.大肠杆菌病毒、质粒、DNA连接酶

B.噬菌体、质粒、DNA连接酶C.限制酶、RNA连接酶、质粒

D.限制酶、DNA连接酶、质粒D浙科版生物选修3基因工程11．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12．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13．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CCB浙科版生物选修3基因工程6．质粒是基因工程中最常用的运载体，它的主要特点是①能自主复制②不能自主复制③结构很小④蛋白质⑤环状RNA⑥环状DNA⑦能“友好”地“借居”A．①③⑤⑦ B．①④⑥

C．①③⑥⑦ D．②③⑥⑦C浙科版生物选修3基因工程8．在基因工程中，科学家常用细菌、酵母菌等微生物作为受体细胞，原因是（）

A.结构简单，操作方便B.遗传物质含量少

C.繁殖速度快D.性状稳定，变异少9．基因工程的操作步骤：①使目的基因与运载体相结合，②将目的基因导入受体细胞，③检测目的基因的表达是否符合特定性状要求，④提取目的基因，正确的操作顺序是（）

A．③②④①B.②④①③

C．④①②③D．③④①②CC浙科版生物选修3基因工程15．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C浙科版生物选修3基因工程19．现有一长度为1000碱基对(by）的DNA分子，用限制性核酸内切酶EcoR1酶切后得到的DNA分子仍是1000by，用Kpn1单独酶切得到400by和600by两种长度的DNA分子，用EcoRI、Kpnl同时酶切后得到200by和600by两种长度的DNA分子。该DNA分子的酶切图谱正确的是D浙科版生物选修3基因工程20、（2008理综全国卷Ⅰ）4．已知某种限制性内切酶在一线性DNA分子上有3个酶切位点，如图中箭头所指。如果在该线性DNA分子在3个酶切位点上都被该酶切断，则会产生a、b、c、d四种不同长度的DNA片段。现有多个上述线性DNA分子，若在每个DNA分子上至少有1个酶切位点被该酶切断，则从理论上讲，经该酶酶切后，这些线性DNA分子最多能产生长度不同的DNA片段种类数是A．3 B．4C．9 D．12C4+3+2=9种。浙科版生物选修3基因工程易混淆的几种酶 如图为DNA分子的某一片段，其中①②③分别表示某种酶的作用部位，则相应的酶依次是()A．DNA连接酶、限制酶、解旋酶B．限制酶、解旋酶、DNA连接酶C．解旋酶、限制酶、DNA连接酶D．限制酶、DNA连接酶、解旋酶【解析】限制酶、DNA连接酶的作用部位为磷酸二酯键，解旋酶的作用部位在氢键。【答案】

C浙科版生物选修3基因工程3．下表为5种限制性核酸内切酶（以下简称“限制酶”）的识别序列和切割位点（箭头位置），某线性DNA分子含有4个BamHI的识别序列、4个BstI的识别序列，3个BgIII的识别序列；据此判断下列叙述中，正确的是A．该DNA分子能被Sau3AI切成12个片段B．一种特定序列只能被一种限制酶识别并在特定位点被切割C．两个能够互补配对的DNA片段所具有的粘性末端一定相同D．用BgIII、BamHI两种限制酶和DNA连接酶对该DNA分子进行反复切割、连接操作，若干循环后，BamHI的识别序列将少于4个D2浙科版生物选修3基因工程请根据图乙电泳图谱分析各限制酶的酶切位点，并在答题纸的质粒上标出各个限制酶的酶切位点和各位点间的大小。浙科版生物选修3基因工程2．若要利用某目的基因(图甲)和P1噬菌体载体(图乙)构建重组DNA(图丙)，限制性核酸内切酶的酶切位点分别是BglⅡ(AGATCT)、EcoRⅠ(GAATTC)和Sau3AⅠ(GATC)。下列分析合理的是 (

)

A．用EcoRⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体B．用BglⅡ和EcoRⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体C．用BglⅡ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体D．用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体答案D浙科版生物选修3基因工程5．如图表示化学方法合成目的基因Ⅰ的过程。据图分析下列叙述正确的是 (

)A．过程①需要DNA连接酶B．过程②需要DNA限制性核酸内切酶C．目的基因Ⅰ的碱基序列是已知的D．若某质粒能与目的基因Ⅰ重组，则该质粒与Ⅰ的碱基序列相同答案C浙科版生物选修3基因工程解析化学合成目的基因的前提是目的基因的碱基序列是已知的，且目的基因的相对分子质量较小，C正确；图中①②过程是预先设计