基因工程复习陈第2课时

学习目标通过复习能够举例说出基因工程应用方面的成果，能够识记基因诊断与基因治疗的原理和应用通过复习能够记住蛋白质工程的目的、原理和操作程序，并对基因工程和蛋白质工程作分析比较学习目标通过复习能够举例说出基因工程应用方面的成果，能1尝试总结：两者的组成成分及结构基本相同目的基因通过转录和翻译表达遗传信息生物共用一套遗传密码基因重组一、基因工程相关原理尝试总结：两者的组成成分及结构基本相同目的基因通过转录和翻译2基因工程的应用

基础梳理1.植物基因工程：抗虫、抗病、抗逆转基因植物，利用转基因改良植物的__________。2.动物基因工程：提高动物生长速度、改善畜产品品质、用转基因动物生产__________。3.基因治疗：_______________导入病人体内，使该基因表达产物发挥作用。把正常的外源基因品质药物基因工程的应用基础梳理1.植物基因工程：抗虫、抗病、抗逆转3归纳整合一、基因诊断与基因治疗1.基因诊断(1)原理：DNA分子杂交。(2)过程：制备用放射性同位素（如32P）、荧光分子等标记的DNA（患者DNA）分子作探针；将待测DNA制成单链；让两者进行杂交，若两者能进行互补配对，则说明患有此病，否则不患此病。2.基因治疗(1)原理：把正常的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。病人细胞中既有缺陷基因，也有正常基因。归纳整合一、基因诊断与基因治疗1.基因诊断4(2)方法：体外基因治疗和体内基因治疗。(3)体外基因治疗：先从病人体内获得某种相关细胞，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，这种方法叫做体外基因治疗。(4)体内基因治疗：直接向人体组织细胞中转移基因的治疗方法叫做体内基因治疗。举例：基因治疗的过程（以镰刀型细胞贫血症的治疗为例）(2)方法：体外基因治疗和体内基因治疗。5举例：基因治疗的过程（以镰刀型细胞贫血症的治疗为例）步骤过程获取正常的血红蛋白基因用限制性核酸内切酶从人的DNA分子中切取血红蛋白基因形成重组运载体用同一种限制性核酸内切酶在运载体DNA上切开一个切口，用DNA连接酶将正常血红蛋白基因连接在运载体DNA上，形成重组运载体重组运载体的转化与筛选将携带正常血红蛋白基因的重组运载体导入患者的造血干细胞中，并将重组运载体插入到染色体。用选择培养基筛选出含重组质粒的造血干细胞举例：基因治疗的过程（以镰刀型细胞贫血症的治疗为例）步骤过程6步骤过程将含正常血红蛋白基因的造血干细胞回输给患者骨髓将携带正常血红蛋白基因的造血干细胞输入患者骨髓中，此造血干细胞产生含正常血红蛋白的红细胞，以根治镰刀型细胞贫血症结果：健康的基因表达掩盖了缺陷基因的表达。步骤过程将含正常血红蛋白基因的造血干细胞回输给患者骨髓将携带7说明：对于遗传病的治疗，最根本的方法是进行基因替换或修复。基因治疗的最佳时期理论上是受精卵时期，这样可以使个体的每个细胞都含有正常基因，但在现实生活中是不可能的，因为不可能人人都在受精卵时期进行基因检查。其次是对患者进行相关细胞的基因替换，如对于遗传性糖尿病患者，只对胰岛B细胞进行基因替换，该个体就能正常分泌胰岛素，糖尿病得以治疗。但这种局部细胞的基因替换，并没有改变其他部位细胞的基因，如精原细胞等，因此，患者的后代很可能还会患遗传性糖尿病。说明：对于遗传病的治疗，最根本的方法是进行基因替换或修复。8二、植物基因工程与动物基因工程的成果外源基因类型及举例成果举例抗虫转基因植物抗虫基因：Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因抗虫水稻、抗虫棉、抗虫玉米抗病转基因植物抗病毒基因：病毒外壳蛋白基因、病毒的复制酶基因抗真菌基因：几丁质酶基因抗病毒烟草、抗病毒小麦、抗病毒番茄、抗病毒甜椒抗逆转基因植物抗逆基因：渗透压调节基因、抗冻蛋白基因、抗除草剂基因抗盐碱和抗干旱的烟草、抗寒番茄、抗除草剂的大豆和玉米二、植物基因工程与动物基因工程的成果外源基因类型及举例成果9外源基因类型及举例成果举例改良品质的转基因植物优良性状基因：提高必需氨基酸含量的蛋白质编码基因、控制番茄成熟的基因、与花青素代谢有关的基因高赖氨酸玉米、耐储存番茄、新花色矮牵牛提高生长速度的转基因动物外源生长激素基因转基因绵羊、转基因鲤鱼改善畜产品品质的转基因动物肠乳糖酶基因乳汁中含乳糖较少的转基因外源基因类型及举例成果举例改良品质的转基因植物优良性状基因：10外源基因类型及举例成果举例生产药物的转基因动物药用蛋白基因+乳腺蛋白基因的启动子等调控组件转基因动物具有乳腺生物反应器作器官转移植供体的转基因动物将外源的抗原决定基因表达的调节因子导入到器官供体基因组或除去供体的抗原决定基因无免疫排斥反应的转基因猪外源基因类型及举例成果举例生产药物的转基因动物药用蛋白基因+11跟踪训练（2009年安徽卷）2008年诺贝尔化学奖授予了“发现和发展了水母绿色荧光蛋白”的三位科学家。将绿色荧光蛋白基因的片段与目的基因连接起来组成一个融合基因，再将该融合基因转入真核生物细胞内，表达出的蛋白质就会带有绿色荧光。绿色荧光蛋白在该研究中的主要作用是（）A.追踪目的基因在细胞内的复制过程B.追踪目的基因插入到染色体上的位置C.追踪目的基因编码的蛋白质在细胞内的分布D.追踪目的基因编码的蛋白质的空间结构C跟踪训练（2009年安徽卷）2008年诺贝尔化学奖授予了“12基础梳理蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过__________或__________，对现有蛋白质进行__________，或制造一种__________，以满足人类的生产和生活的需求。（基因工程在原则上只能生产_______________的蛋白质）蛋白质工程的崛起自然界已存在基因修饰基因合成改造新的蛋白质基础梳理蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关13归纳整合一、蛋白质工程1.蛋白质工程的目的：生产符合人们生活需要的并非自然界已存在的蛋白质。2.蛋白质工程的基本原理蛋白质工程的目标是根据人们对蛋白质功能的特定要求，对蛋白质基本结构进行分子设计。由于基因决定蛋白质，因此，要对蛋白质结构进行设计改造，还必须从基因入手。3.蛋白质工程的流程图预期功能→蛋白质三维结构→氨基酸序列（多肽链）→基因→具有预期功能的蛋白质归纳整合一、蛋白质工程14项目基因工程蛋白质工程操作环境生物体外生物体外操作对象基因基因操作水平DNA分子水平DNA分子水平基本过程剪切→拼接→导入→表达确定蛋白质功能→应有的高级结构→应具备的折叠状态→应有的氨基酸序列→应有的碱基序列→改造的蛋白质二、基因工程和蛋白质工程的比较项目基因工程蛋白质工程操作环境生物体外生物体外操作对象基因基15跟踪训练科学家将β干扰素基因进行定点突变导入大肠杆菌表达，使干扰素第17位的半胱氨酸改变成丝氨酸，结果大大提高β干扰素的抗病性活性，并且提高了储存稳定性，该生物技术为（）A.基因工程B.蛋白质工程C.基因突变D.细胞工程B跟踪训练科学家将β干扰素基因进行定点突变导入大肠杆菌表达，使161.利用蛋白质工程改造天然蛋白质，进而改变其功能，获得毒副作用很小、专一性增强、药效加强、稳定性增强的理想的药物如胰岛素是治疗依赖型糖尿病的特效药物，但是天然胰岛素在人体内寿命只有几小时，重症病人每天得注射好几次药物，给病人带来不便和痛苦。通过蛋白质工程改变胰岛素的空间结构，以延长半衰期，得到长效胰岛素。还可以在不改变胰岛素活性部位结构的前提下，增强其他部位结合强度，使之难以被酶所破坏，从而增强其稳定性。(1)蛋白质工程的基本途径是：(2)与基因工程相比，合成的蛋白质有何特点？(3)用蛋白质工程生产的胰岛素，与天然胰岛素比较，显著的优点是？

随堂练习1.利用蛋白质工程改造天然蛋白质，进而改变其功能，获得毒副17答案（1）从预期的蛋白质功能出发→设计预期的胰岛素分子结构→推测应有的氨基酸序列→找到相应的核苷酸序列（基因）（2）合成的是自然界原本不存在的蛋白质（3）稳定性强答案（1）从预期的蛋白质功能出发→设计预期的胰岛素分子结构→18热点训练继哺乳动物乳腺发生器研发成功后，膀胱生物发生器的研究也取得了一定进展。最近，科学家培养出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。请回答：（1）将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用方法是__________。（2）进行基因转移是：通常要将外源基因转入__________中，原因是________________________。（3）通常采用__________技术检测外源基因是否插入了小鼠的基因组。热点训练继哺乳动物乳腺发生器研发成功后，膀胱生物发生器的研究19（4）在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的__________细胞中特异性表达。（5）为使外源基因在后代中长期保存，可将转基因小鼠细胞的__________转入__________细胞中构成重组细胞，使其发育成与供体具有相同性状的个体。该技术称为__________。（4）在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的_____20答案：（1）显微注射（2）受精卵（早期胚胎）；受精卵（或早期胚胎）具有全能性，可使外源基因在相应组织细胞表达（3）DNA分子杂交（4）膀胱上皮（5）细胞核去核的卵核移植（或克隆）答案：211.下列关于基因治疗的说法正确的是()A．基因治疗能治疗所有的遗传病B．基因治疗的主要方法是让患者口服一些健康的外源基因C．基因治疗的主要原理是引入健康基因修复患者的基因缺陷D．基因治疗在发达国家已成为一种常用的临床治疗手段C课堂练习1.下列关于基因治疗的说法正确的是()C222、利用PCR技术，把一条双链DNA分子当作第一代，经过3次循环，在第四代DNA分子中，有几条第一代的脱氧核苷酸的长链（）

A．2B．4C．8D．16

A2、利用PCR技术，把一条双链DNA分子当作第一代，经过3次233.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C3.基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的。在基因操作24蛋白质工程的崛起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【解析】蛋白质工程是指以蛋白质分子结构规律及其与生物功能的关系为基础，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，以满足人类的生产或生活需要。因此，归根到底，还是要对基因进行改造。【答案】D蛋白质工程的崛起蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是（25

例题1997年，科学家将动物体内的能够合成胰岛素的基因与大肠杆菌的DNA分子重组，并且在大肠杆菌中表达成功。请据右下图回答问题。(1)此图表示的是采取

合成基因的方法获取

基因的过程。 (2)图中①DNA是以

为模板，形成单链DNA，在酶的作用下合成双链DNA，从而获得了所需要的目的基因。(3)图中③代表

，它往往含

基因，以便对目的基因的检测。(4)图中④表示

，为使此过程顺利进行，一般须将大肠杆菌用