2021高考生物一轮复习新人教版教案：第10单元现代生物科技

第35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)

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DNA重组和转基因等技术,赋予生物以新

的遗传特性,从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。

2.基因工程的基本工具

⑴限制性核酸内切酶(限制酶)

①来源:主要从原核细胞中分离。

②作用：能够识别双链DNA分子的某种特定核昔酸序列,并且使每一条链中特定部位的两个

核甘酸之间的磷酸二酯键断开。

③结果:产生黏性末端或平末端。

(2)DNA连接酶

①作用:将限制酶切割下来的DNA片段拼接成新的DNA分子。

②类型

常用

E•coliDNA连接酶T4DNA连接酶

类型

来源大肠杆菌T,噬菌体

功能只“缝合”黏性末端“缝合”黏性末端和平末端,连接黏性末端的效率更高

结果恢复被限制酶切开的两个核甘酸之间的磷酸二酯键

(3)载体

①常用载体的种类:质粒、入噬菌体的衍生物、动植物病毒等。

②特点及意义

特点意义

稳定并能复制目的基因稳定存在且数量可扩大

有一个至多个限制酶切割位点可携带多个或多种外源基因

具有特殊的标记基因便于重组DNA的鉴定和选择

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:主要指编码蛋白质的基因，也可以是一些具有谡控作用的因子。

从基因文库中获取

三种获

利用PCR技术扩增目的基因

取方法

利用合成仪用化学方法人工合成

VDNA____________

(2)基因表达载体的构建一一核心步骤

①构建基因表达载体的目的

a.使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且可以遗传给下一代。

b.使目的基因能够表达和发挥作用。

②基因表达载体的组成及作用

I的基因:能够控制特定性状

•扈亚:RNA聚合醉识别和结合位点

表达载体

•终止子:塑的终点，在转录过程中起

复制原点

调控作用

远幽:鉴别和筛选含有目的基因的受体细胞

③基因表达载体的构建过程

载体DNA分子(含目的基因)

k同种限制醒切割一|

产生相同的黏性末端

基因表达载体

(3)将目的基因导入受体细胞

①转化含义: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。

②转化方法

生物类型植物动物微生物

大肠杆菌或

受体细胞体细胞受精卵

酵母菌等

农杆菌转化法、

感受态

常用方法基因枪法、花粉显微注射法

细胞法

管通道法

(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（DNA探针与转基因生物DNA杂交）。

b.检测是否转录:分子杂交技术（DNA探针与转基因生物mRNA杂交）。

c.检测是否翻译:抗原一抗体杂交。

②鉴定（个体水平）生物性状的表达与否：目的基因是否表达。

4.PCR技术

⑴原理:DNA双链复制。

（2）条件

①模板:DNA母链。

②酶:Taq酶。

③引物:分别与单链相应互补序列结合。

④原料:分别为dCTP、dATP、dGTP、dTTP。

⑶过程（如图）

yIIII1IIIIIIy

［约95七S',,,11JJJJJJ3；

3,111111111115'5*111ITirirTT,S,引物I引物D

图1图2

y..................iTTyIIIIIIIIlTTg>

引物I引物II

图3

①变性:当温度上升到90℃以上时,双链DNA解聚为单链,如图lo

②复性:温度下降到50℃左右,两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合,如图2»

③延伸:富℃左右时,TaqDNA聚合酶有最大活性，在引物作用下合成子链，如图3。

（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PCR扩增仪中完成的。

L思考并补充基因工程技术使用限制酶需注意的问题。

⑴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）o

（4）o

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。

分别与载体

提示:基因组文库的构建过程为:某种生物全部DNA网也许多DNA片段连接导入“受体菌

群体。

与载体

部分基因文库的构建过程为:某种生物发育的某个时期的mRNA^UcDNA片段连接导入■受

体菌群体。

4.思考并表述在基因工程的基本操作步骤中，哪些步骤发生了碱基互补配对？

提示:第一步中，碱基互补配对发生在用反转录法合成目的基因或PCR技术扩增目的基因的

过程中;第二步中,碱基互补配对发生在黏性末端相互连接过程中;第四步目的基因的检测与

鉴定步骤中分子杂交及基因表达时存在碱基互补配对。

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。

题型一考查基因工程的操作工具

1.质粒之所以能作为基因工程的载体，其理由是(D)

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。止匕外,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）

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.T4DNA连接酶既可以连接黏性末端，又可以连接平末端

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;。DNA连接酶既可以连接黏性末端,又可以连接平末端。

3.（2015•福建卷）GDNF是一种神经营养因子，对损伤的神经细胞具有营养和保护作用。研究

人员构建了含GDNF基因的表达载体（如图1所示），并导入到大鼠神经干细胞中，用于干细胞

基因治疗的研究。请回答：

反向连接

注:bp表示碱基对;载体和基因片段上的小箭头

示相关限制醉的酶切位点

图1

载体醯切电泳分析图谱

注表示电泳条带

①、②、③《示电泳泳道

图2

（1）在分离和培养大鼠神经干细胞的过程中，使用胰蛋白酶的目的是

（2）构建含GDNF基因的表达载体时,需选择图1中的限制酶进行酶切。

（3）经酶切后的载体和GDNF基因进行连接,连接产物经筛选得到的载体主要有3种:单个载体

自连、GDNF基因与载体正向连接、GDNF基因与载体反向连接（如图1所示）。为鉴定这3种

连接方式,选择HpaI酶和BamHI酶对筛选得到的载体进行双酶切,并对酶切后的DNA片段

进行电泳分析,结果如图2所示。图中第泳道显示所鉴定的载体是正向连接的。

（4）将正向连接的表达载体导入神经干细胞后,为了检测GDNF基因是否成功表达,可用相应

的与提取的蛋白质杂交。当培养的神经干细胞达到一定密度时,需进行培

养以得到更多数量的细胞,用于神经干细胞移植治疗实验。

解析：（1）因动物细胞体外培养时有接触抑制现象,故需用胰蛋白酶处理动物组织,使细胞分

散开。⑵目的基因两端及载体DNA分子中均有XhoI酶识别的核甘酸序列,故构建基因表达

载体时,应用XhoI酶切割DNA分子。（3）据图可知,载体和GDNF基因的长度分别是6000bp

和700bp,当载体自连时有XhoI限制酶和HpaI限制酶酶切位点，当选择HpaI限制酶和

BamHI限制酶进行双酶切时，只能得到一段长度为6000bp的条带,对应第①泳道;当正向

连接时限制酶的酶切位点依次为HpaI—XhoI—BamHI—XhoI,它们之间的距离分别为

100bp、600bp、100bp,当选择HpaI限制酶和BamHI限制酶进行双酶切时,会产生一段

长度为100bp+600bp即700bp的条带,对应第②泳道;当反向连接时限制酶的酶切位点依

次为HpaI一XhoI一BamHI一XhoI,它们之间的距离分别为100bp、100bp、600bp,当

选择HpaI限制酶和BamHI限制酶进行双酶切时,会产生一段长度为100bp+100bp即200bp

的条带,对应第③泳道。（4）为了检测目的基因（GDNF基因）是否成功表达,可采取抗原一抗体

杂交技术。动物细胞具有贴壁生长和接触抑制的特点,所以当培养的细胞达到一定密度时，

应采取传代培养以获得更多数量的细胞。

答案：（1）使细胞分散开（2）XhoI（3）②（4）抗体传代

（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

磷酸二酯

限制酶DNA将DNA切成两个片段

键

DNA磷酸二酯

DNA片段将两个DNA片段连接为一个DNA分子

连接酶键

DNA磷酸二酯脱氧核昔以单链DNA为模板,将单个脱氧核甘酸依次连接到单链

聚合酶键酸末端

DNA（水磷酸二酯

DNA将DNA片段水解为单个脱氧核昔酸

解）酶键

（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:

在含有氨节青霉素

的培养基上培养'

只有含有载体，并

含有抗氨芾

且载体上的基因

青霉素基因大肠杆菌中有的有

表达的大肠杆菌

的质粒载体进人,有的没

才能存活并增殖

有载体进入

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B-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（C）

A.利用小鼠DNA分子通过PCR克隆出8-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C『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B珠蛋白编码序列的大肠杆菌

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）

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

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RNAo

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。

⑴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cDNAo

（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O

（3）将cDNA和质粒用同一种限制酶切害I,产生相同的平末端,再用（填

“E•coliDNA连接酶”或“T&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低温冷却液，目的是制备细胞,其具

有的特殊功能是

（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：（l）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。

（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。

（3）DNA连接酶包括E-coliDNA连接酶、T4DNA连接酶,这二者都能连接黏性末端,此外T,DNA

连接酶还可以连接平末端。用CaCL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。

（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：（1）RNA酶反转录（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）~DNA连接酶感受态能吸收周围环境

中的DNA分子（4）CP蛋白抗体（黄叶病毒外壳蛋白抗体）

7.（2013•福建卷）克隆猪成功率较低,与早期胚胎细胞的异常凋亡有关。Bcl_2基因是细胞

凋亡抑制基因,用PCR技术可以检测该基因转录水平,进而了解该基因与不同胚胎时期细胞

凋亡的关系。克隆猪的培育及该基因转录水平检测流程如下图。

卵母细胞、核移植L重组早期胚胎移植受体

良种猪一体细胞/细胞胚胎子宫

不同发育时期

提取

总mRNA』-cDNA史小堇嚣

产物

请回答：

(1)图中重组细胞的细胞核来自细胞,早期胚胎移入受体子宫后继续发育,经桑福

胚、囊胚和胚最终发育为克隆猪。

(2)在PCR过程中可检测出cDNA中Be1-2eDNA的分子数,进而计算总mRNA中Be1-2mRNA

的分子数,从而反映出Be1-2基因的转录水平。

①图中X表示过程。

②从基因组数据库中查询Bcl_2mRNA的核昔酸序列，以便根据这一序列设计合成用

于PCR扩增,PCR过程第一轮循环的模板是。

解析：(1)重组细胞的细胞核来自具有优良性状的亲本,据图知,应由良种猪提供细胞核,所以

细胞核来自良种猪的体细胞;早期胚胎发育经过桑福胚、囊胚和原肠胚等阶段,最终发育为个

体。(2)①图中X过程是由mRNA得到cDNA,属于反转录。②利用PCR技术获取目的基因的前

提是要有一段已知目的基因的核甘酸序歹U,以便根据这一序列合成引物，用于PCR扩增。模板

是目的基因，即Be1-2eDNAo

答案：(1)体原肠

(2)①反转录②引物Bel-2cDNA

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T-DNA转移并整合到受体

细胞染色体的DNA上。

(4)启动子力起始密码子,终止子W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

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。

②抗病转基因植物:使用最多的是病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因。

③抗逆转基因植物:抗逆基因有抗量基因、抗除草剂基因等。

④利用转基因改良植物的品质：如提高玉米中某种氨基酸含量、延长番茄储存时间、培育逝

花色的矮牵牛等。

(2)动物基因工程

①提高动物生长速度:将外源生长激素基因导入动物体内，可以提高产量。

②用于改善畜产品的品质:将肠乳糖酶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:将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因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供体。

(3)基因工程药品

①受体细胞:多为原核细胞。原因是其繁殖快,多为单个细胞,遗传物质相对较少。

②方式:利用基因工程培育“工程菌”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。

(4)基因治疗

①概念:把正常基因导入病人体内,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：体外基因治疗和体内基因治疗。

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:将腺甘酸脱氨酶基因转入患者的逖巴细胞中，治疗复合型免疫缺陷症。

2.蛋白质工程

(1)目标:根据人们的需要对垂直质的分子结构进行设计,从而制造一种新的蛋白质。

(2)操作对象:基因,方法:基因修饰或基因合成。

(3)流程图

写出流程图中字母代表的含义：

A.1W，B.W,C.分子设计,D.多肽链,E.预期功能。

(4)应用：主要集中应用于对现有蛋白质进行改造,改良生物性状。

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己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。

题型一基因工程的应用

1.如图是将人的生长激素基因导入细菌B细胞内制造“工程菌”的示意图。已知细菌B细胞

内不含质粒A,也不含质粒A上的基因。判断下列说法正确的是(C)

A.将重组质粒导入细菌B常用的方法是显微注射法

B.将完成导入过程后的细菌涂布在含有氨苇青霉素的培养基上,能生长的只有导入了重组质

粒的细菌

C.将完成导入过程后的细菌涂布在含有四环素的培养基上,能生长的是导入了质粒A的细菌

D.目的基因成功表达的标志是受体细胞能在含有氨苇青霉素的培养基上生长

解析:将基因表达载体导入细菌B之前,一般要先用Ca"处理细菌细胞，使之处于感受态,从而

能够吸收重组质粒,显微注射法是将目的基因导入动物细胞常用的方法;质粒A中含有抗四

环素基因和抗氨苇青霉素基因,而重组质粒中抗四环素基因被破坏,只含抗氨苇青霉素基因，

则在含有氨茉青霉素的培养基上能生长的是导入质粒A或重组质粒的细菌,能在含有四环素

的培养基上生长的是导入了质粒A的细菌;根据题干信息分析，目的基因(人的生长激素基因)

成功表达的标志是受体细胞能产生人的生长激素。

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(C)

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

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基因的碱基序歹山依据是

因为A、B基因中的脱氧核甘酸数较少，因此常用的方法获取目的基因。

(2)在基因表达载体中,标记基因的作用是—o

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

(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：（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基因中的脱氧核甘酸数较少，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。

（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（脱氧核甘酸）序列。

（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：（1）氨基酸与密码子的对应关系人工合成

（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（脱氧核甘酸）序列

⑷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（B）

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

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n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(PJ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。

(2)以P基因序列为基础,获得Pi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:

(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甘酸序列,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。

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。

(2)P基因与R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R基因,

也可以直接合成R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。

(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昔酸序列。获得蛋白质之后要对蛋白质的生物功能进行鉴定。

答案：(1)氨基酸序列(或结构)

(2)PPiDNA和RNA(或遗传物质)DNA-RNA、RNA-DNA、RNA-蛋白质(或转录、逆转录、

翻译)

⑶设计蛋白质的结构推测氨基酸序列功能

蛋白质工程与基因工程的比较

(1)区别

项---------------------------------------------------------------

蛋白质工程基因工程

目---------------------------------------------------------------

过预期蛋白质功能一设计预期的蛋白质结构获取目的基因一基因表达载体的构建一

程一推测应有的氨基酸序列一找到相对应的将目的基因导入受体细胞一目的基因的

脱氧核甘酸序列检测与鉴定

实定向改造生物的遗传特性，以获得人类

定向改造或生产人类所需的蛋白质

质所需的生物类型和生物产品

结

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

果

⑵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。

［构建知识网络］

基

本

〔目的基因的获取

-

工

具

基因表达载

体的构建

基

一

般

因

一

工

程将目的基因导入

程

序

延受体细胞

-

伸

目的基因的检测

与鉴定

丁

基因工程药物

抗虫棉

应

用

医基因工程疫苗

转基因

基因治疗

［强化思维表达］

1.三种工具

⑴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。

⑶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。

⑵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、抗原一抗体杂

交)和个体水平的鉴定。

第36讲细胞工程

考点一植物细胞工程技术及其应用

1.细胞工程

(1)操作水平：细胞水平或细胞器水平。

⑵目的:按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品。

2.植物细胞的全能性

⑴概念:具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞,都具有发育成完整生物隹的潜能。

(2)物质基础:细胞中具有本物种全部遗传信息。

(3)表达条件:具有完整的细胞结构,处于离体状态,提供一定的营养、激素和其他适宜外界条

件。

3.植物组织培养技术

(1)原理:植物细胞的全能性。

(2)条件:无菌和人工控制、人工配制的培养基、适宜的培养条件。

⑶过程

愈伤组织根、芽川"够

I、光1

4.植物体细胞杂交技术

⑴概念:将不同种的植物体细胞,在一定条件下融合成杂种细胞,并把杂种细胞培育成新的

植物体的技术。

⑵过程(如图)

植

物A

细再分化

胞

B

胞融合

植物细

素酶和

是纤维

到的酶

体,用

原生质

活力的

得具有

壁,获

细胞

即去除

过程,

图中立

:对应

①去壁

酶。

果胶

体融合

原生质

②诱导

性

流动

定的

有一

膜具

:细胞

原理

'

激等

、电

振动

离心、

:包括

物理法

(

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