高三生物一轮复习：第36讲-基因工程

考点一基因工程的概念及基本操作工具考点二基因工程的基本操作程序考点三基因工程的应用与蛋白质工程考点四DNA的粗提取与鉴定经典真题•高考预测教师备用习题第36讲基因工程1.基因工程的诞生(Ⅰ)。2.基因工程的原理及技术(含PCR技术)(Ⅱ)3.基因工程的应用(Ⅱ)4.蛋白质工程(Ⅰ)5.实验:DNA的粗提取与鉴定(实验与探究能力)。考点一基因工程的概念及基本操作工具基础自主梳理

素养全面提升一、基因工程概念的理解别名基因拼接技术或DNA重组技术原理基因重组操作环境生物体外操作水平分子水平结果获得符合人们需要的新的生物类型和生物产品优点克服远缘杂交不亲和的障碍;定向改造生物的遗传性状二、基因工程的操作工具1.限制性核酸内切酶(简称限制酶)(1)来源:主要是从原核生物中分离纯化出来的。(2)作用:识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列并切开特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。(3)结果:产生

。黏性末端或平末端2.DNA连接酶种类E·coliDNA连接酶T4DNA连接酶来源大肠杆菌T4噬菌体特点只缝合黏性末端缝合黏性末端和平末端作用恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键3.质粒动植物病毒受体细胞限制酶切割位点自我复制进行同步复制标记基因[解析]限制性核酸内切酶能将DNA切成两个或多个片段,DNA水解酶能将DNA水解。【易错辨析】(1)基因工程用到的工具酶有限制酶、DNA连接酶、载体。 (

)(2)在基因工程的操作过程中,利用限制性核酸内切酶进行DNA的水解。(

)(3)限制酶识别的序列均由6个核苷酸组成。 (

)×[解析]基因工程用到的工具酶有限制酶和DNA连接酶。××[解析]限制酶识别的序列主要由6个核苷酸组成,也有少数限制酶的识别序列由4、5或8个核苷酸组成。【易错辨析】(4)DNA连接酶能将两碱基通过氢键连接起来。 (

)(5)质粒通常采用抗生素合成基因作为标记基因。 (

)[解析]

DNA连接酶连接的是磷酸二酯键。×[解析]载体质粒上抗生素抗性基因可作为标记基因,供重组DNA的鉴定和选择。×

图中的甲和乙分别表示的是EcoRⅠ限制酶和SmaⅠ限制酶的作用示意图,据图分析:(1)请说出EcoRⅠ限制酶和SmaⅠ限制酶识别的碱基序列及切割的位点。EcoRⅠ限制酶识别的碱基序列是GAATTC,切割位点在G和A之间;SmaⅠ限制酶识别的碱基序列是CCCGGG,切割位点在C和G之间

图中的甲和乙分别表示的是EcoRⅠ限制酶和SmaⅠ限制酶的作用示意图,据图分析:(2)以上实例说明限制酶有何特性?限制酶具有专一性

图中的甲和乙分别表示的是EcoRⅠ限制酶和SmaⅠ限制酶的作用示意图,据图分析:(3)要将图甲中的末端再连接起来,需要用哪类连接酶,若连接图乙的末端呢?连接图甲中的黏性末端既可用E·coliDNA连接酶,也可用T4DNA连接酶,连接图乙中的平末端只能用T4DNA连接酶

图中的甲和乙分别表示的是EcoRⅠ限制酶和SmaⅠ限制酶的作用示意图,据图分析:(4)若质粒运载体用EcoRⅠ切割,为使运载体与目的基因相连,图甲中含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ切割外,还可用另一种限制性核酸内切酶切割,该酶切割后得到的末端必须具有什么特点?该酶切割产生的DNA末端与EcoRⅠ切割产生的末端相同1.与DNA有关的酶的比较名称作用部位作用底物作用结果限制酶磷酸二酯键DNA将DNA切成两个片段DNA连接酶磷酸二酯键DNA片段将两个DNA片段连接为一个DNA分子DNA聚合酶或热稳定DNA聚合酶磷酸二酯键脱氧核苷酸

将单个脱氧核苷酸依次连接到单链末端（续表）名称作用部位作用底物作用结果DNA(水解)酶磷酸二酯键DNA将DNA片段水解为单个脱氧核苷酸解旋酶碱基对之间的氢键DNA将双链DNA分子局部解旋为单链,形成两条长链RNA聚合酶磷酸二酯键核糖核苷酸将单个核糖核苷酸依次连接到单链末端2.限制酶的特点与使用(1)限制酶具有特异性,即一种限制酶只能识别特定的核苷酸序列,并在特定的位点上进行切割;限制酶不切割自身DNA的原因是原核生物DNA分子中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。(2)在获取目的基因和切割载体时通常用同一种限制酶,以获得相同的黏性末端。但如果用两种不同限制酶切割后形成的黏性末端相同,在DNA连接酶的作用下目的基因与载体也可以连接起来。2.限制酶的特点与使用(3)为了防止载体或目的基因的黏性末端自己连接即所谓“环化”,可用不同的限制酶分别处理含目的基因的DNA和载体,使目的基因两侧及载体上各自具有两个不同的黏性末端。1.[2020·四川攀枝花市二模]根据与基因工程有关的知识,回答下列问题:(1)限制性核酸内切酶切割DNA分子后产生的片段,其末端类型有

和

。[解析]

(1)限制性核酸内切酶(简称限制酶)切割DNA分子后,产生的片段末端类型有黏性末端和平末端。黏性末端平末端1.[2020·四川攀枝花市二模]根据与基因工程有关的知识,回答下列问题:(2)质粒运载体用EcoRⅠ切割后产生的片段为AATTC……G

G……GTTAA

,为使运载体与目的基因相连,含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ切割外,还可用另一种限制性核酸内切酶切割,该酶必须具有的特点是

。[解析]

(2)目的基因与运载体具有相同的黏性末端才能连接,若用包括EcoRⅠ在内的两种限制酶切割目的基因,则另一种限制酶必须具有的特点是切割产生的DNA片段末端与EcoRⅠ切割产生的末端相同。切割产生的DNA片段末端与EcoRⅠ切割产生的末端相同1.[2020·四川攀枝花市二模]根据与基因工程有关的知识,回答下列问题:(3)根据酶的来源不同,基因工程中所使用的DNA连接酶有两类,即

DNA连接酶和

DNA连接酶。[解析]

(3)根据酶的来源不同,基因工程中所使用的DNA连接酶有两类,即E·coliDNA连接酶(来源于大肠杆菌)和T4DNA连接酶(来源于T4噬菌体)。T4E·coli1.[2020·四川攀枝花市二模]根据与基因工程有关的知识,回答下列问题:(4)基因工程中除质粒外,

和

也可作为运载体。[解析]

(4)基因工程中常用的运载体是质粒,此外还有λ噬菌体的衍生物和动植物病毒。动植物病毒λ噬菌体的衍生物1.[2020·四川攀枝花市二模]根据与基因工程有关的知识,回答下列问题:(5)若用重组质粒转化大肠杆菌,一般情况下,不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞,原因是

。[解析]

(5)由于未处理的大肠杆菌吸收质粒(外源DNA)的能力极弱,因此若用重组质粒转化大肠杆菌,一般情况下,不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞,而通常用Ca2+处理大肠杆菌细胞,使其成为感受态细胞,此时大肠杆菌细胞壁和细胞膜的通透性增大,容易吸收重组质粒。未处理的大肠杆菌吸收质粒(外源DNA)的能力极弱2.

[2021·云南师大附中高三月考]图中甲、乙分别表示质粒和含目的基因的DNA片段。几种可供选择使用的限制酶识别序列及其切割位点为EcoRⅠ:—G↓AATTC—;BamHⅠ:—G↓GATCC—;BclⅠ:—T↓GATCA—;Sau3AⅠ:—↓GATC-。注:Tetr表示四环素抗性基因;ampR表示氨苄青霉素抗性基因。回答下列问题:(1)限制酶的作用是识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列,并且使每条链中特定部位的两个核苷酸之间的

断开。题中可供使用的限制酶,切割相应DNA片段后能产生黏性末端的有

。磷酸二酯键EcoRⅠ、BamHⅠ、BclⅠ、Sau3AⅠ[解析]

(1)限制酶的作用是识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列,并且使每条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。题中可供使用的限制酶切割相应片段后都会产生黏性末端,因此切割相应DNA片段后能产生黏性末端的有EcoRⅠ、BamHⅠ、BclⅠ、Sau3AⅠ。回答下列问题:(2)经限制酶Sau3AⅠ切割后得到的DNA片段可以与上述其余限制酶中的

(填限制酶名称)切割后得到的DNA片段连接,理由是

。图甲质粒经Sau3AⅠ完全切割后可得到

种DNA片段。

BamHⅠ、BclⅠ它们切割后产生的片段具有相同的黏性末端3[解析]

(2)经限制酶Sau3AI切割后得到的DNA片段可以与题述其余限制酶中的BamHⅠ、BclⅠ切割后得到的DNA片段连接,理由是它们切割后产生的片段具有相同的黏性末端。图甲质粒有三个Sau3AⅠ的酶切位点,所以经Sau3AⅠ完全切割后可得到3种DNA片段。回答下列问题:(3)为防止限制酶切割后的DNA片段自身环化,在基因工程中通常使用两种切割后产生不同黏性末端的限制酶切割同一DNA分子。由此分析,图甲应当使用

(填限制酶名称)进行切割,图乙应当使用

(填限制酶名称)进行切割。

BclⅠ和EcoRⅠSau3AⅠ和EcoRⅠ[解析]

(3)为避免限制酶切割后的DNA片段自身环化,应该用不同的限制酶切割DNA的两端,因此,图甲应当使用BclⅠ和EcoRⅠ进行切割,图乙应当使用Sau3AⅠ和EcoRⅠ进行切割。回答下列问题:(4)图甲中的Tetr和ampR在运载体上可作为

,用于重组DNA的鉴定和选择。

标记基因[解析]

(4)图甲中的Tetr和ampR都是抗性基因,在运载体上可以作为标记基因,用于重组DNA的鉴定和选择。◉

方法归纳“选择限制酶的技巧(1)根据目的基因两端的限制酶切点确定限制酶的种类①应选择切点位于目的基因两端的限制酶,如图甲可选择PstⅠ。②不能选择切点位于目的基因内部的限制酶,如图甲不能选择SmaⅠ。③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,如图甲也可选择用PstⅠ和EcoRⅠ两种限制酶(但要确保质粒上也有这两种酶的切点)。◉

方法归纳“选择限制酶的技巧(2)根据质粒的特点确定限制酶的种类①所选限制酶要与切割目的基因的限制酶一致,以确保具有相同的黏性末端。②质粒作为载体必须具备标记基因等,所以所选择的限制酶尽量不要破坏这些结构,如图乙中限制酶SmaⅠ会破坏标记基因。考点二基因工程的基本操作程序基础自主梳理

素养全面提升一、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.目的基因的获取(1)目的基因:主要是指

的基因,也可以是一些具有

作用的因子。编码蛋白质调控(2)方法基因文库

mRNA反转录DNA合成仪2.基因表达载体的构建——核心步骤(1)构建基因表达载体的目的①使目的基因在

。②使目的基因能够

和发挥作用。受体细胞中稳定存在,并且可以遗传给下一代表达(2)基因表达载体的组成启动子转录标记基因目的基因的受体细胞(3)构建过程同种限制酶DNA连接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

和

的过程。

稳定维持表达3.将目的基因导入受体细胞(2)转化方法生物种类植物动物微生物方法

(常用)、基因枪法、花粉管通道法

Ca2+处理法受体细胞体细胞、受精卵受精卵原核细胞农杆菌转化法显微注射技术(续表)生物种类植物动物微生物转化过程农杆菌转化法:目的基因插入Ti质粒的

上→农杆菌→导入植物细胞→整合到受体细胞的

上→表达(体细胞)

目的基因的表达载体提纯→取卵(受精卵)→显微注射→受精卵发育→具有新性状的动物

Ca2+处理细胞→

细胞→重组表达载体与感受态细胞混合→感受态细胞吸收DNA分子

T-DNA

染色体DNA

感受态4.目的基因的检测与鉴定类型检测内容方法(技术)结果显示分子水平检测转基因生物染色体DNA上是否插入了目的基因

.

(DNA-DNA杂交)

杂交带目的基因是否转录出mRNA

(DNA-RNA杂交)杂交带目的基因是否翻译成蛋白质

(蛋白质—蛋白质杂交)杂交带DNA分子杂交技术分子杂交技术抗原—抗体杂交技术（续表）类型检测内容方法(技术)结果显示个体水平鉴定个体是否出现相应性状抗病、抗虫的接种实验是否有抗性及抗性的程度对基因工程产品与天然产品的功能进行活性比较功能活性是否相同【易错辨析】(1)利用反转录法获取的目的基因无启动子和内含子。 (

)(2)dATP水解掉两分子磷酸基团后是组成RNA的基本单位之一。 (

)(3)基因表达载体中的启动子和终止子决定着翻译的开始与结束。(

)×√×[解析]

dATP水解掉两分子磷酸基团后是组成DNA的基本单位之一。[解析]启动子和终止子决定着转录的开始与结束。【易错辨析】(4)基因表达载体中的目的基因需插入启动子和终止子之间。 (

)(5)农杆菌能在自然条件下感染单子叶植物和裸子植物。 (

)(6)将目的基因导入植物细胞时,受体细胞只能选受精卵。 (

)(7)DNA分子杂交是在分子水平上进行的目的基因的检测。 (

)×[解析]农杆菌能在自然条件下感染双子叶植物和裸子植物。√√[解析]将目的基因导入植物细胞时,受体细胞也可以选体细胞,体细胞经植物组织培养能发育成新个体。×

据图分析抗虫棉的培育过程。(1)该过程中的目的基因是

,载体是

。Bt毒蛋白基因Ti质粒

据图分析抗虫棉的培育过程。(2)基因工程中,往往用两种限制酶切割目的基因,原因是

。

为了避免目的基因和载体的自身环化和随意连接

据图分析抗虫棉的培育过程。(3)目的基因在质粒中的插入位点有什么要求?为什么?

目的基因应插入启动子与终止子之间,因为基因表达需要启动子与终止子的调控

(4)该实例中,导入目的基因的方法是

。为什么目的基因可以整合到染色体的DNA上?

农杆菌转化法农杆菌转化法由于Ti质粒上的T-DNA可转移到受体细胞且能整合到受体细胞的染色体DNA上,而目的基因又插入T-DNA,所以目的基因可以整合到受体细胞的染色体DNA上

(5)该实例中,检测目的基因是否成功表达的常见方法有

、

。抗原—抗体杂交用棉叶饲喂棉铃虫1.获取目的基因的方法比较方法从基因文库中获取人工合成逆转录法从基因组文库中获取从部分基因文库中获取,如cDNA文库化学合成法（续表）过程供体细胞中的DNA↓限制酶许多DNA片段↓插入

载体↓导入目的基因的mRNA↓逆转录单链DNA↓合成双链DNA↓插入

载体

↓导入蛋白质的氨基酸序列↓推测mRNA的核苷酸序列↓推测目的基因mRNA↓逆转录单链DNA↓合成双链DNA即目的基因（续表）过程受体菌群(基因组文库)↓外源DNA扩增产生特定性状↓分离目的基因受体菌群(cDNA文库)↓分离目的基因结构基因的核苷酸序列

↓化学合成目的基因2.PCR技术(1)原理:DNA复制。(2)前提:已知目的基因的一段核苷酸序列,以便根据这一序列合成引物。(3)扩增过程过程说明图解变性温度上升到95℃左右,双链DNA解聚为单链复性温度下降到55℃左右,两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合过程说明图解延伸温度上升到72℃左右,Taq酶从引物起始合成互补链,可使新链由5'端向3'端延伸（续表）(4)体内DNA复制与PCR技术的比较项目体内DNA复制PCR技术场所主要在细胞核内生物体外酶

DNA聚合酶、解旋酶热稳定DNA聚合酶(Taq酶)条件模板、ATP、常温模板、引物、温度变化(90~95℃→55~60℃→70~75℃)原料四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸特点形成的是整个DNA分子,一个细胞周期只复制一次短时间内形成大量含有目的基因的DNA片段1.

[2021·广东珠海模底]为增加蓖麻种子的含油量,研究人员尝试将酶D基因与位于叶绿体膜上的转运肽基因相连,导入蓖麻细胞并获得了转基因蓖麻品种。酶D基因和转运肽基因所含的三种限制酶(ClaⅠ、SacⅠ、XbaⅠ)的切点如图所示。回答下列问题:回答下列问题:(1)研究人员需使用工具酶SacⅠ、XbaⅠ、

处理酶D基因和转运肽基因,以得到

(填图中字母)端相连的融合基因。

ClaⅠ和DNA连接酶AD[解析]

(1)同种限制酶切割得到的黏性末端可以互补,因此用ClaⅠ处理酶D基因和转运肽基因,且用DNA连接酶进行连接,可以得到AD端相连的融合基因。回答下列问题:(2)将上述融合基因插入图乙所示Ti质粒的T-DNA中,构建

,并导入农杆菌中。将获得的农杆菌接种在含

的固体培养基上培养得到单菌落,再利用液体培养基进行振荡培养,可以得到用于转化的侵染液。

重组质粒四环素[解析]

(2)将融合基因插入图乙所示Ti质粒的T-DNA中,构建表达载体即重组质粒并导入农杆菌中。将获得的农杆菌接种在含四环素的固体培养基上培养得到单菌落,再利用液体培养基进行振荡培养,可以得到用于转化的侵染液。回答下列问题:(3)研究人员通过

技术将获得的转基因蓖麻细胞培育成转基因蓖麻植株;使用

技术可在分子水平检测转基因蓖麻植株中的融合基因是否成功表达。植物组织培养抗原—抗体杂交[解析]

(3)进一步筛选后获得转基因蓖麻细胞,该细胞通过植物组织培养技术,可培育成转基因蓖麻植株;用抗原—抗体杂交法在分子水平上可检测转基因蓖麻植株中的融合基因是否成功表达。2.

[2020·安徽马鞍山一模]研究人员为了让某种已经灭绝生物的基因表达出产物,进行了相关实验,实验流程如图所示,请据图回答下列问题:(1)通过比对分析、补充灭绝生物基因中丢失的碱基序列,获得多种目的基因碱基序列,有些不同碱基序列的目的基因能表达出相同产物,可能的原因是

。

密码子具有简并性(或基因含有内含子)[解析]

(1)由于密码子具有简并性(或基因含有内含子),有些不同碱基序列的目的基因能表达出相同产物。2.

[2020·安徽马鞍山一模]研究人员为了让某种已经灭绝生物的基因表达出产物,进行了相关实验,实验流程如图所示,请据图回答下列问题:(2)流程图中①表示

。人工合成目的基因[解析]

(2)通过对比分析、补充得到灭绝生物目的基因的碱基序列,再通过流程①人工合成目的基因,进行基因工程操作。2.

[2020·安徽马鞍山一模]研究人员为了让某种已经灭绝生物的基因表达出产物,进行了相关实验,实验流程如图所示,请据图回答下列问题:(3)基因工程的核心步骤是构建基因表达载体,其目的是

。

。基因表达载体中除了有目的基因、启动子、终止子外,还应有

等,其中启动子是

识别和结合的部位。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,同时,使目的基因能够表达和发挥作用标记基因RNA聚合酶[解析]

(3)基因工程的核心步骤是构建基因表达载体,其目的是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,同时,使目的基因可以表达和发挥作用。基因表达载体中除了有目的基因、启动子、终止子外,还应有标记基因,便于筛选,其中启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位。2.

[2020·安徽马鞍山一模]研究人员为了让某种已经灭绝生物的基因表达出产物,进行了相关实验,实验流程如图所示,请据图回答下列问题:(4)将基因表达载体导入大肠杆菌前,用

处理细胞,使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态。大肠杆菌作为受体细胞具有

等优点。Ca2+繁殖快、为单细胞生物、遗传物质相对较少[解析]

(4)将基因表达载体导入大肠杆菌前,需要用Ca2+处理大肠杆菌细胞,使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态。大肠杆菌作为受体细胞具有繁殖快、为单细胞生物、遗传物质相对较少等优点。3.[2020·山东济宁三模]新型冠状病毒(2019-nCoV)的核酸检测使用逆转录PCR技术。将待测样本处理后,先将样本RNA逆转录成cDNA,再以cDNA为模板进行扩增。请据此回答下列问题:(1)样本RNA逆转录成cDNA的原料是

。四种脱氧核糖核苷酸[解析]

(1)合成DNA的原料是四种游离的脱氧核糖核苷酸,因此逆转录过程中需要四种脱氧核糖核苷酸作为原料合成cDNA。3.[2020·山东济宁三模]新型冠状病毒(2019-nCoV)的核酸检测使用逆转录PCR技术。将待测样本处理后,先将样本RNA逆转录成cDNA,再以cDNA为模板进行扩增。请据此回答下列问题:(2)逆转录PCR反应中使用的DNA聚合酶是从水生栖热菌中分离提取,该DNA聚合酶优势在于

。耐高温[解析]

(2)传统的DNA聚合酶在高温条件下易变性,水生栖热菌在高温环境下存活着,因此从该菌中分离提取出的DNA聚合酶具有耐高温的优势。3.[2020·山东济宁三模]新型冠状病毒(2019-nCoV)的核酸检测使用逆转录PCR技术。将待测样本处理后,先将样本RNA逆转录成cDNA,再以cDNA为模板进行扩增。请据此回答下列问题:(3)如表所示是用于2019-nCoV的cDNA扩增的两种引物序列。引物名称引物序列(5'—3')引物1TTCG引物2TCAC①引物1对应的模板链序列(3'—5')为

。②如图所示为cDNA的部分序列,引物1和引物2对应的位置是

(填“Ⅰ”“Ⅱ”“Ⅲ”或“Ⅳ”)

AAGCⅡ、Ⅲ[解析]

(3)①根据表中引物的信息可知,结合碱基互补配对原则,引物1对应的模板链序列为AAGC。②由于DNA聚合酶都是从5'端到3'端复制子链,因此引物应结合到模板的5'端,即图中的Ⅱ和Ⅲ。3.[2020·山东济宁三模]新型冠状病毒(2019-nCoV)的核酸检测使用逆转录PCR技术。将待测样本处理后,先将样本RNA逆转录成cDNA,再以cDNA为模板进行扩增。请据此回答下列问题:(4)PCR技术获取目的基因的优势是

。可大量扩增目的基因[解析]

(4)PCR技术的优势为特异性强、灵敏度高、操作简便、省时、可在体外大量复制DNA片段。因此PCR技术获取目的基因的优势是可大量扩增目的基因。3.[2020·山东济宁三模]新型冠状病毒(2019-nCoV)的核酸检测使用逆转录PCR技术。将待测样本处理后,先将样本RNA逆转录成cDNA,再以cDNA为模板进行扩增。请据此回答下列问题:(5)目前

(选填“能”或“不能”)利用2019-nCoV的遗传物质作为基因工程的载体,请说明原因:

。

。

。不能2019-nCoV的遗传物质是RNA,细胞生物的遗传物是DNA,目的基因无法整合到2019-nCoV的遗传物质上,且RNA无法在细胞中稳定存在[解析]

(5)因为载体的作用是将目的基因导入受体细胞,而细胞生物的遗传物质是DNA,不是RNA,因此目的基因无法整合到2019-nCoV的遗传物质上,且RNA无法在细胞中稳定存在,因此不能利用2019-nCoV的遗传物质作为基因工程的载体。考点三基因工程的应用与蛋白质工程基础自主梳理

素养全面提升一、基因工程的应用1.植物基因工程:培育抗虫转基因植物、抗病转基因植物和抗逆转基因植物;利用转基因改良植物的

。2.动物基因工程:用于提高动物

从而提高产品产量;用于改善畜产品的品质;用转基因动物生产药物;用转基因动物作为器官移植的

等。3.基因工程药物(1)方法:利用基因工程培育“

”来生产药品。(2)成果:利用“工程菌”可生产细胞因子、抗体、疫苗、激素等。品质生长速度供体工程菌一、基因工程的应用4.基因治疗(1)概念:把

导入病人体内,使该基因的

发挥功能,从而达到治疗疾病的目的,这是治疗遗传病的最有效的手段。(2)类型:体外基因治疗和

。正常基因表达产物体内基因治疗二、蛋白质工程1.概念基础:蛋白质分子的结构规律及其与

的关系。手段:基因修饰或

。结果:对现有蛋白质进行

或制造出一种

。生物功能基因合成改造新的蛋白质二、蛋白质工程2.基本途径mRNA

蛋白质【易错辨析】(1)Bt毒蛋白基因来源于苏云金芽孢杆菌,对哺乳动物有毒害作用。(

)(2)动物基因工程的实施主要是为了改善畜产品的品质,不一定是为了产生体型巨大的个体。 (

)(3)乳腺生物反应器是将药用蛋白基因导入动物的乳腺细胞中。 (

)[解析]

Bt毒蛋白基因对哺乳动物无毒害作用。√××[解析]乳腺生物反应器是将药用蛋白基因导入受精卵。【易错辨析】(4)由大肠杆菌工程菌获得人的干扰素可直接应用。 (

)(5)基因工程只能产生自然界已存在的蛋白质。 (

)[解析]人的干扰素合成后需要经过内质网和高尔基体的加工,而大肠杆菌细胞中没有内质网和高尔基体。×√【易错辨析】(6)蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作,定向改造分子的结构。 (

)[解析]蛋白质工程是指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,通过基因修饰或基因合成,对蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质,以满足人类的生产和生活的需求。×

图为蛋白质工程的基本流程,请据图回答下列问题:(1)请补充完整流程图:

、

、

。预期的蛋白质结构应有的氨基酸序列新的基因

(2)关于天然蛋白质的改造,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呢?

。原因是

。

。应该通过对基因的操作来实现对天然蛋白质的改造①蛋白质具有十分复杂的空间结构,基因的结构相对简单,容易改造;②改造后的基因可以遗传给下一代,被改造的蛋白质无法遗传

(3)蛋白质工程实施的难度很大,原因是蛋白质发挥功能必须依赖正确的高级结构,而这种高级结构往往十分复杂1.体外基因治疗与体内基因治疗的区别方法比较体外基因治疗体内基因治疗不同点途径从患者体内获得某种细胞→体外完成基因转移→筛选、细胞扩增→输入体内直接向患者体内组织细胞中转移基因特点操作复杂,但效果可靠方法较简单,但效果难以控制相同点都是将外源基因导入靶细胞,以纠正缺陷基因,目前两种方法都处于临床试验阶段2.蛋白质工程与基因工程的比较项目蛋白质工程基因工程区别过程预期蛋白质的功能→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(基因)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(续表)项目蛋白质工程基因工程区别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和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项目蛋白质工程基因工程联系

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(续表)角度一

基因工程的应用1.

[2020·广东广州模拟]如图是应用生物工程技术获得人们所需要的生物新品种或新产品的示意图。据图回答下列问题:据图回答下列问题:(1)在培育转人生长激素基因牛过程中,①过程需要的工具酶是

,②过程常用的方法是

。③过程先通过早期胚胎培养技术培养到

或囊胚阶段,然后可以采用

技术,培育出多头相同的转基因犊牛。

限制酶、DNA连接酶显微注射法桑椹胚胚胎分割[解析]

(1)在培育转人生长激素基因牛过程中,①过程为基因表达载体的构建,需要限制酶切割质粒和目的基因并用DNA连接酶将目的基因和质粒进行连接,②过程是将基因表达载体导入动物细胞的受精卵中,常用显微注射法。③过程是胚胎移植,先通过早期胚胎培养技术培养到桑椹胚或囊胚阶段,然后可以采用胚胎分割技术,培育出多头相同的转基因犊牛。据图回答下列问题:(2)prG能激发细胞不断分裂,通过基因工程导入该调控基因来制备单克隆抗体,Ⅱ是

细胞,Ⅲ代表的细胞具有

的特点。既能无限增殖,又能产生特异性抗体浆[解析]

(2)能产生单克隆抗体的细胞必须具备既能迅速大量增殖,又能产生专一的抗体的能力,由图可知,细胞Ⅱ本身具备产生抗体的能力,故为浆细胞。Ⅲ代表的细胞既能迅速大量增殖,又能产生专一的抗体。据图回答下列问题:(3)在抗虫棉的培育过程中,④过程中的受体细胞一般采用愈伤组织细胞,与叶肉细胞相比较,其优点是

,⑤过程采用的是

。若从个体水平检测抗虫棉是否培育成功,请写出具体的鉴定方法:

。

。愈伤组织的全能性高于叶肉细胞植物组织培养技术让害虫吞食转基因棉花的叶子,观察害虫的存活情况,以确定转基因棉花是否具有抗虫性状[解析]

(3)植物细胞具有全能性,愈伤组织的全能性比叶肉细胞高,因此在抗虫棉培育过程中,④过程中的受体细胞如果采用愈伤组织细胞其全能性更易表达(或分生能力强、分化程度低)。⑤过程采用的技术是植物组织培养技术。若从个体水平检测抗虫棉是否培育成功,可让害虫吞食转基因棉花的叶子,观察害虫的存活情况,从而判断转基因棉花是否具有抗虫性状。2.

基因工程的兴起给基因治疗带来了曙光。1990年9月,美国对一名患有严重复合型免疫缺陷综合征的4岁女童,实施了基因治疗。回答下列问题:(1)基因治疗是把

导入病人体内,使其表达产物发挥功能,从而达到治疗疾病的目的。先从病人体内获得淋巴细胞,进行培养,然后在体外完成基因转移,再将转移成功的细胞重新输入患者体内,这种方法称为

基因治疗。

正常基因体外[解析]

(1)基因治疗是把正常基因导入病人体内,使该基因的表达产物发挥功能,从而达到治疗疾病的目的。基因治疗分为体外基因治疗和体内基因治疗两种,题中4岁女童的治疗过程就是体外基因治疗的例子,即先从病人体内获得淋巴细胞,进行培养,然后在体外完成基因转移,再将转移成功的细胞重新输入患者体内,使正常基因表达,进而达到治疗的目的。(2)淋巴细胞的体外培养需要无菌、无毒的环境。保证培养细胞处于无菌、无毒环境的具体措施有

。

(至少写出两点)。目前使用的淋巴细胞通常为10代以内,原因是

。当贴壁的淋巴细胞生长到表面相互接触时,细胞就会停止分裂增殖,这种现象称为细胞的

。对培养液和所有培养用具进行无菌处理;在细胞培养液中添加一定量的抗生素;定期更换培养液能保持细胞正常的二倍体核型接触抑制[解析]

(2)细胞培养过程需要在无菌、无毒的环境中进行。为了创造上述条件,通常需要对培养液和所有培养用具进行无菌处理;并在细胞培养液中添加一定量的抗生素;还要做到定期更换培养液等。目前使用的淋巴细胞通常为10代以内,原因是10代以内的细胞能保持细胞正常的二倍体核型。动物细胞培养过程中会出现接触抑制的现象,具体表现为当贴壁的细胞生长到表面相互接触时,细胞就会停止分裂增殖。(3)体外导入目的基因的过程通常使用

法。若受体细胞中未检测出转入的目的基因的表达产物,可能的原因是

。花粉管通道法、农杆菌转化法、基因枪法和感受态细胞目的基因没有转录或者是目的基因转录完成却不能正常翻译[解析]

(3)将目的基因导入受体细胞通常采用花粉管通道法、农杆菌转化法、基因枪法和感受态细胞法等。在受体细胞成功导入目的基因的情况下,受体细胞中却未检测出目的基因的表达产物,可能是因为目的基因没有转录或者是目的基因转录完成却不能正常翻译。角度二

蛋白质工程3.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(P1)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。氨基酸序列(或结构)[解析]

(1)由题干信息可知改造蛋白质的功能,可通过改变蛋白质的结构实现。回答下列问题:(2)以P基因序列为基础,获得P1基因的途径有修饰

基因或合成

基因,所获得的基因表达时遵循中心法则,中心法则的内容可表示为

。PP1[解析]

(2)依据蛋白质工程的定义及题中信息可知获得P1基因的途径有修饰现有P基因或合成新P1基因。中心法则内容可表示为。回答下列问题:(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

,进而找到相对应的脱氧核苷酸序列,据此获得基因,在经表达、纯化获得蛋白质之后,还需要对蛋白质的

进行鉴定。设计预期的蛋白质结构[解析]

(3)蛋白质工程的基本途径:从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→找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋白质。通过蛋白质工程合成的蛋白质还需要进行生物活性的鉴定,即功能鉴定,看是否达到人们的需求。推测应有的氨基酸序列生物功能考点四DNA的粗提取与鉴定基础自主梳理

素养全面提升1.实验原理0.14

NaCl2.操作流程DNA蒸馏水NaCl溶液酒精二苯胺蓝色【易错辨析】(1)用不同浓度的NaCl溶液反复溶解与析出DNA可去除蛋白质。 (

)(2)提取DNA时,如果没有鸡血材料,可用猪血代替。 (

)(3)洗涤剂能瓦解细胞膜并增加DNA在NaCl溶液中的溶解度。 (

)[解析]猪为哺乳动物,其成熟红细胞中没有细胞核。√××[解析]洗涤剂不能增加DNA在NaCl溶液中的溶解度。【易错辨析】(4)将制备的含有DNA的滤液加入60~75℃的恒温水浴箱中保温10~15min,可以将DNA析出。(

)(5)实验中两次使用蒸馏水的目的不同。 (

)(6)在DNA的粗提取与鉴定实验中,将丝状物溶解在2mol/LNaCl溶液中,加入二苯胺试剂即呈蓝色。 (

)[解析]由于DNA和蛋白质对高温耐受性的不同,60~75℃的恒温水浴能去除滤液中的蛋白质杂质。√××[解析]用二苯胺鉴定DNA时,需沸水浴加热。

图为“DNA粗提取和鉴定”实验的相关操作,请仔细观察并分析:(1)操作①和④都是加入蒸馏水,其目的一样吗?不一样。①是使鸡血细胞吸水涨破释放出核物质;④是稀释NaCl溶液使其浓度接近0.14mol/L,去除溶于低浓度NaCl溶液的杂质

图为“DNA粗提取和鉴定”实验的相关操作,请仔细观察并分析:(2)操作②中加入体积分数为95%的冷酒精的目的是什么?此时搅拌要注意什么?析出DNA,去除其中溶于酒精的杂质,这时搅拌要沿一个方向,轻缓地进行

图为“DNA粗提取和鉴定”实验的相关操作,请仔细观察并分析:(3)操作③中的黏稠物是如何获取的?加入2mol/LNaCl溶液的目的是什么?黏稠物是经过单层纱布过滤获得的;加入2mol/LNaCl溶液的目的是使DNA再次溶解1.

DNA和蛋白质在不同NaCl溶液中溶解度的比较项目2mol/LNaCl溶液0.14mol/LNaCl溶液溶解规律DNA溶解析出蛋白质部分发生盐析沉淀溶解

NaCl溶液浓度从2mol/L逐渐降低的过程中,溶解度逐渐增大2.

DNA的粗提取与鉴定中的“2、3、4”加蒸馏水2次

(1)加到鸡血细胞液中,使血细胞吸水破裂

(2)加到含DNA的2mol/L的NaCl溶液中,使NaCl溶液的物质的量浓度下降到0.14mol/L,使DNA析出用纱布过滤3次

(1)过滤血细胞破裂液,得到含细胞核物质的滤液

(2)滤取0.14mol/L的NaCl溶液中析出的DNA(黏稠物)

(3)过滤溶有DNA的2mol/L的NaCl溶液（续表）4次使用NaCl溶液

(1)加2mol/L的NaCl溶液,溶解提取的细胞核物质

(2)用0.14mol/L的NaCl溶液使DNA析出

(3)用2mol/L的NaCl溶液,溶解滤取的DNA黏稠物

(4)用2mol/L的NaCl溶液,溶解丝状物用于鉴定DNA[2020·安徽合肥肥东中学调研]如图为“DNA的粗提取和鉴定”实验过程中的一些重要操作示意图,请分析回答有关问题:(1)正确的操作顺序是

(用字母和箭头表示)。C→B→E→D→A[解析]

(1)DNA的粗提取与鉴定实验中,正确的操作顺序是实验材料的选取→破碎细胞,获取含DNA的滤液→去除滤液中的杂质→DNA的析出与鉴定,所以正确的操作顺序是C→B→E→D→A。(2)图中C、E步骤都加入蒸馏水,但其目的不同,分别是

和

。加速细胞的破裂降低NaCl溶液的浓度,使DNA析出[解析]

(2)C步骤加入蒸馏水是为了让鸡血细胞吸水,加速细胞的破裂,释放细胞核内容物;DNA在0.14mol/L的NaCl溶液中溶解度最低,E步骤加入蒸馏水是为了降低NaCl溶液的浓度,使DNA析出。(3)图中A步骤中所用酒精必须是经过

的,该步骤的目的是

。充分预冷提取含杂质较少(或较纯净)的DNA[解析]

(3)A步骤是为了析出较纯净的DNA,去除杂质蛋白,所用酒精必须经过充分预冷才能使用。(4)为鉴定A中所得到的丝状物的主要成分是否为DNA,可滴加

试剂后沸水浴,如果出现

,则证明该丝状物的主要成分为DNA。二苯胺蓝色[解析]

(4)DNA遇二苯胺变蓝,滴加二苯胺试剂后沸水浴5min,如果出现蓝色,则证明该丝状物的主要成分为DNA。经典真题•高考预测1.[2020·全国卷Ⅲ]W是一种具有特定功能的人体蛋白质。某研究小组拟仿照制备乳腺生物反应器的研究思路,制备一种膀胱生物反应器来获得W,基本过程如图所示。回答下列问题:(1)步骤①中需要使用的工具酶有

。步骤②和③所代表的操作分别是

和

。步骤④称为

。限制性核酸内切酶、DNA连接酶显微注射体外培养胚胎移植[解析]

(1)步骤①是基因表达载体的构建,需要使用的工具酶有限制性核酸内切酶和DNA连接酶;步骤②是把含有目的基因即W基因的表达载体导入受体细胞受精卵中,一般采用显微注射技术;步骤③是在体外进行早期胚胎培养,采用体外培养技术;步骤④是把发育到桑椹胚或囊胚时期的胚胎移植到代孕母体内的过程,称为胚胎移植。回答下列问题:(2)与乳腺生物反应器相比,用膀胱生物反应器生产W的优势在于不受转基因动物的

(答出2点即可)的限制。性别、年龄[解析]

(2)利用乳腺生物反应器获得W物质只能是在雌性生物泌乳期,而膀胱生物反应器不受转基因动物的性别和年龄的影响。回答下列问题:(3)一般来说,在同一动物个体中,乳腺上皮细胞与膀胱上皮细胞的细胞核中染色体DNA所含的遗传信息

(填“相同”或“不同”),原因是

。相同两种上皮细胞都是体细胞,且来源于同一个受精卵[解析]

(3)一般来说,在同一动物个体中,乳腺上皮细胞与膀胱上皮细胞的细胞核中染色体DNA所含的遗传信息是相同的,因为两种细胞来源于同一个受精卵。回答下列问题:(4)从上述流程可知,制备生物反应器涉及胚胎工程,胚胎工程中所用到的主要技术有

(答出2点即可)。体外受精、胚胎移植[解析]

(4)由题干信息可知,制备生物反应器涉及胚胎工程,胚胎工程中所用到的主要技术有胚胎移植、体外受精等。2.

[2020·山东卷]水稻胚乳中含直链淀粉和支链淀粉,直链淀粉所占比例越小糯性越强。科研人员将能表达出基因编辑系统的DNA序列转入水稻,实现了对直链淀粉合成酶基因(Wx基因)启动子序列的定点编辑,从而获得了3个突变品系。(1)将能表达出基因编辑系统的DNA序列插入Ti质粒构建重组载体时,所需的酶是

,重组载体进入水稻细胞并在细胞内维持稳定和表达的过程称为

。限制性核酸内切酶和DNA连接酶转化[解析]

(1)将能表达出基因编辑系统的DNA序列插入Ti质粒构建重组载体时,所需的酶是限制性核酸内切酶和DNA连接酶。重组载体进入水稻细胞并在细胞内维持稳定和表达的过程称为转化。2.

[2020·山东卷]水稻胚乳中含直链淀粉和支链淀粉,直链淀粉所占比例越小糯性越强。科研人员将能表达出基因编辑系统的DNA序列转入水稻,实现了对直链淀粉合成酶基因(Wx基因)启动子序列的定点编辑,从而获得了3个突变品系。(2)根据启动子的作用推测,Wx基因启动子序列的改变影响了

,从而改变了Wx基因的转录水平。与野生型水稻相比,3个突变品系中Wx基因控制合成的直链淀粉合成酶的氨基酸序列

(填“发生”或“不发生”)改变,原因是

。

RNA聚合酶与启动子的识别和结合不发生编码直链淀粉合成酶的碱基序列中不含启动子[解析]

(2)启动子是一段有特殊结构的DNA片段,位于基因的首端,它是RNA聚合酶识别和结合的部位。Wx基因启动子序列的改变影响了RNA聚合酶与启动子的识别和结合,从而改变了Wx基因的转录水平。与野生型水稻相比,由于3个突变品系中编码直链淀粉合成酶的基因碱基序列中不含启动子(题干中指出只对Wx基因的启动子序列进行定点编辑),所以突变品系中Wx基因控制合成的直链淀粉合成酶的氨基酸序列不发生改变。2.

[2020·山东卷]水稻胚乳中含直链淀粉和支链淀粉,直链淀粉所占比例越小糯性越强。科研人员将能表达出基因编辑系统的DNA序列转入水稻,实现了对直链淀粉合成酶基因(Wx基因)启动子序列的定点编辑,从而获得了3个突变品系。(3)为检测启动子变化对Wx基因表达的影响,科研人员需要检测Wx基因转录产生的mRNA(WxmRNA)的量。检测时分别提取各品系胚乳中的总RNA,经

过程获得总cDNA。通过PCR技术可在总cDNA中专一性地扩增出Wx基因的cDNA,原因是

。

。

逆转录(或反转录)引物是根据Wx基因的一段已知序列设计合成的(或引物能与Wx基因的cDNA特异性结合)[解析]

(3)为检测启动子变化对Wx基因表达的影响。科研人员需要检测Wx基因转录产生的mRNA的量。检测时分别提取各品系胚乳中的总RNA,经逆转录(反转录)过程获得总cDNA。由于引物是根据Wx基因的一段已知序列设计合成的(引物能与Wx基因的cDNA特异性结合),所以通过PCR技术,可在总cDNA中专一性扩增出Wx基因的cDNA。2.

[2020·山东卷]水稻胚乳中含直链淀粉和支链淀粉,直链淀粉所占比例越小糯性越强。科研人员将能表达出基因编辑系统的DNA序列转入水稻,实现了对直链淀粉合成酶基因(Wx基因)启动子序列的定点编辑,从而获得了3个突变品系。(4)各品系WxmRNA量的检测结果如图8所示,据图推测糯性最强的品系为

,原因是

。

。

品系3的WxmRNA最少,控制合成的直链淀粉合成酶最少,品系3直链淀粉合成量最少,糯性最强[解析]

(4)依据题干信息可知,直链淀粉所占比例越小,糯性越强。分析图示结果可知,品系3的WxmRNA最少,控制合成的直链淀粉合成酶最少,直链淀粉合成量最少,故品系3糯性最强。3.

[2020·安徽皖南八校押题卷]将人X基因表达载体导入T细胞,可促进T细胞的增殖分化,促进淋巴因子分泌,增强效应T细胞的杀瘤活性。回答下列问题:(1)基因工程中使用的载体,除质粒外,还有

、

等。

λ噬菌体的衍生物动植物病毒[解析]

(1)基因工程常用的三种载体分别是质粒、λ噬菌体的衍生物和动植物病毒。3.

[2020·安徽皖南八校押题卷]将人X基因表达载体导入T细胞,可促进T细胞的增殖分化,促进淋巴因子分泌,增强效应T细胞的杀瘤活性。回答下列问题:(2)构建的X基因表达载体的组成有X基因、复制原点、

(答出3点)等,将X基因表达载体导入T细胞常采用的方法是

。

启动子、终止子、标记基因显微注射法[解析]

(2)基因表达载体包括启动子、终止子、标记基因、目的基因、复制原点,将目的基因导入动物细胞的常用方法为显微注射法。3.

[2020·安徽皖南八校押题卷]将人X基因表达载体导入T细胞,可促进T细胞的增殖分化,促进淋巴因子分泌,增强效应T细胞的杀瘤活性。回答下列问题:(3)检测X基因在T细胞中是否翻译出蛋白X,可采用

法,若出现

,则成功翻译。

抗原—抗体杂交杂交带[解析]

(3)检测目的基因是否表达出相应的蛋白质,应用抗原—抗体杂交技术,若出现杂交带,则证明目的基因表达出了相应蛋白质。3.

[2020·安徽皖南八校押题卷]将人X基因表达载体导入T细胞,可促进T细胞的增殖分化,促进淋巴因子分泌,增强效应T细胞的杀瘤活性。回答下列问题:(4)研究表明,正常机体的T细胞导入X基因表达载体后抗体数量明显增多,原因是

。

。

正常机体的T细胞导入基因X表达载体后,促进T细胞分泌淋巴因子,进而促进B细胞增殖、分化为浆细胞,从而产生更多的抗体[解析]

(4)正常机体的T细胞在导入X基因表达载体后,可促进T细胞分泌淋巴因子,进而促进B细胞增殖、分化为浆细胞,从而产生更多的抗体。1.重要概念(1)P1基因工程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)P9目的基因:主要是指编码蛋白质的基因,也可以是一些具调控作用的因子。(3)P9基因文库是指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。1.重要概念(4)P9基因组文库是指包含了一种生物所有的基因的基因文库。(5)P9部分基因文库是指只包含了一种生物的一部分基因的基因文库。(6)P10用某种生物发育的某个时期的mRNA反转录产生的多种互补DNA(也叫cDNA)片段,与载体连接后储存在一个受体菌群中,这个受体菌群体就叫作这种生物的cDNA文库。1.重要概念(7)P12转化是指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。(8)P27蛋白质工程是指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,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,以满足人类生产和生活的需求。2.边角知识(1)P2艾弗里等人通过不同类型肺炎双球菌的转化实验,不仅证明了生物的遗传物质是DNA,还证明了DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体。(2)P3博耶(H.Boyer)和科恩(S.Cohen)将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后导入大肠杆菌细胞中进行了表达。该研究证明了质粒不仅可以作为基因工程的载体,重组DNA还可以进入受体细胞,外源基因可以在原核细胞中成功表达,并实现物种之间的基因交流。2.边角知识(3)P6在进行基因工程操作中,真正被用作载体的质粒,都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的。(4)P13由于原核生物具有一些其他生物没有的特点:繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等,因此,早期的基因工程操作都用原核生物作为受体细胞,其中以大肠杆菌应用最为广泛。(5)P21工程菌是指通过基因工程的方法,使外源基因得到高效率表达的菌类细胞株系。2.边角知识(6)P21乳腺生物反应器(乳房生物反应器)是指科学家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,通过显微注射等方法,导入哺乳动物的受精卵中,然后,将受精卵送入母体内,使其生长发育成的转基因动物。2.边角知识(7)P22干扰素是动物或人体细胞受到病毒侵染后产生的一种糖蛋白,几乎能抵抗所有病毒引起的感染。(8)P23基因治疗是把正常基因导入病人体内,使该基因的表达产物发挥功能,从而达到治疗疾病的目的。1.人类复合型免疫缺陷症患者体内缺失腺苷酸脱氨酶(ADA)的基因,导致体内缺乏腺苷酸脱氨酶。随着基因工程的不断发展,科学家利用基因治疗治愈了人类复合型免疫缺陷症,过程如图所示