复习基因工程的应用蛋白质工程的崛起

复习基因工程的应用蛋白质工程的崛起〔1〕来源：转基因的________。〔2〕成果：__________、抗体、_____、激素等。〔3〕作用：预防和治疗__________、心血管疾病、________、各种传染病、糖尿病、类风湿等疾病。〔1〕方法：把_________导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能。〔2〕效果：治疗________的最有效的手段。〔3〕分类：______基因治疗和______基因治疗。工程菌细胞因子人类肿瘤遗传病正常基因遗传病体内体外疫苗〔1〕来源：转基因的________。〔2〕成果：__________、抗体、_____、激素等。〔3〕作用：预防和治疗__________、心血管疾病、________、各种传染病、糖尿病、类风湿等疾病。〔1〕方法：把_________导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能。〔2〕效果：治疗________的最有效的手段。〔3〕分类：______基因治疗和______基因治疗。工程菌细胞因子人类肿瘤遗传病正常基因遗传病体内体外疫苗二、蛋白质工程〔1〕根底：蛋白质分子的__________及其与生物功能的关系。〔2〕操作：__________或基因合成。〔3〕结果：改造了现有蛋白质或制造出____________。〔4〕目的：满足人类的_____________的需求。从预期的____________出发→设计预期的__________→推测应有的___________→找到相对应的_______________(基因)→基因表达→产生需要的蛋白质。构造规律基因修饰新的蛋白质生产和生活蛋白质功能蛋白质构造氨基酸序列脱氧核苷酸序列基因工程的应用成果〔1〕概念：①乳腺生物反响器是指将外源基因在哺乳动物的乳腺中特异表达，利用动物的乳腺组织生产药物蛋白。②工程菌是指用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类细胞株系。〔2〕两者的区别：比较项目乳腺生物反应器工程菌基因结构基因表达受体细胞导入目的基因的方式动物基因的构造与人类基因的构造根本一样细菌或酵母菌等生物基因的构造与人类基因的构造有较大差异合成的药物蛋白与天然蛋白质一样细菌细胞内没有内质网、高尔基体等细胞器,产生的药物蛋白可能没有活性动物的受精卵微生物细胞显微注射法感受态细胞法比较项目乳腺生物反应器工程菌生产条件药物提取生产设备不需严格灭菌,温度等外界条件对其影响不大需严格灭菌,严格控制工程菌所需的温度、pH、营养物质浓度等外界条件从动物乳汁中提取从微生物细胞中提取畜牧业生产,加提取设备工业生产,设备精良原理操作过程进展基因治疗基因诊断基因表达碱基互补配对利用正常基因导入有基因缺陷的细胞中,以表达出正常性状来治疗临床实验制作特定DNA探针与病人样品DNA混合分析杂交带情况临床应用【高考警示钟】操作成功的应该是雌性个体，个体本身的繁殖速度较高，泌乳量、蛋白含量等都是应该考虑的因素。基因治疗是把正常基因导入受体细胞中，以表达正常产物从而治疗疾病，对原来细胞中存在缺陷的基因没有去除或改变。【典例训练1】动物乳腺生物反响器是基于转基因技术平台，将外源基因导入动物组织中并定位表达于动物乳腺，使哺乳动物成为“批量生产药物的工厂〞。如图是利用乳腺生物反响器生产某种药用蛋白的流程图，请答复以下问题：(1)完整的基因表达载体除了图中所示构造，还应有_________等。基因表达载体导入受体细胞最常用的方法有：_________〔植物〕、_________〔动物〕。〔2〕目的基因的获取与基因表达载体的构建都需要用到的工具酶是_________，有何特点？__________________。〔3〕过程②形成的胚胎可以用_________技术来检测是否含有药用蛋白基因。〔4〕除利用乳腺、膀胱等生物反响器外，人们还可以利用_________、_________等方法来生产上述物质，而传统生产上述药品是_________中提取，存在的缺点是_______________。【解题指南】借转基因动物生产药物的相关知识来考察基因工程的工具和操作过程。〔1〕载体的组成必须具备表达的调控序列和筛选的标记基因。〔2〕工程菌与动物细胞代谢的环境必须是无菌条件。【解析】〔1〕基因工程中基因表达载体由载体和目的基因组成，完整的基因表达载体有以下构成局部：复制原点、启动子、终止子和标记基因。基因表达载体导入受体细胞常用的方法有植物：农杆菌转化法〔最常用〕、花粉管通道法、基因枪法；动物：显微注射法。〔2〕目的基因与载体构建基因表达载体的前提是二者具有一样的黏性末端，要产生一样的黏性末端必须用同种限制酶来切割，因为酶具有专一性，只有用同种限制酶切割才能保证产生一样的黏性末端。〔3〕在胚胎时期导入的目的基因还未表达，不可能从产物上来检测，所以不能用抗原-抗体杂交，也不能用DNA与RNA分子杂交，只能用DNA分子杂交，胚胎细胞均来自同一受精卵，所含的遗传物质一样，假设含有导入的目的基因，通过DNA分子杂交就能出现杂交带，从而证明了目的基因已经导入。〔4〕乳腺生物反响器和膀胱生物反响器是转基因动物生产药物的新方法，传统生产多以微生物发酵工程或动物细胞工程为主要方法，但由于受操作条件相对较苛刻等的限制，所以价格较高。答案：〔1〕终止子、标记基因农杆菌转化法显微注射法〔2〕限制酶专一性〔3〕DNA分子杂交〔4〕工程菌培养动物细胞培养直接从生物组织、细胞或血液由于受操作条件相对较苛刻等的限制，价格十分昂贵【互动探究】③过程可能涉及哪些生物技术？提示：早期胚胎培养、胚胎移植、胚胎分割。分析：受精卵细胞发育成个体，需要在体外进展早期胚胎培养，然后移植到同期发情处理的雌羊的子宫内继续发育，为得到多只羊可能还需要胚胎分割技术。蛋白质工程与基因工程

比较蛋白质工程基因工程区别过程目的结果联系从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质构造→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,获得人类所需的生物类型或生物产品可生产自然界没有的蛋白质原则上只能生产自然界已存在的蛋白质(1)蛋白质工程是在基因工程根底上延伸出来的第二代基因工程(2)基因工程能为蛋白质工程提供理论及技术支持,蛋白质工程可对基因工程中所需的某些酶进展修饰、改造,使之更符合需要【典例训练2】干扰素是动物体内合成的一种蛋白质，可以用于治疗病毒感染和癌症，但体外保存相当困难，如果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，就可在-70℃条件下保存半年，给广阔患者带来福音。〔1〕蛋白质的合成是受基因控制的，因此获得能够控制合成“可以保存的干扰素〞的基因是生产的关键，依据蛋白质工程原理，设计实验流程，让动物生产“可以保存的干扰素〞：设计推测合成〔2〕基因工程和蛋白质工程相比较，基因工程在原则上只能生产_______________的蛋白质，不一定符合_______________需要。而蛋白质工程是以蛋白质分子的构造规律及其与生物功能的关系作为根底，通过_______________或_______________，对现有蛋白质进展_______________或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活需要。〔3〕蛋白质工程实施的难度很大，原因是蛋白质具有十分复杂的_______________构造。〔4〕对天然蛋白质进展改造，应该直接对蛋白质分子进展操作，还是通过对基因的操作来实现？________________________________________________________________________。原因是：_________________________________________________________________________________________________。【解题指南】对蛋白质工程的实验流程的理解。〔1〕明确蛋白质工程的实质是根据蛋白质预期功能推测出相对应的脱氧核苷酸序列。〔2〕明确蛋白质工程是通过改造基因来改造蛋白质。【解析】〔1〕蛋白质工程的根本流程为根据预期的蛋白质功能推测出蛋白质构造及控制该蛋白质的基因的脱氧核苷酸序列。〔2〕蛋白质工程的实质是通过对基因改造或修饰制造自然界不存在的符合人们生产和生活需要的蛋白质。〔3〕蛋白质的空间构造十分复杂，很难根据预期功能来预测出空间构造。〔4〕基因控制蛋白质的合成，对基因的改造相当于间接改造了蛋白质。答案：〔1〕预期的蛋白质功能预期的蛋白质构造应有的氨基酸序列相对应的脱氧核苷酸序列〔基因〕〔2〕自然界已存在人类生产和生活基因修饰基因合成改造〔3〕空间〔或高级〕〔4〕应该通过对基因的操作来实现对天然蛋白质的改造首先，任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因也就是对蛋白质进展了改造，而且改造过的蛋白质可以通过改造过的基因遗传下去。如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造过的蛋白质分子也无法遗传；其次，对基因进展改造比对蛋白质直接进展改造要容易操作，难度要小得多1.阅读以下资料，完成各题。Ⅰ．一个眼科专家小组将能够产生“探色〞蛋白质的基因注入两只患有色盲症的猴子眼中，帮助这些动物第一次看到红色和绿色。Ⅱ．一些研究人员一直建议使用冰冻猛犸象尸体的皮肤或毛发“克隆〞猛犸象。Ⅲ．一些学者假想将经过改造的转基因植物作为改造某些自然条件恶劣地区的先锋植物。〔1〕资料Ⅰ所采用的技术手段是____________工程，这一技术大体可以分为四个阶段：目的基因的提取→基因表达载体的构建→_____________________→目的基因的检测与鉴定。一个基因表达载体的组成除了目的基因外，还必须有____________、____________以及标记基因。〔2〕以下是某些研究人员设想的利用冰冻猛犸象尸体的皮肤或毛发复活猛犸象的过程：第一步：从已灭绝的动物身上提取DNA，对片段进展排序和组装以获得完整基因组。第二步：利用获得的基因组在数量合理的染色体内重建已灭绝动物的DNA。第三步：将染色体“打包〞植入一个人造细胞核，而后将细胞核注入来自相配替代品的卵子。第四步：胚胎植入现代象子宫内，使之顺利发育成幼兽。其中第四步运用的技术手段是______________________技术。〔3〕资料Ⅲ中采用的措施主要可能造成_______________两方面的平安问题。该过程应用的主要生物技术是____________。【解析】〔1〕从四个阶段的内容提示上分析，将外源基因导入猴子体内表达的技术手段应该是基因工程。基因工程的四个操作步骤为：目的基因的提取；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。表达载体的组成包括：目的基因、启动子、终止子、标记基因等。〔2〕将体外操作完成的胚胎移入子宫内，以得到胚胎发育的良好条件，是胚胎移植的标准操作。〔3〕改造的先锋植物一旦入侵到农田中将造成严重的生态问题，如威胁其他生物的生存等。该过程是由细胞得到个体的过程，为植物组织培养过程。答案：〔1〕基因将目的基因导入受体细胞启动子终止子〔2〕胚胎移植〔3〕生物平安、环境平安植物组织培养2.〔2021·龙岩模拟〕如图是利用奶牛乳汁生产人血清白蛋白的图解，根据以下图答复：〔1〕在形成图中③的过程中，我们称②为________________，获取②的途径主要有__________________________________。〔2〕有人对这种牛奶不敢食用，人们对这种转基因食品的担忧表现在______________________、___________________、___________________________。〔3〕人血清白蛋白的生产说明该工程突破了自然界物种之间的________________，在基因表达载体中，人的血清白蛋白基因前端必须要有__________________。〔4〕对①处理后的分散细胞进展培养，通常要在培养液中添加一定量的___________，此外应定期更换___________，以便保证被培养的细胞处于___________的环境中。【解析】〔1〕②血清白蛋白基因是目的基因，获取目的基因的途径主要有3个：一是从相应生物的基因文库中获取，二是利用体外PCR技术大量扩增，三是基因比较小，核苷酸序列，可以用化学方法直接人工合成。〔2〕人们对转基因食品的担忧表现在：担忧出现滞后效应、担忧出现新的过敏原、担忧营养成分改变等。〔3〕利用奶牛乳汁生产人血清白蛋白，突破了自然界物种之间的生殖隔离；启动子是一段有特殊构造的DNA片段，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，翻译出蛋白质，故在基因表达载体中，人血清白蛋白基因前端必须要有启动子。〔4〕动物细胞培养首先应保证被培养的细胞处于无菌、无毒的环境；通常还要在细胞培养液中添加一定量的抗生素，以防培养过程中的污染；此外，应定期更换培养液，以便去除代谢产物，防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害。答案：〔1〕目的基因从基因文库中获取、PCR技术扩增、人工合成〔2〕担忧出现滞后效应担忧出现新的过敏原担忧营养成分改变〔3〕生殖隔离启动子〔4〕抗生素培养液无菌、无毒3.抗旱植物体内的抗旱基因为R，旱敏基因为r。研究说明，多数抗旱农作物能通过细胞代谢产生一种代谢产物，调节根部细胞内的渗透压，此代谢产物在叶肉细胞内很难找到。〔1〕抗旱农作物的叶肉细胞内难以找到与抗旱有关的代谢产物的原因是____________________________。〔2〕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。请据图分析答复：①图中扩增基因常用的方法是_________。假设已提取到某抗旱植物Rr的叶肉细胞总DNA，_____〔“能〞或“不能〞〕以DNA为模板直接扩增抗旱基因，扩增过程中寻找抗旱基因的位置依靠______________。②图中处理基因获取单链DNA常用的方法有_______________。③滤膜上D