课件88张PPT。教师用书独具演示●课标解读
1．简述基因工程的诞生过程和发展历程。
2．说出基因工程的基本工具的特点及作用。
3．简述基因工程的一般过程与技术。
●教学地位
1．基因工程技术是现代生物技术的核心技术。本节主要内容包括基因工程的三种操作工具和五个操作步骤。基因工程的三种操作工具是：限制性核酸内切酶、DNA连接酶和基因载体，要理解三种操作工具的作用和特点。基因工程的五个操作步骤包括：获取目的基因、制备重组DNA分子、转化受体细胞、筛选出获得目的基因的受体细胞、培养受体细胞并诱导目的基因的表达，要理解每一步的原理和方法。2．近三年高考中，试题主要以信息材料或流程图为载体，考查基因工程的操作工具、基因工程的原理及其在工农业生产和实践中的应用及训练学生的图文转换能力，试题多以简述填充题、图解题为主。
●教法指导
1．巧妙运用插图及多媒体课件，化“抽象”为“形象”。对于基因工程，学生接触得少，只运用文字来教学会感到很抽象。如对基因工程三种操作工具的教学，可采取动画展示，结合图文提出相应问题，诱导学生思考，从而把学习的注意力从简单的死记硬背引导到分析、批判、创新等有利于学生终身发展的能力上来。2．模型建构 精讲点拨。 对三种工具逐个进行讲解并以EcoR Ⅰ为例构建重组DNA分子模型，体会基因的剪切、拼接、缝合的道理。(1)利用课前准备的材料模拟限制酶EcoR Ⅰ对DNA进行切割。(2)用同一种限制酶对两个DNA片段模型进行切割并缝合。(3)进行目的基因、环状DNA的切割及两者的拼接。
3．通过课件动画缓慢展示基因工程的操作流程，并让学生思考每一步的操作方法和原理。对于重组质粒是否导入受体细胞的筛选可采取打比喻的方法引入即入境时是否携带有效证件(“重组质粒”)等。4．可通过设计某一转基因生物，将基因工程的操作程序有机地串联起来。例如，通过抗软化番茄的培育过程让学生具体理解基因工程操作的步骤。●新课导入建议
1．先提出几个问题：能否让植物也发出萤火虫般美丽的萤光？能否让猪体内生产出人血蛋白？能否让细菌产生出人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物？创造一种令人心神向往的意境。然后指出把这样的奇思妙想变为现实的是20世纪70年代兴起的高新科技——基因工程。那么，基因工程这个凝聚着众多科学家心血的技术到底是怎么进行的呢？导入课题。2．多媒体展示学生课前收集到的日常生活中基因工程的应用实例。列举几种生物的不同性状并由此提出假设——能不能使本身没有某个性状的生物具有某个性状呢？如让禾本科植物能够固定氮气？答案是肯定的，那就是能定向改造生物的基因工程。●教学流程设计演示结束基因工程的诞生和发展 DNA是遗传物质 遗传密码 限制性核酸内切酶 DNA连接酶 质粒 体外重组 表达 开始期 发展期 实际应用期 基因工程的概念 “剪切” “拼接” 重新组合 基因 分离 受体细胞 复制 表达 基因产物 基因工程的工具 核苷酸 磷酸二酯键 DNA分子 黏性末端 平口末端 重组DNA分子 外源基因 噬菌体 动、植物病毒 环状DNA 遗传标记 基因 细菌 低分子量 基因工程的一般过程与技术 目的基因 重组DNA分子 转化 获得目的基因 目的基因功能表达 基因文库 PCR技术 化学方法 目的基因 启动子 目的基因的载体 选择标记基因 获得重组DNA分子 获得重组DNA分子 表达产物 基因工程产品 大肠杆菌 质粒 染色体 修饰和加工 3．天然的质粒可直接用作基因工程的载体。(×)
【提示】 天然的质粒DNA分子并不完全具备载体的条件，需经人工改造后才能用于基因工程操作。
4．重组DNA分子中的标记基因的作用是用于筛选获得重组DNA分子的受体细胞。(√)基因工程的工具 【问题导思】
①基因工程中常用的工具有哪些？各有什么作用？
②作为运载目的基因的载体应具有什么特点？
1．限制性核酸内切酶——“分子手术刀”
(1)存在：限制性核酸内切酶简称限制酶，主要存在于微生物细胞中，如细菌、酵母菌等。(2)作用特点
①主要切割外源DNA，而对自身的DNA不起作用，达到保护自身的目的。
②只能识别双链DNA分子中特定的核苷酸序列。
③只能在特定的部位进行切割，切割位点一般具有反向重复序列。
(3)作用部位
限制性核酸内切酶识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键断开。
(4)作用结果：形成黏性末端或平口末端。(5)限制性核酸内切酶与DNA解旋酶的比较
①相同点：都作用于DNA分子。
②不同点
a．作用部位不同：前者作用于磷酸与脱氧核糖之间的磷酸二酯键，而后者作用于碱基对之间的氢键。
b．作用结果不同：限制性核酸内切酶使DNA分子特定部位的2个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，从而切割DNA分子；DNA解旋酶是把双链DNA分子的碱基对间的氢键打开使双链DNA成为两个互补的单链DNA分子。2．DNA连接酶——“分子针线”
(1)作用：将两个DNA片段连接起来，形成磷酸二酯键。
(2)种类
①E.coli DNA连接酶：连接互补的黏性末端。
②T4DNA连接酶：连接互补的黏性末端或平口末端。(3)DNA连接酶与DNA聚合酶的比较(4)DNA连接酶与限制性核酸内切酶的比较
①区别
②两者的关系可表示为：3．载体——运载工具
(1)载体的作用：一是用它作为运载工具，将目的基因导入受体细胞中去；二是利用它在受体细胞内对目的基因进行大量的复制(称为克隆)。
(2)作为载体必须具备的条件
①在受体细胞中能保存下来并能大量复制。
②有多个限制性核酸内切酶切点，而且每种酶的切点最好只有一个。
③有一定的标记基因，便于进行筛选。
④对受体细胞无害。(3)类型
①质粒，它是存在于细菌或酵母菌细胞质中的一种很小的环状DNA分子，结构简单，独立于染色体或拟核之外，具有自我复制能力。
②病毒，包括噬菌体、植物病毒和动物病毒。
一般来说，天然载体往往不能满足人类的所有需求，因此在基因工程操作中，真正被用作载体的，大都是在天然载体的基础上进行过人工改造的。(3)图中甲和乙经过相应操作均形成两个片段，切口的类型分别为________、________。甲中限制性核酸内切酶的切点是______之间，乙中限制性核酸内切酶的切点是________之间。
(4)由图解可以看出，限制性核酸内切酶的作用特点是
______________________________________________。
(5)如果甲中G碱基发生基因突变，可能发生的情况是
______________________________________________。【审题导析】 (1)限制性核酸内切酶EcoRⅠ和HpaⅠ特异性识别的碱基序列分别是GAATTC和GTTAAC。
(2)两种限制性核酸内切酶切割DNA后，切口的类型分别为黏性末端和平口末端。
【精讲精析】 从图解可以看出，甲和乙代表的是不同的DNA片段，在相应的限制性核酸内切酶(EcoRⅠ、HpaⅠ)的作用下，在特定的位点被切割成两部分。前者是在识别序列的中心轴线两侧分别切开，形成的末端是黏性末端；后者是在识别序列的中心轴线处切开，形成的末端是平口末端。【答案】 (1)有特殊脱氧核苷酸序列的DNA片段 (2)两种不同的限制性核酸内切酶 (3)黏性末端 平口末端 G、A A、T (4)能识别双链DNA分子的特定脱氧核苷酸序列，并从特定的位点将DNA分子切割 (5)限制性核酸内切酶不能识别切割位点获得目的基因的方法 【问题导思】
①获取目的基因常见的方法有哪些？
②PCR技术的原理是什么？1．获取目的基因的三种方法2．提取目的基因的方法比较3．提取目的基因的三种方法的应用情况
(1)如果不知道目的基因的核苷酸序列，可以通过构建基因文库的方法，即通过用受体菌储存并扩增目的基因后，从基因文库中去获取目的基因。
(2)如果知道目的基因的核苷酸序列，而且基因比较小，可以通过DNA合成仪利用化学方法人工合成。
(3)如果知道扩增目的基因及两端的核苷酸序列，而且基因又比较大，则可以通过PCR技术扩增目的基因。【精讲精析】 PCR技术利用的是DNA双链复制原理。即将DNA双链之间的氢键打开，变成单链DNA，作为聚合反应的模板。反转录法是以目的基因转录成的信使RNA为模板，在逆转录酶的作用下，先反转录形成互补的单链DNA，再合成双链DNA。①④则均不需要模板。
【答案】 D制备重组DNA分子 【问题导思】
①基因表达载体应具备哪些条件？
②如何构建基因表达载体？
1．构建过程
目的基因与载体结合的过程，实质上是不同来源的DNA重新组合的过程，是基因工程的核心，其基本过程如下(以质粒作为载体)：2．重组DNA分子的组成
(1)目的基因的表达需要调控序列，因而用作载体的质粒插入目的基因时须有启动子，插入后须有终止子。
(2)要确定目的基因是否导入受体细胞中，需要有筛选标记——标记基因。
因此，一个基因表达载体的组成应该包括：启动子、终止子、目的基因、标记基因。A．基因工程的核心步骤是重组DNA分子构建
B．任何基因表达载体的构建都是一样的，没有差别
C．图中启动子位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位
D．抗生素抗性基因的作用是作为标记基因，用于鉴别受体细胞中是否导入了目的基因
【审题导析】 (1)启动子和终止子的作用。
(2)抗生素抗性基因的作用。
(3)基因工程四个步骤中的核心步骤。【精讲精析】
【答案】 B转化受体细胞 【问题导思】
①什么叫转化？不同受体细胞的转化方法有何不同？
②什么是农杆菌转化法？具体过程如何？
目的基因导入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程，称为转化。基因工程中常用的受体细胞有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞等。2．农杆菌转化法分析(1)完成基因表达载体的构建，需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶。
(2)重组的基因表达载体(重组质粒)导入农杆菌的常用方法是用Ca2＋处理法。
(3)目的基因能够在植株细胞内稳定维持和表达其遗传特性的关键是目的基因是否插入到受体细胞染色体DNA上。
(4)由棉株细胞形成抗虫棉需要植物组织培养技术。【精讲精析】 目的基因导入受体细胞后，随着受体细胞的繁殖而复制，由于细菌等微生物繁殖速度非常快，在很短的时间内就能获得大量的目的基因。因此，基因工程常用的受体细胞有细菌、真菌等。
【答案】 B【问题导思】
①如何进行重组细胞的筛选？
②在不同水平上对目的基因检测与鉴定的方法主要有哪些？重组细胞的筛选和目的基因功能表达的鉴定 1．选择培养，筛选重组细胞(以大肠杆菌pBR322质粒为例)
说明：tetr——四环素抗性基因，ampr——氨苄青霉素抗性基因，tets——目的基因，①、②为转化，③、④为选择培养，⑤为重组细胞的克隆。2．分子水平和个体水平上筛选和鉴定方法的比较【审题导析】 目的基因是否得到表达主要看两个方面：
(1)受体细胞是否翻译出相应的蛋白质。
(2)细胞或生物体是否具有相应的性状。
【精讲精析】 只有在受体细胞中检测到由目的基因控制合成的蛋白质，才能说明目的基因完成表达。
【答案】 D本 课 知 识 小 结
网 络 构 建结 论 语 句
1．基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，又叫做DNA重组技术。
2．基因工程的原理是基因重组，处理对象是DNA或基因。
3．限制性核酸内切酶是能够识别和切割DNA分子的酶，又叫限制酶。DNA连接酶能将被限制酶切开的磷酸二酯键重新形成。
4．载体的作用是与含有外源基因(即目的基因)的DNA片段结合，将外源基因送入受体细胞中。5．目的基因在受体细胞中表达，产生相应性状的原因是不同生物共用一套遗传密码。
6．显微注射技术是迄今为止转基因动物中采用最多，也是最有效地将目的基因导入动物细胞的方法。
7．目的基因的检测中，不论是复制水平、转录水平还是翻译水平的检测，都是在体外进行的。1．(2013·大纲全国卷)下列实践活动包含基因工程技术的是( )
A．水稻F1花药经培养和染色体加倍，获得基因型纯合新品种
B．抗虫小麦与矮秆小麦杂交，通过基因重组获得抗虫矮秆小麦
C．将含抗病基因的重组DNA导入玉米细胞，经组织培养获得抗病植株
D．用射线照射大豆使其基因结构发生改变，获得种子性状发生变异的大豆【解析】 A项属于单倍体育种，原理是染色体变异；B项属于杂交育种，原理是基因重组；C项属于基因工程，原理是基因重组；D项属于诱导育种，原理是基因突变。
【答案】 C2．(多选)下列关于限制性核酸内切酶的说法中，错误的是( )
A．限制性核酸内切酶被称为“分子手术刀”
B．限制性核酸内切酶跟其他的酶一样，具有专一性
C．一种限制性核酸内切酶可切割多种DNA分子片段
D．限制性核酸内切酶能在特定部位的两个核苷酸碱基之间切断氢键
【解析】 一种限制性核酸内切酶只能识别并切割一种DNA分子片段，在特定部位的两个核苷酸之间切断磷酸二酯键。
【答案】 CD3．如下图，两个核酸片段在适宜条件下，经X酶的催化作用，发生下述变化，则X酶是( )
A．DNA连接酶 B．RNA聚合酶
C．DNA聚合酶 D．限制性核酸内切酶【解析】 DNA连接酶的作用是将两个黏性末端的磷酸基和脱氧核糖连接在一起；RNA聚合酶是在RNA复制或转录过程中，把核糖核苷酸连接在一起；DNA聚合酶是在DNA复制过程催化脱氧核苷酸的聚合反应；限制性核酸内切酶是在获取目的基因时识别特定的碱基序列，切出黏性末端或平口末端。图示为将两个黏性末端的磷酸基和脱氧核糖连接在一起。
【答案】 A4．不属于基因表达载体构建过程的是( )
A．用同一种限制性核酸内切酶切割质粒露出黏性末端
B．用两种限制性核酸内切酶切割目的基因露出黏性末端
C．将切下的目的基因的片段插入到质粒切口处
D．将重组DNA导入受体细胞中进行扩增
【解析】 用同一种限制性核酸内切酶切割目的基因和载体露出相同的黏性末端，便于目的基因和载体的连接，还可能用其他限制性核酸内切酶切割载体以便插入启动子和终止子。
【答案】 D5．农业科技工作者在烟草中找到了一种抗病基因，现拟采用基因工程技术将该基因转入棉花，培育抗病棉花品系。请完成下列问题：
(1)为了能把该抗病基因转入到棉花细胞中，常用的载体是________。(3)切割完成后，采用____________将载体与该抗病基因连接，连接后得到的DNA分子称为________。
(4)再将连接得到的DNA分子导入农杆菌，然后用该农杆菌去________棉花细胞，利用植物细胞具有的________性进行组织培养，从培养出的植株中________出抗病的棉花。
(5)该抗病基因在棉花细胞中表达的产物是________。转基因棉花获得的________是由该表达产物来体现的。【解析】 基因工程的整个操作过程需要用到多种工具。将目的基因与载体用同一种限制性核酸内切酶进行切割，可以切出互补的黏性末端；DNA连接酶能够使目的基因与载体连接在一起，形成重组DNA分子。将重组DNA分子导入细菌，然后让细菌再去感染棉花细胞，最后经检测与筛选，从而获得抗病的棉花新品种。抗病基因表达的产物是蛋白质，使棉花表现出抗病性状。
【答案】 (1)质粒 (2)限制性核酸内切酶 A (3)DNA连接酶 重组DNA (4)感染 全能 筛选(或选择) (5)蛋白质 抗病性状课时作业（二）课件55张PPT。教师用书独具演示●课标解读
1．举例说出基因工程的应用。
2．关注转基因生物的安全性问题，理性看待转基因技术。
3．举例说出生物武器的危害。
●教学地位
基因工程的应用是基因工程基本操作程序的一个必然结果。本课时的题提供的应用材料在高考中，常作为背景综合考查基因工程的操作工具及流程等，如抗癌药物干扰素的生产过程等。●教法指导
1．加强收集信息和处理信息环节的指导。无论是学习转基因植物方面的应用，还是学习转基因动物方面的应用，乃至转基因工程菌生产药物方面的应用，首先必须寻找目的基因。可列出包括转基因生物、目的基因及目的基因的来源生物三个项目的表格进行材料和信息的收集活动。
2．对于课文中的一些难点，采用小组讨论，师生共同归纳的方法学习。如关于基因治疗，可结合课文中的具体实例，归纳出大致治疗过程，可采取讨论或引导的方法操作。 ●新课导入建议
1．几张动物的合成图。同学们除了对这几张图片感到好奇的同时可能会有疑问，这是不是真的？的确，这是电脑的合成图，只是人们想象的产物而已。但是，在几十年前貌似只是想想而已的梦而今却实现了。比如说鱼的基因会跑到番茄里，牛奶中可以生产药物……所以，至于某天是不是真能出现图片中的生物我们拭目以待。2．直接导入法，即基因工程自20世纪70年代兴起后，在短短的30年间，得到飞速的发展，目前已经成为生物科学的核心技术。基因工程在实际应用领域——农牧业、工业、环境、能源和医药卫生等方面，也展现出美好的前景。我们今天就一起来分享一下它的成果吧！●教学流程设计演示结束基因工程的应用 1.动物基因工程应用举例抗病 乳糖酶基因 蛋白 药用蛋白 2.植物基因工程应用举例对CO2的固定效率 光合作用效率 乙烯形成酶 次生代谢产物 基因工程 外源基因 物种之间 重组和转移 基因检测 基因异常 置换或弥补 目的基因的转移 目的基因的表达 腺苷脱氨酶 转基因生物的安全性问题 生物多样性 扩散漂移 残体分解物 知情权 【提示】 转基因鲤鱼虽然具有很多优点，但其遗传物质和一些性状发生了一定变化，不知其是否会对生态环境和生物多样性等造成一些负面影响，故应限制其繁殖能力，而将其由二倍体变为繁育能力很低的三倍体，就是有效方法之一。生物武器的危害性 炭疽杆菌 天花病毒 致病基因 抗普通疫苗或药物 基因诊断和基因治疗 【问题导思】
①基因诊断和基因治疗的原理分别是什么？
②基因治疗的手段有哪些？1．基因诊断
基因诊断也称为DNA诊断或基因探针技术，即在DNA水平上分析检测某一基因，从而对特定的疾病进行诊断。用放射性同位素(如32P)、荧光分子等标记的DNA分子作探针，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。
2．基因治疗
(1)原理：基因治疗是指利用正常基因置换或弥补缺陷基因的治疗方法，即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。这是治疗遗传病最有效的手段，包括体外基因治疗和体内基因治疗。(2)过程3．基因诊断和基因治疗的比较(2)在基因治疗过程中，逆转录病毒的作用相当于基因工程中基因操作工具中的__________。此基因工程中的目的基因是______________，目的基因的受体细胞是________。
(3)将转基因白细胞多次回输到患者体内后，其免疫能力趋于正常，是由于白细胞中能合成______________。
(4)下图甲所示的方法是从________的DNA中直接分离出基因，图乙所示的方法是用________方法人工合成基因。【精讲精析】 基因治疗的方法是把健康基因导入有基因缺陷的细胞中。逆转录病毒作为导入基因的载体将腺苷酸脱氨酶基因导入白细胞中，白细胞中产生腺苷酸脱氨酶，免疫能力恢复正常。图甲表示用限制性核酸内切酶将供体细胞的DNA切成许多片段，然后将片段通过载体转入到不同的受体细胞中，从中找到目的基因。图乙表示用目的基因转录成的mRNA为模板，逆转录成互补的单链DNA，再合成双链DNA，从而获得目的基因。
【答案】 (1)外源基因 基因缺陷 (2)载体(或基因的运输工具) 腺苷酸脱氨酶基因 白细胞 (3)腺苷酸脱氨酶 (4)供体细胞 逆转录生物武器和转基因生物安全性问题 【问题导思】
①生物武器的种类和特点是什么？
②转基因生物安全性问题体现在哪些方面？
③应怎样对待转基因生物及其产品？
1．生物武器的种类、特点及危害
(1)生物武器的种类
①病菌：鼠疫菌、霍乱弧菌、伤寒杆菌、炭疽杆菌、痢疾杆菌等。
②病毒：天花病毒、动物痘病毒等。③生化毒剂：如肉毒杆菌毒素。
④经过基因重组的致病菌：如通过转基因技术改造的像炭疽杆菌的致病菌。
(2)生物武器的特点
①传染性强；②污染面广；③传染途径多，难以防治；
④具有一定的潜伏期；⑤受自然条件影响大。(3)生物武器的危害
①通过转基因技术改造的细菌或病毒可让大批无相应免疫力的受感染者突然发病而又无药可医。
②运用转基因技术针对某一种族人群基因组特征制造的生物武器，可以杀伤预想中的特定种族。
③实例：日本战败投降时，侵华日军又一次把培养的细菌释放出来，在中国造成传染病大流行。2．转基因生物的安全性问题
(1)转基因植物的食用安全：转基因植物合成的某些新蛋白质可能成为新的过敏原。
(2)转基因植物对生态系统的影响
①转基因植物的扩散对生物多样性有无影响。
②导入的目的基因是否会扩散漂移到其他物种而导致自然界的混乱。
③若大面积种植转基因植物，其残体分解物、根际分泌物等是否会对生态与环境造成大规模的负面效应。(3)转基因动物的安全性
①转基因动物对人体健康的影响。
②转基因动物对生态系统的影响。
3．对待转基因生物的态度
(1)科学家应该科学地认识、评估和利用转基因生物。
(2)社会公众在购买相关产品时应享有知情权。
(3)国家应建立相应的评估及预警机制，更加理性地利用转基因生物。(2)这种抗玉米螟玉米品种的培育技术属于________技术，这种变异在生物学上称为________。
(3)在种植了这种转基因玉米的农田中的杂草是否也会出现抗玉米螟性状？原因是什么？
(4)抗玉米螟玉米具有显著的生态效应。你认为种植该玉米的农田是否还需要进行防虫管理？理由是什么？
(5)有人对食用该玉米的安全性表示担忧，你认为这种担忧有无道理？请简要说明理由。【精讲精析】 (1)番茄蛋白酶抑制剂的本质为蛋白质，其合成部位为核糖体，但还需要在内质网、高尔基体中加工才具有生物活性。(2)由材料可知，抗玉米螟玉米品种的培育运用的是转基因技术，这种技术的原理是基因重组。(3)、(5)属于开放性试题，答案不唯一，只要有道理即可。(4)抗玉米螟玉米能抗玉米螟，但不一定能抵抗其他害虫，故种植抗玉米螟玉米的农田，仍需要进行防虫管理。【答案】 (1)核糖体 内质网和高尔基体 (2)转基因 基因重组 (3)(答案不唯一)不会。不同物种之间存在生殖隔离，玉米的花粉不能传递给杂草。(或会。蛋白酶抑制剂基因通过玉米的花粉传递给杂草，使杂草获得抗虫基因，从而表现出抗虫性状。) (4)需要。转基因玉米能够抵抗玉米螟，但不一定能抵抗其他玉米害虫。 (5)(答案不唯一)有道理。这种玉米的子粒可能含有蛋白酶抑制剂，人食用后可能抑制人体蛋白酶的活性，影响人体健康。(或没有道理。人蛋白酶与玉米螟蛋白酶结构不同，玉米中的蛋白酶抑制剂对人体蛋白酶无影响。)本 课 知 识 小 结
网 络 构 建结 论 语 句
1．基因工程打破了常规育种难以突破的物种之间的界限，实现基因交流，可以不同程度地定向改良生物的遗传特性。
2．基因诊断又称为DNA诊断，是采用基因检测的方法来判断患者是否出现了基因异常或携带病原体等。
3．基因治疗是向受体细胞中导入正常功能的基因以置换或弥补缺陷基因的治疗方法。1．(2012·徐州高二检测)转基因技术在植物品种改良方面应用广泛，其中一项基因工程是改造CO2固定酶。其目的是( )
A．提高光合作用效率
B．延长果实的储藏期
C．提高植物的抗性
D．培育新作物品种【解析】 CO2固定是光合作用暗反应阶段的重要一步，CO2浓度的高低以及植物对不同浓度CO2的固定能力是影响暗反应的重要因素，也是影响光合作用效率的重要因素之一，因此通过基因工程改造CO2固定酶，其目的就是为了提高光合作用效率。
【答案】 A2．以下关于抗病毒转基因植物成功表达后的说法，正确的是( )
A．抗病毒转基因植物可以抵抗所有病毒
B．抗病毒转基因植物对病毒的抗性具有局限性或特异性
C．抗病毒转基因植物可以抵抗害虫
D．抗病毒转基因植物可以稳定遗传，不会变异
【解析】 抗病毒转基因植物只可以抵抗某些病毒，并不是所有病毒，也不可以抗虫。抗病毒基因的存在可能会增大变异的可能性。
【答案】 B3．基因治疗是指( )
A．将健康基因导入有基因缺陷的细胞中
B．用DNA探针检测疾病
C．用DNA探针修复缺陷基因
D．将DNA探针导入有基因缺陷的细胞中
【解析】 基因治疗是把健康的外源基因导入有缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。DNA探针是用来进行基因诊断的工具，而且DNA探针只能用来检测，不能用来修复基因。
【答案】 A4．(2013·榆林高二检测)用重组基因技术制造的全新致病菌比一般的生物武器危害性大，其原因是( )
①人类从来没有接触过这种致病菌 ②无药可医
③只有某种易感基因的民族容易感染，而施放国的人却不易感染
A．① B．②
C．②③ D．①②【解析】 由于重组基因技术制造的致病菌是自然界从来没有的菌株，人类从来没有接触过的，体内没有形成这种致病菌相应的抗体，也就没有免疫能力，一旦施用可以让大批受感染者突然得病，医学上也因为从来没有接触这样的病例而缺乏针对性的治疗，造成无药可医。一般情况下重组的致病菌使受感染者致病，易感染和抗感染是相对而言的，人是同一个物种，不会有绝对不感染的民族。
【答案】 D5．凝乳酶能凝固牛奶成奶酪，传统上凝乳酶只能从小牛的胃中提取，价格昂贵。1990年，美国辉瑞公司生产出了食品产业所需的第一个基因工程产品CHY－MAX牌凝乳酶，其化学组成与从小牛体内提取的完全相同，但其更加物美价廉。生产过程如下图，据图回答问题： (1)过程②中从小牛体内提取的凝乳酶基因通常需要通过________技术进行扩增，该技术的原理是____________。
(2)基因工程的操作程序主要包括四个步骤，其核心是图中过程________(填序号)，在该过程中重要使用的工具酶是________________________________。
(3)过程④中理想的受体细胞是大肠杆菌，该类生物具有的特点是________________________，要想把重组质粒导入大肠杆菌，首先必须用________处理大肠杆菌，使其转化为________细胞，然后将重组质粒和大肠杆菌在缓冲液中混合培养完成转化过程。
(4)过程⑤将小牛凝乳酶基因转入大肠杆菌后，能够准确表达的主要原因是________________________________。【答案】 (1)PCR(聚合酶链式反应) DNA双链复制
(2)③ 限制性核酸内切酶(或限制酶)和DNA连接酶
(3)繁殖快、代谢旺盛、单细胞、遗传物质相对较少(至少答二点) Ca2＋ 感受态 (4)所有生物共用一套密码子课时作业（三）课件49张PPT。教师用书独具演示●课标要求
简述蛋白质工程。
●课标解读
1．简述蛋白质工程的概念和原理。
2．说明蛋白质工程和基因工程的区别与联系。
3．举例说明蛋白质工程的应用和发展。●教学地位
蛋白质工程是基因工程的延伸，又称为第二代基因工程，是按照人们的需要，利用基因工程的原理对蛋白质进行改造。目前蛋白质工程还有许多理论和技术问题等待解决，成功的实例还不多，但发展前景广阔。在高考中考到的次数还不多，常在考查基因工程的非选择题中有一问涉及蛋白质工程。
●教法指导
1．结合过程图，让学生理解蛋白质工程的基本原理。
2．结合具体的应用实例，让学生理解蛋白质工程的应用。 ●新课导入建议
玉米的营养价值不如小麦，原因是玉米中必需氨基酸赖氨酸的含量比较低。玉米中赖氨酸含量低的原因是赖氨酸合成过程中的两种关键酶——天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶的活性受到赖氨酸浓度的影响较大，当赖氨酸浓度达到一定量时，会抑制两种酶的活性。所以玉米中赖氨酸的含量很难提高，如果我们将天冬氨酸激酶第352位的苏氨酸变成异亮氨酸，将二氢吡啶二羧酸合成酶的第104位的天冬酰胺变成异亮氨酸，就可以使玉米种子中的赖氨酸含量提高2倍，那么怎样对这两种酶进行改造呢？这就要依靠蛋白质工程。●教学流程设计演示结束蛋白质工程的概念和原理 基因定点诱变 基因 定向改造 X射线晶体衍射法 DNA和蛋白质测序技术 空间结构 基因 氨基酸的性质和特点 蛋白质分子 肽段 基因工程 蛋白质分子 氨基酸残基 纯化 生物学 化学 蛋白质工程的应用 基因水平 减少 谷氨酰胺 延长 【提示】 是基因的结构。
2．利用蛋白质工程可以让大肠杆菌生产人的胰岛素。
(×)
【提示】 利用的是基因工程。
3．蛋白质工程就是利用蛋白酶对蛋白质进行改造。(×)
【提示】 蛋白质工程是对控制蛋白质合成的基因进行改造。
4．蛋白质工程能够生产出新的蛋白质。(√)蛋白质工程的原理和方法 【问题导思】
①蛋白质工程改造蛋白质的原理是什么？
②蛋白质工程改造蛋白质的方法有哪些？1．蛋白质工程兴起的缘由
基因工程原则上只能生产自然界中已存在的天然蛋白质，天然蛋白质是生物在长期进化过程中形成的，它们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，因此在基因工程的基础上产生了蛋白质工程来定向改造天然蛋白质，甚至创造出自然界不存在的蛋白质。
2．实施前提：通过物理化学与生物化学等技术手段了解蛋白质结构与功能的关系。
3．改造的对象：蛋白质。4．改造的手段：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。
5．改造的目的：定向改造天然蛋白质，甚至创造出自然界不存在的蛋白质。
5．关键技术：蛋白质工程一般先创造出适合人类需求的新基因，然后使其表达出具有特定结构和功能的蛋白质，所以基因工程是其关键技术。
7．蛋白质工程别名：第二代基因工程。8．蛋白质改造的方法
(1)对已知空间结构的蛋白质的改造。根据蛋白质被改造的多少，可分为“大改”、“中改”和“小改”。
①大改：根据氨基酸的性质和特点，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。
②中改：指在蛋白质分子中替代某一个肽段或一个特定的结构域。③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分子中某活性部位的一个或几个氨基酸残基，以改善蛋白质的性质和功能。核心技术是基因工程中的定点诱变技术，其中PCR技术是常用的方法之一。
(2)对空间结构不清楚的蛋白质的改造
①方法：采用非定点诱变的方法来改造蛋白质。
②缺点：缺乏像定点诱变那样的目的性和针对性。
③优点：突变位点多，有时会产生意想不到的改造效果。9．对定点诱变技术的理解 【审题导析】 通过蛋白质工程改造基因后，可以遗传，使后代都能产生新的蛋白质。
【精讲精析】 蛋白质功能与其高级结构密切相关，因蛋白质高级结构非常复杂，所以直接对蛋白质进行改造非常困难。而蛋白质是由基因控制合成的，对基因进行操作却容易得多；另外，通过改造基因对蛋白质的修改可以遗传，如对蛋白质直接改造，即使成功也不能遗传。
【答案】 C蛋白质工程和基因工程的比较 【问题导思】
①蛋白质工程与基因工程有哪些区别和联系？其实质分别是什么？
②蛋白质工程与基因工程的操作程序分别有哪些？1．蛋白质工程与基因工程的不同点2.相同点：都属于分子水平的操作。蛋白质工程的本质是通过改造基因进而创造出自然界不存在的蛋白质。所以被形象地称为第二代基因工程。(1)构建新的蛋白质模型是蛋白质工程的关键，图中构建新的胰岛素模型的主要依据是_______________________。
(2)通过DNA合成形成的新基因应与________结合后转移到________________中才能得到准确表达。
(3)若要利用大肠杆菌生产速效胰岛素，需用到的生物工程有________________、________________和发酵工程。
(4)图解中从新的胰岛素模型到新的胰岛素基因的基本思路是什么 ？__________________________________。【精讲精析】 (1)蛋白质工程的目标是根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质结构进行分子设计，因此，图中构建新的胰岛素模型的依据是预期胰岛素的功能，即速效胰岛素。
(2)合成的目的基因应与载体构建基因表达载体后导入受体细胞中才能得以表达。
(3)利用蛋白质工程生产自然界原本不存在的蛋白质，需对原有的胰岛素进行改造，根据新的胰岛素模型中氨基酸的序列推测出其基因中的脱氧核苷酸序列，人工合成新的胰岛素基因，形成目的基因，改造好的目的基因需通过基因工程来生产基因产物，并且在生产过程中要借助工程菌，所以还需要进行发酵。(4)由新的蛋白质模型到构建新的基因，其基本设计思路是根据新的蛋白质中氨基酸的序列，推测出基因中的脱氧核苷酸序列，然后用DNA合成仪直接合成出新的基因。
【答案】 (1)蛋白质的预期功能
(2)载体 大肠杆菌等受体细胞
(3)蛋白质工程 基因工程
(4)根据新的胰岛素模型中氨基酸的序列，推测出其基因中的脱氧核苷酸序列，然后利用DNA合成仪来合成出新的胰岛素基因结 论 语 句
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．任何一种天然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，而且改造过的蛋白质可以遗传下去。
3．只能生产出自然界中已存在的蛋白质种类是基因工程的“缺点”，能够生产出自然界中不存在的蛋白质种类则是蛋白质工程的“优点”。
4．蛋白质工程中不对蛋白质进行直接改造的原因是对基因进行改造比对蛋白质直接改造容易操作，难度小得多。1．蛋白质工程的目标是( )
A．通过对基因进行诱变，产生新的蛋白质
B．通过基因重组，合成生物体本来没有的蛋白质
C．根据人们对蛋白质功能的特定需求，改造或制造蛋白质
D．生产大量的蛋白质【解析】 蛋白质工程是指为了满足人类的生产和生活的需要，以蛋白质分子的结构规律和生物功能为基础，通过对基因修饰或合成新的基因，对现有的蛋白质进行改造或制造一种新的蛋白质。
【答案】 C2．蛋白质工程中需要进行操作的直接对象是( )
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，以满足人类的生产和生活的需求。蛋白质工程目标是根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质结构进行分子设计。但因为基因决定蛋白质，因此对蛋白质的结构进行设计改造，最终还需按要求对相应的基因进行修饰加工和改造，使之能控制合成人类需要的蛋白质。
【答案】 D3．蛋白质工程中对蛋白质分子进行设计时，主要包括哪几种( )
①进行少数氨基酸的替换 ②对不同来源的蛋白质的拼接 ③从氨基酸的排列顺序出发设计全新的蛋白质
④直接改变蛋白质的空间结构
A．①② B．①②③
C．②③④ D．①②④【解析】 蛋白质工程中对蛋白质分子进行设计时，不能直接改变蛋白质的空间结构。但是能进行少数氨基酸的替换，能对不同来源的蛋白质进行拼接，能够从氨基酸的排列顺序出发设计全新的蛋白质。
【答案】 B4．(2013·连云港高二检测)关于蛋白质工程的说法，错误的是( )
A．蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构，使之更加符合人类需要
B．蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质直接进行操作，定向改变分子的结构
C．蛋白质工程能产生自然界中不曾存在的新型蛋白质
D．蛋白质工程与基因工程密不可分，又称为第二代基因工程【解析】 蛋白质工程被称为第二代基因工程，是对基因结构进行相应的改造，从而产生新的蛋白质，并非是对蛋白质直接改造，直接改造后不能够遗传，也不能大量生产。
【答案】 B5．下图为蛋白质的定点诱变技术的部分过程图解，请据图解回答下列问题：(1)图中的质粒的本质是__________。
(2)将定点诱变过的质粒引入细胞进行复制后，可得到________种结果，图示的三对碱基的组成分别是_______、________。
(3)图示的这种对遗传物质的改造和人工诱变的区别是______________________________________________。
(4)通过图示技术实现对蛋白质的改造属于__________。
【解析】 基因定点诱变技术是实现蛋白质工程“小改”的操作技术，与人工诱变和自然突变相比，是一种定向的基因改造，而一般的基因突变是不定向的。课时作业（四）
