课件68张PPT。第一章 基因工程和蛋白质工程第一节 基因工程的原理课程标准
1．简述基因工程的诞生。
2．简述基因工程的原理及技术。
3．DNA的粗提取和鉴定。
课标解读?
1．了解基因工程的诞生过程。
2．举例说出基因工程所需三种工具的作用与特点。
3．理解基因工程的概念。
4．简述基因工程的基本原理及一般操作程序。
5．尝试DNA的粗提取与鉴定。
限制性内切酶被称为“___________”，它能识别_______
_______________，并在_________上准确地切割双链
_____。DNA被切割后产生的交错的切口，也就是在每条链的一端留下的_________，叫做_________。
基因工程的诞生1．限制性内切酶基因手术刀特定的脱氧核苷酸序列特定位点DNA单链末端黏性末端
DNA连接酶被称为“___________”，它是连接__________
的专用工具。当两个DNA片段的_________彼此相临，而且它们的碱基能够_________时，DNA连接酶就能把它们之间的缝隙“_____”起来。
(1)1972年，美国的伯格等人构建了世界上首例_________
________________。
(2)1973年，美国的科恩等人培育出了既抗卡那霉素又抗四环素的大肠杆菌。_________________的培育成功，宣告了基因工程的诞生。
2．DNA连接酶基因缝纫针双链DNA黏性末端互补配对缝合3．基因工程的诞生体外重组的杂合DNA分子双重抗性大肠杆菌 DNA连接酶与DNA聚合酶的作用相同吗？为什么？
提示 不完全相同。因为DNA连接酶是将两个双链DNA片段连接起来，而DNA聚合酶是将单个脱氧核苷酸连接到一条单链DNA片段上；但二者都是催化两个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键。
[思维激活1]
(1)来源
主要从原核生物中分离纯化。
(2)功能
①识别双链DNA分子某种特定的脱氧核苷酸序列(识别序列)。
②催化DNA每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键(酶切位点)断开。
(3)酶切结果
当限制性内切酶将DNA的两条链分别切开时，产生含有游离的单链部分的末端，叫黏性末端。同一种限制性内1．限制性内切酶——基因手术刀切酶切割形成的黏性末端相同。
(4)作用实质
识别并催化特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键(酶切位点)断开。
(5)实例
限制性核酸内切酶EcoRI只能识别GAATTC 6个核苷酸组成的序列，且仅能切割G与A之间的磷酸二酯键。
黏性末端 黏性末端
特别提醒 (1)黏性末端与平末端
①黏性末端：当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧切开时(错切)，产生的是黏性末端。黏性末端是指双链DNA被限制酶切开后，切口处的两个末端伸出的由若干核苷酸组成的单链。例如：
②平末端
当限制酶在它识别序列的中心轴线处切开时(平切)产生的则是平末端。例如：
(2)限制酶识别序列的特点
限制酶的识别序列往往存在反向对称的现象，即以中轴线为对称轴，两条链上的碱基序列反向对称。如右图：
(1)种类：E·coli DNA连接酶和T4DNA连接酶，前者连接效率高。
(2)功能：将两个DNA分子“缝合”起来，恢复被限制性内切酶切开了的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。如图：
2．DNA连接酶——基因缝纫针限制酶与DNA连接酶比较
(1)区别
3．(2)两者的关系可表示为：
特别提醒 由于氢键是分子间作用力，其断裂与重新形成均与限制酶、DNA连接酶无关。
下列有关基因工程中限制性内切酶的描述，错误的是 ( )。
A．一种限制性内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序
列
B．限制性内切酶的活性受温度的影响
C．限制性内切酶能识别和切割RNA
D．限制性内切酶可从原核生物中提取【巩固1】解析 生物体内有能识别并切割特异的双链DNA序列的一种核酸内切酶，它是可以将外来的DNA切断的酶，即能够限制异源DNA的侵入并使之失去活力，但对自己的DNA却无损害作用，这样可以保护细胞原有的遗传信息。由于这种切割作用是在DNA分子内部进行的，故叫限制性内切酶。限制性内切酶只能识别和切割DNA，不能识别和切割RNA。
答案 C
基因工程是指按照人们的意愿，将一种生物的基因在体外_____，并与特殊的_________进行重新组合，然后转入
___________的体内进行_____，并使之表达产生所需
_______的技术。也就是把一种生物的_________复制出
来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的_____里，
_______改造生物的_________。
基因工程的一般程序1．基因工程的概念剪切运载工具另一种生物扩增蛋白质个别基因细胞定向地遗传性状(1)目的基因
目的基因是指在基因操作中使用的_________，主要通过___________和___________来获得。
(2)直接分离法
最常用的方法是“_______”，将完整的DNA分子用________
_______切成适当长度的片段，随后用某种检测方法挑选出所需要的基因。核酸探针是用_____________或其它标记物标记的DNA单链，具有非常特异的_______________，能与____________结合，可用于_________的检测。目的基因获得后可用________扩增。
2．目的基因的获得外源基因直接分离法人工合成法鸟枪法限制性内切酶放射性同位素脱氧核苷酸序列DNA互补链特定基因PCR仪(3)人工合成法
一种是_________，主要用于分子质量较大而又不知其序列的基因。它是以目的基因的_________为模板，借助
_________合成碱基互补的__________，然后在_________
___的作用下合成__________。另一种是___________，即依照某一蛋白质的_______序列，通过_______推导出其
_____序列，然后_____合成目的基因。
(1)载体一般具备的特点
a．外源DNA的插入_______载体在宿主细胞内的自我复制；
反转录法信使RNA反转录酶单链DNADNA聚合酶双链DNA化学合成法氨基酸密码子碱基直接3．重组载体的构建不影响b．有适宜的限制性内切酶_________，最好是对_____限制性内切酶有_________；
c．具有某些_________；
d．对受体细胞_____。
(2)载体的种类
目前所用的载体有细菌的质粒、_______或其他一些___
___，其中，最常用的是_____，它是细菌中独立于细菌DNA(拟核)之外的__________________，它可以友好地“_____”在细菌细胞内，通过_____稳定地遗传下去。
酶切位点多种单一切点标记基因无害噬菌体病毒质粒小型环状DNA分子借居复制(3)构建重组载体(以质粒为例)
用_____________对质粒进行切割，形成_____切口，用
_______限制性内切酶切割的_________就可以插到切口上，再通过____________的连接，就形成了重组载体。
(1)转化
转化是指带有_________的重组载体进入_________的过程。常用方法有_________、_____________和__________
___。
限制性内切酶一个同一种目的基因DNA连接酶4．重组载体的导入和筛选受体细胞目的基因基因枪法花粉管通道法显微注射法(2)筛选
经过转化以后，有的细胞可能导入了_________，利用
___________可以把它们筛选出来。例如：当利用含有
_______________的质粒作为载体时，将转化后的细胞放在含有_______的培养基上培养，不含有重组质粒的细胞就会_____，含有重组质粒的细胞就_________。
培养含有_________的受体细胞，并诱导目的基因_____。为检测目的基因在受体细胞中是否表达，要检测转化的生物有没有显示出目的基因___________。
重组载体选择培养基青霉素抗性基因青霉素死亡活了下来5．目的基因的表达和鉴定重组载体表达控制的性状
(1)基因工程能够打破生物_____的界限，在分子水平上
_________生物的遗传特性。
(2)基因工程的诞生是分子生物学直接转化为___________的重要标志。
6．基因工程的意义种属定向改变社会生产力 为什么一般要用同一种限制性内切酶切割载体和目的基因？
提示 同一种限制性内切酶切割形成的黏性末端相同，经DNA连接酶催化后形成重组载体。
[思维激活2]基因工程及其操作程序
(1)基因工程的概念
1．(2)基因工程的操作程序——“四步曲”
目的基因的获得→重组载体的构建→重组载体的导入和筛选→目的基因的表达和鉴定。
特别提醒 将一种生物的DNA导入另一种生物并能成功表达的主要原因是：①所有的细胞生物的遗传物质都是DNA，它们都有一样的双螺旋结构；②所有的生物共用一套密码子且都遵循中心法则，也就是说一个生物的DNA进入另一生物后，依然可以合成原来的蛋白质。
(1)目的基因
是指在基因操作中使用的外源基因，通常是一些编码蛋白质的结构基因，如胰岛素基因、干扰素基因、生长激素基因等。
(2)获得目的基因的方法
①直接分离法——鸟枪法
a．分离程序：用限制性内切酶将完整的DNA分子切成适当长度的片段，随后通过某种检测方法挑选出所需要的基因。2．目的基因的获得b．检测方法：应用核酸探针。
核酸探针：是用放射性同位素或其它标记物标记的DNA单链，具有非常特异的脱氧核苷酸序列，能与DNA互补链结合，可用于特定基因的检测。
②人工合成法
人工合成目的基因的方法主要有两种：
(3)目的基因的扩增
(1)作为利用PCR技术扩增目的基因。
载体必须具备的条件
①外源DNA的插入不影响载体在宿主细胞内自我复制。
3．重组载体的构建②对多种限制性内切酶有单一切点，以便于和多种外源基因连接。
③有一定的标记基因，便于鉴定和筛选。
④载体应该对受体细胞无害。
(2)常用载体
质粒、噬菌体或其他一些病毒。最常用的是质粒。
质粒：是细菌中独立于细菌DNA之外的小型环状DNA分子，能友好地借居在细菌细胞内，通过复制稳定遗传下去。
(3)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。其过程如下：
(1)转化的概念与实质
将带有目的基因的重组载体与相应的受体细胞放在一起培养，通过一定的方式进行诱导，让其进入受体细胞，这一过程称为转化。转化的实质是将目的基因整合到受体细胞染色体基因组中。
(2)生物种类与转化方法
4．重组载体的导入和筛选(3)筛选
通过转化，有的细胞可能导入了重组载体，利用选择培养基就可以把它们筛选出来。
(1)目的基因的表达
培养含有重组载体的受体细胞，并诱导目的基因进行表达——转录和翻译，使目的基因在受体细胞中产生相应的产物，发挥相应的作用。
5．目的基因的表达和鉴定(2)目的基因的鉴定
为检测目的基因在受体细胞中是否表达，需要进行生物学功能鉴定，具体方法如下：
?
特别提醒 核酸探针是在含有目的基因的DNA片段上用放射性元素或荧光分子标记的DNA单链。分子杂交技术中利用的原理是碱基互补配对原理。
正确表示基因操作“四步曲”的是 ( )。
A．提取目的基因→目的基因导入受体细胞→目的基因与
载体结合→目的基因的检测与鉴定
B．目的基因的检测与鉴定→提取目的基因→目的基因与
载体结合→目的基因导入受体细胞
C．提取目的基因→目的基因与载体结合→目的基因导入
受体细胞→目的基因的检测与鉴定
D．目的基因与载体结合→提取目的基因→目的基因导入
受体细胞→目的基因的检测与鉴定
【巩固2】解析 基因操作“四步曲”包括：提取目的基因；目的基因与载体结合；将目的基因导入受体细胞；目的基因的检测与鉴定。提取目的基因和目的基因与载体结合，要用同一种限制性核酸内切酶切割DNA片段和质粒。目的基因导入受体细胞，要用CaCl2或Ca2＋改变(细菌)细胞壁通透性，或用到显微注射等技术。目的基因的检测与鉴定，是检测载体标记基因的表达和目的基因的表达。
答案 C
下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请回答下列问题。
【例1】
(1)一个图1所示的质粒分子经Sma Ⅰ切割前后，分别含有________个游离的磷酸基团。
(2)若对图中1质粒进行改造，插入的SmaⅠ酶切位点越多，质粒的热稳定性越________。
(3)用图1中的质粒和外源DNA构建重组质粒，不能使用Sma Ⅰ切割，原因是________。
(4)与只使用EcoR I相比较，使用BamH Ⅰ和Hind Ⅲ两种限制酶同时处理质粒、外源DNA的优点在于可以防止____________。
(5)为了获取重组质粒，将切割后的质粒与目的基因片段混合，并加入________酶。
(6)重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了____________。
思维导图：
深度剖析 本题考查限制性内切酶、DNA连接酶及载体的特点与作用等相关知识。(1)质粒切割前是双链环状DNA分子，所有磷酸基团均参与形成磷酸二酯键，故不含游离的磷酸基团。从图1可以看出，质粒上只含有一个SmaⅠ的切点，因此被该酶切割后，质粒变为线性双链DNA分子，因每条链上含有一个游离的磷酸基团，因此切割后含有两个游离的磷酸基团。(2)由题目可知，SmaⅠ识别的DNA序列只有G和C，而G和C之间可以形成三个氢键，A和T之间可以形成二个氢键，所以SmaⅠ酶切位点越多，热稳定性就越高。(3)质粒抗生素抗性基因为标记基因，由图2可知，标记基因和外源DNA的目的基因中均含有SmaⅠ酶切位点，都可以被SmaⅠ破坏，故不能使用该酶剪切质粒和含有目的基因的DNA。(4)只使用EcoR I，则质粒和目的基因两端的黏性末端相同，用DNA连接酶连接时，会产生质粒和目的基因自身连接物，而利用BamH Ⅰ和Hind Ⅲ剪切时，质粒和目的基因两端的黏性末端不同，用DNA连接酶连接时，不会产生自身连接产物。(5)质粒和目的基因连接后获得重组质粒，该过程需要DNA连接酶催化，故混合后加入DNA连接酶。(6)质粒上的抗性基因为标记基因，用于鉴别和筛选含有重组质粒的受体细胞。
答案 (1)0、2 (2)高 (3)SmaⅠ会破坏质粒的抗性基因和外源DNA中的目的基因 (4)质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化 (5)DNA连接 (6)鉴别和筛选含有目的基因的细胞
归纳提升 限制性内切酶、DNA连接酶与载体的作用及特点
下图是培育表达人乳铁蛋白的乳腺生物反应器的技术路线。图中tetR表示四环素抗性基因，ampR表示氨苄青霉素抗性基因，BamH Ⅰ、Hind Ⅲ、Sma Ⅰ直线所示为三种限制酶的酶切位点。
【例2】据图回答下列问题。
(1)图中将人乳铁蛋白基因插入载体，需用________限制酶同时酶切载体和人乳铁蛋白基因。筛选含有重组载体的大肠杆菌首先需要在含________的培养基上进行。
(2)能使人乳铁蛋白基因在乳腺细胞中特异性表达的调控序列是________(填字母代号)。
A．启动子 B. tetR C．复制原点 D. ampR
(3)过程①可采用的操作方法是________(填字母代号)。
A．农杆菌转化 B. 大肠杆菌转化
C．显微注射 D. 细胞融合
(4)为检测人乳铁蛋白是否成功表达，可采用________(填字母代号)技术。
A．核酸分子杂交 B. 基因序列分析
C．抗原—抗体杂交 D. PCR
思维导图：
深度剖析 本题考查基因工程的操作过程。(1)据图可知，仅将人乳铁蛋白基因切割出来，需要在人乳铁蛋白基因的左侧用BamH Ⅰ切割，右侧用Hind Ⅲ切割。当人乳铁蛋白基因和质粒连接成重组质粒后，tetR基因被人乳铁蛋白基因隔开，不是完整的，而ampR基因是完整的，所以筛选含有重组载体的大肠杆菌首先需要在含氨苄青霉素的培养基上进行。(2)基因表达的调控序列在启动子上。(3)将重组质粒导入动物细胞，常采用显微注射的方法。(4)检测目的基因在受体细胞中是否表达出蛋白质，常采用抗原－抗体杂交技术。
答案 (1)Hind Ⅲ和BamHⅠ 氨苄青霉素 (2)A (3)C (4)C
方法技巧 (1)限制酶种类的选择
①不能破坏目的基因的完整性；
②至少保留一个标记基因的完整性；
③最好选取不同的限制酶分别对目的基因和载体进行切割，以防止自身的环化连接。
(2)转化方法的选择
往往依据受体的生物类型选择转化的方法，比如：动物——显微注射法；植物——农杆菌转化法、花粉管通道法等；微生物——Ca2＋处理法。
(3)目的基因的检测
①检测有效标记基因：根据目的基因的插入对标记基因的破坏情况，利用含有特定成分的选择培养基，筛选含有重组载体(目的基因)的受体细胞。
②检测目的基因：利用核酸探针直接检测受体细胞中是否含有目的基因。
(1)SDS能够使蛋白质变性，研磨中加入SDS可以使蛋白质与DNA分离。
(2)EDTA为DNA酶的抑制剂，可以防止细胞破碎后DNA分子被降解。
(3)DNA不溶于酒精，而细胞中的其它物质溶于酒精，因此可以提取含杂质较少的DNA。
(4)DNA遇到二苯胺(沸水浴)会染成蓝色，可以用二苯胺作为鉴定DNA的试剂。
——————DAN的提取与鉴定—————技法必备1．实验原理(1)DNA的粗提取
2．实验过程
(2)DNA的鉴定
在试管中加入质量浓度为0.015 mol/L的NaCl溶液，将上述丝状物放入试管，待其溶解后，加入4 mL二苯胺试剂，混匀后沸水浴10 min，溶液变成蓝色
(1)提取DNA时，所用烧杯、离心管等均为塑料材质，并且过滤时也不用滤纸，而是用尼龙纱布，这些措施可以防止DNA被吸附。
(2)玻璃棒搅拌时，要沿一个方向缓慢地进行，防止DNA分子的断裂。
(3)一定要用体积分数为95%的冷酒精，这样对DNA的凝集作用显著。
?
3．注意事项实验中对DNA进行鉴定时，做如下操作：
能力展示(1)根据下图，完成表格空白处的实验内容。
(2)对B试管，完成1、2、3的操作后溶液颜色如何？
________________________________________________。
(3)在沸水中加热的目的是________，同时说明DNA对高温有较强的________。
(4)A试管在实验中的作用是________。
(5)B试管中溶液颜色的变化程度主要与____________有关。
解析 本题主要考查DNA分子的鉴定。A、B两试管形成对照，B试管中含DNA丝状物，A试管中不含，起对照作用，其他条件均完全相同。本实验强调反应条件是沸水浴加热10 min，加快颜色反应的速度，观察对比两试管的颜色时要等到冷却以后。
答案 (1)实验现象：A.溶液不变蓝色 B．溶液逐渐变蓝色
实验结论：DNA在沸水浴的情况下遇二苯胺会被染成蓝色
(2)溶液颜色基本不变(不呈浅蓝色)
(3)加快颜色反应速度 耐受性
(4)对照
(5)加入试管中的DNA(丝状物)的多少
?
实施基因工程的最终目的是 ( )。
A．提取生物体的DNA分子
B．对DNA分子进行人工剪切
C．在生物体外对DNA分子进行改造
D．创造符合人们需要的新的生物类型和生物产品
解析 A、B和C三项均为基因工程操作的具体内容，但不是基因工程的目的。实施基因工程的最终目的是通过基因操作定向改造生物的遗传物质，创造符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
答案 D
1.下列关于限制性内切酶的叙述中，错误的是 ( )。
A．它能在特殊位点切割DNA分子
B．同一种酶切割不同的DNA产生的黏性末端能够很好地
进行碱基配对
C．它能任意切割DNA，从而产生大量DNA片段
D．每一种限制性内切酶只能识别特定的核苷酸序列
解析 限制性内切酶是基因工程的重要工具之一。每种限制性内切酶只能识别特定的核苷酸序列，并在特定的位点上切割DNA分子。同一种酶切割特定的DNA产生的黏性末端碱基能互补配对。
答案 C
2．作为基因的运输工具——载体，必须具备的条件之一及理由是 ( )。
A．能够在宿主细胞中稳定地保存下来并大量复制，以便
提供大量的目的基因
B．具有多个限制酶切点，以便于目的基因的表达
C．具有某些标记基因，以便为目的基因的表达提供条件
D．能够在宿主细胞中复制并稳定保存，以便于进行筛选3．解析 本题考查的是载体必须具备的条件及理由，条件与理由必须相符。作为载体要携带目的基因进入受体细胞并使之表达，必须能够在宿主细胞内稳定地保存并大量复制，以便通过复制提供大量的目的基因。同时要具有某些标记基因，是为了通过标记基因是否表达来判断目的基因是否进入了受体细胞，从而进行筛选受体细胞。载体要具有多个限制酶切点，则是为了便于与外源基因连接。综上所述，正确答案应为A。
答案 A
农业科技工作者在烟草中找到了一抗病基因，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。请回答下列问题。
(1)要获得该抗病基因，可采用________、________等方
法。为了能把该抗病基因转入到棉花细胞中，常用的载体是________。
4．
(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 ( )。
A．淀粉 B．脂类
C．蛋白质 D．核酸
(6)转基因棉花获得的________是由该基因表达的产物来体现的。
解析 本题考查的是有关基因工程的工具以及基因工程的操作过程。
目的基因的提取有两种方法，即直接分离法和人工合成法，基因工程常用的载体是质粒。为保证质粒和目的基因的结合，一般是用同一种限制性内切酶切割，使它们产生相同的黏性末端，在溶液中混合，再用DNA连接酶将它们连接起来，形成重组DNA，然后通过一定的方法将其导入受体细胞中。检测目的基因在受体细胞内的表达，最简单的方法是看其是否体现特定的性状。
答案 (1)直接分离 人工合成 质粒 (2)限制性内切酶(限制酶) A (3)DNA连接酶 重组DNA (4)感染 全能 筛选(选择) (5)C (6)抗病性状
课堂小结课件42张PPT。第二节 基因工程的应用课程标准?
1．举例说出基因工程的应用。
2．调查基因工程产品在社会中的应用情况，讨论转基因
生物的利与弊。
课标解读?
1．举例说出基因工程在改良动植物品种、生产基因工程
药物等方面的应用。
2．举例说出基因治疗的基本原理与过程，了解基因治疗
的新进展。
基因工程技术为_________开辟了一条捷径，使人们能够大幅度_____________，获得了大量_________的作物品种。
(1)毒蛋白的作用
科学家在___________中发现了一种毒蛋白，该毒蛋白对
_______有_____________作用。
基因工程在农业上的应用1．转基因育种作物育种改良作物性状优质高产2．抗虫棉的培育苏云金杆菌棉铃虫特异性的毒杀(2)抗虫棉的培育
利用_________的方法，把苏云金杆菌的_______基因导入到棉花细胞内，使其在生长过程中合成了_______，从而达到灭虫效果。
(3)抗虫作物的意义
抗虫作物的培育和种植，不但降低了作物的_________，
使作物能稳产、高产，还降低了_____的使用，减少对
___________。基因工程毒蛋白毒蛋白生产成本农药环境的污染
普通水稻不含_________，人们将_____________导入水稻中，并诱导它们在水稻细胞中_________，使水稻中的双香叶素－二磷酸能转化成_______________。人体可将该物质转化成_________。这种大米的颜色金黄，被形象地称为“_____”。
你认为抗虫棉所含的毒蛋白对人体有毒吗？为什么？
提示 无毒。因为该毒蛋白只对棉铃虫具有特异性的毒杀作用。
[思维激活1]3．转基因“金米”维生素A有关酶的基因得以表达β-胡萝卜素维生素A金米
(1)大幅度改良作物性状，获得优质高产的作物品种，如高产、稳产和具有优良品质的农作物或具有各种抗逆性的作物品种等。
(2)克服了远缘杂交不亲和的障碍。
(3)目的性强，育种周期短。
(1)培育原理：利用基因工程技术，把苏云金杆菌的毒蛋白基因导入到棉花细胞内，使其在生长过程中合成了毒蛋白，从而达到灭虫的效果。
1．基因工程育种的优点2．抗虫棉的培育(2)培育过程
①获得毒蛋白基因：直接从苏云金杆菌中分离或人工合成。
②重组载体的构建：从细菌中提取合适的质粒，用适宜的限制酶切割，用DNA连接酶将毒蛋白基因连接到质粒上，形成重组载体。
③重组载体的导入与筛选：将重组载体与棉花受精卵放在一起培养，使重组载体进入受体细胞，然后在选择培养基上除去不含重组质粒的细胞。
④抗虫基因的表达与鉴定：将含重组质粒的受精卵在一定条件下培养成棉花植株，检测其是否具有抗虫性状。
特别提醒 转基因抗虫作物能抗病虫害，不能抗病毒。 若利用基因工程技术培育能固氮的水稻新品种，其在环境保护上的重要意义是 ( )。
A．减少氮肥使用量，降低生产成本
B．减少氮肥生产量，节约能源
C．避免使用氮肥过多引起的环境污染
D．改良土壤的群落结构
解析 农业生产中大量施用氮肥、磷肥，往往造成水体富营养化，引起淡水“水华”、海洋“赤潮”现象的发生，造成水体恶化，污染环境。利用基因工程技术培育能固氮的水稻新品种，可减少氮肥施用量，避免水体富营养化，在环保方面具有重要意义。
答案 C
【巩固1】
1982年，某公司首次将___________投放市场，标志着世界上第一种_____________应用于临床医学。现在已有多种利用基因工程技术研制的_________和_________产品应用于临床治疗。
(1)传统疫苗的缺点
传统的疫苗一般为___________的病毒或细菌等，容易造成接种者心理上的负担，特别是_____疫苗、_______疫苗
基因工程在医学上的应用1．基因工程药物重组胰岛素基因工程药物医用多肽蛋白质类2．基因工程疫苗减毒或灭活肝炎艾滋病等。另外，传统的疫苗主要的抗原物质是_____________
___或_____________，往往因为病毒或细菌的变异，使其作用_____________。
(2)基因工程疫苗的生产
科学家找到病毒或细菌中起关键作用的、序列保守的蛋白质和_______________，利用基因工程的方法，由受体细胞生产这些蛋白质，经_____后可以作为疫苗使用，其中不会含有_______________以及它们的_________。
病毒的外壳蛋白细菌的膜蛋白减小甚至丧失编码它们的基因纯化病毒或有害细菌遗传物质
(1)基因治疗的概念
基因治疗是指将_________或__________________通过一定的方式导入靶细胞内，可以_____________而达到治疗疾病的目的。基因治疗的策略主要有_________________
_______________________等。
(2)基因治疗的过程(以镰刀型细胞贫血症为例)
获取人体编码____________________→将该基因插入到载体中→用此载体感染___________→将该细胞___________的骨髓中，使其产生_____________。
3．基因治疗正常基因有治疗作用的基因纠正基因缺陷基因置换、基因修复、基因增补、基因失活血红蛋白的正常基因造血干细胞回输到病人正常的血细胞 基因治疗需要哪些基本工具？为什么？
提示 限制性内切酶、DNA连接酶、载体等。因为基因治疗就是利用了基因工程技术。
[思维激活2]
利用基因工程的方法，将正常基因或有治疗作用的基因导入靶细胞内，以治疗有基因缺陷的疾病。主要策略有基因置换、基因修复、基因增补、基因失活等。
1．基因治疗的原理2．基因治疗的过程(以治疗镰刀型细胞贫血症为例)特别提醒 体外基因治疗与体内基因治疗
①体外基因治疗：先从病人体内获得相应的功能缺陷细胞，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。
②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。
基因治疗是指 ( )。
A．把健康外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗
疾病的目的
B．对有缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复正常，达到
治疗疾病的目的
C．运用人工诱变的方法，使有基因缺陷的细胞发生基因
突变，从而恢复正常
D．运用基因工程技术，把有缺陷的基因切除，达到治疗
疾病的目的
【巩固2】解析 基因治疗只是将正常的基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，而细胞中的缺陷基因并未修复，和正常基因同时存在，基因治疗也不是切除病变基因或诱发其突变，因而B、C、D三项的说法都不符合基因治疗的概念。
答案 A
转基因抗病香蕉的培育过程如图所示。质粒上有PstSmaⅠ、EcoRⅠ、ApaⅠ等四种限制酶切割位点。请回答下列问题。
【例1】(1)构建含抗病基因的表达载体A时，应选用限制酶____________，对____________进行切割。
(2)培养基中的卡那霉素会抑制香蕉愈伤组织细胞的生长，欲利用该培养基筛选已导入抗病基因的香蕉细胞，应使基因表达载体A中含有________，作为标记基因。
(3)香蕉组织细胞具有________，因此，可以利用组织培养技术将导入抗病基因的香蕉组织细胞培育成植株。图中①、②依次表示组织培养过程中香蕉组织细胞的_______ ________________________________________________。
思维导图：
?
深度剖析 本题考查基因工程与植物组织培养的有关知识。
(1)从图可看出，只有PstⅠ、EcoRⅠ两种酶能保持抗病基因结构的完整性，所以构建含抗病基因的表达载体A时，应选用限制酶PstⅠ、EcoRⅠ两种酶，对抗病基因的DNA和质粒进行切割。(2)卡那霉素能抑制香蕉愈伤组织细胞的生长，欲利用该培养基筛选已导入抗病基因的香蕉细胞，应使基因表达载体A中含有抗卡那霉素基因，以此作为标记基因。
(3)香蕉组织细胞具有全能性，因此，可以利用组织培养技术将导入抗病基因的香蕉组织细胞培育成植株。图中①、②依次表示组织培养过程中香蕉组织细胞的脱分化和再分化。
答案 (1)PstⅠ、EcoRⅠ 含抗病基因的DNA 、质粒
(2)抗卡那霉素基因 (3)全能性 脱分化、再分化
方法技巧 植物转基因育种往往涉及两大生物工程——基因工程和细胞工程(植物组织培养)。
如图所示为人体正常红细胞和镰刀型细胞贫血症患者红细胞形态及镰刀型细胞贫血症的基因治疗过程。请回答下面的问题。【例2】(1)________图细胞为镰刀型细胞贫血症的红细胞，这种病是由于________造成的。
(2)写出以下结构或物质的名称：
A．____________；D.____________。
(3)写出以下过程的操作内容：
①______________________________________________；
②用携带正常基因的载体(病毒)侵染造血干细胞；
③______________________________________________；
④______________________________________________。
思维导图：
深度剖析 本题主要考查通过基因治疗的措施来彻底治愈遗传病的操作过程。(1)由于基因突变使红细胞形态上成镰刀状而易破碎，如图乙。(2)在基因治疗过程中，A为目的基因，可以与载体结合后导入受体细胞中，D作为受体细胞应为具有持续分裂能力的造血干细胞。(3)基因治疗过程应有四个步骤；其中③为将基因表达载体导入受体细胞D的染色体上，④为将具有正常功能的造血干细胞转移至体内，由此可知，此过程为体外基因治疗。
答案 (1)乙 基因突变
(2)合成血红蛋白的正常基因(目的基因) 造血干细胞
(3)①将正常基因导入到载体中 ③将载体(携带正常基因)导入到造血干细胞染色体上 ④经过改造的造血干细胞输入到患者骨髓中并产生正常的血细胞
归纳提升 基因检测和基因治疗限制酶是基因工程中的三种重要工具之一，它的作用是切割含目的基因的DNA片段和载体，使其能够在DNA连接酶的作用下发生重新组合。
利用同一种限制酶来分别切割含目的基因的DNA片段和载体，则产生相同的黏性末端，相同黏性末端之间能发生碱基互补配对而形成三种DNA分子——载体自连、目的基因自连、载体与目的基因相连。
———探究选择适宜的限制性内切酶———技法必备1．2．利用两种限制酶分别切割含目的基因的DNA片段和载体的两端。由于目的基因与载体的两端的黏性末端不相同，可以防止目的基因与载体自身连接的发生，因此，仅形成一种重组DNA分子——载体与目的基因相连。
限制性内切酶切点位置的选择以不破坏目的基因的完整性和至少保留一个标记基因为依据。
3．4．科学家将人的生长激素基因与大肠杆菌的DNA分子进行重组，并成功地在大肠杆菌中得以表达。但在进行基因工程的操作过程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和质粒，便于重组和筛选。已知限制酶I的识别序列和切点是—G↓GATCC— ，限制酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—，据图回答：
能力展示
(1)过程①表示的是采取____________的方法来获取目的基因。
(2)为了便于筛选，在构建重组载体过程中，用限制酶________切割质粒，用限制酶________切割目的基因。用限制酶切割目的基因和载体后形成的黏性末端通过__________________原则进行连接。
(3)人的基因之所以能与大肠杆菌的DNA分子进行重组，原因是__________________________________________。
(4)人体的生长激素基因能在细菌体内成功表达是因为
________________________________________________。
(5)将得到的大肠杆菌B涂布在一个含有氨苄青霉素的培养基上，经过一定时间培养后，能够在含有氨苄青霉素的培养基上生长的，说明已导入了________，反之则没有导入。
(2)由题意可知：只利用限制酶Ⅱ或左端用限制酶I右端用限制酶Ⅱ均可将含目的基因的DNA片段切成两个相同的黏性末端；而质粒使用限制酶II切割后形成两个切口，即两种标记基因都会被切断而起不到标记基因的作用，用限制酶Ⅰ切割时，形成一个切口，即可以保留一种标记基因的完整性。相同的黏性末端的碱基通过碱基互补配对原则形成氢键连接。
(3)人的基因之所以能与大肠杆菌的DNA分子进行重组，是因为DNA结构都一样，都是由四种脱氧核苷酸构成的双螺旋结构。
(4)所有生物都共用一套密码子，只要条件适宜都可以转录、翻译进行基因表达过程。所以人体的生长激素基因也能在细菌体内成功表达。
(5)能够在含有氨苄青霉素的培养基上生长就说明目的基因导入位置不在抗氨苄青霉素基因中间，没有破坏抗氨苄青霉素基因，或者是普通的质粒没有连接上目的基因，两个抗性基因都没被破坏。
答案 (1) 反转录(或人工合成) (2)Ⅰ Ⅱ(或Ⅰ和Ⅱ) 碱基互补配对 (3)人的基因与大肠杆菌DNA的双螺旋结构相同 (4)共用一套(遗传)密码子 (5)普通质粒或重组质粒
抗病毒转基因植物成功表达后，以下说法正确的是
( )。
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，不是所有病毒，不可以抗虫。
答案 B
1.下列由基因工程方法生产的药物是 ( )。
①干扰素 ②白细胞介素 ③青霉素 ④乙肝疫苗
A．①②③ B．①②③④
C．①②④ D．②③④
解析 青霉素是经诱变育种方法培育出高产青霉素菌种，然后再通过发酵工程来生产的，其他药物都是用基因工程方法生产的。
答案 C
2．下列有关基因工程应用的叙述中，正确的是 ( )。
A．基因治疗是把缺陷基因诱变成正常基因
B．基因诊断的原理是DNA分子杂交
C．一种基因探针能检测水体中的各种病毒
D．原核细胞基因不能用来进行真核生物的遗传改良
解析 基因治疗是把正常的基因导入有基因缺陷的细胞，从而使其表达，达到治疗目的。基因诊断常用基因探针来进行，其遵循的原理是DNA分子杂交，具有很强的特异性，因此一种探针只能检测水体中的一种(类)病毒。所有生物共用一套密码子，所以原核细胞基因也能用来进行真核生物的遗传改良。
答案 B
3．以重组DNA技术为核心的基因工程正在改善着人类的生活。请回答下列问题。
(1)获得目的基因的方法通常包括________和__________。
(2)切割和连接DNA分子所使用的酶分别是____________和____________。
(3)运送目的基因进入受体细胞的载体一般选用病毒或________ ，后者的形状是__________。
(4)由于重组DNA分子成功导入受体细胞的频率________。所以在转化后通常需要进行__________操作。
(5)将人胰岛素基因分别导入大肠杆菌与酵母菌，两者生产的胰岛素在功能和____________序列上是相同的。
4．解析 基因工程中，获得目的基因的方法常用的是直接分离法和人工合成法，前者是用限制性内切酶从生物材料的细胞或染色体中分离出来，后者是以目的基因控制合成的mRNA，逆转录分成目的基因或者是以目的基因控制合成的蛋白质的氨基酸序列，推导出基因的碱基序列，然后人工合成。切割DNA分子的酶是限制性内切酶，连接DNA分子的酶是DNA连接酶，运送目的基因的载体是病毒或细菌的质粒，后者是一段小型环状的DNA分子。目前的技术条件下，重组DNA分子导入到受体细胞中的成功率比较低，所以转化后需要进行筛选。将某一基因导入到不同受体细胞中，所表达的蛋白质结构取决于基因，而不取决于受体细胞，所以蛋白质的结构应该相同。
答案 (1)直接分离法 人工合成法 (2)限制性内切酶(限制酶) DNA连接酶 (3)质粒 小型环状(双链环状、环状) (4)低 筛选 (5)氨基酸
课堂小结课件33张PPT。第三节 蛋白质工程课程标准?
简述蛋白质工程。
课标解读?
1．简述蛋白质工程的概念与原理。
2．举例说出蛋白质工程的基本过程。
3．举例说出蛋白质工程的应用。
蛋白质工程是指根据蛋白质的_________和_________之间的关系，按照人类自身的需要，利用生物技术手段对蛋白质的______________或直接对蛋白质进行_____________，
从而创造出自然界___________、_____________的蛋白质分子。由于蛋白质工程是在基因工程的基础上发展起来的，因此蛋白质工程也被称为_______________。
蛋白质分子的设计1．蛋白质工程的概念精细结构生物活性DNA编码序列有目的的改造本不存在的具有优良特性第二代基因工程
蛋白质的分子设计分三类：一是小范围改造，就是对已知结构的蛋白质进行少数_______的替换，从而_____蛋白质的性质和功能；二是对_________的蛋白质进行_______，
期望_____相应的功能；三是对蛋白质从头设计，从____
_____________出发，设计制造出自然界_______________
_____，使之具有特定的空间结构和预期功能。
2．蛋白质的分子设计类型氨基酸改善不同来源拼接组转移氨基酸的排列顺序不存在的全新蛋白质 蛋白质工程所依据的原理是什么？
提示 中心法则的逆推。
[思维激活1]
(1)概念：根据蛋白质的精细结构和生物活性之间的关系，按照人类自身的需要，利用生物技术手段对蛋白质的DNA编码序列或直接对蛋白质进行有目的的改造，从而创造出自然界不存在的、具有优良特性的蛋白质分子。
(2)对概念的理解
①实质：将编码蛋白质的DNA序列进行有目的的改造或直接对蛋白质进行改造，从而产生出原本不存在的、具有优良特性的蛋白质分子。
②目的：生产符合人们需要的、并非自然界已存在的蛋白质。
1．蛋白质工程的概念
(1)原理：中心法则的逆推。
(2)过程：预期蛋白质的功能→设计蛋白质结构→推测氨基酸序列→推测脱氧核苷酸序列→合成DNA→表达出蛋白质。
(3)分类
蛋白质工程的首要任务是对蛋白质分子进行设计。对天然蛋白质分子的设计可以分为三类：小改、中改和大改。
①小改是对天然蛋白质进行少数氨基酸的替换。它往往利用点突变的技术，在维持蛋白质原有功能的基础上，改进一些性质特点。2．蛋白质的分子设计②中改则是对蛋白质分子中某些结构单元或肽段进行分子裁剪，在不同的蛋白质分子之间替换结构单元，以使得到新的功能组合。
③大改就是重新设计与合成自然界本不存在的蛋白质分子。即从蛋白质的氨基酸组成和顺序出发，设计并制造出一种全新的蛋白质，使之具有特定的空间结构和相应的功能。
(1)分子设计类型：小改。
(2)步骤
①分析胰岛素的一级、二级、三级结构。3．速效胰岛素制剂的改造②证实胰岛素疗效慢的原因：胰岛素在低浓度时主要以单体形式存在，在高浓度时则以二聚体的形式存在，在机体内运动的速度慢，延长了从注射部位到达血液所需要的时间，从而使疗效延滞。
③根据胰岛素结构与功能之间的关系，设计对胰岛素基因的改造方案。通过碱基替换的方法，改变基因序列，将胰岛素分子中B链第28位改为赖氨酸、29位改为脯氨酸。
下列关于“大改”“中改”“小改”的说法中，不正确的是 ( )。
A．“大改”是指根据氨基酸的性质和特点，设计并制造
出自然界中不存在的全新蛋白质
B．“中改”是指在蛋白质分子中替代某一个肽段或一个
特定的结构单元
C．“小改”是指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
D．“大改”是指根据氨基酸的性质和特点，人工合成出自
然界中已存在的蛋白质
【巩固1】解析 根据蛋白质被改造部位的多少，可以将这种改造分为“大改”“中改”和“小改”。所谓的“大改”是指根据氨基酸的性质和特点，设计并制造出自然界中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。
答案 D
T4溶菌酶具有较强的溶菌活性，但其_____________。研
究人员对___________________进行了改造，使T4溶菌酶
获得了_____________。
组织纤溶酶原激活物(t—PA)专一激活人体内纤溶系统，保证血液循环的畅通。但t—PA用于治疗时具有一定的局限性，它进入血浆后大部分与________________________
_________，并迅速失去活性。利用蛋白质工程技术对其蛋白质工程的应用1．提高蛋白质的稳定性2．改变蛋白质的活性热稳定性较差编码T4溶菌酶的基因较强耐热特性纤溶酶原激活剂抑制物形成复合物改造，就可以消除上述缺点，从而增加_________、减少_________和降低_______等。
小鼠单克隆抗体的制备比较简单，但这种鼠源性的单克隆抗体会被人的_____________，不能直接用于人体。嵌合抗体就是保留鼠单克隆抗体的_______，而用___________
_____替换鼠单克隆抗体恒定区，这种嵌合抗体的_______
显著下降，而抗体的_____________没有丧失。
上述三个实例分别属于蛋白质分子设计的哪种类型？
提示 前两个实例均属于小改，第三个实例属于中改。
[思维激活2]溶栓效能药用剂量副作用3．合成嵌合抗体免疫系统排斥可变区人抗体的恒定区抗原性特异识别功能
(1)分子设计类型：小改。
(2)改造方法：对编码T4溶菌酶的基因进行点突变从而使T4溶菌酶第三位上的异亮氨酸改变成了半胱氨酸。
(3)改造结果：使T4溶菌酶获得了较强的耐热特性。
(1)小鼠单克隆抗体的缺点：会被人的免疫系统排斥，不能直接用于人体。
(2)嵌合抗体：指应用蛋白质工程手段，将小鼠抗体的可变区和人抗体中的恒定区结合成的新抗体蛋白。
(3)嵌合抗体的优点：人体对它的排斥反应显著下降，但它对某种抗原的特异性识别功能并没有下降。
1．对T4溶菌酶的改造2．合成嵌合抗体 下列不属于蛋白质工程成果的是 ( )。
A．改造酶的结构，提高酶的热稳定性
B．生产出鼠－人嵌合抗体
C．将t－PA分子中的天门冬酰胺替换为谷氨酰胺
D．将人的胰岛素基因整合到大肠杆菌体内生产胰岛素
解析 将人的胰岛基因整合到大肠杆菌体内生产胰岛素属于基因工程的成果。
答案 D
【巩固2】 蛋白质工程是新崛起的一项生物工程，又称第二代基因工程。下图是蛋白质工程流程图，其中A、B在遗传学上依次表示 ( )。
【例1】A．转录和翻译 B．翻译和转录
C．复制和转录 D．传递和淘汰
思维导图：
答案 A
归纳提升 中心法则与蛋白质工程
(1)中心法则表示遗传信息的流动方向，如图所示：
空间结构的蛋白质→表达生物特有的功能或性状
(2)蛋白质工程的原理是中心法则的逆推。蛋白质工程是按照以下思路进行的：确定蛋白质的功能→蛋白质应有的高级结构→蛋白质应具备的折叠状态→应有的氨基酸序列→应有的碱基序列，可以创造自然界不存在的蛋白质。
二者关系如下图所示：
(3)对蛋白质的改造可以分为三类：①大改：即制造出自然界不存在的全新蛋白质。②中改：即在蛋白质分子中替代一个肽段或一个特定的结构域。③小改：即改造蛋白质分子中的几个氨基酸残基。
科学家对鼠源杂交瘤抗体进行改造，生产出效果更好的鼠－人嵌合抗体，用于癌症治疗。下图表示形成鼠－人嵌合抗体的过程，据图回答下列问题。
【例2】(1)改造鼠源杂交瘤抗体，生产鼠－人嵌合抗体，属于________(生物工程)的范畴。
(2)图示过程是根据预期的________，设计________，最终必须对________进行操作，此操作中改变的是________。
(3)经过改造的鼠－人嵌合抗体，与鼠源杂交瘤抗体相比较，突出的优点是________________ (从免疫角度考虑)。
(4)上述过程中对科学家来说难度最大的是____________。
思维导图：
解析 (1)通过图示可知鼠－人嵌合抗体是通过人工设计而形成的特定功能蛋白质，其生产过程应属于蛋白质工程的范畴。(2)蛋白质工程的流程：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)→通过基因工程操作生产预期的蛋白质。(3)从免疫的角度考虑，对人体来说鼠源抗体为抗原，若利用人的抗体与之嵌合，则排斥作用会减轻，对人体的负作用会减少。(4)由于蛋白质空间结构比较复杂，不易确定，所以成为蛋白质工程中最大的障碍。
答案 (1)蛋白质工程 (2)嵌合抗体功能 嵌合抗体的结构 基因 碱基对 (3)对人体的不良反应减少 (4)设计嵌合抗体的空间结构
归纳提升 (1)蛋白质工程最终还是回到基因工程上来，因为蛋白质的合成由基因控制，所以说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)基因工程中的目的基因一般为自然界中存在的基因，而蛋白质工程中的目的基因不是自然界中存在的。
(3)判断蛋白质工程方法的关键是：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。
人类蛋白质组计划是继人类基因组计划之后，生命科学乃至自然科学领域一项重大的科学命题。2001年，国际人类蛋白质组组织宣告成立。之后，该组织正式提出启动了两项重大国际合作行动：一项是由中国科学家牵头执行的“人类肝脏蛋白质组计划”；另一项是以美国科学家牵头执行的“人类血浆蛋白质组计划”，由此拉开了人类蛋白质组计划的帷幕。
—————人类蛋白质组计划探秘—————技法必备1．启动
“人类肝脏蛋白质组计划”是国际上第一个人类组织/器官的蛋白质组计划，由我国贺福初院士牵头，这是中国科学家第一次领衔的重大国际科研协作计划，总部设在北京，目前有16个国家和地区的80多个实验室报名参加。它的科学目标是揭示并确认肝脏的蛋白质，为重大肝病预防、诊断、治疗和新药研发的突破提供重要的科学基础。人类蛋白质组计划的深入研究将是对蛋白质工程的有力推动和理论支持。
2．组成与目标2003年12月15日，人类蛋白质组计划正式启动，我国科学家成为人类肝脏蛋白质组计划的负责人，而且我国将负责整个计划20%的工作，这标志着我国在生物学前沿领域的研究已居世界领先地位。回答下列问题。
(1)人类蛋白质组计划与人类基因组计划有什么关系？
________________________________________________。
(2)肝脏在蛋白质代谢中有哪些生理功能？
________________________________________________。
(3)人类蛋白质组计划有什么意义？
________________________________________________。
能力展示解析 随着人类基因组图谱的进一步完善和人类基因组面貌初步揭示，科学家现在开始将研究重点转向“蛋白质”，相对于人类细胞中的全部基因为基因组，由全套基因组编码控制的蛋白质被称为蛋白质组。人类蛋白质组计划是人类基因组计划的延伸、继续和发展，它将揭示作为机体生命活动承担者的蛋白质的种类及功能。随着蛋白质工程的发展，大量优质新型蛋白质将在工业、医药、农业和环境保护等方面发挥重要作用。
肝脏在蛋白质的代谢中有重要作用，肝脏在转氨酶的作用下可以进行转氨基作用合成非必需氨基酸，进行脱氨基作用将含氮部分形成尿素排出体外和合成血浆蛋白等。
答案 (1)人类蛋白质组计划是人类基因组计划的延伸、继续和发展
(2)①转氨基作用——非必需氨基酸的合成；②尿素的形成(解毒功能)；③血浆蛋白质的合成
(3)人类蛋白质组计划将揭示构成生命的各种蛋白质的奥秘，这有利于人类改造蛋白质，合成优质新型蛋白质，在工业、医疗、农业和环境保护中发挥重要作用
天然蛋白质合成是按照下列哪一项“原理”进行的( )。
A．转录 B．翻译
C．中心法则 D．复制
解析 天然蛋白质的合成过程既涉及遗传信息由DNA到RNA的转录，又涉及由RNA到蛋白质的翻译，即按照中心法则进行。
答案 C
1.蛋白质工程的实质是 ( )。
A．改造蛋白质 B．改造mRNA
C．改造基因 D．改造氨基酸
解析 蛋白质工程一般是先创造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。
答案 C
2．干扰素是动物体内的一种蛋白质，可以用来治疗病毒的感染和癌症，但在体外保存相当困难，如何长期保存，科学家发现将其中的一个半胱氨酸变成丝氨酸，可以保存半年。你来设想一下，能不能让动物生产储存期延长的干扰素？采用什么方法？
__________________________________________________
__________________________________________________
________________________________________________。
3．解析 根据题意，已知干扰素蛋白质氨基酸序列，再根据科学家的发现，把干扰素的半胱氨酸换成丝氨酸，反推mRNA碱基序列，再反推DNA序列，然后进行基因改造，将改造的基因导入动物细胞就能生产储存期延长的干扰素。
答案 能让动物生产储存期延长的干扰素。用氨基酸序列反推mRNA序列，再反推DNA序列，然后进行基因改造，将改造后的基因通过基因工程手段导入动物受精卵，得到的转基因动物即可以长期生产储存期延长的干扰素
感悟 解决该类题型的规律：蛋白质工程的思路是首先设计蛋白质结构，由蛋白质结构的氨基酸序列反推mRNA碱基序列，然后再根据mRNA碱基序列，人工合成DNA。
课堂小结课件21张PPT。章 末 整 合与DAN有关的各种酶的比较基因工程育种与其他育种方法的比较简析 (1)用一种限制性内切酶切割某DNA分子，当只有一个切点时，若长度不变，则该DNA分子为环状；否则为线形。具有两个或多个切点时，可形成长度不等的多种DNA片段。
(2)用两种限制性内切酶切割某DNA分子，经单独切割和共同切割可形成多种不同长度的DNA片段，据此可分析切点的数量和位置。
限制性内切酶的切点与切割结果的关系 现有一长度为1 000个碱基对(bp)的DNA分子，用限制性核酸内切酶EcoRⅠ酶切后得到的DNA分子仍是1 000bp，用KpnⅠ单独酶切得到400bp和600bp两种长度的DNA分子，用EcoR I、KpnⅠ同时酶切后得到200bp和600bp两种长度的DNA分子。下图中表示该DNA分子的酶切图谱正确的是 ( )。【典例1】解析 根据题干信息可知：该DNA分子被EcoRⅠ酶切之后还是一个DNA分子且长度不变，说明该DNA是环状DNA，其中有一个EcoRⅠ酶的切点；单独用KpnⅠ酶切割该DNA形成两个DNA分子，说明该DNA中有两个KpnⅠ酶的切点，故答案为D。另外，该题也可用代入法验证来解：就是将A、B、C、D四项一一代入验证，看哪个选项符合题意。
答案 D
简析 因为蛋白质的合成由基因控制，蛋白质工程最终还是回到基因工程上来，所以说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。但是，基因工程中的目的基因一般为自然界中存在的基因，而蛋白质工程中的基因不是自然界中存在的。二者的比较如下：基因工程与蛋白工程 科学家将β-干扰素基因进行定点诱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-干扰素的抗病毒活性，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．基因重组【典例2】解析 基因工程是通过对基因的操作，将符合人们需要的目的基因导入适宜的生物体，使其高效表达，从中提取所需的目的基因控制合成的蛋白质，或表现某种性状，蛋白质产品仍然为天然存在的蛋白质。而蛋白质工程却是对控制蛋白质合成的基因进行改造，从而实现对其编码的蛋白质的改变，所得到的已不是天然的蛋白质。题目中的操作中涉及的基因显然不再是原来的基因，其合成的β-干扰素也不是天然β-干扰素，而是经过改造的，是具备人类所需优点的蛋白质，因而整个过程利用的生物技术应为蛋白质工程。
答案 B (天津理综卷)某致病基因h位于X染色体上，该基因和正常基因H中的某一特定序列经BclⅠ酶切后，可产生大小不同的片段(如图1，bp表示碱基对)，据此可进行基因诊断。图2为某家庭遗传病的遗传系谱。
下列叙述错误的是 ( )。【例1】A.h基因特定序列中BclⅠ酶切位点的消失是碱基序列改变
的结果
B.Ⅱ-1的基因诊断中只出现142bp片段，其致病基因来自
母亲
C.Ⅱ-2的基因诊断中出现142bp、99bp和43bp三个片段，
其基因型为XHXh
答案 D (浙江理综卷)ada(腺苷酸脱氨酶基因)通过质粒pET28b导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨酶。下列叙述错误的是 ( )。
A.每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒
B.每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点
C.每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个ada
D.每个人的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子
【例2】解析 本题考查基因工程的过程。每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒，才可能有ada表达腺苷酸脱氨酶。作为目的基因ada的载体，质粒DNA上至少要有一个限制酶切割位点才能供目的基因ada插入。根据浙科版教材，通常用相同的限制性核酸内切酶分别切割目的基因和载体DNA(质粒)，因此目的基因和质粒DNA重组后也至少会有一个仍能被原来的限制性核酸内切酶识别的位点。如果有多个限制酶切割位点，每个限制性核酸内切酶识别位点究竟插入几个ada，无法根据高中知识推理得出。
答案 C考情分析 本专题与工农业生产、医药卫生以及人类的身体健康联系密切，历年高考试题中都会涉及。命题形式既有选择题也有非选择题，但以非选择题为主要命题形式。从高考试题来看，限制酶的特点、目的基因的扩增、基因表达载体的构建、目的基因的表达与鉴定等知识是考查的重点，并且常常与细胞工程、胚胎工程等内容进行综合命题。在2011年的高考试题中，山东理综卷第35题考查了基因表达载体的构建和目的基因的表达与鉴定；北京理综卷第31题和安徽理综卷第31题第Ⅱ小题都考查了目的基因的扩增与检测；天津理综卷第6题和浙江理综卷第6题都考查了限制酶的特点；广东理综卷第27题和重庆理综卷第31题都考查了目的基因的表达与鉴定；四川理综卷第5题考查了基因工程的基本过程；海南生物卷第31题考查了基因工程的工具与过程。
