高考生物大一輪復(fù)習(xí) 第十一單元 現(xiàn)代生物科技專題 第38講 基因工程及其安全性課件

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1、第第38講講基因工程及其安全性基因工程及其安全性第十一單元第十一單元現(xiàn)代生物科技專題現(xiàn)代生物科技專題考綱點(diǎn)擊考綱點(diǎn)擊 1.基因工程的誕生基因工程的誕生()2.基因工程的原理及技基因工程的原理及技術(shù)術(shù)()3.基因工程的應(yīng)用基因工程的應(yīng)用()4.蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程()5.轉(zhuǎn)基因生物的安全性轉(zhuǎn)基因生物的安全性()6.生物武器對(duì)人類的威脅生物武器對(duì)人類的威脅()7.實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)：DNA的粗提取與鑒定的粗提取與鑒定第十一單元第十一單元現(xiàn)代生物科技專題現(xiàn)代生物科技專題一、基因工程的概念理解一、基因工程的概念理解1供體：供體：提供目的基因。提供目的基因。2操作環(huán)境：操作環(huán)境：_。3操作水平：操作水平：_水平

2、。水平。4原理：原理：基因重組?；蛑亟M。5受體：受體：表達(dá)目的基因。表達(dá)目的基因。6本質(zhì)：本質(zhì)：性狀在性狀在_體內(nèi)表達(dá)。體內(nèi)表達(dá)。7優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：克服克服_障礙，定向改造生物的遺障礙，定向改造生物的遺傳性狀。傳性狀。無(wú)菌無(wú)菌DNA分子分子受體生物受體生物遠(yuǎn)緣雜交不親和遠(yuǎn)緣雜交不親和二、二、DNA重組技術(shù)的基本工具重組技術(shù)的基本工具1限制性核酸內(nèi)切酶限制性核酸內(nèi)切酶(簡(jiǎn)稱：限制酶簡(jiǎn)稱：限制酶)(1)來(lái)源：主要是從來(lái)源：主要是從_生物中分離純化出來(lái)的。生物中分離純化出來(lái)的。(2)作用：識(shí)別雙鏈作用：識(shí)別雙鏈DNA分子的某種特定分子的某種特定_并使并使每條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開(kāi)

3、。每條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開(kāi)。(3)結(jié)果：產(chǎn)生結(jié)果：產(chǎn)生_或平末端?；蚱侥┒恕Ｔ嗽撕塑账嵝蛄泻塑账嵝蛄叙ば阅┒损ば阅┒?DNA連接酶連接酶常用類型常用類型Ecoli DNA連接酶連接酶T4DNA連接酶連接酶來(lái)源來(lái)源_T4噬菌體噬菌體功能功能連接黏性末端連接黏性末端連接連接_結(jié)果結(jié)果恢復(fù)被限制酶切開(kāi)的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二恢復(fù)被限制酶切開(kāi)的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵酯鍵大腸桿菌大腸桿菌黏性末端和平末端黏性末端和平末端質(zhì)粒質(zhì)粒限制酶切割位點(diǎn)限制酶切割位點(diǎn)標(biāo)記基因標(biāo)記基因PCR技術(shù)技術(shù)啟動(dòng)子啟動(dòng)子標(biāo)記基因標(biāo)記基因農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法顯微注射顯微注射DNA分子雜交分子雜交

4、分子雜交技術(shù)分子雜交技術(shù)抗原抗原抗體雜交抗體雜交四、基因工程的應(yīng)用四、基因工程的應(yīng)用技術(shù)名稱技術(shù)名稱應(yīng)用應(yīng)用植物植物基基因因工程工程培育抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因植物、抗病轉(zhuǎn)基因植物和培育抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因植物、抗病轉(zhuǎn)基因植物和_轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)基因植物，利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)基因植物，利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)改良植物的品質(zhì)改良植物的品質(zhì)動(dòng)物動(dòng)物基基因因工程工程提高動(dòng)物生長(zhǎng)速度，改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)，用轉(zhuǎn)提高動(dòng)物生長(zhǎng)速度，改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)，用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物，用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物，用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作_的的供體供體基因治療基因治療把正常基因?qū)氩∪梭w內(nèi)，使其表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮把正?；?qū)氩∪梭w內(nèi)，使其表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而治療疾病，分為體內(nèi)基因治療

5、和體功能，從而治療疾病，分為體內(nèi)基因治療和體外基因治療外基因治療抗逆抗逆器官移植器官移植五、蛋白質(zhì)工程五、蛋白質(zhì)工程1目標(biāo)：目標(biāo)：根據(jù)人們對(duì)蛋白質(zhì)功能的特定需求，對(duì)根據(jù)人們對(duì)蛋白質(zhì)功能的特定需求，對(duì)_進(jìn)行分子設(shè)計(jì)。進(jìn)行分子設(shè)計(jì)。2操作手段：操作手段：基因修飾或基因合成?；蛐揎椈蚧蚝铣?。3設(shè)計(jì)流程：設(shè)計(jì)流程：預(yù)期蛋白質(zhì)功能預(yù)期蛋白質(zhì)功能設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推推測(cè)應(yīng)有的測(cè)應(yīng)有的_序列序列找到相對(duì)應(yīng)的找到相對(duì)應(yīng)的_序列序列(基因基因)。六、轉(zhuǎn)基因生物的安全性六、轉(zhuǎn)基因生物的安全性1轉(zhuǎn)基因成果轉(zhuǎn)基因成果(1)工程菌工程菌DNA重組微生物。重組微生物。(2)基因制藥。基因制藥。(

6、3)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物轉(zhuǎn)基因動(dòng)物_。(4)轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物。轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)氨基酸氨基酸脫氧核苷酸脫氧核苷酸生物反應(yīng)器生物反應(yīng)器2安全性問(wèn)題安全性問(wèn)題(1)食物安全：食物安全：_ (產(chǎn)生毒性蛋白質(zhì)產(chǎn)生毒性蛋白質(zhì))、新的過(guò)、新的過(guò)敏原、營(yíng)養(yǎng)成分改變。敏原、營(yíng)養(yǎng)成分改變。(2)生物安全：生物入侵，破壞生物生物安全：生物入侵，破壞生物_。(3)環(huán)境安全：破壞生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境安全：破壞生態(tài)系統(tǒng)的_和人和人 類類 生活生活環(huán)境。環(huán)境。3理性看待轉(zhuǎn)基因技術(shù)理性看待轉(zhuǎn)基因技術(shù)(1)需要正確的需要正確的_，趨利避害，不能因，趨利避害，不能因噎廢食。噎廢食。(2)制定符合本國(guó)利益的政策和法規(guī)，最大程度地

7、保證轉(zhuǎn)基因制定符合本國(guó)利益的政策和法規(guī)，最大程度地保證轉(zhuǎn)基因_的安全性。的安全性。滯后效應(yīng)滯后效應(yīng)多樣性多樣性穩(wěn)定性穩(wěn)定性社會(huì)輿論導(dǎo)向社會(huì)輿論導(dǎo)向技術(shù)和產(chǎn)品技術(shù)和產(chǎn)品七、禁止生物武器七、禁止生物武器1種類：種類：病菌、病毒、生化毒劑及經(jīng)過(guò)病菌、病毒、生化毒劑及經(jīng)過(guò)_的的致病菌。致病菌。2我國(guó)政府態(tài)度：我國(guó)政府態(tài)度：任何情況下不發(fā)展、任何情況下不發(fā)展、_、不儲(chǔ)存、不儲(chǔ)存生物武器，并反對(duì)生物武器及其技術(shù)和設(shè)備的擴(kuò)散。生物武器，并反對(duì)生物武器及其技術(shù)和設(shè)備的擴(kuò)散。基因重組基因重組不生產(chǎn)不生產(chǎn)1.(2016山東濟(jì)南市高三期末山東濟(jì)南市高三期末)限制性核酸內(nèi)切酶、限制性核酸內(nèi)切酶、 DNA 連接連接酶和

8、質(zhì)粒是基因工程中常用的三種工具酶。酶和質(zhì)粒是基因工程中常用的三種工具酶。( ) 2.DNA 連接酶可把目的基因與載體的黏性末端的堿基黏合連接酶可把目的基因與載體的黏性末端的堿基黏合，形成重組形成重組 DNA。( ) 3.Ecoli DNA 連接酶既可以連接平末端連接酶既可以連接平末端，又可以連接黏性又可以連接黏性末端。末端。( ) 4.Taq 酶是用酶是用 PCR 儀對(duì)儀對(duì) DNA 分子擴(kuò)增過(guò)程中常用的一種耐分子擴(kuò)增過(guò)程中常用的一種耐高溫的高溫的 DNA 連接酶。連接酶。( ) 5.基因表達(dá)載體中含有啟動(dòng)子和終止密碼?；虮磉_(dá)載體中含有啟動(dòng)子和終止密碼。( ) 考點(diǎn)一考點(diǎn)一基因工程的操作工具基

9、因工程的操作工具1.與與 DNA 有關(guān)的四種酶有關(guān)的四種酶 比較項(xiàng)目比較項(xiàng)目限制酶限制酶DNA連接酶連接酶DNA聚合酶聚合酶解旋酶解旋酶作用底物作用底物作用部位作用部位形成產(chǎn)物形成產(chǎn)物DNA分子分子DNA分子片段分子片段脫氧核苷酸脫氧核苷酸DNA分子分子磷酸二酯磷酸二酯鍵鍵磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵 磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵堿基對(duì)間的堿基對(duì)間的氫鍵氫鍵黏性末端黏性末端或平末端或平末端形成重組形成重組DNA分子分子新的新的DNA分子分子形成單鏈形成單鏈DNA2.限制酶限制酶 (1)識(shí)別序列的特點(diǎn)：識(shí)別序列的特點(diǎn)：呈現(xiàn)堿基互補(bǔ)對(duì)稱。無(wú)論是奇數(shù)個(gè)堿基呈現(xiàn)堿基互補(bǔ)對(duì)稱。無(wú)論是奇數(shù)個(gè)堿基還是偶數(shù)個(gè)堿基還是偶數(shù)個(gè)堿

10、基，都可以找到一條中心軸線都可以找到一條中心軸線，如如，以中以中心線為軸心線為軸，兩側(cè)堿基互補(bǔ)對(duì)稱；兩側(cè)堿基互補(bǔ)對(duì)稱； =CCAGGGGTCC以以=AT為軸為軸，兩兩側(cè)堿基互補(bǔ)對(duì)稱。側(cè)堿基互補(bǔ)對(duì)稱。 4.載體載體 (1)條件與目的條件與目的 條件條件目的目的穩(wěn)定并能復(fù)制穩(wěn)定并能復(fù)制有一個(gè)至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)有一個(gè)至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)具有特殊的標(biāo)記基因具有特殊的標(biāo)記基因(2)作用作用 作為運(yùn)載工具作為運(yùn)載工具，將目的基因?qū)胨拗骷?xì)胞內(nèi)。將目的基因?qū)胨拗骷?xì)胞內(nèi)。 利用它在宿主細(xì)胞內(nèi)對(duì)目的基因進(jìn)行大量復(fù)制。利用它在宿主細(xì)胞內(nèi)對(duì)目的基因進(jìn)行大量復(fù)制。 目的基因穩(wěn)定存在且數(shù)量可擴(kuò)大目的基因穩(wěn)定存在且數(shù)

11、量可擴(kuò)大可攜帶多個(gè)或多種外源基因可攜帶多個(gè)或多種外源基因便于重組便于重組DNA的鑒定和選擇的鑒定和選擇 關(guān)于基因工程工具的幾個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)關(guān)于基因工程工具的幾個(gè)易錯(cuò)點(diǎn) (1)限制酶是一類酶限制酶是一類酶，而不是一種酶。而不是一種酶。 (2)限制酶的成分為蛋白質(zhì)限制酶的成分為蛋白質(zhì)， 其作用的發(fā)揮需要適宜的理化條其作用的發(fā)揮需要適宜的理化條件件，高溫、強(qiáng)酸或強(qiáng)堿均易使之變性失活。高溫、強(qiáng)酸或強(qiáng)堿均易使之變性失活。 (3)在切割目的基因和載體時(shí)要求用同一種限制酶在切割目的基因和載體時(shí)要求用同一種限制酶， 目的是產(chǎn)目的是產(chǎn)生相同的黏性末端或平末端。生相同的黏性末端或平末端。 (4)將一個(gè)基因從將一個(gè)基因從

12、 DNA 分子上切割下來(lái)分子上切割下來(lái)，需要切兩處需要切兩處，同時(shí)同時(shí)產(chǎn)生產(chǎn)生 4 個(gè)黏性末端或平末端。個(gè)黏性末端或平末端。 (1)圖圖 1 的一條脫氧核苷酸鏈中相鄰兩個(gè)堿基之間依次由的一條脫氧核苷酸鏈中相鄰兩個(gè)堿基之間依次由_連接。連接。 (2)若用限制酶若用限制酶 Sma完全切割圖完全切割圖 1 中的中的 DNA 片段片段，產(chǎn)生的產(chǎn)生的末端是末端是_末端末端，其產(chǎn)物長(zhǎng)度為其產(chǎn)物長(zhǎng)度為_(kāi)。 (3)若圖若圖 1 中虛線方框內(nèi)的堿基對(duì)被中虛線方框內(nèi)的堿基對(duì)被 TA 堿基對(duì)替換堿基對(duì)替換，那么那么基因基因 D 就突變?yōu)榛蚓屯蛔優(yōu)榛?d。從雜合子中分離出圖。從雜合子中分離出圖 1 及其對(duì)應(yīng)的及其

13、對(duì)應(yīng)的DNA 片段片段，用限制酶用限制酶 Sma完全切割完全切割，產(chǎn)物中共有產(chǎn)物中共有_種不種不同長(zhǎng)度的同長(zhǎng)度的 DNA 片段。片段。 脫氧核糖、磷酸、脫氧核糖脫氧核糖、磷酸、脫氧核糖平平537 bp、790 bp、661 bp4(4)若將圖若將圖2中質(zhì)粒和目的基因中質(zhì)粒和目的基因D通過(guò)同種限制酶處理后進(jìn)行通過(guò)同種限制酶處理后進(jìn)行連接連接，形成重組質(zhì)粒形成重組質(zhì)粒，那么應(yīng)選用的限制酶是那么應(yīng)選用的限制酶是_。在導(dǎo)入重組質(zhì)粒后在導(dǎo)入重組質(zhì)粒后，為了篩選出含重組質(zhì)粒的大腸桿菌為了篩選出含重組質(zhì)粒的大腸桿菌，一，一般需要用添加般需要用添加_的培養(yǎng)基進(jìn)行培養(yǎng)。經(jīng)檢測(cè)的培養(yǎng)基進(jìn)行培養(yǎng)。經(jīng)檢測(cè)，部分含有重

14、組質(zhì)粒的大腸桿菌菌株中目的基因部分含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌菌株中目的基因 D 不能正確不能正確表達(dá)表達(dá)，其最可能的原因是其最可能的原因是_。 BamH抗生素抗生素B同種限制酶切割形成的末端相同，部分目的基因同種限制酶切割形成的末端相同，部分目的基因D與質(zhì)與質(zhì)粒反向連接粒反向連接解析解析: (1)一條脫氧核苷酸鏈中相鄰的兩個(gè)堿基之間是通過(guò)一條脫氧核苷酸鏈中相鄰的兩個(gè)堿基之間是通過(guò)“脫氧核糖脫氧核糖磷酸磷酸脫氧核糖脫氧核糖”相連的，要注意與兩條相連的，要注意與兩條脫氧核苷酸鏈的相鄰堿基之間通過(guò)氫鍵相連進(jìn)行區(qū)分。脫氧核苷酸鏈的相鄰堿基之間通過(guò)氫鍵相連進(jìn)行區(qū)分。(2)從從Sma 的識(shí)別序列和切點(diǎn)可見(jiàn)，其

15、切割后產(chǎn)生的是平末端，的識(shí)別序列和切點(diǎn)可見(jiàn)，其切割后產(chǎn)生的是平末端，圖圖1中中DNA片段有片段有Sma 的兩個(gè)識(shí)別序列，故切割后產(chǎn)生的的兩個(gè)識(shí)別序列，故切割后產(chǎn)生的產(chǎn)物長(zhǎng)度為產(chǎn)物長(zhǎng)度為537(5343)bp、790(79633)bp和和661(6583)bp三種。三種。(3)圖示方框內(nèi)發(fā)生堿基的替換后，形成的圖示方框內(nèi)發(fā)生堿基的替換后，形成的d基基因失去了因失去了1個(gè)個(gè)Sma的識(shí)別序列，故的識(shí)別序列，故D基因、基因、d基因用基因用Sma完全切割后產(chǎn)物中除原有的完全切割后產(chǎn)物中除原有的3種長(zhǎng)度的種長(zhǎng)度的DNA片段外，還增加片段外，還增加一種一種(537790)bp的的DNA片段。片段。(4)目的

16、基因的兩端都有目的基因的兩端都有BamH的識(shí)別序列，質(zhì)粒的啟動(dòng)子的識(shí)別序列，質(zhì)粒的啟動(dòng)子后抗生素后抗生素A抗性基因上也有抗性基因上也有BamH 的識(shí)別序列，故應(yīng)選用的識(shí)別序列，故應(yīng)選用的限制酶是的限制酶是BamH，此時(shí)抗生素，此時(shí)抗生素B抗性基因作為標(biāo)記基因，抗性基因作為標(biāo)記基因，故篩選時(shí)培養(yǎng)基中要添加抗生素故篩選時(shí)培養(yǎng)基中要添加抗生素B。若重組質(zhì)粒已導(dǎo)入了受體。若重組質(zhì)粒已導(dǎo)入了受體細(xì)胞卻不能表達(dá)，很可能是因?yàn)橛猛N限制酶切割后，目的細(xì)胞卻不能表達(dá)，很可能是因?yàn)橛猛N限制酶切割后，目的基因和質(zhì)粒有兩種連接方式，導(dǎo)入受體細(xì)胞的重組質(zhì)粒是目基因和質(zhì)粒有兩種連接方式，導(dǎo)入受體細(xì)胞的重組質(zhì)粒是目的基

17、因和質(zhì)粒反向連接形成的。的基因和質(zhì)粒反向連接形成的。考點(diǎn)二考點(diǎn)二基因工程的基本操作程序和應(yīng)用基因工程的基本操作程序和應(yīng)用1.目的基因的獲取目的基因的獲取 (1)直接分離法直接分離法 從基因文庫(kù)（基因組文庫(kù)或從基因文庫(kù)（基因組文庫(kù)或cDNA文庫(kù)）中獲取文庫(kù)）中獲取利用利用PCR技術(shù)擴(kuò)增技術(shù)擴(kuò)增 (2)人工合成法人工合成法 化學(xué)合成法：針對(duì)已知核化學(xué)合成法：針對(duì)已知核苷酸序列的較小基因苷酸序列的較小基因逆轉(zhuǎn)錄法：以逆轉(zhuǎn)錄法：以RNA為模板為模板，在反轉(zhuǎn)錄酶的作用下人工合成在反轉(zhuǎn)錄酶的作用下人工合成 2.基因表達(dá)載體的構(gòu)建基因表達(dá)載體的構(gòu)建 (1)基因表達(dá)載體的組成及作用基因表達(dá)載體的組成及作用 (

18、2)基因表達(dá)載體的構(gòu)建過(guò)程基因表達(dá)載體的構(gòu)建過(guò)程 3.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 生物種類生物種類植物植物動(dòng)物動(dòng)物微生物微生物常用方法常用方法受體細(xì)胞受體細(xì)胞轉(zhuǎn)化過(guò)程轉(zhuǎn)化過(guò)程農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法顯微注射技術(shù)顯微注射技術(shù)感受態(tài)細(xì)胞法感受態(tài)細(xì)胞法體細(xì)胞體細(xì)胞受精卵受精卵原核細(xì)胞原核細(xì)胞將目的基因插入將目的基因插入到到Ti質(zhì)粒的質(zhì)粒的TDNA上上轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌農(nóng)桿菌導(dǎo)入植導(dǎo)入植物細(xì)胞物細(xì)胞整合到整合到受體細(xì)胞的染色受體細(xì)胞的染色體體DNA上上表達(dá)表達(dá)將含有目的基將含有目的基因的表達(dá)載體因的表達(dá)載體提純提純?nèi)÷讶÷?受受精卵精卵)顯微注顯微注射射受精卵發(fā)受精卵發(fā)育育獲得具有獲得具

19、有新性狀的動(dòng)物新性狀的動(dòng)物Ca2處理細(xì)胞處理細(xì)胞感受態(tài)細(xì)胞感受態(tài)細(xì)胞重組重組表達(dá)載體表達(dá)載體DNA分分子與感受態(tài)細(xì)胞混子與感受態(tài)細(xì)胞混合合感受態(tài)細(xì)胞吸感受態(tài)細(xì)胞吸收收DNA分子分子4.目的基因的檢測(cè)與鑒定目的基因的檢測(cè)與鑒定 基因工程操作過(guò)程中的幾個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)基因工程操作過(guò)程中的幾個(gè)易錯(cuò)點(diǎn) (1)目的基因的插入位點(diǎn)不是隨意的目的基因的插入位點(diǎn)不是隨意的： 基因表達(dá)需要啟動(dòng)子與： 基因表達(dá)需要啟動(dòng)子與終止子的調(diào)控終止子的調(diào)控，所以目的基因應(yīng)插入到啟動(dòng)子與終止子之間所以目的基因應(yīng)插入到啟動(dòng)子與終止子之間的部位。的部位。 (2)基因工程操作過(guò)程中只有第三步基因工程操作過(guò)程中只有第三步(將目的基因?qū)胧荏w

20、細(xì)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞胞)沒(méi)有堿基互補(bǔ)配對(duì)現(xiàn)象沒(méi)有堿基互補(bǔ)配對(duì)現(xiàn)象： 第一步存在逆轉(zhuǎn)錄法獲得： 第一步存在逆轉(zhuǎn)錄法獲得 DNA，第二步存在黏性末端連接現(xiàn)象第二步存在黏性末端連接現(xiàn)象，第四步存在檢測(cè)分子水平雜第四步存在檢測(cè)分子水平雜交。交。 1.(2015高考四川卷高考四川卷，9，11 分分)將蘇云金桿菌將蘇云金桿菌 Bt 蛋白的基因蛋白的基因?qū)朊藁?xì)胞中導(dǎo)入棉花細(xì)胞中，可獲得抗棉鈴蟲(chóng)的轉(zhuǎn)基因棉可獲得抗棉鈴蟲(chóng)的轉(zhuǎn)基因棉，其過(guò)程如下其過(guò)程如下圖所示圖所示(注：農(nóng)桿菌中注：農(nóng)桿菌中 Ti 質(zhì)粒上只有質(zhì)粒上只有 TDNA 片段能轉(zhuǎn)移到片段能轉(zhuǎn)移到植物細(xì)胞中植物細(xì)胞中)。 (1)過(guò)程過(guò)程需用同種需用

21、同種_酶對(duì)含酶對(duì)含 Bt 基因的基因的DNA 和和 Ti 質(zhì)粒進(jìn)行質(zhì)粒進(jìn)行酶切。為將過(guò)程酶切。為將過(guò)程獲得的含重組質(zhì)粒的獲得的含重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌篩選出來(lái)，應(yīng)使用農(nóng)桿菌篩選出來(lái)，應(yīng)使用_培養(yǎng)基。培養(yǎng)基。 (2)過(guò)程過(guò)程中將棉花細(xì)胞與農(nóng)桿菌混合后共同培養(yǎng)中將棉花細(xì)胞與農(nóng)桿菌混合后共同培養(yǎng)，旨在讓旨在讓_進(jìn)入棉花細(xì)胞；除盡農(nóng)桿菌后進(jìn)入棉花細(xì)胞；除盡農(nóng)桿菌后，還須轉(zhuǎn)接到還須轉(zhuǎn)接到含卡那霉素的培養(yǎng)基上繼續(xù)培養(yǎng)含卡那霉素的培養(yǎng)基上繼續(xù)培養(yǎng)，目的是目的是_。 限制性核酸內(nèi)切限制性核酸內(nèi)切選擇選擇TDNA篩選獲得篩選獲得TDNA片段的植物細(xì)胞片段的植物細(xì)胞(3)若過(guò)程若過(guò)程僅獲得大量的根僅獲得大量的根，則應(yīng)在

22、培養(yǎng)基中增加則應(yīng)在培養(yǎng)基中增加_以獲得芽；部分接種在無(wú)激素培養(yǎng)以獲得芽；部分接種在無(wú)激素培養(yǎng)基上的芽也能長(zhǎng)根基上的芽也能長(zhǎng)根，原因是原因是_。 (4)檢驗(yàn)轉(zhuǎn)基因棉的抗蟲(chóng)性狀檢驗(yàn)轉(zhuǎn)基因棉的抗蟲(chóng)性狀，常用方法是常用方法是_。種植轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉能減少種植轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉能減少_的使用的使用，以減輕環(huán)境以減輕環(huán)境污染。污染。 細(xì)胞分裂素濃度細(xì)胞分裂素濃度芽頂端合成的生長(zhǎng)素向基部運(yùn)輸，促進(jìn)根的分化芽頂端合成的生長(zhǎng)素向基部運(yùn)輸，促進(jìn)根的分化投放棉鈴蟲(chóng)投放棉鈴蟲(chóng)農(nóng)藥農(nóng)藥解析解析: (1)切割目的基因和載體應(yīng)使用同種限制性核酸內(nèi)切酶切割目的基因和載體應(yīng)使用同種限制性核酸內(nèi)切酶,篩選細(xì)菌應(yīng)使用選擇培養(yǎng)基。篩選細(xì)菌應(yīng)使

23、用選擇培養(yǎng)基。(2)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法的原理是農(nóng)桿農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法的原理是農(nóng)桿菌感染植物時(shí)，菌感染植物時(shí)，Ti質(zhì)粒上的質(zhì)粒上的TDNA片段能夠轉(zhuǎn)移并整合到植片段能夠轉(zhuǎn)移并整合到植物細(xì)胞的染色體物細(xì)胞的染色體DNA上。因?yàn)樯?。因?yàn)門(mén)DNA上具有卡那霉素抗性基上具有卡那霉素抗性基因因,所以可用含卡那霉素的培養(yǎng)基篩選出獲得所以可用含卡那霉素的培養(yǎng)基篩選出獲得TDNA片段的植片段的植物細(xì)胞。物細(xì)胞。(3)植物組織培養(yǎng)過(guò)程中植物組織培養(yǎng)過(guò)程中,可加入激素調(diào)節(jié)植物細(xì)胞的可加入激素調(diào)節(jié)植物細(xì)胞的脫分化和再分化。生長(zhǎng)素用量比細(xì)胞分裂素用量，比值高時(shí)脫分化和再分化。生長(zhǎng)素用量比細(xì)胞分裂素用量，比值高時(shí),有利于根的分化、抑

24、制芽的形成有利于根的分化、抑制芽的形成;比值低時(shí)比值低時(shí),有利于芽的分化、有利于芽的分化、抑制根的形成。幼嫩的芽頂端可以產(chǎn)生生長(zhǎng)素并向基部運(yùn)輸抑制根的形成。幼嫩的芽頂端可以產(chǎn)生生長(zhǎng)素并向基部運(yùn)輸,促進(jìn)根的分化，故芽在無(wú)激素的培養(yǎng)基中也可以生根。促進(jìn)根的分化，故芽在無(wú)激素的培養(yǎng)基中也可以生根。(4)在在個(gè)體水平上檢測(cè)抗蟲(chóng)棉時(shí)可在抗蟲(chóng)棉上投放害蟲(chóng)來(lái)判斷其是個(gè)體水平上檢測(cè)抗蟲(chóng)棉時(shí)可在抗蟲(chóng)棉上投放害蟲(chóng)來(lái)判斷其是否具有抗蟲(chóng)的性狀；抗蟲(chóng)棉因具有抗蟲(chóng)性狀，故可減少農(nóng)藥否具有抗蟲(chóng)的性狀；抗蟲(chóng)棉因具有抗蟲(chóng)性狀，故可減少農(nóng)藥的使用，以減輕環(huán)境污染。的使用，以減輕環(huán)境污染。(1)htPA 基因與載體用基因與載體用_

25、切割后切割后，通過(guò)通過(guò) DNA 連接酶連接連接酶連接，以構(gòu)建重組表達(dá)載體。檢以構(gòu)建重組表達(dá)載體。檢測(cè)目的基因是否已插入受體細(xì)胞測(cè)目的基因是否已插入受體細(xì)胞 DNA，可采用可采用_技術(shù)。技術(shù)。 (2)將重組表達(dá)載體導(dǎo)入受精卵將重組表達(dá)載體導(dǎo)入受精卵常用的方法是常用的方法是_。為了獲得母羊?yàn)榱双@得母羊，移植前需對(duì)已成功轉(zhuǎn)入目的基因的胚胎進(jìn)行移植前需對(duì)已成功轉(zhuǎn)入目的基因的胚胎進(jìn)行_。利用胚胎分割和胚胎移植技術(shù)可獲得多個(gè)。利用胚胎分割和胚胎移植技術(shù)可獲得多個(gè)轉(zhuǎn)基因個(gè)體轉(zhuǎn)基因個(gè)體，這體現(xiàn)了早期胚胎細(xì)胞的這體現(xiàn)了早期胚胎細(xì)胞的_。 (3)若在轉(zhuǎn)若在轉(zhuǎn) htPA 基因母羊的羊乳中檢測(cè)到基因母羊的羊乳中檢測(cè)到

26、_,說(shuō)明目的基因成功表達(dá)。說(shuō)明目的基因成功表達(dá)。 同種限制性核酸內(nèi)切酶同種限制性核酸內(nèi)切酶(或同種限制酶或同種限制酶)DNA分子雜交分子雜交(或核酸探針或核酸探針)顯微注射法顯微注射法性別鑒定性別鑒定全能性全能性htPA(或人組織纖溶酶原激活物或人組織纖溶酶原激活物)解析解析: (1)用同種限制性核酸內(nèi)切酶對(duì)目的基因和載體進(jìn)行切用同種限制性核酸內(nèi)切酶對(duì)目的基因和載體進(jìn)行切割割,以形成相同的黏性末端。檢測(cè)目的基因是否已插入受體細(xì)以形成相同的黏性末端。檢測(cè)目的基因是否已插入受體細(xì)胞胞DNA，常用，常用DNA分子雜交技術(shù)。分子雜交技術(shù)。(2)將重組表達(dá)載體導(dǎo)入將重組表達(dá)載體導(dǎo)入受精卵受精卵(動(dòng)物細(xì)胞

27、動(dòng)物細(xì)胞)常用的方法是顯微注射法。為了獲得母羊常用的方法是顯微注射法。為了獲得母羊,需要對(duì)胚胎進(jìn)行性別鑒定。利用胚胎分割和胚胎移植技術(shù)可需要對(duì)胚胎進(jìn)行性別鑒定。利用胚胎分割和胚胎移植技術(shù)可獲得多個(gè)轉(zhuǎn)基因個(gè)體，依據(jù)的原理是早期胚胎細(xì)胞的全能性。獲得多個(gè)轉(zhuǎn)基因個(gè)體，依據(jù)的原理是早期胚胎細(xì)胞的全能性。(3)目的基因成功表達(dá)的標(biāo)志是在轉(zhuǎn)基因母羊的羊乳中檢測(cè)到目的基因成功表達(dá)的標(biāo)志是在轉(zhuǎn)基因母羊的羊乳中檢測(cè)到htPA，即人組織纖溶酶原激活物。，即人組織纖溶酶原激活物。考點(diǎn)三考點(diǎn)三蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程與基因工程的比較蛋白質(zhì)工程與基因工程的比較 (1)區(qū)別區(qū)別 項(xiàng)目項(xiàng)目蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程基因工程

28、基因工程過(guò)程過(guò)程預(yù)期蛋白質(zhì)功能預(yù)期蛋白質(zhì)功能設(shè)計(jì)預(yù)設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測(cè)應(yīng)推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列有的氨基酸序列找到相找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列獲取目的基因獲取目的基因基因基因表達(dá)載體的構(gòu)建表達(dá)載體的構(gòu)建將將目的基因?qū)胧荏w細(xì)目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞胞目的基因的檢測(cè)目的基因的檢測(cè)與鑒定與鑒定項(xiàng)目項(xiàng)目蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程基因工程基因工程實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì)結(jié)果結(jié)果定向改造或生產(chǎn)人類所需定向改造或生產(chǎn)人類所需的蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)定向改造生物的遺傳特定向改造生物的遺傳特性，以獲得人類所需的性，以獲得人類所需的生物類型和生物產(chǎn)品生物類型和生物產(chǎn)品可生產(chǎn)自然界沒(méi)有的蛋白可生產(chǎn)自然界沒(méi)有的蛋白

29、質(zhì)質(zhì)只能生產(chǎn)自然界已有的只能生產(chǎn)自然界已有的蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)(2)聯(lián)系聯(lián)系 蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上，延伸出來(lái)的第二代基延伸出來(lái)的第二代基因工程。因工程。 基因工程中所利用的某些酶需要通過(guò)蛋白質(zhì)工程進(jìn)行修基因工程中所利用的某些酶需要通過(guò)蛋白質(zhì)工程進(jìn)行修飾、改造。飾、改造。 (2015高考全國(guó)卷高考全國(guó)卷，40，15 分分)已知生物體內(nèi)有一種蛋白質(zhì)已知生物體內(nèi)有一種蛋白質(zhì)(P)，該蛋白質(zhì)是一種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白該蛋白質(zhì)是一種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，由由 305 個(gè)氨基酸組成。如果個(gè)氨基酸組成。如果將將 P 分子中分子中 158 位的絲氨酸變成亮氨酸位的絲氨酸變成亮氨酸，240 位的谷氨酰

30、胺位的谷氨酰胺變成苯丙氨酸變成苯丙氨酸，改變后的蛋白質(zhì)改變后的蛋白質(zhì)(P1)不但保留不但保留 P 的功能的功能，而而且具有了酶的催化活性?；卮鹣铝袉?wèn)題：且具有了酶的催化活性?；卮鹣铝袉?wèn)題： (1)從上述資料可知從上述資料可知，若要改變蛋白質(zhì)的功能若要改變蛋白質(zhì)的功能，可以考慮對(duì)蛋可以考慮對(duì)蛋白質(zhì)的白質(zhì)的_進(jìn)行進(jìn)行改造。改造。 氨基酸序列氨基酸序列(或結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu))(其他合理答案也可其他合理答案也可)(2)以以 P 基因基因序列為基礎(chǔ)，獲得序列為基礎(chǔ)，獲得 P1基因的途徑有修飾基因的途徑有修飾_基因或合成基因或合成_基因。所獲得的基因表達(dá)時(shí)基因。所獲得的基因表達(dá)時(shí)是遵循中心法則的是遵循中心法則的，

31、中心法則的全部?jī)?nèi)容包括中心法則的全部?jī)?nèi)容包括_的復(fù)制的復(fù)制，以及遺傳信息在不同分以及遺傳信息在不同分子之間的流動(dòng)子之間的流動(dòng)，即：即：_。 PP1DNA和和RNA(或遺傳物質(zhì)或遺傳物質(zhì))DNARNA、RNADNA、RNA蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)(或轉(zhuǎn)錄、逆或轉(zhuǎn)錄、逆轉(zhuǎn)錄、翻譯轉(zhuǎn)錄、翻譯)(3)蛋白質(zhì)工程也被稱為第二代基因工程蛋白質(zhì)工程也被稱為第二代基因工程， 其基本途徑是從預(yù)其基本途徑是從預(yù)期蛋白質(zhì)功能出發(fā)期蛋白質(zhì)功能出發(fā)，通過(guò)通過(guò)_和和_，進(jìn)而確定相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序進(jìn)而確定相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列列，據(jù)此獲得基因據(jù)此獲得基因，再經(jīng)表達(dá)、純化獲得蛋白質(zhì)再經(jīng)表達(dá)、純化獲得蛋白質(zhì)，之后還需之后還需要對(duì)蛋白質(zhì)的

32、生物要對(duì)蛋白質(zhì)的生物_進(jìn)行鑒定。進(jìn)行鑒定。 設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)推測(cè)氨基酸序列推測(cè)氨基酸序列功能功能解析解析: (1)從題中所述資料可知，將從題中所述資料可知，將P分子中分子中158位的絲氨酸變位的絲氨酸變成亮氨酸，成亮氨酸，240位的谷氨酰胺變成苯丙氨酸后，該蛋白質(zhì)的位的谷氨酰胺變成苯丙氨酸后，該蛋白質(zhì)的功能發(fā)生了改變，此過(guò)程是通過(guò)對(duì)構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸的排功能發(fā)生了改變，此過(guò)程是通過(guò)對(duì)構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸的排列順序進(jìn)行改造，進(jìn)而改變了蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，從而改變了蛋列順序進(jìn)行改造，進(jìn)而改變了蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，從而改變了蛋白質(zhì)的功能。白質(zhì)的功能。(2)在蛋白質(zhì)工程中，目的基因可以以在蛋白質(zhì)工程

33、中，目的基因可以以P基因序基因序列為基礎(chǔ)，對(duì)生物體內(nèi)原有列為基礎(chǔ)，對(duì)生物體內(nèi)原有P基因進(jìn)行修飾，也可以通過(guò)人工基因進(jìn)行修飾，也可以通過(guò)人工合成法合成新的合成法合成新的P1基因。中心法則的內(nèi)容如下圖所示：基因。中心法則的內(nèi)容如下圖所示：由圖可知，中心法則的全部?jī)?nèi)容包括：由圖可知，中心法則的全部?jī)?nèi)容包括：DNA以自身為模板進(jìn)以自身為模板進(jìn)行的復(fù)制，行的復(fù)制，DNA通過(guò)轉(zhuǎn)錄將遺傳信息傳遞給通過(guò)轉(zhuǎn)錄將遺傳信息傳遞給RNA，最后，最后RNA通過(guò)翻譯將遺傳信息表達(dá)成蛋白質(zhì)；在某些病毒中通過(guò)翻譯將遺傳信息表達(dá)成蛋白質(zhì)；在某些病毒中RNA可自可自我復(fù)制我復(fù)制(如煙草花葉病毒等如煙草花葉病毒等)，在某些病毒中能以，在某些病毒中能以RNA為模板為模板逆轉(zhuǎn)錄合成逆轉(zhuǎn)錄合成DNA(如如HIV)，這是對(duì)中心法則的補(bǔ)充。，這是對(duì)中心法則的補(bǔ)充。(3)蛋白蛋白質(zhì)工程的基本途徑是預(yù)期蛋白質(zhì)功能質(zhì)工程的基本途徑是預(yù)期蛋白質(zhì)功能設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列合成合成DNA表達(dá)出蛋白質(zhì)，經(jīng)表達(dá)出蛋白質(zhì)，經(jīng)過(guò)該過(guò)程得到的蛋白質(zhì)，需要對(duì)其生物功能進(jìn)行鑒定，以保過(guò)該過(guò)程得到的蛋白質(zhì)，需要對(duì)其生物功能進(jìn)行鑒定，以保證其發(fā)揮正常作用。證其發(fā)揮正常作用。