基因工程的应用和蛋白质工程

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【课 题】专题一——基因工程——第 1．3 基因工程的应用第 1。

4 蛋白质工程的崛起
【教学目标】1.举例说出基因工程应用及取得的丰硕成果。

2.关注基因工程的进展。

3.认
同基因工程的应用促进生产力的提高。

4.举例说出蛋白质工程崛起的缘由。

5.简述蛋白质
工程的原理。

6.尝试运用逆向思维分析和解决问题。

【教学流程】
一、知识预习：
1、植物基因工程技术主要用于提高农作物的
（如
、
、
、
和
等），以及
和
利用植物生产
等方面。

2、目前防治作物虫害的发展趋势是从某些生物中分离出
，将其导
入
中，使其具有。

用于杀虫的基因主要是
、
、
、
等。

3、引起植物生病的微生物称为
，主要有
、
和
等。

抗病转基因植物所采用的基因，使用最多的是
和
；抗真菌转基因植物中可使用的基因有
和。

4、目前科学家利用一些可以调节
的基因，来提高农作物的抗盐碱和
能力；将鱼的
导入烟草和番茄，提高其耐寒能力；将
导入
作物，使作物抗除草剂。

5、利用转基因技术可以提高生物中的
的含量、延长贮存时间、改变花色等，
从而提高作物品质。

6、动物基因工程可用于
，
，
，。

7、基因工程药物包括
、
、
、
、
等。

8、治疗遗传病的最有效手段是
，这种方法是把
导入病人体
内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到
的目的，可分为
和
两条途径。

9、基因工程的实质是将一种生物的
转移到另一种生物体内，使后者产生本不能
产生的
，进而表现出。

其缺点是在原则上只能生产
，而天然蛋白质的
符合
的需要，
却不一定完全符合
的需要。

10、蛋白质工程是指以蛋白质分子的
及其与
的关系作为基
础，通过
或
，对
进行改造，或制造
，以满足
的需求。

11、蛋白质工程的途径是：预测蛋白质功能→设计预期的
→推测应有的
→找到相对应的。

12、蛋白质工程具有
的前景，但。

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13、列表比较基因工程和蛋白质工程的异同（区别从过程、实质和结果三个方面）
二、例题评析
水稻种子中 70％的磷以植酸形式存在。

植酸易同铁、钙等金属离子或蛋白质结合排出
体外，是多种动物的抗营养因子，同时，排出的大量磷进入水体易引起水华。

（1）磷元素除了形成植酸外，还可以出现在下列____________分子或结构中（多选）。

A.核糖
C.核糖体
D.核膜
（2）种植芦苇能有效抑制水华的发生，表明芦苇与引起水华的藻类关系是_____________。

（3）植酸酶可降解植酸，在谷物类饲料中添加植酸酶可提高饲料的_____________利用率。

（4）酵母菌中 植酸的活性较高。

下图是从不同类型酵母菌的发酵液中提取植酸酶的工艺流
程。

据图回答： ①植酸酶________________（Ⅰ/Ⅱ）属于分泌蛋白。

②若植酸酶Ⅰ和Ⅱ的肽链组成不同，其差异体现在______________________。

③提纯的植酸酶需做活性条件测定。

右图为测定结果。

图中的自变量可为____________________________(答一种)； 因变量可以通过测定______________________来表示。

（5）为从根本上解决水稻中的高植酸问题，可将植酸酶基因导入水稻，培育低植酸转基因 水稻品种。

下图是获取植酸酶基因的流程。

据图回答： ①图中基因组文库____________（小于/等于/大于）cDNA 文库。

②B 过程需要的酶是______________；A、C 过程中_____________（可以/不可以）使用同 一种探针筛选含目的基因的菌株。

③目的基因Ⅰ和Ⅱ除从构建的文库中分离外，还可以分别利用图中___________和 _____________为模板直接进行 PCR 扩增，该过程中所用酶的显著特点是_______________。

（6）已获得的转植酸酶基因水稻品系植酸含量低，但易感病，下图为选育低植酸抗病水稻 品种的过程。

图中两对相对性形状分别 由两对基因控制，并独立遗传。

采用上图育种过程，需从________代开 始筛选，经筛选淘汰后，在选留的植株 中低植酸抗病纯合体所占的比例是 ______________。

选留植株多代自交， 经筛选可获得低植酸抗病性状稳定的 品性。

四、巩固练习
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1、不属于基因工程方法生产的药物是
A．干扰素
B．白细胞介素
C．青霉素
D．乙肝疫苗
2．若利用基因工程技术培育能固氮的水稻新品种，其在环保上的重要意义是
A．减少氮肥的使用量，降低生产成本 B．减少氮肥的使用量，节约能源
C．避免氮肥过多引起环境污染
D．改良土壤结构
3．基因治疗是指
A.对有基因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
B.把健康的外源基因导入到有基因缺陷的细胞中，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
4．疗白化病、苯丙酮尿症等人类遗传病的根本途径是
A．口服化学药物
B．注射化学药物
C. 采用基因疗法替换致病基因
D.利用辐射或药物诱发致病基因突变
5．上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋白的转基因牛，他们还研究出一种可大
大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高 30 多倍，转基因
动物是指
A.提供基因的动物
B.基因组中增加外源基因的动物
C.能产生白蛋白的动物
D.能表达基因信息的动物
6．在基因诊断技术中，所用的探针 DNA 分子中必须存在一定量的放射性同位素，后者的作
用是
A．为形成杂交的 DNA 分子提供能量
B．引起探针 DNA 产生不定向的基因突变
C. 作为探针 DNA 的示踪元素
D．增加探针 DNA 的分子量
7．诊断苯丙酮尿症所用的探针是
A．32P 半乳糖甘转移酶基因
B．荧光标记的苯丙氨酸羧化酶
C. 荧光标记的β—珠蛋白基因
D．3H 苯丙氨酸羧化酶基因
8．基因工程生产胰岛素的主要原因是
A.工艺简单，容易操作
B.生产量大，价格较低
C.所生产的胰岛素可以用于口服
D.所生产的胰岛素疗效大大提高
9．75 年，科学家用基因工程的方法创造出了一种能分解石油的“超级细菌”，下列关于此
种细菌的说法正确的是
A.与一般细菌相比它体积特别巨大
B.它是现在唯一能分解石油的细菌
C.它同时能分解石油中的四种烃类
D.与一般细菌相比，它繁殖速度极快
10．下说法正确的是
A．所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列
B．质粒是基因工程中惟一的运载体
C．运载体必须具备的条件之一是：具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接
D．基因治疗主要是对有缺陷的细胞进行修复
11．用于鉴定转化于细胞是否含重组 DNA 的最常用方法是
A、抗药性选择
B、分于杂交选择
C、RNA 反转录
D、免疫学方法
12、能够使植物体表达动物蛋白的育种方法是
A．单倍体育种 B．杂交育种 C．基因工程育种 D．多倍体育种
13．下列育种需要使用生物工程技术的是（多选）
A.高产青霉素菌株
B.能分泌含抗体的乳汁的母牛
C.生长较快的鲤鲫鱼
D.利于贮藏的白菜—甘蓝
14．下列关于基因工程成果的概述，正确的是（多选）
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A.在医药卫生方面，主要用于诊断治疗疾病
B.在农业上主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗性的农作物
C.在畜牧养殖业上培育出了体型巨大、品质优良的动物
D.在环境保护方面主要用于环境监测和对污染环境的净化
15、用现代生物技术培育生物新品种，其优越性在于（多选）
A．克隆技术可以快速繁殖优良形状的家畜
B．现代转基因生物技术可以迅速改变生物的基因组成
C．现代生物技术可以迅速使新品种形成群落
D．现代生物技术可以克服远源杂交不亲和的障碍
16、蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是
A、氨基酸结构
B、蛋白质空间结构
C、肽链结构
D、基因结构
17、蛋白质工程的基础是
A、基因工程
B、细胞工程
C、酶工程
D、发酵工程
18、天然蛋白质合成遵循的法则是
A、中心法则
B、转录
C、翻译
D、复制
19、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的分子结构，使之更加符合人类的需要
B、蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子结构
C、蛋白质工程能产生出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子
D、蛋白质工程又称为第二代基因工程
20、蛋白质工程的基本操作程序正确是
①蛋白质分子结构合成 ②DNA 合成
③mRNA 合成
④蛋白质的预期功能
⑤根据氨基酸的序列推出脱氧核苷酸的序列
A、①→②→③→④→⑤→①
B、⑤→④→③→②→①→②
C、④→①→⑤→②→③→①
D、②→③→⑤→①→②→④
21、当前医学上，蛋白质工程药物正逐步取代第一代基因工程多肽蛋白质类替代治疗剂，
则基因工程药物与蛋白质工程药物的区别是
A、都与天然产物完全相同
B、都与天然产物不相同
C、基因工程药物与天然产物完全相同，蛋白质工程药物与天然产物不相同
D、基因工程药物与天然产物不相同，蛋白质工程药物与天然产物完全相同
22、SARS 病毒能引起非典型肺炎，医生在治疗实践中发现，非典病人治愈后，其血清可用 于治疗其他非典病人。

有三位科学家分别从三个不同的方面进行了研究，其研究的方向如 下图所示。

请根据下图回答：
健康人
非典病人 A
用激素等治疗
治愈的病人 A
A
SARS 病毒
白质 X
[甲的研究]
[丙的研究]
抽取血清
提纯、
蛋
合成或生产
[乙的研究] 注射
注射
其他辅助治疗
灭活或 培养
非典病人 B
治愈的病人 B
非
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典病人 D
减毒处理 动物实验接种
治愈的病人 D
健康人 C
健康人 C
健康人 C
（1）从免疫学的角度看，SARS 病毒对于人来讲属于
，治愈的病人 A 的血清中因为
含有
，所以可用来治疗“非典”病人 B。

（2）甲的研究中，所合成或生产的蛋白质 X 是
，它可以通过化学的方法合成，也
可以通过生物学方法——
技术生产。

（3）乙的研究目的主要是制造出
以保护易感人群。

图中使健康人 C 获
得抵抗“非典”病毒能力的过程，属于免疫学应用中的
免疫。

（4）图中丙主要研究不同国家和地区 SARS 病毒的异同，再按照免疫学原理，为研究一种
或多种
提供科学依据。

干扰素是治疗癌症的重要物质，人血液中每升只能提取 0．05 mg 干扰素，因而其价格
昂贵，平民百姓用不起。

但美国有一家公司用遗传工程方法合成了价格低廉、药性一样的
干扰素，其具体做法是：
（1）从人的淋巴细胞中提取能指导干扰素合成的
，并使之与一种叫质粒的
DNA 结合，然后移植到酵母菌内，从而让酵母素来。

（2）酵母菌能用
方式繁殖，速度很快，所以能在较短的时间内大
量生产。

利用这种方法不仅产量高，并且成本较低。

（3）科学家陈炬在这方向也作出了突出贡献，他成功地把人的干扰素基因嫁接到了烟
草的 DNA 分子上，其物质基础和结构基础是。

（4）烟草具有了抗病毒能力，这表明烟草体内产生了
，由此
可见，烟草和人体合成蛋白质的方式是
，从进化的角度来考虑，证明了人
和植物的起源。

三、思维拓展
在植物基因工程中，用土壤农杆菌中的 Ti 质粒作为运载体，把目的基因重组入 Ti 质
粒上的 T-DNA 片段中，再将重组的 T-DNA 插入植物细胞的染色体 DNA 中。

（1）科学家在进行上述基因操作时，要用同一种
分别切割质粒和目的
基因，质粒的黏性末端与目的基因 DNA 片段的黏性末端就可通过
而黏合。

（2）将携带抗除草剂基因的重组 Ti 质粒导入二倍体油菜细胞，经培养、筛选获得一株有
抗除草剂特性的转基因植株。

经分析，该植株含有一个携带目的基因的 T-DNA 片段，因此
可以把它看作是杂合子。

理论上，在该转基因植株自交 F1 代中，仍具有抗除草剂特性的植
株占总数的
，原因。

（3）种植上述转基因油菜，它所携带的目的基因可以通过花粉传递给近缘物种，造成“基
因污染”。

如果把目的基因导入叶绿体 DNA 中，就可以避免“基因污染”，原因是：。

【答案】
（1）BCD（2）竞争关系
（3）营养成分（4）①I
②氨基酸的种类、数量和排列顺序不同
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③温度（或 PH） 单位时间内植酸的降解量（或植酸降解产物的生成量）
（5）①大于②逆转录酶 可以 ③DNA cDNA 耐高温 （6）F2
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蛋白质工程
基因工程
过程 预期蛋白质功能→设计预期的蛋 获取目的基因→构建基因表达载
白质结构→推测应有的氨基酸序 体→将目的基因导入受体细胞→
列→找到相对应的脱氧核苷酸序
目的基因的检测与鉴定
列
实质 定向改造或生产人类所需的蛋白 定向改造生物的遗传特性，以获得
质
人类所需的生物类型或生物产品
结果
可产生自然界没有的蛋白质
只能生产自然界已有的蛋白质
结果
（1）蛋白质工程是在基因工程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进行修饰、改造
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