1.3基因工程的应用1.4蛋白质工程
生物化学技术
生物化学技术生物化学技术是一种利用生物体的生化反应制备物质的技术。
生物化学技术涉及到许多方面，包括分子生物学、酶学、基因工程、蛋白质工程等。
本文将从生物化学技术的原理、应用以及未来发展等方面进行探讨。
一、生物化学技术的原理1.1分子生物学的基础分子生物学是生物化学技术的基础之一。
它研究生物体内分子的结构、功能和相互作用等方面。
在生物化学技术中，分子生物学的应用主要包括基因克隆、DNA测序、PCR等技术。
1.2酶学的原理酶是生物体内的一种特殊的蛋白质，具有催化反应的作用。
在生物化学技术中，酶学的原理主要包括酶的选择、酶的活性调控、酶促反应等方面。
1.3基因工程的原理基因工程是指将外源基因引入到宿主细胞中，使宿主细胞产生所需的蛋白质或其他产物的一种技术。
在生物化学技术中，基因工程的原理涉及到外源基因的选择、载体的构建、转染技术等方面。
1.4蛋白质工程的原理蛋白质工程是指通过改变蛋白质的氨基酸序列，从而改变蛋白质的结构和功能的一种技术。
在生物化学技术中，蛋白质工程的原理主要包括选择蛋白质的基因、构建蛋白质的三维结构、鉴定蛋白质的功能等方面。
二、生物化学技术的应用2.1生物医药领域生物化学技术在生物医药领域有着广泛的应用。
例如，基因工程药物、抗体药物、干细胞疗法等都是生物化学技术的应用。
在这些应用中，生物化学技术可以用来生产生物药物、筛选药物靶点、设计新型药物等。
2.2农业领域生物化学技术也在农业领域有着重要的应用。
例如，转基因作物、抗病虫害作物、抗逆作物等都是生物化学技术的应用。
在这些应用中，生物化学技术可以用来改良作物的性状、提高作物的产量、减少农药的使用等。
2.3环境保护领域生物化学技术也在环境保护领域有着重要的应用。
例如，生物降解技术、生物修复技术、生物检测技术等都是生物化学技术的应用。
在这些应用中，生物化学技术可以用来降解污染物、修复受污染土壤、检测环境中的污染物等。
2.4工业生产领域生物化学技术也在工业生产领域有着广泛的应用。
1.4蛋白质工程 教师教案
。
2、天然蛋白质的不足
天然蛋白质是生物在长期
过程中形成的，它们的
符合
特定物种
的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。
3、蛋白质工程的目的
生产符合人类生产和生活需要的
。
4、举例说明：干扰素的保存和玉米中赖氨酸的含量。 二、蛋白质工程的基本原理（阅读书本 P26-27） 思考讨论：对天然蛋白质进行改造，你认为直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因 的操作来实现？对基因的操作改造，主要原因如下： （1）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。如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造过的蛋白质 分子还是无法遗传的。 （2）对基因进行改造比对蛋白质直接改造要容易操作，难度要小得多。
例 2.蛋白质工程中，要对蛋白质结构进行设计改造，必须通过基因修饰或基因合成来完成，
而不直接改造蛋白质的原因是（
）
A．缺乏改造蛋白质所必需的工具酶
B．改造基因易于操作且改造后能够遗传
C．人类对大多数蛋白质高级结构知之甚少 D．蛋白质中氨基酸排序千变万化，操作难度大
三、比较基因工程和蛋白质工程
项目
基因工程
复习回顾：
1、 蛋白质的基本单位是什么？蛋白质多样性的根本原因是什么？
2、 描述基因工程的操作步骤。
一 、蛋白质工程崛起的缘由（阅读书本 P26）
1、基因工程的应用
（1）基因工程的实质：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
，进而表现出新的
。
（2）基因工程的不足：在原则上只能生产自然界已存在的
[巩固练习] 下图为蛋白质工程操作的基本思路，请据图回答问题：
人教(2019)生物选择性必修三(学案+练习)：基因工程的应用和蛋白质工程
人教(2019)生物选择性必修三(学案+练习)基因工程的应用和蛋白质工程1．基因工程的应用(1)基因工程在农牧业方面的应用：转基因抗虫植物、转基因抗病植物、转基因抗除草剂植物、改良植物的品质、提高动物的生长速率、改善畜产品的品质。
(2)基因工程在医药卫生领域的应用①对微生物或动植物的细胞进行基因改造，使它们生产药物。
②让哺乳动物批量生产药物。
③尝试将建立移植器官工厂的设想成为现实。
(3)在食品工业方面的应用：利用基因工程菌生产食品工业用酶、氨基酸和维生素等。
2．蛋白质工程的原理和应用(1)蛋白质工程的概念(2)蛋白质工程的基本原理(3)蛋白质工程的应用①医药工业方面：研发药物，如延长干扰素的保存时间；降低小鼠单克隆抗体诱发免疫反应的强度。
②其他工业方面：改进酶的性能或开发新的工业用酶。
③农业方面：通过改造某些参与调控光合作用的酶，增加粮食产量；改造微生物蛋白质的结构，设计优良微生物农药，防治病虫害。
1．来自苏云金杆菌的Bt抗虫蛋白基因只能应用于棉花。
(×) 2．“转基因抗虫植物”也可以用于抵抗各种植物疾病。
(×) 3．干扰素是我国批准生产的第一个基因工程药物。
(√) 4．用基因工程的方法，使得外源基因得到高效表达的菌类一般称为基因工程菌。
(√) 5．对蛋白质的改造是通过直接改造相应的mRNA来实现的。
(×)1．乳腺生物反应器与工程菌生产药物的区别考向1| 基因工程的应用1．ACC合成酶是乙烯合成的关键酶，乙烯的合成会影响番茄的储藏和运输。
下图为科学家利用ACC合成酶基因的反向连接构建载体，通过基因工程设计的耐储转基因番茄流程图。
下列说法错误的是()A．引物的特异性是能够从番茄DNA中获取ACC合成酶基因的关键B．反向连接的ACC合成酶基因合成的mRNA通过与正常的ACC合成酶基因的mRNA互补，限制了细胞内乙烯的合成C．可以在培养基中加入氨苄青霉素和四环素，存活下来的细胞内则含有携带目的基因的质粒D．设计双酶切处理目的基因及载体是为了更好地保证目的基因的反向连接C解析：引物能与ACC合成酶基因通过碱基互补配对结合定位ACC合成酶基因的位置，因此引物的特异性是能够从番茄DNA中获取ACC合成酶基因的关键，A正确；反向连接的ACC合成酶基因合成的mRNA通过与正常的ACC合成酶基因的mRNA互补，使ACC合成酶基因不能正常表达，从而限制细胞内乙烯的合成，B正确；从题图中可知，基因表达载体中ACC合成酶基因破坏了四环素抗性基因，因此含有携带目的基因的质粒的细胞能在含有氨苄青霉素的培养基中存活，但不能在含有四环素的培养基中存活，C错误；设计双酶切处理目的基因及载体是为了更好地保证目的基因的反向连接，D正确。
专题一基因工程知识点汇总
专题一基因工程知识点汇总1．1 DNA重组技术的基本工具一、基因工程的原理：基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外和，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
由于基因工程是在水平上进行设计和施工的，因此又叫做。
1.“分子手术刀”——（1）来源：主要是从中分离纯化出来的。
（2）功能：能够识别双链DNA分子的，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的断开，因此具有性。
（3）结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：和。
（4）这类酶在生物体内能将外来的DNA切断，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，这样可以保持细胞原有的遗传信息。
2.“分子缝合针”——(1)两种DNA连接酶（E·coliDNA连接酶和T4DNA连接酶）的比较：①相同点：都缝合。
②区别：E·coliDNA连接酶来源于，只能将双链DNA片段互补的末端之间的磷酸二酯键连接起来；而T4DNA连接酶能缝合，但连接的之间的效率较低。
(2)与DNA聚合酶作用的异同: DNA聚合酶只能将加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。
DNA连接酶是连接的末端，形成磷酸二酯键。
3.“分子运输车”——载体（1）基因操作过程中使用载体两个目的：一是用它作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞中去；二是利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量的复制。
（2）现在通常使用的载体是，它是一种相对分子质量较小、独立于之外，并具有自我复制能力的 DNA分子的环状DNA，有的细菌中有一个，有的细菌中有多个。
（3）质粒通过细菌间的接合由一个细菌向另一个细菌转移，可以复制，也可整合细菌拟核DNA中，随着拟核DNA的复制而复制。
（4）其他载体还有和等。
（5）作为载体必须具备以下条件：①能够在宿主细胞中；②具有多个，以便与外源基因连接；③具有某些，便于进行筛选，如对抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。
高中生物 选修3 教材 课后习题 答案【word2003,精心校对、修改版】
高中生物选修3 教材答案【精心校对、修改版】♫1.1 DNA重组技术的基本工具（一）思考与探究1.限制酶在DNA的任何部位都能将DNA切开吗？以下是四种不同限制酶切割形成的DNA 片段：(1) …CTGCA (2) …AC (3) GC…（4）…G…G …TG CG……CTTAA(5) G… (6) …GC(7) GT…(8)AATTC…ACGTC… …CG C A…G…你是否能用DNA连接酶将它们连接起来？答：2和7能连接形成…ACGT……TGCA…；4和8能连接形成…GAATTC……CTTAAG…；3和6能连接形成…GCGC……CGCG…；1和5能连接形成…CTGCAG……GACGTC…。
2.联系你已有的知识，想一想，为什么细菌中限制酶不剪切细菌本身的DNA？提示：迄今为止，基因工程中使用的限制酶绝大部分都是从细菌或霉菌中提取出来的，它们各自可以识别和切断DNA上特定的碱基序列。
细菌中限制酶之所以不切断自身DNA，是因为微生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，对于外源入侵的DNA可以降解掉。
生物在长期演化过程中，含有某种限制酶的细胞，其DNA分子中或者不具备这种限制酶的识别切割序列，或者通过甲基化酶将甲基转移到所识别序列的碱基上，使限制酶不能将其切开。
这样，尽管细菌中含有某种限制酶也不会使自身的DNA被切断，并且可以防止外源DNA的入侵（本题不要求学生回答的完全，教师可参考教师用书中的提示，根据学生的具体情况，给予指导。
上述原则也应适用于其他章节中有关问题的回答）。
3.天然的DNA分子可以直接用做基因工程载体吗？为什么？提示：基因工程中作为载体使用的DNA分子很多都是质粒（plasmid），即独立于细菌拟核DNA之外的一种可以自我复制、双链闭环的裸露的DNA分子。
是否任何质粒都可以作为基因工程载体使用呢？其实不然，作为基因工程使用的载体必需满足以下条件。
（1）载体DNA必需有一个或多个限制酶的切割位点，以便目的基因可以插入到载体上去。
高中生物2019人教版基因工程 重点知识无废话
基因工程知识清单基因工程：通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
又叫做DNA重组技术。
操作水平：DNA分子水平原理：基因重组1.1 基本工具“分子手术刀”—限制性内切核酸酶（限制酶）“分子缝合针”—DNA连接酶“分子运输车”—载体1、限制酶：限制酶存在于原核生物中的作用：切割进入细胞的外源DNA，有助于抵抗病毒的侵染。
限制酶不切割原核细胞自身DNA的原因：不存在能被识别的特定序列，或相关序列已被修饰，无法识别。
（1）来源：主要从原核生物中分离纯化出来。
（2）功能：识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，断开特定部位的磷酸二酯键，具有专一性（特异性）。
（3）结果：产生黏性末端或平末端。
2、DNA连接酶：DNA连接酶与DNA聚合酶的异同：DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。
DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键，二者均作用于磷酸二酯键。
3、载体（1）载体必备的条件：①能在受体细胞中复制并稳定保存。
②具有一至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。
③具有标记基因。
（2）质粒：最常用的载体，裸露的、结构简单的、独立于细菌染拟核之外或真核细胞细胞核之外，具有自我复制能力的双链环状DNA分子。
（3）其它载体：噬菌体、动植物病毒4.DNA 的粗提取与鉴定1. 粗体取原理: ①DNA 不溶于酒精, 某些蛋白质溶于酒精。
（需要使用预冷的酒精溶液）②DNA 能溶于 2mol/L 的 NaCl 溶液。
2.DNA鉴定原理：DNA 遇二苯胺试剂在沸水加热条件下会呈现蓝色。
1.2 基本操作程序操作程序主要包括四个步骤：目的基因的获取、基因表达载体的构建（核心步骤）、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。
第一步：目的基因的筛选与获取1.目的基因的筛选方法：从已知结构功能清晰的基因中进行筛选2.目的基因的获取方法：人工合成、PCR技术、从基因文库中获取PCR技术（聚合酶链式反应）（1）原理：DNA半保留复制（2）过程：①变性——90℃双链DNA断开氢键，解聚为单链；②复性——50℃，引物通过碱基互补配对结合到互补单链；③延伸——72℃，四种脱氧核苷酸在耐高温的DNA聚合酶作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。
1.3、1.4基因工程的应用蛋白质工程的崛起
1．(2010年黄冈模拟)科学家已能运用基因工程技术，让羊合成并由乳腺分泌抗体，相关叙述中正确的是()①该技术将导致定向变异②DNA连接酶把目的基因与载体黏性末端的碱基对连接起来③蛋白质中的氨基酸序列可为合成目的基因提供资料④受精卵是理想的受体A．①②③④B．①③④C．②③④D．①②④【答案】 B2．如下图是将人的生长激素基因导入细菌B细胞内制造“工程菌”的示意图。
已知细菌B细胞内不含质粒A，也不含质粒A上的基因。
判断下列说法正确的是()A．将重组质粒导入细菌B常用的方法是显微注射法B．将完成导入过程后的细菌涂布在含有氨苄青霉素的培养基上，能生长的只是导入了重组质粒的细菌C．将完成导入过程后的细菌涂布在含有四环素的培养基上，能生长的就是导入了质粒A的细菌D．目的基因成功表达的标志是受体细胞能在含有氨苄青霉素的培养基上生长【答案】 C3．基因污染是指在天然物种的DNA中嵌入了人工重组基因，这些外来基因可随被污染生物的繁殖、传播而发生扩散。
下列叙述错误的是()A．基因工程间接导致了基因污染B．基因工程破坏了生物原有的基因组成C．基因工程是通过染色体的重组发生基因交换，从而获得了生物的新性状D．人类在发展基因工程作物时，没有充分考虑生物和环境之间的相互影响【答案】 C4．蛋白质工程与基因工程相比，其突出特点是()A．基因工程原则上能生产任何蛋白质B．蛋白质工程能对现有的蛋白质进行改造，或制造出一种新的蛋白质C．蛋白质工程可以不通过转录和翻译来实现D．蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第三代基因工程【答案】 B5．(2010年南京模拟)下列关于蛋白质工程的说法，正确的是()A．蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作B．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C．对蛋白质的改造是通过直接改造相应的mRNA来实现的D．蛋白质工程的流程和天然蛋白质合成的过程是相同的【解析】蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及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。
【优化方案】江苏专用2012高考生物总复习 专题1 1.3和1.4蛋白质工程的崛起课件 新人教版选修3
(2)培育转植酸酶基因的大豆，可提高其作为 培育转植酸酶基因的大豆， 培育转植酸酶基因的大豆 饲料原料时磷的利用率。 饲料原料时磷的利用率。将植酸酶基因导入 大豆细胞常用的方法是________。请简述获 大豆细胞常用的方法是 。 得转基因植株的完整过程。 得转基因植株的完整过程。 (3)为了提高猪对饲料中磷的利用率，科学家 为了提高猪对饲料中磷的利用率， 为了提高猪对饲料中磷的利用率 将带有植酸酶基因的重组质粒通过________ 将带有植酸酶基因的重组质粒通过 转入猪的受精卵中。 转入猪的受精卵中。该受精卵培养至一定时 期后可通过________方法，从而一次得到多 方法， 期后可通过 方法 个转基因猪个体。 个转基因猪个体。 (4)若这些转基因动、植物进入生态环境中， 若这些转基因动、 若这些转基因动 植物进入生态环境中， 对生态环境有何影响？ 对生态环境有何影响？
蛋白质工程与基因工程的比较
【易误警示】 易误警示】 操作。 操作。
(1)二者都属于分子水平上的 二者都属于分子水平上的
(2)蛋白质工程的本质是通过改造基因进而形 蛋白质工程的本质是通过改造基因进而形 成自然界不存在的蛋白质，所以被形象地称为 成自然界不存在的蛋白质， 第二代基因工程。 第二代基因工程。 (3)对基因进行改造后，编码的蛋白质可以遗 对基因进行改造后， 对基因进行改造后 传下去，而直接改造蛋白质却不能遗传。 传下去，而直接改造蛋白质却不能遗传。
产物提取 从乳汁中较易分离提取 畜牧业生产， 生产设备 畜牧业生产，加提取设备
【易误警示】 易误警示】
乳腺生物反应器受生
物性别的限制，若从动物尿液中提取 物性别的限制， 目的基因产物则不受性别限制。 目的基因产物则不受性别限制。
2．基因治疗 ．
蛋白质工程的基本原理蛋白质工程的研究与进展
蛋白质工程的基本原理蛋白质工程的研究与进展蛋白质工程的研究与进展摘要: 蛋白质是生命的体现者，离开了蛋白质，生命将不复存在。
蛋白质工程开创了按照人类意愿改造、创造符合人类需要的蛋白质的新时期。
它所取得的进展向人们展示出诱人的前景。
关键词:蛋白质工程；研究；进展；蛋白质工程汇集了当代分子生物学等学科的一些前沿领域的最新成就，它把核酸与蛋白质结合、蛋白质空间结构与生物功能结合起来研究。
蛋白质工程将蛋白质与酶的研究推进到崭新的时代，为蛋白质和酶在工业、农业和医药方面的应用开拓了诱人的前景。
1、蛋白质工程 1.1蛋白质工程的定义所谓蛋白质工程，就是利用基因工程手段，包括基因的定点突变和基因表达对蛋白质进行改造，以期获得性质和功能更加完善的蛋白质分子。
1.2蛋白质工程的由来蛋白质工程是在基因工程冲击下应运而生的。
基因工程的研究与开发是以遗传基因，即脱氧核糖核酸为内容的。
这种生物大分子的研究与开发诱发了另一个生物大分子蛋白质的研究与开发。
这就是蛋白质工程的由来。
它是以蛋白质的结构及其功能为基础，通过基因修饰和基因合成对现存蛋白质加以改造，组建成新型蛋白质的现代生物技术。
这种新型蛋白质必须是更符合人类的需要。
因此，有学者称，蛋白质工程是第二代基因工程。
其基本实施目标是运用基因工程的ＤＮＡ重组技术，将克隆后的基因编码加以改造，或者人工组装成新的基因，再将上述基因通过载体引入挑选的宿主系统内进行表达，从而产生符合人类设计需要的“突变型”蛋白质分子。
这种蛋白质分子只有表达了人类需要的性状，才算是实现了蛋白质工程的目标。
1.3蛋白质工程的原理由于基因工程的发展，人们已经可以运用基因重组等理论和方法去设计并制造出预想的各种性能的蛋白质。
这种改变蛋白质的操作可以在蛋白质水平上，也可以在基因水平上。
如基因水平的改变，是在功能基因开发的基础上，对编码蛋白质的基因进行改造，小到可改变一个核苷酸，大到可以加入或消除某一结构的编码序列。
生物选修3第一章知识点
1.1 DNA重组技术的基本工具一、限制性核酸内切酶（限制酶）1.来源：这类酶主要是从原核生物中分离纯化出来的2.功能：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核苷酸之间的磷酸二酯键断开。
体现了限制酶的专一性3.大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成，也有少数限制酶的识别序列由4;5或者8个核苷酸组成二、DNA连接酶1.种类：（1）从大肠杆菌中分离得到E·coli DNA连接酶只能将双链DNA片段互补的粘性末端之间连接起来（2）T4 DNA连接酶：既可以连接粘性末端，又可以连接平末端，但速率较慢三、载体1.种类：质粒，λ噬菌体的衍生物，动植物病毒等2.注意：（1）质粒的实质是小型环状DNA分子（2）在进行基因工程操作中，真正被用作载体的质粒，都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的3.成为载体的条件：（1）在受体细胞内能稳定保存和复制（2）具有一个或者多个限制额内切位点（3）具有标记基因，以便用于目的基因的检测与鉴定（4）对受体细胞无害（5）载体DNA大小适宜，以便于操作1.2 基因工程的基本操作顺序（原理：基因重组）一、目的基因的获取1.目的基因主要是指编码蛋白质的基因2.获取目的基因的常用方法：（1）从基因文库中获取目的基因（2）利用PCR技术扩增目的基因（3）人工合成目的基因（通过DNA合成仪）1.从基因文库中获取目的基因：（1）基因文库定义：将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体均分别含有这种生物的不同的基因，称为基因文库（2）基因文库分类：包含了一种生物所有基因称为基因组文库只包含了一种生物的一部分基因，称为部分基因文库，如cDNA文库2.利用PCR技术扩增目的基因：（1）PCR：多聚酶链式反应（2）原理：DNA双链复制，成指数形式扩增（约为2n)（3）条件：模板DNA；DNA引物；四种脱氧核糖核苷酸；热稳定DNA聚合酶（Taq酶）；ATP二、基因表达载体的构建：（是基因工程的核心）（1）基因表达载体的组成：目的基因，启动子，终止子，标记基因，目的基因①启动子：启动子是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，有他才能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需蛋白质终止子：终止子位于基因的尾端，也是一段有特殊结构的DNA短片段②标记基因：标记基因的作用是为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来，如抗生素抗性基因就可以作为这种基因三、将目的基因导入受体细胞：目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内持续稳定和表达的过程，称为转化1.将目的基因导入植物细胞：农杆菌转化法：农杆菌能在自然条件下感染双子叶植物和裸子植物，而对大多数单子叶植物没有感染能力 T—DNA（可转移的DNA）可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的DNA上基因枪法，花粉管通道法2.将目的基因导入动物细胞：显微注射技术：材料：受精卵3.将目的基因导入微生物细胞（1）用Ca2+==处理，使其成为感受态细胞（2）讲重组表达载体DNA分子溶于缓冲液中与感受态细胞融合，在一定为赌侠，促进感受态细胞吸收DNA 分子，完成转化三、目的基因的检测与鉴定检测DNA是否插入了目的基因：DNA分子杂交技术检测目的基因是否转录出mRNA：分子杂交技术检测目的基因是否翻译成蛋白质：抗原-抗体杂交1.3 基因工程的应用一、植物基因工程1.抗虫转基因植物：Bt毒蛋白基因是从苏云金芽孢杆菌中分离出来的2.抗病转基因植物3.抗逆转基因植物4.利用转基因改良植物的品质二、动物基因工程1.用于提高动物生长速度2.用于改善畜产品的品质3.用转基因动物生产药物：将药用蛋白基因和乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起转基因动物被称为乳腺生物发生器或乳房生物发生器4.用转基因动物做器官移植的供体：将器官供体基因组导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达或设法除去抗原决定基因，再结合恐龙技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官三、基因工程药物四、基因治疗：基因治疗是把正常基因导入病人体内，是该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的1.体外基因治疗2.体内基因治疗1.4蛋白质工程一、蛋白质工程崛起的原因：基因工程在原则上只能产生紫仁杰已经存在的蛋白质二、蛋白质工程的基本途径：预期的蛋白质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糖核苷酸序列（基因）基因修饰和基因合成，是第二代基因工程三、科学家通过对胰岛素的改造，已经使其成为速效性药品目前成功的例子不多，主要是因为蛋白质发挥功能必须依赖于正确的空间高级结构，这种结构十分复杂。
【专题】基因工程知识图解(全面)
展望
如果这些问题能逐一解决的话，基因治疗将推动21世纪的医学革命。
1.4蛋白质工程
产生
(崛起)
基础
基因工程
缘由
内容
基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，这些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。
用化学方法人工合成
适用范围
基因比较小，核苷酸序列已知的基因；
仪器
可用DNA合成仪人工合成。
基因表达体的构建（核心）
目的
使目的基因在受体细胞中稳定存在，并可遗传给下一代；
使目的基因能够表达和发挥作用。
组成
启动子
位置
基因的首端
作用
是RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA，最终获得所需蛋白质。
目的基因是否翻译成蛋白质
从转基因生物中提取蛋白质；用相应的抗体进行抗原─抗体杂交；有杂交带表明目的基因已形成蛋白质。
个体生物学水平鉴定：如抗虫或抗病性状的接种实验；与天然产品的的DNA全部提取出来，选用适当的限制酶，将DNA切成一定范围大小的DNA片段，分别与运载体连接，导入受体菌群体中储存，每个受体菌中都含有一段不同的DNA片段。
举例
利用蛋白质工程延长干扰素的保存时间；
利用蛋白质工程提高玉米中赖氨酸的含量；
许多工业用酶改变天然酶的特性后，使之适应生产和使用需要。
基本
原理
流程
预期蛋白质功能→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）→合成DNA→表达出蛋白质，参见教材图1-29。
内容
(概念)
第十单元第62课时基因工程的应用、蛋白质工程、DNA的两个重要实验-2025年高考生物大一轮复习资料
第62课时基因工程的应用、蛋白质工程、DNA的两个重要实验课标要求1.举例说明基因工程在农牧业、食品工业及医药卫生领域等方面的广泛应用改善了人类的生活品质。
2.概述人们根据基因工程原理，进行蛋白质设计和改造，可以获得性状和功能更符合人类需求的蛋白质。
3.举例说明依据人类需要对原有蛋白质结构进行基因改造、生产目标蛋白的过程。
考情分析1.基因工程的应用2022·河北·T242022·广东·T222022·全国乙·T382021·河北·T242.蛋白质工程的原理和应用2022·湖南·T222021·辽宁·T142022·重庆·T33.DNA的粗提取与鉴定2023·广东·T112022·山东·T132021·山东·T134.DNA片段的扩增与电泳鉴定2023·江苏·T222023·山东·T252023·浙江6月选考·T192022·辽宁·T122022·江苏·T242021·山东·T252021·全国甲·T38考点一基因工程的应用1．基因工程在农牧业方面的应用2．基因工程在医药卫生领域的应用3．基因工程在食品工业方面的应用判断正误(1)科学家利用转基因技术培育了抗玉米螟玉米，种植该玉米的农田就不需要进行防虫管理了(×)提示转基因抗玉米螟玉米能够抵抗玉米螟，但不一定能抵抗其他害虫。
(2)乳腺生物反应器是将药用蛋白基因导入动物的乳腺细胞中(×)提示乳腺生物反应器是将药用蛋白基因导入哺乳动物的受精卵中，但该基因在乳腺细胞中表达。
(3)用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类一般称为基因工程菌(√)(4)由大肠杆菌工程菌获得人的干扰素后可直接应用(×)提示大肠杆菌细胞中没有内质网、高尔基体等细胞器，获得人的干扰素后要经过进一步的加工和修饰才具有生物活性。
高考生物专题复习《基因工程》含答案
高考生物专题复习《基因工程》【考点梳理.逐个击破】一、基因工程的操作工具1．限制性核酸内切酶(简称限制酶)(1)来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。
(2)作用：识别双链DNA 分子的某种特定的核苷酸序列并切开特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。
(3)结果：产生黏性末端或平末端。
2．DNA 连接酶3．载体(1)作用：携带外源DNA 片段进入受体细胞。
(2)种类：质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。
(3)条件⎩⎪⎨⎪⎧能自我复制有一个至多个限制酶切割位点有特殊的标记基因二、基因工程的基本操作程序 1．目的基因的获取(1)目的基因：主要是指编码蛋白质的基因，也可以是具有调控作用的因子。
(2)获取方法⎩⎪⎨⎪⎧从基因文库中获取利用PCR 技术扩增通过化学方法人工合成2．基因表达载体的构建 (1)构建基因表达载体的目的①使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代。
②使目的基因能够表达和发挥作用。
(2)基因表达载体的组成：目的基因、启动子、终止子及标记基因等。
3．目的基因导入受体细胞微生物细胞感受态细胞法(Ca2＋处理法)4．目的基因的检测与鉴定检测目的检测方法判断标准目的基因是否插入转基因生物的DNA DNA分子杂交技术是否出现杂交带目的基因是否转录出了mRNA 分子杂交技术是否出现杂交带目的基因是否翻译出蛋白质抗原—抗体杂交技术是否出现杂交带个体水平的检测如抗虫、抗病的接种实验是否表现出相应的特性三、基因工程的应用及蛋白质工程1．基因工程的应用(1)动物基因工程：提高动物生长速度从而提高产品产量；改善畜产品品质；用转基因动物生产药物；用转基因动物作器官移植的供体等。
(2)植物基因工程：培育抗虫转基因植物(如抗虫棉)、抗病转基因植物(如转基因烟草)和抗逆转基因植物(如抗寒番茄)；利用转基因改良植物的品质(如新花色矮牵牛)。
2．基因诊断与基因治疗(1)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。
基因工程知识点
专题１基因工程1.1 DNA 重组技术的根本工具１．基因工程又叫 DNA 重组技术，是指依据人们的梦想，进行严格的设计，并经过体外 DNA 重组和转基因等技术，给予生物以新的遗传特征，从而创建出更切合人们需要的新的生物种类和生物产品。
操作水平是 DNA 分子水平，操作环境是在体外。
２．“分子手术刀〞──限制性核酸内切酶。
这种酶主假如从原核生物中分离纯化出来的。
迄今已从近 300 种微生物中分离出了约 4000 种限制酶。
能够辨别双链 DNA分子的某种特定核苷酸序列；切开两个两个核苷酸之间的磷酸二酯键，形成黏性尾端或平尾端。
３．“分子缝合针〞──DNA 连结酶。
将切下来的 DNA片段拼接成新的 DNA分子，恢复被限制酶切开的磷酸二酯键。
种类： 1〕E.coli DNA连结酶：只好将双链 DNA片段互补的粘性尾端之间连结起来 2〕T4 DNA连结酶：既能够“缝合〞双链 DNA片段互补的粘性尾端，又可以“缝合〞双链 DNA片段的平尾端，但连结平尾端之间的效率比较低４．“分子运输车〞──基因进入受体细胞的载体。
作为载体的必需条件：能自我复制、有切割位点、有遗传标志基因等。
载体的种类：细菌质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒1.2 基因工程的根本操作程序１．基因工程的根本操作步骤主要包含：目的基因的获得；基因表达载体的建立；将目的基因导入受体细胞；目的基因的检测与判定。
２. 目的基因的获得方法：从基因文库中获得、利用 PCR 提取目的基因、人工合成法。
是一项在生物体外复制特定 DNA 片段的核酸合成技术。
原理 DNA 双链复制。
条件：模板 DNA ；RNA 引物；四种脱氧核苷酸；热稳固 DNA 聚合酶〔 Taq 酶〕。
方法： DNA受热变性解旋为单链、冷却后 RNA引物与单链相应互补序列联合、DNA聚合酶作用下延长合成互补链。
4．基因表达载体的功能：使目的基因在受体细胞中稳固存在；能够遗传给下一代；使目的基因能够表达和发挥作用。
基因工程在生物医学中的应用
基因工程在生物医学中的应用基因工程是利用分子生物学原理和技术手段对基因进行精密操作和调控的一门学科，它在生物医学领域中发挥着重要的作用。
基因工程的应用范围广泛，涉及到疾病治疗、药物开发、生命科学研究等多个领域，为人类健康与生命科学的发展带来了革命性的变革。
一、基因工程在疾病治疗中的应用基因工程在疾病治疗中的应用主要包括基因治疗和基因诊断两个方面。
1. 基因治疗基因治疗是一种通过向人体内导入具有治疗效果的基因，来达到治疗疾病的目的的方法。
例如，在某些遗传性疾病中，通过基因工程可以修复或替代受损的基因，恢复其正常功能。
另外，基因治疗还可以利用基因工程技术将药物的生产基因导入到人体内，以实现药物的持续性合成和释放。
2. 基因诊断基因诊断是通过检测和分析人体中特定基因的变异情况，从而判断人体是否受到某种疾病的影响。
基因工程在基因诊断中发挥着重要作用，通过基因工程技术可以扩增、检测和测序特定基因，从而实现对疾病的准确诊断和预测，为疾病的早期预防和治疗提供依据。
二、基因工程在药物开发中的应用基因工程在药物开发中的应用主要体现在基因工程药物的研发和生产领域。
1. 基因工程药物研发基因工程技术可以通过改造人体细胞内的基因，使其表达出具有治疗作用的蛋白质，从而研发出基因工程药物。
这些药物通常是由重组DNA或RNA构建的，具有较高的治疗效果和较低的副作用。
比如，基因工程技术可以用来制备重组人胰岛素、生长因子和抗体等生物制剂，用于糖尿病、癌症等疾病的治疗。
2. 基因工程药物生产基因工程技术可以用来构建表达载体，并将其导入到细胞或微生物中，实现药物的生产。
利用基因工程技术可以生产大量的含有特定蛋白质的细胞系或微生物菌种，从而大幅提高药物的产量和纯度，降低药物的成本，使药物更加受益于广大患者。
三、基因工程在生命科学研究中的应用基因工程在生命科学研究中的应用主要体现在基因组学研究和蛋白质工程领域。
1. 基因组学研究基因工程技术可以用来测序和分析人类和其他生物的基因组，揭示基因和基因组的结构和功能。
第三章 基因工程 第4节 蛋白质工程的原理和应用
第4节 蛋白质工程的原理和应用 1．蛋白质工程 (1)基础：蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系。
(2)手段：通过改造或合成基因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质。
(3)目的：获得满足人类生产和生活需求的蛋白质。
(4)困难：蛋白质发挥功能必须依赖正确的高级结构，而蛋白质的高级结构十分复杂。
2．蛋白质工程崛起的缘由(1)崛起缘由①基因工程的实质：将一种生物的基因转移到另一种生物体内，后者可以产生它本不能产生的蛋白质，进而表现出新的性状。
②基因工程的不足：基因工程在原则上只能生产自然界中已存在的蛋白质。
③天然蛋白质的不足：天然蛋白质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。
(2)实例：提高玉米赖氨酸含量天冬氨酸激酶(第352位的苏氨酸)――→改造天冬氨酸激酶(异亮氨酸)二氢吡啶二羧酸合成酶(第104位的天冬酰胺)――→改造二氢吡啶二羧酸合成酶(异亮氨酸) 改造后玉米叶片和种子中游离赖氨酸含量分别提高5倍和2倍。
3．蛋白质工程的基本原理蛋白质工程的基本思路：预期的蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋白质。
4．蛋白质工程的应用(1)医药工业方面①科学家通过对胰岛素基因的改造，研发出速效胰岛素类似物产品。
②干扰素(半胱氨酸)――改造干扰素(丝氨酸) 体外很难保存 体外－70 ℃下可以保存半年③人－鼠嵌合抗体：降低免疫反应强度。
(2)其他工业方面利用蛋白质工程获得枯草杆菌蛋白酶的突变体，筛选出符合工业化生产需求的突变体，提高该酶的使用价值。
(3)农业方面①科学家尝试改造某些参与调控光合作用的酶，以提高植物光合作用的效率，增加粮食的产量。
②科学家利用蛋白质工程的思路设计优良微生物农药，通过改造微生物蛋白质的结构，增强微生物防治病虫害的效果。
【强化记忆】1. 蛋白质工程需直接改造基因，而不直接改造蛋白质的原因有：(1)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，而且可以遗传下去。
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自学提纲选修3专题一第3节基因工程的应用第4节蛋白质工程的崛起年级：班级：学科：生物姓名：日期：【学习目标】
1、关注基因工程的进展，举例说出基因工程应用及取得的丰硕成果。
2、认同基因工程促进生产力提高，尝试应用基因工程技术设计一个解决生活中疑难问题的方
案。
3、举例说出蛋白质工程崛起的缘由
4、简述蛋白质工程的原理
【学习重点、难点】
学习重点1、基因工程在农业及医疗等方面的应用
2、蛋白质工程的崛起缘由及原理
学习难点①基因治疗②蛋白质工程的原理
【学习过程】
知识点一、植物基因工程的成果
植物基因工程技术主要用于提高农作物的能力、以及改良农作物的和利用植物产生等方面。
（一）抗虫转基因植物
1、成果抗虫植物如水稻、棉、玉米、马铃薯、番茄等。
如我国的转基因抗虫棉就是转入基因培育出来的。
2、好处减轻、有利人类、可以降低生产等。
（二）抗病转基因植物
成果抗的转基因烟草和抗病毒的小麦、甜椒、番茄等。
（三）抗逆转基因植物
1、抗逆基因调节细胞的基因使作物抗碱、抗旱；鱼的
使作物耐寒能力提高；使作物抗除草剂等。
2、成果具抗寒能力的烟草、番茄，具抗除草剂的大豆、玉米等。
（四）利用转基因改良植物品质
1、优良基因必需氨基酸的蛋白质编码基因、控制番茄果实成熟基因和植物花青素代谢有关基因等。
2、成果转基因玉米、转基因延熟番茄、转基因矮牵牛花等。
知识点二、动物基因工程前景广阔
（一）提高动物的生长速度
1、生长基因外源基因
2、成果转基因绵羊、转基因鲤鱼等。
（二）改善畜产品的品质
1、优良基因肠基因
2、成果转基因奶牛分泌的牛奶中减少。
（三）用转基因动物生产药物
1、基因来源基因与乳腺蛋白基因的等调控组件重组在一起。
2、成果乳腺生物反应器或者反应器。
（四）用转基因动物作器官移植供体
1、器官供体抑制或除去决定基因。
2、成果利用克隆技术培育没有免疫排斥反应的猪器官。
知识点三、基因工程药物异军突起
药物来源转基因――即用基因工程的方法，使外源基因得到表达的菌类细胞株系。
知识点四、基因治疗
1、概念把正常导入病人体内，使该基因表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。
这是治疗遗传病的最有效的手段。
2、实例治疗。
3、方法基因治疗
知识点五、蛋白质工程崛起的缘由
1、基因工程的应用
（1）基因工程的实质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，进而表现出新的。
（2）基因工程的不足在原则上只能生产自然界已存在的。
2、天然蛋白质的不足
天然蛋白质是生物在长期过程中形成的，它们的符合特定物种的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。
3、蛋白质工程的目的
生产符合人类生产和生活的需要的。
知识点六、蛋白质工程的基本原理
1、目标根据人们对功能的特定需求，对蛋白质的进行分子设计。
2、原理改造基因（基因或基因）。
3、流程
预期蛋白质功能→设计→推测应有的序列→找到对应的序列。
四、自主总结
蛋白质工程和基因工程的区别。