基因工程与蛋白质工程”知识归纳
“基因工程与蛋白质工程”知识归纳及试题例析
“基因工程与蛋白质工程”知识归纳及试题例析一、知识归纳名称作用参与的生理过程应用限制性核酸内切酶切割某种特定的脱氧核苷酸序列基因工程DNA连接酶连接两个DNA片段基因工程DNA聚合酶在脱氧核苷酸链上添加单个脱氧酸DNA复制RNA聚合酶在核苷酸链上添加单个核糖核苷酸转录解旋酶使碱基间氢键断裂DNA复制及转录逆转录酶以RNA为模板合成DNA逆转录及基因工程特别注意：（1）限制性核酸内切酶的来源：多数来自原核生物；作用特点：主要切割外源DNA，对自身的DNA不起作用从而达到保护自身的目的；作用结果：形成DNA片断末端。
（2）各种酶都具有专一性，特别是限制酶只能识别特定的脱氧核苷酸序列，并在特定的碱基之间切开。
2．基因工程的基本操作程序（1）获取目的基因①基因文库：是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通过克隆而储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因。
②基因组文库：基因文库中含有一种生物所有的基因就叫做基因组文库。
③部分基因文库：含有一种生物的部分基因，就叫做部分基因文库，如cDNA文库。
比较项目PCR技术DNA复制相同点原理DNA双链复制（（碱基互补配对）原料四种游离的脱氧核苷酸条件模板、ATP、酶等不同点解旋方式DNA在高温下变性解旋解旋酶催化场所体外复制主要在细胞核内酶热稳定的DNA聚合酶（Taq酶）细胞内含有的DNA聚合酶结果在短时间内形成大量的DNA片段形成整个DNA分子（2）基因表达载体的构建（基因工程的核心）①构建目的：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，同时，使目的基因能够表达和发挥作用。
②一个基因表达载体的组成：目的基因、启动子、终止子、标记基因等。
③构建方法生物种类植物细胞动物细胞微生物细胞常用方法农杆菌转化法显微注射技术Ca2+处理法受体细胞体细胞受精卵原核细胞转化过程将目的基因插入Ti质粒的TDNA上→农杆菌→导入植物细胞→整合到受体细胞的DNA→表达将含有目的基因的表达载体提纯→取卵（受精卵）→显微注射→受精卵发育→获得具有新性状的动物Ca2+处理细胞→感受态细胞→重组表达载体与感受态细胞混合→感受态细胞吸收DNA分子特别注意：受体细胞中常用植物受精卵或体细胞（经组织培养）、动物受精卵（一般不用体细胞）、微生物──大肠杆菌、酵母菌等，但要合成糖蛋白、有生物活性的胰岛素则必需用真核生物酵母菌──需内质网、高尔基体的加工、分泌。
基因工程蛋白质工程知识点
1、基因工程用到的工具、酶有和。
2、常用载体有、、等.
3、载体需要具备的特点：
（1)、
（2）、，为了防止。
(3）、，为了。
（4）、.
4、限制性核酸内切酶,切割键，从中提取得来，能识别特定的
序列，能切出末端与末端。
5、DNA连接酶，连接DNA的键，按来源包括DNA连接酶
和DNA连接酶.
17、蛋白质分子设计包括三类：
（1）少数的替换
（2）不同来源蛋白质的。
（3)蛋白质分子的设计。
6、质粒是中，独立于其DNA之列的小型状分子，能在宿主
细胞内并稳定遗传。
7、基因工程的原理是。
8、基因工程的基本步骤是：（1)、(2）、
（3）、（4）、
9、目的基因的获得包括法与法，并写出这两种方法的流程。
10、重组载体的构建：
用同种酶切割与.然后用酶，连接形成重组载体。
11、重组载体导入受体细胞方法：
（1）、植物。
(2）动物:受体细胞为,方法。
(3)、微生物受体细胞为等，应为它们。具体操重组载体导入受体细胞后筛选:
利用培养基，筛选出含的受体细胞。
13、目的基因的表达与鉴定:
分子水平：（1)、检测目的基因，用技术。（2）、检测mRNA，用技术。
（3）、检测蛋白质，用技术。
个体水平：对转基因生物进行的接种实验。
14、基因治疗
将基因或有作用的基因通过一定方式导入靶细胞内，可以纠正基因缺陷而达到治疗疾病的目的。
15、蛋白质工程的基础是,蛋白质工程的产物是自然界（“有”或“没有”)的蛋白质。蛋白质工程的直接操作对象是。
16、写出蛋白质工程的流程。
基因工程蛋白质工程知识点
基因工程蛋白质工程知识点基因工程和蛋白质工程是现代生物技术的重要分支，涉及到对基因和蛋白质的改造和利用以满足人类的需求。
以下是关于基因工程和蛋白质工程的一些重要知识点：1.基因工程的基本原理：基因工程是通过切割、粘接和重组DNA分子来改变或重组生物体的基因组成。
这些DNA分子可以来自同一物种、不同物种或合成的DNA序列。
基因工程的主要技术包括PCR（聚合酶链式反应）、DNA克隆、DNA测序和DNA片段合成等。
2.DNA重组技术：DNA重组技术是基因工程的关键步骤，它允许将不同源的DNA片段重新组合在一起，以创建新的DNA序列。
这种重组可以在体外进行，如PCR反应，也可以在体内进行，如质粒转化和转基因技术。
3.转基因技术：转基因技术是将外源基因导入到目标生物体内的过程。
转基因可以通过基因枪、电穿孔或化学方法等不同途径进行。
转基因技术被广泛应用于农业、医学和工业等领域。
4.限制性内切酶和DNA连接酶：限制性内切酶是一类能够识别、切割DNA特定序列的酶。
这些酶的特点是具有特异性，可以识别并切割DNA的特定序列。
DNA连接酶则可以将两段DNA分子连接在一起。
5.蛋白质工程的基本原理：蛋白质工程是通过改变蛋白质的氨基酸序列，以产生具有新的结构和功能的蛋白质。
蛋白质工程的主要技术包括基因突变、DNA重组、合成DNA和蛋白质进化等。
6.基因突变技术：基因突变是指通过改变DNA序列来改变基因表达和蛋白质结构和功能的过程。
基因突变可以通过自然突变或实验室技术来引入。
常见的基因突变技术包括点突变、插入突变和删除突变等。
7.蛋白质合成：蛋白质可以通过化学合成或基因表达来获得。
化学合成是通过逐个合成蛋白质的氨基酸来制备蛋白质。
基因表达则是将目标蛋白质的基因导入到宿主细胞中，通过细胞内的蛋白质合成机制来合成蛋白质。
8.蛋白质进化：蛋白质进化是通过模拟自然选择过程来改变蛋白质序列和结构的方法。
这种方法可以产生具有更好性能和稳定性的蛋白质变体。
第14章 基因工程与蛋白质工程
图14 -1 pBR322 质粒
2 ．噬菌体― 感染细菌的病毒
• 以噬菌体（phage ）或病毒（virus）作为载体， 将所需基因或含有此基因的DNA 片段转移给受体 细胞的过程，称为转导（transduce）。病毒的转 导作用常常用于基因工程。在基因工程中常用作 载体的噬菌体有入噬菌体及其衍生物、柯斯质粒 （cosmid ）及M13 单链噬菌体等，以及感染真 核生物的病毒SV40等。 噬菌体是感染细菌的病毒。噬菌体对细菌的感染 有两种不同方式：种称为裂解；另种称为溶原。
第二节基因工程
一、目的基因的获得 二、基因载体 三、重组DNA的筛选及表达
一、目的基因的获得
1 ．限制酶― 特异切割DNA 的手术刀 2 ．取得目的基因的方法― 分离法及合成法
1 ．限制酶― 特异切割DNA 的手术刀
• 限制酶（restriction enzyme ）是限制性内切核酸 酶的简称，是一类水解DNA 的磷酸二醋酶。与以 往发现的一些DNA 水解酶相比，限制酶在碱基专 一性及断裂DNA 链的方式上都有一些特殊的性质。 限制酶作用于双链DNA ，能够识别DNA 分子上 特异核营酸序列，造成双链切口，产生独特的 DNA 片段。由于它具有可控制、可预测的位点特 异切割DNA 的性质，从而成为在分子水平上解剖、 绘制基因图谱、序列分析、克隆以及重新构建遗 传信息的极其重要的工具。现在发现的限制酶都 来源于原核生物。
2 ．轻工和食品工业
• 用生物工程技术改造传统食品工业，不仅 可大为提高产量，改善质量，增进效益， 而且可开发新产品，改善人们的膳食结构。 目前在这方面主要包括氨基酸的发酵生产、 酶制剂的开发利用、新糖原的开发、酒类 酿造新工艺以及新型食品添加剂的研制等。
3 ．医药和医药工业
蛋白质工程与基因工程的联系
蛋白质工程与基因工程的联系蛋白质工程和基因工程都是现代生物技术的重要组成部分，它们之间存在密切的联系。
以下从基因编码、基因表达、基因调控、目标产物和技术手段等方面阐述二者的关联。
1. 基因编码在基因工程中，首先需要将目的基因进行编码，这一过程主要依赖于DNA的碱基序列，即基因编码。
基因编码的准确性直接影响到后续的基因表达和蛋白质产物的质量。
而在蛋白质工程中，虽然主要目标是改造蛋白质的结构和性质，但这一目标的实现同样需要在基因编码层面对DNA序列进行操作。
因此，基因编码是蛋白质工程和基因工程的重要交汇点。
2. 基因表达基因表达是基因工程和蛋白质工程中的另一个共同关注点。
在基因工程中，通过操作基因表达来控制目标产物的合成。
而在蛋白质工程中，对蛋白质结构的改造往往需要通过改变基因表达来实现。
这包括对转录和翻译过程的调控，以及对翻译后修饰的干预。
因此，对基因表达的调控能力是蛋白质工程和基因工程的关键能力之一。
3. 基因调控基因调控是生物体内的一种复杂机制，它涉及到一系列的基因相互作用和环境响应。
在基因工程中，理解并利用基因调控是实现目标产物高效合成的重要手段。
而在蛋白质工程中，为了实现对蛋白质结构和性质的改造，也需要深入理解相关的基因调控机制，以便通过操作这些机制来实现对蛋白质的改造。
因此，对基因调控的理解和应用是蛋白质工程和基因工程的共同基础。
4. 目标产物无论是基因工程还是蛋白质工程，它们的目标产物都是生物分子。
在基因工程中，目标产物通常是DNA或RNA分子，这些分子可以编码特定的蛋白质或调控因子。
而在蛋白质工程中，目标产物则是经过改造的蛋白质分子，这些分子可能具有新的功能或性质。
因此，尽管两种技术的操作对象和手段不同，但它们的目标产物具有相似性。
5. 技术手段最后，在技术手段上，基因工程和蛋白质工程也有许多相似之处。
例如，两者都涉及到分子克隆、载体构建、转化和筛选等技术。
此外，随着技术的发展，两者在技术手段上也有交叉和融合，例如在基因编辑技术（如CRISPR-Cas9）的应用上，既可以用在基因工程中对基因进行精确编辑，也可以用在蛋白质工程中对蛋白质进行点突变等操作。
基因工程及蛋白质工程
基因工程（gene engineering）:是对携带遗传信息的分子进行施工的分子工程，包括基因重组、克隆和表达。
基因工程这个术语既可用来表示特定的基因施工项目，也可泛指它所涉及的技术体系，其核心是构建重组体DNA的技术，因此基因工程和重组体D 技术(DNA recombination)有时也就成为同义词。
蛋白质工程（protein engineering):是在基因工程基础上发展起来的。
是指通过对蛋白质已知结构与功能的认识，借助计算机辅助设计，利用基因定位诱变等技术改造蛋白质，以达到改进其某些性能的目的。
技术上的三大发现限制性内切酶和DNA连接酶的发（标志着DNA重组时代的开始）。
载体的使用。
逆转录酶的发现。
载体应具备的条件具有自主复制的能力携带易于筛选的选择标记含有多种限制酶的单一识别序列，以供外源基因插入除保留必要序列外，载体应尽可能小，便于导入细胞和进行繁殖使用安全三、表达载体表达载体(expression vector)是用来在宿主细胞中表达外源基因的载体。
这类载体除具有克隆载体所具备的性质外，还带有表达构件-转录和翻译所必需的DNA序列。
表达载体包括原核细胞表达载体,哺乳动物细胞表达载体和植物表达载体三类。
基因克隆的基本程序包括五大步骤：①制备目的基因;②连接目的基因与裁体形成重组体;③将重组体转入宿主细胞；④重组体的筛选和鉴定；⑤重组体的扩增和表达．目的基因是指要克隆或表达的基因1．从基因文库中筛选：2．利用PCR合成：3．人工合成：4.CDNA文库三、重组DNA导入宿主细胞在基因克隆技术中，将质粒DNA及其重组体导入细菌称为转化(transformation)；将病毒及其重组体导入宿主细胞称为转染(transfection)；将噬菌体及其重组体才入宿主细胞称为转导(transduction)。
1.氯化钙法2. 2.电穿孔法3. 3. 脂质体转染法、4. 4.显微注射法5. 5.根瘤土壤杆菌法6. 6.基因枪法83 83四、重组体的筛选和鉴定由于重组体导入宿主细胞的比例通常较低，因此需要对含有重组体的宿主细胞进行筛选并作鉴定。
高中生物基因工程与蛋白质工程知识点总结
基因工程与蛋白质工程知识点总结一、基因工程基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，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。
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。
(一)基因工程的基本工具：1.“分子手术刀”——限制性核酸内切酶(限制酶)(1)来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。
(2)功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，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，因此具有专一性。
(3)结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端和平末端。
2.“分子缝合针”——DNA连接酶(1)两种DNA连接酶(E•coliDNA连接酶和T4-DNA连接酶)的比较：①相同点：都缝合磷酸二酯键。
②区别：E•coliDNA连接酶来源于T4噬菌体，只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来;而T4DNA连接酶能缝合两种末端，但连接平末端的之间的效率较低。
(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。
3.“分子运输车”——载体(1)载体具备的条件：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，供重组DNA的鉴定和选择。
(2)最常用的载体是--质粒,它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。
(3)其它载体：噬菌体的衍生物、动植物病毒(二)基因工程的基本操作程序第一步：目的基因的获取1.目的基因是指：编码蛋白质的结构基因。
2.原核基因采取直接分离获得，真核基因是人工合成。
人工合成目的基因的常用方法有反转录法和化学合成法。
3.PCR技术扩增目的基因(1)原理：DNA双链复制(2)过程：第一步：加热至90～95 ℃DNA解链;第二步：冷却到55～60 ℃，引物结合到互补DNA链;第三步：加热至70～75 ℃，热稳定DNA聚合酶从引物起始互补链的合成。
高中生物选修3基因工程的应用和蛋白质工程知识点
高中生物选修3基因工程的应用和蛋白质工程知识点1.基因工程培育转基因生物的优点：（1）打破了常规育种难以突破的物种之间的界限（生殖隔离）（2）定向改变了生物的遗传性状。
2.基因工程的应用：（1）用于提高动植物生长速度。
（2）用于改善畜产品的品质。
（3）用转基因动物生产药物。
（4）用转基因动物作器官移植的供体。
3.膀胱生物反应器：将外源基因导入到受精卵膀胱上皮细胞进行表达。
优点：雌雄个体都能生产。
4.乳腺生物反应器或乳房生物反应器缺点：只有雌性个体才能生产药物。
5.干扰素：干扰素是动物或人体细胞受到病毒侵染后产生的一种糖蛋白，干扰素几乎能够抵抗所有病毒引起的感染。
6.基因治疗：是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，这是治疗遗传病的最有效的手段。
7.基因治疗不能替代原有基因，它替代的是缺陷基因的功能。
8.大肠杆菌是原核生物，生产出来的干扰素没有活性，原核细胞内没有内质网和高尔基体，只有核糖体，只能合成相应的蛋白质，无法添加糖基，要使干扰素具有活性，还必须经过人工处理，加上糖基。
9.基因诊断：也称DNA诊断或基因探针技术，即在DNA水平分析检测某一基因，从而对特定的疾病进行诊断。
10.基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。
11.蛋白质工程的目标：根据人们对蛋白质的特定需求，对蛋白质进行分子设计。
12.天然蛋白质的合成过程：按照中心法则进行的，基因→表达（转录和翻译）→形成氨基酸序列的多肽链→形成具有高级结构的蛋白质→行使生物功能。
13.蛋白质工程合成蛋白质的过程：从预期的蛋白质功能出发→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。
14.蛋白质工程中进行基因操作的原因：（1）改造过的蛋白质可以遗传。
（2）对基因的改造比对蛋白质直接改造容易操作，难度少的多。
15.蛋白质工程：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，对现有的蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。
基因工程与蛋白质工程
基因工程与蛋白质工程基因工程和蛋白质工程是现代生物技术领域中的两个重要分支。
通过对基因和蛋白质的研究和改造，它们在医学、农业和工业等领域发挥着重要作用。
本文将从定义、应用领域、技术原理和前景等方面对基因工程和蛋白质工程进行介绍，以展示它们在科学研究和实践中的突出地位。
一、基因工程基因工程是通过对DNA的重组和改造，用于创造新的生物体、改良现有生物体或产生有用的化合物或蛋白质的技术。
它广泛应用于生命科学、医学和工业生产等领域。
基因工程的主要步骤包括：基因克隆、载体构建、基因转化和表达等。
1.基因克隆基因克隆是指将目标基因从DNA中分离出来，并将其复制并插入到另一个载体DNA中，形成重组DNA的过程。
该过程通常包括DNA 提取、酶切、连接和转化等步骤。
目前，基因克隆技术已成为基因工程研究中最常用和重要的技术手段之一。
2.载体构建载体是用于携带外源DNA的DNA分子。
在基因工程中，科学家们通常使用质粒作为载体，通过将目标基因插入质粒DNA中，构建出重组载体。
重组载体能够被转化到宿主细胞中，并在细胞内进行复制和表达。
3.基因转化和表达基因转化是指将重组载体导入宿主细胞的过程。
在基因工程中，常用的基因转化方法包括细菌转化、植物转化和动物转化等。
一旦基因成功转化到宿主细胞中，它们可以通过细胞的遗传机制进行复制和表达，从而产生目标蛋白质或其他有用产物。
二、蛋白质工程蛋白质工程是指通过对蛋白质的结构和功能的改造，以创造新的蛋白质或改良现有蛋白质的技术。
蛋白质工程在制药、食品科学和农业等领域具有广泛的应用前景。
1.蛋白质改造蛋白质改造是通过对蛋白质的氨基酸序列进行改变，以改变其结构和功能的过程。
常见的蛋白质改造方法包括点突变、插入、删除和重组等。
通过这些改造手段，科学家们可以创造出具有特定功能或改良性能的蛋白质。
2.蛋白质表达蛋白质表达是指将改良后的蛋白质基因导入宿主细胞，并在细胞内进行合成和积累的过程。
常用的蛋白质表达系统包括细菌、酵母、昆虫和哺乳动物等。
《蛋白质工程是基因工程的延伸》 知识清单
《蛋白质工程是基因工程的延伸》知识清单一、基因工程与蛋白质工程的基本概念基因工程，又称为基因拼接技术或 DNA 重组技术，通俗来讲，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。
而蛋白质工程呢，则是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。
二、蛋白质工程与基因工程的联系蛋白质工程是在基因工程的基础上发展起来的，是基因工程的延伸。
基因工程原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，而蛋白质工程则可以创造出自然界原本不存在的全新蛋白质。
基因工程为蛋白质工程提供了基础。
通过基因工程，我们能够获取和改造特定的基因，从而为蛋白质工程中对蛋白质的改造和设计提供了可能。
例如，利用基因工程技术获得了胰岛素基因，并将其导入大肠杆菌中，实现了胰岛素的大规模生产。
这是基因工程的成功应用。
但如果想要进一步优化胰岛素的性能，比如延长其在体内的作用时间，减少副作用等，就需要借助蛋白质工程的手段。
三、蛋白质工程的操作步骤蛋白质工程的操作可不是一件简单的事情，它通常包括以下几个主要步骤：1、从预期的蛋白质功能出发首先要明确我们期望蛋白质具有什么样的功能，比如更高的催化活性、更好的稳定性或者更强的特异性结合能力等。
2、设计蛋白质的结构根据预期的功能，设计出蛋白质可能的结构。
这需要对蛋白质的结构和功能关系有深入的了解，运用物理学、化学和生物学的知识来推测和构建合理的蛋白质结构模型。
3、推测应有的氨基酸序列在设计好蛋白质的结构后，就要推测出实现这种结构所需要的氨基酸序列。
这就像是搭建一座房子，先设计好图纸，然后确定需要什么样的建筑材料。
4、找到相对应的脱氧核苷酸序列知道了氨基酸序列，接下来就要找到能够编码这些氨基酸的脱氧核苷酸序列。
因为氨基酸是由特定的密码子所编码的，所以可以通过密码子表来确定相应的核苷酸序列。
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。
高中生物基因工程知识点总结
高中生物基因工程知识点总结基因工程，作为现代生物技术的核心领域之一，在高中生物课程中占据着重要的地位。
它不仅具有深刻的理论意义，还在农业、医药等众多领域有着广泛的实际应用。
下面我们就来详细梳理一下高中生物中基因工程的相关知识点。
一、基因工程的概念基因工程，又叫基因拼接技术或 DNA 重组技术，是指按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。
二、基因工程的基本工具1、限制性核酸内切酶（限制酶）限制酶能够识别双链 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。
它具有特异性，即一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割 DNA 分子。
2、 DNA 连接酶DNA 连接酶的作用是将两个具有相同末端的 DNA 片段连接起来，形成磷酸二酯键。
3、运载体常用的运载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等。
运载体需要具备的条件有：能在受体细胞中复制并稳定保存；具有一至多个限制酶切点，供外源 DNA 片段插入；具有标记基因，便于筛选。
三、基因工程的基本操作程序1、目的基因的获取目的基因可以从自然界中已有的物种中分离出来，也可以用人工的方法合成。
常用的方法有：从基因文库中获取、利用 PCR 技术扩增目的基因、通过化学方法人工合成。
2、基因表达载体的构建这是基因工程的核心步骤。
基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。
启动子是 RNA 聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出 mRNA；终止子是转录终止的信号；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。
3、将目的基因导入受体细胞将目的基因导入植物细胞常用的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；导入动物细胞常用的方法是显微注射法；导入微生物细胞常用感受态细胞法。
4、目的基因的检测与鉴定检测目的基因是否导入受体细胞可以采用 DNA 分子杂交技术；检测目的基因是否转录出 mRNA 可以采用分子杂交技术；检测目的基因是否翻译成蛋白质可以采用抗原抗体杂交技术；还可以进行个体生物学水平的鉴定，比如抗虫或抗病的接种实验。
《蛋白质工程是基因工程的延伸》 知识清单
《蛋白质工程是基因工程的延伸》知识清单一、蛋白质工程的定义与概念蛋白质工程，简单来说，就是在深入了解蛋白质的结构与功能关系的基础上，通过基因修饰或基因合成等手段，对现有蛋白质进行改造，或者设计制造出全新的蛋白质。
它是一门综合了分子生物学、结构生物学、生物化学和计算机科学等多学科知识的新兴领域。
二、基因工程的原理与应用基因工程，又称为重组 DNA 技术，是指按照人们的意愿，在体外将不同来源的 DNA 分子进行重组，然后导入受体细胞，使其在细胞中复制、转录和翻译，表达出人们所需要的产物。
基因工程的应用非常广泛。
在农业领域，通过基因工程可以培育出抗病虫害、抗逆境的作物品种，提高农作物的产量和质量。
在医药领域，基因工程可以用来生产胰岛素、生长激素等药物，为治疗疾病提供了有力的手段。
在工业领域，基因工程可以用于生产生物酶，提高工业生产的效率和降低成本。
三、蛋白质工程与基因工程的关系蛋白质工程是基因工程的延伸，这两者有着密切的联系。
基因工程为蛋白质工程提供了基础。
通过基因工程技术，我们能够获取特定的基因，并将其导入到合适的宿主细胞中进行表达，从而获得所需的蛋白质。
然而，基因工程所得到的蛋白质往往是自然界中已经存在的，其性质和功能可能并不能完全满足人们的需求。
而蛋白质工程则是在基因工程的基础上，进一步对蛋白质进行改造和优化。
它不仅仅是对基因进行简单的操作，而是根据对蛋白质结构和功能的深入理解，有针对性地对基因进行改造，从而实现对蛋白质性质和功能的精确调控。
例如，我们知道某种蛋白质具有一定的功能，但在某些特定条件下其活性不够高。
通过蛋白质工程，我们可以分析该蛋白质的结构，找出影响其活性的关键部位，然后通过基因改造来改变这些关键部位的氨基酸序列，从而提高蛋白质的活性。
四、蛋白质工程的操作步骤蛋白质工程的操作通常包括以下几个主要步骤：1、目标蛋白质的结构和功能分析首先，需要对目标蛋白质的结构和功能进行深入的研究。
这包括确定蛋白质的三维结构、活性位点、与其他分子的相互作用等。
第十四章基因工程与蛋白质工程
限制性核酸内切酶
w 同裂酶:来源不同,但有相同的识别序列.或称 异源同工酶.
w 同切点酶:不仅识别序列相同,而且切点也相同.
w 同尾酶:酶的识别序列不完全相同,但切出的粘 性末端相同.
第十切酶的作用位点
第十四章基因工程与蛋白质工程
几种限制性内切酶的作用位点
第十四章基因工程与蛋白质工程
点，以便所要克隆的DNA片段能被插入载体.
第十四章基因工程与蛋白质工程
克隆载体
w 3、外源DNA片段插入载体后，不得使载体 的复制功能丧失.
w 4、具有某种明显的标志，例如抗药性标记， 以便利用这些标志筛选阳性克隆.
w 5、携带外源DNA的幅度较宽. w 6、生物防护是安全的.
第十四章基因工程与蛋白质工程
第十四章基因工程与蛋白质工程
限制性核酸内切酶
w 能识别DNA特定核苷酸序列的核酸内切 ➢ 酶分类:三类. 命名: EcoRI
➢ 分布：主要来源于原核生物。 ➢ 特点：特异性，即识别特定核苷酸序列，
切割特定切点。 ➢ 结果：产生黏性未端（碱基互补配对）或平
端。 ➢ 举例：大肠杆菌的一种限制酶能识别
GAATTC序列，并在G和A之间切开。
基团及其空间取向。 w 专一性设计：指功能性蛋白质在发挥其生理功能的时，
总是与其他分子发生专一性相互作用。 w 框架设计：是指对蛋白质分子的立体设计。 w （二）、定点突变技术 w 通过删除或置换DNA片段中的核苷酸，使基因发生改变，
从而产生新的蛋白质。 w 改变DNA核苷酸序列的几种方法： w 1.基因的化学合成. w 2.基因直接修饰法. w 3.盒式突变技术.
w 主要步骤： 1.带有目的基因的DNA片段的获得； 2、构建DNA重组分子； 3、重组DNA分子引入宿主细胞和筛选鉴定； 4、基因的表达.
专题25 基因工程与蛋白质工程(讲解部分)
栏目索引
3.将目的基因导入受体细胞
生物种类 常用方法
植物细胞 ⑨ 农杆菌转化法
动物细胞 ⑩ 显微注射法
受体细胞 过程
体细胞或受精卵
受精卵
将目的基因插入Ti质粒 基因表达载体
的T-DNA上→导入农
杆菌→侵染植物细胞 →整合到受体细胞的
受精卵
染色体DNA上→表达 新性状个体
端,作用是使转录过程终止。b.起始密码子和终止密码子位于mRNA上,分
别控制翻译过程的启动和终止。
第十三页，编辑于星期六：九点 十三分。
栏目索引
考点二 基因工程的应用与蛋白质工程 一、基因工程的应用 1.动物基因工程与植物基因工程 (1)动物基因工程:用于提高动物① 生长速度 从而提高产品产量;用于 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 ② 供体 等。 (2)植物基因工程:培育抗虫转基因植物、抗病转基因植物和抗逆转基因植 物;利用转基因改良植物的③ 品质 。 2.基因诊断与基因治疗 (1)基因诊断:又称为DNA诊断,是采用④ 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。
的黏性(或平)末端。 但如果用两种不同的限制酶切割后形成的末端相同,
在DNA连接酶的作用下目的基因与载体也可以连接起来。b.为了避免目 的基因和载体的自身环化和随意连接,可使用不同的限制酶切割目的基因 和载体,使目的基因和载体各具有两个不同的末端。
第五页，编辑于星期六：九点 十三分。
二、基因工程的基本操作程序 1.目的基因的获取
(3)形成
末端类型
在识别序列中心轴线两侧切开 ③ 黏性末 端 在识别序列中心轴线处切开 ④ 平末 端
第二页，编辑于星期六：九点 十三分。
基因工程与蛋白质工程
01
返回
02
插入灭活法
培养增值
工具酶 目的基因的制备 克隆载体 DNA分子的体外重组
01
返回
02
构建DNA重组分子
01
02
限制性内切酶是基因工程中最主要的工具酶 DNA连接酶（DNA ligase）、DNA聚合酶Ⅰ（DNA polymeraseⅠ）、末端转移酶（terminal transferase）、逆转录酶（reverse transcriptase）、核酸酶S1（nuclease S1）和核酸外切酶Ⅶ（exonucleaseⅦ）
返回
钝性末端连接法
用前述的化学合成法、逆转录法获得的DNA或cDNA片断，以及某些限制酶切生成的DNA片断，均为钝性末端，可用T4DNA连接酶连接，也可将其改造成粘性末端再行连接： 1、加接头：这种人工接头含某种限制酶的单切点，用限制酶消化该接头可产生粘性末端。 2、加尾巴：应用末端转移酶在载体与外源DNA分子上加上互补的同聚核苷酸，经过退火可使两者形成重组体
返回
工具酶
由Smith在1970年从流感噬血菌中发现
细菌体内有特异的限制修饰系统，这种修饰系统是通过特殊的修饰酶在细菌本身DNA的特异识别序列处进行甲基化修饰，从而与外源DNA相区别。这样，限制性核酸内切酶就能去切割破坏外源DNA，而对本身无影响。
目前已从原核生物中分离出400～500多种限制性核酸内切酶
对于物理图谱已清楚的原核基因，可用限制酶把目的基因切出来
鸟枪法是指把目的基因从已用限制酶降解的染色体片段群中分离纯化出的方法，即把包括目的基因在内的全部DNA片段插入到载体DNA（如杂交，选择出含有所需基因的DNA片段。
02
较小分子基因可用人工化学合成的方法获得 DNA化学人工合成的方法已经自动化 人工合成目的基因的先决条件是基因的核苷酸序列是已知的 缺点是：1、不能合成太大的基因；2、合成基因时遗传密码的兼并现象会为选择密码带来很大困难；3、费用较高
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“基因工程与蛋白质工程”知识归纳及试题例析一、知识归纳1．与DNA 分子相关的酶 名称 作用 参与的生理过程应用 限制性核酸内切酶 切割某种特定的脱氧核苷酸序列 基因工程DNA 连接酶 连接两个DNA 片段基因工程 DNA 聚合酶 在脱氧核苷酸链上添加单个脱氧酸 DNA 复制 RNA 聚合酶 在核苷酸链上添加单个核糖核苷酸 转录解旋酶 使碱基间氢键断裂 DNA 复制及转录 逆转录酶 以RNA 为模板合成DNA逆转录及基因工程特别注意：（1）限制性核酸内切酶的来源：多数来自原核生物；作用特点：主要切割外源DNA ，对自身的DNA 不起作用从而达到保护自身的目的；作用结果：形成DNA 片断末端。
（2）各种酶都具有专一性，特别是限制酶只能识别特定的脱氧核苷酸序列，并在特定的碱基之间切开。
2．基因工程的基本操作程序（1）获取目的基因①基因文库：是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通过克隆而储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因。
②基因组文库：基因文库中含有一种生物所有的基因就叫做基因组文库。
③部分基因文库：含有一种生物的部分基因，就叫做部分基因文库，如cDNA 文库。
PCR 技术与DNA 复制的比较比较项目 PCR 技术DNA 复制相同点原理 DNA 双链复制（（碱基互补配对） 原料 四种游离的脱氧核苷酸 条件模板、ATP 、酶等不同点解旋方式DNA在高温下变性解旋解旋酶催化场所体外复制主要在细胞核内酶热稳定的DNA聚合酶（Taq酶）细胞内含有的DNA聚合酶结果在短时间内形成大量的DNA片段形成整个DNA分子（2）基因表达载体的构建（基因工程的核心）①构建目的：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，同时，使目的基因能够表达和发挥作用。
②一个基因表达载体的组成：目的基因、启动子、终止子、标记基因等。
③构建方法（3）将目的基因导入受体细胞—转化生物种类植物细胞动物细胞微生物细胞常用方法农杆菌转化法显微注射技术Ca2+处理法受体细胞体细胞受精卵原核细胞转化过程将目的基因插入Ti质粒的TDNA上→农杆菌→导入植物细胞→整合到受体细胞的DNA→表达将含有目的基因的表达载体提纯→取卵（受精卵）→显微注射→受精卵发育→获得具有新性状的动物Ca2+处理细胞→感受态细胞→重组表达载体与感受态细胞混合→感受态细胞吸收DNA分子特别注意：受体细胞中常用植物受精卵或体细胞（经组织培养）、动物受精卵（一般不用体细胞）、微生物──大肠杆菌、酵母菌等，但要合成糖蛋白、有生物活性的胰岛素则必需用真核生物酵母菌──需内质网、高尔基体的加工、分泌。
一般不用支原体，原因是它营寄生生活；一定不能用哺乳动物成熟红细胞，原因是它无细胞核和众多的细胞器，不能合成蛋白质。
（4）目的基因的检测与鉴定3．基因工程和蛋白质工程比较比较项目基因工程蛋白质工程原理基因重组中心法则的逆转区别过程获取目的基因→构建表达载体→导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定预期蛋白质功能→设计蛋白质结构→推测氨基酸序列→合成DNA→表达出蛋白质实质定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需要的生物类型或生物产品（基因的异体表达）定向改造或生产人类所需要的蛋白质结果生产自然界中已经有的蛋白质生产自然界中没有的蛋白质联系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，对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质必须通过基因修饰或基因合成来实现二、相关试题1．下列关于基因工程的叙述，错误的是（）A．目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物B．限制性核酸内切酶和DNA连接酶是两类常用的工具酶C．人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性D．载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞和促进目的基因的表达2．下表有关基因表达的选项中，不可能的是（）基因表达的的细胞表达产物A 细菌抗虫蛋白基因抗虫棉叶肉细胞细菌抗虫蛋白B 人酪氨酸酶基因正常人皮肤细胞人酪氨酸酶C 动物胰岛素基因大肠杆菌工程菌细胞动物胰岛素D 兔血红蛋白基因兔成熟红细胞兔血红蛋白3．下列叙述符合基因工程概念的是（）A．B淋巴细胞与肿瘤细胞融合，杂交瘤细胞中含有B淋巴细胞中的抗体基因B．将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，获得能产生人干扰素的菌株C．用紫外线照射青霉菌，使其DNA发生改变，通过筛选获得青霉素高产菌株D．自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其DNA整合到细菌DNA上4．甲、乙两图表示从细菌细胞中获取目的基因的两种方法，以下说法中错误的是（）A．甲方法可建立该细菌的基因组文库B．乙方法可建立该细菌的cDNA文库C．甲方法要以脱氧核苷酸为原料D．乙方法需要逆转录酶参与5．科学家将控制某药物蛋白合成的基因转移到白色莱航鸡的受精卵DNA中，发育后的雌鸡就能产出含该药物蛋白的鸡蛋，而且用这些鸡蛋孵出的雌鸡，仍能产出含该药物蛋白的鸡蛋。
下列有关叙述正确的是（）A．表达载体的导入运用了显微注射技术B．受精卵的发育需要运用胚胎移植技术C．这种变异属于不定向的变异D．这种变异来源于染色体变异6．科学家在某种农杆菌中找到了抗枯萎的基因，并以质粒为运载体，采用转基因方法培育出了抗枯萎病的金花茶新品种。
下列有关说法正确的是（）A．质粒是最常用的运载体之一，质粒的存在与否对宿主细胞生存有决定性的作用B．通过该方法获得的抗枯萎病金花茶，将来产生的花粉中不一定含有抗病基因C．该种抗枯萎病基因之所以能在金花茶细胞中表达，是因为两者的DNA结构相同D．为保证金花茶植株抗枯萎病，只能以受精卵细胞作为基因工程的受体细胞7．（双选）下列关于限制酶的说法，错误的是（）A．限制酶广泛存在于各种生物中，微生物中很少分布B．自然界中限制酶的天然作用是用来提取目的基因C．不同的限制酶切割DNA的切点不同D．一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列8．（双选）科学家在某种植物中找到了抗枯萎病的基因，并以质粒为运载体，采用转基因方法培育出了抗枯萎病的金茶花新品种。
下列有关说法正确的是A．质粒是最常用的运载体之一，不需人工改造就可直接应用于基因工程B．在培养过程中需要采用PCR技术C．检测抗枯萎病的基因是否翻译出蛋白质，可采用抗病实验D．为了保证金茶花植株抗枯萎病，只能以受精卵细胞作为基因工程的受体细胞9．请分析回答下列有关现代生物科技方面的问题：（1）糖尿病在现代社会中的发病率越来越高，主要是由于患者胰岛B细胞受损，胰岛素分泌不足引起的。
对此，某同学根据所学知识提出了用转基因动物生产胰岛素治疗方法。
基本程序：①获取目的基因→②基因表达载体的构建→③将目的基因导入受体细胞→④目的基因的检测与鉴定。
其中①和②的操作中需要相同的工具酶是，该酶的作用是识别双链DNA分子的某种特定，并使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的断裂，暴露出相同的黏性末端。
利用PCR技术扩增目的基因的过程中，目的基因受热形成单链并与引物结合，在的作用下延伸形成DNA。
（2）蛋白质工程的基本途径是：预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有氨基酸的序列→找到相对应的序列。
10．1957年，生物学家了解到，病毒感染的细胞能产生一种因子，这种因子能作用于其他细胞，干扰病毒的复制，故将其命名为干扰素；从1987年开始，用基因工程方法生产的干扰素进入了工业化生产，并且大量投放市场。
（1）若已知干扰素的氨基酸序列，则获取目的基因的较简单方法是；目的基因还可以从文库获取，而从cDNA文库中不一定能得到，原因是。
（2）用限制酶处理质粒和目的基因后，用酶处理，可形成基因表达载体，该载体的化学本质是；基因表达载体除含有干扰素基因外，还必须有、和________等。
（3）若选择大肠杆菌作为受体细胞，常用的转化方法是用处理，使其成为，并在一定温度作用下完成。
（4）转基因技术是否成功，需要对受体细胞进行分子水平的检测，首先是检测受体细胞上是否插入了目的基因，这是目的基因能否在真核生物中稳定遗传的关键。
检测方法是采用。
最后还要检测目的基因是否翻译成了相应的蛋白质，利用的技术是。
11．正常蚕豆、豌豆和水稻均为二倍体，它们体细胞中的染色体数依次为12、14、24，这三种植物常作为生物学研究的实验材料。
（1）培育多倍体要用到秋水仙素，为观察其作用，最好采用上述三种材料中的作为实验材料，原因是。
（2）用32P标记蚕豆体细胞（含12条染色体）的DNA双链，再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，在第二次细胞分裂的后期，一个细胞中被32P标记的染色体条数和未被标记的染色体条数比为。
（3）正常的豌豆种子缺乏糯性。
有人做了实验：选取健壮开花的豌豆进行人工除雄授予糯性水稻的花粉，结果没有获取正常的豌豆种子，你认为最可能的原因是。
（4）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（填“小于”、“等于”或“大于”）cDNA文库。
②B 过程需要的酶是；A、C过程中（填“可以”或“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。
（5）生产上常将转基因作物与非转基因作物混合种植，其目的是降低害虫种群中的基因频率的增长速率。
12．20XX年10月，我国自主研发的转基因抗虫水稻“华恢1号”获得农业部颁发的安全证书。
下图表示该抗虫水稻主要培育流程，据图回答：（1）④过程应用的主要生物技术是。
（2）组建理想的载体需要对天然的质粒进行改造。
下图是天然土壤农杆菌Ti质粒结构示意图（部分基因及部分限制性内切酶作用位点），据图分析：①人工改造时，要使抗虫基因表达，还应插入。
②人工改造时用限制酶Ⅱ处理，其目的是：第一，去除质粒上的基因，保证T－DNA进入水稻细胞后不会引起细胞的无限分裂和生长；第二，使质粒带有单一限制酶作用位点，有利于。
第三，使质粒大小合适，可以提高转化效率等。
③若用限制酶Ⅰ分别切割改造过的理想质粒和带有抗虫基因的DNA分子，并构成重组Ti质粒。
分别以含四环素和卡那霉素的培养基培养已成功导入抗虫基因的水稻胚细胞，观察到的细胞生长的现象是在含能够生长，而在含中能生长。
三、答案及解析1． D 解析：基因工程中目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物；常用的工具酶是限制性核酸内切酶和DNA连接酶；人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性，只有经过一定的物质激活以后，才有生物活性。
载体上的抗性基因主要是有利于筛选含重组DNA的细胞，不能促进目的基因的表达。
所以D错误。
2．D 解析：细菌抗虫蛋白基因可通过转基因技术转入棉花体内，在棉花的叶肉细胞中表达产生细菌抗虫蛋白，使棉花具有抗虫能力；人酪氨酸酶基因可在正常人的皮肤细胞中表达产生酪氨酸酶，酪氨酸酶催化酪氨酸转化为黑色素；动物胰岛素基因可通过转基因技术转移到大肠杆菌体内，在大肠杆菌工程菌细胞中合成动物胰岛素；兔属于哺乳动物，其成熟的红细胞中没有细胞核和众多细胞器，所以不可能表达出血红蛋白。