資源簡介

新人教生物一輪復(fù)習(xí)學(xué)案
第52講　基因工程的應(yīng)用、蛋白質(zhì)工程
課標(biāo)要求 1.舉例說明基因工程在農(nóng)牧、食品和醫(yī)藥等行業(yè)的廣泛應(yīng)用改善了人類的生活品質(zhì)。 2.舉例說明人類根據(jù)需要對原有蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行基因改造、生產(chǎn)目標(biāo)蛋白的過程。
考點(diǎn)1　基因工程的應(yīng)用
概 念 落 實(shí)
1.基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用
應(yīng)用方面 外源基因類型或?qū)嵗?成果舉例
轉(zhuǎn)基因 抗蟲植物 從某些生物中分離出具有　　　　　　，將它導(dǎo)入作物中培育出具有抗蟲性作物 轉(zhuǎn)基因抗蟲棉花、玉米、大豆、水稻、馬鈴薯等
轉(zhuǎn)基因 抗病植物 將來源于某些病毒、真菌等的　　　　導(dǎo)入植物中 轉(zhuǎn)基因抗病毒甜椒、番木瓜、煙草等
轉(zhuǎn)基因 抗除草 劑植物 將降解或抵抗某種除草劑的基因?qū)胱魑铮梢耘嘤觥　　　〉淖魑锲贩N 抗除草劑玉米、大豆、油菜、甜菜等
改良植物 的品質(zhì) 優(yōu)良性狀基因，如提高必需氨基酸含量的蛋白質(zhì)編碼基因、與植物花青素代謝有關(guān)的基因 我國科學(xué)家成功地將與植物　　　　　　　　　　導(dǎo)入矮牽牛中
提高動(dòng)物 生長速率 外源生長激素基因 轉(zhuǎn)基因鯉魚
改善畜產(chǎn) 品的品質(zhì) 如腸乳糖酶基因 如科學(xué)家將　　　　　基因?qū)肽膛；蚪M，使獲得的轉(zhuǎn)基因牛分泌的乳汁中，　　　　的含量大大降低，其他成分不受影響
2.基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用
（1）對微生物或動(dòng)植物的細(xì)胞進(jìn)行基因改造，生產(chǎn)藥物，如細(xì)胞因子、抗體、疫苗和激素等。
（2）乳腺生物反應(yīng)器（或乳房生物反應(yīng)器）：將藥用蛋白與　　　　中特異表達(dá)的基因的　　　　等調(diào)控元件重組在一起，導(dǎo)入動(dòng)物受精卵中。
（3）可能實(shí)現(xiàn)建立器官工廠的設(shè)想
通過在器官供體的基因組中導(dǎo)入某種調(diào)節(jié)因子，以　　　　抗原決定基因的表達(dá)；或設(shè)法除去　　　　　，結(jié)合克隆技術(shù)，獲得不會引起　　　　的轉(zhuǎn)基因克隆豬器官。
3.基因工程在食品工業(yè)方面的應(yīng)用
利用基因工程菌生產(chǎn)　　　　　　　、氨基酸和　　　　等。
4.培育“超級細(xì)菌”處理環(huán)境污染
歸 納 總 結(jié)
乳腺生物反應(yīng)器與工程菌的比較
比較內(nèi)容 乳腺生物反應(yīng)器 工程菌
含義 讓外源基因在哺乳動(dòng)物的乳腺中特異表達(dá)，利用動(dòng)物的乳腺組織生產(chǎn)藥物蛋白 指用基因工程的方法，使外源基因得到高效表達(dá)的微生物
基因表達(dá) 合成的藥物蛋白與天然蛋白相同 細(xì)菌合成的藥物蛋白可能沒有活性
受體細(xì)胞 動(dòng)物受精卵 微生物細(xì)胞
目的基因 導(dǎo)入方式 顯微注射法 Ca2＋處理法
生產(chǎn)條件 不需要嚴(yán)格滅菌，溫度等外界條件對其影響不大 需要嚴(yán)格滅菌，嚴(yán)格控制工程菌所需的溫度、pH、營養(yǎng)物質(zhì)濃度等外界條件
藥物提取 從動(dòng)物乳汁中提取 從微生物細(xì)胞或其培養(yǎng)液中提取
診斷·加強(qiáng)
判斷下列說法的正誤：
（1）將人的干擾素基因重組到質(zhì)粒后導(dǎo)入大腸桿菌，獲得能產(chǎn)生人干擾素的菌株。 （　　）
（2）利用乳腺生物反應(yīng)器能夠獲得一些重要的醫(yī)藥產(chǎn)品，如人的血清白蛋白，這是因?yàn)閷⑷说难灏椎鞍谆驅(qū)肓藙?dòng)物的乳腺細(xì)胞中。 （　　）
（3）由大腸桿菌工程菌獲得人的干擾素后可直接應(yīng)用。 （　　）
典 題 固 法
（2022·廣東卷）“綠水逶迤去，青山相向開”，大力發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)已成為全社會的共識。基于某些梭菌的特殊代謝能力，有研究者以某些工業(yè)廢氣（含CO2等溫室氣體，多來自高污染排放企業(yè)）為原料，通過厭氧發(fā)酵生產(chǎn)丙酮，構(gòu)建一種生產(chǎn)高附加值化工產(chǎn)品的新技術(shù)。回答下列問題：
（1）研究者針對每個(gè)需要擴(kuò)增的酶基因（如圖）設(shè)計(jì)一對　　　　　　　　，利用PCR技術(shù)，在優(yōu)化反應(yīng)條件后擴(kuò)增得到目標(biāo)酶基因。
（2）研究者構(gòu)建了一種表達(dá)載體pMTL80k，用于在梭菌中建立多基因組合表達(dá)庫，經(jīng)篩選后提高丙酮的合成量。該載體包括了啟動(dòng)子、終止子及抗生素抗性基因等，其中抗生素抗性基因的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　，終止子的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（3）培養(yǎng)過程中發(fā)現(xiàn)重組梭菌大量表達(dá)上述酶蛋白時(shí)，出現(xiàn)了生長遲緩的現(xiàn)象，推測其原因可能是　　　　　　　　　　　　　　　　　，此外丙酮的積累會傷害細(xì)胞，需要進(jìn)一步優(yōu)化菌株和工藝才能擴(kuò)大應(yīng)用規(guī)模。
（4）這種生產(chǎn)高附加值化工產(chǎn)品的新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了　　　　　　　　，體現(xiàn)了循環(huán)經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)。從“碳中和”的角度看，該技術(shù)的優(yōu)勢在于　　　　　　　　　　　　　　　　，具有廣泛的應(yīng)用前景和良好的社會效益。
（2021·福建卷）微生物吸附是重金屬廢水的處理方法之一。金屬硫蛋白（MT）是一類廣泛存在于動(dòng)植物中的金屬結(jié)合蛋白，具有吸附重金屬的作用。科研人員將棗樹的MT基因?qū)氪竽c桿菌構(gòu)建工程菌。回答下列問題：
（1）根據(jù)棗樹的MTcDNA的核苷酸序列設(shè)計(jì)了相應(yīng)的引物（圖1甲），通過PCR擴(kuò)增MT基因。已知A位點(diǎn)和B位點(diǎn)分別是起始密碼子和終止密碼子對應(yīng)的基因位置。選用的引物組合應(yīng)為　　　　　　　　。
圖1
（2）本實(shí)驗(yàn)中，PCR所用的DNA聚合酶擴(kuò)增出的MT基因的末端為平末端。由于載體E只有能產(chǎn)生黏性末端的酶切位點(diǎn)，需借助中間載體P將MT基因接入載體E。載體P和載體E的酶切位點(diǎn)及相應(yīng)的酶切序列如圖1乙所示。
①選用　　　　酶將載體P切開，再用　　　　（選填“T4DNA”或“E.coli DNA”）連接酶將MT基因與載體P相連，構(gòu)成重組載體P'。
②載體P'不具有表達(dá)MT基因的　　　　　　和　　　　　　。選用　　　　　　酶組合對載體P'和載體E進(jìn)行酶切，將切下的MT基因和載體E用DNA連接酶進(jìn)行連接，將得到的混合物導(dǎo)入用　　　　　離子處理的大腸桿菌，篩出MT工程菌。
圖2
（3）MT基因在工程菌的表達(dá)量如圖2所示。結(jié)果仍無法說明已經(jīng)成功構(gòu)建能較強(qiáng)吸附廢水中重金屬的MT工程菌，理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
考向1　基因工程的應(yīng)用
1.（2022·廣東調(diào)研）菊花是一種常見的觀賞花卉，易感桃蚜。桃蚜不但直接影響菊花生長，還是多種病毒的傳播媒介。雪花蓮凝集素基因GNA的表達(dá)產(chǎn)物能有效抑制桃蚜生長，某科研團(tuán)隊(duì)利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法獲得了轉(zhuǎn)基因菊花。下列有關(guān)敘述正確的是（　　）
A.載體Ti質(zhì)粒上的抗生素合成基因通常作為對重組DNA分子鑒定和篩選的標(biāo)記基因
B.用限制酶和DNA連接酶處理目的基因和Ti質(zhì)粒時(shí)，只涉及氫鍵的斷裂和形成
C.基因表達(dá)載體組件中的起始密碼子是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄
D.GNA基因插入Ti質(zhì)粒的T－DNA上，農(nóng)桿菌的轉(zhuǎn)化作用能夠使GNA基因進(jìn)入菊花細(xì)胞
考向2　結(jié)合其他知識綜合考查基因工程
2.（2022·佛山二模）心臟移植是挽救終末期心臟病患者生命唯一有效的手段，然而心臟移植過程中會發(fā)生缺血再灌注損傷（IRI），可能導(dǎo)致心臟壞死。研究發(fā)現(xiàn)，IRI通過促進(jìn)Caspase 8等一系列凋亡基因的表達(dá)，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡壞死最終引起器官損傷。根據(jù)Caspase 8基因合成的小干擾RNA（siRNA）可以使Gaspase 8基因沉默，有效抑制IRI所致的器官損傷。下圖是利用豬的心肌細(xì)胞開展siRNA作用研究的示意圖。回答下列問題：
（1）圖中步驟②構(gòu)建重組質(zhì)粒需要使用　　　　　　　　　　等工具酶。與直接將sRNA導(dǎo)入豬的心肌細(xì)胞相比，通過重組質(zhì)粒將siRNA對應(yīng)的DNA序列導(dǎo)入心肌細(xì)胞，其優(yōu)點(diǎn)是　　　　　　　　　　　　　　　　　　（答出1點(diǎn)即可）。
（2）siRNA對應(yīng)DNA序列在心肌細(xì)胞中表達(dá)產(chǎn)生的siRNA，與RISC組裝形成基因沉默復(fù)合物，通過抑制基因表達(dá)的　　　　　過程，使Caspase 8基因沉默，從而降低IRI引起的細(xì)胞凋亡。
（3）研究人員根據(jù)Caspase 8基因的堿基序列，設(shè)計(jì)了三種序列分別導(dǎo)入豬的心肌細(xì)胞，通過測定靶基因Caspase 8的mRNA含量來確定最優(yōu)序列。測定mRNA含量時(shí)，需提取心肌細(xì)胞的總RNA，經(jīng)過　　　　過程得到cDNA，再進(jìn)行PGR擴(kuò)增，測定PCR產(chǎn)物量，結(jié)果如圖所示。據(jù)此判斷最優(yōu)序列是　　　　。
（4）選用豬的心肌細(xì)胞做受體細(xì)胞是因?yàn)樨i在基因、解剖結(jié)構(gòu)、生理生化和免疫反應(yīng)等方面與人類極為相似。為了解決心臟移植供體短缺問題，許多科學(xué)家正在研究用豬心臟代替人的心臟。你認(rèn)為將豬心臟移植到人體面臨的最大挑戰(zhàn)是　　　　　　　，請說出一種解決這一問題的思路：　　　　　　　　　　　　　。
考點(diǎn)2　蛋白質(zhì)工程
概 念 落 實(shí)
1.蛋白質(zhì)工程的基本原理
（1）原理：　　　　的逆推。
（2）手段：　　　　或合成。
（3）基本思路：預(yù)期蛋白質(zhì)功能→設(shè)計(jì)預(yù)期的　　　　　→推測應(yīng)有的　　　　　→找到相對應(yīng)的　　　　　　　　。
（4）流程圖
流程圖中字母代表的含義分別是：A.　　　　，B.　　　　，C.　　　　，D.　　　　，E.　　　　。
2.蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用
（1）研發(fā)速效　　　　　　　。
（2）醫(yī)藥工業(yè)方面，如干擾素、抗體的改進(jìn)。
（3）其他工業(yè)方面，如改進(jìn)酶的　　　　或開發(fā)新的工業(yè)用酶。
（4）農(nóng)業(yè)方面，如改造調(diào)控光合作用的酶、設(shè)計(jì)優(yōu)良微生物農(nóng)藥。
歸 納 總 結(jié)
蛋白質(zhì)工程與基因工程的比較
項(xiàng)目 蛋白質(zhì)工程 基因工程
區(qū)別 原理 中心法則的逆推、中心法則 基因重組
實(shí)質(zhì) 定向改造或生產(chǎn)人類所需的蛋白質(zhì) 定向改造生物的遺傳特性，以獲得人類所需的生物類型或生物產(chǎn)品（基因的異體表達(dá)）
結(jié)果 可生產(chǎn)自然界沒有的蛋白質(zhì) 生產(chǎn)自然界已有的蛋白質(zhì)
聯(lián)系 ①蛋白質(zhì)工程是在基因工程基礎(chǔ)上延伸出來的第二代基因工程，因?yàn)閷ΜF(xiàn)有蛋白質(zhì)的改造或制造新的蛋白質(zhì)，必須通過基因修飾或基因合成實(shí)現(xiàn)； ②基因工程中所利用的某些酶需要通過蛋白質(zhì)工程進(jìn)行修飾、改造
診斷·加強(qiáng)
判斷下列說法的正誤：
（1）蛋白質(zhì)工程的目的是改造或合成人類需要的蛋白質(zhì)。 （　　）
（2）蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對蛋白質(zhì)分子直接進(jìn)行操作，定向改變分子的結(jié)構(gòu)。 （　　）
（3）蛋白質(zhì)工程可以合成自然界中不存在的蛋白質(zhì)。 （　　）
（4）蛋白質(zhì)工程仍然是以基因工程為基礎(chǔ)。 （　　）
典 題 固 法
（2022·湖南卷節(jié)選）水蛭是我國的傳統(tǒng)中藥材，主要藥理成分水蛭素為水蛭蛋白中重要成分之一，具有良好的抗凝血作用。擬通過蛋白質(zhì)工程改造水蛭素結(jié)構(gòu)，提高其抗凝血活性。回答下列問題：
（1）蛋白質(zhì)工程流程如圖所示，物質(zhì)a是　　　　　　　　，物質(zhì)b是　　　　。在生產(chǎn)過程中，物質(zhì)b可能不同，合成的蛋白質(zhì)空間構(gòu)象卻相同，原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）蛋白質(zhì)工程是基因工程的延伸，基因工程中獲取目的基因的常用方法有　　　　　　　　　　、　　　
　　　　　　　和利用 PCR 技術(shù)擴(kuò)增。PCR技術(shù)遵循的基本原理是　　　　　　　　　　　　。
（2021·廣東卷）非細(xì)胞合成技術(shù)是一種運(yùn)用合成生物學(xué)方法，在細(xì)胞外構(gòu)建多酶催化體系，獲得目標(biāo)產(chǎn)物的新技術(shù)，其核心是各種酶基因的挖掘、表達(dá)等。中國科學(xué)家設(shè)計(jì)了4步酶促反應(yīng)的非細(xì)胞合成路線（如圖），可直接用淀粉生產(chǎn)肌醇（重要的醫(yī)藥食品原料），以期解決高溫強(qiáng)酸水解方法造成的嚴(yán)重污染問題，并可以提高產(chǎn)率。回答下列問題：
（1）研究人員采用PCR技術(shù)從土壤微生物基因組中擴(kuò)增得到目標(biāo)酶基因。此外，獲得酶基因的方法還有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（答出2種即可）。
（2）高質(zhì)量的DNA模板是成功擴(kuò)增出目的基因的前提條件之一。在制備高質(zhì)量DNA模板時(shí)必須除去蛋白，方法有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（答出2種即可）。
（3）研究人員使用大腸桿菌BL21作為受體細(xì)胞、pET20b為表達(dá)載體分別進(jìn)行4種酶的表達(dá)。表達(dá)載體轉(zhuǎn)化大腸桿菌時(shí)，首先應(yīng)制備　　　　細(xì)胞。為了檢測目的基因是否成功表達(dá)出酶蛋白，需要采用的方法有　　　　　　　　。
（4）依圖所示流程，在一定的溫度、pH等條件下，將4種酶與可溶性淀粉溶液混合組成一個(gè)反應(yīng)體系。若這些酶最適反應(yīng)條件不同，可能導(dǎo)致的結(jié)果是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。在分子水平上，可以通過改變　　　　　　　　　　　　，從而改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對酶特性的改造和優(yōu)化。
考向　蛋白質(zhì)工程
1.采用基因工程技術(shù)將人凝血因子基因?qū)肷窖蚴芫眩嘤隽宿D(zhuǎn)基因羊。但是，人凝血因子只存在于該轉(zhuǎn)基因羊的乳汁中。以下有關(guān)敘述，正確的是（　　）
A.人體細(xì)胞中凝血因子基因編碼區(qū)的堿基對數(shù)目等于凝血因子氨基酸數(shù)目的3倍
B.該技術(shù)可以定向改變生物的遺傳性狀，使種群的基因庫發(fā)生改變
C.在轉(zhuǎn)基因羊中，人凝血因子基因存在于乳腺細(xì)胞，而不存在于其他體細(xì)胞中
D.人凝血因子基因開始轉(zhuǎn)錄后，DNA連接酶以DNA分子的一條鏈為模板合成mRNA
2.（2019·海南卷）人的T細(xì)胞可以產(chǎn)生某種具有臨床價(jià)值的蛋白質(zhì)（Y），該蛋白質(zhì)由一條多肽鏈組成。目前可以利用現(xiàn)代生物技術(shù)生產(chǎn)Y。回答下列問題：
（1）若要獲得Y的基因，可從人的T細(xì)胞中提取　　　　作為模板，在　　　　催化下合成cDNA，再利用　　　　技術(shù)在體外擴(kuò)增獲得大量Y的基因。
（2）將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞常用的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。若將上述所得的Y基因插入農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒上的
　　　　中，得到含目的基因的重組Ti質(zhì)粒，則可用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將該基因?qū)肽撤N植物的葉肉細(xì)胞中。若該葉肉細(xì)胞睛揉養(yǎng)、篩選等得到了能穩(wěn)定表達(dá)Y的愈傷組織，則說明Y的基因已經(jīng)　　　　　　　　。
（3）天然的Y通常需要在低溫條件下保存。假設(shè)將Y的第6位氨基酸甲改變?yōu)榘被嵋铱商岣咂錈岱€(wěn)定性，若要根據(jù)蛋白質(zhì)工程的原理對Y進(jìn)行改造以提高其熱穩(wěn)定性，具體思路是　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
構(gòu)核心概念
練教材長句
鏈接選擇性必修3教材 P88。
（1）基因工程培育的抗蟲、抗病作物有哪些優(yōu)點(diǎn)？
鏈接選擇性必修3教材 P94。
（2）蛋白質(zhì)工程為什么通過對基因操作來實(shí)現(xiàn)對天然蛋白質(zhì)的改造？
拎教材“冷”點(diǎn)
鏈接選擇性必修3教材 P94“學(xué)科交叉”。
蛋白質(zhì)工程中建立蛋白質(zhì)的　　　　結(jié)構(gòu)需要借助計(jì)算機(jī)，分析蛋白質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)要借助X射線衍射技術(shù)，利用基因的定點(diǎn)突變技術(shù)進(jìn)行堿基的　　　　。
第52講　基因工程的應(yīng)用、蛋白質(zhì)工程
考點(diǎn)1　基因工程的應(yīng)用
【概念落實(shí)】
1.抗蟲功能的基因　抗病基因　抗除草劑　花青素代謝相關(guān)的基因　腸乳糖酶　乳糖
2.（2）乳腺　啟動(dòng)子　（3）抑制　抗原決定基因　免疫排斥反應(yīng)
3.食品工業(yè)用酶　維生素
【診斷·加強(qiáng)】
（1）√　（2）×　（3）×
【典題固法】
【高考典例】
例1　（1）引物　（2）作為標(biāo)記基因，篩選含有基因表達(dá)載體的受體細(xì)胞　終止轉(zhuǎn)錄，使轉(zhuǎn)錄在需要的地方停下來　（3）二氧化碳等氣體用于大量合成丙酮，而不是用于重組梭菌的生長　（4）廢物的資源化　不僅不排放二氧化碳，而且還可以消耗工業(yè)廢氣中產(chǎn)生的二氧化碳
解析： （1）利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目標(biāo)酶基因，首先需要根據(jù)目標(biāo)酶基因兩端的堿基序列設(shè)計(jì)一對引物，引物與模板鏈結(jié) 合后，Taq酶才能從引物的3'端延伸子鏈。（3）重組梭菌大量表達(dá)上述酶蛋白時(shí)，在這些酶蛋白的作用下，二氧化碳等氣體大量用于合成丙酮，而不是用于重組梭菌的生長，所以會導(dǎo)致生長遲緩。
例2　（1）引物1和引物4　（2）①EcoR Ⅴ　T4DNA　②啟動(dòng)子　終止子　Xho Ⅰ和Pst Ⅰ　鈣　（3）尚未在個(gè)體生物學(xué)水平上對MT工程菌吸附重金屬的能力進(jìn)行鑒定
解析：（1）密碼子位于mRNA上，是決定氨基酸的三個(gè)相鄰堿基，起始密碼子分別控制翻譯的開始和結(jié)束，故為保證基因的正常表達(dá)，一對引物應(yīng)分別位于位點(diǎn)A和位點(diǎn)B的兩側(cè)，故選擇引物1和引物4。（2）①M(fèi)T基因的末端為平末端，故需要用EcoR Ⅴ或 Sma Ⅰ切割載體P，但后續(xù)需進(jìn)一步將重組載體P'和載體E連接，故需將MT基因插入Xho Ⅰ和Pst Ⅰ兩個(gè)酶切位點(diǎn)之間，故選EcoR Ⅴ將載體P切開；由于E.coli DNA連接酶只能連接黏性末端，而T4DNA連接酶可以連接平末端，而MT基因的末端為平末端，故需要用T4DNA連接酶將MT基因與載體P相連，構(gòu)成重組載體P'。②載體P'是重組質(zhì)粒，故不含有有表達(dá)MT基因的啟動(dòng)子和終止子；為避免自身環(huán)化和反向連接，可選用兩種酶切割兩種載體，據(jù)圖可知，載體P'和載體E均含有Xho Ⅰ和Pst Ⅰ酶切位點(diǎn)，故可選用Xho Ⅰ和Pst Ⅰ酶進(jìn)行酶切；將目的基因?qū)氪竽c桿菌的方法是鈣離子處理法。（2）由于尚未在個(gè)體生物學(xué)水平上對MT工程菌吸附重金屬的能力進(jìn)行鑒定，故即使MT工程菌的MT蛋白相對含量較高，也無法說明已經(jīng)成功構(gòu)建能較強(qiáng)吸附廢水中重金屬的MT工程菌。
【對點(diǎn)演練】
1.D　解析：載體Ti質(zhì)粒上的抗生素抗性基因通常作為對重組DNA分子鑒定和篩選的標(biāo)記基因，不是抗生素合成基因，A錯(cuò)誤；用限制酶和DNA連接酶處理目的基因和Ti質(zhì)粒，涉及堿基之間的氫鍵和DNA片段之間的磷酸二酯鍵的斷裂和形成，B錯(cuò)誤；起始密碼子位于mRNA上，RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位是基因中的啟動(dòng)子，C錯(cuò)誤；由于T－DNA可轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞并整合到受體細(xì)胞染色體的DNA上，故目的基因GNA基因要插入Ti質(zhì)粒的T－DNA上；借助農(nóng)桿菌的感染作用可實(shí)現(xiàn)將外源基因向植物細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和整合，故農(nóng)桿菌的轉(zhuǎn)化作用能夠使GNA基因進(jìn)入菊花細(xì)胞，D正確。
2.（1）限制酶、DNA連接酶　可持續(xù)產(chǎn)生siRNA，使靶基因長時(shí)間沉默（或可以使質(zhì)粒只在特定的組織中表達(dá)；或可構(gòu)建某基因永久沉默的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型）　（2）翻譯　（3）逆轉(zhuǎn)錄　序列2　（4）免疫排斥反應(yīng)　可以利用基因工程技術(shù)將豬與免疫排斥有關(guān)的抗淵基因敲除；轉(zhuǎn)入一些人類特有蛋白的基因，將豬細(xì)胞偽裝人的細(xì)胞
解析：（1）限制酶、DNA連接酶是構(gòu)建重組質(zhì)粒需要的工具酶。與直接將siRNA導(dǎo)入豬的心肌細(xì)胞相比，通過重組質(zhì)粒將siRNA對應(yīng)的DNA序列導(dǎo)入心肌細(xì)胞，siRNA可隨重組質(zhì)粒增殖而持續(xù)產(chǎn)生，從而使靶基因長時(shí)間沉默。（2）據(jù)圖可知，基因沉默復(fù)合物作用于Gaspase 8的mRNA，抑制了基因表達(dá)的翻譯過程，使Caspase 8基因沉默。（3）測定mRNA含量時(shí)，需提取細(xì)胞總RNA，經(jīng)過逆轉(zhuǎn)錄過程得到cDNA，再進(jìn)行PCR擴(kuò)增，通過PCR產(chǎn)物的量間接反映細(xì)胞中相關(guān)基因的mRNA含量。根據(jù)圖示可知，在序列2作用下，Caspase 8的mRNA含量最低，表明其抑制效果最好，是最優(yōu)序列。
考點(diǎn)2　蛋白質(zhì)工程
【概念落實(shí)】
1.（1）中心法則　（2）基因改造　（3）蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)　氨基酸序列　脫氧核苷酸序列　（4）轉(zhuǎn)錄　翻譯　分子設(shè)計(jì)　多肽鏈　預(yù)期功能
2.（1）胰島素類似物　（2）性能
【診斷·加強(qiáng)】
（1）√　（2）×　（3）√　（4）√
【典題固法】
【高考典例】
例1　（1）多肽鏈　mRNA　密碼子的簡并性　（2）從基因文庫中獲取目的基因　通過DNA合成儀用化學(xué)方法直接人工合成　DNA雙鏈復(fù)制
解析：物質(zhì)a是多肽鏈，物質(zhì)b是mRNA。在生產(chǎn)過程中，物質(zhì)b可能不同，合成的蛋白質(zhì)空間構(gòu)象卻相同，原因是密碼子的簡并性，即一種氨基酸可能有幾個(gè)密碼子。
例2　（1）從基因文庫中獲取、人工合成、化學(xué)合成、逆轉(zhuǎn)錄法（答出其中兩項(xiàng)即可）　（2）蛋白酶水解（酶解法）、鹽析法、高溫或加熱（答出其中兩項(xiàng)即可）　（3）感受態(tài)　抗原—抗體雜交（測定酶活性）　（4）酶活性下降或失活，肌醇合成量少或完全不能合成　酶的基因序列（與酶相關(guān)的DNA序列）
解析：（1）分析題意，研究人員從土壤微生物基因組中擴(kuò)增得到目標(biāo)酶基因采用了PCR技術(shù)，此外獲得酶基因的方法還有從基因文庫中獲取和人工合成法。（2）高質(zhì)量的DNA模板是成功擴(kuò)增出目的基因的前提條件之一。在制備高質(zhì)量DNA模板時(shí)必須除去蛋白，可根據(jù)DNA和蛋白質(zhì)的溶解性、對酶、高溫和洗滌劑的耐受性去除蛋白質(zhì)，方法有鹽析、酶解法或高溫變性法等。（3）研究人員使用大腸桿菌BL21作為受體細(xì)胞、pET20b為表達(dá)載體分別進(jìn)行4種酶的表達(dá)。表達(dá)載體轉(zhuǎn)化大腸桿菌時(shí)，首先應(yīng)制備感受態(tài)細(xì)胞，即利用鈣離子處理大腸桿菌，使其成為感受態(tài)細(xì)胞，處于易于接受外來的DNA分子狀態(tài)。基因工程中，酶基因（目的基因）成功表達(dá)的產(chǎn)物酶蛋白的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，常用抗原—抗體雜交技術(shù)進(jìn)行檢測。（4）依圖所示流程，在一定的溫度、pH等條件下，將4種酶與可溶性淀粉溶液混合組成一個(gè)反應(yīng)體系。由于酶的作用條件較溫和，若這些酶最適反應(yīng)條件不同，則可能導(dǎo)致有的酶失活而使反應(yīng)中斷。在分子水平上，可以通過改變基因的堿基序列，從而改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對酶特性的改造和優(yōu)化。
【對點(diǎn)演練】
1.B　解析：因?yàn)檎婧松锏幕蛑写嬖诜蔷幋a區(qū)，而編碼蛋白質(zhì)的是編碼區(qū)的外顯子，并且終止密碼子不編碼氨基酸，所以凝血因子基因編碼區(qū)的堿基對數(shù)目應(yīng)大于凝血因子氨基酸數(shù)目的3倍，A錯(cuò)誤；該技術(shù)可以定向改變生物的遺傳性狀（使轉(zhuǎn)基因山羊的乳汁中含有人凝血因子），使種群的基因庫發(fā)生改變，B正確；因?yàn)槟康幕驅(qū)胧芫阎校D(zhuǎn)基因羊的每一個(gè)體細(xì)胞都是由受精卵有絲分裂而來的，所以轉(zhuǎn)基因羊的所有體細(xì)胞都含有人凝血因子基因，C錯(cuò)誤；人凝血因子基因開始轉(zhuǎn)錄后，RNA聚合酶以DNA分子的一條鏈為模板，同時(shí)以核糖核苷酸為原料催化合成mRNA，D錯(cuò)誤。
2.（1）mRNA　逆轉(zhuǎn)錄酶　PCR　（2）T－DNA　整合到葉肉細(xì)胞染色體DNA上　（3）找到第6位氨基酸中的堿基所在的基因位置，參照密碼子表，將第6位氨基酸甲的堿基替換為氨基酸乙的堿基
課堂小結(jié)與延伸
【構(gòu)核心概念】
抗蟲棉　改良作物品質(zhì)　乳腺生物反應(yīng)器　工程菌　超級細(xì)菌　改造現(xiàn)有基因
【練教材長句】
（1）提示：減少環(huán)境污染，降低生產(chǎn)成本。
（2）提示：①蛋白質(zhì)具有十分復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)，基因的結(jié)構(gòu)相對簡單，容易改造；②改造后的基因可以遺傳給下一代，被改造的蛋白質(zhì)無法遺傳。
【拎教材“冷”點(diǎn)】
三維　替換

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