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1、第33講基因工程,突破1基因工程的操作工具,突破2基因工程的操作步驟,總綱目錄,突破3基因工程的應(yīng)用及蛋白質(zhì)工程,一、基因工程的概念理解 1.供體:提供目的基因的個體。,2.操作環(huán)境:無菌。,3.操作水平:DNA分子水平。,5.受體:表達(dá)目的基因的個體。,4.原理:基因重組。,6.本質(zhì):基因在受體生物體內(nèi)表達(dá)。 7.優(yōu)點:克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙,定向改造生物的遺傳性狀。,二、DNA重組技術(shù)的基本工具,1.限制性核酸內(nèi)切酶(簡稱:限制酶) (1)來源:主要是從原核生物中分離純化出來的。 (2)作用:識別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列并使每條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。 (

2、3)結(jié)果:產(chǎn)生黏性末端或平末端。,2.DNA連接酶,3.載體 (1)種類:質(zhì)粒、噬菌體的衍生物、動植物病毒等。 (2)質(zhì)粒特點,三、基因工程的操作程序,四、基因工程的應(yīng)用,2.目標(biāo):根據(jù)人們對蛋白質(zhì)功能的特定需求,對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計。,1.崛起緣由:天然蛋白質(zhì)不一定完全符合人類生產(chǎn)和生活的需要。,五、蛋白質(zhì)工程,4.設(shè)計流程:預(yù)期蛋白質(zhì)功能設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測應(yīng)有的 氨基酸序列找到相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)。,3.操作手段:基因修飾或基因合成。,1.轉(zhuǎn)基因成果 (1)工程菌DNA重組微生物。 (2)基因制藥。 (3)轉(zhuǎn)基因動物生物反應(yīng)器。 (4)轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物。,六、轉(zhuǎn)基因生物的

3、安全性,2.安全性問題 (1)食物安全:滯后效應(yīng)(產(chǎn)生毒性蛋白質(zhì))、新的過敏原、營養(yǎng)成分改變。 (2)生物安全:生物入侵,破壞生物多樣性。 (3)環(huán)境安全:破壞生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和人類的生活環(huán)境。,3.理性看待轉(zhuǎn)基因技術(shù) (1)需要正確的社會輿論導(dǎo)向,趨利避害,不能因噎廢食。 (2)制定符合本國利益的政策和法規(guī),最大限度地保證轉(zhuǎn)基因技術(shù)和產(chǎn)品的安全性。 七、禁止生物武器,1.種類:病菌、病毒、生化毒劑及經(jīng)過基因重組的致病菌。,2.我國政府態(tài)度:任何情況下不發(fā)展、不生產(chǎn)、不儲存生物武器,并反對生物武器及其技術(shù)和設(shè)備的擴散。,1.胰島素基因表達(dá)載體中的胰島素基因可通過人肝細(xì)胞mRNA反轉(zhuǎn)錄獲得。(

4、 ),3.可利用DNA分子雜交技術(shù)鑒定目的基因是否已導(dǎo)入受體細(xì)胞。 ( ),2.重組Ti質(zhì)粒的構(gòu)建需要限制性核酸內(nèi)切酶和DNA聚合酶參與。( ),4.在應(yīng)用農(nóng)桿菌侵染植物葉片獲得轉(zhuǎn)基因植株的常規(guī)實驗步驟中,不需要用選擇培養(yǎng)基篩選導(dǎo)入目的基因的細(xì)胞。( ),5.外源DNA必須位于重組質(zhì)粒的啟動子和終止子之間才能進(jìn)行復(fù)制。 ( ),,,,,,6.將大腸桿菌的質(zhì)粒連接上人生長激素的基因后,大腸桿菌獲得的能產(chǎn)生人生長激素的變異可以遺傳。( ),8.若要從植物甲中獲得耐旱基因,可首先建立該植物的基因組文庫,再從中篩選出所需的耐旱基因。( ),7.表達(dá)載體的復(fù)制和胰島素基因的表達(dá)均啟動于復(fù)制

5、原(起)點。( ),10.基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì),而蛋白質(zhì)工程則可對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造,或制造一種新的蛋白質(zhì)。( ),9.重組質(zhì)粒與探針能進(jìn)行分子雜交是因為DNA分子脫氧核糖和磷酸交替連接。( ),,,,,,突破1基因工程的操作工具,1.確定限制酶的種類 (1)根據(jù)目的基因兩端的限制酶切點確定限制酶的種類 應(yīng)選擇切點位于目的基因兩端的限制酶,如圖甲可選擇Pst。 不能選擇切點位于目的基因內(nèi)部的限制酶,如圖甲不能選擇Sma。,2.限制酶與DNA連接酶的關(guān)系 易混辨析(1)限制酶切割位點所處的位置必須是在所需的標(biāo)記基因 之外,這樣才能保證標(biāo)記基因的完整性,有利于目的基

6、因的檢測。 (2)為使目的基因與載體形成相同的末端連接,通常使用同一種限制酶將二者切割,但如果不同的限制酶切割DNA分子所產(chǎn)生的末端也存在互補關(guān)系時,則兩末端也可連接。 (3)限制酶不切割自身DNA的原因是原核生物中不存在該酶的識別序列或識別序列已經(jīng)被修飾。 (4)限制酶是一類酶,而不是一種酶。 (5)DNA連接酶起作用時,不需要模板。,,1.下列有關(guān)基因表達(dá)載體的敘述,不正確的是() A.具有復(fù)制原點,使目的基因能在受體細(xì)胞內(nèi)擴增 B.具有啟動子,使DNA聚合酶識別并開始轉(zhuǎn)錄 C.具有標(biāo)記基因,有利于目的基因的檢測 D.具有目的基因,以實現(xiàn)產(chǎn)生特定的基因產(chǎn)物,考向1以基礎(chǔ)判斷的形式,考查對基

7、本工具的理解,B,答案B基因表達(dá)載體具有復(fù)制原點、啟動子、目的基因、終止子和標(biāo)記基因,復(fù)制原點使目的基因能在受體細(xì)胞內(nèi)擴增。啟動子是RNA聚合酶識別并結(jié)合的位點。標(biāo)記基因可用于鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基因。目的基因表達(dá)可合成特定的基因產(chǎn)物。,考向2以實例分析或圖示分析的形式,考查對基本工具的理解 2.圖甲、乙中的箭頭表示三種限制性核酸內(nèi)切酶的酶切位點,Ampr表示氨芐青霉素抗性基因,Ner表示新霉素抗性基因。下列敘述正確的是 (),A.圖甲中的質(zhì)粒用BamH切割后,含有4個游離的磷酸基團(tuán) B.在構(gòu)建重組質(zhì)粒時,可用Pst和BamH切割質(zhì)粒和外源DNA C.用Pst和Hind酶切,加入DNA連

8、接酶后可得到1種符合要求的重組 質(zhì)粒 D.導(dǎo)入目的基因的大腸桿菌可在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基中生長,答案C圖甲中的質(zhì)粒只有一個BamH切割位點,用BamH切割后形成一個直鏈DNA,含有2個游離的磷酸基團(tuán),A錯誤;BamH切割位點在目的基因上,不能用該酶切割外源DNA,B錯誤;用Pst和Hind酶切質(zhì)粒形成兩個片段,用Pst和Hind酶能將外源DNA切成4段,只有含目的基因的片段通過DNA連接酶與含標(biāo)記基因的質(zhì)粒連接形成的重組質(zhì)粒符合要求,故C正確;Pst會破壞氨芐青霉素抗性基因Ampr,所以導(dǎo)入目的基因的大腸桿菌不能在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基中生長,D錯誤。,3.(2016課標(biāo)全國)某一質(zhì)粒載體如圖所

9、示,外源DNA插入到Ampr或Tetr中會導(dǎo)致相應(yīng)的基因失活(Ampr表示氨芐青霉素抗性基因,Tetr表示四環(huán)素抗性基因)。有人將此質(zhì)粒載體用BamH酶切后,與用BamH酶切獲得的目的基因混合,加入DNA連接酶進(jìn)行連接反應(yīng),用得到的混合物直接轉(zhuǎn)化大腸桿菌。結(jié)果大腸桿菌有的未被轉(zhuǎn)化,有的被轉(zhuǎn)化。被轉(zhuǎn)化的大腸桿菌有三種,分別是含有環(huán)狀目的基因、含有質(zhì)粒載體、含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌?；卮鹣铝袉栴}:,(1)質(zhì)粒載體作為基因工程的工具,應(yīng)具備的基本條件有(答出兩點即可),而作為基因表達(dá)載體,除滿足上述基本條件外,還需具有啟動子和終止子。 (2)如果用含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基進(jìn)行篩選,在上述

10、四種大腸桿菌細(xì)胞中,未被轉(zhuǎn)化的和僅含環(huán)狀目的基因的細(xì)胞是不能區(qū)分的,其原因是;并且和 的細(xì)胞也是不能區(qū)分的,其原因是。在上述篩選的基礎(chǔ)上,若要篩選含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌單菌落,還需使用含有的固體培養(yǎng)基。 (3)基因工程中,某些噬菌體經(jīng)改造后可以作為載體,其DNA復(fù)制所需的原料來自于。,答案(1)能自我復(fù)制、具有標(biāo)記基因 (2)二者均不含有氨芐青霉素抗性基因,在該培養(yǎng)基上均不生長含有質(zhì)粒載體含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒(或答含有重組質(zhì)粒)二者均含有氨芐青霉素抗性基因,在該培養(yǎng)基上均能生長四環(huán)素 (3)受體細(xì)胞 解析(1)質(zhì)粒作為載體應(yīng)具備的基本條件有:能自我復(fù)制、具有標(biāo)記基因、含

11、有一至多個限制酶切割位點等。(2)由題意可知,未被轉(zhuǎn)化的和僅含環(huán)狀目的基因的細(xì)胞中均不含有氨芐青霉素抗性基因,所以在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上均不能生長。質(zhì)粒載體上含有氨芐青霉素抗性基因和四環(huán)素抗性基因,插入了目的基因的重組質(zhì)粒中僅含有氨芐青霉素抗性基因,所以含有質(zhì)粒載體和含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的,細(xì)胞均能在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上生長,但前者可以在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上生長而后者不能,所以可用含有四環(huán)素的培養(yǎng)基,篩選出含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌單菌落。(3)噬菌體屬于病毒,病毒增殖過程中所需的原料、酶等均來自于受體細(xì)胞。,突破2基因工程的操作步驟,1.目的基因的獲取 (1)直接

12、分離 (2)人工合成,2.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: (2)構(gòu)建過程:,3.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞,4.目的基因的檢測與鑒定,易混辨析目的基因的插入點不是隨意的:基因表達(dá)需要啟動子與終 止子的調(diào)控,所以目的基因應(yīng)插入啟動子與終止子之間的部位。,,1.(2017北京理綜)為了增加菊花花色類型,研究者從其他植物中克隆出花色基因C(圖1),擬將其與質(zhì)粒(圖2)重組,再借助農(nóng)桿菌導(dǎo)入菊花中。,考向以基礎(chǔ)判斷或流程圖分析的形式,考查基因工程的操作程序,下列操作與實驗?zāi)康牟环氖?) A.用限制性核酸內(nèi)切酶EcoR和連接酶構(gòu)建重組質(zhì)粒 B.用含C基因的農(nóng)桿菌侵染菊花愈傷組織,將

13、C基因?qū)爰?xì)胞 C.在培養(yǎng)基中添加卡那霉素,篩選被轉(zhuǎn)化的菊花細(xì)胞 D.用分子雜交方法檢測C基因是否整合到菊花染色體上,答案C本題主要考查基因工程的相關(guān)知識。由于C基因兩端及質(zhì)粒上均存在限制酶EcoR的酶切位點,因此,可采用限制酶EcoR和DNA連接酶構(gòu)建重組質(zhì)粒;用含C基因的農(nóng)桿菌侵染菊花愈傷組織(即農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法),可以將C基因?qū)爰?xì)胞;由于質(zhì)粒上存在潮霉素抗性基因(標(biāo)記基因),因此,可以在培養(yǎng)基中添加潮霉素,篩選被轉(zhuǎn)化的菊花細(xì)胞,C符合題意;可用分子雜交方法檢測C基因是否整合到菊花染色體上。,2.(2017課標(biāo)全國)真核生物基因中通常有內(nèi)含子,而原核生物基因中沒有,原核生物沒有真核生物所具有

14、的切除內(nèi)含子對應(yīng)的RNA序列的機制。已知在人體中基因A(有內(nèi)含子)可以表達(dá)出某種特定蛋白(簡稱蛋白A)。回答下列問題: (1)某同學(xué)從人的基因組文庫中獲得了基因A,以大腸桿菌作為受體細(xì)胞卻未得到蛋白A,其原因是。 (2)若用家蠶作為表達(dá)基因A的受體,在噬菌體和昆蟲病毒兩種載體中,不選用作為載體,其原因是。,(3)若要高效地獲得蛋白A,可選用大腸桿菌作為受體。因為與家蠶相 比,大腸桿菌具有(答出兩點即可)等優(yōu)點。 (4)若要檢測基因A是否翻譯出蛋白A,可用的檢測物質(zhì)是(填“蛋白A的基因”或“蛋白A的抗體”)。 (5)艾弗里等人的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗為證明DNA是遺傳物質(zhì)做出了重要貢獻(xiàn),也可以說是基

15、因工程的先導(dǎo),如果說他們的工作為基因工程理論的建立提供了啟示,那么,這一啟示是。,答案(1)基因A有內(nèi)含子,在大腸桿菌中,其初始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中與內(nèi)含子對應(yīng)的RNA序列不能被切除,無法表達(dá)出蛋白A (2)噬菌體噬菌體的宿主是細(xì)菌,而不是家蠶 (3)繁殖快、容易培養(yǎng) (4)蛋白A的抗體 (5)DNA可以從一種生物個體轉(zhuǎn)移到另一種生物個體 解析本題主要考查基因工程的相關(guān)知識。(1)從人的基因組文庫中獲得的基因A中含有內(nèi)含子,而大腸桿菌屬于原核生物,故大腸桿菌不能切除基因A初始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中與內(nèi)含子對應(yīng)的RNA序列,故基因A在大腸桿菌中無法表達(dá)出蛋白A。(2)由于病毒對宿主細(xì)胞的感染具有特異性,噬菌體只能寄生

16、在細(xì)菌細(xì)胞中,不能感染家蠶細(xì)胞,故應(yīng)選用可感染家蠶,的昆蟲病毒作為載體。(3)與真核生物相比,大腸桿菌等原核生物具有繁殖快、容易培養(yǎng)、遺傳物質(zhì)相對較少等優(yōu)點。(4)檢測基因A是否翻譯出蛋白A,一般用抗原抗體雜交的方法,即用蛋白A的抗體與從細(xì)胞中提取的蛋白質(zhì)進(jìn)行雜交,觀察是否出現(xiàn)雜交帶。(5)肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗的實質(zhì)是S型菌的DNA進(jìn)入R型菌體內(nèi),并可在R型菌體內(nèi)完成表達(dá),這證明了DNA可以從一種生物個體轉(zhuǎn)移到另一種生物個體,為基因工程奠定了基礎(chǔ)。,突破3基因工程的應(yīng)用及蛋白質(zhì)工程,1.抗蟲棉的培育 (1)目的基因:Bt毒蛋白基因。 (2)抗蟲原理:Bt毒蛋白水解成多肽與腸上皮細(xì)胞結(jié)合,會導(dǎo)致細(xì)

17、胞膜穿孔,細(xì)胞腫脹破裂,最后造成害蟲死亡。 注:Bt毒蛋白基因來自蘇云金芽孢桿菌。 (3)受體細(xì)胞 (4)方法:花粉管通道法(也可用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法或基因槍法)。,2.動物反應(yīng)器 (1)外源基因:藥用蛋白基因。 (2)表達(dá)條件:藥用蛋白基因+乳腺蛋白基因(膀胱內(nèi)表達(dá)的相應(yīng)基因)+啟動子。 (3)受體生物牛、羊等。 (4)方法:顯微注射法。 (5)種類:乳腺反應(yīng)器和膀胱反應(yīng)器。前者受動物性別(只能是雌性)和年齡(哺乳期)限制,優(yōu)點是不用提取可直接服用;后者需提取后服用,但不受動物性別和年齡的限制。,3.基因檢測和基因治療的比較,4.蛋白質(zhì)工程 (1)蛋白質(zhì)工程崛起的緣由:基因工程只能生產(chǎn)出天然蛋白質(zhì)

18、,蛋白質(zhì)工程是為了生產(chǎn)出符合人類生產(chǎn)和生活需要的蛋白質(zhì)。 (2)實質(zhì):根據(jù)蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能之間的關(guān)系,通過基因修飾或基因合成,以定向改造天然蛋白質(zhì),甚至創(chuàng)造自然界不存在的、具有優(yōu)良特性的蛋白質(zhì)。 (3)基本原理: (4)應(yīng)用,5.蛋白質(zhì)工程與基因工程的比較,1.(2017課標(biāo)全國)幾丁質(zhì)是許多真菌細(xì)胞壁的重要成分,幾丁質(zhì)酶可催化幾丁質(zhì)水解。通過基因工程將幾丁質(zhì)酶基因轉(zhuǎn)入植物體內(nèi),可增強其抗真菌病的能力。回答下列問題: (1)在進(jìn)行基因工程操作時,若要從植物體中提取幾丁質(zhì)酶的mRNA,常選用嫩葉而不選用老葉作為實驗材料,原因是。提取RNA時,提取液中需添加RNA酶抑制劑,其目的

19、是。 (2)以mRNA為材料可以獲得cDNA,其原理是。,考向1以實例分析的形式,考查基因工程的應(yīng)用,(3)若要使目的基因在受體細(xì)胞中表達(dá),需要通過質(zhì)粒載體而不能直接將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞,原因是 (答出兩點即可)。 (4)當(dāng)幾丁質(zhì)酶基因和質(zhì)粒載體連接時,DNA連接酶催化形成的化學(xué)鍵是。 (5)若獲得的轉(zhuǎn)基因植株(幾丁質(zhì)酶基因已經(jīng)整合到植物的基因組中)抗真菌病的能力沒有提高,根據(jù)中心法則分析,其可能的原因是。,答案(1)嫩葉組織細(xì)胞易破碎防止RNA降解(2)在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下,以mRNA為模板按照堿基互補配對的原則可以合成cDNA(3)目的基因無復(fù)制原點;目的基因無表達(dá)所需啟動子(4)磷酸二酯

20、鍵(5)目的基因的轉(zhuǎn)錄或翻譯異常 解析本題考查基因工程的相關(guān)知識。(1)由于嫩葉組織細(xì)胞比老葉細(xì)胞易破碎,所以適于作為提取幾丁質(zhì)酶的mRNA的實驗材料。由于植物組織中存在的RNA酶能將RNA分解,所以實驗過程中要添加RNA酶抑制劑以降低RNA酶的活性,保護(hù)提取的RNA不被分解。(2)以mRNA為材料獲得cDNA的過程為逆轉(zhuǎn)錄,即以mRNA為模板、以4種脫氧核糖核苷酸為原料,在逆轉(zhuǎn)錄酶的催化下,遵循堿基互補配對原則,合成cDNA的過程。(3)由于目的基因無復(fù)制原點,也無基因表達(dá)所需的啟動子和,終止子,所以需與質(zhì)粒構(gòu)建重組質(zhì)粒后再導(dǎo)入受體細(xì)胞。(4)DNA連接酶可以催化兩個DNA片段的黏性末端或平

21、末端連接形成磷酸二酯鍵。(5)幾丁質(zhì)酶基因已經(jīng)整合到植物的基因組中,但是植株抗真菌病的能力沒有提高,從中心法則角度分析,可能是轉(zhuǎn)基因植株細(xì)胞中幾丁質(zhì)酶基因不能轉(zhuǎn)錄或不能進(jìn)行翻譯導(dǎo)致的。,2.(2018北京海淀期末)抗生素耐藥性是微生物的一種自然進(jìn)化過程?，F(xiàn)在我們使用的抗生素大多來自放線菌(一種與細(xì)菌細(xì)胞結(jié)構(gòu)類似的原核生物)。研究發(fā)現(xiàn),病原細(xì)菌的耐藥基因往往是通過圖1所示機理獲得的。 圖1,(1)病原細(xì)菌通過接合方式將自己質(zhì)粒上的一段DNA序列a轉(zhuǎn)移到放線菌細(xì)胞中,放線菌的抗生素耐藥基因“跳躍”至病原細(xì)菌的DNA序列 上,與病原細(xì)菌的DNA發(fā)生,形成b。 (2)放線菌裂解

22、死亡后,b會釋放到環(huán)境中。病原細(xì)菌從周圍環(huán)境中吸收b,這一過程稱為細(xì)菌的。 (3)病原細(xì)菌將吸收的b整合到自己的上,從而獲得抗生素耐藥性。序列a在耐藥基因轉(zhuǎn)移過程中所起的作用是。 (4)病原細(xì)菌產(chǎn)生抗生素耐藥性的主要機理如圖2所示。據(jù)圖可知,病原細(xì)菌產(chǎn)生耐藥性的途徑有。,圖2 (5)研究發(fā)現(xiàn),由于抗生素的大量生產(chǎn)和濫用,導(dǎo)致人類腸道中病原細(xì)菌的耐藥性不斷增強,從進(jìn)化的角度分析細(xì)菌耐藥性增強的原因是。,(6)由于抗生素在醫(yī)療以及養(yǎng)殖業(yè)中的大量使用,環(huán)境中出現(xiàn)了大量抗性污染熱點區(qū),抗性基因可以通過多種直接或間接的傳播途徑最終進(jìn)入水體和土壤。請你提出一項應(yīng)對抗生素耐藥性蔓延的措施:。,答案(1)DN

23、A(基因)重組(2)轉(zhuǎn)化(3)擬核基因載體(4)通過(特異性或多重耐藥)外排泵將抗生素排出細(xì)胞,降低胞內(nèi)抗生素濃度而表現(xiàn)出抗性;通過對抗生素靶位點的修飾,使抗生素?zé)o法與之結(jié)合而表現(xiàn)出抗性;通過抗生素失活酶使抗生素降解,失去功能(5)抗生素對病原細(xì)菌的選擇作用,導(dǎo)致病原細(xì)菌中耐藥基因頻率增大(6)管理或減少抗生素的生產(chǎn)、使用及向自然環(huán)境的排放;監(jiān)測醫(yī)院、養(yǎng)殖場等周圍環(huán)境中細(xì)菌的抗生素耐藥性;研制新型替代藥物;加強抗生素耐藥性相關(guān)的基礎(chǔ)與應(yīng)用研究,消除和緩解耐藥性的發(fā)生和傳播;加強科普宣傳,提高公眾的認(rèn)識,避免抗生素濫用 解析(1)由題干可知,放線菌中的抗生素耐藥基因“跳躍”至病原細(xì)菌的DNA序列

24、上,類似于基因工程中將目的基因和載體相結(jié)合的過程,,原理是基因重組。(2)病原細(xì)菌從周圍環(huán)境中吸收b,這一過程類似于基因工程中將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞,稱之為目的基因的轉(zhuǎn)化。(3)病原細(xì)菌屬于原核細(xì)胞,沒有染色體,只能將吸收的b整合到自己的擬核DNA上,從而獲得抗生素耐藥性?？梢?序列a在耐藥基因轉(zhuǎn)移過程中作為載體。(4)由圖2可知,病原細(xì)菌產(chǎn)生耐藥性的途徑有:細(xì)菌細(xì)胞膜上有特異性外排泵和多重耐藥外排泵,可以把進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)的抗生素通過外排泵排出細(xì)胞,降低胞內(nèi)抗生素濃度而表現(xiàn)出抗性;細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)含有抗生素靶位點修飾酶,通過對抗生素靶位點的修飾,使抗生素?zé)o法與之結(jié)合而表現(xiàn)出抗性;細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)含有抗生素失活

25、酶,通過抗生素失活酶使抗生素降解,失去功能。(5)進(jìn)化的實質(zhì)是種群基因頻率的改變,抗生素對病原細(xì)菌的選擇作用,導(dǎo)致病原細(xì)菌中耐藥基因頻率增大。(6)對應(yīng)抗生素,耐藥性蔓延的措施可以有:管理或減少抗生素的生產(chǎn)、使用及向自然環(huán)境的排放;監(jiān)測醫(yī)院、養(yǎng)殖場等周圍環(huán)境中細(xì)菌的抗生素耐藥性;研制新型替代藥物;加強抗生素耐藥性相關(guān)的基礎(chǔ)與應(yīng)用研究,消除和緩解耐藥性的發(fā)生和傳播;加強科普宣傳,提高公眾的認(rèn)識,避免抗生素濫用。,考向2以實例分析的形式,考查蛋白質(zhì)工程及其應(yīng)用 3.在體內(nèi),人胰島素基因表達(dá)可合成出一條稱為前胰島素原的肽鏈,此肽鏈在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中經(jīng)酶甲切割掉氨基端一段短肽后成為胰島素原,進(jìn)入高爾基體的胰島

26、素原經(jīng)酶乙切割去除中間片段C后,產(chǎn)生A、B兩條肽鏈,再經(jīng)酶丙作用生成由51個氨基酸殘基組成的胰島素。目前,利用基因工程技術(shù)可大量生產(chǎn)胰島素。回答下列問題: (1)人體內(nèi)合成前胰島素原的細(xì)胞是,合成胰高血糖素的細(xì)胞是。,(2)可根據(jù)胰島素原的氨基酸序列,設(shè)計并合成編碼胰島素原的序列,用該序列與質(zhì)粒表達(dá)載體構(gòu)建胰島素原基因重組表達(dá)載體,再經(jīng)過細(xì)菌轉(zhuǎn)化、篩選及鑒定,即可建立能穩(wěn)定合成的基因工程菌。 (3)用胰島素原抗體檢測該工程菌的培養(yǎng)物時,培養(yǎng)液無抗原抗體反應(yīng),菌體有抗原抗體反應(yīng),則用該工程菌進(jìn)行工業(yè)發(fā)酵時,應(yīng)從中分離、純化胰島素原。胰島素原經(jīng)酶處理便可轉(zhuǎn)變?yōu)橐葝u素。,答案(1)胰島B細(xì)胞胰島A細(xì)

27、胞 (2)DNA胰島素原 (3)菌體 解析(1)人體合成前胰島素原的細(xì)胞是胰島B細(xì)胞,合成胰高血糖素 的細(xì)胞是胰島A細(xì)胞。(2)蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)胰島素時,需根據(jù)胰島素原的氨基酸序列,設(shè)計并合成編碼胰島素原的脫氧核苷酸序列(目的基因),然后再構(gòu)建胰島素原基因重組表達(dá)載體,導(dǎo)入細(xì)菌細(xì)胞內(nèi),再經(jīng)過細(xì)菌轉(zhuǎn)化、篩選及鑒定,即可建立能穩(wěn)定合成胰島素原的工程菌。(3)運用抗原抗體檢測法檢測胰島素原時,培養(yǎng)液無抗原抗體反應(yīng),菌體有抗原抗體反應(yīng),故應(yīng)從菌體中分離、純化胰島素原。,4.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)運蛋白,由305個氨基酸組成。如果將P分子中158位的絲氨酸變成亮氨酸,240位的谷

28、氨酰胺變成苯丙氨酸,改變后的蛋白質(zhì)(P1)不但保留P的功能,而且具有了酶的催化活性?；卮鹣铝袉栴}: (1)從上述資料可知,若要改變蛋白質(zhì)的功能,可以考慮對蛋白質(zhì)的進(jìn)行改造。 (2)以P基因序列為基礎(chǔ),獲得P1基因的途徑有修飾 基因或合成基因。所獲得的基因表達(dá)時是遵循中心法則的,中心法則的全部內(nèi)容包括 的復(fù)制;以及遺傳信息在不同分子之間的流動,即:。,(3)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)期蛋白質(zhì)功能出發(fā),通過和,進(jìn)而確定相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列,據(jù)此獲得基因,再經(jīng)表達(dá)、純化獲得蛋白質(zhì),之后還需要對蛋白質(zhì)的生物進(jìn)行鑒定。,答案(1)氨基酸序列(或結(jié)構(gòu))(其他合理答案也給分) (2)PP1DNA和RNA(或遺傳物質(zhì))DNARNA、RNADNA、RNA蛋白質(zhì)(或轉(zhuǎn)錄、逆轉(zhuǎn)錄、翻譯) (3)設(shè)計蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)推測氨基酸序列功能 解析(1)蛋白質(zhì)的功能與結(jié)構(gòu)相關(guān),若要改變蛋白質(zhì)的功能,需要對 其結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造。(2)確定目的基因的堿基序列后,可通過對現(xiàn)有基因進(jìn)行改造或者重新合成來獲得目的基因。中心法則的內(nèi)容包括DNA的復(fù)制、RNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、逆轉(zhuǎn)錄和翻譯。(3)蛋白質(zhì)工程的基本途徑是從預(yù)期蛋白質(zhì)功能出發(fā),通過設(shè)計蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和推測氨基酸序列,進(jìn)而確定相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列。獲得蛋白質(zhì)之后要對蛋白質(zhì)的生物功能進(jìn)行鑒定。,