高考生物大一輪復習 第十一單元 現代生物科技專題 第38講 基因工程及其安全性課件

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1、第第38講講基因工程及其安全性基因工程及其安全性第十一單元第十一單元現代生物科技專題現代生物科技專題考綱點擊考綱點擊 1.基因工程的誕生基因工程的誕生()2.基因工程的原理及技基因工程的原理及技術術()3.基因工程的應用基因工程的應用()4.蛋白質工程蛋白質工程()5.轉基因生物的安全性轉基因生物的安全性()6.生物武器對人類的威脅生物武器對人類的威脅()7.實驗：實驗：DNA的粗提取與鑒定的粗提取與鑒定第十一單元第十一單元現代生物科技專題現代生物科技專題一、基因工程的概念理解一、基因工程的概念理解1供體：供體：提供目的基因。提供目的基因。2操作環(huán)境：操作環(huán)境：_。3操作水平：操作水平：_水平

2、。水平。4原理：原理：基因重組?；蛑亟M。5受體：受體：表達目的基因。表達目的基因。6本質：本質：性狀在性狀在_體內表達。體內表達。7優(yōu)點：優(yōu)點：克服克服_障礙，定向改造生物的遺障礙，定向改造生物的遺傳性狀。傳性狀。無菌無菌DNA分子分子受體生物受體生物遠緣雜交不親和遠緣雜交不親和二、二、DNA重組技術的基本工具重組技術的基本工具1限制性核酸內切酶限制性核酸內切酶(簡稱：限制酶簡稱：限制酶)(1)來源：主要是從來源：主要是從_生物中分離純化出來的。生物中分離純化出來的。(2)作用：識別雙鏈作用：識別雙鏈DNA分子的某種特定分子的某種特定_并使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

3、。每條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。(3)結果：產生結果：產生_或平末端?；蚱侥┒?。原核原核核苷酸序列核苷酸序列黏性末端黏性末端2DNA連接酶連接酶常用類型常用類型Ecoli DNA連接酶連接酶T4DNA連接酶連接酶來源來源_T4噬菌體噬菌體功能功能連接黏性末端連接黏性末端連接連接_結果結果恢復被限制酶切開的兩個核苷酸之間的磷酸二恢復被限制酶切開的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵酯鍵大腸桿菌大腸桿菌黏性末端和平末端黏性末端和平末端質粒質粒限制酶切割位點限制酶切割位點標記基因標記基因PCR技術技術啟動子啟動子標記基因標記基因農桿菌轉化法農桿菌轉化法顯微注射顯微注射DNA分子雜交分子雜交

4、分子雜交技術分子雜交技術抗原抗原抗體雜交抗體雜交四、基因工程的應用四、基因工程的應用技術名稱技術名稱應用應用植物植物基基因因工程工程培育抗蟲轉基因植物、抗病轉基因植物和培育抗蟲轉基因植物、抗病轉基因植物和_轉轉基因植物，利用轉基因技術基因植物，利用轉基因技術改良植物的品質改良植物的品質動物動物基基因因工程工程提高動物生長速度，改善畜產品的品質，用轉提高動物生長速度，改善畜產品的品質，用轉基因動物生產藥物，用轉基因動物作基因動物生產藥物，用轉基因動物作_的的供體供體基因治療基因治療把正?；驅氩∪梭w內，使其表達產物發(fā)揮把正?；驅氩∪梭w內，使其表達產物發(fā)揮功能，從而治療疾病，分為體內基因治療

5、和體功能，從而治療疾病，分為體內基因治療和體外基因治療外基因治療抗逆抗逆器官移植器官移植五、蛋白質工程五、蛋白質工程1目標：目標：根據人們對蛋白質功能的特定需求，對根據人們對蛋白質功能的特定需求，對_進行分子設計。進行分子設計。2操作手段：操作手段：基因修飾或基因合成。基因修飾或基因合成。3設計流程：設計流程：預期蛋白質功能預期蛋白質功能設計預期的蛋白質結構設計預期的蛋白質結構推推測應有的測應有的_序列序列找到相對應的找到相對應的_序列序列(基因基因)。六、轉基因生物的安全性六、轉基因生物的安全性1轉基因成果轉基因成果(1)工程菌工程菌DNA重組微生物。重組微生物。(2)基因制藥。基因制藥。(

6、3)轉基因動物轉基因動物_。(4)轉基因農作物。轉基因農作物。蛋白質的結構蛋白質的結構氨基酸氨基酸脫氧核苷酸脫氧核苷酸生物反應器生物反應器2安全性問題安全性問題(1)食物安全：食物安全：_ (產生毒性蛋白質產生毒性蛋白質)、新的過、新的過敏原、營養(yǎng)成分改變。敏原、營養(yǎng)成分改變。(2)生物安全：生物入侵，破壞生物生物安全：生物入侵，破壞生物_。(3)環(huán)境安全：破壞生態(tài)系統的環(huán)境安全：破壞生態(tài)系統的_和人和人 類類 生活生活環(huán)境。環(huán)境。3理性看待轉基因技術理性看待轉基因技術(1)需要正確的需要正確的_，趨利避害，不能因，趨利避害，不能因噎廢食。噎廢食。(2)制定符合本國利益的政策和法規(guī)，最大程度地

7、保證轉基因制定符合本國利益的政策和法規(guī)，最大程度地保證轉基因_的安全性。的安全性。滯后效應滯后效應多樣性多樣性穩(wěn)定性穩(wěn)定性社會輿論導向社會輿論導向技術和產品技術和產品七、禁止生物武器七、禁止生物武器1種類：種類：病菌、病毒、生化毒劑及經過病菌、病毒、生化毒劑及經過_的的致病菌。致病菌。2我國政府態(tài)度：我國政府態(tài)度：任何情況下不發(fā)展、任何情況下不發(fā)展、_、不儲存、不儲存生物武器，并反對生物武器及其技術和設備的擴散。生物武器，并反對生物武器及其技術和設備的擴散。基因重組基因重組不生產不生產1.(2016山東濟南市高三期末山東濟南市高三期末)限制性核酸內切酶、限制性核酸內切酶、 DNA 連接連接酶和

8、質粒是基因工程中常用的三種工具酶。酶和質粒是基因工程中常用的三種工具酶。( ) 2.DNA 連接酶可把目的基因與載體的黏性末端的堿基黏合連接酶可把目的基因與載體的黏性末端的堿基黏合，形成重組形成重組 DNA。( ) 3.Ecoli DNA 連接酶既可以連接平末端連接酶既可以連接平末端，又可以連接黏性又可以連接黏性末端。末端。( ) 4.Taq 酶是用酶是用 PCR 儀對儀對 DNA 分子擴增過程中常用的一種耐分子擴增過程中常用的一種耐高溫的高溫的 DNA 連接酶。連接酶。( ) 5.基因表達載體中含有啟動子和終止密碼?；虮磉_載體中含有啟動子和終止密碼。( ) 考點一考點一基因工程的操作工具基

9、因工程的操作工具1.與與 DNA 有關的四種酶有關的四種酶 比較項目比較項目限制酶限制酶DNA連接酶連接酶DNA聚合酶聚合酶解旋酶解旋酶作用底物作用底物作用部位作用部位形成產物形成產物DNA分子分子DNA分子片段分子片段脫氧核苷酸脫氧核苷酸DNA分子分子磷酸二酯磷酸二酯鍵鍵磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵 磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵堿基對間的堿基對間的氫鍵氫鍵黏性末端黏性末端或平末端或平末端形成重組形成重組DNA分子分子新的新的DNA分子分子形成單鏈形成單鏈DNA2.限制酶限制酶 (1)識別序列的特點：識別序列的特點：呈現堿基互補對稱。無論是奇數個堿基呈現堿基互補對稱。無論是奇數個堿基還是偶數個堿基還是偶數個堿

10、基，都可以找到一條中心軸線都可以找到一條中心軸線，如如，以中以中心線為軸心線為軸，兩側堿基互補對稱；兩側堿基互補對稱； =CCAGGGGTCC以以=AT為軸為軸，兩兩側堿基互補對稱。側堿基互補對稱。 4.載體載體 (1)條件與目的條件與目的 條件條件目的目的穩(wěn)定并能復制穩(wěn)定并能復制有一個至多個限制酶切割位點有一個至多個限制酶切割位點具有特殊的標記基因具有特殊的標記基因(2)作用作用 作為運載工具作為運載工具，將目的基因導入宿主細胞內。將目的基因導入宿主細胞內。 利用它在宿主細胞內對目的基因進行大量復制。利用它在宿主細胞內對目的基因進行大量復制。 目的基因穩(wěn)定存在且數量可擴大目的基因穩(wěn)定存在且數

11、量可擴大可攜帶多個或多種外源基因可攜帶多個或多種外源基因便于重組便于重組DNA的鑒定和選擇的鑒定和選擇 關于基因工程工具的幾個易錯點關于基因工程工具的幾個易錯點 (1)限制酶是一類酶限制酶是一類酶，而不是一種酶。而不是一種酶。 (2)限制酶的成分為蛋白質限制酶的成分為蛋白質， 其作用的發(fā)揮需要適宜的理化條其作用的發(fā)揮需要適宜的理化條件件，高溫、強酸或強堿均易使之變性失活。高溫、強酸或強堿均易使之變性失活。 (3)在切割目的基因和載體時要求用同一種限制酶在切割目的基因和載體時要求用同一種限制酶， 目的是產目的是產生相同的黏性末端或平末端。生相同的黏性末端或平末端。 (4)將一個基因從將一個基因從

12、 DNA 分子上切割下來分子上切割下來，需要切兩處需要切兩處，同時同時產生產生 4 個黏性末端或平末端。個黏性末端或平末端。 (1)圖圖 1 的一條脫氧核苷酸鏈中相鄰兩個堿基之間依次由的一條脫氧核苷酸鏈中相鄰兩個堿基之間依次由_連接。連接。 (2)若用限制酶若用限制酶 Sma完全切割圖完全切割圖 1 中的中的 DNA 片段片段，產生的產生的末端是末端是_末端末端，其產物長度為其產物長度為_。 (3)若圖若圖 1 中虛線方框內的堿基對被中虛線方框內的堿基對被 TA 堿基對替換堿基對替換，那么那么基因基因 D 就突變?yōu)榛蚓屯蛔優(yōu)榛?d。從雜合子中分離出圖。從雜合子中分離出圖 1 及其對應的及其

13、對應的DNA 片段片段，用限制酶用限制酶 Sma完全切割完全切割，產物中共有產物中共有_種不種不同長度的同長度的 DNA 片段。片段。 脫氧核糖、磷酸、脫氧核糖脫氧核糖、磷酸、脫氧核糖平平537 bp、790 bp、661 bp4(4)若將圖若將圖2中質粒和目的基因中質粒和目的基因D通過同種限制酶處理后進行通過同種限制酶處理后進行連接連接，形成重組質粒形成重組質粒，那么應選用的限制酶是那么應選用的限制酶是_。在導入重組質粒后在導入重組質粒后，為了篩選出含重組質粒的大腸桿菌為了篩選出含重組質粒的大腸桿菌，一，一般需要用添加般需要用添加_的培養(yǎng)基進行培養(yǎng)。經檢測的培養(yǎng)基進行培養(yǎng)。經檢測，部分含有重

14、組質粒的大腸桿菌菌株中目的基因部分含有重組質粒的大腸桿菌菌株中目的基因 D 不能正確不能正確表達表達，其最可能的原因是其最可能的原因是_。 BamH抗生素抗生素B同種限制酶切割形成的末端相同，部分目的基因同種限制酶切割形成的末端相同，部分目的基因D與質與質粒反向連接粒反向連接解析解析: (1)一條脫氧核苷酸鏈中相鄰的兩個堿基之間是通過一條脫氧核苷酸鏈中相鄰的兩個堿基之間是通過“脫氧核糖脫氧核糖磷酸磷酸脫氧核糖脫氧核糖”相連的，要注意與兩條相連的，要注意與兩條脫氧核苷酸鏈的相鄰堿基之間通過氫鍵相連進行區(qū)分。脫氧核苷酸鏈的相鄰堿基之間通過氫鍵相連進行區(qū)分。(2)從從Sma 的識別序列和切點可見，其

15、切割后產生的是平末端，的識別序列和切點可見，其切割后產生的是平末端，圖圖1中中DNA片段有片段有Sma 的兩個識別序列，故切割后產生的的兩個識別序列，故切割后產生的產物長度為產物長度為537(5343)bp、790(79633)bp和和661(6583)bp三種。三種。(3)圖示方框內發(fā)生堿基的替換后，形成的圖示方框內發(fā)生堿基的替換后，形成的d基基因失去了因失去了1個個Sma的識別序列，故的識別序列，故D基因、基因、d基因用基因用Sma完全切割后產物中除原有的完全切割后產物中除原有的3種長度的種長度的DNA片段外，還增加片段外，還增加一種一種(537790)bp的的DNA片段。片段。(4)目的

16、基因的兩端都有目的基因的兩端都有BamH的識別序列，質粒的啟動子的識別序列，質粒的啟動子后抗生素后抗生素A抗性基因上也有抗性基因上也有BamH 的識別序列，故應選用的識別序列，故應選用的限制酶是的限制酶是BamH，此時抗生素，此時抗生素B抗性基因作為標記基因，抗性基因作為標記基因，故篩選時培養(yǎng)基中要添加抗生素故篩選時培養(yǎng)基中要添加抗生素B。若重組質粒已導入了受體。若重組質粒已導入了受體細胞卻不能表達，很可能是因為用同種限制酶切割后，目的細胞卻不能表達，很可能是因為用同種限制酶切割后，目的基因和質粒有兩種連接方式，導入受體細胞的重組質粒是目基因和質粒有兩種連接方式，導入受體細胞的重組質粒是目的基

17、因和質粒反向連接形成的。的基因和質粒反向連接形成的。考點二考點二基因工程的基本操作程序和應用基因工程的基本操作程序和應用1.目的基因的獲取目的基因的獲取 (1)直接分離法直接分離法 從基因文庫（基因組文庫或從基因文庫（基因組文庫或cDNA文庫）中獲取文庫）中獲取利用利用PCR技術擴增技術擴增 (2)人工合成法人工合成法 化學合成法：針對已知核化學合成法：針對已知核苷酸序列的較小基因苷酸序列的較小基因逆轉錄法：以逆轉錄法：以RNA為模板為模板，在反轉錄酶的作用下人工合成在反轉錄酶的作用下人工合成 2.基因表達載體的構建基因表達載體的構建 (1)基因表達載體的組成及作用基因表達載體的組成及作用 (

18、2)基因表達載體的構建過程基因表達載體的構建過程 3.將目的基因導入受體細胞將目的基因導入受體細胞 生物種類生物種類植物植物動物動物微生物微生物常用方法常用方法受體細胞受體細胞轉化過程轉化過程農桿菌轉化法農桿菌轉化法顯微注射技術顯微注射技術感受態(tài)細胞法感受態(tài)細胞法體細胞體細胞受精卵受精卵原核細胞原核細胞將目的基因插入將目的基因插入到到Ti質粒的質粒的TDNA上上轉入轉入農桿菌農桿菌導入植導入植物細胞物細胞整合到整合到受體細胞的染色受體細胞的染色體體DNA上上表達表達將含有目的基將含有目的基因的表達載體因的表達載體提純提純取卵取卵(受受精卵精卵)顯微注顯微注射射受精卵發(fā)受精卵發(fā)育育獲得具有獲得具

19、有新性狀的動物新性狀的動物Ca2處理細胞處理細胞感受態(tài)細胞感受態(tài)細胞重組重組表達載體表達載體DNA分分子與感受態(tài)細胞混子與感受態(tài)細胞混合合感受態(tài)細胞吸感受態(tài)細胞吸收收DNA分子分子4.目的基因的檢測與鑒定目的基因的檢測與鑒定 基因工程操作過程中的幾個易錯點基因工程操作過程中的幾個易錯點 (1)目的基因的插入位點不是隨意的目的基因的插入位點不是隨意的： 基因表達需要啟動子與： 基因表達需要啟動子與終止子的調控終止子的調控，所以目的基因應插入到啟動子與終止子之間所以目的基因應插入到啟動子與終止子之間的部位。的部位。 (2)基因工程操作過程中只有第三步基因工程操作過程中只有第三步(將目的基因導入受體

20、細將目的基因導入受體細胞胞)沒有堿基互補配對現象沒有堿基互補配對現象： 第一步存在逆轉錄法獲得： 第一步存在逆轉錄法獲得 DNA，第二步存在黏性末端連接現象第二步存在黏性末端連接現象，第四步存在檢測分子水平雜第四步存在檢測分子水平雜交。交。 1.(2015高考四川卷高考四川卷，9，11 分分)將蘇云金桿菌將蘇云金桿菌 Bt 蛋白的基因蛋白的基因導入棉花細胞中導入棉花細胞中，可獲得抗棉鈴蟲的轉基因棉可獲得抗棉鈴蟲的轉基因棉，其過程如下其過程如下圖所示圖所示(注：農桿菌中注：農桿菌中 Ti 質粒上只有質粒上只有 TDNA 片段能轉移到片段能轉移到植物細胞中植物細胞中)。 (1)過程過程需用同種需用

21、同種_酶對含酶對含 Bt 基因的基因的DNA 和和 Ti 質粒進行質粒進行酶切。為將過程酶切。為將過程獲得的含重組質粒的獲得的含重組質粒的農桿菌篩選出來，應使用農桿菌篩選出來，應使用_培養(yǎng)基。培養(yǎng)基。 (2)過程過程中將棉花細胞與農桿菌混合后共同培養(yǎng)中將棉花細胞與農桿菌混合后共同培養(yǎng)，旨在讓旨在讓_進入棉花細胞；除盡農桿菌后進入棉花細胞；除盡農桿菌后，還須轉接到還須轉接到含卡那霉素的培養(yǎng)基上繼續(xù)培養(yǎng)含卡那霉素的培養(yǎng)基上繼續(xù)培養(yǎng)，目的是目的是_。 限制性核酸內切限制性核酸內切選擇選擇TDNA篩選獲得篩選獲得TDNA片段的植物細胞片段的植物細胞(3)若過程若過程僅獲得大量的根僅獲得大量的根，則應在

22、培養(yǎng)基中增加則應在培養(yǎng)基中增加_以獲得芽；部分接種在無激素培養(yǎng)以獲得芽；部分接種在無激素培養(yǎng)基上的芽也能長根基上的芽也能長根，原因是原因是_。 (4)檢驗轉基因棉的抗蟲性狀檢驗轉基因棉的抗蟲性狀，常用方法是常用方法是_。種植轉基因抗蟲棉能減少種植轉基因抗蟲棉能減少_的使用的使用，以減輕環(huán)境以減輕環(huán)境污染。污染。 細胞分裂素濃度細胞分裂素濃度芽頂端合成的生長素向基部運輸，促進根的分化芽頂端合成的生長素向基部運輸，促進根的分化投放棉鈴蟲投放棉鈴蟲農藥農藥解析解析: (1)切割目的基因和載體應使用同種限制性核酸內切酶切割目的基因和載體應使用同種限制性核酸內切酶,篩選細菌應使用選擇培養(yǎng)基。篩選細菌應使

23、用選擇培養(yǎng)基。(2)農桿菌轉化法的原理是農桿農桿菌轉化法的原理是農桿菌感染植物時，菌感染植物時，Ti質粒上的質粒上的TDNA片段能夠轉移并整合到植片段能夠轉移并整合到植物細胞的染色體物細胞的染色體DNA上。因為上。因為TDNA上具有卡那霉素抗性基上具有卡那霉素抗性基因因,所以可用含卡那霉素的培養(yǎng)基篩選出獲得所以可用含卡那霉素的培養(yǎng)基篩選出獲得TDNA片段的植片段的植物細胞。物細胞。(3)植物組織培養(yǎng)過程中植物組織培養(yǎng)過程中,可加入激素調節(jié)植物細胞的可加入激素調節(jié)植物細胞的脫分化和再分化。生長素用量比細胞分裂素用量，比值高時脫分化和再分化。生長素用量比細胞分裂素用量，比值高時,有利于根的分化、抑

24、制芽的形成有利于根的分化、抑制芽的形成;比值低時比值低時,有利于芽的分化、有利于芽的分化、抑制根的形成。幼嫩的芽頂端可以產生生長素并向基部運輸抑制根的形成。幼嫩的芽頂端可以產生生長素并向基部運輸,促進根的分化，故芽在無激素的培養(yǎng)基中也可以生根。促進根的分化，故芽在無激素的培養(yǎng)基中也可以生根。(4)在在個體水平上檢測抗蟲棉時可在抗蟲棉上投放害蟲來判斷其是個體水平上檢測抗蟲棉時可在抗蟲棉上投放害蟲來判斷其是否具有抗蟲的性狀；抗蟲棉因具有抗蟲性狀，故可減少農藥否具有抗蟲的性狀；抗蟲棉因具有抗蟲性狀，故可減少農藥的使用，以減輕環(huán)境污染。的使用，以減輕環(huán)境污染。(1)htPA 基因與載體用基因與載體用_

25、切割后切割后，通過通過 DNA 連接酶連接連接酶連接，以構建重組表達載體。檢以構建重組表達載體。檢測目的基因是否已插入受體細胞測目的基因是否已插入受體細胞 DNA，可采用可采用_技術。技術。 (2)將重組表達載體導入受精卵將重組表達載體導入受精卵常用的方法是常用的方法是_。為了獲得母羊為了獲得母羊，移植前需對已成功轉入目的基因的胚胎進行移植前需對已成功轉入目的基因的胚胎進行_。利用胚胎分割和胚胎移植技術可獲得多個。利用胚胎分割和胚胎移植技術可獲得多個轉基因個體轉基因個體，這體現了早期胚胎細胞的這體現了早期胚胎細胞的_。 (3)若在轉若在轉 htPA 基因母羊的羊乳中檢測到基因母羊的羊乳中檢測到

26、_,說明目的基因成功表達。說明目的基因成功表達。 同種限制性核酸內切酶同種限制性核酸內切酶(或同種限制酶或同種限制酶)DNA分子雜交分子雜交(或核酸探針或核酸探針)顯微注射法顯微注射法性別鑒定性別鑒定全能性全能性htPA(或人組織纖溶酶原激活物或人組織纖溶酶原激活物)解析解析: (1)用同種限制性核酸內切酶對目的基因和載體進行切用同種限制性核酸內切酶對目的基因和載體進行切割割,以形成相同的黏性末端。檢測目的基因是否已插入受體細以形成相同的黏性末端。檢測目的基因是否已插入受體細胞胞DNA，常用，常用DNA分子雜交技術。分子雜交技術。(2)將重組表達載體導入將重組表達載體導入受精卵受精卵(動物細胞

27、動物細胞)常用的方法是顯微注射法。為了獲得母羊常用的方法是顯微注射法。為了獲得母羊,需要對胚胎進行性別鑒定。利用胚胎分割和胚胎移植技術可需要對胚胎進行性別鑒定。利用胚胎分割和胚胎移植技術可獲得多個轉基因個體，依據的原理是早期胚胎細胞的全能性。獲得多個轉基因個體，依據的原理是早期胚胎細胞的全能性。(3)目的基因成功表達的標志是在轉基因母羊的羊乳中檢測到目的基因成功表達的標志是在轉基因母羊的羊乳中檢測到htPA，即人組織纖溶酶原激活物。，即人組織纖溶酶原激活物?？键c三考點三蛋白質工程蛋白質工程蛋白質工程與基因工程的比較蛋白質工程與基因工程的比較 (1)區(qū)別區(qū)別 項目項目蛋白質工程蛋白質工程基因工程

28、基因工程過程過程預期蛋白質功能預期蛋白質功能設計預設計預期的蛋白質結構期的蛋白質結構推測應推測應有的氨基酸序列有的氨基酸序列找到相找到相對應的脫氧核苷酸序列對應的脫氧核苷酸序列獲取目的基因獲取目的基因基因基因表達載體的構建表達載體的構建將將目的基因導入受體細目的基因導入受體細胞胞目的基因的檢測目的基因的檢測與鑒定與鑒定項目項目蛋白質工程蛋白質工程基因工程基因工程實質實質結果結果定向改造或生產人類所需定向改造或生產人類所需的蛋白質的蛋白質定向改造生物的遺傳特定向改造生物的遺傳特性，以獲得人類所需的性，以獲得人類所需的生物類型和生物產品生物類型和生物產品可生產自然界沒有的蛋白可生產自然界沒有的蛋白

29、質質只能生產自然界已有的只能生產自然界已有的蛋白質蛋白質(2)聯系聯系 蛋白質工程是在基因工程的基礎上蛋白質工程是在基因工程的基礎上，延伸出來的第二代基延伸出來的第二代基因工程。因工程。 基因工程中所利用的某些酶需要通過蛋白質工程進行修基因工程中所利用的某些酶需要通過蛋白質工程進行修飾、改造。飾、改造。 (2015高考全國卷高考全國卷，40，15 分分)已知生物體內有一種蛋白質已知生物體內有一種蛋白質(P)，該蛋白質是一種轉運蛋白該蛋白質是一種轉運蛋白，由由 305 個氨基酸組成。如果個氨基酸組成。如果將將 P 分子中分子中 158 位的絲氨酸變成亮氨酸位的絲氨酸變成亮氨酸，240 位的谷氨酰

30、胺位的谷氨酰胺變成苯丙氨酸變成苯丙氨酸，改變后的蛋白質改變后的蛋白質(P1)不但保留不但保留 P 的功能的功能，而而且具有了酶的催化活性。回答下列問題：且具有了酶的催化活性?；卮鹣铝袉栴}： (1)從上述資料可知從上述資料可知，若要改變蛋白質的功能若要改變蛋白質的功能，可以考慮對蛋可以考慮對蛋白質的白質的_進行進行改造。改造。 氨基酸序列氨基酸序列(或結構或結構)(其他合理答案也可其他合理答案也可)(2)以以 P 基因基因序列為基礎，獲得序列為基礎，獲得 P1基因的途徑有修飾基因的途徑有修飾_基因或合成基因或合成_基因。所獲得的基因表達時基因。所獲得的基因表達時是遵循中心法則的是遵循中心法則的，

31、中心法則的全部內容包括中心法則的全部內容包括_的復制的復制，以及遺傳信息在不同分以及遺傳信息在不同分子之間的流動子之間的流動，即：即：_。 PP1DNA和和RNA(或遺傳物質或遺傳物質)DNARNA、RNADNA、RNA蛋白質蛋白質(或轉錄、逆或轉錄、逆轉錄、翻譯轉錄、翻譯)(3)蛋白質工程也被稱為第二代基因工程蛋白質工程也被稱為第二代基因工程， 其基本途徑是從預其基本途徑是從預期蛋白質功能出發(fā)期蛋白質功能出發(fā)，通過通過_和和_，進而確定相對應的脫氧核苷酸序進而確定相對應的脫氧核苷酸序列列，據此獲得基因據此獲得基因，再經表達、純化獲得蛋白質再經表達、純化獲得蛋白質，之后還需之后還需要對蛋白質的

32、生物要對蛋白質的生物_進行鑒定。進行鑒定。 設計蛋白質的結構設計蛋白質的結構推測氨基酸序列推測氨基酸序列功能功能解析解析: (1)從題中所述資料可知，將從題中所述資料可知，將P分子中分子中158位的絲氨酸變位的絲氨酸變成亮氨酸，成亮氨酸，240位的谷氨酰胺變成苯丙氨酸后，該蛋白質的位的谷氨酰胺變成苯丙氨酸后，該蛋白質的功能發(fā)生了改變，此過程是通過對構成蛋白質的氨基酸的排功能發(fā)生了改變，此過程是通過對構成蛋白質的氨基酸的排列順序進行改造，進而改變了蛋白質的結構，從而改變了蛋列順序進行改造，進而改變了蛋白質的結構，從而改變了蛋白質的功能。白質的功能。(2)在蛋白質工程中，目的基因可以以在蛋白質工程

33、中，目的基因可以以P基因序基因序列為基礎，對生物體內原有列為基礎，對生物體內原有P基因進行修飾，也可以通過人工基因進行修飾，也可以通過人工合成法合成新的合成法合成新的P1基因。中心法則的內容如下圖所示：基因。中心法則的內容如下圖所示：由圖可知，中心法則的全部內容包括：由圖可知，中心法則的全部內容包括：DNA以自身為模板進以自身為模板進行的復制，行的復制，DNA通過轉錄將遺傳信息傳遞給通過轉錄將遺傳信息傳遞給RNA，最后，最后RNA通過翻譯將遺傳信息表達成蛋白質；在某些病毒中通過翻譯將遺傳信息表達成蛋白質；在某些病毒中RNA可自可自我復制我復制(如煙草花葉病毒等如煙草花葉病毒等)，在某些病毒中能以，在某些病毒中能以RNA為模板為模板逆轉錄合成逆轉錄合成DNA(如如HIV)，這是對中心法則的補充。，這是對中心法則的補充。(3)蛋白蛋白質工程的基本途徑是預期蛋白質功能質工程的基本途徑是預期蛋白質功能設計預期的蛋白質結設計預期的蛋白質結構構推測應有的氨基酸序列推測應有的氨基酸序列合成合成DNA表達出蛋白質，經表達出蛋白質，經過該過程得到的蛋白質，需要對其生物功能進行鑒定，以保過該過程得到的蛋白質，需要對其生物功能進行鑒定，以保證其發(fā)揮正常作用。證其發(fā)揮正常作用。