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大连市第十二中学选修三基因工程复习1第一章基因工程和蛋白质工程考纲要求：1、基因工程的诞生Ⅰ2、基因工程的原理及技术Ⅱ3、基因工程的应用Ⅱ4、蛋白质工程Ⅰ知识梳理：一、基因工程的概念基因工程是指，进行严格的设计，通过，赋予生物以，创造出。基因工程是在水平上进行设计和施工的，又叫做。（一）基因工程的基本工具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，并且使每一条链中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：等。2.“分子缝合针”——（1）功能：缝合。（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。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）载体具备的条件：①。②。③（2）最常用的载体是,它是一种裸露的、结构简单的、独立于之外，并具有能力的双链分子。（3）其它载体：(二)基因工程的基本操作程序第一步：1.目的基因主要是指：。2.方法：限制酶运载体①直接分离法：供体细胞中的DNA→DNA片段→受体细胞→DNA片段扩增→含目的基因的细胞→目的基因②反转录法：逆转录合成大连市第十二中学选修三基因工程复习2mRNA→单链DNA→双链DNA③人工合成法：第二步：1.目的：使目的基因在受体细胞中，并且可以，使目的基因能够。2.组成：＋++标记基因的作用：是为了鉴定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。常用的标记基因是。第三步：_1.转化的概念：是目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持的过程。2.常用的转化方法：将目的基因导入植物细胞：采用最多的方法是，其次还有和等。受体细胞可以是卵细胞（受精卵）、体细胞（经组织培养成为完整个体）将目的基因导入动物细胞：最常用的方法是。此方法的受体细胞多是。将目的基因导入微生物细胞：感受态细胞法：用处理大肠杆菌，使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态。3.重组细胞导入受体细胞后，筛选含有基因表达载体受体细胞的依据是标记基因是否表达。第四步：1.首先要检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了，方法是采用。2.其次还要检测目的基因是否转录出了，方法是采用。3.最后检测目的基因是否翻译成，方法是从转基因生物中提取蛋白质，用相应的抗体进行。4.有时还需进行个体生物学水平的鉴定。方法。（三）基因工程的应用1.植物基因工程：抗虫、抗病、抗逆转基因植物，利用转基因改良植物的品质。2.动物基因工程：提高动物生长速度、改善畜产品品质、用转基因动物生产药物。3.基因治疗：把导入病人体内，使该基因表达产物发挥作用。（四）蛋白质工程的概念、基本途径蛋白质工程是指关系作为基础，通过或，对现有蛋白质进行改造，或制造一种，以满足人类的生产和生活的需求。（基因工程在原则上只能生产的蛋白质）基本途径：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知识拓展：DNA探针技术又称分子杂交技术，是利用DNA分子的变性、复性以及碱基互补配对的大连市第十二中学选修三基因工程复习3高度精确性，对某一特异性DNA序列进行探查的新技术。DNA探针是利用同位素、生物素等标记的特定DNA片断，该片断可大至寄生虫基因组DNA，小至20个碱基。当DNA探针与待测的非标记单链DNA（或RNA）按碱基顺序互补结合时，以氢健将2条单链连接而形成标记DNA-DNA（或标记DNA-RNA）的双链杂交分子。将未配对结合的核苷酸溶解后用检测系统（放射自显影或酶检测等）检测杂交反应结果。由于DNA分子碱基互补的精确性，单连DNA探针仅与样品中变性处理的DNA单链出现配对杂交，由此决定了探针的特异性；用放射性同位素（如32P）或生物素标记探针，使杂交试验同时具有高度的敏感性。练习：１、豇豆对多种害虫具有抗虫能力，根本原因是豇豆体内具有胰蛋白酶抑制剂基因(CpTI基因)。科学家将其转移到水稻体内后，却发现效果不理想，主要原因是CpTI蛋白质的积累量不足。经过在体外对CpTI基因进行了修饰后，CPTI蛋白质在水稻中的积累量就得到了提高。修饰和表达过程如下图所示：请根据以上材料，回答下列问题：(1)CpTI基因是该基因工程中的基因，“信号肽，序列及“内质网滞留信号”序列的基本组成单位是。在①过程中，首先要用酶切开，暴露出，再用酶连接。(2)在该基因工程中，供体细胞是，受体细胞是。(3)②过程称为。(4)检测修饰后的CpTI基因是否表达的最好方法是。（5）与杂交育种、诱变育种相比，通过基因工程来培育新品种的主要优点是和。２、番茄果实成熟过程中，某种酶（PG）开始合成并显著增加，促使果实变红变软。但不利于长途运输和长期保鲜。科学家利用反义RNA技术（见图解），可有效解决此问题。该技术的核心是，从番茄体细胞中获得指导PG合成的信使RNA，继而以该信使RNA为模板人工合成反义基因并将之导入离体番茄体细胞，经组织培养获得完整植株。新植株在果实发育过程中，反义基因经转录产生的反义RNA与细胞原有mRNA（靶mRNA）互补形成双链RNA，阻止靶mRNA进一步翻译形成PG，从而达到抑制果实成熟的目的。请结合图解回答：（1）反义基因像一般基因一样是一段双链的DNA分子，合成该分子的第一条链时，使用的模板是细胞质中的信使RNA，原料是四种，所用的酶是大连市第十二中学选修三基因工程复习4。（2）开始合成的反义基因第一条链是与模板RNA连在一起的杂交双链，通过加热去除RNA，然后再以反义基因第一条链为模板合成第二条链，这样一个完整的反义基因被合成。若要以完整双链反义基因克隆成百上千的反义基因，所用复制方式为。（3）如果指导番茄合成PG的信使RNA的碱基序列是—A—U—C—C—A—G—G—U—C—，那么，PG反义基因的这段碱基对序列是。（4）将人工合成的反义基因导入番茄叶肉细胞原生质体的运输工具是，该目的基因与运输工具相结合需要使用的酶有，在受体细胞中该基因指导合成的最终产物是。３、随着科学技术的发展，化学农药的产量和品种逐年增加，但害虫的抗药性也不断增强，对农作物危害仍然很严重。如近年来，棉铃虫在我国大面积暴发成灾，造成经济损失每年达100亿以上。针对这种情况，江苏农科院开展“转基因抗虫棉”的科技攻关研究，成功地将某种能产生抗虫毒蛋白细菌的抗虫基因导入棉花细胞中，得到的棉花新品种对棉铃虫的毒杀效果高达80%以上。就以上材料，分析回答：（1）抗虫基因之所以能接到植物体内去，原因是___________________。（2）“转基因抗虫棉”具有抗害虫的能力，这表明棉花体内产生了抗虫的_____________物质。这个事实说明，害虫和植物共用一套_____________，蛋白质合成的方式是_____________的。（3）“转基因抗虫棉”抗害虫的遗传信息传递过程可表示为___________________。（4）该项科技成果在环境保护上的作用是___________________。（5）科学家预言，此种“转基因抗虫棉”独立种植若干代以后，也将出现不抗虫的植株，此现象来源于___________。答案：1）脱氧核苷酸；逆转录酶（2）半保留复制（3）—T—A—G—G—T—C—C—A—G——A—T—C—C—A—G—G—T—C—（4）质粒（或运载体、病毒）；限制性内切酶和DNA连接酶；（反义）RNA２、（1）目的四种脱氧核苷酸限制性内切酶黏性末端（2）豇豆细胞水稻细胞（3）转录（4）让多种害虫吞食水稻叶片（５）目的明确，培育周期短。（６）可以让人类获得具有优良品质的作物，如蛋白质含量更高、抗逆性更强；打破传统育种界限，如植物表达微生物的抗虫性状。弊：转基因农作物也可能变异成为对人类或环境有害的物种，如抗逆性极强的“超级杂草”；造成基因污染；影响食品安全。３、（1）细菌与棉花的DNA结构相同（2）毒蛋白遗传密码相同（3）DNA（基因）→RNA→蛋白质（4）减少农药对环境的污染，保护生态环境或生态平衡（5）基因突变