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11.34基因工程的应用和蛋白质工程的崛起导学案07普理课型：复习制作人：孔凡和审核人：张法银使用时间：6月26日学习目标：1.列举基因工程在植物、动物、微生物方面的具体作用。2.举例说明基因工程在动物方面的发展前景。3.应用基因工程的内容解决有关基因治疗的知识。4.简述蛋白质工程的实质及基因工程生产的蛋白质种类。5.解释蛋白质工程的基本原理及基本途径。6.分析蛋白质工程将来的发展前景。学习重点：基因工程在农业和医疗等方面的应用。DNA重组技术所需要的三种基本工具的作用。一．导学过程：（一）课前预习植物基因工程技术主要用于_____________________________________________________________________1.抗虫转基因植物（1）抗虫转基因植物的发展前景从某些生物中分离出具有______活性的基因，将其导入作物中，使其具有______，已成为防治作物害虫的发展趋势。（2）用于杀虫的基因Bt毒蛋白基因：来源：__________________________________________________原理：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________蛋白酶抑制剂基因：原理：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________淀粉酶抑制剂基因：原理：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________植物凝集素基因：原理：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________2.抗病转基因植物引起植物生病的微生物称为______微生物，主要由病毒、真菌和细菌等。抗病转基因植物所采用的基因：使用最多的是病毒_________基因和病毒的________基因；抗真菌转基因植物中可使用的基因有______酶基因和__________基因。3.其它抗逆转基因植物目前科学家正在利用一些可以调节细胞______的基因，来提高农作物的抗盐碱和抗干旱的能力。将鱼的___________基因导入烟草和番茄，使烟草和番茄的耐寒能力均有提高。将抗除草剂基因导入农作物，喷洒除草剂时，杀死田间杂草而不损伤作物。4.利用转基因改良植物的品质将含人体必需氨基酸多的蛋白质编码基因，导入植物中，或者改变这些氨基酸合成途径中某些关键酶的活性，以提高氨基酸的含量。我国科学家将富含赖氨酸的蛋白质编码基因导入玉米，获得的转基因玉米中赖氨酸的含量比对照提高30%。我国科学家将控制番茄果实成熟的基因导入番茄，获得转基因延熟番茄。我国科学家还成功地将与植物花青素代谢有关的基因导入花卉植物矮牵牛中，转基因矮牵牛呈现出自然界没有的颜色变异。动物基因工程技术1.用于提高动物生长速度由于外源__________基因的表达可以使转基因动物生长得更快，因此，科学家将这类基因导入动物体内，以提高动物的生长速率。2.用于改善畜产品的品质有些人对牛奶中的乳糖不能完全消化或食用后会出现不适症状，科学家将__________基因导入奶牛基因组，使获得的转基因牛分泌的乳汁，在其它营养成分不受影响的情况下，乳糖的含量大大降低。3.用转基因动物生产药物科学家将药用蛋白基因与____________的启动子等调控组件重组在一起，通过显微注射等方法，导入哺乳动物的受精卵中，然后，将受精卵送入母体内，使其发育成转基因动物。转基因能动物进入泌乳期以后，可以通过分泌的乳汁来生产所需要的药品，因而称为_________反应器或________反应器。目前，科学家已在牛和山羊等动物乳腺生物反应器中表达出了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素和α-抗胰蛋白酶。4.用转基因动物作器官移植的供体人体移植器官短缺是一个世界性难题。科学家设想用小型猪的器官来解决人类器官的来源问题。实现这一目标的最大难题是__________。科学家试图将器官供体基因组导入某种_________，以抑制抗原决定基因组的表达，或设法除去抗原决定基因，再结合_________，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。5.生产基因工程药品自20世纪80年代初，第一种基因工程药物——重组__________投放市场以来，利用转基因的工程菌生产的药物已有60多种。这些药物包括细胞因子、抗体、疫苗、激素等。这些药物可以用来预防和治疗人类肿瘤、心血管疾病、遗传病、可种传染病、糖尿病、类风湿等疾病。基因治疗21.定义基因治疗是把______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。2.操作类型（1）体外基因治疗先从病人体内获得某种细胞，例如T淋巴细胞，进行培养，然后，在体外完成________，再筛选成功转移的细胞______培养，最后重新输入患者体内。体外基因治疗操作复杂，但效果较为可靠。（2）体内基因治疗直接向人体组织细胞中转移______的治病方法叫做体内基因治疗。蛋白质工程崛起的缘由基因工程在原则上只能生产自然界________的蛋白质，这些天然蛋白质是生物在长期_____过程中形成的，它们的结构和功能符合__________生存的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。蛋白质工程的基本原理1.蛋白质工程的目标根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行分子设计。2.蛋白质工程的基本途径由于_____决定蛋白质，因此，要对蛋白质的结构进行设计改造，最终还必须通过改变_____结构来完成。天然蛋白质合成的过程（按照中心法则进行）：基因表达（____和____）形成________序列的多肽链形成具有高级结构的______行使生物功能转录翻译加工折叠基因DNA____________序列多肽链_______三维结构生物功能中心法则蛋白质工程的基本途径是：预期的蛋白质功能设计预期的蛋白质____推测应有的_______序列找到相对应的__________序列推理、合成DNA分子设计基因DNA_______序列多肽链______三维结构预期功能3.蛋白质工程概念以蛋白质分子的__________及其与生物_____的关系为基础，通过基因_____或基因_____，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。蛋白质工程是在_____工程的基础上，延伸出来的第二代_____工程，是包含多学科的综合科技工程领域。蛋白质工程的进展和前景1.科学家通过对胰岛素的改造，以使其成为速效型药品。2.生物和材料科学家正积极探索将蛋白质工程应用于微电子方面。用蛋白质工程方法制成的电子元件，具有体积小、耗电少和效率高的特，因此有极为广阔的发展前景。3.蛋白质工程目前成功的例子不多，主要是因为蛋白质发挥功能必须依赖于正确的__________，这种__________十分复杂，而目前科学家对大多数蛋白质的__________的了解还很不够。二、达标检测：1．若利用基因工程技术培育能固氮的水稻新品种，其在环保上的重要意义是A．减少氮肥的使用量，降低生产成本B．减少氮肥的使用量，节约能源C．避免氮肥过多引起环境污染D．改良土壤结构2．基因治疗是指A.对有基因缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复正常，达到治疗疾病的目的B.把健康的外源基因导入到有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的C.运用人工诱变的方法，使有基因缺陷的细胞发生基因突变恢复正常D.运用基因工程技术，把有缺陷的基因切除，达到治疗疾病的目的3．疗白化病、苯丙酮尿症等人类遗传病的根本途径是A．口服化学药物B．注射化学药物C.采用基因疗法替换致病基因D.利用辐射或药物诱发致病基因突变4．上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋白的转基因牛，他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高30多倍，转基因动物是指A.提供基因的动物B.基因组中增加外源基因的动物C.能产生白蛋白的动物D.能表达基因信息的动物5．在基因诊断技术中，所用的探针DNA分子中必须存在一定量的放射性同位素，后者的作用是A．为形成杂交的DNA分子提供能量B．引起探针DNA产生不定向的基因突变C.作为探针DNA的示踪元素D．增加探针DNA的分子量6．诊断苯丙酮尿症所用的探针是A．32P半乳糖甘转移酶基因B．荧光标记的苯丙氨酸羧化酶C.荧光标记的β—珠蛋白基因D．3H苯丙氨酸羧化酶基因7．基因工程生产胰岛素的主要原因是A.工艺简单，容易操作B.生产量大，价格较低C.所生产的胰岛素可以用于口服D.所生产的胰岛素疗效大大提高８．75年，科学家用基因工程的方法创造出了一种能分解石油的“超级细菌”，下列关于此种细菌的说法正确的是A.与一般细菌相比它体积特别巨大B.它是现在唯一能分解石油的细菌C.它同时能分解石油中的四种烃类D.与一般细菌相比，它繁殖速度极快９．下说法正确的是A．所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列B．质粒是基因工程中惟一的运载体C．运载体必须具备的条件之一是：具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接D．基因治疗主要是对有缺陷的细胞进行修复1０．用于鉴定转化于细胞是否含重组DNA的最常用方法是A．抗药性选择B．分于杂交选择C．RNA反转录D．免疫学方法311．（05江苏）能够使植物体表达动物蛋白的育种方法是A．单倍体育种B．杂交育种C．基因工程育种D．多倍体育种12．下列育种需要使用生物工程技术的是（多选）A．高产青霉素菌株B.能分泌含抗体的乳汁的母牛C.生长较快的鲤鲫鱼D.利于贮藏的白菜—甘蓝13．下列关于基因工程成果的概述，正确的是（多选）A．在医药卫生方面，主要用于诊断治疗疾病B．在农业上主要是培育高产．稳产．品质优良和具有抗性的农作物C．在畜牧养殖业上培育出了体型巨大．品质优良的动物D．在环境保护方面主要用于环境监测和对污染环境的净化14．用现代生物技术培育生物新品种，其优越性在于（多选）A．克隆技术可以快速繁殖优良形状的家畜B．现代转基因生物技术可以迅速改变生物的基因组成C．现代生物技术可以迅速使新品种形成群落D．现代生物技术可以克服远源杂交不亲和的障碍15．蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是A．氨基酸结构B．蛋白质空间结构C．肽链结构D．基因结构16．科学家将β干扰素基因进行定点突变导入大肠杆菌表达，使干扰素第17位的半胱氨酸改变成丝氨酸，结果大大提高β-干扰素的抗病性活性，并且提高了储存稳定性，该生物技术为A．基因工程B．蛋白质工程C．基因突变D．细胞工程17.已知有三种氨基酸的密码子是甲硫氨酸（AUG）、色氨酸（UGG）、苯丙氨酸（UUU或UUC）。某多肽链的一段氨基酸序列是：…-甲硫氨酸-色氨酸-苯丙氨酸-色氨酸-…（1）怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序列？请把相应的键击序列写出来。（2）确定目的基因的碱基序列后，怎样才能合成或改造目的基因（DNA）？三、作业布置：请同学们完成课后基