专题32 基因工程(选修3)学生版

这是一份专题32 基因工程(选修3)学生版，共17页。
专题32基因工程
考点
知识内容
考试属性及要求
加试
一、基因工程
1.工具酶的发现和基因工程的诞生
2.基因工程的原理和技术
3.基因工程的应用
4.活动：提出生活中的疑难问题，设计用基因工程技术解决的方案
a
b
a
c
一、基因工程的含义与工具
1、基因工程的诞生条件
基因工程诞生的理论基础：DNA是生物遗传物质的发现；DNA双螺旋结构的确立；遗传信息传递方式的认定(中心法则的确定和遗传密码的破译)。
基因工程诞生的技术保障：限制性核酸内切酶、DNA连接酶、质粒载体的发现与应用。
2、基因工程与遗传工程
基因工程是狭义的遗传工程。广义的遗传工程泛指把一种生物的 (细胞核、染色体、脱氧核糖核酸等)移到另一种生物的 中去，并使这种遗传物质所带的遗传信息在受体细胞中 。
3、基因工程的核心是 。
4、基因工程的工具
（1）限制性核酸内切酶(限制酶)
①来源：主要是从 (如细菌)中分离纯化出来的。迄今为止已从300多种不同微生物中分离出约4000多种限制酶。
②本质：
③切割化学键：识别并切开每条链中两个相邻脱氧核苷酸之间的 。
④作用及特点：催化作用，用于DNA分子的切割，可重复利用，具有专一性(特异性)，识别双链DNA分子内一小段特殊的 ，在特定位点切割。
⑤结果：形成 或 。粘性末端是限制性核酸内切酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA的两条链分别切开时形成的；平末端是限制性核酸内切酶在它识别序列的中心轴线处将DNA的两条链分别切开形成的。
（2）DNA连接酶
①功能：将具有 的2个DNA片段连接起来。
将两个来源不同的DNA用相同的限制性核酸内切酶切割，形成相同的粘性末端。DNA连接酶能催化磷酸与脱氧核糖之间的化学键的形成，将两个DNA末端的缝隙“缝合”起来。(形成 )
②种类：根据DNA连接酶的来源，可分为两类：
常用类型
E•coli DNA连接酶
T4 DNA连接酶
来源
大肠杆菌
T4噬菌体
功能
连接粘性末端
连接粘性末端和平末端
结果
恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键
③两个不同来源的DNA片段，是通过 连接在一起的。
将两个具有匹配粘性末端的片段混合，它们之间通过碱基配对作用结合在一起，这过程称为退火。
DNA连接酶无识别特异性，凡两个粘性末端(或平末端)能互补配对，DNA连接酶就能催化其相互缝合，其活性发挥受温度、pH等因素的影响。
（3） 最常见的载体——质粒
载体是必需的工具，却不是酶，通常利用灭活的病毒DNA或者质粒DNA分子作为载体。
A.载体应具备的特征 ①能在宿主细胞内稳定保存并大量复制，以便提供大量的目的基因。
②有1个或多个限制性核酸内切酶切点，以便与外源基因连接。
③具有某些标记基因，如(抗性基因)以便进行筛选。
B.载体的种类
①最常用的载体：来源于细菌和酵母菌等微生物中 ，最常用 。
②实质：质粒是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体外的，并且能够 的双链环状DNA分子，是一种特殊的遗传物质，在细菌中以独立于 之外的方式存在。
③其他载体： 、植物病毒和动物病毒等。
一般来说天然的载体往往不能满足人们的所有要求，因此人们根据不同目的和需求，对某天然的载体进行人工改造。
C.作用 ①用作运载工具，将目的基因送到宿主细胞中去；
②利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。
D.质粒与宿主的关系：质粒的存在对宿主细胞无影响；质粒的复制只能在宿主细胞内完成。
[诊断与思考]
(1)一种限制性核酸内切酶一般只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列。(　 　)
(2)可以用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸。(　 　)
(3)基因工程是在细胞水平上对DNA进行设计和施工。(　 　)
(4)限制性核酸内切酶是一段有一定核苷酸序列的DNA。(　 　)
(5)限制性核酸内切酶切开的是DNA双链间的氢键。(　 　)
(6)DNA连接酶可以将具有相同末端碱基的DNA片段连接在一起。(　 　)
(7)用限制性核酸内切酶切割DNA，可以得到很多相同DNA片段。(　 　)
(8)质粒是能够自主复制得链状DNA。(　 　)
二、基因工程的操作步骤
1、 获取目的基因
（1）目的基因：人们所需要的特定基因，主要是指编码蛋白质的结构基因，即基因操作中需要的外源基因。如：人的胰岛素基因、干扰素基因、植物的抗病基因等。
（2）获取方法：
①从供体细胞中直接获得；②从基因文库中获取；③利用mRNA反转录形成；④利用PCR扩增技术获取⑤人工合成。
若序列未知：建立一个包括目的基因在内的 ，再从基因文库中获取；
若序列已知：用 或者用聚合酶链式反应(PCR)扩增目的基因。
（3）PCR技术与DNA复制的比较
比较内容
PCR技术
DNA复制
相
同
点
原理
DNA双链复制(碱基互补配对)
原料
四种游离的脱氧核苷酸
条件
模板、酶、能力等
不
同
点
解旋方式
DNA在高温下变性解旋
解旋酶催化
场所
体外
主要在细胞核内
酶
热稳定的DNA聚合酶
细胞内含有的DNA聚合酶
结果
在短时间内形成大量的DNA片段
形成整个DNA分子
（4）人工合成目的基因的途径
逆转录
碱基互补
配对原则
①逆转录法
以从细胞中提取分离出来的mRNA为模板，mRNA 单链DNA 双链DNA(目的基因)
②根据蛋白质中氨基酸序列合成目的基因
推测出
推测出
通过化学方法合成

根据蛋白质中氨基酸序列 mRNA中碱基序列 DNA碱基序列 目的基因








（5）比较几种目的基因的获取方法
方
法
基因文库的构建
PCR扩增技术
人工合成
基因组文库
部分基因文库
方法
选择
对基因的核苷酸序列完全不知
提取到基因转录产物mRNA
只有少量样本DNA时
已知蛋白质的氨基酸序列
过


程

优
点
操作简单
专一性
可在短时间内大量扩增目的基因
专一性强，可产生自然界中不存在新基因
缺
点
工作量大、盲目性大
专一性差
操作过程较麻烦
技术要求过高
需要严格控制温度
技术要求高
适用范围小

基因库：属于遗传范畴，是指一个生物种群的全部等位基因的总称。
基因文库的含义：基因文库文库属于基因工程范畴，指将含有某种生物不同基因的许多DNA片段导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因，称为基因文库。
基因文库的分类：
①基因组文库：包含一种生物所有基因的文库。
②部分基因文库：只包含一种生物的一部分基因的文库，如cDNA文库。
cDNA文库：由某种生物发育的某个时期的信使RNA反转录产生的DNA称为互补DNA(即cDNA)，将这些cDNA片段与载体连接后储存在一个受体菌群中，这个受体群体就叫做这种生物的cDNA文库。
cDNA文库和基因组文库的区别
文库类型
cDNA文库
基因组文库
文库大小
小
大
基因中启动子(具有启动作用的DNA片段)
无
有
基因中内含子
(位于编码蛋白质序列内的非编码DNA片段)
无
有
基因多少
某种生物的部分基因
某种生物的全部基因
物种间的基因交流
可以
部分基因可以
2、 形成重组DNA分子(基因工程的核心)

（1） 通常用 限制性核酸内切酶分别切割含有目的基因的供体DNA分子和载体(如质粒)，使其产生 粘性末端，然后用DNA连接酶将两者连接在一起，形成重组DNA分子。但有时用不同的限制性核酸内切酶处理也可以获得 。
（2） 目的基因的插入可能会破坏转基因生物原有基因的结构，影响转基因生物的正常生长，甚至死亡。
（3） 限制性核酸内切酶只识别 中特定核苷酸序列，对RNA不起作用。
（4） 用 连接时，可形成3种不同的连接物： 、 、 ，导入受体细胞后，可利用抗性基因的差异进行筛选。
3、将重组DNA分子导入受体细胞
常用的受体细胞： 、 、 和 等。
将目的基因导入受体细胞并在受体细胞中表达称为转化。
生物种类
植物细胞
动物细胞
微生物细胞
常用方法
农杆菌转化法
显微注射技术
氯化钙处理法
受体细胞
体细胞
受精卵
原核细胞
转化过程
目的基因插入Ti质粒的T－DNA上→导入农杆菌→侵染植物细胞→目的基因稳定维持和表达
将重组DNA分子提纯→取卵(受精卵)→显微注射→受精卵发育→获得具有新性状的动物
氯化钙处理细菌细胞→细菌细胞壁通透性增加→重组DNA分子进入宿主细胞
注意：①导入微生物细胞(如大肠杆菌)：用CaCl2处理大肠杆菌，目的是增加大肠杆菌细胞壁的通透性，使含有目的基因的重组DNA分子进入受体细胞。CaCl2只能处理微生物的细胞，不能处理植物细胞。
②目的基因导入受体细胞前，都必须将目的基因与载体结合构建重组DNA分子，不能直接导入目的基因。
③将重组DNA分子导入受体细胞是基因工程步骤中唯一不涉及碱基互补配对的操作步骤。
④利用微生物作为受体细胞的主要原因是个体微小，代谢旺盛，繁殖速度快，获得目的基因产物多。
4、筛选含有目的基因的受体细胞
（1）筛选原因：并不是所有的细胞都接纳了重组DNA分子。
（2）筛选原理：质粒上有抗生素如四环素的抗性基因，所以含有这种重组质粒的受体细胞就能在含有四环素的培养基上生长，而没有接纳重组质粒的细胞不能在这种培养基上生长，这样就能筛选出含有重组DNA分子的受体细胞。
（3）筛选方法：利用选择培养基筛选。
根据标记基因所控制的性状，筛选出含有目的基因的受体细胞方法有很多，如：①如果是抗性基因，可直接用选择培养基进行筛选，存活的就是含有目的基因的受体细胞；②根据菌落的颜色、形状也可以判断。
抗生素抗性基因与抗生素基因不同，前者用于合成相关产物，对抗抗生素，后者用于合成抗生素，一般质粒上用于筛选的标记基因都是抗生素抗性基因，如四环素抗性基因。
（4）在实际应用中还有：
①检测是否插入目的基因，利用DNA分子杂交技术，目的基因DNA一条链(作探针)与受体细胞中提取的mRNA杂交，看是否有杂交带。
②检测是否转录出了mRNA，利用核酸分子杂交技术，目的基因DNA一条链(作探针)与受体细胞中提取的mRNA杂交，看是否有杂交带。
5、目的基因的表达
目的基因在 中表达，看到目的性状或产生人们需要的目的基因表达产物。
①检测目的基因是否翻译成蛋白质，方法是从转基因生物中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原－抗体杂交。
②个体生物学水平的鉴定：如转基因抗虫植物是否出现抗虫性状。
[诊断与思考]
(1)目的基因的获取一定要用限制性核酸内切酶处理。(　 　)
(2)构建重组质粒需要限制性核酸内切酶和DNA聚合酶参与。(　 　)
(3)载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选的标记基因。(　 　)
(4)重组DNA分子是由目的基因和载体连接在一起构成的。(　 　)
(5)将目的基因和质粒连接在一起的重组DNA导入大肠杆菌中，大肠杆菌一定接纳了重组DNA分子。( )
(6)每个重组质粒至少含有一个限制性核酸内切酶识别的位点。(　 　)
(7)将重组DNA分子导入受体细胞中，并筛选出含有重组DNA分子的受体细胞，基因工程就完成了。( )



三、基因工程的应用
1、 基因工程与遗传育种
（1） 传统育种技术与转基因技术的比较
项目
传统育种技术
转基因技术
相同点
获得优良基因、进行遗传改良
不
同
点
操作对象
整个基因组
特定基因
操作水平
个体水平
分子水平
变异特点
不定向的，后代表现预见性较差
定向的，后代表现预见性较好
育种时间
较长
较短
亲缘关
系影响
种内个体间基因转移，一般需有较近的亲缘关系
不受亲缘关系影响，可克服远缘杂交的不亲和性

（2）转基因植物
A.培育优点：①所需时间较短；②克服 的缺陷；③定向改造生物的性状。
B.转基因植物的产生过程:


C.利用转基因改良植物的品质
（1） 改良品质的途径
①直接导入控制所需性状的结构蛋白基因。
②导入与该性状有关的某种酶的基因或者改变关键酶的活性。
（2） 主要改良品种(如下表)
主要改良品种
基因转移方法
转基因高赖氨酸玉米
将富含赖氨酸的蛋白质编码基因导入玉米细胞
转基因延熟番茄
将控制番茄果实成熟的基因导入番茄
转基因矮牵牛
将与植物花青素代谢有关的基因导入矮牵牛
转基因烟草苗
将萤火虫的发光基因导入烟草
（3）转基因植物类型（更多资料见重难点手册P20）
转基因植物类型
外源基因类型及举例
成果举例
抗虫转基因植物
抗虫基因：杀虫蛋白基因(Bt毒蛋白基因)、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因
抗害虫的转基因棉、番茄、烟草、马铃薯、水稻和杨树等
抗病毒
转基因植物
抗病毒基因：病毒外壳蛋白基因、病毒的复制酶基因
抗病毒的转基因烟草、番茄、苜蓿和马铃薯
抗除草剂
转基因植物
抗除草剂基因
抗除草剂的转基因烟草、番茄和马铃薯
抗逆转基因植物
抗逆基因：调节细胞渗透压的基因、抗冻蛋白基因
抗盐碱抗旱的烟草、抗寒的番茄
改良品种的
转基因植物
优良性状基因：耐贮存基因、与植物花青素代谢有关的基因
耐贮存的转基因番茄、新花色矮牵牛

（3）转基因动物
①定义：转基因动物指转入了 的动物。
②培育优点：省时、省力。

③转基因动物的实例：

目的基因
作用
受体生物
说明
提高动物
生长速度
生长激素基因
促进生长
提高生长速率
鲤鱼 绵羊
不能导入生长素基因
转基因动
物生产药物
药用蛋白基因
通过分泌乳汁来生产所需的药品
牛 山羊
如抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素和α-抗胰蛋白酶等
转基因动
物作器官
移植的供体
抗原决定基因
①抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因②不能合成相应抗原
猪
为什么选猪作为供体：①其内脏构造、大小、血管分布与人极为相似；②体内隐藏的致病病毒要远远少于灵长类
改善畜产
品的品质
动物基因工程只要改善畜产品的品质，而不是产生体型巨大的个体。

2、 基因工程与疾病治疗
（1）常见的基因工程药物
名称
成分
用途
传统方法
基因工程方法
胰岛素
蛋白质
治疗胰岛素依赖型(IDDM)糖尿病
从猪和羊的胰腺中提取
通过大肠杆菌生产
干扰素
糖蛋白
治疗病毒性肝炎和肿瘤(具有抗病毒、抗细胞分裂和免疫调节等多种生物学功能)
从人血
液中提取
通过基因工程，使人白细胞干扰素基因获得克隆和表达
乙型肝炎疫苗
肝炎病毒的
蛋白质外壳
预防乙型肝炎
——
通过基因工程利用酵母菌和哺乳动物细胞生产
（2）基因诊断和基因治疗
A.基因诊断
①方法：DNA分子杂交法(即DNA探针法)，该方法是根据碱基互补配对原则，把互补的双链DNA解开，把单链的DNA小片段用同位素、荧光分子或化学发光催化剂等进行标记，之后同被检测的DNA中的同源互补序列杂交，从而检出所要查明的DNA或基因。
②步骤：抽取病人的组织或体液作为化验样品；将样品中的DNA分离出来；用化学法或热处理法使样品DNA解旋；将事先制作好的DNA探针引入化验样品中，这些已知的经过标记的探针能够在化验样品中找到互补链，并与之结合(杂交)在一起，找不到互补链的DNA探针，则可以被洗脱。这样通过对遗留在样品中的标记过的DNA探针进行基因分析，就能检出病人所得的病。
B.基因治疗
①基因治疗指的是向目标细胞引入 正常的基因 ，以 纠正或补偿 基因的缺陷，达到治疗的目的。
②原理：利用正常基因纠正或补偿基因的缺陷的方案，即把正常基因导入患者体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，而原有缺陷基因一般不作处理。
③方法：有体外基因治疗和体内基因治疗，体外基因治疗方法疗效较好。如重度免疫缺陷症的体外基因治疗方法：

体内基因治疗：用基因工程的方法，直接向人体组织细胞中转移基因。
3、基因工程与生态环境保护
（1）利用转基因植物生产聚羟基烷酯，用于合成可降解的新型塑料。
（2）改造分解石油的细菌，提高其分解石油的能力。
（3）利用转基因微生物吸收环境中的重金属，降解有毒化合物和处理工业废水。
4、基因工程的发展前景
①光合作用：科学家希望利用基因工程技术，影响有关酶的活性，提高栽培作物的光合作用效率。
②生物固氮：科学家希望通过固氮基因工程技术，将固氮细菌的固氮基因转移到非豆科农作物中去。
③生物反应器：科学家希望利用动植物作为生物反应器生产价格低廉的蛋白质药物。
④蛋白质工程：对天然蛋白质进行改造，以获得具有理想生物学功能的蛋白质。
以基因工程为核心的现代生物技术将会成为未来的领头产业，并将对人类的生产和生活产生巨大影响。












1、基因工程技术也称DNA重组技术，其实施必须具备的4个必要条件是(   )。
A．工具酶、目的基因、载体、受体细胞
B．重组DNA、RNA聚合酶、限制性内切酶、DNA连接酶
C．模板DNA、信使RNA、质粒、受体细胞
D．目的基因、限制性内切酶、载体、受体细胞
2、下列有关限制性核酸内切酶识别的叙述，不正确的是（　　） 
A.从反应类型来看，限制性核酸内切酶催化的是一种水解反应
B.限制性核酸内切酶的活性会受温度、pH等外界条件的影响
C.一种限制性核酸内切酶只能识别双链DNA中某种特定的脱氧核苷酸序列
D.限制性核酸内切酶识别序列越短，则该序列在DNA中出现的几率就越小
3、人类B型血友病属于伴X隐性遗传病，因为血液中缺少凝血因子Ⅸ导致凝血异常。下列关于对患者进行基因治疗的设计，正确的是（　　）
A.逆转录病毒的核酸可直接用作载体 B.需将凝血因子Ⅸ和载体连接起来
C.必须把目的基因插入到X染色体 D.需选择患者自身细胞作为受体细胞
4、下列有关基因工程叙述错误的是（  ）
A.最常用的载体是大肠杆菌的质粒
B.工具酶主要有限制性核酸内切酶和DNA连接酶
C.该技术人为地增加了生物变异的范围，实现种间遗传物质的交换
D.基本原理是DNA具有双螺旋结构以及遗传信息传递和表达方式相同
5、嗜热土壤芽胞杆菌产生的β-葡萄糖苷酶（BglB）是一种耐热纤维素酶，为使其在工业生产中更好地应用，利用大肠杆菌表达BglB酶开展了以下试验：
（1）PCR扩增BglB基因时，选用         基因组DNA作模板。
（2）上图为质粒限制性核酸内切酶酶切图谱。BglB基因不含图中限制性核酸内切酶识别序列。为使PCR扩增的BglB基因重组进该质粒，扩增的BglB基因两端需分别引入 和 不同限制酶的识别序列。
（3）大肠杆菌不能降解纤维素，但转入上述建构好的表达载体后则获得了降解纤维素的能力，这是因为：

（4）下列有关限制性核酸内切酶的叙述，正确的是( 　 )
A.用限制性核酸内切酶切割一个DNA分子中部，获得一个目的基因时，被水解的磷酸二酯键有2个
B.限制性核酸内切酶识别的序列越短，则该序列在DNA中出现的概率就越大
C.－CATG↓－ 和 －G↓GATCC－序列被限制酶切出的粘性末端碱基数不同
D.只有用相同的限制性核酸内切酶处理含目的基因的片段和质粒，才能形成重组质粒
6、在体内，人胰岛素基因表达可合成出一条称为前胰岛素原的肽链，此肽链在内质网中经酶甲切割掉氨基端一段短肽后成为胰岛素原，进入高尔基体的胰岛素原经酶乙切割去除中间片段C后，产生A、B两条肽链，再经酶丙作用生成由51个氨基酸残基组成的胰岛素。目前，利用基因工程技术可大量生产胰岛素。回答下列问题： 
（1）人体内合成前胰岛素原的细胞是 ，合成胰高血糖素的细胞是 。 
（2）可根据胰岛素原的氨基酸序列，设计并合成编码胰岛素原的 序列，用该序列与质粒表达载体构建胰岛素原基因重组表达载体。再经过细菌转化、筛选及鉴定，即可建立能稳定合成 的基因工程菌。 
（3）用胰岛素原抗体检测该工程菌的培养物时，培养液无抗原抗体反应，菌体有抗原抗体反应，则用该工程菌进行工业发酵时，应从 中分离、纯化胰岛素原。胰岛素原经酶处理便可转变为胰岛素。
7、科学家将外源目的基因与大肠杆菌的质粒进行重组，并在大肠杆菌中成功表达。下图表示构建重组质粒和筛选含目的基因的大肠杆菌的过程。请据图回答问题：


（1）步骤①和②中常用的工具酶是                     和                  。
（2）图中质粒上有抗氨苄青霉素和抗四环素两个标记基因，经过①和②步骤后，有些质粒上的            基因内插入了外源目的基因，形成重组质粒，由于目的基因的分隔使得该抗性基因失活。
（3）步骤③是                                         的过程，为了促进该过程，应该用            处理大肠杆菌。
（4）步骤④：将三角瓶内的大肠杆菌接种到含四环素的培养基C上培养，目的是筛选      ，能在C中生长的大肠杆菌有        种。
（5）步骤⑤：用无菌牙签挑取C上的单个菌落，分别接种到D（含氨苄青霉素和四环素）和E（含四环素）两个培养基的相同位置上，一段时间后，菌落的生长状况如图所示，含目的基因的菌落位于           （D、E）上。请在图中相应的位置上圈出含目的基因的菌落。

8、下表是几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中标注了相关限制酶的酶切位点，其中切割位点相同的酶不重复标注。请回答下列问题：

 
（1）用图中质粒和目的基因构建重组质粒，应选用 两种限制酶切割，酶切后的载体和目的基因片段，通过 酶作用后获得重组质粒。为了扩增重组质粒，需将其转入处于_____________态的大肠杆菌。
（2）为了筛选出转入了重组质粒的大肠杆菌，应在筛选平板培养基中添加__________，平板上长出的菌落，常用PCR鉴定，所用的引物组成为图2中 。
（3）若BamH I酶切的DNA末端与Bcl I酶切的DNA末端连接，连接部位的6个碱基对序列为 ，对于该部位，这两种酶 （填“都能”、“都不能”或“只有一种能”）切开。
（4）若用Sau3A I切图1质粒最多可能获得  种大小不同的DNA片段。
9、将苏云金杆菌Bt蛋白的基因导入棉花细胞中，可获得抗棉铃虫的转基因棉，其过程如图所示（注：农杆菌中Ti质拉上只有T-DNA片段能转移到植物细胞中）。

（1） 过程①需用同种 酶对含Bt基因的DNA和Ti质粒进行酶切。为将过程②获得的含重组质粒的农杆菌筛选出来，应使用含有 物质的 培养基。
（2）过程③中将棉花细胞与农杆菌混合后共同培养，目的是让 进入棉花细胞；除尽农杆菌后，还需转到含卡那霉素的培养基上继续培养，目的是 。
（3）若过程④仅获得大量的根，则应在培养基中增加 激素以获得芽；部分接种在无激素培养基上的芽也能长根，原因是 。
（4）检验转基因棉的抗虫性状，在个体水平上常用的方法是 。种植转基因抗虫棉能减少 的使用，以减轻环境污染。
10、干扰素是治疗癌症的重要药物，它必须从血液中提取，每升人血中只能提取0.5μg，所以价格昂贵。美国加利福尼亚的某生物制品公司用如下方法(如图所示)生产干扰素。试分析其原理和优点。


（1）从上述方式中可以看出该公司生产干扰素运用的方法是(   )
A．个体间的杂交       B．基因工程 C．蛋白质工程       D．器官移植
（2）从人的淋巴细胞中取出干扰素基因，一般是用______________的方法，此基因在基因工程中称为______________。用______________可使获得的基因迅速扩增。
（3）此基因与细菌的质粒结合构建基因表达载体要用 处理基因和质粒特定核苷酸的 ，使两者露出相同的黏性末端，用 将二者连接成基因表达载体，然后导入酵母菌体内。酵母菌在基因工程中称为 。
（4）科学家在培养转基因植物时，常用______________中的质粒作载体。质粒是基因工程最常用的载体，它具备载体的哪些条件？
① ；② ；
③ 。
（5）检测干扰素基因是否插入到酵母菌的基因组DNA中的方法是 。
11、胰岛素A、B链分别表达法是生产胰岛素的方法之一。 图1是该方法所用的基因表达载体，图2表示利用大肠杆菌作为工程菌生产人胰岛素的基本流程(融合蛋白A、B分别表示β-半乳糖苷酶与胰岛素A、B链融合的蛋白)。请回答下列问题:
   （1）图1基因表达载体中没有标注出来的基本结构是 。
（2）图1中启动子是 酶识别和结合的部位，有了它才能启动目的基因的表达；氨苄青霉素抗性基因的作用是 。
（3）构建基因表达载体时必需的工具酶有 。
（4）β-半乳糖苷酶与胰岛素A链或B链融合表达，可将胰岛素肽链上蛋白酶的切割位点隐藏在内部,其意义在于 。
（5）溴化氰能切断肽链中甲硫氨酸羧基端的肽键，用溴化氰处理相应的融合蛋白能获得完整的A链或B链，且β-半乳糖苷酶被切成多个肽段，这是因为 。
（6）根据图2中胰岛素的结构，请推测每个胰岛素分子中所含游离氨基的数量。你的推测结果是 ，理由是 。
（7）如果图1所示的载体可被A、B、C三种限制性内切酶同时切割。单独A切割得一条长链，单独B切也得一条长链，A和C同时切割得2个500bp和1个2666bp片段，B和C同时切割得2个250bp和1个3166bp片段。若以A的切割位点为计算起点，则B的切割位点与A点最短长度为 ，C的两个切割位点与A点的最短距离分别为 、 。
（8）如限制酶SmaI能识别如图3的「5‘-CCCGGG-3’」6个碱基序列，并在中央（图中箭头位置）切断DNA。则用限制酶SmaI处理如图的线状双链DNA时，请以箭头标出切割位置。




启动子、终止子、起始密码子与终止密码子的区别

启动子
终止子
起始密码子
终止密码子
化学成分
DNA片段
DNA片段
mRNA上三个相邻碱基
mRNA上三个相邻碱基
位置
目的基因的首段
目的基因的尾端
mRNA首端
mRNA尾端
作用
RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA
决定转录的结束
翻译的起始信号
决定翻译过程的结束

几种易混淆酶的比较
名称
功能
应用
限制酶
特异性地切断DNA链中的磷酸二酯键
重组DNA技术和基因诊断
DNA连接酶
连接DNA片段之间的磷酸二酯键，不需要模板
基因工程
DNA聚合酶
连接DNA片段与单个脱氧核苷酸之间的
磷酸二酯键，需要一条DNA链作为模板
DNA复制
RNA聚合酶
连接RNA片段与单个核糖核苷酸
之间的磷酸二酯键，也需要模板
RNA复制和转录
逆转录酶
作用于磷酸二酯键
以RNA为模板获得DNA
DNA解旋酶
使碱基对之间的氢键断裂
DNA复制
DNA水解酶
使DNA分子所有磷酸二酯键断裂
水解DNA

蛋白质工程与基因工程的比较
比较项目
蛋白质工程
基因工程
区

别
产品
自然界不存在的蛋白质
天然存在的蛋白质
实质
改造基因
将目的基因从供体生物转移到受体生物，并在受体生物中表达
操作
程序
基本
思路
预期蛋白质功能→设计预期蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列→人工合成目的基因→相应性质的蛋白质
获取目的基因→构建表达载体→导入受体细胞→得到转基因生物→目的基因检测与鉴定
应用
及
现状
①主要集中在对现有蛋白质进行改造，如β-干扰素、天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶等；②对创造新的蛋白质还有许多技术难题未突破，目前还没有真正成功的例子，原因是蛋白质高级结构非常复杂，人们对此知之甚少。
已被广泛应用，转基因植物、动物，生产药品等已商业化，但基因治疗仅处于临床试验阶段，未实践应用。
联 系
①两者均从分子水平进行操作；②蛋白质工程被称为第二代基因工程。因为蛋白质工程的本质是通过改造基因进而创造出自然界不存在的蛋白质。