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高一生物基因工程的应用与蛋白质工程学 [复制链接]

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知识点分析

观历年高考真题,基因工程的应用与蛋白质工程这部分知识基本都以选择题或者综合题的形式出现,从某种程度上来说,基因工程的应用与蛋白质工程相关知识算是高考题目的常客。

在本部分内容当中,要求大家掌握基因工程的具体应用与蛋白质工程的具体应用,基因工程与蛋白质工程的区别以及联系,理解并区别一些基因工程与蛋白质工程的基本概念。

一、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。

(1)植物基因工程常用方法:

①农杆菌转化法(感染双子叶植物)

②基因枪法

③花粉管通道法

(2)具体应用:抗虫转基因植物、抗病转基因植物、抗逆转基因植物、基因改良植物的品质。

(3)目的基因:

抗虫基因:Bt*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;

抗病基因:病*外壳蛋白基因、病*复制酶基因、几丁质酶基因、抗*素合成基因;

抗逆转基因:①调节细胞渗透压基因;②抗冻蛋白基因③抗除草剂基因;

基因改良:①含必需氨基酸的蛋白质编码基因②控制番茄果肉成熟的基因③花青素代谢有关的基因。

(4)作用:

抗虫:Bt*蛋白水解成多肽与肠上皮细胞结合,形成穿孔,细胞肿胀裂解而死;两种抑制剂分别抑制相应酶活性,影响消化;植物凝集素为糖蛋白,与肠粘膜结合,影响营养物质的吸收和利用。

抗病:前两种味抗病*作用,后两种为抗真菌作用。

抗逆转:①通过改变细胞内渗透压提高抗盐碱、干旱能力②耐寒能力提高③抗除草剂。

基因改良:①控制合成的蛋白质含有必需氨基酸②延迟番茄成熟③改变花瓣的颜色。

(5)受体生物:

抗虫:棉花水稻、玉米等

抗病:烟草(抗病*)、小麦(抗病*)等

抗逆转:烟草(抗旱抗盐碱)、番茄(抗寒)、大豆(抗除草剂)

基因改良:玉米、番茄、矮牵牛等。

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,用转基因动物作器官移植供体。

3、基因工程药物:控制药物合成的相应基因,如人的胰岛素、干扰素、乙肝疫苗等,生成相应的药物。

4、基因治疗:把正常的外源基因导入病人体内,使该基因表达产物发挥作用。可分为体外基因治疗和体内基因治疗两种方法。

二、蛋白质工程

1、崛起的缘由:生物的长期进化过程中形成的天然蛋白质、结构和功能符合特定物种生存的需要,却不一定完全符合人类生产和生活的需要。

2、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。

3、操作手段:基因修饰或基因合成。

4、操作过程: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(基因)→合成DNA→表达出蛋白质。

蛋白质计划:“肝脏蛋白质”和“血浆蛋白质”的研究,我国承担牵头执行“人类肝脏蛋白质组计划”。

基因组计划:测定人类基因组24条染色体上的全部DNA序列,6个国家参加,我国是唯一发展中国家,承担1%的测序工作。

三、蛋白质工程与基因工程的比较

四、思想方法总结

1、对乳腺反应器与微生物生产基因产品混淆不清

2、对“基因诊断”“基因治疗”概念应用辨析不清

(1)基因诊断

基因诊断是用放射性同位素、荧光分子等标记的DNA分子做探针,利用DNA杂交原理,鉴定被检测标本上的遗传信息,达到检测疾病的目的

(2)基因治疗的原理及实例

原理:把健康动物的正常基因导入含有缺陷基因的受体细胞中,存在基因缺陷的病人细胞中既含有缺陷基因,又含有通过基因工程导入的正常基因,在病人体内两种基因都能表达,正常基因的表达掩盖了缺陷基因的表达产物,从而治愈了有基因缺陷的疾病。

3、实例:镰刀型细胞贫血症基因治疗过程

(1)步骤:

·获取正常血红蛋白基因;

·形成重组载体;

·重组载体的导入与筛选;

·将含正常血红蛋白的造血干细胞或输给患者骨髓

(2)过程

·用限制酶从人的DNA分子中切取血红蛋白基因;

·用同一种限制性内切酶切取目的基因和切割载体DNA,再用DNA连接酶将正常血红蛋白基因连接在载体DNA上,形成重组载体;

·将重组载体导入到患者造血干细胞中,并将重组载体插入到染色体DNA上,用选择培养基筛选出含重组质粒的造血干细胞;

·将造血干细胞输入患者骨髓中,此造血干细胞产生正常的血红蛋白,以根治镰刀型贫血症。

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