第四十一讲基因工程的应用、安全性和生物武器及蛋白质工程考纲要求1基因工程的应用（）。2.蛋白质工程（）。知识梳理一.基因工程的应用、安全性和生物武器1.基因工程的应用（1）动物基因工程：用于提高动物生长速度从而提高产品产量；用于改善畜产品品质；用转基因动物生产药物；用转基因动物作器官移植的供体等。（2）植物基因工程：培育抗虫转基因植物、抗病转基因植物和抗逆转基因植物；利用转基因改良植物的品质。（3）基因诊断：又称为DNA诊断，是采用基因检测的方法来判断患者是否出现了基因异常或携带病原体。（4）基因治疗：指利用正常基因置换或弥补缺陷基因的治疗方法。实例：ADA基因缺陷症的基因治疗。2.转基因生物的安全性与生物武器（1）转基因生物存在安全性问题的原因目前对基因的结构、基因间的相互作用及基因的调控机制等都了解得相当有限。目的基因往往是异种生物的基因。外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的。（2）对转基因生物安全性的争论：主要在食物安全、生物安全和环境安全三个方面存在激烈的争论。（3）理性对待转基因技术：趋利避害，不能因噎废食。（4）生物武器生物武器的种类（连一连）种类实例致病菌、病毒 a重组流感病毒、新型鼠痘病毒生化毒剂 b鼠疫菌、炭疽杆菌基因重组的致病病毒 c肉毒杆菌毒素【提示】bca中国政府的态度：在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器，并反对生物武器及其技术和设备的扩散。二.蛋白质工程1.概念理解（1）基础：蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系。（2）操作：基因修饰或基因合成。（3）结果：改造了现有蛋白质或制造出新的蛋白质。（4）目的：根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质结构进行分子设计。2.蛋白质工程的设计流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）基因表达产生需要的蛋白质。要点精析1.基因工程的应用举例（见下表）表现方面具体内容植物基因工程抗虫转基因植物抗病转基因植物抗逆转基因植物利用转基因改良植物品质动物基因工程提高动物生长速度用转基因动物生产药物（如乳腺生物反应器）用转基因动物作器官移植的供体用于改善畜产品的品质基因工程药物控制药品合成的相应基因基因治疗体外基因治疗体内基因治疗2.基因工程药物（1）来源：主要来自转基因工程菌，也可来自各类生物反应器。（2）成果：细胞因子、抗体、疫苗、激素等。（3）作用：预防和治疗人类肿瘤、心血管疾病、遗传病、各种传染病、糖尿病、类风湿等疾病。3.转基因生物的优缺点优点缺点解决粮食短缺问题大大减少农药的使用量，减少环境污染增加食物营养，提高附加值增加食物种类，提升食物品质提高生产效率，带动相关产业发展可能出现新的过敏原或重组形成新病毒可能产生抗除草剂的杂草可能使疾病的传播跨越物种障碍可能会损害生物多样性可能会对人类生活环境造成二次污染3.生物武器的特点及传播途径（1）特点传染性强；污染面广，危害时间长；难以防治；具有一定的潜伏期；受自然条件影响大。（2）传播途径经食物和水传播；空气传播；接触传播；虫媒传播；病原体直接传播。4.蛋白质工程与基因工程的比较项目蛋白质工程基因工程区别过程预期蛋白质功能设计蛋白质结构推测氨基酸序列推测脱氧核苷酸序列合成DNA表达出蛋白质目的基因的获取基因表达载体的构建将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定实质定向改造或生产人类所需蛋白质定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需的生物类型或生物产品（基因的异体表达）结果生产自然界中没有的蛋白质生产自然界中已有的蛋白质联系蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第二代基因工程，因为对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质，必须通过基因修饰或基因合成实现试题精粹1.（2014北京海淀期中，44）菊天牛是菊花的主要害虫之一。科研人员将抗虫基因转入菊花，培育出抗虫菊花。下图是获得转基因菊花的技术流程，请据图回答。注：卡那霉素抗性基因（kanR）作为标记基因，菊花叶片对卡那霉素高度敏感（1）为了促进土壤农杆菌吸收重组质粒，可用_处理土壤农杆菌，使其处于感受态。（2）将重组质粒导入土壤农杆菌的目的是利用农杆菌能够_的特点，使目的基因进入受体细胞中，并插入到菊花细胞的_上，最终形成转基因植株。（3）将愈伤组织转移到添加一定浓度植物激素和_的培养基中，在适宜条件下进行培养，筛选转基因菊花。（4）用PCR方法检测转基因菊花是否含有目的基因时，需根据_的核苷酸序列设计特异引物，以_为模板进行第一轮扩增。（5）将转基因菊花嫩茎及叶片与人工饲料以适当比例混合后饲喂菊天牛2龄幼虫，实验结果如下表所示。组别死亡率/%实验组转基因植株160.00转基因植株253.33对照组13.33对照组应饲喂等量的_。据表分析，_差异显著，说明转基因菊花对菊天牛2龄幼虫有较强的毒杀作用。2.（2014安徽蚌埠期末）基因工程产物可能存在着一些安全性问题，但不必担心。下列说法不正确的是（）A三倍体转基因鲤鱼与正常鲤鱼杂交，进而导致自然种群被淘汰B载体的标记基因（如抗生素基因）可能指导合成有利于抗性进化的产物C目的基因（如杀虫基因）本身编码的产物可能会对人体产生毒性D目的基因通过花粉的散布转移到其他植物体内，从而可能打破生态平衡3.（2014江苏扬州中学检测）若转基因技术被滥用，恐怖组织就会将其用于恐怖行为。下列不属于恐怖组织的行为的是（）A把蜡状杆菌通过转基因技术改造成像炭疽杆菌一样的致病菌B把炭疽杆菌基因通过转基因技术重组到人体内，使人具有免疫力C对流感病毒基因进行改造，以使具有某种易感基因的人群感染，而其他人却不易感染D将生物毒素分子的基因与流感病毒的基因拼接在一起4.干扰素是动物体内合成的一种蛋白质，可以用于治疗病毒感染和癌症，但体外保存相当困难，如果将其分子中的一个半胱氨酸变成丝氨酸，就可以在70 条件下保存半年，给广大患者带来了福音。（1）蛋白质的合成是受基因控制的，因此获得能够控制合成“可以保存的干扰素”的基因是生产的关键，依据蛋白质工程原理，设计实验流程，让动物生产“可以保存的干扰素”：（2）基因工程和蛋白质工程相比较，基因工程在原则上只能生产_的蛋白质，不一定符合_的需要。而蛋白质工程是以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系为基础，通过_或_，对现有蛋白质进行_，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活需要。（3）蛋白质工程实施的难度很大，原因是蛋白质具有十分复杂的_结构。（4）对天然蛋白质进行改造，应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？_。原因是：_。5.（2014山东日照一模，35）我们日常吃的大米中铁含量极低，科研人员通过基因工程等技术，培育出了铁含量比普通大米高60%的转基因水稻，改良了稻米的营养品质。如图为培育转基因水稻过程示意图，请回答问题。（1）在上述工程中，铁结合蛋白基因称为_，获取该基因后常用_技术进行扩增。（2）构建重组Ti质粒时，通常要用同种限制酶分别切割_和_。将重组Ti质粒转入农杆菌时，可以用_处理农杆菌，使重组Ti质粒易于导入。（3）将含有重组Ti质粒的农杆菌与水稻愈伤组织共同培养时，通过培养基2的筛选培养，可以获得_；培养基3与培养基2的区别是_。（4）检测培育转基因水稻的目的是否达到，需要检测转基因水稻_。6.（2013吉林一中一模，40）继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后，膀胱生物反应器的研究也取得了一定进展。最近，科学家培养出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中，请回答下列问题。（1）获得人的生长激素基因的方法有从基因文库中获取、_、_等。（2）在构建重组质粒的过程中，人的生长激素基因用_进行切割。人的生长激素基因之所以能“嫁接”到小鼠染色体的DNA上，原因是_，人的生长激素基因进入小鼠细胞内，且能维持稳定和表达的过程称为_。（3）将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用方法是_。进行基因转移时，通常要将外源基因转入_（细胞）中，原因是_，一般可采用_技术检测外源基因是否插入了小鼠的基因组。但在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的_细胞中特异表达。（4）若要一次获得多只相同的转基因小鼠，宜采用_技术，操作过程需要特别注意的问题是_。（5）为使外源基因在后代长期保持，可将转基因小鼠细胞的_转入_细胞中构成重组细胞，使其发展成与供体具有相同性状的个体，该技术称为_技术。7.（2015湖南六校联考）下图为利用生物技术获得生物新品种的过程，请据图回答问题。（1）图示AB过程的目的是_。在细胞内完成这类过程不需要加热，主要与_酶的作用有关；在AB的过程中，所需酶的特点是_。（2）过程通常用_处理，可达到超数排卵的目的；为使过程中的受体生理状况适宜，可用激素对受体进行_处理。若要同时产生多个相同的转基因牛，常用到_技术。（3）过程的常用方法是_。8.（2015皖南八校联考）人类疾病的转基因动物模型常用于致病机理的探讨及治疗药物的筛选。利用正常大鼠制备遗传性高血压转基因模型大鼠的流程如图所示。（1）图中的高血压相关基因作为_，质粒作为_，二者需用_切割后连接成重组载体。（2）将该基因通过_法注入鼠的_细胞。（3）子代大鼠如果检测出_，和表现出_，即可分别在分子水平和个体水平上说明高血压相关基因已成功表达，然后可用其建立高血压转基因动物模型。高考真题1.（2014天津理综，4）为达到相应目的，必须通过分子检测的是（）A携带链霉素抗性基因受体菌的筛选B产生抗人白细胞介素8抗体的杂交瘤细胞的筛选C转基因抗虫棉植株抗虫效果的鉴定D21三体综合征的诊断2.（2015.北京卷.5）在应用农杆菌侵染植物叶片获得转基因植株的常规实验步骤中，不需要的是（）A.用携带目的基因的农杆菌侵染植物细胞B.用选择培养基筛法导