新高考生物一輪復(fù)習(xí)核心考點(diǎn)練習(xí)課件第58講+基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程（含解析）

核心知識(shí)全面復(fù)習(xí)高考一輪復(fù)習(xí)——選擇性必修三《生物技術(shù)與工程》——第58講基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程復(fù)習(xí)目標(biāo)要求

1.舉例說明基因工程在農(nóng)牧、食品及醫(yī)藥等行業(yè)的廣泛應(yīng)用改善了人類的生活品質(zhì)。2.舉例說明依據(jù)人類需要對(duì)原有蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行基因改造、生產(chǎn)目標(biāo)蛋白的過程?？键c(diǎn)一基因工程的應(yīng)用考點(diǎn)二蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用主要考點(diǎn)

必備知識(shí)基因工程的應(yīng)用考點(diǎn)一一.知識(shí)梳理

必備知識(shí)1.基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用6棉鈴蟲轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻（綠色植株）與對(duì)照（被害蟲侵害的黃色植株）Bt毒蛋白基因；蛋白酶抑制劑基因；淀粉酶抑制劑基因；植物凝集素基因等。

一.知識(shí)梳理

必備知識(shí)病毒外殼蛋白基因（CP基因）病毒的復(fù)制酶基因抗病毒基因幾丁質(zhì)酶基因抗毒素合成基因抗真菌基因1.基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用一.知識(shí)梳理

必備知識(shí)施用除草劑后的轉(zhuǎn)基因抗除草劑玉米田種植轉(zhuǎn)基因抗除草劑大豆的農(nóng)田1.基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用一.知識(shí)梳理

必備知識(shí)

賴氨酸缺少對(duì)健康很不利?？茖W(xué)家們將必需氨基酸含量多的蛋白質(zhì)編碼基因?qū)胫参?，或改變這種氨基酸合成途徑中某種關(guān)鍵酶的活性，以提高氨基酸的含量。1.基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用一.知識(shí)梳理

必備知識(shí)轉(zhuǎn)生長激素基因鯉魚（下）與非轉(zhuǎn)基因鯉魚（上）1.基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用一.知識(shí)梳理

必備知識(shí)

有些人由于乳糖酶分泌少，不能完全消化牛奶中的乳糖，食用牛奶后會(huì)出現(xiàn)腹瀉等不適癥狀，稱之為乳糖不耐受。1.基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用一.知識(shí)梳理

必備知識(shí)2.基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用12一.知識(shí)梳理

必備知識(shí)干擾素是動(dòng)物或人體受到病毒侵染后產(chǎn)生的一種細(xì)胞因子，是一種具有干擾病毒復(fù)制作用的糖蛋白，因此在臨床上常作為抗病毒的特效藥。傳統(tǒng)生產(chǎn)干擾素的方法是從人血液中的白細(xì)胞內(nèi)提取，每300L血液只能提取出1mg干擾素。1980—1982年，科學(xué)家用基因工程方法:干擾素基因質(zhì)粒重組質(zhì)粒構(gòu)建導(dǎo)入大腸桿菌&酵母菌培養(yǎng)大量可以產(chǎn)生干擾素的大腸桿菌&酵母菌2.基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用一.知識(shí)梳理

必備知識(shí)

目前已經(jīng)在牛、山羊等動(dòng)物的乳腺生物反應(yīng)器中，獲得了抗凝血酶、血清白蛋白、生長激素和α-抗胰蛋白酶等重要醫(yī)藥產(chǎn)品。乳腺生物反應(yīng)器或乳房生物反應(yīng)器藥用蛋白基因乳腺中特異表達(dá)的基因的啟動(dòng)子等調(diào)控元件基因表達(dá)載體顯微注射受精卵泌乳期分泌乳汁轉(zhuǎn)基因動(dòng)物藥物胚胎移植我的奶不是一般的奶！早期胚胎培養(yǎng)早期胚胎2.基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用一.知識(shí)梳理

必備知識(shí)152.基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用一.知識(shí)梳理

必備知識(shí)3.在食品工業(yè)方面的應(yīng)用16奶酪阿斯巴甜3.基因工程在食品工業(yè)方面的應(yīng)用工程菌牛凝乳酶的基因基因工程菌二.精題精練A1.下圖是利用基因工程培育抗蟲植物的示意圖。以下相關(guān)敘述，正確的是(

)A．⑤只要表現(xiàn)出抗蟲性狀就表明植株發(fā)生了可遺傳變異B．③侵染植物細(xì)胞后，重組Ti質(zhì)粒整合到④的染色體上C．④的染色體上若含抗蟲基因，則⑤就表現(xiàn)出抗蟲性狀D．②的構(gòu)建需要限制性內(nèi)切核酸酶和DNA聚合酶參與二.精題精練解析：⑤為轉(zhuǎn)基因植物，只要表現(xiàn)出抗蟲性狀就說明轉(zhuǎn)入的目的基因成功表達(dá)了，基因工程的原理是基因重組，屬于可遺傳變異，A正確；③侵染植物細(xì)胞后，重組Ti質(zhì)粒上的T－DNA整合到棉花細(xì)胞的染色體上，B錯(cuò)誤；受體細(xì)胞的染色體上可能含抗蟲基因，但不代表該基因就一定成功表達(dá)，因此不能確定⑤是否表現(xiàn)出抗蟲性狀，C錯(cuò)誤；基因表達(dá)載體的構(gòu)建需要限制性內(nèi)切核酸酶和DNA連接酶參與，D錯(cuò)誤。二.精題精練[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練]1．我國科學(xué)家通過基因工程生產(chǎn)出了乙型肝炎病毒疫苗，為預(yù)防乙肝提供了有力的保障。通過基因工程技術(shù)生產(chǎn)乙肝疫苗的過程如下圖所示。請(qǐng)回答下列問題：(1)若要獲得大量的目的基因，可采用PCR技術(shù)進(jìn)行體外擴(kuò)增，該技術(shù)中使用的引物有___種，所需的酶是__________________________________。(2)進(jìn)行②過程之前需構(gòu)建基因表達(dá)載體，其中常用的載體是________。為提高②過程的轉(zhuǎn)化效率，常采用的方法是____________________________。2TaqDNA聚合酶(或耐高溫的DNA聚合酶)質(zhì)粒用Ca2＋(CaCl2)溶液處理細(xì)菌二.精題精練[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練]1．我國科學(xué)家通過基因工程生產(chǎn)出了乙型肝炎病毒疫苗，為預(yù)防乙肝提供了有力的保障。通過基因工程技術(shù)生產(chǎn)乙肝疫苗的過程如下圖所示。請(qǐng)回答下列問題：(3)若將上述受體菌換成酵母菌，生產(chǎn)乙肝疫苗的效果會(huì)更好，從細(xì)胞結(jié)構(gòu)的角度分析，原因是_________________________________________________________________________________________。(4)乙肝病毒可以用于基因工程，可推知乙肝病毒屬于____(填“DNA”或“RNA”)病毒。乙肝病毒專一侵染肝細(xì)胞的原因是______________________。

酵母菌具有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體，可以對(duì)由核糖體合成的肽鏈進(jìn)行剪切、折疊、加工、修飾等處理DNA肝細(xì)胞表面有乙肝病毒的受體二.精題精練解析：(1)PCR技術(shù)中，需要與兩條模板鏈結(jié)合的2種不同的引物，使得耐高溫的DNA聚合酶能夠從引物的3′端開始連接脫氧核苷酸。(2)在構(gòu)建基因表達(dá)載體的過程中，常用的載體是質(zhì)粒。為了提高將重組質(zhì)粒導(dǎo)入細(xì)菌的轉(zhuǎn)化效率，常用Ca2＋(CaCl2)溶液處理細(xì)菌，使細(xì)胞處于一種能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài)。課堂練習(xí)：一、易錯(cuò)辨析1.轉(zhuǎn)基因抗病農(nóng)作物不需要使用農(nóng)藥(

)2.利用乳腺生物反應(yīng)器能夠獲得一些重要的醫(yī)藥產(chǎn)品，如人的血清白蛋白，這是因?yàn)閷⑷说难灏椎鞍谆驅(qū)肓藙?dòng)物的乳腺細(xì)胞中(

)3.由大腸桿菌工程菌獲得人的干擾素后可直接應(yīng)用(

)×××課堂練習(xí)：二、填空默寫1.(選擇性必修3P90)乳腺生物反應(yīng)器是指將

與乳腺中____

等調(diào)控元件重組在一起，通過

的方法導(dǎo)入哺乳動(dòng)物的

中，由這個(gè)受精卵發(fā)育成的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物在進(jìn)入泌乳期后，可以通過分泌

來生產(chǎn)所需要的藥物。2.(選擇性必修3P91)用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物做器官移植的供體，方法是將器官供體基因組導(dǎo)入

，以抑制_______________________________

，然后再結(jié)合克隆技術(shù)，培育出不會(huì)引起免疫排斥反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因克隆豬器官。藥用蛋白基因特異表達(dá)的基因的啟動(dòng)子顯微注射受精卵乳汁某種調(diào)節(jié)因子抗原決定基因的表達(dá)，或設(shè)法除去抗原決定基因蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用考點(diǎn)二一.知識(shí)梳理

必備知識(shí)1.蛋白質(zhì)工程崛起的緣由一.知識(shí)梳理

必備知識(shí)

對(duì)蛋白質(zhì)分子的設(shè)計(jì)和改造是通過蛋白質(zhì)工程來實(shí)現(xiàn)的。

蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過改造或合成基因，來改造現(xiàn)有蛋白質(zhì)，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類生產(chǎn)和生活的需求。

它是在基因工程的基礎(chǔ)上，延伸出來的第二代基因工程，是包含多學(xué)科的綜合科技工程。2.蛋白質(zhì)工程的概念3.蛋白質(zhì)工程的原理

從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)→設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列→找到并改變相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列（基因）或合成新的基因→獲得所需要的蛋白質(zhì)。4.蛋白質(zhì)工程的流程基因DNA氨基酸序列多肽鏈蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)預(yù)期功能生物功能mRNA轉(zhuǎn)錄翻譯折疊DNA合成分子設(shè)計(jì)一.知識(shí)梳理

必備知識(shí)注意：對(duì)天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，通過對(duì)基因的操作來實(shí)現(xiàn)的。

①任何一種天然蛋白質(zhì)都是由基因編碼的，改造了基因即對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行了改造，而且改造過的蛋白質(zhì)可以遺傳下去。如果對(duì)蛋白質(zhì)直接改造，即使改造成功，被改造過的蛋白質(zhì)分子還是無法遺傳的。②對(duì)基因進(jìn)行改造比對(duì)蛋白質(zhì)直接改造要容易操作，難度要小得多。一.知識(shí)梳理

必備知識(shí)項(xiàng)目蛋白質(zhì)工程基因工程過程從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)→設(shè)計(jì)預(yù)期的

→推測(cè)應(yīng)有的

→找到并改變相對(duì)應(yīng)的

(基因)或合成新的基因→獲得所需要的蛋白質(zhì)目的基因的篩選與獲取→基因表達(dá)載體的構(gòu)建→將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞→目的基因的檢測(cè)與鑒定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)氨基酸序列脫氧核苷酸序列實(shí)質(zhì)定向改造或生產(chǎn)人類所需要的蛋白質(zhì)定向改造生物的遺傳特性，以獲得人類所需的生物類型或生物產(chǎn)品結(jié)果可生產(chǎn)_______________________只能生產(chǎn)______________________聯(lián)系蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上，延伸出來的第二代基因工程自然界中不存在的蛋白質(zhì)自然界中已存在的蛋白質(zhì)一.知識(shí)梳理

必備知識(shí)5.在醫(yī)藥工業(yè)方面①研發(fā)速效胰島素類似物已經(jīng)在臨床上廣泛應(yīng)用胰島素速效胰島素一.知識(shí)梳理

必備知識(shí)5.在醫(yī)藥工業(yè)方面②人鼠嵌合抗體人鼠嵌合抗體既保持抗體的特異性和親和力，又大大減少了在人體內(nèi)的免疫原性。一.知識(shí)梳理

必備知識(shí)6.其他工業(yè)方面改進(jìn)酶的性能或開發(fā)新的工業(yè)用酶枯草桿菌蛋白酶治癌酶的改造：HSV-TK自殺基因的原理。(A)HSV-TK在腫瘤細(xì)胞中誘導(dǎo)細(xì)胞毒性和凋亡。(I)編碼胸苷激酶的HSV-1TK基因被遞送至靶細(xì)胞。HSV-1胸苷激酶和細(xì)胞激酶的表達(dá)允許前藥(GCV)在細(xì)胞中被激活為有毒藥物(GCV-TP)并破壞靶細(xì)胞的DNA。（Ⅱ）基因治療通過激活靶細(xì)胞中的p53信號(hào)通路誘導(dǎo)內(nèi)源性細(xì)胞凋亡。（Ⅲ）基因治療誘導(dǎo)外源性細(xì)胞凋亡。(B)旁觀者效應(yīng)導(dǎo)致相鄰細(xì)胞死亡。一.知識(shí)梳理

必備知識(shí)7.農(nóng)業(yè)方面①改造某些參與調(diào)控光合作用的酶，提高植物光合作用的效率，增加糧食產(chǎn)量。②設(shè)計(jì)優(yōu)良的微生物農(nóng)藥，改造微生物的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，使其防治病蟲害的效果增強(qiáng)。ACSCatalysis封面文章：微生物所吳邊團(tuán)隊(duì)通過計(jì)算機(jī)蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)溫和條件下微塑料的生物降解二.精題精練C1.下列有關(guān)蛋白質(zhì)工程的敘述正確的是(

)A．蛋白質(zhì)工程無須構(gòu)建基因表達(dá)載體B．通過蛋白質(zhì)工程改造后的蛋白質(zhì)有的仍是天然的蛋白質(zhì)C．蛋白質(zhì)工程需要限制性內(nèi)切核酸酶和DNA連接酶D．蛋白質(zhì)工程是在蛋白質(zhì)分子水平上改造蛋白質(zhì)的解析:蛋白質(zhì)工程屬于第二代基因工程，其本質(zhì)是通過改造天然基因，改造天然蛋白質(zhì)而獲得自然界中不存在的蛋白質(zhì)，故A、B、D錯(cuò)誤，C正確，故選C。二.精題精練[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練]2．中國T2DM(胰島β細(xì)胞功能衰退型糖尿病)的發(fā)病率由1979年的1.00%上升到2019年的4.37%，補(bǔ)充胰島素是控制和緩解病情的重要途徑。胰島素(由α、β兩條多肽鏈組成)的生產(chǎn)由提取動(dòng)物胰島素發(fā)展到了利用基因工程生產(chǎn)重組人胰島素。(1)構(gòu)建重組質(zhì)粒時(shí)(如圖所示)，為避免目的基因任意連接和載體的自身環(huán)化，應(yīng)選用___________酶切處理目的基因和載體。構(gòu)建完成的表達(dá)載體除了目的基因、標(biāo)記基因以外，還必須有______________________等調(diào)控組件。SmaⅠ、PstⅠ

啟動(dòng)子、終止子、復(fù)制原點(diǎn)二.精題精練(2)利用大腸桿菌生產(chǎn)重組人胰島素時(shí)，構(gòu)建表達(dá)載體的目的基因應(yīng)從________文庫中獲取，重組大腸桿菌合成的人胰島素原沒有活性，需用________酶將其加工成含α、β兩條多肽鏈的胰島素。(3)利用奶牛設(shè)計(jì)乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)人胰島素，為使人胰島素基因在奶牛乳腺中特異表達(dá)，構(gòu)建表達(dá)載體時(shí)應(yīng)將目的基因與________________________________________________的啟動(dòng)子等調(diào)控組件重組在一起，并選用________為受體細(xì)胞。(4)重組人胰島素分子容易發(fā)生聚合而影響作用效果，可將胰島素分子的氨基酸序列及結(jié)構(gòu)進(jìn)行局部調(diào)整，形成胰島素類似物加以避免。請(qǐng)根據(jù)上述設(shè)想，補(bǔ)充完善其基本研發(fā)流程：預(yù)期蛋白質(zhì)功能→設(shè)計(jì)預(yù)期蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)→推測(cè)氨基酸序列→_________________________________→構(gòu)建表達(dá)載體，轉(zhuǎn)基因獲得胰島素類似物。cDNA

蛋白

奶牛乳腺蛋白基因(或奶牛乳腺中特異表達(dá)的基因)受精卵找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)二.精題精練解析:(1)外源DNA分子中含有限制酶SmaⅠ、PstⅠ、AluⅠ的識(shí)別序列和切割位點(diǎn)，其中限制酶AluⅠ的切割位點(diǎn)位于目的基因上，因此不能用該酶進(jìn)行切割；若只用PstⅠ切割會(huì)導(dǎo)致目的基因和載體自身環(huán)化或反向連接，因此構(gòu)建重組質(zhì)粒時(shí)，應(yīng)選用限制酶SmaⅠ、PstⅠ處理目的基因和載體?；虮磉_(dá)載體的組成包括目的基因、標(biāo)記基因、啟動(dòng)子、終止子、復(fù)制原點(diǎn)等。(2)將真核基因?qū)朐松飼r(shí)，一般從cDNA文庫中獲取目的基因；重組大腸桿菌合成的人胰島素原沒有活性，需用蛋白酶將其加工成含α、β兩條多肽鏈的胰島素。(3)利用奶牛設(shè)計(jì)乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)人胰島素，為使人胰島素基因在奶牛乳腺中特異表達(dá)，構(gòu)建表達(dá)載體時(shí)應(yīng)將目的基因與奶牛乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子等調(diào)控組件重組在一起，并選用受精卵為受體細(xì)胞。(4)題述設(shè)想需要采用蛋白質(zhì)工程技術(shù)，因此基本研