第十單元　第62課時(shí)　基因工程的應(yīng)用、蛋白質(zhì)工程、DNA的兩個(gè)重要實(shí)驗(yàn)-2025年高中生物大一輪復(fù)習(xí)

第62課時(shí)基因工程的應(yīng)用、蛋白質(zhì)工程、DNA的兩個(gè)重要實(shí)驗(yàn)課標(biāo)要求1.舉例說(shuō)明基因工程在農(nóng)牧業(yè)、食品工業(yè)及醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域等方面的廣泛應(yīng)用改善了人類的生活品質(zhì)。2.概述人們根據(jù)基因工程原理，進(jìn)行蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)和改造，可以獲得性狀和功能更符合人類需求的蛋白質(zhì)。3.舉例說(shuō)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(guò)程?？记榉治?.基因工程的應(yīng)用2022·河北·T242022·廣東·T222022·全國(guó)乙·T382021·河北·T242.蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用2022·湖南·T222021·遼寧·T142022·重慶·T33.DNA的粗提取與鑒定2023·廣東·T112022·山東·T132021·山東·T134.DNA片段的擴(kuò)增與電泳鑒定2023·江蘇·T222023·山東·T252023·浙江6月選考·T192022·遼寧·T122022·江蘇·T242021·山東·T252021·全國(guó)甲·T38考點(diǎn)一基因工程的應(yīng)用1．基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用2．基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用3．基因工程在食品工業(yè)方面的應(yīng)用(1)科學(xué)家利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)培育了抗玉米螟玉米，種植該玉米的農(nóng)田就不需要進(jìn)行防蟲管理了()(2)乳腺生物反應(yīng)器是將藥用蛋白基因?qū)雱?dòng)物的乳腺細(xì)胞中()(3)用基因工程的方法，使外源基因得到高效表達(dá)的菌類一般稱為基因工程菌()(4)由大腸桿菌工程菌獲得人的干擾素后可直接應(yīng)用()1．基因工程用于提高植物抗逆能力，請(qǐng)思考回答下列轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的相關(guān)問題：(1)抗蟲棉能抗病毒、細(xì)菌、真菌嗎？為什么？__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)從環(huán)境保護(hù)角度出發(fā)，分析轉(zhuǎn)基因抗蟲棉與普通棉相比在害蟲防治方面的優(yōu)越性有哪些？__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(3)種植轉(zhuǎn)基因抗蟲棉若干年后，害蟲會(huì)不會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)基因抗蟲棉產(chǎn)生抗性？為什么？__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________2．為提高動(dòng)物的生長(zhǎng)速度，需要將外源生長(zhǎng)激素基因?qū)雱?dòng)物體內(nèi)，應(yīng)該選擇的受體細(xì)胞是什么？并說(shuō)明理由。__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________3．生產(chǎn)乳腺生物反應(yīng)器構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)有什么特別要求？為什么？__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________歸納總結(jié)乳腺生物反應(yīng)器(1)操作過(guò)程(2)比較乳腺生物反應(yīng)器與膀胱生物反應(yīng)器①乳腺生物反應(yīng)器是利用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的乳汁生產(chǎn)藥用蛋白，而膀胱生物反應(yīng)器是利用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的尿液生產(chǎn)藥用蛋白，二者的優(yōu)點(diǎn)：產(chǎn)量高、質(zhì)量好、成本低、易提取，且不會(huì)對(duì)動(dòng)物造成傷害。②乳腺生物反應(yīng)器需是處于生殖期的雌性動(dòng)物才可生產(chǎn)藥用蛋白，而膀胱生物反應(yīng)器則是任何生長(zhǎng)期的雌雄動(dòng)物均可生產(chǎn)藥用蛋白。考向一基因工程的應(yīng)用1．(2024·南京高三模擬)如圖是將人的生長(zhǎng)激素基因?qū)爰?xì)菌B細(xì)胞內(nèi)制備“工程菌”的示意圖。已知細(xì)菌B細(xì)胞內(nèi)不含質(zhì)粒A，也不含質(zhì)粒A上的基因。下列說(shuō)法正確的是()A．“結(jié)合”過(guò)程需使用限制酶、TaqDNA聚合酶以及DNA連接酶B．細(xì)菌B接種在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上，能生長(zhǎng)的就是導(dǎo)入了質(zhì)粒A的細(xì)菌C．細(xì)菌B涂布在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上，能生長(zhǎng)的是只有導(dǎo)入了重組質(zhì)粒的細(xì)菌D．生長(zhǎng)激素基因?qū)肓思?xì)菌B，說(shuō)明“工程菌”制備成功2．(2024·重慶高三診斷)如圖是利用豬唾液腺生產(chǎn)大量高純度人神經(jīng)生長(zhǎng)因子(hNGF)的流程圖，下列相關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．人hNGF基因需與唾液淀粉酶基因的啟動(dòng)子等重組后再導(dǎo)入豬成纖維細(xì)胞AB．人hNGF基因?qū)胴i成纖維細(xì)胞可以采用顯微注射的方法C．為確保操作成功，需要對(duì)代孕豬C注射適量免疫抑制劑D．豬唾液腺作為生物反應(yīng)器具有不受性別限制的特點(diǎn)考點(diǎn)二蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用1．蛋白質(zhì)工程的概念2．蛋白質(zhì)工程與基因工程的異同項(xiàng)目蛋白質(zhì)工程基因工程過(guò)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(lái)的第二代基因工程3.蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用(1)在醫(yī)藥方面①利用蛋白質(zhì)工程研發(fā)________。②實(shí)例：如果將干擾素分子上的一個(gè)半胱氨酸變成______________，在一定條件下，可以延長(zhǎng)保存時(shí)間。(2)在工業(yè)方面①蛋白質(zhì)工程被廣泛用于改進(jìn)____________或開發(fā)新的工業(yè)用酶。②實(shí)例：枯草桿菌蛋白酶具有水解蛋白質(zhì)的作用，因此常被用于洗滌劑工業(yè)、絲綢工業(yè)等。(3)在農(nóng)業(yè)方面科學(xué)家正在嘗試改造某些參與調(diào)控光合作用的酶，以提高植物______________的效率，增加糧食的產(chǎn)量。(1)蛋白質(zhì)工程需要改變蛋白質(zhì)分子的所有氨基酸序列()(2)蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對(duì)蛋白質(zhì)分子直接進(jìn)行操作，定向改造分子的結(jié)構(gòu)()(3)蛋白質(zhì)工程是一項(xiàng)難度很大的工程，主要是因?yàn)槿藗儗?duì)蛋白質(zhì)復(fù)雜的高級(jí)結(jié)構(gòu)沒有完全認(rèn)識(shí)()(4)蛋白質(zhì)工程可以改造酶，提高酶的熱穩(wěn)定性()基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)，這些天然蛋白質(zhì)是生物在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中形成的，它們的結(jié)構(gòu)和功能符合特定物種生存的需要，卻不一定完全符合人類生產(chǎn)和生活的需要。蛋白質(zhì)工程的目標(biāo)是生產(chǎn)出符合人類生產(chǎn)和生活需要的蛋白質(zhì)，甚至是自然界不存在的蛋白質(zhì)。結(jié)合圖示回答有關(guān)問題：(1)寫出流程圖中字母代表的含義：A．______________________；B.______________________；C.______________________；D.______________________；E.______________________。(2)圖示字母中屬于中心法則的過(guò)程有____________，屬于蛋白質(zhì)工程的過(guò)程有__________。(3)對(duì)天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，你認(rèn)為應(yīng)該直接對(duì)蛋白質(zhì)分子進(jìn)行操作，還是通過(guò)對(duì)基因的操作來(lái)實(shí)現(xiàn)？原因是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(4)通過(guò)對(duì)Bt抗蟲蛋白三維結(jié)構(gòu)圖及氨基酸序列進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)該蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中一段由14個(gè)氨基酸組成的螺旋結(jié)構(gòu)缺失，結(jié)構(gòu)變化后的Bt抗蟲蛋白能使棉鈴蟲具有更高的致死率。若要根據(jù)蛋白質(zhì)工程的原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)對(duì)Bt抗蟲蛋白進(jìn)行改造，以提高其致死率，請(qǐng)寫出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________歸納總結(jié)判斷基因工程和蛋白質(zhì)工程(1)如果僅將基因用限制酶從DNA片段中切割下來(lái)，沒有經(jīng)過(guò)對(duì)編碼蛋白序列進(jìn)行修飾、加工，或僅對(duì)其調(diào)控序列進(jìn)行加工，則屬于基因工程；如果將目的基因經(jīng)過(guò)了一些實(shí)質(zhì)性的改造，如對(duì)編碼蛋白序列進(jìn)行了堿基替換、增添或缺失某幾個(gè)堿基，則屬于蛋白質(zhì)工程。(2)如果合成的蛋白質(zhì)是自然界中已存在的蛋白質(zhì)(天然蛋白質(zhì))，則是基因工程；如果合成的蛋白質(zhì)與天然蛋白質(zhì)有差異，甚至是自然界中所沒有的，則為蛋白質(zhì)工程。考向二辨析蛋白質(zhì)工程的原理和操作流程3．(2024·揚(yáng)州高三質(zhì)檢)人體內(nèi)的t－PA蛋白能高效降解由血纖維蛋白凝聚而成的血栓，然而，為心?；颊咦⑸浯髣┝康幕蚬こ蘴－PA會(huì)誘發(fā)顱內(nèi)出血，其原因是t－PA與血纖維蛋白結(jié)合的特異性不高。研究證實(shí)，通過(guò)某技術(shù)，將t－PA第84位的半胱氨酸換成絲氨酸，可制造出性能優(yōu)異的改良t－PA蛋白，進(jìn)而顯著降低顱內(nèi)出血。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．該技術(shù)的關(guān)鍵是了解t－PA蛋白基因的分子結(jié)構(gòu)B．該技術(shù)生產(chǎn)改良t－PA蛋白的過(guò)程遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則C．該技術(shù)是蛋白質(zhì)工程D．該技術(shù)的原理是從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)最終找到脫氧核苷酸序列的過(guò)程4．蛋白質(zhì)工程是基因工程的延伸，下列有關(guān)蛋白質(zhì)工程的敘述，正確的是()A．蛋白質(zhì)工程是基因工程的延伸，所以不需要遵循中心法則B．蛋白質(zhì)工程中可以不用構(gòu)建基因表達(dá)載體C．生產(chǎn)的蛋白質(zhì)能在自然界中找到D．需要限制性內(nèi)切核酸酶和DNA連接酶考點(diǎn)三DNA的粗提取與鑒定、DNA片段的擴(kuò)增與電泳鑒定1．DNA的粗提取與鑒定(1)基本原理(2)操作流程注意加入酒精和用玻璃棒攪拌時(shí)，動(dòng)作要輕緩，以免加劇DNA分子的斷裂，導(dǎo)致DNA分子不能形成絲狀沉淀。2．DNA片段的擴(kuò)增及電泳鑒定(1)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)①PCR原理：利用了______________原理。②電泳：DNA分子具有可解離的基團(tuán)，這些基團(tuán)可以帶上正電荷或負(fù)電荷。在電場(chǎng)的作用下，這些帶電分子會(huì)向著與它所帶電荷______的電極移動(dòng)，這個(gè)過(guò)程就是電泳。③PCR的產(chǎn)物一般通過(guò)瓊脂糖凝膠電泳來(lái)鑒定。在凝膠中DNA分子的遷移速率與凝膠的濃度、DNA分子的________________等有關(guān)。(2)PCR實(shí)驗(yàn)操作步驟(3)DNA的電泳鑒定：凝膠中的DNA分子通過(guò)染色，可以在波長(zhǎng)為____________的紫外燈下被檢測(cè)出來(lái)。(1)提取DNA時(shí)，如果沒有雞血材料，可用豬血代替()(2)DNA與蛋白質(zhì)都溶于酒精()(3)為了節(jié)約資源，移液器上的槍頭在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不必更換()(4)進(jìn)行DNA片段的擴(kuò)增及電泳鑒定實(shí)驗(yàn)所需的緩沖液和酶應(yīng)分裝成小份，并在20℃條件下儲(chǔ)存()(5)PCR反應(yīng)中溫度的周期性改變是為了DNA聚合酶催化不同的反應(yīng)()(6)在凝膠中DNA分子的遷移速率只與DNA分子的大小有關(guān)()可通過(guò)PCR技術(shù)擴(kuò)增Bt抗蟲蛋白基因的數(shù)量，PCR的產(chǎn)物一般通過(guò)瓊脂糖凝膠電泳來(lái)鑒定，回答下列有關(guān)問題：1．是否成功擴(kuò)增出DNA片段，判斷的依據(jù)是什么？______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________2．進(jìn)行電泳鑒定的結(jié)果如果不止一條條帶，請(qǐng)分析產(chǎn)生這個(gè)結(jié)果的可能原因。______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________考向三辨析DNA的粗提取與鑒定、DNA片段的擴(kuò)增與電泳鑒定5．(2023·廣東，11)“DNA的粗提取與鑒定”實(shí)驗(yàn)的基本過(guò)程：裂解→分離→沉淀→鑒定。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．裂解：使細(xì)胞破裂釋放出DNA等物質(zhì)B．分離：可去除混合物中的多糖、蛋白質(zhì)等C．沉淀：可反復(fù)多次以提高DNA的純度D．鑒定：加入二苯胺試劑后即呈現(xiàn)藍(lán)色6．(2021·湖北，16)某實(shí)驗(yàn)利用PCR技術(shù)獲取目的基因，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示除目的基因條帶(引物與模板完全配對(duì))外，還有2條非特異條帶(引物和模板不完全配對(duì))。為了減少反應(yīng)非特異條帶的產(chǎn)生，以下措施中有效的是()A．增加模板DNA的量 B．延長(zhǎng)熱變性的時(shí)間C．延長(zhǎng)延伸的時(shí)間 D．提高復(fù)性的溫度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(guò)________________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(guò)分泌__________來(lái)生產(chǎn)所需要的藥物。2．(選擇性必修3P91)用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物(豬)作器官移植的供體，方法是在器官供體基因組中導(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。3．(選擇性必修3P93)蛋白質(zhì)工程是指以________________________________________作為基礎(chǔ)，通過(guò)__________________，來(lái)改造現(xiàn)有蛋白質(zhì)，或制造________________，以滿足____________的需求。4．(選擇性必修3P93)基因工程原則上只能生產(chǎn)____________________________。5．(選擇性必修3P94)對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)改造，最終還必須通過(guò)____________________來(lái)完成。6．(選擇性必修3P94)蛋白質(zhì)工程的基本思路：從________________________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______________________→獲得__________________。7．(選擇性必修3P74)DNA的粗提取與鑒定的原理：__________不溶于酒精，但某些____________溶于酒精，利用這一原理，可以初步分離DNA與蛋白質(zhì)。DNA在不同濃度的NaCl溶液中溶解度不同，它能溶于______________的NaCl溶液。在一定溫度下，DNA遇____________試劑會(huì)呈現(xiàn)________，因此__________