高考生物大一輪復(fù)習(xí)-112113基因工程的應(yīng)用-蛋白質(zhì)工程課件-中圖版選修3課件

第二節(jié)基因工程的應(yīng)用第三節(jié)蛋白質(zhì)工程第二節(jié)基因工程的應(yīng)用1【考綱考情】最新考綱及要求三年考情(以山東高考卷為例)2014年2013年2012年基因工程的應(yīng)用ⅡT36·非選擇題無無蛋白質(zhì)工程Ⅰ無無無【考綱考情】最新考綱及要求三年考情(以山東高考卷為例)2012【知識梳理】考點一基因工程的工具1.轉(zhuǎn)基因植物：

類別應(yīng)用實例抗蟲殺蟲基因主要有Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基因等抗病抗病毒基因：病毒外殼蛋白基因和病毒的復(fù)制酶基因抗真菌基因：幾丁質(zhì)酶基因和抗毒素合成基因【知識梳理】類別應(yīng)用實例抗蟲殺蟲基因主要有Bt毒蛋白基因、蛋3類別應(yīng)用實例抗逆抗鹽堿和抗干旱的調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓基因、抗凍蛋白基因、抗除草劑基因改良①轉(zhuǎn)基因玉米中賴氨酸的含量比對照提高30%②轉(zhuǎn)基因延熟番茄儲存時間可延長1～2個月③轉(zhuǎn)基因矮牽牛呈現(xiàn)出自然界沒有的顏色變異類別應(yīng)用實例抗逆抗鹽堿和抗干旱的調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓基因、抗凍蛋白42.轉(zhuǎn)基因動物：類別應(yīng)用實例提高生長速度轉(zhuǎn)外源生長激素基因綿羊和轉(zhuǎn)外源生長激素基因鯉魚生長速率快、體型大改善畜產(chǎn)品品質(zhì)將腸乳糖酶基因?qū)肽膛；蚪M，使獲得的轉(zhuǎn)基因牛分泌的乳汁中，乳糖的含量大大減低，而其他營養(yǎng)成分不受影響2.轉(zhuǎn)基因動物：類別應(yīng)用實例提高生轉(zhuǎn)外源生長激素基因綿羊和轉(zhuǎn)5類別應(yīng)用實例生產(chǎn)藥物在牛和山羊等動物乳腺生物反應(yīng)器中表達(dá)出了抗凝血酶、血清白蛋白、生長激素和α-抗胰蛋白酶等重要藥品作器官移植的供體①利用基因工程方法對豬的器官進(jìn)行改造，抑制抗原決定基因的表達(dá)②設(shè)法除去抗原決定基因，再結(jié)合克隆技術(shù)，培育出沒有免疫排斥反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因克隆豬器官類別應(yīng)用實例生產(chǎn)藥物在牛和山羊等動物乳腺生物反應(yīng)器中表達(dá)出了63.基因治療與基因診斷：原理操作過程進(jìn)展基因治療基因表達(dá)利用正?；?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中，以表達(dá)出正常性狀來治療臨床實驗基因診斷堿基互補配對制作特定DNA探針與病人樣品DNA混合分析雜交帶情況臨床應(yīng)用3.基因治療與基因診斷：原理操作過程進(jìn)展基因基因利用正常基因7考點二蛋白質(zhì)工程與基因工程

1.區(qū)別：項目蛋白質(zhì)工程基因工程過程預(yù)期蛋白質(zhì)功能→設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測應(yīng)有的氨基酸序列→找到相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列目的基因的獲得→重組載體的構(gòu)建→重組載體的導(dǎo)入和篩選→目的基因的表達(dá)和鑒定實質(zhì)定向改造或生產(chǎn)人類所需的蛋白質(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)自然界沒有的蛋白質(zhì)只能生產(chǎn)自然界已有的蛋白質(zhì)考點二蛋白質(zhì)工程與基因工程

項目蛋白質(zhì)工程基因工程過程預(yù)82.聯(lián)系：(1)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。(2)基因工程中所利用的某些酶需要通過蛋白質(zhì)工程進(jìn)行修飾、改造。2.聯(lián)系：9類型一基因工程的應(yīng)用【典例1】(2015·濟南模擬)圖1表示科學(xué)家通過基因工程培育抗蟲棉時，從蘇云金桿菌中提取抗蟲基因，將其“放入”棉花細(xì)胞中與棉花的DNA分子結(jié)合起來而發(fā)揮作用的過程示意圖。請據(jù)圖回答下列有關(guān)問題：類型一基因工程的應(yīng)用10(1)圖2表示在圖1過程①中同時利用EcoRⅠ、EcoR52切割目的基因和載體，以形成兩種不同的黏性末端，這種雙酶切的優(yōu)點是________

。(1)圖2表示在圖1過程①中同時利用EcoRⅠ、EcoR5211(2)圖1中過程③涉及的生物技術(shù)是

；在含四環(huán)素的培養(yǎng)基中培養(yǎng)植物細(xì)胞，導(dǎo)入重組質(zhì)粒的細(xì)胞能否增殖?

，依據(jù)是

。(3)判斷基因轉(zhuǎn)化是否成功，應(yīng)對轉(zhuǎn)基因植物進(jìn)行鑒定，如果培育成功的植株能抗蟲，還應(yīng)進(jìn)行

水平鑒定，以確定該變異能否遺傳給后代。將上述抗蟲棉植株的后代種子種植下去后，往往有很多植株不再具有抗蟲性，原因是_________________________

，為獲得穩(wěn)定遺傳的轉(zhuǎn)基因植株，還需要對轉(zhuǎn)基因植株進(jìn)行嚴(yán)格的____________________________。(2)圖1中過程③涉及的生物技術(shù)是；在含12(4)圖3表示蘇云金桿菌細(xì)胞中的某些生命活動過程，則①處需要有

酶的催化，①②兩處共有的一種堿基配對方式是

。

(4)圖3表示蘇云金桿菌細(xì)胞中的某些生命活動過程，則①處需要13【解題指南】解答本題應(yīng)明確以下三點：(1)限制性內(nèi)切酶的特點。(2)三幅圖示代表的過程。(3)基因轉(zhuǎn)化成功的標(biāo)志?！窘馕觥?1)使用雙酶切，質(zhì)粒上的黏性末端不同，用DNA連接酶處理時，質(zhì)粒不能自身環(huán)化，同樣技術(shù)獲得的目的基因也不能自身環(huán)化。能夠保證目的基因定向插入到特定的位置。(2)圖1中過程①是重組載體的構(gòu)建，②是導(dǎo)入受體細(xì)胞，③是由受體細(xì)胞獲得棉花植株，原理是植物細(xì)胞的全能性，技術(shù)手段是植物組織培養(yǎng)。分析圖示，目的基因插入的位置是四環(huán)素抗性基因所在【解題指南】解答本題應(yīng)明確以下三點：14位置，即四環(huán)素抗性基因被破壞，倘若培養(yǎng)基中含有四環(huán)素，則導(dǎo)入重組質(zhì)粒的細(xì)胞不能增殖。(3)生物變異分為可遺傳變異和不可遺傳變異，不可遺傳變異不涉及遺傳物質(zhì)，是由環(huán)境條件變化引起的，可遺傳的變異涉及遺傳物質(zhì)，因此，此種變異能否遺傳，要通過基因(分子)水平的鑒定?？瓜x基因?qū)胫参锛?xì)胞后會整合到細(xì)胞中的染色體上，兩條同源染色體上只有一條會整合抗蟲基因，相當(dāng)于雜合體植株。(4)分析圖示，①處進(jìn)行的生命活動是轉(zhuǎn)錄過程，②處進(jìn)行的是翻譯過程。位置，即四環(huán)素抗性基因被破壞，倘若培養(yǎng)基中含有四環(huán)素，則導(dǎo)入15答案：(1)保證目的基因定向插入特定位置、防止目的基因和質(zhì)粒環(huán)化(答對一點即可)(2)植物組織培養(yǎng)不能在構(gòu)建基因表達(dá)載體的過程中，四環(huán)素抗性基因片段被切除(3)分子(基因)抗蟲植株產(chǎn)生的雌雄配子中各有1/2不含抗蟲基因，受精時雌雄配子隨機結(jié)合，可以產(chǎn)生1/4左右的不具有抗蟲性植株連續(xù)自交(4)RNA聚合A—U答案：(1)保證目的基因定向插入特定位置、防止目的基因和質(zhì)粒16【互動探究】(1)圖1中②過程常用方法有哪些?提示：農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法和花粉管通道法。(2)對轉(zhuǎn)基因抗蟲棉進(jìn)行分子水平的鑒定有哪些方法?提示：轉(zhuǎn)錄的鑒定：核酸分子雜交；翻譯的鑒定：抗原和抗體雜交?！净犹骄俊?7【加固訓(xùn)練】乳腺生物反應(yīng)器是基于轉(zhuǎn)基因技術(shù)平臺，將外源基因?qū)雱游锘蚪M中并定位表達(dá)于動物乳腺，利用動物乳腺能夠天然、高效合成分泌蛋白。如圖為利用生物工程技術(shù)讓羊生產(chǎn)治療心臟病藥物tPA的大致過程。請據(jù)圖分析回答：【加固訓(xùn)練】乳腺生物反應(yīng)器是基于轉(zhuǎn)基因技術(shù)平臺，將外源基因?qū)?8(1)圖中②過程選擇受精卵作為tPA基因受體細(xì)胞的主要原因是

。(2)圖中④表示檢測與篩選過程，通常采用的方法是_________、

。(3)除利用乳腺、膀胱等生物反應(yīng)器外，人們還可以利用_______

、

等方法來生產(chǎn)上述物質(zhì)，而傳統(tǒng)生產(chǎn)上述藥品是

中提取的，存在的缺點是___________

。

(1)圖中②過程選擇受精卵作為tPA基因受體細(xì)胞的主要原因是19【解析】(1)受精卵細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中含有很多個體發(fā)育所需的營養(yǎng)物質(zhì)，容易產(chǎn)生完整的個體，全能性最高。(2)考查目的基因的檢測和表達(dá)：用DNA分子雜交技術(shù)檢測轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因；用分子雜交技術(shù)檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA，即用標(biāo)記的目的基因作探針與mRNA雜交；用抗原-抗體雜交技術(shù)檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)，即從轉(zhuǎn)基因生物中提取蛋白質(zhì)，用相應(yīng)的抗體進(jìn)行抗原-抗體雜交，有時還需進(jìn)行個體生物學(xué)水平的鑒定，通過生物性狀表達(dá)與否來檢測基因工程的成功與否?！窘馕觥?1)受精卵細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中含有很多個體發(fā)育所需的營養(yǎng)物20(3)乳腺生物反應(yīng)器和膀胱生物反應(yīng)器是轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物的新方法，傳統(tǒng)生產(chǎn)多以微生物發(fā)酵工程或動物細(xì)胞工程為主要方法，但由于受操作條件相對較苛刻等的限制，所以價格較高。(3)乳腺生物反應(yīng)器和膀胱生物反應(yīng)器是轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物的新21答案：(1)受精卵發(fā)育的全能性最容易表達(dá)(2)分子雜交個體生物學(xué)水平鑒定DNA分子雜交抗原—抗體雜交(答對任意兩種即可)(3)工程菌培養(yǎng)動物細(xì)胞培養(yǎng)直接從生物組織、細(xì)胞或血液由于受操作條件相對較苛刻等的限制，價格十分昂貴答案：(1)受精卵發(fā)育的全能性最容易表達(dá)22類型二蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用【典例2】(2013·新課標(biāo)全國卷Ⅰ節(jié)選)閱讀如下資料：資料：T4溶菌酶在溫度較高時易失去活性?？茖W(xué)家對編碼T4溶菌酶的基因進(jìn)行了改造，使其表達(dá)的T4溶菌酶第3位的異亮氨酸變?yōu)榘腚装彼?，在該半胱氨酸與第97位的半胱氨酸之間形成了一個二硫鍵，提高了T4溶菌酶的耐熱性。類型二蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用23回答下列問題：該資料屬于________工程的范疇。該工程是指以分子生物學(xué)相關(guān)理論為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因合成，對____________進(jìn)行改造，或制造一種________的技術(shù)。在該實例中，引起T4溶菌酶空間結(jié)構(gòu)改變的原因是組成該酶肽鏈的__________序列發(fā)生了改變?；卮鹣铝袉栴}：24【解析】資料中對基因進(jìn)行改造，結(jié)果得到耐熱性提高的蛋白質(zhì)，因此屬于蛋白質(zhì)工程的范疇。蛋白質(zhì)工程是指以分子生物學(xué)相關(guān)理論為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有的蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新蛋白質(zhì)的技術(shù)。對基因進(jìn)行改造后，第3位的異亮氨酸變?yōu)榘腚装彼?，該半胱氨酸與第97位的半胱氨酸之間形成了二硫鍵，引起了空間結(jié)構(gòu)的改變，所以最終是由于氨基酸序列的改變導(dǎo)致了空間結(jié)構(gòu)的改變。答案：蛋白質(zhì)現(xiàn)有的蛋白質(zhì)新蛋白質(zhì)氨基酸【解析】資料中對基因進(jìn)行改造，結(jié)果得到耐熱性提高的蛋白質(zhì)，因25【加固訓(xùn)練】胰島素可以用于治療糖尿病，但是胰島素被注射入人體后，會堆積在皮下，要經(jīng)過較長時間才能進(jìn)入血液，而進(jìn)入血液的胰島素又容易分解，治療效果受到影響。如圖是用蛋白質(zhì)工程設(shè)計的速效胰島素的生產(chǎn)過程，請據(jù)圖回答有關(guān)問題：【加固訓(xùn)練】胰島素可以用于治療糖尿病，但是胰島素被注射入人體26(1)構(gòu)建新的蛋白質(zhì)模型是蛋白質(zhì)工程的關(guān)鍵，圖中構(gòu)建新的胰島素模型的主要依據(jù)是

。(2)圖中從新的胰島素模型到新的胰島素基因的基本思路是什么?(3)新的胰島素基因與載體(質(zhì)粒)結(jié)合過程中需要限制性內(nèi)切酶和DNA連接酶。已知限制性內(nèi)切酶Ⅰ的識別序列和切點是-G↓GATCC-。請畫出質(zhì)粒被限制性內(nèi)切酶Ⅰ切割后所形成的黏性末端：

。DNA連接酶對所連接的DNA兩端堿基序列是否有專一性要求?

。(1)構(gòu)建新的蛋白質(zhì)模型是蛋白質(zhì)工程的關(guān)鍵，圖中構(gòu)建新的胰島27(4)若將含有新的胰島素基因的表達(dá)載體導(dǎo)入植物細(xì)胞中，最常用的方法是

。(5)若要利用大腸桿菌生產(chǎn)速效胰島素，需用到的生物工程有

、

和發(fā)酵工程。(4)若將含有新的胰島素基因的表達(dá)載體導(dǎo)入植物細(xì)胞中，最常用28【解析】(1)構(gòu)建新的胰島素模型的主要依據(jù)是蛋白質(zhì)的預(yù)期功能。(2)根據(jù)蛋白質(zhì)的預(yù)期功能，推測新的胰島素中氨基酸的序列，進(jìn)而推斷基因中的脫氧核苷酸序列來合成新的胰島素基因。(3)將目的基因?qū)胫参镏?，最常用的轉(zhuǎn)化方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。(4)限制性內(nèi)切酶識別特定的核苷酸序列，產(chǎn)生特定的黏性末端或平末端，而DNA連接酶對所連接的DNA兩端堿基序列卻沒有專一性要求。(5)生產(chǎn)自然界中本來沒有的蛋白質(zhì)需要用到蛋白質(zhì)工程、基因工程等技術(shù)?！窘馕觥?1)構(gòu)建新的胰島素模型的主要依據(jù)是蛋白質(zhì)的預(yù)期功能29答案：(1)蛋白質(zhì)的預(yù)期功能(2)根據(jù)新的胰島素中氨基酸的序列，推測出其基因中的脫氧核苷酸序列，然后利用DNA合成儀來合成新的胰島素基因。(3)否(4)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法(5)蛋白質(zhì)工程基因工程答案：(1)蛋白質(zhì)的預(yù)期功能30【資源平臺】蛋白質(zhì)組計劃和人類基因組計劃的比較項目蛋白質(zhì)組計劃人類基因組計劃啟動時間2003年正式啟動1990年正