高考生物大一轮复习 1.1.21.1.3基因工程的应用 蛋白质工程课件 中图版选修3.ppt

第二节基因工程的应用第三节蛋白质工程 考纲考情 知识梳理 考点一基因工程的工具1 转基因植物 2 转基因动物 3 基因治疗与基因诊断 考点二蛋白质工程与基因工程1 区别 2 联系 1 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 2 基因工程中所利用的某些酶需要通过蛋白质工程进行修饰 改造 类型一基因工程的应用 典例1 2015 济南模拟 图1表示科学家通过基因工程培育抗虫棉时 从苏云金杆菌中提取抗虫基因 将其 放入 棉花细胞中与棉花的dna分子结合起来而发挥作用的过程示意图 请据图回答下列有关问题 1 图2表示在图1过程 中同时利用ecor ecor52切割目的基因和载体 以形成两种不同的黏性末端 这种双酶切的优点是 2 图1中过程 涉及的生物技术是 在含四环素的培养基中培养植物细胞 导入重组质粒的细胞能否增殖 依据是 3 判断基因转化是否成功 应对转基因植物进行鉴定 如果培育成功的植株能抗虫 还应进行水平鉴定 以确定该变异能否遗传给后代 将上述抗虫棉植株的后代种子种植下去后 往往有很多植株不再具有抗虫性 原因是 为获得稳定遗传的转基因植株 还需要对转基因植株进行严格的 4 图3表示苏云金杆菌细胞中的某些生命活动过程 则 处需要有酶的催化 两处共有的一种碱基配对方式是 解题指南 解答本题应明确以下三点 1 限制性内切酶的特点 2 三幅图示代表的过程 3 基因转化成功的标志 解析 1 使用双酶切 质粒上的黏性末端不同 用dna连接酶处理时 质粒不能自身环化 同样技术获得的目的基因也不能自身环化 能够保证目的基因定向插入到特定的位置 2 图1中过程 是重组载体的构建 是导入受体细胞 是由受体细胞获得棉花植株 原理是植物细胞的全能性 技术手段是植物组织培养 分析图示 目的基因插入的位置是四环素抗性基因所在 位置 即四环素抗性基因被破坏 倘若培养基中含有四环素 则导入重组质粒的细胞不能增殖 3 生物变异分为可遗传变异和不可遗传变异 不可遗传变异不涉及遗传物质 是由环境条件变化引起的 可遗传的变异涉及遗传物质 因此 此种变异能否遗传 要通过基因 分子 水平的鉴定 抗虫基因导入植物细胞后会整合到细胞中的染色体上 两条同源染色体上只有一条会整合抗虫基因 相当于杂合体植株 4 分析图示 处进行的生命活动是转录过程 处进行的是翻译过程 答案 1 保证目的基因定向插入特定位置 防止目的基因和质粒环化 答对一点即可 2 植物组织培养不能在构建基因表达载体的过程中 四环素抗性基因片段被切除 3 分子 基因 抗虫植株产生的雌雄配子中各有1 2不含抗虫基因 受精时雌雄配子随机结合 可以产生1 4左右的不具有抗虫性植株连续自交 4 rna聚合a u 互动探究 1 图1中 过程常用方法有哪些 提示 农杆菌转化法 基因枪法和花粉管通道法 2 对转基因抗虫棉进行分子水平的鉴定有哪些方法 提示 转录的鉴定 核酸分子杂交 翻译的鉴定 抗原和抗体杂交 加固训练 乳腺生物反应器是基于转基因技术平台 将外源基因导入动物基因组中并定位表达于动物乳腺 利用动物乳腺能够天然 高效合成分泌蛋白 如图为利用生物工程技术让羊生产治疗心脏病药物tpa的大致过程 请据图分析回答 1 图中 过程选择受精卵作为tpa基因受体细胞的主要原因是 2 图中 表示检测与筛选过程 通常采用的方法是 3 除利用乳腺 膀胱等生物反应器外 人们还可以利用 等方法来生产上述物质 而传统生产上述药品是中提取的 存在的缺点是 解析 1 受精卵细胞质基质中含有很多个体发育所需的营养物质 容易产生完整的个体 全能性最高 2 考查目的基因的检测和表达 用dna分子杂交技术检测转基因生物的染色体dna上是否插入了目的基因 用分子杂交技术检测目的基因是否转录出了mrna 即用标记的目的基因作探针与mrna杂交 用抗原 抗体杂交技术检测目的基因是否翻译成蛋白质 即从转基因生物中提取蛋白质 用相应的抗体进行抗原 抗体杂交 有时还需进行个体生物学水平的鉴定 通过生物性状表达与否来检测基因工程的成功与否 3 乳腺生物反应器和膀胱生物反应器是转基因动物生产药物的新方法 传统生产多以微生物发酵工程或动物细胞工程为主要方法 但由于受操作条件相对较苛刻等的限制 所以价格较高 答案 1 受精卵发育的全能性最容易表达 2 分子杂交个体生物学水平鉴定dna分子杂交抗原 抗体杂交 答对任意两种即可 3 工程菌培养动物细胞培养直接从生物组织 细胞或血液由于受操作条件相对较苛刻等的限制 价格十分昂贵 类型二蛋白质工程的应用 典例2 2013 新课标全国卷 节选 阅读如下资料 资料 t4溶菌酶在温度较高时易失去活性 科学家对编码t4溶菌酶的基因进行了改造 使其表达的t4溶菌酶第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸 在该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成了一个二硫键 提高了t4溶菌酶的耐热性 回答下列问题 该资料属于 工程的范畴 该工程是指以分子生物学相关理论为基础 通过基因修饰或基因合成 对 进行改造 或制造一种 的技术 在该实例中 引起t4溶菌酶空间结构改变的原因是组成该酶肽链的 序列发生了改变 解析 资料中对基因进行改造 结果得到耐热性提高的蛋白质 因此属于蛋白质工程的范畴 蛋白质工程是指以分子生物学相关理论为基础 通过基因修饰或基因合成 对现有的蛋白质进行改造 或制造一种新蛋白质的技术 对基因进行改造后 第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸 该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成了二硫键 引起了空间结构的改变 所以最终是由于氨基酸序列的改变导致了空间结构的改变 答案 蛋白质现有的蛋白质新蛋白质氨基酸 加固训练 胰岛素可以用于治疗糖尿病 但是胰岛素被注射入人体后 会堆积在皮下 要经过较长时间才能进入血液 而进入血液的胰岛素又容易分解 治疗效果受到影响 如图是用蛋白质工程设计的速效胰岛素的生产过程 请据图回答有关问题 1 构建新的蛋白质模型是蛋白质工程的关键 图中构建新的胰岛素模型的主要依据是 2 图中从新的胰岛素模型到新的胰岛素基因的基本思路是什么 3 新的胰岛素基因与载体 质粒 结合过程中需要限制性内切酶和dna连接酶 已知限制性内切酶 的识别序列和切点是 g gatcc 请画出质粒被限制性内切酶 切割后所形成的黏性末端 dna连接酶对所连接的dna两端碱基序列是否有专一性要求 4 若将含有新的胰岛素基因的表达载体导入植物细胞中 最常用的方法是 5 若要利用大肠杆菌生产速效胰岛素 需用到的生物工程有 和发酵工程 解析 1 构建新的胰岛素模型的主要依据是蛋白质的预期功能 2 根据蛋白质的预期功能 推测新的胰岛素中氨基酸的序列 进而推断基因中的脱氧核苷酸序列来合成新的胰岛素基因 3 将目的基因导入植物中 最常用的转化方法是农杆菌转化法 4 限制性内切酶识别特定的核苷酸序列 产生特定的黏性末端或平末端 而dna连接酶对所连接的dna两端碱基序列却没有专一性要