生物学案（苏教版）第十单元第7课时基因工程的应用和蛋白质工程

第7课时基因工程的应用和蛋白质工程课标要求1.举例说明基因工程在农牧、食品及医药等行业的广泛应用改善了人类的生活品质。2.举例说明依据人类需要对原有蛋白质结构进行基因改造、生产目标蛋白的过程。考点一基因工程的应用1．基因工程在农牧业中的应用价值2．基因工程在食品业中的应用价值(1)转基因食品已进入商业化生产，其中大豆、玉米和油菜种植面积很大。(2)植物蛋白质、糖类、脂肪品质的改良以及维生素种类和含量的改良等方面，是主要研究热点。(3)基因工程在氨基酸、助鲜剂、甜味剂等食品添加剂的生产，以及广泛应用于食品制造业的淀粉酶、纤维素酶、脂肪酶、蛋白酶的生产方面也大显身手。3．基因工程在医药业中的应用价值(1)基因工程药物转基因药物的反应器：科学家将药用蛋白基因与的启动子等重组起来，转入哺乳动物的受精卵中，制成乳腺生物反应器或乳房生物反应器。辨析乳腺生物反应器与工程菌的比较比较内容乳腺生物反应器工程菌含义让外源基因在哺乳动物的乳腺中特异表达，利用动物的乳腺组织生产药物蛋白指用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的微生物基因表达合成的药物蛋白与天然蛋白相同细菌合成的药物蛋白可能没有活性受体细胞动物受精卵微生物细胞目的基因导入方式显微注射法Ca2＋处理法生产条件不需要严格灭菌，温度等外界条件对其影响不大需要严格灭菌，严格控制工程菌所需的温度、pH、营养物质浓度等外界条件药物提取从动物乳汁中提取从微生物细胞或其培养液中提取(2)基因治疗①概念：指利用正常基因缺陷基因的治疗方法。包括基因诊断、基因分离、载体构建、目的基因导入等多项技术。②途径：和两种。考向基因工程的应用1．(2023·江苏天一中学高三检测)基因工程蓬勃发展，下列有关基因工程的说法正确的是()A．基因工程在农牧业上的应用主要目的是培养体型巨大品质优良的动物B．用基因工程方法培育的抗虫植物也能抗病毒C．转基因绵羊操作过程中生长激素基因的受体细胞最好采用乳腺细胞D．在农业方面，蛋白质工程可用于改造某些参与调控光合作用的酶，以提高植物光合作用的效率，增加粮食产量2．(多选)为研究拟南芥的AtCIPK基因对烟草抗旱能力的影响，科研人员将该基因转入烟草得到甲、乙、丙三个转基因品种，变量处理后的第7天检测AtCIPK基因和抗干旱基因NtLE5的表达量，结果如下表所示。下列分析错误的是()表达量品种AtCIPK基因相对表达量NtLE5基因的表达量0天7天甲乙丙丁0A．丁组与其他实验组在变量处理前都需要提供适宜光照和进行干旱处理B．基因表达量的分析过程中不存在U—A碱基配对C．除了检测基因的表达量外，还需进行个体水平的检测D．AtCIPK基因的表达产物可能促进NtLE5基因的表达，从而提高植物对干旱的适应性考点二蛋白质工程1．蛋白质工程的概念2．过程(1)流程图A．，B.，C.，D.，E.。(2)首先要获取目的基因和蛋白质的。(3)通过基因改造生产目标蛋白质。针对相关基因进行改造，即基因的体外定向突变。大面积的定向突变一般采用的方法，而含有单一或少数几个突变位点的基因定向突变则可采用多种策略，如法。3．蛋白质工程的设计思路与应用(1)提高。(2)改善酶的。(3)消除酶的。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原理中心法则的逆推、中心法则基因重组实质定向改造或生产人类所需的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)结果可生产自然界没有的蛋白质生产自然界已有的蛋白质联系(1)蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程，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；(2)基因工程所利用的某些酶需要通过蛋白质工程进行修饰、改造考向蛋白质工程3．β-葡聚糖酶是一种在酒类、饲料等行业中具有重要用途的工业用酶。为提高β-葡聚糖酶的催化活性，科学家将其第20位、117位和165位赖氨酸突变为丝氨酸。下列有关叙述错误的是()A．改造后的β-葡聚糖酶的耐酸碱能力增强B．改造后的β-葡聚糖酶空间结构发生了改变C．对β-葡聚糖酶结构的改造属于蛋白质工程D．可通过DNA分子测序法检测突变是否成功4．下列有关基因工程和蛋白质工程的叙述中，正确的是()A．蛋白质工程难度很大是因为对蛋白质的高级结构了解不够B．基因工程和蛋白质工程都可以生产自然界不存在的蛋白质C．不同来源的DNA分子能够拼接，其原因是所有生物共用一套密码子D．基因工程的直接操作对象是基因，蛋白质工程的直接操作对象是蛋白质1．(经典高考题)从某海洋动物中获得一基因，其表达产物为一种抗菌性和溶血性均较强的多肽P1。目前在P1的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物，首先要做的是()A．合成编码目的肽的DNA片段B．构建含目的肽DNA片段的表达载体C．依据P1氨基酸序列设计多条模拟肽D．筛选出具有优良活性的模拟肽作为目的肽2．(2020·山东，25)水稻胚乳中含直链淀粉和支链淀粉，直链淀粉所占比例越小糯性越强。科研人员将能表达出基因编辑系统的DNA序列转入水稻，实现了对直链淀粉合成酶基因(Wx基因)启动子序列的定点编辑，从而获得了3个突变品系。(1)将能表达出基因编辑系统的DNA序列插入Ti质粒构建重组载体时，所需的酶是_______________________________________________________________________，重组载体进入水稻细胞并在细胞内维持稳定和表达的过程称为________。(2)根据启动子的作用推测，Wx基因启动子序列的改变影响了____________________，从而改变了Wx基因的转录水平。与野生型水稻相比，3个突变品系中Wx基因控制合成的直链淀粉合成酶的氨基酸序列__________(填“发生”或“不发生”)改变，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)为检测启动子变化对Wx基因表达的影响，科研人员需要检测Wx基因转录产生的mRNA(WxmRNA)的量。检测时分别提取各品系胚乳中的总RNA，经_______________过程获得总cDNA。通过PCR技术可在总cDNA中专一性的扩增出Wx基因的cDNA，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)各品系WxmRNA量的检测结果如图所示，据图推测糯性最强的品系为________，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。3．(2022·湖南，22)水蛭是我国的传统中药材，主要药理成分水蛭素为水蛭蛋白中重要成分之一，具有良好的抗凝血作用。拟通过蛋白质工程改造水蛭素结构，提高其抗凝血活性。回答下列问题：(1)蛋白质工程流程如图所示，物质a是________________，物质b是__________。在生产过程中，物质b可能不同，合成的蛋白质空间构象却相同，原因是______________________。(2)蛋白质工程是基因工程的延伸，基因工程中获取目的基因的常用方法有____________________、______________________________和利用PCR技术扩增。PCR技术遵循的基本原理是__________________。(3)将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后，分析水解产物中的肽含量及其抗凝血活性，结果如图所示。推测两种处理后酶解产物的抗凝血活性差异主要与肽的______(填“种类”或“含量”)有关，导致其活性不同的原因是___________________________________________________________________________________________________________。(4)若要比较蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素的抗凝血活性差异，简要写出实验设计思路。________________________________________________________________________________________________________________________________________________。4．(2022·全国乙卷，38)新冠疫情出现后，病毒核酸检测和疫苗接种在疫情防控中发挥了重要作用。回答下列问题：(1)新冠病毒是一种RNA病毒，检测新冠病毒RNA(核酸检测)可以采取RT—PCR法。这种方法的基本原理是先以病毒RNA为模板合成cDNA，这一过程需要的酶是______________，再通过PCR技术扩增相应的DNA片段。根据检测结果判断被检测者是否感染新冠病毒。(2)为了确保新冠病毒核酸检测的准确性，在设计PCR引物时必须依据新冠病毒RNA中的____________________来进行。PCR过程每次循环分为3步，其中温度最低的一步是__________。(3)某人同时进行了新冠病毒核酸检测和抗体检测(检测体内是否有新冠病毒抗体)，若核酸检测结果为阴性而抗体检测结果为阳性，说明________________________(答出1种情况即可)；若核酸检测和抗体检测结果均为阳性，说明________________________。(4)常见的病毒疫苗有灭活疫苗、蛋白疫苗和重组疫苗等。已知某种病毒的特异性蛋白S(具有抗原性)的编码序列(目的基因)。为了制备蛋白疫苗，可以通过基因工程技术获得大量蛋白S。基因工程的基本操作流程是________________________________________________________________________________________________________________________。一、易错辨析1．利用乳腺生物反应器能够获得一些重要的医药产品，如人的血清白蛋白，这是因为将人的血清白蛋白基因导入了动物的乳腺细胞中()2．由大肠杆菌工程菌获得人的干扰素后可直接应用()3．蛋白质工程的目的是改造或合成人类需要的蛋白质()4．蛋白质工程可以合成自然界中不存在的蛋白质()5．蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子的结构()二、填空默写1．(选择性必修3P103)转基因生物的生物。2．(选择性必修3P106)基因治疗的体内途径是将_______________________________________________________