2025届高考生物一轮总复习学生用书选择性必修3第十单元生物技术与工程第52讲基因工程的应用和蛋白质工程考点一基因工程的应用

第52讲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业、医药卫生和食品工业等行业的广泛应用改善了人类的生活品质。2.概述人们依据基因工程原理，进行蛋白质设计和改造，可以获得性状和功能更符合人类需求的蛋白质。3.举例说明依据人类须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.基因工程在农牧业方面的应用（1）转基因抗虫植物：从某些生物中分别出具有，将它导入作物中培育出具有抗虫性的作物。（2）转基因抗病植物：将来源于某些病毒、真菌等的导入植物中，培育出转基因抗病植物。（3）转基因抗除草剂植物：将某种除草剂的基因导入作物，可以培育出抗除草剂的作物品种。（4）改良植物的品质：将某种必需氨基酸含量多的导入植物中，可以提高这种氨基酸的含量。将与植物导入矮牵牛中，使它呈现出自然界没有的颜色变异，大大提高了它的观赏价值。（5）提高动物的生长速率：由于的表达可以使转基因动物生长得更快，将这类基因导入动物体内，以提高动物的生长速率。（6）改善畜产品的品质：将导入奶牛基因组，使获得的转基因牛分泌的中，乳糖的含量大大降低，而其他养分成分不受影响。2.基因工程在医药卫生领域的应用（1）（2）器官移植：在器官供体的基因组中导入某种，以抑制的表达，或设法除去抗原确定基因，然后再结合技术，培育出不会引起反应的转基因克隆器官。3.基因工程在食品工业方面的应用[答案自填]1.（1）抗虫功能的基因（2）抗病基因（3）降解或抗拒（4）蛋白质编码基因花青素代谢相关的基因（5）外源生长激素基因（6）肠乳糖酶基因乳汁2.（1）基因改造特异表达的基因的启动子显微注射受精卵（2）调整因子抗原确定基因克隆免疫排斥3.基因工程菌牛凝乳酶的基因基因工程菌[教材命题点思索]1.野外种植转基因抗A害虫植物的同时，还种植确定量的同种不抗虫植物，可降低抗性害虫在整个害虫种群中所占比例的增加速率。试分析其中的缘由。提示：种植确定量的同种不抗虫植物，对抗性害虫的选择作用减弱。2.乳腺生物反应器经过有性生殖产生的后代确定可以产生目标蛋白质吗？为什么？提示：不愿定。①目的基因在受体细胞中不是成对存在的，相当于杂合子，配子中可能不含该基因，则有性生殖产生的后代中可能不含目的基因。②有性生殖产生的后代可能为雄性，不能分泌乳汁。3.人的胰岛素基因导入大肠杆菌后不能正确表达出胰岛素，其缘由是______________________________________________。提示：真核细胞的基因结构不同于原核细胞，其转录出的mRNA需加工后才能作为翻译的模板，细菌中不存在此机制1.（2024·湛江二模）红细胞生成素（EPO）是人体内促进红细胞生成的一种糖蛋白，可用于治疗肾衰性贫血等疾病。由于自然EPO来源极为有限，某科研团队接受基因工程培育转基因羊作为乳腺生物反应器，使其能合成EPO。下列有关叙述错误的是（）A．构建表达载体时需将EPO基因插入乳腺蛋白基因的启动子的上游B．一般状况下，该转基因羊中的EPO基因只在羊的乳腺细胞中表达C．可用显微注射技术将含有EPO基因的表达载体导入羊的受精卵中D．用PCR扩增人EPO基因，须要一段已知的EPO基因核苷酸序列解析：选A。启动子是一段有特殊序列结构的DNA片段，能驱动基因转录出mRNA，位于基因的上游，故构建表达载体时需将EPO基因（目的基因）插入乳腺蛋白基因的启动子的下游，A项错误；一般状况下，该转基因羊中的EPO基因只在羊的乳腺细胞中表达，B项正确；将目的基因导入动物受精卵最常用的方法是显微注射法，C项正确；用PCR扩增人EPO基因，须要一段已知的EPO基因核苷酸序列，以便依据这一序列合成引物，D项正确。2.利用基因工程技术生产羧酸酯酶（CarE）制剂的流程如下图所示，下列叙述正确的是（）A．过程①需运用耐高温的DNA聚合酶B．过程②需运用解旋酶和PCR获得目的基因C．过程③运用的大肠杆菌细胞可用Na＋处理D．过程④可利用PCR技术检测目的基因是否已导入受体细胞解析：选D。过程①表示利用mRNA通过逆转录法合成目的基因，须要逆转录酶的催化，A项错误；过程②表示利用PCR技术对目的基因进行扩增，该过程中不须要运用解旋酶，B项错误；大肠杆菌细胞应运用Ca2＋处理，使其处于一种能吸取四周环境中DNA分子的生理状态，C项错误；过程④可利用PCR技术检测目的基因是否已导入受体细胞，D项正确。3.（2024·广东选择考）非细胞合成技术是一种运用合成生物学方法，在细胞外构建多酶催化体系，获得目标产物的新技术，其核心是各种酶基因的挖掘、表达等。我国科学家设计了4步酶促反应的非细胞合成路途（如下图所示），可干脆用淀粉生产肌醇（重要的医药食品原料），以期解决高温强酸水解方法造成的严峻污染问题，并可以提高产率。回答下列问题：（1）探讨人员接受PCR技术从土壤微生物基因组中扩增得到目标酶基因。此外，获得酶基因的方法还__________________________________（答出2种即可）。（2）高质量的DNA模板是成功扩增出目的基因的前提条件之一。在制备高质量DNA模板时必需除去蛋白，方法有____________________________________________（答出2种即可）。（3）探讨人员运用大肠杆菌BL21作为受体细胞、pET20b为表达载体分别进行4种酶的表达。表达载体转化大肠杆菌时，首先应制备_____________细胞。为了检测目的基因是否成功表达出酶蛋白，须要接受的方法有______________________________________________。（4）依上图所示流程，在确定的温度、pH等条件下，将4种酶与可溶性淀粉溶液混合组成一个反应体系。若这些酶最适反应条件不同，可能导致的结果是。在分子水平上，可以通过变更，从而变更蛋白质的结构，实现对酶特性的改造和优化。解析：（1）获得目的基因的方法除接受PCR技术扩增外，还有从基因文库中获得、人工合成等方法。（2）蛋白酶可分解蛋白质，但不会分解DNA；蛋白质在高温条件下会变性失活，而DNA虽然在高温时会变性，但在低温时又会复性，因此在制备高质量的DNA模板时，去除蛋白可接受酶解法或高温处理。（3）将大肠杆菌作为基因工程的受体细胞时，首先应用Ca2＋处理，使其成为能吸取外界DNA的感受态细胞。检测目的基因是否成功表达出酶蛋白可接受抗原—抗体杂交。（4）酶的作用条件有适宜的温度、pH等，温度过低，酶的活性会降低，温度过高、强酸或强碱的状况下，酶的活性会降低甚至失活，依据题图所示流程，在确定的温度、pH等条件下，将4种酶与可溶性淀粉溶液混合组成一个反应体系，这4种酶的最适反应条件不同，会导致