第十单元　第55课时　基因工程的应用、蛋白质工程(1)-2026版一轮复习

第55课时基因工程的应用、蛋白质工程课标要求1.举例说明基因工程在农牧业、食品工业及医药卫生领域等方面的广泛应用改善了人类的生活品质。2.概述人们根据基因工程原理，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。考情分析1.基因工程的应用2024·江西·T122024·河北·T222024·山东·T252024·黑吉辽·T252024·全国甲·T382023·北京·T62022·河北·T242022·广东·T222.蛋白质工程的原理和应用2023·辽宁·T252022·湖南·T22考点一基因工程的应用1．基因工程在农牧业方面的应用2．基因工程在医药卫生领域的应用3．基因工程在食品工业方面的应用我用夸克网盘分享了「与您分享-国家、地方、行业、团体标准」，点击链接即可保存。打开「夸克APP」，无需下载在线播放视频，畅享原画5倍速，支持电视投屏。链接：/s/45a9f612fe59提取码：t9EX联系qq:1328313560我的道客巴巴：/634cd7bd0a3f5a7311db139533c20794

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比较乳腺生物反应器和工程菌如图为利用乳腺生物反应器和工程菌两种方法生产某种医用蛋白(一种分泌蛋白)的操作流程图。回答下列问题：(1)要使目的基因在绵羊乳腺细胞中特异性表达，需要在过程①所用的载体中插入__________________________才行。(2)将基因表达载体转入大肠杆菌细胞前需要用Ca2＋处理大肠杆菌，目的是____________________________________________________________________________。常用显微注射法将基因表达载体导入绵羊______________中。(3)检测发现，通过乳腺生物反应器获得的蛋白A比通过工程菌获得的蛋白B的空间结构更复杂，生物活性也更强，造成这种结果的原因可能是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。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考向一基因工程的应用1．(2024·武汉期末)利用转基因山羊乳腺生物反应器生产丁酰胆碱酯酶，可治疗有机磷中毒。下列叙述错误的是()A．应该用山羊乳腺中特异表达的基因的启动子构建基因表达载体B．通过体细胞克隆可将丁酰胆碱酯酶基因传递给子代C．通过显微注射技术将基因表达载体导入山羊乳腺细胞D．山羊乳腺细胞可将肽链加工成具有一定空间结构的丁酰胆碱酯酶2．(2024·天津，5)胰岛素的研发走过了：动物提取—化学合成—重组胰岛素生产—胰岛素类似物生产等历程。有关叙述错误的是()A．动物体内胰岛素由胰岛B细胞合成并胞吐出细胞B．氨基酸是化学合成胰岛素的原料C．用大肠杆菌和乳腺生物反应器生产胰岛素需相同的启动子D．利用蛋白质工程可生产速效胰岛素等胰岛素类似物考点二蛋白质工程的原理和应用1．蛋白质工程的概念2．蛋白质工程与基因工程的异同项目蛋白质工程基因工程过程从预期的蛋白质功能出发→设计预期的________→推测应有的______→找到并改变相对应的______(基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋白质目的基因的筛选与获取→基因表达载体的构建→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定实质定向改造或生产人类所需要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结果可生产____________只能生产____________联系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3.蛋白质工程的应用(1)在医药方面①利用蛋白质工程研发________。②实例：如果将干扰素分子上的一个半胱氨酸变成____________，在一定条件下，可以延长保存时间。(2)在工业方面①蛋白质工程被广泛用于改进____________或开发新的工业用酶。②实例：枯草杆菌蛋白酶具有水解蛋白质的作用，因此常被用于洗涤剂工业、丝绸工业等。(3)在农业方面科学家正在尝试改造某些参与调控光合作用的酶，以提高植物______________的效率，增加粮食的产量。分析蛋白质工程的原理和应用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的重要成分之一，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)研究发现，用赖氨酸替换水蛭素第47位的天冬氨酸可以提高它的抗凝血活性，这项工作属于____________工程的范畴，目前可行的直接操作对象是________，需要用到基因的定点突变技术来进行______________。判断基因工程和蛋白质工程操作操作eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(如果仅将基因用限制酶从DNA片段中切割,下来，没有经过对编码蛋白序列进行修饰、,加工，或仅对其调控序列进行加工，则属于,基因工程。,如果将目的基因经过了一些实质性的改造，,如对编码蛋白序列进行了碱基替换或,增添或缺失某几个碱基，则属于蛋白质工程。))蛋白质eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(如果合成的蛋白质是天然蛋白质，则是基因工程。,如果合成的蛋白质和天然蛋白质有差异，甚至是,自然界中没有的，则为蛋白质工程。))考向二辨析蛋白质工程的原理和操作流程3．人白细胞介素－2(IL－2)是一种细胞因子，含有3个半胱氨酸，分别位于第58、105、125位，其中58位与105位半胱氨酸之间形成的二硫键对保持IL－2活性起重要作用。用大肠杆菌生产IL－2，为保证产物活性，将IL－2基因中编码125位半胱氨酸的序列突变为丝氨酸序列。下列叙述错误的是()A．突变的IL－2基因的序列发生了碱基对的增添B．天然的和基因工程生产的IL－2均在核糖体上合成C．突变的IL－2基因的表达降低了二硫键错配的可能D．大肠杆菌中IL－2基因的复制和表达遵循中心法则4．蛋白质工程是基因工程的延伸，下列有关蛋白质工程的叙述，正确的是()A．蛋白质工程是基因工程的延伸，所以不需要遵循中心法则B．蛋白质工程中可以不用构建基因表达载体C．生产的蛋白质能在自然界中找到D．需要限制性内切核酸酶和DNA连接酶一、过教材1．下列有关基因工程的成果及应用的叙述，正确的是()A．我国科学家培育的Bt毒蛋白抗虫棉对棉铃虫具有较强的抗性B．我国科学家将赖氨酸合成酶基因导入玉米，获得富含赖氨酸的转基因玉米C．我国科学家将乙烯合成相关基因导入西红柿，获得的延熟西红柿储存时间大大延长D．在农业上基因工程中抗旱、抗盐转基因植物的种植减少了农药的使用E．构建乳腺生物反应器需将目的基因与乳腺中特异表达基因的启动子重组F．将含有人凝血因子基因的表达载体导入羊乳腺细胞，获得生产人凝血因子的乳腺生物反应器G．用转基因动物作为器官移植的供体时，导入调控基因表达的DNA序列，以抑制抗原决定基因的表达H．通过X射线、紫外线综合处理，将青霉素产量低的菌种培育成产量高的菌株属于基因工程技术的应用2．蛋白质工程可以说是基因工程的延伸，下列有关蛋白质工程的叙述，正确的是()A．基因工程需要在分子水平对基因进行操作，蛋白质工程不需要对基因进行操作B．蛋白质工程应先设计蛋白质的结构后再预期其功能C．蛋白质工程需要改变蛋白质分子的所有氨基酸序列D．蛋白质工程能产生出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子E．与天然蛋白质合成相比，蛋白质工程不遵循中心法则F．蛋白质工程可以通过增加酶内部的二硫键数目，来提高酶的热稳定性G．蛋白质的高级结构十分复杂，故蛋白质工程的难度很大H．T4溶菌酶耐热性的改造属于蛋白质工程的范畴二、过高考1．(2020·全国Ⅲ，38节选)W是一种具有特定功能的人体蛋白质。某研究小组拟仿照制备乳腺生物反应器的研究思路，制备一种膀胱生物反应器来获得W，基本过程如图所示。回答下列问题：(1)步骤①中需要选择的启动子是________________________________，选择该启动子的目的是________________________________________。步骤②所代表的操作是______________。(2)与乳腺生物反应器相比，用膀胱生物反应器生产W的优势在于不受转基因动物的__________________(答出2点即可)的限制。2．(2019·海南，31节选)人的T细胞可以产生某种具有临床价值的蛋白质(Y)，该蛋白质由一条多肽链组成。目前可以利用现代生物技术生产Y。天然的Y通常需要在低温条件下保存。假设将Y的第6位氨基酸甲改变为氨基酸乙可提高其热稳定性，若要根据蛋白质工程的原理对Y进行改造以提高其热稳定性，具体思路是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案精析考点一整合1．抗虫功能的基因抗病基因降解或抵抗蛋白质编码基因花青素代谢相关的外源生长激素肠乳糖酶基因乳汁2．基因改造乳腺中特异表达显微注射抗原决定基因克隆免疫排斥3．工程菌牛凝乳酶的基因基因工程菌提升(1)乳腺蛋白基因的启动子(2)使其处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，便于目的基因导入受精卵(3)该医用蛋白为分泌蛋白，在绵羊乳腺细胞内蛋白A经过了内质网和高尔基体的加工修饰，空间结构复杂，生物活性高；大肠杆菌无内质网和高尔基体等细胞器，蛋白B没有经过加工修饰，空间结构较简单，生物活性低评价1．C[要得到转基因山羊乳腺生物反应器，在构建基因表达载体时需要山羊乳腺中特异表达的基因的启动子，使目的基因只在乳腺细胞中表达，A正确；通过显微注射技术将基因表达载体导入山羊的受精卵中，C错误；山羊乳腺细胞中含有内质网和高尔基体，可将肽链加工成具有一定空间结构的丁酰胆碱酯酶，D正确。]2．C[大肠杆菌和乳腺生物反应器属于不同的表达系统，大肠杆菌是原核生物表达系统，而乳腺生物反应器属于真核生物表达系统，启动子不同，C错误。]考点二整合1．蛋白质分子的结构规律以满足人类生产和生活的需求2．蛋白质结构氨基酸序列脱氧核苷酸序列自然界中不存在的蛋白质自然界中已存在的蛋白质3．(1)①药物②丝氨酸(2)①酶的性能(3)光合作用提升(1)氨基酸序列(多肽链)mRNAmRNA上决定氨基酸的密码子具有简并性(2)蛋白质基因碱基的替换评价3．A[由题意可知，将IL－2基因中编码125位半胱氨酸的序列突变为丝氨酸序列，只是一个氨基酸发生了改变，应该是发生了碱基替换，而不是碱基对的增添，A错误；天然的和基因工程生产的IL－2的化学本质都是蛋白质，都是在核糖体上合成的，B正确；58位与105位半胱氨酸之间形成的二硫键对保持IL－2活性起重要作用，突变的IL－2基因的表达降低了二硫键错配的可能，C正确；大肠杆菌是原核生物(细胞生物)，其遗传物质是DNA，基因的复制和表达都遵循中心法则，D正确。]4．D[蛋白质工程最终也是通过基因控制蛋白质的合成，遵循中心法则，A错误；利用蛋白质工程生产出自然界中不存在的蛋白质，满足实际需求，C错误；蛋白质工程是基因工程的延伸，需要构建基因表达载体，需要限制性内切核酸酶和DNA连接酶，B错误，D正确。]查落实固基础一、1．AEG[我国科学家将富含赖氨酸的蛋白质编码基因导入玉米，获得富含赖氨酸的转基因玉米，B错误；我国科学家将控制西红柿果实成熟的基因导入西红柿，获得转基因延熟西红柿，储存时间大大延长，C错误；基因