新人教新高考生物一轮复习课件 第10单元 第7课时　基因工程的应用和蛋白质工程

这是一份新人教新高考生物一轮复习课件 第10单元 第7课时　基因工程的应用和蛋白质工程，共60页。PPT课件主要包含了高考生物一轮复习策略，基因工程的应用，课时精练等内容，欢迎下载使用。
1、落实考点。一轮复习时要在熟读课本、系统掌握基础知识、基本概念和基本原理后，要找出重点和疑点；通过结合复习资料，筛选出难点和考点，有针对地重点复习。这就需要在掌握重点知识的同时，要善于进行知识迁移和运用，提高分析归纳的能力。2、注重理论联系实际。生物的考试并不仅仅是考概念，学会知识的迁移非常重要，并要灵活运用课本上的知识。不过特别强调了从图表、图形提取信息的能力。历年高考试题，图表题都占有比较大的比例。那些图表题虽不是教材中的原图，但它源于教材而又高于教材，是对教材内容和图表的变换、深化、拓展，使之成了考查学生读图能力、综合分析能力、图文转换能力的有效途径。3、一轮复习基础知识的同时，还要重点“攻坚”，突出对重点和难点知识的理解和掌握。这部分知识通常都是学生难于理解的内容，做题时容易出错的地方。分析近几年的高考生物试题，重点其实就是可拉开距离的重要知识点。　4、学而不思则罔，思而不学则殆。这一点对高三生物一轮复习很重要。尤其是对于错题。错题整理不是把错题抄一遍。也不是所有的错题都需要整理。
基因工程的应用和蛋白质工程
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
考点二　蛋白质工程的原理和应用
重温高考 真题演练
1.基因工程在农牧业方面的应用
梳理归纳 夯实必备知识
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
乳腺生物反应器与工程菌的比较
考向　基因工程的应用1.下列有关基因工程及其应用的相关叙述，不正确的是A.基因工程育种能够定向改造生物性状B.DNA连接酶可催化脱氧核苷酸链间形成氢键C.可利用转基因细菌降解有毒有害的化合物D.能够使植物体表达动物蛋白的育种方法是基因工程育种
考向突破 强化关键能力
2.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
A.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
蛋白质工程的原理和应用
以满足人类生产和生活的需求
2.蛋白质工程与基因工程的异同
自然界中已存在的蛋白质
蛋白质工程为什么通过对基因操作来实现对天然蛋白质的改造？
提示　(1)蛋白质具有十分复杂的空间结构，基因的结构相对简单，容易改造。(2)改造后的基因可以遗传给下一代，被改造的蛋白质无法遗传。
考向　蛋白质工程的原理和应用3.纤维素酶广泛应用于医药、食品发酵、造纸、废水处理等领域。研究人员利用蛋白质工程将细菌纤维素酶的第137、179、194位相应氨基酸替换为赖氨酸后，纤维素酶热稳定性得到了提高。下列有关该技术，说法错误的是A.经改造后的纤维素酶热稳定性提高，这一性状可遗传B.对纤维素酶的改造是通过直接改造mRNA实现的C.改造纤维素酶也需要构建基因表达载体D.改造后的纤维素酶和原纤维素酶不是同一种酶
考向突破 强化关键能力
4.胰岛素可用于治疗糖尿病，但胰岛素注射后易在皮下堆积，需较长时间才能进入血液，进入血液后又易被分解，因此治疗效果受到影响。下图是新的速效胰岛素的生产过程，有关叙述错误的是A.新的胰岛素的预期功能是构建新　胰岛素模型的主要依据B.新的胰岛素生产过程中不涉及中　心法则C.若用大肠杆菌生产新的胰岛素，常用Ca2＋处理大肠杆菌D.新的胰岛素功能的发挥必须依赖于蛋白质正确的高级结构
重温高考 真题演练
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_____。
限制性内切核酸酶和DNA连接酶
(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_________________________________________。
酶与启动子的识别和结合
酶的碱基序列中不含启动子
(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 (Wx mRNA)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______________________________________________________________________________。
引物是根据Wx基因的一段已知序
列设计合成的(或引物能与Wx基因的cDNA特异性结合)
(4)各品系Wx mRNA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________________________________________________________________________________________。
品系3的Wx mRNA量最少，控制合成的直链淀粉合成
酶的量最少，直链淀粉合成量最少，糯性最强
3.(2020·天津，16节选)1型糖尿病是因免疫系统将自身胰岛素作为抗原识别而引起的自身免疫病。小肠黏膜长期少量吸收胰岛素抗原，能诱导免疫系统识别该抗原后应答减弱，从而缓解症状。科研人员利用1型糖尿病模型小鼠进行动物实验，使乳酸菌在小鼠肠道内持续产生人胰岛素抗原，为此构建重组表达载体，技术路线如下。据图回答：
(1)为使人胰岛素在乳酸菌中高效表达，需改造其编码序列。下图是改造前后人胰岛素B链编码序列的起始30个核苷酸序列。据图分析，转录形成的mRNA中，该段序列所对应的片段内存在碱基替换的密码子数有______个。
(2)在人胰岛素A、B肽链编码序列间引入一段短肽编码序列，确保等比例表达A、B肽链。下列有关分析正确的是________(多选)。A.引入短肽编码序列不能含终止子　序列B.引入短肽编码序列不能含终止密　码子编码序列C.引入短肽不能改变A链氨基酸序列D.引入短肽不能改变原人胰岛素抗原性
(3)在重组表达载体中，SacⅠ和XbaⅠ限制酶仅有图示的酶切位点。用这两种酶充分酶切重组表达载体，可形成____种DNA片段。
4.(经典高考题)已知生物体内有一种蛋白质(P)，该蛋白质是一种转运蛋白，由305个氨基酸组成。如果将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸，240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸，改变后的蛋白质(P1)不但保留P的功能，而且具有了酶的催化活性。回答下列问题：(1)从上述资料可知，若要改变蛋白质的功能，可以考虑对蛋白质的__________________进行改造。(2)以P基因序列为基础，获得P1基因的途径有修饰___基因或合成____基因，所获得的基因表达时是遵循中心法则的，中心法则的全部内容包括_______________________的复制，以及遗传信息在不同分子之间的流动，即：_________________________________________________________。
DNA和RNA(或遗传物质)
DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白质(或转录、逆转录、翻译)
(3)蛋白质工程也被称为第二代基因工程，其基本途径是从预期蛋白质功能出发，通过_________________和_______________，进而确定相对应的脱氧核苷酸序列，据此获得基因，再经表达、纯化获得蛋白质，之后还需要对蛋白质的生物_____进行鉴定。
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3 P90)乳腺生物反应器是指将　　　　　　与乳腺中______　　　　　　　　等调控元件重组在一起，通过　　　　的方法导入哺乳动物的　　　中，由这个受精卵发育成的转基因动物在进入泌乳期后，可以通过分泌　　来生产所需要的药物。2.(选择性必修3 P91)用转基因动物做器官移植的供体，方法是将器官供体基因组导入　　　　　　，以抑制_________________________________　　　　　，然后再结合克隆技术，培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。
抗原决定基因的表达，或设法除去抗
3.(选择性必修3 P93)蛋白质工程是指以______________________________　　　　　作为基础，通过　　　　　　　，来改造现有蛋白质，或制造　　　　　　　，以满足　　　　　　　的需求。4.(选择性必修3 P93)基因工程原则上只能生产　　　　　　　　　　　。5.(选择性必修3 P94)对蛋白质的结构进行设计改造，最终还必须通过____　　　　　来完成。6.(选择性必修3 P94)蛋白质工程的基本思路是从　　　　　　　　出发→设计预期的　　　　　→推测应有的　　　　　→找到并改变相对应的　　　　　　　(基因)或　　　　　　→获得　　　　　　　。
蛋白质分子的结构规律及其与生物
一、选择题1.农杆菌含有一个大型的Ti质粒，在侵染植物细胞的过程中，其中的T－DNA片段转入植物的基因组。若想用基因工程手段获取抗旱植株，以下分析不合理的是A.若用Ti质粒作为抗旱基因的载体，目的基因的插入位置应该在T－DNA片　段内，且要保证复制原点和用于转移T－DNA的基因片段不被破坏B.将重组Ti质粒导入农杆菌中时，可以用钙离子处理细菌C.用含有重组Ti质粒的农杆菌侵染植物细胞后，可通过植物组织培养技　术得到具有抗旱基因的植物D.若能在植物细胞中检测到抗旱基因，则说明该基因工程项目获得成功
2.下列有关基因工程应用的叙述，错误的是A.植物基因工程技术主要用于提高植物的生长速率B.利用转基因技术生产的药物已经有很多种，如抗体、疫苗、激素等C.基因治疗是治疗遗传病最有效的手段，治疗后产生的变异一般是不可　遗传的D.利用植物基因工程提高农作物抗虫能力时所用的杀虫基因可以是Bt抗　虫蛋白基因
3.下列有关利用乳腺生物反应器与微生物生产药物的叙述，错误的是A.前者可在乳汁中提取药物，后者可在细胞中提取B.两者都是基因工程在医药卫生领域的应用C.前者合成的蛋白质可加工成熟，后者合成的蛋白质一般不能加工成熟D.动物和微生物的基因结构与人体的基因结构均相同
4.(2022·北京高三一模)几丁质是许多真菌细胞壁的重要成分，几丁质酶可催化其水解。将几丁质酶基因转入菊花体内，可增强其抗真菌病的能力。下列有关叙述错误的是A.将几丁质酶基因插入Ti质粒的T－DNA上构建表达载体B.可通过显微注射法将农杆菌导入菊花受体细胞C.可用PCR等技术检测目的基因是否成功导入D.可用真菌接种实验检测转基因菊花对真菌的抗性程度
5.(2022·黑龙江哈师大附中模拟)阅读如下资料，判断下列各项描述不合理的是资料甲：科学家将牛生长激素基因导入小鼠受精卵中，得到了体型巨大的“超级小鼠”。资料乙：T4溶菌酶在温度较高时易失去活性，科学家对编码T4溶菌酶的基因进行改造，使其表达的T4溶菌酶的第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。A.甲属于基因工程，乙属于蛋白质工程B.甲中将目的基因导入小鼠细胞中常用显微注射法C.乙中通过对基因改造实现了对蛋白质的改造D.从资料乙可看出，T4溶菌酶是一种直接利用氨基酸制造出来的新蛋白质
6.对酶的改造包括理性设计方法和非理性设计方法。理性设计方法是通过定点诱变改变蛋白质中的个别氨基酸，以产生更加理想的酶；非理性设计方法主要通过易错PCR技术实现，该技术是利用低保真的TaqDNA聚合酶和改变PCR的反应条件，降低DNA复制的保真度，从而使扩增产物出现较多点突变的一种体外诱导DNA序列变异的方法。下列叙述错误的是A.通过理性设计以产生更加理想的酶的技术属于蛋白质工程B.低保真的TaqDNA聚合酶会增加新DNA链合成过程中碱基的错配率C.利用易错PCR技术扩增产物时需在PCR反应体系中加入足够量的脱氧核苷酸D.易错PCR技术的扩增过程中50 ℃处理的目的是使DNA分子彻底变性
7.中华鲟是地球上最古老的脊椎动物，被称为“活化石”。研究者试图通过蛋白质工程改造中华鲟体内的某些蛋白质，使其更加适应现在的水域环境，以下说法错误的是A.该工程可以定向改变蛋白质分子的结构B.改造后的中华鲟的后代不具有改造的蛋白质C.改造后的中华鲟和现有中华鲟仍是同一物种D.改造蛋白质是通过改造基因结构而实现的
8.我国转基因技术发展态势良好，农业部依法批准发放了转植酸酶基因玉米、转基因抗虫水稻的生产应用安全证书。下列关于转基因玉米和转基因水稻的叙述不正确的是A.转植酸酶基因玉米的外源基因是植酸酶基因B.转基因抗虫水稻能产生杀虫蛋白是外源基因在其体内得以表达的结果C.转基因抗虫水稻是否具有抗虫性，可通过饲养卷叶螟进行检测D.转基因抗虫水稻的外源基因是几丁质酶基因
9.干扰素是动物体内合成的一种蛋白质，可以用于治疗病毒感染和癌症，但体外保存相当困难，如果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，就可以在－70 ℃条件下保存半年，这属于蛋白质工程的范畴。下列相关说法不正确的是A.蛋白质工程可以生产自然界不存在的蛋白质B.蛋白质工程生产干扰素的过程不遵循中心法则C.对天然干扰素的改造须通过对基因的操作来实现D.蛋白质空间结构复杂是蛋白质工程实施难度大的重要原因
10.科学家利用基因工程培育出了耐盐的转基因棉花新品系，下列相关叙述错误的是A.可通过农杆菌转化法将重组质粒导入受体细胞B.含耐盐基因的棉花细胞可经植物组织培养获得完整植株C.可用较高浓度的盐水浇灌来鉴定棉花植株的耐盐性D.如果目的基因的核苷酸序列是全部未知的，可用PCR技术得到大量目　的基因
11.某研究小组为了研制预防H7N9禽流感病毒的疫苗，开展了前期研究工作，其简要的操作流程如下图所示。下列有关叙述不正确的是A.步骤①所代表的过程是转录B.步骤②需使用限制酶和DNA　连接酶C.步骤③可用Ca2＋处理法将表达　载体导入受体细胞D.检验Q蛋白的免疫反应特性，可用Q蛋白与患禽流感康复的鸡的血清进　行抗原—抗体特异性反应实验
12.如图表示蛋白质工程的操作过程，下列相关说法不正确的是A.a、b过程分别是转录、翻译B.蛋白质工程中对蛋白质分子结构的了解是非常关键的工作C.蛋白质工程是完全摆脱基因工程技术的一项全新的生物工程技术D.蛋白质工程中可能构建出一种全新的基因
二、非选择题13.(2022·天津一中高三月考)为使水稻获得抗除草剂性状，科研人员将除草剂草甘膦抗性基因转入水稻植株，获得抗草甘膦转基因水稻。回答下列问题：
(1)将草甘膦抗性基因作为__________，与Ti质粒构建基因表达载体。
(2)用______处理农杆菌后获得感受态细胞，将其与基因表达载体混合完成_____后，在添加潮霉素的培养基中，经筛选1得到含基因表达载体的农杆菌。
(3)取某品种水稻的幼胚，先进行______处理，然后接种到培养基中，水稻幼胚细胞发生_______形成愈伤组织。用含基因表达载体的农杆菌侵染该愈伤组织。
(4)利用PCR技术，可以鉴定被侵染的愈伤组织中是否含有草甘膦抗性基因。草甘膦抗性基因的部分序列如下：5′—ATGGCT……AGGAAC—3′3′—TACCGA……TCCTTG—5′根据上述序列应选择引物________(填字母)进行PCR。A.引物：5′—TACCGA—3′B.引物：5′—GTTCCT—3′C.引物：5′—AUGGCU—3′D.引物：5′—ATGGCT—3′
(5)除了鉴定愈伤组织中是否含有目的基因以外，还可以利用GUS基因表达产物的鉴定进行图中的筛选2，以确定目的基因是否_____。两次筛选后得到的转基因愈伤组织经过细胞的________过程，获得转基因水稻。
14.科学家将动物体内的能够合成胰岛素的基因与大肠杆菌的DNA分子重组，并且在大肠杆菌体内表达成功。请据图回答下列问题：
(1)图中①DNA是以________________为模板，________形成单链DNA，在酶的作用下合成双链DNA，从而获得了所需要的基因。(2)图中②代表的是____________________酶，在它的作用下将质粒(__________DNA)切出_____________末端。
(3)图中④表示将_____________________。⑤表示__________随大肠杆菌的繁殖而进行_____。
(4)采用蛋白质工程可以对胰岛素进行改造，使之起效时间缩短，保证餐后血糖高峰和血液中胰岛素高峰一致。如果你是科研工作者，请写出研制速效胰岛素的思路：________________________________________________________________________________________________________
岛素的功能→设计速效胰岛素应有的高级结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列