第43講第二課時基因工程的應(yīng)用及蛋白質(zhì)工程高考總復(fù)習(xí)優(yōu)化設(shè)計GAOKAOZONGFUXIYOUHUASHEJI2026考點(diǎn)一基因工程的應(yīng)用夯實基礎(chǔ)?精研教材1.基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用

農(nóng)牧業(yè)方面抗蟲功能的基因抗病基因降解或抵抗農(nóng)牧業(yè)方面蛋白質(zhì)編碼基因花青素代謝相關(guān)的基因外源生長激素基因乳糖酶基因乳汁2.基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用

基因改造特異表達(dá)的基因的啟動子顯微注射受精卵調(diào)控基因表達(dá)的DNA序列抗原決定基因克隆免疫排斥3.基因工程在食品工業(yè)方面的應(yīng)用

基因工程菌牛凝乳酶的基因基因工程菌教材深挖1.(選擇性必修3

P90正文)利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)獲得的已整合藥用蛋白基因的轉(zhuǎn)基因小鼠分泌的乳汁中檢測不到藥用蛋白,根據(jù)中心法則分析,其可能的原因是

。

2.(選擇性必修3

P90資料卡)干擾素是一種具有

,在臨床上被廣泛用于治療病毒感染性疾病,對乳腺癌、淋巴瘤、多發(fā)性骨髓瘤和某些白血病也有一定的療效。

3.(選擇性必修3

P91相關(guān)信息)基因工程菌一般是

。

藥用蛋白基因沒有轉(zhuǎn)錄或翻譯干擾病毒復(fù)制作用的糖蛋白用基因工程的方法,使外源基因得到高效表達(dá)的菌類4.(選擇性必修3

P91正文)利用轉(zhuǎn)基因細(xì)菌能否直接生產(chǎn)干擾素等化學(xué)本質(zhì)為糖蛋白的藥物?為什么?利用轉(zhuǎn)基因細(xì)菌不能直接生產(chǎn)糖蛋白類的產(chǎn)品,因為細(xì)菌中只有核糖體,沒有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體等其他細(xì)胞器易錯排查1.遺傳改造的小鼠胚胎干細(xì)胞可以通過轉(zhuǎn)基因等技術(shù)獲得。(

)2.將胰島素基因表達(dá)質(zhì)粒轉(zhuǎn)入大腸桿菌,篩選獲得基因工程菌。(

)3.將腸乳糖酶基因?qū)肽膛Ｊ芫?培育出產(chǎn)低乳糖牛乳的奶牛。(

)4.將腺苷酸脫氨酶基因轉(zhuǎn)入淋巴細(xì)胞后回輸患者,進(jìn)行基因治療。(

)5.利用基因工程培育抗蟲植物,只要表現(xiàn)出抗蟲性狀就表明植株發(fā)生了可遺傳變異。(

)√√√√√考法練透?素養(yǎng)提升1.(2022·江蘇卷)采用基因工程技術(shù)調(diào)控植物激素代謝,可實現(xiàn)作物改良。下列相關(guān)敘述不合理的是(

)A.用特異啟動子誘導(dǎo)表達(dá)iaaM(生長素合成基因)可獲得無子果實B.大量表達(dá)ipt(細(xì)胞分裂素合成關(guān)鍵基因)可抑制芽的分化C.提高ga2ox(氧化赤霉素的酶基因)的表達(dá)水平可獲得矮化品種D.在果實中表達(dá)acs(乙烯合成關(guān)鍵酶基因)的反義基因可延遲果實成熟B解析

生長素可促進(jìn)果實發(fā)育,用特異啟動子誘導(dǎo)表達(dá)iaaM(生長素合成基因)可獲得無子果實,A項合理;大量表達(dá)ipt(細(xì)胞分裂素合成關(guān)鍵基因)可使細(xì)胞分裂素含量升高,有利于芽的分化,B項不合理;赤霉素能促進(jìn)細(xì)胞伸長,從而引起植株增高,提高ga2ox(氧化赤霉素的酶基因)的表達(dá)水平可促進(jìn)赤霉素被氧化分解,使赤霉素含量降低,從而獲得矮化品種,C項合理;乙烯有催熟作用,在果實中表達(dá)acs(乙烯合成關(guān)鍵酶基因)的反義基因可抑制乙烯的合成,果實成熟會延遲,D項合理。2.(2024·福建寧德期末)利用轉(zhuǎn)基因山羊乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)丁酰膽堿酯酶,可治療有機(jī)磷中毒。下列敘述錯誤的是(

)A.應(yīng)該用山羊乳腺中特異表達(dá)的基因的啟動子構(gòu)建基因表達(dá)載體B.通過體細(xì)胞克隆可將丁酰膽堿酯酶基因傳遞給子代C.通過顯微注射技術(shù)將基因表達(dá)載體導(dǎo)入山羊乳腺細(xì)胞D.山羊乳腺細(xì)胞可將肽鏈加工成具有一定空間結(jié)構(gòu)的丁酰膽堿酯酶C解析

要得到轉(zhuǎn)基因山羊乳腺生物反應(yīng)器,在構(gòu)建基因表達(dá)載體時需要山羊乳腺中特異表達(dá)的基因的啟動子,使目的基因只在乳腺細(xì)胞中表達(dá),A項正確;轉(zhuǎn)基因山羊的體細(xì)胞中都含有丁酰膽堿酯酶基因,所以通過體細(xì)胞克隆可將丁酰膽堿酯酶基因傳遞給子代,B項正確;通過顯微注射技術(shù)將基因表達(dá)載體導(dǎo)入山羊受精卵,C項錯誤;山羊乳腺細(xì)胞中含有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體,可將肽鏈加工成具有一定空間結(jié)構(gòu)的丁酰膽堿酯酶,D項正確。3.運(yùn)用基因工程構(gòu)建的生物反應(yīng)器可實現(xiàn)藥用蛋白的批量生產(chǎn),目前常用的生物反應(yīng)器有乳腺生物反應(yīng)器和膀胱生物反應(yīng)器,其構(gòu)建過程如下:構(gòu)建藥用蛋白基因的表達(dá)載體,并將表達(dá)載體導(dǎo)入動物的受精卵中,然后從這個受精卵發(fā)育而成的個體的乳汁或者尿液中提取藥用蛋白。下列相關(guān)說法錯誤的是(

)A.構(gòu)建乳腺生物反應(yīng)器時,需將藥用蛋白基因和乳腺蛋白基因的啟動子等重組在一起B(yǎng).在轉(zhuǎn)基因動物的乳腺細(xì)胞或膀胱上皮細(xì)胞以外的細(xì)胞中不含有藥用蛋白基因C.與乳腺生物反應(yīng)器相比,膀胱生物反應(yīng)器不受性別和年齡的限制D.將表達(dá)載體導(dǎo)入哺乳動物的受精卵時,常采用顯微注射技術(shù)B解析

啟動子是RNA聚合酶識別和結(jié)合的位點(diǎn),可用于驅(qū)動基因的轉(zhuǎn)錄,構(gòu)建乳腺生物反應(yīng)器時,需將藥用蛋白基因和乳腺蛋白基因的啟動子等重組在一起,以保證目的基因在乳腺細(xì)胞中表達(dá),A項正確;受體細(xì)胞是動物的受精卵,所以在轉(zhuǎn)基因動物的乳腺細(xì)胞或膀胱上皮細(xì)胞以外的其他細(xì)胞中也含有藥用蛋白基因,只是沒有表達(dá),B項錯誤;乳腺生物反應(yīng)器只能從哺乳期雌性個體的乳汁中獲取產(chǎn)物,與乳腺生物反應(yīng)器相比,膀胱生物反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)是雌、雄個體的尿液中都可提取到產(chǎn)物,且不受性別、年齡等限制,因而受體來源更廣泛,C項正確;將表達(dá)載體導(dǎo)入哺乳動物的受精卵(全能性最高)時,常采用顯微注射技術(shù),D項正確?？键c(diǎn)二蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用夯實基礎(chǔ)?精研教材1.蛋白質(zhì)工程的基本原理(1)蛋白質(zhì)工程的概念蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律以滿足人類生產(chǎn)和生活的需求(2)基本思路從預(yù)期的

出發(fā)→設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測應(yīng)有的

→找到并改變相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)或合成

→獲得所需要的蛋白質(zhì)

蛋白質(zhì)功能氨基酸序列新的基因2.蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用

酶工業(yè)用酶參與調(diào)控光合作用的酶蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)考法練透?素養(yǎng)提升1.科學(xué)家將葡萄糖異構(gòu)酶的第138位甘氨酸用脯氨酸替代,結(jié)果它的最適溫度提高了10~12℃。據(jù)分析,脯氨酸替代甘氨酸后,由于引入了一個吡咯環(huán)側(cè)鏈,剛好填充于138位甘氨酸附近的空洞,使蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)更具剛性,從而提高了酶的熱穩(wěn)定性。下列說法正確的是(

)A.蛋白質(zhì)工程和基因工程的根本區(qū)別是操作對象的差異B.對葡萄糖異構(gòu)酶的改造需要以基因工程為基礎(chǔ)C.蛋白質(zhì)工程操作過程中,不需要酶和載體作為工具D.經(jīng)改造后的葡萄糖異構(gòu)酶熱穩(wěn)定性提高這一性狀不可遺傳B解析

蛋白質(zhì)工程和基因工程都要對基因進(jìn)行操作,根本區(qū)別是可產(chǎn)生自然界沒有的蛋白質(zhì),A項錯誤;對葡萄糖異構(gòu)酶的改造需要以基因工程為基礎(chǔ),B項正確;蛋白質(zhì)工程要通過基因工程實施,故需要酶和載體作為工具,C項錯誤;由于是對基因進(jìn)行的改造,遺傳物質(zhì)已經(jīng)改變,屬于可遺傳的變異,D項錯誤。2.(2025·甘肅平?jīng)鲩_學(xué)模擬)天然胰島素易形成二聚體,使得其療效被延緩?？蒲腥藛T通過蛋白質(zhì)工程使胰島素第28位的脯氨酸替換為天冬氨酸,從而抑制了胰島素的聚合,由此研發(fā)出的速效胰島素類似物產(chǎn)品已經(jīng)在臨床上廣泛應(yīng)用,以下敘述錯誤的是(

)A.改造胰島素的過程實際是改造胰島素基因的過程B.若要改變蛋白質(zhì)的功能,可通過改進(jìn)蛋白質(zhì)的氨基酸序列實現(xiàn)C.可將定點(diǎn)突變技術(shù)獲得的新的胰島素基因直接導(dǎo)入大腸桿菌用于發(fā)酵生產(chǎn)D.在通過蛋白質(zhì)工程對胰島素改造的過程中,對蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的了解是非常關(guān)鍵的C解析

蛋白質(zhì)工程是通過改造基因從而改造蛋白質(zhì)的,即改造胰島素的過程實際是改造胰島素基因的過程,A項正確;蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性的直接原因是構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸的種類、數(shù)目、排列順序和肽鏈的空間結(jié)構(gòu)千差萬別,結(jié)構(gòu)決定功能,因此若要改變蛋白質(zhì)的功能,可通過改進(jìn)蛋白質(zhì)的氨基酸序列實現(xiàn),B項正確;將改造后獲得的速效胰島素基因直接導(dǎo)入大腸桿菌,沒有進(jìn)行基因表達(dá)載體的構(gòu)建,目的基因在受體細(xì)胞中可能無法復(fù)制、表達(dá),C項錯誤;蛋白質(zhì)工程的基本思路是預(yù)期蛋白質(zhì)功能→設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測應(yīng)有的氨基酸序列→找到并改變相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→獲得所需要的蛋白質(zhì),因此在通過蛋白質(zhì)工程對胰島素改造的過程中,對蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的了解是非常關(guān)鍵的,D項正確。3.(不定項)(2025·湖南長沙模擬)螢火蟲的熒光素酶能催化ATP激活的熒光素氧化發(fā)光,這一現(xiàn)象在生物檢測和成像方面有重要的應(yīng)用價值。為了解決天然熒光素酶不能高效催化人工合成的熒光素DTZ發(fā)光的問題,研究人員采用蛋白質(zhì)工程(又稱為第二代基因工程)對它進(jìn)行了改造。下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程改造天然熒光素酶的敘述,正確的是(

)A.通過化學(xué)誘變劑可定向改造天然熒光素酶的基因序列B.改造天然熒光素酶所用的基因表達(dá)載體不需要啟動子和終止子C.PCR技術(shù)可用于檢測染色體DNA上是否插入熒光素酶基因D.改造后的熒光素酶在一定條件下催化DTZ發(fā)光是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能CD解析

化學(xué)誘變通常是不定向的,通過化學(xué)誘變劑可以讓天然熒光素酶的基因序列進(jìn)行隨機(jī)突變,A項錯誤;改造天然熒光素酶所用的基因表達(dá)載體必須包含啟動子和終止子,啟動子是驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄的元件,而終止子是指示轉(zhuǎn)錄終止的位置,B項錯誤;PCR方法主要用于檢測DNA的存在或者染色體DNA上是否插入目的基因,因此PCR技術(shù)可用于檢測染色體DNA上是否插入熒光素酶基因,C項正確;改造后的熒光素酶在一定條件下催化DTZ發(fā)光是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能,D項正確。聚焦表達(dá)?回扣落實1.(原因分析類)野外種植轉(zhuǎn)基因抗A害蟲植物的同時,還種植一定量的同種不抗蟲植物,可降低抗性害蟲在整個害蟲種群中所占比例的增加速率。試分析其中的原因。2.(實踐應(yīng)用類)從環(huán)境保護(hù)角度出發(fā),分析轉(zhuǎn)基因抗蟲棉與普通棉相比在害蟲防治方面的優(yōu)越性有哪些?種植一定量的同種不抗蟲植物,對抗性害蟲的選擇作用減弱

減少了化學(xué)農(nóng)藥的使用量,降低了環(huán)境污染

3.(實踐應(yīng)用類)為提高動物的生長速度,需將外源生長激素基因?qū)雱游矬w內(nèi),應(yīng)該選擇的受體細(xì)胞是什么?并說明理由。4.(流程圖)若要獲得抗鹽能力更強(qiáng)的抗鹽基因,可以對基因H進(jìn)行改造,最終得到相應(yīng)的蛋白質(zhì),該過程可以通過蛋白質(zhì)工程完成,該過程的基本思路是