
考點(diǎn)一 基因工程的應(yīng)用
1.基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用
2.基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用
3.基因工程在食品工業(yè)方面的應(yīng)用
教材深挖1.[選擇性必修3第90頁(yè)正文信息]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(cè)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第90頁(yè)“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(duì)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。?
藥用蛋白基因沒(méi)有轉(zhuǎn)錄或翻譯
干擾病毒復(fù)制作用的糖蛋白
3.[選擇性必修3第91頁(yè)“相關(guān)信息”]基因工程菌一般是? 。?4.[選擇性必修3第91頁(yè)正文拓展]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?提示 利用轉(zhuǎn)基因細(xì)菌不能直接生產(chǎn)糖蛋白類(lèi)的產(chǎn)品,因?yàn)榧?xì)菌中只有核糖體,沒(méi)有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體等其他細(xì)胞器。
用基因工程的方法,使外源基因得到高效表達(dá)的菌類(lèi)
鏈高考·前掛后連(1)分離能表達(dá)EGFP的胚胎干細(xì)胞,通過(guò)核移植等技術(shù)可獲得大量產(chǎn)低乳糖牛乳的轉(zhuǎn)基因奶牛。[2021·浙江卷]( )(2)遺傳改造的小鼠胚胎干細(xì)胞可以通過(guò)轉(zhuǎn)基因等技術(shù)獲得。[2020·山東卷]( )(3)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。[2019·江蘇卷]( )
(4)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。[2019·江蘇卷]( )(5)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。[2019·江蘇卷]( )(6)利用基因工程培育抗蟲(chóng)植物,只要表現(xiàn)出抗蟲(chóng)性狀就表明植株發(fā)生了可遺傳變異。[2014·重慶卷]( )
利用不同方式生產(chǎn)藥物的區(qū)別
考向 結(jié)合基因工程的應(yīng)用,考查社會(huì)責(zé)任1.基因工程蓬勃發(fā)展,下列有關(guān)基因工程的說(shuō)法,正確的是( )A.基因工程在農(nóng)牧業(yè)上應(yīng)用的主要目的是培養(yǎng)體型巨大品質(zhì)優(yōu)良的動(dòng)物B.用基因工程方法培育的抗蟲(chóng)植物也能抗病毒C.轉(zhuǎn)基因綿羊操作過(guò)程中生長(zhǎng)激素基因的受體細(xì)胞最好采用乳腺細(xì)胞D.在農(nóng)業(yè)方面,蛋白質(zhì)工程可用于改造某些參與調(diào)控光合作用的酶,以提高植物光合作用的效率,增加糧食產(chǎn)量
解析 基因工程在農(nóng)牧業(yè)上應(yīng)用的主要目的是提高動(dòng)物的生長(zhǎng)速度、改善畜產(chǎn)品品質(zhì),而不是為了產(chǎn)生體型巨大的動(dòng)物個(gè)體,A項(xiàng)錯(cuò)誤;用基因工程方法培育的抗蟲(chóng)植物只能抗蟲(chóng),不能抗病毒,B項(xiàng)錯(cuò)誤;轉(zhuǎn)基因綿羊操作過(guò)程中生長(zhǎng)激素基因的受體細(xì)胞最好采用受精卵細(xì)胞,因?yàn)槭芫丫哂腥苄?C項(xiàng)錯(cuò)誤。
2.(2023·湖南聯(lián)考)運(yùn)用基因工程構(gòu)建的生物反應(yīng)器可實(shí)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(guò)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(dòng)物的受精卵中,然后從這個(gè)受精卵發(fā)育而成的個(gè)體的乳汁或者尿液中提取藥用蛋白。下列相關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )A.構(gòu)建乳腺生物反應(yīng)器時(shí),需將藥用蛋白基因和乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子等重組在一起B(yǎng).在轉(zhuǎn)基因動(dòng)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(dòng)物的受精卵時(shí),常采用顯微注射技術(shù)
解析 啟動(dòng)子是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的位點(diǎn),可用于驅(qū)動(dòng)基因的轉(zhuǎn)錄,構(gòu)建乳腺生物反應(yīng)器時(shí),需將藥用蛋白基因和乳腺蛋白基因的啟動(dòng)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(xiàng)正確;受體細(xì)胞是動(dòng)物的受精卵,所以在轉(zhuǎn)基因動(dòng)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(méi)有表達(dá),B項(xiàng)錯(cuò)誤;乳腺生物反應(yīng)器只能從哺乳期雌性個(gè)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(gè)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(lái)源更廣泛,C項(xiàng)正確;將表達(dá)載體導(dǎo)入哺乳動(dòng)物的受精卵(全能性最高)時(shí),常采用顯微注射技術(shù),D項(xiàng)正確。
考點(diǎn)二 蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用
1.蛋白質(zhì)工程的基本原理(1)蛋白質(zhì)工程的概念
以滿足人類(lèi)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(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測(cè)應(yīng)有的 →找到并改變相對(duì)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)?
2.蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用
鏈高考·前掛后連從某海洋動(dòng)物中獲得一基因,其表達(dá)產(chǎn)物為一種抗菌性和溶血性均較強(qiáng)的多肽P1。目前在P1的基礎(chǔ)上研發(fā)抗菌性強(qiáng)但溶血性弱的多肽藥物,首先要做的是依據(jù)P1氨基酸序列設(shè)計(jì)多條模擬肽。[2013·廣東卷]( )
蛋白質(zhì)工程與基因工程的區(qū)別和聯(lián)系
練思維·考教銜接[根據(jù)2019海南卷、2021廣東卷情境設(shè)計(jì)]人的T細(xì)胞可以產(chǎn)生某種具有臨床價(jià)值的蛋白質(zhì)(Y),該蛋白質(zhì)由一條多肽鏈組成。目前可以利用現(xiàn)代生物技術(shù)生產(chǎn)Y,回答下列問(wèn)題。(1)若要獲得Y的基因,可從人的T細(xì)胞中提取 作為模板,在 催化下合成cDNA,再利用 技術(shù)在體外擴(kuò)增獲得大量Y的基因。?(2)天然的Y通常需要在低溫條件下保存。假設(shè)將Y的第6位氨基酸甲改變?yōu)榘被嵋?可提高其熱穩(wěn)定性,若要根據(jù)蛋白質(zhì)工程的原理對(duì)Y進(jìn)行改造以提高其熱穩(wěn)定性,具體思路是? 。?找到第6位氨基酸中的堿基所在的基因位置,參照密碼子表,將第6位氨基酸甲的堿基替換為氨基酸乙的堿基
(3)若該蛋白質(zhì)的合成至少需要4種酶,依圖所示流程,在一定的溫度、pH等條件下,將4種酶與底物溶液混合組成一個(gè)反應(yīng)體系。若這些酶最適反應(yīng)條件不同,可能導(dǎo)致的結(jié)果是 。在分子水平上,可以通過(guò)改變 ,從而改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)對(duì)酶特性的改造和優(yōu)化。?
有的酶失活而使反應(yīng)中斷
考向 結(jié)合蛋白質(zhì)工程及其應(yīng)用,考查生命觀念1.胰島素可用于治療糖尿病,但胰島素注射后易在皮下堆積,需較長(zhǎng)時(shí)間才能進(jìn)入血液,進(jìn)入血液后又易被分解,因此治療效果受到影響。如圖是新的速效胰島素的生產(chǎn)過(guò)程,
下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是( )A.新的胰島素的預(yù)期功能是構(gòu)建新胰島素模型的主要依據(jù)B.新的胰島素生產(chǎn)過(guò)程中不涉及中心法則C.若用大腸桿菌生產(chǎn)新的胰島素,常用Ca2+處理大腸桿菌D.新的胰島素功能的發(fā)揮必須依賴于蛋白質(zhì)正確的高級(jí)結(jié)構(gòu)
解析 新的胰島素生產(chǎn)過(guò)程中涉及中心法則,B項(xiàng)錯(cuò)誤。
2.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(gè)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(shuō)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(duì)象的差異B.對(duì)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(guò)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
解析 蛋白質(zhì)工程和基因工程都要對(duì)基因進(jìn)行操作,根本區(qū)別是可產(chǎn)生自然界沒(méi)有的蛋白質(zhì),A項(xiàng)錯(cuò)誤;對(duì)葡萄糖異構(gòu)酶的改造需要以基因工程為基礎(chǔ),B項(xiàng)正確;蛋白質(zhì)工程要通過(guò)基因工程實(shí)施,故需要酶和載體作為工具,C項(xiàng)錯(cuò)誤;由于是對(duì)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(xiàng)錯(cuò)誤。
角度 基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程1.(2023·北京卷)抗蟲(chóng)作物對(duì)害蟲(chóng)的生存產(chǎn)生壓力,會(huì)使害蟲(chóng)種群抗性基因頻率迅速提高,導(dǎo)致作物的抗蟲(chóng)效果逐漸減弱。為使轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉保持抗蟲(chóng)效果,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上會(huì)采取一系列措施。以下措施不能實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)的是( )A.在轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉種子中混入少量常規(guī)種子B.大面積種植轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉,并施用殺蟲(chóng)劑C.轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉與小面積的常規(guī)棉間隔種植D.轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉大田周?chē)O(shè)置常規(guī)棉隔離帶
解析 在轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉種子中混入少量常規(guī)種子,非轉(zhuǎn)基因作物的存在不會(huì)對(duì)害蟲(chóng)生存產(chǎn)生壓力;轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉與小面積的常規(guī)棉間隔種植也會(huì)減少轉(zhuǎn)基因作物的數(shù)量,減少對(duì)害蟲(chóng)的殺傷力;轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉大田周?chē)O(shè)置常規(guī)棉隔離帶會(huì)使一部分害蟲(chóng)體內(nèi)的非抗性基因保留下來(lái),不至于使抗性基因的頻率越來(lái)越高,A、C、D三項(xiàng)不符合題意。大面積種植轉(zhuǎn)基因作物并使用殺蟲(chóng)劑會(huì)導(dǎo)致害蟲(chóng)大量死亡,抗性基因頻率會(huì)越來(lái)越高,因?yàn)槟苌娴拇蠖鄶?shù)都具有抗性基因,B項(xiàng)符合題意。
2.(2021·遼寧卷)腈水合酶(N0)廣泛應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)和醫(yī)藥原料生產(chǎn)等領(lǐng)域,但不耐高溫。利用蛋白質(zhì)工程技術(shù)在N0的α和β亞基之間加入一段連接肽,可獲得熱穩(wěn)定的融合型腈水合酶(N1)。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是( )A.N1與N0氨基酸序列的差異是影響其熱穩(wěn)定性的原因之一 B.加入連接肽需要通過(guò)改造基因?qū)崿F(xiàn)C.獲得N1的過(guò)程需要進(jìn)行轉(zhuǎn)錄和翻譯 D.檢測(cè)N1的活性時(shí)先將N1與底物充分混合,再置于高溫環(huán)境中
解析 由題干可知,在N0的α和β亞基之間加入一段連接肽,可獲得熱穩(wěn)定的融合型腈水合酶(N1),則N1與N0氨基酸序列有所不同,是影響其熱穩(wěn)定性的原因之一,A項(xiàng)正確;蛋白質(zhì)工程的作用對(duì)象是基因,即加入連接肽需要通過(guò)改造基因?qū)崿F(xiàn),B項(xiàng)正確;N1為蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)的合成需要經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個(gè)過(guò)程,C項(xiàng)正確;酶具有高效性,檢測(cè)N1的活性需先將其置于高溫環(huán)境中,再與底物充分混合,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
3.(2022·湖南卷)水蛭是我國(guó)的傳統(tǒng)中藥材,主要藥理成分水蛭素為水蛭蛋白中重要成分之一,具有良好的抗凝血作用。擬通過(guò)蛋白質(zhì)工程改造水蛭素結(jié)構(gòu),提高其抗凝血活性?;卮鹣铝袉?wèn)題。(1)蛋白質(zhì)工程流程如圖所示,物質(zhì)a是 ,物質(zhì)b是 。在生產(chǎn)過(guò)程中,物質(zhì)b可能不同,合成的蛋白質(zhì)空間構(gòu)象卻相同,原因是 。?
(2)蛋白質(zhì)工程是基因工程的延伸,基因工程中獲取目的基因的常用方法有 、 和利用PCR技術(shù)擴(kuò)增。PCR技術(shù)遵循的基本原理是 。?
(3)將提取的水蛭蛋白經(jīng)甲、乙兩種蛋白酶水解后,分析水解產(chǎn)物中的肽含量及其抗凝血活性,結(jié)果如圖所示。推測(cè)兩種處理后酶解產(chǎn)物的抗凝血活性差異主要與肽的 (填“種類(lèi)”或“含量”)有關(guān),導(dǎo)致其活性不同的原因是 。?提取的水蛭蛋白的酶解時(shí)間和處理的酶的種類(lèi)不同,導(dǎo)致水蛭蛋白空間結(jié)構(gòu)有不同程度破壞
(4)若要比較蛋白質(zhì)工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解產(chǎn)物和天然水蛭素的抗凝血活性差異,簡(jiǎn)要寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路。答案 取三支試管,分別放入等量的蛋白質(zhì)工程改造后的水蛭素、水蛭蛋白酶解產(chǎn)物和天然水蛭素,再分別加入等量的同一動(dòng)物的新鮮血液,靜置一段時(shí)間后,觀察三支試管中血液凝集情況。
解析 (3)將提取的水蛭蛋白經(jīng)甲、乙兩種蛋白酶水解后,據(jù)圖可知,水解產(chǎn)物中的肽含量隨著酶解時(shí)間的延長(zhǎng)均上升,且差別不大。水解產(chǎn)物中抗凝血活性有差異,經(jīng)酶甲處理后,隨著酶解時(shí)間的延長(zhǎng),抗凝血活性先上升后相對(duì)穩(wěn)定;經(jīng)酶乙處理后,隨著酶解時(shí)間的延長(zhǎng),抗凝血活性先上升后下降。經(jīng)酶甲處理后的酶解產(chǎn)物的抗凝血活性最終高于經(jīng)酶乙處理后的酶解產(chǎn)物的抗凝血活性,且差異明顯。據(jù)此推測(cè)兩種酶處理后酶解產(chǎn)物的抗凝血活性差異主要與肽的種類(lèi)有關(guān),導(dǎo)致其活性不同的原因是提取的水蛭蛋白的酶解時(shí)間和酶的種類(lèi)不同,導(dǎo)致水蛭蛋白空間結(jié)構(gòu)有不同程度的破壞。
1.野外種植轉(zhuǎn)基因抗A害蟲(chóng)植物的同時(shí),還種植一定量的同種不抗蟲(chóng)植物,可降低抗性害蟲(chóng)在整個(gè)害蟲(chóng)種群中所占比例的增加速率。試分析其中的原因。提示 種植一定量的同種不抗蟲(chóng)植物,對(duì)抗性害蟲(chóng)的選擇作用減弱。2.從環(huán)境保護(hù)角度出發(fā),分析轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉與普通棉相比在害蟲(chóng)防治方面的優(yōu)越性有哪些?提示 減少了化學(xué)農(nóng)藥的使用量,降低了環(huán)境污染。
這是一份備戰(zhàn)2025屆新高考生物一輪總復(fù)習(xí)第10單元生物技術(shù)與工程第54講生物技術(shù)的安全性與倫理問(wèn)題課件,共35頁(yè)。PPT課件主要包含了素養(yǎng)目標(biāo),轉(zhuǎn)基因成果,氨基酸,生長(zhǎng)迅速,營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)優(yōu)良,相應(yīng)病毒,抗除草劑,耐儲(chǔ)藏,經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平,安全性等內(nèi)容,歡迎下載使用。
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新人教新高考生物一輪復(fù)習(xí)課件 第10單元 第7課時(shí) 基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程
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