第2課時(shí)　基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程

1、第2課時(shí) 基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程【目標(biāo)要求】L基因工程的應(yīng)用。2.蛋白質(zhì)工程。考點(diǎn)一基因工程的應(yīng)用梳理歸納夯實(shí)必備知識(shí)表現(xiàn)方面具體內(nèi)容植物基因工程抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因植物；抗病轉(zhuǎn)基因植物；抗逆轉(zhuǎn)基因植物;利用轉(zhuǎn)基因改良植物品質(zhì)和利用植物生產(chǎn)藥物動(dòng)物基因工程提圖動(dòng)物生長(zhǎng)速度從而提局產(chǎn)品產(chǎn)量;用于改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)；用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物,如乳腺生物反應(yīng)器；用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作器官移植的供體基因工程藥物控制藥品合成的相應(yīng)基因基因治療體外基因治療；體內(nèi)基因治療【特別提醒】（1）青霉素是青霉菌產(chǎn)生的，不是通過(guò)基因工程產(chǎn)生的。動(dòng)物基因工程主要是為了改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)，而不是為了產(chǎn)生體型巨大的個(gè)體。（3）原核生物的基因（如

2、抗蟲(chóng)基因）可以作為真核生物（棉花）的目的基因。（4）Bt毒蛋白基因產(chǎn)生的Bt毒蛋白只在某些昆蟲(chóng)腸道的堿性環(huán)境中才能表現(xiàn)出毒性，而人和 牲畜的胃液呈酸性，腸道細(xì)胞也無(wú)特異性受體，因此，Bt毒蛋白不會(huì)對(duì)人畜產(chǎn)生危害?！練w納總結(jié)】（1）動(dòng)物反應(yīng)器外源基因：藥用蛋白基因。表達(dá)條件：藥用蛋白基因+乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子等。受體生物牛、山羊等動(dòng)物。種類：乳腺生物反應(yīng)器和膀胱反應(yīng)器。（2）工程菌概念：用基因工程的方法，使外源基因得到高效表達(dá)的菌類細(xì)胞株系。外源基因：控制合成抗體、疫苗、激素等的基因。答案D. （2022北京高三一模）幾丁質(zhì)是許多真菌細(xì)胞壁的重要成分，兒丁質(zhì)酶可催化其水解。將幾 丁質(zhì)酶基因轉(zhuǎn)入菊

3、花體內(nèi)，可增強(qiáng)其抗真菌病的能力。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（） A.將兒丁質(zhì)酶基因插入Ti質(zhì)粒的TDNA上構(gòu)建表達(dá)載體B.可通過(guò)顯微注射技術(shù)將農(nóng)桿菌導(dǎo)入菊花受體細(xì)胞C.可用PCR等技術(shù)檢測(cè)目的基因是否成功導(dǎo)入D.可用真菌接種實(shí)驗(yàn)檢測(cè)轉(zhuǎn)基因菊花對(duì)真菌的抗性程度答案B解析 Ti質(zhì)粒的T-DNA可以轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞中，并且整合到受體細(xì)胞染色體的DNA上， 根據(jù)這一特點(diǎn)，構(gòu)建表達(dá)載體時(shí)，應(yīng)該將目的基因即幾丁質(zhì)酶基因插入到Ti質(zhì)粒的TDNA 上，A正確；可通過(guò)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將農(nóng)桿菌導(dǎo)入菊花受體細(xì)胞，顯微注射技術(shù)是用于將目的 基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞的方法，B錯(cuò)誤；轉(zhuǎn)基因植物接種相應(yīng)的真菌，觀察轉(zhuǎn)基因植物是否出現(xiàn) 抗病性狀

4、，根據(jù)題干信息“幾丁質(zhì)酶基因轉(zhuǎn)入菊花體內(nèi)，可增強(qiáng)其抗真菌病的能力”，故可 用真菌接種實(shí)驗(yàn)檢測(cè)轉(zhuǎn)基因菊花對(duì)真菌的抗性程度，D正確。.（2022.黑龍江哈師大附中）閱讀如下資料，判斷下列各項(xiàng)描述不合理的是（）資料甲：科學(xué)家將牛生長(zhǎng)激素基因?qū)胄∈笫芫阎校玫搅梭w型巨大的“超級(jí)小鼠”。資料乙：T4溶菌酶在溫度較高時(shí)易失去活性，科學(xué)家對(duì)編碼T4溶菌酶的基因進(jìn)行改造，使其 表達(dá)的T4溶菌酶的第3位的異亮氨酸變?yōu)榘腚装彼幔谠摪腚装彼崤c第97位的半胱氨酸之 間形成了一個(gè)二硫鍵，提高了 T4溶菌酶的耐熱性。A.甲屬于基因工程，乙屬于蛋白質(zhì)工程B.甲中將目的基因?qū)胄∈蠹?xì)胞中常用顯微注射技術(shù)C.乙中通過(guò)對(duì)基

5、因改造實(shí)現(xiàn)了對(duì)蛋白質(zhì)的改造D.從資料乙可看出，T4溶菌酶是一種直接利用氨基酸制造出來(lái)的新蛋白質(zhì)答案D解析 甲中的“超級(jí)小鼠”的培育，與導(dǎo)入的牛生長(zhǎng)激素基因有關(guān)，屬于基因工程，資料乙 顯示：科學(xué)家將編碼T4溶菌酶的基因進(jìn)行了改造，這屬于蛋白質(zhì)工程，A正確；甲中小鼠的 受精卵屬于動(dòng)物細(xì)胞，將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞中常用顯微注射技術(shù)，B正確；乙中通過(guò)對(duì) 編碼T4溶菌酶的基因進(jìn)行改造，導(dǎo)致組成T4溶菌酶的肽鏈中的氨基酸序列發(fā)生了改變，實(shí) 現(xiàn)了對(duì)蛋白質(zhì)的改造，C正確；從資料乙可看出，T4溶菌酶是一種通過(guò)改造“編碼T4溶菌酶 的基因”而制造出來(lái)的新蛋白質(zhì)，D錯(cuò)誤。.對(duì)酶的改造包括理性設(shè)計(jì)方法和非理性設(shè)計(jì)方法

6、。理性設(shè)計(jì)方法是通過(guò)定點(diǎn)誘變改變蛋白 質(zhì)中的個(gè)別氨基酸，以產(chǎn)生更加理想的酶；非理性設(shè)計(jì)方法主要通過(guò)易錯(cuò)PCR技術(shù)實(shí)現(xiàn)，該 技術(shù)是利用低保真的ZqDNA聚合酶和改變PCR的反應(yīng)條件，降低DNA復(fù)制的保真度，從 而使擴(kuò)增產(chǎn)物出現(xiàn)較多點(diǎn)突變的一種體外誘導(dǎo)DNA序列變異的方法。下列敘述錯(cuò)誤的是A.通過(guò)理性設(shè)計(jì)以產(chǎn)生更加理想的酶的技術(shù)屬于蛋白質(zhì)工程B.低保真的TaqDNA聚合酶會(huì)增加新DNA鏈合成過(guò)程中堿基的錯(cuò)配率C.利用易錯(cuò)PCR技術(shù)擴(kuò)增產(chǎn)物時(shí)需在PCR反應(yīng)體系中加入足夠量的脫氧核甘酸D.易錯(cuò)PCR技術(shù)的擴(kuò)增過(guò)程中50 處理的目的是使DNA分子徹底變性答案D解析 易錯(cuò)PCR擴(kuò)增時(shí)，50處理的目的是使引

7、物與模板結(jié)合，D錯(cuò)誤。二、非選擇題.(2022天津一中高三月考)為使水稻獲得抗除草劑性狀，科研人員將除草劑草甘瞬抗性基因 轉(zhuǎn)入水稻植株，獲得抗草甘瞬轉(zhuǎn)基因水稻?；卮鹣铝袉?wèn)題：GUS基因潮霉素配I短h性基因草甘瞬抗性基因幼胚J誘導(dǎo)謔福愈傷組織產(chǎn)注：GUS基因表達(dá)產(chǎn)物經(jīng)染色能從無(wú)色變成藍(lán)色。(1)將草甘瞬抗性基因作為， 與Ti質(zhì)粒構(gòu)建基因表達(dá)載體。用 處理農(nóng)桿菌后獲得感受態(tài)細(xì)胞，將其與基因表達(dá)載體混合完成后，在添加潮霉素的培養(yǎng)基中，經(jīng)篩選1得到含基因表達(dá)載體的農(nóng)桿菌。取某品種水稻的幼胚，先進(jìn)行 處理，然后接種到培養(yǎng)基中，水稻幼胚細(xì)胞發(fā)生 形成愈傷組織。用含基因表達(dá)載體的農(nóng)桿菌侵染該愈傷組織。利用P

8、CR技術(shù)，可以鑒定被侵染的愈傷組織中是否含有草甘瞬抗性基因。草甘瞬抗性基 因的部分序列如下：5 ATGGCTAGGAAC33 TACCGATCCTTG5,根據(jù)上述序列應(yīng)選擇引物（填字母）進(jìn)行PCRoA.弓【物：5 TACCGA37B.弓|物：5 GTTCCT_37C.弓I物：5 AUGGCU3zD.引物：5 ATGGCT37 (5)除了鑒定愈傷組織中是否含有目的基因以外，還可以利用GUS基因表達(dá)產(chǎn)物的鑒定進(jìn)行 圖中的篩選2,以確定目的基因是否。兩次篩選后得到的轉(zhuǎn)基因愈傷組織經(jīng)過(guò)細(xì)胞的 過(guò)程，獲得轉(zhuǎn)基因水稻。答案（1）目的基因（2）Ca2+轉(zhuǎn)化（3）消毒 脫分化（4）BD （5）表達(dá) 再分化解析

9、（4）已知草甘瞬抗性基因的部分序列，由于PCR技術(shù)中，子鏈合成的方向是從5, 一端 到3，一端，因此應(yīng)選擇引物B、D進(jìn)行PCR。.科學(xué)家將動(dòng)物體內(nèi)的能夠合成胰島素的基因與大腸桿菌的DNA分子重組，并且在大腸桿 菌體內(nèi)表達(dá)成功。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題：大腸桿菌DNA原胰島素mRNA逆轉(zhuǎn)錄醐（1）圖中DNA是以 為模板，形成單鏈DNA,在酶的作用下合成雙鏈DNA,從而獲得了所需要的基因。圖中代表的是酶，在它的作用下將質(zhì)粒（DNA）切出不”而。 （3）圖中表示將 o表示 隨大腸桿菌的繁殖而進(jìn)行 O采用蛋白質(zhì)工程可以對(duì)胰島素進(jìn)行改造，使之起效時(shí)間縮短，保證餐后血糖高峰和血液中 胰島素高峰一致。如果你是科研

10、工作者，請(qǐng)寫(xiě)出研制速效胰島素的思路：（5）下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說(shuō)法，不正確的是（填字母）。 A.蛋白質(zhì)工程能將人抗體某些區(qū)段替代鼠單克隆抗體的區(qū)段，降低鼠單克隆抗體免疫原性 B.蛋白質(zhì)工程可對(duì)酶的催化活性、底物專一性、抗氧化性、熱變性、堿變性等加以改變 C.理論上通過(guò)對(duì)關(guān)鍵氨基酸的轉(zhuǎn)換與增刪是進(jìn)行蛋白質(zhì)工程的唯一方法D.蛋白質(zhì)工程的崛起主要是工業(yè)生產(chǎn)和基礎(chǔ)理論研究的需要答案 原胰島素mRNA反（逆）轉(zhuǎn)錄特定的限制性核酸內(nèi)切 小型環(huán)狀 黏性末端或平（3）目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 重組 DNA擴(kuò)增（4）預(yù)期速效胰島素的功能一設(shè)計(jì)速效胰島素應(yīng)有的高級(jí)結(jié)構(gòu)一推測(cè)應(yīng)有的氨 基酸序列一找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核昔酸序

11、列（5）C.如圖是從酵母菌獲取某植物需要的某種酶基因的流程，結(jié)合所學(xué)知識(shí)及相關(guān)信息回答下列 問(wèn)題：圖中B過(guò)程是, cDNA文庫(kù)（填“大于”“等于”或者“小于”）基因組 文庫(kù)。為在短時(shí)間內(nèi)大量獲得目的基因，可用 擴(kuò)增的方法，其原理是 O（3）目的基因獲取之后，需要進(jìn)行,此步驟是基因工程的核心。完成此步 驟后產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)必須含有 以及目的基因等。將該目的基因?qū)肽畴p子葉植物細(xì)胞，常采用的方法是，其能否在此植 物體內(nèi)穩(wěn)定遺傳的關(guān)鍵是此植物的染色體DNA中是否插入了目的基因，可以用 技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)。（5）如果要想使該酶活性更強(qiáng)或具有更強(qiáng)的耐受性需要對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，這要通過(guò)被稱 為第二代基因工程的 o

12、首先要設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，再推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列，找到相對(duì)應(yīng)的 o（6）除植物基因工程碩果累累之外。在動(dòng)物基因工程、基因工程藥物和基因治療等方面也取得 了顯著成果，請(qǐng)列舉出至少兩方面的應(yīng)用：。 答案 反（逆）轉(zhuǎn)錄 小于（2）PCR技術(shù)DNA雙鏈復(fù)制（3）基因表達(dá)載體的構(gòu)建 啟動(dòng) 子、終止子、標(biāo)記基因（4）農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法DNA分子雜交（5）蛋白質(zhì)工程脫氧核甘酸序 列（6）乳腺生物反應(yīng)器，體外基因治療復(fù)合型免疫缺陷癥等.自20世紀(jì)80年代初，第一種基因工程藥物重組人胰島素投放市場(chǎng)以來(lái)，據(jù)不完全 統(tǒng)計(jì)，目前利用轉(zhuǎn)基因工程菌生產(chǎn)的藥物已有百余種，包括細(xì)胞因子、抗體、疫苗、激素等。 這些藥物可以用來(lái)預(yù)防

13、和治療人類腫瘤、心血管疾病、遺傳病、傳染病等。回答以下有關(guān)問(wèn) 題：（1）基因工程藥物的化學(xué)本質(zhì)通常為，利用基因工程生產(chǎn)藥物通常是把基因表 達(dá)載體導(dǎo)入微生物細(xì)胞，原因是微生物 O利用工程菌生產(chǎn)乙肝疫苗時(shí)，除了可以從基因文庫(kù)提取目的基因外，還可以利用PCR技 術(shù)擴(kuò)增出目的基因，但該方法的前提是o構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)需要在目的基因上游和下游分別添加特定的 和終止子，以便目的基因可以正常 O利用基因工程生產(chǎn)的乙肝疫苗與傳統(tǒng)的疫苗在結(jié)構(gòu)成分上有何差別？ O 若上述過(guò)程生產(chǎn)的疫苗結(jié)構(gòu)不夠穩(wěn)定，可通過(guò) 技術(shù)對(duì)其進(jìn)行改造，該技術(shù)的直接操作對(duì)象是 O答案（1）蛋白質(zhì) 繁殖快，多為單細(xì)胞，遺傳物質(zhì)相對(duì)較少等（2）要

14、有一段已知目的基因的 核甘酸序列，以便合成引物 啟動(dòng)子 轉(zhuǎn)錄（或表達(dá)）基因工程生產(chǎn)的乙肝疫苗本質(zhì)上是抗 原蛋白，而傳統(tǒng)疫苗是滅活或減毒病原體，成分上仍有蛋白質(zhì)外殼和核酸兩種物質(zhì)（3）蛋白 質(zhì)工程基因（DNA）.（2018天津，10）甲型流感病毒為RNA病毒，易引起流感大規(guī)模流行。我國(guó)科學(xué)家在2017年 發(fā)明了一種制備該病毒活疫苗的新方法，主要環(huán)節(jié)如下。改造病毒的部分基因，使其失去在正常宿主細(xì)胞內(nèi)的增殖能力。以病毒RNA為模板，逆 轉(zhuǎn)錄成對(duì)應(yīng)DNA后，利用 技術(shù)擴(kuò)增，并將其中某些基因（不包括表面抗原基因）內(nèi)個(gè)別編碼氨基酸的序列替換成編碼終止密碼的序列。與改造前的基因相比，改造后的基因表達(dá) 時(shí)不能

15、合成完整長(zhǎng)度的，因此不能產(chǎn)生子代病毒。將該改造基因、表面抗原等其他 基因分別構(gòu)建重組質(zhì)粒，并保存。構(gòu)建適合改造病毒增殖的轉(zhuǎn)基因宿主細(xì)胞。設(shè)計(jì)合成一種特殊tRNA的基因，其產(chǎn)物的反 密碼子能與中的終止密碼配對(duì)結(jié)合，并可攜帶一個(gè)非天然氨基酸（Uaa）。將該基因與 連接后導(dǎo)入宿主細(xì)胞。提取宿主細(xì)胞的 進(jìn)行分子雜交鑒定，篩選獲得成功表達(dá)上述tRNA的轉(zhuǎn)基因宿主細(xì)胞。（3）利用轉(zhuǎn)基因宿主細(xì)胞制備疫苗。將中的重組質(zhì)粒導(dǎo)入（2）中的轉(zhuǎn)基因宿主細(xì)胞，并在補(bǔ)加 的培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)，則該宿主細(xì)胞能利用上述特殊tRNA,翻譯出改造病 毒基因的完整蛋白，產(chǎn)生大量子代病毒，用于制備疫苗。特殊tRNA基因轉(zhuǎn)錄時(shí)，識(shí)別其啟

16、 動(dòng)子的酶是（單選）。A.病毒的DNA聚合酶B.宿主的DNA聚合酶C.病毒的RNA聚合酶D.宿主的RNA聚合酶（4）上述子代病毒不能在正常宿主細(xì)胞中增殖，沒(méi)有致病性，因此不經(jīng)滅活或減毒即可制成疫 苗。與不具侵染性的流感病毒滅活疫苗相比，該病毒活疫苗的優(yōu)勢(shì)之一是可引起免疫，增強(qiáng)免疫保護(hù)效果。答案PCR多肽（或蛋白質(zhì)）（2）載體總RNA （3）非天然氨基酸（Uaa） D （4）細(xì)胞 解析（1）體外進(jìn)行DNA擴(kuò)增采用的技術(shù)手段是多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR技術(shù)）。將基因內(nèi)個(gè)別 編碼氨基酸的序列改造成編碼終止密碼的序列后，在翻譯時(shí)終止密碼提前出現(xiàn)，不能合成完 整長(zhǎng)度的多肽（或蛋白質(zhì)）。（2）為了使目的基因能

17、夠在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在并正常表達(dá)，需要將目的基因與載體連接后導(dǎo) 入受體細(xì)胞。利用分子雜交技術(shù)鑒定，篩選獲得成功表達(dá)目的RNA的細(xì)胞時(shí)，需提取宿主 細(xì)胞的總RNAo(3)將(1)中的重組質(zhì)粒導(dǎo)入(2)中的轉(zhuǎn)基因宿主細(xì)胞，宿主細(xì)胞內(nèi)由于沒(méi)有Uaa,翻譯將會(huì)在終 止密碼處停止，將不能翻譯出改造病毒基因的完整蛋白，所以要想翻譯出完整蛋白，需要在 培養(yǎng)基中加入U(xiǎn)aa。轉(zhuǎn)錄時(shí)，識(shí)別啟動(dòng)子的酶為RNA聚合酶，因?yàn)檗D(zhuǎn)錄在宿主細(xì)胞中進(jìn)行, 所以轉(zhuǎn)錄用的酶為宿主細(xì)胞的RNA聚合酶。(4)不具有侵染性的滅活病毒不能進(jìn)入人體細(xì)胞內(nèi)，只會(huì)引發(fā)體液免疫，而減毒的活疫苗雖然 不能在人體細(xì)胞內(nèi)正常增殖，但可以侵入人體細(xì)胞，能

18、引起人體產(chǎn)生細(xì)胞免疫，增強(qiáng)免疫保 護(hù)效果。受體細(xì)胞：微生物細(xì)胞。特點(diǎn)：細(xì)菌內(nèi)沒(méi)有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等，產(chǎn)生的藥物可能沒(méi)有活性。藥物提?。簭奈⑸锛?xì)胞中提取。體外基因治療與體內(nèi)基因治療的比較考向突破考向突破強(qiáng)化關(guān)鍵能力考向基因工程的應(yīng)用方法比較體外基因治療體內(nèi)基因治療不同點(diǎn)途徑從患者體內(nèi)獲取某種細(xì)胞一 體外完成基因轉(zhuǎn)移一篩選、 細(xì)胞擴(kuò)增一輸入體內(nèi)直接向患者體內(nèi)組織細(xì)胞中轉(zhuǎn) 移基因特點(diǎn)操作復(fù)雜，但效果可靠方法較簡(jiǎn)單，但效果難以控制相同點(diǎn)都是將外源基因?qū)氚屑?xì)胞，以糾正缺陷基因，目前兩種方法都處于臨 床試驗(yàn)階段.下列有關(guān)基因工程及其應(yīng)用的相關(guān)敘述，不正確的是（）A.基因工程育種能夠定向改造生物性狀B.

19、 DNA連接酶可催化脫氧核甘酸鏈間形成氫鍵C.可利用轉(zhuǎn)基因細(xì)菌降解有毒有害的化合物D.能夠使植物體表達(dá)動(dòng)物蛋白的育種方法是基因工程育種答案B2.為研究擬南芥的A/C7PK基因?qū)煵菘购的芰Φ挠绊?，科研人員將該基因轉(zhuǎn)入煙草得到甲、 乙、丙三個(gè)轉(zhuǎn)基因品種，變量處理后的第7天檢測(cè)4C/PK基因和抗干旱基因NtLE5的表達(dá) 量，結(jié)果如下表所示。下列分析錯(cuò)誤的是（）表達(dá)量品種A/C7PK基因相對(duì)表達(dá)量MLE5基因的表達(dá)量0天7天甲5.311.011.81乙5.521.051.83丙7.051.263.08T00.980.95A.丁組與其他實(shí)驗(yàn)組在變量處理前都需要提供適宜光照和進(jìn)行干旱處理B.基因表達(dá)量的

20、分析過(guò)程中存在UA堿基配對(duì)C.除了檢測(cè)基因的表達(dá)量外，還需進(jìn)行個(gè)體水平的檢測(cè)D. 4C/PK基因的表達(dá)產(chǎn)物可能促進(jìn)N也E5基因的表達(dá)，從而提高植物對(duì)干旱的適應(yīng)性 答案A解析丁組與其他實(shí)驗(yàn)組在變量處理前都需要提供適宜的光照并澆水使其正常生長(zhǎng)，變量處 理時(shí)，實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組停止?jié)菜?，A錯(cuò)誤；檢測(cè)基因表達(dá)量時(shí)先提純RNA,用反轉(zhuǎn)錄的方法 得至UDNA,定時(shí)定量分析特定基因的含量，用于反映轉(zhuǎn)錄的情況，此過(guò)程中存在UA堿基 配對(duì)，B正確；除了檢測(cè)基因的表達(dá)量，實(shí)驗(yàn)還需比較轉(zhuǎn)基因煙草植株與普通煙草植株的生 長(zhǎng)量，用于檢測(cè)轉(zhuǎn)基因煙草的抗旱能力，C正確；由圖中的數(shù)據(jù)可以看出，4C7PK基因的相 對(duì)表達(dá)量與抗干旱

21、基因NtLE5的表達(dá)量存在正相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明AfC/PK基因的表達(dá)產(chǎn)物可能 促進(jìn)MLE5基因的表達(dá)，從而提高植物的抗旱能力，D正確。考點(diǎn)二蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用梳理歸納夯實(shí)必備知識(shí)蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系(蛋白質(zhì)工程)改造現(xiàn)有蛋白質(zhì)，或 制造一種新的蛋白質(zhì), 以滿足人類生產(chǎn)和生 活的需求改造或合成基因基因DNADNA合成氨基酸序列DF C蛋白質(zhì) 三維結(jié)構(gòu)-E一生物A1mRNAB,折點(diǎn)A.B.鮑、C.分子設(shè)計(jì)、D.多肽鏈、E.預(yù)期功能。3.蛋白質(zhì)工程與基因工程的異同項(xiàng)目蛋白質(zhì)工程基因工程過(guò)程從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)一設(shè)計(jì)預(yù)期的蜘 質(zhì)結(jié)構(gòu)f推測(cè)應(yīng)后的氨基酸序列f找到并改 變相對(duì)應(yīng)的脫氧

22、核昔酸序列（基因）或合成新 的基因一獲得所需要的蛋白質(zhì)目的基因的篩選與獲取一基因 表達(dá)載體的構(gòu)建一將目的基因 導(dǎo)入受體細(xì)胞一目的基因的檢 測(cè)與鑒定實(shí)質(zhì)定向改造或生產(chǎn)人類所需要的蛋白質(zhì)定向改造生物的遺傳特性，以 獲得人類所需的生物類型或生物產(chǎn)品結(jié)果可生產(chǎn)自然界中不存在的蛋白質(zhì)只能生產(chǎn)自然界中已存在的蛋 白質(zhì)聯(lián)系蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上，延伸出來(lái)的第二代基因工程思考 蛋白質(zhì)工程為什么通過(guò)對(duì)基因操作來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)天然蛋白質(zhì)的改造？提示（1）蛋白質(zhì)具有十分復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)，基因的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，容易改造。（2）改造后 的基因可以遺傳給下一代，被改造的蛋白質(zhì)無(wú)法遺傳?？枷蛲黄瓶枷?蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用.纖

23、維素酶廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品發(fā)酵、造紙、廢水處理等領(lǐng)域。研究人員利用蛋白質(zhì)工程 將細(xì)菌纖維素酶的第137、179、194位相應(yīng)氨基酸替換為賴氨酸后，纖維素酶熱穩(wěn)定性得到 了提高。下列有關(guān)該技術(shù)，說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A.經(jīng)改造后的纖維素酶熱穩(wěn)定性提高，這一性狀可遺傳B.對(duì)纖維素酶的改造是通過(guò)直接改造mRNA實(shí)現(xiàn)的C.改造纖維素酶也需要構(gòu)建基因表達(dá)載體D.改造后的纖維素酶和原纖維素酶不是同一種酶答案B解析 蛋白質(zhì)工程是對(duì)基因進(jìn)行修飾改造或重新合成，然后進(jìn)行表達(dá)，改造后的蛋白質(zhì)的性 狀能遺傳給子代，A正確；對(duì)纖維素酶的改造需要以基因工程為基礎(chǔ)，是通過(guò)修改基因或創(chuàng) 造合成新基因來(lái)實(shí)現(xiàn)的，B錯(cuò)誤；蛋白質(zhì)工程是

24、對(duì)基因進(jìn)行修飾改造或重新合成，然后進(jìn)行 表達(dá)，需要構(gòu)建基因表達(dá)載體，C正確。.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。下圖是新的速效胰島素的生產(chǎn)過(guò)程，有關(guān)敘 述錯(cuò)誤的是（）生化制備與重折疊（口七主“口 IX射線晶體衍射新的胰島素 X/大腸桿菌或其 他細(xì)胞中表達(dá)新的胰島素基因卜人工合成DNA1同級(jí)結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)及作圖新的胰島素基因、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)

25、正確的高級(jí)結(jié)構(gòu)答案B解析 新的胰島素生產(chǎn)過(guò)程中涉及中心法則，B錯(cuò)誤；若要利用大腸桿菌生產(chǎn)新的胰島素， 常用Ca2+處理法提高導(dǎo)入的成功率，C正確；根據(jù)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的原理分析，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)，D正確。重溫高考真題演練.（經(jīng)典高考題）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（） A.合成編碼目的肽的DNA片段B.構(gòu)建含目的肽DNA片段的表達(dá)載體C.依據(jù)P1氨基酸序列設(shè)計(jì)多條模擬肽D.篩選出具有優(yōu)良活性的模擬肽作為目的肽答案C解析 由題分析可知，多肽P1為抗菌

26、性和溶血性均較強(qiáng)的多肽，要設(shè)計(jì)出抗菌性強(qiáng)但溶血 性弱的多肽，即在P1的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出自然界原本不存在的蛋白質(zhì)，用蛋白質(zhì)工程技術(shù)可以 實(shí)現(xiàn)。蛋白質(zhì)工程的基本途徑是從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)一設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)一推測(cè)應(yīng) 有的氨基酸序列一找到并改變相對(duì)應(yīng)的脫氧核甘酸序列（基因）或合成新的基因一獲得所需要 的蛋白質(zhì)。故要想在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的氨基酸序列設(shè)計(jì)出多條模擬肽，然后進(jìn)行改造，從而確定抗菌性強(qiáng)但溶血性弱的多肽的 氨基酸序列。.（2020.山東，25）水稻胚乳中含直鏈淀粉和支鏈淀粉，直鏈淀粉所占比例越小糯性越強(qiáng)。科 研人員將能表達(dá)出基因編輯系統(tǒng)的DN

27、A序列轉(zhuǎn)入水稻，實(shí)現(xiàn)了對(duì)直鏈淀粉合成酶基因（膿 基因）啟動(dòng)子序列的定點(diǎn)編輯，從而獲得了 3個(gè)突變品系。將能表達(dá)出基因編輯系統(tǒng)的DNA序列插入Ti質(zhì)粒構(gòu)建重組載體時(shí)，所需的酶是 ,重組載 體進(jìn)入水稻細(xì)胞并在細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過(guò)程稱為 o根據(jù)啟動(dòng)子的作用推測(cè)，敝基因啟動(dòng)子序列的改變影響了， 從而改變了 微基因的轉(zhuǎn)錄水平。與野生型水稻相比，3個(gè)突變品系中 肽基因控制合成的 直鏈淀粉合成酶的氨基酸序列（填“發(fā)生”或“不發(fā)生”）改變，原因是為檢測(cè)啟動(dòng)子變化對(duì)Wr基因表達(dá)的影響，科研人員需要檢測(cè) 膿 基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的mRNA（膿mRNA）的量。檢測(cè)時(shí)分別提取各品系胚乳中的總RNA,經(jīng) 過(guò)程獲得總cDNA

28、o通過(guò)PCR技術(shù)可在總cDNA中專一性的擴(kuò)增出 膿 基因的cDNA,原因是各品系膿mRNA量的檢測(cè)結(jié)果如圖所示，據(jù)圖推測(cè)糯性最強(qiáng)的品系為,原因是(包玄妾)跚VNHEXM(包玄妾)跚VNHEXM野生型品系1品系2品系3答案 限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶 轉(zhuǎn)化（2）RNA聚合酶與啟動(dòng)子的識(shí)別和結(jié)合不發(fā)生編碼直鏈淀粉合成酶的堿基序列中不含啟 動(dòng)子（3）反（逆）轉(zhuǎn)錄 引物是根據(jù) 膿基因的一段已知序列設(shè)計(jì)合成的（或引物能與 膿基因 的cDNA特異性結(jié)合）（4）品系3品系3的膿mRNA量最少，控制合成的直鏈淀粉合成酶 的量最少，直鏈淀粉合成量最少，糯性最強(qiáng)解析（1）構(gòu)建基因表達(dá)載體需要限制性核酸內(nèi)切酶和

29、DNA連接酶，可以對(duì)目的基因和載體 進(jìn)行切割和連接，重組載體進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過(guò)程稱為轉(zhuǎn)化。（2）RNA聚合 酶與啟動(dòng)子識(shí)別和結(jié)合后啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄，啟動(dòng)子的序列改變會(huì)影響與RNA聚合酶的識(shí)別和結(jié)合, 從而改變基因的轉(zhuǎn)錄，3個(gè)突變品系中改變的是啟動(dòng)子的序列，影響mRNA的轉(zhuǎn)錄，而編碼 直鏈淀粉合成酶的堿基序列中不含有啟動(dòng)子的序列，所以編碼合成的直鏈淀粉酶的氨基酸序 列不發(fā)生改變。（3）通過(guò)mRNA獲得cDNA是反轉(zhuǎn)錄過(guò)程。PCR過(guò)程中需要模板、原料、酶、 引物等，其中引物是根據(jù)已知基因上的一段序列合成的，這樣要從總cDNA中專一性的擴(kuò)增 出 於 基因的cDNA,關(guān)鍵是要根據(jù)膿 基因的一段已

30、知序列合成出相應(yīng)的引物。（4）據(jù)題中 信息可知，水稻胚乳中直鏈淀粉所占比例越小，糯性越強(qiáng)，題圖中品系3中的於mRNA量 最少，這樣合成的直鏈淀粉合成酶的量最少，則合成的直鏈淀粉所占比例最小，糯性最強(qiáng)。.（2020.天津，16節(jié)選）1型糖尿病是因免疫系統(tǒng)將自身胰島素作為抗原識(shí)別而引起的自身免 疫病。小腸黏膜長(zhǎng)期少量吸收胰島素抗原，能誘導(dǎo)免疫系統(tǒng)識(shí)別該抗原后應(yīng)答減弱，從而緩 解癥狀。科研人員利用1型糖尿病模型小鼠進(jìn)行動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，使乳酸菌在小鼠腸道內(nèi)持續(xù)產(chǎn)生 人胰島素抗原，為此構(gòu)建重組表達(dá)載體，技術(shù)路線如下。據(jù)圖回答：重組表達(dá)載體人胰島素B鏈A鏈編碼序列于替換改造后的人胰島素編碼序列部分堿基短肽編碼序

31、列口Sac I為使人胰島素在乳酸菌中圖效表達(dá),終止子 編肽列 號(hào)序 信碼/ 啟動(dòng)子1Xba 構(gòu)建重組人胰島素 編碼序列需改造其編碼序列。下圖是改造前后人胰島素B鏈編碼序列的起始30個(gè)核甘酸序列。據(jù)圖分析，轉(zhuǎn)錄形成的mRNA中，該段序列所對(duì)應(yīng)的片段內(nèi)存在堿基替換的密碼子數(shù)有個(gè)。笫一個(gè)核甘酸改造前單鏈改造后單鏈改造前單鏈改造后單鏈TTTGTTTGSg3cAACCAACAAACCAACAccGgttATGSGGMTCACATGUGGETCACA在人胰島素A、B肽鏈編碼序列間引入一段短肽編碼序列，確保等比例表達(dá)A、B肽鏈。下列有關(guān)分析正確的是（多選）。A.引入短肽編碼序列不能含終止子序列B.引入短肽編

32、碼序列不能含終止密碼子編碼序列C.引入短肽不能改變A鏈氨基酸序列D.引入短肽不能改變?cè)艘葝u素抗原性在重組表達(dá)載體中，Sqc I和Xba I限制酶僅有圖示的酶切位點(diǎn)。用這兩種酶充分酶切重組表達(dá)載體，可形成表達(dá)載體，可形成種DNA片段。答案(1)6 (2)ABCD (3)3解析（1）據(jù)圖分析，人胰島素B鏈編碼序列的起始30個(gè)核甘酸序列改造后，第6、15、16、18、21、24、30位的核甘酸與改造前不同，則轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的密碼子中第2、5、6、7、8、10個(gè)密碼子發(fā)生了堿基的替換。（2）在人胰島素A、B肽鏈編碼序列間引入一段短肽編碼序列，以 確保等比例表達(dá)A、B肽鏈。若引入的短肽編碼序列含有終止子序列

33、，則會(huì)使控制合成胰島 素的基因在表達(dá)時(shí)提前終止轉(zhuǎn)錄過(guò)程，引起構(gòu)成胰島素的肽鏈變短；若引入的短肽編碼序列 含有終止密碼子編碼序列，則會(huì)使控制合成胰島素的基因在表達(dá)時(shí)提前終止翻譯過(guò)程，引起 構(gòu)成胰島素的肽鏈變短；引入的短肽編碼序列應(yīng)當(dāng)位于A鏈和B鏈之間，不能改變A、B鏈 的氨基酸序列，也不能改變?cè)艘葝u素抗原性，新產(chǎn)生的胰島素具備原有的抗原性才能在被 小腸黏膜吸收后，誘導(dǎo)免疫系統(tǒng)識(shí)別該抗原后應(yīng)答減弱，從而緩解癥狀，因此A、B、C、D 四個(gè)選項(xiàng)均正確。（3）在重組表達(dá)載體中，Sac I Xba I限制酶的酶切位點(diǎn)共有3個(gè)，則用這兩種限制酶充分酶切后，能夠?qū)h(huán)狀的重組表達(dá)載體切成3種不同長(zhǎng)度的鏈狀DN

34、A片段。.（經(jīng)典高考題）已知生物體內(nèi)有一種蛋白質(zhì)（P）,該蛋白質(zhì)是一種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，由305個(gè)氨基酸 組成。如果將P分子中158位的絲氨酸變成亮氨酸，240位的谷氨酰胺變成苯丙氨酸，改變 后的蛋白質(zhì)（Pi）不但保留P的功能，而且具有了酶的催化活性。回答下列問(wèn)題：從上述資料可知，若要改變蛋白質(zhì)的功能，可以考慮對(duì)蛋白質(zhì)的 進(jìn)行改造。 以P基因序列為基礎(chǔ)，獲得P基因的途徑有修飾基因或合成基因，所獲得的基因表達(dá)時(shí)是遵循中心法則的，中心法則的全部?jī)?nèi)容包括 的復(fù)制，以及遺傳信息在不同分子之間的流動(dòng)，即:。 蛋白質(zhì)工程也被稱為第二代基因工程，其基本途徑是從預(yù)期蛋白質(zhì)功能出發(fā)，通過(guò) 和，進(jìn)而確定相對(duì)應(yīng)的脫氧核甘酸

35、序列，據(jù)此獲得基因，再經(jīng)表達(dá)、純化獲得蛋白質(zhì)，之后還需要對(duì)蛋白質(zhì)的生物 進(jìn)行鑒定。答案 氨基酸序歹U（或結(jié)構(gòu)）（2）P Pl DNA和RNA（或遺傳物質(zhì)）DNA-RNA、 RNA-DNA、RNA-蛋白質(zhì)（或轉(zhuǎn)錄、逆轉(zhuǎn)錄、翻譯）（3）設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu) 推測(cè)氨基酸序 列功能五分鐘查落實(shí)一、易錯(cuò)辨析.利用乳腺生物反應(yīng)器能夠獲得一些重要的醫(yī)藥產(chǎn)品，如人的血清白蛋白，這是因?yàn)閷⑷说?血清白蛋白基因?qū)肓藙?dòng)物的乳腺細(xì)胞中（X ）.由大腸桿菌工程菌獲得人的干擾素后可直接應(yīng)用（X ）.蛋白質(zhì)工程的目的是改造或合成人類需要的蛋白質(zhì)（V ）.蛋白質(zhì)工程可以合成自然界中不存在的蛋白質(zhì)（V ）.蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對(duì)蛋白質(zhì)分子直接進(jìn)行操作，定向改變