第3章 基因工程（章末复习课件）-【上好课】2024-2025学年高二生物同步精品课堂（人教版2019选择性必修3）

第3章 基因工程 章末复习 选择性必修3《生物技术与工程》 高中选必3 生物技术与工程 目录 考点解读 思维导图 02 03 素养目标 01 考点一：基因工程(重组DNA技术)概述 考点二：DNA重组技术的基本工具 考点三：基因工程的基本操作程序 考点四：DNA的粗提取与鉴定 考点五:基因工程的应用 考点六:蛋白质工程的原理和应用 01 素养目标 生命观念: 科学思维、科学探究: 社会责任: 1. 探究DNA的物理与化学性质，进行DNA分子的提取与鉴定。 2. 结合实例，采用文字和图示方式说明基因工程的基本操作程序。 3. 针对人类生产和生活的某一需求，尝试提出初步的基因工程构想，完成初步设计。 4. 基于基因工程在农牧业、医药卫生和食品工业应用的实例，说明基因工程给社会带来的巨大进步。 5. 尝试通过蛋白质工程技术，根据人类需要的蛋白质结构，设计改造某一蛋白质的设计流程。 1. 运用结构与功能观说明基因工程的各种工具的特点。 2. 运用结构与功能观等观念理解PCR技术的过程、原理、条件等。 3. 说明基因的碱基排列顺序—蛋白质的结构—蛋白质功能的关系。 1. 探究DNA的物理与化学性质，进行DNA分子的提取与鉴定。 2.联系当地生产、生活中的具体实例，思考用基因工程的方法解决实际问题,基于基因工程在各方面发展的前景，理性看待基因工程的安全性。 02 思维导图 03 考点解读 考点一：基因工程(重组DNA技术)概述 1．概念:基因工程是指按照人们的愿望，通过转基因等技术，赋予生物新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物制品。从技术操作层面看，由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫重组DNA技术。 （1）原理： 。 （2）操作对象： 。 （3）操作水平： 。 （4）操作结果：赋予生物新的遗传特性，创造出 更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。 重组DNA技术 基因 分子水平 定向改造生物性状；克服远缘杂交不亲和障碍 (5)意义： 03 考点解读 考点一：基因工程(重组DNA技术)概述 2．理论基础 1.DNA的基本组成单位相同(都是四种脱氧核苷酸) 2.都遵循碱基互补配对原则 3.DNA分子的空间结构都是规则的双螺旋结构 4.DNA复制的方式相同 表达的理论基础 1.基因是控制生物性状的结构与功能单位 2.遗传信息传递都遵循中心法则 3.生物界几乎共用一套遗传密码 重组DNA RNA 蛋白质 性状 复制 转录 翻译 翻译 重组与复制的理论基础 03 考点解读 考点二：DNA重组技术的基本工具 1.限制性内切核酸酶(也称“限制酶”) ①来源： ②种类： ③作用： 主要是从原核生物中分离纯化来的 数千种 （不是一种酶，而是一类酶） （1）识别双链DNA分子特定核苷酸序列 （2）断开磷酸二酯键（体现专一性） “分子手术刀” ④结果： ②产生平末端 ①产生黏性末端 黏性末端 G C T T A A A A T T C G 3' G C A A T T T A T A C G 5' 3' 5' 平末端 C G C C G G G C G C G C 03 考点解读 考点二：DNA重组技术的基本工具 2.限制性内切核酸酶(也称“限制酶”) (1)DNA连接酶的功能：将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开 的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。 (2) 种类 来源 大肠杆菌 T4噬菌体 作用 差别 只连接____________ 缝合___________和____________ E.coli DNA连接酶 T4 DNA连接酶 黏性末端 黏性末端 平末端（效率较低） 都能将双链DNA片段“缝合“起来， 恢复被限制酶切开的磷酸二酯键。 “分子缝合针” 将DNA片段连接 03 考点解读 考点二：DNA重组技术的基本工具 DNA连接酶 DNA聚合酶 相同 作用实质 化学本质 不 同 点 模板 作用对象 作用结果 用途 都能催化形成磷酸二酯键 都是蛋白质 不需要 需要DNA的一条链作模板 形成完整的重组DNA分子 形成DNA的一条链 基因工程 DNA复制 在两个DNA片段间形成磷酸二酯键 将单个核苷酸连接到已有DNA片段，形成磷酸二酯键 知识梳理：DNA连接酶和DNA聚合酶 03 考点解读 考点二：DNA重组技术的基本工具 项目 DNA连接酶 限制酶 DNA聚合酶 解旋酶 DNA酶 作用部位 作用对象 作用结果 磷酸二酯键 将DNA片段水解为单个脱氧核苷酸 磷酸二酯键 磷酸二酯键 磷酸二酯键 氢键 DNA片段 DNA 单个的脱氧 核苷酸 DNA DNA 将两个DNA片段连接成完整的DNA分子 切割双链DNA分子 将单个的脱氧核苷酸连接到DNA单链末端 将双链DNA分子局部解旋为单链 知识梳理：与DNA有关的酶 03 考点解读 考点二：DNA重组技术的基本工具 3.基因进入受体细胞的载体——“分子运输车” (1)种类： (2)作用： (3)特点： 质粒(常用载体)：环状双链DNA分子、 噬菌体、动植物病毒。 将外源基因送入受体细胞。 a.稳定存在并能自我复制，或整合到受体DNA上同步复制 b.有一个至多个限制酶切割位点 c.具有特殊的标记基因，便于重组DNA分子的筛选 “分子运输车” ①作为运载工具，将目的基因导入受体细胞中 ②在受体细胞内对目的基因进行大量复制 03 考点解读 考点二：DNA重组技术的基本工具 (4)质粒 拟核 质粒 大肠杆菌 氨苄青霉素抗性基因 目的基因 复制起点 ①来源：来源于许多 等生物，它是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外，并具有自我复制能力的很小的 （化学本质），故质粒有 个游离的磷酸基团。 ②氨苄青霉素抗性基因在质粒DNA上称为 ，其作用是 。 ③复制原点： 。 细菌和酵母菌 双链环状DNA分子 0 用于鉴别和筛选含有 DNA分子复制的起点 标记基因 目的基因的受体细胞 03 考点解读 考点二：DNA重组技术的基本工具 1．下图为DNA 分子的某一片段，其中①②③分别表示某种酶的作用部位，则相应的酶依次为（    ）   A．DNA 连接酶、限制酶、解旋酶 B．限制酶、解旋酶、DNA连接酶 C．限制酶、DNA连接酶、解旋酶 D．解旋酶、限制酶、DNA连接酶 典例应用 D 03 考点解读 考点二：DNA重组技术的基本工具 2．图1表示DNA的平面结构示意图，图2表示某种限制酶的识别序列和作用位点，下列相关说法正确的是（    ） A．图1中a所示部位即图2中箭头所示部位 B．图2所示的DNA片段被限制酶切割后获得的末端形式与图1末端相同 C．T4DNA连接酶可以将两个图1所示结构连接成为一个DNA片段 D．基因工程的载体必须具有图2所示的碱基序列 典例应用 C 03 考点解读 考点三：基因工程的基本操作程序 1.目的基因的筛选与获取 （1）目的基因的概念：在基因工程的设计和操作中，用于改变受体细胞性状或获得预期表达产物等的基因就是目的基因。 （2）筛选合适的目的基因：从相关的已知结构和功能清晰的基因中筛选。 （3）利用PCR获取和扩增目的基因 利用PCR获取和扩增目的基因 从基因文库中获取 从生物组织中直接获取 人工合成 （常用） 前提： 方法： 基因比较小、核苷酸序列已知 通过DNA合成仪用化学方法直接合成 DNA合成仪 03 考点解读 考点三：基因工程的基本操作程序 (4)利用PCR获取和扩增目的基因  ①PCR的含义：聚合酶链式反应的缩写，是一项根据DNA半保留复制的原理，在体外提供参与DNA复制的各种组分与反应条件，对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技术。 ②条件：引物、DNA模板、耐高温的DNA聚合酶、4种脱氧核苷酸等。 引物是一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸 (dNTP) 合成子链DNA的原料 引物(2种): 四种脱氧核苷酸： Taq DNA聚合酶: 缓冲溶液: 一般添加Mg2+,激活真核细胞和细菌的DNA聚合酶 耐高温的DNA聚合酶(催化形成磷酸二酯键) 03 考点解读 考点三：基因工程的基本操作程序  ③PCR反应的过程 耐高温的DNA聚合酶(Taq酶） 4种脱氧核苷酸（dNTP） 引物 待扩增的DNA片段（模板） 5’ 5’ 变性 复性 延伸 温度上升到90℃以上，双链DNA解聚为单链 当温度下降到50℃左右时，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合。 温度上升到72℃左右时，溶液中的4种脱氧核苷酸在耐高温的DNA聚合酶的作用下合成新的DNA链。 长度相同但C-G含量高的引物需要设定的复性温度较高 03 考点解读 考点三：基因工程的基本操作程序 知识梳理：PCR技术与DNA复制过程比较 PCR技术 DNA复制 相同点 原则 原料 条件 不同点 解旋方式 场所 酶 结果 碱基互补配对 四种脱氧核苷酸 模板、能量、酶 DNA在高温下变性解旋 解旋酶催化 体外复制 细胞内（主要在细胞核内） 耐高温的DNA聚合酶 解旋酶、DNA聚合酶 大量的DNA片段 形成整个DNA分子 03 考点解读 考点三：基因工程的基本操作程序 典例应用 3．实验结果产物能成功检出用阳性（+）表示，无法检出用阴性（-）表示。假阳性是指检查结果是阳性，但实际是阴性；假阴性则与之相反。某流感患者进行甲型病毒检测，下列可导致假阳性结果的是（    ） A．抗原检测一单克隆抗体保存温度过高 B．核酸检测—PCR扩增时所用引物序列过短 C．核酸检测—PCR扩增时复性温度设置过高 D．核酸检测一病毒发生变异与PCR引物不匹配 B 03 考点解读 考点三：基因工程的基本操作程序 2.基因表达载体的构建——基因工程的核心 (1)目的：①使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且遗传给下一代， ②使目的基因能够表达和发挥作用。 (2)组成 启动子： 终止子： 标记基因： 目的基因： 复制原点： 载体的种类： RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动转录。 终止转录 鉴别或筛选含有重组DNA分子的受体细胞 目的基因必须插入到 与 之间。 终止子 DNA复制的起始位点。 质粒（常用）、噬菌体、动植物病毒 启动子 03 考点解读 考点三：基因工程的基本操作程序 启动子 终止子 起始密码子 终止密码子 本质 位置 功能 DNA片段 DNA片段 mRNA上三个相邻的碱基 mRNA上三个相邻的碱基 目的基因上游 目的基因下游 mRNA首端 mRNA尾端 RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA 使转录在所需要的地方停下来 翻译的起始信号（编码氨基酸） 翻译的结束信号（不编码氨基酸） 启动子、终止子、起始密码子、终止密码子对比 03 考点解读 考点三：基因工程的基本操作程序 2.基因表达载体的构建——基因工程的核心 DNA分子 （含目的基因） 限制酶处理 带有黏性末端或平末端的切口 带有相同黏性末端或平末端的目的基因片段 DNA连接酶 重组DNA分子 （重组质粒） 同一种 载体 （质粒） (3)过程： 03 考点解读 考点三：基因工程的基本操作程序 4．由于某目的基因酶切后的末端为平末端，载体E只有产生黏性末端的酶切位点，需借助中间载体P将目的基因接入载体E。据图分析，下列叙述正确的是（    ）    A．通过PCR扩增获取目的基因是基因工程的核心工作 B．为了便于该目的基因接入载体E，可用限制酶EcoRV或SmaI切割载体P C．载体P不能作为基因表达载体，是因为其没有表达该目的基因的启动子与终止子 D．若受体细胞表现出抗性基因的相应性状，表明重组载体成功导入受体细胞 C 03 考点解读 考点三：基因工程的基本操作程序 农杆菌转化法 表现出新性状的植株 植物组织培养 第一次导入 第二次导入 第一次拼接 第二次拼接 将目的基因拼接到 Ti 质粒的 T-DNA上。 (非人工操作)是指含目的基因的 T-DNA 被拼接到受体细胞的染色体DNA上。 (非人工操作)含目的基因的 T-DNA 导入受体细胞。 将含目的基因的Ti质粒重新导入农杆菌。 Ti质粒 T—DNA 目的基因 构建基因表达载体 重组 Ti质粒 转入农杆菌 导入植物细胞 将目的基因插入Ti质粒的T-DNA中，通过农杆菌的转化作用，就可以使目的基因进入植物细胞，并整合到受体细胞的染色体DNA上，使目的基因能够维持稳定和表达。 03 考点解读 考点三：基因工程的基本操作程序 3.将目的基因导入受体细胞 细胞种类 植物细胞 动物细胞 微生物细胞 常用方法 受体细胞 转化过程 花粉管通道法、农杆菌转化法 受精卵或体细胞 以农杆菌转化法为例：将目的基因插入Ti质粒的T­DNA上 ↓ 转入农杆菌中 ↓ 导入植物细胞 ↓ 整合到受体细胞的DNA上 显微注射技术 受精卵 提纯含目的基 因的表达载体 ↓ 显微注射 ↓ 受精卵发育 ↓ 获得具有新性 状的个体 Ca2＋处理法 原核细胞 Ca2＋处理细胞 ↓ 感受态细胞 ↓ 基因表达载体与 感受态细胞混合 ↓ 感受态细胞 吸收DNA分子 03 考点解读 考点三：基因工程的基本操作程序 5．科研人员培育含细菌G6基因的转基因矮牵牛，主要过程如下图。下列叙述错误的是（    ） A．Ti质粒上的T-DNA可将G6基因整合到矮牵牛细胞的线粒体DNA上 B．③过程可通过植物组织培养技术得到转基因矮牵牛植株 C．细菌G6基因能在矮牵牛细胞中表达，说明它们共用一套遗传密码 D．①过程为构建基因表达载体，是培育转基因矮牵牛的核心步骤 典例应用 A 03 考点解读 考点三：基因工程的基本操作程序 4.目的基因的检测与鉴定 (1)分子水平检测 ——通过PCR等技术检测 ①检测转基因生物染色体DNA上是否插入了目的基因 方法：PCR扩增+电泳 DNA半保留复制 原理： 提取DNA PCR操作 是否扩增出目的基因 害虫死亡 抗虫棉 ②检测目的基因是否转录出了mRNA 方法：PCR扩增+电泳 逆转录+DNA半保留复制 原理： 提取mRNA PCR 操作 是否扩增出目的基因 害虫死亡 抗虫棉 逆转录 产生cDNA ③检测目的基因是否翻译成蛋白质 方法： 抗原—抗体杂交 抗原与抗体的特异性结合 原理： 03 考点解读 考点三：基因工程的基本操作程序 4.目的基因的检测与鉴定 (2)个体生物学水平鉴定 A.检测生物是否具有该蛋白质赋予的某种特性以及具有该特性的程度,如： 抗虫：做抗虫接种实验，观察 （害虫/生物）的生存状况 抗病：做病原体接种实验，观察 （病原体/生物）的生存状况 抗盐：将转基因植物移栽到 或用一定浓度的盐水浇灌水稻。 抗寒：将转基因植物移栽到 环境中，观察其生长状况 抗除草剂植物：喷洒除草剂 害虫 生物 低温（寒冷） 盐碱地 B.活性比较实验: 将基因工程产品与天然产品的功能进行活性比较，以确定功能活性是否相同。 03 考点解读 考点三：基因工程的基本操作程序 4.目的基因的检测与鉴定 检测水平 检测方法 分子水平检测 通过PCR等技术检测转基因生物的DNA上是否插入了目的基因，检测目的基因是否转录出了mRNA. 检测目的基因是否翻译出蛋白质，采用 抗原—抗体杂交法. 个体生物学水平鉴定 如做抗虫或抗病接种实验等 Bt基因 mRNA Bt抗虫蛋白 抗虫棉 03 考点解读 考点三：基因工程的基本操作程序 6．实验小组从苏云金芽孢杆菌中提取Bt毒蛋白，注射到小鼠体内使小鼠产生相应的抗体，再从转基因抗虫棉中提取蛋白质电泳分离后和抗体杂交，然后加入带有特殊标记的抗体以显示出杂交带，具体过程如图所示，下列说法错误的是（    ）    A．从转基因抗虫棉中分离出的蛋白质相当于抗原 B．二抗可能是带有放射性同位素标记的一抗的抗体 C．若未显示出杂交带，则说明目的基因未导入受体细胞 D．图示操作的目的是检测转基因棉花是否产生Bt毒蛋白 典例应用 C 03 考点解读 考点四：DNA的粗提取与鉴定 1.DNA的提取思路：利用DNA与RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面存在的差异，选用适当的物理或化学方法对它们进行提取。 2.DNA的提取原理： （1）DNA不溶于酒精，蛋白质溶于酒精，利用这一原理，可以初步分离DNA与蛋白质。 （2）DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同，它能溶于2mol/L的NaCl溶液。 3.DNA的鉴定原理：在一定温度下（沸水浴），DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色。 4.选材应选择DNA含量相对较高的生物组织。 5.选材不能选择哺乳动物成熟的红细胞。 原因：哺乳动物成熟的红细胞中没有细胞核和线粒体，几乎不含DNA。 6．实验步骤 03 考点解读 考点四：DNA的粗提取与鉴定 组别 试剂 处理 结果 对照组 实验组 NaCl溶液溶解DNA并鉴定 实验组 对照组 水浴加热 溶液蓝色的深浅与溶液中DNA的含量的多少有关。 2mol/L的NaCl溶液5mL 2mol/L的NaCl溶液5mL 4mL的二苯胺试剂 4mL的二苯胺试剂 丝状物或沉淀物 7.结果观察：A试管不变蓝，B试管变蓝色。 8.溶液蓝色的深浅与溶液中DNA的含量的多少有关。 03 考点解读 考点四：DNA的粗提取与鉴定 7．南通某生物兴趣小组的同学用猪肝进行DNA的粗提取与鉴定实验，主要实验流程如下图。相关叙述正确的是（    ） A．过程①向猪肝组织块中加入研磨液进行充分研磨 B．过程②过滤后弃去滤液，取纱布上的丝状物 C．过程⑤加入酒精后，也可将溶液倒入离心管离心后取上清液 D．过程⑥中A、B试管均会出现蓝色，但B试管中蓝色更深 典例应用 A 03 考点解读 考点五:基因工程的应用 一、基因工程在农牧业方面的应用 1.基因作物方面:化学杀虫剂的施用量减少，作物产量增加，经济效益增加。 （1）转基因抗虫植物 ①措施：从某些生物中分离出具有抗虫功能基因，将它导入作物中培育出具有抗虫性作物。 ②成果：转基因抗虫棉花、玉米、大豆、水稻和马铃薯等。 （2）转基因抗病植物 ①措施：将来源于某些病毒、真菌等的抗病基因导入植物中，培育出转基因抗病植物。 ②成果：转基因抗病毒甜椒、番木瓜和烟草等。 （3）转基因抗除草剂植物 ①措施：将降解或抵抗某种除草剂的基因导入作物，培育出抗除草剂的作物品种。 ②成果：转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等。 （4）改良植物的品质 ①目的：改良植物的营养价值、观赏价值等。 ②成果：将某种必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物中，可以提高这种氨基酸的 含量。 03 考点解读 考点五:基因工程的应用 一、基因工程在农牧业方面的应用 2.转基因动物方面   有些成果正在进入实用化和商业化开发的阶段。  （1）提高动物的生长速率  ①措施：将外源生长激素基因导入动物体内，以提高动物的生长速率。  ②成果：转基因鲤鱼。  （2）改善畜产品的品质  ①存在问题：有些人由于乳糖酶分泌少，不能完全消化牛奶中的乳糖，食用牛奶后会出现腹泻等不适症状，称之为乳糖不耐受。  ②措施：将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，使获得的转基因牛分泌的乳汁中，乳糖的含量大大降低，而其他成分不受影响。 03 考点解读 考点五:基因工程的应用 二、基因工程在医药卫生领域的应用  1.对微生物或动植物的细胞进行基因改造 （1）目的：使它们能够生产药物。 （2）药物种类：细胞因子、抗体、疫苗和激素等。 2.让哺乳动物批量生产药物——乳腺生物反应器或乳房生物反应器 （1）措施：将药用蛋白基因与乳腺中特异性表达的基因的启动子等调控元件重组在一起。 （2）受体细胞：动物的受精卵。 （3）导入方法：显微注射法。 药用蛋白基因 乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件 基因表达载体 受精卵 泌乳期 分泌乳汁 转基因动物 药物蛋白 显微注射 发育 03 考点解读 考点五:基因工程的应用 二、基因工程在医药卫生领域的应用  3.建立移植器官工厂 在器官供体的基因组中导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因，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动物器官。 培育无免疫排斥的转基因克隆猪器官 抑制抗原决定基因表达 或除去抗原决定基因 在器官供体基因组中导入某种调节因子 03 考点解读 考点五:基因工程的应用 三、基因工程在食品工业方面的应用 1.成果：生产食品工业用酶、氨基酸和维生素等。 2.步骤： 3.实例： 将编码牛凝乳酶的基因导入大肠杆菌、黑曲霉或 酵母菌的基因组中，再通过工业发酵批量生产凝乳酶。 基因工程构建基因工程菌 工业发酵批量生产 ①凝乳酶: 将编码牛凝乳酶的基因导入大肠杆菌、黑曲霉、酵母菌的基因组中，再通过工业发酵批量生产凝乳酶。 ②淀粉酶、 脂酶: 加工转化糖浆需要的淀粉酶，加工烘烤食品用到的脂酶等也都可以通过构建基因工程菌，然后用发酵技术大量生产。 03 考点解读 考点五:基因工程的应用 8．通过多种方法获得的早期胚胎，均需移植给受体才能获得后代。如图为经胚胎移植得到的后代，相关叙述错误的是（　　）    A．获得动物①、②和③的过程都属于无性繁殖 B．培育③需将人干扰素基因与羊乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件组合在一起 C．胚胎移植前可取滋养层的细胞做DNA分析，鉴定性别 D．③可通过②技术实现扩大化生产，①②可通过③技术实现性状改良 典例应用 A 03 考点解读 考点五:基因工程的应用 19．人干扰素（IFN）是机体免疫细胞产生的一类细胞因子。用白细胞生产干扰素时，每个细胞最多只能产生100～1000个干扰素分子，而用基因工程技术改造的大肠杆菌发酵生产（原理如图），在1～2天内每个菌体能产生20万个干扰素分子。天然的干扰素在体外保存相当困难，如果将干扰素分子上的一个半胱氨酸变为丝氨酸，在一定条件下可以延长保存时间。下列说法正确的是（    ） A．基因工程核心步骤需要的工具酶有DNA聚合酶、限制酶、DNA连接酶，其作用部位都是磷酸二酯键 B．将重组质粒导入大肠杆菌常用显微注射技术 C．酵母菌或大肠杆菌都可作受体菌，二者生产的干扰素在结构上没有区别 D．为延长保存时间，对干扰素进行改造，需通过改造干扰素基因来实现 D 03 考点解读 考点六:蛋白质工程的原理和应用 一、蛋白质工程的基本原理 1.蛋白质工程主要集中应用于对基因进行改造，改良生物性状。 2.蛋白质工程的基本思路：从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列（基因）或合成新的基因→获得所需要的蛋白质。 逆中心法则，与天然蛋白质合成的过程相反 预期的蛋白质功能 设计 预期的蛋白质结构 应有的氨基酸序列 推测 改造或合成 转录 翻译 生物功能 行使 DNA mRNA 03 考点解读 考点六:蛋白质工程的原理和应用 二、蛋白质工程的应用 1.应用 （1）研发速效胰岛素类似物 天然胰岛素制剂容易形成二聚体或六聚体，皮下注射胰岛素后往往要经历一个逐渐解离为单体的过程，科学家希望对胰岛素进行改造，从而降低它的聚合作用。 （2）医药工业方面：利用蛋白质工程研发药物。 （3）其他工业方面：蛋白质工程被广泛用于改进酶的性能或开发新的工业用酶。 （4）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，以提高植物光合作用的效率，增加粮食的产量；利用蛋白质工程的思路来设计优良微生物农药，通过改造微生物蛋白质的结构，使它防治病虫害的效果增强。 2.难度大的原因 蛋白质发挥功能必须依赖于正确的高级结构，而这种高级结构往往十分复杂。 03 考点解读 考点六:蛋白质工程的原理和应用 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 结果 联系 蛋白质结构 氨基酸序列 脱氧核苷酸序列 只生产自然界中已存在的蛋白质 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 可生产自然界中不存在的蛋白质 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 03 考点解读 考点六:蛋白质工程的原理和应用 10．科学家利用蛋白质工程技术将水蛭素（一种可用于预防和治疗血栓的蛋白质）第47位的天冬酰胺替换为赖氨酸，显著提高了它的抗凝血活性，流程图如下。已知天冬酰胺对应的密码子为AAU、AAC，赖氨酸对应的密码子为AAA、GUA等。下列叙述错误的是（　　） A．上图的操作流程是从预期的水蛭素功能出发的 B．在这项替换研究中目前可行的直接操作对象是基因 C．上图中大分子物质a和b的单体序列均是唯一的 D．用蛋白质工程可生产基因工程所不能生产的蛋白质 典例应用 C 谢谢您的聆听 谢谢您的聆听 $$