2025届高三生物一轮复习课件 第7讲 基因工程的应用、蛋白质工程及生物技术的安全性和伦理问题

第7讲　 基因工程的应用 蛋白质工程 基因工程的应用 考点一 01 PART ONE 考点一 2 基因工程被广泛用于_______________、_________和_____________等方面 改良动植物品种 提高作物 畜产品的产量 一、基因工程在农牧业方面的运用 1、转基因抗虫植物： 从某些生物中分离出具有________________，将它导入作物中培育出具有抗虫性的作物。 抗虫功能的基因　 主要杀虫基因： 植物凝集素基因等。 Bt抗虫蛋白基因； 蛋白酶抑制剂基因； 淀粉酶抑制剂基因； 基因工程被广泛用于_______________、_________和_____________等方面 改良动植物品种 提高作物 畜产品的产量 一、基因工程在农牧业方面的运用 1、转基因抗虫植物： ！！！Bt基因来源于苏云金杆菌通过产生苏云金杆菌伴孢晶体蛋白（Bt抗虫蛋白），破坏鳞翅目昆虫的消化系统来杀死棉铃虫。 当Bt抗虫蛋白被分解为多肽后，多肽与害虫肠上皮细胞的特异性受体结合，导致细胞膜穿孔，最后造成害虫死亡。Bt抗虫蛋白只有在某类昆虫肠道的碱性环境中才能表现出毒性，而人和牲畜的胃液呈酸性，肠道细胞也没有特异性受体。因此，Bt抗虫蛋白不会对人畜产生上述影响。 控制合成的Bt抗虫蛋白并无毒性，当进入昆虫消化道被分解成多肽后产生毒性。 一、基因工程在农牧业方面的运用 2、转基因抗病植物： ①技术方法：将来源于_________________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。 病毒、真菌等 主要抗病基因 抗病毒基因 病毒外壳蛋白基因(CP基因） 病毒的复制酶基因 抗真菌基因 几丁质酶基因 抗毒素合成基因 抗病毒转基因植物对病毒的抗性具有局限性/特异性 一、基因工程在农牧业方面的运用 ①技术方法：将_________________________的基因导入作物，可培育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。 降解或抵抗某种除草剂 喷洒除草剂时，杀死田间的杂草而不损伤作物。 ！！！并不是所有农作物都需要导入抗除草剂基因提高其对除草剂的抗性，而是对除草剂敏感的农作物需要导入。 3、转基因抗除草剂植物： 一、基因工程在农牧业方面的运用 4、改良植物的品质： ①技术方法: 将_____________________________________，导入植物，或改变这种氨基酸合成途径中某种关键酶的活性，以提高氨基酸的含量。 必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因 ②成果： a.将富含氨基酸的蛋白质编码基因导入玉米，获得的转基因玉米中赖氨酸的含量提高30%。 b.将与植物花青素代谢有关的基因导入花卉植物矮牵牛中，转基因矮牵牛呈现出自然界没有的颜色。 转基因矮牵牛 普通矮牵牛 一、基因工程在农牧业方面的运用 5、提高动物的生长速率： ①技术方法:将_____________________导入动物体内， 以提高动物的生长速率。 ②成果：转基因鲤鱼、转基因小鼠。 外源生长激素基因 例如,我国科学家将外源生长激素基因导入鲤鱼，在同等养殖条件下，转基因鲤鱼的生长速率比非转基因鲤鱼提高了42%～115%。 一、基因工程在农牧业方面的运用 ③转基因动物生产过程图解(以转基因牛生产过程为例) 5、提高动物的生长速率： 一、基因工程在农牧业方面的运用 6、改善畜产品的品质： ①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方法：科学家们将肠乳糖酶基因，导入奶牛基因组，使获得的转基因奶牛分泌的乳汁中，乳糖含量大大降低，而其他营养成分不受影响。 乳糖耐受（有乳糖酶） 乳糖不耐受（无乳糖酶） 大肠 肠道内渗透压增高，刺激胃肠蠕动增加 常见药物 运用 成果 细胞因子、抗体、疫苗和激素等。 可以用来预防和治疗人类肿瘤、心血管疾病、传染病、糖尿病和类风湿关节炎等。 我国生产的重组人干扰素、血小板生成素、促红细胞生成素和粒细胞集落刺激因子等。 二、基因工程在医药卫生领域的运用 1、生产药物： 是我国批准生产的第一个基因工程药物，目前主要用于治疗慢性乙型肝炎、丙型肝炎。 二、基因工程在医药卫生领域的运用 1、生产药物： （1）基因改造微生物或动植物的细胞生产药物： 对微生物或动植物的细胞进行基因改造，使它们能够产生药物 （2）利用基因工程菌生产药物 基因工程 外源基因 高效表达 基因工程菌概念： 用___________的方法，使___________得到__________的菌类 二、基因工程在医药卫生领域的运用 （2）利用基因工程菌生产药物 1、生产药物： （2）利用基因工程菌生产药物 二、基因工程在医药卫生领域的运用 1、生产药物： 根据基因工程的操作程序和发酵工程的相关内容，生产重组人干扰素的过程。 1.目的基因的筛选与获取 2.基因表达载体的构建 3.将目的基因导入受体细胞 4.目的基因的检测与鉴定 ①用PCR扩增干扰素基因 ②将干扰素基因插入质粒，构建基因表达载体 ③将该基因表达载体导入大肠杆菌（Ca2+处理法） ④检测并鉴定，筛选出成功转化的大肠杆菌，进行发酵培养， 分离并提纯产物，获得干扰素蛋白 干扰素基因 质粒 基因表达载体 大肠杆菌或酵母菌 大量可以生产干扰素的大肠杆菌或酵母菌 构建 导入 培养 抗生素 干扰素 ①抗生素：抗细菌药物 ②干扰素：抗病毒药物 ≠ 干扰素是一种具有干扰病毒复制作用的糖蛋白，在临床上被广泛用于治疗病毒感染性疾病。此外，干扰素对治疗乳腺癌、多发性骨髓瘤和某些白血病等也有一定的疗效。 （2）利用基因工程菌生产药物 二、基因工程在医药卫生领域的运用 1、生产药物： a.概念： ①乳腺生物反应器 二、基因工程在医药卫生领域的运用 1、生产药物： （2）让哺乳动物批量生产药物： b.培育过程： 药用蛋白基因 基因表达载体 显微注射 受精卵 转基因动物 泌乳期 分泌乳汁 药物 早期胚胎培养 胚胎移植 早期胚胎 乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件 ①乳腺生物反应器 目的基因？ 启动子？ 受体细胞？ 药用蛋白基因（如血清蛋白基因、人生长激素基因等） 乳腺中特异表达的基因的启动子 受精卵 二、基因工程在医药卫生领域的运用 1、生产药物： （2）让哺乳动物批量生产药物： 优点： 缺点： 产量高、质量好、成本低、易提取 容易受时间和性别的限制 二、基因工程在医药卫生领域的运用 1、生产药物： ①乳腺生物反应器 （2）让哺乳动物批量生产药物： c.乳腺生物反应器的优缺点： 构建膀胱生物反应器是将目的基因插入含将目的基因与膀胱上皮细胞中特异表达的基因的启动子重组，从而指导目的基因表达产物分泌在尿液中。 具有周期短、不受性别和年龄的限制，易收集和提纯更高。 优点： 二、基因工程在医药卫生领域的运用 1、生产药物： （2）让哺乳动物批量生产药物： ①乳腺生物反应器 d.乳腺生物反应器和膀胱生物反应器的区别： 二、基因工程在医药卫生领域的运用 1、生产药物： ①乳腺生物反应器 （2）让哺乳动物批量生产药物： Q：乳腺生物反应器指的是转基因动物的乳腺吗？ 不是，乳腺生物反应器指的就是整个转基因生物 几乎所有细胞 Q:药用蛋白基因存在于转基因动物的哪些细胞中？ 理由是： 。 因为它们都是由同一个受精卵分裂、分化而来的 二、基因工程在医药卫生领域的运用 1、生产药物： ①乳腺生物反应器 （2）让哺乳动物批量生产药物： Q:为什么将药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起？ 让药用蛋白基因只在乳腺细胞中特异性表达 诱导型启动子 诱导物 作用 激活或抑制 目的基因表达 有时为满足应用需要，会在载体中人工构建诱导型启动子： 二、基因工程在医药卫生领域的运用 1、生产药物： ①乳腺生物反应器 （2）让哺乳动物批量生产药物： 乳腺是理想的外源基因表达场所，乳腺属于外分泌器官，乳汁不进入体内循环，不会影响动物自身的新陈代谢，因此不会损害转基因动物的健康。同时从转基因动物的乳汁中获取目的基因产物具有产量高、易提纯、生物活性较稳定等特点 Q:为什么只让药物蛋白基因在转基因动物乳腺中表达？ 目前已经在牛、山羊等动物的乳腺生物反应器中， 获得了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素和α-抗胰蛋白酶等重要医药产品。 e.应用： 转基因动物的所有体细胞中都有目的基因，但只在乳腺细胞中表达，即只有在产下的雌性个体中，转入的基因才能表达。将基因表达载体导入受精卵前，应该对受精卵的性别进行筛选。 二、基因工程在医药卫生领域的运用 1、生产药物： ①乳腺生物反应器 （2）让哺乳动物批量生产药物： f.小结： (1)人体器官移植的世界性难题： 寻求可替代的移植器官,如用猪的器官来解决人类器官移植的来源问题 人体移植器官短缺 (2)解决途径： 猪的内脏构造、大小、血管分布与人极为相似 猪体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒远远少于灵长类动物 猪的优点： 最大难题： 免疫排斥 二、基因工程在医药卫生领域的运用 2、用转基因动物作为器官移植的供体： 二、基因工程在医药卫生领域的运用 2、用转基因动物作为器官移植的供体： (3)对猪的器官进行改造的方法： ②或设法除去抗原决定基因，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。 ①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 转基因猪(转抗原抑制基因) 三、基因工程在食品工业方面的应用 1、基因工程菌： 基因工程菌 概念 运用 步骤 用基因工程的方法， 使外源基因得到高效表达的菌类。 基因工程构建基因工程菌 工业发酵批量生产 利用基因工程菌，除了可以生产药物，还能生产食品工业用酶、氨基酸和维生素等 三、基因工程在食品工业方面的应用 2、实例： 一种普遍使用的甜味剂， 主要由天冬氨酸和苯丙氨酸形成，这两种氨基酸可通过基因工程实现大规模生产。 （1）工业用氨基酸——阿斯巴甜 （2）工业用酶——凝乳酶 运用 基因工程制备 传统制备 凝乳酶 奶酪生产中用来凝聚固化奶中的蛋白质 杀死未断奶的小牛，将其第四胃的黏膜取出来提取。 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 三、基因工程在食品工业方面的应用 2、实例： 3.工业用酶——淀粉酶、脂酶 淀粉酶、脂酶 运用 优点 基因工程制备 加工转化糖浆需要淀粉酶， 加工烘烤食物要用到脂酶 构建基因工程菌， 然后用发酵技术大量生产 基因工程获得的工业用酶的纯度更高， 生产成本显著降低， 生产效率较高。 三、基因工程在食品工业方面的应用 培养出可以降解多种污染物的“超级细菌”，处理环境污染；用经过基因改造的微生物来生产生物能源。 ！！！　(1)动物基因工程的目的主要是改善畜产品的品质或者是用转基因动物生产药物。 (2)高产青霉菌是诱变产生的，不属于基因工程菌。 乳腺生物反应器与基因工程菌的比较 比较内容 乳腺生物反应器 基因工程菌 含义 让外源基因在哺乳动物的乳腺中特异性表达，利用动物的乳腺组织生产药物蛋白 用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类 基因表达 合成的药物蛋白与天然蛋白相同 细菌合成的药物蛋白可能没有活性 受体细胞 哺乳动物受精卵 微生物细胞 目的基因导入方式 显微注射法 Ca2＋处理法 生产条件 不需严格灭菌、温度等外界条件对其影响不大 需严格灭菌、严格控制工程菌所需温度、pH、营养物质浓度等外界条件 药物提取 从哺乳动物乳汁中提取 从微生物细胞或其培养液中提取 高 考 总 复 习 [教材新命题点思考] 1.野外种植转基因抗A害虫植物的同时，还种植一定量的同种不抗虫植物，可降低抗性害虫在整个害虫种群中所占比例的增加速率。试分析其中的原因。 提示：种植一定量的同种不抗虫植物，对抗性害虫的选择作用减弱。 减缓棉铃虫种群基因频率增加的速率 高 考 总 复 习 2.乳腺生物反应器经过有性生殖产生的后代一定可以产生目标蛋白质吗？为什么？ 提示：不一定。①目的基因在受体细胞中不是成对存在的，相当于杂合子，配子中可能不含该基因，则有性生殖产生的后代中可能不含目的基因。②有性生殖产生的后代可能为雄性，不能分泌乳汁。 3.人的胰岛素基因导入大肠杆菌后不能正确表达出胰岛素，其原因是_________________________________________________________________________________________________________________。 真核细胞的基因结构不同于原核细胞，其转录出的mRNA需加工后才能作为翻译的模板，细菌中不存在此机制 高 考 总 复 习 蛋白质工程 02 PART ONE 考点二 1.蛋白质工程崛起的缘由： 一、蛋白质工程的原理 （1）基因工程的实质和不足： ①实质：将一种生物的基因转移到另一种生物体内，后者可以产生它本不能产生的蛋白质，进而表现出新的性状。 ②不足：原则上只能产生自然界已存在的蛋白质(天然蛋白) （2）蛋白质工程的崛起： ①理论和技术条件：__________、晶体学以及计算机技术的迅猛发展。 ②天然蛋白质存在不足：天然蛋白质的________________符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合________________的需要。 分子生物学　 结构和功能　 　人类生产和生活 2．概念剖析 以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过改造或合成基因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求 基础 操作手段及对象 结果 目的 与基因工程的关系： 在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程 一、蛋白质工程的原理 蛋白质工程的改造对象是蛋白质的结构，本质是改造控制该蛋白质的基因的结构。 (1)目标及实质：根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行设计改造，由于基因决定蛋白质，因此，对蛋白质的结构进行设计改造，最终通过改造或合成基因来完成 (2)天然蛋白质合成过程：按照中心法则 思考：为什么蛋白质工程改造基因而不是直接改造蛋白质？ ①蛋白质的高级结构十分复杂，直接改造蛋白质操作难度大 ②蛋白质是由基因编码的，改造了基因可以间接改造蛋白质 ③基因可以遗传，蛋白质无法遗传 一、蛋白质工程的原理 3．蛋白质工程的原理和设计思路 知识回顾 天然蛋白质的合成过程与性状表达 DNA 转录 RNA 翻译 复制 逆转录 复制 肽链 折叠等 具有空间结构的蛋白质 表达生物特有的功能或性状 血红蛋白的三级结构 蛋白质只有具有一定空间结构，才能表达特有性状或具有特定功能 赖氨酸合成 调控 达到一定浓度 两种酶的活性 352位的苏氨酸变成异亮氨酸 二氢吡啶二羧酸合成酶 天冬氨酸激酶 + 104位的天冬酰胺变成异亮氨酸 赖氨酸含量 抑制 提高 提高 限制 提高 提高5倍 提高2倍 实例：对天然酶的改造 问题: 蛋白质工程是怎样进行的呢？ 转录 翻译 分子设计 多肽链 预期功能 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多肽链→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 一、蛋白质工程的原理 (3)蛋白质工程的设计思路： 蛋白质工程是中心法则的逆推，与天然蛋白质合成的过程相反 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 转录 翻译 分子设计 多肽链 预期功能 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多肽链→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 一、蛋白质工程的原理 (3)蛋白质工程的设计思路： 蛋白质工程经常要借助计算机来建立蛋白质的三维结构模型；要制备蛋白质晶体，然后通过X射线衍射技术，分析晶体的结构，要用到基因的定点突变技术来进行碱基的替换。 某多肽链的一段氨基酸序列是： 丙氨酸 苯丙氨酸 色氨酸 谷氨酸 赖氨酸 问题: 怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序列？请把相应的碱基序列写出来。 查密码子表得知： 推知mRNA序列为： 丙氨酸（GCU、GCC、GCA、GCG)、色氨酸(UGG)、赖氨酸(AAA、AAG）、谷氨酸（GAA、GAG）、苯丙氨酸（UUU、UUC） GCU（或C或A或G）UGG AAA（或G）GAA（或G）UUU（或C） 共 种可能序列 32 思考·讨论 蛋白质工程基本思路的应用 一、蛋白质工程的原理 某多肽链的一段氨基酸序列是： 丙氨酸 苯丙氨酸 色氨酸 谷氨酸 赖氨酸 查密码子表得知： 推知mRNA序列为： 丙氨酸（GCU、GCC、GCA、GCG)、色氨酸(UGG)、赖氨酸(AAA、AAG）、谷氨酸（GAA、GAG）、苯丙氨酸（UUU、UUC） GCU(或C或A或G) UGG AAA(或G) GAA(或G) UUU(或C） 共 种可能序列 32 思考·讨论 蛋白质工程基本思路的应用 脱氧核苷酸序列 GCT(或C或A或G) TGG AAA(或G) GAA(或G) TTT(或C) CGA(或G或T或C) ACC TTT(或C) CTT(或C) AAA(或G) 共 种可能序列 32 一、蛋白质工程的原理 某多肽链的一段氨基酸序列是： 丙氨酸 苯丙氨酸 色氨酸 谷氨酸 赖氨酸 问题: 确定目的基因的碱基序列后，怎样才能合成或改造目的基因？ 确定目的基因的碱基序列后，可以根据人类的需要改造它，通过人工合成的方法获取。 根据改造蛋白质的部位的多少，对蛋白质的改造可分为三类： （1）大改： 设计并制造出自然界中不存在的全新蛋白质 （2）中改： 在蛋白质分子中替换某一个肽段或某一个特定的结构域。 （3）小改： 改造蛋白质分子中的几个氨基酸残基 思考·讨论 蛋白质工程基本思路的应用 一、蛋白质工程的原理 2.我国科学家用4种小分子化合物诱导小鼠的成纤维细胞转变成了iPS细胞，这种诱导方法与转入相关基因诱导产生iPS细胞相比，其优点是_________________________________________________。 避免了转入相关因子诱导iPS细胞可能带来的致癌风险 1．某同学认为只要知道了氨基酸的序列就可以利用蛋白质工程制造出各种特定功能的蛋白质，你认为他的说法科学吗？________。说明你的理由： 蛋白质的功能除了与氨基酸的序列有关以外，还与其特定的空间结构有关 不科学　 2.通过对Bt蛋白质三维结构图及氨基酸序列进行分析，发现若将该蛋白质结构中一段由14个氨基酸组成的螺旋结构缺失，结构变化后的Bt蛋白质能使棉铃虫具有更高的致死率。若要根据蛋白质工程的原理设计实验对Bt蛋白质进行改造，以提高其致死率，写出其实验设计思路。 提示　参照密码子表，找到合成该14个氨基酸的碱基序列所在的基因位置，将这些碱基序列进行缺失处理。 叶绿体基因属于母系遗传 是否合成新的基因 蛋白质工程 是否对原有基因进行改造 是 否 是 否 蛋白质工程 基因工程 看蛋白质 看基因 是否为天然蛋白质 是 否 蛋白质工程 基因工程 问题: 如何确定一个操作过程是基因工程技术还是蛋白质工程技术？ 产生新基因的途径：①基因突变；②蛋白质工程 一、蛋白质工程的原理 二、蛋白质工程的运用 1、医药工业方面： 定点突变 （1）研发速效胰岛素类似物 天然胰岛素易形成二聚体或六聚体 预期结构 改造 B28位脯氨酸替换为天冬氨酸或将它与B29位的赖氨酸交换位置 新胰岛素基因 mRNA 折叠 预期功能 行使功能 降低胰岛素的聚合作用 设计结构 改变B链 第20～29位 氨基酸组成 推测 序列 翻译 多肽链 有效抑制胰岛素的聚合 转录 1、医药工业方面： 定点突变 （2）延长干扰素体外保存时间 干扰素是动物体内的一种蛋白质体，可以用于治疗病毒的感染和癌症，但在体外保存却相当困难。 改造 天然干扰素（半胱氨酸） 体外很难保存 干扰素（丝氨酸） 延长体外保存时间 体外-70℃保存半年 二、蛋白质工程的应用 鼠抗体 人抗体 恒定区 恒定区 可变区 可变区 （抗体结合抗原的区域） 嵌合抗体 对人体的不良反应减少 二、蛋白质工程的运用 1、医药工业方面： 基因融合 （3）降低人对小鼠单抗隆抗体的免疫反应 二、蛋白质工程的运用 2、其他工业方面的运用： 广泛用于改进酶的性能或开发新的工业用酶 如枯草杆菌蛋白酶具有水解蛋白质的作用，常被用于洗涤剂工业、丝绸工业等。迄今为止，利用蛋白质工程获得的该酶的突变体已有上百种，从中可能筛选出一些符合工业化生产需求的突变体，从而提高这种酶的使用价值。 二、蛋白质工程的运用 3、农业工业方面的运用： ①改造某些参与调控光合作用的酶，以提高植物光合作用的速率，增加粮食的产量； ②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。 (1)面临的问题：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。 二、蛋白质工程的运用 (2)前景展望：要设计出更加符合人类需要的蛋白质，还需要不断地攻坚克难。随着科技的深入发展，蛋白质工程将会给人类带来更多的福祉。 项目 蛋白质工程 基因工程 区别 起点 过程 实质 结果 应用及现状 联系 预期蛋白质功能 目的基因 预期蛋白质功能→设计蛋白质结构 →推测氨基酸序列→推测脱氧核苷酸序列→合成DNA→表达出蛋白质 目的基因的筛选与获取→基因表达载体的构建→导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定 通过改造相应的基因达到对蛋白质进行改造的目的 基因重组 可以创造出自然界不存在的蛋白质 生产自然界已存在的蛋白质 ①主要集中在对现有蛋白质进行改造 ②对创造新的蛋白质还有许多技术难题未突破，因为蛋白质高级结构非常复杂，人们对此知之甚少 已被广泛应用，如转基因植物、动物、药品生产等已商业化 ①蛋白质工程获得目的基因后，需要通过基因工程获得预期蛋白质 ②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 1. 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。 氨基酸序列(或结构) (2)以P基因序列为基础，获得P1基因的途径有改造____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_______________________________________________________________。 (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的蛋白质功能出发，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。 P　 P1　 DNA和RNA(或遗传物质)　 DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白质(或转录、逆转录、翻译) 设计预期的蛋白质结构　 推测应有的氨基酸序列 功能 2.(2023·湖南选择考)某些植物根际促生菌具有生物固氮、分解淀粉和抑制病原菌等作用。回答下列问题： (1)若从植物根际土壤中筛选分解淀粉的固氮细菌，培养基的主要营养物质包括水和______________________。 解析：由题意可知，某些植物根际促生菌具有固氮作用，可利用空气中的氮气作为氮源，培养基中不需要添加氮源，因此若从植物根际土壤中筛选分解淀粉的固氮细菌，培养基的主要营养物质包括水、无机盐和淀粉。 无机盐、淀粉　 (2)研究人员利用解淀粉芽孢杆菌H的淀粉酶编码基因M构建高效表达质粒载体，转入大肠杆菌成功构建基因工程菌A。在利用A菌株发酵生产淀粉酶M过程中，传代多次后，生产条件未变，但某子代菌株不再产生淀粉酶M。分析可能的原因是_______________________________________________ _______________(答出两点即可)。 解析：在利用A菌株发酵生产淀粉酶M过程中，传代多次后，生产条件未变，但某子代菌株不再产生淀粉酶M，可能的原因是淀粉酶编码基因M发生突变；或是重组质粒在大肠杆菌分裂过程中丢失。 淀粉酶编码基因M发生突变；重组质粒在大肠杆菌分裂过程中丢失 (3)研究人员通过肺上皮干细胞诱导生成肺类器官，可自组装或与成熟细胞组装成肺类装配体，如下图所示。肺类装配体形成过程中是否运用了动物细胞融合技术？________(填“是”或“否”)。 否　 3．(2023·浙江6月选考)某研究小组利用转基因技术，将绿色荧光蛋白基因(GFP)整合到野生型小鼠Gata3基因一端，如图甲所示。实验得到能正常表达两种蛋白质的杂合子雌雄小鼠各1只，交配以期获得Gata3—GFP基因纯合子小鼠。为了鉴定交配获得的4只新生小鼠的基因型，设计了引物1和引物2用于PCR扩增，PCR产物电泳结果如图乙所示。下列叙述正确的是(　　) √ A．Gata3基因的启动子无法控制GFP基因表达 B.翻译时先合成Gata3蛋白，再合成GFP蛋白 C．2号条带的小鼠是野生型，4号条带的小鼠是Gata3—GFP基因纯合子 D．若用引物1和引物3进行PCR，能更好地区分杂合子和纯合子 高 考 总 复 习 4 5 6 7 8 9 10 11 2 3 1 12 1.(2022·湖南卷，22)水蛭是我国的传统中药材，主要药理成分水蛭素为水蛭蛋白中重要成分之一，具有良好的抗凝血作用。拟通过蛋白质工程改造水蛭素结构，提高其抗凝血活性。回答下列问题： (1)在生产过程中，物质b可能不同，合成的蛋白质空间构象却相同，原因是_______________。 密码子的简并性 1.(2022·湖南卷，22)水蛭是我国的传统中药材，主要药理成分水蛭素为水蛭蛋白中重要成分之一，具有良好的抗凝血作用。拟通过蛋白质工程改造水蛭素结构，提高其抗凝血活性。回答下列问题： (2)若要比较蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素的抗凝血活性差异，简要写出实验设计思路。 _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ __________________。 取3支试管，分别加入等量的蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素；用注射器取同一种动物(如家兔)血液，立即将等量的血液加入1、2、3号三支试管中，放在适宜条件下静置一段时间，统计三支试管中血液凝固时间，所需时间越长，说明其抗凝血活性越大。 2.转基因植物所携带的目的基因可能传递给非转基因植物，造成基因污染。如果将目的基因导入叶绿体DNA中，就可以有效避免基因污染，原因是什么？ 提示　叶绿体基因不会通过花粉传给下一代。 (1)人的胰岛素基因不能直接在大肠杆菌中表达，需要通过图示逆转录的方法，获得D_______，才能通过基因工程在大肠杆菌中正确表达。与人的胰岛素基因相比，D在结构上的主要区别是D中没有______________________________， 核酸酶 H可使____________键断裂而获得C物质。 (2)大肠杆菌缺乏__________________结构，因此仅能在细胞内将胰岛素基因表达出无特异性空间结构的胰岛素原蛋白(多肽链)。后期还需对肽链进行分离、纯化、体外折叠，使之具备复杂的特异性的空间结构方可获得具有生物活性的胰岛素， cDNA 非编码区(或启动子和终止子)、内含子 磷酸二酯 内质网、高尔基体 1、关注生殖性克隆人 三、生物技术的安全性和伦理问题 2、试管婴儿和设计试管婴儿的比较 三、生物技术的安全性和伦理问题 $$