第9单元 第43讲 基因工程的应用和蛋白质工程-（配套课件）【赢在微点·顶层设计】2027年高中生物学高考一轮总复习（不定项版）

第43讲 第九单元　生物技术与工程 基因工程的应用和蛋白质工程 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 课 标 内 容 1.举例说明基因工程在农牧、食品及医药等行业的广泛应用改善了人类的生活品质。2.举例说明依据人类需要对原蛋白质结构进行基因改造、生产目标蛋白的过程。 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 微考点 大突破 内容 索引 温馨提示:点击标题链接相关内容 微真题 重体悟 考点一　基因工程的应用 考点二　蛋白质工程的原理和应用 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 赢在微点 生物 大一轮 考点一　基因工程的应用 微考点/大突破 第一部分 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 1.基因工程在农牧业方面的应用 抗虫功能的 基因 抗病基 因 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 降解或抵抗 蛋白质编码 基因 花青素代谢相关的基因 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 外源生长激素基因 乳糖酶基因 乳汁 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 2.基因工程在医药卫生领域的应用 基因 改造 特异表达的基因的启动子 显微注射 受精卵 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 调控基因表达的DNA序列 抗原决定基因 克隆 免疫排斥 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 提醒　乳腺生物反应器与膀胱生物反应器 ①乳腺生物反应器是利用转基因动物的乳汁生产药用蛋白，具体过程如下。 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 ②膀胱生物反应器是利用转基因动物的尿液生产药用蛋白，其优点是不受动物的性别、生长发育时期的限制，提取简单高效。 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 3.基因工程在食品工业方面的应用 基因工程菌 牛凝乳酶的基因 基因工程菌 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 教材基础辨析 (1)外源生长激素基因的表达可以使转基因动物生长得更快。(源自选择性必修3 P89)( ) (2)干扰素是一种具有干扰病毒复制作用的糖蛋白，在临床上被广泛应用。(选择性必修3 P90“资料卡”)( ) (3)将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，获得能产生人干扰素的菌株。(选择性必修3 P90“资料卡”)( ) √ √ √ 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (4)利用乳腺生物反应器能够获得一些重要的医药产品，如人的血清白蛋白，这是因为将人的血清白蛋白基因导入了动物的乳腺细胞 中。(源自选择性必修3 P90)( ) (5)用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类一般称为基因工程菌。(选择性必修3 P91“相关信息”)( ) × √ 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 教材素材拓展 1.(选择性必修3 P89“正文”)为提高动物的生长速度，需要将外源生长激素基因导入动物体内，应该选择的受体细胞是什么?并说明理由。 答：_______________________________________________________ ______________________________________________________________________________________。 应该选择的受体细胞是受精卵。受精卵体积较大，操作较容易，营养物质含量丰富，也能保障发育成的个体所有细胞都含有外源生长激素基因，全能性较高 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 2.(选择性必修3 P90“资料卡”)利用转基因细菌能否直接生产干扰素等化学本质为糖蛋白的药物?为什么? 答：_______________________________________________________ ________。 3.(选择性必修3 P90“正文”)生产乳腺生物反应器构建基因表达载体时有什么特别要求?为什么? 答：_______________________________________________________ _________________________________________________________________________________________。 不能。因为细菌中只有核糖体，没有内质网和高尔基体等其他细胞器 必须把药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控元件重组在一起。因为只有连接了乳腺蛋白基因的启动子，才能保证相应的目的基因在乳腺细胞内特异表达 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 4.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 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 能力　基因工程的应用(考查科学思维、社会责任) 1.(2021·辽宁卷，T14)腈水合酶(N0)广泛应用于环境保护和医药原料生产等领域，但不耐高温，利用蛋白质工程技术在N0的α和β亚基之间加入一段连接肽，可获得热稳定的融合型腈水合酶(N1)。下列有关叙述错误的是(　　) A.N1与N0氨基酸序列的差异是影响其热稳定性的原因之一 B.加入连接肽需要通过改造基因实现 C.获得N1的过程需要进行转录和翻译 D.检测N1的活性时先将N1与底物充分混合，再置于高温环境 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 根据题意可知，与不耐高温的N0相比，热稳定的融合型腈水合酶N1多了一段连接肽，二者氨基酸序列的差异是影响其热稳定性的原因之一，A项正确；利用蛋白质工程改造蛋白质时需对相关基因进行修饰或合成，在N0的结构中加入连接肽需要通过改造相关基因来实现，B项正确；获得N1的过程需要进行转录和翻译，C项正确；检测N1的活性时，需要先将N1与底物置于高温环境下，再将N1与底物充分混合，D项错误。 解析 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 2.(2022·河北卷，T24)蛋白酶抑制剂基因转化是作物抗虫育种的新途径。某研究团队将胰蛋白酶抑制剂(NaPI)和胰凝乳蛋白酶抑制剂(StPin1A)的基因单独或共同转化棉花，获得了转基因植株。回答下列问题： (1)蛋白酶抑制剂的抗虫机制是_________________________________ ______________________________________________。 (2)______________________是实施基因工程的核心。 阻断或减弱昆虫消化酶的作用，从而使昆虫不能正常消化食物使其发育异常或死亡 基因表达载体的构建 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (3)利用农杆菌转化法时，必须将目的基因插入到质粒的___________上，此方法的不足之处是___________________________________。 (4)为检测目的基因在受体细胞基因组中的整合及其转录和翻译，可采用的检测技术有____________________________________(答出两点即可)。 (5)确认抗虫基因在受体细胞中稳定表达后，还需进一步做抗虫的__________以鉴定其抗性程度。图为三种不同遗传操作产生的转基因棉花抗虫实验结果，据结果分析__________________(填“NaPI”或“StPin1A”或“NaPI+StPin1A”)转基因棉花的抗虫效果最佳，其原因是_________________________________________________________。 T-DNA 该方法一般不适用于大多数单子叶植物 PCR技术、抗原—抗体杂交技术 接种实验 NaPI+StPin1A 饲喂NaPI+StPin1A转基因棉花的虫体质量最低且每株棉铃数最多 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (6)基因突变可产生新的等位基因，在自然选择的作用下，昆虫种群的基因频率会发生____________，导致昆虫朝着一定的方向不断进化。据此推测，被蛋白酶抑制剂转基因作物长期选择后，某些昆虫具有了抗蛋白酶抑制剂的能力，其分子机制可能是_______________ _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(答出两点即可)。 定向改变 昆虫发生基因突变后，产生了抗蛋白酶抑制剂的基因，在蛋白酶抑制剂的选择下，抗性基因频率逐渐提高，从而增强了其抗蛋白酶抑制剂的能力；蛋白酶抑制剂基因发生突变后不能编码出蛋白酶抑制剂 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (1) 蛋白酶抑制剂的抗虫机制是阻断或减弱昆虫消化酶的作用，从而使昆虫不能正常消化食物，达到抗虫的目的。(2)基因工程的核心是基因表达载体的构建。(3)农杆菌细胞内含有Ti质粒,当它侵染植物细胞后,可将Ti质粒上的T-DNA转移至被侵染的细胞,并将其整合到该细胞的染色体DNA上。故利用农杆菌转化法时,必须将目的基因插入Ti质粒的T-DNA上。但农杆菌一般只感染双子叶植物和裸子植物,故其不足之处是该方法一般不适用于大多数单子叶植 解析 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 物。(4)在分子水平上可通过PCR技术检测目的基因是否导入受体细胞染色体DNA上或检测目的基因是否转录出了mRNA;检测是否翻译出相应的蛋白质则需要使用抗原—抗体杂交技术。(5)抗虫基因导入植物细胞后,要鉴定其是否赋予植物抗虫特性,需要做抗虫接种实验。题图中,饲喂NaPI+StPin1A转基因棉花的虫体质量最低,每株棉铃数最多,故其抗虫效果最佳。(6) 基因突变可产生新的等位基因，在自然选择的作用下，昆虫种群的基因频率会发生定向改 解析 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 变，导致昆虫朝着一定的方向不断进化。被蛋白酶抑制剂转基因作物长期选择后，某些昆虫具有了抗蛋白酶抑制剂的能力，其分子机制可能是昆虫发生基因突变后，产生了抗蛋白酶抑制剂的基因，在蛋白酶抑制剂的选择下，抗性基因频率逐渐提高，从而增强了其抗蛋白酶抑制剂的能力；蛋白酶抑制剂基因发生突变后不能编码出蛋白酶抑制剂。 解析 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 赢在微点 生物 大一轮 考点二　蛋白质工程的原理和应用 微考点/大突破 第一部分 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 1.概念 (1)基础：蛋白质分子的__________及其与____________的关系。 (2)手段：通过改造或_________。 (3)结果：对现有蛋白质进行改造或制造一种____________。 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。 结构规律 生物功能 合成基因 新的蛋白质 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 3.蛋白质工程的应用 (1)医药工业方面：研发药物，如延长干扰素的保存时间；降低小鼠单克隆抗体诱发免疫反应的强度。 (2)其他工业方面：改进________的性能或开发新的__________。 (3)农业方面：通过改造某些________________________，增加粮食产量；改造微生物____________________，设计优良微生物农药，防治病虫害。 酶 工业用酶 参与调控光合作用的酶 蛋白质的结构 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 4.蛋白质工程与基因工程的区别和联系 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 教材基础辨析 (1)蛋白质工程的目的是改造或合成人类需要的蛋白质。(源自选择性必修3 P93)( ) (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，是涉及多学科的综合科技工程。(源自选择性必修3 P93)( ) (3)蛋白质工程可以合成自然界中不存在的蛋白质。(源自选择性必修3 P93)( ) (4)蛋白质工程的应用为酶制剂产业的发展提供了强大助力。(选择性必修3 P96“到社会中去”)( ) √ √ √ √ 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 教材素材拓展 1.为什么蛋白质工程的操作对象是基因而不是蛋白质? 答：_______________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________________________________________________________。 因为任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，基因是遗传信息结构与功能的基本单位，改造了基因就可以通过基因的信息传递进而改造蛋白质。如果直接对蛋白质进行改造，即使改造成功，被改造的蛋白质也无法遗传 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 2.通过对Bt抗虫蛋白三维结构图及氨基酸序列进行分析，发现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抗虫蛋白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抗虫蛋白进行改造，以提高其致死率，请写出实验设计思路。 答：_______________________________________________________ __________________________________。 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 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 能力　蛋白质工程的原理和应用分析(考查科学思维、社会责任) 1.(2023·辽宁卷，T8)CD163蛋白是PRRSV(病毒)感染家畜的受体。为实时监控CD163蛋白的表达和转运过程，将红色荧光蛋白RFP基因与CD163基因拼接在一起(如图)，使其表达成一条多肽。该拼接过程的关键步骤是除去(　　) 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 A.CD163基因中编码起始密码子的序列 B.CD163基因中编码终止密码子的序列 C.RFP基因中编码起始密码子的序列 D.RFP基因中编码终止密码子的序列 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 根据题干信息，将红色荧光蛋白RFP基因与CD163基因拼接在一起，如果两个基因中编码起始密码子和终止密码子的序列完整，将得到两条多肽，若想只表达出一条多肽，结合题图可知，CD163基因编码起始密码子的序列需保留，编码终止密码子的序列需除去，使得CD163基因翻译结束后不停止，继续合成红色荧光蛋白RFP，即可得到一条多肽，B项正确。 解析 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 2.(2022·湖南卷，T22)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)蛋白质工程流程如图甲所示，物质a是__________，物质b是__________。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_______________________________________。 多肽链 mRNA mRNA上决定氨基酸的密码子具有简并性 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (2)蛋白质工程是基因工程的延伸，基因工程中获取目的基因的常用方法有__________________、____________________和利用PCR技术扩增。PCR技术遵循的基本原理是__________________。 从基因文库中获取 用化学方法人工合成 DNA半保留复制 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (3)将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后，分析水解产物中的肽含量及其抗凝血活性，结果如图乙、丙所示。推测两种处理后酶解产物的抗凝血活性差异主要与肽的________(填“种类”或“含量”)有关，其活性不同的原因是__________________________________ _______________________。 种类 酶处理后形成的肽中氨基酸的种类、数目和排列顺序不同 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (4)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：_________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________。 在相同条件下，将等量的生理盐水、蛋白质工程改造后的水蛭素、水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素分别进行抗凝血实验，比较四组血液凝固所需时间长短 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (1)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。由于mRNA上决定氨基酸的密码子具有简并性，因此mRNA不同，翻译形成的多肽链中氨基酸序列有可能是相同的，再盘曲、折叠形成相同结构的蛋白质。(2)基因工程中获取目的基因的常用方法有从基因文库中获取、用化学方法人工合成和利用PCR技术扩 解析 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 增。PCR技术遵循的基本原理是DNA半保留复制。(3)由题图可 知，水蛭蛋白经两种蛋白酶处理后，酶解产物的肽含量差别不 大，但是抗凝血活性有所差异，所以推测该差异主要与肽的种类有关，两种处理后酶解产物中氨基酸的种类、数目和排列顺序不同，从而导致两种处理后酶解产物的抗凝血活性有差异。(4)在相同条件下，将等量的生理盐水、蛋白质工程改造后的水蛭素、水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素分别进行抗凝血实验，比较四组血液凝固所需时间长短，所需时间越长说明其抗凝血活性越大。 解析 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 赢在微点 生物 大一轮 微真题/重体悟 第二部分 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 1.(2023·湖南卷，T8)盐碱胁迫下植物应激反应产生的H2O2对细胞有毒害作用。禾本科农作物AT1蛋白通过调节细胞膜上PIP2s蛋白磷酸化水平，影响H2O2的跨膜转运，如图所示。下列叙述错误的是(　　) 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 A.细胞膜上PIP2s蛋白高磷酸化水平是其提高H2O2外排能力所必需的 B.PIP2s蛋白磷酸化被抑制，促进H2O2外排，从而减轻其对细胞的毒害 C.敲除AT1基因或降低其表达可提高禾本科农作物的耐盐碱能力 D.从特殊物种中发掘逆境胁迫相关基因是改良农作物抗逆性的有效途径 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 分析题图可知，AT1蛋白存在时，AT1蛋白可与Gβ结合，抑制PIP2s蛋白磷酸化，H2O2外排能力弱；AT1蛋白缺陷时，AT1蛋白不能与Gβ结合，PIP2s蛋白磷酸化，H2O2外排能力强。因此，细胞膜上PIP2s蛋白保持高磷酸化水平是其提高H2O2外排能力所必需的，A项正确。PIP2s蛋白磷酸化被抑制时，会抑制H2O2外排，从而增强其对细胞的毒害，B项错误。敲除AT1基因或降低其表达可使PIP2s蛋白保持高磷酸化水平，H2O2外排能力较强，可提高禾本科农作物的耐盐碱能力，C项正确。可以从特殊物种中发掘逆境胁迫相关基因，通过基因工程技术改良农作物的抗逆性，D项正确。 解析 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 2.(2022·江苏卷，T6)采用基因工程技术调控植物激素代谢，可实现作物改良。下列相关叙述不合理的是(　　) A.用特异启动子诱导表达iaaM(生长素合成基因)可获得无子果实 B.大量表达ipt(细胞分裂素合成关键基因)可抑制芽的分化 C.提高ga2ox(氧化赤霉素的酶基因)的表达水平可获得矮化品种 D.在果实中表达acs(乙烯合成关键酶基因)的反义基因可延迟果实成熟 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 生长素可促进果实发育，用特异启动子诱导表达iaaM(生长素合成基因)可获得无子果实，A项不符合题意；大量表达ipt(细胞分裂素合成关键基因)可使细胞分裂素含量升高，细胞分裂素含量升高，有利于芽的分化，B项符合题意；赤霉素能促进细胞伸长，从而引起植株增高，提高ga2ox(氧化赤霉素的酶基因)的表达水平可促进赤霉素被氧化分解，使赤霉素含量降低，从而获得矮化品种，C项不符合题意；乙烯有催熟作用，在果实中表达acs(乙烯合成关键酶基因)的反义基因可抑制乙烯的合成，果实成熟会延迟，D项不符合题意。 解析 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 3.(2020·浙江7月选考，T24)下列关于基因工程的叙述，正确的是 (　　) A.若受体大肠杆菌含有构建重组质粒时用到的限制性内切核酸酶，则一定有利于该重组质粒进入受体并保持结构稳定 B.抗除草剂基因转入某抗盐植物获得2个稳定遗传转基因品系，抗性鉴定为抗除草剂抗盐和抗除草剂不抗盐。表明一定是抗盐性的改变与抗除草剂基因的转入无关 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 C.抗除草剂基因转入某植物获得转基因植株，其DNA检测均含目的基因，抗性鉴定为抗除草剂和不抗除草剂。表明一定是前者表达了抗性蛋白而后者只表达抗性基因RNA D.已知不同分子量DNA可分开成不同条带，相同分子量的为一条 带。用某种限制性内切核酸酶完全酶切环状质粒后，出现3条带。表明该质粒上一定至少有3个被该酶切开的位置 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 若受体大肠杆菌含有构建重组质粒时用到的限制酶，该酶可能会破坏重组质粒的结构，不利于重组质粒在受体中保持结构稳定，A项错误；抗除草剂基因转入某抗盐植物获得的2个稳定遗传转基因品系中有抗除草剂不抗盐的品系，可推测抗盐性的改变可能与抗除草剂基因的转入有关，B项错误；在DNA检测均含目的基因的条件下，抗性鉴定为抗除草剂说明目的基因完成了表达，抗性 解析 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 鉴定为不抗除草剂说明目的基因可能完成了转录而没有翻译成蛋白质，还有可能是目的基因无法转录，C项错误；用某限制酶完全酶切后出现3条带，说明酶切后的产物中有3种不同分子量的DNA，可推测出质粒上至少有3个位置被该酶切开，D项正确。 解析 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 4.(2021·广东卷，T22改编)非细胞合成技术是一种运用合成生物学方法，在细胞外构建多酶催化体系，获得目标产物的新技术，其核心是各种酶基因的挖掘、表达等。中国科学家设计了4步酶促反应的非细胞合成路线(如图)，可直接用淀粉生产肌醇(重要的医药食品原 料)，以期解决高温强酸水解方法造成的严重污染问题，并可以提高产率。 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 回答下列问题： (1)研究人员采用PCR技术从土壤微生物基因组中扩增得到目标酶基因。此外，获得酶基因的方法还有_____________________________ ____________(答出两种即可)。 (2)高质量的DNA模板是成功扩增出目的基因的前提条件之一。在制备高质量DNA模板时必须除去蛋白，方法有_____________________ __________________(答出两种即可)。 从基因文库中获取、用化学方法人工合成 蛋白酶水解法、盐析法或高温变性法等 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (3)研究人员使用大肠杆菌BL21作为受体细胞、pET20b为表达载体分别进行4种酶的表达。表达载体转化大肠杆菌时，首先应用Ca2+处理大肠杆菌细胞，使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态。为了检测目的基因是否成功表达出酶蛋白，需要采用的方法有__________________。 (4)依图所示流程，在一定的温度、pH等条件下，将4种酶与可溶性淀粉溶液混合组成一个反应体系。若这些酶最适反应条件不同，可能导致的结果是__________________________。在分子水平上，可以通过改变__________，从而改变蛋白质的结构，实现对酶特性的改造和优化。 抗原—抗体杂交法 部分酶失活，无法获得肌醇 基因结构 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (1)获取目的基因常用的方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增、用化学方法人工合成等。(2)制备高质量DNA模板时，可直接在滤液中加入蛋白酶分解蛋白质，而不破坏DNA。中性盐对蛋白质的溶解度有显著影响，当盐浓度较高时，蛋白质的溶解度下降并析出，这种现象称为盐析。利用DNA对高温的耐受性，严格控制温度范围，使蛋白质变性沉淀而DNA分子不发生变性，可将DNA与蛋白质分离。(3)为了检测目的基因是否表达出相关的酶蛋 解析 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 白，可以从转基因生物中提取蛋白质，采用抗原—抗体杂交法，若有杂交带出现，表明目的基因已表达出蛋白质产品。(4)酶在温度过高、过酸、过碱的环境中会失活，不同酶的最适温度、最适pH一般不同，将4种酶与可溶性淀粉溶液混合组成一个反应体 系，在一定的温度、pH等条件下，部分酶可能会因温度或者pH不适宜而失活，不能达到实验目的，即无法获得肌醇。基因指导蛋白质的合成，可以通过改变酶基因的结构，从而改变蛋白质的结构，进而实现对酶特性的改造和优化。 解析 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 5.(2023·全国甲卷，T38)接种疫苗是预防传染病的一项重要措施，乙肝疫苗的使用可有效阻止乙肝病毒的传播，降低乙型肝炎发病率。乙肝病毒是一种DNA病毒。重组乙肝疫苗的主要成分是利用基因工程技术获得的乙肝病毒表面抗原(一种病毒蛋白)。回答下列问题： (1)接种上述重组乙肝疫苗不会在人体中产生乙肝病毒，原因是____ ________________________________________________________。 该疫苗不含乙肝病毒DNA，不会在人体细胞内增殖产生乙肝病毒 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (2)制备重组乙肝疫苗时，需要利用重组表达载体将乙肝病毒表面抗原基因(目的基因)导入酵母细胞中表达。重组表达载体中通常含有抗生素抗性基因，抗生素抗性基因的作用是_______________________ ____________________。能识别载体中的启动子并驱动目的基因转录的酶是____________。 (3)目的基因导入酵母细胞后，若要检测目的基因是否插入染色体 中，需要从酵母细胞中提取____________进行DNA分子杂交，DNA分子杂交时应使用的探针是___________________________________ ______________。 作为标记基因筛选出转化成功的酵母细胞 RNA聚合酶 基因组DNA 放射性同位素等标记的含有目的基因的DNA片段 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (4)若要通过实验检测目的基因在酵母细胞中是否表达出目的蛋白，请简要写出实验思路。 答：从酵母细胞中提取蛋白质，用乙肝病毒表面抗原的特异性抗体进行抗原—抗体杂交，观察是否有杂交带出现。若有杂交带出现，说明酵母细胞中表达出目的蛋白。 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (1)重组乙肝疫苗的主要成分是乙肝病毒表面抗原，不含乙肝病毒DNA分子，不会在人体细胞内产生乙肝病毒。(2)载体上的抗生素抗性基因常作为标记基因，用于将成功导入重组基因表达载体的细胞筛选出来。细胞中的RNA聚合酶可识别载体中的启动子，并以目的基因的一条链为模板进行转录。(3)由于不能确定目的基因是否插入染色体中，需提取酵母细胞的基因组DNA，用基因探针进行检测。该探针中需要含有目的基因中的特异性片段，且带有 解析 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 放射性同位素等标记。若受体细胞的染色体中含有目的基因，该探针就会与目的基因通过碱基互补配对结合在一起，从而在放射性等检测中观察到杂交带。(4)抗乙肝病毒表面抗原的抗体可与乙肝病毒表面抗原特异性结合，故可用该抗体与酵母细胞中提取出来的蛋白质进行抗原—抗体杂交，若出现杂交带，则可证明酵母细胞中表达出目的蛋白。 解析 内容索引 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 把握高考微点，实现素能提升 完成——课时微练(四十三) 本部分内容讲解结束 $$