一轮复习ppt课件：第37讲基因工程-2023新人教版（2019）《高中生物》选择性必修第三册.pptx

1、课标解读课标解读1.基因结构决定其功能；掌握目的基因的筛选与获取方法；理解蛋白质工程的原理。2.建立基因工程的操作流程模型，掌握目的基因的检测与鉴定方法。3.基因工程和蛋白质工程在生产实践上的应用。4.探究基因工程在生产上的应用和蛋白质工程的应用，掌握DNA片段的扩增及电泳鉴定的方法。第第37讲讲 基因工程基因工程基因工程的基本操作程序：基因工程的基本操作程序：v获：目的基因的筛选与获取v构：基因表达载体的构建v导：将目的基因导入受体细胞v检：目的基因的检测和鉴定(核心)1(教材P71正文)限制酶只能用于切割目的基因()2(教材P72正文)DNA连接酶能将两碱基间通过氢键连接起来()3(教材P

2、72正文)E.coli DNA连接酶既可连接平末端，又可连接黏性末端()4(教材P72正文)载体的作用是携带目的基因导入受体细胞中，使之稳定存在并表达()1(教材P80正文)外源DNA必须位于重组质粒的启动子和终止子之间才能进行复制()2(教材P81正文)将目的基因导入双子叶植物一般采用农杆菌转化法()3(教材P81正文)为培育抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体()4(教材P82正文)抗虫基因即使成功地插入植物细胞染色体上也未必能正常表达()1基因工程的概念考点一 重组DNA技术的基本工具目的基因基因重组受体分子遗传性状2.基因工程的理论基础用于改变受体细胞性状或获得预

3、期表达产物等相关的基因2基因工程的基本工具(1)限制性内切核酸酶“分子手术刀”核苷酸序列磷酸二酯一种特定的脱氧核苷酸序列黏性末端限制酶是一类酶，而不是一种酶将一个基因从DNA分子上切割下来需要切两处，同时产生_个黏性末端或平末端。Q1:限制酶来源于原核生物，为什么不能切割自己的DNA分子？原核生物DNA分子中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。4(2)DNA连接酶“分子缝合针”种类Ecoli DNA连接酶T4 DNA连接酶来源_T4噬菌体特点只缝合_末端缝合_末端和平末端作用恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的_，连接两个DNA片段大肠杆菌黏性黏性磷酸二酯键Q2:DNA连接酶和DNA聚合酶

4、的作用相同吗？不相同。DNA连接酶连接的是两个DNA片段，DNA聚合酶连接的是单个脱氧核苷酸。以一条DNA链为模板不需要模板归纳：与DNA有关的几种酶的比较质粒稳定存在限制酶切割位点(3)基因进入受体细胞的载体“分子运输车”大肠杆菌大肠杆菌动植物细胞加氨苄青霉素的培养基中培养含有载体的菌落选择培养基培养标记基因的筛选原理：载体上的标记基因一般是某种抗生素的抗性基因，而受体细胞没有抵抗该抗生素的能力。将含有某抗生素抗性基因的载体导入受体细胞，抗性基因在受体细胞内表达，受体细胞对该抗生素产生抗性。在含有该抗生素的培养基上，能够生存的是被导入了载体的受体细胞。如图所示：没有氨苄青霉素抗性的细菌被淘汰

5、D A用限制酶EcoR 或BamH 处理含某目的基因的DNA和质粒AB用限制酶Sau3A 和BamH 处理含某目的基因的DNA和质粒AC用限制酶Sau3A 和EcoR 处理含某目的基因的DNA和质粒AD用限制酶EcoR 和BamH 处理含某目的基因的DNA和质粒A2(2021全国乙卷全国乙卷)用DNA重组技术可以赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人类需要的生物产品。在此过程中需要使用多种工具酶，其中4种限制性内切核酸酶的切割位点如图所示。(2)DNA连接酶催化目的基因片段与质粒载体片段之间形成的化学键是_。(3)DNA重组技术中所用的质粒载体具有一些特征，如质粒DNA分子上有复制原点，可以保

6、证质粒在受体细胞中能_；质粒DNA分子上有_便于外源DNA插入；质粒DNA分子上有标记基因(如某种抗生素抗性基因)，利用抗生素可筛选出含质粒载体的宿主细胞，方法是_。(4)表达载体含有启动子，启动子是指_。(1)常用的DNA连接酶有E.coli DNA连接酶和T4 DNA连接酶。如图中_酶切割后的DNA片段可以用E.coli DNA连接酶连接。如图中_酶切割后的DNA片段可以用T4 DNA连接酶连接。RNA聚合酶识别的结合部位EcoR、pstEcoR、Sma、Pst、EcoR V磷酸二酯键复制限制酶切位点选择性培养技法点拨技法点拨限制酶的选择技巧限制酶的选择技巧(1)不破坏目的基因原则：如图甲

7、中可选择Pst，而不选择Sma。(2)保留标记基因、启动子、终止子、复制原点原则：质粒作为载体必须具备标记基因，所以所选择的限制酶尽量不要破坏这些结构，如图乙中不选择Sma。(3)确保出现相同黏性末端原则：通常选择与切割目的基因相同的限制酶，如图甲中Pst；为避免目的基因和质粒自身环化和随意连接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒，如图甲也可选择Pst和EcoR两种限制酶。命题点命题点2结合载体的作用及特点，考查科学思维的能力结合载体的作用及特点，考查科学思维的能力3(2021章丘区模拟章丘区模拟)现有重组质粒甲(共含2686个碱基对，不含TDNA)和乙(共13 400个碱基对)，为避免基

8、因反接，研究人员用限制酶和切割重组质粒甲、乙，再利用所得片段构建了重组质粒丙(如图所示)，然后采用农杆菌转化法将丙导入胡萝卜愈伤组织细胞。培养后得到转VP1基因胡萝卜植株。将重组质粒甲、乙和丙进行分组，每组只含其中一种重组质粒，同时用限制酶和切割，哪一组是切割重组质粒丙的结果()A只得到含有2146和540个碱基对的2种DNA片段B只得到含有540和12 400个碱基对的2种DNA片段C只得到含有12 400和1000个碱基对的2种DNA片段D只得到含有540和13 400个碱基对的2种DNA片段B 4(2021嘉兴二模嘉兴二模)图1表示某重组质粒的构建过程，质粒P0具有四环素抗性基因(Tet

9、r)和氨苄青霉素抗性基因(Ampr)，并且含有限制性核酸内切酶EcoR V的酶切位点。为筛选出含有重组质粒P1的菌落，采用含有不同抗生素的平板进行筛选，得到甲、乙、丙三类菌落，三类菌落形态相同，其生长情况如图2。下列叙述正确的是()A甲类菌落可能同时导入了P0和P1质粒B乙类菌落扩大培养后可用于生产C丙类菌落可能导入了含反向连接目的基因的质粒D用玻璃刮刀将无抗生素平板上的菌落按位置接种到其他三个平板上A 3DNA的粗提取与鉴定(1)实验原理酒精NaCl溶液2 mol/L蓝色(2)方法步骤研磨上清液95%一个方向2 mol/L二苯胺5 min蓝色Q1:本实验材料可选用什么？能不能用哺乳动物成熟的

10、红细胞作为实验材料，为什么？可选用鸡血细胞作为材料。不能，原因是哺乳动物成熟的红细胞无细胞核(无DNA)。命题点命题点3围绕围绕DNA的粗提取与鉴定，考查实验探究能力的粗提取与鉴定，考查实验探究能力5(2020江苏海安模拟江苏海安模拟)下列有关“DNA粗提取与鉴定”实验的叙述，正确的是()A新鲜猪血、菜花等动植物材料均可用于DNA的粗提取B植物材料需先研磨破碎细胞CDNA只能溶于2 mol/L的NaCl溶液D溶有DNA的NaCl溶液中加入二苯胺试剂后，颜色呈紫色B 6(2021贵州遵义联考贵州遵义联考)如图是“DNA的粗提取与鉴定”实验中的两个操作步骤示意图，相关叙述正确的是()A图1中溶液a

11、是物质的量浓度为0.14 mol/L的NaCl溶液B图2所示实验操作中有一处明显错误，可能导致试管2中蓝色变化不明显C图1所示操作的原理是DNA能溶于酒精，而蛋白质等杂质不溶D图2试管1的作用是证明物质的量浓度为2 mol/L的NaCl溶液遇二苯胺出现蓝色B 典型的原核细胞基因的结构示意图典型的真核细胞基因的结构示意图基因的结构非编码区:不能编码蛋白质，调控遗传信息的表达，包含启动子和终止子序列内含子外显子不能编码蛋白质的序列=编码蛋白质的序列=内含子+非编码区序列外显子不能编码蛋白质的序列=编码蛋白质的序列=非编码区序列编码区序列考点二 基因工程的操作程序与应用1目的基因的筛选与获取(1)筛

12、选合适的目的基因目的基因：在基因工程的设计和操作中，用于改变_或获得_等的基因。主要是指_的基因。筛选目的基因的方法：从相关的已知_清晰的基因中进行筛选是较为有效的方法之一。受体细胞性状预期表达产物编码蛋白质结构和功能A.利用PCR获取和扩增目的基因。B.人工合成目的基因a.反转录法：主要用于相对分子质量较大而又不知其核苷酸序列的基因。它以目的基因的mRNA为模板，借助逆转录酶合成双链DNA，其过程如下：b.化学合成法：依据某一蛋白质的氨基酸序列，推测出其基因序列，然后直接合成目的基因，其过程如下：C.从基因文库中获取目的基因根据目的基因的有关信息，例如，根据基因的核苷酸序列、基因的功能、基因

13、在染色体上的位置、基因的转录产物mRNA，以及基因的表达产物蛋白质等特性来获取目的基因。建立基因组文库某生物所有DNA特定的限制酶基因组所有基因每个基因和载体结合重组DNA分子导入受体菌基因组文库建立cDNA基因文库某种生物的成熟mRNA单链DNA 双链DNA片段（cDNA）导入受体菌中储存cDNA文库逆转录酶DNA聚合酶与载体连接(2)利用PCR获取和扩增目的基因引物脱氧核苷酸耐高温温度聚合酶链式反应3 35 53 35 53 35 53 35 5A.变性 当温度上升到_以上时，双链DNA_为单链.B.复性当温度下降到_左右时，_通过碱基互补配对与两条单链DNA结合.C.延伸当温度上升到_左

14、右时，溶液中的4种脱氧核苷酸在_的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链.PCR反应过程3 35 53 35 53 35 53 35 53 35 53 35 53 35 53 35 590解聚50两种引物72耐高温的DNA聚合酶鉴定：常采用来鉴定PCR的产物。琼脂糖凝胶电泳2.DNA片段的扩增及电泳鉴定 (1)实验基础相反大小和构象(2)PCR实验操作步骤微量移液器离心管底部PCR仪(3)DNA的测定：凝胶中的DNA分子通过染色，可以在波长为_的紫外灯下被检测出来。300 nm提醒为避免外源DNA等因素的污染，PCR实验中使用的微量离心管、枪头和蒸馏水等在使用前必须进行高压灭菌处理。在向

15、微量离心管中添加反应组分时，每吸取一种试剂后，移液器上的枪头都必须更换，避免试剂的污染。体内体外-PCR场所 细胞内解旋解旋酶模板DNA母链DNA母链原料4种脱氧核苷酸4种脱氧核苷酸酶DNA聚合酶引物引物（2种）结果DNA分子 耐高温的DNA聚合酶高温引物是一小段能与_的一段碱基序列_的_DNA母链互补配对短单链核酸35DNA母链35DNA母链35引物35引物引物（2种）DNA复制所需的基本条件:缓冲液，一般要添加Mg2DNA片段或目的基因边解旋边复制、半保留复制完全解旋再复制，半保留复制命题点命题点2围绕围绕DNA片段的扩增及电泳鉴定，考查科学探究片段的扩增及电泳鉴定，考查科学探究3(202

16、1天津南开中学期中天津南开中学期中)下列关于PCR操作过程的叙述，错误的是()APCR实验中使用的微量离心管、枪头、缓冲液以及蒸馏水等在使用前必须进行高压灭菌BPCR利用了DNA的热变性原理CPCR所用的缓冲液和酶从冰箱拿出之后，迅速融化D在向微量离心管中添加反应组分时，每吸取一种试剂后，移液器上的枪头都必须更换C 4在基因工程操作过程中，科研人员利用识别两种不同序列的限制酶(R1和R2)处理基因载体，进行聚丙烯酰胺凝胶电泳检测，结果如图所示。以下相关叙述中，不正确的是()A该载体最可能为环状DNA分子B两种限制酶在载体上各有一个酶切位点C限制酶R1与R2的切点最短相距约200 bpD限制酶作

17、用位点会导致氢键和肽键断裂D Q2如果循环n次，共合成几个DNA分子？共需消耗多少对引物？Q4在第几轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段？2n 2n1对引物第三轮Q3PCR扩增的是完整的模板DNA分子吗？不是，PCR扩增的仅仅是两种引物之间所对应的特定DNA片段Q1为什么要用2种不同的引物？DNA是两条反向平行的双链结构，而复制时只能从固定的方向(模板链的3端)开始，所以引物的碱基序列不同。【练习】设计引物是PCR技术关键步骤之一。某同学设计的两组引物(只标注了部分碱基序列)都不合理(如下图)，请分别说明理由。(1）第1组：；第2组：。引物和引物局部发生碱基互补配对而失效引物自

18、身内部部分碱基发生互补配对而失效(2)两种引物与模板链如何配对？。引物的5端与模板链3端互补配对(3)延伸时需要加入两种引物，原因是 。(4)两种引物的要求：。DNA是反向平行的双链，DNA聚合酶只能从引物3端延伸DNA链，用两种引物才能确保DNA两条链同时被扩增引物自身不能环化 两种引物之间不能互补配对引物长度不宜过短，防止引物随机结合 q2:要保证目的基因能与载体相连接，还要对引物进行什么操作？要在两种引物的5端分别添加上限制酶的识别序列。例例1 1：用：用PCRPCR技术将技术将DNADNA分子中的分子中的AA1 1片段进行扩增，设计了引片段进行扩增，设计了引物物、，其连接部位如下图所示

19、，其连接部位如下图所示，X X为某限制酶识别序列。为某限制酶识别序列。扩增得到的绝大部分扩增得到的绝大部分DNADNA片段是图片段是图A-DA-D中的（中的（）限制酶识别序列 D 2基因表达载体的构建(1)构建基因表达载体的目的使目的基因在受体细胞中_，并且可以_给下一代。使目的基因能够_和发挥作用。稳定存在遗传表达基因工程的核心构建过程：标记基因限制酶连接将同一种限制酶切割获得的目的基因和质粒混合后加DNA连接酶会出现的连接方式有：故实际应用中往往选择2种不同的限制酶分别切割，减少自连情况出现；应用标记基因对重组DNA进行筛选。质粒目的基因自连片段间的连接目的基因自连质粒自连目的基因与质粒连

20、接目的基因与目的基因连接质粒与质粒连接(2)基因表达载体的组成启动子上游RNA聚合酶终止子下游转录标记初步筛选出含有目的基因的受体细胞。常用的标初步筛选出含有目的基因的受体细胞。常用的标记基因有记基因有抗性基因抗性基因（如（如抗生素抗性基因抗生素抗性基因）等。）等。控制特定性状或表达特定产物。DNA聚合酶结合位点探讨点基因表达载体的构建方法 请结合下图，回答问题：1.构建基因表达载体时，能否用Sma限制酶切割质粒？为什么？不能；因为Sma会破坏质粒的抗性基因。质粒上的抗性基因是标记基因，便于重组DNA分子的筛选，若被破坏，无法进一步筛选。2.与只使用EcoR相比较，使用BamH和Hind两种限

21、制酶同时处理质粒、外源DNA的优点是什么？可以防止质粒和目的基因的自身环化以及目的基因与载体的反向连接。3.将目的基因导入受体细胞只有该步骤没涉及到碱基互补配对原则目的基因子房T-DNA染色体显微注射受精卵感受态细胞体细胞或受精卵农杆菌转化法A转化:目的基因进入受体细胞内，并在受体细胞内稳定维持和表达的过程。B.载体 农杆菌农杆菌Ti质粒（质粒（T-DNA)主要是主要是双子叶双子叶植物和植物和裸子裸子植物植物C.受体细胞Q3:Q3:为什么农杆菌容易感染双子叶植物？为什么农杆菌容易感染双子叶植物？植物体受到损伤时，伤口处的细胞会分泌大量的酚类化合物，吸引农杆菌移向这些细植物体受到损伤时，伤口处的

22、细胞会分泌大量的酚类化合物，吸引农杆菌移向这些细胞，这时农杆菌中的胞，这时农杆菌中的TiTi质粒上的质粒上的T-DNAT-DNA（可转移的（可转移的DNADNA）转移至受体细胞染色体的）转移至受体细胞染色体的DNADNA上。这种酚类化合物主要在双子叶植物细胞壁中合成，单子叶植物通常没有。上。这种酚类化合物主要在双子叶植物细胞壁中合成，单子叶植物通常没有。Q2:在用土壤农杆菌转化法将目的基因导入植物细胞的过程中，为什么一定要将目的基因插入到Ti质粒的TDNA上？导入的目的基因，可能存在于细胞质中，也可能整合到染色体DNA上。存在于染色体DNA上的目的基因有可能通过花粉传播进入杂草或其他作物中，造

23、成“基因污染”。此处“转化”与肺炎链球菌转化实验中的“转化”含义相同，实质都是_.基因重组Ti质粒上TDNA也称为可转移DNA，可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体DNA上。农杆菌转化法中的两次拼接和两次导入，第一次拼接是将目的基因拼接到Ti质粒的上，第二次拼接(非人工操作)是指插入目的基因的TDNA拼接到受体细胞的上；第一次导入是将含目的基因的Ti质粒导入，第二次导入(非人工操作)是指含目的基因的TDNA导入_。T-DNA染色体DNA农杆菌受体细胞将导入目的基因的受体细胞培育成完整的植株要用到植物组织培养技术。4.目的基因的检测与鉴定检测水平检测目的检测方法分子水平目的基因是否插入到转

24、基因生物染色体DNA上_目的基因是否转录出了mRNA目的基因是否翻译出蛋白质_个体水平转基因生物是否表现出相应的特性如抗虫、抗病的接种实验PCR抗原抗原抗体杂交抗体杂交用PCR可以扩增mRNA吗？mRNA不可以直接扩增，需要将它逆转录成cDNA再进行扩增。逆转录酶逆转录酶以以RNARNA为模板合成一条与为模板合成一条与RNARNA互补的互补的DNADNA链链，形成，形成RNA-DNARNA-DNA杂交分子杂交分子；核酸酶核酸酶H H降解降解RNA-DNARNA-DNA杂交分子中的杂交分子中的RNARNA链链，使之变成，使之变成单链单链DNADNA；以单链以单链DNADNA为模板，在为模板，在D

25、NADNA聚合酶聚合酶的作用下合成另一条互补的的作用下合成另一条互补的DNADNA链，形成链，形成双链双链DNADNA分子分子，即，即cDNAcDNA1.用什么方法检测目的基因是否插入了受体细胞的染色体DNA上？PCR技术。2.用什么方法检测目的基因是否发挥作用？用PCR技术检测目的基因是否转录出mRNA；用抗原抗体杂交技术检测目的基因是否翻译出相应蛋白质。探讨点将目的基因导入受体细胞和目的基因的检测与鉴定下面为利用农杆菌转化法制备转基因植物的过程图，据图回答下列问题：3.如果目的基因是抗虫基因，在个体水平上怎么检测？如果目的基因是耐盐基因呢？如果目的基因是抗虫基因，则要进行抗虫接种实验；如果

26、目的基因是耐盐基因，则要用一定浓度的盐水浇灌。个体生物学水平的鉴定具体方法举例转基因生物鉴定方法成功标志抗虫植物抗病毒（菌）植物抗盐植物抗除草剂植物获取目的基因产物的转基因生物饲喂害虫（抗虫接种实验）害虫死亡病毒（菌）接种实验未染病盐水浇灌正常生长喷洒除草剂正常生长提取细胞产物与天然产品进行功能活性比较功能、活性正常5.基因工程的应用(1)基因工程在农牧业方面的应用转基因_植物转基因_植物 转基因_植物改良植物的品质 提高动物的_ 改善畜产品的品质(2)基因工程在医药卫生领域的应用对_进行基因改造，使它们生产药物。让哺乳动物批量生产_。尝试将建立_工厂的设想成为现实。(3)在食品工业方面的应用

27、：利用基因工程菌生产食品工业用酶、_等。抗虫抗病抗除草剂生长速率微生物或动植物的细胞药物移植器官氨基酸和维生素1(2019江苏卷江苏卷)下列生物技术操作对遗传物质的改造，不会遗传给子代的是()A将胰岛素基因表达质粒转入大肠杆菌，筛选获得基因工程菌B将花青素代谢基因导入植物体细胞，经组培获得花色变异植株C将肠乳糖酶基因导入奶牛受精卵，培育出产低乳糖牛乳的奶牛D将腺苷酸脱氨酶基因转入淋巴细胞后回输患者，进行基因治疗D 乳腺生物反应器与工程菌生产药物的区别乳腺生物反应器与工程菌生产药物的区别比较内容乳腺生物反应器工程菌含义指让外源基因在哺乳动物的乳腺中特异表达，利用动物的乳腺组织生产药物蛋白指用基因

28、工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类细胞株系受体基因结构与人类基因结构差异动物基因结构与人类的基因结构基本相同细菌和酵母菌的基因结构与人类有较大差异基因表达合成的药物蛋白与天然蛋白质相同细菌合成的药物蛋白可能没有活性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的温度、pH、营养物质浓度等外界条件药物提取从动物乳汁中提取从微生物细胞或其培养液中提取1(2021天津二模天津二模)人乳铁蛋白是一种重要的药用保健蛋白。如图表示利用乳腺生物反应器生产人乳铁蛋白的过程，图中Tetr表示四环素抗性基因，Ampr表示氨苄青霉素抗性基因

29、，五种限制酶的识别序列及切割位点如表所示，请回答以下问题：(1)过程常采用的方法是 _。(2)要将人乳铁蛋白基因插入质粒，若只允许使用一种限制酶，应选择的限制酶是 _，构建基因表达载体时，需要将人乳铁蛋白基因嵌入到 _之间，这样人乳铁蛋白基因才能在乳腺细胞中表达。(3)据图分析筛选含有重组质粒的受体细胞首先需要在含 _(填“四环素”“氨苄青霉素”或“四环素和氨苄青霉素”)的培养基上进行。(4)若BamH酶切的DNA末端与Bcl酶切的DNA末端连接起来，连接部位的6个碱基对序列为 _，对于该部位，这两种酶 _(填“都不能”或“只有一种能”)切开。(5)培养出早期胚胎后，科学家欲进行胚胎分割移植，

30、则应该选择发育良好、形态正常的 _，将其移入盛有操作液的培养皿中，然后用分割针进行分割。显微注射法启动子和终止子.复苄青霉素都不能桑葚胚或囊胚命题点命题点2借助基因工程的应用，考查科学思维和社会责任借助基因工程的应用，考查科学思维和社会责任3(2021肥城市模拟肥城市模拟)核酸疫苗是将编码某种抗原蛋白的外源基因(DNA或RNA)导入动物体细胞内，并通过宿主细胞的表达系统合成抗原蛋白，诱导宿主产生对该抗原蛋白的免疫应答，以达到预防和治疗疾病的目的。图为针对某种RNA病毒抗原(S蛋白)研制DNA疫苗和RNA疫苗的思路：下列相关叙述正确的是()A该疫苗中核酸可作为抗原刺激人体产生体液免疫B步骤中对S

31、蛋白基因进行扩增，需要用到DNA聚合酶和解旋酶C步骤构建重组表达载体，其S基因应插入载体，只需不破坏标记基因D核酸疫苗能在人体细胞中成功表达S蛋白，说明了生物界共用一套密码子D 1蛋白质工程的原理和应用蛋白质工程的原理和应用(1)蛋白质工程的概念考点三 蛋白质工程及DNA片段的扩增及电泳鉴定生物功能蛋白质基因合成(2)蛋白质工程的基本原理蛋白质结构氨基酸序列脱氧核苷酸序列2.蛋白质工程与基因工程的区别和联系Q1:对天然蛋白质进行改造，你认为应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？原因是什么？应该通过对基因的操作来实现对天然蛋白质的改造。主要原因有：蛋白质具有十分复杂的空间结构

32、，基因的结构相对简单，容易改造；改造后的基因可以遗传给下一代，被改造的蛋白质无法遗传。(3)蛋白质工程的应用医药工业方面：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。其他工业方面：改进_的性能或开发新的_。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命题点命题点1围绕蛋白质工程，考查科学思维围绕蛋白质工程，考查科学思维1(2021日照一模日照一模)新型冠状病毒通过其表面刺突蛋白(S蛋白)的受体结合域(RBD)与人体细胞表面的ACE2受体相互作用，侵入人体细胞。研究人员设计并合成了一种

33、自然界不存在的LCB1蛋白药物，可识别并紧密结合S蛋白的RBD，以干扰新冠病毒的感染。下列叙述错误的是()ALCB1可能与ACE2受体的某些区域结构类似BLCB1可以依据S蛋白的RBD结构进行设计CLCB1是通过细胞中原有的基因表达产生的DLCB1设计和合成是通过蛋白质工程实现的C 2(2021石家庄模拟石家庄模拟)近年来，蛋白质工程与基因工程的结合使得干扰素生物工程的研究取得了更大的进展。回答下列有关生物工程生产干扰素的问题：(1)根据人们对干扰素结构和功能上的需求，将干扰素的第17位半胱氨酸替换成丝氨酸，这种生物工程属于_。(2)可通过定点突变技术使干扰素基因中的碱基对发生改变，将改造后的

34、基因与载体构建成_后导入大肠杆菌生产干扰素。干扰素是一种糖蛋白，在大肠杆菌内不能加糖基团，这是因为_。用家蚕来生产干扰素更为理想，生产过程中，用到了家蚕核型多角体病毒(NPV)，NPV的作用是充当基因工程的_。(3)人们设想，如果能将干扰素基因导入哺乳动物的受精卵，再将受精卵进行_至桑葚胚或囊胚阶段，然后进行_。可从转基因动物分泌的乳汁中获得干扰素，人们把这种转基因动物称为_。若该设想变为现实，则干扰素的活性及产量均会大幅提高。乳腺生物反应器蛋白质工程基因表达载体糖基团是在内质网中加入的，大肠杆菌为原核生物，细胞中无内质网，故不能加糖基团载体早期胚胎培养胚胎移植2(2021山东卷山东卷)人类基

35、因启动子上游的调控序列中含有BCL11A蛋白结合位点，该位点结合BCL11A蛋白后，基因的表达被抑制。通过改变该结合位点的序列，解除对基因表达的抑制，可对某种地中海贫血症进行基因治疗。科研人员扩增了基因上游不同长度的片段，将这些片段分别插入表达载体中进行转化和荧光检测，以确定BCL11A蛋白结合位点的具体位置。相关信息如图所示。(1)为将扩增后的产物定向插入载体指导荧光蛋白基因表达，需在引物末端添加限制酶识别序列。据图可知，在F1F7末端添加的序列所对应的限制酶是 _，在R末端添加的序列所对应的限制酶是 _。本实验中，从产物扩增到载体构建完成的整个过程共需要 _种酶。(2)将构建的载体导入除去

36、BCL11A基因的受体细胞，成功转化后，含F1F6与R扩增产物的载体表达荧光蛋白，受体细胞有荧光，含F7与R扩增产物的受体细胞无荧光。含F7与R扩增产物的受体细胞无荧光的原因是_。(3)向培养液中添加适量的雌激素，含F1F4与R扩增产物的受体细胞不再有荧光，而含F5F6与R扩增产物的受体细胞仍有荧光。若基因上游调控序列上与引物序列所对应的位置不含有BCL11A蛋白的结合位点序 列，据 此 结 果 可 推 测，B C L 1 1 A 蛋 白 结 合 位 点 位 于 _，理由是 _。根据有无荧光情况判断，F1F4与R扩增产物上均有结合位点，因此结合位点位于F4所对应调控序列的下游(右侧)；F5F6

37、与R扩增产物上均无结合位点，可知结合位点位于F5所对应调控序列的上游(左侧)，所以结合位点位于引物F4与F5在调控序列上所对应序列之间的区段上SalEcoR 6F7与R扩增产物不含完整的启动子，荧光蛋白基因不表达引物F4与F5在调控序列上所对应序列之间的区段上情境创设：情境创设：两位女性科学家因对“CRISPR/Cas9 基因编辑技术”的贡献而获得2020年诺贝尔化学奖。CRISPR/Cas9系统由向导RNA和Cas9蛋白组成，由向导RNA引导Cas9蛋白在特定的基因位点进行切割来完成基因的编辑过程，其工作原理如图所示。(1)基因编辑技术所利用的遗传学原理是_。由于Cas9 蛋白没有特异性，用

38、 CRISPR/Cas9 系统切割靶基因，向导RNA的识别序列应具有的特点是 _。识别后在 PAM 序列(几乎存在于所有基因中)上游切断DNA双链的 _键。供体DNA能与受体细胞DNA成功拼接的原因是 _。基因重组能与靶基因特定序列通过碱基互补配对结合磷酸二酯两者都具有共同的结构和化学组成(2)CRISPR/Cas9 基因编辑技术在科学研究中有着广泛的应用，但是科学界仍然反对对人类进行基因编辑。你认为可能的原因是_ _。同时，CRISRP/Cas9基因编辑技术有时存在编辑对象出错而造成脱靶。实验发现向导RNA的序列长短影响成功率，越短脱靶率越高。试分析脱靶最可能的原因 _ _。一方面存在伦理道德方面的问题；另一方其他DNA序列也含有面是技术本身还是存在一些不完善的地方，比如生物体内的基因和性状并非一一对应，被敲除基因可能存在一因多效的现象，从而影响婴儿的其他的发育过程与向导RNA互补配对的序列，造成向导RNA错误结合而脱靶