3.3 基因工程的应用和蛋白质工程的原理和应用-2021-2022学年高二生物10分钟课前预习练（人教版2019选择性必修3）.docx

1、课前预习记录： 月 日 星期 3.3 基因工程的应用和蛋白质工程的原理和应用 一、基因工程在农牧业方面的应用应用目的基因成果举例转基因抗虫植物具有的 基因转基因抗虫棉花、玉米、大豆、水稻和马铃薯等转基因抗病植物某些病毒、真菌等的 转基因抗病毒甜椒、番木瓜和烟草等转基因抗除草剂植物降解或抵抗某种除草剂的基因 转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等改良植物的品质具有营养价值、观赏价值等优良性状的基因富含赖氨酸的玉米、新花色的牵牛花等 提高动物的生长速率将 基因基因导入动物体内，提高动物的生长速率转基因鲤鱼的生长速率比非转基因鲤鱼速率提高了42%115%改善畜产品的品质将 基因导入奶牛基因组转基因奶

2、牛乳汁中乳糖含量大大降低二、基因工程在医药卫生领域的应用技术方法对微生物或动植物的细胞进行 ，使它们能够生产药物。利用乳腺生物反应器生产药物：将 基因与乳腺中特异表达的基因的 等调控元件重组在一起，通过的 方法导入哺乳动物的受精卵中，培育出的转基因动物通过 生产所需要的药物。培育移植器官：在器官供体的基因组中导入某种 ,抑制 基因的表达，或设法除去 基因，然后再结合 技术，培育出不会引起 反应的转基因克隆器官。实例重组人干扰素、促红细胞生成素、抗凝血酶、血清白蛋白等三、基因工程在食品工业方面的应用技术方法利用基因工程菌生产食品工业用 和 等。例如将编码牛凝乳酶的基因导入大肠杆菌、黑曲霉或酵母菌

3、的基因组中，再通过 生产凝乳酶实例凝乳酶、淀粉酶、脂酶、天冬氨酸和苯丙氨酸四、蛋白质工程崛起的缘由1.基因工程的实质：将一种生物的_转移到另一种生物体内，后者可以产生它本不能产生的_，进而表现出新的性状。2.基因工程的局限性：原则上只能生产_的蛋白质。3.天然蛋白质的不足：天然蛋白质是生物在_过程中形成的，它们的结构和功能符合_的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。如玉米中赖氨酸含量较_，经人工设计改造，可使其叶片和种子中游离赖氨酸的含量分别提高5倍和2倍。五、蛋白质工程的基本原理1.蛋白质工程的目标：根据人们对蛋白质_的特定需求，对蛋白质的_进行设计改造。2.蛋白质工程的实质：通过_

4、或_，来_现有蛋白质或制造新的蛋白质。3.天然蛋白质合成的过程：天然蛋白质合成的过程是按照_进行的。基因表达（转录和翻译）形成具有_的多肽链形成具有_的蛋白质行使生物功能。4.蛋白质工程的基本思路：从预期的_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_获得所需要的蛋白质。六、蛋白质工程的应用1.医药工业方面（1）研发速效胰岛素类似物天然蛋白质易形成二聚体或六聚体预期功能：_胰岛素的聚合作用设计结构：改变B链第2029位氨基酸组成推测序列：B28位脯氨酸替换为_或将它与B29位的_交换位置改造形成新胰岛素基因转录形成mRNA翻译形成多肽链折叠形成_行使功能：有效_胰岛素的聚合

5、。（2）延长干扰素体外保存时间天然干扰素不易保存预期功能：_保存时间设计结构：氨基酸替换推测序列：一个半胱氨酸变成_改造形成新干扰素基因转录形成mRNA翻译形成多肽链折叠形成_行使功能：在_下可以保存半年。（3）降低人对小鼠单抗隆抗体的免疫反应通过_，将小鼠抗体上结合_的区域（即可变区）“嫁接”到人的_（即恒定区）上，经过这样改造的抗体诱发免疫反应的强度就会_很多。2.其他工业方面蛋白质工程被广泛用于_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

6、提高这种酶的使用价值。3.农业方面（1）_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）利用蛋白质工程的思路设计优良微生物农药，通过改造微生物蛋白质的_，使它防治病虫害的效果_。蛋白质工程是一项难度很大的工程，主要是因为蛋白质发挥功能必须依赖于正确的_，而这种_往往十分复杂。要设计出更加符合_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。 判断题1利用工程菌可生产人的胰岛素等某些激素。 （_）2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。 （_）3“转基

7、因植物”是指植物体细胞中出现了新基因的植物。 （_）4蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变蛋白质分子的结构 （_）5对蛋白质的改造是通过直接改造相应的mRNA来实现的 （_） 1转基因成果令人叹为观止，下列不是转基因成果的一项是（）A抗虫棉花B能清除石油污染的假单胞杆菌C我国奶牛的主要品种中国荷斯坦奶牛D抗除草剂玉米2下列不属于基因工程应用的是（）A培育青霉菌并从中提取青霉素B利用乳腺生物反应器生产药物C制造一种能分解石油的“超级细菌”D制造一种能产生干扰素的基因工程菌3下列不属于利用基因工程技术制取的药物是（ ）A从大肠杆菌体内获得白细胞介素B从酵母菌体内获得干扰素C从

8、大肠杆菌体内获得胰岛素D从青霉菌体内获得青霉素4依据基因重组的概念，下列生物技术或生理过程没有发生基因重组的（）AR型肺炎双球菌被加热杀死的S型菌转化成S型活菌B初级精母细胞分裂形成次级精母细胞C甜玉米自交后代既有甜玉米，也有非甜玉米D普通玉米棉花转入抗虫基因后产生抗虫棉5下列关于蛋白质工程的叙述，错误的是（ ）A蛋白质工程的基础是基因工程B蛋白质工程的实现需要多学科的技术C通过蛋白质工程，能改变蛋白质的活性D蛋白质工程是在蛋白质分子水平上进行氨基酸的增减、替换等操作6作物脱毒、改善畜产品品质、抗除草剂作物、可保存的干扰素，依次应用哪项生物技术（ ）基因工程 细胞工程 蛋白质工程 胚胎工程AB

9、CD7合成天然不存在的蛋白质的最终需要改造的核心是（）A基因结构BRNA结构C氨基酸序列D蛋白质结构8下列与蛋白质工程没有直接关系的是（）A利用各种高科技手段分析蛋白质的分子结构B研究并改变某种蛋白质相关基因的碱基序列C设计和制造自然界中没有的人工蛋白质D用基因替换的方法治疗人的某种遗传病 参考答案 一、抗虫功能 抗病基因 外源生长激素 肠乳糖酶 二、基因改造 药用蛋白 启动子 显微注射 分泌乳汁 调节因子 抗原决定 抗原决定 克隆 免疫排斥三、酶 氨基酸 维生素 工业发酵 四、蛋白质工程崛起的缘由1.基因 蛋白质2.自然界中已存在3.长期进化 特定物种生存 低五、蛋白质工程的基本原理1.功能

10、 结构2.改造 合成基因 定向改造3.中心法则 特定氨基酸序列 高级结构4.蛋白质功能 蛋白质结构 氨基酸序列 脱氧核苷酸序列 新的基因六、蛋白质工程的应用1.医药工业方面（1）降低 天冬氨酸 赖氨酸 预期结构 抑制 （2）延长 丝氨酸 预期结构 -70（3）改造基因 抗原 抗体 减低2.其他工业方面改进酶的性能3.农业方面（1）改造（2）结构 增强。高级结构 高级结构 人类需要 1正确【详解】基因工程在医药卫生方面的成果：主要是生产基因工程药物，如利用工程菌可生产人胰岛素、细胞因子、抗体、疫苗、干扰素等，故正确。2错误【详解】利用乳腺生物反应器生产医药产品，如人的血清白蛋白，需将人的血清白蛋

11、白基因导入了动物的受精卵中，故错误。3错误【分析】基因工程技术的基本步骤：（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。（4）目的基因的检测与鉴定：分子水平上的检测：检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因-DNA分子杂交技术；检测目

12、的基因是否转录出了mRNA-分子杂交技术；检测目的基因是否翻译成蛋白质-抗原-抗体杂交技术。个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。【详解】转基因植物是指以实验方法导入外源基因，在染色体组内稳定整合并能遗传给后代的一类植物。体细胞中出现了新基因的植物不一定是转基因植物，基因突变也可能出现新基因，这样的植物不能称为转基因植物。故错误。4错误【详解】蛋白质工程是在分子水平上对基因分子直接进行操作，进而定向改变蛋白质分子的结构，故错误。5错误【分析】蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类

13、的生产和生活的需求。【详解】对蛋白质的改造是通过直接改造现有蛋白质的基因来实现的 ，因此错误。 1C【分析】1、植物基因工程：抗虫、抗病、抗逆转基因植物，利用转基因改良植物的品质。2、动物基因工程：提高动物生长速度、改善畜产品品质、用转基因动物生产药物。3、基因治疗：把正常的外源基因导入病人体内，使该基因表达产物发挥作用。【详解】ABD、抗虫棉花、能清除石油污染的假单胞杆菌和抗除草剂玉米都属于转基因成果，ABD不符合题意；C、中国荷斯坦奶牛，是将国外的荷斯坦奶牛引进后，在我国经过长期驯化，与当地黄牛进行杂交，经过不断选育，逐渐形成的优良品种，所以它属于杂交育种成果，C符合题意。故选C。2A【分

14、析】1、植物基因工程的应用：（1）抗虫转基因植物；（2）抗病转基因植物；（3）抗逆转基因植物；（4）转基因改良植物品质。总之基因工程在农业上用于生产高产、稳产和具有优良品质的品种，能产生抗逆性品种。2、动物基因工程的成果：（1）提高动物的生长速度：外源生长激素基因；（2）改善畜产品的品质；（3）转基因动物生产药物；（4）转基因动物作器官移植的供体。3、医药卫生方面的成果：主要是生产基因工程药物，如人胰岛素、细胞因子、抗体、疫苗、干扰素等。4、环境保护方面：环境监测和对污染环境的净化。【详解】A、培育青霉菌并从中提取青霉素，没有采用基因工程技术，A错误；B、利用乳腺生物反应器生产药物，属于动物基

15、因工程的应用，B正确；C、制造一种能分解石油的“超级细菌”，是基因工程在环保方面的应用，C正确；D、由分析可知，制造一种能产生干扰素的基因工程菌，是基因工程在医药方面的应用，D正确；故选A。3D【分析】基因工程药物（从化学成分上分析都应该是蛋白质）：（1）来源：转基因工程菌。工程菌是指采用基因工程的方法，使外源基因得到高效率表达的菌株类细胞系。（2）成果：人胰岛素、细胞因子、抗体、疫苗、生长激素、干扰素等。【详解】A、利用基因工程技术可制取药物，如将外源白细胞介素基因导入大肠杆菌中并表达制取白细胞介素，A错误；B、利用基因工程技术可制取药物，如使外源干扰素基因在酵母菌体内表达获得干扰素，B错误

16、；C、利用基因工程技术可制取药物，如使外源胰岛素基因在大肠杆菌体内表达获得胰岛素，C错误；D、青霉素是青霉菌自身基因表达产生的，因此在青霉菌体内提取的青霉素不属于基因工程药品，D正确。故选D。4C【分析】基因重组有自由组合和交叉互换两类前者发生在减数第一次分裂的后期（非同源染色体的自由组合），后者发生在减数第一次分裂的四分体（同源染色体的非姐妹染色单体的交叉互换）另外，外源基因的导入也会引起基因重组。【详解】A、R型活菌和被加热灭活的S型菌混合后，S型细菌的DNA使得部分R型活菌转化为S型活菌，原理是基因重组，A不符合题意；B、初级精母细胞完成分裂形成次级精母细胞，即减数第一次分裂过程中能发生

17、交叉互换和基因的自由组合，属于基因重组，B不符合题意；C、玉米的甜和非甜属于一对相对性状，由一对等位基因控制，只发生基因的分离，不出现基因重组，故甜玉米自交后代既有甜玉米，也有非甜玉米不属于基因重组，C符合题意；D、利用基因工程的方法将抗虫基因基因导入棉花，使转基因植物具有杀虫能力，原理是基因重组，D不符合题意。故选C。5D【分析】蛋白质工程的过程：（1）根据中心法则逆推以确定目的基因的碱基序列：预期蛋白质功能设计预期的蛋白质结构推测应有氨基酸序列找到对应的脱氧核苷酸序列（基因）；（2）进行基因修饰或基因合成；（3）最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成。因此蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然

18、界中不存在的新型蛋白质分子。【详解】AB、蛋白质工程是以基因工程为基础延伸出来的第二代基因工程，包含多学科的综合科技工程领域，A正确，B正确；C、蛋白质工程是通过修改基因或创造合成新基因来改变生物的遗传和性状，合成新的蛋白质，能改变蛋白质的活性，C正确；D、蛋白质工程是在基因水平上改造蛋白质的，D错误。故选D。6B【分析】基因工程可以用于培育抗虫转基因植物、抗病转基因植物、抗逆转基因植物、改良植物的品质、提高动物的生长速度、用于改善畜产品的品质、用转基因动物生成药物等。植物细胞工程可以用于微型繁殖、作物脱毒、合成人工种子等。【详解】作物脱毒（选根尖、茎尖）属于细胞工程的应用；改善畜产品的品质、

19、抗除草剂作物属于基因工程的应用；可保存的干扰素经过蛋白质工程的改造，属于蛋白质工程。综上所述，ACD不符合题意，B符合题意。故选B。7A【分析】蛋白质工程的过程：（1）根据中心法则逆推以确定目的基因的碱基序列：预期蛋白质功能设计预期的蛋白质结构推测应有氨基酸序列找到对应的脱氧核苷酸序列（基因）。（2）最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成。【详解】合成自然界不存在的蛋白质属于蛋白质工程，应根据蛋白质功能，从设计蛋白质结构入手，然后通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造出一种新的蛋白质，因此合成天然不存在的蛋白质的最终需要改造的核心是基因结构，A正确，BCD错误。故选A。8D【分

20、析】1、蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。（基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质）。2、蛋白质工程崛起的缘由：基因工程只能生产自然界已存在的蛋白质。3、蛋白质工程的基本原理：它可以根据人的需求来设计蛋白质的结构，又称为第二代的基因工程。4、蛋白质工程的基本途径：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，找到相对应的脱氧核苷酸序列（基因）。【详解】ABC、蛋白质工程是以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，研究并改变某种蛋白质相关基因的碱基序列对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求，ABC正确；D、用基因替换的方法治疗人的某种遗传病，属于基因工程，D错误。故选D。