适用于新教材2024版高考生物一轮总复习第10单元生物技术与工程第51讲基因工程的应用及蛋白质工程课件新人教版

这是一份适用于新教材2024版高考生物一轮总复习第10单元生物技术与工程第51讲基因工程的应用及蛋白质工程课件新人教版，共29页。PPT课件主要包含了素养目标，内容索引，强基础·增分策略，提能力·精准突破，练高考·衍生训练，考向探究等内容，欢迎下载使用。
1 强基础·增分策略
一、基因工程的应用1.基因工程在农牧业方面的应用
2.基因工程在医药卫生领域的应用
提醒:乳腺生物反应器与膀胱生物反应器。
3.基因工程在食品工业方面的应用
二、蛋白质工程1.蛋白质工程的原理和应用(1)蛋白质工程的概念
(2)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
(3)蛋白质工程的应用
2.蛋白质工程与基因工程的区别和联系
旁栏边角(选择性必修3 P91“正文”拓展)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?提示:利用转基因细菌不能直接生产糖蛋白类的产品,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。
易错辨析(1)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。(　√　)(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)由大肠杆菌工程菌获得人的干扰素后可直接应用。(　×　)(4)蛋白质工程的目的是改造或合成人类需要的蛋白质。(　√　)(5)蛋白质工程可以合成自然界中不存在的蛋白质。(　√　)(6)蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作,定向改变分子的结构。(　×　)
2 提能力·精准突破
考向1 结合基因工程的应用,考查社会责任1.(2022邢台二模)新冠疫苗生产的途径及原理如下图所示,下列相关叙述不正确的是(　　)
A.重组蛋白疫苗具有抗原性但不能侵染进入宿主细胞B.感染过腺病毒的人可能由于存在腺病毒抗体,使疫苗作用效果较差C.注射核糖核酸疫苗后,该疫苗能直接刺激机体产生特异性免疫D.传统疫苗生产通常采用动物细胞体外培养病毒使其增殖答案:C解析:注射核糖核酸疫苗后,该疫苗需要先表达出蛋白质,然后才能刺激机体产生特异性免疫,C项错误。
2.(2022威海二模)人工基因驱动是以基因编辑技术为核心发展来的,可用于消灭携带疟疾的按蚊。决定野生型按蚊能携带疟原虫的基因组成为aa,科学家合成了使按蚊不能携带疟原虫的基因A。将由“A基因”“Cas9蛋白基因”和“可转录出sgRNA(可识别a基因的RNA序列)的基因”组成的基因驱动器转入野生型按蚊受精卵中,基因驱动器被整合到含a基因的同源染色体(1和1')中的1上,使a基因改造成A基因,随后sgRNA识别并引导Cas9蛋白将1'上的a基因切除,切除部位的DNA会以1上同一位点未断裂的DNA为模板完成修复。下列说法错误的是(　　)A.Cas9蛋白作用于双链DNA分子中特定部位的磷酸二酯键B.经过人工基因驱动改造的野生型按蚊的基因型为AaC.可利用显微注射将基因驱动器注入野生型按蚊受精卵中D.若人工基因驱动中的目的基因使按蚊只能繁衍雄性后代,则一段时间后按蚊物种将灭绝
答案:B解析:由题意可知,Cas9蛋白的作用是将1'上的a基因切除,所以Cas9蛋白作用于双链DNA分子中特定部位的磷酸二酯键,A项正确;由题意可知,决定野生型按蚊能携带疟原虫的基因组成为aa,且“基因驱动器被整合到含a基因的同源染色体(1和1')中的1上,使a基因改造成A基因,随后sgRNA识别并引导Cas9蛋白将1'上的a基因切除,切除部位的DNA会以1上同一位点未断裂的DNA为模板完成修复”,所以经过人工基因驱动改造的野生型按蚊的基因型为AA,B项错误;通过显微注射法可将基因表达载体导入受体细胞中,所以可利用显微注射将基因驱动器注入野生型按蚊受精卵中,C项正确;若人工基因驱动中的目的基因使按蚊只能繁衍雄性后代,那么一段时间后按蚊中无雌性个体,按蚊物种将灭绝,D项正确。
考向2 结合蛋白质工程及其应用,考查生命观念3.(2023届盐田期中)科学家将葡萄糖异构酶的第138位甘氨酸用脯氨酸替代,结果它的最适温度提高了10~12 ℃。据分析,脯氨酸替代甘氨酸后,由于引入了一个吡咯环侧链,刚好填充于138位甘氨酸附近的空洞,使蛋白质空间结构更具刚性,从而提高了酶的热稳定性。下列说法正确的是(　　)A.蛋白质工程和基因工程的根本区别是操作对象的差异B.对葡萄糖异构酶的改造需要以基因工程为基础C.蛋白质工程操作过程中,不需要酶和载体作为工具D.经改造后的葡萄糖异构酶热稳定性提高这一性状不可遗传答案:B
解析:蛋白质工程和基因工程都要对基因进行操作,根本区别是可产生自然界没有的蛋白质,A项错误;对葡萄糖异构酶的改造需要以基因工程为基础,B项正确;蛋白质工程要通过基因工程实施,故需要酶和载体作为工具,C项错误;由于是对基因进行的改造,遗传物质已经改变,属于可遗传的变异,D项错误。
4.干扰素在体外保存非常困难。干扰素由166个氨基酸组成,如果将其分子上第17位的一个半胱氨酸变成丝氨酸,那么在-70 ℃的条件下可以保存半年。若利用蛋白质工程的原理和方法生产新型干扰素,下列思路最可行的是(　　)A.用DNA合成仪合成新的干扰素基因B.利用基因定点突变技术改造干扰素基因C.直接改造mRNA,进行密码子的替换D.生产正常干扰素,再进行氨基酸的替换答案:B
解析:由题意可知,干扰素分子的改造只需要一个氨基酸的替换,不必合成新基因,A项不符合题意;由分析可知,蛋白质工程的目的是改造蛋白质,但其方法是通过改造或合成基因来实现的,B项符合题意;若直接改造mRNA,可获得改造后的蛋白质,但不能遗传、不能复制,C项不符合题意;干扰素属于糖蛋白,若直接对其进行氨基酸的替换,可能会导致干扰素的结构和功能丧失,D项不符合题意。
3 练高考·衍生训练
角度 蛋白质工程1.(2021辽宁高考)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 答案:D
解析:由题干可知,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),则N1与N0氨基酸序列有所不同,是影响其热稳定性的原因之一,A项正确;蛋白质工程的作用对象是基因,即加入连接肽需要通过改造基因实现,B项正确;N1为蛋白质,蛋白质的合成需要经过转录和翻译两个过程,C项正确;酶具有高效性,检测N1的活性需先将其置于高温环境,再与底物充分混合,D项错误。
2.(2022湖南高考)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　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(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　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(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,导致其活性不同的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(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:　　　　　　　　　　　　。