2022年高三生物總復習 第47講 蛋白質(zhì)工程教案

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1、2022年高三生物總復習 第47講 蛋白質(zhì)工程教案 【考綱要求】 考綱要求 具體內(nèi)容 (4)蛋白質(zhì)工程 (5)DNA的粗提取和鑒定 Ⅱ I 實驗內(nèi)容 (2)從動物組織、植物器官中粗提取DNA的基本操作步 驟與DNA鑒定操作過程 實驗與探究能力 【考點分析】 考點 試卷類型 越型 DNA分子的提取與鑒定 xx·江蘇·生物 選擇題 xx·江蘇·生物 選擇題 xx·全國·理綜 選擇題 xx·安徽·生物 選擇題 xx·廣東·理基 選擇題 xx·上?!だ砭C 選擇題 【考點預測】 從近幾年的高考試題看,考點主要集中在考

2、查基因工程的基本工具、操作程序、DNA分子的提取與鑒定上?;蚬こ痰墓ぞ吆筒襟E仍是本專題的重點內(nèi)答,今年高考命題可能會從以下幾個方面展開: 1.基因工程的基本工具。 2.基本操作程序的四個步驟。 3.基因工程的應用等知識點。 本專題內(nèi)容側(cè)重考查學生現(xiàn)代科學技術(shù)方面的知識應用能力,主要要是以填空題的形式呈現(xiàn)。 【知識梳理】 一、 蛋白質(zhì)工程的崛起 二、 DAN的粗提取和鑒定 【重點解析】 考點一 蛋白質(zhì)工程 1.基本原理 (1)目標:根據(jù)人們對蛋白質(zhì)功能的特定需求,對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進行分子設計。 (2)基本途徑: 蛋白質(zhì)工

3、程的基本途徑:預期的蛋白質(zhì)功能一設計預期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)一推測應有的氨基酸序列一找出相對應的脫氧核苷酸序列。 天然蛋白質(zhì)合成的過程(按照中心法則進行):基因一表達(轉(zhuǎn)錄和翻譯)一形成氨基酸序列的多肽鏈一形成具有高級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)一行使生物功能。 2.蛋白質(zhì)工程與基因工程的區(qū)別 蛋白質(zhì)工程 基因工程 過程 預期的蛋白質(zhì)功能一設計預期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)一推測應有的氨基酸序列一找出相對應的脫氧核苷酸序列。 獲取目的基因一基因表達載體的構(gòu)建一將目的基因?qū)耸荏w細胞一目的基因的檢測與鑒定。 區(qū) 別 實質(zhì) 定向改造或生產(chǎn)人類所需蛋白質(zhì) 定向改造生物的遺傳特性

4、,以獲得人類所需要的生物類型或生物產(chǎn)品 結(jié)果 可生產(chǎn)自然界沒有的蛋白質(zhì) 只能生產(chǎn)自然界已有的蛋白質(zhì) 聯(lián)系 蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上,延伸出來的第二代基因工程。因為對現(xiàn)有蛋白質(zhì)的改造或制造新的蛋白質(zhì),必須通過基因修飾或基因合成實現(xiàn)。 例1.胰島素可以用于治療糖尿病,但是胰島素被注射到人體后,會堆積在皮下,要經(jīng)過較長的時間才能進人血液,而進入血液的胰島素又容易分解,因此,治療效果受到影響。如圖是用蛋白質(zhì)工程設計速效胰島素的生產(chǎn)過程,請據(jù)圖回答有關(guān)問題: (1)構(gòu)建新的蛋白質(zhì)模型是蛋白質(zhì)工程的關(guān)鍵,圖中構(gòu)建新的胰島素模型的主要依據(jù)是 。 (2)通過DNA合

5、成形成的新基因應與 結(jié)合后轉(zhuǎn)移到 中才能得到準確表達。 (3)若要利用大腸桿菌生產(chǎn)速效胰島素,需用到的生物工程有 、 和發(fā)酵工程。 (4)圖解中從新的胰島素模型到新的胰島素基因的基本思路是什么? 解析:(1)蛋白質(zhì)工程的目標是根據(jù)人們對蛋白質(zhì)功能的特定需求,對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進行分子設計,因此,圖中構(gòu)建新的胰島素模型的依據(jù)是預期胰島素即速效胰島素的功能。 (2)合成的目的基因應與載體構(gòu)建成基因表達載體后導入受體細胞中才能得以表達。(3)利用蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)自然界原本不存在的新的胰島素,需對原有的胰島素進行改造, 根據(jù)新的胰島素中氨基酸的序列推測出其基因中的脫氧核苷

6、酸序列,再人工合成新的胰島素基因,形成目的基因。改造好的目的基因需通過基因工程來生‘產(chǎn)基因產(chǎn)物,并且在生產(chǎn)過程中要借助工程茵,所以還需要進行發(fā)酵,因此該過程涉及蛋白質(zhì)工程、基因工程和發(fā)酵工程。 (4)由新的蛋白 質(zhì)模型到構(gòu)建新的基因,其基本設計思路是根據(jù)新的蛋白質(zhì)中氨基酸的序列,推測出其基因中的脫氧核苷酸序列。然后用DNA合成儀直接合成出新的基因。 答案: (1)蛋白質(zhì)的預期功能 (2)載體 大腸桿菌等受體細胞 (3)蛋白質(zhì)工程基因工程 (4)根據(jù)新的胰島素中氨基酸的序列,推測出其基因中的脫氧核苷酸序列,然后利用DNA合成儀來合成出新的胰島素基因。 考點二 DN

7、A的粗提取和鑒定 1.實驗原理 (1)DNA在NaCl溶液中的溶解度隨NaCl濃度的不同而不同。當NaCI的濃度為0.14 mol/L時,DI',4A的溶解度最低。利用這一原理,可使溶解在NaCl溶液中的DNA析出。 (2)DNA不溶于酒精溶液,但是細胞中的其他許多物質(zhì)溶于酒精溶液。利用這一原理,可以進一步提取含雜質(zhì)較少的DNA。 (3)DNA遇二苯胺(沸水浴)會染成藍色;DNA還有遇甲基綠溶液被染成藍綠色的特性。上述兩種方法均可用于鑒定DNA的存在。 2.方法步驟 制備雞血細胞液一提取細胞核物質(zhì)一溶解DNA一析出DNA并濾取----DNA的

8、再溶解一提取較純凈的DNA----DNA分子的鑒定 3. DNA粗提取和鑒定中的規(guī)律總結(jié) 1.次加蒸餾水 ①加到雞血細胞液,使血細胞吸水脹裂; ②加到含DNA的2 mol/L NaCl溶液,使DNA析出。 2.次使用紗布 ①過濾血細胞破裂液,提取細胞核物質(zhì)(DNA在濾液中); ②過濾0.14 mol/L NaCl溶液,析出DNA(DNA在黏稠物中); ③過濾溶液有DNA的2 mol/L的NaCl溶液(DNA在濾液中)。 3.3次使用NaCl溶液 ①加2 mol/L NaCI溶液,溶解提取的細胞核物質(zhì); ②加0.14 mol/L NaCl

9、溶液使DNA析出; ③加2 mol/L NaCl溶液,溶解濾取的DNA黏稠物。 例2下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說法,正確的是 A.蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對蛋白質(zhì)分子直接進行操作 B.蛋白質(zhì)工程能產(chǎn)生出自然界中不曾存在過的新型蛋白質(zhì)分子 c.對蛋白質(zhì)的改造是通過直接改造相應的mRNA來實現(xiàn)的 D.蛋白質(zhì)工程的流程和天然蛋白質(zhì)合成的過程是相同的 解析:蛋白質(zhì)工程是對基因進行修飾或基因合成,對現(xiàn)有的蛋白質(zhì)進行改造,或產(chǎn)生新的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)工程的流程是:從預期蛋白質(zhì)的功能出發(fā)一設計預期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)一推測應有的氨基酸序列一找到相對應的脫氧核苷酸序列(基因);天然

10、蛋白質(zhì)的合成過程是:基因表達(轉(zhuǎn)錄和翻譯)一形成氨基酸序列的多肽鏈一形成具有高級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)一行使生物功能。 答案:B 【實戰(zhàn)訓練】 (09安徽卷)1.xx年諾貝爾化學獎授予了“發(fā)現(xiàn)和發(fā)展了水母綠色熒光蛋白“的三位科學家。將綠色熒光蛋白基因的片段與目的基因連接起來組成一個融合基因,再將該融合基因轉(zhuǎn)入真核生物細胞內(nèi),表達出的蛋白質(zhì)就會帶有綠色熒光。綠色熒光蛋白在該研究中的主要作用是 A.追蹤目的基因在細胞內(nèi)的復制過程 B.追蹤目的基因插入到染色體上的位置 C.追蹤目的基因編碼的蛋白質(zhì)在細胞內(nèi)的分布 D.追蹤目的基因編碼的蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu) 答案:C 解析:將綠色熒光蛋白基

11、因的片段與目的基因連接起來組成一個融合基因,將該融合基因轉(zhuǎn)入真核生物細胞內(nèi),表達出的蛋白質(zhì)帶有綠色熒光,從而可以追蹤目的基因編碼的蛋白質(zhì)在細胞內(nèi)的分布。故C正確。 (09廣東理基)2.錢永健先生因在研究綠色熒光蛋白方面的杰出成就而獲xx年諾貝爾獎。在某種生物中檢測不到綠色熒光,將水母綠色熒光蛋白基因轉(zhuǎn)入該生物體內(nèi)后,結(jié)果可以檢測到綠色熒光。由此可知 A.該生物的基因型是雜合的 B.該生物與水母有很近的親緣關(guān)系 C.綠色熒光蛋白基因在該生物體內(nèi)得到了表達 D.改變綠色熒光蛋白基因的1個核苷酸對,就不能檢測到綠色熒光 答案:C 解析:某種生物中檢測不到

12、綠色熒光,將水母綠色熒光蛋白基因轉(zhuǎn)入該生物體內(nèi)后,結(jié)果可以檢測到綠色熒光,說明綠色熒光蛋白基因在該生物體內(nèi)得到了表達。 (09上海理綜卷)3.科學家運用基因工程技術(shù)將人胰島素基因與大腸桿菌的質(zhì)粒DNA分子重組,并且在大腸桿菌體內(nèi)獲得成功表達。圖示a處為胰島素基因與大腸桿菌質(zhì)粒DNA結(jié)合的位置,它們彼此能結(jié)合的依據(jù)是 A.基因自由組合定律 B.半保留復制原則 C.基因分離定律 D.堿基互補配對原則 答案:D 解析:本題考查基因工程的相關(guān)知識,重組質(zhì)粒依據(jù)的是粘性末端的堿基互補配對原則。 【名師點撥】 蛋白質(zhì)工程與基因工程的區(qū)別 1.蛋白質(zhì)工程就是根據(jù)蛋白質(zhì)的精

13、細結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)系,利用基因工程的手段,按照人類自身的需要,定向地改造天然的蛋白質(zhì),甚至創(chuàng)造新的、自然界本不存在的、具有優(yōu)良特性的蛋白質(zhì)分子。蛋白質(zhì)工程自誕生之日起,就與基因工程密不可分。 2.基因工程是通過基因操作把外源基因轉(zhuǎn)入適當?shù)纳矬w內(nèi),并在其中進行表達,它的產(chǎn)品還是該基因編碼的天然存在的蛋白質(zhì)。 3.蛋白質(zhì)工程則更進一步。它可以根據(jù)對分子預先設計的方案,通過對天然蛋白質(zhì)的基因進行改造,來實現(xiàn)對它所編碼的蛋白質(zhì),進行改造。因此,它的產(chǎn)品已不再是天然的蛋白質(zhì),而是經(jīng)過改造的、具有了人類所需要的優(yōu)點的蛋白質(zhì)。天然蛋白質(zhì)都是通過漫長的進化過程而形成的,而蛋白質(zhì)工程對天然蛋白質(zhì)的改造,好比是在實驗室里加快了進化的進程。 4.蛋白質(zhì)工程的重點在于對已存在的蛋白質(zhì)進行分子改造,改造的對象是編碼蛋白質(zhì)的DNA序列。 5.對基因進行改造的蛋白質(zhì)可以遺傳下去,而直接改造的蛋白質(zhì)卻不能遺傳。

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