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2022年高三生物總復(fù)習(xí) 第47講 蛋白質(zhì)工程教案

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1、2022年高三生物總復(fù)習(xí) 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(shí)驗(yàn)內(nèi)容 (2)從動(dòng)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(guò)程 實(shí)驗(yàn)與探究能力 【考點(diǎn)分析】 考點(diǎn) 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(guó)·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(diǎn)預(yù)測(cè)】 從近幾年的高考試題看,考點(diǎn)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(diǎn)內(nèi)答,今年高考命題可能會(huì)從以下幾個(gè)方面展開: 1.基因工程的基本工具。 2.基本操作程序的四個(gè)步驟。 3.基因工程的應(yīng)用等知識(shí)點(diǎn)。 本專題內(nèi)容側(cè)重考查學(xué)生現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)方面的知識(shí)應(yīng)用能力,主要要是以填空題的形式呈現(xiàn)。 【知識(shí)梳理】 一、 蛋白質(zhì)工程的崛起 二、 DAN的粗提取和鑒定 【重點(diǎn)解析】 考點(diǎn)一 蛋白質(zhì)工程 1.基本原理 (1)目標(biāo):根據(jù)人們對(duì)蛋白質(zhì)功能的特定需求,對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)。 (2)基本途徑: 蛋白質(zhì)工

3、程的基本途徑:預(yù)期的蛋白質(zhì)功能一設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)一推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列一找出相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列。 天然蛋白質(zhì)合成的過(guò)程(按照中心法則進(jìn)行):基因一表達(dá)(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(jí)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(guò)程 預(yù)期的蛋白質(zhì)功能一設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)一推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列一找出相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列。 獲取目的基因一基因表達(dá)載體的構(gòu)建一將目的基因?qū)耸荏w細(xì)胞一目的基因的檢測(cè)與鑒定。 區(qū) 別 實(shí)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(méi)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(lái)的第二代基因工程。因?yàn)閷?duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)的改造或制造新的蛋白質(zhì),必須通過(guò)基因修飾或基因合成實(shí)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(huì)堆積在皮下,要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)的時(shí)間才能進(jìn)人血液,而進(jìn)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(shè)計(jì)速效胰島素的生產(chǎn)過(guò)程,請(qǐng)據(jù)圖回答有關(guān)問(wèn)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(guò)DNA合

5、成形成的新基因應(yīng)與 結(jié)合后轉(zhuǎn)移到 中才能得到準(zhǔn)確表達(dá)。 (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(biāo)是根據(jù)人們對(duì)蛋白質(zhì)功能的特定需求,對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì),因此,圖中構(gòu)建新的胰島素模型的依據(jù)是預(yù)期胰島素即速效胰島素的功能。 (2)合成的目的基因應(yīng)與載體構(gòu)建成基因表達(dá)載體后導(dǎo)入受體細(xì)胞中才能得以表達(dá)。(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(duì)原有的胰島素進(jìn)行改造, 根據(jù)新的胰島素中氨基酸的序列推測(cè)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(guò)基因工程來(lái)生‘產(chǎn)基因產(chǎn)物,并且在生產(chǎn)過(guò)程中要借助工程茵,所以還需要進(jìn)行發(fā)酵,因此該過(guò)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(shè)計(jì)思路是根據(jù)新的蛋白質(zhì)中氨基酸的序列,推測(cè)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(yù)期功能 (2)載體 大腸桿菌等受體細(xì)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(cè)出其基因中的脫氧核苷酸序列,然后利用DNA合成儀來(lái)合成出新的胰島素基因。 考點(diǎn)二 DN

7、A的粗提取和鑒定 1.實(shí)驗(yàn)原理 (1)DNA在NaCl溶液中的溶解度隨NaCl濃度的不同而不同。當(dāng)NaCI的濃度為0.14 mol/L時(shí),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(xì)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(jìn)一步提取含雜質(zhì)較少的DNA。 (3)DNA遇二苯胺(沸水浴)會(huì)染成藍(lán)色;DNA還有遇甲基綠溶液被染成藍(lán)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(xì)胞液一提取細(xì)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(xì)胞液,使血細(xì)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(guò)濾血細(xì)胞破裂液,提取細(xì)胞核物質(zhì)(DNA在濾液中); ②過(guò)濾0.14 mol/L NaCl溶液,析出DNA(DNA在黏稠物中); ③過(guò)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(xì)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(shuō)法,正確的是 A.蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對(duì)蛋白質(zhì)分子直接進(jìn)行操作 B.蛋白質(zhì)工程能產(chǎn)生出自然界中不曾存在過(guò)的新型蛋白質(zhì)分子 c.對(duì)蛋白質(zhì)的改造是通過(guò)直接改造相應(yīng)的mRNA來(lái)實(shí)現(xiàn)的 D.蛋白質(zhì)工程的流程和天然蛋白質(zhì)合成的過(guò)程是相同的 解析:蛋白質(zhì)工程是對(duì)基因進(jìn)行修飾或基因合成,對(duì)現(xiàn)有的蛋白質(zhì)進(jìn)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(yù)期蛋白質(zhì)的功能出發(fā)一設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)一推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列一找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因);天然

10、蛋白質(zhì)的合成過(guò)程是:基因表達(dá)(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(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)一行使生物功能。 答案:B 【實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練】 (09安徽卷)1.xx年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)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(xué)家。將綠色熒光蛋白基因的片段與目的基因連接起來(lái)組成一個(gè)融合基因,再將該融合基因轉(zhuǎn)入真核生物細(xì)胞內(nèi),表達(dá)出的蛋白質(zhì)就會(huì)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(xì)胞內(nèi)的復(fù)制過(guò)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(xì)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(lái)組成一個(gè)融合基因,將該融合基因轉(zhuǎn)入真核生物細(xì)胞內(nèi),表達(dá)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(xì)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(jiǎng)。在某種生物中檢測(cè)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(cè)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(dá) D.改變綠色熒光蛋白基因的1個(gè)核苷酸對(duì),就不能檢測(cè)到綠色熒光 答案:C 解析:某種生物中檢測(cè)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(cè)到綠色熒光,說(shuō)明綠色熒光蛋白基因在該生物體內(nèi)得到了表達(dá)。 (09上海理綜卷)3.科學(xué)家運(yùn)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(dá)。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(fù)制原則 C.基因分離定律 D.堿基互補(bǔ)配對(duì)原則 答案:D 解析:本題考查基因工程的相關(guān)知識(shí),重組質(zhì)粒依據(jù)的是粘性末端的堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。 【名師點(diǎn)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(xì)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(guò)基因操作把外源基因轉(zhuǎn)入適當(dāng)?shù)纳矬w內(nèi),并在其中進(jìn)行表達(dá),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(jìn)一步。它可以根據(jù)對(duì)分子預(yù)先設(shè)計(jì)的方案,通過(guò)對(duì)天然蛋白質(zhì)的基因進(jìn)行改造,來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)它所編碼的蛋白質(zhì),進(jìn)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(guò)改造的、具有了人類所需要的優(yōu)點(diǎn)的蛋白質(zhì)。天然蛋白質(zhì)都是通過(guò)漫長(zhǎng)的進(jìn)化過(guò)程而形成的,而蛋白質(zhì)工程對(duì)天然蛋白質(zhì)的改造,好比是在實(shí)驗(yàn)室里加快了進(jìn)化的進(jìn)程。 4.蛋白質(zhì)工程的重點(diǎn)在于對(duì)已存在的蛋白質(zhì)進(jìn)行分子改造,改造的對(duì)象是編碼蛋白質(zhì)的DNA序列。 5.對(duì)基因進(jìn)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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