2019-2020年高三生物總復習 第47講 蛋白質工程教案.doc

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2019-2020年高三生物總復習 第47講 蛋白質工程教案 【考綱要求】 考綱要求 具體內容 （4）蛋白質工程 （5）DNA的粗提取和鑒定 Ⅱ I 實驗內容 (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上海理綜 選擇題 【考點預測】 從近幾年的高考試題看，考點主要集中在考查基因工程的基本工具、操作程序、DNA分子的提取與鑒定上。基因工程的工具和步驟仍是本專題的重點內答，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。 本專題內容側重考查學生現代科學技術方面的知識應用能力，主要要是以填空題的形式呈現。 【知識梳理】 一、 蛋白質工程的崛起 二、 DAN的粗提取和鑒定 【重點解析】 考點一 蛋白質工程 1．基本原理 (1)目標：根據人們對蛋白質功能的特定需求，對蛋白質的結構進行分子設計。 (2)基本途徑： 蛋白質工程的基本途徑：預期的蛋白質功能一設計預期的蛋白質結構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。 天然蛋白質合成的過程(按照中心法則進行)：基因一表達(轉錄和翻譯)一形成氨基酸序列的多肽鏈一形成具有高級結構的蛋白質一行使生物功能。 2.蛋白質工程與基因工程的區(qū)別 蛋白質工程 基因工程 過程 預期的蛋白質功能一設計預期的蛋白質結構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建一將目的基因導人受體細胞一目的基因的檢測與鑒定。 區(qū) 別 實質 定向改造或生產人類所需蛋白質 定向改造生物的遺傳特性，以獲得人類所需要的生物類型或生物產品 結果 可生產自然界沒有的蛋白質 只能生產自然界已有的蛋白質 聯系 蛋白質工程是在基因工程的基礎上，延伸出來的第二代基因工程。因為對現有蛋白質的改造或制造新的蛋白質，必須通過基因修飾或基因合成實現。 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。如圖是用蛋白質工程設計速效胰島素的生產過程，請據圖回答有關問題： (1)構建新的蛋白質模型是蛋白質工程的關鍵，圖中構建新的胰島素模型的主要依據是 。 (2)通過DNA合成形成的新基因應與 結合后轉移到 中才能得到準確表達。 (3)若要利用大腸桿菌生產速效胰島素，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)蛋白質工程的目標是根據人們對蛋白質功能的特定需求，對蛋白質結構進行分子設計，因此，圖中構建新的胰島素模型的依據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)利用蛋白質工程生產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，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‘產基因產物，并且在生產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工程、基因工程和發(fā)酵工程。 (4)由新的蛋白 質模型到構建新的基因，其基本設計思路是根據新的蛋白質中氨基酸的序列，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)蛋白質的預期功能 (2)載體 大腸桿菌等受體細胞 (3)蛋白質工程基因工程 (4)根據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 DNA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溶于酒精溶液。利用這一原理，可以進一步提取含雜質較少的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一溶解DNA一析出DNA并濾取----DNA的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 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(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； ②加0．14 mol／L NaCl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下列關于蛋白質工程的說法，正確的是 A．蛋白質工程是在分子水平上對蛋白質分子直接進行操作 B．蛋白質工程能產生出自然界中不曾存在過的新型蛋白質分子 c．對蛋白質的改造是通過直接改造相應的mRNA來實現的 D．蛋白質工程的流程和天然蛋白質合成的過程是相同的 解析：蛋白質工程是對基因進行修飾或基因合成，對現有的蛋白質進行改造，或產生新的蛋白質。蛋白質工程的流程是：從預期蛋白質的功能出發(fā)一設計預期的蛋白質結構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)；天然蛋白質的合成過程是：基因表達(轉錄和翻譯)一形成氨基酸序列的多肽鏈一形成具有高級結構的蛋白質一行使生物功能。 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，再將該融合基因轉入真核生物細胞內，表達出的蛋白質就會帶有綠色熒光。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在細胞內的分布 D．追蹤目的基因編碼的蛋白質的空間結構 答案：C 解析：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，將該融合基因轉入真核生物細胞內，表達出的蛋白質帶有綠色熒光，從而可以追蹤目的基因編碼的蛋白質在細胞內的分布。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入該生物體內后，結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系 C．綠色熒光蛋白基因在該生物體內得到了表達 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綠色熒光，將水母綠色熒光蛋白基因轉入該生物體內后，結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得到了表達。 （09上海理綜卷）3．科學家運用基因工程技術將人胰島素基因與大腸桿菌的質粒DNA分子重組，并且在大腸桿菌體內獲得成功表達。圖示a處為胰島素基因與大腸桿菌質粒DNA結合的位置，它們彼此能結合的依據是 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知識，重組質粒依據的是粘性末端的堿基互補配對原則。 【名師點撥】 蛋白質工程與基因工程的區(qū)別 1．蛋白質工程就是根據蛋白質的精細結構與功能之間的關系，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，甚至創(chuàng)造新的、自然界本不存在的、具有優(yōu)良特性的蛋白質分子。蛋白質工程自誕生之日起，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入適當的生物體內，并在其中進行表達，它的產品還是該基因編碼的天然存在的蛋白質。 3．蛋白質工程則更進一步。它可以根據對分子預先設計的方案，通過對天然蛋白質的基因進行改造，來實現對它所編碼的蛋白質，進行改造。因此，它的產品已不再是天然的蛋白質，而是經過改造的、具有了人類所需要的優(yōu)點的蛋白質。天然蛋白質都是通過漫長的進化過程而形成的，而蛋白質工程對天然蛋白質的改造，好比是在實驗室里加快了進化的進程。 4．蛋白質工程的重點在于對已存在的蛋白質進行分子改造，改造的對象是編碼蛋白質的DNA序列。 5．對基因進行改造的蛋白質可以遺傳下去，而直接改造的蛋白質卻不能遺傳。