文档内容
第 62 课时 基因工程的应用、蛋白质工程、DNA 的两个重
要实验
1.举例说明基因工程在农牧业、食品工业及医药卫生领域等方面的广泛应
用改善了人类的生活品质。2.概述人们根据基因工程原理，进行蛋白质设
课标要求
计和改造，可以获得性状和功能更符合人类需求的蛋白质。3.举例说明依
据人类需要对原有蛋白质结构进行基因改造、生产目标蛋白的过程。
2022·河北·T24 2022·广东·T22 2022·全
1.基因工程的应用
国乙·T38 2021·河北·T24
2022·湖南·T22 2021·辽宁·T14 2022·重
2.蛋白质工程的原理和应用
庆·T3
2023·广东·T11 2022·山东·T13 2021·山
考情分析 3.DNA的粗提取与鉴定
东·T13
2023·江苏·T22 2023·山东·T25 2023·浙
江6月选考·T19 2022·辽宁·T12 2022·
4.DNA片段的扩增与电泳鉴定
江苏·T24 2021·山东·T25 2021·全国甲
·T38
考点一 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
3．基因工程在食品工业方面的应用
(1)科学家利用转基因技术培育了抗玉米螟玉米，种植该玉米的农田就不需要进行防虫管理
了( )
(2)乳腺生物反应器是将药用蛋白基因导入动物的乳腺细胞中( )
(3)用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类一般称为基因工程菌( )
(4)由大肠杆菌工程菌获得人的干扰素后可直接应用( )
1．基因工程用于提高植物抗逆能力，请思考回答下列转基因抗虫棉的相关问题：
(1)抗虫棉能抗病毒、细菌、真菌吗？为什么？
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(2)从环境保护角度出发，分析转基因抗虫棉与普通棉相比在害虫防治方面的优越性有哪些？
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(3)种植转基因抗虫棉若干年后，害虫会不会对转基因抗虫棉产生抗性？为什么？______________________________________________________________________________
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2．为提高动物的生长速度，需要将外源生长激素基因导入动物体内，应该选择的受体细胞
是什么？并说明理由。
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3．生产乳腺生物反应器构建基因表达载体时有什么特别要求？为什么？
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归纳总结 乳腺生物反应器
(1)操作过程
(2)比较乳腺生物反应器与膀胱生物反应器
①乳腺生物反应器是利用转基因动物的乳汁生产药用蛋白，而膀胱生物反应器是利用转基因
动物的尿液生产药用蛋白，二者的优点：产量高、质量好、成本低、易提取，且不会对动物
造成伤害。
②乳腺生物反应器需是处于生殖期的雌性动物才可生产药用蛋白，而膀胱生物反应器则是任
何生长期的雌雄动物均可生产药用蛋白。
考向一 基因工程的应用
1．(2024·南京高三模拟)如图是将人的生长激素基因导入细菌B细胞内制备“工程菌”的示
意图。已知细菌B细胞内不含质粒A，也不含质粒A上的基因。下列说法正确的是( )A．“结合”过程需使用限制酶、TaqDNA聚合酶以及DNA连接酶
B．细菌B接种在含有四环素的培养基上，能生长的就是导入了质粒A的细菌
C．细菌B涂布在含有氨苄青霉素的培养基上，能生长的是只有导入了重组质粒的细菌
D．生长激素基因导入了细菌B，说明“工程菌”制备成功
2．(2024·重庆高三诊断)如图是利用猪唾液腺生产大量高纯度人神经生长因子(hNGF)的流程
图，下列相关说法错误的是( )
A．人hNGF基因需与唾液淀粉酶基因的启动子等重组后再导入猪成纤维细胞A
B．人hNGF基因导入猪成纤维细胞可以采用显微注射的方法
C．为确保操作成功，需要对代孕猪C注射适量免疫抑制剂
D．猪唾液腺作为生物反应器具有不受性别限制的特点
考点二 蛋白质工程的原理和应用
1．蛋白质工程的概念
2．蛋白质工程与基因工程的异同项目 蛋白质工程 基因工程
从预期的蛋白质功能出发→设计预期的
__________________→推测应有的 目的基因的筛选与获取→基因表达载体的
过程 __________________→找到并改变相对 构建→将目的基因导入受体细胞→目的基
应的__________________(基因)或合成 因的检测与鉴定
新的基因→获得所需要的蛋白质
定向改造生物的遗传特性，以获得人类所
实质 定向改造或生产人类所需要的蛋白质
需的生物类型或生物产品
结果 可生产__________________________ 只能生产______________________
联系 蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程
3.蛋白质工程的应用
(1)在医药方面
①利用蛋白质工程研发________。
②实例：如果将干扰素分子上的一个半胱氨酸变成______________，在一定条件下，可以延
长保存时间。
(2)在工业方面
①蛋白质工程被广泛用于改进____________或开发新的工业用酶。
②实例：枯草杆菌蛋白酶具有水解蛋白质的作用，因此常被用于洗涤剂工业、丝绸工业等。
(3)在农业方面
科学家正在尝试改造某些参与调控光合作用的酶，以提高植物______________的效率，增加
粮食的产量。
(1)蛋白质工程需要改变蛋白质分子的所有氨基酸序列( )
(2)蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改造分子的结构( )
(3)蛋白质工程是一项难度很大的工程，主要是因为人们对蛋白质复杂的高级结构没有完全
认识( )
(4)蛋白质工程可以改造酶，提高酶的热稳定性( )
基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，这些天然蛋白质是生物在长期进化过程
中形成的，它们的结构和功能符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合人类生产和生活
的需要。蛋白质工程的目标是生产出符合人类生产和生活需要的蛋白质，甚至是自然界不存
在的蛋白质。结合图示回答有关问题：(1)写出流程图中字母代表的含义：
A．______________________；B.______________________；C.______________________；
D.______________________；E.______________________。
(2)图示字母中属于中心法则的过程有____________，属于蛋白质工程的过程有__________。
(3)对天然蛋白质进行改造，你认为应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操
作来实现？原因是什么？
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
(4)通过对Bt抗虫蛋白三维结构图及氨基酸序列进行分析，发现该蛋白质结构中一段由14个
氨基酸组成的螺旋结构缺失，结构变化后的Bt抗虫蛋白能使棉铃虫具有更高的致死率。若
要根据蛋白质工程的原理设计实验对Bt抗虫蛋白进行改造，以提高其致死率，请写出实验
设计思路。
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归纳总结 判断基因工程和蛋白质工程
(1)如果仅将基因用限制酶从DNA片段中切割下来，没有经过对编码蛋白序列进行修饰、加
工，或仅对其调控序列进行加工，则属于基因工程；如果将目的基因经过了一些实质性的改
造，如对编码蛋白序列进行了碱基替换、增添或缺失某几个碱基，则属于蛋白质工程。
(2)如果合成的蛋白质是自然界中已存在的蛋白质(天然蛋白质)，则是基因工程；如果合成的
蛋白质与天然蛋白质有差异，甚至是自然界中所没有的，则为蛋白质工程。
考向二 辨析蛋白质工程的原理和操作流程
3．(2024·扬州高三质检)人体内的t－PA蛋白能高效降解由血纤维蛋白凝聚而成的血栓，然
而，为心梗患者注射大剂量的基因工程t－PA会诱发颅内出血，其原因是t－PA与血纤维蛋
白结合的特异性不高。研究证实，通过某技术，将t－PA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸，
可制造出性能优异的改良t－PA蛋白，进而显著降低颅内出血。下列叙述错误的是( )
A．该技术的关键是了解t－PA蛋白基因的分子结构
B．该技术生产改良t－PA蛋白的过程遵循碱基互补配对原则
C．该技术是蛋白质工程
D．该技术的原理是从预期的蛋白质功能出发最终找到脱氧核苷酸序列的过程
4．蛋白质工程是基因工程的延伸，下列有关蛋白质工程的叙述，正确的是( )
A．蛋白质工程是基因工程的延伸，所以不需要遵循中心法则
B．蛋白质工程中可以不用构建基因表达载体
C．生产的蛋白质能在自然界中找到
D．需要限制性内切核酸酶和DNA连接酶考点三 DNA的粗提取与鉴定、DNA片段的扩增与电泳鉴定
1．DNA的粗提取与鉴定
(1)基本原理
(2)操作流程
注意 加入酒精和用玻璃棒搅拌时，动作要轻缓，以免加剧 DNA分子的断裂，导致DNA
分子不能形成丝状沉淀。
2．DNA片段的扩增及电泳鉴定
(1)实验基础
①PCR原理：利用了______________原理。
②电泳：DNA分子具有可解离的基团，这些基团可以带上正电荷或负电荷。在电场的作用
下，这些带电分子会向着与它所带电荷______的电极移动，这个过程就是电泳。
③PCR的产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定。在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的________________等有关。
(2)PCR实验操作步骤
(3)DNA的电泳鉴定：凝胶中的DNA分子通过染色，可以在波长为____________的紫外灯
下被检测出来。
(1)提取DNA时，如果没有鸡血材料，可用猪血代替( )
(2)DNA与蛋白质都溶于酒精( )
(3)为了节约资源，移液器上的枪头在实验过程中不必更换( )
(4)进行DNA片段的扩增及电泳鉴定实验所需的缓冲液和酶应分装成小份，并在20 ℃条件
下储存( )
(5)PCR反应中温度的周期性改变是为了DNA聚合酶催化不同的反应( )
(6)在凝胶中DNA分子的迁移速率只与DNA分子的大小有关( )
可通过PCR技术扩增Bt抗虫蛋白基因的数量，PCR的产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来
鉴定，回答下列有关问题：
1．是否成功扩增出DNA片段，判断的依据是什么？
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
2．进行电泳鉴定的结果如果不止一条条带，请分析产生这个结果的可能原因。
_______________________________________________________________________________
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考向三 辨析DNA的粗提取与鉴定、DNA片段的扩增与电泳鉴定
5．(2023·广东，11)“DNA的粗提取与鉴定”实验的基本过程：裂解→分离→沉淀→鉴定。
下列叙述错误的是( )
A．裂解：使细胞破裂释放出DNA等物质
B．分离：可去除混合物中的多糖、蛋白质等C．沉淀：可反复多次以提高DNA的纯度
D．鉴定：加入二苯胺试剂后即呈现蓝色
6．(2021·湖北，16)某实验利用PCR技术获取目的基因，实验结果显示除目的基因条带(引
物与模板完全配对)外，还有2条非特异条带(引物和模板不完全配对)。为了减少反应非特异
条带的产生，以下措施中有效的是( )
A．增加模板DNA的量 B．延长热变性的时间
C．延长延伸的时间 D．提高复性的温度
1 ． ( 选 择 性 必 修 3 P ) 乳 腺 生 物 反 应 器 是 指 将 __________________ 与 乳 腺 中
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______________________等调控元件重组在一起，通过________________的方法导入哺乳动
物的____________中，由这个受精卵发育成的转基因动物在进入泌乳期后，可以通过分泌
__________来生产所需要的药物。
2．(选择性必修3 P )用转基因动物(猪)作器官移植的供体，方法是在器官供体基因组中导入
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______________，以抑制___________________________________________________
________________________________________________________________________，
然后再结合克隆技术，培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。
3．(选择性必修3 P )蛋白质工程是指以________________________________________作为
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基础，通过__________________，来改造现有蛋白质，或制造________________，以满足
____________的需求。
4．(选择性必修3 P )基因工程原则上只能生产____________________________。
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5 ． ( 选 择 性 必 修 3 P ) 对 蛋 白 质 的 结 构 进 行 设 计 改 造 ， 最 终 还 必 须 通 过
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____________________来完成。
6．(选择性必修3 P )蛋白质工程的基本思路：从________________________出发→设计预
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期的________________→推测应有的____________________→找到并改变相对应的
__________________(基因)或______________________→获得__________________。
7．(选择性必修 3 P )DNA 的粗提取与鉴定的原理：__________不溶于酒精，但某些
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____________溶于酒精，利用这一原理，可以初步分离DNA与蛋白质。DNA在不同浓度的
NaCl溶液中溶解度不同，它能溶于______________的NaCl溶液。在一定温度下，DNA遇
____________试剂会呈现________，因此__________试剂可以作为鉴定DNA的试剂。
8．(选择性必修3 P )PCR的产物一般通过__________________来鉴定。在凝胶中DNA分子
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的迁移速率与__________________、DNA分子的________和________等有关。凝胶中的
DNA分子通过染色，可以在波长为300 nm的____________下被检测出来。
9．(2020·全国Ⅲ，38节选)W是一种具有特定功能的人体蛋白质。某研究小组拟仿照制备乳
腺生物反应器的研究思路，制备一种膀胱生物反应器来获得W，基本过程如图所示。回答下列问题：
(1)步骤①中需要选择的启动子是____________________________，选择该启动子的目的是
__________________________________。步骤②所代表的操作是________________。
(2)与乳腺生物反应器相比，用膀胱生物反应器生产 W 的优势在于不受转基因动物的
____________________(答出2点即可)的限制。
10．(2019·海南，31节选)人的T细胞可以产生某种具有临床价值的蛋白质(Y)，该蛋白质由
一条多肽链组成。目前可以利用现代生物技术生产Y。天然的Y通常需要在低温条件下保
存。假设将Y的第6位氨基酸甲改变为氨基酸乙可提高其热稳定性，若要根据蛋白质工程
的 原 理 对 Y 进 行 改 造 以 提 高 其 热 稳 定 性 ， 具 体 思 路 是
_____________________________________
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