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2019-2020年高考生物《蛋白質(zhì)工程的崛起》教案 新人教版選修3 知識點 觀察與思考 歸納與結(jié)論 蛋白質(zhì)工程崛起的緣由 思考: 1、基因工程的實質(zhì)是什么? 2、蛋白質(zhì)工程取得了哪些成果？ 基因工程的實質(zhì)： 因此，基因工程在原則上只能生產(chǎn) 的蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)符合特定物種生存的需要，卻不一定完全符合人類生產(chǎn)和生活的需要，我們可適當(dāng)對其進(jìn)行改變。例如可將干擾素分子上的一個 變成 ，使其長時間保存；將玉米中天冬氨酸激酶的第352位 的變成 ，將二氫吡啶二羧酸合成酶中104位的 變成 ，就可提高游離賴氨酸的含量。 蛋白質(zhì)工程的基本原理 1、蛋白質(zhì)工程的目標(biāo)是什么？ 2、天然蛋白質(zhì)的合成過程怎樣？ 3、蛋白質(zhì)工程的基本途徑是什么？ 1、蛋白質(zhì)工程的目標(biāo)是：根據(jù)人們對 的特定需求，對 進(jìn)行分子設(shè)計。由于基因決定蛋白質(zhì)，因此要對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計改造，最終還必須通過 來完成。 2、天然蛋白質(zhì)的合成過程： 3、蛋白質(zhì)工程的基本途徑： 總結(jié)：蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的 及其 作為基礎(chǔ)，通過 或 ，對 進(jìn)行改造，或 ，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。也就是說，蛋白質(zhì)工程是在 的基礎(chǔ)上，延伸出來的第二代基因工程，是包含多學(xué)科的綜合科技工程領(lǐng)域。 蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展和前景 蛋白質(zhì)工程取得的進(jìn)展向人們展示出哪些誘人的前景？ 例如：科學(xué)家通過對 的改造，已使其成為速效型藥品；用蛋白質(zhì)工程方法制成的電子元件，具有 、 和 的特點，因此有極為廣闊的發(fā)展前景。 課內(nèi)探究學(xué)案 一、 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.舉例說出蛋白質(zhì)工程崛起的緣由。 2.簡述蛋白質(zhì)工程的原理。 3.嘗試運用逆向思維分析和解決問題。 二、 學(xué)習(xí)重點和難點 1.教學(xué)重點 （1）為什么要開展蛋白質(zhì)工程的研究？ （2）蛋白質(zhì)工程的原理。 2.教學(xué)難點 蛋白質(zhì)工程的原理。 三、學(xué)習(xí)過程 （一）、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由： 1、基因工程的實質(zhì)：將一種生物的 轉(zhuǎn)移到另一處生物體內(nèi)，后者產(chǎn)生它本不能產(chǎn)的 ，從而產(chǎn)生新性狀。 2．蛋白質(zhì)工程目的：生產(chǎn)符合人們生活需要的并非自然界已存在的 。 （二）、蛋白質(zhì)工程基本原理 1．目標(biāo)：根據(jù)人們對 功能的特定需求，對 結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析設(shè)計。 2．原理：基因改造。 3．過程：預(yù)期蛋白質(zhì)功能→設(shè)計 結(jié)構(gòu)→推測應(yīng)有 序列→找到對應(yīng)的 序列(基因)。 （三）、蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展和前景 例如：科學(xué)家通過對 的改造，已使其成為速效型藥品；用蛋白質(zhì)工程方法制成的電子元件，具有 、 和 的特點，因此有極為廣闊的發(fā)展前景。 四、當(dāng)堂檢測 1、科學(xué)家運用基因工程技術(shù)，可以使哺乳動物本身變成“批量生產(chǎn)藥物的工廠”，如“乳腺生物反應(yīng)器”的培養(yǎng)，就是將“某種基因”通過顯微注射法導(dǎo)入哺乳動物的受精卵中，然后，將受精卵送入母體內(nèi)，使其生長發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動物。這里的“某種基因”是指： （ ） A．乳腺蛋白基因 B．藥用蛋白基因 C．藥用蛋白基因和乳腺蛋白基因的啟動子重組在一起 D．藥用蛋白基因和細(xì)菌質(zhì)?；蛑亟M在一起 2、下列有關(guān)基因工程技術(shù)的敘述，正確的是 （ ） A．重組DNA技術(shù)所用的工具酶是限制酶、連接酶和運載體 B．所有的限制酶都只能識別同一種特定的核苷酸序列 C．選用細(xì)菌作為重組質(zhì)粒的受體細(xì)胞是因為細(xì)菌繁殖快 D．只要目的基因進(jìn)入了受體細(xì)胞就能成功實現(xiàn)表達(dá) 3、PCR技術(shù)的原理類似于細(xì)胞內(nèi)DNA的復(fù)制，短時間內(nèi)就可以在體外將目的基因擴(kuò)增放大幾百萬倍。下列關(guān)于PCR技術(shù)的推測，不可能的是（ ） A．PCR技術(shù)在短時間內(nèi)將目的基因放大幾百萬倍，因而對基因工程中的操作有極大幫助 B．用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因，需要模板、原料、酶和能量等條件 C．用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因，也遵循堿基互補配對原則 D．如果目的基因共1000個脫氧核苷酸對，其中腺嘌呤脫氧核苷酸460個，用PCR技術(shù)擴(kuò)增4代，需要8640個胞嘧啶脫氧核苷酸 4、切取牛的生長激素和人的生長激素基因，用顯微注射技術(shù)將它們分別注入小鼠的受精卵中，從而獲得了“超級鼠”，此項技術(shù)遵循的原理是 ( ) A.基因突變：DNA→RNA→蛋白質(zhì)　　B.基因工程：RNA→RNA→蛋白質(zhì) C.細(xì)胞工程：DNA→RNA→蛋白質(zhì)　　D.基因重組：DNA→RNA→蛋白質(zhì) 5、科學(xué)家將—干擾素基因進(jìn)行定點突變導(dǎo)人大腸桿菌表達(dá)，使干擾素第十七位的半胱氨酸，改變成絲氨酸，結(jié)果大大提高了—干擾素的抗病活性，并且提高了儲存穩(wěn)定性。該生物技術(shù)為( ) A．基因工程 B．蛋白質(zhì)工程 C．基因突變 D．細(xì)胞工程 6、上海醫(yī)學(xué)遺傳研究所成功培育出第一頭攜帶白蛋白的轉(zhuǎn)基因牛，還研究出一種可大大提高基因表達(dá)水平的新方法，使轉(zhuǎn)基因動物乳汁中的藥物蛋白含量提高30多倍，轉(zhuǎn)基因動物是指 ( ) A.提供基因的動物 B.基因組中增加外源基因的動物 C.能產(chǎn)生白蛋白的動物 D.能表達(dá)基因信息的動物 7、我國科學(xué)家成功地將人的抗病毒干擾素基因轉(zhuǎn)移到煙草DNA分子上，從而使煙草獲得了抗病毒的能力。這項技術(shù)所依據(jù)的遺傳學(xué)原理主要是 ( ) A．堿基的互補配對原則 B．中心法則 C．基因分離定律 D．基因自由組合定律 8、運用現(xiàn)代生物技術(shù)的育種方法，將抗菜青蟲的抗蟲基因轉(zhuǎn)移到優(yōu)質(zhì)油菜中，培育出轉(zhuǎn)基因抗蟲的油菜品種，這一品種在生長過程中能產(chǎn)生特異的殺蟲蛋白，對菜青蟲有顯著抗性，能大大減輕菜青蟲對油菜的危害，提高油菜產(chǎn)量，減少農(nóng)藥使用，保護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境。根據(jù)以上信息，下列敘述正確的是（ ） A、抗蟲基因的化學(xué)成分是蛋白質(zhì) B、抗蟲基因中有菜青蟲的遺傳物質(zhì) C、轉(zhuǎn)基因抗蟲油菜能產(chǎn)生殺蟲蛋白是由于具有抗蟲基因 D、轉(zhuǎn)基因抗蟲油菜產(chǎn)生的殺蟲蛋白是無機(jī)物 9、利用基因工程技術(shù)將生長激素基因?qū)刖d羊體內(nèi)，轉(zhuǎn)基因綿羊生長速率比一般的綿羊提高30％，體型大50％，在基因操作過程中生長激素基因的受體細(xì)胞最好采用( ) A．乳腺細(xì)胞 B．體細(xì)胞 C．受精卵 D．精巢 10、下列有關(guān)基因工程技術(shù)的應(yīng)用中，對人類不利的是( ) A．制造“工程菌”用于藥品生產(chǎn) B．創(chuàng)造“超級菌”分解石油、DDT C．重組DNA誘發(fā)受體細(xì)胞基因突變 D．導(dǎo)人外源基因替換缺陷基因 11、生產(chǎn)上培育無子番茄、青霉素高產(chǎn)菌株、雜交培育矮稈抗銹病小麥、抗蟲棉的培育原理依次是( ) ①生長素促進(jìn)果實發(fā)育 ②染色體變異 ③基因重組④基因突變⑤基因工程 A．①②③④ B．①④③② C．①④②⑤ D．①④③③ 12、科學(xué)家已能運用基因工程技術(shù)，讓羊合成并分泌抗體。相關(guān)敘述不正確的是 A．該技術(shù)將導(dǎo)致定向的變異 B．受精卵是理想的受體細(xì)胞 C．宜采用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因 D．卵巢分泌的孕激素能促進(jìn)抗體的產(chǎn)生 13、用基因工程技術(shù)可使大腸桿菌合成人的蛋白質(zhì)。下列敘述不正確的有( ) A．常用相同的限制性核酸內(nèi)切酶處理目的基因和質(zhì)粒 B．DNA連接酶和RNA聚合酶是構(gòu)建重組質(zhì)粒必需的工具酶 C．可用含抗生素的培養(yǎng)基檢測大腸桿菌中是否導(dǎo)入了重組質(zhì)粒 D．導(dǎo)入大腸桿菌的目的基因不一定能成功表達(dá) 14、蛋白質(zhì)工程中，直接需要進(jìn)行操作的對象是( ) A．氨基酸結(jié)構(gòu) B．蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu) C．肽鏈結(jié)構(gòu) D、基因結(jié)構(gòu) 15、蛋白質(zhì)工程的基本流程是( ) ①蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)設(shè)計 ②DNA合成 ③預(yù)期蛋白質(zhì)功能 ④據(jù)氨基酸序列推出脫氧核苷酸序列 A．①→②→③→④ B．④→②→①→③ C．③→①→④→② D．③→④→①→② 16、運用現(xiàn)代生物技術(shù)，將蘇云金芽孢桿菌的抗蟲基因整合到棉花細(xì)胞中，為檢測實驗是否成功，最方便的方法是檢測棉花植株是否有( ) A、抗蟲基因 B、抗蟲基因產(chǎn)物 C、新的細(xì)胞核 D、相應(yīng)性狀 17、下列關(guān)于各種酶作用的敘述，不正確的是 （ ） A．DNA連接酶能使不同脫氧核苷酸的磷酸與脫氧核糖連接 B．RNA聚合酶能與基因的特定位點結(jié)合，催化遺傳信息的轉(zhuǎn)錄 C．一種DNA限制酶能識別多種核苷酸序列，切割出多種目的基因 D．解旋酶能作用于氫鍵，在轉(zhuǎn)錄或翻譯時使DNA分子雙鏈打開 18、人胰島細(xì)胞能產(chǎn)生胰島素，但不能產(chǎn)生血紅蛋白，據(jù)此推測胰島細(xì)胞中（ ） A．只有胰島素基因 B．比人受精卵的基因要少 C．既有胰島素基因，也有血紅蛋白基因和其他基因 D．有胰島素基因和其他基因，但沒有血紅蛋白基因 19、原核生物中某一基因的轉(zhuǎn)錄起始端插入了一個堿基對。在插入位點的附近，再發(fā)生下列哪種情況有可能對其編碼的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)影響最?。? ） A.置換單個堿基對 B.增加3個堿基對 C.缺失3個堿基對 D.缺失4個堿基對 20、下列關(guān)于基因工程工具的說法正確的是（ ） A．用限制酶切割產(chǎn)生的都是目的基因 B．人工合成的目的基因不需要用限制酶切割 C．用DNA連接酶可連接兩種來源不同的DNA D．運載體必須能復(fù)制、保存；有多個限制酶切點和抗性基因 21、植物基因工程往往需要接受外來DNA的細(xì)胞經(jīng)有絲分裂形成植株。細(xì)胞每次分裂時DNA都復(fù)制一次，每次復(fù)制都是 （ ） A.母鏈和母鏈，子鏈和子鏈，各組成一條子代DNA B.每條子鏈和它的母鏈組成子代DNA C.每條子鏈隨機(jī)地和兩條母鏈之一組成子代DNA D.母鏈降解，重新形成兩個子代DNA 課后練習(xí)與提高 1、棉鈴蟲是一種危害棉花的害蟲。我國科學(xué)工作者發(fā)現(xiàn)一種生活在棉鈴蟲消化道內(nèi)的蘇云金桿菌能分泌一種毒蛋白使棉鈴蟲致死，而這種毒蛋白對人畜無害。通過基因工程方法，科學(xué)家采用花粉粒通道法將毒蛋白基因轉(zhuǎn)入棉花植株并成功表達(dá)，棉鈴蟲食用了這種轉(zhuǎn)基因棉花的植株后就會造成死亡。花粉粒通道法是指：利用植物花粉萌發(fā)時形成的花粉管通道將毒蛋白基因送入胚囊，近而導(dǎo)入尚不具備細(xì)胞壁的合子或早期胚體細(xì)胞，借助天然的種胚系統(tǒng)，形成含有目的基因的種胚。 （1）下列所示的黏性末端是由_______________種限制性內(nèi)切酶作用產(chǎn)生的。 （2）利用花粉粒通道法將毒蛋白基因?qū)朊藁?xì)胞，此過程是基因操作的基本步驟中的第________步，即___________________________________。為減少獲得目的基因的盲目性，在獲得真核生物的目的基因時，應(yīng)盡量采用_________________________的方法。 （3）該目的基因在導(dǎo)入受體細(xì)胞前需要與運載體結(jié)合，目前經(jīng)常使用的運載體有： ________________、_________________和__________________。 （4）檢測該目的基因是否表達(dá)的方法是_______________________________________。 2、干擾素是治療癌癥的重要藥物，它必須從血中提取，每升人血只能提取0.5μg，所以價格昂貴。現(xiàn)在美國加利福尼亞州的基因公司用如下圖的方式生產(chǎn)干擾素。試分析原理和優(yōu)點。 （1）從人的淋巴細(xì)胞中獲取出干擾素基因，一般可用 _______的方法，此基因在基因工程中稱為 。 （2）此基因與細(xì)菌的質(zhì)粒相結(jié)合要依靠 ，其作用部位是磷酸二酯鍵，然后將目的基因移植到酵母菌體內(nèi)，酵母菌在基因工程中叫 。 （3）科學(xué)家在培養(yǎng)轉(zhuǎn)基因植物時，常用 中的質(zhì)粒做運載體。 （4）細(xì)菌質(zhì)粒能與干擾素基因能夠拼接其原因是____________________________________ _____________________________________________________________________。人的干擾素基因在酵母菌體內(nèi)合成了人的干擾素，說明了______________________________________。 3、下圖表示從蘇云金芽孢桿菌分離出來的殺蟲晶體蛋白質(zhì)基因(簡稱Bt基因)及形成轉(zhuǎn) 基因抗蟲植物的圖解。請回答： （1)在下列含有ATP和有關(guān)的酶的試管中．大量而快捷地獲取Bt基因的最佳方案是下圖中( ) (2)寫出b過程表達(dá)式： 。 (3)活化的毒性物質(zhì)應(yīng)是一種 分子，活化的毒性物質(zhì)全部或部分嵌合于昆蟲的細(xì)胞膜上，使細(xì)胞膜產(chǎn)生孔道，導(dǎo)致細(xì)胞由于 平衡的破壞而破裂。 (4)我國在“863”計劃資助下開展Bt抗蟲棉育種等研究，這將對 、 和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生巨大影響。 當(dāng)堂檢測 1—5DCDDB 6---10BBCCC 11—15DDBDC 16—21DCCDCB 課后練習(xí)與提高 1、（1）4 （2）三，將重組DNA導(dǎo)入受體細(xì)胞，人工合成 （3）噬菌體，動植物病毒，質(zhì)粒 （4）用害蟲去感染棉花 2、（1）基因文庫，目的基因 （2）限制酶和DNA連接酶，受體細(xì)胞 （3）土壤農(nóng)桿菌 （4）都是由四種脫氧核苷酸組成和有規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)，人的干擾素基因在大腸桿菌體內(nèi)表達(dá)成功 3、（1）D（2）Bt基因→mRNA→晶體蛋白 （3）多肽或蛋白質(zhì)，滲透（4）農(nóng)業(yè)上減少對農(nóng)藥的使用，環(huán)境保護(hù)