1、第四十八课时基因工程的应用、蛋白质工程的崛起1基因工程的应用2蛋白质工程3实验：DNA 的粗提取与鉴定考点一 基因工程的应用【回扣教材】1基因工程的成果归纳总结 类型项目 外源基因类型及举例成果举例植物基因工程的成果抗虫转基因植物用于杀虫的基因主要是：、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因抗虫水稻、抗虫棉、抗虫玉米抗病转基因植物抗病毒基因常用的是和病毒的复制酶基因；抗真菌基因有：几丁质酶基因和抗 病 毒 烟草、抗病毒小麦、抗病毒番茄、抗病毒甜椒Bt毒蛋白基因病毒外壳蛋白基因抗毒素合成基因 类型 项目外源基因类型及举例成果举例植物基因工程的成果抗逆转基因植物常用的抗逆基因有：渗透压
2、调节基因、和抗 盐 碱 和 抗 干旱的烟草、抗寒番茄、抗除草剂的大豆和玉米改良品质的转基因植物优良性状基因如：能提高 必 需 氨基 酸 含 量的_编码基因、控制番茄成熟的基因、与花青素代谢有关的基因高赖氨酸玉米、耐储存番茄、新花色矮牵牛蛋白质抗冻蛋白基因抗除草剂基因 类型项目 外源基因类型及举例成果举例提高生长速度的转基因动物 可 用 _基因转基因绵羊、转基因鲤鱼改善畜产品品质的转基因动物可用肠乳糖酶基因乳汁中含乳糖较少的转基因牛生产药物的转基因动物药用蛋白基因乳腺蛋白基因的启动子转基因动物具有乳腺生物反应器动物基因工程的成果 作器官移植供体的转基因动物外源的抗原决定基因表达的调节因子或除去供
3、体的抗原决定基因无免疫排斥的转基因猪_ 腺苷酸脱氨酶基因治疗复合型免疫缺陷症基因治疗 _ 治疗囊性纤维化病基因治疗遗传性囊性纤维化病外源生长激素体外基因治疗体内基因治疗2.基因治疗(1)概念：是把_导入病人体内，使该_发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，是治疗人类遗传病最有效的手段。(2)成果：将腺苷酸脱氨酶基因转入患者淋巴细胞中，治疗复合型免疫缺陷症。(3)方法：a、_：先从病人体内获得_，如 T 淋巴细胞，进行培养。然后，在体外完成基因转移，再筛选成功转移的细胞扩增培养，最后重新输入患者体内。正常基因基因的表达产物体外基因治疗某种细胞b、体内基因治疗：直接向人体组织细胞中_的治疗方法。如 1
4、994 年美国科学家利用经过修饰的腺病毒作载体，成功地将治疗遗传性囊性纤维化病的正常基因转入患者肺组织中。转移基因【知识拓展】1转基因食品：转基因食品是通过基因工程改变植物种子中的脱氧核糖核酸，然后把这些修改过的再复合基因转移到另一些植物种子内，从而获得在自然界中无法自动生长的植物物种。2转基因食品安全评价：随着转基因技术向农业、食品和医药领域的不断渗透和迅速发展，转基因食品安全性现成为全球关注的热点问题之一。【典例精析】【例 1】(2015 四川卷)将苏云金杆菌 Bt 蛋白的基因导入棉花细胞中，可获得抗棉铃虫的转基因棉，其过程如下图所示(注：农杆菌中 Ti 质粒上只有 TDNA片段能转移到植
5、物细胞中)。(1)过程需用同种酶对含Bt 基因的 DNA 和 Ti 质粒进行酶切。为将过程获得的含重组质粒的农杆菌筛选出来，应使用培养基。限制性核酸内切选择(2)过程中将棉花细胞与农杆菌混合后共同培养，旨在让进入棉花细胞；除尽农杆菌后，还须转接到含卡那霉素的培养基上继续培养，目的是。(3)若过程仅获得大量的根，则应在培养基中增加以获得芽；部分接种在无激素培养基上的芽也能长根，原因是。(4)检验转基因棉的抗虫性状，常用方法是。种植转基因抗虫棉能减少的使用，以减轻环境污染。TDNA筛选获得TDNA片段的植物细胞细胞分裂素浓度芽顶端合成的生长素向基部运输，促进根的分化投放棉铃虫农药【解析】(1)切割
6、目的基因和载体应使用同种限制性核酸内切酶，筛选细菌应使用选择培养基。(2)农杆菌转化法的原理是农杆菌感染植物时，Ti质粒上的 TDNA 片段能够转移并整合到植物细胞的染色体 DNA 上。因为 TDNA 上具有卡那霉素抗性基因，所以可用含卡那霉素的培养基筛选出获得 TDNA 片段的植物细胞。(3)植物组织培养过程中，可加入激素调节植物细胞的脱分化和再分化。生长素用量比细胞分裂素用量，比值高时，有利于根的分化、抑制芽的形成；比值低时，有利于芽的分化、抑制根的形成。幼嫩的芽顶端可以产生生长素并向基部运输，促进根的分化，故芽在无激素的培养基中也可以生根。(4)在个体水平上检测抗虫棉时可在抗虫棉上投放害
7、虫来判断其是否具有抗虫的性状；抗虫棉因具有抗虫性状，故可减少农药的使用，以减轻环境污染。考点二 蛋白质工程【回扣教材】1概念：是指以蛋白质分子的及其与的关系作为基础，通过或，对进行改造，或制造一种，以满足人类的生产和生活的需求。2过程：预期蛋白质功能设计预期的推测应有的找到对应的。结构规律生物功能基因修饰基因合成现有蛋白质新的蛋白质蛋白质结构氨基酸序列脱氧核苷酸序列(基因)【知识拓展】蛋白质工程与基因工程的比较 项目区别与联系 蛋白质工程基因工程区别过程预期蛋白质功能设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列找到相对应的脱氧核苷酸序列获取目的基因构建基因表达载体将目的基因导入受体细胞目的基因的检
8、测与鉴定实质定向改造或生产人类所需的蛋白质定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需的生物类型或生物产品 结果可生产自然界没有的蛋白质只能生产自然界已有的蛋白质 联系（1）蛋白质工程是在基因工程基础上，延伸出的第二代基因工程（2）基因工程中所利用的某些酶需要通过蛋白质工程进行修饰、改造【典例精析】【例 2】(2015 新课标全国卷)已知生物体内有一种蛋白质(P)，该蛋白质是一种转运蛋白，由 305 个氨基酸组成。如果将 P 分子中 158 位的丝氨酸变成亮氨酸，240 位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸，改变后的蛋白质(P1)不但保留 P 的功能，而且具有了酶的催化活性。回答下列问题：(1)从上述资料可知，
9、若要改变蛋白质的功能，可以考虑对蛋白质的进行改造。(2)以 P 基因序列为基础，获得 P1 基因的途径有修饰基因或合成基因。所获得的基因表达时是遵循中心法则的，中心法则的全部内容包括的复制，以及遗传信息在不同分子之间的流动，即：。氨基酸序列(或结构)PP1DNA和RNA(或遗传物质)DNARNA、RNADNA、RNA蛋白质(或转录、逆转录、翻译)(3)蛋白质工程也被称为第二代基因工程，其基本途径是从预期蛋白质功能出发，通过和，进而确定相对应的脱氧核苷酸序列，据此获得基因，再经表达、纯化获得蛋白质，之后还需要对蛋白质的生物进行鉴定。设计蛋白质的结构推测氨基酸序列功能【解析】(1)从题中所述资料可
10、知，将 P 分子中 158位的丝氨酸变成亮氨酸，240 位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸后，该蛋白质的功能发生了改变，此过程是通过对构成蛋白质的氨基酸的排列顺序进行改造，进而改变了蛋白质的结构，从而改变了蛋白质的功能。(2)在蛋白质工程中，目的基因可以以 P 基因序列为基础，对生物体内原有 P 基因进行修饰，也可以通过人工合成法合成新的 P1 基因。中心法则的内容如下图所示：由图可知，中心法则的全部内容包括：DNA 以自身为模板进行的复制，DNA 通过转录将遗传信息传递给 RNA，最后 RNA 通过翻译将遗传信息表达成蛋白质；在某些病毒中 RNA 可自我复制(如烟草花叶病毒等)，在某些病毒中能以 RN
11、A 为模板逆转录合成DNA(如 HIV)，这是对中心法则的补充。(3)蛋白质工程的基本途径是预期蛋白质功能设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列合成 DNA表达出蛋白质，经过该过程得到的蛋白质，需要对其生物功能进行鉴定，以保证其发挥正常作用。考点三 DNA的粗提取与鉴定【回扣教材】1DNA粗提取的原理对于DNA的粗提取，就是要利用DNA和RNA、蛋白质和 脂 质 等 在 物 理 和 化 学 性 质 方 面 的 差 异，提 取_，去除其他成分。DNA(1)根据DNA的溶解性来粗提取DNA的原理：DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度NaCl溶液中_不同，通常选用2 mol/LNaCl溶液溶解细胞中
12、的_，此时杂质易沉淀；在0.14 mol/LNaCl溶液中DNA溶解度_，可使_。酒精是一种常用有机溶剂，DNA却不能溶于酒精(特别是95%冷却酒精)，但细胞中的某些_可溶于酒精，利用这一点可以将DNA和蛋白质进一步分离。溶解度DNA最小DNA析出蛋白质(2)利用DNA对酶、高温和洗涤剂的耐受性原理来粗提取DNA：_能专一性地水解蛋白质而不会对DNA产生影响，故可用_处理达到粗提取DNA的目的；6080的高温会使大多数_，而DNA在80以上才会变性，故可用6080的高温处理材料以达到粗提取DNA的目的；_能够瓦解细胞膜，但对DNA没有影响，故可用该试剂来使细胞破裂，更好的提取DNA。综上所述：
13、不同浓度的_、_、_、6080的_及_均可用来提取DNA。蛋白酶蛋白酶蛋白质变性洗涤剂NaCl溶液酒精蛋白酶高温洗涤剂2DNA鉴定的原理在_条件下，DNA遇二苯胺呈现_，因此，_可以作为鉴定DNA的试剂。原理总结：通过利用不同浓度NaCl溶液溶解或析出DNA，可以从细胞中提取和提纯DNA；再利用酒精进一步将DNA与蛋白质分离开来，达到提纯的目的；最后利用二苯胺试剂鉴定提取的物质是否是DNA。沸水浴蓝色二苯胺3实验设计(1)实验材料的选取：不同生物的组织中DNA含量不同。在选取材料时，应本着_、材料易得、便于提取的原则。(2)破碎细胞，获取含DNA的滤液：如果选用鸡血作材料，可 在 鸡 血 细
14、胞 液 中 加 入 一 定 量 _(作 用 是_)，并用玻棒搅拌，过滤后收集滤液；如果用洋葱作材料，则要先切碎洋葱，加入一定量洗涤剂和食盐(洗涤剂能_；食盐能溶解_)；进行充分地搅拌和研磨(研磨能够_)，过滤后收集研磨液。DNA含量高蒸馏水使血细胞大量吸水而涨裂瓦解细胞膜DNA破碎细胞壁，使DNA更多地溶解在NaCl溶液中(3)去除滤液中的杂质最初获得的 DNA 滤液含有蛋白质、脂质等杂质，需要进一步提纯 DNA。具体做法如下：方案一：滤液NaCl(2 mol/L)过滤除去杂质加入蒸馏水使 NaCl 溶液浓度为 0.14 mol/LDNA 析出过滤得到过滤物放到 2 mol/LNaCl 溶液中
15、再溶解出 DNA过滤含有 DNA的 NaCl 溶液方案二：滤液嫩肉粉(木瓜蛋白酶)静置 1015 min过滤获得 DNA 滤液方案三：滤液6075 处理过滤获得 DNA 滤液方案一的原理是_；方案二的原理是_；方案三的原理是_。DNA在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同蛋白酶分解蛋白质，不分解DNA蛋白质和DNA的变性温度不同(4)DNA 的析出与鉴定。滤液与_混合均匀，静置 23 min，析出的白色丝状物是_。DNA 的鉴定：试管 2 支，编号甲、乙各加 2 mol/L 的_5 mL甲中放入少量白色丝状物，使之溶解各加 4 mL_，混合均匀_5 min观察颜色变化。等体积的冷却酒精DNANaC
16、l溶液二苯胺沸水浴【典例精析】【例 3】(2015 江苏卷)图 1、2 分别为“DNA 的粗提取与鉴定”实验中部分操作步骤示意图，下列叙述正确的是(多选)()图 1图 2BCDA图 1、2 中加入蒸馏水稀释的目的相同B图 1 中完成过滤之后保留滤液C图 2 中完成过滤之后弃去滤液D在图 1 鸡血细胞液中加入少许嫩肉粉有助于去除杂质【解析】A 项，图 1 中加入蒸馏水的目的是使鸡血细胞吸水涨破，图 2 中加入蒸馏水的目的是调节盐溶液的浓度，使 DNA 析出。B 项，图 1 中含有 DNA的核物质位于滤液中，因此完成过滤后应保留滤液。C 项，图 2 中析出的 DNA 在纱布上，因此完成过滤后应弃去
17、滤液。D 项，嫩肉粉中含有木瓜蛋白酶，能催化杂质蛋白分解。【例 4】DNA 的粗提取与鉴定实验中有三次过滤：(1)过滤用蒸馏水稀释过的鸡血细胞液(2)过滤含粘稠物的 0.14 mol/LNaCl 溶液(3)过滤溶解有 DNA 的 2 mol/LNaCl 溶液以上三次过滤分别为了获得()A 含核物质的滤液、纱布上的粘稠物、含 DNA 的滤液B 含核物质的滤液、滤液中 DNA 粘稠物、含 DNA的滤液C 含核物质的滤液、滤液中 DNA 粘稠物、纱布上的 DNAD 含较纯的 DNA 滤液、纱布上的粘稠物、含 DNA的滤液A【解析】用蒸馏水稀释鸡血细胞液，使血细胞的细胞膜、核膜破裂，释放出核物质，此时
18、过滤只能得到含 DNA 和其他物质如蛋白质的滤液，这种滤液必须经过实验中其他步骤相继处理，方能得到较纯的DNA。DNA 在 0.14 mol/LNaCl 溶液中溶解度最低，成丝状粘稠物，可经过滤留在纱布上。课时练习四十八一、选择题(每小题只有一个正确选项)1采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的作法正确的是()将毒素蛋白注射到棉受精卵中将编码毒素蛋白的 DNA 序列注射到棉受精卵中将编码毒素蛋白的 DNA 序列与质粒重组导入细菌，用该细菌感染棉花体细胞，再进行组织培养将编码毒素蛋白的 DNA 序列与质粒重组，注射到棉花子房，并进入受精卵ABCDC【解析】将毒素蛋白直接注射到棉受精卵中
19、，没有获得目的基因，子代细胞不会有抗虫性状，错误；将编码毒素蛋白的 DNA 序列，直接注射到棉受精卵中而没有将目的基因与运载体结合，这样目的基因是不会被保留下来的，很容易被水解掉，错误；在植物细胞基因工程中，利用农杆菌转化法将目的基因导入受体细胞，然后通过植物组织培养技术将植物细胞培养成完整植株，正确；在植物细胞基因工程中，可以利用花粉管通道法将目的基因导入受精卵中，然后发育为转基因植株，正确。2人们常用 DNA 进行亲子鉴定。其原理是：从被测试者的血滴或口腔上皮提取 DNA，用限制酶将DNA 样本切成特定的小片段，放进凝胶内，用电泳推动 DNA 小片段分离，再使用特别的 DNA“探针”去寻找
20、特定的目的基因。DNA“探针”与相应的基因凝聚在一起，然后，利用特别的染料在 X 光下，便会显示由 DNA 探针凝聚于一起的黑色条码。被测试者这种肉眼可见的条码很特别，一半与母亲的吻合，一半与父亲的吻合。反复几次过程，每一种探针用于寻找DNA 的不同部位形成独特的条码，用几组不同的探针，可得到超过 99.9%的父系分辨率。请问，DNA“探针”是指()A某一个完整的目的基因B目的基因片段的特定 DNAC与目的基因相同的特定双链 DNAD与目的基因互补的特定单链 DNAD【解析】DNA“探针”是指与目的基因互补的特定单链 DNA，不是一个完整的目的基因，A 项错误，D 项正确；DNA“探针”不是目
21、的基因片段的特定DNA，B 项错误；DNA“探针”是单链 DNA，C 项错误。3利用外源基因在受体细胞中表达，可生产人类所需的产品。下列选项中能说明目的基因完成了表达的是()A酵母菌细胞中提取到人的干扰素B棉花细胞中检测到载体上的标记基因C山羊乳腺细胞中检测到人生长激素的基因D大肠杆菌中检测到人胰岛素基因的 mRNAA【解析】酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白，说明目的基因已经在受体细胞中完成了表达，A 正确；棉花细胞中检测到细菌抗虫基因，说明目的基因已经成功导入受体细胞，但不能说明目的基因在受体细胞中已经完成表达，B 错误；山羊乳腺细胞中检测到人生长激素的基因，说明目的基因已经成功导入受体细胞，
22、但不能说明目的基因在受体细胞中已经完成表达，C 错误；大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其 mRNA，说明目的基因已经成功导入受体细胞并转录，但不能说明目的基因完成了表达过程，D 错误。4运用现代生物技术的育种方法，将抗菜青虫的Bt 基因转移到优质油菜中，培育出转基因抗虫的油菜品种，这一品种在生长过程中能产生特异的杀虫蛋白，对菜青虫有显著抗性，能大大减轻菜青虫对油菜的危害，提高油菜产量，减少农药使用，保护农业生态环境。根据以上信息，下列叙述正确的是()ABt 基因的化学成分是蛋白质BBt 基因中有菜青虫的遗传物质C转基因抗虫油菜能产生杀虫蛋白是由于含有Bt 基因D转基因抗虫油菜产生的杀虫蛋白是无机
23、物C【解析】基因是有遗传效应的 DNA 片段，所以Bt 基因的化学成分不是蛋白质，A 项错误；由题意可知，将抗菜青虫的 Bt 基因转移到油菜中，培育出的转基因抗虫油菜对菜青虫有毒杀作用，表明 Bt 基因不是来源于菜青虫，B 项错误；基因控制生物的性状，将抗菜青虫的 Bt 基因转移到油菜中，培育出的转基因抗虫油菜能产生特异的杀虫蛋白，对菜青虫有显著抗性，表明转基因抗虫油菜能产生杀虫蛋白是由于具有 Bt基因，C 项正确；转基因抗虫油菜产生的杀虫蛋白是一种蛋白质，而不是无机物，D 项错误。5下列关于基因工程的应用，说法错误的是()A我国转基因抗虫棉是转入了植物凝集素基因培育出来的B植物基因工程技术可
24、用于提高农作物的抗逆能力C提高农作物的抗盐碱和抗干旱能力，与调节渗透压的基因有关D基因治疗是把正常基因导入病人体内从而达到治疗疾病的效果A【解析】我国转基因抗虫棉是转入了苏云金芽孢杆菌的 Bt 毒蛋白基因培育出来的，A 错误；植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力，以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面，B 正确；提高农作物的抗盐碱和抗干旱能力，与调节渗透压的基因有关，C 正确；基因治疗是把正常基因导入病人体内从而达到治疗疾病的效果，D 正确。6下列有关基因工程与蛋白质工程的叙述，正确的是()A蛋白质工程可合成自然界原本不存在的蛋白质B蛋白质工程完全不同于基因工程C基因工程需对基因
25、进行操作，蛋白质工程不对基因进行操作D基因工程是分子水平操作，蛋白质工程是细胞水平操作A【解析】基因工程合成的蛋白质是自然界中已经有的蛋白质，而蛋白质工程可合成自然界原本不存在的蛋白质，A 正确；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，B 错误；基因工程和蛋白质工程都需对基因进行操作，C 错误；基因工程和蛋白质工程的操作对象都是基因，都属于分子水平上的操作，D 错误。7下列关于蛋白质工程的说法，错误的是()A蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的二代基因工程B实施蛋白质工程的基本途径必须从预期蛋白质功能出发C蛋白质工程实施过程中可对关键氨基酸直接置换或增删D蛋白质工程是一项难度
26、很大的工程【解析】蛋白质工程中真正的操作对象仍然是基因，即对基因的修饰或原有基因的改造，不是对蛋白质的结构或者氨基酸的结构进行改造，所以 C 错误。C8既然蛋白质工程可以改造生物的蛋白质，当然这里所说的生物也包括大熊猫。因此我们可以通过改造大熊猫体内的某些蛋白质，使大熊猫的生命活动更加适应环境。推测以下关于改造大熊猫体内某蛋白质的说法错误的是()A改造后的蛋白质有可能成为一种新抗原，使大熊猫产生免疫反应，从而将其排除或产生过敏反应，因此应慎重施行B改造蛋白质根本上是通过改造基因来实现的C改造蛋白质后的大熊猫和现在的大熊猫仍是一个物种D改造蛋白质后的大熊猫的后代不具有改造的蛋白质D【解析】改造后
27、的蛋白质具备抗原的特性，因此对高等动物(特别是人)应慎重进行改造；改造某种蛋白质后的生物和未改造的生物差别若仅是一个或几个蛋白质，不一定引起生殖隔离，因此可能仍属同一物种；改造蛋白质通过改造基因进行，若在受精卵时期进行改造，则可遗传给后代；而若像基因治疗一样，对成体进行改造，则不能遗传，其后代无改造的蛋白质。9在“DNA 的粗提取与鉴定”实验中，将提取获得的含 DNA 黏稠物(还含有较多杂质)分别处理如下，其中含 DNA 少的是()第一，放入 0.14 mol/L 的氯化钠溶液中，搅拌后过滤，得滤液和黏稠物；第二，放入 2 mol/L 的氯化钠溶液中，搅拌后过滤，得滤液和黏稠物；第三，放入冷却
28、的 95%的酒精溶液中，搅拌后过滤，得滤液和黏稠物。ABCDB【解析】在不同浓度的氯化钠溶液中 DNA 的溶解度不同。在 0.14 mol/L 的氯化钠溶液中溶解度最小，DNA 析出，呈丝状物，过滤后存在于黏稠物中；在 2 mol/L 的氯化钠溶液中溶解度最大，所以 DNA 呈溶解状态，过滤后存在于滤液中；酒精溶液可使 DNA 分子凝集，因此，在冷却的 95%的酒精溶液中 DNA 凝集，呈丝状物，过滤后，存在于黏稠物中。10对乙型肝炎病毒基因组的 DNA 测序得知该病毒的核心蛋白和表面抗原蛋白的氨基酸序列。下图是应用生物工程生产乙肝疫苗的示意图，据图分析下列叙述不正确的是()A生产乙肝疫苗的过
29、程也达到了定向改造细菌的目的B选用细菌作为受体细胞是因为其代谢旺盛繁殖快C用于生产疫苗的目的基因编码病毒的核心蛋白D在过程中需要限制性核酸内切酶和 DNA 连接酶C【解析】生产乙肝疫苗的过程是利用基因工程技术获得的，基因工程是定向改造生物的遗传特性，A正确；选用细菌作为受体细胞的原因：代谢繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少，B 正确；病毒的抗原性是由表面抗原蛋白决定的，故生产疫苗的目的基因可编码表面抗原蛋白，C 错误；过程中将目的基因导入受体细胞，需用限制性内切酶和 DNA 连接酶处理使目的基因和运载体结合形成重组 DNA 分子，D项正确。11胰岛素可以用于治疗糖尿病，但是胰岛素被注射到人体
30、后，会堆积在皮下，要经过较长的时间才能进入血液，而进入血液的胰岛素又容易分解，因此，治疗效果受到影响。如图是用蛋白质工程设计速效胰岛素的生产过程，请据图推断下列说法不正确的是()BA图中构建新的胰岛素模型的主要依据是蛋白质的预期功能B通过 DNA 合成形成的新基因应与原基因结合后转移到大肠杆菌等受体细胞中才能得到准确表达C利用大肠杆菌生产速效胰岛素，用到了蛋白质工程和基因工程等D图中合成出新的胰岛素基因最关键的一步是构建新的胰岛素模型【解析】蛋白质工程的目标是：根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质结构进行分子设计，因此，图中构建新的胰岛素模型的依据是蛋白质的预期功能，A 项正确；通过 DN
31、A 合成形成的新基因，应与载体构建基因表达载体，之后再导入受体细胞中使之得以表达，B 项错误；利用蛋白质工程生产自然界原本不存在的蛋白质，需对原有的胰岛素进行改造，根据新的胰岛素中氨基酸的序列推测出基因中的脱氧核苷酸序列，人工合成新的胰岛素基因，即目的基因，改造好的目的基因需通过基因工程来生产基因产物，并且在生产过程中要借助工程菌，还需要进行发酵，C 项正确；蛋白质工程的过程：预期蛋白质功能出发设计预期的蛋白质结构推测应有氨基酸序列找到对应的脱氧核苷酸序列(基因)，所以图中合成出新的胰岛素基因最关键的一步是构建新的胰岛素模型，D 项正确。二、非选择题12转基因育种是利用遗传转化方法将有价值的外
32、源基因导入受体物种获得转化体，再将转化体植株经过常规育种程序加以选择和培育，最后选育出具有优良性状的新品种，对于作物育种具有重大的意义。图甲表示我国自主研发的转基因抗虫玉米的主要培育流程，图乙表示天然土壤农杆菌 Ti 质粒结构(部分基因及限制性内切酶作用位点如图所示)。请回答：(1)若限制酶的识别序列和切割位点是GATC，限制酶的识别序列和切割位点是GGATCC，那么在过程中，应用限制酶切割质粒，用限制酶切割抗虫基因。(2)为了保证改造后的质粒进入玉米细胞后不会引起细胞的无限分裂和生长，必须用限制酶去除质粒上和(基因)。(3)将构建的重组 Ti 质粒，导入土壤农杆菌，在选择培养基上进行培养，观
33、察农杆菌在含的培养基中能够生长、在含的培养基中不能生长。(4)过程应用的生物技术主要是，从个体水平检测玉米具有抗虫性状的方法是。tmstmr卡那霉素四环素植物组织培养害虫抗性接种实验法13(2015 新课标全国卷)HIV 属于逆转录病毒，是艾滋病的病原体。回答下列问题：(1)用基因工程方法制备 HIV 的某蛋白(目的蛋白)时，可先提取 HIV 中的，以其作为模板，在的作用下合成，获取该目的蛋白的基因，构建重组表达载体，随后导入受体细胞。(2)从受体细胞中分离纯化出目的蛋白，该蛋白作为抗原注入机体后，刺激机体产生的可与此蛋白结合的相应分泌蛋白是，该分泌蛋白可用于检测受试者血清中的 HIV，检测的
34、原理是。RNA逆转录酶cDNA(或DNA)抗体抗原抗体特异性结合(3)已知某种菌导致的肺炎在健康人群中罕见，但是在艾滋病患者中却多发。引起这种现象的根本原因是 HIV 主要感染和破坏了患者的部分细胞，降低了患者免疫系统的防卫功能。(4)人的免疫系统有癌细胞的功能。艾滋病患者由于免疫功能缺陷，易发生恶性肿瘤。T(或T淋巴)监控和清除【解析】(1)HIV 的遗传物质是 RNA，所以要想获得相应的目的基因，应以 HIV 的 RNA 为模板，在逆转录酶的作用下合成 cDNA(或 DNA)。(2)目的蛋白注入机体后相当于抗原。在抗原的刺激下，机体进行体液免疫，由浆细胞产生相应抗体(分泌蛋白)，由于该抗体
35、能与目的蛋白(抗原)发生特异性结合，所以可通过抗体检测出有无目的蛋白，从而确定体内有无 HIV。(3)HIV 主要攻击人体的 T(或 T 淋巴)细胞，从而降低机体免疫系统的防卫功能。(4)癌细胞在机体中属于抗原，人体的免疫系统能够监控和清除癌细胞。14下面是蛋白质工程操作的基本流程图。请回答下列问题：预期蛋白质功能设计预期蛋白质功能推测应有氨基酸序列 推测相应的脱氧核苷酸序列 生产相应蛋白质(1)蛋白质工程是通过，对进行改造，或制造一种。(2)图中过程的主要依据是每种氨基酸都有其对应的，后者位于分子上，其上的核苷酸序列与基因中的脱氧核苷酸序列之间存在着关系。基因修饰或基因合成现有蛋白质新的蛋白
36、质密码子信使RNA碱基互补配对(3)蛋白质工程中在获得特定的目的基因后，需要通过技术来生产所需要的蛋白质。(4)目前蛋白质工程成功的例子不多，主要原因是。基因工程对大多数蛋白质的高级结构了解还不够【解析】本题考查蛋白质工程的基本原理和操作、蛋白质工程与基因工程的关系等。(1)蛋白质工程是指以蛋白质分子结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活需求。(2)蛋白质工程根据氨基酸序列推测相应的脱氧核苷酸序列，氨基酸与脱氧核苷酸之间的联系枢纽是信使 RNA，信使 RNA 由 DNA 转录，而密码子是信使 RNA 上特
37、定的能决定一个氨基酸的三个相邻的碱基序列。(3)蛋白质工程需要通过基因工程来实现。(4)由于人们现在对大多数蛋白质的高级结构了解还不够，这样就不能对相应基因进行有目的地改造或合成出相应的基因，这是蛋白质工程成功事例不多的主要原因。15“DNA 的粗提取与鉴定”实验中，A、B、C、D、E五个小组除下表中所列处理方法不同外，其他操作步骤均相同，而且正确，但实验结果却不同。组别实验材料提取核物质时加入的溶液去除杂质时加入的溶液DNA 鉴定时加入的试剂A鸡血蒸馏水95%的酒精(25)二苯胺B菜花蒸馏水95%的酒精(冷却)双缩脲C人血浆蒸馏水95%的酒精(冷却)二苯胺D人血细胞2mol/L 的氯化钠0.
38、14mol/L 的氯化钠双缩脲E鸡血蒸馏水95%的酒精(冷却)二苯胺(1)实验材料选择错误的组别是，其原因是。(2)实验步骤(不包括实验材料)均正确，但得不到DNA 的组别是。(3)沸水浴中试管颜色变蓝的组别是；蓝色较淡的是，其原因是。(4)B 组实验不成功的最主要原因是。C、D人的血浆中没有细胞结构，成熟的红细胞中没有细胞核，选用这些材料得不到DNA或得到的DNA很少CA、EA冷却的酒精对DNA的凝集效果较佳，该组使用的是25的酒精菜花细胞在蒸馏水中不能被破坏，得不到DNA(应采用研磨的方法)【解析】(1)在于人的血浆中没有细胞结构，成熟的红细胞没有细胞核，在这些材料中是不能得到 DNA或都很少。(2)血细胞中有少量的白细胞，其中有 DNA，所以只有 C 组人血浆中没有。(3)冷酒精对 DNA 有较好的凝集效果。(4)菜花细胞外有细胞壁起保护作用，在蒸馏水中不会破裂，所以不能得到 DNA。
