2012高三生物总复习教案第47讲蛋白质工程

2012高三生物总复习教案第47讲蛋白质工程教学案【考纲要求】考纲要求具体内容（4）蛋白质工程（5）DNA的粗提取和鉴定ⅡI实验内容(2)从动物组织、植物器官中粗提取DNA的基本操作步骤与DNA鉴定操作过程实验与探究能力【考点分析】考点试卷类型越型DNA分子的提取与鉴定2007·江苏·生物选择题2008·江苏·生物选择题2008·全国·理综选择题2009·安徽·生物选择题2009·广东·理基选择题2009·上海·理综选择题【考点预测】从近几年的高考试题看，考点主要集中在考查基因工程的基本工具、操作程序、DNA分子的提取与鉴定上。基因工程的工具和步骤仍是本专题的重点内答，今年高考命题可能会从以下几个方面展开：1．基因工程的基本工具。2．基本操作程序的四个步骤。3．基因工程的应用等知识点。本专题内容侧重考查学生现代科学技术方面的知识应用能力，主要要是以填空题的形式呈现。【知识梳理】一、蛋白质工程的崛起二、DAN的粗提取和鉴定【重点解析】考点一蛋白质工程1．基本原理(1)目标：根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行分子设计。(2)基本途径：蛋白质工程的基本途径：预期的蛋白质功能一设计预期的蛋白质结构一推测应有的氨基酸序列一找出相对应的脱氧核苷酸序列。天然蛋白质合成的过程(按照中心法则进行)：基因一表达(转录和翻译)一形成氨基酸序列的多肽链一形成具有高级结构的蛋白质一行使生物功能。2.蛋白质工程与基因工程的区别蛋白质工程基因工程过程预期的蛋白质功能一设计预期的蛋白质结构一推测应有的氨基酸序列一找出相对应的脱氧核苷酸序列。获取目的基因一基因表达载体的构建一将目的基因导人受体细胞一目的基因的检测与鉴定。区别实质定向改造或生产人类所需蛋白质定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需要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。因为对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质，必须通过基因修饰或基因合成实现。例1.胰岛素可以用于治疗糖尿病，但是胰岛素被注射到人体后，会堆积在皮下，要经过较长的时间才能进人血液，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，请据图回答有关问题：(1)构建新的蛋白质模型是蛋白质工程的关键，图中构建新的胰岛素模型的主要依据是。(2)通过DNA合成形成的新基因应与结合后转移到中才能得到准确表达。(3)若要利用大肠杆菌生产速效胰岛素，需用到的生物工程有、和发酵工程。(4)图解中从新的胰岛素模型到新的胰岛素基因的基本思路是什么?解析：(1)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预期胰岛素即速效胰岛素的功能。(2)合成的目的基因应与载体构建成基因表达载体后导入受体细胞中才能得以表达。(3)利用蛋白质工程生产自然界原本不存在的新的胰岛素，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其基因中的脱氧核苷酸序列，再人工合成新的胰岛素基因，形成目的基因。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茵，所以还需要进行发酵，因此该过程涉及蛋白质工程、基因工程和发酵工程。(4)由新的蛋白质模型到构建新的基因，其基本设计思路是根据新的蛋白质中氨基酸的序列，推测出其基因中的脱氧核苷酸序列。然后用DNA合成仪直接合成出新的基因。答案：(1)蛋白质的预期功能(2)载体大肠杆菌等受体细胞(3)蛋白质工程基因工程(4)根据新的胰岛素中氨基酸的序列，推测出其基因中的脱氧核苷酸序列，然后利用DNA合成仪来合成出新的胰岛素基因。考点二DNA的粗提取和鉴定1．实验原理(1)DNA在NaCl溶液中的溶解度随NaCl浓度的不同而不同。当NaCI的浓度为0．14mol／L时，DI',4A的溶解度最低。利用这一原理，可使溶解在NaCl溶液中的DNA析出。(2)DNA不溶于酒精溶液，但是细胞中的其他许多物质溶于酒精溶液。利用这一原理，可以进一步提取含杂质较少的DNA。(3)DNA遇二苯胺(沸水浴)会染成蓝色；DNA还有遇甲基绿溶液被染成蓝绿色的特性。上述两种方法均可用于鉴定DNA的存在。2．方法步骤制备鸡血细胞液一提取细胞核物质一溶解DNA一析出DNA并滤取----DNA的再溶解一提取较纯净的DNA----DNA分子的鉴定3.DNA粗提取和鉴定中的规律总结1．次加蒸馏水①加到鸡血细胞液，使血细胞吸水胀裂；②加到含DNA的2mol／LNaCl溶液，使DNA析出。2.次使用纱布①过滤血细胞破裂液，提取细胞核物质(DNA在滤液中)；②过滤0．14mol／LNaCl溶液，析出DNA(DNA在黏稠物中)；③过滤溶液有DNA的2mol／L的NaCl溶液(DNA在滤液中)。3．3次使用NaCl溶液①加2mol／LNaCI溶液，溶解提取的细胞核物质；②加0．14mol／LNaCl溶液使DNA析出；③加2mol／LNaCl溶液，溶解滤取的DNA黏稠物。例2下列关于蛋白质工程的说法，正确的是A．蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作B．蛋白质工程能产生出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子c．对蛋白质的改造是通过直接改造相应的mRNA来实现的D．蛋白质工程的流程和天然蛋白质合成的过程是相同的解析：蛋白质工程是对基因进行修饰或基因合成，对现有的蛋白质进行改造，或产生新的蛋白质。蛋白质工程的流程是：从预期蛋白质的功能出发一设计预期的蛋白质结构一推测应有的氨基酸序列一找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因)；天然蛋白质的合成过程是：基因表达(转录和翻译)一形成氨基酸序列的多肽链一形成具有高级结构的蛋白质一行使生物功能。答案：B【实战训练】（09安徽卷）1．2008年诺贝尔化学奖授予了“发现和发展了水母绿色荧光蛋白“的三位科学家。将绿色荧光蛋白基因的片段与目的基因连接起来组成一个融合基因，再将该融合基因转入真核生物细胞内，表达出的蛋白质就会带有绿色荧光。绿色荧光蛋白在该研究中的主要作用是A．追踪目的基因在细胞内的复制过程B．追踪目的基因插入到染色体上的位置C．追踪目的基因编码的蛋白质在细胞内的分布D．追踪目的基因编码的蛋白质的空间结构答案：C解析：将绿色荧光蛋白基因的片段与目的基因连接起来组成一个融合基因，将该融合基因转入真核生物细胞内，表达出的蛋白质带有绿色荧光，从而可以追踪目的基因编码的蛋白质在细胞内的分布。故C正确。（09广东理基）2．钱永健先生因在研究绿色荧光蛋白方面的杰出成就而获2008年诺贝尔奖。在某种生物中检测不到绿色荧光，将水母绿色荧光蛋白基因转入该生物体内后，结果可以检测到绿色荧光。由此可知A．该生物的基因型是杂合的B．该生物与水母有很近的亲缘关系C．绿色荧光蛋白基因在该生物体内得到了表达D．改变绿色荧光蛋白基因的1个核苷酸对，就不能检测到绿色荧光答案：C解析：某种生物中检测不到绿色荧光，将水母绿色荧光蛋白基因转入该生物体内后，结果可以检测到绿色荧光，说明绿色荧光蛋白基因在该生物体内得到了表达。（09上海理综卷）3．科学家运用基因工程技术将人胰岛素基因与大肠杆菌的质粒DNA分子重组，并且在大肠杆菌体内获得成功表达。图示a处为胰岛素基因与大肠杆菌质粒DNA结合的位置，它们彼此能结合的依据是A．基因自由组合定律B．半保留复制原则C．基因分离定律D．碱基互补配对原则答案：D解析：本题考查基因工程的相关知识，重组质粒依据的是粘性末端的碱基互补配对原则。【名师点拨】蛋白质工程与基因工程的区别1．蛋白质工程就是根据蛋白质的精细结构与功能之间的关系，利用基因工程的手段，按照人类自身的需要，定向地改造天然的蛋白质，甚至创造新的、自然界本不存在的、具有优良特性的蛋白质分子。蛋白质工程自诞生之日起，就与基因工程密不可分。2．基因工程是通过基因操作把外源基因转入适当的生物体内，并在其中进行表达，它的产品还是该基因编码的天然存在的蛋白质。3．蛋白质工程则更进一步。它可以根据对分子预先设计的方案，通过对天然蛋白质的基因进行改造，来实现对它所编码的蛋白质，进行改造。因此，它的产品已不再是天然的蛋白质，而是经过改造的、具有了人类所需要的优点的蛋白质。天然蛋白质都是通过漫长的进化过程而形成的，而蛋白质工程对天然蛋白质的改造，好比是在实验室里加快了进化的进程。4．蛋白质工程的重点在于对已存在的蛋白质进行分子改造，改造的对象是编码蛋白质的DNA序列。5．对基因进行改造的蛋白质可以遗传下去，而直接改造的蛋白质却不能遗传。