资源简介

【注意】字体安装之后
必须要重启PPT，字体
（适用于字体种类较少的情况） 才能显示出来。
找到压缩包中 鼠标左键双击 双击后，选择左上角的“安装”
的字体文件夹 字体文件
【注意】字体安装之后
也必须重启PPT。
（适用于字体种类较多的情况）
找到压缩包中 打开后有较多字体安装包，Ctrl+A全选 将字体文件包粘贴到：C盘 >
的字体文件夹 windows文件夹 > fonts文件夹
（Mac系统的安装与windows系统类似，仅提供路径）
找到压缩包中的字体文件夹 应用窗口中打开“字体册”
鼠标左键双击字体文件 界面左上方点击“+”
双击后，选择左上角的“安装” 选中要安装的字体，点击“打开”
【注意】Mac系统与Windows系统一样，都需要重启PPT，字体才能显示出来。
“明明自己电脑上安装成功了，播放也正常的，但拿去教室
电脑上播放，字体又变得乱七八糟！”
老师们自己电脑上安装成功了，代表安装在自己电脑上的C盘
（一般情况下），但如果教室电脑上没有安装过PPT内所用的
特殊字体，在打开PPT时，会出现字体不一或缺失的情况。
把字体文件复制粘贴到教室电脑上的 C盘> windows > fonts文件夹里即可。
在教室电脑上找到压 打开后框选中字体 将字体文件包粘贴到：C盘 >
缩包中的字体文件夹 包，Ctrl+C复制 windows文件夹 > fonts文件夹
【注意】转图片后，图
片会自动对齐页面正中
在自己的电脑上将有特殊字体的可编辑文字转化成图片即可。 心，需自己移动到原位
选中含有特殊字体的可编 Ctrl+V粘贴，点击右下角 点击“粘贴选项” 下右边
辑文字框，Ctrl+X剪切 图标 的图标，选择粘贴为图片
“下载了字体，安装也成功了，电脑也重启了，但PPT内却
找不到这款字体了？！”
一般这种情况出现在有多种字重的情况（例：阿里巴巴普惠
体），部分字体隐藏了。字重：可以理解为改款字体的不同粗细呈现
最直接的方法是 完毕后，
打开PPT，直接搜索字体+字重。
前提是确保完成一下操作：①字体安装后重启PPT； ②把这款字体整个系列（全部字重）都已下载(共43张PPT)
基因工程的应用和蛋白质工程
选择性必修三
<第七课时>
高考生物
焦聚高考
考点 高考考情具体分析
基因工程的应用
蛋白质工程
(2024江苏卷）(2024天津卷)(2024江卷)
(2024河北卷）(2023海南卷)(2023天卷)
(2023北京卷）
(2024天津卷）(2023辽宁卷）(2022湖南卷)(2022重庆卷)
内容索引
考点一
基因工程的应用
考点二
蛋白质工程
一、基因工程在农牧业方面的应用
【考点一】 基因工程的应用
转基因抗虫植物
方法：从某些生物中分离出具有抗虫基因，将它导入作物中培育出具有抗虫性。
实例：转基因抗虫棉花、玉米、大豆、水稻、马铃薯
方法：将某些病毒、真菌等的抗病基因导入植物，培育出转基因抗病植物。
实例：转基因抗病毒甜椒、番木瓜、烟草
转基因抗病植物
一、基因工程在农牧业方面的应用
【考点一】 基因工程的应用
转基因抗除草剂植物
方法：将降解或抵抗某种除草剂的基因导入作物，可培育出抗除草剂的作物品种。
实例：转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等
方法1：将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物中，可以提高这种氨基酸的含量。
改良植物的品质
方法2：将与植物花青素代谢相关的基因导入矮牵牛中，使它呈现出自然界没有的颜色变异，大大提高了它的观赏价值。
一、基因工程在农牧业方面的应用
【考点一】 基因工程的应用
提高动物的生长速率
方法：将外源生长激素基因导入动物体内，以提高动物的生长速率。
实例：转基因鲤鱼
改善畜产品品质
方法：将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组。
实例：转基因牛(乳汁中乳糖的含量大大降低)
二、基因工程在医药卫生领域的应用
【考点一】 基因工程的应用
1、对微生物或动植物的细胞进行基因改造生产药物
常见药物类型：细胞因子、抗体、疫苗和激素等。
应用：可以用来预防和治疗人类肿瘤、心血管疾病、传染病、糖尿病和类风湿关节炎等。
实例：我国生产的重组人干扰素（具有干扰病毒复制作用的糖蛋白）、血小板生成素、促红细胞生成素和粒细胞集落刺激因子等基因工程药物均已投放市场。
二、基因工程在医药卫生领域的应用
【考点一】 基因工程的应用
2、让转基因哺乳动物批量生产药物
实例：乳腺（乳房）生物反应器（牛、山羊）
过程
药用蛋白基因
乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件
基因表达载体
受精卵
早期胚胎
转基因动物
药物
显微注射
早期胚胎培养
胚胎移植
泌乳期分泌
乳汁
二、基因工程在医药卫生领域的应用
【考点一】 基因工程的应用
①为什么将药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起？
让药用蛋白基因只在乳腺细胞中特异性表达。
②药用蛋白基因存在于转基因动物的哪些细胞中？
几乎所有细胞。
③研制膀胱生物反应器时，应如何处理目的基因？
将目的基因与膀胱上皮细胞中特异表达的基因的启动子重组。
二、基因工程在医药卫生领域的应用
【考点一】 基因工程的应用
④乳腺生物反应器与膀胱生物反应器比较
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，乳腺生物反应器
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。
二、基因工程在医药卫生领域的应用
【考点一】 基因工程的应用
3、用转基因动物作为器官移植供体
①供体动物：猪
a. 猪的内脏构造、大小、血管分布与人极为相似
b. 猪体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒远远少于灵长类动物
②存在难题：存在免疫排斥反应。
③解决办法：将供体基因组导入某种基因调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因，再结合克隆技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。
三、基因工程在食品工业方面的应用
【考点一】 基因工程的应用
利用基因工程菌，除了可以生产药物，还能生产食品工业用酶、氨基酸和维生素等。
将编码牛凝乳酶的基因导入大肠杆菌、黑曲霉、酵母菌的基因组中，再通过工业发酵批量生产凝乳酶。
加工转化糖浆需要淀粉酶，加工烘烤食物要用到脂酶。也都可以通过构建基因工程菌，然后用发酵技术大量生产。
三、基因工程在食品工业方面的应用
【考点一】 基因工程的应用
乳腺生物反应器与工程菌的比较
比较内容 乳腺生物反应器 工程菌
含义
基因表达
让外源基因在哺乳动物的乳腺中特异表达，利用动物的乳腺组织生产药物蛋白
合成的药物蛋白与天然蛋白相同
指用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的微生物
细菌合成的药物蛋白可能没有活性
三、基因工程在食品工业方面的应用
【考点一】 基因工程的应用
比较内容 乳腺生物反应器 工程菌
受体细胞
目的基因导入方式
生产条件
药物提取
动物受精卵
不需要严格灭菌，温度等外界条件对其影响不大
微生物细胞
需要严格灭菌，严格控制工程菌所需的温度、pH、营养物质浓度等外界条件
显微注射法
Ca2＋处理法
从动物乳汁中提取
从微生物细胞或其培养液中提取
对点练习
【考点一】 基因工程的应用
1．（2024·湖南娄底·模拟预测）人干扰素（IFN）是机体免疫细胞产生的一类细胞因子。用白细胞生产干扰素时，每个细胞最多只能产生100～1000个干扰素分子，而用基因工程技术改造的大肠杆菌发酵生产（原理如图），在1～2天内每个菌体能产生20万个干扰素分子。天然的干扰素在体外保存相当困难，如果将干扰素分子上的一个半胱氨酸变为丝氨酸，在一定条件下可以延长保存时间。下列说法正确的是（ ）
A．基因工程核心步骤需要的工具酶有DNA聚合酶、限制酶、DNA连接酶，其作用部位都是磷酸二酯键
B．将重组质粒导入大肠杆菌常用显微注射技术
C．酵母菌或大肠杆菌都可作受体菌，二者生产的干扰素在结构上没有区别
D．为延长保存时间，对干扰素进行改造，需通过改造干扰素基因来实现
D
对点练习
【考点一】 基因工程的应用
对点练习
【考点一】 基因工程的应用
2．（2024·江苏·模拟预测）苏云金杆菌是一种细菌，它能产生使棉铃虫死亡的杀虫蛋白，这种杀虫蛋白对人和牲畜无任何毒害作用。科学家将苏云金杆菌的杀虫蛋白基因转入棉花细胞，获得了能产生杀虫蛋白的抗虫棉，提高了棉花的产量。下列相关叙述不正确的是（ ）
A．苏云金杆菌有成形的细胞核
B．抗虫棉的培育使用了转基因技术
C．苏云金杆菌是单细胞生物
D．该方法能减少农药对环境的污染
A
对点练习
【考点一】 基因工程的应用
3．（2024·江苏盐城·模拟预测）常见的启动子可分为三类：组成型启动子，驱动基因在所有细胞、组织和器官中持续表达；组织特异型启动子，调控基因只在某些特定的部位中表达；诱导型启动子，通常在光、盐等信号作用下，使目的基因的转录水平有所提高。下列相关叙述错误的是（ ）
A．细胞分化与组织特异型启动子的调控和组成型启动子均有关
B．膀胱生物反应器的构建需要将目的基因连接在诱导型启动子的下游
C．真核生物细胞中，一般一个启动子只能启动一个基因的转录
D．强启动子可使基因高水平表达，启动子的强弱主要取决于其与RNA聚合酶的亲和性
B
一、蛋白质工程崛起的缘由
【考点二】蛋白质工程
基因工程原则上只能生产自然界已存在的蛋白质(天然蛋白质)
天然蛋白质不一定完全符合人类生产和生活的需要
需要对天然蛋白进行改造产生更符合人类需要的蛋白质
实质：将一种生物的基因转移到另一种生物体内，使后者可以产生它原本不能产生的蛋白质，进而表现出新性状。
结构和功能符合特定物种生存的需要
蛋白质工程崛起
二、蛋白质工程的概念
【考点二】蛋白质工程
蛋白质工程：以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过改造或合成基因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。
基础：蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系
手段：改造或合成基因
目的：改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。
与基因工程的关系：在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程
三、蛋白质工程的基本原理
【考点二】蛋白质工程
1.蛋白质工程的目标：根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行设计改造。
2.蛋白质工程的实质：通过改造或合成基因，来定向改造现有蛋白质或制造新的蛋白质。
思考：为什么蛋白质工程改造基因而不是直接改造蛋白质？
①蛋白质的高级结构十分复杂，直接改造蛋白质操作难度大
②蛋白质是由基因编码的，改造了基因可以间接改造蛋白质
③基因可以遗传，蛋白质无法遗传
三、蛋白质工程的基本原理
【考点二】蛋白质工程
3.天然蛋白质的合成过程
DNA
复制
转录
逆转录
翻译
肽链
折叠等
具有空间结构的蛋白质
表达生物特有的功能或性状
DNA
复制
三、蛋白质工程的基本原理
【考点二】蛋白质工程
4、蛋白质工程的基本思路
找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列（基因）或合成新的基因
4
获得所需要的蛋白质
5
推测应有的氨基酸序列
3
设计预期的蛋白质结构
2
从预期的蛋白质功能出发
1
三、蛋白质工程的基本原理
【考点二】蛋白质工程
4、蛋白质工程的基本思路
生物功能
预期功能
设计
行使
推测
折叠
改造或合成
翻译
转录
蛋白质（三维结构）
mRNA
多肽链
目的基因
三、蛋白质工程的基本原理
【考点二】蛋白质工程
项目 蛋白质工程 基因工程
区别 起点
过程
实质
结果
联系 预期蛋白质功能
目的基因
预期蛋白质功能→设计蛋白质结构→推测氨基酸序列→推测脱氧核苷酸序列→合成DNA→表达出蛋白质
获取目的基因→构建基因表达载体→导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定
通过改造相应的基因达到对蛋白质进行改造的目的
基因重组
可以创造出自然界不存在的蛋白质
生产自然界已存在的蛋白质
①蛋白质工程获得目的基因后，需要通过基因工程获得预期蛋白质
②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
三、蛋白质工程的基本原理
【考点二】蛋白质工程
基因工程与蛋白质工程的辨别
看基因
是否合成新的基因
蛋白质工程
是否对原有基因进行改造
蛋白质工程
基因工程
是
否
是
否
看蛋白质
是否为天然蛋白质
是
否
蛋白质工程
基因工程
四、蛋白质工程的应用
【考点二】蛋白质工程
(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。
药物
丝氨酸
酶的性能
四、蛋白质工程的应用
【考点二】蛋白质工程
(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。
光合作用
对点练习
【考点二】蛋白质工程
4．（2024·贵州六盘水·模拟预测）中国科学家研发的全球领先AI蛋白质生成大模型NewOrigin（中文名“达尔文”）能通过AI学习蛋白质中氨基酸序列和蛋白质功能间的对应关系合成新的蛋白质，为蛋白质工程发展提供了新方向。下列叙述错误的是（　　）
B
A．蛋白质工程需从预期蛋白质的功能出发
B．蛋白质工程需改变蛋白质分子中全部氨基酸序列
C．蛋白质工程最终必须通过改造或合成基因来完成
D．AI可帮助人们高效地设计出自然界没有的蛋白质
对点练习
【考点二】蛋白质工程
5．（2024·辽宁丹东·二模）利用AI（人工智能）破解蛋白质结构和功能之谜，建立蛋白质数据库，并在此基础上进行蛋白质结构设计和优化，会给未来蛋白质工程的发展带来翻天覆地的变化。关于该技术的实施下列说法错误的是（ ）
C
A．用AI预测新型蛋白质的基因结构应依据中心法则原理
B．可以通过改造或合成基因来获得AI设计的蛋白质
C．根据设计的某种蛋白质的氨基酸序列推理的基因序列中包含启动子和终止子
D．用蛋白质的氨基酸序列推测的RNA编码序列有多种可能，原因是密码子具有简并性
对点练习
【考点二】蛋白质工程
6．（2024·福建三明·三模）水蛭是我国的传统中药材，主要药理成分水蛭素为水蛭蛋白中重要成分之一，具有良好的抗凝血作用。科研人员拟通过蛋白质工程改造水蛭素结构，提高其抗凝血活性。将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后，分析水解产物中的肽含量及其抗凝血活性，结果如图所示。下列叙述错误的是（ ）
A
A．水蛭蛋白经两种酶处理后水解产物的抗凝血活性差异主要与其肽含量有关
B．酶甲处理使水蛭素抗凝血活性提高的可能原因是使其有活性的结构域部位暴露
C．要获得水蛭素的基因，可以从水蛭细胞中提取mRNA，经逆转录获得目的基因
D．上述实验目的是了解水蛭素蛋白中影响抗凝血活性的部分以设计蛋白质三维结构
对点练习
【考点二】蛋白质工程
真题演练
【考点二】蛋白质工程
1．（2024·江西·高考真题）γ-氨基丁酸在医药等领域有重要的应用价值。利用L-谷氨酸脱羧酶（GadB）催化L-谷氨酸脱羧是高效生产γ-氨基丁酸的重要途径之一。研究人员采用如图方法将酿酒酵母S的L-谷氨酸脱羧酶基因（gadB）导入生产菌株E．coliA，构建了以L-谷氨酸钠为底物高效生产γ-氨基丁酸的菌株E．coliB。下列叙述正确的是（ ）
D
A．上图表明，可以从酿酒酵母S中分离得到目的基因gadB
B．E．coliB发酵生产γ-氨基丁酸时，L-谷氨酸钠的作用是供能
C．E．coliA和E．coliB都能高效降解γ-氨基丁酸
D．可以用其他酶替代NcoⅠ和KpnⅠ构建重组质粒
真题演练
【考点二】蛋白质工程
真题演练
【考点二】蛋白质工程
2．（2024·天津·高考真题）胰岛素的研发走过了：动物提取—化学合成—重组胰岛素—生产胰岛素类似物生产等历程。有关叙述错误的是（ ）
C
A．动物体内胰岛素由胰岛B细胞合成并胞吐出细胞
B．氨基酸是化学合成胰岛素的原料
C．用大肠杆菌和乳腺生物反应器生产胰岛素需相同的启动子
D．利用蛋白质工程可生产速效胰岛素等胰岛素类似物
真题演练
【考点二】蛋白质工程
3．（2022·重庆·高考真题）将人胰岛素A链上1个天冬氨酸替换为甘氨酸，B链末端增加2个精氨酸，可制备出一种人工长效胰岛素。下列关于该胰岛素的叙述，错误的是（ ）
A
A．进入人体后需经高尔基体加工
B．比人胰岛素多了2个肽键
C．与人胰岛素有相同的靶细胞
D．可通过基因工程方法生产
真题演练
【考点二】蛋白质工程
4．（2023·湖南·高考真题）盐碱胁迫下植物应激反应产生的H2O2对细胞有毒害作用。禾本科农作物AT1蛋白通过调节细胞膜上PIP2s蛋白磷酸化水平，影响H2O2的跨膜转运，如图所示。下列叙述错误的是（ ）
B
A．细胞膜上PIP2s蛋白高磷酸化水平是其提高H2O2外排能力所必需的
B．PIP2s蛋白磷酸化被抑制，促进H2O2外排，从而减轻其对细胞的毒害
C．敲除AT1基因或降低其表达可提高禾本科农作物的耐盐碱能力
D．从特殊物种中发掘逆境胁迫相关基因是改良农作物抗逆性的有效途径
真题演练
【考点二】蛋白质工程
真题演练
【考点二】蛋白质工程
5．（2024·河北·高考真题）新城疫病毒可引起家禽急性败血性传染病，我国科学家将该病毒相关基因改造为r2HN，使其在水稻胚乳特异表达，制备获得r2HN疫苗，并对其免疫效果进行了检测。
回答下列问题：
(1)实验所用载体的部分结构及其限制酶识别位点如图1所示。其中GtP为启动子，若使r2HN仅在水稻胚乳表达，GtP应为_____启动子。Nos为终止子，其作用为____。r2HN基因内部不含载体的限制酶识别位点。因此，可选择限制酶____和____对r2HN基因与载体进行酶切，用于表达载体的构建。
真题演练
【考点二】蛋白质工程
真题演练
【考点二】蛋白质工程
(2)利用____方法将r2HN基因导入水稻愈伤组织。为检测r2HN表达情况，可通过PCR技术检测 _____ ，通过 ____ 技术检测是否翻译出r2HN蛋白。
(3)获得转基因植株后，通常选择单一位点插入目的基因的植株进行研究。此类植株自交一代后，r2HN纯合体植株的占比为____ 。选择纯合体进行后续研究的原因是 ____ 。
(4)制备r2HN疫苗后，为研究其免疫效果，对实验组鸡进行接种，对照组注射疫苗溶剂。检测两组鸡体内抗新城疫病毒抗体水平和特异应答的细胞（细胞毒性T细胞）水平，结果如图2所示。据此分析，获得的r2HN疫苗能够成功激活鸡的____ 免疫和 ____免疫。
(5)利用水稻作为生物反应器生产r2HN疫苗的优点是 _______ 。（答出两点即可）
真题演练
【考点二】蛋白质工程
真题演练
【考点二】蛋白质工程
【答案】(1) 在胚乳中特异性表达的 终止转录 HindIII EcoRI
(2) 农杆菌转化 r2HNmRNA 抗原抗体杂交
(3) 1/4 纯合体自交后代不发生性状分离
(4) 体液 细胞
(5)不受性别的限制、可大量种植、成本低、安全性高

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