2022高考生物一轮复习第35讲基因工程课件新人教版

第35讲　基因工程第11单元 素养导读 必备知识固本夯基 一、重组DNA技术的基本工具1.限制性内切核酸酶——“分子手术刀”(1)来源:限制性内切核酸酶又称限制酶,这类酶主要是从中分离纯化出来的。(2)作用及特点①作用:切割双链DNA分子每条链中特定部位的。②特点:具有特异性,能够识别双链DNA分子的特定,并使的磷酸二酯键断开。③结果:产生和。原核生物磷酸二酯键核苷酸序列特定部位黏性末端平末端 名师点睛①将一个基因从DNA分子上切割下来,需要切两处,同时产生4个黏性末端或平末端。②限制酶在识别序列中心轴线两侧切开形成的是黏性末端,而在识别序列中心轴线处切开形成的是平末端。 2.DNA连接酶大肠杆菌黏性末端黏性末端和平末端磷酸二酯键 3.载体(1)作用:将外源基因送入细胞。(2)种类:质粒、、动植物病毒等。(3)质粒作为载体的条件或特点①能在受体细胞中进行;②有一个至多个切割位点,供外源DNA片段(基因)插入其中;③特殊的,便于重组DNA分子的筛选;④对受体细胞无害。噬菌体自我复制限制酶标记基因 二、基因工程的基本操作程序1.基本程序预期表达产物PCR启动子标记农杆菌转化法显微注射插入了目的基因转录出了mRNA抗原—抗体杂交基因 2.利用PCR获取和扩增目的基因(1)原理:DNA复制。(2)过程:变性→→(3)结果:由于延伸后得到的产物又可以作为下一个循环的模板,因而每一次循环后目的基因的量可以增加一倍,即成形式扩增(约为,其中n为扩增循环的次数)。半保留复性延伸指数2n 三、基因工程的应用1.植物基因工程的应用抗虫功能抗病基因优良性状赖氨酸 2.动物基因工程的应用(1)提高动物的生长速率:科学家将基因导入动物体内,以提高动物的生长速率。(2)改善畜产品的品质:科学家将基因导入奶牛基因组,使获得的转基因牛分泌的乳汁中,乳糖的含量大大降低,而其他营养成分不受影响,解决问题。外源生长激素肠乳糖酶乳糖不耐受 3.基因工程在医药卫生领域的应用疫苗激素药用蛋白基因启动子抑制除去免疫排斥反应 4.基因工程在食品工业方面的应用(1)基因工程菌:用基因工程的方法,使得到高效表达的菌类。(2)应用:①生产食品工业用酶、氨基酸和维生素等。②通过工业发酵批量生产凝乳酶、工业用酶等。外源基因 四、蛋白质工程1.天然蛋白质合成途径:基因→表达()→形成具有特定氨基酸序列的多肽链→形成具有的蛋白质→行使生物功能。2.蛋白质工程的基本思路转录和翻译高级结构氨基酸序列mRNA蛋白质(三维结构) 五、实验:DNA粗提取与鉴定DNA与蛋白质2mol/L蓝色研磨液4℃95%白色丝状物2mol/L二苯胺蓝色 概念检测1.判断下列关于基因工程的基本工具的表述是否正确。(1)限制酶只能用于切割目的基因。()(2)每个质粒DNA分子上至少含一个限制酶识别位点。()(3)DNA连接酶能将两碱基通过氢键连接起来。()(4)E.coliDNA连接酶既可连接平末端,又可连接黏性末端。()(5)限制酶也可以识别和切割RNA。()(6)限制性核酸内切酶、DNA连接酶和质粒是基因工程中常用的三种工具酶。()(7)载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选标记基因。()答案(1)×(2)√(3)×(4)×(5)×(6)×(7)× 2.基于基因工程的基本操作程序,判断下列表述是否正确。(1)根据不同的需要,目的基因是不同的,但都是能编码蛋白质的基因。()(2)为培育抗除草剂的作物新品种,导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体。()(3)抗虫基因即使成功地插入植物细胞染色体上也未必能正常表达。()(4)检测目的基因是否成功表达可用抗原—抗体杂交技术。()(5)PCR反应中温度的周期性改变是为了使DNA聚合酶催化不同的反应。()(6)PCR体系中一定要添加从受体细胞中提取的DNA聚合酶。()(7)目的基因导入双子叶植物一般采用农杆菌转化法。()答案(1)×(2)√(3)×(4)×(5)×(6)×(7)× 3.基于基因工程的应用,判断下列表述是否正确。(1)科学家将某些病毒、真菌的抗病基因导入植物中,获得转基因抗病植株。()(2)利用乳腺生物反应器能够获得一些重要的医药产品,如人的血清白蛋白,这是因为将人的血清白蛋白基因导入了动物的乳腺细胞中。()(3)由大肠杆菌工程菌获得人的干扰素后可直接应用。()(4)干扰素是一种具有干扰病毒复制作用的糖蛋白。()(5)用基因工程方法从大肠杆菌和酵母菌细胞内获得的干扰素结构和功能完全相同。()答案(1)√(2)×(3)×(4)√(5)× 4.基于对蛋白质工程的原理及其应用的认识,判断下列表述是否正确。(1)蛋白质工程的目的是改造或合成人类需要的蛋白质。()(2)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为基础。()(3)基因工程在分子水平对基因进行操作,蛋白质工程在分子水平对蛋白质进行操作。()(4)蛋白质工程可以改造酶,提高酶的热稳定性。()(5)蛋白质工程最终要达到的目的是获取编码蛋白质的基因序列信息。()答案(1)√(2)√(3)×(4)√(5)× 5.基于DNA粗提取与鉴定实验的原理和程序,判断下列表述是否正确。(1)DNA不溶于酒精,但某些蛋白质溶于酒精,利用这一原理可初步分离DNA与蛋白质。()(2)DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色,遇甲紫会呈现红色。()(3)DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同。()答案(1)√(2)×(3)√ 核心考点能力提升 考点一基因工程的基本工具合作探究探究1构建基因表达载体时需要选择合适的限制酶切割含有目的基因的DNA片段和载体已知限制性内切核酸酶Ⅰ的识别序列和切点是,限制性内切核酸酶Ⅱ的识别序列和切点是,根据图示讨论下列问题。 (1)请用图示法写出限制性内切核酸酶Ⅰ和限制性内切核酸酶Ⅱ切割后形成黏性末端的过程。提示限制酶Ⅰ:限制酶Ⅱ: (2)切割图示中的目的基因和质粒应选用哪类限制酶?请说明理由。提示限制酶Ⅰ的识别序列包含限制酶Ⅱ的识别序列,因此限制酶Ⅱ也可切割限制酶Ⅰ的位点,故使用限制酶Ⅱ时,可在目的基因两端同时作切割,从而切出“目的基因”,但若使用限制酶Ⅱ切割质粒,会同时破坏质粒中的两个“标记基因”,故只能使用限制酶Ⅰ切割质粒。 探究2质粒作为载体,将目的基因送入细胞,并利用标记基因筛选重组DNA分子在基因工程操作中,真正被用作载体的质粒,都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的。这些质粒上常有特殊的标记基因,便于重组DNA分子的筛选。(1)下图表示四种质粒,其中MunⅠ和EcoRⅠ是两种限制性内切核酸酶,箭头所指部位为限制性内切核酸酶的识别位点,质粒的阴影部分表示标记基因。适于作为载体的质粒是哪一种?并指明理由。 提示适合的质粒是①。由图可知,质粒②上无标记基因,不适合作为载体;质粒③和④的标记基因上都有限制性内切核酸酶的识别位点,使用该酶后将会导致标记基因遭到破坏,故均不宜选作载体。 (2)若利用下图1所示的表达载体获得了甲、乙、丙三种含有目的基因的重组质粒。这三种重组质粒中,不能在宿主细胞中表达目的基因产物的有哪些?试分析不能表达的原因。图1图2提示甲和丙。甲中目的基因插入在启动子的上游,丙中目的基因插入在终止子的下游,二者的目的基因均不能被转录(其他合理答案也可)。 方法技巧选择限制酶的技巧(1)根据目的基因两端的限制酶切点确定限制酶的种类①应选择切点位于目的基因两端的限制酶,如图甲可选择PstⅠ。②不能选择切点位于目的基因内部的限制酶,如图甲不能选择SmaⅠ。③为避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接,也可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒,如图甲也可选择用PstⅠ和EcoRⅠ两种限制酶(但要确保质粒上也有这两种酶的切点)。 (2)根据质粒的特点确定限制酶的种类①所选限制酶要与切割目的基因的限制酶一致,以确保具有相同的黏性末端。②质粒作为载体必须具备标记基因等,所以所选择的限制酶尽量不要破坏这些结构,如图乙中限制酶SmaⅠ会破坏标记基因。 考向突破考向1基因工程中工具酶的作用1.下表为常用的限制性内切核酸酶(限制酶)及其识别序列和切割位点,由此推断以下说法中,正确的是()注:Y表示C或T,R表示A或G。 A.一种限制酶只能识别一种核苷酸序列B.限制酶切割后一定形成黏性末端C.不同的限制酶可以形成相同的黏性末端D.限制酶的切割位点在识别序列内部 答案C解析根据表格内容可以推知,每种限制酶都能识别特定的核苷酸序列,但不一定只能识别一种序列,如限制酶HindⅡ,A项错误;限制酶切割后能形成黏性末端或平末端,如限制酶HindⅡ切割后露出平末端,B项错误;不同的限制酶切割后可能形成相同的黏性末端,如限制酶BamHⅠ和Sau3AⅠ切割后露出的黏性末端相同,C项正确;限制酶的切割位点可以位于识别序列的外侧,如Sau3AⅠ,D项错误。 规律方法限制酶的识别序列和切割末端的判断(1)识别序列的特点:呈现碱基互补对称,无论是奇数个碱基还是偶数个碱基,都可以找到一条中心轴线,中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称重复排列的。(2)判断黏性末端或平末端是否由同一种限制酶切割形成的方法是:将黏性末端或平末端之一旋转180°后,看它们的碱基序列是否完全相同。若相同,则是由同种限制酶切割形成的。 归纳拓展对限制酶和载体切割位点的说明(1)若用于切割载体的限制酶有多个切点,则切割后载体可能丢失含有复制起始点的片段,重组DNA分子进入受体细胞后便不能进行自主复制。(2)切点所处位置必须在载体本身需要的基因片段之外,以避免载体因目的基因的插入而失活。 考向2载体的作用和特点2.下图所示为pBR322质粒,其中Ampr(氨苄青霉素抗性基因)和Tetr(四环素抗性基因)为标记基因,ori为复制原点,其他均为限制酶及其识别位点,并且每种限制酶都只有一个。pBR322质粒是基因工程较常用的运载体。回答下列相关问题。 (1)制备重组质粒,需要限制酶和酶。如制备重组质粒时,使用PvuⅠ切割该质粒,则检测目的基因是否导入受体细胞,需要在培养基中添加。(2)该质粒中的BamHⅠ识别的核苷酸序列及切割位点为,而Sau3AⅠ识别的核苷酸序列只有4个碱基。若BamHⅠ和Sau3AⅠ分别切割DNA所形成的DNA片段能拼接成一条DNA链,则Sau3AⅠ识别的核苷酸序列及切割位点为。该拼接在一起的DNA片段,能否被BamHⅠ识别?。 (3)与图示质粒相比,完整的重组质粒中还应有等三种特殊的DNA片段。将重组质粒导入动、植物细胞的方法分别为。如受体细胞为大肠杆菌,则该菌经钙离子处理后会具备的特性。 答案(1)DNA连接　四环素(2)不一定能(3)启动子、终止子和目的基因　显微注射法、农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法(后者答出一个即可)将外界DNA吸入细胞 【归纳总结】载体上标记基因的作用载体上的标记基因一般是一些抗生素的抗性基因。目的基因要转入的受体细胞没有抵抗相关抗生素的能力。当含有抗生素抗性基因的载体进入受体细胞后,抗性基因在受体细胞内表达,使受体细胞能够抵抗相应抗生素,所以在受体细胞的培养基中加入该种抗生素就可以只保留转入载体的受体细胞,原理如下图所示: 考点二基因工程的操作程序合作探究探究1利用PCR技术可特异性地快速扩增目的基因PCR是多聚酶链式反应的缩写。它是一项根据DNA半保留复制的原理,在体外提供参与DNA复制的各种组分与反应条件,对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技术。结合下列图解,讨论相关问题。 (1)利用PCR技术扩增目的基因需要提供哪些条件?提示需要模板、酶、原料、引物以及反应需要的适宜温度和pH等条件。即以DNA两条链为模板,在热稳定DNA聚合酶的作用下,4种脱氧核苷酸(A、T、C、G)用于合成子链的原料,从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸。反应过程中,缓冲溶液维持反应的pH保持稳定,同时还要保证变性、复性和延伸需要的适宜温度。 (2)什么是引物?一个目的基因(DNA)分子在第3次扩增时,需要几种引物?需要几个引物?提示引物是一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸,作为新子链的合成起点,只能结合在母链的3'端。一个目的基因(DNA)分子在第3次扩增时,需要2种引物;第三次复制是在第二次复制的基础上进行的,第二次复制得到四个DNA分子,共八条链,因此需要8个引物。 归纳总结(1)PCR技术与细胞内DNA复制的比较 (2)PCR扩增过程中的循环图示与规律 注:第三轮循环后,开始出现双链等长的目的基因片段。 探究2构建基因表达载体是基因工程的核心一般用同一种限制酶或能产生相同末端的限制酶切割载体和含有目的基因的DNA片段,再用DNA连接酶把两者连接(如下图)。 (1)构建基因表达载体时往往用两种限制酶分别切割目的基因的两端以及载体,请分析原因。提示①如果用一种限制酶切割,目的基因两侧的末端以及质粒切口的两个末端都是互补的,因此连接时可能会出现载体与载体、目的基因与目的基因、目的基因与载体三种连接情况,而符合要求的只有载体与目的基因的连接。②如果用两种不同的限制酶进行切割就可以有效避免载体与载体以及目的基因与目的基因的连接,提高连接的有效性。 (2)启动子是起始密码子吗?终止子是终止密码子吗?提示启动子是一段有特殊结构的DNA片段,位于基因的上游。它是RNA聚合酶识别、结合的部位。终止子是一段有特殊结构的DNA短片段,位于基因的下游,作用是使转录过程在所需要的地方停止。起始密码子和终止密码子位于mRNA上,分别控制翻译过程的启动和终止。 名师点睛(1)基因工程操作中,只有使用受体生物自身基因的启动子才有利于基因的表达。(2)质粒中的标记基因、目的基因片段中不能含有限制酶的识别序列,防止标记基因和目的基因被限制酶破坏。(3)质粒中限制酶的切割位点应该在启动子和终止子之间,目的基因应插入启动子和终止子之间,以保证目的基因的表达。 考向突破考向1PCR技术的流程和原理1.(2020江苏)如果已知一小段DNA的序列,可采用PCR的方法,简捷地分析出已知序列两侧的序列,具体流程如下图(以EcoRⅠ酶切为例)。 请据图回答问题。(1)步骤Ⅰ用的EcoRⅠ是一种酶,它通过识别特定的切割特定位点。(2)步骤Ⅱ用的DNA连接酶催化相邻核苷酸之间的3'-羟基与5'-磷酸间形成;PCR循环中,升温到95℃是为了获得;TaqDNA聚合酶的作用是催化。(3)若下表所列为已知的DNA序列和设计的一些PCR引物,步骤Ⅲ选用的PCR引物必须是(从引物①②③④中选择,填编号)。 (4)对PCR产物测序,经分析得到了片段F的完整序列。下列DNA单链序列中(虚线处省略了部分核苷酸序列),结果正确的是。 答案(1)限制性内切核酸(或限制)核苷酸序列(2)磷酸二酯键DNA单链　以DNA为模板的DNA链的延伸(3)②④(4)B解析(1)由图可知,EcoRⅠ将DNA分子切出两个黏性末端,可判断EcoRⅠ是一种限制性核酸内切(或限制)酶;限制酶能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列,并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断裂。(2)DNA连接酶催化相邻核苷酸之间的3'-羟基与5'-磷酸间形成磷酸二酯键;PCR扩增DNA的过程包括变性、复性和延伸,高温95℃变性是为了破坏碱基对之间的氢键,获得DNA单链,TaqDNA聚合酶能够催化以DNA为模板的DNA子链沿引物的3'端延伸。 (3)引物是一小段单链DNA,引物5'端的碱基可以与DNA两条链的3'端的碱基进行碱基互补配对,可作为DNA复制的起始点,子链的延伸方向为5'→3'。据题图分析,结合已知序列可知,能与片段F左边配对的引物为④,与右边配对的引物为②,故步骤Ⅲ选用的PCR引物应为②④。(4)对PCR产物测序,得到了片段F的完整序列,由于片段F具有被限制酶EcoRⅠ剪切的黏性末端,EcoRⅠ识别的序列是GAATTC,且在G与A之间切割,所以5'端应该是AATTC,3'端是GAATT,故选B项。 考向2基因工程的基本操作程序2.(2020江苏淮安期中)(多选)SARS病毒表面的S蛋白是主要的病毒抗原,在SARS病人康复后的血清中有抗S蛋白的特异性抗体。研制预防SARS病毒的疫苗简要的操作流程如下,有关叙述正确的是() A.步骤①所代表的反应过程是逆转录B.将大量扩增的S基因直接导入大肠杆菌,也能得到表达的S蛋白C.步骤③和⑤常用的方法分别是农杆菌转化法和显微注射法D.可用DNA分子杂交法检测细胞中是否真正成功表达了病毒S蛋白 答案A解析步骤①所代表的反应过程是以RNA为模板合成DNA的逆转录,A项正确;目的基因需要与运载体连接后才能导入受体细胞,不能直接导入受体细胞,B项错误;将目的基因导入微生物细胞常用Ca2+处理法,将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法,即步骤③和⑤常用的方法分别是Ca2+处理法和显微注射法,C项错误;可用抗原—抗体杂交法检测目的基因是否成功表达,即可用抗原—抗体杂交法检测细胞中是否真正成功表达了病毒S蛋白,D项错误。 考点三基因工程的应用合作探究探究基因工程在农牧、食品及医药等行业的广泛应用改善了人类的生活品质对微生物或动植物的细胞进行基因改造,使它们能够生产药物,是目前基因工程取得实际应用成果非常多的领域。实例1干扰素是治疗癌症的药物,成分是一种糖蛋白,它必须从血液中提取,每升人血液只能提取0.05μg,所以价格昂贵。现在美国加利福尼亚的基因公司用下图的方式生产干扰素。 实例2动物乳腺生物反应器是一项利用转基因动物的乳腺代替传统的生物发酵,进行大规模生产可供治疗人类疾病或用于保健的活性蛋白质的现代生物技术。目前科学家已在牛和羊等动物的乳腺生物反应器中表达出了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素等重要药品。(1)干扰素是糖蛋白,科学家用基因工程的方法分别从大肠杆菌及酵母菌细胞内获得的干扰素,二者的生物活性是否相同?提示大肠杆菌是原核生物,只有核糖体,没有其他细胞器,酵母菌是真核细胞,细胞内含有内质网、高尔基体等多种细胞器,可对蛋白质进行加工处理,因此这两种干扰素的活性不同。 (2)利用动物乳腺生物反应器生产药物有什么优点与缺陷?提示优点是产量高、质量好、成本低、易提取。缺陷是该方法必须培育雌性动物,利用其乳腺分泌乳汁获取药物,因此受动物性别限制。(3)与一般的转基因动物的操作过程相比,用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程有什么要求?提示构建基因表达载体时,使用的启动子必须是乳腺蛋白基因的启动子才能保证目的基因在乳腺细胞中表达。 归纳总结乳腺生物反应器(1)乳腺(房)生物反应器:科学家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,通过显微注射的方法导入哺乳动物的受精卵中,然后,将受精卵送入母体内,使其生长发育成转基因动物。转基因动物进入泌乳期后,可以通过分泌的乳汁来生产所需要的药品,因而称为乳腺生物反应器或乳房生物反应器。 (2)过程(如图所示) 考向突破考向基因工程的原理和流程(2020全国Ⅲ)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中需要使用的工具酶有。步骤②和③所代表的操作分别是和。步骤④称为。(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。(3)一般来说,在同一动物个体中,乳腺上皮细胞与膀胱上皮细胞的细胞核中染色体DNA所含的遗传信息(填“相同”或“不同”),原因是。(4)从上述流程可知,制备生物反应器涉及胚胎工程,胚胎工程中所用到的主要技术有(答出2点即可)。 答案(1)限制性内切核酸酶、DNA连接酶　显微注射　体外培养　胚胎移植(2)性别、年龄(3)相同　两种上皮细胞都是体细胞,且来源于同一个受精卵(4)体外受精、胚胎移植 解析(1)题图中步骤①是构建基因表达载体,构建基因表达载体需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶。将目的基因导入动物细胞的方法是显微注射法。体外受精形成的受精卵需在体外培养至早期胚胎,才能进行胚胎移植。(2)乳腺生物反应器仅能在雌性动物体上获得,且受年龄(发育时期)限制,而膀胱生物反应器的获得不受性别、年龄等的限制。(3)同一动物个体的乳腺上皮细胞和膀胱上皮细胞是由同一个受精卵通过细胞分裂、分化而来的,所以这两种细胞的细胞核中染色体DNA所含的遗传信息相同。(4)胚胎工程所用到的主要技术有体外受精、胚胎移植、胚胎的早期培养和胚胎分割等。 考点四蛋白质工程合作探究探究利用蛋白质工程改造现有蛋白质,或制造新的蛋白质,以满足人类生产和生活的需要蛋白质工程已成为研究蛋白质结构和功能的重要手段,并将广泛应用于医药和其他工农业生产中。资料1:在正常人体内,血液中胰岛素的含量通常在进食后30~60min就达到高峰。而目前使用的胰岛素制剂,注射120min后才出现高峰。通过实验证明,胰岛素在低浓度(小于10-9mol/L)时主要以单体形式存在,在高浓度时(大于10-9mol/L)以二聚体的形式存在,从而延长了胰岛素从注射部位进入血液所需的时间。 资料2:人胰岛素由A链和B链构成,其中B链的第20—29位氨基酸是胰岛素分子相互作用形成多聚体的关键区域,若使B28位脯氨酸替换为天门冬氨酸或者将它与B29位的赖氨酸交换位置,即可有效抑制胰岛素的聚合。(1)如果生产速效型胰岛素,能否直接对天然胰岛素进行改造?提示任何一种天然蛋白质都是由基因编码的,改造了基因即对蛋白质进行了改造,而且可以遗传下去。如果对蛋白质直接改造,即使改造成功,被改造的蛋白质还是无法遗传的。对基因进行改造比对蛋白质直接改造要容易操作,难度要小得多。因此不能直接对胰岛素进行改造,而是对胰岛素基因进行改造。 (2)蛋白质工程操作程序的基本思路与基因工程有什么不同?提示基因工程是按照中心法则进行的:基因→表达(转录和翻译)→形成具有特定氨基酸序列的多肽链→形成具有高级结构的蛋白质→行使生物功能,基本上是生产出自然界已有的蛋白质。蛋白质工程却与之相反:从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→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→获得所需要的蛋白质。 (3)假如设计生产速效胰岛素,你能否设计出利用大肠杆菌生产胰岛素的流程?提示从人体内分离和纯化胰岛素,测定胰岛素分子中氨基酸的序列→将胰岛素高度纯化,利用技术手段了解胰岛素的空间结构→根据胰岛素结构与功能之间的关系,改变基因的碱基序列,将B28位改为赖氨酸,B29位改为脯氨酸,或使B28位脯氨酸替换为天门冬氨酸→合成目的基因→构建基因表达载体→导入大肠杆菌→产生速效型胰岛素。 考向突破考向考查蛋白质工程的原理和应用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,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:。(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。 答案(1)氨基酸序列(或结构)(2)PP1DNA和RNA(或遗传物质)DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白质(或转录、逆转录、翻译)(3)设计蛋白质的结构　推测氨基酸序列　功能解析(1)由题干信息可知,改造蛋白质的功能可通过改变蛋白质的结构实现。(2)依据蛋白质工程的定义及题中信息可知,获得P1基因的途径有修饰现有(P)基因或合成新(P1)基因。中心法则的全部内容包括DNA的复制、RNA的复制、转录、逆转录和翻译。(3)蛋白质工程的基本途径:从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相应的脱氧核苷酸序列。通过蛋白质工程合成的蛋白质还需要进行生物活性的鉴定即功能鉴定,看其是否能满足人们的需求。 考点五DNA的粗提取与鉴定合作探究探究利用生物大分子在物理和化学性质方面的差异可以粗提取DNA对于DNA的粗提取而言,就是要利用DNA与RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面的差异提取DNA,去除杂质。下面是提取和鉴定DNA的基本步骤。 (1)研磨洋葱时加入的研磨液有什么作用?为什么要求充分研磨?提示加入研磨液有利于DNA的释放;研磨不充分会使细胞核内的DNA释放不完全,提取的DNA量变少,影响实验结果,导致看不到丝状沉淀物、用二苯胺鉴定不显示蓝色等。(2)上清液中加入预冷的酒精溶液有何作用?为什么要求玻璃棒沿着一个方向搅拌?提示DNA不溶于酒精,加入预冷的酒精溶液有利于DNA的析出。预冷的酒精溶液具有以下优点:一是抑制核酸水解酶活性,防止DNA降解;二是降低分子运动,易于形成沉淀析出;三是低温有利于增加DNA分子柔韧性,减少断裂。玻璃棒沿着一个方向搅拌可防止丝状DNA破碎,可以完整地缠在玻璃棒上。 考向突破考向考查DNA粗提取与鉴定的过程和原理(2019江苏)下列关于DNA粗提取与鉴定的叙述,错误的是()A.用同样方法从等体积兔血和鸡血中提取的DNA量相近B.DNA析出过程中,搅拌操作要轻柔以防DNA断裂C.预冷的乙醇可用来进一步纯化粗提的DNAD.用二苯胺试剂鉴定DNA需要进行水浴加热 您好，谢谢观看！ 答案A解析兔是哺乳动物,哺乳动物成熟的红细胞无细胞核,因此不能提取到DNA,A项错误;DNA析出时搅拌操作要轻柔以防DNA断裂,B项正确;DNA不溶于酒精溶液,95%的冷酒精凝集效果最佳,C项正确;鉴定DNA时,需要将二苯胺试剂加入含DNA的溶液中并进行水浴加热,D项正确。