第10单元 小单元3 第2课时 基因工程的应用和蛋白质工程及生物技术的安全性与伦理问题-【金版教程】2025年高考生物一轮复习解决方案全书word（新教材，多选版）

金版教程 高考科学复习解决方案 生物学(经典多选版) 第课时　基因工程的应用和蛋白质工程及 生物技术的安全性与伦理问题 [内容标准细化]　1.举例说明基因工程在农牧、食品及医药等行业的广泛应用改善了人类的生活品质。2.举例说明依据人类需要对原有蛋白质结构进行基因改造、生产目标蛋白的过程。3.举例说出日常生活中的转基因产品。4.探讨转基因技术在应用过程中带来的影响。5.举例说出生殖性克隆人面临的伦理问题。6.分析说明我国为什么不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验。7.举例说明历史上生物武器对人类造成了严重的威胁与伤害。8.认同我国反对生物武器及其技术和设备的扩散。 课前5 min检测 1．人的血清白蛋白在临床上需求量很大。科学家培育出一种转基因山羊，其膀胱上皮细胞可以合成人的血清白蛋白并分泌到尿液中。下列叙述正确的是(　　) A．可从人体成熟的红细胞中获取血清白蛋白基因 B．应选用膀胱上皮细胞作为目的基因的受体细胞 C．人的血清白蛋白基因只存在于转基因山羊的膀胱上皮细胞中 D．转基因山羊将人的血清白蛋白分泌到尿液中有利于该蛋白的收集 答案　D 解析　人体成熟的红细胞细胞核退化消失，细胞中无DNA，无基因，A错误；应选用受精卵作为目的基因的受体细胞，以培育得到转基因山羊，B错误；由于体细胞都由有丝分裂而来，遗传物质没有改变，因此转基因山羊所有体细胞均含有人的血清白蛋白基因(红细胞在成熟前也有)，C错误。 2．快速、准确地确定蛋白质的三维空间结构，一直是生命科学领域的研究热点和难点。人工智能程序AlphaFold 2对大部分蛋白质结构的预测极为精准，接近真实的蛋白质结构，达到了人类利用冷冻电镜等复杂仪器观察预测的水平。下列相关叙述不正确的是(　　) A．蛋白质的氨基酸序列是预测其空间结构的重要基础 B．预测、设计并制造新蛋白质的技术属于蛋白质工程 C．结构预测能帮助揭示蛋白质分子间相互作用的机制 D．依据新蛋白质的氨基酸序列能推出唯一的基因序列 答案　D 解析　一个氨基酸的密码子可能有多个，因此依据新蛋白质的氨基酸序列能推出多个基因序列，D错误。 3．2017年，某国批准了首例使用细胞核移植技术培育“三亲婴儿”的申请。其培育过程可选用如图技术路线。据图分析，下列叙述错误的是(　　) A．“三亲婴儿”的出生属于有性生殖 B．“三亲婴儿”同时拥有父亲、母亲及卵母细胞捐献者的部分基因 C．使用该技术，母亲细胞质中的致病基因不会传递给后代 D．该技术可避免母亲的色盲基因传递给后代 答案　D 解析　由图可知，“三亲婴儿”的培育需要采用体外受精技术，属于有性生殖，A正确；图中“三亲婴儿”是经过核移植和体外受精产生的，其细胞核基因一半来自父亲，一半来自母亲，细胞质基因来自卵母细胞捐献者，故“三亲婴儿”同时拥有父亲、母亲及卵母细胞捐献者的部分基因，B正确；母亲卵母细胞取核去质，故该技术可避免母亲细胞质中的致病基因传递给后代，C正确；色盲基因位于X染色体上，属于核基因，故该技术不可以避免母亲的色盲基因传递给后代，D错误。 知识自主梳理 一　基因工程的应用 1．基因工程在农牧业方面的应用 (1)培育转基因抗虫植物、转基因抗病植物、转基因抗除草剂植物。 (2)改良植物的品质：改良植物的营养价值、观赏价值等。 (3)提高动物的生长速率、改善畜产品品质。 2．基因工程在医药卫生领域的应用 (1)基因工程在医药领域的应用 ①利用微生物或动植物细胞生产药物：生产出细胞因子、抗体、疫苗、激素等基因工程药物。 ②转基因哺乳动物批量生产药物：将药用蛋白基因和乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起，制成乳腺生物反应器从而获得抗凝血酶、血清白蛋白等医药产品。 ③转基因动物做器官移植的供体(设想)：a.导入某种调节因子，抑制抗原决定基因的表达；b.设法除去抗原决定基因。 (2)基因工程药物的作用 可以用来预防和治疗人类肿瘤、心血管疾病、传染病、糖尿病、类风湿关节炎等疾病。 3．基因工程在食品工业方面的应用 (1)应用：可以利用基因工程菌生产食品工业用酶、氨基酸和维生素等。 (2)基因工程技术生产的工业用酶的优点 相比从天然产物中提取的酶，用基因工程技术获得的工业用酶的纯度更高，而且它的生产成本显著降低，生产效率较高。 4．基因工程在其他方面的应用 (1)培育出可以降解多种污染物的“超级细菌”来处理环境污染。 (2)利用经过基因改造的微生物生产能源等。 二　蛋白质工程的原理和应用 1．蛋白质工程的概念：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。 2．蛋白质工程与基因工程的比较 项目 蛋白质工程 基因工程 区别 过程 预期的蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到并改变相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 筛选获取目的基因→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 生产自然界中没有的蛋白质 生产自然界中已有的蛋白质 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 3.应用 应用领域 应用 医药工业 研发药物 其他工业 改进酶的性能或开发新的工业用酶 农业 改造某些参与调控光合作用的酶，以提高植物光合作用的效率；设计优良微生物农药 蛋白质工程通过对基因操作来实现对天然蛋白质的改造的原因： (1)蛋白质具有十分复杂的空间结构，基因的结构相对简单，容易改造。 (2)改造后的基因可以遗传给下一代，被改造的蛋白质无法遗传。 三　生物技术的安全性与伦理问题 1．转基因成果 领域 成果 微生物方面 ①减少啤酒酵母双乙酰的生成，缩短啤酒的发酵周期； ②构建高产、优质的基因工程菌来生产氨基酸； ③用基因工程菌生产药物 转基因动物方面 ①培育生长迅速、营养品质优良的转基因家禽、家畜； ②培育抵抗相应病毒的动物新品种； ③建立某些人类疾病的转基因动物模型 转基因植物方面 培育具有抗虫、抗病、抗除草剂和耐储藏等新性状的作物 2.转基因产品的安全性 (1)争论焦点：在转基因食品的安全性等方面发生激烈的争论。 (2)正确态度：理性看待转基因技术要以完备的相关科学知识为基础，即清晰地了解转基因技术的原理和操作规程；看到人们的观点受到许多复杂的政治、经济和文化等因素的影响；要靠确凿的证据和严谨的逻辑进行思考和辩论。 (3)我国方针：研究上要大胆，坚持自主创新；推广上要慎重，做到确保安全；管理上要严格，坚持依法监管。 3．关注生殖性克隆人 (1)治疗性克隆与生殖性克隆 治疗性克隆 生殖性克隆 区别 目的 治疗疾病 用于生育、获得人的复制品 产物 细胞、组织、器官 新个体 联系 都属于无性生殖；遗传信息不变 (2)中国政府态度：中国不反对治疗性克隆，反对生殖性克隆。 (3)比较试管婴儿技术与设计试管婴儿技术 ①过程区别：设计试管婴儿比试管婴儿多出的过程是上图中的遗传学诊断。 ②应用不同：试管婴儿主要解决不孕夫妇的生育问题，而设计试管婴儿主要用于白血病、贫血症等疾病的治疗。 ③相同点：两者都是体外受精，并进行体外早期胚胎培养，都要经过胚胎移植，都属于有性生殖。 4．禁止生物武器 (1)生物武器的种类：致病菌类、病毒类、生化毒剂类等。 (2)中国政府的态度：在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器，并反对生物武器及其技术和设备的扩散。 典例精研精练 题型一　基因工程的应用 1．(2023·长沙市质检)红细胞生成素(EPO)是体内促进红细胞生成的一种激素物质，是当今最成功的基因工程药物，可用于治疗肾衰性贫血等疾病。由于天然EPO来源极为有限，目前临床使用的红细胞生成素主要来自基因工程技术生产的重组人红细胞生成素(rhEPO)。其简要生产流程如图，下列相关叙述正确的是(　　) A．过程①用到的工具酶有DNA聚合酶、限制酶和DNA连接酶 B．构建的重组表达载体中终止子的作用是终止翻译过程 C．检测重组细胞是否表达出rhEPO常用抗原—抗体杂交技术 D．用乳腺生物反应器生产EPO可将人EPO基因导入哺乳动物体细胞获得 答案　C 解析　过程①构建基因表达载体，需用限制酶切割目的基因和载体，并用DNA连接酶连接，该过程无需DNA聚合酶参与，A错误；检测重组细胞是否表达出rhEPO，可利用抗原—抗体特异性结合的原理，采用抗原—抗体杂交技术检测，C正确；采用细胞培养生产EPO成本比较高，可以采用乳腺生物反应器，将基因表达载体转入雌性哺乳动物受精卵中，使EPO基因在转基因动物的乳腺细胞中表达，通过分泌的乳汁来生产EPO，目前还不能直接用高度分化的体细胞克隆哺乳动物，D错误。 2．(多选)(2024·安徽蚌埠阶段练习)利用基因工程技术生产人胰岛素时，构建重组质粒的过程如图所示，该方法获得的胰岛素分子因容易发生聚合而影响效果。下列说法不正确的是(　　) A．为避免目的基因任意连接和载体自身环化，应选用SmaⅠ、PstⅠ两种酶对它们进行处理 B．基因表达载体除目的基因、标记基因外，还必须有起始密码子和终止密码子等 C．利用乳腺生物反应器生产人胰岛素时，应选用哺乳动物的乳腺细胞为受体细胞 D．可利用蛋白质工程技术直接对胰岛素分子进行改造，使其功能更符合人类的要求 答案　BCD 解析　限制酶AluⅠ的切割位点位于目的基因上，因此不能用该酶进行切割；若只用PstⅠ切割会导致目的基因和载体自身环化或反向连接，因此构建重组质粒时，应选用限制酶SmaⅠ、PstⅠ处理目的基因和载体，A正确；基因表达载体的组成包括目的基因、标记基因、启动子、终止子、复制原点等，B错误；利用乳腺生物反应器生产人胰岛素，应选用受精卵为受体细胞，C错误。 题型二　蛋白质工程的原理和应用 3．胰岛素可用于治疗糖尿病，但胰岛素注射后易在皮下堆积，需较长时间才能进入血液，进入血液后又易被分解，因此治疗效果受到影响。下图是新的速效胰岛素的生产过程，有关叙述错误的是(　　) A．新的胰岛素的预期功能是构建新胰岛素模型的主要依据 B．新的胰岛素生产过程中不涉及中心法则 C．若用大肠杆菌生产新的胰岛素，常用Ca2＋处理大肠杆菌 D．新的胰岛素功能的发挥必须依赖于蛋白质正确的高级结构 答案　B 4．β­葡聚糖酶是一种在酒类、饲料等行业中具有重要用途的工业用酶。为提高β­葡聚糖酶的催化活性，科学家将其第20位、117位和165位赖氨酸突变为丝氨酸。下列有关叙述错误的是(　　) A．改造后的β­葡聚糖酶的耐酸碱能力增强 B．改造后的β­葡聚糖酶空间结构发生了改变 C．对β­葡聚糖酶结构的改造属于蛋白质工程 D．可通过DNA分子测序法检测突变是否成功 答案　A 解析　根据题干信息不能得出改造后的β­葡聚糖酶的耐酸碱能力增强，A错误。 题型三　生物技术的安全性与伦理问题 5．治疗性克隆的一般流程是把患者(供体)体细胞移植到去核卵母细胞中形成重构胚，再把重构胚体外培养到囊胚，然后从中分离出ES细胞，并诱导ES细胞定向分化为所需的特定细胞类型用于移植。下列说法错误的是(　　) A．供体细胞注入去核卵母细胞后还需诱导融合 B．ES细胞在核遗传上和供体细胞相同 C．治疗性克隆是治疗遗传病的根本措施 D．治疗性克隆可解决器官移植时的免疫排斥问题 答案　C 6．(多选)(2024·辽宁铁岭高三期末)转基因作物的推广种植，大幅提高了粮食产量，取得了巨大的经济效益和生态效益；硕果累累的转基因作物相关研究在带给人们喜悦的同时，也促使人们关注转基因作物的安全性问题。下列有关转基因作物安全性的叙述，正确的是(　　) A．抗性基因可能会随花粉传播到田间近缘野生植物体内，造成基因污染 B．转入抗性基因的植物可能成为“入侵物种”，影响生态系统的稳定性 C．大面积种植转基因抗虫棉，有可能会导致棉铃虫群体中相关抗性基因频率增加 D．只要目的基因来自自然界，培育出的转基因植物就不会有安全性问题 答案　ABC 课时作业 一、单项选择题(每题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的) 1．科学家对北极比目鱼的抗冻蛋白基因的结构已经非常明确，将其转入番茄后，使番茄的耐寒能力大大提高。下列有关叙述错误的是(　　) A．以抗冻蛋白基因的mRNA作为模板进行PCR扩增，可获得大量的目的基因 B．抗冻蛋白基因首端可以构建受低温因素影响的诱导型启动子 C．该抗冻蛋白基因结构已知且功能清晰，能进行较为有效的筛选 D．鱼和番茄的基因能拼接成功说明二者的DNA分子空间结构是相同的 答案　A 解析　以抗冻蛋白基因作为模板进行PCR扩增，可获得大量的目的基因，A错误；启动子是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，抗冻蛋白基因首端可以构建受低温因素影响的诱导型启动子，B正确。 2．(2023·福建泉州模拟)中华鲟是地球上最古老的脊椎动物，被称为“活化石”。研究者试图通过蛋白质工程改造中华鲟体内的某些蛋白质，使其更加适应现在的水域环境，以下说法错误的是(　　) A．该工程可以定向改变蛋白质分子的结构 B．改造蛋白质是通过改造基因结构而实现的 C．改造后的中华鲟和现有中华鲟仍是同一物种 D．改造后的中华鲟的后代不具有改造的蛋白质 答案　D 解析　蛋白质工程改造的是基因，基因可以遗传给子代，因此改造后的中华鲟的后代也具有改造的蛋白质，D错误。 3．生物安全是指与生物有关的各种因素对社会、经济、人类健康以及生态环境所产生的危害或潜在风险。下列相关叙述错误的是(　　) A．消除生物武器威胁、防止生物武器扩散是生物安全防控的重要方面 B．由于技术问题，生殖性克隆可能孕育出有严重生理缺陷的克隆动物 C．针对转基因技术的应用，我国的方针是研究上要大胆，推广上要慎重 D．可通过基因组编辑技术对基因进行敲除、插入等，来设计完美试管婴儿 答案　D 4．(2024·北京西城模拟)科学家从转基因羊的羊奶中提取到治疗血栓性疾病的特效药——组织纤溶酶原激活剂(tPA)。获得转基因羊的过程中，以下操作非必要的是(　　) A．将tPA基因与羊乳腺特异表达启动子重组 B．将表达载体显微注射到羊受精卵中 C．将羊受精卵的核注入去核的卵母细胞中 D．将体外培养的胚胎移植到羊的子宫内 答案　C 解析　由于启动子具有物种特异性，故需将tPA基因与羊乳腺特异表达启动子重组，A不符合题意；将目的基因导入动物细胞一般采用显微注射法，用受精卵作为受体细胞，B不符合题意；目的基因导入羊受精卵后可直接进行体外早期胚胎培养，无需将受精卵的核注入去核的卵母细胞中，C符合题意；早期培养的胚胎需要进行胚胎移植，移植到羊的子宫内，D不符合题意。 5．几丁质是许多真菌细胞壁的重要成分，几丁质酶可催化其水解。将几丁质酶基因转入菊花体内，可增强其抗真菌病的能力。下列有关叙述错误的是(　　) A．将几丁质酶基因插入Ti质粒的T­DNA上构建表达载体 B．可通过显微注射法将农杆菌导入菊花受体细胞 C．可用PCR等技术检测目的基因是否成功导入 D．可用真菌接种实验检测转基因菊花对真菌的抗性程度 答案　B 解析　可通过农杆菌转化法将农杆菌导入菊花受体细胞，显微注射法是用于将目的基因导入动物细胞的方法，B错误。 6．(2024·湖南永州高三期中)葡萄糖异构酶在工业上应用广泛，科学家将其第138位甘氨酸替换为脯氨酸后，其最适温度提高了10 ℃左右。下列相关叙述正确的是(　　) A．蛋白质功能是由氨基酸的种类和数量决定 B．改造蛋白质结构可通过改造基因结构实现 C．蛋白质工程不可以定向改变蛋白质的结构 D．酶最适温度提高是因为脯氨酸比甘氨酸更耐热 答案　B 解析　改造蛋白质结构可通过改造编码蛋白质的基因结构实现，B正确；蛋白质工程可以获得特定功能的蛋白质，因此可以定向改变蛋白质的结构，C错误；酶最适温度提高是因为酶的空间结构发生改变，D错误。 二、多项选择题(每题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求) 7．(2024·海淀模拟改编)为利用链霉菌生产药物A，研究者构建重组DNA并导入链霉菌。重组DNA含启动子P、药物A基因和Neo基因(卡那霉素抗性基因)。培养和筛选过程如下图所示。 下列叙述正确的是(　　) A．导入成功的链霉菌细胞内可能发生基因重组 B．诱变处理可能会使培养液中的链霉菌产生不同突变 C．卡那霉素抗性强弱可反映药物A基因的表达量 D．生产药物A最适合选用培养基b上的菌株 答案　ABC 解析　重组DNA含启动子P、药物A基因和Neo基因(卡那霉素抗性基因)，导入受体细胞中，目的基因会插入到受体细胞的基因组中，发生的可遗传变异类型为基因重组，A正确；药物A基因和Neo基因(卡那霉素抗性基因)共用一个启动子，二者共表达，所以卡那霉素抗性强弱可反映药物A基因的表达量，C正确；诱变处理后把菌液稀释后涂布，在含不同浓度卡那霉素的培养基上各接种等量同一稀释度的培养液，应该选择含卡那霉素浓度最高的培养基上所长出的菌落，其生产药物A的能力也较强，D错误。 8．下列有关利用乳腺生物反应器与微生物生产药物的叙述，正确的是(　　) A．前者可在乳汁中提取药物，后者可在细胞中提取 B．两者都是基因工程在医药卫生领域的应用 C．前者合成的蛋白质可加工成熟，后者合成的蛋白质一般不能加工成熟 D．微生物的基因结构与人体的基因结构不同 答案　ABCD 9．(2024·朝阳期末)如图是培育“试管婴儿”的主要过程。2012年中国首例“设计试管婴儿”诞生，该女婴出生的目的是挽救其患有重度致命贫血病的姐姐。 下列叙述错误的是(　　) A．“设计试管婴儿”需在②时进行遗传学诊断 B．“试管婴儿”“设计试管婴儿”均属有性生殖 C．“设计试管婴儿”的技术属于“治疗性克隆” D．该女婴造血干细胞不能挽救其他贫血病患者 答案　CD 解析　该女婴的姐姐患有严重贫血，为避免该女婴携带致病基因，需在胚胎移植之前取囊胚期的滋养层细胞进行遗传学诊断，A正确；据图可知试管婴儿的获得需要进行体外受精，为有性生殖，B正确；一般来说，克隆技术为无性生殖，而试管婴儿为有性生殖，C错误；异体之间若配型成功，造血干细胞也是可以移植的，D错误。 三、非选择题 10．(2023·北京市通州区高三摸底考试)人感染乳头瘤病毒(HPV)可诱发宫颈癌等恶性肿瘤，疫苗是预防宫颈癌的主要手段，科研人员针对HPV疫苗的研发做了如下研究。 (1)为构建重组疫苗，如图1所示，科研人员将含有HPV病毒衣壳蛋白L1基因的DNA片段用________酶和________酶酶切后，构建重组质粒，导入大肠杆菌。用添加________________的培养基筛选，对长出的单菌落提取质粒，利用________技术鉴定导入的质粒是否含有L1基因。 (2)大肠杆菌表达产物衣壳蛋白L1经纯化，加佐剂SA04吸附后，二者共同被免疫系统识别加工，发挥免疫作用，吸附后制成疫苗用于预防HPV，与传统灭活疫苗相比，这样的重组疫苗更安全又有效，其主要原因是__________________________________。 (3)为评价SA04疫苗佐剂能否提高疫苗的免疫效果，科研人员将L1及L1经SA04佐剂吸附后分别注射于小鼠体内，然后在第7、14、21、28天测定相应抗体的相对含量，结果如图2所示。 ①实验结果表明__________________________________________________。 ②请指出本实验方案存在的缺陷并改进实验方案：________________________________。 答案　(1)BamHⅠ　HindⅢ　氨苄青霉素　PCR(或核酸分子杂交或核酸分子测序) (2)衣壳蛋白L1无核酸，无侵染能力，但有抗原特性，可刺激机体产生抗体和记忆细胞 (3)①SA04疫苗佐剂能提高抗体含量从而提高疫苗免疫效果 ②缺少对照组；增加单独SA04佐剂处理的对照组 解析　(2)重组疫苗含有L1基因，能表达衣壳蛋白L1，加佐剂SA04吸附后，二者共同被免疫系统识别加工，发挥免疫作用，由于衣壳蛋白L1无核酸，无侵染能力，但有抗原特性，可刺激机体产生抗体和记忆细胞，因此与传统灭活疫苗相比，这样的重组疫苗更安全又有效。 (3)①结果如图2所示，相同时间时，相比L1组以及无L1、SA04组(空白对照组)，L1＋SA04组的抗体含量都更多，说明SA04疫苗佐剂能提高抗体含量从而提高疫苗免疫效果。②由题干和图可知，本实验只做了加L1，无L1、SA04，L1＋SA04三组实验，由于L1＋SA04组是两者的混合，缺少单独SA04佐剂处理的对照组，实验不严谨，故本实验需要改进的是增加单独SA04佐剂处理的对照组，然后在第7、14、21、28天测定相应抗体的相对含量。 11．(2024·福建八市联考)目前，工厂化水解淀粉需在高温条件下进行，因此研发具有自主产权的耐热性α­淀粉酶并实现大规模生产，对我国淀粉深加工产业的发展具有重要意义。为了实现α­淀粉酶的高效表达和分泌，我国科研人员以芽孢杆菌构建工程菌开展研究(注：信号肽是一段能够引导目标蛋白质分泌到细胞外的肽链)。回答下列问题： (1)在高温环境中，科研人员在某细菌中发现一种α­淀粉酶S1(AmyS1)，为了获得具有更高的热稳定性和催化效率的α­淀粉酶S2(AmyS2)，科研人员对其进行了如下改造：从预期的AmyS2功能出发→____________________→推测目标蛋白的________序列→人工合成AmyS2基因→将获得的基因导入芽孢杆菌生产AmyS2。与蛋白质工程技术相比，基因工程的缺点是_______________________。 (2)获取AmyS2基因后，构建基因表达载体C的过程如图1所示，据图可知，技术路线是___________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________(写出具体使用的限制酶)。与质粒B相比，在工业生产中使用导入质粒C的工程菌生产α­淀粉酶的优势是________________________________________________________。 (3)为检测获得的α­淀粉酶的特性，科研人员进行相关研究实验，结果如图2和图3所示。在工厂化生产中，利用该酶水解淀粉时，应设置的温度是________，原因是____________________________________________________。 (4)研究发现，芽孢杆菌体内的bp基因会表达出一种胞外蛋白酶，导致胞外α­淀粉酶被降解。科研人员利用基因编辑技术敲除芽孢杆菌的bp基因，构建能高效表达α­淀粉酶的工程菌。利用PCR技术可以检测bp基因是否被成功敲除，请简述实验设计思路：_____________________________________________________。 答案　(1)设计目标蛋白的结构　氨基酸　原则上只能生产自然界中已存在的蛋白质 (2)先用限制酶NdeⅠ和EcoRⅠ分别切割含目的基因的DNA片段、质粒A，用DNA连接酶将其连接成质粒B；然后用限制酶MluⅠ和Eco52Ⅰ分别切割质粒B、含信号肽基因的DNA片段，用DNA连接酶将其连接成质粒C　芽孢杆菌可以将α­淀粉酶分泌到细胞外，便于从培养液中提取产物 (3)90 ℃　α­淀粉酶在90 ℃时相对酶活性和热稳定性均较高 (4)提取工程菌的DNA，加入根据bp基因的一段已知序列设计的引物进行PCR，检测是否有扩增产物 解析　(2)若用BamHⅠ酶进行切割，会导致AmyS2基因结构被破坏，选择NdeⅠ和EcoRⅠ既不会破坏AmyS2基因，也能避免AmyS2基因片段反向连接及质粒自身环化等问题。根据质粒C的结构(AmyS2基因内部有BamHⅠ酶切位点)以及信号肽基因上的酶切位点可知，将质粒B与信号肽基因构建成质粒C，应选择的限制酶是MluⅠ和Eco52Ⅰ。与质粒B相比，导入质粒C的工程菌含有信号肽基因，据题干信息可知，信号肽是一段能够引导目标蛋白质分泌到细胞外的肽链，因此利用该工程菌生产α­淀粉酶的优势是芽孢杆菌可以将α­淀粉酶分泌到细胞外，便于从培养液中提取产物。 (3)分析图2和图3可知，利用该酶水解淀粉时，应设置的温度是90 ℃，因为在该温度下，α­淀粉酶的相对酶活性和热稳定性均较高，催化反应的能力较强。 12．据报道，科研人员通过基因转移技术，从根本上治愈了实验小鼠所患的1型糖尿病，这种技术把选定的X基因输入胰腺，这些基因随后得到整合并促使消化系统和其他类型的细胞制造胰岛素，请回答下列问题： (1)在基因工程中，X基因被称为________，利用PCR技术扩增X基因的前提是需要有一段已知的该基因的碱基序列，用于合成________，在扩增过程中需加入______________________________酶。 (2)目的基因能在不同生物体内正常表达，这说明________________________________________________。 (3)将X基因导入小鼠体内之前，需要操作的核心步骤是________________，所需的酶是__________________________________________。 (4)若对患1型糖尿病的小鼠进行转基因技术治疗后(经检测X基因已成功导入胰腺细胞)，发现并未治愈其病症，可能的原因是________________________________________(至少答出2点)。 答案　(1)目的基因　引物　耐高温的DNA聚合(Taq DNA聚合) (2)整个生物界共用一套密码子 (3)基因表达载体的构建　限制酶、DNA连接酶 (4)X基因的转录过程存在障碍；X基因的翻译过程存在障碍；胰岛素前体物质加工存在障碍(合理即可，至少答出2点) 18 学科网（北京）股份有限公司 $$