课时微练43 基因工程的应用和蛋白质工程(作业课件)-【赢在微点·顶层设计】2025年高中生物学高考一轮总复习（不定项版）

高考复习顶层设计·生物 课时微练(四十三)　基因工程的应用和蛋白质工程 一、选择题:本题共6小题,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的 1.(2024·重庆联考)蛋白质工程是基因工程的延伸,下列关于蛋白质工程的叙述,错误的是(　　) A.通过蛋白质工程改造后的蛋白质的性状不可以遗传 B.蛋白质工程和基因工程都需要构建基因表达载体 C.蛋白质工程需要限制酶、DNA连接酶和载体等工具 D.蛋白质工程经常要建立蛋白质高级结构的三维模型 课时微练(四十三)　基因工程的应用和蛋白质工程 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　蛋白质工程是对基因进行改造或重新合成,然后进行表达,改造后的蛋白质性状能遗传给子代,其需要构建基因表达载体,还需要限制酶、DNA连接酶和载体等工具,A项错误,B、C两项正确;蛋白质工程先要根据预期蛋白质功能设计建立蛋白质高级结构的三维模型,D项正确。 答案　A 课时微练(四十三)　基因工程的应用和蛋白质工程 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 2.(2024·泰安模拟)下列有关基因工程的成果及应用的说法,错误的是 (　　) A.用基因工程方法培育的抗虫植物也能抗病毒 B.基因工程可提高动物的生长速率是由于外源生长激素基因的表达 C.外源基因在乳腺细胞中表达可让哺乳动物批量生产药物 D.基因工程在农业上的应用主要是培育高产、品质优良和具有抗逆性的农作物 课时微练(四十三)　基因工程的应用和蛋白质工程 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　用基因工程方法培育的抗虫植物只能抗虫,不能抗病毒,A项错误;可将外源生长激素基因导入动物细胞内,使该细胞合成、分泌生长激素,提高动物的生长速率,B项正确;转基因生物进入泌乳期后,外源基因在乳腺细胞中可以表达产生相应的基因产物,使哺乳动物本身变为“批量生产药物的工厂”,C项正确;基因工程在农业上的应用主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗逆性的农作物,满足人类的生产生活需要,D项正确。 答案　A 课时微练(四十三)　基因工程的应用和蛋白质工程 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 3.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T⁃DNA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 课时微练(四十三)　基因工程的应用和蛋白质工程 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　Ti质粒的T⁃DNA可以转移到受体细胞中,并且整合到受体细胞染色体的DNA上,根据这一特点,构建表达载体时,应该将目的基因即几丁质酶基因插入到Ti质粒的T⁃DNA上,A项正确;可通过农杆菌转化法将农杆菌导入菊花受体细胞,显微注射法是将目的基因导入动物细胞的方法,B项错误;在分子水平上,可用PCR等技术检测目的基因是否成功导入,C项正确;根据题干信息“几丁质酶基因转入菊花体内,可增强其抗真菌病的能力”,故可用真菌接种实验检测转基因菊花对真菌的抗性程度,D项正确。 答案　B 课时微练(四十三)　基因工程的应用和蛋白质工程 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 4.如图所示为蛋白质工程的基本途径示意图,据图分析,下列叙述错误的是(　　) A.a过程所需原料是核糖核苷酸,b过程所需原料是氨基酸 B.参与c过程的细胞器有核糖体、内质网、高尔基体、线粒体等 C.d过程的主要依据是每种氨基酸都有其对应的密码子 D.通过蛋白质工程可以获得人类需要的蛋白质 课时微练(四十三)　基因工程的应用和蛋白质工程 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　a过程为转录,是合成mRNA的过程,所需的原料是核糖核苷酸,b过程为翻译,所需的原料为氨基酸,A项正确;c过程为多肽的加工与折叠,参与c过程的细胞器有内质网、高尔基体、线粒体等,核糖体是合成多肽的场所,B项错误;d过程为DNA合成,主要依据是每种氨基酸都有其对应的密码子,C项正确;通过蛋白质工程可以获得人类需要的蛋白质,D项正确。 答案　B 课时微练(四十三)　基因工程的应用和蛋白质工程 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 5.(2024·湖北联考)科学家利用基因工程培育出了能产生乙肝病毒蛋白质的西红柿,被称为“西红柿乙肝疫苗”。具体操作是:将乙肝抗原基因M导入农杆菌,然后利用农杆菌将M导入西红柿细胞。实验显示小白鼠连续五周吃这样的西红柿,体内产生了抗乙肝病毒的抗体,下列叙述错误的是(　　) A.实验用PCR技术对M基因进行扩增,需要两种引物 B.含M的重组Ti质粒必须插入到西红柿染色体DNA上 C.即使M在西红柿中成功表达,也要做个体生物学水平鉴定 D.西红柿乙肝疫苗成本相对较低且易于储存 课时微练(四十三)　基因工程的应用和蛋白质工程 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　导入目的基因前需要对其进行扩增,PCR需要两种引物结合M基因的两条链合成相应子链,A项正确;含M的T⁃DNA插入到西红柿染色体DNA上,才能稳定存在和表达,而不是整个Ti质粒,B项错误;即使M在西红柿中成功表达,也要做个体生物学水平鉴定,来确定实际效果,C项正确;西红柿种植容易,成本低且易储存,D项正确。 答案　B 课时微练(四十三)　基因工程的应用和蛋白质工程 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 6.(2024·河北模拟)半乳糖血症是染色体上的一个正常基因突变引起的遗传病,患者体内与半乳糖代谢有关的酶合成异常,不能利用半乳糖,导致半乳糖及其衍生物在肝脏、大脑和血液中大量积累,造成智力低下、肝功能损害、失明等症状,严重的还会死亡。科学实验显示,可将正常基因通过载体导入患者体细胞中,使之产生相关酶,从而使症状减轻或消失。将正常基因通过载体导入患者体细胞是一种基因治疗的手段。下列关于基因治疗的说法正确的是(　　) A.导入的基因可能会破坏其他正常基因 B.该基因治疗过程可以以农杆菌为载体 C.治疗成功的患者后代不会再患此病 D.恶性肿瘤不能采用基因治疗的方法 课时微练(四十三)　基因工程的应用和蛋白质工程 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　外来的基因可能插入其他正常基因中,破坏其功能,A项正确;基因工程中,农杆菌为导入植物细胞常用的载体,导入动物细胞常以修饰过的病毒为载体,B项错误;基因治疗只修正了某些体细胞的基因,生殖细胞中的致病基因并没有改变,后代仍可能患此病,C项错误;利用基因治疗的方法可以将调控基因导入癌细胞,终止癌细胞发展,D项错误。 答案　A 课时微练(四十三)　基因工程的应用和蛋白质工程 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 二、选择题:本题共4小题,在每小题给出的四个选项中,有一个或多个选项符合题目要求 7.下列有关基因工程的叙述,错误的是(　　) A.常将药用蛋白基因和乳腺中特有基因的启动子等重组在一起组成乳腺生物反应器 B.严格选择种植区域可减少转基因作物发生外源基因扩散的可能性 C.将Bt抗虫基因导入棉花体细胞所获得的转基因抗虫棉可将抗虫基因遗传给子代 D.以大肠杆菌为工程菌生产的胰岛素,其结构与人体自身的胰岛素完全相同 课时微练(四十三)　基因工程的应用和蛋白质工程 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　科学家常用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,由这个受精卵发育成的转基因动物在进入泌乳期后,可以通过分泌乳汁来生产所需要的药物,这称为乳腺生物反应器,A项错误;种植转基因作物时严格选择种植区域,可以避免转基因作物扩散到种植区以外,B项正确;将Bt抗虫基因导入棉花体细胞所获得的转基因抗虫棉,因Bt基因插入到了转基因抗虫棉的基因组中,所以转基因抗虫棉体内的Bt 课时微练(四十三)　基因工程的应用和蛋白质工程 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 抗虫基因可以遗传给子代,C项正确;人体自身的胰岛B细胞合成的胰岛素需要经过内质网和高尔基体的加工才具有生物活性,组成大肠杆菌的原核细胞中没有内质网和高尔基体,因此以大肠杆菌为工程菌生产的胰岛素,其结构可能与人体自身的胰岛素不完全相同,D项错误。 答案　AD 课时微练(四十三)　基因工程的应用和蛋白质工程 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 8.将雪花莲凝集素基因(GNA)与尾穗苋凝集素基因(ACA)首尾相接得到融合基因GNA-ACA,将融合基因GNA-ACA与载体(pBI121)结合得到重组载体,再将重组载体导入棉花细胞获得抗蚜虫棉花新品种,如图所示。下列相关叙述正确的是(　　) 课时微练(四十三)　基因工程的应用和蛋白质工程 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 A.获得GNA-ACA融合基因需要用到限制酶BsaBⅠ和DNA连接酶 B.最好用限制酶KpnⅠ和XhoⅠ切割DNA来获得重组载体 C.卡那霉素抗性基因作为标记基因,可将转基因棉花细胞筛选出来 D.GNA-ACA融合基因中游离磷酸基团的数量与pBI121的数量相等 课时微练(四十三)　基因工程的应用和蛋白质工程 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　由题图可知,GNA、ACA都含有限制酶BsaBⅠ的酶切位点,故用限制酶BsaBⅠ和DNA连接酶处理两种基因可获得 GNA-ACA 融合基因,A项正确;用KpnⅠ和XhoⅠ共同处理融合基因和质粒可分别获得两个不同的末端,在DNA连接酶的作用下,将融合基因和载体正向连接,同时也能避免载体和融合基因的自身环化,B项正确;利用含卡那霉素的培养基能筛选出抗卡那霉素的细胞,所以用卡那霉素抗性基因作为标记基因,可将转基因棉花细胞筛选出来,C项正确;GNA-ACA融合基因是链状,有2个游离的磷酸基团,pBI121是环状,有0个游离的磷酸基团,D项错误。 答案　ABC 课时微练(四十三)　基因工程的应用和蛋白质工程 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 9.甲醇酵母菌是基因工程中常用的受体菌,它可以高效表达外源蛋白,但自身蛋白分泌到培养基的较少。研究人员将人的胶原蛋白基因导入甲醇酵母中并成功表达。下列有关叙述正确的是(　　) A.用两种酶分别切割目的基因和质粒,可防止目的基因反向连接和质粒的自身环化 B.常用显微注射法将胶原蛋白基因导入甲醇酵母中 C.与大肠杆菌相比,甲醇酵母作受体菌所表达出的胶原蛋白与人体产生的胶原蛋白结构更相近 D.与其他酵母菌相比,甲醇酵母作受体菌便于表达出的胶原蛋白的分离与纯化 课时微练(四十三)　基因工程的应用和蛋白质工程 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　用两种酶分别切割目的基因和质粒,可防止目的基因反向连接和质粒的自身环化,A项正确;常用Ca2+处理细胞,使其处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态,然后再将重组目的基因导入微生物细胞,B项错误;与大肠杆菌作受体菌相比,甲醇酵母为真核生物,表达出的胶原蛋白经过内质网和高尔基体的加工,所以与人体产生的胶原蛋白结构更相近,C项正确;与其他酵母菌相比,甲醇酵母可以高效表达外源蛋白,但自身蛋白分泌到培养基的较少,便于目的蛋白的分离和纯化,D项正确。 答案　ACD 课时微练(四十三)　基因工程的应用和蛋白质工程 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 10.如图是培育表达出人乳铁蛋白的乳腺生物反应器的技术路线。图中TetR表示四环素抗性基因,AmpR表示氨苄青霉素抗性基因,箭头所示为BamHⅠ、HindⅢ、SmaⅠ三种限制酶的酶切位点。下列相关叙述不正确的是(　　) 课时微练(四十三)　基因工程的应用和蛋白质工程 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 A.要将人乳铁蛋白基因插入载体,需用Hind Ⅲ和BamH Ⅰ限制酶同时酶切载体和目的基因 B.图中能使人乳铁蛋白基因在乳腺细胞中特异性表达的调控序列是复制原点 C.为检测人乳铁蛋白基因是否成功表达,可采用抗原—抗体杂交技术 D.该过程中的早期胚胎一般需要培养至桑葚胚或囊胚阶段再进行胚胎移植 课时微练(四十三)　基因工程的应用和蛋白质工程 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　将人乳铁蛋白基因插入载体,不能破坏目的基因,酶切的载体和目的基因两端露出的末端碱基序列应相同,分析可知,应选用二者共有的限制酶HindⅢ和BamHⅠ切割,A项正确;能使人乳铁蛋白基因在乳腺细胞中特异性表达的调控序列是启动子、终止子等,B项错误;为检测人乳铁蛋白基因是否成功表达,可采用抗原—抗体杂交技术,C项正确;胚胎移植时,早期胚胎一般需要培养至桑葚胚或囊胚阶段再进行移植,D项正确。 答案　B 课时微练(四十三)　基因工程的应用和蛋白质工程 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 三、非选择题 11.在乙肝病毒(HBV)的结构蛋白中,与疫苗有关的主要是HBsAg蛋白, HBsAg基因已在不同的生物体系中成功表达。如图1表示研究人员用农杆菌转化法培育出转基因番茄的过程,用于生产可口服的乙肝病毒疫苗,根据所学知识回答下列问题: 课时微练(四十三)　基因工程的应用和蛋白质工程 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 课时微练(四十三)　基因工程的应用和蛋白质工程 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 (1)可利用PCR技术扩增HBsAg基因片段,PCR需要用到_____________ _____酶,还需要根据HBsAg基因两端已知的序列合成引物,扩增过程中应选择图2中的引物______(填字母)与HBsAg基因片段结合。 耐高温的DNA 聚合 B、C 课时微练(四十三)　基因工程的应用和蛋白质工程 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 (2)基因工程最核心的步骤是___________________,由图1可知,过程①用到的限制酶是_______________,目的基因HBsAg要插入农杆菌Ti质粒的_______中,在培养农杆菌的培养基中添加_________可筛选得到含重组质粒的农杆菌。 (3)将含有HBsAg基因的农杆菌导入番茄细胞时,受损的番茄组织更有利于农杆菌的侵染,其原因是当番茄植株受到损伤时,伤口处的细胞会分泌大量的酚类物质,吸引农杆菌移向这些细胞,HBsAg基因在番茄植 株中遗传信息传递的一般规律为_______________________________ (用流程图表示)。 基因表达载体的构建 Hind Ⅲ和XhoⅠ T⁃DNA 卡那霉素 课时微练(四十三)　基因工程的应用和蛋白质工程 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 (4)转基因番茄的细胞具有全能性,在一定的营养、激素以及无菌、适宜的pH和温度等条件下,可以形成愈伤组织,该过程称为_______,然后通过_______形成试管苗。用该植株结出的番茄果实饲喂小鼠,若在小鼠的血清中检测到_____________,则说明转基因疫苗口服有效。 脱分化 再分化 乙肝病毒抗体 课时微练(四十三)　基因工程的应用和蛋白质工程 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　(1)利用PCR技术扩增目的基因片段时,需要耐高温的DNA聚合酶。DNA聚合酶催化DNA链延伸的方向是5'→3',即从引物的3'端开始催化延伸DNA链,因此要扩增目的基因,应选用题图2中的B和C作为引物。(2)基因工程最核心的步骤是基因表达载体的构建,由题图1可知,含有目的基因的外源DNA分子中含有限制酶HindⅢ、SmaⅠ和XhoⅠ的切割位点,但SmaⅠ的切割位点位于目的基因内部,因此过程①所用的限制酶是HindⅢ和XhoⅠ。目的基因HBsAg要插入农杆菌Ti质粒的T⁃DNA中,用上述两种限制酶切割后会破坏抗四环素基因,但不会破坏 课时微练(四十三)　基因工程的应用和蛋白质工程 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 抗卡那霉素基因,因此在培养农杆菌的培养基中添加卡那霉素可筛选得到含重组质粒的农杆菌。(3)HBsAg基因在番茄植株中遗传信息传递的一般规律见答案。(4)转基因番茄的细胞具有全能性,在一定的营养、激素以及无菌、适宜的pH和温度等条件下,可以形成愈伤组织,该过程称为脱分化,然后通过再分化形成试管苗。用该植株结出的番茄果实饲喂小鼠,若在小鼠的血清中检测到乙肝病毒的抗体,则说明转基因疫苗口服有效。 课时微练(四十三)　基因工程的应用和蛋白质工程 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 12.(科学探究)科研人员研究调控蔗糖转移酶基因(SUC2)的两种蛋白质Snf1和Snf2之间的相互作用的原理如下:真核细胞起始基因转录需要有转录激活因子的参与。酵母转录因子GAL4在结构上是组件式的,由DNA结构功能域(BD)和转录激活结构域(AD)组成。两个结构域分开时不能激活转录,只有当两者空间上接近时,才具有GAL4转录因子活性。BD与基因上游激活序列UAS结合后,激活AD与启动子结合,使启动子下游基因转录。如图1为研究相互作用的X蛋白和Y蛋白的机制模式图。 课时微练(四十三)　基因工程的应用和蛋白质工程 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 课时微练(四十三)　基因工程的应用和蛋白质工程 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 (1)操作中,需要用__________________酶将目的基因分别插入到酵母表达载体中,得到两种融合表达载体(如图2)。酶切时通常选用两种不同的酶,这样做的目的是_______________________________________ __________________。 限制酶和DNA连接 产生不同的末端,保证目的基因按正确的方向 连接;防止自身环化 课时微练(四十三)　基因工程的应用和蛋白质工程 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 35 (2)酵母染色体上能被GAL4激活转录,显示两种蛋白质相互作用的基因称为报告基因。若用AUR1⁃C(抗生素AbA抗性基因)和HIS3(组氨酸合成基因)作为报告基因,那么作为被转化的酵母细胞在抗生素抗性和营养需求上应满足的条件是______________________。转化后需要在添加_____的培养基上培养筛选。除此之外,还要将酵母的GAL4基因敲除,原因是________________________________。 无AbA抗性,组氨酸缺陷 AbA 排除细胞内源转录因子GAL4的影响 课时微练(四十三)　基因工程的应用和蛋白质工程 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 (3)酵母菌的LacZ基因编码产生的β⁃半乳糖苷酶可以分解X⁃gal产生蓝色物质,使菌落呈现蓝色;否则菌落为白色。科研人员采用LacZ作为报告基因,根据上述原理,验证了蛋白质Snf1和Snf2之间存在相互作用。写出实验思路并预期结果和结论。 答案　 (3)实验思路:分别构建BD ⁃Snf1 和AD ⁃Snf2 两种融合表达载体,转化酵母细胞,在添加X⁃gal的固体培养基上培养,观察菌落颜色。预期结果和结论:菌落的颜色既有蓝色又有白色。蓝色的菌落是同时转化了BD ⁃Snf1和AD ⁃Snf2两种融合表达载体的酵母细胞,白色的菌落是单独转化其中一种载体或未转化的酵母细胞。出现蓝色菌落说明蛋白质Snf1和Snf2之间存在相互作用。 课时微练(四十三)　基因工程的应用和蛋白质工程 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　(1)构建基因表达载体时,需要的酶是限制酶和DNA连接酶。为了避免目的基因、质粒的自身环化和目的基因和质粒的反向连接,提高重组质粒的成功率,通常采用两种不同的限制酶进行切割。(2)若用AUR1⁃C(抗生素AbA抗性基因)和HIS3(组氨酸合成基因)作为报告基因,则其相当于标记基因,作用是供重组质粒的筛选,故要求受体酵母菌应是这两个基因的缺陷型,以免干扰重组质粒的筛选,影响报告基因的作用,故作为被转化的酵母细胞在抗生素抗性和营养需求上应满足的条件是无AbA抗性,组氨酸缺陷。转化后需要在添加AbA和缺少组氨酸的培养基上培养筛选。除此之外,为排除细胞内源转录因子GAL4的影 课时微练(四十三)　基因工程的应用和蛋白质工程 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 响,还要将酵母的GAL4基因敲除。(3)根据题干信息,酵母转录因子GAL4在结构上是组件式的,由DNA结构功能域(BD)和转录激活结构域(AD)组成。两个结构域分开时不能激活转录,只有当两者空间上接近时,才具有GAL4转录因子活性。结合题干信息,可知只有蛋白质Snf1和Snf2相互作用时,才能使LacZ基因表达β⁃半乳糖苷酶,分解X⁃gal产生蓝色物质,使菌落呈现蓝色,否则菌落为白色。故本实验应该设置两组进行相互对照,分别构建BD ⁃Snf1和AD ⁃Snf2两种融合表达载体,转化酵母细胞后,在添加X⁃gal的固体培养基上培养,然后分别对菌落的颜色进行鉴定和分析。具体实验思路及预期结果见答案。 课时微练(四十三)　基因工程的应用和蛋白质工程 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 赢在字里行间 本部分内容讲解结束 $$