课下巩固精练卷(51) 基因工程的应用与蛋白质工程(Word练习)-【正禾一本通】2025年高考生物高三一轮总复习高效讲义（人教版2019 单选版）

[课下巩固精练卷(五十一)]__基因工程的应用与蛋白质工程__________ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 知识点 较易题 中档题 较难题 基因工程的应用 1、2 5、6 10 蛋白质工程的 原理和应用 3、4 7、8、9 11 (非选择题) 一、选择题：本题共10小题，每小题5分，共50分。每小题只有一个选项符合题目要求。 1.科学家运用基因工程技术，将人血清白蛋白基因导入山羊的受精卵中，培育出羊乳腺生物反应器，使羊乳汁中含有血清白蛋白。以下相关叙述正确的是(　　) A.该转基因羊中的血清白蛋白基因只存在于乳腺细胞中 B.可用显微注射技术将含有目的基因的表达载体导入羊的乳腺细胞中 C.血清白蛋白基因需要与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件进行重组 D.利用乳腺生物反应器生产药物不受性别和生殖期的限制 解析：选C。“人血清白蛋白基因导入山羊的受精卵中”，因此在山羊的各个细胞中都含有血清白蛋白基因，A错误；以动物细胞作为受体细胞时，常采用显微注射技术将含有目的基因的表达载体导入羊的受精卵(全能性高)中，B错误；若想血清白蛋白基因在乳腺中表达，则应将血清白蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件进行重组，C正确；由于只有雌性动物在哺乳期才会分泌乳汁，因此药物的生产会受到转基因动物性别和年龄的限制，D错误。 2.天然虾青素具有极强的抗氧化能力，能有效提高机体免疫力。法夫酵母是虾青素的天然来源，其最适细胞生长和色素合成的温度为20 ℃左右，因此在其发酵后期需消耗大量的能源降温，导致生产成本增加，目前解决这一问题主要有三种方法：原生质体融合、化学诱变和基因工程。据研究嗜热菌能够在75 ℃条件下生长，是由于其细胞中含有丰富的热激蛋白。下列相关叙述错误的是(　　) A.酵母原生质体融合与植物体细胞杂交过程中都可用酶解法去除细胞壁 B.化学诱变法的优点是突变率高，缺点是对突变体的可预见性小 C.将嗜热菌的热激蛋白编码基因整合到法夫酵母基因组中，即利用基因工程的方法构建了耐热基因工程菌株 D.上述三种方法均需要在较高温度下进行大量的菌体筛选，才可能获得所需菌株 解析：选C。酵母菌和植物细胞都含有细胞壁，则酵母原生质体融合与植物体细胞杂交过程中都存在膜的融合，需要用酶解法先去除细胞壁，A正确；化学诱变法的原理是基因突变，基因突变具有不定向性，因此化学诱变法的优点是突变率高，缺点是对突变体的可预见性小，B正确；将嗜热菌的热激蛋白编码基因整合到载体中，再将载体导入法夫酵母细胞中，这是利用基因工程的方法构建了耐热基因工程菌株，C错误；原生质体融合、化学诱变和基因工程方法用来生产耐热的法夫酵母，这些过程都需要在较高温度下进行大量的菌体筛选，才可能获得所需菌株，D正确。 3.研究者对绿色荧光蛋白进行改造，将其第203位苏氨酸替换为酪氨酸，使改造后的蛋白质在特定光激发后发射橙色光，称为橙色荧光蛋白。关于橙色荧光蛋白的构建，以下说法正确的是(　　) A.用蛋白酶直接处理绿色荧光蛋白获得目标产物 B.设计定点突变PCR获得橙色荧光蛋白基因 C.PCR扩增获得的产物激发后可以发橙色荧光 D.绿色荧光蛋白基因发生的突变类型为碱基缺失 解析：选B。用蛋白酶直接处理绿色荧光蛋白得到的是各种氨基酸，而不是第203位苏氨酸替换为酪氨酸的橙色荧光蛋白，A错误；要使绿色荧光蛋白第203位苏氨酸替换为酪氨酸，可以通过对其基因进行定点突变PCR实现，这样基因中控制苏氨酸的碱基序列替换为合成酪氨酸的碱基序列，B正确；PCR扩增获得的产物是目的基因片段，不能发橙色荧光，只有该基因片段控制合成的蛋白质才会在激发后发橙色荧光，C错误；绿色荧光蛋白基因发生的突变类型为碱基替换，D错误。 4.(2023·辽宁大连模拟)干扰素是一种具有干扰病毒复制作用的糖蛋白，在临床上被广泛用于治疗病毒感染性疾病。如果将干扰素分子上的一个半胱氨酸(密码子：UGU、UGC)变成丝氨酸(密码子：UCU、UCC、UCA、UCG)，就可以延长干扰素的体外保存时间。下列相关叙述错误的是(　　) A.干扰素的设计和改造，以蛋白质的结构和功能的关系为基础 B.对干扰素基因进行定点突变(C→G)来进行碱基的替换 C.改造后的干扰素基因仍需导入受体细胞完成表达过程 D.改造后的干扰素的结构和功能与天然干扰素都完全不同 解析：选D。蛋白质工程的目的是根据人们对蛋白质的功能需求改造或制造蛋白质，理论基础是结构与功能相适应，A正确；比较半胱氨酸和丝氨酸的密码子，若第二个碱基由G替换为C，就可引起氨基酸的替换，所以基因上发生定点突变(C→G)，可实现基因的改造，B正确；基因的表达需要众多物质和结构的参与，还需要细胞呼吸提供能量，故改造后的干扰素基因仍需导入受体细胞完成表达过程，C正确；改造后的干扰素由于氨基酸序列改变，导致结构改变，从而延长体外保存时间，但其仍具有干扰病毒复制的功能，即改造后的干扰素与天然干扰素的功能不完全相同，D错误。 5.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 解析：选A。用基因工程方法培育的抗虫植物只能抗虫，不能抗病毒，A错误。 6.草甘膦是一种非选择性的除草剂，在基因工程中，如果把导入的抗草甘膦基因整合到大豆体细胞(二倍体)的一条染色体上，将该细胞组织培养获得的多个大豆植株混种在一块实验田，得到F1，科研人员用草甘膦对F1大豆植株进行处理，有1/4的个体被淘汰掉，将剩下的大豆植株再进行田间混种得到F2，再用除草剂处理，如此下去。下列有关说法错误的是(　　) A.用草甘膦处理大豆植株是一种人为的定向选择 B.实验田中的抗草甘膦转基因大豆种群发生了进化 C.在获得的F3中，能稳定遗传的抗草甘膦转基因大豆植株占4/9 D.能稳定遗传的抗草甘膦转基因大豆，后代偶然会出现不抗草甘膦的个体，且这种特性能够遗传，可能是发生了基因突变或者染色体变异 解析：选C。由于导入的抗草甘膦基因整合到大豆体细胞(二倍体)的一条染色体上，假设相关基因用A、a表示，相当于Aa，自交一代，F1种植的抗草甘膦的植株基因型为1/3AA、2/3Aa，进行田间混种得到F2，F2中为4/9AA、4/9Aa、1/9aa，即F2种植了1/2AA、1/2Aa，产生的配子种类及比例为A∶a＝3∶1，在获得的F3中，AA＝9/16、Aa＝6/16、aa＝1/16，能稳定遗传的抗草甘膦转基因大豆植株占9/16，C错误。 7.(2023·湖南永州模拟)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 解析：选B。蛋白质的功能是由蛋白质的结构决定的，从根本上来说，是由基因决定的，A错误；改造蛋白质结构可通过改造编码蛋白质的基因实现，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。 8.下列关于蛋白质工程的说法，正确的是(　　) A.蛋白质工程无需构建基因表达载体 B.蛋白质工程需要限制性内切核酸酶和DNA连接酶 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：选B。蛋白质工程是以基因工程为基础的，蛋白质工程需要限制性内切核酸酶(切割目的基因和载体)和DNA连接酶(连接切割后的目的基因和载体)，需要构建基因表达载体，A错误，B正确；对蛋白质的改造是通过直接改造相应的基因来实现的，C错误；蛋白质工程是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，故蛋白质工程的流程和天然蛋白质合成的过程是不完全相同的，D错误。 9.枯草杆菌蛋白酶能催化蛋白质水解为氨基酸，在有机溶剂中也能催化多肽的合成，被广泛应用于洗涤剂、制革及丝绸工业。通过将枯草杆菌蛋白酶分子表面的Asp(99)和Glu(156)改成Lys，使其在pH＝6时的活力提高了10倍。下列说法正确的是(　　) A.需要通过改造基因实现对蛋白质中氨基酸的替换 B.该成果体现了蛋白质工程在培育新物种方面具有独特的优势 C.经蛋白质工程改造后的枯草杆菌蛋白酶活性提高这一性状不可遗传 D.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 解析：选A。氨基酸的排列顺序是由基因决定的，因此完成氨基酸的替换需要通过改造基因实现，A正确；该成果培育了新品种，而不是新物种，B错误；经蛋白质工程改造后的枯草杆菌蛋白酶的基因发生了改变，因此经蛋白质工程改造后的枯草杆菌蛋白酶活性提高这一性状可以遗传，C错误；蛋白质工程是在深入了解蛋白质分子的结构与功能关系的基础上进行的，虽然合成了改造的基因，但它最终要达到的目的是改造现有蛋白质或制造新的蛋白质，满足人类的需求，D错误。 10.(2023·江苏苏州模拟)研究发现PP2C基因家族成员与植物体ABA(脱落酸)信号的调控有关，且成员之间存在功能类似的情况。为进一步探究PP2C基因家族的生理作用，研究人员构建了多基因沉默表达载体(图1)并导入番茄，分析转基因番茄种子对ABA信号的敏感性，结果如图2。下列叙述错误的是(　　) A.可利用农杆菌携带多基因沉默表达载体进入番茄细胞，从而构建转基因番茄植株 B.为实现基因沉默，图1表达载体中“？”处的序列应为PP2C1和PP2C2的反向序列 C.据图2分析可知，PP2C基因家族会提高番茄种子对ABA信号的敏感性 D.通过单基因敲除方式，也可以对存在功能类似现象的基因家族成员功能进行研究 解析：选A。可利用农杆菌携带PP2C基因家族的单个沉默表达载体进入番茄细胞，从而构建转基因番茄植株，实现对不同基因功能的研究，A错误；为实现基因沉默，图1表达载体中“？”处的序列应为PP2C1和PP2C2的反向序列，这样可以阻止PP2C1和PP2C2转录出的mRNA指导的翻译过程，进而实现相关基因的沉默，B正确；据图2分析可知，实现基因沉默即PP2C基因不表达后，种子萌发率上升，番茄种子对ABA信号的敏感性降低，说明PP2C基因会提高番茄种子对ABA信号的敏感性，C正确；通过单基因敲除方式，实现有、无该基因表达产物的对照，进而也可以对存在功能类似现象的基因家族成员功能进行研究，D正确。 二、非选择题：本题共1小题，共15分。 11.(15分)甜柿鲜果肉中含有可溶性糖、微量元素、维生素和β­胡萝卜素等多种成分，营养价值高，深受消费者的喜爱。甜柿的自然脱涩与乙醛代谢关键酶基因(PDC)密切相关，推测涩味程度可能与PDC基因的表达情况有关。已知启动子区域存在着许多调控蛋白的结合位点，RNA聚合酶和调控蛋白共同影响基因的表达水平。AD基因表达出的AD蛋白与启动子足够靠近时，能够激活后续基因转录，据此可利用与AD蛋白形成的融合蛋白来筛选待测蛋白。为筛选PDC基因的调控蛋白，科研人员进行了下列实验。回答下列问题。 (1)PDC基因的启动子序列未知，为获得大量该基因启动子所在片段，可利用限制酶将基因组DNA进行酶切，然后在______________的作用下将已知序列信息的接头片段连接在PDC基因的上游，根据接头片段和PDC基因编码序列设计引物进行PCR，引物的作用是______________________________，目前在PCR反应中使用Taq DNA聚合酶而不使用大肠杆菌DNA聚合酶的主要原因是_______________________________________________。(6分) (2)利用质粒A构建含有PDC基因启动子片段的重组质粒并导入代谢缺陷型酵母菌，用不含______________的培养基可筛选出成功转化的酵母菌Y1H；将从甜柿中提取的RNA逆转录形成的各种cDNA与质粒G连接后导入酵母菌，此时应选择质粒G中的位点______作为cDNA的插入位点，最终获得携带不同cDNA片段的酵母菌群Y187。重组酵母Y1H与Y187能够进行接合生殖，形成的接合子含有两种酵母菌质粒上的所有基因。若接合子能在含有金担子素的培养基中生存，则推测待测蛋白是PDC基因的调控蛋白，请结合图丙简述作出该推测的理由：_______________________________________________________。(5分) (3)筛选出PDC基因的调控蛋白后，为满足生产上的需要对其进行改良，这种技术属于________工程，该工程的起点是____________________________________________。(4分) 解析：(1)限制酶切割后需要在DNA连接酶的作用下连接，即在DNA连接酶的作用下将已知序列信息的接头片段连接在PDC基因的上游。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，其作用是与模板链结合，提供DNA延伸起始位点。大肠杆菌DNA聚合酶不耐高温，在高温下会失活，而PCR反应体系中加入的聚合酶需耐高温，Taq DNA聚合酶是耐高温的聚合酶，故在PCR反应中使用Taq DNA聚合酶而不使用大肠杆菌DNA聚合酶。(2)由质粒A的图谱可知，带有选择功能的基因片段有尿嘧啶合成基因、金担子素抗性基因两种，但是金担子素抗性基因无启动子，所以选择尿嘧啶合成基因作为选择依据，则用不含尿嘧啶的培养基可筛选出成功转化的酵母菌Y1H。科研人员从甜柿中提取RNA，将逆转录形成的各种cDNA与质粒G连接后导入酵母菌，cDNA片段需要插入启动子之后，且不能破坏其他蛋白质基因的表达，因此选择2作为cDNA的插入位点。依据题干和图丙，重组酵母Y1H与Y187形成的接合子含有质粒A、质粒G上的所有基因，接合子中待测蛋白与AD蛋白形成了融合蛋白，若待测蛋白是PDC基因的调控蛋白，就能与PDC基因启动子结合，则AD蛋白携带的待测蛋白靠近PDC基因启动子，激活PDC基因的转录，并激活金担子素抗性基因的表达，使酵母菌表现出金担子素抗性，能在含有金担子素的培养基中生存。(3)筛选出PDC基因的调控蛋白后，为满足生产上的需要对其进行改良，即对蛋白质进行改造，这种技术属于蛋白质工程。蛋白质工程的设计流程：预期蛋白质的功能→设计预期的蛋白质的结构→推测应有的氨基酸序列→找出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，所以蛋白质工程的起点是预期蛋白质的功能。 答案：(1)DNA连接酶　与模板链结合，提供DNA延伸起始位点　大肠杆菌DNA聚合酶不耐高温，在高温下会失活　(2)尿嘧啶　2　接合子中待测蛋白与AD蛋白形成了融合蛋白，若待测蛋白是PDC基因的调控蛋白，就能与PDC基因启动子结合，AD蛋白也能靠近PDC基因启动子并激活金担子素抗性基因的表达，使酵母菌表现出金担子素抗性　(3)蛋白质　预期蛋白质的功能 学科网（北京）股份有限公司 $$