第10单元 第7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-【优化探究】2025年高考生物一轮复习高考总复习配套课件（人教版2019 双选）

生物技术与工程 第十单元 第7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 [课标要求]　1.举例说明基因工程在农牧业、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.转基因产品的安全性引发社会的广泛关注；中国禁止生殖性克隆人；世界范围内应全面禁止生物武器。 内容索引 NEIRONGSUOYIN 基因工程的应用 蛋白质工程的原理和应用 考点二 考点一 课时作业 巩固训练 生物技术的安全性与伦理问题 考点三 高考演练 素能提升 课堂落实——10分钟自纠自查 基因工程的应用 考点一 归纳 梳理必备知识 1．基因工程在农牧业方面的应用 抗虫功能的基因　 抗病基因　 外源生长激素 2．基因工程在医药卫生领域的应用 基因改造　 显微注射　 免疫排斥 3．基因工程在食品工业方面的应用 4．乳腺生物反应器与工程菌生产药物的区别 比较内容 乳腺生物反应器 工程菌 含义 指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 指用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类 基因表达 合成的药物蛋白与天然蛋白质相同 细菌合成的药物蛋白可能没有活性 受体细胞 ____________ 微生物细胞 动物受精卵　 比较内容 乳腺生物反应器 工程菌 目的基因导入方式 ____________ 感受态细胞法 生产条件 不需严格灭菌；温度等外界条件对其影响不大 需严格灭菌，严格控制工程菌所需的温度、pH、营养物质浓度等外界条件 药物提取 从动物乳汁中提取 从微生物细胞或其培养液中提取 显微注射法 拓展 深挖教材细节 基因工程应用于提高植物抗逆能力，请思考回答下列转基因抗虫棉的相关问题。 (1)抗虫棉能抗病毒、细菌、真菌吗？为什么？ 提示：不能。抗虫基因具有专一性。 (2)种植转基因抗虫棉若干年后，害虫会不会对转基因抗虫棉产生抗性？为什么？ 提示：会。害虫会因遗传物质发生改变而产生对转基因抗虫棉的抗性。 突破 强化关键能力 1．（2024·安徽安庆模拟）下列生物技术操作对遗传物质的改造，不能遗传给子代的是(　　) A．将含胰岛素基因的表达载体转入大肠杆菌，筛选获得的基因工程菌 B.通过植物体细胞杂交获得的番茄—马铃薯杂种植株 C．将腺苷酸脱氨酶基因转入淋巴细胞后回输患者，进行基因治疗 D．将生长激素基因导入奶牛受精卵，培育出能分泌含生长激素乳汁的奶牛 C 将含胰岛素基因的表达载体转入大肠杆菌，筛选获得的基因工程菌可以通过二分裂的方式遗传给子代，A不符合题意；通过植物体细胞杂交获得的番茄—马铃薯杂种植株，遗传物质发生改变，可以通过无性繁殖遗传给子代，B不符合题意；将腺苷酸脱氨酶基因转入淋巴细胞后，只有淋巴细胞含有这个基因，其生殖细胞没有该基因，因此不能遗传给子代，C符合题意；将生长激素基因导入奶牛受精卵，受精卵含有生长激素基因，受精卵培育成的奶牛含有该基因，因此可以遗传给子代，D不符合题意。 2．乳酸菌是乳酸的传统生产菌，但耐酸能力较差，影响产量。酿酒酵母耐酸能力较强，但不产生乳酸。研究者将乳酸菌内催化乳酸生成的乳酸脱氢酶基因(LDH)导入酿酒酵母，获得能产生乳酸的酵母工程菌株。如图表示通过双酶切构建重组质粒的过程。GTG为原核生物偏好的编码起始密码子的序列，ATG为真核生物偏好的编码起始密码子的序列。 下列相关叙述不正确的是(　　) A．引物1的5′端序列应包含BamHⅠ的识别序列 B．引物1的5′端序列应考虑将GTG改为ATG C．重组质粒以不能合成尿嘧啶的酵母菌株为受体 D．酵母工程菌培育成功的标志是产生乳酸脱氢酶 D 设计引物1的5′端序列，应考虑将编码起始密码 子的序列由原核生物偏好的GTG转变为真核生物 偏好的ATG，以便目的基因在酵母细胞中更好的 表达；同时能通过双酶切以正确方向插入质粒， 需要包含BamHⅠ的识别序列，A、B正确；结合 题意可知，本过程中重组质粒以不能合成尿嘧啶 的酵母菌株为受体，然后在缺乏尿嘧啶的选择培 养基上，不能合成尿嘧啶的酿酒酵母菌株不能生存，导入重组质粒的酿酒酵母菌株因为获得了尿嘧啶合成酶基因而可以正常生存，从而起到筛选作用，C正确；结合题意可知，酵母工程菌培育成功的标志是产生乳酸，D错误。 蛋白质工程的原理和应用 考点二 归纳 梳理必备知识 1．蛋白质工程的概念 基因改造　 基因合成 2．蛋白质工程与基因工程的异同 3．蛋白质工程的应用 (1)在医药工业方面 ①利用蛋白质工程研发药物。 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。 丝氨酸　 (2)在其他工业方面 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。 (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。 酶的性能　 光合作用 拓展 深挖教材细节 1．（选择性必修3 第94页“思考·讨论”节选）确定目的基因的碱基序列后，怎样才能合成或改造目的基因？ 提示：确定目的基因的碱基序列后，可以人工合成目的基因或从基因文库中获取目的基因。对基因的改造经常会用到基因定点突变技术来进行碱基的替换、增添等。 2．（选择性必修3 第94页正文拓展）对天然蛋白质进行改造，你认为应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？原因是什么？ 提示：应该通过对基因的操作来实现对天然蛋白质的改造。主要原因有：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。 突破 强化关键能力 1．如图表示蛋白质工程的操作过程，下列相关说法不正确的是(　　) A．a、b过程分别是转录、翻译 B．蛋白质工程中对蛋白质分子结构的了解是非常关键的工作 C．蛋白质工程是完全摆脱基因工程技术的一项全新的生物工程技术 D．蛋白质工程中可能构建出一种全新的基因 C a过程是以DNA的一条链为模板合成mRNA的转录过程，b过程是以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的多肽链的翻译过程，A正确；蛋白质工程是指以蛋白质分子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，以满足人类的生产和生活的需求，因此蛋白质工程中对蛋白质分子结构的了解是非常关键的工作，B正确；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，C错误；蛋白质工程中，可能根据已经明确的蛋白质结构构建出一种全新的基因，D正确。 A 生物技术的安全性与伦理问题 考点三 归纳 梳理必备知识 1．对转基因产品安全性的争论 安全性 2．关注生殖性克隆人 (1)生殖性克隆人面临的伦理问题 ①生殖性克隆和治疗性克隆的比较 类型 生殖性克隆 治疗性克隆 目的 产生独立生存的新个体 ____________ 水平 ____________ ____________ 联系 都属于无性生殖；产生新个体或新组织，遗传信息相同 治疗疾病　 个体水平　 细胞水平 ②关于生殖性克隆人的争论 观点 理由 赞同 ①科学研究有自己内在的发展规律，社会应该允许科学家研究； ②现在人们的伦理道德观念还不能接受这一切，但是人的观念是可以改变的 大多数人反对 ①生殖性克隆人“有违人类尊严”； ②在人为地制造在心理上和社会地位上都不健全的人，严重地违反了________________，是克隆技术的滥用； ③克隆技术还不成熟，面临着流产、死胎和畸形儿等问题 人类伦理道德 ③我国_______________________________任何生殖性克隆人实验。 ④我国政府重视____________所涉及的伦理问题，主张对治疗性克隆进行有效监控和严格审查。 不赞成、不允许、不支持、不接受　 治疗性克隆 (2)试管婴儿和设计试管婴儿的比较 类型 试管婴儿 设计试管婴儿 技术手段 不需进行遗传诊断 胚胎移植前需进行____________ 实践应用 解决____________问题 用于白血病等疾病的治疗 联系 二者都是体外受精，经体外早期胚胎发育，再进行胚胎移植，在生殖方式上都为____________  遗传诊断 　不孕不育　 有性生殖 3.警惕用新技术研究生殖性克隆人 (1)利用____________________技术，有可能产生人的iPS细胞，从而产生克隆人。 (2)如果按照“人类基因组编写计划”合成人类的整个基因组，就有可能造出“无父母”人类或者拥有相同基因组的“克隆人”。 化学诱导多能干细胞 4．禁止生物武器 (1)种类：包括致病菌类、________类和生化毒剂类等。 (2)特点：致病能力强、攻击范围广。 (3)散布途径：直接或者通过食物、生活必需品和带菌昆虫等散布，经由_____________________等侵入人、畜体内，造成大规模伤亡，也能大量损害植物。 病毒　 呼吸道、消化道和皮肤 拓展 深挖教材细节 1．（选择性必修3 第102页“相关信息”）将玉米的α-淀粉酶基因与目的基因一起转入植物可防止转基因花粉的传播，为什么？ 提示：α-淀粉酶基因可以阻断淀粉储藏，使花粉失去活性，因而可以防止转基因花粉的传播。 2．试管婴儿技术与克隆技术在技术环节上的主要差异是什么？ 提示：前者需经过体外受精，后者需用到细胞核移植技术。 突破 强化关键能力 1．我国颁布了《农业转基因生物标识管理办法》，要求对转基因生物产品及其加工品加贴标注。其主要目的是(　　) A．警告消费者，不要随意购买 B．维护消费者知情权和选择权 C．鼓励消费者，可以放心购买 D．坚持正确的舆论导向，促进科技发展 B 我国颁布了《农业转基因生物标识管理办法》，要求对转基因生物产品及其加工品加贴标注，其主要目的是维护消费者的知情权和选择权，故选B。 2．下列关于治疗性克隆和生殖性克隆的说法，错误的是(　　) A．使用病人自己的细胞产生胰岛细胞用于治疗糖尿病属于治疗性克隆 B．将一个克隆的胚胎植入一个女性子宫发育成婴儿的过程属于生殖性克隆 C．治疗性克隆属于无性生殖，生殖性克隆属于有性生殖 D．治疗性克隆和生殖性克隆均需要用到动物细胞培养技术和核移植技术 C 使用病人自己的干细胞，在一定的条件下，通过离体培养和诱导分化形成胰岛细胞用于治疗糖尿病，属于治疗性克隆，A正确；生殖性克隆是以产生新个体为目的进行的克隆，用生殖技术将一个克隆的胚胎植入一个女性子宫中发育成婴儿的过程属于生殖性克隆，B正确；克隆属于无性生殖，C错误；治疗性克隆和生殖性克隆均需要用到动物细胞培养技术和核移植技术，D正确。 3．《生物武器公约》是防止生物武器发展和扩散的重要国际机制。在当前恐怖主义威胁日益加大的背景下，该机制的有效性事关对生物恐怖威胁的防范。下列关于生物武器的叙述，错误的是(　　) A．生物武器的种类包括致病菌、病毒和生化毒剂等，它曾对人类造成过严重伤害 B．我国反对生物武器及其技术和设备的扩散 C．转基因生物不可能被用于制造生物武器 D．生物武器的传播途径包括直接传播、食物传播、带菌昆虫等散布传播和生活必需品传播等 C 转基因生物可能会被用于制造生物武器，由转基因微生物制成的生物武器具有目前人类难以预防和治疗的特点，C错误。 高考演练 素能提升 2 3 1 1．（2022·江苏卷，6）采用基因工程技术调控植物激素代谢，可实现作物改良。下列相关叙述不合理的是(　　) A．用特异启动子诱导表达iaaM（生长素合成基因）可获得无子果实 B．大量表达ipt（细胞分裂素合成关键基因）可抑制芽的分化 C．提高ga2ox（氧化赤霉素的酶基因）的表达水平可获得矮化品种 D．在果实中表达acs （乙烯合成关键酶基因）的反义基因可延迟果实成熟 B 4 生长素能促进果实发育，用特异启动子诱导表达iaaM（生长素合成基因）可获得无子果实，A正确；大量表达ipt（细胞分裂素合成关键基因），细胞分裂素含量升高，细胞分裂素和生长素的比例高时，有利于芽的分化，B错误；赤霉素能促进细胞伸长，从而引起茎秆伸长和植物增高，提高ga2ox（氧化赤霉素的酶基因）的表达水平使赤霉素含量降低从而能获得矮化品种，C正确；乙烯有催熟作用，在果实中表达acs （乙烯合成关键酶基因）的反义基因，即抑制乙烯的合成，果实成熟会延迟，D正确。 2 3 1 4 2．（2022·辽宁卷，12）抗虫和耐除草剂玉米双抗12­5是我国自主研发的转基因品种。为给监管转基因生物安全提供依据，采用PCR方法进行目的基因监测，反应程序如图所示。下列叙述正确的是(　　) A．预变性过程可促进模板DNA边解旋边复制 B．后延伸过程可使目的基因的扩增更加充分 C．延伸过程无需引物参与即可完成半保留复制 D．转基因品种经检测含有目的基因后即可上市 2 3 1 B 4 预变性过程是使双链DNA完全变性解聚，A错误；后延伸过程是为了让引物延伸完全并让单链产物完全退火形成双链结构，可使目的基因的扩增更加充分，B正确；延伸过程需引物参与，C错误；转基因品种不仅需要检测是否含有目的基因，还要检测目的基因是否表达，是否存在安全性问题，D错误。 2 3 1 4 3．（2023·广东卷，20）种子大小是作物重要的产量性状。研究者对野生型拟南芥(2n＝10)进行诱变，筛选到一株种子增大的突变体。通过遗传分析和测序，发现野生型DAl基因发生一个碱基G到A的替换，突变后的基因为隐性基因，据此推测突变体的表型与其有关，开展相关实验。 回答下列问题。 2 3 1 4 (1)拟采用农杆菌转化法将野生型DAl基因转入突变体植株，若突变体表型确由该突变造成，则转基因植株的种子大小应与　　　　植株的种子大小相近。 2 3 1 野生型　 4 (1)根据题干信息可知，突变后的基因为隐性基因，则野生型DAl基因为显性基因，因此采用农杆菌转化法将野生型DAl基因转入突变体植株，若突变体表型确由该突变造成，则转基因植株的种子大小应与野生型植株的种子大小相近。 2 3 1 4 (2)用PCR反应扩增DAl基因，用限制性内切核酸酶对PCR产物和 　　　　进行切割，用DNA连接酶将两者连接。为确保插入的DAl基因可以正常表达，其上、下游序列需具备___________________。 2 3 1 载体 　启动子和终止子 4 (2)利用PCR技术扩增DAl基因后，应该用同种限制性内切核酸酶对DAl基因和载体进行切割，再用DNA连接酶将两者连接起来；在基因表达载体中，启动子位于目的基因的上游，终止子位于目的基因的下游，因此为确保插入的DAl基因可以正常表达，其上、下游序列需具备启动子和终止子。 2 3 1 4 (3)转化后，T-­DNA（其内部基因在减数分裂时不发生交换）可在基因组单一位点插入也可以同时插入多个位点。在插入片段均遵循基因分离及自由组合定律的前提下，选出单一位点插入的植株，并进一步获得目的基因稳定遗传的植株（如图1）。用于后续验证突变基因与表型的关系。 2 3 1 4 ①农杆菌转化T0代植株并自交，将T1代种子播种在选择培养基上，能够萌发并生长的阳性个体即表示其基因组中插入了___________________________。 ②T1代阳性植株自交所得的T2代种子按单株收种并播种于选择培养基，选择阳性率约　　　　%的培养基中幼苗继续培养。 2 3 1 DAl基因和卡那霉素抗性基因 75 4 ③将②中选出的T2代阳性植株　　　　（填“自交”“与野生型杂交”或“与突变体杂交”）所得的T3代种子按单株收种并播种于选择培养基，阳性率达到　　　　%的培养基中的幼苗即为目标转基因植株。 为便于在后续研究中检测该突变，研究者利用PCR扩增野生型和突变型基因片段，再使用限制性内切核酸酶X切割产物，通过核酸电泳即可进行突变检测，相关信息见图2，在电泳图中将酶切结果对应位置的条带涂黑。 2 3 1 自交　 100 答案： 4 (3)①根据题干信息和题图分析，将T0代植株的花序浸没在农杆菌（T-DNA上含有DAl基因和卡那霉素抗性基因）菌液中转化，再将获得的T1代种子播种在选择培养基（含有卡那霉素）上，若在选择培养基上有能够萌发并生长的阳性个体，则说明该个体含有卡那霉素抗性基因，即表示其基因组中插入了DAl基因和卡那霉素抗性基因。 2 3 1 4 ②T1代阳性植株都含有DAl基因，由于T-DNA（其内部基因在减数分裂时不发生交换）可在基因组单一位点插入也可以同时插入多个位点，所以不确定是单一位点插入还是多位点插入，若是单一位点插入，相当于一对等位基因的杂合子，其自交后代应该出现3∶1的性状分离比，而题干要求选出单一位点插入的植株，因此应该选择阳性率约75%的培养基中的幼苗继续培养。 2 3 1 4 ③将以上获得的T2代阳性植株自交，再将得到的T3代种子按单株收种并播种于选择培养基上，若某培养基上全部为具有卡那霉素抗性的植株即为需要选择的植株，即阳性率达到100%的培养基中的幼苗即为目标转基因植株。根据题图分析，野生型和突变型基因片段的长度都是150 bp，野生型的基因没有限制酶X的切割位点，而突变型的基因有限制酶X的切割位点，结合图中的数据分析可知电泳图中，野生型只有150 bp，突变型有50 bp和100 bp，如图： 2 3 1 4 4．（2022·湖南卷，22）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。拟通过蛋白质工程改造水蛭素结构，提高其抗凝血活性。回答下列问题。 2 3 1 4 (1)蛋白质工程流程如图所示，物质a是　　　　，物质b是　　　　。在生产过程中，物质b可能不同，合成的蛋白质空间构象却相同，原因是___________________________________________。 2 3 1 4 多肽链　 mRNA mRNA上决定氨基酸的密码子具有简并性 (1)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。由于mRNA上决定氨基酸的密码子具有简并性，因此mRNA不同，翻译形成的多肽链中氨基酸序列有可能是相同的，再盘曲、折叠形成相同结构的蛋白质。 2 3 1 4 (2)蛋白质工程是基因工程的延伸，基因工程中获取目的基因的常用方法有　　　　　　　　　、　　　　　和利用 PCR 技术扩增。PCR 技术遵循的基本原理是_________________。 2 3 1 4 从基因文库中获取　 人工合成　 DNA半保留复制 (2)基因工程中获取目的基因的常用方法有从基因文库中获取、人工合成和利用PCR技术扩增。PCR技术遵循的原理是DNA半保留复制。 (3)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。推测两种处理后酶解产物的抗凝血活性差异主要与肽的　　　　（填“种类”或“含量”）有关，导致其活性不同的原因是________________________________________________________。 2 3 1 4 种类 酶处理后形成的肽中氨基酸的种类、数目和排列顺序不同 (3)由图可知，水蛭蛋白经两种蛋白酶处理后，酶解产物的肽含量差别不大，但是抗凝血活性有所差异，所以推测该差异主要与肽的种类有关，两种处理后酶解产物中氨基酸的种类、数目和排列顺序不同，从而导致两种处理后抗凝血活性有差异。 2 3 1 4 (4)若要比较蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素的抗凝血活性差异，简要写出实验设计思路__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 2 3 1 4 在相同条件下，将蛋白质工程改造后的水蛭素、水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素分别进行抗凝血实验，比较三组血液凝固所需时间长短，所需时间越长说明其抗凝血活性越大 (4)在相同条件下，将蛋白质工程改造后的水蛭素、水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素分别进行抗凝血实验，比较三组血液凝固所需时间长短，所需时间越长说明其抗凝血活性越大。 2 3 1 4 课堂落实——10分钟自纠自查 一、易错易混诊断 1．“转基因抗虫植物”也可以用于抵抗各种植物疾病。(　　) 2．对蛋白质的改造是通过直接改造相应的mRNA来实现的。(　　) 3．治疗性克隆是指利用克隆技术获得胚胎，并将胚胎孕育成为个体的克隆性技术。(　　) × × × 二、情境长句设问 大豆凝集素(L)具有防御病害的功能，该蛋白存在于大豆种子的子叶中。研究人员尝试利用蛋白L的特性构建抗病毒马铃薯，进行了以下实验。 (1)从大豆抗病品种中获取L基因，通过PCR的方法在基因两侧引入限制酶酶切位点，根据如图中T-DNA的结构，引入适宜的酶切位点是　　　　　　　。通过　　　　　　法将酶切、连接产物导入马铃薯细胞，获得多株转基因抗病马铃薯。 XbaⅠ和SmaⅠ　 农杆菌转化 (1)L基因需要插入到启动子与终止子之间，又不能影响标记基因，因此酶切位点为XbaⅠ和SmaⅠ；农杆菌可以侵染植物受损部位，使用农杆菌转化法进行导入，成功率较高。 (2)经检测，转基因马铃薯水杨酸(SA)信号通路相关蛋白基因表达量显著上升，SA是一种植物抗病有关的调节物质。研究人员推测转基因马铃薯通过激活SA途径提升抗病能力，欲验证这一假设，需要进行的实验是____________________________________________________________。 敲除SA受体基因或抑制SA信号途径，检测转基因马铃薯的抗病情况 (2)敲除SA受体基因或抑制SA信号途径，检测转基因马铃薯的抗病情况，若SA是一种植物抗病有关的调节物质，则敲除后抗病情况减弱或无抗病能力。 课时作业 巩固训练 72 2 3 1 一、单选题 1．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 14 13 A 6 7 8 9 11 12 4 10 5 2 1 用基因工程方法培育的抗虫植物能抵抗某种害虫，不能抗病毒，A错误；利用基因工程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，即该基因在动物体内表达，可提高动物的生长速率，B正确；利用乳腺生物反应器生产人胰岛素，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正确。 14 13 6 7 8 9 11 12 4 10 5 3 2 1 2．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 14 13 B 6 7 8 9 11 12 4 10 5 3 2 1 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，显微注射法常用于将目的基因导入动物受精卵中，B错误；可用PCR等技术检测目的基因是否成功导入受体细胞，C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正确。 14 13 6 7 8 9 11 12 4 10 5 3 2 1 3．（2024·湖南株洲高三调研）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。科学家已在牛和羊等动物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，其大致过程如图所示。下列有关说法错误的是(　　) 14 13 6 7 8 9 11 12 4 10 5 3 2 1 A．通过③形成的重组质粒具有人的药用蛋 白基因、启动子、终止子和标记基因即可 B．④通常采用显微注射技术 C．在转基因母牛的乳腺细胞中人的药用蛋 白基因才会得以表达，因此可以从乳汁中提取药物 D．该技术生产药物的优点是产量高、质量好、易提取 答案：A 14 13 6 7 8 9 11 12 4 10 5 3 2 1 要让药用蛋白基因在乳腺细胞内表达并分泌含药物的乳汁，重组质粒上必须具有乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件，A错误。 14 13 6 7 8 9 11 12 4 10 5 3 2 1 4．（2024·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 14 13 B 6 7 8 9 11 12 4 10 5 3 2 1 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。 14 13 6 7 8 9 11 12 4 10 5 3 2 1 5．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 14 13 B 6 7 8 9 11 12 4 10 5 3 2 1 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），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，找到相对应的脱氧核苷酸序列（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。 14 13 6 7 8 9 11 12 4 10 5 3 2 1 6．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，且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。下列有关叙述不正确的是(　　) A．用两种酶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 14 13 B 6 7 8 9 11 12 4 10 5 3 2 1 用两种酶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正确；常用Ca2+处理微生物细胞，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正确；与其他酵母菌相比，甲醇酵母可以高效表达外源蛋白，且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正确。 14 13 6 7 8 9 11 12 4 10 5 3 2 1 7．纤维素酶广泛应用于医药、食品发酵、造纸、废水处理等领域。研究人员利用蛋白质工程将细菌纤维素酶的第137、179、194位相应氨基酸替换为赖氨酸后，纤维素酶热稳定性得到了提高。下列有关该技术的说法，错误的是(　　) A．经改造后的纤维素酶热稳定性提高，这一性状可遗传 B．对纤维素酶的改造是通过直接改造mRNA实现的 C．改造纤维素酶也需要构建基因表达载体 D．改造后的纤维素酶和原纤维素酶不是同一种酶 14 13 B 6 7 8 9 11 12 4 10 5 3 2 1 蛋白质工程对基因进行修饰改造或重新合成，然后进行表达，改造后的蛋白质的性状能遗传给子代，A正确；对纤维素酶的改造需要以基因工程为基础，是通过修改基因或创造合成新基因来实现的，B错误；蛋白质工程对基因进行修饰改造或重新合成，然后进行表达，需要构建基因表达载体，C正确，改造的纤维素酶和原纤维素酶不是同一种酶，D正确。 14 13 6 7 8 9 11 12 4 10 5 3 2 1 8．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 14 13 A 6 7 8 9 11 12 4 10 5 3 2 1 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。 14 13 6 7 8 9 11 12 4 10 5 3 2 1 9．下列关于生物技术的安全性和伦理问题的观点，正确的是(　　) A．可广泛利用体外受精技术设计试管婴儿的性别 B．应基于科学和理性来讨论转基因作物的安全性问题 C．食品中若含有食品添加剂，则该食品的安全性难以保障 D．通过基因筛查来禁止重大疾病基因携带者就业 14 13 B 6 7 8 9 11 12 4 10 5 3 2 1 我国不允许利用体外受精技术筛选早期胚胎性别，A错误；应基于科学和理性来讨论转基因作物的安全性问题，B正确；有些食品添加剂对人体是无害的，C错误；通过基因筛查来禁止重大疾病基因携带者就业不符合伦理道德，D错误。 14 13 6 7 8 9 11 12 4 10 5 3 2 1 二、多选题 10．乙烯生物合成酶基因可以控制乙烯的合成，科学家将该基因的反义基因导入番茄细胞内，培育转基因延熟番茄，延长其储藏期。反义基因的作用机制如图所示，下列说法正确的是(　　) 14 13 6 7 8 9 11 12 4 5 3 10 2 1 A．有意义mRNA和反义mRNA是通过相应基因转录而来的 B．乙烯生物合成酶基因的模板链的序列与反义基因的是互补的 C．乙烯是乙烯生物合成酶基因的表达产物，可促进果实成熟 D．因为mRNA形成双链后无法进行翻译，所以无乙烯生物合成酶生成 答案：ABD 14 13 6 7 8 9 11 12 4 5 3 10 2 1 乙烯生物合成酶基因的表达产物可以控制乙烯的合成，乙烯不是其表达产物，C错误。 14 13 6 7 8 9 11 12 4 5 3 10 2 1 14 13 BC 6 7 8 9 12 4 10 5 3 11 2 1 14 13 6 7 8 9 12 4 10 5 3 11 2 1 12．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。如图表示新的速效胰岛素的生产过程，下列有关叙述正确的是(　　) 14 13 6 7 8 9 11 4 10 5 3 12 2 1 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：ACD 14 13 6 7 8 9 11 4 10 5 3 12 2 1 构建新的蛋白质模型是蛋白质工程的关键，因此图中合成出新的胰岛素基因最关键的一步是构建新的胰岛素模型，A正确；新的胰岛素生产过程中涉及中心法则，B错误；若要利用大肠杆菌生产新的胰岛素，常用Ca2+处理法提高导入的成功率，C正确；根据结构与功能相适应的原理分析，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，D正确。 14 13 6 7 8 9 11 4 10 5 3 12 2 1 三、非选择题 13．已知镰状细胞贫血是一种单基因遗传病，患者的血红蛋白分子β肽链第6位氨基酸谷氨酸被缬氨酸代替，导致功能异常；人类是乙型肝炎病毒的唯一宿主，接种乙肝疫苗是预防乙肝病毒感染的最有效方法。乙型肝炎疫苗的研制先后经历了血源性疫苗和基因工程疫苗阶段。回答下列问题。 14 13 6 7 8 9 11 12 4 10 5 3 2 1 (1)将正常的血红蛋白基因导入患者的骨髓造血干细胞中，可以合成正常的血红蛋白达到治疗的目的。此操作　　　　（填“属于”或“不属于”）蛋白质工程，理由是该操作________________________________ _______________________。 14 不属于 没有对现有的蛋白质进行改造（或 没有对基因进行修饰） 6 7 8 9 11 12 4 10 5 3 13 2 12 1 (1)蛋白质工程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，由于该操作中没有对蛋白质进行改造或合成新的基因，因此不属于蛋白质工程。 14 6 7 8 9 11 12 4 10 5 3 13 2 12 1 (2)用基因工程方法制备血红蛋白时，可先提取早期红细胞中的　　　　　　　　，以其作为模板，在　　　　酶的作用下逆转录合成cDNA。cDNA与载体需在限制酶和　　　　　酶的作用下，构建基因表达载体，导入受体菌后进行表达。 14 mRNA（或RNA）　 逆转录　 DNA连接 6 7 8 9 11 12 4 10 5 3 13 2 1 (2)因为血红蛋白基因只在早期红细胞中表达，所以可从其中提取mRNA，以mRNA为模板，在逆转录酶的作用下逆转录合成cDNA。构建基因表达载体需要限制酶和DNA连接酶协助。 14 6 7 8 9 11 12 4 10 5 3 13 2 1 (3)如图为“乙肝基因工程疫苗”的生产和使用过程，质粒中lacZ基因可使细菌利用加入培养基的物质X-­gal，从而使菌落显现出蓝色，若无该基因，菌落则成白色。图中过程①有两种限制酶选择方案，它们分别是____________或　　　　　　　　　　　　　。 14 只用BamHⅠ 同时用EcoRⅠ和BamHⅠ 6 7 8 9 11 12 4 10 5 3 13 2 12 1 (3)根据题图可知，含有目的基因的外源DNA和载体上都有限制酶BamHⅠ、EcoRⅠ和EcoR Ⅴ的识别序列和切割位点，用EcoR V切割会破坏目的基因，因此图中过程①有两种限制酶选择方案，它们分别是只用BamHⅠ或同时用EcoRⅠ和BamHⅠ。 14 6 7 8 9 11 12 4 10 5 3 13 2 1 (4)获取目的基因的方法除了图中用酶切的方法从细胞中分离以外，还可以通过　　　　　　　　　　　　　　来获得。据图可知，该目的基因的具体功能是　　　　　　　　　　　　　　　　。 14 13 人工合成（或PCR技术扩增） 指导乙肝病毒蛋白质外壳的合成 6 7 8 9 11 12 4 10 5 3 2 1 (4)获取目的基因的方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。根据图中目的基因最终产生乙肝病毒外壳进行接种，说明该目的基因具体功能是指导合成乙肝病毒蛋白质外壳。 14 13 6 7 8 9 11 12 4 10 5 3 2 1 (5)为了筛选含目的基因的重组质粒的大肠杆菌，可在培养大肠杆菌的通用培养基中加入　　　　　　　　，培养一段时间挑选出　　　　色的菌落进一步培养获得大量目的菌。 14 13 青霉素和X­-gal 　白 6 7 8 9 11 12 4 10 5 3 2 1 (5)用限制酶BamHⅠ切割时破坏了lacZ基因，但没有破坏青霉素抗性基因，因此为了筛选含目的基因的重组质粒的大肠杆菌，可在培养大肠杆菌的通用培养基中加入青霉素和X-gal，根据题干信息“质粒中lacZ基因可使细菌利用加入培养基的物质X-gal，从而使菌落显现出蓝色，若无该基因，菌落则成白色”可知，培养一段时间挑选出白色的菌落进一步培养获得大量目的菌。 14 13 6 7 8 9 11 12 4 10 5 3 2 1 14．炎症性肠病(IBD)是一种易导致结肠癌的慢性疾病，患者肠道内会产生硫代硫酸盐。科研人员以小鼠为研究对象，建立了如图1所示的炎症性肠病检测模型，GFP基因是绿色荧光蛋白基因。 (1)据图1分析，可以通过检测荧光强弱来判定小鼠肠道内硫代硫酸盐的浓度，其原因是_________________________________________________________ _________________________。 14 13 硫代硫酸盐能够解除R蛋白对启动子B的抑制作用，使GFP基因表达，发出绿色荧光 6 7 8 9 11 12 4 10 5 3 2 1 (1)硫代硫酸盐能够解除R蛋白对启动子B的抑制作用，使GFP基因表达，发出绿色荧光，所以可以通过检测荧光强弱来判定小鼠肠道内硫代硫酸盐的浓度。 14 13 13 6 7 8 9 11 12 4 10 5 3 2 1 (2)研究者利用基因工程技术构建含硫代硫酸盐检测传感器的大肠杆菌工程菌，通过PCR扩增R基因时应该选择的引物是　　　　　　　，在A、B两端引物的5′端需添加的限制酶识别序列为_________________和　　　　　　　　　　。 14 13 引物1和引物4 13 6 7 8 9 11 12 4 10 5 3 2 1 14 13 限制酶 HindⅢ BamHⅠ PastⅠ EcoRⅠ BglⅡ 识别序列 (5′→3′) A↓AGCTT G↓GATCC C↓TGCAG G↓AATTC A↓GATCT 限制酶识别序列和酶切位点如表，用于构建基因表达载体的质粒如图2。 6 7 8 9 11 12 4 10 5 3 2 1 (2)获得的目的基因必须包括完整的启动子和终止子，则需要用到引物1和引物4进行PCR。目的基因中含有BglⅡ酶切位点，则不能用BglⅡ进行酶切，HindⅢ会破坏启动子B，则在A、B两端引物的5′端需添加BamHⅠ和PastⅠ的酶切位点，其识别序列分别为5′-GGATCC-3′和5′-CTGCAG-3′。 14 13 6 7 8 9 11 12 4 10 5 3 2 1 (3)研究发现患者肠道内硫代硫酸盐的生成量与疾病严重程度呈正相关。为简化疾病诊断和精确用药，科研人员开发了智能工程菌。科研人员将抗炎蛋白基因与硫代硫酸盐特异性诱导激活的启动子P连接，构建出如图3所示的表达载体（部分片段），导入用　　　处理的大肠杆菌细胞内，选用启动子P的优点是_____________________________________ ____________。 14 13 Ca2+　 仅在IBD发生时才表达抗炎蛋白且能精准 治疗IBD 6 7 8 9 11 12 4 10 5 3 2 6 7 8 9 11 12 1 4 10 (3)利用Ca2+处理大肠杆菌细胞，可以使细胞处于一种能够吸收周围环境DNA分子的生理状态，从而将重组的基因表达载体导入其中。启动子P仅在IBD发生时才表达抗炎蛋白且能精准治疗IBD，所以构建表达载体时选用启动子P。 14 13 5 3 $$