3.4 蛋白质工程的原理和应用(练案)-【成才之路】2024-2025学年高中新课程生物选择性必修第三册同步学习指导(人教版2019)

Ａ、Ｄ正确；若受体细胞为受精卵，转基因生物的所有体细胞都 是由同一个受精卵有丝分裂形成的，所含基因都应该与受精 卵相同，转基因动物的性状可以通过有性生殖传递给子代，Ｂ 错误；不同的物种共用一套密码子，羊细胞中能合成人的重组 人血小板生成素利用了遗传密码在不同物种的通用性，Ｃ正 确。故选Ｂ。 ７．（１）相同　 酶浓度、温度 （２）Ｔ － ＤＮＡ　 基因表达　 敲除 （３）转化　 Ｂ　 抗虫基因　 农杆菌所携带的抗生素抗性基因， 抗生素浓度 （４）小于　 叶绿体　 基因污染 解析：（１）为了让目的基因与载体连接，则需要用相同的的限 制酶切含抗虫基因的ＤＮＡ和Ｔｉ质粒。影响酶切作用时间的 因素除了含目的基因的ＤＮＡ片段和载体等酶切对象的浓度 外，还有酶浓度、温度都会影响酶切作用时间。（２）Ｔｉ质粒的 Ｔ － ＤＮＡ区域有生长素基因和细胞分裂素基因，农杆菌感染 植物细胞后，这两种基因进入植物细胞并表达，影响愈伤组织 细胞的增殖和分化，从而打破植物细胞的基因表达的平衡，干 扰植物细胞的正常分裂、生长，不能再分化成植株。因此在构 建重组质粒前需将这两种基因从克隆载体中敲除（删除）。 （３）由于细菌对抗生素敏感，则在农杆菌与植物细胞共培养完 成转化（转染）后，需要在Ｂ、不含抗生素的液体全营养培养基 中振荡培养一段时间，使农杆菌恢复到正常的生理状态，并表 达抗虫基因，再转入筛选培养基中进行选择培养。确定选择 培养基中所用的抗生素种类时应该考虑农杆菌所携带的抗生 素抗性基因及抗生素的浓度。（４）棉花叶肉细胞是高度分化 的细胞，其全能性小于胚组织。但培育转基因抗虫棉时，选择 棉花叶肉细胞作为受体细胞，是为了将抗虫基因定点整合进 叶绿体基因组中，以克服细胞核转化中经常出现的外源基因 表达效率低，且花粉中精子几乎不含有细胞质，还可避免造成 核基因随花粉扩散而带来转基因植物的基因污染问题。 能力提升 １． Ｂ　 生长激素能够促进动物生长，科学家将外源生长激素基 因、促生长激素释放激素基因等优良基因导入动物体内，成功 的培育出了一批生长速度、营养品质优良的转基因家禽、家 畜，Ａ正确；科学家将某些病毒的基因导入动物体内，其病毒 的编码外源性抗原的基因在动物体中表达抗原蛋白，诱导机 体产生免疫应答，增强了动物体的免疫功能，成功的培育出了 抵抗相应病毒的动物新品种，但不能抵抗所有病毒，Ｂ错误； 科学家通过建立某些人类疾病的转基因动物模型，通过研究 转基因动物，为研究疾病的致病机制和开发药物提供了依据， Ｃ正确；乙烯能够促进果实成熟，而科学家利用转基因技术抑 制番茄中乙烯形成酶的活性和乙烯的生成量，培育出了转基 因耐储藏番茄，Ｄ正确。故选Ｂ。 ２． Ｄ　 荧光草莓的制备需要用到植物组织培养和转基因技术，Ａ 错误；较高渗透压的培养液不利于草莓细胞原生质体再生细 胞壁，这是因为培养液浓度过高会使原生质体过度失水，从而 活性降低，Ｂ错误；荧光草莓的培育主要利用了基因重组的生 物学原理，Ｃ错误；一般分化程度越高，其全能性越低，细胞的 基因型、传代次数都影响细胞全能性的表达能力，Ｄ正确。故 选Ｄ。 ３． Ｄ　 转基因技术已被用来减少啤酒酵母双乙酰的生成，缩短啤 酒的发酵周期，属于转基因技术在微生物领域的应用，Ａ不符 合题意；转基因技术构建高产、优质的基因工程菌来生产氨基 酸，属于转基因技术在微生物领域的应用，Ｂ不符合题意；用 基因工程菌来生产基因工程药物，能对各种类型疾病的治疗， 属于转基因技术在微生物领域的应用，如转基因工程生产的 胰岛素应用较好，Ｃ不符合题意；无子西瓜的繁育原理是染色 体变异，无子西瓜不属于转基因植物，Ｄ符合题意。故选Ｄ。 ４． Ｃ　 现代农业生物技术在理论和应用上得到了巨大的发展，转 基因作物的品种越来越多，产量也有很大提高，Ａ正确；抗虫、 抗除草剂等转基因植物的应用，极大地提高了农作物的产量， 减少了化学农药对环境的污染和对人畜的危害，Ｂ正确；转基 因水稻“金大米”中富含β胡萝卜素，进入人体可转化为维生 素Ａ，但未消除亚洲地区缺乏维生素Ａ的状况，Ｃ错误；转基 因向日葵种子中含有的脂肪酸明显高于普通向日葵，具有很 高的营养价值，Ｄ正确。故选Ｃ。 ５． Ｃ　 外源生长激素基因在动物体内表达可促进动物生长，可将 外源生长激素基因导入动物细胞内，提高动物的生长速率，Ａ 正确；将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，肠乳糖酶基因表达产 物是乳糖酶，可分解乳糖，使乳糖含量降低，Ｂ正确；药物的生 产会受到转基因动物性别和年龄的限制，例如利用基因工程 技术，得到的乳腺生物反应器只能选择雌性动物，Ｃ错误；可 以利用转基因动物作为器官移植的供体：利用基因工程的方 法对转基因动物的器官进行改造，采用的方法是将器官供体 的基因组导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，再 结合克隆技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆动物 器官，作为器官移植的供体，Ｄ正确。故选Ｃ。 ６． Ｄ　 利用酵母菌作为工程菌生产干扰素原因之一是酵母菌为 真核生物，细胞中具备蛋白质加工的结构，且可利用出芽生殖 快速繁殖，Ａ正确；图中目的基因的获取方法是从人的淋巴细 胞中提取的，该目的基因能编码干扰素，Ｂ正确；为了使带干 扰素基因的质粒导入酵母菌，可以用Ｃａ２ ＋处理酵母菌，进而 提高转化效率，Ｃ正确；若选用大肠杆菌作为工程菌，由于大 肠杆菌为原核生物，细胞中不具有加工蛋白质所需要的内质 网和高尔基体结构，因而不能直接获得有生物活性的干扰素， Ｄ错误。故选Ｄ。 ７． Ｃ　 通过基因工程将甜菜红素在棉花纤维中富集，创制出纤维 呈粉红色的棉花，可有效减少化学染料使用量，Ａ正确；过程 ①→②为基因表达载体的构建，完成该过程需要限制性内切 核酸酶和ＤＮＡ连接酶的参与，Ｂ正确；在⑤的植株中检测到 甜菜红素合成相关的基因，该基因不一定能进行转录和翻译， 故检测到甜菜红素合成相关的基因，粉红色棉花不一定能培 育成功，Ｃ错误；过程④→⑤为植物组织培养，植物组织培养 的原理是植物体细胞具有全能性，Ｄ正确。故选Ｃ。 ８．（１）重组乙肝疫苗成分为蛋白质，无法独立在宿主体内增殖 （２）便于重组ＤＮＡ分子的筛选　 ＲＮＡ聚合酶 （３）核染色体ＤＮＡ　 被标记的目的基因的单链ＤＮＡ片段 （４）通过使用相应抗体，利用抗原—抗体杂交技术，检测 ｍＲＮＡ是否翻译形成蛋白质 解析：（１）重组乙肝疫苗的成分是乙肝病毒表面的一种病毒蛋 白。蛋白质注入人体后，无法完成病毒遗传物质的复制与蛋 白质的合成，无法独立增殖。（２）抗生素抗性基因作为标记基 因，用于转化细胞的筛选。ＲＮＡ聚合酶结合目的基因启动子 并驱动转录。（３）检测的对象是目的基因是否插入染色体中， 故提取酵母细胞染色体进行目的基因鉴定。基因探针是一段 带有检测标记，且顺序已知的，与目的基因互补的核酸序列。 （４）要检测出目的基因是否表达，除了需要检测目的基因是否 插入染色体外，还需要检查目的基因是否转录与表达。检测 是否转录，用核酸分子杂交技术，检测是否翻译用抗原—抗体 杂交技术。 练案［１５］ 基础题组 １． Ｃ　 蛋白质工程最终是通过基因修饰或基因合成来实现的，用 到限制酶和ＤＮＡ连接酶，Ａ错误；                                                                      蛋白质工程的直接操作对 —１９９— 象是基因，Ｂ错误；蛋白质工程可以改造蛋白质分子的结构， 产生自然界中不存在的蛋白质，能制造新的蛋白质，Ｃ正确； 蛋白质工程和基因工程的目的均是获得人类需要的蛋白质， 但基因工程只能生产自然界中已存在的蛋白质，而蛋白质工 程可对现有蛋白质进行改造，从而制造一种新的蛋白质，Ｄ错 误。故选Ｃ。 ２． Ｂ　 蛋白质工程能按照人们的意愿定向改造蛋白质分子的结 构，使之更加符合人类需要，Ａ正确；蛋白质工程是在分子水 平上对基因直接进行操作，进而改变蛋白质的分子结构，Ｂ错 误；蛋白质工程通过改造基因能产生出自然界中不曾存在过 的新型蛋白质分子，Ｃ正确；蛋白质工程是在基因工程基础上 形成的，与基因工程密不可分，又被称为第二代基因工程，Ｄ 正确。故选Ｂ。 ３． Ｃ　 蛋白质工程的基本流程是：③预期蛋白质功能→①预期蛋 白质分子结构组成→④根据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列 →②合成ＤＮＡ。故选Ｃ。 ４． Ａ　 基因工程操作对象是基因，蛋白质工程操作对象是基因， Ａ错误；蛋白质工程是第二代基因工程，故基因工程是蛋白质 工程的核心技术，Ｂ正确；利用蛋白质工程可以对现有蛋白质 进行改造或者生产全新的蛋白质，因此可以生产出自然界不 存在的蛋白质，Ｃ正确；可以通过蛋白质工程改造酶的结构来 提高酶的热稳定性，Ｄ正确。故选Ａ。 ５． Ｂ　 基因工程原则上只能生产自然界中已有的蛋白质，而蛋白 质工程可以生产自然界中没有的新的蛋白质，两者存在区别， Ａ项错误；蛋白质工程本质上是通过基因修饰或基因合成来 完成对蛋白质分子的改造，是在基因工程的基础上发展出的 第二代基因工程，Ｂ项正确；蛋白质工程改造后的蛋白质可能 是自然界中没有的新的蛋白质，Ｃ项错误；蛋白质工程本质上 是改造基因，不是直接改造蛋白质分子，Ｄ项错误。 ６． Ｄ　 蛋白质的功能与其高级结构密切相关，而蛋白质的高级结 构又非常复杂，所以直接对蛋白质改造非常困难，且即使改造 成功也不能遗传，Ａ项错误；直接改造相应的ｍＲＮＡ，不一定 能够表达产生所需要的蛋白质，且即使成功也不能遗传，Ｂ项 错误；由于基因突变具有不定向性和低频性，所以使用诱变育 种的方法不易获得符合要求的基因，Ｃ项错误；基因工程可定 向改造生物的遗传性状，所以可利用蛋白质工程技术，对控制 这两种酶的基因进行改造，Ｄ项正确。 ７．（１）逆转录酶　 ＰＣＲ （２）农杆菌转化法　 Ｔ － ＤＮＡ　 脱分化　 整合到叶肉细胞染 色体ＤＮＡ上 （３）找到第６位氨基酸甲的碱基所在的基因位置，参照密码子 表，将第６位氨基酸甲的碱基替换为氨基酸乙的碱基 解析：（１）由于人的Ｔ细胞可以产生蛋白质Ｙ，要获得Ｙ的基 因，可从人的Ｔ细胞中提取ｍＲＮＡ作为模板，在逆转录酶催化 下，利用四种游离的脱氧核苷酸合成ｃＤＮＡ，再利用ＰＣＲ技术 （体外扩增ＤＮＡ的技术）在体外扩增获得大量Ｙ的基因。 （２）将目的基因导入植物细胞常用的方法是农杆菌转化法中， Ｔ － ＤＮＡ可以携带目的基因转移至受体细胞，并整合到受体细 胞的染色体ＤＮＡ上，故需要Ｙ的基因插入农杆菌Ｔｉ质粒上 的Ｔ － ＤＮＡ中。得到含目的基因的重组Ｔｉ质粒，把含目的基 因的重组Ｔｉ质粒导入到农杆菌中，再让含目的基因的农杆菌 侵染植物的叶肉细胞。若该叶肉细胞经脱分化培养、筛选等 得到了能稳定表达Ｙ的愈伤组织，则说明Ｙ的基因已经成功 地整合到叶肉细胞染色体ＤＮＡ上。（３）蛋白质工程需要从预 期的蛋白质的功能出发，设计预期的蛋白质结构，推出相应的 氨基酸序列，找到相应的脱氧核苷酸序列。对Ｙ进行改造以 提高其热稳定性，需要找到第６位氨基酸甲的碱基所在的基 因位置，参照密码子表，将第６位氨基酸甲的碱基替换为氨基 酸乙的碱基。 能力提升 １． Ｃ　 蛋白质工程基本思路是：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，因此代表蛋白质工程操作思路的过程是④⑤① ②③，代表中心法则内容的是①转录和②翻译，Ａ正确；利用 蛋白质工程可以对现有蛋白质进行改造或者生产全新的蛋白 质，因此可以生产出自然界不存在的蛋白质，Ｂ正确；蛋白质 工程的目的是对蛋白质的结构进行分子设计，通过基因合成 或修饰实现，Ｃ错误；蛋白质工程不是对蛋白质分子的直接改 造，而是通过改造基因或合成新基因来改变生物的遗传和表 达性状，合成新的蛋白质，这种技术最终只能通过操作基因来 完成，Ｄ正确。故选Ｃ。 ２． Ｃ　 干扰素是一种具有干扰病毒复制作用的糖蛋白，Ａ正确； 蛋白质工程可以在已有的蛋白质基础上，只进行局部的修饰， 通过造成一个或几个碱基定位突变，以达到修饰蛋白质分子 结构的目的，蛋白质工程可对酶的催化活性、底物专一性、抗 氧化性、热变性、碱变性等加以改变，Ｂ正确；蛋白质工程是指 以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通 过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种 新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求，蛋白质工程的 基本思路是：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，Ｃ 错误；将目的基因导入动物细胞采用最多的方法是显微注射 法，若用转基因动物生产药物，科学家通常将药物蛋白基因与 乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，导入哺乳动 物的受精卵中，Ｄ正确。故选Ｃ。 ３． Ｃ　 基因工程育种能按照人们的意愿定向改造生物的性状，Ａ 正确；蛋白质工程是以基因工程为基础延伸出来的第二代基 因工程，包含多学科的综合科技工程领域，Ｂ正确；蛋白质工 程实质是通过改造基因来改造蛋白质，因此基因工程和蛋白 质工程都需要对基因进行分子水平操作，Ｃ错误；蛋白质工程 中，蛋白质的合成仍然是通过转录和翻译完成的，所以蛋白质 的合成仍遵循中心法则，Ｄ正确。故选Ｃ。 ４． Ｄ　 基因工程只能改造或制造自然界已有的蛋白质，蛋白质工 程可以创造新的蛋白质，Ａ错误；编码葡萄糖异构酶的基因的 脱氧核糖核苷酸序列会有相应的改变，Ｂ错误；蛋白质工程对 编码蛋白质的基因进行了改造，遗传物质已经改变，属于可以 遗传的变异，Ｃ错误；改造后的葡萄糖异构酶最适温度从６０ ℃ 变为７０ ℃，因此在６０ ℃时生产高果糖浆的效率可能低于 ７０ ℃时的，Ｄ正确。故选Ｄ。 ５． Ｃ　 蛋白质工程是对基因进行修饰改造或重新合成，生物的遗 传物质发生变化，属于可遗传变异，因此经改造后的纤维素酶 热稳定性提高这一性状可遗传，Ａ正确；蛋白质工程实质上是 对指导蛋白质合成的基因进行改造，才能最终实现对蛋白质 的改造，Ｂ正确；蛋白质工程是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错误；蛋白质工 程通过改造或合成基因，来改造现有的蛋白质或制造新的蛋 白质，以满足人类生产、生活的需求，Ｄ正确。故选Ｃ。 ６． Ｃ　 蛋白质工程的基本途径是：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），据此推测，图中的ａ是多肽链，ｂ 是ＲＮＡ，Ａ正确；由于密码子的简并性，即一种氨基酸可能由 一个或多个密码子决定，故可能出现ｍＲＮＡ不同，但合成的多 肽链相同的现象，Ｂ正确；ＰＣＲ等技术能检测目的基因是否导 入细胞或是否转录，检测细胞内是否合成新的蛋白质可使用 抗原—抗体杂交法，Ｃ错误；                                                                      蛋白质工程是在基因工程的基础 —２００— 上延伸出来的第二代基因工程，基因工程与蛋白质工程都遵 循中心法则，Ｄ正确。故选Ｃ。 ７．（１）目的基因的筛选与获取 （２）碱　 特异性受体 （３）Ｃ （４）ＫｐｎⅠ　 ＸｍａⅠ （５）相反　 蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系 解析：（１）基因工程的操作程序主要包括的四个步骤是：目的 基因的筛选与获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受 体细胞、目的基因的检测与鉴定。（２）研究表明，苏云金杆菌 中的Ｂｔ抗虫蛋白基因，是培育转基因抗虫棉较为合适的目的 基因，其控制合成的Ｂｔ抗虫蛋白只有在某类昆虫肠道的碱性 环境中才能表现出毒性。Ｂｔ抗虫蛋白被分解为多肽后，与害 虫肠上皮细胞的特异性受体结合，导致细胞膜穿孔，最后造成 害虫死亡。（３）ＰＣＲ技术的原理是模拟生物体内ＤＮＡ分子复 制的过程，利用ＤＮＡ分子热变性原理，通过控制温度控制 ＤＮＡ分子的解聚和结合，Ａ正确；由于ＤＮＡ聚合酶只能将游 离的核苷酸加到新链的３′端，所以ＤＮＡ新链的合成方向只能 从５′端向３′端延伸，Ｂ正确；ＰＣＲ过程需要高温变性，解开的 是氢键，而不是磷酸二酯键，Ｃ错误；获得目的基因的方法之 一为ＰＣＲ扩增，Ｄ正确。故选Ｃ。（４）根据酶切位点分析，目 的基因应位于启动子和终止子之间，为高效连接应选用黏性 末端相同的酶，而不能选用平末端，故目的基因应使用ＫｐｎⅠ 和ＸｍａⅠ切割。（５）天然蛋白质的合成过程是按照中心法则 进行的，而蛋白质工程与之相反。蛋白质工程是指以蛋白质 分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因 修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造新的蛋白 质，以满足人类生产和生活的需要。 练案［１６］ 基础题组 １． Ａ　 生物安全是指担心转基因生物会影响到生物多样性，从而 影响生态系统的稳定，Ａ错误；转基因食物潜在的安全隐患有 转基因植物合成的某些新的蛋白质有可能成为新的过敏原、 产生毒性物质、营养成分改变等，Ｂ正确；为了加强对农业转 基因生物的标识管理，保护消费者的知情权，我国对农业转基 因生物实行了标识制度，Ｃ正确；转基因生物有可能被用于制 造生物武器，如经过基因重组的致病病菌等，Ｄ正确。故选Ａ。 ２． Ｃ　 人类对转基因生物安全性的争议集中在食物安全、生物安 全和环境安全方面，不包括空气安全，Ｃ符合题意，Ａ、Ｂ、Ｄ不 符合题意。故选Ｃ。 ３． Ｄ　 转基因作物能使贫穷国家的亿万人口摆脱饥饿是转基因 生物的优点，Ａ不符合题意；转基因食品与非转基因食品一 样，都是由脂肪、蛋白质和碳水化合物等物质组成的，一定程 度上可说明转基因食品是安全的，Ｂ不符合题意；对转入了苏 云金杆菌基因的西红柿进行毒性分析表明，这种转基因西红 柿对人体健康没有影响，说明转基因食品安全，Ｃ不符合题 意；帝王蝶的幼虫在吃了某种转基因玉米的花粉沾染过的牛 奶草叶子后，近一半的个体死亡，幸存的也不能正常发育，说 明了转基因食品存在不安全因素，Ｄ符合题意。故选Ｄ。 ４． Ｄ　 转基因植物的抗除草剂基因，可能通过油菜的花粉散播到 环境中，Ａ正确；由于转抗虫基因植物对昆虫的选择作用，可 能导致昆虫群体抗性基因频率增加，Ｂ正确；转基因植物可能 会成为“入侵的外来物种”，威胁生态系统中其他生物的生 存，Ｃ正确；外源基因虽然来源于自然界，但是其往往是在异 种生物之间进行的基因的转移，因此也可能存在安全性问题， Ｄ错误。故选Ｄ。 ５． Ｂ　 外源基因可通过花粉传递到它的近亲作物上，造成“基因 污染”，Ａ正确；“基因污染”是一种可以扩散的污染，Ｂ错误； 在种植抗虫作物的同时种植少量非抗虫作物，可以减缓抗性 基因频率的增加，Ｃ正确；转基因生物带有外来基因，有可能 成为“入侵的外来物种”，威胁生态系统的稳定性，Ｄ正确。故 选Ｂ。 ６． Ａ　 我国对转基因技术的方针是一贯的、明确的，就是研究上 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，Ａ错误，Ｂ、Ｃ、Ｄ正确。故选Ａ。 ７． Ｃ　 转基因技术是体外重组ＤＮＡ分子的技术，其原理是基因 重组，Ａ错误；转基因技术的应用解决了人类史上很多难题， 但既有有利的一面，也有弊端，应辩证的看待和利用，Ｂ错误； 现在很多转基因食品包装都有警示标志，就是提示潜在的安 全性，以保护消费者的知情权，Ｃ正确；转基因食品和传统食 品各有优缺点，且转基因食品的安全性存在争议，故转基因食 品不会替代传统食品，Ｄ错误。故选Ｃ。 ８．（１）ｃＤＮＡ　 启动子、内含子 （２）Ｔ４ＤＮＡ连接酶 （３）转化　 染色体ＤＮＡ　 遗传特性得以稳定维持和表达 （４）植物组织培养、植物细胞的全能性 （５）知情和选择 解析：（１）过程①是指ｍＲＮＡ逆转录得到ｃＤＮＡ，建立ｃＤＮＡ文 库；由于转录而来的ｍＲＮＡ已经剪切掉了内含子对应的部分， 且不包含启动子，因此ｃＤＮＡ文库比基因组文库缺少启动子、 内含子。（２）既能连接黏性末端又能连接平末端的ＤＮＡ连接 酶是Ｔ４ＤＮＡ连接酶。（３）因为农杆菌Ｔｉ质粒上的Ｔ － ＤＮＡ可 转移至受体细胞，并且整合到受体细胞的染色体ＤＮＡ上，如 果将目的基因插入到Ｔ － ＤＮＡ质粒上，通过农杆菌的转化作 用，就可以使目的基因进入植物细胞，并将其整合到受体细胞 的染色体ＤＮＡ上，使目的基因的遗传特性得以稳定维持和表 达。（４）过程③④是利用离体的植物组织培养成完整植株的 过程，属于植物组织培养技术，植物组织培养的原理是植物细 胞的全能性。（５）基因工程育种与传统杂交育种相比，最显著 的特点是能定向改变生物的遗传特性。我国制定很多保护转 基因产品的法规，可以维护消费者对转基因产品的知情和选 择的权利，又保证了转基因技术和已上市的产品的安全性。 能力提升 １． Ｃ　 “外来物种入侵”一般是由于该生物在适宜的环境和缺乏 天敌的情况下能够大量繁殖，并且对当地的生物多样性产生 影响。转基因生物往往是改良的品种，因而具有较强的适应 能力和竞争力，很可能使当地的生物多样性受到影响。 ２． Ｄ　 分割的胚胎细胞有相同的遗传物质，但个体的性状还受到 环境的影响，因此发育成的个体有形态学差异，Ａ错误；体外 培养的动物细胞一类能悬浮在培养液中生长增殖，另一类需 要贴附于某些基质表面才能生长增殖，Ｂ错误；红豆杉茎尖分 生组织通过脱分化过程形成愈伤组织，一方面愈伤组织通过 再分化形成胚状体，进而培养成红豆杉植株；另一方面，愈伤 组织培养增殖产生更多的愈伤组织细胞，从愈伤组织细胞中 提取紫杉醇，Ｃ错误；转基因植物可能与野生植物发生杂交而 出现基因交流，影响野生植物的遗传多样性，Ｄ正确。故 选Ｄ。 ３． Ｂ　 转基因抗虫棉对非靶标生物无毒性，Ａ错误；转基因食品 的安全性尚存争议，消费者对转基因食品有知情权和选择权， Ｂ正确；转基因作物与非转基因作物的化学组成没有本质区 别，害虫喜欢吃的蔬菜和果实不一定都是非转基因的，Ｃ错 误；转基因食品中含有外源基因，但通过食用不会整合到人体 的ＤＮＡ而改变人体遗传物质，Ｄ错误。故选Ｂ。 ４． Ａ　 酵母菌属于微生物，是单细胞真核生物，Ａ错误；微生物结 构简单，繁殖速度快，世代周期短，Ｂ正确；                                                                      微生物进行基因工 —２０１— 练案［１５］ 第 ３ 章　 基因工程 第４节　 蛋白质工程的原理和应用 基础题组 一、选择题 １．（２０２４·贵州贵阳高二校联考阶段练习）下列 有关蛋白质工程的叙述，正确的是 （Ｃ ） Ａ．蛋白质工程不需要用到限制酶和ＤＮＡ连 接酶 Ｂ．蛋白质工程就是根据人们的需要，直接对 蛋白质进行加工修饰 Ｃ．蛋白质工程能改造蛋白质分子的结构，使 之更加符合人类需要 Ｄ．蛋白质工程和基因工程的目的都是获得人 类需要的蛋白质，二者没有区别 ２．（２０２３·陕西渭南高二统考期末）下列关于蛋 白质工程的说法，错误的是 （Ｂ ） Ａ．蛋白质工程能定向改造蛋白质的分子结构 来满足人类的需要 Ｂ．蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子 直接进行操作，定向改变分子结构 Ｃ．蛋白质工程能生产出自然界中不曾存在过 的新型蛋白质分子 Ｄ．蛋白质工程又称为第二代基因工程 ３．（２０２４·吉林长春外国语学校校考阶段练习） 蛋白质工程的基本流程是 （Ｃ ） ①蛋白质分子结构设计 ②ＤＮＡ合成 ③预期蛋白质功能 ④据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列 Ａ．①②③④ Ｂ．④②①③ Ｃ．③①④② Ｄ．③④①② ４．（２０２４·河北邢台高二校联考阶段练习）基因 工程和蛋白质工程技术有很大的应用价值， 可用于医药及其他工农业生产中。下列关于 基因工程和蛋白质工程的叙述错误的是 （Ａ ） Ａ．基因工程操作对象是基因，蛋白质工程操 作对象是蛋白质 Ｂ．基因工程是蛋白质工程的核心技术，蛋白 质工程是第二代基因工程 Ｃ．利用蛋白质工程可以生产出自然界中不存在的 蛋白质 Ｄ．通过蛋白质工程可提高酶的热稳定性 ５．下列有关基因工程与蛋白质工程的叙述，正 确的是 （Ｂ ） Ａ．蛋白质工程与基因工程的目的都是获得人 类需要的蛋白质，所以二者没有区别 Ｂ．基因工程是蛋白质工程的关键技术 Ｃ．通过蛋白质工程改造后的蛋白质仍然是天 然的蛋白质 Ｄ．蛋白质工程是在蛋白质分子水平上直接改 造蛋白质的 ６．科学家为提高玉米中赖氨酸含量，计划将天 冬氨酸激酶的第３５２位的苏氨酸变为异亮氨 酸，将二氢吡啶二羧酸合成酶中第１０４位的氨 基酸由天冬氨酸变为异亮氨酸。为此，下列 操作正确的是 （Ｄ ） Ａ．直接改造上述两种蛋白质的空间结构 Ｂ．对指导上述两种酶合成的ｍＲＮＡ进行改造 Ｃ．利用诱变育种技术促使上述两种酶的基因 突变 Ｄ．利用蛋白质工程技术，对控制上述两种酶 的基因进行改造 二、非选择题 ７．（２０２４·陕西西安市田家炳中学校联考期末） 人的Ｔ细胞可以产生某种具有临床价值的蛋 白质（Ｙ）。该蛋白质由一条多肽链组成。                                                               目 —１５３— 前可以利用现代生物技术生产Ｙ。回答下列 问题。 （１）若要获得Ｙ的基因，可从人的Ｔ细胞中提 取ｍＲＮＡ作为模板，在　 逆转录酶　 催化下 合成ｃＤＮＡ。再利用　 ＰＣＲ　 技术在体外扩增 获得大量Ｙ的基因。 （２）将目的基因导入植物细胞常用的方法是 　 农杆菌转化法　 ，将上述所得Ｙ的基因插 入　 Ｔ － ＤＮＡ　 中，得到含目的基因的重组Ｔｉ 质粒，则可用该转化法将该基因导入某种植 物的叶肉细胞中。若该叶肉细胞经脱分化　 得到了能稳定表达Ｙ的愈伤组织，则说明Ｙ 的基因已经整合到叶肉细胞染色体ＤＮＡ上　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 。 （３）天然的Ｙ通常需要在低温条件下保存。 假设将Ｙ的第６位氨基酸甲改变为氨基酸乙 可提高其热稳定性，若要根据蛋白质工程的 原理对Ｙ进行改造以提高其热稳定性，具体 思路是　 找到第６位氨基酸中的碱基所在的 基因位置，参照密码子表，将第６位氨基酸甲 的碱基替换为氨基酸乙的碱基　 。 能力提升 一、选择题 １．（２０２４·河北乐亭第一中学校考阶段练习）如 图为蛋白质工程操作的基本思路，下列叙述 不正确的是 （Ｃ ） 基因 ＤＮＡ ← ⑤ → ① ｍＲＮＡ → ② 氨基酸序列 多肽链 ← ④ → ③ 蛋白质 ← →三维结构 预期功能 生物功能 Ａ．代表蛋白质工程操作思路的过程是④⑤① ②③，代表中心法则内容的是①② Ｂ．利用蛋白质工程可以生产出自然界不存在 的蛋白质 Ｃ．蛋白质工程的目的是对基因的结构进行分 子设计 Ｄ．这种技术最终只能通过操作基因来完成 ２．（２０２３·重庆高二期末）下列关于基因工程和 蛋白质工程说法不正确的是 （Ｃ ） Ａ．干扰素具有干扰病毒复制的作用，其化学 本质是糖蛋白 Ｂ．蛋白质工程可对酶的催化活性、底物专一 性、抗氧化性、热变性、碱变性等加以改变 Ｃ．蛋白质工程的基本思路是：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ｍＲＮＡ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 Ｄ．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 ３．（２０２４·河北张家口尚义县第一中学校考阶 段练习）下列关于基因工程与蛋白质工程的 叙述，错误的是 （Ｃ ） Ａ．通过基因工程育种可以定向改变生物的 性状 Ｂ．蛋白质工程的基础是基因工程 Ｃ．基因工程需要在分子水平对基因进行操 作，蛋白质工程不需要 Ｄ．蛋白质工程中，蛋白质的合成仍然遵循中 心法则 ４．（２０２３·河南高二宝丰县第一高级中学校联 考阶段练习）葡萄糖异构酶能将葡萄糖转化 为果糖，其最适温度约为６０ ℃，生产上常用 于高果糖浆的生产。科学家将葡萄糖异构酶 的第１３８位甘氨酸用脯氨酸替代，结果它的最 适温度提高了约１０ ℃。下列有关说法正确 的是 （Ｄ ） Ａ．蛋白质工程只能改造或制造自然界已有的 蛋白质 Ｂ．编码葡萄糖异构酶的基因的核糖核苷酸序 列会有相应的改变 Ｃ．经改造后的葡萄糖异构酶热稳定性提高这                                                                       一性状不可遗传 —１５４— Ｄ．改造后的葡萄糖异构酶在６０ ℃时生产高 果糖浆的效率可能低于７０ ℃时的 ５．（２０２４·广东珠海高二校考阶段练习）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。下列有关该技术说法错误的是（Ｃ ） Ａ．经改造后的纤维素酶热稳定性提高这一性 状可遗传 Ｂ．改造该酶的实质是要改造控制该酶合成的 基因 Ｃ．改造纤维素酶不需要构建基因表达载体 Ｄ．蛋白质工程可以改造现有蛋白质或者制造 新的蛋白质 ６．（２０２３·辽宁高二校联考阶段练习）蛋白质工 程的基本思路如图所示，下列叙述错误的是 （Ｃ ） Ａ．物质ａ是多肽链，物质ｂ是ＲＮＡ Ｂ．物质ｂ不同，也有可能形成相同的物质ａ Ｃ．可利用ＰＣＲ等技术检测细胞内是否合成新 的目的蛋白质 Ｄ．蛋白质工程又称第二代基因工程，二者均 遵循中心法则 二、非选择题 ７．（２０２４·安徽合肥一中校考模拟预测）１９９７ 年，我国政府首次批准商业化种植转基因抗 虫棉。到２０１５年，我国已育成转基因抗虫棉 新品种１００多个，减少农药用量４０万吨，增收 节支社会经济效益４５０亿元。 （１）培育转基因抗虫棉主要需要四个步骤： 　 目的基因的筛选与获取　 、基因表达载体 的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因 的检测与鉴定。 （２）研究表明，苏云金杆菌中的Ｂｔ抗虫蛋白 基因，是培育转基因抗虫棉较为合适的目的 基因，其控制合成的Ｂｔ抗虫蛋白只有在某类 昆虫肠道的　 碱　 性环境中才能表现出毒 性。Ｂｔ抗虫蛋白被分解为多肽后，与害虫肠 上皮细胞的　 特异性受体　 结合，导致细胞 膜穿孔，最后造成害虫死亡。 （３）明确了目的基因后，获取目的基因的方法 有多种，其中，利用ＰＣＲ获取是常用的一种方 法。以下关于ＰＣＲ说法不正确的是（Ｃ ） Ａ． ＰＣＲ过程需提供ＤＮＡ模板 Ｂ． ＰＣＲ过程中新链的合成只能从５′端→３′端 Ｃ． ＰＣＲ过程需打开磷酸二酯键 Ｄ．可以利用ＰＣＲ技术进行目的基因扩增 （４）在基因表达载体的构建过程中，若目的基 因经限制酶切开后呈图１所示的末端，那么图 ２中的载体质粒ｐＣＬＹ１５需用　 ＫｐｎⅠ　 　 和 　 ＸｍａⅠ 　 切开，才能与目的基因片段高效 连接。 （５）在基因工程的基础上，延伸出来了第二代 基因工程——蛋白质工程。天然蛋白质合成 的过程是按照中心法则进行的，蛋白质工程的 基本思路与之　 相反　 （填“相同”或“相 反”）。蛋白质工程是指以　 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，或制 造一种新的蛋白，以满足人类生产和生活的 需求                                                                     。 —１５５—