训练(五十四) 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（学生用书Word）-【高考领航】2026年高考生物大一轮复习学案

训练(五十四)　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 (建议用时：50分钟　满分：55分) (选择题1～8题每题2分，9～11题每题3分，共25分) [基础巩固] 1．(2025·辽宁朝阳模拟)苏云金杆菌是一种细菌，它能产生使棉铃虫死亡的杀虫蛋白，这种杀虫蛋白对人和牲畜无任何毒害作用。科学家将苏云金杆菌的杀虫蛋白基因转入棉花细胞，获得了能产生杀虫蛋白的抗虫棉，提高了棉花的产量。下列相关叙述不正确的是(　　) A．苏云金杆菌有成形的细胞核 B．抗虫棉的培育使用了转基因技术 C．苏云金杆菌是单细胞生物 D．该方法能减少农药对环境的污染 2．(2025·湖北黄冈模拟)人乳铁蛋白(hLF)是乳汁中一种重要的非血红素铁结合糖蛋白，具有抑菌、抗肿瘤等多种生理功能，被认为是一种极具开发潜力的食品添加剂。某科研团队将人乳铁蛋白(hLF)基因转入到山羊体内，从山羊的乳液中获得hLF，可以解决天然乳铁蛋白资源短缺的问题，下列有关叙述错误的是(　　) A．可用PCR直接扩增乳铁蛋白的基因转录产物 B．重组载体中人乳铁蛋白基因的启动子是乳腺蛋白基因启动子 C．将目的基因导入山羊受精卵中一般应用的技术是显微注射法 D．检测人乳铁蛋白基因是否成功翻译常采用抗原—抗体杂交技术 3．(2025·河南三门峡模拟)草甘膦是一种广谱、非选择性的系统性除草剂，通过抑制植物中EPSPS酶的活性，使植物细胞内某些氨基酸不能合成，从而达到除草的目的。为提高小麦对草甘膦的耐受性，科学家将细菌的EPSPS基因转入小麦叶绿体中，得到抗草甘膦转基因小麦。下列相关叙述错误的是(　　) A．将EPSPS基因导入小麦的叶绿体可避免基因污染 B．EPSPS基因在细菌和小麦中转录形成的mRNA相同 C.可通过喷洒草甘膦来检验转基因小麦是否培育成功 D．转基因小麦中EPSPS酶参与合成的氨基酸数量下降 4．(2025·安徽黄山模拟)科学家利用蛋白质工程研制赖脯胰岛素，与天然胰岛素相比，赖脯胰岛素经皮下注射后易吸收、起效快。图示为利用大肠杆菌制备工程菌获取赖脯胰岛素的操作过程，以下叙述错误的是(　　) A．该技术属于第二代基因工程，需对基因进行改造或合成 B．该技术能改造现有的蛋白质，也能制造一种新的蛋白质 C．图中①②过程可同时发生 D．基因表达过程中，物质a若发生变化，物质b一定改变 5．(2025·广东广州模拟)天然胰岛素易形成二聚体，使得其疗效被延缓。科研人员通过蛋白质工程使胰岛素第28位的脯氨酸替换为天冬氨酸，从而抑制了胰岛素的聚合，由此研发出的速效胰岛素类似物产品已经在临床上广泛应用，以下叙述错误的是(　　) A．改造胰岛素的过程实际是改造胰岛素基因的过程 B．若要改变蛋白质的功能，可通过改进蛋白质的氨基酸序列实现 C．可将定点突变技术获得的新的胰岛素基因直接导入大肠杆菌用于发酵生产 D．在通过蛋白质工程对胰岛素改造的过程中，对蛋白质分子结构的了解是非常关键的 6．(2025·广东佛山模拟)已知生物体内有一种蛋白质(P)，该蛋白质是一种转运蛋白，由305个氨基酸组成。如果将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸，240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸，改变后的蛋白质P1不但保留P的功能，而且具有了酶的催化活性。下列叙述错误的是(　　) A．若要改变蛋白质的功能，最终还必须通过改造或合成基因来完成 B．以P基因序列为基础，获得P1基因的途径有改造P基因或合成P1基因 C．所获基因表达时遵循中心法则，内容包括DNA的复制以及遗传信息在不同分子之间的流动 D．蛋白质工程也被称为第二代基因工程，其基本途径与基因工程的途径相同 7．(2025·河南洛阳模拟)普通番茄细胞中多聚半乳糖醛酸酶基因(PG基因)控制合成的多聚半乳糖醛酸酶，能使番茄细胞壁破坏而不耐储藏。科学家将抗PG基因导入番茄细胞，使抗PG基因合成的mRNA与PG基因合成的mRNA相结合，从而培育出抗软化的转基因番茄。下列叙述错误的是(　　) A．PG基因与抗PG基因的区别是基因中的碱基序列不同 B．抗PG基因能阻止PG基因表达的翻译过程，使细胞不能合成PG C．常用显微注射法将抗PG基因表达载体导入番茄体细胞 D．为了避免转基因植物花粉污染周围植物，可将抗PG基因整合到叶绿体DNA上 8．(2025·湖北黄冈模拟)生殖性克隆和治疗性克隆既有相同点，又有本质的区别。下列相关叙述错误的是(　　) A．前者面临伦理问题，后者也会面临伦理问题 B．两者都涉及体细胞核移植技术，都与试管婴儿技术有本质的区别 C．前者为了产生新个体，后者为了治疗疾病 D．生殖性克隆人能丰富人类基因的多样性 [能力提升] 9．(2025·山东临沂模拟)研究人员将OsG、EcC、EcG和TSR四种酶的基因分别与叶绿体转运肽基因连接，构建多基因表达载体(载体部分序列如图所示)，然后利用农杆菌转化法转化水稻，在水稻叶绿体内构建了一条新代谢途径，提高了水稻的产量。下列叙述正确的是(　　) A．转基因水稻的根细胞内不含有上述四种目的基因 B．可选用含卡那霉素或潮霉素的培养基筛选被转化的水稻细胞 C．四个基因转录时都以DNA的同一条单链为模板 D．可用抗原—抗体杂交技术检测叶绿体中是否含有四种酶 10．(2025·广东肇庆模拟)β-葡萄糖苷酶参与水解纤维素，最终得到单体葡萄糖。在食品、医药等方面发挥重要作用。如图为β-葡萄糖苷酶在不同温度条件下分别处理20 min、60 min、120 min后相对酶活性变化的实验结果。下列叙述正确的是(　　) A．该实验的因变量有温度、处理时间 B．该酶相对活性随温度升高、处理时间延长而降低 C．低温条件下该酶与反应物结合发生作用过程中，其空间结构没有改变 D．可利用蛋白质工程改造该酶分子的结构，提高其在高温环境下的活性 11．(2025·湖南张家界模拟)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．需要通过改造基因以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优势 C．改造后的枯草杆菌蛋白酶活性提高这一性状不可遗传 D．蛋白质工程的最终目的是获取编码蛋白质的基因序列 12．(15分)(2025·江苏镇江模拟)四尾栅藻生长周期短、适应性强，是一种高潜力生物柴油新型原料，但油脂产量低。研究人员从含油量高的紫苏中提取DGAT1(催化油脂合成的关键酶)基因，并成功导入到四尾栅藻细胞内，获得转基因的产油四尾栅藻。其制备流程如图，LacZ基因可使细菌利用培养基中的物质X-gal进而使菌落呈现蓝色，无该基因或该基因被破坏的细菌，菌落呈白色。回答下列问题： 得分 (1)从高表达的紫苏组织细胞中提取总的RNA，经________获得cDNA，用于PCR扩增。PCR的原理是__________________。要获得大量的DGAT1基因，可利用PCR技术扩增，其前提是要有一段已知DGAT1基因的脱氧核苷酸序列，以便合成________。 (2)用限制酶____________________分别切割pMD19-DGAT1和pBI121，再将其连接成重组表达载体pBI121-DGAT1，并将其导入四尾栅藻细胞中。与单酶切相比，双酶切的优点有________________________________。 (3)构建的pMD19-DGAT1导入到经CaCl2溶液处理的处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态的大肠杆菌细胞中，并通过稀释涂布平板法接种到含X-gal和氨苄青霉素的培养基中培养。一段时间后，挑选______色的菌落以提取质粒pMD19-DGAT1。 (4)若要获得产油率更高的DGAT1基因，可以对DGAT1基因进行改造，最终得到相应的蛋白质，该过程可以通过蛋白质工程完成，该过程的基本思路是_______________________________。 13．(15分)(2025·广东茂名模拟)融合蛋白是指利用基因工程等技术将某种具有生物学活性的功能蛋白分子与其他蛋白融合而产生的新型蛋白，常用于亲和蛋白质纯化和抗体药物的研发。下图是原核细胞融合蛋白基因表达载体，科研工作者在启动子Pc下游插入了两个与分离纯化有关的编码序列——谷胱甘肽转移酶基因(GST基因)及凝血蛋白酶切割位点的编码序列。 得分 回答下列问题： (1)构建基因表达载体时，需要用到的工具有______________。上述融合表达载体中启动子Ptac的作用是___________________________________。 (2)当外源基因插入后，可表达出由______(填“二”或“三”)部分序列组成的融合蛋白。 (3)GST对谷胱甘肽有很强的结合能力。将谷胱甘肽固定在琼脂糖树脂上形成亲和层析柱，当表达融合蛋白的全细胞提取物通过层析柱时，________将吸附在树脂内，其他细胞蛋白先被洗脱出来。接着用含游离的还原型谷胱甘肽的缓冲液将融合蛋白洗脱。最后用______________切割融合蛋白，即可获得纯化的目的蛋白。 (4)Fc融合蛋白由某种具有生物学活性的功能蛋白分子与抗体恒定区的Fc片段融合而成。该类融合蛋白不仅保留了功能蛋白分子的生物学活性，并且还具有一些抗体的性质，如长效半衰期。抗原在血浆中游离时间越久，越容易被蛋白酶降解。 ①利用哺乳动物细胞表达Fc融合蛋白比在原核细胞中表达更具优势的理由是_______________________________。 ②目前疫苗设计的关键在于有效活化抗原呈递细胞(APC)，APC表面能够表达Fc受体，常利用抗原—Fc融合蛋白作为抗原运载工具，其原因是_______________________________________________________。 答案与精析 训练(五十四)　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 1．A　苏云金杆菌是原核生物，没有成形的细胞核，A错误。 2．A　不可以直接用PCR扩增mRNA，需将mRNA逆转录成cDNA再进行扩增，A错误。 3．D　转基因小麦中导入了EPSPS基因，细胞内EPSPS酶数量增加，促进了相关氨基酸的合成，D错误。 4．D　物质a为mRNA，mRNA序列改变，由于密码子的简并性，最终编码的氨基酸序列可能不变，D错误。 5．C　将改造后获得的速效胰岛素基因直接导入大肠杆菌，没有进行基因表达载体的构建，目的基因在受体细胞中可能无法复制、表达，C错误。 6．D　蛋白质工程的途径与基因工程流程相反，D错误。 7．C　将目的基因导入植物细胞的常用方法是农杆菌转化法，C错误。 8．D　生殖性克隆人属于无性繁殖，不能丰富人类基因的多样性，D错误。 9．D　转基因水稻的根细胞内有可能含有上述四种目的基因，A错误；卡那霉素抗性基因不在T­DNA上，应用潮霉素培养基筛选被农杆菌转化的水稻细胞，B错误；基因的启动子方向有所不同，说明四个基因转录时不是都以DNA的同一条单链为模板，C错误；可用抗原—抗体杂交技术检测是否有相应的蛋白质产生，从而检测四种酶在转基因水稻中的表达情况，D正确。 10．D　由图可知，该实验的自变量有温度、处理时间，因变量是相对酶活性，A错误；由图可知，在37 ℃之前，该酶的活性随温度的升高而提高，处理60 min的酶活性比处理20 min的酶活性大，因此无法得出该酶活性随温度升高、处理时间延长而降低的结论，B错误；酶与反应物结合发生作用过程中无论低温还是最适温度时，酶的空间结构都会发生可逆性变化，C错误；蛋白质工程是一种通过改造或合成基因，改造蛋白质的结构和功能来实现特定目标的技术。通过改变酶的几个氨基酸或引入二硫键，可以改变酶的结构，从而提高酶的热稳定性，使其在高温环境下保持活性，D正确。 11．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，以满足人类的需求，D错误。 12．(1)逆转录　DNA半保留复制　引物　 (2)BamHⅠ和XbaⅠ　避免质粒和目的基因自身环化，避免目的基因反向连接　(3)白　(4)根据预期催化油脂合成的关键酶的功能→设计催化油脂合成的关键酶的结构→推测应有的氨基酸序列→找到并改变对应的脱氧核苷酸序列或合成新的基因→获得所需要的蛋白质 13．解析：(1)构建基因表达载体时，需要用到的工具有限制酶、DNA连接酶、载体。融合表达载体中启动子Ptac的作用是与RNA聚合酶结合，驱动转录。(2)当外源基因插入后，可表达出由三部分序列组成的融合蛋白。(3)将谷胱甘肽固定在琼脂糖树脂上形成亲和层析柱，当表达融合蛋白的全细胞提取物通过层析柱时，融合蛋白将吸附在树脂内，其他细胞蛋白先被洗脱出来。接着用含游离的还原型谷胱甘肽的缓冲液将融合蛋白洗脱。最后用凝血蛋白酶切割融合蛋白，即可获得纯化的目的蛋白。(4)①真核生物能对基因转录后的mRNA进行剪接加工，而原核生物不能进行；真核细胞具有内质网、高尔基体，能对表达产生的蛋白质进行糖基化等修饰，则哺乳动物细胞表达Fc融合蛋白比在原核细胞中表达更具优势。②常利用抗原—Fc融合蛋白作为抗原运载工具的原因是借助Fc片段靶向结合APC，缩短抗原在血浆中的游离时间，减少蛋白酶对抗原的降解，提高抗原半衰期，从而加强抗原的呈递。 答案：(1)限制酶、DNA连接酶、载体　与RNA聚合酶结合，驱动转录　(2)三　(3)融合蛋白　凝血蛋白酶　(4)①真核生物能对基因转录后的mRNA进行剪接加工，而原核生物不能进行；真核细胞具有内质网、高尔基体，能对表达产生的蛋白质进行糖基化等修饰　②借助Fc片段靶向结合APC，缩短抗原在血浆中的游离时间，减少蛋白酶对抗原的降解，提高抗原半衰期，从而加强抗原的呈递 学科网（北京）股份有限公司 $