第56课时 基因工程的应用、蛋白质工程及生物技术的安全性与伦理问题-【红对勾讲与练·讲义】2026年高考生物大一轮复习全新方案通用版（单选版）

红圈勾·讲与练·高三生物 第56课时 基因工程的应用、蛋白质工程及生物技术的 安全性与伦理问题 课程标准解读 1.举例说明基因工程在农牧、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.举例说出日常生活中的转基因产品。4.探 讨转基因技术在应用过程中带来的影响。5.举例说出生殖性克隆人面临的伦理问题。6.分析说明我国为 什么不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验。7.举例说明历史上生物武器对人类造成了严 重的威胁与伤害。8.认同我国反对生物武器及其技术和设备的扩散。 考点一 基因工程的应用 2.基因工程在医药卫生领域的应用 必备知识梳理 啤夯基础 对微生物或动植物的细 1.基因工程在农牧业方面的应用 微生物或动 植物的细胞 胞进行 ,使它们 从某些生物中分离出具有 能够生产药物 转基因 抗虫植物 ,将它导人作物中培 科学家将药用蛋白基因 育出具有抗虫性的作物 生产 药物 与乳腺中特异表达的基 将来源于某些病毒、真菌等的 因的启动子等调控元件 336 转基因 抗病植物 导人植物中，培育出转基 医 哺乳动物批 重组在一起，通过 因抗病植物 量生产药物 的方法导入哺 生 乳动物的受精卵中，制成 将 某种除草剂的 转基因抗 乳腺生物反应器（乳房生 除草剂植物 基因导人作物，可以培育出抗 的 物反应器) 牧 除草剂的作物品种 将某种必需氨基酸含量多的 在器官供体的基因组中导人调 导入植物中， 控基因表达的DNA序列，以抑 的应用 可以提高这种氨基酸的含量 建立移植 制 的表达，或设法 改良植物 器官工厂 除去抗原决定基因，再结合 的品质 将与植物 导 技术，培育出不会引起 入矮牵牛中，使它呈现出自然界 反应的转基因克隆器官 没有的颜色变异，大大提高了它 3.基因工程在食品工业方面的应用 的观赏价值 利用基因 生产食品工业用酶、 由于 的表 食 氨基酸和维生素等 提高动物的达可以使转基因动物生长得更 生长速率 科学家将编码 导人大肠 快，将这类基因导人动物体内， 方 杆菌、黑曲霉或酵母菌的基因组中，再通 以提高动物的生长速率 面 过工业发酵批量生产凝乳酶 将 导人奶牛基因组， 应 使获得的转基因牛分泌的 加工转化糖浆需要的淀粉酶，加工烘烤食 改善畜产 品的品质 中，乳糖的含量大大降低，而 品要用到的脂肪酶等也都可以通过构建 其他营养成分不受影响 ,然后用发酵技术大量生产 第十单元生物技术与工程 进 辨析与表达 因牛，最常用的方法是利用 法将血清 (1)利用转基因小鼠1型糖尿病模型可以模拟糖尿 白蛋白基因导入牛的受精卵。 病的发生和发展过程。 ( (4)有人提议将乳腺反应器改成膀胱反应器，请分 (2)利用乳腺生物反应器能够获得一些重要的医药 析利用膀胱反应器比乳腺反应器产量高的原因： 产品，如人的血清白蛋白，这是因为将人的血清 白蛋白基因导入了动物的乳腺细胞中。( (3)利用基因工程技术，将人的产生胰岛素的基因转 归纳总结 入大肠杆菌后，大肠杆菌内表达出的胰岛素与人 乳腺生物反应器与工程菌的比较 的胰岛素结构相同。 比较内容 乳腺生物反应器 工程菌 (4)基因工程在农业上的应用主要是培育高产、品质 让外源基因在哺乳 优良和具有抗逆性的农作物。 动物的乳腺中特异 用基因工程的方法， (5)用基因工程方法培育的抗虫植物也能抗病毒。 含义 表达，利用动物的乳使外源基因得到高效 ( 腺组织生产药物 表达的微生物 (6)(选择性必修3P90正文)生产乳腺生物反应器 蛋白 构建基因表达载体时有什么特别要求？为什么？ 合成的药物蛋白与 细菌合成的药物蛋白 基因表达 提示： 天然蛋白相同 可能没有活性 受体细胞 动物受精卵 微生物细胞 目的基因 显微注射法 关键能力提升 啤研趋势 导入方式 Ca+处理法 需要严格灭菌，严格控 【情境应用】基因工程在医药卫生领域的应用主要 不需要严格灭菌，温 制工程菌所需的温度、 体现在以下两方面： 生产条件 度等外界条件对其 pH、营养物质浓度等外 337 应用一：对微生物或动植物的细胞进行基因改造， 影响不大 界条件 使它们能够生产药物，如重组人千扰素的市场化 从微生物细胞或其培 药物提取 从动物乳汁中提取 生产。千扰素是细胞合成并分泌的一种糖蛋白， 养液中提取 几乎能抵抗所有病毒引起的感染，同时对乳腺癌 骨髓癌、淋巴癌以及某些白血病有一定疗效，临床 需求量大。 核心素养达成 啤破考向 应用二：让哺乳动物本身批量生产药物，如重组血 考向围绕基因工程的应用考查科学思维、社会 清白蛋白的批量生产。科学家将血清白蛋白基因 责任 导入奶牛基因组，使获得的转基因牛分泌的乳汁 1.(2025·湖北武汉联考)下列关于基因工程应用的 中含有血清白蛋白。血清白蛋白是人体血浆蛋白 叙述，正确的是 () 中最主要的组成部分，其作用主要有两方面：一是 A.通过将肠乳糖酶导入奶牛乳腺细胞中，以降低 维持人体正常的营养状态，二是维持血浆等胶体 乳汁中乳糖含量，从而解决部分人群的乳糖不 的渗透压。 耐受问题 【问题探究】 B.通过X射线、紫外线综合处理，将青霉素产量低 (1)在工程菌选择上，选用酵母菌而不选用大肠杆 的菌种培育成产量高的菌株属于基因工程技术 菌，原因是 的应用 C.通过制备山羊膀胱生物反应器，使人乳铁蛋白 (2)携带干扰素基因的重组质粒导入微生物受体 基因只存在于膀胱细胞中，进而可以从尿液中 细胞前，受体细胞要用Ca+处理，使细胞处于 分离纯化出所需要的人乳铁白蛋白，实现大量 制备的目的 (3)在血清白蛋白基因的表达载体中，必须有乳腺 D.与人细胞分泌的天然生长激素相比，将人的生 蛋白基因的启动子，原因是 长激素基因导入大肠杆菌制备的工程菌无法对 为获得符合生产要求的转基 生长激素进行正常的加工和修饰 2的肉·讲与练·高三生物 2.(2025·河北雄安新区模拟)接种疫苗是预防传 A.接种乙肝疫苗是机体患病前采取的免疫预防措 染病的一项重要措施，乙肝疫苗的使用可有效阻 施，可以预防大多数的传染病 止乙肝病毒(DNA病毒)的传播，降低乙型肝炎 B.接种上述重组乙肝疫苗会在人体中产生乙肝病 发病率。乙肝病毒是一种DNA病毒。重组乙肝 毒，进而引发机体发生免疫反应 疫苗的主要成分是利用基因工程技术获得的乙 C.重组表达载体将乙肝病毒表面抗原基因导入酵 肝病毒表面抗原（一种病毒蛋白）。下列有关叙 母细胞中表达不需要逆转录酶 述正确的是 D.重组表达载体中通常含有抗生素抗性基因，其 表达产物可以抑制乙肝病毒增殖 考点二 蛋白质工程的原理和应用 3.蛋白质工程的应用 必备知识梳理 啤夯基础 (1)医药工业方面：研发药物，如延长干扰素的保 1.蛋白质工程的概念 存时间；降低小鼠单克隆抗体诱发免疫反应的 蛋 改造现有蛋白质，或 强度。 基础 质 目的 制造一种新的蛋白质 (2)其他工业方面：改进 的性能或开发新 及其与生物 功能的关系 的 手段 (3)农业方面：通过改造某些 基因改造 基因合成 ,增加粮食产量；改造微生物 结果 结果 设计优良微生物农药，防治病虫害。 338 改造现有蛋白质 制造新的蛋白质 1辨析与表达 2. 蛋白质工程与基因工程的异同 (1)蛋白质工程可以合成自然界中不存在的蛋白质。 蛋白质工程 项目 基因工程 () (2)与天然蛋白质合成相比，蛋白质工程不遵循中心 从预期的蛋白质功 法则。 () 能出发→设计预期 目的基因的筛选与 (3)要对蛋白质的结构进行设计改造，最终必须通过 的蛋白质结构→推 获取→基因表达 改造氨基酸序列来完成」 () 测应有的氨基酸序 载体的构建→将 (4)蛋白质工程需构建基因表达载体，改造后的蛋白 列→找到并改变相 过程 目的基因导人受体 质的性状可遗传给后代。 () 对应的脱氧核苷酸 细胞→目的基因 (5)蛋白质工程应先设计蛋白质的结构后再预期其 序列（基因）或合成 的检测与鉴定 功能。 () 新的基因→获得所 需要的蛋白质 (6)(选择性必修3P94正文)对天然蛋白质进行改 定向改造生物的遗 定向改造或生产人 传特性，以获得人 造，你认为应该直接对蛋白质分子进行操作，还 实质 类所需的蛋白质 类所需的生物类型 是通过对基因的操作来实现？原因是什么？ 和生物产品 提示： 可生产自然界没有 只能生产自然界已 结果 的蛋白质 有的蛋白质 联系 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，是对现有蛋白质进行改造或制造 新的蛋白质，必须通过基因改造或基因合成实现 第十单元生物技术与工程 进 C.通过蛋白质工程制备t-PA蛋白可以不用构建 关键能力提升 啤研趋势 基因表达载体 【情境应用】基因工程在原则上只能生产自然界已 D.将改良的PA基因直接注入大肠杆菌，是生 存在的蛋白质，这些天然蛋白质是生物在长期进 产改良tPA蛋白的核心步骤 化过程中形成的，它们的结构和功能符合特定物 2.(2022·湖南卷)水蛭是我国的传统中药材，主要 种生存的需要，却不一定完全符合人类生产和生 药理成分水蛭素为水蛭蛋白中重要成分之一，具 活的需要。蛋白质工程的目标是生产出符合人类 有良好的抗凝血作用。拟通过蛋白质工程改造水 生产和生活需要的蛋白质，甚至是自然界不存在 蛭素结构，提高其抗凝血活性。回答下列问题： 的蛋白质。 (1)蛋白质工程流程如图1所示，物质a是 设计 推测 C A 蛋白质 B →基因 ,物质b是 。 在生产过程中，物质 生物功能行使 三维结构 多肽链 mRNA 折叠 E D DNA b可能不同，合成的蛋白质空间构象却相同，原因 【问题探究】 是 (1)写出流程图中字母代表的含义： 基因 分子设计 蛋白质.预期功能 ;B. ;C. DNA 折叠 三维结构 →生物功能 A D. ;E. 图1 (2)通过对Bt抗虫蛋白三维结构图及氨基酸序列 (2)蛋白质工程是基因工程的延伸，基因工程中获 进行分析，发现该蛋白质结构中一段由14个氨基 取目的基因的常用方法有 酸组成的螺旋结构缺失，结构变化后的Bt抗虫蛋 白能使棉铃虫具有更高的致死率。若要根据蛋白 和利用PCR技术扩增。PCR技术遵 质工程的原理设计实验对Bt抗虫蛋白进行改造， 循的基本原理是 339 以提高其致死率，请写出实验设计思路。 (3)将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解 提示： 后，分析水解产物中的肽含量及其抗凝血活性，结 果如图2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 核心素养达成 啤破考向 ▲酶甲处理 考向围绕蛋白质工程的原理和应用考查生命 5 观念、科学思维 30 O酶乙处理 ● 1.(2024·江西上饶模拟)t-PA蛋白能高效降解由 m 20 纤维蛋白凝聚而成的血栓，是心梗和脑血栓的急 10 救药。但tPA与纤维蛋白结合的特异性不高，给 50 44 心梗患者注射大量tPA会诱发颅内出血。若将 6810 酶解时间h tPA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸，获得改良药 600 物tPA,能显著降低出血副作用。下列叙述正确 500 的是 400 克300 A.对tPA蛋白的改良，是以基因的结构和功能的 200 关系为理论基础的 0 4 B.在该研究中目前可行的直接操作对象是控制 6 8 10 酶解时间h tPA合成的基因 图2 2勾·讲与练·高三生物 (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： 考点三 生物技术的安全性与伦理问题 3.理性看待转基因技术 必备知识梳理 啤夯基础 (1)理性看待转基因技术的前提 1.转基因成果 ①清晰地了解转基因技术的 和 用基因工程技术构建高 规程。 产、优质的基因工程菌 ②看到人们的观点受到许多复杂的政治、经济和 等因素的影响。 对微生物的基因 来生产 ③要靠 的证据和 的逻辑进行思 改造方面 用基因工程菌生产 考和辩论。 ,开发成功的基因 (2)我国对转基因技术的态度 工程药物已经几乎涉及 ①研究上要 坚持自主创新。 各种类型疾病的治疗 ②推广上要 ,做到确保安全。 ③管理上要 ,坚持依法监管。 340 科学家将生长激素基因、生长激 (3)我国相关部门制定了一系列的政策、法规并成 素释放激素基因等转人动物体 立相关机构 基因 内，培育了一批 ①维护了消费者对转基因产品的 转基因 的转基因家禽、家畜 和 果 动物方面 ②最大程度地保证了转基因技术和已经上市的转 将某些抗病毒的基因导入动物 基因产品的 体内，培育了抵抗 的 ③为保障农业转基因生物安全提供重要的技术 动物新品种 支撑。 4.关注生殖性克隆人 科学家已经培育出了大批具有抗 转基因 通过克隆技术产生独立生存 植物方面 虫、抗病 和 生殖性 克隆 的 等新性状的作物 克隆 2.对转基因产品安全性的争论 种类 利用克隆技术产生特定的细 人们所生活的国家或社会、政治制 胞、组织和器官，用它们来 关 治疗性 或 受损的细 度、意识形态、宗教信仰 克隆 争论 生 胞、组织和器官，从而达到治 、历史背景、传统文化和伦理道 原因 殖 疗疾病的目的 关于其 德观念等的差异，决定了人们具有不 同的价值观取向 克隆人 我国政府一再重申四不原则：不 赞成、 、不支持 争论 转基因技术 中国政府 任何生殖性克隆人实验 的 内容转基因食品的 的态度 我国政府同样重视治疗性克隆 所涉及的伦理问题，主张对治疗 论 争论 方式 辩论会等 性克隆进行 和严格审查 第十单元生物技术与工程 讲 5.生物武器 Ⅱ.克隆人的培育过程： (1)种类： 和 等。 供体细胞 细胞核 核移植 1体外早期 (2)特点：生物武器的 ,可以 重构胚 受体卵 去核 去核卵 培养胚胎 直接或者通过食物、生活必需品和带菌昆虫等散 母细胞 母细胞 移植 布，经由 和皮肤等侵入人、畜 胎儿发有母体 子宫 体内，造成大规模伤亡，也能大量损害植物。 【问题探究】 (3)中国政府的态度：在任何情况下 (1)在1的图示中， 是试管婴儿的培育过 生物武器，并反对生物武器及 程， 是设计试管婴儿培育的过程。（填图 其技术和设备的扩散。 中序号) 辨析与表达」 (2)试管婴儿与设计试管婴儿技术的主要区别是 (1)转基因抗虫棉能杀死害虫就一定对人有毒。 (2021·北京卷) (2)转基因作物被动物食用后，目的基因就会转入动 物体细胞中。 ( ) (3)“设计试管婴儿”与“试管婴儿”相比在植入前需 (3)试管婴儿技术与克隆技术在技术环节上的主 要对胚胎进行遗传学诊断。 ( ) 要差异是 (4)治疗性克隆是利用克隆技术产生特定的个体，以 达到治疗疾病的目的的工程技术。 ( ) (5)生物武器包括病毒类、致病菌类和生化毒剂类等。 (4)试管婴儿技术与克隆技术的生殖方式分别是 341 (6)生物武器污染性强、污染面广，易造成大规模伤亡。 (5)治疗性克隆与生殖性克隆过程中胚胎的处理 ( 方式的区别是 (7)(选择性必修3P112“思考·讨论”)从传播的角 度来看，与枪炮、导弹等常规武器相比，生物武器 有什么特点？ 提示： (6)对于治疗性克隆仍然存在许多争论，有一男子患 有白血病，后经医生利用其出生时保留的脐带血进 行治疗后康复，你认为这种做法 (填“符合” 或“不符合”)伦理道德，理由是 关键能力提升 啤研趋势 (7)伦理学家反对克隆人的理由有哪些？ 【情境应用】下面是试管婴儿及克隆人的培育流 提示： 程图。 I.试管婴儿与设计试管婴儿的培育过程： ④遗传学诊断 ① ② 胚胎⑤ 精子 体外 外平期移植母你发直，胎儿 卵子 受精受精卵 培育胚胎③子宫 红圈闪·讲与练·高三生物 4归纳总结 续表 治疗性克隆和生殖性克隆的比较 项目 试管要儿 设计试管婴儿 治疗性克隆 项目 生殖性克隆 二者都是体外受精、体外进行早期胚胎培 利用克隆技术产生特定 的细胞、组织和器官，用 通过克隆技术产生独 相同点 养，再经过胚胎移植，生殖方式上都为有性 概念 它们来修复或替代受损 立生存的新个体 生殖 的细胞、组织和器官 用于医学研究或治疗疾病目的小用于生育，产生新个体 2.(2025·甘肃张掖模拟)近期，农业农村部根据国 细胞水平水平个体水平 家生物育种产业化工作部署及有关法规标准规 联系 定，审定通过了部分转基因玉米、大豆品种，并向 都属于无性生殖，产生的新个体或新组织的遗传物质 26家企业发放了转基因玉米、大豆种子生产经营 均不发生变化 许可证。同时明确，这些品种实际种植区域还要 符合国家生物育种产业化有关安排。下列有关叙 核心素养达成 啤破考向 述错误的是 A.转基因产品需要经过一系列的安全性评价，符 考向1围绕转基因产品的安全性及生物技术的 伦理问题考查科学思维、社会责任 合相应标准后才能推广种植 1.(2024·浙江卷)关于生物技术的安全与伦理问题 B.转基因食品可能是转基因生物本身或其加工 在我国相关法规明令禁止的是 产品 A.试管动物的培育 C.转基因农作物产品一定可以增进人类健康 342 B.转基因食品的生产 D.使用转基因大豆加工成的食用油一定要进行 C.治疗性克隆的研究 标识 D.生物武器的发展和生产 考向2围绕禁止生物武器考查科学思维、社会 责任 4归纳总结 比较试管婴儿和设计试管婴儿 3.(2025·湖南娄底质检)下列关于生物武器的叙 述，错误的是 项目 试管婴儿 设计试管要儿 A.由转基因微生物制成的生物武器具有难以预防 技术 无须进行 进行遗 和难以治疗的特点 手段 遗传学诊断 传学诊断 不 B.生物武器包括致病菌类、病毒类、生化毒剂类等 同 主要用于白血病、贫血 主要解决不孕夫 C.经过基因改造的微生物可能使某些特定人群感 点 应用 症等遗传疾病的预测及 妇的生育问题 染，而其他人群不易感染 治疗 D.与常规武器相比，生物武器具有传染性强、不易 被发现、不受自然条件影响等特点 「真题演练 感悟高考 1.(2023·浙江卷)以哺乳动物为研究对象的生物技 C.生殖性克隆不存在伦理道德方面的风险 术已获得了长足的进步。对生物技术应用于人 D.我国不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖 类，在安全与伦理方面有不同的观点，下列叙述正 性克隆人实验 确的是 ( 2.(2023·北京卷)抗虫作物对害虫的生存产生压 A.试管婴儿技术应全面禁止 力，会使害虫种群抗性基因频率迅速提高，导致作 B.治疗性克隆不需要监控和审查 物的抗虫效果逐渐减弱。为使转基因抗虫棉保持 第十单元生物技术与工程 进 抗虫效果，农业生产上会采取一系列措施。以下 注F1~F3,R1~R3表示引物；T-DNA-LB表示左边 措施不能实现上述目标的是 界；T-DNA-RB表示右边界；Ori表示复制原点；KanR A在转基因抗虫棉种子中混入少量常规种子 表示卡那霉素抗性基因；HygBR表示潮霉素B抗性 B.大面积种植转基因抗虫棉，并施用杀虫剂 基因。 C.转基因抗虫棉与小面积的常规棉间隔种植 (1)从苏云金杆菌提取DNA时，需加入蛋白酶，其 D.转基因抗虫棉大田周围设置常规棉隔离带 作用是 3.(2021·辽宁卷)腈水合酶(N)广泛应用于环境保 。 提取过程中加入体积分数为95%的预冷酒 护和医药原料生产等领域，但不耐高温。利用蛋 精，其目的是 白质工程技术在N。的a和B亚基之间加入一段 (2)本操作中获取目的基因的方法是 连接肽，可获得热稳定的融合型腈水合酶(N1)。 下列有关叙述错误的是 ( ) (3)穿梭质粒中p35s为启动子，其作用是 A.N1与N。氨基酸序列的差异是影响其热稳定性 ,驱动目的基因转录；插 的原因之一 入两个p35s启动子，其目的可能是 B.加入连接肽需要通过改造基因实现 C.获得N,的过程需要进行转录和翻译 (4)根据图中穿梭质粒上的KanR和HygBR两个 D.检测N1的活性时先将N1与底物充分混合，再 标记基因的位置，用 基因对应的抗生素 置于高温环境 初步筛选转化的棉花愈伤组织。 4.(2024·黑吉辽卷)将天然Ti质粒改造成含有Vi (5)为检测棉花植株是否导入目的基因，提取棉花 343 基因的辅助质粒（辅助T-DNA转移）和不含有 植株染色体DNA作模板，进行PCR,应选用的引 Vir基因、含有T-DNA的穿梭质粒，共同转入农 物是 和 杆菌，可提高转化效率。细菌和棉花对密码子偏 (6)本研究采用的部分生物技术属于蛋白质工程， 好不同，为提高翻译效率，增强棉花抗病虫害能 理由是 (单选)。 力，进行如下操作。回答下列问题： A.通过含有双质粒的农杆菌转化棉花细胞 苏云金杆菌 B.将苏云金杆菌B1基因导入棉花细胞中表达 金棉花植株 C.将11362基因序列改变为棉花细胞偏好密 组织培养 分离和扩增B1基因 与毒挫无关3540 1848 ●)棉花叶圆片 码子的基因序列 1与毒性有关 B1基因葡箭d农杆菌 ↑共培养、转化 D.用1~1362合成基因序列和1363~1848天 1 ®O③ 辅助质粒 3540 然基因序列获得改造的抗虫蛋白 RI R2 R3 导入 363-1848 基因序列 人工合成 p35s 人工合成序列 温馨提示0 1~1362基因序列 035N T-DNA-LB穿梭质粒 天然序列 (氨基酸序列不变) HygBR 学习至此，请完成课时作业56 重组 T-DNA-RB Ori第56课时基因工程的应用、 蛋白质工程及生物技术的 安全性与伦理问题 考点一基因丁程的应用 必备知识梳理… 1.抗虫功能的基因抗病基因降解或 抵抗蛋白质编码基因花青素代谢 相关的基因外源生长激素基因肠 乳糖酶基因乳汁 2.基因改造显微注射抗原决定基因 克隆免疫排斥 3.工程菌 牛凝乳酶的基因基因工 程菌 辨析与表达 (1)/ (2)X (3)×(4)/(5)× (6)必须把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。因为只有连接了乳腺中 特异表达的基因的启动子，才能保证 相应的目的基因在雌性动物泌乳期 乳腺细胞内得以表达。 关键能力提升 (1)大肠杆菌是原核生物，真核生物的基 因在其细胞内表达的蛋白活性往往较低 甚至失去活性（或无生物膜系统对蛋白 质进行加工，导致蛋白活性低) (2)一种能吸收周围环境中DNA分子的 生理状态（或感受态） (3)该启动子可使血清白蛋白基因在乳 腺细胞中特异性表达显微注射 (4)雌性牛只有在泌乳期才能分泌乳汁， 而尿液不会受到性别和发育期的影响 尿液的分泌总量要比乳汁的分泌量大 核心素养达成 1.D将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组， 乳糖酶可降解乳糖，可降低乳汁中乳 糖含量，A错误：通过X射线、紫外线 综合处理，将青霉素产量低的菌种培 育成产量高的菌株属于诱变育种，B错 误；通过制备山羊膀胱生物反应器，使 人乳铁蛋白基因存在于山羊的所有体 细胞中，但只在膀胱上皮细胞中表达， C错误；由于大肠杆菌缺乏对蛋白质进 行加工和分装的内质网和高尔基体， 因此与人细胞分泌的天然生长激素相 比，将人的生长激素基因导入大肠杆 菌制备的工程菌无法对生长激素进行 正常的加工和修饰，D正确。 2.C接种疫苗是机体患病前采取的免 疫预防措施，疫苗引起的免疫反应只 针对特定病原体，即接种乙肝疫苗只 能预防乙肝，不能预防大多数的传染 病，A错误；重组乙肝疫苗的主要成分 是乙肝病毒表面抗原（一种病毒蛋 白)，不含乙肝病毒的遗传物质，即接 种该疫苗不会在人体中产生乙肝病 毒，B错误；乙肝病毒属于DNA病毒， 其基因表达过程不需要逆转录酶，C正 确；重组表达载体中含有的抗生素抗 性基因作为标记基因，标记基因的作 用是鉴别受体细胞中是否含有目的基 因，从而可以将含有目的基因的受体 细胞筛选出来，D错误。 考点二蛋白质工程的原理和应用 必备知识梳理…… 1.蛋白质分子的结构规律以满足人类 生产和生活的需求 以对勾·讲与练·高三生物 3.(2)酶工业用酶(3)参与调控光合 作用的酶蛋白质的结构 辨析与表达 () (2)× (3)×(4)、/(5)× (6)应该通过对基因的操作来实现。主 要原因：①蛋白质具有十分复杂的空 间结构，但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。 关键能力提升 (1)预期功能氨基酸序列改造或合 成转录翻译 (2)参照密码子表，找到合成该14个氨基 酸的碱基序列所在的基因位置，将这些 碱基序列进行缺失处理。 核心素养达成 1.B对tPA蛋白的改良，属于蛋白质 工程的范畴，是以蛋白质的结构和功 能的关系为理论基础的，A错误：蛋白 质的玫造工程直接改变的是控制蛋白 质合成所对应的基因，B正确；蛋白质 工程是基因工程的延伸，同样需要构 建基因表达载体，构建基因表达载体 是生产改良tPA蛋白的核心步骤，C、 D错误。 2.(1)多肽链mRNA密码子的简并 (2)从基因文库中获取目的基因通 过DNA合成仪用化学方法直接人工 合成DNA半保留复制 (3)种类提取的水蛭蛋白的酶解时 间和处理的酶的种类不同，导致水蛭 蛋白空间结构有不同程度破坏 (4)取4支试管，编号为1、2、3、4，分别 加入等量的蛋白质工程改造后的水蛭 素、用酶甲处理过的水蛭蛋白酶解产 物、用酶乙处理过的水蛭蛋白酶解产 物和天然水蛭素：用酒精消毒，用注射 器取同一种动物（如家兔）血液，立即 将等量的血液加入1、2、3、4号四支试 管中，静置相同时间，统计四支试管中 血液凝固时间 解析：(1)物质a是多肽链，物质b是 mRNA。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 因是密码子的简并，即一种氨基酸可 能有几个密码子。(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从基因文库中获 取目的基因、通过DNA合成仪用化学 方法直接人工合成和利用PCR技术扩 增。PCR技术遵循的基本原理是 DNA半保留复制。(3)据图2可知，将 提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶 水解后，水解产物中的肽含量随着酶 解时间的延长均上升，且差别不大：而 水解产物的抗凝血活性有差异，经酶 甲处理后，随着酶解时间的延长，抗凝 血活性先上升后相对稳定，经酶乙处 理后，随着酶解时间的延长，抗凝血活 性先上升后下降，且酶甲处理后的酶 解产物的抗凝血活性最终高于经酶乙 处理后的酶解产物的抗凝血活性，差 异明显，据此推测两种处理后酶解产 物的抗凝血活性差异主要与肽的种类 有关，导致其活性不同的原因是提取 的水蛭蛋白的酶解时间和酶的种类不 同，导致水蛭蛋白空间结构有不同程 度破坏。(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， -542- 实验设计思路为取4支试管，编号为 1、2、3、4,分别加入等量的蛋白质工程 改造后的水蛭素、用酶甲处理过的水 蛭蛋白酶解产物、用酶乙处理过的水 蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素；用酒 精消毒，用注射器取同一种动物（如家 兔)血液，立即将等量的血液加入1、2 3、4号四支试管中，静置相同时间，统 计四支试管中血液凝固时间。 考点三生物技术的 安全性与伦理问题 必备知识梳理 1.氨基酸药物生长迅速营养品质 优良相应病毒抗除草剂耐储藏 2.经济发展水平安全性 3.(1)①原理操作②文化③确凿 严谨(2)①大胆②慎重③严 格(3)①知情权选择权②安全性 4.新个体修复替代不允许不接 受有效监控 5.(1)致病菌类病毒类生化毒剂类 (2)致病能力强攻击范围广呼 吸道消化道(3)不发展不生产 不储存 辨析与表达 (1)× (2)×(3)/(4)×(5)/ (6)、/ (7)传播途径多：传播方法简单，使用方 便：传播时具有潜伏期。 关键能力提升 (1)①②③①②④⑤ (2)设计试管婴儿需在胚胎移植前进行 遗传学诊断 (3)前者需要经过体外受精，后者需要用 到细胞核移植技术 (4)有性生殖无性生殖 (5)治疗性克隆获得的早期胚胎主要用 于获得胚胎干细胞，然后诱导胚胎干细 胞分化出所需的特定的细胞、组织和器 官：生殖性克隆获得的胚胎要移入母体 的子宫内发育成婴儿 (6)符合脐带血不是来自胚胎，其中的 造血干细胞属于成体干细胞 (7)①克隆人严重地违反了人类伦理道 德，是克隆技术的滥用：②克隆人冲击了 现有的婚姻、家庭和两性关系等传统的 伦理道德观念：③克隆人是在人为地制 造在心理上和社会地位上都不键全 的人。 …核心素养达成 1.D试管动物的培育属于胚胎工程，我 国没有禁止试管动物的培育，A不符 合题意：我国目前不反对转基因食品 的生产，B不符合题意：中国政府禁止 生殖性克隆人，主张对治疗性克隆进 行有效监控和严格审查，C不符合题 意：生物武器的致病能力强、攻击范围 广，世界范围内应全面禁止生物武器， D符合题意。 2.C转基因作为一项技术本身是中性 的，由这项技术研发出来的产品需要 经过一系列的安全性评价，符合相应 标准后才能上市，A正确；转基因食品 可能是转基因生物本身（如转基因大 豆)或其加工产品（如转基因大豆油 等)，B正确：转基因农作物产品不一定 可以增进人类健康，C错误；使用转基 因大豆加工成的食用油一定要进行标 识，D正确。 3.D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，A正确：生物武器包括致病菌类、 病毒类、生化毒剂类等，B正确：基因工 程能定向 :造生物的性状，经过基因 改造的微生物可能使某些特 定人群感 染，而其他人群不易感染，C正确；与常 规武器相比，生物武器具有传染性强、 不易被发现等特点，但容易受风速、气 温等多种自然条件的影响，D错误。 真题演练感悟高考 1.D试管婴儿技术必须获得政府部门 的相关批准证书，以防该技术的滥用， 但不是全面禁止，A错误：治疗性克隆 需在有效监控和严格审查下实施，B错 误；生殖性克隆人冲击了现有的一些 有关婚姻、家庭和两性关系的伦理道 德观念，存 在伦理道德方面的风险，〔 错误；我国 赞成、不允许、不支持、不 接受任 生殖性克隆人实验，D正确。 2.B大面积种植转基因抗 虫棉，并施用 杀虫剂，会进一步选择 ·保存抗性强 的个体，导致敏感型个体死亡，从而加 快害虫种群抗性基因频率提高，不利 于抗虫棉的抗虫持久性，B符合题意 。 3.D由于酶 具 有高效性，因此在检测 N的活性时，需先将其置于高温环境， 再与底物充分混合，D错误。 4.(1)水解苏云金杆菌细胞膜上的蛋白 质，使菌体释放DNA初步分离DNA 和蛋白质 (2)PCR技术人工合成法 (3)RNA聚合酶识别和结合的位点 促进目的基因更多的转录 (4)HygBR (5)F3 R2 (6)D 解析：(1)从苏云金杆菌提取DNA时， 加入蛋白酶的作用是水解苏云金杆菌 细胞膜上的蛋白质，使菌体释放DNA。 由于DNA不溶于酒精，有些蛋白质溶 于酒精，提取过程中加入体积分数为 95%的预冷酒精可初 F分离DNA和 蛋白质。(2)由图示可 ,本操作中获 取目的基因的方法是PCR技术和人工 合成法。(3)启动子作用是RNA聚合 酶识别和结合的位点，驱动目的基因 转录；插入两个p35s启动子，其目的 可能是促进目的基因更多的转录。 (4)由题千信息可知，T-DNA-LB表示 左边界；T-DNA-RB表示右边界，根据 图中穿梭质粒上的KanR和HygBR 两个标记基因的位置可知，HygBR基 因在T-DNA(重组DNA)上，用HygBR 基因对应的抗生素初步筛选转化的棉 花愈伤组织。(5)PCR扩增目的基因 时，引物应在目的基因的两端，所以为 检测棉花植株是否导入目的基因，应 选用的引物是F3和R2。(6)蛋白质工 程合成的蛋白质为自然界中没有的新 蛋白质，本研究中用1一1362合成基 因序列和1363~1848天然基因序列 获得改造的抗虫蛋白，所以属于蛋白 质工程，D正确。 长句表达（五）生物技术与 工程的概念、原理分析与应用 典题引领：(1)在水稻胚乳细胞中特异性 表达的基因的终止转录 HindⅢ EcoR I (2)农杆菌转化r2HN基因转录产 生的mRNA抗原一抗体杂交 (3)1/4纯合体自交后代不发生性状 分离 (4)体液细胞 (5)不受性别的限制、可大量种植、成 本低、安全性高 解析：(1)利用水韬细胞培育能表达 r2HV基因的水稻胚乳细胞生物反应 器，需要使用在水稻胚乳细胞中特异 性表达的基因的启动子。Nos为终止 子，终止子所起作用为终止转录。 r2HV基因内部不含载体的限制酶识 别位，点，KpnI会破坏启动子序列，因 而不能选用：SacI位于终止子序列之 外，因而不能选用。故为了将目的基 因插入载体的启动子和终止子之间， 需要选用HindⅢ和EcoR I对 r2HV基因与载体进行酶切。(2)获 得水稻愈伤组织后，通过农杆菌转化 的方法使目的基因进入水稻细胞。为 检测r2HN表达情况，可通过PCR技 术检测转录所产生的相应的mRNA, 可从转基因水稻中提取蛋白质，用相 应的抗体进行抗原一抗体杂交检测是 否翻译出r2HN蛋白。(3)单一位，点插 入目的基因的植株相当于杂合子，其 自交后代含有r2HV基因的纯合子 占1/4。由于纯合体自交后代不发生 性状分离，所以选择纯合体进行后续 研究。(4)据图可知，实验组的抗体水 平和CD8T细胞水平都比对照组高， 说明通过体液免疫产生了抗体，通过 细胞免疫产生了特异应答的细胞毒性 T细胞，即2HN疫苗能够成功激活鸡 的体液免疫和细胞免疫。(5)通过水 稻作为生物反应器生产r2HN疫苗具 有不受性别的限制、可大量种植、成本 低、安全性高等优点 强化训练 1.(1)在PCR反应中，需要利用高温使 DNA双链解旋，普通的DNA聚合酶 在高温下会变性失活，而Tag DNA聚 合酶能够耐高温，在高温条件下依然 具有活性 (2)在平板中添加氯霉素，再将在含氣 霉素的培养基中生长的菌落利用影印 法影印到添加四环素的培养基中，在 含有四环素的培养基中不能正常生长 的菌落由导入目的基因的菌株形成 (3)乳酸或有机酸9 (4)大肠杆菌进行细胞呼吸时会释放 大量热量 (5)提取、分离、纯化 解析：(1)在PCR反应中，变性的温度 需要90℃以上，需要利用高温使DNA 双链解旋，普通的DNA聚合酶在高温 下会变性失活，而Tag DNA聚合酶能 够耐高温，在高温条件下依然具有活 性，因此扩增X基因时，PCR反应中需 要使用Tag DNA聚合酶。(2)据图可 知，使用Bam H I和SalI限制酶处 理质粒和X基因，四环素抗性基因被 破坏，氯霉素抗性基因保留，因此能在 氯霉素培养基上生存，不能在四环素 培养基上生存的大肠杆菌即是含目的 基因的菌株，因此实验思路为在平板 中添加氯霉素，再将在含氯霉素的培 养基中生长的菌落利用影印法影印到 添加四环素的培养基中，在含有四环 -543- 素的培养基中不能正常生长的菌落由 导入目的基因的菌株形成。(3)碳源 是微生物生长所需的主要能量来源， 而氨源则是构成细胞含氨代谢产物和 合成蛋白质、核酸等生物大分子的基 本原料。当培养基中碳源相对过多 时，会导致碳源氧化不完全，形成较多 的乳酸或有机酸。这些乳酸或有机酸 会在溶液中解离，使发酵液的pH下 降。因为要筛选碳源和氨源浓度的最 佳组合，木薯淀粉浓度有3种，酵母粉 浓度也有3种，因此理论上应设置3× 3=9(组)实验。(4)大肠杆菌进行细胞 呼吸时会释放大量能量，绝大多数以 热能形式释放，因此大肠杆菌在发酵 罐内进行高密度发酵时，温度会升高 (5)发酵工程一般包括菌种的选育，扩 大培养，培养基的配制、灭菌，接种，发 酵，产物的分离、提纯等方面，因此发 酵工业中通过菌种选育、扩大培养和 发酵后，再经提取、分离、纯化，最终获得 发酵产品。 2.(1)碳源、氮源 (2)PT7、PBAD和PBAD基因2和3 正常表达无活性产物，被蓝光激活后 再启动基因1表达 (3)抑制杂菌；去除丢失质粒的菌株 (4)该处细胞中T7RNAP激活，酪氨酸 酶表达并合成黑色素 (5)将酪氨酸酶替换成催化其他色素 合成的酶（或将酪氨酸酶替换成不同 颜色蛋白) 解析：(1)培养基的营养物质包括水、 无机盐、碳源、氨源等，研究者培养工 程菌，需要优化培养基的碳源、氨源等 营养条件，并控制环境条件。(2)由题 图2a分析可知，蓝光照射下，T7RNAP N端-nMag与pMag-T7 RNAP C端结 合，导致无活性的T7RNAP变成有活 性的T7RNAP,蓝光处理后，RNA聚 合酶(T7RNAP)识别启动子①使基因 1转录获得相应的mRNA,再以其为模 板通过翩译过程获得酪氨酸酶，酪氨 酸酶从而催化染色液中酪氨酸形成黑 色素，可见基因2和3正常表达无活性 产物，被蓝光激活后再启动基因1表 达，综合上述分析可知，为实现蓝光控 制染色，启动子①②及③依次为PT7、 PBAD和PBAD。(3)光控表达栽体携 带大观霉素（抗生素）抗性基因。长时 间培养时在培养液中加入大观霉素， 具有抑制杂菌：去除丢失质粒的菌株 的作用。(4)由(2)中分析可知，细胞中 T7RNAP激活，酪氨酸酶表达并合成 黑色素，故用蓝光照射已长出的BC菌 膜并继续培养一段时间，随后将其转 至染色池处理，发现只有经蓝光照射 的区域被染成黑色。(5)由(2)中分析 可知，希望生产其他颜色图案的B( 膜，则需要将酪氨酸酶替换成催化其 他色素合成的酶（或将酪氨酸酶替换 成不同颜色蛋白)。 3.不需要使细胞接触处的磷脂分子重 新排布，细胞膜打开，细胞发生融合 4.(1)菌T能够分必纤维素晦 (3)制造无氧环境排出二氧化碳 酸性的重铬酸钾 (4)葡萄糖节约粮食、废物利用、清 洁环保、不污染环境、生产成本低、原 料来源广 参考答案“。