巩固练习（七）基因工程的应用、蛋白质工程的原理和应用同步练习-2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

高中生物（人教版） 选择性必修3 分层作业 巩固练习（七）基因工程的应用、蛋白质工程的原理和应用 [分值：100分] 第1～4题，每题7分；第5～9题，每题8分，共68分。 1．SOD是一种抗氧化酶，它能将O转化成H2O2，增强植物的抗逆性。如图为培育农作物新品种的一种方式。下列有关叙述正确的是(　　) A．过程①可以用动物病毒作为载体 B．从该农作物新品种的细胞中检测出了SOD基因，说明该基因工程成功了 C．新品种的获得属于可遗传的变异，可能将抗逆性状遗传给子代 D．基因工程又叫重组DNA技术，所用工具酶有限制酶、DNA连接酶和载体 2．含有荧光素酶基因Luc(可让细胞发出荧光)的基因表达载体(该基因与其他构件的关系如图所示)可用于培育转基因植物。某科研人员拟利用该基因表达载体将抗旱基因LEA导入烟草中以培养抗干旱烟草。下列叙述正确的是(　　) A．构建基因表达载体时，一般将LEA基因插入BamHⅠ位点处 B．启动子的作用是与解旋酶识别并结合，从而开启目的基因的转录 C．Luc基因在基因表达载体中的作用是作为标记基因 D．被导入了基因表达载体的烟草叶肉细胞通过脱分化形成胚状体 3．(2025·潍坊高二联考)为了对重金属污染的土壤进行生物修复，研究者将从杨树中克隆的重金属转运蛋白基因(HMA3)与外源高效启动子连接，导入杨树基因组中(如图所示)。为检测获得的转基因杨树苗中是否含有导入的HMA3基因和高效启动子，同时避免内源HMA3基因的干扰，在进行PCR扩增时，应选择的引物组合是(　　) A．①＋③ B．③＋④ C．①＋② D．①＋④ 4．(2024·深圳高二调研)采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列做法正确的是(　　) A．用DNA连接酶将编码Bt抗虫蛋白的DNA序列与噬菌体连接 B．将含编码Bt抗虫蛋白Bt基因的重组表达载体，借助花粉管导入受体细胞 C．用Ca2＋处理棉花细胞，使其能吸收周围环境中的DNA D．检测目的基因是否成功翻译，要提前制备好抗原 5．(2025·忻州高二联考)依据产生蛋白质的部位不同，可将生物反应器分为多种类型，如血液反应器、乳腺生物反应器等，其中乳腺生物反应器是将外源基因定位表达于哺乳动物的乳腺中，通过转基因动物分泌乳汁来生产重组蛋白的。下列关于生物反应器的叙述，正确的是(　　) A．作为乳腺生物反应器的动物体内只有乳腺细胞含目的基因 B．乳腺生物反应器的构建需要将在所有细胞中都能启动表达的启动子与目的基因连接 C．为获取乳腺生物反应器的转基因动物，胚胎移植前需对囊胚的内细胞团进行性别鉴定 D．和动物乳腺反应器相比，动物血液反应器的优点是没有性别和年龄的限制 6．供体来源不足是目前器官移植最大的问题，基因工程为器官移植提供了新的思路，如果能在猪的基因组中导入调控基因表达的DNA序列，抑制抗原决定基因的表达，再结合克隆技术，可以培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。下列有关叙述错误的是(　　) A．器官移植的成败，主要取决于供者与受者的HLA是否一致或相近 B．该操作的核心步骤是基因表达载体的构建，需要用到限制酶、DNA连接酶两种工具酶 C．调控基因表达的DNA序列导入的受体细胞取决于需要的器官类型，若需要移植肝脏，则受体细胞为肝细胞 D．若要检测目的基因是否导入了受体细胞，可以利用PCR等技术进行检测 7．(2024·南昌高二期末)科研人员以β-甘露葡萄糖酶为核心研究材料，在其N端找到了两个关键的氨基酸位点，将这两个位点的组氨酸和脯氨酸分别替换为酪氨酸后，其热稳定性得到了显著提高。下列说法正确的是(　　) A．细胞内合成改造后的高热稳定性蛋白质的过程不遵循中心法则 B．替换蛋白质中的氨基酸实际上可通过改造基因中的碱基序列实现 C．在分子水平上，可利用PCR等技术检测细胞内是否合成新的目标蛋白质 D．制备过程中应先获得目标蛋白质的三维结构，再预期其生物学功能 8．(2025·十堰高二月考)科研人员在实验室中通过构建多酶催化体系的方法，首次实现了在细胞外从二氧化碳固定到合成淀粉的过程。下列叙述错误的是(　　) A．可采用PCR技术从不同物种的基因组中扩增得到多酶催化体系中的目标酶基因 B．在多酶催化体系中，可能会因为酶的最适反应条件不同而使反应中断 C．该方法可在分子水平上直接改变氨基酸的序列，实现对酶特性的改造和优化 D．若该科研成果成熟后推广应用有助于摆脱耕地和自然环境限制，解决粮食危机 9．(2025·烟台高二期中)人白细胞介素－2(IL－2)是一种细胞因子，含有3个半胱氨酸，分别位于第58、105、125位，其中58位与105位半胱氨酸之间形成的二硫键对保持IL－2活性起重要作用。科学家利用蛋白质工程将IL－2基因中编码125位半胱氨酸的序列改造为丝氨酸序列，获得了新IL－2。下列相关叙述错误的是(　　) A．新IL－2可以降低二硫键错配的概率 B．突变的IL－2基因的序列发生了碱基的增添或缺失 C．新IL－2是依据蛋白质的功能改造其结构得到的 D．新IL－2的改造过程的直接操作对象是基因 10．(16分)胃幽门螺杆菌(Hp)与胃炎、消化性溃疡和胃癌等多种疾病有关。Hp的Ipp20基因能指导合成其特有的Ipp20蛋白，科研人员培育出转Ipp20基因山羊(将Ipp20基因导入山羊受精卵)利用乳腺生物反应器制备Hp疫苗。所用质粒和Ipp20基因两端序列以及相关限制酶识别序列如图所示，已知Ipp20基因内部不含MfeⅠ酶切序列而外部两端含有。回答下列问题： 限制酶 EcoRⅠ BamHⅠ Hind Ⅲ MfeⅠ 识别序列和切割位点(5′—3′) G↓AATTC G↓GATCC A↓AGCTT C↓AATTG (1)获取Ipp20基因的常用方法是PCR技术，PCR反应缓冲溶液中添加Mg2＋的作用是______________________。 (2)构建基因表达载体时，如果选择MfeⅠ对目的基因和质粒进行切割，缺点是________________________，如果选择EcoRⅠ和Hind Ⅲ，利用PCR扩增Ipp20基因时，需要在两种引物上分别添加两种限制酶的识别序列，从而扩增出两端带有两种限制酶识别序列的Ipp20基因。依据图中已知碱基序列，在PCR扩增仪中加入的引物的碱基序列为5′－____________________－3′和5′－____________________—3′。 (3)转Ipp20基因山羊利用乳腺生物反应器制备Hp疫苗，构建基因表达载体时需要选择____________________________________________________________的启动子，其目的是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)重组质粒导入山羊受精卵内，对受精卵_____________________________________ (填“有”或“没有”)性别要求，理由是____________________________________ ________________________________________________________________________。 11．(16分)科学家通过利用PCR定点突变技术改造Rubisco酶基因，提高了光合作用过程中Rubisco酶对CO2的亲和力，从而显著提高了植物的光合作用速率。请回答下列问题： (1)PCR过程所依据的原理是________________，该过程需要加入的酶是____________________。利用PCR技术扩增目的基因的前提是要有目的基因的一段已知核苷酸序列，以便根据这一序列合成________。 (2)该技术不直接改造Rubisco酶，而通过对Rubisco酶基因进行改造，从而实现对Rubisco酶的改造，其原因是_____________________________________________________ ________________________________________________________________________。 和传统基因工程技术相比较，PCR定点突变技术在应用方面最突出的优点是____________________，PCR定点突变技术属于____________(填“基因工程”“细胞工程”或“蛋白质工程”)的范畴。 (3)可利用定点突变的DNA构建基因表达载体，常用________________将基因表达载体导入植物细胞，将该细胞经植物组织培养技术培育成幼苗，从细胞水平分析所依据的原理是________________。 答案 1.答案　C 解析　病毒的寄生具有专一性，所以过程①不能用动物病毒作为载体，A错误；从该农作物新品种的细胞中检测出具有活性的SOD，才能说明该基因工程成功了，B错误；载体不属于工具酶，D错误。 2.答案　C 解析　若将LEA基因插入BamHⅠ位点处，会破坏标记基因(Luc基因)，A错误；启动子的作用是与RNA聚合酶识别并结合，从而开启目的基因的转录，B错误；被导入了基因表达载体的烟草叶肉细胞通过脱分化形成愈伤组织，还需要经过再分化才能形成胚状体，D错误。 3.答案　C 解析　题图中克隆的重金属转运蛋白基因(HMA3)与外源高效启动子连接，导入杨树基因组中，若要检测获得的转基因杨树苗中是否含有导入的HMA3基因和高效启动子，需要检测是否含有高效启动子序列和HMA3基因序列，应选择的引物组合是①＋②，C符合题意。 4.答案　B 解析　用DNA连接酶将编码Bt抗虫蛋白的DNA序列与质粒连接，构建基因表达载体，A错误；受体细胞是微生物时，用Ca2＋处理使其能吸收周围环境中的DNA，受体细胞是棉花细胞时不需要，C错误；检测目 的基因是否成功翻译，可用抗原—抗体杂交技术，以转基因生物中提取的蛋白质作为抗原(要提前制备好抗体)，D错误。 5.答案　D 解析　转基因操作时，将目的基因转入了受精卵，因此作为乳腺生物反应器的动物体内几乎所有细胞都含目的基因，A错误；乳腺生物反应器的构建需要将目的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，B错误；动物乳腺反应器只能是雌性动物进入泌乳期后才能生产目的蛋白质，为获取乳腺生物反应器的转基因动物，胚胎移植前需对囊胚的滋养层细胞进行性别鉴定，C错误。 6.答案　C 解析　将目的基因导入动物细胞，受体细胞一般是受精卵，C错误。 7.答案　B 解析　细胞内蛋白质的合成过程都遵循中心法则，A错误；蛋白质是DNA经过转录、翻译得到的，所以替换蛋白质中的氨基酸实际上可通过改造基因中的碱基序列实现，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目标蛋白质可利用抗原—抗体杂交技术，C错误；制备过程中应该从预期的蛋白质功能出发，设计预期的蛋白质结构，D错误。 8.答案　C 解析　酶的作用条件较温和，不同酶的最适温度和pH不同，在多酶催化体系中，可能会因为酶的最适反应条件不同而使反应中断，B正确；该方法在分子水平上通过改变基因的碱基序列，间接改变氨基酸的序列，从而改变蛋白质的结构，实现对酶特性的改造和优化，C错误；该方法实现了在细胞外从二氧化碳固定到合成淀粉的过程，若该科研成果成熟后推广应用有助于摆脱耕地和自然环境限制，解决粮食危机，D正确。 9.答案　B 解析　58位与105位半胱氨酸之间形成的二硫键对保持IL－2活性起重要作用，125位也是半胱氨酸，容易与58、105位错配形成二硫键，新IL－2降低了二硫键错配的可能，A正确；由题意可知，编码新IL－2的基因是将IL－2基因中编码125位半胱氨酸的序列改造为丝氨酸序列，突变的IL－2基因的序列发生了碱基的替换，B错误。 10.答案　(1)激活(耐高温的)DNA聚合酶　(2)目的基因和载体可能自身环化以及反向连接　GAATTCATGGGC　AAGCTTCTAGTG　(3)山羊乳腺细胞中特异性表达的基因(乳腺蛋白基因)　从山羊的乳汁中提取获得目的蛋白　(4)有　转基因山羊必须是雌性，才能分泌乳汁获得Ipp20蛋白 解析　(1)PCR反应缓冲液中一般要添加Mg2＋，因为真核细胞和细菌的DNA聚合酶都需要Mg2＋激活。(2)用同种限制酶切割目的基因和质粒，会使目的基因两端的黏性末端和切割后质粒两端的黏性末端都相同，而发生目的基因和载体的自身环化以及反向连接。Ipp20基因两端没有限制酶EcoRⅠ和Hind Ⅲ的识别序列，设计引物时需要在引物的5′端加上限制酶的识别序列，结合图中目的基因转录的方向，图中目的基因上面那条链作模板时引物结合在模板链的3′端，与模板链碱基配对的引物序列为5′－CTAGTG－3′，5′端加上限制酶Hind Ⅲ的识别序列5′－AAGCTT－3′，最终为5′－AAGCTTCTAGTG－3′，同理，目的基因下面那条链作模板时引物结合在模板链的3′端，与模板链碱基配对的引物序列为5′－ATGGGC－3′，5′端加上限制酶EcoRⅠ的识别序列5′－GAATTC－3′，最终为5′－GAATTCATGGGC－3′。(3)乳腺生物反应器需使目的基因在雌性山羊乳腺细胞中表达，所以需要选择山羊乳腺细胞中特异性表达的基因的启动子，其目的是从乳汁中获得目的蛋白。(4)转Ipp20基因山羊必须是雌性，才能分泌乳汁获得Ipp20蛋白。 11.答案　(1)DNA半保留复制　耐高温的DNA聚合酶(或TaqDNA聚合酶)　引物　(2)蛋白质空间结构较为复杂，对其直接改造难以操作；直接改造蛋白质不能遗传，改造基因能遗传　能生产出自然界不存在的蛋白质　蛋白质工程　(3)农杆菌转化法　植物细胞具有全能性 1 学科网（北京）股份有限公司 $