第14讲 基因工程及其应用(专题微讲Word)-【赢在微点·考前顶层设计】2026年高考生物大二轮专题复习（不定项）

该高中生物学讲义聚焦基因工程核心考点，涵盖基本工具、操作程序、应用及蛋白质工程，按“工具原理-操作流程-实践应用”逻辑架构知识体系，通过考点梳理（如标记基因分类、限制酶选择）、方法指导（双酶切避免环化）、真题训练（2024年高考题）等环节，帮助学生构建系统知识网络，突破重难点。 资料以科学思维和探究实践为导向，如用“蓝白斑筛选”“CRISPR/Cas9案例”解析技术原理，设计分层练习（考向一科学思维与社会责任、考向二科学探究与语言表达），配合即时反馈，高效提升学生分析解决问题能力，为教师精准把控复习节奏提供清晰路径。

第14讲　基因工程及其应用 考点1　基因工程的基本工具与基本操作程序 1.基因工程标记基因的分类和应用 分类:标记基因可分为选择基因和报告基因,二者都可以用来筛选标记目的基因是否成功转化。 (1)选择基因。 ①直接选择:载体上的选择基因一般是一些抗生素抗性基因,在受体细胞的培养体系中加入该抗生素,就可以只保留转入载体的受体细胞,原理如图所示: ②间接选择:将目的基因插入含有两种抗生素抗性基因的载体时,如果插入某种抗生素抗性基因内部,则会导致该抗生素抗性基因失活。 ③常用方法——“影印法”筛选含有重组质粒的细胞。 ⅰ.将混合处理后的细菌先放在含氨苄青霉素的培养基上培养,能生长的是含重组质粒的细菌和含自身环化质粒的细菌,如图1、2、3、4、5菌落。 ⅱ.再利用无菌的绒布影印到含有四环素的培养基上,如图能生长的菌落为2、3、4,则在含四环素培养基上不生长的即为含有目的基因的菌落,如图1、5菌落。 (2)报告基因。 ①报告基因则是指其编码产物能够被快速测定且不依赖于外界压力的一类基因。常用的报告基因有氯霉素乙酰转移酶基因(cat)、荧光素酶基因(luc)、β⁃半乳糖苷酶基因(LacZ)等。 ②常用方法——“蓝白斑”筛选含重组质粒的细胞。 大肠杆菌产生的β⁃半乳糖苷酶可以将无色化合物X⁃gal切割成半乳糖和蓝色物质,在经人工插入外源基因后,大肠杆菌的β⁃半乳糖苷酶基因被插入的外源基因切断,无法形成完整的β⁃半乳糖苷酶,故不能对无色化合物X⁃gal进行切割,菌落呈白色。 2.限制酶切割位点选择的四点要求 (1)位置要求:限制酶的酶切位点不能位于启动子、终止子、复制原点、标记基因结构内部(若载体有多个标记基因,并非都不能破坏,要至少保留一个),所选酶切位点应位于启动子和终止子之间。 (2)对象要求。 ①单酶切:为使目的基因与载体形成的DNA片段末端能够连接,通常使用同一种限制酶将两者切割,用DNA连接酶连接后,会出现外源DNA片段与载体正向连接(A),外源DNA片段与载体反向连接(B),多个外源DNA片段串联后与一个载体互连(C),多个载体与多个外源DNA片段混连(D),载体自身环化(E),外源DNA自身环化(F)等。 ②双酶切:双酶切可以确保目的基因的正确插入,要求两个酶切位点位于目的基因的两侧,如图所示可选择PstⅠ和BamHⅠ,但也要注意酶切位点个数和相对位置,如不能选择XhoⅠ和BamHⅠ进行双酶切。 限制酶选择的两点特殊情况 ①不同的限制酶所产生的末端相同,两端也可连接,如MunⅠ和EcoRⅠ酶切后产生的末端相同,可选择XhoⅠ和MunⅠ酶切目的基因,用XhoⅠ和EcoRⅠ酶切质粒。 ②虽然双酶切可以避免载体和目的基因的自身环化,但也避免不了目的基因双片段或多片段环化。 (3)数量要求:如果所选限制酶的切割位点不止一个,如图选择SmaⅠ进行酶切,则切割重组后可能会丢失复制原点,那么载体进入受体细胞后不能自主复制,所选限制酶在载体上最好只有一个酶切位点。 (4)特殊要求:例如根据Ti质粒的T⁃DNA片段选择限制酶,设切割目的基因的限制酶为XbaⅠ和SacⅠ,则甲、乙、丁质粒均不宜选取,丙质粒宜选取。 3.基因工程的基本操作程序 (1)目的基因的筛选与获取。 (2)基因表达载体的构建——重组质粒的构建。 ①启动子和终止子:启动子(DNA片段)≠起始密码子(位于mRNA上);终止子(DNA片段)≠终止密码子(位于mRNA)上。 ②目的基因插入位置:启动子与终止子之间。 ③利用乳腺生物反应器生产药物时,应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。 (3)将目的基因导入受体细胞。 农杆菌转化法中的两次拼接和两次导入 ①两次拼接:第一次拼接是将目的基因拼接到Ti质粒的T⁃DNA的中间部位;第二次拼接指被插入目的基因的T⁃DNA被拼接到受体细胞染色体的DNA上。 ②两次导入:第一次导入是将含目的基因的Ti质粒重新导入农杆菌;第二次导入是指将含目的基因的T⁃DNA导入受体细胞。 (4)目的基因的检测与鉴定。 PCR技术不仅可用于获取和扩增目的基因,还能用于检测受体细胞中是否含有目的基因或受体细胞中的目的基因是否转录出mRNA。 1.(2024·河北卷,T22)新城疫病毒可引起家禽急性败血性传染病,我国科学家将该病毒相关基因改造为r2HN,使其在水稻胚乳特异表达,制备获得r2HN疫苗,并对其免疫效果进行了检测。回答下列问题: (1)实验所用载体的部分结构及其限制酶识别位点如图1所示。其中GtP为启动子,若使r2HN仅在水稻胚乳表达,GtP应为 水稻胚乳细胞特异表达基因的 启动子。Nos为终止子,其作用为 终止转录 。r2HN基因内部不含载体的限制酶识别位点。因此,可选择限制酶 HindⅢ 和 EcoRⅠ 对r2HN基因与载体进行酶切,用于表达载体的构建。 (2)利用 农杆菌转化 方法将r2HN基因导入水稻愈伤组织。为检测r2HN表达情况,可通过PCR技术检测 r2HN 是否转录出mRNA ,通过 抗原—抗体杂交 技术检测是否翻译出r2HN蛋白。 (3)获得转基因植株后,通常选择单一位点插入目的基因的植株进行研究。此类植株自交一代后,r2HN纯合体植株的占比为 1/4 。选择纯合体进行后续研究的原因是 纯合体自交后代不发生性状分离 。 (4)制备r2HN疫苗后,为研究其免疫效果,对实验组鸡进行接种,对照组注射疫苗溶剂。检测两组鸡体内抗新城疫病毒抗体水平和特异应答的CD8+T细胞(细胞毒性T细胞)水平,结果如图2所示。据此分析,获得的r2HN疫苗能够成功激活鸡的 体液 免疫和 细胞 免疫。 (5)利用水稻作为生物反应器生产r2HN疫苗的优点是 不受性别的限制、可大量种植、成本低、安全性高 (答出两点即可)。 [关键能力]　(1)信息获取与加工。 由题意可知,若使r2HN基因仅在水稻胚乳表达,GtP(启动子)应为水稻胚乳细胞中特异表达的基因的启动子。Nos为终止子,其作用为终止转录过程。GtP内部含有KpnⅠ的酶切位点,用KpnⅠ酶切会破坏启动子,Nos下游含有SacⅠ的酶切位点,用SacⅠ酶切会使目的基因无法插入启动子和终止子之间,进而无法表达,故构建基因表达载体时,可选择限制酶HindⅢ和EcoRⅠ对r2HN基因与载体进行酶切。 (2)建构数学模型。 选择单一位点插入目的基因的植株(用AO表示)进行自交一代,构建分离定律杂合子自交模型: 配子 雌配子 A(1/2) O(1/2) 雄配子 A(1/2) r2HN纯合体植株(AA)(1/4) 杂合体植株(AO)(1/4) O(1/2) 杂合体植株(AO)(1/4) 无r2HN基因的纯合体植株(OO)(1/4) r2HN纯合体植株(AA)占1/4,无r2HN基因的纯合体植株(OO)占1/4,杂合体植株(AO)占1/2。由于纯合体植株遗传性状稳定,故选择r2HN纯合体植株进行后续研究。 (3)实验探究能力。 该实验为简单的对照实验,需对实验结果进行分析评价。 实验原理:通过体液免疫,机体可产生较多抗体,通过细胞免疫,机体可产生较多细胞毒性T细胞。检测两组鸡体内抗新城疫病毒抗体水平和特异应答的CD8+T细胞(细胞毒性T细胞)水平,检测疫苗效果。 结果及结论:由题图可知,实验组的抗体和CD8+T细胞(细胞毒性T细胞)的相对值明显高于对照组,因此获得的r2HN疫苗能够成功激活鸡的体液免疫和细胞免疫。 2.(2024·新课标卷,T35)某研究小组将纤维素酶基因(N)插入某种细菌(B1)的基因组中,构建高效降解纤维素的菌株(B2)。该小组在含有N基因的质粒中插入B1基因组的M1与M2片段;再经限制酶切割获得含N基因的片段甲,片段甲两端分别为M1与M2;利用CRISPR/Cas9基因组编辑技术将片段甲插入B1的基因组,得到菌株B2。酶切位点(Ⅰ~Ⅳ)、引物(P1~P4)的结合位置、片段甲替换区如图所示,→表示引物5'→3'方向。回答下列问题: (1)限制酶切割的化学键是 磷酸二酯键 。为保证N基因能在菌株B2中表达,在构建片段甲时,应将M1与M2片段分别插入质粒的Ⅰ和Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ酶切位点之间,原因是 保证N基因启动子、N基因、N基因终止子的完整性,确保N基因能够顺利表达 。 (2)CRISPR/Cas9技术可以切割细菌B1基因组中与向导RNA结合的DNA。向导RNA与B1基因组DNA互补配对可以形成的碱基对有G—C和 C—G、U—A、A—T 。 (3)用引物P1和P2进行PCR可验证片段甲插入了细菌B1基因组,所用的模板是 菌株B2的基因组 ;若用该模板与引物P3和P4进行PCR,实验结果是 无PCR产物 。 (4)与秸秆焚烧相比,利用高效降解纤维素的细菌处理秸秆的优点是 无空气污染;更安全,无火灾隐患;分解效率更高,高效利用秸秆资源等 (答出两点即可)。 解析　(1)限制酶作用于DNA的磷酸二酯键。由题述可知,该过程是将重组质粒特定位点接入M1、M2,再利用限制酶切出新的片段甲替换区(M1+启动子+N基因+终止子+M2),再接入B1基因组中,得到B2,因此在M1和M2之间,需要保证N基因完整性,同时需要保证N基因能够正常表达,因此需要把M1接入启动子之前,M2接入终止子之后。(2)根据所给信息,向导RNA需要与对应DNA进行结合,结合期间,RNA的碱基会和DNA的碱基进行互补配对,根据碱基互补配对原则配对方式包括G—C、C—G、U—A、A—T。(3)需要验证是否插入重组后的片段甲,因此所用模板为菌株B2的基因组,如果有PCR产物说明菌株B2中含有N基因,如果没有PCR产物说明菌株B2中不含N基因。因为片段甲被替换,因此在重组片段甲(M1+启动子+N基因+终止子+M2)中,没有引物P4的结合位置,因此使用引物P3、P4进行PCR时,无法获得PCR产物。(4)秸秆焚烧严重污染环境,且有很大的火灾隐患,与此同时,焚烧对于有机物中的能量是极大的浪费,可以从上述角度进行论述。例如:无空气污染;更安全,无火灾隐患;分解效率更高,高效利用秸秆资源等。 考向一　科学思维与社会责任 1.某小组通过PCR(假设引物长度为8个碱基,短于实际长度)获得了含有目的基因的DNA片段,并用限制酶进行酶切(如图),再用所得片段与质粒连接成功构建了基因表达载体。下列叙述正确的是(C) A.其中一个引物序列为3'—TGCGCAGT—5' B.步骤①所用的酶是SpeⅠ和CfoⅠ C.用步骤①的酶对质粒进行酶切,至少获得2个片段 D.构建基因表达载体时需要使用限制酶和DNA聚合酶 解析　由于引物只能引导子链从5'到3',根据碱基互补配对原则,其中一个引物序列为5'—TGCGCAGT—3',A项错误;根据三种酶的酶切位点,左侧的黏性末端是使用NheⅠ切割形成的,右边的黏性末端是用CfoⅠ切割形成的,B项错误;用步骤①的酶对载体进行酶切,使用了NheⅠ和CfoⅠ进行切割,根据其识别位点以及原本DNA的序列,切割之后至少获得了2个片段,C项正确;构建基因表达载体时需要使用限制酶和DNA连接酶,D项错误。 2.(多选)(2025·衡水模拟) dCas9蛋白能在向导RNA的作用下结合基因组DNA的特定位点,进而抑制基因表达。科研人员欲利用图中质粒调控小鼠细胞中M基因的表达,下列叙述错误的是(ABC) A.使用EcoRⅠ对M基因和质粒进行切割,加入DNA连接酶后得到的都是重组质粒 B.dCas9蛋白在向导RNA的引导下与基因组DNA通过碱基互补配对方式而结合 C.在含潮霉素的培养基上存活的细胞都是含有重组质粒、M基因表达量降低的受体细胞 D.可用含重组质粒的细胞为实验组、M基因正常表达的细胞为对照组探究M基因的功能 解析　使用EcoRⅠ对M基因和质粒进行切割,加入DNA连接酶后得到的可能是重组质粒、目的基因自连产物或质粒自连产物,A项错误;dCas9是一种蛋白质,不能与基因组DNA进行碱基互补配对,B项错误;在含潮霉素的培养基上存活的细胞可能是含有重组质粒或空质粒的受体细胞,C项错误;含重组质粒的细胞中M基因的表达被抑制,可作为实验组,M基因正常表达的细胞为对照组,自变量为M基因是否正常表达,据此可探究M基因的功能,D项正确。 3.(2025·湖北模拟)中国的野生百合资源种类繁多,分布广泛。研究人员从野生百合中获得一个抵抗尖孢镰刀菌侵染的基因L,该基因及其上游的启动子pL和下游的终止子结构如图1。图2是一种Ti质粒的结构示意图,其中基因gus编码GUS酶,GUS酶活性可反映启动子活性。回答下列问题: (1)启动子pL的基本组成单位是 脱氧核糖核苷酸(或脱氧核苷酸) 。 (2)扩增基因L时,PCR反应中常使用TaqDNA聚合酶而不使用普通的DNA聚合酶,主要原因为 PCR反应时需要加热,Taq DNA聚合酶耐高温(而普通的DNA聚合酶在高温下会失活) 。为使PCR产物能被限制酶切割,需在引物上添加相应的限制酶识别序列,该限制酶识别序列应添加在引物的 5'端 (填“3'端”或“5'端”)。 (3)为研究病原微生物对基因L的启动子pL活性的影响,应选用 HindⅢ、BamHⅠ 酶同时切割基因L和Ti质粒,构建表达载体。不宜选用SacⅠ、SmaⅠ酶酶切的原因是 SacⅠ、SmaⅠ酶酶切后基因L的启动子pL被切掉(破坏),没有连接到Ti质粒上,同时会将Ti质粒上的基因gus切掉,无法通过GUS酶活性研究启动子的活性 。 (4)将上述重组质粒导入烟草,随机选取3组转基因成功的烟草(P1、P2和P3)进行病原微生物胁迫,结果如图3。由此可知,三种病原微生物都能诱导启动子pL的活性增强,其中 交链格孢 的诱导作用最强。现发现栽培种百合B中也有基因L,但其上游的启动子与野生百合不同,且抗病性弱。若要提高该百合中基因L的表达量,培育具有高抗病原微生物能力的百合新品种,利用转基因技术将百合B中基因L的启动子替换为 (野生百合中基因L的启动子)pL 。 解析　(1)启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位,启动子是一段DNA片段,其基本组成单位是脱氧核糖核苷酸(或脱氧核苷酸)。(2)在PCR反应中,需要高温使DNA双链解聚为单链,Taq DNA聚合酶耐高温,普通的DNA聚合酶在高温下会失活。以单链DNA为模板,在DNA聚合酶作用下进行延伸,将脱氧核苷酸加到引物的3'端,引物的3'端也是决定PCR引物结合特异性的关键部分,因此引物的5'端可以用于添加额外的序列,如限制酶识别序列,而不会影响引物的特异性结合。(3)为研究病原微生物对基因L的启动子pL活性的影响,必须将基因L的启动子pL连接到质粒上,根据目的基因片段以及质粒上限制酶的识别位点,可选用限制酶HindⅢ、BamHⅠ进行酶切,以替换Ti质粒中的启动子,从而达到根据GUS酶活性反映启动子活性的目的。据题图可知,如果使用SacⅠ和SmaⅠ酶处理基因L和Ti质粒,基因L的启动子pL和Ti质粒上的基因gus会被切掉(破坏),启动子pL没有连接到Ti质粒上,也没有基因gus表达GUS酶,因此无法通过GUS酶活性研究启动子的活性。(4)根据题图3的结果可知,交链格孢处理的每一组转基因烟草中的GUS酶活性都最高,可确定其诱导作用最强。欲培育具有高抗病原微生物能力的百合新品种,可利用转基因技术将百合B中基因L的启动子替换为野生百合中基因L的启动子pL。 考向二　科学探究与语言表达 4.(2025·湖北模拟)基因驱动效应是一种利用遗传学手段提高特定基因在种群中传播速度的技术。我国科学家构建了一个人工基因驱动系统CAIN,该系统由三部分组成(如图甲所示):gRNA/Cas9复合体靶向编辑NPG1基因(该基因编码花粉管发育的必需蛋白),作为“毒药”阻断花粉粒萌发;重编码的、不受编辑作用的NPG1基因,作为“解药”使携带该系统的花粉粒恢复萌发;货物基因可根据实际研究需求进行选择。 注:表示启动子;RFP为红色荧光蛋白。 回答下列问题: (1)通过农杆菌转化法将CAIN系统整合到拟南芥染色体,经过筛选获得单一位点插入的转基因植株T1,并在其细胞内表达gRNA和Cas9基因。gRNA可识别靶基因,引导Cas9切割 磷酸二酯键 (填化学键名称)使其断裂。据图乙分析,编辑后NPG1功能失活的原因是 基因增添1个碱基(对),表达产物结构异常 。 注:图为编辑前后一对同源染色体上NPG1基因非模板链的部分序列。 (2)为实现基因驱动并追踪携带CAIN系统的后代,图甲中的启动子①②及③控制的基因应依次在 B、C、D (填下列选项字母)中表达,并简述启动子②选择该选项的理由: 红色荧光蛋白基因需要在种子中表达,以追踪携带CAIN系统的后代 。 A.体细胞 B.造孢细胞(可发育成花粉母细胞) C.种子 D.花粉粒(由花粉母细胞经减数分裂产生) (3)以T1植株为父本与野生型杂交,F1与野生型母本回交,获得F2。若F2红色荧光种子的比例为 100% ,表明CAIN系统可发挥预期作用。 (4)某农田使用除草剂后效果下降,在农业生产上用CAIN系统提高除草效果,请简述如何利用或改造CAIN系统以达到上述目的: 将RFP替换成提高植物对除草剂敏感性的基因(或将CAIN系统插入除草剂抗性基因,使其失活) 。 解析　(1)gRNA/Cas9复合体靶向编辑NPG1基因,gRNA可识别靶基因,引导Cas9切割磷酸二酯键,使基因断裂;结合题图乙可知,编辑后的NPG1增添一个碱基(对),表达产物结构异常,导致编辑后NPG1功能失活。(2)基因驱动效应是一种利用遗传学手段提高特定基因在种群中传播速度的技术。①是Cas9的启动子,需要在造孢细胞(可发育成花粉母细胞)中表达,②是红色荧光蛋白基因的启动子,红色荧光基因作为报告基因,需要在种子中表达,以追踪携带CAIN系统的后代;③为NPG1基因的启动子,在花粉粒细胞中表达,重新编码后花粉粒恢复萌发。故启动子①②及③控制的基因应依次在B、C、D中表达。(3)T1植株CAIN系统导入到一条染色体上,这样的植株为父本,产生的花粉萌发数∶不萌发数=1∶1,萌发的花粉会发红色荧光,因此与野生型杂交后代,若CAIN系统发挥了预期作用,则F2红色荧光种子的比例为100%。(4)植物基因驱动工具在抗除草剂杂草防治中的原理是破坏抗除草剂基因,并能够迅速扩散在整个种群中。将RFP替换成提高植物对除草剂敏感性的基因,或将CAIN插入除草剂抗性基因中破坏该基因功能,通过CAIN的高效遗传,经过多代杂交后,农田杂草群体能够恢复对除草剂的敏感性。 考点2　基因工程的应用与蛋白质工程 1.基因工程的应用 不仅可以利用基因工程菌生产药物,还可以将目的基因与乳腺组织中特异性表达的基因启动子结合导入哺乳动物受精卵中,利用转基因动物生产所需的蛋白质,这称为乳腺生物反应器。 2.蛋白质工程与基因工程的比较 蛋白质工程的2项应用 ①蛋白质工程可以改造现有的蛋白质,或者生产自然界中没有的蛋白质。 ②蛋白质工程通过改造基因的遗传信息实现对蛋白质结构和功能的改造,而不是对蛋白质直接操作。 1.(2024·天津卷,T5)胰岛素的研发走过了动物提取—化学合成—重组胰岛素生产—胰岛素类似物生产等历程。下列有关叙述错误的是(C) A.动物体内胰岛素由胰岛B细胞合成并胞吐出细胞 B.氨基酸是化学合成胰岛素的原料 C.用大肠杆菌和乳腺生物反应器生产胰岛素需相同的启动子 D.利用蛋白质工程可生产速效胰岛素等胰岛素类似物 解析　胰岛素在动物体内由胰岛B细胞合成后,经过胞吐作用释放出细胞,A项正确;胰岛素的化学本质是蛋白质,所以化学合成胰岛素的原料是氨基酸,B项正确;用大肠杆菌和乳腺生物反应器生产胰岛素不需要使用相同的启动子,因为两者属于不同的表达系统,大肠杆菌是原核生物表达系统,而乳腺生物反应器属于真核生物表达系统,启动子要求不同,C项错误;利用蛋白质工程技术可以对胰岛素进行改造,生成具有不同作用特性的胰岛素类似物,包括速效胰岛素,D项正确。 2.(2022·湖南卷,T22)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: (1)蛋白质工程流程如图所示,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 mRNA上决定氨基酸的密码子具有简并性 。 (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 、 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)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 种类 (填“种类”或“含量”)有关,导致其活性不同的原因是 酶处理后形成的肽中氨基酸的种类、数目和排列顺序不同 。 (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: 在相同条件下,将等量生理盐水、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,比较四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 。 解析　(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)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)由题图可知,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。(4)在相同条件下,将等量生理盐水、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,比较四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。 考向　科学思维与社会责任 1.(多选)(2025·长沙模拟)萤火虫的荧光素酶能催化ATP激活的荧光素氧化发光,这一现象在生物检测和成像方面有重要的应用价值。为了解决天然荧光素酶不能高效催化人工合成的荧光素DTZ发光的问题,研究人员采用蛋白质工程(又称为第二代基因工程)对它进行了改造。下列关于蛋白质工程改造天然荧光素酶的叙述,正确的是(CD) A.通过化学诱变剂可定向改造天然荧光素酶的基因序列 B.改造天然荧光素酶所用的基因表达载体不需要启动子和终止子 C.PCR技术可用于检测染色体DNA上是否插入荧光素酶基因 D.改造后的荧光素酶在一定条件下催化DTZ发光是将化学能转化为光能 解析　化学诱变通常是不定向的,通过化学诱变剂可以让天然荧光素酶的基因序列进行随机突变,A项错误;改造天然荧光素酶所用的基因表达载体必须包含启动子和终止子,启动子是驱动基因转录的元件,而终止子是指示转录终止的位置,B项错误;PCR方法主要用于检测DNA的存在或者染色体DNA上是否插入目的基因,因此PCR技术可用于检测染色体DNA上是否插入荧光素酶基因,C项正确;改造后的荧光素酶在一定条件下催化DTZ发光是将化学能转化为光能,D项正确。 2.(2025·武汉模拟)水中E物质污染会导致鱼类雌性化异常。将绿色荧光蛋白(GFP)基因、Gal4蛋白基因等转入斑马鱼,可用于监测水体E物质,如图中ERE和UAS是两种诱导型启动子,分别被E物质—受体复合物和Gal4蛋白特异性激活,启动下游基因表达。下列叙述错误的是(B) A.根据题意可知,斑马鱼的某些细胞存在E物质的受体 B.用ERE直接驱动GFP基因表达可提高监测的灵敏度 C.用于监测E物质污染的转基因斑马鱼最好是不育的 D.基因表达载体最好以显微注射法导入斑马鱼受精卵 解析　将绿色荧光蛋白(GFP)基因、Gal4蛋白基因等转入斑马鱼,可用于监测水体E物质,推测斑马鱼的某些细胞存在E物质的受体,A项正确;结合题图可知,ERE诱导Gal4基因转录,其翻译产物Gal4蛋白激活UAS,使其驱动GFP基因表达,提高监测的灵敏度,这是一个间接驱动而非直接驱动的过程,B项错误;用于监测E物质污染的转基因斑马鱼最好是不育的,避免因有性生殖带来的基因污染,C项正确;基因表达载体最好以显微注射法导入斑马鱼受精卵,受精卵全能性高,基因成功表达的概率大,D项正确。 学科网（北京）股份有限公司 $