2026届高三生物一轮复习导学案基因工程的应用和蛋白质工程

　基因工程的应用和蛋白质工程

1.基因工程的应用——生物反应器

　W是一种具有特定功能的人体蛋白质。某研究小组拟仿照制备乳腺生物反应器的研究思路，制备一种膀胱生物反应器来获得W，基本过程如图所示。

(1)为获得多枚胚胎，需对雌性供体施行____________处理，并对供体雌性动物和代孕母体进____________处理。

(2)制备乳腺生物反应器时，步骤①需要将W基因与________中特异性表达的基因的启动子等元件重组在一起，选择该启动子的目的是___________________

___________________________________________________________________；

制备膀胱生物反应器时，步骤①需要选择的启动子是在________组织中特异性表达的基因的启动子，选择该启动子的目的是_____________________________

___________________________________________________________________。

(3)制备乳腺生物反应器时，步骤④之前______(填“需要”或“不需要”)对胚胎进行性别鉴定，原因是_______________________________________________

___________________________________________________________________。

制备膀胱生物反应器时，步骤④之前________(填“需要”或“不需要”)对胚胎进行性别鉴定，原因是_______________________________________________

___________________________________________________________________。

(4)与乳腺生物反应器相比，膀胱生物反应器可明显提高W的产量，原因是___________________________________________________________________

___________________________________________________________________。

提示　(1)超数排卵　同期发情　(2)乳腺　使W基因在乳腺细胞中表达，进而W分泌到乳汁中　膀胱　使W基因在膀胱组织中表达，进而W分泌到尿液中，随尿液排出体外　(3)需要　乳腺生物反应器必须是雌性动物，只有雌性动物进入泌

乳期后才能分泌乳汁　不需要　无论雌性动物还是雄性动物都会产生尿液，且不受年龄的限制　(4)膀胱生物反应器不受动物年龄、性别等的限制

2.蛋白质工程的原理和应用

　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，是涉及多学科的综合科技工程。下列相关叙述错误的有________。

①基因工程原则上只能生产自然界中已存在的蛋白质

②蛋白质工程的操作手段是直接对蛋白质进行改造

③利用蛋白质工程研发药物，可延长干扰素的保存时间

④利用蛋白质工程技术，可实现远缘杂交，培育作物新品种

⑤通过蛋白质工程可提高基因突变的频率，缩短诱变育种的周期

提示　②④⑤

 

题型1　基因工程的应用(社会责任)

[例1] (2025·湖北一模)天然虾青素具有强大的清除氧自由基的能力，还具有着色、提高免疫力等特性，被广泛应用在化妆品、饲料添加剂和医药等行业中。常用微生物发酵合成虾青素，已知红法夫酵母能够生产虾青素，但存在产量低、成本高等弊端，大规模工业化生产虾青素存在诸多挑战。下列叙述错误的是(　　)

A.虾青素可能具有延缓衰老、抑制肿瘤发生等生理作用

B.培养基中碳氮源比例可能会影响到菌株发酵合成虾青素

C.可通过基因工程改造野生型红法夫酵母提高虾青素产量

D.工业化生产虾青素不需要考虑pH、溶氧量等对产量的影响

答案　D

解析　虾青素具有强大的清除氧自由基的能力，而氧自由基是导致衰老和癌症的重要因素之一，因此虾青素可能具有延缓衰老、抑制肿瘤发生等生理作用，A正确；碳氮源是微生物生长和代谢的重要营养物质，其比例会影响微生物的生长速度、代谢途径和产物合成，因此培养基中碳氮源比例可能会影响到菌株发酵合成虾青素，B正确；基因工程技术可以对微生物的基因进行定向改造，从而改变其代谢途径和产物合成，提高目标产物的产量，因此可通过基因工程改造野生型红法夫酵母提高虾青素产量，C正确；pH和溶氧量是影响微生物生长和代谢的重要

环境因素，其变化会影微生物的生长速度、代谢途径和产物合成，因此在工业化生产虾青素的过程中，需要严格控制pH和溶氧量等环境因素，以确保微生物的正常生长和代谢，从而提高虾青素的产量，D错误。

[例2] (不定项)(2025·山东威海模拟)油菜是我国的重要油料作物，其生长受到核盘菌引起的菌核病威胁。科研人员试图培育抗菌核病的转基因油菜新品种，其抗性机理如下图所示，相关叙述错误的是(　　)

A.将含防御基因的基因表达载体导入核盘菌后，侵染油菜获得转基因植株

B.核盘菌侵染转基因油菜后，启动防御基因表达出相应蛋白质抵御核盘菌侵染

C.未受到核盘菌侵染时，油菜细胞不能合成转录因子B，不启动防御基因表达

D.转基因油菜中的启动子pB属于诱导型启动子，能够精确调控防御基因的表达

答案　ABC

解析　将含防御基因的基因表达载体导入核盘菌后，侵染油菜，之后还需要对防御基因进行检测和鉴定，A错误；分析题图可知，核盘菌侵染转基因油菜后，启动防御基因转录出小干扰RNA抵御核盘菌侵染，而非表达出相应蛋白质抵御核盘菌侵染，B错误；未受到核盘菌侵染时，油菜细胞不能激活细胞内的转录因子B，导致防御基因不能表达，C错误；转基因油菜中的启动子pB只有在核盘菌侵染时才能激活防御基因的表达，属于诱导型启动子，能够精确调控防御基因的表达，D正确。

题型2　蛋白质工程及其应用(社会责任)

[例3] (2025·河北衡水模拟)多聚磷酸激酶PPK2可以利用多聚磷酸盐(PolyP)为磷酸基团供体，实现AMP、ADP、ATP、PolyP之间磷酸基团的高效定向转移，如下图所示。PPK2酶偏好长链的聚磷酸盐，短链聚磷酸盐分子会阻断PPK2酶上的ADP结合位点SMc02148，科研人员通过在PPK2酶上构建一个替代的ADP结合