2027年高考一轮生物学总复习讲义-10.7 基因工程的应用和蛋白质工程、生物技术的安全性与伦理问题

第7讲　基因工程的应用和蛋白质工程、 生物技术的安全性与伦理问题 考情研读·备考定位 课标要求 核心素养 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、生产目标蛋白质的过程。 1．构建基因工程和蛋白质工程操作模型，明确原理。(科学思维) 2．通过分析基因工程的应用，明确基因工程技术中的安全性问题。(社会责任) 3．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。 4．教学活动：搜集文献资料，就“转基因食品是否安全”展开辩论。 5．教学活动：搜集关于设计试管婴儿的资料，并在小组内讨论“是否支持设计试管婴儿”。 6．教学活动：搜集历史上使用生物武器的资料，并分析其严重危害。 考点一　基因工程的应用和蛋白质工程 知|识|巩|固 1．基因工程的一般应用 2．乳腺生物反应器 3．蛋白质工程的原理和应用 (1)概念剖析 (2)流程图 写出流程图中字母代表的含义： A．转录　B．翻译　C．推测　D．多肽链　E．预期功能 (3)蛋白质工程与基因工程的区别和联系 教材隐含知识 (选择性必修3 P90正文信息)利用转基因技术获得的已整合药用蛋白基因的转基因小鼠分泌的乳汁中检测不到药用蛋白，根据中心法则分析，其可能的原因是药用蛋白基因没有转录或翻译。 思|维|辨|析 易错整合，判断正误。 (1)Bt基因来源于苏云金杆菌，对哺乳动物有毒害作用。(　　) (2)乳腺生物反应器是将药用蛋白基因导入动物的乳腺细胞中。(　　) (3)用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类一般称为基因工程菌。(　　) (4)为延长干扰素保存时间，需要替换氨基酸；为提高玉米中赖氨酸含量，需要在蛋白质中加入赖氨酸。(　　) (5)由大肠杆菌工程菌获得的人干扰素可直接应用。(　　) 精|准|命|题 考向一　考查基因工程的应用 》例1　(2026·福州一中质检)研究者将含有铁蛋白肽基因和人干扰素基因的DNA片段分别制成探针，与从转基因奶牛的乳腺细胞、口腔上皮细胞、蹄部细胞中提取的mRNA分别进行杂交，结果如表所示。下列叙述正确的是(　　) 探针 乳腺细胞 口腔上皮细胞 蹄部细胞 乳铁蛋白肽基因探针 出现杂交带 未现杂交带 未现杂交带 人干扰素基因探针 出现杂交带 出现杂交带 出现杂交带 A．乳铁蛋白肽基因可在转基因奶牛的多种体细胞中表达 B．人干扰素基因可在转基因奶牛的多种体细胞中表达 C．表中两种基因探针所含的脱氧核苷酸的序列相同 D．乳铁蛋白肽基因和人干扰素基因都是mRNA片段 》例2　(2024·天津卷)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。有关叙述错误的是(　　) 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 考向二　考查蛋白质工程的原理和应用 》例3　(2026·四川成都高三开学考试)干扰素是动物体内合成的一种糖蛋白，体外很难保存。如将干扰素分子的一个半胱氨酸改造成丝氨酸，体外－70 ℃下可以保存半年。下图是利用蛋白质工程设计生产干扰素的流程图，有关叙述错误的是(　　) A．干扰素是具有干扰病毒复制的作用的糖蛋白，被广泛应用于治疗病毒感染性疾病 B．蛋白质工程是改造现有蛋白质或制造新的蛋白质，以满足人类的需求 C．将新的干扰素基因插入启动子和终止子之间是其成功表达的条件之一 D．新的干扰素基因在大肠杆菌体内正常表达即可得到预期的新的干扰素 》例4　(2026·甘肃平凉高三开学考试)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 考点二　生物技术的安全性与伦理问题 知|识|巩|固 1．转基因成果 2．对转基因产品安全性的争论 教材隐含知识 (选择性必修3 P102相关信息)我国科学家将来自玉米的α－淀粉酶基因与目的基因一起转入植物中，由于α－淀粉酶基因可以阻断淀粉储藏使花粉失去活性，因而可以防止转基因花粉的传播。 3．理性看待转基因技术 (1)理性看待转基因技术 ①清晰地了解转基因技术的原理和操作规程。 ②看到人们的观点受到许多复杂的政治、经济和文化等因素的影响。 ③靠确凿的证据和严谨的逻辑进行思考和辩论。 (2)我国对转基因技术的方针是一贯的、明确的，就是研究上要大胆，坚持自主创新；推广上要慎重，做到确保安全；管理上要严格，坚持依法监管。 4．关注生殖性克隆人 (1)比较治疗性克隆与生殖性克隆 项目 治疗性克隆 生殖性克隆 区别 目的 从胚胎中取出干细胞用于医学研究和治疗 用于生育，获得人的复制品 水平 细胞水平 个体水平 联系 都属于无性生殖；产生新个体或新组织，遗传信息不变 (2) 5．比较试管婴儿和“设计试管婴儿” (1)试管婴儿和“设计试管婴儿”过程如下图所示： (2)试管婴儿和“设计试管婴儿”的异同点 项目 试管婴儿 “设计试管婴儿” 不同点 技术 手段 无须进行遗传学诊断 进行遗传学诊断 应用 主要解决不孕不育夫妇的生育问题 主要用于白血病、贫血症等遗传疾病的预测及治疗 相同点 二者都是体外受精、体外进行早期胚胎培养，再经过胚胎移植，从生殖方式上都为有性生殖 6．生物武器的种类和特点 (1)种类 (2)特点 ①致病性强；传染性强；人易感。 ②较隐蔽：不易被发现；易传播(如气溶胶)，发病有潜伏期，污染面积大、危害时间长。 ③易得到：制备容易，花费小。 ④传染途径多，治疗困难。 ⑤受自然条件影响大。 (3)我国态度 在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器，并反对生物武器及其技术和设备的扩散。 精|准|命|题 考向一　考查生物技术的安全性与伦理问题 》例1　(2024·安庆一模)下列关于转基因生物安全性的叙述，正确的是(　　) A．转基因作物种植区应与传统农业种植区混合 B．转基因作物被动物食用后，目的基因会转入动物体细胞中 C．种植转基因作物有可能因基因扩散而影响野生植物的遗传多样性 D．以转基因大豆为原料制成的大豆油在销售时不需要标注“转基因大豆” 》例2　转基因作物的推广种植，大幅提高了粮食产量，取得了巨大的经济效益和生态效益；硕果累累的转基因作物相关研究在带给人们喜悦的同时，也促使人们关注转基因作物的安全性问题。下列有关转基因作物安全性的叙述，错误的是(　　) A．抗性基因可能会随花粉传播到田间近缘野生植物体内，造成基因污染 B．转入抗性基因的植物可能成为“入侵物种”，影响生态系统的稳定性 C．大面积种植转基因抗虫棉，有可能会导致棉铃虫群体中相关抗性基因频率增加 D．只要目的基因来自自然界，培育出的转基因植物就不会有安全性问题 考向二　结合生殖性克隆和禁止生物武器，考查社会责任 》例3　中国首例“设计试管婴儿”的父母均为地中海贫血基因的携带者。此前，二人曾育有一女，此女患有重度地中海贫血。为了生一个健康的孩子，用孩子的脐带血帮助姐姐进行造血干细胞移植，设计了这个婴儿。下列有关叙述错误的是(　　) A．“设计试管婴儿”和“试管婴儿”均为有性生殖 B．“设计试管婴儿”往往需要对胚胎进行遗传学诊断 C．“设计试管婴儿”应用了体细胞核移植、早期胚胎培养、胚胎移植等技术 D．“设计试管婴儿”与“试管婴儿”都要进行胚胎选择，但两者选择的目的不同 》例4　关于生物武器的相关叙述，错误的是(　　) A．生物武器包括致病菌类、病毒类和生化毒剂类 B．生物武器可以直接或者通过食物、生活必需品等散布到其他地方 C．经过基因重组的生物武器可能使受害国居民感染而施放者不易感染 D．世界各国达成协议仅允许少数国家保存和使用生物武器 真|题|再|现 1．(2024·浙江1月选考)关于生物技术的安全与伦理问题在我国相关法规明令禁止的是(　　) A．试管动物的培育 B．转基因食品的生产 C．治疗性克隆的研究 D．生物武器的发展和生产 2．(2025·陕晋宁青卷)马铃薯作为重要农作物，提高其冷耐受性可拓展优质马铃薯的种植区域。我国科研人员发现，野生马铃薯中S基因的表达与其冷耐受性调控有关，将该基因导入栽培马铃薯中可显著增强其抗寒能力。回答下列问题。 (1)PCR扩增目的基因时，需要模板DNA、引物、________、含Mg2＋的缓冲液和耐高温的DNA聚合酶。DNA聚合酶在PCR的________步骤中起作用。 (2)图中标识了载体和S基因中限制酶的切割位点。为将S基因正确插入载体，PCR扩增S基因时需在引物的________(填“5′端”或“3′端”)添加限制酶识别序列，结合上表分析，上游引物应添加的碱基序列是5′－________－3′，切割载体时应选用的两种限制酶是________，PCR扩增产物和载体分别被限制酶切割后，经纯化和连接，获得含S基因的表达载体并导入农杆菌。 (3)用携带S基因的农杆菌侵染栽培马铃薯愈伤组织时，基因表达载体中T－DNA进入愈伤组织细胞，将S基因整合到________，抗性基因________可用于筛选成功转化的愈伤组织。该愈伤组织经________形成芽、根，继续培育可获得抗寒能力显著增强的马铃薯植株。 3．(2025·浙江1月卷)3－磷酸甘油脱氢酶(GPD)是酵母细胞中甘油合成的关键酶。利用某假丝酵母菌株为材料，克隆具有高效催化效率的3－磷酸甘油脱氢酶的基因(Gpd)。采用的方案是：先通过第1次PCR扩增出该基因的中间部分，再通过第2次PCR分别扩增出该基因的两侧，经拼接获得完整基因的序列，如图所示，回答下列问题： (1)分析不同物种的GPD蛋白序列，确定蛋白质上相同的氨基酸区段，依据这些氨基酸所对应的______________，确定DNA序列，进而设计1对引物。以该菌株基因组DNA为模板进行第1次PCR，利用________凝胶电泳分离并纯化DNA片段，进一步测定PCR产物的序列。在制备PCR反应体系时，每次用微量移液器吸取不同试剂前，需要确认或调整刻度和量程，还需要________________。 (2)若在上述PCR扩增结果中，除获得一条阳性条带外，还出现了另外一条条带，不可能的原因是________。 A．DNA模板被其他酵母细胞的基因组DNA污染 B．每个引物与DNA模板存在2个配对结合位点 C．在基因组中Gpd基因有2个拷贝 D．在基因组中存在1个与Gpd基因序列高度相似的其他基因 (3)为获得完整的Gpd基因，分别用限制性内切核酸酶PstⅠ和SalⅠ单酶切基因组DNA后，各自用DNA连接酶连接形成环形DNA，再用苯酚－氯仿抽提除去杂质，最后加入________________________沉淀环形DNA。根据第一次PCR产物测定获得的序列，重新设计一对引物，以环形DNA为模板进行第二次PCR，最后进行测序。用于第二次PCR的一对引物，其序列应是DNA链上的________(A.P1和P2　B．P3和P4　C．P1和P4　D．P2和P3)。根据测序结果拼接获得完整的Gpd基因序列，其中的启动子和终止子具有________功能。 (4)为确定克隆获得的Gpd基因的准确性，可将获得的基因序列与已建立的____________________进行比对。将Gpd基因的编码区与________连接，构建重组质粒，再将重组质粒导入酿酒酵母细胞中，实现利用酿酒酵母高效合成甘油的目的。 4．(2025·湖南卷)非洲猪瘟病毒是一种双链DNA病毒，可引起急性猪传染病。基因A编码该病毒的主要结构蛋白A，其在病毒侵入宿主细胞和诱导机体免疫应答过程中发挥重要作用。回答下列问题： (1)制备特定抗原 ①获取基因A，构建重组质粒(该质粒的部分结构如图所示)。重组质粒的必备元件包括目的基因、限制酶切割位点、标记基因、启动子和________等；为确定基因A已连接到质粒中且插入方向正确，应选用图中的一对引物________对待测质粒进行PCR扩增，预期扩增产物的片段大小为________bp。 ②将DNA测序正确的重组质粒转入大肠杆菌构建重组菌。培养重组菌，诱导蛋白A合成。收集重组菌发酵液进行离心，发现上清液中无蛋白A，可能的原因是______________________________________________________________(答出两点即可)。 (2)制备抗蛋白A单克隆抗体 用蛋白A对小鼠进行免疫后，将免疫小鼠B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，诱导融合的常用方法有________________________________(答出一种即可)。选择培养时，对杂交瘤细胞进行克隆化培养和________，多次筛选获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞。体外培养或利用小鼠大量生产的抗蛋白A单克隆抗体，可用于非洲猪瘟的早期诊断。 5．(2024·河北卷)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，使其在水稻胚乳中特异表达，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________________________启动子。Nos为终止子，其作用为__________。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________和________对r2HN基因与载体进行酶切，用于表达载体的构建。 (2)利用____________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____________，通过________________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________。选择纯合体进行后续研究的原因是____________________。 (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________免疫和________免疫。 (5)利用水稻作为生物反应器生产r2HN疫苗的优点是___________________ _______________________________________________________。(答出两点即可) 6．(2024·吉林卷)将天然Ti质粒改造成含有Vir基因的辅助质粒(辅助T－DNA转移)和不含有Vir基因、含有T－DNA的穿梭质粒，共同转入农杆菌，可提高转化效率。细菌和棉花对密码子偏好不同，为提高翻译效率，增强棉花抗病虫害能力，进行如下操作。回答下列问题。 注：F1－F3，R1－R3表示引物；T－DNA－LB表示左边界；T－DNA－RB表示右边界；Ori表示复制原点；KanR表示卡那霉素抗性基因；HygBR表示潮霉素B抗性基因。 (1)从苏云金杆菌提取DNA时，需加入蛋白酶，其作用是________________。提取过程中加入体积分数为95%的预冷酒精，其目的是______________________ ____________________________________________________________________。 (2)本操作中获取目的基因的方法是____________和________。 (3)穿梭质粒中p35s为启动子，其作用是__________________________，驱动目的基因转录；插入两个p35s启动子，其目的可能是________________。 (4)根据图中穿梭质粒上的KanR和HygBR两个标记基因的位置，用________基因对应的抗生素初步筛选转化的棉花愈伤组织。 (5)为检测棉花植株是否导入目的基因，提取棉花植株染色体DNA作模板，进行PCR，应选用的引物是________和________。 (6)本研究采用的部分生物技术属于蛋白质工程，理由是________。 A．通过含有双质粒的农杆菌转化棉花细胞 B．将苏云金杆菌Bt基因导入棉花细胞中表达 C．将1－1362基因序列改变为棉花细胞偏好密码子的基因序列 D．用1－1362合成基因序列和1363－1848天然基因序列获得改造的抗虫蛋白 提能训练　练案[45] A组 一、选择题 1．(2026·江苏南通高三上开学考试)某研究小组拟仿照制备乳腺生物反应器的研究思路来制备山羊膀胱生物反应器，可以从转基因动物尿液中分离纯化出所需要的W蛋白。下列说法正确的是(　　) A．可使用显微注射法将含有W蛋白基因的表达载体导入膀胱细胞中 B．制备的膀胱生物反应器，只有膀胱细胞中才含有W蛋白基因 C．用膀胱生物反应器和乳腺生物反应器生产W蛋白使用的启动子相同 D．与乳腺生物反应器相比，膀胱生物反应器不受受体生物性别和年龄限制 2．(2026·贵州高三上开学考试)我国科学家利用外源抗虫基因——CrylAc基因成功培育出转基因抗虫玉米，该基因的表达产物能特异性破坏亚洲玉米螟等害虫的肠道细胞，导致其死亡。下列叙述错误的是(　　) A．导入CrylAc基因导致玉米产生的变异属于基因重组 B．害虫的肠道细胞的代谢产物会诱导CrylAc基因的表达 C．抗虫玉米对亚洲玉米螟种群起到定向选择作用 D．在抗虫玉米田间混种少量普通玉米，可减缓害虫的抗性进化 3．(2026·河南周口高三上阶段练习)基因编辑技术是一种新兴的基因工程技术，可对生物体的基因组进行定点修饰。下列关于基因编辑技术的叙述，正确的是(　　) A．基因编辑技术只能改变生物体的单个基因 B．基因编辑技术可用于治疗某些遗传性疾病 C．基因编辑技术不会对生物体的其他基因造成影响 D．基因编辑技术培育的生物个体不会产生新的性状 4．(2025·陕西西安一模)科学家通过对相关基因进行改造，使T4溶菌酶的第3位异亮氨酸变成了半胱氨酸，于是在该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成了一个二硫键，T4溶菌酶的耐热性得到了提高。下列说法错误的是(　　) A．若利用微生物生产T4溶菌酶，可采用显微注射技术将重组质粒导入受体细胞 B．该技术需要从预期的蛋白质功能出发，推测应有的氨基酸序列 C．该技术属于蛋白质工程，合成的蛋白质不是自然界中已存在的 D．改造后T4溶菌酶的氨基酸序列和空间结构都不同于天然溶菌酶 5．(2026·湖北宜昌高三上开学考试)利用蛋白质工程对干扰素进行改造，可在一定条件下延长其保存时间。下列叙述错误的是(　　) A．天然蛋白质合成的过程按照中心法则进行，蛋白质工程与之相反 B．利用蛋白质工程对干扰素进行改造时，操作对象是干扰素 C．经改造后的干扰素基因能通过工程菌的繁殖实现遗传 D．对干扰素的改造遇到的最大难题是干扰素的高级结构十分复杂 6．(2026·山东日照高三上开学考试)苏云金杆菌产生的Bt毒蛋白具有杀虫能力，科研人员改造Bt毒蛋白基因(Bt基因)，成功培育出转基因抗虫棉。目的基因改造过程如图所示(数字表示基因序列中对应的核苷酸序号)。下列说法错误的是(　　) 注：F1－F3，R1－R3表示引物；T－DNA－EB表示左边界；T－DNA－RB表示右边界；Ori表示复制原点；KanR表示卡那霉素抗性基因；HygBR表示潮霉素B抗性基因；p35s表示启动子。 A．该过程属于蛋白质工程，可以生产出自然界原本不存在的蛋白质 B．人工合成基因序列决定的氨基酸序列不变体现了密码子的简并 C．可用含卡那霉素和潮霉素B的培养基筛选转化的棉花愈伤组织细胞 D．若要利用PCR鉴定转基因植株，可以选用的引物是F3和R2 7．(2026·吉林松原高三上开学考试)下列有关生物技术安全和伦理问题的观点合理的是(　　) A．若转基因植物的外源基因来自自然界，则不会引发安全问题 B．将目的基因导入叶绿体基因组中能防止目的基因随花粉扩散 C．生殖性克隆的核心争议在于可能导致人类基因多样性降低 D．生殖性克隆涉及核移植技术，治疗性克隆不涉及核移植技术 二、非选择题 8．(2026·河北唐山高三上开学考试)科研人员利用pBI－Bt和pBI－BA两种质粒载体，通过二次重组构建了同时携带Bt基因和ARA基因的表达载体，经农杆菌介导转化后，成功培育出对鳞翅目和同翅目害虫均具抗性的转基因油菜。两种pBI质粒结构如图所示。 回答下列问题： (1)质粒上与其在宿主细胞中复制能力相关的结构是________，该结构通过与________和DNA聚合酶特异性结合，启动质粒复制。 (2)重组质粒pBI－Bt－ARA的构建采用分步双酶切策略： ①pBI－Bt载体经ClaⅠ酶切并补平末端后，再用HindⅢ酶切； ②pBI－BA载体经EcoRⅠ酶切并补平末端后，再用HindⅢ酶切。 经上述处理后，选择________(填“T4”或“E.coli”)DNA连接酶可高效获得重组质粒。请在重组质粒pBI－Bt－ARA示意图的括号中标出ARA基因，并用→标注其转录方向。 (3)将重组载体导入农杆菌前，需先用________处理农杆菌，目的是________。获得重组农杆菌后，通过农杆菌转化法将目的基因导入油菜细胞，然后置于含________的培养基上进行筛选和培养。 (4)重组质粒在受体细胞中成功表达后，还需通过________来验证转基因油菜是否获得预期的双抗性状。 (5)从环境保护的角度，简要谈谈你对该技术的看法：__________。(答出1点即可) B组 一、选择题 1．(2025·陕西西安高二下期末)科学家们致力于通过基因工程手段解决各种医学和工业难题。下列关于基因工程技术应用的叙述，错误的是(　　) A．目前利用基因工程技术可以生产细胞因子、抗体和疫苗等 B．通过将肠乳糖酶导入到奶牛乳腺细胞中，以降低乳汁中乳糖含量，从而解决部分人群的乳糖不耐受问题 C．将来源于某些病毒、真菌的抗病基因导入植物中，可培育转基因抗病植物 D．利用基因工程菌来生产工业用酶的优点是酶纯度更高、生产成本显著降低、生产效率较高 2．(2025·海南海口高二下阶段练习)抗凝血酶Ⅲ是抗凝系统中最重要的成分，它由肝脏合成，为一种多功能的丝氨酸蛋白酶抑制物，可抑制凝血酶生成，具有很强的抗凝活性，临床上可用抗凝血酶Ⅲ来治疗获得性和自发性的深静脉血栓。利用乳腺生物反应器和膀胱生物反应器来生产抗凝血酶Ⅲ使得该药物的价格低廉。下列叙述正确的是(　　) A．肝脏有严重疾病的人，其血液中抗凝血酶Ⅲ的含量比正常人的低 B．乳腺生物反应器与膀胱生物反应器均不受性别和时间的限制 C．制备乳腺生物反应器和膀胱生物反应器均可向受精卵中直接导入目的基因 D．将乳腺细胞中能表达的任一基因的启动子与目的基因连接来制备乳腺生物反应器 3．(2025·陕西高二下阶段练习)空军军医大学西京医院于2024年3月10日在世界上首次实施一例“基因编辑猪—人”异种肝移植手术，成功将一只多基因编辑猪的全肝移植到一位脑死亡患者体内，这为解决人体移植器官短缺的问题带来了曙光。下列叙述错误的是(　　) A．与猪相比，灵长类动物体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒更少 B．基因改造的猪肝脏可能导入了某种调节因子抑制抗原决定基因的表达 C．基因改造过程中可能用到了限制酶、DNA聚合酶和DNA连接酶等 D．器官短缺和免疫排斥是目前制约人体器官移植的两大难题 4．(2024·江苏镇江高二下期末)下列关于基因工程及其应用的叙述，正确的是(　　) A．花粉管通道法可以用微量注射器将含有目的基因的DNA溶液直接注入子房中 B．只要从转基因棉花中检测到Bt抗虫蛋白，就代表转基因抗虫棉培育成功 C．建构乳腺生物反应器时将特定基因导入到乳腺细胞中，生产药物蛋白 D．基因工程在畜牧业上应用的主要目的是培养体形巨大、品质优良的动物 5．(2025·四川南充高二下期末)研究者将抗虫融合基因cv与耐草甘膦基因ce构建在同一T－DNA中，并利用农杆菌转化法导入水稻细胞，培育出了抗虫耐除草剂的转基因水稻。下列叙述错误的是(　　) A．农杆菌Ti质粒上的T－DNA，能整合到受体细胞的染色体DNA上 B．转基因水稻种植时可减少农药的使用，进而降低农药对环境的污染 C．将转基因水稻与普通水稻间行种植的主要目的是增加基因的多样性 D．转基因水稻获批上市后，必须严格实行标识制度，保证消费者的知情权 6．(2026·辽宁高三上开学考试)常规胰岛素注射后易在皮下堆积，需经过较长时间才能进入血液，且进入血液后又易被分解，因此常规胰岛素对糖尿病的治疗效果往往会受限。新型速效胰岛素的生产过程如图所示，下列叙述错误的是(　　) A．该过程属于蛋白质工程，其核心是通过基因改造改变胰岛素的结构和功能 B．常规胰岛素的合成过程与速效胰岛素的生产过程不完全相同 C．该技术从预期蛋白质的功能出发，设计出相应基因的碱基序列 D．若利用酵母菌生产速效胰岛素，则其过程与图示过程完全相同 7．(2025·河南省天一大联考高二下学期期末考试)干扰素是一种具有抗病毒、免疫调节等重要功能的蛋白质。科研人员为了提高干扰素的稳定性和活性，利用蛋白质工程对其进行改造。下表是改造前后干扰素的相关参数对比，据此分析，下列有关叙述错误的是(　　) 对比项目 改造前 改造后 热稳定性(在50 ℃下活性保留时间) 2小时 8小时 与受体的结合亲和力 相对较弱 相对较强 氨基酸数量 166个 166个 第17位氨基酸 半胱氨酸 丝氨酸 A．蛋白质工程可通过改变氨基酸的种类来改造蛋白质 B．第17位氨基酸的替换可能降低了干扰素对高温的敏感性 C．改造前后氨基酸数量不变，说明蛋白质工程未改变相关基因结构 D．改造后干扰素与受体的结合亲和力增强，这可能提高其生物学效应 8．(2026·四川内江高三上阶段练习)随着生物技术的飞速发展，生物技术的安全性与伦理问题日益受到关注。下列相关叙述正确的是(　　) ①基因编辑技术可能会引发“设计完美婴儿”等伦理争议，破坏人类遗传多样性 ②转基因作物的种植可能会导致基因污染，对生态环境造成潜在威胁 ③生殖性克隆人涉及伦理问题，而治疗性克隆不涉及伦理问题 ④生物武器具有传染性强、危害大等特点，被国际社会严格禁止 A．①②④ B．①②③ C．②③④ D．①③④ 二、非选择题 9．(2025·湖南永州一模)抗菌肽是生物体内经诱导产生的一种具有生物活性的小分子多肽，与传统抗生素相比具有无药残、不易产生耐药性等特点，是抗生素理想的替代品，具有广谱抗细菌活性，在医学和饲料企业中具有重要应用价值。研究人员根据抗菌肽A和抗菌肽D的部分氨基酸序列，人工设计并合成了抗菌肽AD基因，然后利用酵母菌发酵生产抗菌肽AD。请回答下列问题。 注：K为赖氨酸，A为丙氨酸，M为甲硫氨酸(5′－AUG－3′)，起始密码子为5′－AUG－3′，终止密码子为5′－UAA－3′。Leu＋为控制亮氨酸合成的基因，Ampr为氨苄青霉素抗性基因，氨苄青霉素通过干扰细菌细胞壁的合成发挥作用；O为复制原点。 (1)由抗菌肽AD的氨基酸序列可推得多种不同序列的AD基因，原因是_____________________________________________________________________。 (2)研究人员在人工合成AD基因后，为了使AD基因与pC穿梭质粒正确连接，设计了引物P1(由12个脱氧核苷酸组成的正向引物，结合在AD基因的上游)和P2(由18个脱氧核苷酸组成的反向引物，结合在AD基因的下游)，通过PCR扩增AD基因，然后与pC穿梭质粒连接形成重组质粒。据图推测引物P1的碱基序列为5′－__________－3′。在P2引物中，除了构建相应限制酶的识别序列外，还构建了2个终止密码子的编码序列，以保证翻译过程的顺利进行，推测引物P2的碱基序列为5′－__________________－3′。 (3)将构建的重组质粒导入酵母菌后，需要用选择培养基筛选并培养受体菌。从培养基的成分分析，与普通培养基相比，该选择培养基应不添加__________。 (4)通过上述筛选仍不能确定导入受体菌的是pC穿梭质粒还是AD基因的重组质粒，可采用__________________________________________________方法(填一种方法)做进一步鉴定。 (5)为提高抗菌肽活性，研究人员拟对其氨基酸序列进行一定的修饰和改造，该项技术需要通过________工程来实现，直接操作的对象是________。 第7讲　基因工程的应用和蛋白质工程、 生物技术的安全性与伦理问题 考情研读·备考定位 课标要求 核心素养 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、生产目标蛋白质的过程。 1．构建基因工程和蛋白质工程操作模型，明确原理。(科学思维) 2．通过分析基因工程的应用，明确基因工程技术中的安全性问题。(社会责任) 3．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。 4．教学活动：搜集文献资料，就“转基因食品是否安全”展开辩论。 5．教学活动：搜集关于设计试管婴儿的资料，并在小组内讨论“是否支持设计试管婴儿”。 6．教学活动：搜集历史上使用生物武器的资料，并分析其严重危害。 考点一　基因工程的应用和蛋白质工程 知|识|巩|固 1．基因工程的一般应用 2．乳腺生物反应器 3．蛋白质工程的原理和应用 (1)概念剖析 (2)流程图 写出流程图中字母代表的含义： A．转录　B．翻译　C．推测　D．多肽链　E．预期功能 (3)蛋白质工程与基因工程的区别和联系 教材隐含知识 (选择性必修3 P90正文信息)利用转基因技术获得的已整合药用蛋白基因的转基因小鼠分泌的乳汁中检测不到药用蛋白，根据中心法则分析，其可能的原因是药用蛋白基因没有转录或翻译。 思|维|辨|析 易错整合，判断正误。 (1)Bt基因来源于苏云金杆菌，对哺乳动物有毒害作用。(　　) (2)乳腺生物反应器是将药用蛋白基因导入动物的乳腺细胞中。(　　) (3)用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类一般称为基因工程菌。(　　) (4)为延长干扰素保存时间，需要替换氨基酸；为提高玉米中赖氨酸含量，需要在蛋白质中加入赖氨酸。(　　) (5)由大肠杆菌工程菌获得的人干扰素可直接应用。(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)× 精|准|命|题 考向一　考查基因工程的应用 》例1　(2026·福州一中质检)研究者将含有铁蛋白肽基因和人干扰素基因的DNA片段分别制成探针，与从转基因奶牛的乳腺细胞、口腔上皮细胞、蹄部细胞中提取的mRNA分别进行杂交，结果如表所示。下列叙述正确的是(　　) 探针 乳腺细胞 口腔上皮细胞 蹄部细胞 乳铁蛋白肽基因探针 出现杂交带 未现杂交带 未现杂交带 人干扰素基因探针 出现杂交带 出现杂交带 出现杂交带 A．乳铁蛋白肽基因可在转基因奶牛的多种体细胞中表达 B．人干扰素基因可在转基因奶牛的多种体细胞中表达 C．表中两种基因探针所含的脱氧核苷酸的序列相同 D．乳铁蛋白肽基因和人干扰素基因都是mRNA片段 答案：B 解析：分析表格数据，乳铁蛋白肽基因探针只与乳腺细胞中提取的mRNA杂交出现杂交带，说明乳铁蛋白肽基因只在转基因奶牛的乳腺细胞中表达，A错误；人干扰素基因探针与多种细胞中提取的mRNA杂交出现杂交带，说明其可在转基因奶牛的多种体细胞中表达，B正确；两种基因探针所含的脱氧核苷酸的种类可能相同，但核苷酸的数量和排列顺序不一定相同，C错误；乳铁蛋白肽基因和人干扰素基因都是有遗传效应的DNA片段，D错误。 乳腺生物反应器与工程菌的比较 比较内容 乳腺生物反应器 工程菌 含义 让外源基因在哺乳动物的乳腺中特异表达，利用动物的乳腺组织生产药物蛋白 指用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类 基因表达 合成的药物蛋白与天然蛋白相同 细菌合成的药物蛋白可能没有活性 受体细胞 动物受精卵 微生物细胞 目的基因 导入方式 显微注射法 Ca2＋处理法 生产条件 不需要严格灭菌，温度等外界条件对其影响不大 需要严格灭菌，严格控制工程菌所需的温度、pH、营养物质浓度等外界条件 药物提取 从动物乳汁中提取 从微生物细胞或其培养液中提取 》例2　(2024·天津卷)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。有关叙述错误的是(　　) 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 答案：C 解析：大肠杆菌和乳腺生物反应器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，启动子不同，C错误。 考向二　考查蛋白质工程的原理和应用 》例3　(2026·四川成都高三开学考试)干扰素是动物体内合成的一种糖蛋白，体外很难保存。如将干扰素分子的一个半胱氨酸改造成丝氨酸，体外－70 ℃下可以保存半年。下图是利用蛋白质工程设计生产干扰素的流程图，有关叙述错误的是(　　) A．干扰素是具有干扰病毒复制的作用的糖蛋白，被广泛应用于治疗病毒感染性疾病 B．蛋白质工程是改造现有蛋白质或制造新的蛋白质，以满足人类的需求 C．将新的干扰素基因插入启动子和终止子之间是其成功表达的条件之一 D．新的干扰素基因在大肠杆菌体内正常表达即可得到预期的新的干扰素 答案：D 解析：干扰素是一种具有干扰病毒复制作用的糖蛋白，在临床上被广泛用于治疗病毒感染性疾病，A正确；蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过改造或合成基因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求，B正确；启动子是RNA聚合酶识别和结合的位点，从而驱动转录，而终止子提供转录终止的信号，因此将新的干扰素基因插入启动子和终止子之间是其成功表达的条件之一，C正确；动物体内有高尔基体和内质网对蛋白质进行加工，但是大肠杆菌属于原核生物，没有内质网和高尔基体，不能对蛋白质进行加工，不能产生有活性的干扰素，D错误。 》例4　(2026·甘肃平凉高三开学考试)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 答案：C 解析：蛋白质工程最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成，即改造胰岛素的过程实际是改造胰岛素基因的过程，A正确；蛋白质结构多样性的直接原因是构成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序和肽链的空间结构千差万别，结构决定功能，因此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，B正确；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；蛋白质工程的基本途径是预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列(基因)，因此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，D正确。 考点二　生物技术的安全性与伦理问题 知|识|巩|固 1．转基因成果 2．对转基因产品安全性的争论 教材隐含知识 (选择性必修3 P102相关信息)我国科学家将来自玉米的α－淀粉酶基因与目的基因一起转入植物中，由于α－淀粉酶基因可以阻断淀粉储藏使花粉失去活性，因而可以防止转基因花粉的传播。 3．理性看待转基因技术 (1)理性看待转基因技术 ①清晰地了解转基因技术的原理和操作规程。 ②看到人们的观点受到许多复杂的政治、经济和文化等因素的影响。 ③靠确凿的证据和严谨的逻辑进行思考和辩论。 (2)我国对转基因技术的方针是一贯的、明确的，就是研究上要大胆，坚持自主创新；推广上要慎重，做到确保安全；管理上要严格，坚持依法监管。 4．关注生殖性克隆人 (1)比较治疗性克隆与生殖性克隆 项目 治疗性克隆 生殖性克隆 区别 目的 从胚胎中取出干细胞用于医学研究和治疗 用于生育，获得人的复制品 水平 细胞水平 个体水平 联系 都属于无性生殖；产生新个体或新组织，遗传信息不变 (2) 5．比较试管婴儿和“设计试管婴儿” (1)试管婴儿和“设计试管婴儿”过程如下图所示： (2)试管婴儿和“设计试管婴儿”的异同点 项目 试管婴儿 “设计试管婴儿” 不同点 技术 手段 无须进行遗传学诊断 进行遗传学诊断 应用 主要解决不孕不育夫妇的生育问题 主要用于白血病、贫血症等遗传疾病的预测及治疗 相同点 二者都是体外受精、体外进行早期胚胎培养，再经过胚胎移植，从生殖方式上都为有性生殖 6．生物武器的种类和特点 (1)种类 (2)特点 ①致病性强；传染性强；人易感。 ②较隐蔽：不易被发现；易传播(如气溶胶)，发病有潜伏期，污染面积大、危害时间长。 ③易得到：制备容易，花费小。 ④传染途径多，治疗困难。 ⑤受自然条件影响大。 (3)我国态度 在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器，并反对生物武器及其技术和设备的扩散。 精|准|命|题 考向一　考查生物技术的安全性与伦理问题 》例1　(2024·安庆一模)下列关于转基因生物安全性的叙述，正确的是(　　) A．转基因作物种植区应与传统农业种植区混合 B．转基因作物被动物食用后，目的基因会转入动物体细胞中 C．种植转基因作物有可能因基因扩散而影响野生植物的遗传多样性 D．以转基因大豆为原料制成的大豆油在销售时不需要标注“转基因大豆” 答案：C 解析：科学家在培育转基因植物时，常通过农杆菌的转化作用使目的基因进入受体细胞，若转基因作物种植区与传统农业种植区混合，就容易经农杆菌的作用将相关基因转入传统作物，导致基因扩散，也可能会影响到野生植物的基因库，从而改变野生植物的遗传多样性，A错误，C正确；转基因作物被动物食用后，相关基因会被分解成核苷酸，因此不会转入动物体细胞中，B错误；我国为加强对农业转基因生物的标识管理，实行了相应标识制度，如以转基因大豆为原料制成的大豆油，需要标注为“转基因大豆加工品(制成品)”或者“加工原料为转基因大豆”，D错误。 》例2　转基因作物的推广种植，大幅提高了粮食产量，取得了巨大的经济效益和生态效益；硕果累累的转基因作物相关研究在带给人们喜悦的同时，也促使人们关注转基因作物的安全性问题。下列有关转基因作物安全性的叙述，错误的是(　　) A．抗性基因可能会随花粉传播到田间近缘野生植物体内，造成基因污染 B．转入抗性基因的植物可能成为“入侵物种”，影响生态系统的稳定性 C．大面积种植转基因抗虫棉，有可能会导致棉铃虫群体中相关抗性基因频率增加 D．只要目的基因来自自然界，培育出的转基因植物就不会有安全性问题 答案：D 解析：即使目的基因来自自然界，培育出的转基因植物仍然可能会有安全性问题，D错误。 考向二　结合生殖性克隆和禁止生物武器，考查社会责任 》例3　中国首例“设计试管婴儿”的父母均为地中海贫血基因的携带者。此前，二人曾育有一女，此女患有重度地中海贫血。为了生一个健康的孩子，用孩子的脐带血帮助姐姐进行造血干细胞移植，设计了这个婴儿。下列有关叙述错误的是(　　) A．“设计试管婴儿”和“试管婴儿”均为有性生殖 B．“设计试管婴儿”往往需要对胚胎进行遗传学诊断 C．“设计试管婴儿”应用了体细胞核移植、早期胚胎培养、胚胎移植等技术 D．“设计试管婴儿”与“试管婴儿”都要进行胚胎选择，但两者选择的目的不同 答案：C 解析：“设计试管婴儿”没有应用体细胞核移植技术，C错误；“试管婴儿”对胚胎检测的目的是质量检查，而“设计试管婴儿”对胚胎检测的目的是进行遗传学诊断，以获得性状符合人们要求的胚胎，即“设计试管婴儿”与“试管婴儿”都要进行胚胎选择，但两者选择的目的不同，B、D正确。 》例4　关于生物武器的相关叙述，错误的是(　　) A．生物武器包括致病菌类、病毒类和生化毒剂类 B．生物武器可以直接或者通过食物、生活必需品等散布到其他地方 C．经过基因重组的生物武器可能使受害国居民感染而施放者不易感染 D．世界各国达成协议仅允许少数国家保存和使用生物武器 答案：D 解析：经过基因重组的生物武器，是经过定向改造之后产生的，因此可能使受害国居民感染而施放者不易感染，C正确；为了世界和平，各国共同努力达成协议，即不允许任何国家保存和使用生物武器，D错误。 真|题|再|现 1．(2024·浙江1月选考)关于生物技术的安全与伦理问题在我国相关法规明令禁止的是(　　) A．试管动物的培育 B．转基因食品的生产 C．治疗性克隆的研究 D．生物武器的发展和生产 答案：D 解析：我国反对生物武器及其技术和设备的扩散，D正确。 2．(2025·陕晋宁青卷)马铃薯作为重要农作物，提高其冷耐受性可拓展优质马铃薯的种植区域。我国科研人员发现，野生马铃薯中S基因的表达与其冷耐受性调控有关，将该基因导入栽培马铃薯中可显著增强其抗寒能力。回答下列问题。 (1)PCR扩增目的基因时，需要模板DNA、引物、________、含Mg2＋的缓冲液和耐高温的DNA聚合酶。DNA聚合酶在PCR的________步骤中起作用。 (2)图中标识了载体和S基因中限制酶的切割位点。为将S基因正确插入载体，PCR扩增S基因时需在引物的________(填“5′端”或“3′端”)添加限制酶识别序列，结合上表分析，上游引物应添加的碱基序列是5′－________－3′，切割载体时应选用的两种限制酶是________，PCR扩增产物和载体分别被限制酶切割后，经纯化和连接，获得含S基因的表达载体并导入农杆菌。 (3)用携带S基因的农杆菌侵染栽培马铃薯愈伤组织时，基因表达载体中T－DNA进入愈伤组织细胞，将S基因整合到________，抗性基因________可用于筛选成功转化的愈伤组织。该愈伤组织经________形成芽、根，继续培育可获得抗寒能力显著增强的马铃薯植株。 答案：(1)4种脱氧核苷酸　延伸　(2)5′端　AGATCT　BamHⅠ、EcoRⅠ　(3)栽培马铃薯愈伤组织细胞的染色体上　2　再分化 解析：(1)PCR扩增目的基因时，需要模板DNA、引物、4种脱氧核苷酸、含Mg2＋的缓冲液和耐高温的DNA聚合酶。PCR一般分为变性、复性和延伸三步，其中DNA聚合酶在PCR的延伸步骤中起作用。 (2)为了使目的基因能够被限制酶切割，扩增目的基因时，需要在引物的5′端添加限制酶的识别序列。结合图表分析，在载体的启动子和终止子之间有BamHⅠ、EcoRⅠ和XbaⅠ的识别序列，而S基因内部含有XbaⅠ、NdeⅠ和BamHⅠ的识别序列，要用BamHⅠ、EcoRⅠ或XbaⅠ切割载体，又不能用XbaⅠ、NdeⅠ或BamHⅠ切割S基因，再根据各种限制酶的识别序列及切割位点，可知，需要用BamHⅠ、EcoRⅠ切割载体，用BamHⅠ的同尾酶BglⅡ和EcoRⅠ切割S基因，故PCR扩增S基因时需在上游引物添加的碱基序列是5′－AGATCT－3′。 (3)T－DNA属于可转移DNA，用携带S基因的农杆菌侵染栽培马铃薯愈伤组织时，基因表达载体中T－DNA进入愈伤组织细胞，将S基因整合到栽培马铃薯愈伤组织细胞的染色体上，抗性基因1位于T－DNA外部，用于筛选含有重组载体的农杆菌，而抗性基因2位于T－DNA内部，可用于筛选成功转化的愈伤组织。该愈伤组织经再分化形成芽、根，继续培育可获得抗寒能力显著增强的马铃薯植株。 3．(2025·浙江1月卷)3－磷酸甘油脱氢酶(GPD)是酵母细胞中甘油合成的关键酶。利用某假丝酵母菌株为材料，克隆具有高效催化效率的3－磷酸甘油脱氢酶的基因(Gpd)。采用的方案是：先通过第1次PCR扩增出该基因的中间部分，再通过第2次PCR分别扩增出该基因的两侧，经拼接获得完整基因的序列，如图所示，回答下列问题： (1)分析不同物种的GPD蛋白序列，确定蛋白质上相同的氨基酸区段，依据这些氨基酸所对应的______________，确定DNA序列，进而设计1对引物。以该菌株基因组DNA为模板进行第1次PCR，利用________凝胶电泳分离并纯化DNA片段，进一步测定PCR产物的序列。在制备PCR反应体系时，每次用微量移液器吸取不同试剂前，需要确认或调整刻度和量程，还需要________________。 (2)若在上述PCR扩增结果中，除获得一条阳性条带外，还出现了另外一条条带，不可能的原因是________。 A．DNA模板被其他酵母细胞的基因组DNA污染 B．每个引物与DNA模板存在2个配对结合位点 C．在基因组中Gpd基因有2个拷贝 D．在基因组中存在1个与Gpd基因序列高度相似的其他基因 (3)为获得完整的Gpd基因，分别用限制性内切核酸酶PstⅠ和SalⅠ单酶切基因组DNA后，各自用DNA连接酶连接形成环形DNA，再用苯酚－氯仿抽提除去杂质，最后加入________________________沉淀环形DNA。根据第一次PCR产物测定获得的序列，重新设计一对引物，以环形DNA为模板进行第二次PCR，最后进行测序。用于第二次PCR的一对引物，其序列应是DNA链上的________(A.P1和P2　B．P3和P4　C．P1和P4　D．P2和P3)。根据测序结果拼接获得完整的Gpd基因序列，其中的启动子和终止子具有________功能。 (4)为确定克隆获得的Gpd基因的准确性，可将获得的基因序列与已建立的____________________进行比对。将Gpd基因的编码区与________连接，构建重组质粒，再将重组质粒导入酿酒酵母细胞中，实现利用酿酒酵母高效合成甘油的目的。 答案：(1)密码子/遗传密码　琼脂糖　更换微量移液器的枪头　(2)C　(3)预冷的体积分数为95%的酒精　D　调控　(4)基因数据库/序列数据库　表达载体 解析：(1)分析不同物种的GPD蛋白序列，确定蛋白质上相同的氨基酸区段，依据这些氨基酸所对应的密码子，根据碱基互补配对，确定DNA序列，进而设计1对引物。可通过琼脂糖凝胶电泳分离并纯化目标DNA片段。在制备PCR反应体系时，每次用微量移液器吸取不同试剂前，需要更换微量移液器的枪头，以避免交叉污染。 (2)DNA模板被其他酵母细胞的基因组DNA污染，可能扩增出其他DNA，从而出现另外一条条带，A不符合题意；每个引物与DNA模板存在2个配对结合位点，从而扩增出不同的DNA片段，从而出现另外一条条带，B不符合题意；在基因组中Gpd基因有2个拷贝，扩增出的DNA是相同DNA，电泳时只会出现一个条带，C符合题意；在基因组中存在1个与Gpd基因序列高度相似的其他基因，可能将相似的基因扩增出来，从而出现另外一条条带，D不符合题意。 (3)DNA在冷的95%乙醇中溶解度较低，可通过将酶切后的DNA经苯酚－氯仿抽提除去杂质，在加入冷的95%乙醇中沉淀，得到环形DNA。因为引物P1与P2的序列从左向右为5′→3′，引物P3与P4的序列从左向右为3′→5′。以环形DNA为模板进行第二次PCR时，应选择对已知序列反向，但对未知序列却是相向的引物，即P2和P3，从而得以扩增出未知序列。启动子可启动转录，终止子可终止转录，即启动子和终止子具有调控基因表达功能。 (4)为确定克隆获得的Gpd基因的准确性，可将获得的基因序列与已建立的基因数据库进行对比，若二者相同，则说明克隆获得的Gpd基因准确。将Gpd基因的编码区与表达载体连接，构建重组质粒，再将重组质粒导入酿酒酵母细胞中，使之进行表达，实现利用酿酒酵母高效合成甘油的目的。 4．(2025·湖南卷)非洲猪瘟病毒是一种双链DNA病毒，可引起急性猪传染病。基因A编码该病毒的主要结构蛋白A，其在病毒侵入宿主细胞和诱导机体免疫应答过程中发挥重要作用。回答下列问题： (1)制备特定抗原 ①获取基因A，构建重组质粒(该质粒的部分结构如图所示)。重组质粒的必备元件包括目的基因、限制酶切割位点、标记基因、启动子和________等；为确定基因A已连接到质粒中且插入方向正确，应选用图中的一对引物________对待测质粒进行PCR扩增，预期扩增产物的片段大小为________bp。 ②将DNA测序正确的重组质粒转入大肠杆菌构建重组菌。培养重组菌，诱导蛋白A合成。收集重组菌发酵液进行离心，发现上清液中无蛋白A，可能的原因是______________________________________________________________(答出两点即可)。 (2)制备抗蛋白A单克隆抗体 用蛋白A对小鼠进行免疫后，将免疫小鼠B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，诱导融合的常用方法有________________________________(答出一种即可)。选择培养时，对杂交瘤细胞进行克隆化培养和________，多次筛选获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞。体外培养或利用小鼠大量生产的抗蛋白A单克隆抗体，可用于非洲猪瘟的早期诊断。 答案：(1)①终止子、复制原点　P1和P3　782　②重组菌没有裂解或没有将蛋白A释放到细胞外、转速过高使蛋白A发生沉淀、蛋白A亲水性较差发生沉淀、蛋白A被大肠杆菌的蛋白酶降解　(2)聚乙二醇(PEG)融合法(或灭活病毒诱导法、电融合法)　抗体检测 解析：(1)①重组质粒的必备元件包括目的基因、限制酶切割位点、标记基因、启动子和终止子、复制原点等，要确定基因A已连接到质粒中且插入方向正确，应选用引物P1和P3。因为P1与基因A下游的非编码区互补配对，P3与基因A上游且靠近启动子的区域互补配对，这样扩增的片段大小为200＋582＝782 bp。 ②将DNA测序正确的重组质粒转入大肠杆菌构建重组菌，培养后上清液中无蛋白A，可能的原因有：重组菌没有裂解或没有将蛋白A释放到细胞外，转速过高使蛋白A发生沉淀，蛋白A亲水性较差发生沉淀，蛋白A被大肠杆菌的蛋白酶降解。 (2)诱导动物细胞融合的常用方法有聚乙二醇(PEG)融合法、灭活病毒诱导法、电融合法等，这里答出其中一种即可。选择培养时，对杂交瘤细胞进行克隆化培养和抗体检测，多次筛选获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞。 5．(2024·河北卷)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，使其在水稻胚乳中特异表达，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________________________启动子。Nos为终止子，其作用为__________。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________和________对r2HN基因与载体进行酶切，用于表达载体的构建。 (2)利用____________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____________，通过________________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________。选择纯合体进行后续研究的原因是____________________。 (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________免疫和________免疫。 (5)利用水稻作为生物反应器生产r2HN疫苗的优点是___________________ _______________________________________________________。(答出两点即可) 答案：(1)在水稻胚乳中特异性表达的基因的　终止转录　HindⅢ　EcoRⅠ　(2)农杆菌转化　r2HN是否转录出mRNA　抗原—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)利用水稻细胞培育能表达r2HN的水稻胚乳细胞生物反应器，在胚乳中特异性表达的启动子在水稻胚乳细胞中更容易被RNA聚合酶识别和结合而驱动转录。Nos为终止子，终止子可以终止转录。r2HN基因内部不含载体的限制酶识别位点。KpnⅠ破坏了启动子序列不能选用，SacⅠ位于终止子序列之外不能选用，则为了将目的基因插入到载体的启动子和终止子之间，则需要用限制酶HindⅢ和EcoRⅠ对r2HN基因与载体进行酶切，用于表达载体的构建。 (2)获得水稻愈伤组织后，通过农杆菌的侵染，使目的基因进入水稻细胞并完成转化。为检测r2HN表达情况，可通过PCR技术检测转录的r2HN mRNA，可从转基因水稻中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原—抗体杂交检测是否翻译出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。单一位点插入目的基因的植株，则相当于杂合子，杂合子自交，后代含有r2HN基因的纯合子占比为1/4。由于纯合体自交后代不发生性状分离，具有遗传的稳定性，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CD8＋T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细胞毒性T细胞，即r2HN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。 6．(2024·吉林卷)将天然Ti质粒改造成含有Vir基因的辅助质粒(辅助T－DNA转移)和不含有Vir基因、含有T－DNA的穿梭质粒，共同转入农杆菌，可提高转化效率。细菌和棉花对密码子偏好不同，为提高翻译效率，增强棉花抗病虫害能力，进行如下操作。回答下列问题。 注：F1－F3，R1－R3表示引物；T－DNA－LB表示左边界；T－DNA－RB表示右边界；Ori表示复制原点；KanR表示卡那霉素抗性基因；HygBR表示潮霉素B抗性基因。 (1)从苏云金杆菌提取DNA时，需加入蛋白酶，其作用是________________。提取过程中加入体积分数为95%的预冷酒精，其目的是______________________ ____________________________________________________________________。 (2)本操作中获取目的基因的方法是____________和________。 (3)穿梭质粒中p35s为启动子，其作用是__________________________，驱动目的基因转录；插入两个p35s启动子，其目的可能是________________。 (4)根据图中穿梭质粒上的KanR和HygBR两个标记基因的位置，用________基因对应的抗生素初步筛选转化的棉花愈伤组织。 (5)为检测棉花植株是否导入目的基因，提取棉花植株染色体DNA作模板，进行PCR，应选用的引物是________和________。 (6)本研究采用的部分生物技术属于蛋白质工程，理由是________。 A．通过含有双质粒的农杆菌转化棉花细胞 B．将苏云金杆菌Bt基因导入棉花细胞中表达 C．将1－1362基因序列改变为棉花细胞偏好密码子的基因序列 D．用1－1362合成基因序列和1363－1848天然基因序列获得改造的抗虫蛋白 答案：(1)除去蛋白质杂质　溶解蛋白质等物质，析出不溶于酒精的DNA　(2)PCR技术扩增　人工合成　(3)RNA聚合酶识别并结合的部位　增强目的基因的表达　(4)HygBR　(5)F3　R2　(6)CD 解析：(1)从苏云金杆菌提取DNA时，需加入蛋白酶，其作用是除去蛋白质杂质。提取过程中加入体积分数为95%的预冷酒精，其目的是溶解蛋白质等物质，析出不溶于酒精的DNA。 (2)本操作中获取目的基因的方法是人工合成和PCR技术扩增。 (3)穿梭质粒中p35s为启动子，其作用是RNA聚合酶识别并结合的部位，驱动目的基因转录；插入两个p35s启动子，其目的可能是增强目的基因的表达。 (4)结合基因表达载体的示意图，根据图中穿梭质粒上的KanR和HygBR两个标记基因的位置，用HygBR基因对应的抗生素初步筛选转化的棉花愈伤组织。 (5)为检测棉花植株是否导入目的基因，提取棉花植株染色体DNA作模板，进行PCR，应选用的引物是F3和R2。 (6)蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过改造或合成基因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。本研究采用的部分生物技术属于蛋白质工程，理由是用1－1362合成基因序列和1363－1848天然基因序列获得改造的抗虫蛋白，将1－1362基因序列改变为棉花细胞偏好密码子的基因序列，未产生新的蛋白质，不属于蛋白质工程。A、B、C不符合题意，D符合题意。 提能训练　练案[45] A组 一、选择题 1．(2026·江苏南通高三上开学考试)某研究小组拟仿照制备乳腺生物反应器的研究思路来制备山羊膀胱生物反应器，可以从转基因动物尿液中分离纯化出所需要的W蛋白。下列说法正确的是(　　) A．可使用显微注射法将含有W蛋白基因的表达载体导入膀胱细胞中 B．制备的膀胱生物反应器，只有膀胱细胞中才含有W蛋白基因 C．用膀胱生物反应器和乳腺生物反应器生产W蛋白使用的启动子相同 D．与乳腺生物反应器相比，膀胱生物反应器不受受体生物性别和年龄限制 答案：D 解析：显微注射法通常用于将目的基因导入受精卵，而非体细胞(如膀胱细胞)。体细胞常采用其他方法(如电穿孔法或病毒载体)，A错误；转基因动物的所有体细胞均由受精卵分裂分化而来，均含有W蛋白基因，但仅在膀胱细胞中表达，B错误；乳腺生物反应器使用乳腺组织特异性启动子(如乳蛋白基因启动子)，而膀胱生物反应器需用膀胱上皮细胞特异性启动子，两者不同，C错误；乳腺生物反应器需雌性个体且需泌乳期才能生产蛋白，而膀胱生物反应器通过尿液持续分泌W蛋白，不受性别和年龄限制，D正确。 2．(2026·贵州高三上开学考试)我国科学家利用外源抗虫基因——CrylAc基因成功培育出转基因抗虫玉米，该基因的表达产物能特异性破坏亚洲玉米螟等害虫的肠道细胞，导致其死亡。下列叙述错误的是(　　) A．导入CrylAc基因导致玉米产生的变异属于基因重组 B．害虫的肠道细胞的代谢产物会诱导CrylAc基因的表达 C．抗虫玉米对亚洲玉米螟种群起到定向选择作用 D．在抗虫玉米田间混种少量普通玉米，可减缓害虫的抗性进化 答案：B 解析：导入外源CrylAc基因属于基因工程，其原理是基因重组，A正确；CrylAc基因的表达由玉米自身的启动子调控，害虫的代谢产物无法诱导该基因表达，B错误；抗虫玉米通过杀死敏感型害虫，使抗性个体被保留，从而对害虫种群进行定向选择，C正确；混种普通玉米可为敏感型害虫提供庇护所，降低抗性基因频率的增长速率，延缓抗性进化，D正确。 3．(2026·河南周口高三上阶段练习)基因编辑技术是一种新兴的基因工程技术，可对生物体的基因组进行定点修饰。下列关于基因编辑技术的叙述，正确的是(　　) A．基因编辑技术只能改变生物体的单个基因 B．基因编辑技术可用于治疗某些遗传性疾病 C．基因编辑技术不会对生物体的其他基因造成影响 D．基因编辑技术培育的生物个体不会产生新的性状 答案：B 解析：基因编辑技术通过特定工具(如CRISPR－Cas9)可对目标基因进行定点修饰，但技术上可设计多个向导RNA同时编辑多个基因，因此“只能改变单个基因”的说法错误，A错误；某些遗传性疾病是由特定基因缺陷引起的，基因编辑技术可通过定点修复缺陷基因，用于治疗这些遗传性疾病，B正确；基因编辑技术虽为定点修饰，但仍可能对生物体的其他基因或基因组结构造成一定影响(如脱靶效应等)，C错误；基因编辑技术通过修饰基因，可能使生物体产生新的性状(如修复致病基因后获得正常性状，或引入新基因后产生新性状)，D错误。 4．(2025·陕西西安一模)科学家通过对相关基因进行改造，使T4溶菌酶的第3位异亮氨酸变成了半胱氨酸，于是在该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成了一个二硫键，T4溶菌酶的耐热性得到了提高。下列说法错误的是(　　) A．若利用微生物生产T4溶菌酶，可采用显微注射技术将重组质粒导入受体细胞 B．该技术需要从预期的蛋白质功能出发，推测应有的氨基酸序列 C．该技术属于蛋白质工程，合成的蛋白质不是自然界中已存在的 D．改造后T4溶菌酶的氨基酸序列和空间结构都不同于天然溶菌酶 答案：A 解析：利用微生物生产T4溶菌酶，可以使用Ca2＋处理的方法将目的基因导入受体细胞，A错误；该技术需要从预期的蛋白质功能出发，推测应有的氨基酸序列，属于蛋白质工程，B正确；该技术属于蛋白质工程，合成的蛋白质不是自然界中已存在的，C正确；改造后T4溶菌酶的氨基酸序列与天然溶菌酶不同，由于新形成了二硫键，其空间结构也不同于天然蛋白质，D正确。 5．(2026·湖北宜昌高三上开学考试)利用蛋白质工程对干扰素进行改造，可在一定条件下延长其保存时间。下列叙述错误的是(　　) A．天然蛋白质合成的过程按照中心法则进行，蛋白质工程与之相反 B．利用蛋白质工程对干扰素进行改造时，操作对象是干扰素 C．经改造后的干扰素基因能通过工程菌的繁殖实现遗传 D．对干扰素的改造遇到的最大难题是干扰素的高级结构十分复杂 答案：B 解析：天然蛋白质的合成遵循中心法则(DNA→RNA→蛋白质)；蛋白质工程是从预期蛋白质功能出发，反向推导基因序列(蛋白质→氨基酸序列→基因)，与中心法则方向相反，A正确；蛋白质工程的操作对象是基因(通过修饰或合成基因来改造蛋白质)，而非蛋白质(干扰素)本身。若直接操作蛋白质，无法实现可遗传的改造，B错误；经改造的干扰素基因可导入工程菌，工程菌繁殖时会复制该基因，从而实现基因的遗传(进而持续表达改造后的干扰素)，C正确；蛋白质的高级结构(空间结构)十分复杂，而蛋白质工程需精准设计蛋白质的空间结构以实现预期功能，这是改造过程中面临的最大难题之一，D正确。 6．(2026·山东日照高三上开学考试)苏云金杆菌产生的Bt毒蛋白具有杀虫能力，科研人员改造Bt毒蛋白基因(Bt基因)，成功培育出转基因抗虫棉。目的基因改造过程如图所示(数字表示基因序列中对应的核苷酸序号)。下列说法错误的是(　　) 注：F1－F3，R1－R3表示引物；T－DNA－EB表示左边界；T－DNA－RB表示右边界；Ori表示复制原点；KanR表示卡那霉素抗性基因；HygBR表示潮霉素B抗性基因；p35s表示启动子。 A．该过程属于蛋白质工程，可以生产出自然界原本不存在的蛋白质 B．人工合成基因序列决定的氨基酸序列不变体现了密码子的简并 C．可用含卡那霉素和潮霉素B的培养基筛选转化的棉花愈伤组织细胞 D．若要利用PCR鉴定转基因植株，可以选用的引物是F3和R2 答案：C 解析：蛋白质工程能生产出自然界不存在的蛋白质，题图可知，通过改造Bt蛋白基因从而生成的蛋白质是自然界不存在的，属于蛋白质工程，A正确；由于密码子的简并，即一种氨基酸对应一种至多种密码子；人工合成基因序列决定的氨基酸序列不变体现了密码子的简并，B正确；T－DNA能够携带目的基因整合到宿主细胞的染色体DNA上，题图可知，T－DNA区域仅有潮霉素B抗性基因，故可用潮霉素B的培养基筛选转化的棉花愈伤组织细胞，C错误；题图可知，拼接的DNA含有与引物F3和R2互补的序列，若要利用PCR鉴定转基因植株，可以选用的引物是F3和R2，D正确。 7．(2026·吉林松原高三上开学考试)下列有关生物技术安全和伦理问题的观点合理的是(　　) A．若转基因植物的外源基因来自自然界，则不会引发安全问题 B．将目的基因导入叶绿体基因组中能防止目的基因随花粉扩散 C．生殖性克隆的核心争议在于可能导致人类基因多样性降低 D．生殖性克隆涉及核移植技术，治疗性克隆不涉及核移植技术 答案：B 解析：外源基因即使来自自然界，转入其他生物后仍可能引发基因污染或生态风险，例如影响原有物种或破坏生态平衡，A不符合题意；叶绿体基因组属于细胞质遗传，花粉中不含叶绿体，因此将目的基因导入叶绿体可有效防止基因通过花粉传播扩散，B符合题意；生殖性克隆的核心争议在于伦理问题(如人权、个体独特性等)，而非基因多样性降低(克隆仅复制个体基因，不影响种群基因库)，C不符合题意；治疗性克隆需通过核移植技术获得胚胎干细胞以培养组织器官，而生殖性克隆同样依赖核移植技术，两者均涉及该技术，D不符合题意。 二、非选择题 8．(2026·河北唐山高三上开学考试)科研人员利用pBI－Bt和pBI－BA两种质粒载体，通过二次重组构建了同时携带Bt基因和ARA基因的表达载体，经农杆菌介导转化后，成功培育出对鳞翅目和同翅目害虫均具抗性的转基因油菜。两种pBI质粒结构如图所示。 回答下列问题： (1)质粒上与其在宿主细胞中复制能力相关的结构是________，该结构通过与________和DNA聚合酶特异性结合，启动质粒复制。 (2)重组质粒pBI－Bt－ARA的构建采用分步双酶切策略： ①pBI－Bt载体经ClaⅠ酶切并补平末端后，再用HindⅢ酶切； ②pBI－BA载体经EcoRⅠ酶切并补平末端后，再用HindⅢ酶切。 经上述处理后，选择________(填“T4”或“E.coli”)DNA连接酶可高效获得重组质粒。请在重组质粒pBI－Bt－ARA示意图的括号中标出ARA基因，并用→标注其转录方向。 (3)将重组载体导入农杆菌前，需先用________处理农杆菌，目的是________。获得重组农杆菌后，通过农杆菌转化法将目的基因导入油菜细胞，然后置于含________的培养基上进行筛选和培养。 (4)重组质粒在受体细胞中成功表达后，还需通过________来验证转基因油菜是否获得预期的双抗性状。 (5)从环境保护的角度，简要谈谈你对该技术的看法：__________。(答出1点即可) 答案：(1)复制原点　解旋酶　(2)T4　 　(3)Ca2＋(CaCl2)　使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态　卡那霉素　(4)抗虫性检测　(5)减少化学农药使用，降低环境污染 解析：(1)质粒上与在宿主细胞中复制功能相关的结构是复制原点，复制原点通过与解旋酶和DNA聚合酶特异性结合，启动质粒复制(解旋酶解开DNA双链，DNA聚合酶催化子链合成)。 (2)经上述处理后，选择T4 DNA连接酶即可实现重组质粒构建，因为T4 DNA连接酶既能连接黏性末端，也能连接平末端，适用范围更广，效率更高。由图可知，pBI－Bt载体经ClaⅠ酶切并补平末端后，再用HindⅢ酶切，pBI－Bt载体会形成链状，一边是HindⅢ酶切后形成的黏性末端，一边是平末端，pBI－BA载体经EcoRⅠ酶切并补平末端后，再用HindⅢ酶切，一边是HindⅢ酶切后形成的黏性末端，一边是平末端，在T4 DNA连接酶的作用下，两个平末端会拼接在一起，两个HindⅢ酶切后形成的黏性末端会拼接在一起，所以形成的重组质粒pBI－Bt－ARA，含有ARA的T－DNA片段是逆时针转录的，含有Bt的T－DNA片段是顺时针转录的，结果如图。 (3)将重组载体导入农杆菌前，需先用Ca2＋(CaCl2)处理农杆菌，目的是使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态。获得重组农杆菌后，通过农杆菌转化法将目的基因导入油菜细胞，然后置于含卡那霉素的培养基上进行筛选和培养，因为重组质粒pBI－Bt－ARA的T－DNA上含有卡那霉素抗性基因。 (4)重组质粒表达后，需通过接种鳞翅目和同翅目害虫，进行抗虫性检测来验证转基因油菜是否获得预期的双抗性状。 (5)从环保角度，该技术可减少化学农药使用，降低农药对土壤、水体等环境的污染。 B组 一、选择题 1．(2025·陕西西安高二下期末)科学家们致力于通过基因工程手段解决各种医学和工业难题。下列关于基因工程技术应用的叙述，错误的是(　　) A．目前利用基因工程技术可以生产细胞因子、抗体和疫苗等 B．通过将肠乳糖酶导入到奶牛乳腺细胞中，以降低乳汁中乳糖含量，从而解决部分人群的乳糖不耐受问题 C．将来源于某些病毒、真菌的抗病基因导入植物中，可培育转基因抗病植物 D．利用基因工程菌来生产工业用酶的优点是酶纯度更高、生产成本显著降低、生产效率较高 答案：B 解析：基因工程技术在医学领域应用广泛，可通过工程菌或动物细胞培养生产细胞因子(如干扰素)、抗体(如单克隆抗体)和疫苗(如乙肝疫苗)等生物制品，A正确；应将肠乳糖酶基因导入奶牛受精卵等，使转基因奶牛乳腺细胞表达肠乳糖酶来降低乳汁乳糖，直接导入乳腺细胞无法稳定遗传和表达，B错误；抗病基因可来源于病毒(如病毒外壳蛋白基因)或真菌(如几丁质酶基因)，导入植物后可增强抗病性，C正确；基因工程菌能高效生产高纯度工业酶，且成本低，D正确。 2．(2025·海南海口高二下阶段练习)抗凝血酶Ⅲ是抗凝系统中最重要的成分，它由肝脏合成，为一种多功能的丝氨酸蛋白酶抑制物，可抑制凝血酶生成，具有很强的抗凝活性，临床上可用抗凝血酶Ⅲ来治疗获得性和自发性的深静脉血栓。利用乳腺生物反应器和膀胱生物反应器来生产抗凝血酶Ⅲ使得该药物的价格低廉。下列叙述正确的是(　　) A．肝脏有严重疾病的人，其血液中抗凝血酶Ⅲ的含量比正常人的低 B．乳腺生物反应器与膀胱生物反应器均不受性别和时间的限制 C．制备乳腺生物反应器和膀胱生物反应器均可向受精卵中直接导入目的基因 D．将乳腺细胞中能表达的任一基因的启动子与目的基因连接来制备乳腺生物反应器 答案：A 解析：抗凝血酶Ⅲ由肝脏合成，肝脏疾病患者合成能力下降，导致其血液中含量降低，A正确；乳腺生物反应器需在雌性个体中表达，受性别和时间限制；而膀胱生物反应器无性别和时间限制，B错误；制备生物反应器需将目的基因与特定启动子(如乳腺或膀胱特异性启动子)连接后导入受精卵，而非直接导入目的基因，C错误；乳腺生物反应器需使用乳腺特异性启动子(如乳蛋白基因启动子)，而非“能表达的任一基因”的启动子，D错误。 3．(2025·陕西高二下阶段练习)空军军医大学西京医院于2024年3月10日在世界上首次实施一例“基因编辑猪—人”异种肝移植手术，成功将一只多基因编辑猪的全肝移植到一位脑死亡患者体内，这为解决人体移植器官短缺的问题带来了曙光。下列叙述错误的是(　　) A．与猪相比，灵长类动物体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒更少 B．基因改造的猪肝脏可能导入了某种调节因子抑制抗原决定基因的表达 C．基因改造过程中可能用到了限制酶、DNA聚合酶和DNA连接酶等 D．器官短缺和免疫排斥是目前制约人体器官移植的两大难题 答案：A 解析：灵长类动物与人类亲缘关系较近，体内病毒更容易跨物种传播至人类(如HIV)，因此灵长类动物体内隐藏的致病病毒更多，而非更少，A错误；基因编辑可能通过抑制猪细胞中抗原决定基因的表达，从而减少人体免疫系统对猪器官的排斥，B正确；基因改造需用限制酶切割DNA，DNA连接酶连接目的基因与载体，而PCR扩增目的基因时需耐高温的DNA聚合酶(如Taq酶)，C正确；器官短缺和免疫排斥是器官移植的主要障碍，D正确。 4．(2024·江苏镇江高二下期末)下列关于基因工程及其应用的叙述，正确的是(　　) A．花粉管通道法可以用微量注射器将含有目的基因的DNA溶液直接注入子房中 B．只要从转基因棉花中检测到Bt抗虫蛋白，就代表转基因抗虫棉培育成功 C．建构乳腺生物反应器时将特定基因导入到乳腺细胞中，生产药物蛋白 D．基因工程在畜牧业上应用的主要目的是培养体形巨大、品质优良的动物 答案：A 解析：花粉管通道法是在植物授粉后，利用花粉管形成的通道将含有目的基因的DNA溶液导入子房，使目的基因进入受精卵。微量注射器注入子房是该方法的常用操作，描述正确，A正确；转基因抗虫棉培育成功的标志不仅是检测到Bt抗虫蛋白，还需通过抗虫实验验证其具有抗虫性状(如对靶标害虫的致死效果)，且该性状能稳定遗传给后代。仅检测到蛋白不能完全说明培育成功，B错误；乳腺生物反应器的构建需将特定基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控元件重组，导入受精卵(而非乳腺细胞)中，C错误；基因工程在畜牧业的应用包括提高生长速率、生产药用蛋白、改良抗病性等，培养体形巨大仅为其中一部分，并非主要目的，D错误。 5．(2025·四川南充高二下期末)研究者将抗虫融合基因cv与耐草甘膦基因ce构建在同一T－DNA中，并利用农杆菌转化法导入水稻细胞，培育出了抗虫耐除草剂的转基因水稻。下列叙述错误的是(　　) A．农杆菌Ti质粒上的T－DNA，能整合到受体细胞的染色体DNA上 B．转基因水稻种植时可减少农药的使用，进而降低农药对环境的污染 C．将转基因水稻与普通水稻间行种植的主要目的是增加基因的多样性 D．转基因水稻获批上市后，必须严格实行标识制度，保证消费者的知情权 答案：C 解析：农杆菌的Ti质粒上的T－DNA能够转移并整合到受体细胞的染色体DNA上，这是农杆菌转化法的关键步骤，A正确；抗虫转基因水稻可减少杀虫剂使用，耐除草剂特性允许使用特定除草剂，从而减少其他除草剂的使用，降低环境污染，B正确；将转基因水稻与普通水稻间行种植的主要目的是防止转基因水稻的花粉通过风力等途径传播到普通水稻中，避免基因污染，而非增加基因多样性，C错误；我国对转基因产品实行标识制度，要求明确标注转基因成分，保障消费者知情权，D正确。 6．(2026·辽宁高三上开学考试)常规胰岛素注射后易在皮下堆积，需经过较长时间才能进入血液，且进入血液后又易被分解，因此常规胰岛素对糖尿病的治疗效果往往会受限。新型速效胰岛素的生产过程如图所示，下列叙述错误的是(　　) A．该过程属于蛋白质工程，其核心是通过基因改造改变胰岛素的结构和功能 B．常规胰岛素的合成过程与速效胰岛素的生产过程不完全相同 C．该技术从预期蛋白质的功能出发，设计出相应基因的碱基序列 D．若利用酵母菌生产速效胰岛素，则其过程与图示过程完全相同 答案：D 解析：该过程属于蛋白质工程，蛋白质工程的核心是通过基因改造来改变蛋白质的结构和功能，从而获得具有特定功能的蛋白质，A正确；常规胰岛素是通过天然的基因表达合成的，而速效胰岛素是通过蛋白质工程，对基因进行改造后表达得到的，二者合成过程不完全相同，B正确；蛋白质工程是从预期蛋白质的功能出发，设计出相应蛋白质的结构，进而推测出基因的碱基序列，C正确；酵母菌是真核生物，其细胞内有内质网、高尔基体等细胞器，可对合成的蛋白质进行加工；而大肠杆菌是原核生物，没有这些细胞器，其过程与图示过程不完全相同，D错误。 7．(2025·河南省天一大联考高二下学期期末考试)干扰素是一种具有抗病毒、免疫调节等重要功能的蛋白质。科研人员为了提高干扰素的稳定性和活性，利用蛋白质工程对其进行改造。下表是改造前后干扰素的相关参数对比，据此分析，下列有关叙述错误的是(　　) 对比项目 改造前 改造后 热稳定性(在50 ℃下活性保留时间) 2小时 8小时 与受体的结合亲和力 相对较弱 相对较强 氨基酸数量 166个 166个 第17位氨基酸 半胱氨酸 丝氨酸 A．蛋白质工程可通过改变氨基酸的种类来改造蛋白质 B．第17位氨基酸的替换可能降低了干扰素对高温的敏感性 C．改造前后氨基酸数量不变，说明蛋白质工程未改变相关基因结构 D．改造后干扰素与受体的结合亲和力增强，这可能提高其生物学效应 答案：C 解析：蛋白质工程可以通过定点突变等方法改变蛋白质的氨基酸序列，从而改变其结构和功能，该过程中第17位氨基酸从Cys变为Ser，说明通过改变氨基酸种类来改造蛋白质，A正确；改造后干扰素的热稳定性显著提高(从2小时到8小时)，说明第17位氨基酸的替换(Cys→Ser)可能减少了高温下蛋白质的不稳定性，B正确；氨基酸数量不变，但第17位氨基酸发生替换，说明基因发生了定点突变(如碱基对的替换)，因此基因结构被改变，C错误；与受体结合亲和力增强(从“相对较弱”到“相对较强”)可能使干扰素更容易与靶细胞受体结合，从而增强其抗病毒或免疫调节功能，提高生物学效应，D正确。 8．(2026·四川内江高三上阶段练习)随着生物技术的飞速发展，生物技术的安全性与伦理问题日益受到关注。下列相关叙述正确的是(　　) ①基因编辑技术可能会引发“设计完美婴儿”等伦理争议，破坏人类遗传多样性 ②转基因作物的种植可能会导致基因污染，对生态环境造成潜在威胁 ③生殖性克隆人涉及伦理问题，而治疗性克隆不涉及伦理问题 ④生物武器具有传染性强、危害大等特点，被国际社会严格禁止 A．①②④ B．①②③ C．②③④ D．①③④ 答案：A 解析：基因编辑技术若用于人类生殖细胞，可能通过人为选择特定基因改变后代遗传信息，导致基因库单一化，破坏遗传多样性，并引发伦理争议，①正确；转基因作物的外源基因可能通过杂交扩散到野生植物中，造成基因污染，威胁生态系统的稳定性，②正确；治疗性克隆虽以医疗为目的，但涉及胚胎的利用和销毁，仍存在伦理争议(如胚胎是否具有生命权)，③错误；生物武器具有强传染性和高危害性，国际社会通过《禁止生物武器公约》严格禁止其研发和使用，④正确。综上①②④正确，B、C、D错误，A正确。 二、非选择题 9．(2025·湖南永州一模)抗菌肽是生物体内经诱导产生的一种具有生物活性的小分子多肽，与传统抗生素相比具有无药残、不易产生耐药性等特点，是抗生素理想的替代品，具有广谱抗细菌活性，在医学和饲料企业中具有重要应用价值。研究人员根据抗菌肽A和抗菌肽D的部分氨基酸序列，人工设计并合成了抗菌肽AD基因，然后利用酵母菌发酵生产抗菌肽AD。请回答下列问题。 注：K为赖氨酸，A为丙氨酸，M为甲硫氨酸(5′－AUG－3′)，起始密码子为5′－AUG－3′，终止密码子为5′－UAA－3′。Leu＋为控制亮氨酸合成的基因，Ampr为氨苄青霉素抗性基因，氨苄青霉素通过干扰细菌细胞壁的合成发挥作用；O为复制原点。 (1)由抗菌肽AD的氨基酸序列可推得多种不同序列的AD基因，原因是_____________________________________________________________________。 (2)研究人员在人工合成AD基因后，为了使AD基因与pC穿梭质粒正确连接，设计了引物P1(由12个脱氧核苷酸组成的正向引物，结合在AD基因的上游)和P2(由18个脱氧核苷酸组成的反向引物，结合在AD基因的下游)，通过PCR扩增AD基因，然后与pC穿梭质粒连接形成重组质粒。据图推测引物P1的碱基序列为5′－__________－3′。在P2引物中，除了构建相应限制酶的识别序列外，还构建了2个终止密码子的编码序列，以保证翻译过程的顺利进行，推测引物P2的碱基序列为5′－__________________－3′。 (3)将构建的重组质粒导入酵母菌后，需要用选择培养基筛选并培养受体菌。从培养基的成分分析，与普通培养基相比，该选择培养基应不添加__________。 (4)通过上述筛选仍不能确定导入受体菌的是pC穿梭质粒还是AD基因的重组质粒，可采用__________________________________________________方法(填一种方法)做进一步鉴定。 (5)为提高抗菌肽活性，研究人员拟对其氨基酸序列进行一定的修饰和改造，该项技术需要通过________工程来实现，直接操作的对象是________。 答案：(1)密码子的简并(一种氨基酸可能由一种或多种密码子决定)　(2)GGATCCATGAAA　GTCGACTTATTACTTAGC　(3)亮氨酸　(4)PCR扩增AD基因(抗菌肽AD抗菌活性测定、基因测序、抗菌肽AD的抗体检测等)　(5)蛋白质　基因 解析：(1)由于密码子的简并，即一种氨基酸可能由一种或多种密码子决定，故由抗菌肽AD的氨基酸序列可推得多种不同序列的AD基因的mRNA，进而推得多种不同序列的AD基因。 (2)基因表达载体构建时，为避免反向连接和自身环化等现象，应选择两种限制酶进行切割，据图分析，由于限制酶HindⅢ在质粒上有两个酶切位点，故不能选择HindⅢ，而应该选择限制酶BamHⅠ和SalⅠ，PCR时，在耐高温的DNA聚合酶的作用下子链由5′→3′延伸，因此限制酶的识别序列(不与模板链配对)应构建在引物的5′端，要使AD基因与pC穿梭质粒正确连接，引物P1应选择限制酶BamHⅠ，引物P2应选择限制酶SalⅠ，P1应为5′－GGATCCATGAAA－3′，原理如下图， 由于终止密码子为UAA，由P2引物中的5′－TTATTA－3′编码，故P2应为5′－GTCGACTTATTACTTAGC－3′。 (3)用选择培养基筛选并培养含AD基因表达载体的酵母菌时，因为pC穿梭质粒上有Ampr，因此要加入氨苄青霉素；由于Leu＋能自主合成亮氨酸，因此培养基应不含亮氨酸。 (4)用不含亮氨酸的选择培养基筛选出的菌落有两类：导入pC穿梭质粒的受体菌，导入含AD基因的重组质粒的受体菌，可采用PCR扩增AD基因(抗菌肽AD抗菌活性测定、基因测序、抗菌肽AD的抗体检测等)方法做进一步鉴定。 (5)蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过改造或合成基因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求，研究人员拟对其氨基酸序列进行一定的修饰和改造，该项技术需要通过蛋白质工程来实现，直接操作的对象是基因。 学科网（北京）股份有限公司 $