2027届高考生物人教版一轮复习课时跟踪练60　基因工程的应用、蛋白质工程

**基本信息** 聚焦基因工程与蛋白质工程核心知识，通过概念辨析、技术操作及应用案例，构建从原理到实践的逻辑体系，培养科学思维与探究实践能力。 **综合设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基因工程应用|3-5题、9题|结合抗虫玉米、基因治疗等案例，考查原理与操作|从基因重组原理到载体构建、受体选择，体现技术应用的逻辑链条| |蛋白质工程|1题、6-8题|围绕干扰素、T4溶菌酶改造，辨析操作对象与流程|遵循“功能→结构→基因”逆向设计思路，衔接中心法则| |PCR技术与基因操作|4-5题、12题|通过引物设计、电泳检测等实验细节，考查技术规范|从扩增原理到产物鉴定，形成完整实验操作逻辑| |综合应用|11-12题|非选择题整合表达载体构建、疫苗生产等，强调实验设计|融合启动子选择、检测方法等，体现工程技术的系统性|

课时跟踪练60　基因工程的应用、蛋白质工程　　　 　(1-8题,每题3分) 1.(2026·湖北宜昌开学考试)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 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(通过改造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。 答案:B 2.(2026·贵州开学考试)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 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。 答案:B 3.(2026·福建开学考试)基因治疗主要有ex vivo和in vivo两种途径。ex vivo途径是指将含外源基因的载体在体外导入人体细胞(自体或异体),经扩增后输回人体;in vivo途径是指将携带外源基因的载体直接导入人体内。下列叙述错误的是(　　) A.ex vivo途径选用自体细胞可避免免疫排斥 B.用ex vivo途径扩增细胞时需选分化程度高的细胞 C.in vivo途径的载体需经改造,并去除致病性 D.in vivo途径要求载体靶向特定细胞且基因有效表达 解析:ex vivo途径使用自体细胞,因其表面抗原与自身免疫系统相容,可避免免疫排斥反应,A正确;分化程度高的细胞分裂能力弱,难以在体外扩增,ex vivo途径需选择分化程度低(如干细胞)或未分化的细胞进行扩增,B错误;in vivo途径的载体(如病毒)需去除致病性并保留感染能力,确保治疗安全性,C正确;in vivo途径需载体携带外源基因靶向特定细胞,并保证基因在目标细胞中有效表达,否则无法实现治疗目的,D正确。 答案:B 4.(2026·山东烟台三模)下列关于“DNA片段的扩增及电泳”实验的叙述,错误的是(　　) A.进行PCR时设计的引物长度和GC含量对PCR均有影响 B.PCR组分添加完成后用移液器轻吸混匀立即置于仪器使反应充分进行 C.新的Taq DNA聚合酶可分装成小份并低温保存以防频繁取用导致酶失活 D.琼脂糖凝胶电泳时,电泳缓冲液可维持pH,使溶液具有导电性,利于核酸迁移 解析:引物长度影响与模板结合的特异性,GC含量高则退火温度高,两者均影响PCR效率,A正确;PCR组分添加后需充分混匀并短暂离心,确保反应液集中在管底,仅轻吸混匀可能混合不均,且未离心直接运行易导致反应不充分,B错误;Taq DNA聚合酶需分装低温保存以避免反复冻融失活,符合保存要求,C正确;电泳缓冲液维持pH稳定并提供离子导电性,确保DNA迁移,D正确。 答案:B 5.(2026·辽宁锦州模拟)科研人员利用PCR技术扩增人乳铁蛋白基因,并进行电泳鉴定。下列叙述正确的是(　　) A.目的基因扩增时,应添加的引物组合为引物Ⅰ、Ⅳ或引物Ⅱ、Ⅲ B.PCR循环6次可得到5种DNA分子,其中等长的DNA分子共52个 C.电泳所需缓冲液和酶应分装成小份在-20 ℃储存,使用前在室温下解冻 D.在利用琼脂糖凝胶电泳法检测PCR产物时,需要在凝胶载样缓冲液中加入核酸染料 解析:PCR技术扩增目的基因时,引物应与模板链的3'端互补配对,且两条引物分别结合在两条模板链上,这样才能使子链从5'端向3'端延伸,故应添加的引物组合为引物Ⅱ、Ⅲ,A错误;图示中的PCR循环6次,可以得到2种“长链/中链”DNA分子,2种“中链/短链”DNA分子,1种“短链/短链”DNA分子,共5种,其中等长DNA分子共26-2×6=52个,B正确;电泳所需缓冲液应分装成小份,并在-20 ℃储存,使用前从冰箱拿出放在冰块上缓慢融化,C错误;在利用琼脂糖凝胶电泳法检测PCR产物时,核酸染料是在配制凝胶时加入,不是在凝胶载样缓冲液中加入,D错误。 答案:B 6.(2026·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 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。 答案:A 7.(2026·浙江阶段练习)大肠杆菌通过一系列酶促反应可将苏氨酸转化为异亮氨酸,苏氨酸脱水酶是其中一个关键酶。当异亮氨酸浓度较高时,异亮氨酸可与苏氨酸脱水酶结合,抑制酶活性。科学家利用蛋白质工程技术改造苏氨酸脱水酶中异亮氨酸的结合位点,获得高产菌株。下列叙述正确的是(　　) A.异亮氨酸抑制苏氨酸脱水酶活性属于负反馈调节,有利于异亮氨酸的生产 B.改造大肠杆菌时,需用基因工程技术改变苏氨酸脱水酶基因的核苷酸序列 C.在发酵过程中,将苏氨酸从发酵液中移除可显著提高该高产菌株的发酵效率 D.增加传代次数有利于维持该高产菌株遗传性状和生产能力的稳定性 解析:异亮氨酸作为产物抑制苏氨酸脱水酶活性属于负反馈调节,但该调节会减少异亮氨酸的合成,不利于其生产,A错误;蛋白质工程通过改造基因的核苷酸序列来改变蛋白质结构,因此需用基因工程技术修改苏氨酸脱水酶基因,B正确;高产菌株的酶活性已不受异亮氨酸抑制,移除苏氨酸(反应底物)会减少异亮氨酸的生成,降低发酵效率,C错误;传代次数增加可能导致质粒丢失或基因突变,破坏菌株遗传稳定性,D错误。 答案:B 8.(2026·江苏淮安阶段练习)下图为利用定点突变技术改造基因的过程示意图,相关叙述正确的是(　　) A.上述技术流程属于蛋白质工程的范畴 B.通过电泳检测,可确认基因突变是否成功 C.上述过程需要人工设计核糖核苷酸片段作为引物 D.导入受体细胞后复制产生的子代DNA大多为突变型 解析:蛋白质工程是通过改造基因或创造合成新基因来改变生物的遗传和表型性状,合成新的蛋白质,上述技术流程属于蛋白质工程的范畴,A正确;电泳可用于检测PCR产物或质粒大小,但确认突变需结合测序或限制性酶切分析,仅凭电泳无法直接确认突变,B错误;定点突变通常使用脱氧核糖核酸(DNA)作为引物,C错误;定点突变通常通过PCR或质粒复制实现,但子代DNA是否为突变型取决于突变效率和筛选方式,若未特别筛选,据图示过程,野生型和突变型可能相等,D错误。 答案:A 　(9-10题,每题7分) 9.(2026·福建泉州阶段练习)CAR-T免疫疗法是指将控制合成CAR蛋白的基因及T细胞激活信号基因转入T细胞,使T细胞能与肿瘤细胞结合并被激活而直接杀伤肿瘤细胞,从而达到治疗肿瘤的免疫细胞疗法,其原理如图所示。下列叙述正确的是(　　) A.CAR-T细胞是一种导入CAR蛋白基因及T细胞激活信号基因的辅助性T细胞 B.制备的能有效杀伤某恶性肿瘤的CAR-T细胞可以广泛应用于同一肿瘤的不同患者 C.CAR-T免疫疗法具有持久性是因为基因工程技术改造后的CAR-T细胞寿命更久 D.若CAR-T细胞转入人体后释放过量细胞因子,可能导致治疗对象患自身免疫病 解析:根据题目信息“CAR-T免疫疗法是指将控制合成CAR蛋白的基因及T细胞激活信号基因转入T细胞,使T细胞能与肿瘤细胞结合并被激活而直接杀伤肿瘤细胞”,同时结合图中CAR-T细胞能够与癌细胞特异结合并使癌细胞裂解,可知CAR-T细胞是一种细胞毒性T细胞,而不是辅助性T细胞,A错误;不同的个体具有不同的HLA,为避免引发免疫排斥反应,CAR-T细胞是从患者的血液中提取T细胞再进行基因改造后得到的,所以制备的能有效杀伤某恶性肿瘤的CAR-T细胞不能广泛应用于同一肿瘤的不同患者,B错误;据图可知,CAR-T免疫疗法具有持久性是因为CAR-T细胞能够分裂分化出记忆细胞,而不是因为基因工程技术改造后的CAR-T细胞寿命更久,C错误;若CAR-T细胞转入人体后释放过量细胞因子,会激活免疫系统,免疫系统可能会错误攻击自身组织细胞,导致治疗对象患自身免疫病,D正确。 答案:D 10.(2026·河北衡水三模)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,下列叙述正确的是(　　) 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正确。 答案:D 11.(14分)(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2点即可)。  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,在水稻胚乳特异表达基因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是否转录,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疫苗具有生产成本低;转基因水稻易获得(或安全性高或水稻自花传粉不易发生基因污染)等优点。 答案:(1)胚乳特异表达基因的　终止转录　HindⅢ　EcoRⅠ　(2)农杆菌转化　r2HN是否转录　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)生产成本低;转基因水稻易获得(或安全性高或水稻自花传粉不易发生基因污染) 12.(8分)(2026·贵州贵阳阶段练习)凝乳酶是奶酪生产中的关键酶,它能催化多肽链中苯丙氨酸和甲硫氨酸之间的肽键水解以促使牛奶凝结来生产奶酪。直接利用动植物生产凝乳酶受多种因素限制,从牛胃液中分离到的凝乳酶以催化能力强而被广泛应用,研究人员运用基因工程技术,将编码该酶的基因转移到微生物细胞中。据图回答下列问题。 (1)通常使用PCR技术获取和扩增凝乳酶基因,PCR的过程包括　　　　　　　。  (2)若利用上图中的质粒构建基因表达载体时,最好选用　　　　　　　　切割目的基因和质粒,理由是   　 (答出1点即可), 再利用　　　　　(写1种即可)DNA连接酶将二者进行连接。  (3)在工业化生产过程中,最初多采用重组大肠杆菌或芽孢杆菌生产凝乳酶,现多采用重组毛霉生产,毛霉作为受体细胞的优势是   　 。  (4)研究发现,如果将该凝乳酶第20位和第24位氨基酸改变为半胱氨酸,其催化能力将提高两倍。通过蛋白质工程生产高效凝乳酶,选择合理的步骤并排序　　　　(填序号)。  a.蛋白质的结构设计 b.蛋白质的结构和功能分析 c.蛋白质结构的定向改造 d.凝乳酶基因的定向改造 e.将改造后的凝乳酶基因导入受体细胞 f.将定向改造的凝乳酶导入受体细胞 解析:(1)PCR的过程包括变性、复性、延伸。(2)最好选用BamHⅠ和PstⅠ限制酶,若选用EcoRⅠ,会破坏外源DNA中的目的基因(因为外源DNA上有多个EcoRⅠ酶切位点,会把目的基因切成片段);而选用BamHⅠ和PstⅠ,既能保证目的基因的完整性,又能防止目的基因和载体的反向连接以及目的基因与载体自身环化。切下来的DNA片段拼接成新的DNA分子,可以用大肠杆菌中分离得到的E.coli DNA连接酶或者T4噬菌体中分离的T4 DNA连接酶来完成。(3)凝乳酶属于分泌蛋白,在核糖体上合成后还需要经过内质网和高尔基体的加工,才能具备生物活性。毛霉是真核生物,细胞内具有内质网和高尔基体等细胞器,可产生具有生物活性的凝乳酶。而大肠杆菌或芽孢杆菌是原核生物,细胞内不具有内质网和高尔基体等细胞结构,无法直接产生具有生物活性的凝乳酶。(4)蛋白质工程的基本流程是:首先进行蛋白质的结构和功能分析(b),明确蛋白质的结构与功能之间的关系;然后进行蛋白质的结构设计(a),确定想要得到的蛋白质结构;接着对凝乳酶基因进行定向改造(d),因为基因决定蛋白质的结构;之后将改造后的凝乳酶基因导入受体细胞(e),让受体细胞表达出改造后的蛋白质。蛋白质结构的定向改造(c)是通过改造基因来实现的,不是直接改造蛋白质;也不是将定向改造的凝乳酶导入受体细胞(f)。所以步骤排序为bade。 答案:(1)变性、复性、延伸　(2)BamHⅠ和PstⅠ　获得完整的目的基因或避免目的基因与载体反向连接或防止目的基因与载体自身环化　E.coli或T4　(3)毛霉是真核生物,细胞内含有内质网和高尔基体等细胞器,可对蛋白质进行加工和修饰,产生具有生物活性的凝乳酶　(4)bade 学科网（北京）股份有限公司 $