考點一 基因工程的應(yīng)用
1．基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用
2．基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用
3．基因工程在食品工業(yè)方面的應(yīng)用
辨析 乳腺生物反應(yīng)器與工程菌的比較
考向 基因工程的應(yīng)用
1．下列有關(guān)基因工程及其應(yīng)用的相關(guān)敘述，不正確的是( )
A．基因工程育種能夠定向改造生物性狀
B．DNA連接酶可催化脫氧核苷酸鏈間形成氫鍵
C．可利用轉(zhuǎn)基因細菌降解有毒有害的化合物
D．能夠使植物體表達動物蛋白的育種方法是基因工程育種
答案 B
2．為研究擬南芥的AtCIPK基因?qū)煵菘购的芰Φ挠绊?，科研人員將該基因轉(zhuǎn)入煙草得到甲、乙、丙三個轉(zhuǎn)基因品種，變量處理后的第7天檢測AtCIPK基因和抗干旱基因NtLE5的表達量，結(jié)果如下表所示。下列分析錯誤的是( )
A.丁組與其他實驗組在變量處理前都需要提供適宜光照和進行干旱處理
B．基因表達量的分析過程中存在U—A堿基配對
C．除了檢測基因的表達量外，還需進行個體水平的檢測
D．AtCIPK基因的表達產(chǎn)物可能促進NtLE5基因的表達，從而提高植物對干旱的適應(yīng)性
答案 A
解析 丁組與其他實驗組在變量處理前都需要提供適宜的光照并澆水使其正常生長，變量處理時，實驗組和對照組停止?jié)菜?，A錯誤；檢測基因表達量時先提純RNA，用逆轉(zhuǎn)錄的方法得到DNA，定時定量分析特定基因的含量，用于反映轉(zhuǎn)錄的情況，此過程中存在U—A堿基配對，B正確；除了檢測基因的表達量，實驗還需比較轉(zhuǎn)基因煙草植株與普通煙草植株的生長量，用于檢測轉(zhuǎn)基因煙草的抗旱能力，C正確；由圖中的數(shù)據(jù)可以看出，AtCIPK基因的相對表達量與抗干旱基因NtLE5的表達量存在正相關(guān)關(guān)系，說明AtCIPK基因的表達產(chǎn)物可能促進NtLE5基因的表達，從而提高植物的抗旱能力，D正確。
考點二 蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用
1．蛋白質(zhì)工程的概念
2．蛋白質(zhì)工程與基因工程的異同
考向 蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用
3．纖維素酶廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品發(fā)酵、造紙、廢水處理等領(lǐng)域。研究人員利用蛋白質(zhì)工程將細菌纖維素酶的第137、179、194位相應(yīng)氨基酸替換為賴氨酸后，纖維素酶熱穩(wěn)定性得到了提高。下列有關(guān)該技術(shù)，說法錯誤的是( )
A．經(jīng)改造后的纖維素酶熱穩(wěn)定性提高，這一性狀可遺傳
B．對纖維素酶的改造是通過直接改造mRNA實現(xiàn)的
C．改造纖維素酶也需要構(gòu)建基因表達載體
D．改造后的纖維素酶和原纖維素酶不是同一種酶
答案 B
解析 蛋白質(zhì)工程是對基因進行修飾改造或重新合成，然后進行表達，改造后的蛋白質(zhì)的性狀能遺傳給子代，A正確；對纖維素酶的改造需要以基因工程為基礎(chǔ)，是通過修改基因或創(chuàng)造合成新基因來實現(xiàn)的，B錯誤；蛋白質(zhì)工程是對基因進行修飾改造或重新合成，然后進行表達，需要構(gòu)建基因表達載體，C正確。
4．胰島素可用于治療糖尿病，但胰島素注射后易在皮下堆積，需較長時間才能進入血液，進入血液后又易被分解，因此治療效果受到影響。下圖是新的速效胰島素的生產(chǎn)過程，有關(guān)敘述錯誤的是( )
A．新的胰島素的預(yù)期功能是構(gòu)建新胰島素模型的主要依據(jù)
B．新的胰島素生產(chǎn)過程中不涉及中心法則
C．若用大腸桿菌生產(chǎn)新的胰島素，常用Ca2＋處理大腸桿菌
D．新的胰島素功能的發(fā)揮必須依賴于蛋白質(zhì)正確的高級結(jié)構(gòu)
答案 B
解析 新的胰島素生產(chǎn)過程中涉及中心法則，B錯誤；若要利用大腸桿菌生產(chǎn)新的胰島素，常用Ca2＋處理法提高導(dǎo)入的成功率，C正確；根據(jù)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的原理分析，新的胰島素功能的發(fā)揮必須依賴于蛋白質(zhì)正確的高級結(jié)構(gòu)，D正確。
重溫高考 真題演練
1．(經(jīng)典高考題)從某海洋動物中獲得一基因，其表達產(chǎn)物為一種抗菌性和溶血性均較強的多肽P1。目前在P1的基礎(chǔ)上研發(fā)抗菌性強但溶血性弱的多肽藥物，首先要做的是( )
A．合成編碼目的肽的DNA片段
B．構(gòu)建含目的肽DNA片段的表達載體
C．依據(jù)P1氨基酸序列設(shè)計多條模擬肽
D．篩選出具有優(yōu)良活性的模擬肽作為目的肽
答案 C
解析 由題分析可知，多肽P1為抗菌性和溶血性均較強的多肽，要設(shè)計出抗菌性強但溶血性弱的多肽，即在P1的基礎(chǔ)上設(shè)計出自然界原本不存在的蛋白質(zhì)，用蛋白質(zhì)工程技術(shù)可以實現(xiàn)。蛋白質(zhì)工程的基本途徑是從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)→設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測應(yīng)有的氨基酸序列→找到并改變相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→獲得所需要的蛋白質(zhì)。故要想在P1的基礎(chǔ)上研發(fā)抗菌性強但溶血性弱的多肽藥物，首先要做的是依據(jù)P1的氨基酸序列設(shè)計出多條模擬肽，然后進行改造，從而確定抗菌性強但溶血性弱的多肽的氨基酸序列。
2．(2020·山東，25)水稻胚乳中含直鏈淀粉和支鏈淀粉，直鏈淀粉所占比例越小糯性越強。科研人員將能表達出基因編輯系統(tǒng)的DNA序列轉(zhuǎn)入水稻，實現(xiàn)了對直鏈淀粉合成酶基因(Wx基因)啟動子序列的定點編輯，從而獲得了3個突變品系。
(1)將能表達出基因編輯系統(tǒng)的DNA序列插入Ti質(zhì)粒構(gòu)建重組載體時，所需的酶是________________________________________________________________________
____________，重組載體進入水稻細胞并在細胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達的過程稱為________。
(2)根據(jù)啟動子的作用推測，Wx基因啟動子序列的改變影響了_________________________，
從而改變了 Wx基因的轉(zhuǎn)錄水平。與野生型水稻相比，3個突變品系中Wx基因控制合成的直鏈淀粉合成酶的氨基酸序列__________(填“發(fā)生”或“不發(fā)生”)改變，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)為檢測啟動子變化對Wx基因表達的影響，科研人員需要檢測Wx基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的mRNA (Wx mRNA)的量。檢測時分別提取各品系胚乳中的總RNA，經(jīng)____________過程獲得總cDNA。通過PCR技術(shù)可在總cDNA中專一性的擴增出 Wx基因的cDNA，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)各品系Wx mRNA量的檢測結(jié)果如圖所示，據(jù)圖推測糯性最強的品系為________，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)限制性內(nèi)切核酸酶和DNA連接酶 轉(zhuǎn)化 (2)RNA聚合酶與啟動子的識別和結(jié)合 不發(fā)生 編碼直鏈淀粉合成酶的堿基序列中不含啟動子 (3)逆轉(zhuǎn)錄 引物是根據(jù)Wx基因的一段已知序列設(shè)計合成的(或引物能與Wx基因的cDNA特異性結(jié)合) (4)品系3 品系3的Wx mRNA量最少，控制合成的直鏈淀粉合成酶的量最少，直鏈淀粉合成量最少，糯性最強
解析 (1)構(gòu)建基因表達載體需要限制性內(nèi)切核酸酶和DNA連接酶，可以對目的基因和載體進行切割和連接，重組載體進入受體細胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達的過程稱為轉(zhuǎn)化。(2)RNA聚合酶與啟動子識別和結(jié)合后啟動轉(zhuǎn)錄，啟動子的序列改變會影響與RNA聚合酶的識別和結(jié)合，從而改變基因的轉(zhuǎn)錄，3個突變品系中改變的是啟動子的序列，影響mRNA的轉(zhuǎn)錄，而編碼直鏈淀粉合成酶的堿基序列中不含有啟動子的序列，所以編碼合成的直鏈淀粉酶的氨基酸序列不發(fā)生改變。(3)通過mRNA獲得cDNA是逆轉(zhuǎn)錄過程。PCR過程中需要模板、原料、酶、引物等，其中引物是根據(jù)已知基因上的一段序列合成的，這樣要從總cDNA中專一性的擴增出Wx基因的cDNA，關(guān)鍵是要根據(jù)Wx基因的一段已知序列合成出相應(yīng)的引物。(4)據(jù)題中信息可知，水稻胚乳中直鏈淀粉所占比例越小，糯性越強，題圖中品系3中的Wx mRNA量最少，這樣合成的直鏈淀粉合成酶的量最少，則合成的直鏈淀粉所占比例最小，糯性最強。
3．(2020·天津，16節(jié)選)1型糖尿病是因免疫系統(tǒng)將自身胰島素作為抗原識別而引起的自身免疫病。小腸黏膜長期少量吸收胰島素抗原，能誘導(dǎo)免疫系統(tǒng)識別該抗原后應(yīng)答減弱，從而緩解癥狀?？蒲腥藛T利用1型糖尿病模型小鼠進行動物實驗，使乳酸菌在小鼠腸道內(nèi)持續(xù)產(chǎn)生人胰島素抗原，為此構(gòu)建重組表達載體，技術(shù)路線如下。據(jù)圖回答：
(1)為使人胰島素在乳酸菌中高效表達，需改造其編碼序列。下圖是改造前后人胰島素B鏈編碼序列的起始30個核苷酸序列。據(jù)圖分析，轉(zhuǎn)錄形成的mRNA中，該段序列所對應(yīng)的片段內(nèi)存在堿基替換的密碼子數(shù)有______個。
(2)在人胰島素A、B肽鏈編碼序列間引入一段短肽編碼序列，確保等比例表達A、B肽鏈。下列有關(guān)分析正確的是________(多選)。
A．引入短肽編碼序列不能含終止子序列
B．引入短肽編碼序列不能含終止密碼子編碼序列
C．引入短肽不能改變A鏈氨基酸序列
D．引入短肽不能改變原人胰島素抗原性
(3)在重組表達載體中，SacⅠ和XbaⅠ限制酶僅有圖示的酶切位點。用這兩種酶充分酶切重組表達載體，可形成________種DNA片段。
答案 (1)6 (2)ABCD (3)3
解析 (1)據(jù)圖分析，人胰島素B鏈編碼序列的起始30個核苷酸序列改造后，第6、15、16、18、21、24、30位的核苷酸與改造前不同，則轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的密碼子中第2、5、6、7、8、10個密碼子發(fā)生了堿基的替換。(2)在人胰島素A、B肽鏈編碼序列間引入一段短肽編碼序列，以確保等比例表達A、B肽鏈。若引入的短肽編碼序列含有終止子序列，則會使控制合成胰島素的基因在表達時提前終止轉(zhuǎn)錄過程，引起構(gòu)成胰島素的肽鏈變短；若引入的短肽編碼序列含有終止密碼子編碼序列，則會使控制合成胰島素的基因在表達時提前終止翻譯過程，引起構(gòu)成胰島素的肽鏈變短；引入的短肽編碼序列應(yīng)當(dāng)位于A鏈和B鏈之間，不能改變A、B鏈的氨基酸序列，也不能改變原人胰島素抗原性，新產(chǎn)生的胰島素具備原有的抗原性才能在被小腸黏膜吸收后，誘導(dǎo)免疫系統(tǒng)識別該抗原后應(yīng)答減弱，從而緩解癥狀，因此A、B、C、D四個選項均正確。(3)在重組表達載體中，SacⅠ和XbaⅠ限制酶的酶切位點共有3個，則用這兩種限制酶充分酶切后，能夠?qū)h(huán)狀的重組表達載體切成3種不同長度的鏈狀DNA片段。
4．(經(jīng)典高考題)已知生物體內(nèi)有一種蛋白質(zhì)(P)，該蛋白質(zhì)是一種轉(zhuǎn)運蛋白，由305個氨基酸組成。如果將P分子中158位的絲氨酸變成亮氨酸，240位的谷氨酰胺變成苯丙氨酸，改變后的蛋白質(zhì)(P1)不但保留P的功能，而且具有了酶的催化活性?；卮鹣铝袉栴}：
(1)從上述資料可知，若要改變蛋白質(zhì)的功能，可以考慮對蛋白質(zhì)的________________進行改造。
(2)以P基因序列為基礎(chǔ)，獲得P1基因的途徑有修飾________基因或合成________基因，所獲得的基因表達時是遵循中心法則的，中心法則的全部內(nèi)容包括_______________________的復(fù)制，以及遺傳信息在不同分子之間的流動，即：_______________________________。
(3)蛋白質(zhì)工程也被稱為第二代基因工程，其基本途徑是從預(yù)期蛋白質(zhì)功能出發(fā)，通過________________________________________________________________________
和____________________，進而確定相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列，據(jù)此獲得基因，再經(jīng)表達、純化獲得蛋白質(zhì)，之后還需要對蛋白質(zhì)的生物________進行鑒定。
答案 (1)氨基酸序列(或結(jié)構(gòu)) (2)P P1 DNA和RNA(或遺傳物質(zhì)) DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白質(zhì)(或轉(zhuǎn)錄、逆轉(zhuǎn)錄、翻譯) (3)設(shè)計蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu) 推測氨基酸序列 功能
一、易錯辨析
1．利用乳腺生物反應(yīng)器能夠獲得一些重要的醫(yī)藥產(chǎn)品，如人的血清白蛋白，這是因為將人的血清白蛋白基因?qū)肓藙游锏娜橄偌毎? × )
2．由大腸桿菌工程菌獲得人的干擾素后可直接應(yīng)用( × )
3．蛋白質(zhì)工程的目的是改造或合成人類需要的蛋白質(zhì)( √ )
4．蛋白質(zhì)工程可以合成自然界中不存在的蛋白質(zhì)( √ )
5．蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對蛋白質(zhì)分子直接進行操作，定向改變分子的結(jié)構(gòu)( × )
二、填空默寫
1．(選擇性必修3 P90)乳腺生物反應(yīng)器是指將藥用蛋白基因與乳腺中特異表達的基因的啟動子等調(diào)控元件重組在一起，通過顯微注射的方法導(dǎo)入哺乳動物的受精卵中，由這個受精卵發(fā)育成的轉(zhuǎn)基因動物在進入泌乳期后，可以通過分泌乳汁來生產(chǎn)所需要的藥物。
2．(選擇性必修3 P91)用轉(zhuǎn)基因動物做器官移植的供體，方法是將器官供體基因組導(dǎo)入某種調(diào)節(jié)因子，以抑制抗原決定基因的表達，或設(shè)法除去抗原決定基因，然后再結(jié)合克隆技術(shù)，培育出不會引起免疫排斥反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因克隆豬器官。
3．(選擇性必修3 P93)蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過改造或合成基因，來改造現(xiàn)有蛋白質(zhì)，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類生產(chǎn)和生活的需求。
4．(選擇性必修3 P93)基因工程原則上只能生產(chǎn)自然界中已存在的蛋白質(zhì)。
5．(選擇性必修3 P94)對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計改造，最終還必須通過改造或合成基因來完成。
6．(選擇性必修3 P94)蛋白質(zhì)工程的基本思路是從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)→設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測應(yīng)有的氨基酸序列→找到并改變相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→獲得所需要的蛋白質(zhì)。
課時精練
一、選擇題
1．農(nóng)桿菌含有一個大型的Ti質(zhì)粒，在侵染植物細胞的過程中，其中的T－DNA片段轉(zhuǎn)入植物的基因組。若想用基因工程手段獲取抗旱植株，以下分析不合理的是( )
A．若用Ti質(zhì)粒作為抗旱基因的載體，目的基因的插入位置應(yīng)該在T－DNA片段內(nèi)，且要保證復(fù)制原點和用于轉(zhuǎn)移T－DNA的基因片段不被破壞
B．將重組Ti質(zhì)粒導(dǎo)入農(nóng)桿菌中時，可以用鈣離子處理細菌
C．用含有重組Ti質(zhì)粒的農(nóng)桿菌侵染植物細胞后，可通過植物組織培養(yǎng)技術(shù)得到具有抗旱基因的植物
D．若能在植物細胞中檢測到抗旱基因，則說明該基因工程項目獲得成功
答案 D
2．下列有關(guān)基因工程應(yīng)用的敘述，錯誤的是( )
A．植物基因工程技術(shù)主要用于提高植物的生長速率
B．利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)生產(chǎn)的藥物已經(jīng)有很多種，如抗體、疫苗、激素等
C．基因治療是治療遺傳病最有效的手段，治療后產(chǎn)生的變異一般是不可遺傳的
D．利用植物基因工程提高農(nóng)作物抗蟲能力時所用的殺蟲基因可以是Bt抗蟲蛋白基因
答案 A
3．下列有關(guān)利用乳腺生物反應(yīng)器與微生物生產(chǎn)藥物的敘述，錯誤的是( )
A．前者可在乳汁中提取藥物，后者可在細胞中提取
B．兩者都是基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用
C．前者合成的蛋白質(zhì)可加工成熟，后者合成的蛋白質(zhì)一般不能加工成熟
D．動物和微生物的基因結(jié)構(gòu)與人體的基因結(jié)構(gòu)均相同
答案 D
4．(2022·北京高三一模)幾丁質(zhì)是許多真菌細胞壁的重要成分，幾丁質(zhì)酶可催化其水解。將幾丁質(zhì)酶基因轉(zhuǎn)入菊花體內(nèi)，可增強其抗真菌病的能力。下列有關(guān)敘述錯誤的是( )
A．將幾丁質(zhì)酶基因插入Ti質(zhì)粒的T－DNA上構(gòu)建表達載體
B．可通過顯微注射法將農(nóng)桿菌導(dǎo)入菊花受體細胞
C．可用PCR等技術(shù)檢測目的基因是否成功導(dǎo)入
D．可用真菌接種實驗檢測轉(zhuǎn)基因菊花對真菌的抗性程度
答案 B
解析 Ti質(zhì)粒的T－DNA可以轉(zhuǎn)移到受體細胞中，并且整合到受體細胞染色體的DNA上，根據(jù)這一特點，構(gòu)建表達載體時，應(yīng)該將目的基因即幾丁質(zhì)酶基因插入到Ti質(zhì)粒的T－DNA上，A正確；可通過農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將農(nóng)桿菌導(dǎo)入菊花受體細胞，顯微注射法是用于將目的基因?qū)雱游锛毎姆椒?，B錯誤；轉(zhuǎn)基因植物接種相應(yīng)的真菌，觀察轉(zhuǎn)基因植物是否出現(xiàn)抗病性狀，根據(jù)題干信息“幾丁質(zhì)酶基因轉(zhuǎn)入菊花體內(nèi)，可增強其抗真菌病的能力”，故可用真菌接種實驗檢測轉(zhuǎn)基因菊花對真菌的抗性程度，D正確。
5．(2022·黑龍江哈師大附中模擬)閱讀如下資料，判斷下列各項描述不合理的是( )
資料甲：科學(xué)家將牛生長激素基因?qū)胄∈笫芫阎?，得到了體型巨大的“超級小鼠”。
資料乙：T4溶菌酶在溫度較高時易失去活性，科學(xué)家對編碼T4溶菌酶的基因進行改造，使其表達的T4溶菌酶的第3位的異亮氨酸變?yōu)榘腚装彼?，在該半胱氨酸與第97位的半胱氨酸之間形成了一個二硫鍵，提高了T4溶菌酶的耐熱性。
A．甲屬于基因工程，乙屬于蛋白質(zhì)工程
B．甲中將目的基因?qū)胄∈蠹毎谐Ｓ蔑@微注射法
C．乙中通過對基因改造實現(xiàn)了對蛋白質(zhì)的改造
D．從資料乙可看出，T4溶菌酶是一種直接利用氨基酸制造出來的新蛋白質(zhì)
答案 D
解析 甲中的“超級小鼠”的培育，與導(dǎo)入的牛生長激素基因有關(guān)，屬于基因工程，資料乙顯示：科學(xué)家將編碼T4溶菌酶的基因進行了改造，這屬于蛋白質(zhì)工程，A正確；甲中小鼠的受精卵屬于動物細胞，將目的基因?qū)雱游锛毎谐Ｓ蔑@微注射法，B正確；乙中通過對編碼T4溶菌酶的基因進行改造，導(dǎo)致組成T4溶菌酶的肽鏈中的氨基酸序列發(fā)生了改變，實現(xiàn)了對蛋白質(zhì)的改造，C正確；從資料乙可看出，T4溶菌酶是一種通過改造“編碼T4溶菌酶的基因”而制造出來的新蛋白質(zhì)，D錯誤。
6．對酶的改造包括理性設(shè)計方法和非理性設(shè)計方法。理性設(shè)計方法是通過定點誘變改變蛋白質(zhì)中的個別氨基酸，以產(chǎn)生更加理想的酶；非理性設(shè)計方法主要通過易錯PCR技術(shù)實現(xiàn)，該技術(shù)是利用低保真的TaqDNA聚合酶和改變PCR的反應(yīng)條件，降低DNA復(fù)制的保真度，從而使擴增產(chǎn)物出現(xiàn)較多點突變的一種體外誘導(dǎo)DNA序列變異的方法。下列敘述錯誤的是( )
A．通過理性設(shè)計以產(chǎn)生更加理想的酶的技術(shù)屬于蛋白質(zhì)工程
B．低保真的TaqDNA聚合酶會增加新DNA鏈合成過程中堿基的錯配率
C．利用易錯PCR技術(shù)擴增產(chǎn)物時需在PCR反應(yīng)體系中加入足夠量的脫氧核苷酸
D．易錯PCR技術(shù)的擴增過程中50 ℃處理的目的是使DNA分子徹底變性
答案 D
解析 易錯PCR擴增時，50 ℃處理的目的是使引物與模板結(jié)合，D錯誤。
7．中華鱘是地球上最古老的脊椎動物，被稱為“活化石”。研究者試圖通過蛋白質(zhì)工程改造中華鱘體內(nèi)的某些蛋白質(zhì)，使其更加適應(yīng)現(xiàn)在的水域環(huán)境，以下說法錯誤的是( )
A．該工程可以定向改變蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)
B．改造后的中華鱘的后代不具有改造的蛋白質(zhì)
C．改造后的中華鱘和現(xiàn)有中華鱘仍是同一物種
D．改造蛋白質(zhì)是通過改造基因結(jié)構(gòu)而實現(xiàn)的
答案 B
8．我國轉(zhuǎn)基因技術(shù)發(fā)展態(tài)勢良好，農(nóng)業(yè)部依法批準發(fā)放了轉(zhuǎn)植酸酶基因玉米、轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻的生產(chǎn)應(yīng)用安全證書。下列關(guān)于轉(zhuǎn)基因玉米和轉(zhuǎn)基因水稻的敘述不正確的是( )
A．轉(zhuǎn)植酸酶基因玉米的外源基因是植酸酶基因
B．轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻能產(chǎn)生殺蟲蛋白是外源基因在其體內(nèi)得以表達的結(jié)果
C．轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻是否具有抗蟲性，可通過飼養(yǎng)卷葉螟進行檢測
D．轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻的外源基因是幾丁質(zhì)酶基因
答案 D
解析 轉(zhuǎn)植酸酶基因玉米的外源基因是植酸酶基因，轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻的外源基因是抗蟲蛋白基因，檢測目的基因是否表達最簡便的方法是個體水平的檢測。
9．干擾素是動物體內(nèi)合成的一種蛋白質(zhì)，可以用于治療病毒感染和癌癥，但體外保存相當(dāng)困難，如果將其分子上的一個半胱氨酸變成絲氨酸，就可以在－70 ℃條件下保存半年，這屬于蛋白質(zhì)工程的范疇。下列相關(guān)說法不正確的是( )
A．蛋白質(zhì)工程可以生產(chǎn)自然界不存在的蛋白質(zhì)
B．蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)干擾素的過程不遵循中心法則
C．對天然干擾素的改造須通過對基因的操作來實現(xiàn)
D．蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜是蛋白質(zhì)工程實施難度大的重要原因
答案 B
10．科學(xué)家利用基因工程培育出了耐鹽的轉(zhuǎn)基因棉花新品系，下列相關(guān)敘述錯誤的是( )
A．可通過農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將重組質(zhì)粒導(dǎo)入受體細胞
B．含耐鹽基因的棉花細胞可經(jīng)植物組織培養(yǎng)獲得完整植株
C．可用較高濃度的鹽水澆灌來鑒定棉花植株的耐鹽性
D．如果目的基因的核苷酸序列是全部未知的，可用PCR技術(shù)得到大量目的基因
答案 D
11．某研究小組為了研制預(yù)防H7N9禽流感病毒的疫苗，開展了前期研究工作，其簡要的操作流程如下圖所示。下列有關(guān)敘述不正確的是( )
A．步驟①所代表的過程是轉(zhuǎn)錄
B．步驟②需使用限制酶和DNA連接酶
C．步驟③可用Ca2＋處理法將表達載體導(dǎo)入受體細胞
D．檢驗Q蛋白的免疫反應(yīng)特性，可用Q蛋白與患禽流感康復(fù)的雞的血清進行抗原—抗體特異性反應(yīng)實驗
答案 A
解析 分析題圖可知，步驟①代表逆轉(zhuǎn)錄，是以禽流感病毒的RNA為模板合成DNA的過程，A錯誤；步驟②是用限制酶和DNA連接酶將目的基因與質(zhì)粒相連形成重組質(zhì)粒，B正確；步驟③將目的基因?qū)氪竽c桿菌的方法是用Ca2＋處理，使大腸桿菌細胞處于能夠吸收重組質(zhì)粒的狀態(tài)，C正確。
12．如圖表示蛋白質(zhì)工程的操作過程，下列相關(guān)說法不正確的是( )
A．a(chǎn)、b過程分別是轉(zhuǎn)錄、翻譯
B．蛋白質(zhì)工程中對蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的了解是非常關(guān)鍵的工作
C．蛋白質(zhì)工程是完全擺脫基因工程技術(shù)的一項全新的生物工程技術(shù)
D．蛋白質(zhì)工程中可能構(gòu)建出一種全新的基因
答案 C
解析 a過程是以DNA的一條鏈為模板合成mRNA的轉(zhuǎn)錄過程，b過程是以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的多肽鏈的翻譯過程，A正確；蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過改造或合成基因，來改造現(xiàn)有蛋白質(zhì)，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求，因此蛋白質(zhì)工程中對蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的了解是非常關(guān)鍵的工作，B正確；蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上，延伸出來的第二代基因工程，C錯誤；蛋白質(zhì)工程中，可能根據(jù)已經(jīng)明確的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)建出一種全新的基因，D正確。
二、非選擇題
13．(2022·天津一中高三月考)為使水稻獲得抗除草劑性狀，科研人員將除草劑草甘膦抗性基因轉(zhuǎn)入水稻植株，獲得抗草甘膦轉(zhuǎn)基因水稻?；卮鹣铝袉栴}：
(1)將草甘膦抗性基因作為________________________________________________，與Ti質(zhì)粒構(gòu)建基因表達載體。
(2)用______________________處理農(nóng)桿菌后獲得感受態(tài)細胞，將其與基因表達載體混合完成____________后，在添加潮霉素的培養(yǎng)基中，經(jīng)篩選1得到含基因表達載體的農(nóng)桿菌。
(3)取某品種水稻的幼胚，先進行__________________處理，然后接種到培養(yǎng)基中，水稻幼胚細胞發(fā)生____________________形成愈傷組織。用含基因表達載體的農(nóng)桿菌侵染該愈傷組織。
(4)利用PCR技術(shù)，可以鑒定被侵染的愈傷組織中是否含有草甘膦抗性基因。草甘膦抗性基因的部分序列如下：
5′—ATGGCT……AGGAAC—3′
3′—TACCGA……TCCTTG—5′
根據(jù)上述序列應(yīng)選擇引物________(填字母)進行PCR。
A．引物：5′—TACCGA—3′
B．引物：5′—GTTCCT—3′
C．引物：5′—AUGGCU—3′
D．引物：5′—ATGGCT—3′
(5)除了鑒定愈傷組織中是否含有目的基因以外，還可以利用GUS基因表達產(chǎn)物的鑒定進行圖中的篩選2，以確定目的基因是否________。兩次篩選后得到的轉(zhuǎn)基因愈傷組織經(jīng)過細胞的____________過程，獲得轉(zhuǎn)基因水稻。
答案 (1)目的基因 (2)Ca2＋ 轉(zhuǎn)化 (3)消毒 脫分化 (4)BD (5)表達 再分化
解析 (4)已知草甘膦抗性基因的部分序列，由于PCR技術(shù)中，子鏈合成的方向是從5′－端到3′－端，因此應(yīng)選擇引物B、D進行PCR。
14．科學(xué)家將動物體內(nèi)的能夠合成胰島素的基因與大腸桿菌的DNA分子重組，并且在大腸桿菌體內(nèi)表達成功。請據(jù)圖回答下列問題：
(1)圖中①DNA是以________________為模板，________形成單鏈DNA，在酶的作用下合成雙鏈DNA，從而獲得了所需要的基因。
(2)圖中②代表的是____________________酶，在它的作用下將質(zhì)粒(__________DNA)切出____________末端。
(3)圖中④表示將___________________________________________________________。
⑤表示__________隨大腸桿菌的繁殖而進行________。
(4)采用蛋白質(zhì)工程可以對胰島素進行改造，使之起效時間縮短，保證餐后血糖高峰和血液中胰島素高峰一致。如果你是科研工作者，請寫出研制速效胰島素的思路：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(5)下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說法，不正確的是_________(填字母)。
A．蛋白質(zhì)工程能將人抗體某些區(qū)段替代鼠單克隆抗體的區(qū)段，降低鼠單克隆抗體免疫原性
B．蛋白質(zhì)工程可對酶的催化活性、底物專一性、抗氧化性、熱變性、堿變性等加以改變
C．理論上通過對關(guān)鍵氨基酸的轉(zhuǎn)換與增刪是進行蛋白質(zhì)工程的唯一方法
D．蛋白質(zhì)工程的崛起主要是工業(yè)生產(chǎn)和基礎(chǔ)理論研究的需要
答案 (1)原胰島素mRNA 逆轉(zhuǎn)錄 (2)特定的限制性內(nèi)切核酸 小型環(huán)狀 黏性末端或平 (3)目的基因?qū)胧荏w細胞 重組DNA 擴增 (4)預(yù)期速效胰島素的功能→設(shè)計速效胰島素應(yīng)有的高級結(jié)構(gòu)→推測應(yīng)有的氨基酸序列→找到相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列 (5)C比較內(nèi)容
乳腺生物反應(yīng)器
工程菌
含義
讓外源基因在哺乳動物的乳腺中特異表達，利用動物的乳腺組織生產(chǎn)藥物蛋白
指用基因工程的方法，使外源基因得到高效表達的微生物
基因表達
合成的藥物蛋白與天然蛋白相同
細菌合成的藥物蛋白可能沒有活性
受體細胞
動物受精卵
微生物細胞
目的基因
導(dǎo)入方式
顯微注射法
Ca2＋處理法
生產(chǎn)條件
不需要嚴格滅菌，溫度等外界條件對其影響不大
需要嚴格滅菌，嚴格控制工程菌所需的溫度、pH、營養(yǎng)物質(zhì)濃度等外界條件
藥物提取
從動物乳汁中提取
從微生物細胞或其培養(yǎng)液中提取
表達量
品種
AtCIPK基因
相對表達量
NtLE5基因的表達量
0天
7天
甲
5.31
1.01
1.81
乙
5.52
1.05
1.83
丙
7.05
1.26
3.08
丁
0
0.98
0.95
項目
蛋白質(zhì)工程
基因工程
過程
從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)→設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測應(yīng)有的氨基酸序列→找到并改變相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→獲得所需要的蛋白質(zhì)
目的基因的篩選與獲取→基因表達載體的構(gòu)建→將目的基因?qū)胧荏w細胞→目的基因的檢測與鑒定
實質(zhì)
定向改造或生產(chǎn)人類所需要的蛋白質(zhì)
定向改造生物的遺傳特性，以獲得人類所需的生物類型或生物產(chǎn)品
結(jié)果
可生產(chǎn)自然界中不存在的蛋白質(zhì)
只能生產(chǎn)自然界中已存在的蛋白質(zhì)
聯(lián)系
蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上，延伸出來的第二代基因工程
思考 蛋白質(zhì)工程為什么通過對基因操作來實現(xiàn)對天然蛋白質(zhì)的改造？
提示 (1)蛋白質(zhì)具有十分復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)，基因的結(jié)構(gòu)相對簡單，容易改造。(2)改造后的基因可以遺傳給下一代，被改造的蛋白質(zhì)無法遺傳。

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