2025高考備考生物學(xué)知識點(diǎn)課時7　基因工程的應(yīng)用與蛋白質(zhì)工程

課時7基因工程的應(yīng)用與蛋白質(zhì)工程課標(biāo)要求核心考點(diǎn)五年考情核心素養(yǎng)對接1.舉例說明基因工程在農(nóng)牧、食品及醫(yī)藥等行業(yè)的廣泛應(yīng)用改善了人類的生活品質(zhì)；2.概述人們根據(jù)基因工程原理，進(jìn)行蛋白質(zhì)設(shè)計和改造，可以獲得性狀和功能更符合人類需求的蛋白質(zhì)；3.舉例說明依據(jù)人類需要對原有蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行基因改造、生產(chǎn)目標(biāo)蛋白的過程基因工程的應(yīng)用與蛋白質(zhì)工程2023：海南T20、北京T21、湖南T8、全國甲T38、浙江6月T23；2022：廣東T22、江蘇T6、河北T24、浙江1月T29（二）（1）（2）、山東T25、湖南T22；2021：海南T25、浙江6月T20、北京T16（1）（2）、遼寧T14、河北T24；2020：天津T16、全國ⅢT38；2019：海南T311.科學(xué)思維——?dú)w納與概括：蛋白質(zhì)工程的原理及其與基因工程的關(guān)系。2.科學(xué)探究——實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計：針對人類某一需求，設(shè)計獲得某一轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的方案并就其中的某些問題展開探究命題分析預(yù)測1.高考對本部分的考查常結(jié)合具體實(shí)例，考查基因工程的應(yīng)用、蛋白質(zhì)工程等相關(guān)知識，多以非選擇題形式呈現(xiàn)；2.預(yù)計2025年高考仍可能延續(xù)往年的考查形式及特點(diǎn)，并結(jié)合科研實(shí)踐或科學(xué)實(shí)踐情境，分層設(shè)置問題，綜合考查相關(guān)知識學(xué)生用書P3501.基因工程的應(yīng)用2.蛋白質(zhì)工程3.蛋白質(zhì)工程與基因工程的比較項(xiàng)目蛋白質(zhì)工程基因工程區(qū)別起點(diǎn)預(yù)期的蛋白質(zhì)功能目的基因?qū)嵸|(zhì)人工控制下的[11]基因突變基因重組結(jié)果生產(chǎn)自然界中沒有的蛋白質(zhì)生產(chǎn)自然界中已有的蛋白質(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基礎(chǔ)自測1.外源生長激素基因的表達(dá)可以使轉(zhuǎn)基因動物生長得更快。（√）2.干擾素是一種具有干擾病毒復(fù)制作用的糖蛋白，在臨床上被廣泛應(yīng)用。（√）3.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?yàn)閷⑷说难灏椎鞍谆驅(qū)肓藙游锏娜橄偌?xì)胞中。（×）提示培養(yǎng)動物乳腺生物反應(yīng)器時，應(yīng)將目的基因?qū)胧芫讯菍?dǎo)入乳腺細(xì)胞中。4.用基因工程的方法，使外源基因得到高效表達(dá)的菌類一般稱為基因工程菌。（√）5.蛋白質(zhì)工程中，要對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計改造，必須通過改造或合成基因來完成，而不直接改造蛋白質(zhì)。（√）深度思考1.某些轉(zhuǎn)基因藥物只在雌性動物的乳腺細(xì)胞表達(dá)的原因是什么？提示將藥用蛋白基因與乳腺中特異表達(dá)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，讓藥用蛋白基因只在乳腺細(xì)胞中選擇性表達(dá)。2.為什么蛋白質(zhì)工程的操作對象是基因而不是蛋白質(zhì)？提示因?yàn)槿魏我环N天然蛋白質(zhì)都是由基因編碼的，基因是遺傳信息結(jié)構(gòu)與功能的基本單位，改造了基因就可以通過基因的信息傳遞進(jìn)而改造蛋白質(zhì)。如果直接對蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，即使改造成功，被改造的蛋白質(zhì)也無法遺傳。學(xué)生用書P351命題點(diǎn)1結(jié)合實(shí)例考查基因工程的應(yīng)用1.[2022廣東，12分]“綠水逶迤去，青山相向開。”大力發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)已成為全社會的共識?；谀承┧缶奶厥獯x能力，有研究者以某些工業(yè)廢氣（含CO2等一碳溫室氣體，多來自高污染排放企業(yè)）為原料，通過厭氧發(fā)酵生產(chǎn)丙酮，構(gòu)建一種生產(chǎn)高附加值化工產(chǎn)品的新技術(shù)。回答下列問題：（1）研究者針對每個需要擴(kuò)增的酶基因（如圖）設(shè)計一對引物，利用PCR技術(shù)，在優(yōu)化反應(yīng)條件后擴(kuò)增得到目標(biāo)酶基因。（2）研究者構(gòu)建了一種表達(dá)載體pMTL80k，用于在梭菌中建立多基因組合表達(dá)庫，經(jīng)篩選后提高丙酮的合成量。該載體包括了啟動子、終止子及抗生素抗性基因等，其中抗生素抗性基因的作用是作為標(biāo)記基因，篩選含有目的基因的受體細(xì)胞，終止子的作用是終止轉(zhuǎn)錄，使轉(zhuǎn)錄在所需要的地方停下來。（3）培養(yǎng)過程中發(fā)現(xiàn)重組梭菌大量表達(dá)上述酶蛋白時，出現(xiàn)了生長遲緩的現(xiàn)象，推測其原因可能是二氧化碳等氣體用于大量合成丙酮，而不是用于重組梭菌的生長，此外丙酮的積累會傷害細(xì)胞，需要進(jìn)一步優(yōu)化菌株和工藝才能擴(kuò)大應(yīng)用規(guī)模。（4）這種生產(chǎn)高附加值化工產(chǎn)品的新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了廢物的資源化，體現(xiàn)了循環(huán)經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)。從“碳中和”的角度看，該技術(shù)的優(yōu)勢在于不僅不排放二氧化碳，還可以消耗工業(yè)廢氣中的二氧化碳，具有廣泛的應(yīng)用前景和良好的社會效益。解析（1）利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目標(biāo)酶基因的前提是根據(jù)目標(biāo)酶基因兩端的堿基序列設(shè)計一對引物。（2）基因表達(dá)載體中，抗生素抗性基因作為標(biāo)記基因，可用于鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細(xì)胞篩選出來。終止子相當(dāng)于一盞紅色信號燈，可使轉(zhuǎn)錄在所需要的地方停下來。（3）重組梭菌可大量表達(dá)題述酶蛋白，在這些酶蛋白的作用下，二氧化碳等氣體用于大量合成丙酮，而不是用于重組梭菌的生長，所以重組梭菌大量表達(dá)題述酶蛋白會導(dǎo)致其生長遲緩。（4）根據(jù)題意可知，這種生產(chǎn)高附加值化工產(chǎn)品的新技術(shù)，以高污染排放企業(yè)排出的二氧化碳等一碳溫室氣體為原料生產(chǎn)丙酮，實(shí)現(xiàn)了廢物的資源化，體現(xiàn)了循環(huán)經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)。從“碳中和”的角度看，利用該技術(shù)生產(chǎn)丙酮的過程中不僅不排放二氧化碳，還可以消耗工業(yè)廢氣中的二氧化碳，有利于減緩溫室效應(yīng)，并實(shí)現(xiàn)較高的經(jīng)濟(jì)效益，具有廣泛的應(yīng)用前景和良好的社會效益。命題點(diǎn)2蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用分析2.[2022湖南改編，13分]水蛭是我國的傳統(tǒng)中藥材，主要藥理成分水蛭素為水蛭蛋白中重要成分之一，具有良好的抗凝血作用。擬通過蛋白質(zhì)工程改造水蛭素結(jié)構(gòu)，提高其抗凝血活性?；卮鹣铝袉栴}：（1）蛋白質(zhì)工程流程如圖所示，物質(zhì)a是多肽鏈，物質(zhì)b是mRNA。在生產(chǎn)過程中，物質(zhì)b可能不同，合成的蛋白質(zhì)空間構(gòu)象卻相同，原因是密碼子的簡并。（2）蛋白質(zhì)工程是基因工程的延伸，基因工程中獲取目的基因常用PCR技術(shù)擴(kuò)增。PCR技術(shù)遵循的基本原理是DNA半保留復(fù)制。（3）將提取的水蛭蛋白經(jīng)甲、乙兩種蛋白酶水解后，分析水解產(chǎn)物中的肽含量及其抗凝血活性，結(jié)果如圖所示。推測兩種處理后酶解產(chǎn)物的抗凝血活性差異主要與肽的種類（填“種類”或“含量”）有關(guān)，其活性不同的原因是酶處理后形成的肽中氨基酸的種類、數(shù)目和排列順序不同。（4）若要比較蛋白質(zhì)工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解產(chǎn)物和天然水蛭素的抗凝血活性差異，簡要寫出實(shí)驗(yàn)設(shè)計思路：取四支試管，分別加入等量的生理鹽水、蛋白質(zhì)工程改造后的水蛭素、水蛭蛋白酶解產(chǎn)物和天然水蛭素，再向四支試管中各加入等量的新鮮血液，觀察四支試管中血液的凝血情況。解析（1）蛋白質(zhì)工程的流程一般為預(yù)期蛋白質(zhì)功能→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)。密碼子的簡并指的是同一種氨基酸可以由幾種不同的密碼子決定。（3）由題圖可知，將提取的水蛭蛋白經(jīng)甲、乙兩種蛋白酶水解后，水解產(chǎn)物中的肽含量差別不大，但抗凝血活性差別較大，推測兩種處理后酶解產(chǎn)物的抗凝血活性差異主要與肽的種類有關(guān)。兩種處理后酶解產(chǎn)物中氨基酸的種類、數(shù)目和排列順序不同，從而導(dǎo)致兩種處理后抗凝血活性有差異。1.[2023湖南]鹽堿脅迫下植物應(yīng)激反應(yīng)產(chǎn)生的H2O2對細(xì)胞有毒害作用。禾本科農(nóng)作物AT1蛋白通過調(diào)節(jié)細(xì)胞膜上PIP2s蛋白磷酸化水平，影響H2O2的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)，如圖所示。下列敘述錯誤的是（B）A.細(xì)胞膜上PIP2s蛋白高磷酸化水平是其提高H2O2外排能力所必需的B.PIP2s蛋白磷酸化被抑制，促進(jìn)H2O2外排，從而減輕其對細(xì)胞的毒害C.敲除AT1基因或降低其表達(dá)可提高禾本科農(nóng)作物的耐鹽堿能力D.從特殊物種中發(fā)掘逆境脅迫相關(guān)基因是改良農(nóng)作物抗逆性的有效途徑解析分析題圖可知，AT1蛋白存在時，AT1蛋白可與Gβ結(jié)合，抑制PIP2s蛋白磷酸化，H2O2外排能力弱；AT1蛋白缺陷時，AT1蛋白不能與Gβ結(jié)合，PIP2s蛋白被磷酸化，H2O2外排能力強(qiáng)。因此，細(xì)胞膜上PIP2s蛋白保持高磷酸化水平是其提高H2O2外排能力所必需的，A正確。PIP2s蛋白磷酸化被抑制時，會抑制H2O2外排，從而增強(qiáng)其對細(xì)胞的毒害，B錯誤。敲除AT1基因或降低其表達(dá)可使PIP2s蛋白保持高磷酸化水平，H2O2外排能力較強(qiáng)，可提高禾本科農(nóng)作物的耐鹽堿能力，C正確?；蚬こ淌侵赴凑杖藗兊脑竿?，通過轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，賦予生物新的遺傳特性，創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品?？梢詮奶厥馕锓N中發(fā)掘逆境脅迫相關(guān)基因，通過基因工程技術(shù)改良農(nóng)作物的抗逆性，D正確。2.[2022江蘇]采用基因工程技術(shù)調(diào)控植物激素代謝，可實(shí)現(xiàn)作物改良。下列相關(guān)敘述不合理的是（B）A.用特異啟動子誘導(dǎo)表達(dá)iaaM（生長素合成基因）可獲得無子果實(shí)B.大量表達(dá)ipt（細(xì)胞分裂素合成關(guān)鍵基因）可抑制芽的分化C.提高ga2ox（氧化赤霉素的酶基因）的表達(dá)水平可獲得矮化品種D.在果實(shí)中表達(dá)acs（乙烯合成關(guān)鍵酶基因）的反義基因可延遲果實(shí)成熟解析生長素可促進(jìn)果實(shí)發(fā)育，用特異啟動子誘導(dǎo)表達(dá)iaaM（生長素合成基因）可獲得無子果實(shí)，A不符合題意；大量表達(dá)ipt（細(xì)胞分裂素合成關(guān)鍵基因）可使細(xì)胞分裂素含量升高，細(xì)胞分裂素含量升高，有利于芽的分化，B符合題意；赤霉素能促進(jìn)細(xì)胞伸長，從而引起植株增高，提高ga2ox（氧化赤霉素的酶基因）的表達(dá)水平可促進(jìn)赤霉素被氧化分解，使赤霉素含量降低，從而獲得矮化品種，C不符合題意；乙烯有催熟作用，在果實(shí)中表達(dá)acs（乙烯合成關(guān)鍵酶基因）的反義基因可抑制乙烯的合成，果實(shí)成熟會延遲，D不符合題意。3.[2021遼寧]腈水合酶（N0）廣泛應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)和醫(yī)藥原料生產(chǎn)等領(lǐng)域，但不耐高溫。利用蛋白質(zhì)工程技術(shù)在N0的α和β亞基之間加入一段連接肽，可獲得熱穩(wěn)定的融合型腈水合酶（N1）。下列有關(guān)敘述錯誤的是（D）A.N1與N0氨基酸序列的差異是影響其熱穩(wěn)定性的原因之一B.加入連接肽需要通過改造基因?qū)崿F(xiàn)C.獲得N1的過程需要進(jìn)行轉(zhuǎn)錄和翻譯D.檢測N1的活性時先將N1與底物充分混合，再置于高溫環(huán)境解析據(jù)題意可知，利用蛋白質(zhì)工程技術(shù)在N0的α和β亞基之間加入一段連接肽，可獲得熱穩(wěn)定的融合型腈水合酶（N1），故N1與N0氨基酸序列的差異是影響其熱穩(wěn)定性的原因之一，A正確；改造蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)需要通過改造基因來實(shí)現(xiàn)，B正確；利用蛋白質(zhì)工程技術(shù)獲得N1的過程涉及轉(zhuǎn)錄和翻譯，C正確；檢測N1的活性時，應(yīng)先將N1置于高溫環(huán)境中，再將其與底物充分混合，D錯誤。4.[2023全國甲節(jié)選，11分]接種疫苗是預(yù)防傳染病的一項(xiàng)重要措施，乙肝疫苗的使用可有效阻止乙肝病毒的傳播，降低乙型肝炎發(fā)病率。乙肝病毒是一種DNA病毒。重組乙肝疫苗的主要成分是利用基因工程技術(shù)獲得的乙肝病毒表面抗原（一種病毒蛋白）?；卮鹣铝袉栴}。（1）接種上述重組乙肝疫苗不會在人體中產(chǎn)生乙肝病毒，原因是重組乙肝疫苗的主要成分是乙肝病毒表面抗原，由于不含乙肝病毒的遺傳物質(zhì)，接種該疫苗不會在人體中產(chǎn)生乙肝病毒。（2）制備重組乙肝疫苗時，需要利用重組表達(dá)載體將乙肝病毒表面抗原基因（目的基因）導(dǎo)入酵母細(xì)胞中表達(dá)。重組表達(dá)載體中通常含有抗生素抗性基因，抗生素抗性基因的作用是鑒別受體細(xì)胞（酵母菌）中是否含有目的基因（乙肝病毒表面抗原基因），從而將含有目的基因的受體細(xì)胞篩選出來。能識別載體中的啟動子并驅(qū)動目的基因轉(zhuǎn)錄的酶是RNA聚合酶。（4）若要通過實(shí)驗(yàn)檢測目的基因在酵母細(xì)胞中是否表達(dá)出目的蛋白，請簡要寫出實(shí)驗(yàn)思路。從轉(zhuǎn)基因酵母菌中提取蛋白質(zhì)，用相應(yīng)的抗體進(jìn)行抗原—抗體雜交，觀察是否有雜交帶出現(xiàn)。解析（1）重組乙肝疫苗的主要成分是乙肝病毒表面抗原，由于不含乙肝病毒的遺傳物質(zhì)，故接種該疫苗不會在人體中產(chǎn)生乙肝病毒。（2）抗生素抗性基因?yàn)闃?biāo)記基因，其作用是鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的受體細(xì)胞篩選出來。啟動子是一段有特殊序列結(jié)構(gòu)的DNA片段，位于基因的上游，它是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，有了它才能驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA，最終獲得所需要的蛋白質(zhì)。（4）若要通過實(shí)驗(yàn)檢測目的基因在酵母細(xì)胞中是否表達(dá)出目的蛋白，應(yīng)從轉(zhuǎn)基因生物中提取蛋白質(zhì)，用相應(yīng)的抗體進(jìn)行抗原—抗體雜交，若有雜交帶出現(xiàn)，表明目的基因已表達(dá)出目的蛋白。5.[2023浙江6月，14分]賴氨酸是人體不能合成的必需氨基酸，而人類主要食物中的賴氨酸含量很低，利用生物技術(shù)可提高食物中賴氨酸含量。回答下列問題：（1）植物細(xì)胞合成的賴氨酸達(dá)到一定濃度時，能抑制合成過程中兩種關(guān)鍵酶的活性，導(dǎo)致賴氨酸含量維持在一定濃度水平，這種調(diào)節(jié)方式屬于負(fù)反饋調(diào)節(jié)。根據(jù)這種調(diào)節(jié)方式，在培養(yǎng)基中添加一定濃度的賴氨酸類似物，用于篩選經(jīng)人工誘變的植物懸浮細(xì)胞，可得到抗賴氨酸類似物的細(xì)胞突變體，通過培養(yǎng)獲得再生植株。（2）隨著轉(zhuǎn)基因技術(shù)與動物細(xì)胞工程結(jié)合和發(fā)展，2011年我國首次利用轉(zhuǎn)基因和體細(xì)胞核移植技術(shù)成功培育了高產(chǎn)賴氨酸轉(zhuǎn)基因克隆奶牛。其基本流程為：①構(gòu)建乳腺專一表達(dá)載體。隨著測序技術(shù)的發(fā)展，為獲取富含賴氨酸的酪蛋白基因（目的基因），可通過檢索生物信息數(shù)據(jù)庫/遺傳序列數(shù)據(jù)庫獲取其編碼序列，用化學(xué)合成法制備得到。再將獲得的目的基因與含有乳腺特異性啟動子的相應(yīng)載體連接，構(gòu)建出乳腺專一表達(dá)載體。②表達(dá)載體轉(zhuǎn)入牛胚胎成纖維細(xì)胞（BEF）。將表達(dá)載體包裹到磷脂等構(gòu)成的脂質(zhì)體內(nèi)，與BEF膜發(fā)生融合，表達(dá)載體最終進(jìn)入細(xì)胞核，發(fā)生轉(zhuǎn)化。③核移植。將轉(zhuǎn)基因的BEF作為核供體細(xì)胞，從牛卵巢獲取卵母細(xì)胞，經(jīng)體外培養(yǎng)及去核后作為受體細(xì)胞。將兩種細(xì)胞進(jìn)行電融合，電融合的作用除了促進(jìn)細(xì)胞融合，同時起到了激活重組細(xì)胞發(fā)育的作用。④重組細(xì)胞的體外培養(yǎng)及胚胎移植。重組細(xì)胞體外培養(yǎng)至桑葚胚或囊胚，植入代孕母牛子宮角，直至小牛出生。⑤檢測。DNA水平檢測：利用PCR技術(shù)，以非轉(zhuǎn)基因牛耳組織細(xì)胞作為陰性對照，以轉(zhuǎn)基因牛耳組織細(xì)胞為陽性對照，檢測到轉(zhuǎn)基因牛耳組織細(xì)胞中存在目的基因。RNA水平檢測：從非轉(zhuǎn)基因牛乳汁中的脫落細(xì)胞、轉(zhuǎn)基因牛乳汁中的脫落細(xì)胞和轉(zhuǎn)基因牛耳組織細(xì)胞，提取總RNA，對總RNA進(jìn)行DNA酶處理，以去除DNA污染，再經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄形成cDNA，并以此為PCR擴(kuò)增的模板，利用特定引物擴(kuò)增目的基因片段。結(jié)果顯示目的基因在轉(zhuǎn)基因牛乳汁中的脫落細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，而不在牛耳組織細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，原因是什么？構(gòu)建的表達(dá)載體含乳腺特異性啟動子，使目的基因僅在乳腺細(xì)胞中表達(dá)。解析（1）通過抑制或減弱一開始的變化，維持物質(zhì)含量穩(wěn)定，這種調(diào)節(jié)方式屬于負(fù)反饋調(diào)節(jié)。人為添加一定濃度的賴氨酸類似物，使不抗賴氨酸類似物的細(xì)胞死亡，而抗賴氨酸類似物的細(xì)胞突變體能夠存活。（2）①可通過檢索生物信息數(shù)據(jù)庫（或遺傳序列數(shù)據(jù)庫）獲取目的基因的編碼序列。②脂質(zhì)體由磷脂等構(gòu)成，脂質(zhì)體可以與牛胚胎成纖維細(xì)胞的細(xì)胞膜發(fā)生融合，從而使表達(dá)載體進(jìn)入細(xì)胞，最終進(jìn)入細(xì)胞核，發(fā)生轉(zhuǎn)化。③卵母細(xì)胞去核后作為受體細(xì)胞。經(jīng)核移植的重組細(xì)胞需利用電刺激進(jìn)行激活。④將重組細(xì)胞體外培養(yǎng)至桑葚胚或囊胚后，可移植至代孕母牛子宮角。⑤DNA水平檢測的目的是檢測轉(zhuǎn)基因牛中是否含有目的基因。分析可知，可以轉(zhuǎn)基因牛耳組織細(xì)胞作為陽性對照。進(jìn)行RNA水平檢測時，需利用DNA酶處理總RNA，以去除DNA污染。RNA經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄形成的cDNA可作為PCR擴(kuò)增的模板，通過PCR技術(shù)可獲取大量的目的基因片段。目的基因只在轉(zhuǎn)基因牛乳腺細(xì)胞中表達(dá)的原因是在構(gòu)建基因表達(dá)載體時，將目的基因與含有乳腺特異性啟動子的相應(yīng)載體連接，構(gòu)建出了乳腺專一表達(dá)載體，該表達(dá)載體中的特異性啟動子使目的基因僅在乳腺細(xì)胞中表達(dá)，而不會在其他細(xì)胞中表達(dá)。學(xué)生用書·練習(xí)幫P533一、選擇題1.[2024重慶聯(lián)考]蛋白質(zhì)工程是基因工程的延伸，下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的敘述，錯誤的是（A）A.通過蛋白質(zhì)工程改造后的蛋白質(zhì)的性狀不可以遺傳B.蛋白質(zhì)工程和基因工程都需要構(gòu)建基因表達(dá)載體C.蛋白質(zhì)工程需要限制酶、DNA連接酶和載體等工具D.蛋白質(zhì)工程經(jīng)常要建立蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)的三維模型解析蛋白質(zhì)工程是通過對基因進(jìn)行修飾改造或重新合成，從而改造蛋白質(zhì)進(jìn)而改造性狀，其本質(zhì)是通過基因控制性狀，故可遺傳，A錯誤；蛋白質(zhì)工程通過對基因進(jìn)行修飾改造或重新合成，然后進(jìn)行基因表達(dá)，同基因工程一樣，都需要構(gòu)建基因表達(dá)載體，B正確；蛋白質(zhì)工程需要限制酶、DNA連接酶和載體等工具，C正確；蛋白質(zhì)工程先要根據(jù)預(yù)期的蛋白質(zhì)功能設(shè)計建立蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)的三維模型，D正確。2.[2023東莞模擬]干擾素是一種具有干擾病毒復(fù)制作用的糖蛋白，可以用于治療癌癥，但體外保存相當(dāng)困難。如圖是利用蛋白質(zhì)工程設(shè)計生產(chǎn)干擾素的流程圖，據(jù)圖分析下列敘述錯誤的是（D）A.圖中構(gòu)建新的干擾素模型的主要依據(jù)是新的干擾素的預(yù)期功能B.圖中新的干擾素基因必須插入質(zhì)粒上的啟動子和終止子之間才能表達(dá)C.圖中改造干擾素結(jié)構(gòu)的實(shí)質(zhì)是改造干擾素基因的結(jié)構(gòu)D.圖中各過程并沒有涉及基因工程技術(shù)解析構(gòu)建新的干擾素模型的主要依據(jù)是新的干擾素的預(yù)期功能，A正確；新的干擾素基因必須插入質(zhì)粒上的啟動子和終止子之間才能表達(dá)，B正確；改造干擾素結(jié)構(gòu)的實(shí)質(zhì)是對干擾素基因的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，C正確；題圖中從“人工合成DNA”到“在受體細(xì)胞中表達(dá)”的過程運(yùn)用了基因工程技術(shù)，D錯誤。3.[2024湖北聯(lián)考]科學(xué)家利用基因工程培育出了能產(chǎn)生乙肝病毒蛋白質(zhì)的西紅柿，被稱為“西紅柿乙肝疫苗”。具體操作：將乙肝抗原基因M導(dǎo)入農(nóng)桿菌，然后利用農(nóng)桿菌將基因M導(dǎo)入西紅柿細(xì)胞。實(shí)驗(yàn)顯示小白鼠連續(xù)五周吃這樣的西紅柿，體內(nèi)產(chǎn)生了抗乙肝病毒的抗體，下列敘述錯誤的是（B）A.實(shí)驗(yàn)過程中用PCR技術(shù)對基因M進(jìn)行擴(kuò)增，需要兩種引物B.含基因M的重組Ti質(zhì)粒必須插入到西紅柿細(xì)胞的染色體DNA上C.即使基因M在西紅柿中成功表達(dá)，也要進(jìn)行個體生物學(xué)水平的鑒定D.“西紅柿乙肝疫苗”成本相對較低解析構(gòu)建基因表達(dá)載體前需要對基因M進(jìn)行擴(kuò)增，運(yùn)用PCR技術(shù)擴(kuò)增基因M時，需要兩種引物結(jié)合基因M的兩條鏈從而合成相應(yīng)子鏈，A正確；含基因M的T－DNA插入到西紅柿染色體DNA上，才能穩(wěn)定存在和表達(dá)，而不是整個Ti質(zhì)粒必須插入到西紅柿細(xì)胞的染色體DNA上，B錯誤；即使基因M在西紅柿中成功表達(dá)，也必須進(jìn)行個體生物學(xué)水平的鑒定，來確定實(shí)際效果，C正確；西紅柿種植容易，成本低，D正確。二、非選擇題4.[2023豫北名校聯(lián)考，15分]α1－抗胰蛋白酶缺乏癥是一種單基因遺傳病，患者會出現(xiàn)肺氣腫及其他疾病，嚴(yán)重者甚至死亡，可采用注射α1－抗胰蛋白酶的方法來緩解患者的癥狀?？蒲袌F(tuán)隊決定結(jié)合如圖所示流程，運(yùn)用蛋白質(zhì)工程設(shè)計、制造出全新的α1－抗胰蛋白酶，同時結(jié)合基因工程和胚胎工程進(jìn)行擴(kuò)大生產(chǎn)。回答下列問題：（1）①～③過程屬于蛋白質(zhì)工程，僅從③過程看，由氨基酸序列獲得的核酸序列不是（填“是”或“不是”）唯一的，原因是密碼子的簡并（或一種氨基酸可對應(yīng)多種密碼子）。（2）基因工程的核心是構(gòu)建基因表達(dá)載體，基因表達(dá)載體除含目的基因外，還必須有啟動子、終止子、標(biāo)記基因（填兩種）等?？捎蔑@微注射技術(shù)將基因表達(dá)載體導(dǎo)入受精卵中。（3）⑧過程中，卵母細(xì)胞要在體外人工培養(yǎng)成熟后才能與獲能的精子受精。為提高培育成功率，進(jìn)行⑨過程之前，要對提供卵母細(xì)胞的雌性動物和受體動物進(jìn)行同期發(fā)情處理。（4）欲通過乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)預(yù)期α1－抗胰蛋白酶，則構(gòu)建基因表達(dá)載體時所用的啟動子應(yīng)為乳腺蛋白基因的啟動子，且在⑧過程之前，要除去含Y（填“X”或“Y”）染色體的精子。解析（1）因?yàn)槊艽a子的簡并，所以由氨基酸序列得到的mRNA的堿基序列不是唯一的，再通過逆轉(zhuǎn)錄得到的核酸序列也不是唯一的。（2）基因表達(dá)載體上一般有啟動子、終止子、標(biāo)記基因（如抗生素抗性基因）、目的基因等。將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞可以采用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法（導(dǎo)入植物細(xì)胞）、Ca2＋處理法（導(dǎo)入微生物細(xì)胞）、顯微注射法（導(dǎo)入動物細(xì)胞）等。（3）采集的卵母細(xì)胞要在體外經(jīng)人工培養(yǎng)成熟后才能與獲能的精子受精。進(jìn)行胚胎移植前，需要使供體動物和受體動物生殖器官的生理變化相同，以保證胚胎能夠移植成功，因此進(jìn)行⑨過程之前，需要對受體動物和提供卵母細(xì)胞的雌性動物進(jìn)行同期發(fā)情處理。（4）利用乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)藥物時，需要讓目的基因在乳腺細(xì)胞中表達(dá)，因此啟動子應(yīng)該用乳腺蛋白基因的啟動子。由于只有雌性動物才可以表達(dá)出乳腺蛋白，所以在體外受精之前可除去含Y染色體的精子，使受精卵的性染色體組成為XX。5.[2023宿遷檢測，9分]一種天然蛋白t-PA能高效降解因纖維蛋白凝聚而成的血栓，但是心?；颊咦⑸浯髣┝康膖-PA會誘發(fā)顱內(nèi)出血。研究證實(shí)，將t-PA蛋白第84位的半胱氨酸換成絲氨酸，能顯著降低其誘發(fā)出血的副作用。據(jù)此，先對天然t-PA基因的堿基序列進(jìn)行改造，再采取傳統(tǒng)的基因工程方法表達(dá)該改造后的基因，可制造出性能優(yōu)異的改良t-PA蛋白。如圖1表示相關(guān)的目的基因、載體及限制酶識別序列和切割位點(diǎn)，pCLY11為質(zhì)粒，請回答下列問題：圖1（1）通過改造t-PA基因制造出性能優(yōu)異的改良t-PA蛋白的過程稱為蛋白質(zhì)工程。（2）若改造后的t-PA基因的黏性末端如圖1所示，則需要選用限制酶XmaⅠ和BglⅡ切割質(zhì)粒pCLY11，保證質(zhì)粒與t-PA改良基因高效連接。再用DNA連接酶催化形成磷酸二酯鍵，構(gòu)建重組質(zhì)粒。（3）以大腸桿菌作為受體細(xì)胞，在含新霉素的培養(yǎng)基中形成菌落的受體細(xì)胞并非都是目的菌株，原因是導(dǎo)入未連接目的基因的質(zhì)粒（或pCLY11或空質(zhì)粒或普通質(zhì)粒）的大腸桿菌也可以在這種培養(yǎng)基上生長。成功獲取能生產(chǎn)改良t-PA蛋白的工程菌株后，利用液體（填“固體”或“液體”）培養(yǎng)基在發(fā)酵罐中進(jìn)行大量生產(chǎn)。（4）除了用工程菌株，還可以用圖2所示方法從轉(zhuǎn)基因牛乳汁中獲得改良t-PA蛋白：圖2過程②常用的方法是顯微注射法；在過程④前需要取囊胚的滋養(yǎng)層細(xì)胞做DNA分析進(jìn)行性別鑒定。解析（1）對天然的t-PA基因進(jìn)行改造，以制造出性能優(yōu)異的改良t-PA蛋白的技術(shù)稱為蛋白質(zhì)工程。（2）根據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則，t-PA基因的左端黏性末端為CCGG-，可用XmaⅠ酶切得到，t-PA基因的右端黏性末端為GATC-，可用BglⅡ酶切得到，質(zhì)粒需要用相同的酶進(jìn)行酶切以得到與目的基因相同的黏性末端，因此需選用限制酶XmaⅠ和BglⅡ切割質(zhì)粒pCLY11。通過DNA連接酶連接DNA片段之間的磷酸二酯鍵，構(gòu)建重組質(zhì)粒。（3）導(dǎo)入未連接目的基因的質(zhì)粒的大腸桿菌也可以在含新霉素的培養(yǎng)基中生長，因此在含新霉素的培養(yǎng)基中形成菌落的受體細(xì)胞并非都是目的菌株（含有目的基因的大腸桿菌）。液體培養(yǎng)基常用于擴(kuò)大培養(yǎng)，因此利用液體培養(yǎng)基在發(fā)酵罐中進(jìn)行大量生產(chǎn)。（4）過程②表示將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞，導(dǎo)入動物細(xì)胞常用顯微注射法。囊胚期細(xì)胞逐漸分化，內(nèi)細(xì)胞團(tuán)將來發(fā)育成胎兒的各種組織，滋養(yǎng)層細(xì)胞將發(fā)育成胎膜和胎盤，做DNA分析進(jìn)行性別鑒定時常取囊胚的滋養(yǎng)層細(xì)胞。6.[2023南京調(diào)研，13分]人胰島素基因表達(dá)的最初產(chǎn)物是一條肽鏈構(gòu)成的前胰島素原，經(jīng)圖1所示過程形成具生物活性的胰島素。此后科學(xué)家又提出了利用基因工程改造大腸桿菌生產(chǎn)人胰島素的兩種方法：AB法是根據(jù)胰島素A、B兩條肽鏈的氨基酸序列人工合成兩種DNA片段，利用工程菌分別合成兩條肽鏈后將其混合自然形成胰島素；BCA法是利用胰島B細(xì)胞中的mRNA得到胰島素基因，表達(dá)出胰島素原后再用特定酶切掉C肽段。這兩種方法使用同一種質(zhì)粒作為載體。請據(jù)圖分析并回答下列問題：（1）在人體胰島B細(xì)胞內(nèi)，圖1中前胰島素原形成具生物活性的胰島素過程中參與的細(xì)胞器有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體和線粒體。（2）由于密碼子的簡并，AB法中人工合成的兩種DNA片段均有多種可能的序列。AB和BCA（填“AB”“BCA”或“AB和BCA”）法獲取的目的基因中不含人胰島素基因啟動子。（3）圖2是利用基因工程生產(chǎn)人胰島素過程中使用的質(zhì)粒及目的基因的部分結(jié)構(gòu)。為使目的基因與載體