2025年高考一輪總復(fù)習(xí)課件 第十單元　第49課　基因工程的應(yīng)用及蛋白質(zhì)工程

第49課基因工程的應(yīng)用及蛋白質(zhì)工程·學(xué)業(yè)質(zhì)量水平要求·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?；蚬こ痰膽?yīng)用1．基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用(1)轉(zhuǎn)基因抗蟲植物；(2)轉(zhuǎn)基因抗病植物；(3)轉(zhuǎn)基因抗除草劑植物；(4)改良植物的品質(zhì)；(5)提高動物的生長速率；(6)改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)。2．基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用(1)對微生物或動植物的細(xì)胞進(jìn)行基因改造，使它們能夠生產(chǎn)藥物；(2)讓哺乳動物批量生產(chǎn)藥物；(3)可能使建立移植器官工廠的設(shè)想成為現(xiàn)實(shí)。3．基因工程在食品工業(yè)方面的應(yīng)用利用基因工程菌生產(chǎn)食品工業(yè)用酶、氨基酸和維生素等。4．乳腺生物反應(yīng)器與工程菌生產(chǎn)藥物的區(qū)別比較內(nèi)容乳腺生物反應(yīng)器工程菌含義指將外源基因在哺乳動物的乳腺中特異表達(dá)，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(dá)的菌類基因表達(dá)合成的藥物蛋白與天然蛋白質(zhì)相同微生物合成的藥物蛋白可能沒有活性受體細(xì)胞動物受精卵微生物細(xì)胞目的基因?qū)敕绞斤@微注射法Ca2+處理法生產(chǎn)條件不需嚴(yán)格滅菌；溫度等外界條件對其影響不大需嚴(yán)格滅菌，嚴(yán)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(xì)胞或其培養(yǎng)液中提取1．利用工程菌可以生產(chǎn)人的胰島素等某些激素。(√)2．基因工程中，要培育轉(zhuǎn)基因植物和動物，選用的受體細(xì)胞都是受精卵。(×)3．由大腸桿菌工程菌獲得人的干擾素后可直接應(yīng)用。(×)4．來自蘇云金桿菌的抗蟲蛋白基因只能應(yīng)用于棉花。(×)5．“轉(zhuǎn)基因抗蟲植物”也可以用于抵抗各種植物疾病。(×)6．用基因工程的方法，使得外源基因得到高效表達(dá)的菌類一般稱為基因工程菌。(√)1．(選擇性必修3P90正文)生產(chǎn)乳腺生物反應(yīng)器構(gòu)建基因表達(dá)載體時有什么特別要求？為什么？必須把藥用蛋白基因與乳腺蛋白基因的啟動子等調(diào)控元件重組在一起。因?yàn)橹挥羞B接了乳腺蛋白基因的啟動子，才能保證相應(yīng)的目的基因在雌性動物進(jìn)入泌乳期后在其乳腺細(xì)胞內(nèi)得以表達(dá)。2．(選擇性必修3P90正文)利用轉(zhuǎn)基因細(xì)菌不能直接生產(chǎn)干擾素等化學(xué)本質(zhì)為糖蛋白的藥物，原因是細(xì)菌中只有核糖體，沒有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體等其他細(xì)胞器，不能加工糖蛋白。3．(選擇性必修3P91正文)利用基因工程技術(shù)對豬的器官進(jìn)行改造，采用的方法是在器官供體的基因組中導(dǎo)入某種調(diào)節(jié)因子，其目的是抑制抗原決定基因的表達(dá)，或設(shè)法除去抗原決定基因，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。1．(2024·天津模擬)紅細(xì)胞生成素(EPO)是人體內(nèi)促進(jìn)紅細(xì)胞生成的一種糖蛋白，可用于治療腎衰性貧血等疾病。由于天然EPO來源極為有限，某科研團(tuán)隊(duì)采用基因工程培育轉(zhuǎn)基因羊作為乳腺生物反應(yīng)器，使其能合成EPO。下列說法錯誤的是()A．用顯微注射技術(shù)將含EPO基因的表達(dá)載體導(dǎo)入羊的乳腺細(xì)胞中，可得到乳腺生物反應(yīng)器B．構(gòu)建基因表達(dá)載體時，需將EPO基因與乳腺蛋白基因的啟動子重組在一起C．該轉(zhuǎn)基因羊中的EPO基因可在羊的乳腺細(xì)胞中表達(dá)D．可通過PCR技術(shù)檢測EPO基因是否插入山羊基因組中A解析：用顯微注射技術(shù)將含EPO基因的表達(dá)載體導(dǎo)入羊的受精卵中，可得到乳腺生物反應(yīng)器，A錯誤；在構(gòu)建基因表達(dá)載體時，需要將EPO基因和乳腺蛋白基因的啟動子等調(diào)控元件重組在一起，這樣才能使目的基因只在乳腺組織中表達(dá)，B正確；EPO基因與乳腺蛋白基因的啟動子重組在一起，可以在羊的乳腺細(xì)胞中表達(dá)，其他細(xì)胞中不表達(dá)，C正確；目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞后，是否穩(wěn)定維持和表達(dá)其遺傳特性，只有通過檢測與鑒定才能知道，可通過PCR技術(shù)檢測EPO基因是否成功插入山羊基因組中，D正確。2．(2023·廣東卷)中外科學(xué)家經(jīng)多年合作研究，發(fā)現(xiàn)circDNMT1(一種RNA分子)通過與抑癌基因p53表達(dá)的蛋白結(jié)合誘發(fā)乳腺癌，為解決乳腺癌這一威脅全球女性健康的重大問題提供了新思路。下列敘述錯誤的是()A．p53基因突變可能引起細(xì)胞癌變B．p53蛋白能夠調(diào)控細(xì)胞的生長和增殖C．circDNMT1高表達(dá)會使乳腺癌細(xì)胞增殖變慢D．circDNMT1的基因編輯可用于乳腺癌的基礎(chǔ)研究C解析：p53是抑癌基因，p53基因突變可能引發(fā)細(xì)胞癌變，A正確；抑癌基因表達(dá)的蛋白質(zhì)能調(diào)控細(xì)胞的生長和增殖，B正確；circDNMT1高表達(dá)會促進(jìn)其與抑癌基因p53表達(dá)的蛋白質(zhì)結(jié)合，誘發(fā)乳腺癌，使乳腺癌細(xì)胞增殖加快，C錯誤；circDNMT1的基因編輯可以減少circDNMT1的合成，避免(減少)乳腺癌的發(fā)生，可用于乳腺癌的基礎(chǔ)研究，D正確。3．為提高轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的抗蟲持久性，可采取基因策略(包括提高殺蟲基因的表達(dá)量、向棉花中轉(zhuǎn)入多種殺蟲基因等)。例如，早期種植的抗蟲棉只轉(zhuǎn)入了一種Bt毒蛋白基因，抗蟲機(jī)制比較單一；現(xiàn)在經(jīng)常將兩種或兩種以上Bt基因同時轉(zhuǎn)入棉花。關(guān)于上述基因策略，下列敘述錯誤的是()A．提高Bt基因的表達(dá)量，可降低抗蟲棉種植區(qū)的棉鈴蟲種群密度B．轉(zhuǎn)入棉花植株的兩種Bt基因的遺傳不一定遵循基因的自由組合定律C．若兩種Bt基因插入同一個T-DNA并轉(zhuǎn)入棉花植株，則兩種基因互為等位基因D．轉(zhuǎn)入多種Bt基因能提高抗蟲持久性，是因?yàn)槊掴徬x基因突變頻率低且不定向C解析：提高Bt基因表達(dá)量，使抗蟲蛋白含量增加，可以使更多的棉鈴蟲被淘汰，所以可以降低棉鈴蟲的種群密度，A正確；如果兩種Bt基因轉(zhuǎn)入同一條染色體上，則其遺傳不遵循基因的自由組合定律，B正確；如果兩種Bt基因插入同一個T-DNA并轉(zhuǎn)入棉花植株，兩個基因位于一條染色體上，互為非等位基因，而等位基因位于一對同源染色體上、控制相對性狀，C錯誤；由于棉鈴蟲基因突變頻率低且不定向，轉(zhuǎn)入多種Bt基因可以降低棉鈴蟲抗Bt毒蛋白的能力，從而提高抗蟲持久性，D正確。蛋白質(zhì)工程1．蛋白質(zhì)工程的概念基礎(chǔ)蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系目的合成滿足人類生產(chǎn)和生活需求的蛋白質(zhì)措施基因改造或基因合成2.蛋白質(zhì)工程的基本原理3．蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用(1)醫(yī)藥工業(yè)方面：利用蛋白質(zhì)工程研發(fā)藥物。(2)其他工業(yè)方面：被廣泛用于改進(jìn)酶的性能或開發(fā)新的工業(yè)用酶。(3)農(nóng)業(yè)方面：科學(xué)家正在嘗試改造某些參與調(diào)控光合作用的酶，以提高植物光合作用的效率，增加糧食產(chǎn)量。4．蛋白質(zhì)工程與基因工程的區(qū)別和聯(lián)系1．蛋白質(zhì)工程可以合成自然界中不存在的蛋白質(zhì)。(√)2．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，是涉及多學(xué)科的綜合科技工程領(lǐng)域。(√)3．蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對蛋白質(zhì)分子直接進(jìn)行操作，定向改變分子的結(jié)構(gòu)。(×)1．(選擇性必修3P94思考·討論)確定目的基因的堿基序列后，怎樣才能合成或改造目的基因？確定目的基因的堿基序列后，可以人工合成目的基因或從基因文庫中獲取目的基因。對基因的改造經(jīng)常會用到基因定點(diǎn)突變技術(shù)來進(jìn)行堿基的替換、增添等。2．(選擇性必修3P94正文發(fā)掘)對天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，是通過對基因的操作來實(shí)現(xiàn)的，原因是①蛋白質(zhì)具有十分復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)，但基因的結(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，被改造后的蛋白質(zhì)無法遺傳。1．天然人白細(xì)胞介素-2(IL-2)是一種由133個氨基酸殘基組成的多肽，該多肽含有3個半胱氨酸，其中一個半胱氨酸(Cys125)殘基以游離方式存在，另兩個(Cys58和Cys105)縮合成活性所必需的二硫鍵，人們利用定位誘變技術(shù)將基因中編碼Cys125的堿基TGT轉(zhuǎn)換成TCT或GCA，使Cys125轉(zhuǎn)換成絲氨酸或丙氨酸，不僅避免了錯誤配對的發(fā)生，而且產(chǎn)生的新IL-2的生物活性不受影響，其熱穩(wěn)定性也得到了明顯的改善。下列相關(guān)敘述正確的是()A．天然的IL-2是由白細(xì)胞分泌的具有免疫能力的抗體B．人工改造合成新IL-2，屬于蛋白質(zhì)工程C．可通過直接改造IL-2的氨基酸成為新IL-2從而改善其穩(wěn)定性D．利用定位誘變后的基因表達(dá)新IL-2的過程不遵循中心法則B解析：白細(xì)胞介素屬于免疫活性物質(zhì)，但不是抗體，A錯誤；蛋白質(zhì)工程可以生產(chǎn)自然界中本不存在的蛋白質(zhì)，據(jù)題干信息可知，通過題中過程可以產(chǎn)生新的蛋白質(zhì)，所以屬于蛋白質(zhì)工程，B正確；蛋白質(zhì)工程通過對基因修飾或基因合成間接改造蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)從而改變其穩(wěn)定性，C錯誤；基因表達(dá)蛋白質(zhì)的過程遵循中心法則，D錯誤。2．(2021·廣東卷)非細(xì)胞合成技術(shù)是一種運(yùn)用合成生物學(xué)方法，在細(xì)胞外構(gòu)建多酶催化體系，獲得目標(biāo)產(chǎn)物的新技術(shù)，其核心是各種酶基因的挖掘、表達(dá)等。中國科學(xué)家設(shè)計了4步酶促反應(yīng)的非細(xì)胞合成路線(如圖所示)，可直接用淀粉生產(chǎn)肌醇(重要的醫(yī)藥食品原料)，以期解決高溫強(qiáng)酸水解方法造成的嚴(yán)重污染問題，并可以提高產(chǎn)率。回答下列問題：(1)研究人員采用PCR技術(shù)從土壤微生物基因組中擴(kuò)增得到目標(biāo)酶基因。此外，獲得酶基因的方法還有______________________________________。(答出兩種即可)(2)高質(zhì)量的DNA模板是成功擴(kuò)增出目的基因的前提條件之一。在制備高質(zhì)量DNA模板時必須除去蛋白質(zhì)，方法有__________________________。(答出兩種即可)(3)研究人員使用大腸桿菌BL21作為受體細(xì)胞、pET20b為表達(dá)載體分別進(jìn)行4種酶的表達(dá)。表達(dá)載體轉(zhuǎn)化大腸桿菌時，首先應(yīng)制備______________細(xì)胞。為了檢測目的基因是否成功表達(dá)出酶蛋白，需要采用的方法有__________________________________________。(4)如圖所示流程，在一定的溫度、pH等條件下，將4種酶與可溶性淀粉溶液混合組成一個反應(yīng)體系。若這些酶最適反應(yīng)條件不同，可能導(dǎo)致的結(jié)果是______________________。在分子水平上，可以通過改變________________，從而改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對酶特性的改造和優(yōu)化。解析：(1)除了PCR技術(shù)以外，基因工程中獲取目的基因的方法還有從基因文庫中獲取、人工合成等。(2)除去混合在DNA中的蛋白質(zhì)，可以利用酶解法水解除去蛋白質(zhì)，或用氯仿抽提之后離心，以獲取較高純度的DNA。(3)對大腸桿菌這種微生物進(jìn)行轉(zhuǎn)化時，首先用Ca2+處理細(xì)胞，使之轉(zhuǎn)化為能夠從周圍環(huán)境中吸收DNA分子的感受態(tài)細(xì)胞。根據(jù)蛋白質(zhì)分子的特異性，檢測目的基因是否成功表達(dá)出目標(biāo)酶蛋白的方法是抗原—抗體雜交法。(4)將4種酶與可溶性淀粉溶液混合組成一個反應(yīng)體系，由于不同酶的最適反應(yīng)條件不同，在特定的反應(yīng)條件下，可能存在部分酶活性較低的問題，導(dǎo)致該反應(yīng)體系生產(chǎn)效率低，出現(xiàn)不能得到肌醇或肌醇產(chǎn)量較低的結(jié)果。若要對酶的特性進(jìn)行改造和優(yōu)化，可以在分子水平上對控制該酶合成的基因的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造。答案：(1)從基因文庫中獲取、人工合成(2)酶解法、氯仿抽提之后離心(3)感受態(tài)抗原—抗體雜交(4)不能獲得肌醇或肌醇產(chǎn)量較低基因的結(jié)構(gòu)基因工程與蛋白質(zhì)工程的判斷方法課時質(zhì)量評價(四十九)(建議用時：40分鐘)一、選擇題1．(2024·山東師大附中模擬)下列關(guān)于基因工程及其應(yīng)用的敘述，錯誤的是()A．花粉管通道法可以用微量注射器將含有目的基因的DNA溶液直接注入子房中B．只要從轉(zhuǎn)基因棉花中檢測到Bt抗蟲蛋白，就代表轉(zhuǎn)基因抗蟲棉培育成功C．Bt抗蟲蛋白被分解為多肽后與害蟲腸上皮細(xì)胞的特異性受體結(jié)合，導(dǎo)致細(xì)胞膜穿孔D．干擾素是一種糖蛋白，科學(xué)家用基因工程方法從大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)獲得了干擾素B解析：我國科學(xué)家用獨(dú)創(chuàng)的花粉管通道法將Bt基因?qū)朊藁?xì)胞，如用微量注射器將含有目的基因的DNA溶液直接注入子房中就是利用了花粉管通道法，A正確；從轉(zhuǎn)基因棉花中檢測到Bt抗蟲蛋白，還需要進(jìn)行個體生物學(xué)水平鑒定才能說明轉(zhuǎn)基因抗蟲棉是否培育成功，B錯誤；Bt抗蟲蛋白被分解成多肽后，多肽與某類害蟲腸上皮細(xì)胞的特異性受體結(jié)合，導(dǎo)致細(xì)胞膜穿孔，通過破壞害蟲的消化系統(tǒng)來殺死害蟲，C正確；干擾素是一種糖蛋白，科學(xué)家利用大腸桿菌代謝旺盛的特點(diǎn)，用基因工程方法從大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)獲得了干擾素，D正確。2．(2024·福建模擬)我國科學(xué)家將人類的生長激素(GH)基因?qū)膈庺~的受精卵，培育出能快速生長的轉(zhuǎn)基因鯉魚。下列敘述錯誤的是()A．轉(zhuǎn)基因鯉魚可以合成GH，說明轉(zhuǎn)基因鯉魚和人共用一套遺傳密碼子B．GH基因在轉(zhuǎn)基因鯉魚和人細(xì)胞內(nèi)的表達(dá)過程均需要核糖體和線粒體參與C．GH基因在轉(zhuǎn)基因鯉魚和人細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄時形成的堿基對種類不同D．若替換轉(zhuǎn)基因鯉魚GH基因中的一個堿基對，則仍可能在其體內(nèi)檢測到GHC解析：轉(zhuǎn)基因鯉魚可以合成GH，可以說明轉(zhuǎn)基因鯉魚和人共用一套遺傳密碼子，A正確；GH基因的表達(dá)分為轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個過程，翻譯的場所在核糖體，所需要的能量主要由線粒體提供，鯉魚和人細(xì)胞中都含有核糖體和線粒體，B正確；GH基因在轉(zhuǎn)基因鯉魚和人細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄時形成的堿基對種類相同，都是A—U、T—A、G—C、C—G，C錯誤；由于密碼子的簡并，若替換轉(zhuǎn)基因鯉魚GH基因中的一個堿基對，轉(zhuǎn)錄出的mRNA上密碼子對應(yīng)的氨基酸種類可能不變，則仍可能在其體內(nèi)檢測到GH，D正確。3．組織型纖溶酶原激活物(t-PA)能激活纖溶酶原轉(zhuǎn)化為纖溶酶，將沉積在血管內(nèi)外的纖維蛋白溶解，從而保持血管暢通。t-PA進(jìn)入血漿后大部分與纖溶酶原激活劑抑制物形成復(fù)合物，并迅速失去活性?？茖W(xué)家對其進(jìn)行改造，增加溶栓效能、減少藥用劑量和降低副作用等。下列敘述錯誤的是()A．改造t-PA可通過改造基因或合成基因來實(shí)現(xiàn)B．改造t-PA的過程不需要構(gòu)建基因表達(dá)載體C．需根據(jù)t-PA氨基酸序列合成出相應(yīng)的基因D．利用蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)的改造t-PA在自然界中不存在B解析：改造蛋白質(zhì)需要改造基因或合成基因來實(shí)現(xiàn)，A正確；通過蛋白質(zhì)工程改造t-PA的過程仍需要構(gòu)建基因表達(dá)載體，B錯誤；根據(jù)中心法則逆推以確定目的基因的堿基序列：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→找到相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)，故推測出改造t-PA應(yīng)有的氨基酸序列之后，需要根據(jù)其氨基酸序列合成相應(yīng)DNA，C正確；利用蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)的蛋白質(zhì)是自然界中不存在的蛋白質(zhì)，D正確。4．草甘膦是某種除草劑的主要成分。下圖表示研究人員利用草甘膦抗性基因(CP4基因)培育抗草甘膦的秈稻新品種的過程。下列相關(guān)敘述錯誤的是()A．構(gòu)建基因表達(dá)載體時，應(yīng)將CP4基因插入農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒的T-DNA中B．將重組Ti質(zhì)粒導(dǎo)入農(nóng)桿菌前，用Ca2+處理農(nóng)桿菌可提高轉(zhuǎn)化率C．若檢測出秈稻的染色體DNA中插入了CP4基因，則該抗草甘膦新品種培育成功D．在噴灑除草劑的農(nóng)田中，種植抗草甘膦秈稻新品種對提高作物產(chǎn)量有重要意義C解析：T-DNA可轉(zhuǎn)移到植物細(xì)胞中，并能整合到染色體DNA上，所以構(gòu)建基因表達(dá)載體時，應(yīng)將CP4基因插入農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒的T-DNA中，A正確；用Ca2+處理農(nóng)桿菌使其處于感受態(tài)，易于接受重組質(zhì)粒，B正確；若檢測出秈稻的染色體DNA中插入了CP4基因，但是該基因不一定表達(dá)，則該抗草甘膦新品種培育不一定成功，需要在分子水平和個體水平進(jìn)行檢測，C錯誤；抗草甘膦秈稻新品種可抵抗除草劑的毒害作用，所以在噴灑除草劑的農(nóng)田中，種植抗草甘膦秈稻新品種對提高作物產(chǎn)量有重要意義，D正確。5．在2020年12月的國際蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測競賽(CASP)上，新一代AlphaFold人工智能系統(tǒng)，基于氨基酸序列，精確地預(yù)測了蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)。其準(zhǔn)確性可以與使用冷凍電子顯微鏡、X射線晶體學(xué)等實(shí)驗(yàn)技術(shù)解析的空間結(jié)構(gòu)相媲美。下列敘述錯誤的是()A．蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的多樣性與氨基酸結(jié)構(gòu)的多樣性有關(guān)B．每一種蛋白質(zhì)都有其獨(dú)特的空間結(jié)構(gòu)，是表現(xiàn)其生物學(xué)活性的必要結(jié)構(gòu)C．此系統(tǒng)或?qū)?yīng)用于蛋白質(zhì)工程，以創(chuàng)造更符合人類需求的蛋白質(zhì)D．蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)并不穩(wěn)定，一旦發(fā)生不可逆的改變，便會失去生物學(xué)活性A解析：蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的多樣性與組成蛋白質(zhì)的氨基酸的種類、數(shù)量、排列順序及肽鏈的盤曲折疊方式有關(guān)，與氨基酸的結(jié)構(gòu)無關(guān)，A錯誤；每一種蛋白質(zhì)都有其獨(dú)特的空間結(jié)構(gòu)，特定的結(jié)構(gòu)決定特定的功能，是表現(xiàn)其生物學(xué)活性的必要結(jié)構(gòu)，B正確；由題干信息“基于氨基酸序列，精確地預(yù)測了蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)”可推知，此系統(tǒng)或?qū)?yīng)用于蛋白質(zhì)工程，以創(chuàng)造更符合人類需求的蛋白質(zhì)，C正確；蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定功能，因此蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)一旦發(fā)生不可逆的改變，便會失去生物學(xué)活性，D正確。6．(2024·海南模擬)天然胰島素制劑容易形成二聚體或六聚體，皮下注射后往往要逐漸解離為單體，才能發(fā)揮作用，在一定程度上延緩了療效?？茖W(xué)家利用蛋白質(zhì)工程(基本思路見下圖)研發(fā)出速效胰島素，已在臨床上廣泛應(yīng)用。下列有關(guān)敘述正確的是()A．當(dāng)前限制蛋白質(zhì)工程發(fā)展的關(guān)鍵因素是基因工程技術(shù)還不成熟B．從六聚體胰島素解離為單體形式是將胰島素水解為氨基酸C．利用基因工程和蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)胰島素都經(jīng)歷①②過程D．利用蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)速效胰島素要從推測b入手C解析：當(dāng)前限制蛋白質(zhì)工程發(fā)展的關(guān)鍵因素是蛋白質(zhì)發(fā)揮功能必須依賴于正確的高級結(jié)構(gòu)，而這種高級結(jié)構(gòu)往往很復(fù)雜，人們對蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)了解太少，A錯誤；由題干信息可知，經(jīng)過蛋白質(zhì)工程改造后，發(fā)揮作用的仍是胰島素分子，所以從六聚體胰島素解離為單體形式是將六個胰島素形成的六聚體水解為單個胰島素的過程，B錯誤；利用基因工程和蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)胰島素都經(jīng)歷找到對應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)→轉(zhuǎn)錄(①)形成mRNA(c)→翻譯(②)獲得所需要的蛋白質(zhì)過程，C正確；蛋白質(zhì)工程中，首先根據(jù)預(yù)期的蛋白質(zhì)功能設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，因此利用蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)速效胰島素要從設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)功能入手，D錯誤。7．(2024·廣東揭陽期末)神經(jīng)科學(xué)家設(shè)計了一種合成蛋白質(zhì)LIMK1(結(jié)合ATP并磷酸化其靶標(biāo)的蛋白質(zhì))，能改善老年認(rèn)知退化人群的記憶功能。下列敘述不正確的是()A．設(shè)計蛋白質(zhì)LIMK1時，先設(shè)計其基因的堿基序列再推測其功能B．通過基因定點(diǎn)突變技術(shù)可對LIMK1蛋白基因進(jìn)行堿基的替換C．設(shè)計蛋白質(zhì)LIMK1利用的技術(shù)是蛋白質(zhì)工程，其可制造新的蛋白質(zhì)D．蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，故蛋白質(zhì)工程是一項(xiàng)難度很大的工程A解析：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→找到相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)，A錯誤；通過基因定點(diǎn)突變技術(shù)可對LIMK1蛋白基因進(jìn)行堿基的替換，B正確；設(shè)計蛋白質(zhì)LIMK1利用的技術(shù)是蛋白質(zhì)工程，其可制造新的蛋白質(zhì)，C正確；蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，故蛋白質(zhì)工程是一項(xiàng)難度很大的工程，D正確。8．(2024·廣東東莞期末)2021年，我國科學(xué)家首次實(shí)現(xiàn)了從CO2到淀粉的人工合成，合成過程加入來自不同生物的酶，并創(chuàng)造性地引入改造后的創(chuàng)傷弧菌的淀粉分支酶，將人工合成淀粉速率提高至傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的8.5倍。下列敘述正確的是()A．人工合成淀粉的過程需要在高溫高壓的裝置中進(jìn)行B．不同反應(yīng)中所用酶是不同的，體現(xiàn)出酶具有專一性C．參與前一步反應(yīng)的酶可作為反應(yīng)物參與后一步反應(yīng)D．蛋白質(zhì)工程可直接改造創(chuàng)傷弧菌淀粉分支酶的結(jié)構(gòu)B解析：我國科學(xué)家首次實(shí)現(xiàn)了從CO2到淀粉的人工合成，合成過程加入來自不同生物的酶，酶的作用條件溫和，因此人工合成淀粉的過程不能在高溫高壓的裝置中進(jìn)行，A錯誤；酶具有專一性，因而在不同反應(yīng)中所用酶一般是不同的，B正確；酶在反應(yīng)前后性質(zhì)不變，因此，參與前一步反應(yīng)的酶不可作為反應(yīng)物參與后一步反應(yīng)，C錯誤；蛋白質(zhì)工程被稱為第二代基因工程，其對創(chuàng)傷弧菌淀粉分支酶結(jié)構(gòu)的改造是通過改造基因?qū)崿F(xiàn)的，D錯誤。二、非選擇題9．(2024·廣東汕頭模擬)人表皮生長因子(hEGF)能夠促進(jìn)表皮細(xì)胞生長，對皮膚相關(guān)疾病及刺激性食物導(dǎo)致的胃腸潰瘍具有修復(fù)治療價值。已知細(xì)胞穿膜肽Pep-1能夠攜帶大分子物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部，為解決hEGF穿透表皮能力弱的問題，科學(xué)家將Pep-1基因和hEGF基因進(jìn)行連接，獲得融合蛋白(epEGF)基因(圖a)，并將其與質(zhì)粒A(圖b)進(jìn)行重組后導(dǎo)入大腸桿菌，制備由84個氨基酸組成的重組融合人表皮生長因子蛋白。(1)研究者進(jìn)行PCR擴(kuò)增前根據(jù)epEGF基因設(shè)計了一對引物，據(jù)圖a分析，該對引物序列的設(shè)計要求是____________________________和___________________________。實(shí)驗(yàn)中常用電泳技術(shù)鑒定目的基因，圖c電泳結(jié)果中樣品______(填“1”或“2”)對應(yīng)的條帶為epEGF基因的鑒定結(jié)果。(2)轉(zhuǎn)化大腸桿菌后進(jìn)行篩選時，可將其接種在培養(yǎng)基①上培養(yǎng)(圖d)，再利用滅菌的絨布在培養(yǎng)基①上印模，沾上菌落后轉(zhuǎn)印至培養(yǎng)基②上培養(yǎng)。根據(jù)培養(yǎng)結(jié)果可知，__________號菌落是成功轉(zhuǎn)化的大腸桿菌，可挑出進(jìn)一步接種到培養(yǎng)液中克隆化培養(yǎng)，培養(yǎng)過程中需在適宜轉(zhuǎn)速的搖床中進(jìn)行，原因是___________________________________________。(3)該實(shí)驗(yàn)過程使用的質(zhì)粒A含有GST標(biāo)簽(谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶)基因，已知谷胱甘肽(GSH)是GST作用的底物，研究人員將菌體破碎離心后取上清液，利用固定上谷胱甘肽的GST親和樹脂進(jìn)行層析，可提高目的蛋白的純度，請嘗試解釋其原理：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)由于天然EGF來源有限，有人嘗試將hEGF基因用____________法導(dǎo)入豆科植物花生體細(xì)胞，通過______________技術(shù)培育成轉(zhuǎn)基因植株并從根部細(xì)胞提取得到大量產(chǎn)物。與植物細(xì)胞相比，以大腸桿菌作為基因工程受體細(xì)胞的優(yōu)缺點(diǎn)有哪些，請分別列舉。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(各答1點(diǎn)即可)解析：(1)研究者進(jìn)行PCR擴(kuò)增前根據(jù)epEGF基因設(shè)計了一對引物，據(jù)圖a分析，該對引物序列的設(shè)計要求是引物之間以及引物自身不能發(fā)生堿基互補(bǔ)配對，在設(shè)計的兩個引物的5′-端分別添加上限制酶BamHⅠ和XhoⅠ的識別序列。轉(zhuǎn)基因的目的是制備由84個氨基酸組成的重組融合人表皮生長因子蛋白，根據(jù)基因?qū)Φ鞍踪|(zhì)合成的控制作用可推測，相關(guān)目的基因中含有的堿基對數(shù)目至少為84×3＝252bp，據(jù)此可推測，圖c電泳結(jié)果中樣品“2”對應(yīng)的條帶為epEGF基因的鑒定結(jié)果。(2)轉(zhuǎn)化大腸桿菌后進(jìn)行篩選時，可將其接種在培養(yǎng)基①上培養(yǎng)(圖d)，則在該培養(yǎng)基上能生長的菌體包括成功導(dǎo)入重組質(zhì)粒A的大腸桿菌和導(dǎo)入質(zhì)粒A的大腸桿菌，而后再利用滅菌的絨布在培養(yǎng)基①上印模，沾上菌落后轉(zhuǎn)印至培養(yǎng)基②上培養(yǎng)。培養(yǎng)基②中添加了四環(huán)素，而重組質(zhì)粒A在構(gòu)建過程中四環(huán)素抗性基因被破壞，因此成功導(dǎo)入重組質(zhì)粒的大腸桿菌不具有四環(huán)素抗性，即目的菌株在培養(yǎng)基②上不能生長，在培養(yǎng)基①上可以生長。根據(jù)培養(yǎng)結(jié)果可知，2、5號菌落是成功轉(zhuǎn)化的大腸桿菌，可挑出進(jìn)一步接種到培養(yǎng)液中克隆化培養(yǎng)，培養(yǎng)過程中需在適宜轉(zhuǎn)速的搖床中進(jìn)行，這樣可以使大腸桿菌和培養(yǎng)液充分接觸，使大腸桿菌獲得足夠的營養(yǎng)，同時也能提高營養(yǎng)液的利用率。(3)該實(shí)驗(yàn)過程使用的質(zhì)粒A含有GST標(biāo)簽(谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶)基因，已知谷胱甘肽(GSH)是GST作用的底物，研究人員將菌體破碎離心后取上清液，利用固定上谷胱甘肽的GST親和樹脂進(jìn)行層析，根據(jù)底物與酶相結(jié)合的原理可將菌體破碎離心后的上清液中含有的谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶固定下來，進(jìn)而可提高目的蛋白的純度。(4)由于天然EGF來源有限，有人嘗試將hEGF基因用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法導(dǎo)入豆科植物花生體細(xì)胞，通過植物組織培養(yǎng)技術(shù)培育成轉(zhuǎn)基因植株并從根部細(xì)胞提取得到大量產(chǎn)物。與植物細(xì)胞相比，以大腸桿菌作為基因工程受體細(xì)胞的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在大腸桿菌具有繁殖快、容易培養(yǎng)、多為單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對較少等特點(diǎn)，但也有缺點(diǎn)，如大腸桿菌中合成的蛋白質(zhì)沒有經(jīng)過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的加工，因而不具有生物活性。答案：(1)引物之間以及引物自身不能發(fā)生堿基互補(bǔ)配對在兩個引物的5′-端分別添加上限制酶BamHⅠ和XhoⅠ的識別序列2(2)2、5使大腸