2026版《優(yōu)化設(shè)計(jì)大一輪》高考生物（優(yōu)化設(shè)計(jì)新高考版）課時(shí)規(guī)范練61基因工程的應(yīng)用及蛋白質(zhì)工程

課時(shí)規(guī)范練61基因工程的應(yīng)用及蛋白質(zhì)工程高考總復(fù)習(xí)優(yōu)化設(shè)計(jì)GAOKAOZONGFUXIYOUHUASHEJI20261234567必備知識基礎(chǔ)練考點(diǎn)一

基因工程的應(yīng)用1.(2025·河北唐山開學(xué)模擬)不同生物編碼同種氨基酸時(shí),對簡并密碼子的使用頻率存在差異。為在棉花植株中準(zhǔn)確高效表達(dá)蘇云金桿菌的Bt抗蟲蛋白,科研人員通過對Bt基因改造,將部分密碼子改變?yōu)槊藁ㄆ珢鄣拿艽a子。將改造后的Bt基因通過農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法導(dǎo)入棉花葉圓片,以獲得抗蟲棉花植株。下列敘述錯(cuò)誤的是(

)A.蘇云金桿菌、農(nóng)桿菌及棉花共用一套遺傳密碼B.改造后的Bt基因編碼的蛋白質(zhì)中氨基酸序列發(fā)生改變C.將基因?qū)朊藁ㄈ~圓片后需經(jīng)組織培養(yǎng)以獲得轉(zhuǎn)基因抗蟲棉D(zhuǎn).通過采摘抗蟲棉的葉片飼喂棉鈴蟲來檢測棉花抗蟲特性以及抗性的程度B1234567解析

一種生物的基因能在另一種生物細(xì)胞中表達(dá),是因?yàn)樗猩锕灿靡惶走z傳密碼,即蘇云金桿菌、農(nóng)桿菌及棉花共用一套遺傳密碼,A項(xiàng)正確;由題意“通過對Bt基因改造,將部分密碼子改變?yōu)槊藁ㄆ珢鄣拿艽a子”可知,由于密碼子的簡并性,改造后的Bt基因編碼的蛋白質(zhì)中氨基酸序列沒有發(fā)生改變,B項(xiàng)錯(cuò)誤;將改造后的Bt基因通過農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法導(dǎo)入棉花葉圓片,需通過植物組織培養(yǎng)技術(shù)才能培育出轉(zhuǎn)基因抗蟲棉,C項(xiàng)正確;用棉花的葉片飼喂棉鈴蟲,根據(jù)棉鈴蟲的死亡情況來確定Bt基因是否賦予棉花抗蟲特性以及抗性程度,D項(xiàng)正確。12345672.(2024·江西卷)γ-氨基丁酸在醫(yī)藥等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用價(jià)值。利用L-谷氨酸脫羧酶(GadB)催化L-谷氨酸脫羧是高效生產(chǎn)γ-氨基丁酸的重要途徑之一。研究人員采用如圖方法將釀酒酵母S的L-谷氨酸脫羧酶基因(gadB)導(dǎo)入生產(chǎn)菌株E.coliA,構(gòu)建了以L-谷氨酸鈉為底物高效生產(chǎn)γ-氨基丁酸的菌株E.coliB。下列敘述正確的是(

)1234567A.上圖表明,可以從釀酒酵母S中分離得到目的基因gadBB.E.coliB發(fā)酵生產(chǎn)γ-氨基丁酸時(shí),L-谷氨酸鈉的作用是供能C.E.coliA和E.coliB都能高效降解γ-氨基丁酸D.可以用其他酶替代NcoⅠ和KpnⅠ構(gòu)建重組質(zhì)粒答案

A

1234567解析

題意顯示,研究人員采用如圖方法將釀酒酵母S的L-谷氨酸脫羧酶基因(gadB)導(dǎo)入生產(chǎn)菌株E.coliA,說明可以從釀酒酵母S中分離得到目的基因gadB,A項(xiàng)正確;用L-谷氨酸脫羧酶(GadB)催化L-谷氨酸脫羧是高效生產(chǎn)γ-氨基丁酸的重要途徑之一,E.coliB中能表達(dá)L-谷氨酸脫羧酶(GadB),因此可用E.coliB發(fā)酵生產(chǎn)γ-氨基丁酸,該過程中L-谷氨酸鈉的作用不是供能,B項(xiàng)錯(cuò)誤;E.coliA中沒有L-谷氨酸脫羧酶基因(GadB),不能降解L-谷氨酸,而E.coliB中含有該酶的基因,能高效生產(chǎn)γ-氨基丁酸,C項(xiàng)錯(cuò)誤;圖中質(zhì)粒上含有NcoⅠ和KpnⅠ的酶切位點(diǎn),因而不可以用其他酶替代NcoⅠ和KpnⅠ構(gòu)建重組質(zhì)粒,D項(xiàng)錯(cuò)誤。1234567考點(diǎn)二

蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用3.(2024·重慶聯(lián)考模擬)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(cuò)誤的是(

)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A1234567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項(xiàng)錯(cuò)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,也需要限制酶、DNA連接酶和載體等工具,B、C兩項(xiàng)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(jì)建立蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)的三維模型,D項(xiàng)正確。12345674.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(cuò)誤的是(

)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(shí)先將N1與底物充分混合,再置于高溫環(huán)境D1234567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項(xiàng)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項(xiàng)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項(xiàng)正確;檢測N1的活性時(shí),應(yīng)先分別將N1和底物置于高溫環(huán)境中,再將N1與底物充分混合,D項(xiàng)錯(cuò)誤。12345675.(9分)(2022·湖南卷)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

,物質(zhì)b是

。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

。

(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的常用方法有

、

和利用PCR技術(shù)擴(kuò)增。PCR技術(shù)遵循的基本原理是

。

多肽鏈mRNA密碼子的簡并化學(xué)合成法從基因文庫中獲取DNA雙鏈復(fù)制1234567(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

(填“種類”或“含量”)有關(guān),導(dǎo)致其活性不同的原因是______________________________________________________

。

種類提取的水蛭蛋白的酶解時(shí)間和處理的酶的種類不同,導(dǎo)致水蛭蛋白空間結(jié)構(gòu)有不同程度破壞1234567(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(jì)思路:

。

取三支試管,分別放入等量的蛋白質(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,再分別加入等量的同一動物的新鮮血液,靜置一段時(shí)間后,觀察三支試管中血液凝集情況1234567解析

(1)根據(jù)蛋白質(zhì)工程的原理可知,物質(zhì)a是多肽鏈,物質(zhì)b是mRNA,由于密碼子的簡并,密碼子不同,合成的蛋白質(zhì)空間構(gòu)象也可能相同。(2)基因工程中獲取目的基因的方法有PCR技術(shù)擴(kuò)增、化學(xué)合成法、cDNA法以及從基因文庫中獲取等。PCR技術(shù)的原理是DNA雙鏈復(fù)制。(3)根據(jù)圖解可以看出,兩種肽的含量差異不大,因此主要是種類的差異。導(dǎo)致兩種酶解產(chǎn)物抗凝血活性不同的原因可能是提取的水蛭蛋白的酶解時(shí)間和處理的酶的種類不同,導(dǎo)致水蛭蛋白空間結(jié)構(gòu)有不同程度破壞。(4)取三支試管,分別放入等量的蛋白質(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,再分別加入等量的同一動物的新鮮血液,靜置一段時(shí)間后,觀察三支試管中血液凝集情況。1234567關(guān)鍵能力提升練6.(2025·四川成都開學(xué)模擬)干擾素是動物體內(nèi)合成的一種糖蛋白,體外很難保存。如將干擾素分子的一個(gè)半胱氨酸改造成絲氨酸,體外-70℃下可以保存半年。下圖是利用蛋白質(zhì)工程設(shè)計(jì)生產(chǎn)干擾素的流程圖,有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(

)A.干擾素是具有干擾病毒復(fù)制作用的糖蛋白,被廣泛應(yīng)用于治療病毒感染性疾病B.蛋白質(zhì)工程是改造現(xiàn)有蛋白質(zhì)或制造新的蛋白質(zhì),以滿足人類的需求C.將新的干擾素基因插入啟動子和終止子之間是其成功表達(dá)的條件之一D.新的干擾素基因在大腸桿菌體內(nèi)正常表達(dá)即可得到預(yù)期的新的干擾素1234567答案

D

解析

干擾素是一種具有干擾病毒復(fù)制作用的糖蛋白,在臨床上被廣泛用于治療病毒感染性疾病,A項(xiàng)正確;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,B項(xiàng)正確;啟動子是RNA聚合酶識別和結(jié)合的位點(diǎn),從而驅(qū)動轉(zhuǎn)錄,而終止子提供轉(zhuǎn)錄終止的信號,因此將新的干擾素基因插入啟動子和終止子之間是其成功表達(dá)的條件之一,C項(xiàng)正確;動物體內(nèi)有高爾基體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)對蛋白質(zhì)進(jìn)行加工,但是大腸桿菌屬于原核生物,沒有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體,不能對蛋白質(zhì)進(jìn)行加工,能產(chǎn)生沒有活性的干擾素,D項(xiàng)錯(cuò)誤。123456712345677.(13分)(2024·河北卷)新城疫病毒可引起家禽急性敗血性傳染病,我國科學(xué)家將該病毒相關(guān)基因改造為r2HN,使其在水稻胚乳特異表達(dá),制備獲得r2HN疫苗,并對其免疫效果進(jìn)行了檢測?；卮鹣铝袉栴}。(1)實(shí)驗(yàn)所用載體的部分結(jié)構(gòu)及其限制酶識別位點(diǎn)如圖1所示。其中GtP為啟動子,若使r2HN僅在水稻胚乳表達(dá),GtP應(yīng)為

啟動子。Nos為終止子,其作用為

。r2HN基因內(nèi)部不含載體的限制酶識別位點(diǎn)。因此,可選擇限制酶

和

對r2HN基因與載體進(jìn)行酶切,用于表達(dá)載體的構(gòu)建。

圖1水稻胚乳中特異表達(dá)的基因的

終止轉(zhuǎn)錄過程HindⅢ

EcoRⅠ

1234567(2)利用

方法將r2HN基因?qū)胨居鷤M織。為檢測r2HN表達(dá)情況,可通過PCR技術(shù)檢測

,通過

技術(shù)檢測是否翻譯出r2HN蛋白。

(3)獲得轉(zhuǎn)基因植株后,通常選擇單一位點(diǎn)插入目的基因的植株進(jìn)行研究。此類植株自交一代后,r2HN純合子植株的占比為

。選擇純合子進(jìn)行后續(xù)研究的原因是

。

農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化

r2HN基因是否轉(zhuǎn)錄出了Mrna抗原—抗體雜交

1/4遺傳性狀穩(wěn)定

1234567(4)制備r2HN疫苗后,為研究其免疫效果,對實(shí)驗(yàn)組雞進(jìn)行接種,對照組注射疫苗溶劑。檢測兩組雞體內(nèi)抗新城疫病毒抗體水平和特異應(yīng)答的CD8+T細(xì)胞(細(xì)胞毒性T細(xì)胞)水平,結(jié)果如圖2所示。據(jù)此分析,獲得的r2HN疫苗能夠成功激活雞的

免疫和

免疫。

圖2(5)利用水稻作為生物反應(yīng)器生產(chǎn)r2HN疫苗的優(yōu)點(diǎn)是

。(答出兩點(diǎn)即可)

體液

細(xì)胞

成本低、生物安全性較高、提取和處理目標(biāo)產(chǎn)物容易(答出兩點(diǎn)即可)1234567解析

(1)由題意可知,若使r2HN基因僅在水稻胚乳表達(dá),GtP(啟動子)應(yīng)為水稻胚乳中特異表達(dá)的基因的啟動子。Nos為終止子,其作用為終止轉(zhuǎn)錄過程。GtP內(nèi)部含有KpnⅠ的酶切位點(diǎn),用KpnⅠ酶切會破壞啟動子,Nos下游含有SacⅠ的酶切位點(diǎn),用SacⅠ酶切會使目的基因無法插