备考2023年高考生物学二轮复习17 基因工程和蛋白质工程
一、单选题
1．（2021高二上·抚松竞赛）下列关于基因工程的叙述，错误的是（ ）
A．基因工程的原理是染色体变异
B．基因工程可定向改变生物的性状
C．基因工程是在分子水平上进行的设计和施工
D．基因工程可以将外源基因导入到不同种的生物体内
2．（2021高二下·韩城期末）基因革命有望迎来继基因测序之后的第二波热潮——基因编辑，基因编辑技术是指能够让人类对目标基因进行“编辑”，实现特定DNA片段的敲除、加入等的技术。下列相关叙述合理的是（ ）
A．目的基因经过基因编辑后长度增加
B．基因编辑是在细胞水平上进行的一种生物技术
C．在对基因进行“编辑”时，有磷酸二酯键的断裂
D．基因编辑技术安全无风险
3．（2021高二下·咸阳期末）与基因工程相比，细胞工程的特点是（ ）
A．获得目的基因的产物 B．可形成前所未有的新杂交物种
C．产生的变异具有不定向性 D．技术内容相对较少
4．（2021高二下·渭滨期末）美国科学家将萤火虫的荧光素基因转入烟草植物细胞，获得高水平的表达，长成的植株通体光亮。这一研究利用的原理有（ ）
①基因重组 ②染色体变异 ③细胞的全能性 ④中心法则
⑤密码子的通用性 ⑥基因突变
①②③④⑤
A．①③④⑤ B．①③⑤⑥ C．①③④⑥
5．（2022高二下·宁波期末）世界卫生组织5月19日宣布，由中国康希诺生物股份公司研制的新冠疫苗克威莎正式列入“紧急使用清单”。该疫苗为单剂接种的腺病毒载体新冠疫苗，是我国第三款通过世卫组织紧急使用认证的新冠疫苗。下列叙述错误的是（ ）
A．制备克威莎所用的腺病毒是基因工程载体之一
B．克威莎可能对感染过腺病毒的人有效性较低
C．记忆细胞群可杀灭和清除入侵的病原体
D．注射克威莎后马上进行新冠病毒核酸检测会出现假阳性
6．（2021高一下·合肥期末）两位女性研究者因为发现了犀利的基因技术“CRISPR/Cas9基因编辑技术”获得2020年诺贝尔化学奖。该技术利用了存在于细菌中防御系统。在人工设计的条件下，通过sgRNA与基因组靶序列的特异性结合，引导Cas9蛋白“切割”基因组DNA（如图所示）。下列有关叙述错误的是（ ）
A．CRISPR/as9基因编辑和胰岛素基因转录过程中都会形成DNA，RNA，蛋白质的复合物
B．CRISPR/cas9基因编辑复合物中存在A-U和A-T的碱基配对方式
C．sgRNA与基因组靶序列的特异性结合依赖碱基之间的配对现象
D．Cas9蛋白通过断裂氢键“切割”基因组DNA
7．（2021高二下·讷河开学考）下列关于基因工程技术的叙述，正确的是（ ）
A．目的基因和受体细胞均可来自动物、植物或微生物
B．限制性核酸内切酶、DNA连接酶及载体是基因工程中常用的工具酶
C．若检测培育的抗虫棉花是否成功，可用相应的病菌侵染棉花植株
D．载体上的抗生素基因有利于检测目的基因是否插入到受体细胞的染色体上
8．（2023·泉州模拟）像BclⅠ（-T↓GATCA-）、BglⅡ（-A↓GATCT-）、MboⅠ（-↓GATC-）这样，识别序列不同、，但能产生相同的黏性末端的一类限制酶被称为同尾酶。如图表示目的基因及质粒上的酶切位点。选用不同的限制酶对质粒和目的基因进行切割，并用DNA连接酶进行连接。下列分析错误的是（ ）
选项 切割质粒 切割目的基因 结果分析
A BclI和BglⅡ BclI和BglⅡ 形成的重组质粒的碱基排列顺序不一定相同
B BclI和BglⅡ MboI 切割后的质粒不可自我环化，切割后的目的基因可以自我环化
C MboI BclI和BglⅡ 形成的重组质粒可被MboI再次切开，但可能无法被BclI和BglⅡ再次切开
D MboI MboI 切割后的质粒可以自我环化，切割后的目的基因也可以自我环化
A．A B．B C．C D．D
9．（2022高三上·望奎月考）作为基因的运输工具——载体，必须具备的条件之一及理由是（ ）。
A．能够在宿主细胞中稳定地保存下来并大量复制，以便提供大量的目的基因
B．具有多个限制酶切点，以便目的基因的表达
C．具有某些标记基因，以便目的基因能够与其结合
D．它的参与能够使标记基因在宿主细胞中复制并稳定保存
10．（2022高三上·湖南开学考）下图1表示限制酶SpeI、XbaI的识别序列和切割位点，图2表示基因P（960 bp）、基因Q（840 bp）的限制酶SpeI或XbaI的酶切图谱和融合基因，图3表示几种基因经限制酶SpeI或XbaI处理后进行电泳（电泳条带表示特定长度的DNA片段）得到的带谱图，下列相关分析错误的是（ ）
A．基因P经限制酶SpeI处理后进行电泳的结果与图3中的I相同
B．基因Q经限制酶XbaI处理后进行电泳的结果与图3中的II相同
C．融合基因经限制酶SpeI处理后进行电泳的结果与图3中的III相同
D．融合基因经限制酶XbaI处理后进行电泳的结果与图3中的IV相同
11．（【补题】基因工程的应用）W是一种具有特定功能的人体蛋白质。某学习小组利用膀胱生物反应器制备W的过程如下图，下列有关说法不正确的是（ ）
A．步骤①构建的重组表达载体上应有供重组DNA的鉴定和选择的标记基因
B．步骤②可以使用显微注射技术
C．膀胱生物反应器与乳腺生物反应器相比具有不受年龄和性别限制等优点
D．W基因只在转基因动物膀胱细胞中存在并表达
12．（2022高二下·淮南月考）在下列基因工程操作的四个基本步骤中，不需要进行碱基互补配对的步骤是（ ）
A．人工合成目的基因 B．将目的基因导入受体细胞
C．目的基因与运载体结合 D．目的基因的检测和表达
13．（2022高三上·辽宁开学考）如图表示科学家通过基因工程培育抗虫棉时，从苏云金芽孢杆菌中提取抗虫基因“放入”棉花细胞中，与棉花的DNA分子结合起来发挥作用的过程示意图。以下说法正确的是（ ）
A．图中Ⅰ是质粒，步骤①常需用到限制酶和DNA聚合酶
B．图中Ⅱ是含目的基因的重组T质粒，步骤②是将重组质粒导入农杆菌细胞
C．用氯化钙处理棉花受体细胞，有利于含目的基因的重组质粒导入
D．若将目的基因导入四倍体棉花的花粉，通过花粉离体培养获得的转基因抗虫棉一定能稳定遗传
二、多选题
14．（2022高二下·阜宁期中）很多生物工程技术都需要进行“筛选”，下列有关叙述正确的是（ ）
A．制备乳腺生物反应器时，需对移植的胚胎进行性别选择
B．体细胞诱变育种过程中需要筛选诱变处理后的植株，以获得新品种
C．动物细胞融合后要进行筛选，选择出符合要求的细胞进行细胞培养
D．单克隆抗体制备过程中使用选择培养基即可获得能产生特定抗体的杂交瘤细胞
15．（高中生物人教版（2019）选择性必修三3.3 基因工程的应用 同步练习）下列有关动物基因工程的说法，错误的是( )
A．将外源生长激素基因导入动物体内可提高动物生长速度
B．将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，使获得的转基因牛分泌的乳汁中乳糖含量大大降低
C．科学家将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，通过显微注射等方法，导入哺乳动物的体细胞中
D．培育转基因克隆猪器官，采用的方法是在器官供体基因组中导入某种调节因子，以促进抗原决定基因的表达
16．（备考2021年新高考生物二轮复习专题11 变异和进化）基因编辑是指将外源DNA片段导入染色体DNA特定位点或删除基因内部片段，定点改造基因，获得预期的生物体基因序列发生遗传性改变的技术。下图是对某生物B基因进行基因编辑的过程，该过程中用SgRNA指引核酸内切酶Cas9结合到特定的靶位点。下列分析不合理的是( )
A．图中B基因缺失一段核苷酸序列可能导致染色体结构变异
B．图中SgRNA1的碱基序列和SgRNA2碱基序列相同或互补
C．Cas9可识别特定的核苷酸序列使核苷酸间的磷酸二酯键断裂
D．根据上述处理前后生物体的功能变化，可推测B基因的功能
17．（2021高二下·金台期末）下列案例是通过实施蛋白质工程获得的是（ ）
A．在山羊乳腺生物反应器中表达出人α-抗胰蛋白酶
B．对胰岛素进行改造，使其成为速效性药品
C．室温下可保存半年的干扰素的生产
D．含外源生长激素基因的超级小鼠的培育
18．科学家将控制某药物蛋白合成的基因转移到白色来亨鸡胚胎细胞的DNA中，发育后的雌鸡就能产出含该药物蛋白的鸡蛋，在每一只鸡蛋的蛋清中都含有大量的药物蛋白；而且这些鸡蛋孵出的鸡，仍能产出含该药物蛋白的鸡蛋，据此分析（ ）
A．这些鸡是转基因工程的产物
B．这种变异属于可遗传的变异
C．该过程运用了胚胎移植技术
D．该过程产生的蛋白质属于蛋白质工程技术
三、综合题
19．（2022高三上·南京月考） 1965年中国科学家人工合成了具有生物活性的结晶牛胰岛素，摘取了人工合成蛋白质的桂冠。人胰岛素基因表达的最初产物是一条肽链构成的前胰岛素原，经下图1所示的过程形成具生物活性的胰岛素。此后科学家又提出了利用基因工程改造大肠杆菌生产人胰岛素的两种方法：AB法是根据胰岛素A、B两条肽链的氨基酸序列人工合成两种DNA片段，利用工程菌分别合成两条肽链后将其混合自然形成胰岛素；BCA法是利用胰岛B细胞中的mRNA得到胰岛素基因，表达出胰岛素原后再用特定酶切掉C肽段。这两种方法使用同一种质粒作为载体。请据下图分析并回答下列问题：
（1）在人体胰岛B细胞内，图1中前胰岛素原形成具生物活性的胰岛素过程中参与的细胞器有 。
（2）由于密码子具有 ，AB法中人工合成的两种DNA片段均有多种可能的序列。 （填“AB”、“BCA”或“AB和BCA”）法获取的目的基因中不含人胰岛素基因启动子。
（3）图2是利用基因工程生产人胰岛素过程中使用的质粒及目的基因的部分结构。为使目的基因与载体正确连接，在设计PCR引物时可添加限制酶 的识别序列。通过上述方法获得人的胰岛素基因后，需要通过PCR技术进行扩增，已知胰岛素基因左端①处的碱基序列为-CCTTTCAGCTCA-，则其中一种引物设计的序列是5’ 3’。
（4）对重组表达载体进行酶切鉴定，若选择限制酶SalⅠ，最多能获得 种大小不同的DNA片段。
（5）β-半乳糖苷酶可以分解无色的X-gal产生蓝色物质使菌落呈现蓝色，否则菌落为白色。经Ca2+处理的大肠杆菌与重组质粒混合培养一段时间后，采用 法将大肠杆菌接种到添加了 的培养基上筛选出 色的菌落即为工程菌种。
（6）科学家利用蛋白质工程技术，研制出了赖脯胰岛素，与天然胰岛素相比，其皮下注射后易吸收、起效快。获得赖脯胰岛素基因的途径是：从预期的蛋白质功能出发→ →推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列。
20．（2022·天河模拟）一种天然蛋白t-PA能高效降解因血浆纤维蛋白凝聚而成的血栓，是心梗和脑血栓的急救药，但是心梗患者注射大剂量的t-PA会诱发颅内出血。研究证实，将t-PA蛋白第84位的半胱氨酸换成丝氨酸，能显著降低其诱发出血的副作用。据此，先对天然t-PA基因的碱基序列进行改造，然后再采取传统的基因工程方法表达该改造后的基因，可制造出性能优异的改良t-PA蛋白。（注：下图表示相关的目的基因、载体及限制酶。pCLY11为质粒）请回答下列问题：
（1）利用以上技术制造出性能优异的改良t-PA蛋白的过程被称为 工程。
（2）DNA重组技术中所选用的质粒载体应具有以下特征：质粒DNA分子上有复制原点，可以保证质粒在受体细胞中能 ；质粒DNA分子上有 ，便于外源DNA插入；质粒DNA分子上有 ，便于筛选出含质粒载体的宿主细胞。
（3）拟改造t-PA基因，须先获取t-PA基因。若从cDNA文库中获取上t-PA基因，则从CDNA文库中获取的t-PA基因 （填“含有”或“不含”）内含子序列。已知t-PA基因比较小，且碱基序列已经测出，也可以通过 方法获取t-PA基因。已知t-PA第84位的半胱氨酸对应的模板链碱基序列为ACA，丝氨酸的密码子为UCU。则改造后的t-PA基因第84位的丝氨酸对应的模板链碱基序列应设计为 。
（4）若改造后的t-PA基因的粘性末端如上图所示，则需要选用限制酶 和 切割质粒pCLY11，才能保证质粒与t-PA改良基因高效连接。改良基因与质粒pCLY11构建基因表达载体时，需要 酶催化，该酶催化形成 键。
（5）以大肠杆菌作为受体细胞，在含新霉素的培养基中形成菌落的受体细胞并非都是目的菌株，原因是 。这时需选择呈 色的菌落，进一步培养检测和鉴定，以选育出能生产改良t-PA蛋白的工程菌株。
21．（【补题】蛋白质工程及应用）干扰素是动物体内合成的一种蛋白质，可以用于治疗病毒感染和癌症，但体外保存相当困难，如果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，就可在-70℃条件下保存半年，给广大患者带来福音。回答下列问题：
（1）蛋白质的合成是受基因控制的，因此获得能够控制合成“可以保存的干扰素”的基因是生产的关键，依据蛋白质工程原理，设计实验流程，让动物生产“可以保存的干扰素”：
① ；② ；③ ；④ 。
（2）基因工程和蛋白质工程相比较，基因工程在原则上只能生产 的蛋白质，不一定符合 需要。而蛋白质工程是以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过 或 ，对现有蛋白质进行 或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活需要。
（3）蛋白质工程实施的难度很大，原因是蛋白质具有十分复杂的 结构。
22．（【补题】蛋白质工程及应用）口服α—干扰素在慢性乙肝、丙肝及部分肿瘤的治疗中有一定疗效。 下图为科研人员制备能合成干扰素的人参愈伤组织细胞的流程。请回答下列问题：
（1）步骤①中，利用PCR技术扩增干扰素基因时，设计引物序列的主要依据是 。由于DNA复制时，子链只能由5'向3’方向延伸，故可以从下图A，B，C，D四种单链DNA片段中选取 作为引物。
（2）步骤②用到的农杆菌Ti质粒的功能是： 。图示过程涉及的生物工程包括植物基因工程和 ，后者利用了细胞 的原理。
（3）如果将干扰素基因导入哺乳动物的受精卵，早期胚胎培养至 阶段，然后进行胚胎移植，可从转基因动物分泌的乳汁中获得干扰素，人们把这种转基因动物称为 。
（4）干扰素体外保存相当困难，如果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，就可在-70℃条件下保存半年，给广大患者带来福音。对蛋白质进行改造，应该直接对 进行操作来实现对蛋白质的改造。原因是： （答出2点即可）。
23．（【补题】蛋白质工程及应用）PCR技术于1985年诞生，应用十分广泛，几乎包括生物技术的各个方面，例如∶分离与扩增目的基因，基因表达的研究，DNA测序以及基因诊断等。回答下列问题
（1）PCR技术扩增目的基因的前提是 ，以便根据此前提合成引物，引物的作用是 。
（2）RT-PCR是以 mRNA为模板进行的特殊
PCR 技术，过程如图 1，该过程所需要的酶有 和 。
（3）一定浓度范围内，模板浓度与 PCR 产物的浓度呈正比。在 RT-PCR过程中加入 TaugMan探针，原理如图 2 所示，Tag Man探针序列对应待扩增的目的基因的序列，在其5'端连接一个报告荧光基团（R），在其3'端连接一个淬灭荧光基因（Q）），探针完整时，报告荧光基团与淬灭荧光基团位置接近，发射的荧光被淬灭剂吸收，荧光强度很低。PCR 过程中 Tag 酶从5'端切断 Tag Man探针，释放荧光基团。根据荧光强度可对PCR 产物进行定量分析，原理是 。根据 PCR 产物的浓度又可以估算 的浓度，以此代表目的基因在特定组织中的表达量。
（4）利用 PCR 技术，在引物的某个特定位点引入一个或多个不能与目的基因配对的碱基，就可以在目的基因中带来定点突变，据此获得的目的基因再经表达、纯化获得蛋白质，该过程属于 （填工程技术）的范畴。
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】基因工程的原理；基因工程的概述
【解析】【解答】A、基因工程的原理是基因重组，A错误；
B、基因工程可按照人们的意愿定向改变生物的性状，B正确；
C、基因工程是在分子水平上进行的设计和施工，进而实现了对生物性状的定向改造，C正确；
D、基因工程可以将外源基因导入到不同种的生物体内，D正确。
故答案为：A。
【分析】基因工程是指按照人们的愿望，通过转基因等技术，赋予生物新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。从技术操作层面看，由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫作重组DNA技术。基因工程的目的：按照人们的愿望进行严格的设计，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
2．【答案】C
【知识点】基因工程的原理；基因工程的概述
【解析】【解答】A、基因编辑能实现DNA片段的敲除、加入，所以目的基因经过基因编辑后长度可能变短也可能增加，A错误；
B、基因编辑是在DNA分子水平上进行的一种生物技术，B错误；
C、对基因进行“编辑”时，敲除DNA片段和加入DNA片段都需要破坏磷酸二酯键，C正确；
D、基因编辑技术可能产生有害的基因或干扰体内其他基因的表达，可能存在一定风险，D错误。
故答案为：C。
【分析】基因编辑技术能够让人类对目标基因进行“编辑”，实现对特定DNA片段的敲除、加入等，属于基因结构的变异，故属于基因突变。是一种新兴的比较精确的能对生物体基因组特定目标基因进行修饰的一种基因工程技术或过程。基因编辑技术属于基因工程，而对于人体胚胎的操作又涉及胚胎工程，所有对于人体的操作都应经过安全性审查，要符合伦理道德；但用于疾病预防领域的研究又具有进步意义。
3．【答案】B
【知识点】细胞工程的概述；基因工程的概述
【解析】【解答】A、基因工程的目的是获取目的基因的产物，A错误；
B、细胞工程可以通过植物体细胞杂交技术形成新的杂交物种如白菜甘蓝等，B正确；
C、基因工程可以产生定向的变异，细胞工程只是在细胞水平或细胞器水平，按照人们的意愿改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品，也是定向的，C错误；
D、细胞工程的相关技术包括植物细胞工程的植物组织培养技术、植物体细胞杂交技术，动物细胞工程的动物细胞培养技术等，基因工程的相关技术即转基因技术，细胞工程的技术内容相对较多，D错误。
故答案为：B。
【分析】细胞工程与基因工程的比较：
细胞工程 基因工程
操作水平 细胞或细胞器水平 DNA 分子水平
不同点 技术方法 植物组织培养、植物体细胞杂交，动物细胞培养、动物细胞融合、单克隆扰体的制备 体外对基因＂剪切和“拼接”等方法
实施目的 培育新品种，以及获得细胞代谢产物 改良生物品种，获得人类需要的基因产物
相同点 两者都可以定向改变生物体内的遗传物质，从而使人们获得基因产的或生物新品种，在育种上都能打破物种间的界限
4．【答案】B
【知识点】中心法则及其发展；植物组织培养的过程；遗传信息的翻译；基因工程的原理
【解析】【解答】①②⑥将萤火虫的荧光素基因转入烟草植物细胞中需要采用基因工程技术，该技术的原理是基因重组，①正确，②错误，⑥错误；③转基因受体细胞可以发育成转基因植株，这是利用了细胞的全能性，③正确；④目的基因在受体细胞中可以复制和表达，即遵循中心法则，④正确； ⑤萤光素基因转入烟草植物细胞后能成功表达，说明萤火虫与烟草植物共用一套遗传密码，即密码子的通用性，⑤正确；
故答案为：B。
【分析】1、基因工程又叫DNA重组技术，是指按照人们的意愿，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品，基因工程技术的原理是基因重组．
2、细胞的全能性：细胞经分裂分化后，仍具有产生完整有机体或分化成去其他各种细胞的潜能和特性。 植物组织培养说明植物细胞具有全能性，动物克隆说明动物细胞可具有全能性。
3、导入受体细胞的基因之所以能成功表达，是因为地球上所有生物共用一套遗传密码子，
5．【答案】C
【知识点】基因工程的基本工具简介；细胞免疫；体液免疫
【解析】【解答】A、制备克威莎的过程，是将目的基因与腺病毒连接在一起，以腺病毒作为载体，即腺病毒作为基因工程载体之一，A正确；
B、感染过腺病毒的人群会产生相应抗体，使以腺病毒作为载体的克威莎疫苗有效性降低，B正确；
C、记忆细胞群会在二次免疫的时候增殖分化成效应细胞群，但不具有杀死和清除入侵的病原体的功能，C错误；
D、注射克威莎疫苗会导致机体产生一定的抗体存在于血液中，所以马上做核酸检测会出现假阳性，D正确；
故答案为：C。
【分析】1、基因工程的基本工具——载体：能在受体细胞中复制并稳定保存；具有一个至多个限制酶切割位点；具有标记基因，能携带外源DNA片段进入受体细胞。 常用的运载体有质粒、噬菌体的衍生物、动植物病毒。
2、体液免疫和细胞免疫：
6．【答案】D
【知识点】碱基互补配对原则；遗传信息的转录；基因工程的基本工具简介
【解析】【解答】A、由题干信息“通过sgRNA与基因组靶序列的特异性结合，引导Cas9蛋白“切割”基因组DNA”和图中显示可以看出形成了DNA，RNA，蛋白质的复合物；胰岛素基因转录过程中以DNA为模板，结合RNA聚合酶（蛋白质），转录出RNA单链，后脱离，故也会形成DNA，RNA，蛋白质的复合物，A正确；
B、由于sgRNA与基因组靶序列的特异性结合，故存在A-U和A-T的碱基配对方式，B正确；
C、依赖碱基之间的互补配对，sgRNA与基因组靶序列的特异性结合，C正确；
D、Cas9蛋白通过断裂磷酸二酯键“切割”基因组DNA，D错误。
故答案为：D。
【分析】1、转录：
（1）场所：主要是细胞核。
（2）条件：模板是DNA的一条链，原料是四种核糖核苷酸，需要ATP和RNA聚合酶。
（3）过程：
2、限制性内切核酸酶作用：识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开。
7．【答案】A
【知识点】基因工程的应用；基因工程的基本工具简介；基因工程的基本操作程序
【解析】【解答】A、基因工程的目的基因可以来源于动物、植物和微生物，受体细胞也可以是动物、植物和微生物，A正确；
B、基因工程的工具有限制酶、DNA连接酶和运载体，其中限制酶和DNA连接酶是两类常用的工具酶，B错误；
C、若检测培育的抗虫棉花是否成功，可用棉铃虫取食棉花植株，C错误；
D、载体上的抗性基因有利于检测目的基因是否导入重组细胞，但不能检测目的基因是否插入到受体细胞的染色体上，D错误。
故答案为：A。
【分析】（1）基因工程中的目的基因的来源是广泛的， 受体细胞也是根据实际需要来选取的，构建目的基因的载体中用到工具有载体、限制性内切酶和DNA连接酶；目的基因导入受体细胞后，还需要进行检测目的基因是否表达。
（2）常用的检测目的基因是否表达的方法：
分子水平的检测：通过PCR等技术检测受体生物的染色体DNA上是否插入目的基因或检测目的基因是否转录出了mRNA；利用抗原-抗体杂交，检测目的基因是否翻译成相关蛋白质。
生物学水平的鉴定：检测目的基因是否赋予转基因生物相应的特性以及该特性的程度。
8．【答案】B
【知识点】基因工程的基本工具（详细）
【解析】【解答】A、切割质粒和切割目的基因用均用BclⅠ和BglⅡ，由于两种酶切割后产生的黏性末端相同，形成的重组质粒时目的基因可能反向连接，形成的碱基排列顺序不一定相同，A正确；
B、切割质粒用BclⅠ和BglⅡ，切割后产生的黏性末端相同，切割后的质粒可能自我环化；切割目的基因用MboⅠ，切割后产生黏性末端，切割后的目的基因可以自我环化，B错误；
C、切割质粒用MboⅠ，产生黏性末端，切割目的基因用BclⅠ和BglⅡ，产生黏性末端，形成的重组质粒中原来的BclⅠ和BglⅡ的切割位点的序列发生改变，不能再被这两种酶切割，但不影响MboⅠ的作用，C正确；
D、切割质粒用MboⅠ，切割目的基因用MboⅠ，产生的均为黏末端，切割后的质粒可自我环化，切割后的目的基因也可以自我环化，D正确。
故答案为：B。
【分析】DNA重组技术至少需要三种工具：限制性内切核酸酶（限制酶）、DNA连接酶、载体。
1、限制性内切核酸酶是基因工程的“分子手术刀”。
（1）来源：主要从原核生物中分离纯化出来。
（2）特异性：能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断裂。
（3）结果：形成黏性末端或平末端。
2、DNA连接酶是基因工程的“分子缝合针”。DNA连接酶：连接的是两个核苷酸之间的磷酸二酯键。DNA连接酶根据酶的来源不同分为两类：E．coliDNA连接酶、T4DNA连接酶．这二者都能连接黏性末端，此外T4DNA连接酶还可以连接平末端，但连接平末端时的效率比较低。
3、基因进入受体细胞的载体是基因工程的“分子运输车”。常用的载体：质粒、噬菌体的衍生物、动植物病毒。
9．【答案】A
【知识点】基因工程的基本工具（详细）
【解析】【解答】A、作为运载体必须具备的条件是之一是在宿主细胞中进行自我复制，或整合到染色体DNA上，随染色体DNA进行同步复制，即能在宿主细胞中稳定保存并大量复制，以便提供大量的目的基因，A正确；
B、具有一个至多个限制酶切点，是为了使外源DNA片段（目的基因）插入其中，B错误；
C、标记基因是为了便于重组DNA的鉴定和选择，C错误；
D、它的参与能够使目的基因在宿主细胞中复制并稳定保存，D错误。
故答案为：A。
【分析】“分子运输车”—载体具备的条件：①能在受体细胞中复制并稳定保存。②具有一至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。③具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。
10．【答案】C
【知识点】基因工程的基本工具（详细）
【解析】【解答】A、由题意可知基因P长度为960bp，图3结果I的两个条带总长度为960bp，是基因P的酶切、电泳结果，A正确；
B、基因Q长度为840bp，图3结果II的两个条带总长度为840bp，是基因Q的酶切、电泳结果，B正确；
CD、黏性末端连接后的序列为—ACTAGA—，融合基因不能被限制酶SpeI或XbaI识别和切断，因此经限制酶SpeI或经限制酶XbaI处理，电泳的结果都与题图3中的IV相同，C错误，D正确。
故答案为：C。
【分析】限制性内切核酸酶：
（1）作用：识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开。
（2）结果：在识别序列的中心轴线两侧切开产生黏性末端；在识别序列的中心轴线处切开产生平末端。
11．【答案】D
【知识点】基因工程的应用；基因工程的基本操作程序
【解析】【解答】A、标记基因是一种已知功能或已知序列的基因，能够起着特异性标记的作用，表达载体上应该有标记基因，以便于后期重组载体的筛选，A正确；
B、步骤②是将重组载体导入到受精卵，显微注射技术常用于导入到动物细胞和植物的原生质体，B正确；
C、膀胱生物反应器要求性别是雌性、年龄适宜，膀胱生物反应器没有这些要求，C正确；
D、W基因导入到受精卵中，在所有体细胞中都有，只在转基因动物膀胱细胞中表达，D错误。
故答案为：D。
【分析】（1）基因工程中作为运载体需要具备的条件：稳定存在并能自我复制或整合到受体DNA上；有一个至多个限制酶切割点；具有特殊的标记基因；无毒害作用。
（2）将目的基因导入受体细胞的方法：
生物种类 植物细胞 动物细胞 微生物细胞
常用方法 农杆菌转化法 显微注射技术 钙离子处理法
受体细胞 体细胞 受精卵 原核生物
（3）转基因生物的乳腺（乳腺生物反应器）的基因药物最理想的表达场所。优点：产量高；质量好；成本低；易提取。
12．【答案】B
【知识点】基因工程的基本操作程序；基因工程的操作程序（详细）
【解析】【解答】A、人工合成目的基因的方法是逆转录法，需要进行碱基互补配对，A不符合题意；
B、将目的基因导入受体细胞时，不进行碱基互补配对，B符合题意；
C、目的基因与运载体结合时，进行碱基互补配对，C不符合题意；
D、检测目的基因时需要用到基因探针，进行碱基互补配对；基因表达包括转录和翻译过程，都要进行碱基互补培养，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】基因工程的操作程序：
1、目的基因的筛选与获取：利用PCR获取和扩增目的基因：（1）变性：当温度上升到90℃以上时。双链DNA解聚为单链。（2）复性：当温度下降到50℃左右时。两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合。（3）延伸：72℃左右时，耐高温的DNA聚合酶活性高。可使DNA新链由5'端向3'端延伸。
2、基因表达载体的构建： 基因表达载体的组成有目的基因、复制原点、启动子、终止子和标记基因。
3、将目的基因导入受体细胞
4、目的基因的检测与鉴定：（1）分子水平：DNA分子杂交技术检测受体细胞染色体DNA是否插入目的基因，也可检测目的基因是否转录出mRNA。抗原抗体杂交法检测目的基因是否表达出蛋白质。（2）个体生物学水平鉴定。
13．【答案】B
【知识点】基因工程的操作程序（详细）
【解析】【解答】A、题图中Ⅰ为质粒，步骤①为基因表达载体的构建，常需用到限制酶和DNA连接酶，A错误；
B、图中Ⅱ是含目的基因的重组Ti质粒，步骤②是将重组质粒导入农杆菌细胞，B正确；
C、将目的基因导入棉花细胞的方法是农杆菌转化法，用氯化钙处理是将目的基因导入微生物细胞前的操作手段，C错误；
D、若将目的基因导入四倍体棉花（设为AAaa）的花粉，通过花粉（类型有AA、Aa、aa）离体培养获得的转基因抗虫棉不一定能稳定遗传，如Aa，D错误。
故答案为：B。
【分析】基因工程技术的基本步骤︰（1）目的基因的获取︰方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。（2）基因表达载体的构建︰是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。构建基因表达载体的目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在，可以遗传给下一代，使目的基因能够表达和发挥作用。启动子的本质是DNA片段，其为RNA聚合酶识别和结合的位点。( 3 )将目的基因导入受体细胞∶根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。（4）目的基因的检测与鉴定∶分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因--DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术。个体水平上的鉴定︰抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。
14．【答案】A,B,C
【知识点】基因工程的应用；单克隆抗体的制备过程；植物细胞工程的应用
【解析】【解答】A、乳腺生物反应器，要求个体为雌性，因此要选择雌性的胚胎，需对移植的胚胎进行性别选择，A正确；
B、突变具有多方向性，因此需要对诱变处理后的植株进行筛选，以获得新品种，B正确；
C、动物细胞融合后会得到未融合细胞和多种融合细胞，需筛选出杂种细胞进行细胞培养，C正确；
D、单克隆抗体制备过程中进行了两次筛选，一次筛选是使用选择培养基筛选出杂交瘤细胞；另一次筛选是进行抗体阳性检测以筛选出能产生特异性抗体的杂交瘤细胞，D错误。
故答案为：ABC。
【分析】很多生物工程技术都需要进行“筛选”，如基因工程中需根据标记基因等筛选出含有重组DNA的受体细胞；由于基因突变具有多害少利性，诱变育种过程中需要筛选诱变处理后的植株；单克隆抗体制备过程中进行了两次筛选（一次是使用选择培养基筛选出杂交瘤细胞；另一次是进行抗体阳性检测以筛选出能产生特异性抗体的杂交瘤细胞）。
15．【答案】C,D
【知识点】基因工程的应用
【解析】【解答】外源生长激素基因在转基因动物体内表达可促进该动物生长，A项正确；将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，肠乳糖酶基因表达产物是乳糖酶，可分解乳糖，使乳汁中的乳糖含量降低，B项正确；将目的基因导入动物细胞采用最多的方法是显微注射法，若用转基因动物生产药物，科学家通常将药物蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，导入哺乳动物的受精卵中，C项错误；利用基因工程方法对转基因动物的器官进行改造，采用的方法是在器官供体的基因组中导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，再结合克隆技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆动物器官，D项错误。
【分析】 1、 将相应的目的基因转入动物体内，可以改善动物的品质，获取需要的性状。
2、将目的基因导入动物细胞：最常用的方法是显微注射技术。此方法的受体细胞多是受精卵，主要原因是①受精卵是生物发育的起点，生物体每个细胞将获得受精卵的遗传物质，可以转化成功；②受精卵比较大，易于实验操作。
16．【答案】A,B
【知识点】基因突变的特点及意义；基因工程的应用；基因工程的基本操作程序
【解析】【解答】析图中B基因缺失一段核苷酸序列可能导致基因突变，A项错误；图中SgRNA1的碱基序列和SgRNA2碱基序列，结合的是不同的DNA区段，故一般情况下二者既不相同也不互补，B项错误；核酸内切酶Cas9可识别特定的核苷酸序列，并从特定的位点切割磷酸二酯键，C项正确；通过破坏B基因前后生物体的功能变化，可推测B基因的功能，D项正确。
【分析】基因突变是指DNA分子中发生碱基对的增添、缺失和替换，而引起的基因结构的改变；染色体结构变异可分为缺失、重复、倒位、易位四种类型。DNA分子上若干基因的缺失属于染色体变异；DNA分子上若干碱基对的缺失，属于基因突变。基因突变属于分子水平的变化，光学显微镜下观察不到；染色体变异属于亚细胞水平的变化，光学显微镜下可以观察到。据此答题。
17．【答案】B,C
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】A、山羊表达出α-抗胰蛋白酶是将该酶对应基因整合到山羊体内进行生产，属于基因工程技术，A不符合题意；
B、对胰岛素进行改造，使其成为速效性药品，改造后的蛋白质不是自然界中原有的蛋白质，该技术属于蛋白质工程，B符合题意；
C、室温下可保存的干扰素是通过蛋白质工程生产的，C符合题意；
D、将外源生长激素基因导入小鼠体内培育超级小鼠，属于基因工程技术，D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】1、 基因工程的实质：将一种生物的基因转移到另一种生物体内，后者可以产生它本不能产生的蛋白质，进而表现出新的性状。
2、蛋白质工程的基本原理：
（1）基础：蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系。
（2）手段：通过改造或合成基因。
（3）目的：改造或制造满足人类生产和生活需求的蛋白质。
18．【答案】A,B
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】A、由题意可知，这些鸡是基因工程的产物，A正确；
B、可遗传变异包括基因突变、基因重组和染色体变异，另外“这些蛋再孵出的鸡仍能产出含该药物蛋白的蛋”，说明这种变异是可以遗传的变异，B正确；
C、鸡是卵生动物，不需要进行胚胎移植，C错误；
D、蛋白质工程是指以蛋白质分子结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活需求．而该题的意思是生产原来就能生产的蛋白质，属于基因工程，D错误．
故选：AB．
【分析】采用基因工程技术，将一段控制某药物蛋白合成的基因转移到白色来亨鸡胚胎细胞的DNA中，发育后的雌鸡就能产出含该药物蛋白的鸡蛋，在每一只鸡蛋的蛋清中都含有大量的药物蛋白；这些鸡蛋孵出的鸡，仍能产出含该药物蛋白的鸡蛋，说明这种变异是可以遗传的．
19．【答案】（1）内质网、高尔基体和线粒体
（2）简并性；AB和BCA
（3）XhoⅠ和MunⅠ；-CTCGAGCCTTTCAGCTCA-
（4）7
（5）稀释涂布平板；氨苄青霉素和X-gal；白色
（6）设计预期的蛋白质结构
【知识点】细胞器之间的协调配合；PCR技术的基本操作和应用；蛋白质工程；遗传信息的翻译；基因工程的基本操作程序
【解析】【解答】（1）胰岛素属于分泌蛋白，胰岛素原形成具生物活性的胰岛素过程中参与的细胞器有内质网、高尔基体和线粒体。
（2）密码子具有简并性，胰岛素基因存在于所有细胞中，但只能在胰岛B细胞中表达，结合题意“BCA法是利用人体某细胞中的mRNA得到胰岛素基因，表达出胰岛素原后再用特定酶切掉C肽段”可知，BCA法是从人体胰岛B细胞中获取mRNA；在基因的结构中，启动子在非编码区，是不会被转录和翻译的，根据题干信息“AB法是根据胰岛素A、B两条肽链的氨基酸序列人工合成两种DNA片段，利用工程菌分别合成两条肽链后将其混合自然形成胰岛素；BCA法是利用胰岛B细胞中的mRNA得到胰岛素基因，表达出胰岛素原后再用特定酶切掉C肽段”，故由AB法中的“胰岛素A、B两条肽链的氨基酸序列”，和BCA法中的“胰岛B细胞中的mRNA”得到的目的基因中均不含人胰岛素基因启动子。
（3）根据图2，对于目的基因，SalI和NheI的作用位点在目的基因的中间，会破坏目的基因，则在引物设计时不能选用这两种限制酶，那么只能在XhoI和MunI和EcoRI中选择；同时质粒上EcoRI的其中一个作用位点是在标记基因上，所以只能选择XhoI和MunI两种限制酶，则需要在设计PCR引物时可添加限制酶XhoI和MunI的识别序列。已知胰岛素基因左端①处的碱基序列为-CCTTTCAGCTCA-，在设计PCR引物时需要添加限制酶XhoI和MunI的识别序列，根据两种酶在质粒上的位置上可知，XhoI的识别序列需要添加在目的基因左侧、MunI的识别序列需要添加在目的基因右侧，已知胰岛素基因左端①处的碱基序列为-CCTTTCAGCTCA-，由于DNA合成时，新链的延伸方向是：5'→3'，即其中一种引物与模板链3'端（①处互补的位置）碱基互补配对，同时该引物序列需要包含XhoI的识别序列，所以其中一种引物设计的序列是5'CTCGAGCCTTTCAGCTCA3'。
（4）对重组表达载体进行酶切鉴定，由（3）可知用限制酶XhoI和MunI来构建重组表达载体，根据图2可知，目的基因中含有2个SalⅠ的识别位点，质粒中的SalⅠ的识别位点不会被目的基因破坏，则重组表达载体中一共含有3个SalⅠ的识别位点，故答案为：限制酶SalⅠ来酶切重组表达载体，最多可以获得3种大小不同的DNA片段。
（5）常见的微生物接种方法为稀释涂布平板法和平板划线法，其中常用的是稀释涂布平板法，获得的菌落能均匀分布；由于重组质粒中含有氨苄青霉素抗性基因，成功导入重组质粒的大肠杆菌可以在含有氨苄青霉素的培养基上存活下来，而未导入的则会死亡，将目的基因导入微生物细胞常用的方法是钙离子处理法，使其处于感受态；目的基因的插入的位置是在lacZ基因中，会破坏lacZ基因的结构，不能产生β-半乳糖苷酶，根据题干信息“β-半乳糖苷酶可以分解无色的X-gal产生蓝色物质”，故目的基因的插入破坏了lacZ基因的结构，使其不能正常表达产生β-半乳糖苷酶，底物X-gal不会被分解，所以筛选导入重组质粒的大肠杆菌时，在添加了氨苄青霉素和X-gal的培养基上应选择白色的菌落。
（6）蛋白质工程的途径：从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列。
【分析】1、分泌蛋白的合成与分泌过程：附着在内质网上的核糖体合成多肽链→多肽链转移到核糖体附着的内质网进行粗加工→内质网通过“出芽”形成囊泡→囊泡包裹着蛋白质运输到高尔基体进行再加工形成成熟的蛋白质→高尔基体通过“出芽”形成囊泡→囊泡包裹着蛋白质运输细胞膜，通过胞吐的方式分泌蛋白质，整个过程还需要线粒体提供能量。
2、基因工程技术的基本步骤：
（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。
（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体是载体的一种，除目的基因、标记基因外，它还必须有启动子、终止子等。
（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。
（4）目的基因的检测与鉴定：分子水平上的检测有：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因—DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA一分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质—抗原抗体杂交技术；个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。
20．【答案】（1）蛋白质
（2）自我复制；一至多个限制酶切位点；有标记基因（某种抗生素抗性基因）
（3）不含；化学合成（人工合成）；AGA
（4）XmaⅠ；BelⅡ；DNA连接；磷酸二酯
（5）导入未连目的基因的质粒的大肠杆菌也可以在这种培养基上生长；白
【知识点】蛋白质工程；基因工程的基本工具（详细）；基因工程的操作程序（详细）
【解析】【解答】(1)蛋白质工程是指以蛋白质的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行基因改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需要，其核心是基因工程。以上技术制造出性能优异的改良t-PA蛋白，属于蛋白质工程。
(2)复制原点可以保证质粒在受体细胞中能自我复制，从而得到大量的目的基因；质粒DNA分子有上一至多个限制酶切位点，可以切割得到不同的粘性末端，便于外源DNA插入；质粒DNA分子上有标记基因，标记基因有利于筛选目的基因，检测标记基因的有无可作为转化是否成功的标志之一。
(3)mRNA逆转录得到cDNA，mRNA中内含子对应的序列已经被剪切掉，因此cDNA文库中获取的t-PA基因不含内含子序列；如果基因的序列已知，可以用化学合成仪即化学合成方法合成t-PA基因；将t-PA蛋白第84位的半胱氨酸换成丝氨酸，丝氨酸的密码子为UCU，根据碱基互补配对原则，改造后的t-PA基因第84位的丝氨酸对应的模板链碱基序列应设计为AGA。
(4)根据碱基互补配对原则，t-PA基因的左端粘性末端为CCGG-，为XmaⅠ酶切得到，t-PA基因的右端粘性末端为GATC-，为BelⅡ酶切得到，质粒需要用相同的酶进行酶切以得到与目的基因相同的粘性末端，因此质粒需选用限制酶XmaⅠ和BelⅡ切割质粒pCLY11；改良基因与质粒pCLY11构建基因表达载体时，需要用DNA连接酶对粘性末端进行连接，形成磷酸二酯键。
(5)导入未连目的基因的质粒的大肠杆菌也可以在含新霉素的培养基中生长，因此并非都是目的菌株（含有目的基因的大肠杆菌）；结合重组质粒示意图可知，mLacZ基因中插入了目的基因，含有重组质粒的大肠杆菌呈白色菌落，因此这时需选择呈白色的菌落，进一步培养检测和鉴定。
【分析】1、蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：根据中心法则逆推以确定目的基因的碱基序列：预期蛋白质功能→设计预期蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
2、载体具备的条件：①能在受体细胞中复制并稳定保存。②具有一至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。③具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。
3、“分子手术刀”-限制性核酸内切酶（限制酶） （1）来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。
（2）功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，因此具有专一性。
（3）结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端和平末端。
4、“分子缝合针”-DNA连接酶 （1）两种DNA连接酶（E.coliDNA连接酶和TDNA连接酶）的比较：①相同点：都缝合磷酸二酯键。②区别：E.coliDNA连接酶来源于大肠杆菌，只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来；而TDNA连接酶来源于T噬菌体，可用于连接粘性末端和平末端，但连接效率较低。
（2）与DNA聚合酶作用的异同：DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键。
5、基因工程技术的基本步骤︰（1）目的基因的获取︰方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。（2）基因表达载体的构建︰是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。构建基因表达载体的目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在，可以遗传给下一代，使目的基因能够表达和发挥作用。启动子的本质是DNA片段，其为RNA聚合酶识别和结合的位点。( 3 )将目的基因导入受体细胞∶根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。（4）目的基因的检测与鉴定∶分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因—DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA—分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质—抗原-抗体杂交技术。个体水平上的鉴定︰抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。
21．【答案】（1）预期蛋白质的功能；蛋白质三维结构；应有的氨基酸序列；相应的脱氧核苷酸序列（基因）
（2）自然界已存在；人类生产和生活；基因修饰；基因合成；改造
（3）空间或高级
【知识点】蛋白质工程；基因工程的概述
【解析】【解答】(1)由蛋白质工程的基本途径可知图中的①为预期蛋白质的功能；②为设计蛋白质的三维结构；③为推测应有的氨基酸序列，④为找到相应的脱氧核苷酸序列。
(2)基因工程和蛋白质工程相比较，基因工程将一种生物已有的基因转移到另一种生物中，在原则上只能生产自然界中存在的蛋白质，且不一定符合人类生产生活 需要。而蛋白质工程是以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因的修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活需要。蛋白质工程实质上也是对基因进行操作，因而蛋白质工程又被称为“第二代基因工程”。
(3)蛋白质工程实施的难度很大，原因是蛋白质具有十分复杂的空间结构，而且蛋白质的功能也具有多样性。
【分析】1、蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：根据中心法则逆推以确定目的基因的碱基序列：预期蛋白质功能→设计预期蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
2、基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，而蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。
22．【答案】（1）干扰素基因两端的部分核苷酸序列；B、C
（2）将目的基因整合到受体细胞染色体DNA上；植物细胞工程；增殖
（3）桑椹胚或囊胚；乳房生物反应器（或乳腺生物反应器）
（4）基因；①蛋白质都是由基因编码的，改造了基因也就是对蛋白质进行了改造，而且改造过的蛋白质可以通过改造过的基因遗传下去。②对基因进行改造比对蛋白质直接进行改造要容易操作，难度要小得多
【知识点】蛋白质工程；基因工程的操作程序（详细）
【解析】【解答】(1)步骤①中，利用PCR技术扩增干扰素基因时，设计引物序列的主要依据是干扰素基因两端的部分核苷酸序列。
因DNA复制时，子链总是从5向3方向延伸，子链与模板链反向平行，所以利用PCR技术扩增干扰素基因时，可以从图2的A，B，C，D四种单链DNA片段中选取B和C片段作为引物。
(2)迄今约80%的转基因植物都是利用农杆菌转化法，因为农杆菌的Ti质粒上的T-DNA，可将目的基因整合到受体细胞染色体DNA上。
分析题图可知，图示过程涉及的生物工程包括植物基因工程和植物细胞工程，后者利用了细胞增殖的原理。
(3)通过基因工程得到的受精卵要在体外进行早期胚胎培养，一般培养至桑椹胚或囊胚阶段进行胚胎移植。转基因动物发育成熟后，可从转基因动物分泌的乳汁中获干扰素，人们把这种转基因生物称为乳房生物反应器，也叫乳腺生物反应器。
(4)因为①蛋白质都是由基因编码的，改造了基因也就是对蛋白质进行了改造，而且改造过的蛋白质可以通过改造过的基因遗传下去；②对基因进行改造比对蛋白质直接进行改造要容易操作，难度要小得多，所以对天然蛋白质进行改造，应该通过对基因的操作来实现。
【分析】1、基因工程技术的基本步骤︰
（1）目的基因的获取︰方法有从基因文库中获取（基因组文库包含某种生物所有的基因，部分基因文库包含某种生物的部分基因，如：CDNA文库）、利用PCR技术扩增和人工合成。
（2）基因表达载体的构建︰基因表达载体的构建：①过程：用同一种限制酶切割目的基因和运载体，再用DNA连接酶将目的基因和运载体连接形成重组DNA分子。②目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在并且可以遗传给下一代并表达和发挥作用。③基因表达载体的组成：目的基因+启动子+终止子+标记基因。a、启动子在基因的首段，它是RNA聚合酶的结合位点，能控制着转录的开始；b、终止子在基因的尾端，它控制着转录的结束；c、标记基因便于目的基因的鉴定和筛选。
( 3 )将目的基因导入受体细胞∶根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。①将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；②将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；③将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法（Ca2+处理法）。
（4）目的基因的检测与鉴定∶分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因--DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术。个体水平上的鉴定︰抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。
2、蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：根据中心法则逆推以确定目的基因的碱基序列：预期蛋白质功能→设计预期蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
23．【答案】（1）已知一段目的基因的核苷酸序列；使Taq酶能从引物的3端（一端）连接脱氧核苷酸（或为子链的延伸提供起点）
（2）逆转录酶；Taq酶（热稳定性DNA聚合酶）
（3）随着PCR循环次数的增加，释放的荧光基团也会越多，荧光就会越强；起始模板RNA
（4）蛋白质工程
【知识点】PCR技术的基本操作和应用；蛋白质工程
【解析】【解答】(1)PCR技术扩增目的基因的前提是已知一段目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物，引物的作用是使Taq酶能从引物的3端（一端）连接脱氧核苷酸。
(2)RT-PCR过程①是由mRNA形成cDNA的过程，表示逆转录过程，需要加入逆转录酶；过程②是PCR过程，需要加入热稳定DNA聚合酶（Taq酶）。
(3)PCR扩增时结合在模板链上的探针被Tag酶切断，使R和Q分离，R发射的荧光不被淬灭，随着PCR循环次数的增加，释放的R也会越多，荧光就会越强。荧光的强度能反映PCR产物的数量，通过对荧光信号强弱的监测就可实现对产物的检测。一定浓度范围内，模板浓度与PCR产物的浓度呈正比，RT-PCR过程的起始模板是RNA。
(4)通过PCR技术对目的基因进行定点突变，属于基因的修饰，属于蛋白质工程的范畴。
【分析】1、PCR技术
（1）概念：PCR全称为聚合酶链式反应，是一项在生物体外复制特定DNA的核酸合成技术。
（2）原理：DNA复制。
（3）前提：要有一段已知目的基因的核苷酸序列以便合成一对引物
（4）条件：模板DNA、四种脱氧核苷酸、一对引物、热稳定DNA聚台酶(Taq酶)。
（5）过程：①高温变性：DNA解旋过程；②低温复性：引物结合到互补链DNA上；③中温延伸：合成子链。PCR扩増中双链DNA解开不需要解旋酶，高温条件下氢键可自动解开。
2、蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：根据中心法则逆推以确定目的基因的碱基序列：预期蛋白质功能→设计预期蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
1 / 1备考2023年高考生物学二轮复习17 基因工程和蛋白质工程
一、单选题
1．（2021高二上·抚松竞赛）下列关于基因工程的叙述，错误的是（ ）
A．基因工程的原理是染色体变异
B．基因工程可定向改变生物的性状
C．基因工程是在分子水平上进行的设计和施工
D．基因工程可以将外源基因导入到不同种的生物体内
【答案】A
【知识点】基因工程的原理；基因工程的概述
【解析】【解答】A、基因工程的原理是基因重组，A错误；
B、基因工程可按照人们的意愿定向改变生物的性状，B正确；
C、基因工程是在分子水平上进行的设计和施工，进而实现了对生物性状的定向改造，C正确；
D、基因工程可以将外源基因导入到不同种的生物体内，D正确。
故答案为：A。
【分析】基因工程是指按照人们的愿望，通过转基因等技术，赋予生物新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。从技术操作层面看，由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫作重组DNA技术。基因工程的目的：按照人们的愿望进行严格的设计，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
2．（2021高二下·韩城期末）基因革命有望迎来继基因测序之后的第二波热潮——基因编辑，基因编辑技术是指能够让人类对目标基因进行“编辑”，实现特定DNA片段的敲除、加入等的技术。下列相关叙述合理的是（ ）
A．目的基因经过基因编辑后长度增加
B．基因编辑是在细胞水平上进行的一种生物技术
C．在对基因进行“编辑”时，有磷酸二酯键的断裂
D．基因编辑技术安全无风险
【答案】C
【知识点】基因工程的原理；基因工程的概述
【解析】【解答】A、基因编辑能实现DNA片段的敲除、加入，所以目的基因经过基因编辑后长度可能变短也可能增加，A错误；
B、基因编辑是在DNA分子水平上进行的一种生物技术，B错误；
C、对基因进行“编辑”时，敲除DNA片段和加入DNA片段都需要破坏磷酸二酯键，C正确；
D、基因编辑技术可能产生有害的基因或干扰体内其他基因的表达，可能存在一定风险，D错误。
故答案为：C。
【分析】基因编辑技术能够让人类对目标基因进行“编辑”，实现对特定DNA片段的敲除、加入等，属于基因结构的变异，故属于基因突变。是一种新兴的比较精确的能对生物体基因组特定目标基因进行修饰的一种基因工程技术或过程。基因编辑技术属于基因工程，而对于人体胚胎的操作又涉及胚胎工程，所有对于人体的操作都应经过安全性审查，要符合伦理道德；但用于疾病预防领域的研究又具有进步意义。
3．（2021高二下·咸阳期末）与基因工程相比，细胞工程的特点是（ ）
A．获得目的基因的产物 B．可形成前所未有的新杂交物种
C．产生的变异具有不定向性 D．技术内容相对较少
【答案】B
【知识点】细胞工程的概述；基因工程的概述
【解析】【解答】A、基因工程的目的是获取目的基因的产物，A错误；
B、细胞工程可以通过植物体细胞杂交技术形成新的杂交物种如白菜甘蓝等，B正确；
C、基因工程可以产生定向的变异，细胞工程只是在细胞水平或细胞器水平，按照人们的意愿改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品，也是定向的，C错误；
D、细胞工程的相关技术包括植物细胞工程的植物组织培养技术、植物体细胞杂交技术，动物细胞工程的动物细胞培养技术等，基因工程的相关技术即转基因技术，细胞工程的技术内容相对较多，D错误。
故答案为：B。
【分析】细胞工程与基因工程的比较：
细胞工程 基因工程
操作水平 细胞或细胞器水平 DNA 分子水平
不同点 技术方法 植物组织培养、植物体细胞杂交，动物细胞培养、动物细胞融合、单克隆扰体的制备 体外对基因＂剪切和“拼接”等方法
实施目的 培育新品种，以及获得细胞代谢产物 改良生物品种，获得人类需要的基因产物
相同点 两者都可以定向改变生物体内的遗传物质，从而使人们获得基因产的或生物新品种，在育种上都能打破物种间的界限
4．（2021高二下·渭滨期末）美国科学家将萤火虫的荧光素基因转入烟草植物细胞，获得高水平的表达，长成的植株通体光亮。这一研究利用的原理有（ ）
①基因重组 ②染色体变异 ③细胞的全能性 ④中心法则
⑤密码子的通用性 ⑥基因突变
①②③④⑤
A．①③④⑤ B．①③⑤⑥ C．①③④⑥
【答案】B
【知识点】中心法则及其发展；植物组织培养的过程；遗传信息的翻译；基因工程的原理
【解析】【解答】①②⑥将萤火虫的荧光素基因转入烟草植物细胞中需要采用基因工程技术，该技术的原理是基因重组，①正确，②错误，⑥错误；③转基因受体细胞可以发育成转基因植株，这是利用了细胞的全能性，③正确；④目的基因在受体细胞中可以复制和表达，即遵循中心法则，④正确； ⑤萤光素基因转入烟草植物细胞后能成功表达，说明萤火虫与烟草植物共用一套遗传密码，即密码子的通用性，⑤正确；
故答案为：B。
【分析】1、基因工程又叫DNA重组技术，是指按照人们的意愿，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品，基因工程技术的原理是基因重组．
2、细胞的全能性：细胞经分裂分化后，仍具有产生完整有机体或分化成去其他各种细胞的潜能和特性。 植物组织培养说明植物细胞具有全能性，动物克隆说明动物细胞可具有全能性。
3、导入受体细胞的基因之所以能成功表达，是因为地球上所有生物共用一套遗传密码子，
5．（2022高二下·宁波期末）世界卫生组织5月19日宣布，由中国康希诺生物股份公司研制的新冠疫苗克威莎正式列入“紧急使用清单”。该疫苗为单剂接种的腺病毒载体新冠疫苗，是我国第三款通过世卫组织紧急使用认证的新冠疫苗。下列叙述错误的是（ ）
A．制备克威莎所用的腺病毒是基因工程载体之一
B．克威莎可能对感染过腺病毒的人有效性较低
C．记忆细胞群可杀灭和清除入侵的病原体
D．注射克威莎后马上进行新冠病毒核酸检测会出现假阳性
【答案】C
【知识点】基因工程的基本工具简介；细胞免疫；体液免疫
【解析】【解答】A、制备克威莎的过程，是将目的基因与腺病毒连接在一起，以腺病毒作为载体，即腺病毒作为基因工程载体之一，A正确；
B、感染过腺病毒的人群会产生相应抗体，使以腺病毒作为载体的克威莎疫苗有效性降低，B正确；
C、记忆细胞群会在二次免疫的时候增殖分化成效应细胞群，但不具有杀死和清除入侵的病原体的功能，C错误；
D、注射克威莎疫苗会导致机体产生一定的抗体存在于血液中，所以马上做核酸检测会出现假阳性，D正确；
故答案为：C。
【分析】1、基因工程的基本工具——载体：能在受体细胞中复制并稳定保存；具有一个至多个限制酶切割位点；具有标记基因，能携带外源DNA片段进入受体细胞。 常用的运载体有质粒、噬菌体的衍生物、动植物病毒。
2、体液免疫和细胞免疫：
6．（2021高一下·合肥期末）两位女性研究者因为发现了犀利的基因技术“CRISPR/Cas9基因编辑技术”获得2020年诺贝尔化学奖。该技术利用了存在于细菌中防御系统。在人工设计的条件下，通过sgRNA与基因组靶序列的特异性结合，引导Cas9蛋白“切割”基因组DNA（如图所示）。下列有关叙述错误的是（ ）
A．CRISPR/as9基因编辑和胰岛素基因转录过程中都会形成DNA，RNA，蛋白质的复合物
B．CRISPR/cas9基因编辑复合物中存在A-U和A-T的碱基配对方式
C．sgRNA与基因组靶序列的特异性结合依赖碱基之间的配对现象
D．Cas9蛋白通过断裂氢键“切割”基因组DNA
【答案】D
【知识点】碱基互补配对原则；遗传信息的转录；基因工程的基本工具简介
【解析】【解答】A、由题干信息“通过sgRNA与基因组靶序列的特异性结合，引导Cas9蛋白“切割”基因组DNA”和图中显示可以看出形成了DNA，RNA，蛋白质的复合物；胰岛素基因转录过程中以DNA为模板，结合RNA聚合酶（蛋白质），转录出RNA单链，后脱离，故也会形成DNA，RNA，蛋白质的复合物，A正确；
B、由于sgRNA与基因组靶序列的特异性结合，故存在A-U和A-T的碱基配对方式，B正确；
C、依赖碱基之间的互补配对，sgRNA与基因组靶序列的特异性结合，C正确；
D、Cas9蛋白通过断裂磷酸二酯键“切割”基因组DNA，D错误。
故答案为：D。
【分析】1、转录：
（1）场所：主要是细胞核。
（2）条件：模板是DNA的一条链，原料是四种核糖核苷酸，需要ATP和RNA聚合酶。
（3）过程：
2、限制性内切核酸酶作用：识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开。
7．（2021高二下·讷河开学考）下列关于基因工程技术的叙述，正确的是（ ）
A．目的基因和受体细胞均可来自动物、植物或微生物
B．限制性核酸内切酶、DNA连接酶及载体是基因工程中常用的工具酶
C．若检测培育的抗虫棉花是否成功，可用相应的病菌侵染棉花植株
D．载体上的抗生素基因有利于检测目的基因是否插入到受体细胞的染色体上
【答案】A
【知识点】基因工程的应用；基因工程的基本工具简介；基因工程的基本操作程序
【解析】【解答】A、基因工程的目的基因可以来源于动物、植物和微生物，受体细胞也可以是动物、植物和微生物，A正确；
B、基因工程的工具有限制酶、DNA连接酶和运载体，其中限制酶和DNA连接酶是两类常用的工具酶，B错误；
C、若检测培育的抗虫棉花是否成功，可用棉铃虫取食棉花植株，C错误；
D、载体上的抗性基因有利于检测目的基因是否导入重组细胞，但不能检测目的基因是否插入到受体细胞的染色体上，D错误。
故答案为：A。
【分析】（1）基因工程中的目的基因的来源是广泛的， 受体细胞也是根据实际需要来选取的，构建目的基因的载体中用到工具有载体、限制性内切酶和DNA连接酶；目的基因导入受体细胞后，还需要进行检测目的基因是否表达。
（2）常用的检测目的基因是否表达的方法：
分子水平的检测：通过PCR等技术检测受体生物的染色体DNA上是否插入目的基因或检测目的基因是否转录出了mRNA；利用抗原-抗体杂交，检测目的基因是否翻译成相关蛋白质。
生物学水平的鉴定：检测目的基因是否赋予转基因生物相应的特性以及该特性的程度。
8．（2023·泉州模拟）像BclⅠ（-T↓GATCA-）、BglⅡ（-A↓GATCT-）、MboⅠ（-↓GATC-）这样，识别序列不同、，但能产生相同的黏性末端的一类限制酶被称为同尾酶。如图表示目的基因及质粒上的酶切位点。选用不同的限制酶对质粒和目的基因进行切割，并用DNA连接酶进行连接。下列分析错误的是（ ）
选项 切割质粒 切割目的基因 结果分析
A BclI和BglⅡ BclI和BglⅡ 形成的重组质粒的碱基排列顺序不一定相同
B BclI和BglⅡ MboI 切割后的质粒不可自我环化，切割后的目的基因可以自我环化
C MboI BclI和BglⅡ 形成的重组质粒可被MboI再次切开，但可能无法被BclI和BglⅡ再次切开
D MboI MboI 切割后的质粒可以自我环化，切割后的目的基因也可以自我环化
A．A B．B C．C D．D
【答案】B
【知识点】基因工程的基本工具（详细）
【解析】【解答】A、切割质粒和切割目的基因用均用BclⅠ和BglⅡ，由于两种酶切割后产生的黏性末端相同，形成的重组质粒时目的基因可能反向连接，形成的碱基排列顺序不一定相同，A正确；
B、切割质粒用BclⅠ和BglⅡ，切割后产生的黏性末端相同，切割后的质粒可能自我环化；切割目的基因用MboⅠ，切割后产生黏性末端，切割后的目的基因可以自我环化，B错误；
C、切割质粒用MboⅠ，产生黏性末端，切割目的基因用BclⅠ和BglⅡ，产生黏性末端，形成的重组质粒中原来的BclⅠ和BglⅡ的切割位点的序列发生改变，不能再被这两种酶切割，但不影响MboⅠ的作用，C正确；
D、切割质粒用MboⅠ，切割目的基因用MboⅠ，产生的均为黏末端，切割后的质粒可自我环化，切割后的目的基因也可以自我环化，D正确。
故答案为：B。
【分析】DNA重组技术至少需要三种工具：限制性内切核酸酶（限制酶）、DNA连接酶、载体。
1、限制性内切核酸酶是基因工程的“分子手术刀”。
（1）来源：主要从原核生物中分离纯化出来。
（2）特异性：能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断裂。
（3）结果：形成黏性末端或平末端。
2、DNA连接酶是基因工程的“分子缝合针”。DNA连接酶：连接的是两个核苷酸之间的磷酸二酯键。DNA连接酶根据酶的来源不同分为两类：E．coliDNA连接酶、T4DNA连接酶．这二者都能连接黏性末端，此外T4DNA连接酶还可以连接平末端，但连接平末端时的效率比较低。
3、基因进入受体细胞的载体是基因工程的“分子运输车”。常用的载体：质粒、噬菌体的衍生物、动植物病毒。
9．（2022高三上·望奎月考）作为基因的运输工具——载体，必须具备的条件之一及理由是（ ）。
A．能够在宿主细胞中稳定地保存下来并大量复制，以便提供大量的目的基因
B．具有多个限制酶切点，以便目的基因的表达
C．具有某些标记基因，以便目的基因能够与其结合
D．它的参与能够使标记基因在宿主细胞中复制并稳定保存
【答案】A
【知识点】基因工程的基本工具（详细）
【解析】【解答】A、作为运载体必须具备的条件是之一是在宿主细胞中进行自我复制，或整合到染色体DNA上，随染色体DNA进行同步复制，即能在宿主细胞中稳定保存并大量复制，以便提供大量的目的基因，A正确；
B、具有一个至多个限制酶切点，是为了使外源DNA片段（目的基因）插入其中，B错误；
C、标记基因是为了便于重组DNA的鉴定和选择，C错误；
D、它的参与能够使目的基因在宿主细胞中复制并稳定保存，D错误。
故答案为：A。
【分析】“分子运输车”—载体具备的条件：①能在受体细胞中复制并稳定保存。②具有一至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。③具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。
10．（2022高三上·湖南开学考）下图1表示限制酶SpeI、XbaI的识别序列和切割位点，图2表示基因P（960 bp）、基因Q（840 bp）的限制酶SpeI或XbaI的酶切图谱和融合基因，图3表示几种基因经限制酶SpeI或XbaI处理后进行电泳（电泳条带表示特定长度的DNA片段）得到的带谱图，下列相关分析错误的是（ ）
A．基因P经限制酶SpeI处理后进行电泳的结果与图3中的I相同
B．基因Q经限制酶XbaI处理后进行电泳的结果与图3中的II相同
C．融合基因经限制酶SpeI处理后进行电泳的结果与图3中的III相同
D．融合基因经限制酶XbaI处理后进行电泳的结果与图3中的IV相同
【答案】C
【知识点】基因工程的基本工具（详细）
【解析】【解答】A、由题意可知基因P长度为960bp，图3结果I的两个条带总长度为960bp，是基因P的酶切、电泳结果，A正确；
B、基因Q长度为840bp，图3结果II的两个条带总长度为840bp，是基因Q的酶切、电泳结果，B正确；
CD、黏性末端连接后的序列为—ACTAGA—，融合基因不能被限制酶SpeI或XbaI识别和切断，因此经限制酶SpeI或经限制酶XbaI处理，电泳的结果都与题图3中的IV相同，C错误，D正确。
故答案为：C。
【分析】限制性内切核酸酶：
（1）作用：识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开。
（2）结果：在识别序列的中心轴线两侧切开产生黏性末端；在识别序列的中心轴线处切开产生平末端。
11．（【补题】基因工程的应用）W是一种具有特定功能的人体蛋白质。某学习小组利用膀胱生物反应器制备W的过程如下图，下列有关说法不正确的是（ ）
A．步骤①构建的重组表达载体上应有供重组DNA的鉴定和选择的标记基因
B．步骤②可以使用显微注射技术
C．膀胱生物反应器与乳腺生物反应器相比具有不受年龄和性别限制等优点
D．W基因只在转基因动物膀胱细胞中存在并表达
【答案】D
【知识点】基因工程的应用；基因工程的基本操作程序
【解析】【解答】A、标记基因是一种已知功能或已知序列的基因，能够起着特异性标记的作用，表达载体上应该有标记基因，以便于后期重组载体的筛选，A正确；
B、步骤②是将重组载体导入到受精卵，显微注射技术常用于导入到动物细胞和植物的原生质体，B正确；
C、膀胱生物反应器要求性别是雌性、年龄适宜，膀胱生物反应器没有这些要求，C正确；
D、W基因导入到受精卵中，在所有体细胞中都有，只在转基因动物膀胱细胞中表达，D错误。
故答案为：D。
【分析】（1）基因工程中作为运载体需要具备的条件：稳定存在并能自我复制或整合到受体DNA上；有一个至多个限制酶切割点；具有特殊的标记基因；无毒害作用。
（2）将目的基因导入受体细胞的方法：
生物种类 植物细胞 动物细胞 微生物细胞
常用方法 农杆菌转化法 显微注射技术 钙离子处理法
受体细胞 体细胞 受精卵 原核生物
（3）转基因生物的乳腺（乳腺生物反应器）的基因药物最理想的表达场所。优点：产量高；质量好；成本低；易提取。
12．（2022高二下·淮南月考）在下列基因工程操作的四个基本步骤中，不需要进行碱基互补配对的步骤是（ ）
A．人工合成目的基因 B．将目的基因导入受体细胞
C．目的基因与运载体结合 D．目的基因的检测和表达
【答案】B
【知识点】基因工程的基本操作程序；基因工程的操作程序（详细）
【解析】【解答】A、人工合成目的基因的方法是逆转录法，需要进行碱基互补配对，A不符合题意；
B、将目的基因导入受体细胞时，不进行碱基互补配对，B符合题意；
C、目的基因与运载体结合时，进行碱基互补配对，C不符合题意；
D、检测目的基因时需要用到基因探针，进行碱基互补配对；基因表达包括转录和翻译过程，都要进行碱基互补培养，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】基因工程的操作程序：
1、目的基因的筛选与获取：利用PCR获取和扩增目的基因：（1）变性：当温度上升到90℃以上时。双链DNA解聚为单链。（2）复性：当温度下降到50℃左右时。两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合。（3）延伸：72℃左右时，耐高温的DNA聚合酶活性高。可使DNA新链由5'端向3'端延伸。
2、基因表达载体的构建： 基因表达载体的组成有目的基因、复制原点、启动子、终止子和标记基因。
3、将目的基因导入受体细胞
4、目的基因的检测与鉴定：（1）分子水平：DNA分子杂交技术检测受体细胞染色体DNA是否插入目的基因，也可检测目的基因是否转录出mRNA。抗原抗体杂交法检测目的基因是否表达出蛋白质。（2）个体生物学水平鉴定。
13．（2022高三上·辽宁开学考）如图表示科学家通过基因工程培育抗虫棉时，从苏云金芽孢杆菌中提取抗虫基因“放入”棉花细胞中，与棉花的DNA分子结合起来发挥作用的过程示意图。以下说法正确的是（ ）
A．图中Ⅰ是质粒，步骤①常需用到限制酶和DNA聚合酶
B．图中Ⅱ是含目的基因的重组T质粒，步骤②是将重组质粒导入农杆菌细胞
C．用氯化钙处理棉花受体细胞，有利于含目的基因的重组质粒导入
D．若将目的基因导入四倍体棉花的花粉，通过花粉离体培养获得的转基因抗虫棉一定能稳定遗传
【答案】B
【知识点】基因工程的操作程序（详细）
【解析】【解答】A、题图中Ⅰ为质粒，步骤①为基因表达载体的构建，常需用到限制酶和DNA连接酶，A错误；
B、图中Ⅱ是含目的基因的重组Ti质粒，步骤②是将重组质粒导入农杆菌细胞，B正确；
C、将目的基因导入棉花细胞的方法是农杆菌转化法，用氯化钙处理是将目的基因导入微生物细胞前的操作手段，C错误；
D、若将目的基因导入四倍体棉花（设为AAaa）的花粉，通过花粉（类型有AA、Aa、aa）离体培养获得的转基因抗虫棉不一定能稳定遗传，如Aa，D错误。
故答案为：B。
【分析】基因工程技术的基本步骤︰（1）目的基因的获取︰方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。（2）基因表达载体的构建︰是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。构建基因表达载体的目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在，可以遗传给下一代，使目的基因能够表达和发挥作用。启动子的本质是DNA片段，其为RNA聚合酶识别和结合的位点。( 3 )将目的基因导入受体细胞∶根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。（4）目的基因的检测与鉴定∶分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因--DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术。个体水平上的鉴定︰抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。
二、多选题
14．（2022高二下·阜宁期中）很多生物工程技术都需要进行“筛选”，下列有关叙述正确的是（ ）
A．制备乳腺生物反应器时，需对移植的胚胎进行性别选择
B．体细胞诱变育种过程中需要筛选诱变处理后的植株，以获得新品种
C．动物细胞融合后要进行筛选，选择出符合要求的细胞进行细胞培养
D．单克隆抗体制备过程中使用选择培养基即可获得能产生特定抗体的杂交瘤细胞
【答案】A,B,C
【知识点】基因工程的应用；单克隆抗体的制备过程；植物细胞工程的应用
【解析】【解答】A、乳腺生物反应器，要求个体为雌性，因此要选择雌性的胚胎，需对移植的胚胎进行性别选择，A正确；
B、突变具有多方向性，因此需要对诱变处理后的植株进行筛选，以获得新品种，B正确；
C、动物细胞融合后会得到未融合细胞和多种融合细胞，需筛选出杂种细胞进行细胞培养，C正确；
D、单克隆抗体制备过程中进行了两次筛选，一次筛选是使用选择培养基筛选出杂交瘤细胞；另一次筛选是进行抗体阳性检测以筛选出能产生特异性抗体的杂交瘤细胞，D错误。
故答案为：ABC。
【分析】很多生物工程技术都需要进行“筛选”，如基因工程中需根据标记基因等筛选出含有重组DNA的受体细胞；由于基因突变具有多害少利性，诱变育种过程中需要筛选诱变处理后的植株；单克隆抗体制备过程中进行了两次筛选（一次是使用选择培养基筛选出杂交瘤细胞；另一次是进行抗体阳性检测以筛选出能产生特异性抗体的杂交瘤细胞）。
15．（高中生物人教版（2019）选择性必修三3.3 基因工程的应用 同步练习）下列有关动物基因工程的说法，错误的是( )
A．将外源生长激素基因导入动物体内可提高动物生长速度
B．将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，使获得的转基因牛分泌的乳汁中乳糖含量大大降低
C．科学家将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，通过显微注射等方法，导入哺乳动物的体细胞中
D．培育转基因克隆猪器官，采用的方法是在器官供体基因组中导入某种调节因子，以促进抗原决定基因的表达
【答案】C,D
【知识点】基因工程的应用
【解析】【解答】外源生长激素基因在转基因动物体内表达可促进该动物生长，A项正确；将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，肠乳糖酶基因表达产物是乳糖酶，可分解乳糖，使乳汁中的乳糖含量降低，B项正确；将目的基因导入动物细胞采用最多的方法是显微注射法，若用转基因动物生产药物，科学家通常将药物蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，导入哺乳动物的受精卵中，C项错误；利用基因工程方法对转基因动物的器官进行改造，采用的方法是在器官供体的基因组中导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，再结合克隆技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆动物器官，D项错误。
【分析】 1、 将相应的目的基因转入动物体内，可以改善动物的品质，获取需要的性状。
2、将目的基因导入动物细胞：最常用的方法是显微注射技术。此方法的受体细胞多是受精卵，主要原因是①受精卵是生物发育的起点，生物体每个细胞将获得受精卵的遗传物质，可以转化成功；②受精卵比较大，易于实验操作。
16．（备考2021年新高考生物二轮复习专题11 变异和进化）基因编辑是指将外源DNA片段导入染色体DNA特定位点或删除基因内部片段，定点改造基因，获得预期的生物体基因序列发生遗传性改变的技术。下图是对某生物B基因进行基因编辑的过程，该过程中用SgRNA指引核酸内切酶Cas9结合到特定的靶位点。下列分析不合理的是( )
A．图中B基因缺失一段核苷酸序列可能导致染色体结构变异
B．图中SgRNA1的碱基序列和SgRNA2碱基序列相同或互补
C．Cas9可识别特定的核苷酸序列使核苷酸间的磷酸二酯键断裂
D．根据上述处理前后生物体的功能变化，可推测B基因的功能
【答案】A,B
【知识点】基因突变的特点及意义；基因工程的应用；基因工程的基本操作程序
【解析】【解答】析图中B基因缺失一段核苷酸序列可能导致基因突变，A项错误；图中SgRNA1的碱基序列和SgRNA2碱基序列，结合的是不同的DNA区段，故一般情况下二者既不相同也不互补，B项错误；核酸内切酶Cas9可识别特定的核苷酸序列，并从特定的位点切割磷酸二酯键，C项正确；通过破坏B基因前后生物体的功能变化，可推测B基因的功能，D项正确。
【分析】基因突变是指DNA分子中发生碱基对的增添、缺失和替换，而引起的基因结构的改变；染色体结构变异可分为缺失、重复、倒位、易位四种类型。DNA分子上若干基因的缺失属于染色体变异；DNA分子上若干碱基对的缺失，属于基因突变。基因突变属于分子水平的变化，光学显微镜下观察不到；染色体变异属于亚细胞水平的变化，光学显微镜下可以观察到。据此答题。
17．（2021高二下·金台期末）下列案例是通过实施蛋白质工程获得的是（ ）
A．在山羊乳腺生物反应器中表达出人α-抗胰蛋白酶
B．对胰岛素进行改造，使其成为速效性药品
C．室温下可保存半年的干扰素的生产
D．含外源生长激素基因的超级小鼠的培育
【答案】B,C
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】A、山羊表达出α-抗胰蛋白酶是将该酶对应基因整合到山羊体内进行生产，属于基因工程技术，A不符合题意；
B、对胰岛素进行改造，使其成为速效性药品，改造后的蛋白质不是自然界中原有的蛋白质，该技术属于蛋白质工程，B符合题意；
C、室温下可保存的干扰素是通过蛋白质工程生产的，C符合题意；
D、将外源生长激素基因导入小鼠体内培育超级小鼠，属于基因工程技术，D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】1、 基因工程的实质：将一种生物的基因转移到另一种生物体内，后者可以产生它本不能产生的蛋白质，进而表现出新的性状。
2、蛋白质工程的基本原理：
（1）基础：蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系。
（2）手段：通过改造或合成基因。
（3）目的：改造或制造满足人类生产和生活需求的蛋白质。
18．科学家将控制某药物蛋白合成的基因转移到白色来亨鸡胚胎细胞的DNA中，发育后的雌鸡就能产出含该药物蛋白的鸡蛋，在每一只鸡蛋的蛋清中都含有大量的药物蛋白；而且这些鸡蛋孵出的鸡，仍能产出含该药物蛋白的鸡蛋，据此分析（ ）
A．这些鸡是转基因工程的产物
B．这种变异属于可遗传的变异
C．该过程运用了胚胎移植技术
D．该过程产生的蛋白质属于蛋白质工程技术
【答案】A,B
【知识点】蛋白质工程
【解析】【解答】A、由题意可知，这些鸡是基因工程的产物，A正确；
B、可遗传变异包括基因突变、基因重组和染色体变异，另外“这些蛋再孵出的鸡仍能产出含该药物蛋白的蛋”，说明这种变异是可以遗传的变异，B正确；
C、鸡是卵生动物，不需要进行胚胎移植，C错误；
D、蛋白质工程是指以蛋白质分子结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活需求．而该题的意思是生产原来就能生产的蛋白质，属于基因工程，D错误．
故选：AB．
【分析】采用基因工程技术，将一段控制某药物蛋白合成的基因转移到白色来亨鸡胚胎细胞的DNA中，发育后的雌鸡就能产出含该药物蛋白的鸡蛋，在每一只鸡蛋的蛋清中都含有大量的药物蛋白；这些鸡蛋孵出的鸡，仍能产出含该药物蛋白的鸡蛋，说明这种变异是可以遗传的．
三、综合题
19．（2022高三上·南京月考） 1965年中国科学家人工合成了具有生物活性的结晶牛胰岛素，摘取了人工合成蛋白质的桂冠。人胰岛素基因表达的最初产物是一条肽链构成的前胰岛素原，经下图1所示的过程形成具生物活性的胰岛素。此后科学家又提出了利用基因工程改造大肠杆菌生产人胰岛素的两种方法：AB法是根据胰岛素A、B两条肽链的氨基酸序列人工合成两种DNA片段，利用工程菌分别合成两条肽链后将其混合自然形成胰岛素；BCA法是利用胰岛B细胞中的mRNA得到胰岛素基因，表达出胰岛素原后再用特定酶切掉C肽段。这两种方法使用同一种质粒作为载体。请据下图分析并回答下列问题：
（1）在人体胰岛B细胞内，图1中前胰岛素原形成具生物活性的胰岛素过程中参与的细胞器有 。
（2）由于密码子具有 ，AB法中人工合成的两种DNA片段均有多种可能的序列。 （填“AB”、“BCA”或“AB和BCA”）法获取的目的基因中不含人胰岛素基因启动子。
（3）图2是利用基因工程生产人胰岛素过程中使用的质粒及目的基因的部分结构。为使目的基因与载体正确连接，在设计PCR引物时可添加限制酶 的识别序列。通过上述方法获得人的胰岛素基因后，需要通过PCR技术进行扩增，已知胰岛素基因左端①处的碱基序列为-CCTTTCAGCTCA-，则其中一种引物设计的序列是5’ 3’。
（4）对重组表达载体进行酶切鉴定，若选择限制酶SalⅠ，最多能获得 种大小不同的DNA片段。
（5）β-半乳糖苷酶可以分解无色的X-gal产生蓝色物质使菌落呈现蓝色，否则菌落为白色。经Ca2+处理的大肠杆菌与重组质粒混合培养一段时间后，采用 法将大肠杆菌接种到添加了 的培养基上筛选出 色的菌落即为工程菌种。
（6）科学家利用蛋白质工程技术，研制出了赖脯胰岛素，与天然胰岛素相比，其皮下注射后易吸收、起效快。获得赖脯胰岛素基因的途径是：从预期的蛋白质功能出发→ →推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列。
【答案】（1）内质网、高尔基体和线粒体
（2）简并性；AB和BCA
（3）XhoⅠ和MunⅠ；-CTCGAGCCTTTCAGCTCA-
（4）7
（5）稀释涂布平板；氨苄青霉素和X-gal；白色
（6）设计预期的蛋白质结构
【知识点】细胞器之间的协调配合；PCR技术的基本操作和应用；蛋白质工程；遗传信息的翻译；基因工程的基本操作程序
【解析】【解答】（1）胰岛素属于分泌蛋白，胰岛素原形成具生物活性的胰岛素过程中参与的细胞器有内质网、高尔基体和线粒体。
（2）密码子具有简并性，胰岛素基因存在于所有细胞中，但只能在胰岛B细胞中表达，结合题意“BCA法是利用人体某细胞中的mRNA得到胰岛素基因，表达出胰岛素原后再用特定酶切掉C肽段”可知，BCA法是从人体胰岛B细胞中获取mRNA；在基因的结构中，启动子在非编码区，是不会被转录和翻译的，根据题干信息“AB法是根据胰岛素A、B两条肽链的氨基酸序列人工合成两种DNA片段，利用工程菌分别合成两条肽链后将其混合自然形成胰岛素；BCA法是利用胰岛B细胞中的mRNA得到胰岛素基因，表达出胰岛素原后再用特定酶切掉C肽段”，故由AB法中的“胰岛素A、B两条肽链的氨基酸序列”，和BCA法中的“胰岛B细胞中的mRNA”得到的目的基因中均不含人胰岛素基因启动子。
（3）根据图2，对于目的基因，SalI和NheI的作用位点在目的基因的中间，会破坏目的基因，则在引物设计时不能选用这两种限制酶，那么只能在XhoI和MunI和EcoRI中选择；同时质粒上EcoRI的其中一个作用位点是在标记基因上，所以只能选择XhoI和MunI两种限制酶，则需要在设计PCR引物时可添加限制酶XhoI和MunI的识别序列。已知胰岛素基因左端①处的碱基序列为-CCTTTCAGCTCA-，在设计PCR引物时需要添加限制酶XhoI和MunI的识别序列，根据两种酶在质粒上的位置上可知，XhoI的识别序列需要添加在目的基因左侧、MunI的识别序列需要添加在目的基因右侧，已知胰岛素基因左端①处的碱基序列为-CCTTTCAGCTCA-，由于DNA合成时，新链的延伸方向是：5'→3'，即其中一种引物与模板链3'端（①处互补的位置）碱基互补配对，同时该引物序列需要包含XhoI的识别序列，所以其中一种引物设计的序列是5'CTCGAGCCTTTCAGCTCA3'。
（4）对重组表达载体进行酶切鉴定，由（3）可知用限制酶XhoI和MunI来构建重组表达载体，根据图2可知，目的基因中含有2个SalⅠ的识别位点，质粒中的SalⅠ的识别位点不会被目的基因破坏，则重组表达载体中一共含有3个SalⅠ的识别位点，故答案为：限制酶SalⅠ来酶切重组表达载体，最多可以获得3种大小不同的DNA片段。
（5）常见的微生物接种方法为稀释涂布平板法和平板划线法，其中常用的是稀释涂布平板法，获得的菌落能均匀分布；由于重组质粒中含有氨苄青霉素抗性基因，成功导入重组质粒的大肠杆菌可以在含有氨苄青霉素的培养基上存活下来，而未导入的则会死亡，将目的基因导入微生物细胞常用的方法是钙离子处理法，使其处于感受态；目的基因的插入的位置是在lacZ基因中，会破坏lacZ基因的结构，不能产生β-半乳糖苷酶，根据题干信息“β-半乳糖苷酶可以分解无色的X-gal产生蓝色物质”，故目的基因的插入破坏了lacZ基因的结构，使其不能正常表达产生β-半乳糖苷酶，底物X-gal不会被分解，所以筛选导入重组质粒的大肠杆菌时，在添加了氨苄青霉素和X-gal的培养基上应选择白色的菌落。
（6）蛋白质工程的途径：从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列。
【分析】1、分泌蛋白的合成与分泌过程：附着在内质网上的核糖体合成多肽链→多肽链转移到核糖体附着的内质网进行粗加工→内质网通过“出芽”形成囊泡→囊泡包裹着蛋白质运输到高尔基体进行再加工形成成熟的蛋白质→高尔基体通过“出芽”形成囊泡→囊泡包裹着蛋白质运输细胞膜，通过胞吐的方式分泌蛋白质，整个过程还需要线粒体提供能量。
2、基因工程技术的基本步骤：
（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。
（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体是载体的一种，除目的基因、标记基因外，它还必须有启动子、终止子等。
（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。
（4）目的基因的检测与鉴定：分子水平上的检测有：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因—DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA一分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质—抗原抗体杂交技术；个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。
20．（2022·天河模拟）一种天然蛋白t-PA能高效降解因血浆纤维蛋白凝聚而成的血栓，是心梗和脑血栓的急救药，但是心梗患者注射大剂量的t-PA会诱发颅内出血。研究证实，将t-PA蛋白第84位的半胱氨酸换成丝氨酸，能显著降低其诱发出血的副作用。据此，先对天然t-PA基因的碱基序列进行改造，然后再采取传统的基因工程方法表达该改造后的基因，可制造出性能优异的改良t-PA蛋白。（注：下图表示相关的目的基因、载体及限制酶。pCLY11为质粒）请回答下列问题：
（1）利用以上技术制造出性能优异的改良t-PA蛋白的过程被称为 工程。
（2）DNA重组技术中所选用的质粒载体应具有以下特征：质粒DNA分子上有复制原点，可以保证质粒在受体细胞中能 ；质粒DNA分子上有 ，便于外源DNA插入；质粒DNA分子上有 ，便于筛选出含质粒载体的宿主细胞。
（3）拟改造t-PA基因，须先获取t-PA基因。若从cDNA文库中获取上t-PA基因，则从CDNA文库中获取的t-PA基因 （填“含有”或“不含”）内含子序列。已知t-PA基因比较小，且碱基序列已经测出，也可以通过 方法获取t-PA基因。已知t-PA第84位的半胱氨酸对应的模板链碱基序列为ACA，丝氨酸的密码子为UCU。则改造后的t-PA基因第84位的丝氨酸对应的模板链碱基序列应设计为 。
（4）若改造后的t-PA基因的粘性末端如上图所示，则需要选用限制酶 和 切割质粒pCLY11，才能保证质粒与t-PA改良基因高效连接。改良基因与质粒pCLY11构建基因表达载体时，需要 酶催化，该酶催化形成 键。
（5）以大肠杆菌作为受体细胞，在含新霉素的培养基中形成菌落的受体细胞并非都是目的菌株，原因是 。这时需选择呈 色的菌落，进一步培养检测和鉴定，以选育出能生产改良t-PA蛋白的工程菌株。
【答案】（1）蛋白质
（2）自我复制；一至多个限制酶切位点；有标记基因（某种抗生素抗性基因）
（3）不含；化学合成（人工合成）；AGA
（4）XmaⅠ；BelⅡ；DNA连接；磷酸二酯
（5）导入未连目的基因的质粒的大肠杆菌也可以在这种培养基上生长；白
【知识点】蛋白质工程；基因工程的基本工具（详细）；基因工程的操作程序（详细）
【解析】【解答】(1)蛋白质工程是指以蛋白质的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行基因改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需要，其核心是基因工程。以上技术制造出性能优异的改良t-PA蛋白，属于蛋白质工程。
(2)复制原点可以保证质粒在受体细胞中能自我复制，从而得到大量的目的基因；质粒DNA分子有上一至多个限制酶切位点，可以切割得到不同的粘性末端，便于外源DNA插入；质粒DNA分子上有标记基因，标记基因有利于筛选目的基因，检测标记基因的有无可作为转化是否成功的标志之一。
(3)mRNA逆转录得到cDNA，mRNA中内含子对应的序列已经被剪切掉，因此cDNA文库中获取的t-PA基因不含内含子序列；如果基因的序列已知，可以用化学合成仪即化学合成方法合成t-PA基因；将t-PA蛋白第84位的半胱氨酸换成丝氨酸，丝氨酸的密码子为UCU，根据碱基互补配对原则，改造后的t-PA基因第84位的丝氨酸对应的模板链碱基序列应设计为AGA。
(4)根据碱基互补配对原则，t-PA基因的左端粘性末端为CCGG-，为XmaⅠ酶切得到，t-PA基因的右端粘性末端为GATC-，为BelⅡ酶切得到，质粒需要用相同的酶进行酶切以得到与目的基因相同的粘性末端，因此质粒需选用限制酶XmaⅠ和BelⅡ切割质粒pCLY11；改良基因与质粒pCLY11构建基因表达载体时，需要用DNA连接酶对粘性末端进行连接，形成磷酸二酯键。
(5)导入未连目的基因的质粒的大肠杆菌也可以在含新霉素的培养基中生长，因此并非都是目的菌株（含有目的基因的大肠杆菌）；结合重组质粒示意图可知，mLacZ基因中插入了目的基因，含有重组质粒的大肠杆菌呈白色菌落，因此这时需选择呈白色的菌落，进一步培养检测和鉴定。
【分析】1、蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：根据中心法则逆推以确定目的基因的碱基序列：预期蛋白质功能→设计预期蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
2、载体具备的条件：①能在受体细胞中复制并稳定保存。②具有一至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。③具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。
3、“分子手术刀”-限制性核酸内切酶（限制酶） （1）来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。
（2）功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，因此具有专一性。
（3）结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端和平末端。
4、“分子缝合针”-DNA连接酶 （1）两种DNA连接酶（E.coliDNA连接酶和TDNA连接酶）的比较：①相同点：都缝合磷酸二酯键。②区别：E.coliDNA连接酶来源于大肠杆菌，只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来；而TDNA连接酶来源于T噬菌体，可用于连接粘性末端和平末端，但连接效率较低。
（2）与DNA聚合酶作用的异同：DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键。
5、基因工程技术的基本步骤︰（1）目的基因的获取︰方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。（2）基因表达载体的构建︰是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。构建基因表达载体的目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在，可以遗传给下一代，使目的基因能够表达和发挥作用。启动子的本质是DNA片段，其为RNA聚合酶识别和结合的位点。( 3 )将目的基因导入受体细胞∶根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。（4）目的基因的检测与鉴定∶分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因—DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA—分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质—抗原-抗体杂交技术。个体水平上的鉴定︰抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。
21．（【补题】蛋白质工程及应用）干扰素是动物体内合成的一种蛋白质，可以用于治疗病毒感染和癌症，但体外保存相当困难，如果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，就可在-70℃条件下保存半年，给广大患者带来福音。回答下列问题：
（1）蛋白质的合成是受基因控制的，因此获得能够控制合成“可以保存的干扰素”的基因是生产的关键，依据蛋白质工程原理，设计实验流程，让动物生产“可以保存的干扰素”：
① ；② ；③ ；④ 。
（2）基因工程和蛋白质工程相比较，基因工程在原则上只能生产 的蛋白质，不一定符合 需要。而蛋白质工程是以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过 或 ，对现有蛋白质进行 或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活需要。
（3）蛋白质工程实施的难度很大，原因是蛋白质具有十分复杂的 结构。
【答案】（1）预期蛋白质的功能；蛋白质三维结构；应有的氨基酸序列；相应的脱氧核苷酸序列（基因）
（2）自然界已存在；人类生产和生活；基因修饰；基因合成；改造
（3）空间或高级
【知识点】蛋白质工程；基因工程的概述
【解析】【解答】(1)由蛋白质工程的基本途径可知图中的①为预期蛋白质的功能；②为设计蛋白质的三维结构；③为推测应有的氨基酸序列，④为找到相应的脱氧核苷酸序列。
(2)基因工程和蛋白质工程相比较，基因工程将一种生物已有的基因转移到另一种生物中，在原则上只能生产自然界中存在的蛋白质，且不一定符合人类生产生活 需要。而蛋白质工程是以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因的修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活需要。蛋白质工程实质上也是对基因进行操作，因而蛋白质工程又被称为“第二代基因工程”。
(3)蛋白质工程实施的难度很大，原因是蛋白质具有十分复杂的空间结构，而且蛋白质的功能也具有多样性。
【分析】1、蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：根据中心法则逆推以确定目的基因的碱基序列：预期蛋白质功能→设计预期蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
2、基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，而蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。
22．（【补题】蛋白质工程及应用）口服α—干扰素在慢性乙肝、丙肝及部分肿瘤的治疗中有一定疗效。 下图为科研人员制备能合成干扰素的人参愈伤组织细胞的流程。请回答下列问题：
（1）步骤①中，利用PCR技术扩增干扰素基因时，设计引物序列的主要依据是 。由于DNA复制时，子链只能由5'向3’方向延伸，故可以从下图A，B，C，D四种单链DNA片段中选取 作为引物。
（2）步骤②用到的农杆菌Ti质粒的功能是： 。图示过程涉及的生物工程包括植物基因工程和 ，后者利用了细胞 的原理。
（3）如果将干扰素基因导入哺乳动物的受精卵，早期胚胎培养至 阶段，然后进行胚胎移植，可从转基因动物分泌的乳汁中获得干扰素，人们把这种转基因动物称为 。
（4）干扰素体外保存相当困难，如果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，就可在-70℃条件下保存半年，给广大患者带来福音。对蛋白质进行改造，应该直接对 进行操作来实现对蛋白质的改造。原因是： （答出2点即可）。
【答案】（1）干扰素基因两端的部分核苷酸序列；B、C
（2）将目的基因整合到受体细胞染色体DNA上；植物细胞工程；增殖
（3）桑椹胚或囊胚；乳房生物反应器（或乳腺生物反应器）
（4）基因；①蛋白质都是由基因编码的，改造了基因也就是对蛋白质进行了改造，而且改造过的蛋白质可以通过改造过的基因遗传下去。②对基因进行改造比对蛋白质直接进行改造要容易操作，难度要小得多
【知识点】蛋白质工程；基因工程的操作程序（详细）
【解析】【解答】(1)步骤①中，利用PCR技术扩增干扰素基因时，设计引物序列的主要依据是干扰素基因两端的部分核苷酸序列。
因DNA复制时，子链总是从5向3方向延伸，子链与模板链反向平行，所以利用PCR技术扩增干扰素基因时，可以从图2的A，B，C，D四种单链DNA片段中选取B和C片段作为引物。
(2)迄今约80%的转基因植物都是利用农杆菌转化法，因为农杆菌的Ti质粒上的T-DNA，可将目的基因整合到受体细胞染色体DNA上。
分析题图可知，图示过程涉及的生物工程包括植物基因工程和植物细胞工程，后者利用了细胞增殖的原理。
(3)通过基因工程得到的受精卵要在体外进行早期胚胎培养，一般培养至桑椹胚或囊胚阶段进行胚胎移植。转基因动物发育成熟后，可从转基因动物分泌的乳汁中获干扰素，人们把这种转基因生物称为乳房生物反应器，也叫乳腺生物反应器。
(4)因为①蛋白质都是由基因编码的，改造了基因也就是对蛋白质进行了改造，而且改造过的蛋白质可以通过改造过的基因遗传下去；②对基因进行改造比对蛋白质直接进行改造要容易操作，难度要小得多，所以对天然蛋白质进行改造，应该通过对基因的操作来实现。
【分析】1、基因工程技术的基本步骤︰
（1）目的基因的获取︰方法有从基因文库中获取（基因组文库包含某种生物所有的基因，部分基因文库包含某种生物的部分基因，如：CDNA文库）、利用PCR技术扩增和人工合成。
（2）基因表达载体的构建︰基因表达载体的构建：①过程：用同一种限制酶切割目的基因和运载体，再用DNA连接酶将目的基因和运载体连接形成重组DNA分子。②目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在并且可以遗传给下一代并表达和发挥作用。③基因表达载体的组成：目的基因+启动子+终止子+标记基因。a、启动子在基因的首段，它是RNA聚合酶的结合位点，能控制着转录的开始；b、终止子在基因的尾端，它控制着转录的结束；c、标记基因便于目的基因的鉴定和筛选。
( 3 )将目的基因导入受体细胞∶根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。①将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；②将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；③将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法（Ca2+处理法）。
（4）目的基因的检测与鉴定∶分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因--DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术。个体水平上的鉴定︰抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。
2、蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：根据中心法则逆推以确定目的基因的碱基序列：预期蛋白质功能→设计预期蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
23．（【补题】蛋白质工程及应用）PCR技术于1985年诞生，应用十分广泛，几乎包括生物技术的各个方面，例如∶分离与扩增目的基因，基因表达的研究，DNA测序以及基因诊断等。回答下列问题
（1）PCR技术扩增目的基因的前提是 ，以便根据此前提合成引物，引物的作用是 。
（2）RT-PCR是以 mRNA为模板进行的特殊
PCR 技术，过程如图 1，该过程所需要的酶有 和 。
（3）一定浓度范围内，模板浓度与 PCR 产物的浓度呈正比。在 RT-PCR过程中加入 TaugMan探针，原理如图 2 所示，Tag Man探针序列对应待扩增的目的基因的序列，在其5'端连接一个报告荧光基团（R），在其3'端连接一个淬灭荧光基因（Q）），探针完整时，报告荧光基团与淬灭荧光基团位置接近，发射的荧光被淬灭剂吸收，荧光强度很低。PCR 过程中 Tag 酶从5'端切断 Tag Man探针，释放荧光基团。根据荧光强度可对PCR 产物进行定量分析，原理是 。根据 PCR 产物的浓度又可以估算 的浓度，以此代表目的基因在特定组织中的表达量。
（4）利用 PCR 技术，在引物的某个特定位点引入一个或多个不能与目的基因配对的碱基，就可以在目的基因中带来定点突变，据此获得的目的基因再经表达、纯化获得蛋白质，该过程属于 （填工程技术）的范畴。
【答案】（1）已知一段目的基因的核苷酸序列；使Taq酶能从引物的3端（一端）连接脱氧核苷酸（或为子链的延伸提供起点）
（2）逆转录酶；Taq酶（热稳定性DNA聚合酶）
（3）随着PCR循环次数的增加，释放的荧光基团也会越多，荧光就会越强；起始模板RNA
（4）蛋白质工程
【知识点】PCR技术的基本操作和应用；蛋白质工程
【解析】【解答】(1)PCR技术扩增目的基因的前提是已知一段目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物，引物的作用是使Taq酶能从引物的3端（一端）连接脱氧核苷酸。
(2)RT-PCR过程①是由mRNA形成cDNA的过程，表示逆转录过程，需要加入逆转录酶；过程②是PCR过程，需要加入热稳定DNA聚合酶（Taq酶）。
(3)PCR扩增时结合在模板链上的探针被Tag酶切断，使R和Q分离，R发射的荧光不被淬灭，随着PCR循环次数的增加，释放的R也会越多，荧光就会越强。荧光的强度能反映PCR产物的数量，通过对荧光信号强弱的监测就可实现对产物的检测。一定浓度范围内，模板浓度与PCR产物的浓度呈正比，RT-PCR过程的起始模板是RNA。
(4)通过PCR技术对目的基因进行定点突变，属于基因的修饰，属于蛋白质工程的范畴。
【分析】1、PCR技术
（1）概念：PCR全称为聚合酶链式反应，是一项在生物体外复制特定DNA的核酸合成技术。
（2）原理：DNA复制。
（3）前提：要有一段已知目的基因的核苷酸序列以便合成一对引物
（4）条件：模板DNA、四种脱氧核苷酸、一对引物、热稳定DNA聚台酶(Taq酶)。
（5）过程：①高温变性：DNA解旋过程；②低温复性：引物结合到互补链DNA上；③中温延伸：合成子链。PCR扩増中双链DNA解开不需要解旋酶，高温条件下氢键可自动解开。
2、蛋白质工程的实质是：改造基因。蛋白质工程的过程：根据中心法则逆推以确定目的基因的碱基序列：预期蛋白质功能→设计预期蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列；进行基因修饰或基因合成；最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成问题。因此，蛋白质工程生产合成的蛋白质是自然界中不存在的新型蛋白质分子。
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