第3章 第1节
[基础达标]
题组一 基因工程的概念及诞生和发展
1．下列叙述符合基因工程概念的是( )
A．在细胞内直接将目的基因与宿主细胞的遗传物质进行重组，赋予生物新的遗传特性
B．将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，获得能产生人干扰素的大肠杆菌菌株
C．用紫外线照射青霉菌，使其DNA发生改变，通过筛选获得青霉素高产菌株
D．自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其DNA整合到细菌DNA上
【答案】B
【解析】基因工程是在生物体外将DNA进行重组形成重组DNA分子，然后导入受体细胞，赋予生物新的遗传特性，A错误；将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，获得能产生人干扰素的菌株，这是基因工程技术的应用，B正确；用紫外线照射青霉菌，使其DNA发生改变，通过筛选获得青霉素高产菌株，这是诱变育种，与基因工程无关，C错误；基因工程是按照人们的意愿，对生物进行定向改造，而自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其DNA整合到细菌DNA上不符合基因工程的概念，D错误。
2．基因工程取得成功，是基础理论和技术发展共同推动的，下列不属于基因工程的技术发明或发现的是( )
A．限制酶的发现
B．上海科技大学等单位首次解析新冠病毒蛋白质三维结构
C．罗思和赫林斯基发现了基因转移载体
D．DNA体外重组的实现
【答案】B
【解析】限制酶是基因工程所需的工具酶，用于获取目的基因，因此限制酶的发现属于基因工程的发明或发现，A正确；上海科技大学等单位首次解析新冠病毒蛋白质三维结构不属于基因工程的发明或发现，B错误；基因工程的实现需要基因转移载体，因此罗思和赫林斯基发现了基因转移载体属于基因工程的发明或发现，C正确；基因工程是体外DNA分子重组技术，因此DNA体外重组的实现属于基因工程的发明或发现，D正确。
题组二 限制酶和DNA连接酶
3．(2023·四川名校阶段练习)如图表示三种酶分别作用于DNA分子的不同部位，①②③这三种酶依次是( )
A．DNA连接酶、限制酶、解旋酶
B．限制酶、解旋酶、DNA连接酶
C．解旋酶、限制酶、DNA连接酶
D．限制酶、DNA连接酶、解旋酶
【答案】C
【解析】①作用的部位是氢键，因此①是解旋酶；②作用的部位是磷酸二酯键，因此②是限制酶；③作用的部位是两个DNA片段的缺口，因此③是DNA连接酶。
4．下列有关如图所示的黏性末端的说法，错误的是( )
A．甲、乙、丙黏性末端分别是由不同的限制酶切割产生的
B．甲、乙具有相同的黏性末端，可形成重组DNA分子，但甲、丙之间不能
C．DNA连接酶的作用位点是b处
D．切割产生甲的限制酶不能识别由甲、乙黏性末端形成的重组DNA分子片段
【答案】C
【解析】据图可知，切割形成甲、乙、丙黏性末端的限制酶识别序列与切割位点分别是—GAATTC—(在G与A之间切割)、—CAATTG —(在C与A之间切割)、—CTTAAG—(在C与T之间切割)，即甲、乙、丙是由不同的限制酶切割产生的，A正确；甲、乙的黏性末端互补，所以甲、乙可以形成重组DNA分子，甲、丙的黏性末端不互补，所以甲、丙无法形成重组DNA分子，B正确；DNA连接酶可以催化形成被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键，而b处是氢键，C错误；甲、乙黏性末端形成的重组DNA分子片段为—CAATTC—、—GTTAAG—，其中没有切割产生甲的限制酶的识别序列及酶切位点，所以切割产生甲的限制酶不能识别由甲、乙黏性末端形成的重组DNA分子片段，D正确。
5．有关DNA重组技术的工具酶的叙述，正确的是( )
A．限制性内切核酸酶能切割烟草花叶病毒的核酸
B．一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列
C．所有DNA连接酶都能连接黏性末端和平末端
D．DNA连接酶和DNA聚合酶均可用来拼接DNA片段
【答案】B
【解析】限制性内切核酸酶只能切割特定的脱氧核苷酸序列，而烟草花叶病毒的核酸是核糖核苷酸，A错误；限制酶具有特异性，即一种限制酶只能识别某种特定的核苷酸序列，并在特定的位点之间进行切割，B正确； 常见的DNA连接酶分为 E．coli DNA连接酶和T4 DNA连接酶，前者只能连接黏性末端，后者既能连接平末端，又能连接黏性末端，C错误； DNA连接酶用来拼接DNA片段，DNA聚合酶用来拼接单个脱氧核苷酸，D错误。
6．下列有关限制性内切核酸酶的叙述，正确的是( )
A．用限制酶切割一个DNA分子中部，获得一个目的基因时，被水解的磷酸二酯键有2个
B．限制性内切核酸酶识别序列越短，则该序列在DNA中出现的概率就越大
C．限制性内切核酸酶的活性不受温度、pH等条件的影响
D．只有用相同的限制性内切核酸酶处理含目的基因的片段和质粒，才能形成重组质粒
【答案】B
【解析】用限制性内切核酸酶切割一个DNA分子中部，获得一个目的基因时，需要切割目的基因的两侧，因此要断裂4个磷酸二酯键，A错误；限制性内切核酸酶识别序列越短，该序列在DNA中出现的概率就越大，B正确；限制性内切核酸酶的活性受温度、pH等条件的影响，C错误；不同的限制性内切核酸酶切割也可能产生相同的末端序列，因此用不同的限制性内切核酸酶处理含目的基因的片段和质粒，也可能形成重组质粒，D错误。
题组三 基因进入受体细胞的载体
7．下列关于基因工程操作工具——载体的叙述中，错误的是( )
A．质粒作为常见的载体，不仅存在于细菌中，某些病毒也具有
B．作为基因工程的载体，标记基因不可或缺
C．目的基因插入载体时，有特定的插入位点
D．构建重组DNA分子时需DNA连接酶和限制性内切核酸酶等
【答案】A
【解析】质粒是基因工程常用的载体，不仅存在于细菌中，某些真核细胞中也具有，但不存在于病毒中，A错误；具有标记基因是作为载体的条件之一，B正确；目的基因插入载体时，有特定的插入位点，C正确；构建重组DNA分子时需DNA连接酶和限制性内切核酸酶等，D正确。
8．限制酶MunⅠ和限制酶EcoRⅠ的识别序列及切割位点分别是－ATTG－和－ ATTC－。如图表示四种质粒和目的基因，其中，箭头所指部位为酶的识别位点，质粒的阴影部分表示标记基因。适于作为图示目的基因载体的质粒是( )
【答案】A
【解析】用限制酶MunⅠ切割该质粒后，不会破坏标记基因，而且还能产生与目的基因两侧黏性末端相同的末端，适于作为目的基因的载体，A正确；该质粒没有标记基因，不适于作为目的基因的载体，B错误；该质粒含有标记基因，但用限制酶切割后标记基因会被破坏，因此不适于作为目的基因的载体，C错误；该质粒含有标记基因，但用限制酶切割后标记基因会被破坏，因此不适于作为目的基因的载体，D错误。
[能力提升]
9．(2023·福建厦门阶段练习)研究人员用EcoR Ⅰ和Sma Ⅰ两种限制酶处理某DNA分子，图1为EcoR Ⅰ切割该DNA分子后的结果；图2是酶切后的凝胶电泳图谱，其中1号泳道是DNA Marker，2号、3号、4号分别是EcoR Ⅰ单独处理、Sma Ⅰ单独处理、两种酶共同处理后的电泳结果。下列相关叙述错误的是( )
A．据图1可知EcoR Ⅰ的识别序列为—GAATTC—，切割位点在G和A之间
B．据图2可知琼脂糖凝胶的加样孔在B端，且连着电泳槽的负极
C．据图2可知该DNA分子最可能是含1 000个碱基对的环状DNA
D．据图2可知该DNA分子中两种限制酶的酶切位点各有一个
【答案】B
【解析】图1中DNA双链片段被切割成两段，该片段序列是—GAATTC—，断开的部位是在G和A碱基之间，A正确；相对分子质量大小会影响物质在电泳时的迁移速率，DNA片段相对分子质量越大，迁移就越慢，分子量越小，迁移速度越快，据图2可知琼脂糖凝胶的加样孔在A端，B错误；2号、3号分别是EcoR Ⅰ单独处理、Sma Ⅰ单独处理后的电泳结果，两个泳道均只出现一个DNA片段，且分子量是1 000，说明该DNA分子最可能是含1 000个碱基对的环状DNA，C正确；图2中4号是EcoR Ⅰ和Sma Ⅰ两种酶共同处理后的电泳结果，显示800bp和200bp两个条带，说明在该DNA分子中，两种限制酶的酶切位点各有一个，D正确。
10．(2023·陕西宝鸡阶段练习)基因工程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和质粒，以便于重组和筛选。已知限制酶Ⅰ的识别序列和切割位点是—TC—，限制酶Ⅱ的识别序列和切割位点是－ATCC－。根据图示判断下列操作正确的是( )
A．目的基因和质粒均用限制酶Ⅱ切割
B．目的基因和质粒均用限制酶Ⅰ切割
C．质粒用限制酶Ⅱ切割，目的基因用限制酶Ⅰ切割
D．质粒用限制酶Ⅰ切割，目的基因用限制酶Ⅱ切割
【答案】C
【解析】限制酶Ⅰ的识别序列和切点是—TC—，限制酶Ⅱ的识别序列和切点是— ATCC—，可知限制酶Ⅰ能够识别和切割限制酶Ⅱ切割后的黏性末端；目的基因的右端是限制酶Ⅰ的识别序列和切点— ATC—，目的基因左端是限制酶Ⅱ的识别序列和切点— ATCC—，只有用限制酶Ⅰ才能同时将目的基因切割下来；质粒有Gene Ⅰ和Gene Ⅱ两种标记基因，分别有限制酶Ⅰ的识别序列和限制酶Ⅱ的识别序列；如果用限制酶Ⅰ切割，则Gene Ⅰ和GeneⅡ都被破坏，造成重组质粒无标记基因；用限制酶Ⅱ切割，则破坏Gene Ⅱ，保留Gene Ⅰ，其黏性末端和切割目的基因所在DNA的黏性末端相同，可以连接形成重组DNA。
11．(2023·浙江宁波阶段练习)如图是以鸡血为材料进行“DNA粗提取与鉴定”相关实验步骤。用高浓度(2 mol/L)的NaCl溶液可溶解DNA，低浓度使DNA析出。下列有关叙述错误的是( )
A．图a中加入蒸馏水使细胞吸水涨破，鸡血可用猪血代替
B．图a和图c操作完成后需过滤，过滤后均取滤液
C．若在图d操作前增加低浓度NaCl溶液处理步骤(d1)，且重复c和d1，可除去多种杂质
D．图d在滤液中加入冷却的95%酒精后，出现的白色丝状物就是粗提取的DNA
【答案】A
【解析】猪的成熟红细胞不含有DNA，因此进行“DNA的粗提取与鉴定”的实验中不能用猪血代替鸡血，A错误；图a表示加入研磨液的过程，图a过程之后需要进行过滤，上面的过滤物主要是细胞膜、核膜的碎片等杂质，而 DNA 存在于下面的滤液中，所以过滤后应取滤液；图c操作是用2 mol/L的NaCl溶液溶解DNA的过程，所以图c操作之后过滤，滤液中含有DNA分子，所以过滤后应取滤液，B正确；若在图d操作前增加低浓度NaCl溶液处理步骤d1，可使DNA分子析出，然后析出的含有DNA分子的物质进行操作c，获得含有DNA分子浓度比较高的溶液，重复步骤c和d1，可除去多种杂质，C正确；在溶液中加入冷却的95%酒精溶液，能使DNA钠盐形成絮状沉淀物析出，D正确。
12．如图为大肠杆菌及质粒载体的结构模式图，据图回答下列问题：
(1)a代表的物质和质粒的化学本质相同，都是________________(写中文名字)。自然情况下大肠杆菌能发生的可遗传变异有________。
(2)下列常在基因工程中用作载体的是__________(填字母)。
A．苏云金杆菌抗虫基因
B．土壤农杆菌环状RNA分子
C．大肠杆菌的质粒
D．动物细胞的染色体
(3)氨苄青霉素抗性基因在质粒DNA上被称为__________，其作用是___________ __________________________。
(4)若质粒DNA分子的切割末端为，则与之连接的目的基因切割末端应为____________；切割形成以上片段的限制酶的识别序列是______________。可使用____________把质粒和目的基因连接在一起。
(5)某种限制酶识别的序列及切点为，那么含该序列的DNA片段被切割后形成的结果是____________。
【答案】(1)脱氧核糖核酸 基因突变 (2)C (3)标记基因 用于目的基因(或重组质粒)是否导入的鉴定和筛选
(4) —ACGCGT— DNA连接酶
(5)
【解析】(1)a代表的物质是拟核中的DNA分子，质粒是细胞质中的DNA分子，二者都是环状DNA分子，能够自我复制、具有遗传效应、具有双螺旋结构等。大肠杆菌属于原核生物，只能发生的可遗传变异是基因突变。(2)大肠杆菌的质粒是基因工程中常用的载体。(3)质粒上的氨苄青霉素抗性基因是标记基因，可以用于目的基因(或重组质粒)是否导入的鉴定和筛选。(4)根据碱基互补配对原则，目的基因的切割末端应为；目的基因与质粒形成重组DNA需要用到DNA连接酶。切割形成以上片段的限制酶的识别序列是—ACGCGT—。(5)某种限制酶识别的序列及切点为，那么含该序列的DNA片段被切割后形成的结果是 。
13．如表所示为几种限制酶的识别序列及其切割位点，请回答下列问题：
限制酶 BamHⅠ HindⅢ EcoRⅠ SmaⅠ
识别序列及 切割位点
(1)从表中四种酶的切割位点看，可以切出平末端的酶是________。
(2)将目的基因与质粒DNA缝合依靠的是________酶，它的作用是形成磷酸二酯键；两条链间的碱基对通过________连接起来。
(3)图1中的质粒分子可被表中限制酶________切割，切割后的质粒含有________个游离的磷酸基团。
(4)在相关酶的作用下，图1中的甲与图2中的乙________(填“能”或“不能”)拼接起来。请说明理由：________________。
【答案】(1)SmaⅠ (2)DNA连接 氢键
(3)EcoRⅠ 2
(4)能 二者具有相同的黏性末端
【解析】 (1)由表中四种限制酶的切割位点可知，SmaⅠ可切出平末端。(2)目的基因与质粒缝合时用DNA连接酶进行连接，形成磷酸二酯键；两条链之间的碱基依据碱基互补配对原则形成氢键。(3)根据质粒的碱基序列可知，质粒分子可被限制酶EcoRⅠ切割，切割后形成链状DNA，有2个游离的磷酸基团。(4)由图可知，甲和乙的黏性末端相同，在DNA连接酶的作用下可以拼接起来。第3章 第3节
[基础达标]
题组一 基因工程在农业方面的应用
1．(2023·四川绵阳阶段练习)科学家在某种农杆菌中找到了抗枯萎病的基因，并以质粒为载体，采用转基因方法培育出了抗枯萎病的金花茶新品种。下列有关叙述错误的是( )
A．质粒可以在受体细胞中存活并表达其上的基因
B．只能以金花茶的受精卵作为基因工程的受体细胞
C．抗枯萎病基因进入金花茶细胞后仍然遵循中心法则
D．抗枯萎病基因在不同生物的细胞中表达的产物相同
【答案】B
【解析】质粒能在受体细胞中复制并稳定保存，并且表达其上的基因，A正确；金花茶的花粉也可以作为基因工程的受体细胞，然后再采用单倍体育种技术得到能稳定遗传的新品种，B错误；抗枯萎病基因进入金花茶细胞后要进行复制、转录、翻译，进而控制生物的性状，也要遵循中心法则，C正确；抗枯萎病基因表达的产物是相同的，所以才可用其进行新品种的培育，D正确。
2．(2023·湖北孝感期末)植物生物反应器主要以整株植物、植物组织或植物悬浮细胞为加工场所，生产药物蛋白。叶绿体遗传转化体系是近年发展起来的一种新的植物生物反应器。叶绿体转化是以同源重组原理将外源目的基因整合到目标叶绿体基因组中的一种方式，是一种高表达、安全性极高的遗传转化方法。下列相关叙述不正确的是( )
A．植物生物反应器涉及的现代生物学技术是基因工程和植物细胞工程
B．构建的基因表达载体中含有叶绿体特异启动子，使得目的基因只能在叶绿体中表达
C．植物叶绿体表达体系可以防止转基因作物的目的基因通过花粉在自然界中扩散
D．把目的基因导入叶绿体DNA中，将来产生的配子一定含有此目的基因
【答案】D
【解析】植物生物反应器首先需要用基因工程技术将目的基因导入植物细胞，其次需要采用植物细胞工程技术将转基因植物细胞培育成转基因植株或转基因植物组织或转基因植物悬浮细胞，因此涉及基因工程和细胞工程技术，A正确；要使得目的基因只能在叶绿体中表达，则构建的基因表达载体中要含有叶绿体特异性启动子，B正确；由于受精卵中的细胞质几乎全部来自卵细胞，因此植物叶绿体表达体系可以防止转基因作物的目的基因通过花粉在自然界中扩散，C正确；把目的基因导入叶绿体DNA中，叶绿体DNA存在于细胞质中，在配子产生过程中随机进入子细胞，所以将来产生的配子中不一定含有此基因，D错误。
3．(2023·湖北名校期末)中国科学家将黄肥尾蝎的神经毒素基因AalT导入能寄生在许多害虫体内的绿僵菌中，增强了绿僵菌致死害虫的效应，可有效控制虫害；将长穗偃麦草的Fhb7基因导入小麦，其表达产物可减轻赤霉菌对小麦的感染。下列说法错误的是( )
A．将Fhb7导入小麦，可采用农杆菌转化法
B．将Fhb7导入小麦，可影响赤霉菌对小麦的寄生能力
C．只有将目的基因导入防治对象，才能达到生物防治目的
D．用绿僵菌工程菌减少虫害，不改变绿僵菌与害虫的种间关系
【答案】C
【解析】Fhb 7基因导入小麦可用农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法，A正确；将Fhb 7基因导入小麦，其表达产物可减轻赤霉菌对小麦的感染，所以影响了赤霉菌对小麦的寄生能力，B正确；要想达到生物防治的目的不一定要将目的基因导入防治对象，如可将目的基因导入能寄生在多种害虫体内的绿僵菌中，这种方法同样可以达到生物防治的目的，C错误；生物的种间关系是生物协同进化的结果，通过绿僵菌工程菌减少虫害，不改变绿僵菌与害虫的种间关系，D正确。
题组二 基因工程在畜牧业方面的应用
4．(2023·吉林长春期末)动物基因工程前景广阔，最令人兴奋的是利用基因工程技术使哺乳动物成为乳腺生物反应器，以生产所需要的药品，如转基因动物生产人的生长激素。下列关于科学家培养转基因动物成为乳腺生物反应器的说法，正确的是( )
A．仅仅利用了基因工程技术
B．不需要乳腺蛋白基因的启动子
C．利用基因枪法将人的生长激素基因导入受精卵中
D．需要进入泌乳期才能成为“批量生产药物的工厂”
【答案】D
【解析】培育转基因动物成为乳腺生物反应器时，除了采用基因工程技术，还需要采用细胞工程(动物细胞培养)和胚胎工程技术(胚胎移植)，A错误；乳腺生物反应器需要乳腺蛋白基因的启动子，使目的基因只在乳腺组织中表达，B错误；将目的基因导入动物细胞的方法是显微注射技术，因此，将含人生长激素基因的表达载体导入受精卵利用了显微注射技术，C错误；乳腺生物反应器是从乳腺中获取药物，因此需要进入泌乳期才能成为“批量生产药物的工厂”，D正确。
5．(2023·安徽芜湖期末)生长激素具有促进人体生长的作用，可用于治疗侏儒症儿童患者。某科研人员采用基因工程培育转基因羊作为乳腺生物反应器，使其能合成生长激素且只存在于乳汁中。下列有关叙述错误的是( )
A．培育乳腺生物反应器常选用乳腺细胞作为受体细胞
B．常选用显微注射法将含有生长激素基因的表达载体导入受体细胞
C．人的生长激素基因在乳腺细胞通过转录和翻译表达
D．乳腺生物反应器的体细胞含有人的生长激素基因
【答案】A
【解析】培育乳腺生物反应器常选受精卵作为受体细胞，A错误；将表达载体导入动物细胞的常用方法是显微注射法，B正确；基因的表达包括转录和翻译，所以人的生长激素基因在乳腺细胞通过转录和翻译表达，C正确；将人生长激素基因表达载体导入受精卵后，发育为转基因羊，其产生的细胞都是由受精卵经有丝分裂发育而来的，则乳腺生物反应器的体细胞含有人的生长激素基因，D正确。
6．上海医学遗传研究所成功培育出一头携带人白蛋白基因的转基因牛。他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高了30多倍。以下相关叙述正确的是( )
A．转基因动物是指体细胞中出现了新基因的动物
B．提高基因的表达水平是指设法使牛的乳腺细胞中含有更多的人白蛋白基因
C．只能在转基因牛乳汁中获取人白蛋白，是因为人白蛋白基因只在牛乳腺细胞中是纯合的
D．转基因牛的肌肉细胞中也有人白蛋白基因，但不发生转录、翻译，故不能合成人白蛋白
【答案】D
【解析】 体细胞中出现新基因有可能是基因突变导致的，A错误；提高基因的表达水平是指增强白蛋白基因表达，白蛋白基因数目没有增多，B错误；转基因动物一般用到的受体细胞是受精卵，发育成的个体的几乎所有细胞中都有相同的外源基因，C错误；转基因牛的白蛋白基因也是选择性表达的，在肌肉细胞中不能表达，D正确。
题组三 基因工程在医药卫生和食品工业方面
的应用
7．利用基因工程技术可使大肠杆菌生产人的胰岛素，下列相关叙述正确的是( )
A．人和大肠杆菌在合成胰岛素时，转录和翻译的场所都是相同的
B．所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列
C．通过检测，大肠杆菌中没有胰岛素产生，则可判断重组质粒未导入受体菌
D．选用大肠杆菌作为受体细胞主要原因是其繁殖快、易培养、产量高
【答案】D
【解析】人是真核生物，大肠杆菌是原核生物，真核细胞在细胞核内转录，原核细胞在拟核转录，A错误；不同的限制酶识别不同的核苷酸序列，B错误；通过检测，大肠杆菌中没有胰岛素产生，则可判断重组质粒未导入受体菌或虽已导入受体但没有表达，C错误；利用基因工程技术使大肠杆菌生产人的胰岛素时，选用大肠杆菌作为受体细胞的主要原因是繁殖快、易培养、产量高，D正确。
8．蜘蛛丝(丝蛋白)被称为“生物钢”，有着超强的抗张强度，可制成防弹背心、降落伞绳等。蜘蛛丝还可被制成人造韧带和人造肌腱。科学家研究出集中生产蜘蛛丝的方法——培育转基因羊作为乳腺生物反应器。下列有关乳腺生物反应器的说法，不正确的是( )
A．将蜘蛛丝蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等结合在一起构建成表达载体
B．将含有丝蛋白基因的表达载体导入动物乳腺细胞中即可获得乳腺生物反应器
C．与乳腺生物反应器相比，膀胱生物反应器不受性别等限制，受体来源更广泛
D．转基因动物产生的生殖细胞可能含有药用蛋白基因
【答案】B
【解析】该过程需要将蜘蛛丝蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等结合在一起构建成表达载体，再通过显微注射导入受精卵中，A正确；将含有丝蛋白基因的表达载体导入动物受精卵中才可获得乳腺生物反应器，B错误；与乳腺生物反应器(只能选雌性)相比，膀胱生物反应器不受性别、时间等限制，受体来源更广泛，C正确；转基因动物产生的生殖细胞可能含有药用蛋白基因，因为体细胞中含有药用蛋白基因，D正确。
9．(2023·云南昆明阶段练习)利用生物工程技术可生产不同种类的单克隆抗体：①杂交瘤技术制备的鼠源单抗可诱导人体产生抗单抗抗体(ADAs)而降低其治疗效果；②科学家将小鼠抗体上结合抗原的区域“嫁接”到人的抗体上，生产人鼠嵌合单抗；③还可将人编码抗体的基因转移至经过人工改造的抗体基因缺失的小鼠中，使小鼠表达出完全人源化单抗。下列叙述错误的是( )
A．用杂交瘤技术制备单抗涉及动物细胞融合及动物细胞培养技术
B．人鼠嵌合单抗的制备过程涉及基因工程和蛋白质工程技术
C．鼠源单抗疗效降低是由于ADAs与其发生了特异性结合
D．鼠源单抗、人鼠嵌合单抗、完全人源化单抗诱发产生ADAs的强度依次升高
【答案】D
【解析】杂交瘤技术制备单抗涉及动物细胞融合(骨髓瘤细胞与B细胞的融合)和动物细胞培养技术，A正确；人鼠嵌合单抗的制备过程涉及基因工程(将人编码抗体的基因转移至经过人工改造的抗体基因缺失的小鼠中)和蛋白质工程技术 (将小鼠抗体上结合抗原的区域“嫁接”到人的抗体上)，B正确；鼠源单抗进入人体后能诱导人体产生ADAs，ADAs与鼠源单抗特异性结合导致鼠源单抗疗效下降，C正确；结合题意可知，该技术鼠表达出完全人源化单抗，故鼠源单抗、人鼠嵌合单抗、完全人源化单抗诱发产生ADAs的强度依次降低，D错误。
[能力提升]
10．(2023·福建莆田期末)人葡糖脑苷脂酶(hGC)缺乏症是一种常染色体隐性遗传病，患者因缺乏hGC基因而不能合成hGC，导致脾脏肿大、梗死和破裂，所以通常活不过10岁。传统的治疗方法是从人的胎盘中提取hGC后注入人体，治疗价格十分昂贵。科学家现已将hGC基因通过农杆菌转化法成功转入烟草中，并高效表达，其过程如下图所示。下列说法正确的是( )
A．转化是指将hGC基因导入烟草细胞，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程
B．过程③一般采用显微注射将农杆菌导入烟草细胞
C．从含重组Ti质粒的农杆菌中获取hGC基因的表达产物可直接用于疾病治疗
D．从愈伤组织中提取蛋白质作为抗原进行抗原—抗体杂交检测hGC基因是否转录
【答案】A
【解析】转化是指目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程，故这里的转化是指将hGC基因导入烟草细胞，并且在烟草细胞内维持稳定和表达的过程，A正确；过程③一般采用含重组质粒的农杆菌感染烟草细胞，即农杆菌转化法实现将目的基因导入烟草细胞的过程，B错误；农杆菌属于原核生物，不含内质网和高尔基体，所表达的蛋白质还不具有相应的空间结构，没有活性，因此，从含重组Ti质粒的农杆菌中获取hGC基因的表达产物需加工后才可用于疾病治疗，C错误；可从愈伤组织中提取蛋白质作为抗原进行抗原—抗体杂交检测hGC基因是否成功表达并翻译出蛋白质，D错误。
11．(2023·福建泉州联考)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中含有膀胱中特异表达基因的启动子
B．步骤②可使用显微注射技术将基因表达载体导入受精卵
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
【解析】启动子是RNA 聚合酶识别、结合和开始转录的一段DNA 序列，它含有RNA 聚合酶特异性结合和转录起始所需的保守序列，重组表达载体中含有膀胱中特异表达基因的启动子，以便于特异性表达基因的转录与翻译，A正确；步骤②是将重组载体导入受精卵，显微注射技术常用于导入动物细胞和植物的原生质体，B正确；乳腺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；W基因导入受精卵中，在所有体细胞中都有，但只在转基因动物膀胱细胞中表达，D错误。
12．用动物乳腺做生物反应器是20世纪90年代出现的新技术。利用转基因动物的乳房作为生物发酵工厂，可以大规模生产某些急需的生物活性物质或药用蛋白。以下是生产人乳铁蛋白的乳腺生物反应器的流程。BamHⅠ、HindⅢ、SmaⅠ所指部位为三种限制酶的酶切位点，请回答下列问题：
(1)图中载体需要对天然质粒进行改造才能得到，原因是________________________ ____________________。图中将人乳铁蛋白基因插入载体质粒，需同时用相同的限制酶HindⅢ和BamHⅠ切割目的基因和载体，原因是_____________________________________。
不能用限制酶SmaⅠ切割的原因是_________________________________。
(2)①过程将目的基因导入牛受精卵的技术是__________________。②过程称为____________。代孕母牛需要进行__________处理。
(3)为检测人乳铁蛋白基因是否成功翻译，可采用________________技术。
(4)要将转基因乳牛个体发展成为遗传特性稳定的群体，可以通过__________技术来实现。
【答案】(1)天然质粒很难满足作为载体所具备的特点 采用同种限制酶切割目的基因和载体能产生相同的DNA片段末端 限制酶Sma Ⅰ的切割位点位于目的基因上，切割后不能获得完整的目的基因 (2)显微注射技术 胚胎移植 同期发情 (3)抗原－抗体杂交 (4)克隆
【解析】(1)图中的载体需要对天然质粒进行改造才能得到，原因是天然质粒很难满足作为载体所具备的特点，需要添加必要构件，如标记基因等；图中将人乳铁蛋白基因插入载体质粒，需同时用相同的限制酶Hind Ⅲ和BamH Ⅰ切割目的基因和载体，原因是采用同种限制酶切割目的基因和载体能产生相同的DNA片段末端，便于二者连接形成重组质粒；不能用限制酶SmaⅠ切割的原因是限制酶SmaⅠ的切割位点位于目的基因上，切割后不能获得完整的目的基因。(2)①过程将目的基因导入牛受精卵的技术是显微注射技术。 ②过程称为胚胎移植。代孕牛需要进行同期发情处理，以达到与供体母牛同样的生理状态。(3)为检测人乳铁蛋白基因是否成功翻译，可采用抗原－抗体杂交技术。(4)要将转基因乳牛个体发展成为遗传特性稳定的群体，可以通过克隆技术来实现。
13．(2023·四川成都联考)蜘蛛丝(丝蛋白)有着超强的抗张强度，可制成防弹背心、降落伞绳等。科学家研究出集中生产蜘蛛丝的方法——培育转基因蜘蛛羊。请根据所学知识回答下列问题：
(1)从基因组文库中获取的丝蛋白基因与从cDNA文库中获取的丝蛋白基因的主要差别是______________________________。利用PCR技术体外扩增目的基因时，需要有____________________________，以便根据这一序列合成引物。
(2)过程②科学家通过____________技术将蜘蛛丝蛋白基因导入山羊的受精卵中，并需要筛选性染色体组成为____________的受精卵进行培养。通过①～④过程培育的蜘蛛羊可以作为乳腺生物反应器，从____________中提取所需要的蜘蛛丝蛋白。动物基因工程的受体细胞通常是受精卵，原因是____________________________。
(3)过程③需要加入二氧化碳，其作用是____________________。过程④还必须经过早期胚胎培养、____________等胚胎工程的技术手段，进而培育出转基因蜘蛛羊。
【答案】(1)cDNA文库中获取的目的基因不含启动子、内含子 一段已知目的基因的核苷酸序列 (2)显微注射 XX (羊的)乳汁 受精卵全能性高，更容易发育成动物个体 (3)维持培养液的pH 胚胎移植
【解析】(1)从基因组文库中获取的丝蛋白基因与从cDNA文库中获取的丝蛋白基因的主要差别是cDNA文库中获取的目的基因是逆转录获得的，不含启动子、内含子。利用PCR技术体外扩增目的基因时，需要有一段已知目的基因的核苷酸序列， 以便根据这一序列合成引物。(2)动物基因工程的受体细胞通常是受精卵，将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法，故过程②科学家通过显微注射技术将蜘蛛丝蛋白基因导入山羊的受精卵中，并需要筛选性染色体组成为XX的雌性受精卵进行培养。通过①～④过程培育的蜘蛛羊可以作为乳腺生物反应器，从(羊的)乳汁中提取所需要的蜘蛛丝蛋白。动物基因工程的受体细胞通常是受精卵，原因是受精卵全能性高，更容易发育成动物个体。(3)过程③加入二氧化碳的作用是维持培养液的pH，过程④还必须经过早期胚胎培养、胚胎移植等胚胎工程的技术手段，进而培育出转基因蜘蛛羊。第3章 第2节
[基础达标]
题组一 目的基因的筛选与获取
1．在基因工程的基本操作程序中，目的基因的获取途径不包括( )
A．从基因文库中获取目的基因
B．利用PCR技术扩增目的基因
C．人工合成目的基因
D．利用DNA分子杂交技术，获取目的基因
【答案】D
【解析】可以从基因文库中获取目的基因，A不符合题意； 获取目的基因的方法之一是PCR技术，B不符合题意； 可以通过人工合成的方法获取目的基因，C不符合题意； DNA分子杂交技术不能用于获取目的基因，D符合题意。
2．(2023·广东广州阶段练习)PCR是一种体外迅速扩增DNA片段的技术。PCR过程一般经历下述30多次循环：95 ℃下使模板DNA变性、解链→55 ℃下复性(引物与DNA模板链结合)→72 ℃下引物链延伸(形成新的DNA链)。下列有关PCR过程的叙述中不正确的是( )
A．变性过程中破坏的是DNA分子内碱基对之间的氢键
B．复性过程中引物与DNA模板链的结合是依靠碱基互补配对原则完成
C．延伸过程中需要DNA聚合酶、ATP、四种核糖核苷酸
D．PCR与细胞内DNA复制相比所需酶的最适温度较高
【答案】C
【解析】变性是DNA分子解旋，该过程中破坏的是DNA分子内碱基对之间的氢键，A正确；复性过程中引物与DNA模板链的结合是依靠碱基互补配对原则完成的，B正确；延伸是合成DNA的子链，所以该过程中需要DNA聚合酶、ATP、四种脱氧核糖核苷酸，C错误；PCR与细胞内DNA复制相比所需酶的最适温度较高，因为PCR过程需要高温变性，即使在复性时的温度也比较高，D正确。
题组二 基因表达载体的构建
3．下列对基因表达载体构建的叙述，不正确的是( )
A．需要限制酶和DNA连接酶等特殊工具
B．基因表达载体中有的含有启动子和密码子
C．标记基因不一定是抗生素抗性基因
D．基因表达载体的构建是基因工程的核心
【答案】B
【解析】基因表达载体是目的基因与载体的结合，在此过程中通常用同一种限制酶切割目的基因与载体，用DNA连接酶将相同的末端连接起来，A正确；基因表达载体含有启动子、终止子、标记基因和目的基因，密码子位于mRNA上，B错误；抗生素抗性基因可作为标记基因，但标记基因不都是抗生素抗性基因，C正确；基因表达载体的构建是基因工程的核心，在细胞外进行，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，D正确。
4．在基因表达载体的构建中，下列说法不正确的是( )
①一个基因表达载体的组成只包括目的基因、启动子、终止子 ②有了启动子才能驱动目的基因转录出mRNA ③终止子的作用是使转录在所需要的地方停止 ④所有基因表达载体的构建是完全相同的
A．②③ B．①④
C．①② D．③④
【答案】B
【解析】 基因表达载体的组成包括目的基因、标记基因、启动子、终止子，①错误；有了启动子才能驱动目的基因转录出mRNA，②正确；终止子的作用是使转录在所需要的地方停止，③正确；由于受体细胞有植物、动物以及微生物之分，则目的基因导入受体细胞的方法不同，因此基因表达载体的构建不是完全相同的，④错误。
5．(2023·广东名校阶段练习)下列关于实验“PCR片段的扩增及电泳鉴定”的叙述，正确的是( )
A．PCR反应中，变性阶段需要耐高温的解旋酶参与
B．PCR反应中，复性阶段需要DNA聚合酶连接磷酸二酯键
C．PCR反应中，延伸阶段可将脱氧核苷酸连接到引物的5′端
D．电泳时，DNA分子在凝胶中的迁移速率与DNA的大小和构象等有关
【答案】D
【解析】PCR反应中，变性阶段需要高温解开DNA双螺旋，无需解旋酶，A错误；复性阶段是指引物与模板结合，无需DNA聚合酶，B错误；延伸可将脱氧核苷酸连接到引物的3′端，C错误；电泳时， DNA分子在凝胶中的迁移速率与DNA的大小和构象等有关，琼脂糖凝胶的浓度也会影响迁移速率，D正确。
题组三 将目的基因导入受体细胞
6．农杆菌中含有一个大型的Ti质粒(如图所示)，在侵染双子叶植物细胞的过程中，其中的T－DNA片段转入植物的染色体DNA上。若想用基因工程并通过农杆菌向某种双子叶植物中导入抗旱基因，下列分析不合理的是( )
A．若用Ti质粒作为抗旱基因的载体，目的基因的插入位置应该在T－DNA片段内，且要保证复制原点、启动子和终止子不被破坏
B．将重组Ti质粒导入农杆菌之前，可以用Ca2+处理农杆菌
C．转基因抗旱植物培育是否成功的最简单检测方法是看该植物是否具有抗旱性状
D．若能够在植物细胞中检测到抗旱基因，则说明该基因工程项目获得成功
【答案】D
【解析】若用Ti质粒作为抗旱基因的载体，目的基因的插入位置应该在T-DNA片段内，且要保证复制原点、启动子和终止子不被破坏，A正确；将重组Ti质粒导入农杆菌之前，可以用Ca2+处理农杆菌，便于完成转化，B正确；转基因抗旱植物培育是否成功的最简单检测方法是看该植物是否具有抗旱性状，C正确；能够在植物细胞中检测到抗旱基因及其表达产物，或转基因植物表现出抗旱性状，才能说明该基因工程项目获得成功，D错误。
7．(2023·广东深圳期中)利用基因工程技术生产羧酸酯酶(CarE)制剂，用于降解某种农药的残留，基本流程如图。下列叙述正确的是( )
A．过程①的反应体系中需要加入逆转录酶和核糖核苷酸
B．过程②需使用限制酶和DNA聚合酶，是基因工程的核心步骤
C．过程③需要使用NaCl溶液处理利于重组表达载体导入大肠杆菌细胞
D．过程可利用DNA分子杂交技术鉴定CarE基因是否成功导入受体细胞
【答案】D
【解析】过程①是逆转录过程，以RNA为模板合成DNA，需要加入逆转录酶和脱氧核糖核苷酸，A错误；过程②是构建基因表达载体的过程，需使用限制酶和DNA连接酶，是基因工程的核心步骤，B错误；过程③是将目的基因导入受体细胞的过程，使用CaCl2溶液处理利于重组表达载体导入大肠杆菌细胞，C错误；可利用DNA分子杂交技术鉴定CarE基因是否成功导入受体细胞，D正确。
8．转化是指目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。下列有关说法错误的是( )
A．大肠杆菌转化实验中可使用Ca2+处理以提高转化效率
B．目的基因导入受体细胞前必须构建基因表达载体以便稳定存在
C．将DNA溶液滴加在受粉后的花柱切面上，可以使目的基因进入胚囊
D．农杆菌转化法中需要进行两次体外拼接和两次导入
【答案】D
【解析】可以用Ca2+处理大肠杆菌细胞，使其能吸收周围环境中的DNA分子，有利于重组的基因表达载体导入其中，提高转化效率， A正确；将目的基因导入受体细胞前必须构建基因表达载体，这是基因工程的核心步骤，B正确；花粉管通道法：可以用微量注射器将含目的基因的DNA溶液直接注射到子房中，也可以在植物受粉后的一定时间内，剪去柱头，将DNA溶液滴加在花柱切面上，使目的基因借助花粉管通道进入胚囊，C正确；农杆菌转化法总体上有两次的拼接过程，发生在Ti质粒与目的基因之间(体外拼接)、携带目的基因的T-DNA与植物细胞的染色体DNA之间(体内拼接) ，两次的导入过程，即基因表达载体导入农杆菌、农杆菌导入植物细胞，D错误。
题组四 目的基因的检测与鉴定
9．(2023·广东河源周测)下图为转基因抗冻番茄培育过程的示意图(其中AmpR为抗氨苄青霉素基因)。下列叙述错误的是( )
A．④过程中可利用目的基因作为探针对植株进行筛选
B．可同时选用限制酶PstⅠ、SmaⅠ对含目的基因的DNA进行剪切
C．过程②可采用农杆菌转化法将含目的基因的表达载体导入受体细胞
D．质粒上的抗性基因有利于筛选含目的基因的细胞和促进目的基因的表达
【答案】D
【解析】④过程中可利用目的基因作为探针对植株进行筛选，以获得含有目的基因的植株，A正确；Alu Ⅰ酶切位点位于目的基因内部，若选择该酶切割会破坏目的基因，若选择同一种限制酶切割目的基因，则容易导致构建基因表达载体时形成自体连接，而目的基因两侧含有限制酶Pst Ⅰ和Sma Ⅰ的识别序列，且质粒上也含有这两种限制酶的切割位点，所以可同时选用限制酶Pst Ⅰ、Sma Ⅰ对含目的基因的DNA进行切割，B正确；农杆菌转化法适用于双子叶植物或裸子植物，因此过程②可采用农杆菌转化法将含目的基因的表达载体导入受体细胞，C正确；质粒上的抗性基因有利于筛选含目的基因的细胞，但不能促进目的基因的表达，D错误。
[能力提升]
10．(2023·广东梅州期末)实时荧光RT－PCR可用于RNA病毒的核酸检测，其原理是在PCR复性过程中探针和引物一起与模板结合，探针两侧分别带有荧光基团和抑制荧光发出的猝灭基团，新链延伸过程中，DNA聚合酶会破坏探针，导致荧光基团与猝灭基团分离而发出荧光。利用RT－PCR进行核酸检测的相关过程如下图所示。下列有关叙述错误的是( )
A．该技术需要用到解旋酶和Taq DNA聚合酶
B．该技术的原理是DNA半保留复制
C．该技术过程中需加入一对碱基序列不互补的引物
D．若检测结果有荧光发出，说明被检测者可能感染了病毒
【答案】A
【解析】逆转录合成cDNA的过程中，反应体系中需要加入逆转录酶，在PCR技术中需要用到Taq DNA聚合酶，不需要解旋酶，A错误；该技术运用了DNA半保留复制的原理，B正确；由于DNA复制过程中子链的延伸是在引物的3′端依次连接上去的，且两个引物需要连在两个互补的DNA模板链的5′端，因此该技术过程中需加入一对碱基序列不互补的引物，C正确；若检测结果有强烈的荧光发出，说明被检测者感染了病毒；若检测结果没有检测出荧光，初步断定样本中不含有病毒，被检测者可能没有感染病毒，D正确。
11．(2023·广东深圳期中)我国科学家将富含赖氨酸的蛋白质编码基因导入某植物，富含赖氨酸的蛋白质编码基因编码区共含678个碱基对，科学家利用了XbaⅠ和SacⅠ两种限制酶，并运用农杆菌转化法，将富含赖氨酸的蛋白质编码基因导入植物叶片细胞，再经植物组织培养获得转基因植株，使赖氨酸的含量比对照组明显提高，如图所示是相关培育过程，下列说法正确的是( )
A．重组质粒利用SacⅠ和HindⅢ切割后能得到1 500 bp片段，则表明目的基因正确插入质粒
B．图中①过程采用农杆菌转化法，是因为农杆菌易侵染双子叶植物和裸子植物
C．植物组织培养过程中，培养基中添加卡那霉素或新霉素都可以用于筛选转基因植株
D．①过程前获得的重组质粒只需要两种工具，即限制酶和DNA连接酶
【答案】A
【解析】该质粒上含有三个限制酶切点，利用Xba Ⅰ和Sac Ⅰ两种限制酶，运用农杆菌转化法，将富含赖氨酸的蛋白质编码基因导入植物叶片细胞，说明目的基因插入的位置为1 900 bp所在位置，即用富含赖氨酸的蛋白质编码基因替代了质粒中1 900 bp片段。因此会得到822＋678＝1 500 bp的新片段。由于重组质粒上移除1 900 bp而补充了富含赖氨酸的蛋白质编码基因的678个碱基对，加上未移除的822 bp，所以用Sac Ⅰ和Hind Ⅲ切割重组质粒后，可得到822＋678＝1 500 bp的新片段，据此可确定目的基因正确插入了质粒，A正确；图中②过程采用农杆菌转化法，①过程需要采用感受态转化法，B错误；目的基因插入两个限制酶酶切位点之间，对卡那霉素抗性基因和新霉素抗性基因都无影响。之所以不能用卡那霉素筛选，是因为插入植物细胞染色体上的是质粒的T－DNA片段，而卡那霉素抗性基因不在此片段上，导入成功的植物细胞对卡那霉素无抗性，C错误；①表示将目的基因导入农杆菌细胞，①过程前获得的重组质粒需三种工具，即限制酶、DNA连接酶、载体，D错误。
12．某实验小组利用转基因技术培育耐盐水稻，如图1表示含有耐盐基因的外源DNA分子，图2表示质粒，其上含有BamHⅠ、SmaⅠ和HindⅢ三种限制酶的酶切位点。请据图回答下列问题：
(1)分析上图可知，欲构建重组DNA分子，应选用________________两种限制酶切割质粒和外源DNA分子，使用两种不同的限制酶切割含目的基因的外源DNA和质粒的优点是_____________________________________。
(2)题(1)中不使用另外一种限制酶切割的原因是____________________________，题(1)中构建成功的重组质粒若用该酶切割能产生________种不同的DNA片段。
(3)质粒中抗性基因的作用是__________________。成功导入了目的基因的受体细胞(受体细胞本身不含四环素抗性基因和氨苄青霉素抗性基因)，不能在含________(填“氨苄青霉素”或“四环素”)的培养基中进行培养。
(4)从个体水平上鉴定耐盐基因是否成功表达的方法是_____________________________ _______________________________________________________________。
【答案】(1)BamH Ⅰ和Hind Ⅲ 防止质粒和目的基因的自身环化及质粒与目的基因的反向连接 (2)SmaⅠ会破坏目的基因 3 (3)筛选和鉴定目的基因 四环素 (4)将转基因水稻置于盐碱地中培育(或用一定浓度的盐水浇灌转基因水稻)，观察其能否正常生长
【解析】(1)外源DNA和质粒上都含有限制酶BamHⅠ、Hind Ⅲ和Sma Ⅰ的识别序列和切割位点，但限制酶Sma Ⅰ的识别序列位于目的基因中，因此构建基因表达载体时，应该选用限制酶BamH Ⅰ和Hind Ⅲ切割质粒和外源DNA分子；使用两种不同的限制酶切割含目的基因的外源DNA和质粒可防止质粒和目的基因的自身环化及质粒与目的基因的反向连接。(2)构建成功的重组质粒含有3个限制酶SmaⅠ的识别序列和切割位点，因此若用该酶切割构建成功的重组质粒能产生3种不同的DNA片段。(3)质粒中抗性基因的作用是筛选和鉴定目的基因；构建基因表达载体时，四环素抗性基因被破坏，但氨苄青霉素抗性基因没有被破坏，因此成功导入了目的基因的受体细胞(受体细胞本身不含四环素抗性基因和氨苄青霉素抗性基因)，不能在含四环素的培养基中进行培养。(4)从个体水平上鉴定耐盐基因是否成功表达的方法是将转基因水稻置于盐碱地中培育(或用一定浓度的盐水浇灌转基因水稻)，观察其能否正常生长。
13．苦荞是一种有名的经济植物，其含有的黄酮类化合物具有降血糖、降血脂等功效。CHS是合成黄酮类化合物的关键酶，有人把经修饰的CHS基因导入苦荞细胞中，培育高产黄酮苦荞品系。据图回答下列问题。
(1)过程①中将修饰后的CHS基因与Ti质粒连接成重组Ti质粒的酶称为______________。这种酶主要有两类，一类是从T4噬菌体中分离得到的，另一类是从大肠杆菌中分离得到的，称为______________。这两类酶都能恢复被限制酶切开的两个脱氧核苷酸之间的____________键。
(2)图中将修饰后的CHS基因导入苦荞体细胞的方法称为____________________，除此外还可以利用的方法有__________________。
(3)检测转基因苦荞培育是否成功，不能用抗原—抗体杂交技术进行检测的原因是__________________________________________，可以比较转基因苦荞与普通苦荞的______________含量或测定细胞中CHS含量进行鉴定。
【答案】(1)DNA连接酶 E.coliDNA连接酶 磷酸二酯
(2)农杆菌转化法 花粉管通道法
(3)转基因苦荞植株与普通苦荞植株都能产生黄酮类化合物 黄酮类化合物
【解析】(1)过程①中将修饰后的CHS基因与Ti质粒连接成重组Ti质粒需要DNA连接酶。这种酶主要有两类，一类是从T4噬菌体中分离得到的，称为T4DNA连接酶，另一类是从大肠杆菌中分离得到的，称为E．coliDNA连接酶。DNA连接酶连接的是被限制酶切开的两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。(2)将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、花粉管通道法等，图中将修饰后的CHS基因导入苦荞体细胞采用的是农杆菌转化法。使其成为易于吸收周围环境中DNA分子的感受态细胞。(3)检测转基因苦荞培育是否成功，不能用抗原—抗体杂交技术进行检测，原因是转基因苦荞植株与普通苦荞植株都能产生黄酮类化合物，可以比较转基因苦荞与普通苦荞的黄酮类化合物含量或测定细胞中CHS含量进行鉴定。第3章 第4节
[基础达标]
题组一 蛋白质工程的概念
1．(2023·重庆名校期末)下列关于蛋白质工程的说法，错误的是( )
A．蛋白质工程以基因工程为基础，属于第二代基因工程
B．蛋白质工程是根据蛋白质功能的特定需求，利用酶的专一性对蛋白质的氨基酸序列直接改造
C．蛋白质工程常用到基因的定点突变技术从分子水平进行碱基的替换
D．蛋白质工程难度很大的主要原因是蛋白质的功能必须依赖复杂的空间结构
【答案】B
【解析】蛋白质工程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，它可以根据人的需求来设计蛋白质的结构，又称为第二代基因工程，A正确；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，通过基因改造或基因合成，对现有蛋白质进行改造，B错误；蛋白质工程常用到基因的定点突变技术从分子水平进行碱基的替换，进行基因改造或基因合成，C正确；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，D正确。
2．(2023·陕西西安期末)蛋白质工程是在深入了解蛋白质分子的结构与功能关系的基础上进行的，它最终要达到的目的是( )
A．分析蛋白质的三维结构
B．对基因的结构进行分子设计
C．获取编码蛋白质的基因序列信息
D．获得满足人类生产和生活需求的蛋白质
【答案】D
【解析】分析蛋白质的三维结构是蛋白质工程的准备工作，与题意不符，A错误；对基因的结构进行分子设计是便于人工合成目的基因，这不是蛋白质工程的最终目的，B错误；获取编码蛋白质的基因序列信息实现了对基因的改造或合成过程，但不是蛋白质工程的最终目的，C错误；改造现有蛋白质或制造新的蛋白质，从而获得满足人类生产和生活需求的蛋白质，这是蛋白质工程的最终目标，D正确。
3．下列关于蛋白质工程的叙述，错误的是( )
A．通过蛋白质工程可以改变蛋白质的活性
B．蛋白质工程可以改造酶的结构从而提高酶的热稳定性
C．利用蛋白质工程可以在大肠杆菌细胞中得到人的胰岛素
D．蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程
【答案】C
【解析】通过蛋白质工程可以改变蛋白质的结构，进而改变蛋白质的活性，A正确；绝大多数酶是蛋白质，蛋白质工程可以改造化学本质为蛋白质的酶的结构，从而提高酶的热稳定性，B正确；利用基因工程可以在真菌细胞中得到人的胰岛素，C错误；蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程，D正确。
题组二 蛋白质工程的原理
4．(2023·广东潮州期中)目前科学家们通过蛋白质工程制造出了蓝色荧光蛋白、黄色荧光蛋白等。采用蛋白质工程技术制造出蓝色荧光蛋白的过程的正确顺序是( )
①推测蓝色荧光蛋白的氨基酸序列和确定相对应的脱氧核苷酸序列 ②根据预期的蓝色荧光蛋白的功能设计其结构 ③合成蓝色荧光蛋白基因 ④表达出蓝色荧光蛋白
A．①②③④ B．②①③④
C．②③①④ D．④②①③
【答案】B
【解析】蛋白质工程的基本途径：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→找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→获得所需的蛋白质。因此，采用蛋白质工程技术制造出蓝色荧光蛋白过程的正确顺序是②根据预期的蓝色荧光蛋白的功能设计其结构→①推测蓝色荧光蛋白的氨基酸序列和确定相对应的脱氧核苷酸序列→③合成蓝色荧光蛋白基因→④表达出蓝色荧光蛋白，B正确。
5．下图是蛋白质工程的示意图，有关叙述错误的是( )
A．实施蛋白质工程的前提条件是了解蛋白质结构和功能的关系
B．目前蛋白质工程最大的困难是E过程，即设计预期的蛋白质结构
C．G过程的完成依赖于基因改造或基因合成
D．蛋白质工程流程的顺序是A、B、C、D、E、F、G
【答案】D
【解析】实施蛋白质工程的前提条件是了解蛋白质结构和功能的关系，A正确；目前蛋白质工程最大的困难是E过程，即设计预期的蛋白质结构，B正确；G过程的完成依赖于基因改造或基因合成，C正确；蛋白质工程流程的顺序是E、F、G、A、B、C、D，D错误。
6．蛋白质工程中对蛋白质分子的设计，主要包括( )
①进行少数氨基酸的替换
②对不同来源的蛋白质的拼接
③从预期蛋白质的功能出发去推测氨基酸排列顺序
④直接改变蛋白质的空间结构
A．①② B．①②③
C．②③④ D．①②④
【答案】B
【解析】蛋白质工程中对蛋白质分子的设计主要包括：制造出自然界中不存在的全新蛋白质；在蛋白质分子中替代一个肽段或一个特定的结构域；改造蛋白质分子中的几个氨基酸残基。由于蛋白质分子通常都较大，而直接改变蛋白质的空间结构不易于操作，因此蛋白质工程是在基因的水平上进行操作的，故①②③正确，④错误，B正确。
7．(2023·重庆名校周测)干扰素是动物或人体细胞受到病毒侵染后产生的一种糖蛋白，可以用于对抗病毒的感染和癌症，但体外保存相当困难。下图是利用蛋白质工程设计生产干扰素的流程图，据图分析不正确的是( )
A．图中构建新的干扰素模型的主要依据是蛋白质的预期功能
B．图中新的干扰素基因必须插入质粒上的启动子和终止子之间才能表达
C．图中改造干扰素结构的实质是改造干扰素基因的结构
D．图中各项技术并没有涉及基因工程技术
【答案】D
【解析】由题干可知，题图是利用蛋白质工程设计生产干扰素的流程图，而蛋白质工程的主要依据是蛋白质的预期功能，因此图中构建新的干扰素模型的主要依据是蛋白质的预期功能，A正确；启动子是RNA聚合酶识别和结合的位点，从而驱动转录，而终止子提供转录终止的信号，因此图中新的干扰素基因必须插入质粒上的启动子和终止子之间才能表达，B正确；蛋白质工程的实质是对基因进行操作，操作简单，且能遗传给后代，即图中改造干扰素结构的实质是改造干扰素基因的结构，C正确；利用蛋白质工程设计保存干扰素的生产流程图中，合成新的干扰素基因后，要构建基因表达载体在受体细胞中表达，这属于基因工程技术，D错误。
题组三 蛋白质工程的应用
8．(2023·山东聊城期末)枯草杆菌蛋白酶广泛应用于洗涤剂、食品等行业。某研究小组利用蛋白质工程将该蛋白酶中第188位丙氨酸替换为脯氨酸、第239位谷氨酰胺替换为精氨酸、第262位缬氨酸替换为亮氨酸，结果发现枯草杆菌蛋白酶的催化活性大幅度提高。下列叙述错误的是( )
A．蛋白质工程最终要达到的目的是获取编码蛋白质的基因序列信息
B．对枯草杆菌蛋白酶进行分子设计必须从预期蛋白酶的功能出发
C．通过基因工程和蛋白质工程生产的枯草杆菌蛋白酶的氨基酸序列不同
D．改造后的枯草杆菌蛋白酶可能是空间结构发生改变导致其催化活性提高
【答案】A
【解析】蛋白质工程通过获取编码蛋白质的基因序列信息进而合成相关的基因并最终获得符合人们需求的蛋白质，这是蛋白质工程的最终目的，A错误；对蛋白质进行分子设计应从预期的蛋白质功能出发，从而对蛋白质的结构进行设计，因此对枯草杆菌蛋白酶进行分子设计必须从预期蛋白酶的功能出发，B正确；基因工程生产的蛋白质是自然界已有的蛋白质，而蛋白质工程能生产出自然界中不存在的新型蛋白质分子，两者的氨基酸序列不同，C正确；改造后的蛋白酶中第188位丙氨酸替换为脯氨酸、第239位谷氨酰胺替换为精氨酸、第262位缬氨酸替换为亮氨酸，结果发现该酶的催化活性大幅度提高，其原因可能是改变了蛋白酶的空间结构，D正确。
9．(2023·云南楚雄期末)干扰素是动物体内的一种蛋白质，可用于治疗病毒的感染和癌症，但干扰素在体外保存很困难。若将干扰素分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，则其在－70 ℃的条件下可保存半年，给广大患者带来福音。下列叙述正确的是( )
A．题干所述对干扰素进行改造的过程属于蛋白质工程的范畴
B．改造后的干扰素保存时间延长与该干扰素中氨基酸的种类和数量发生改变有关
C．通过该过程制造的蛋白质都是自然界中已经存在的蛋白质
D．该过程能够实现对蛋白质的结构进行设计和改造，不需要依赖基因
【答案】A
【解析】题干所述为对现有蛋白质(干扰素)进行改造，属于蛋白质工程的范畴，A 正确；由题干信息可知，改造后的干扰素与原干扰素相比，半胱氨酸变成了丝氨酸，氨基酸的数目没有改变，B 错误；蛋白质工程中，通过基因改造或基因合成，可以对现有蛋白质进行改造，也可以制造一种新的蛋白质，C错误；蛋白质工程是根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行设计改造，最终通过改造基因来完成，D错误。
[能力提升]
10．(2023·海南学业考试)苏云金杆菌中的杀虫晶体蛋白Cry具有杀虫毒性，但Cry蛋白存在杀虫谱窄、毒力有限等问题，制约了其在农业生产中的进一步应用。科学家通过定点突变，将Cry蛋白第168位的组氨酸替换为精氨酸后，Cry蛋白对烟草天蛾的毒性提高了3倍；将Cry蛋白第282位、第283位的丙氨酸和亮氨酸分别替换成甘氨酸和丝氨酸后，Cry蛋白对烟草天蛾的毒性提高了7倍。下列有关叙述正确的是( )
A．对Cry蛋白的改造是通过直接替换Cry蛋白中的氨基酸来实现的
B．Cry蛋白的毒性提高了3～7倍的原因可能是改变了该蛋白质的空间结构
C．改造Cry蛋白应从Cry蛋白基因的脱氧核苷酸序列出发设计其特有的结构
D．使用蛋白质工程改造Cry蛋白过程中不需要使用限制酶和DNA连接酶
【答案】B
【解析】对Cry蛋白的改造是通过改造相关基因来实现的，A错误；蛋白质的结构决定功能，Cry蛋白的毒性提高了3～7倍的原因可能是改变了该蛋白质的空间结构，B正确；改造Cry蛋白应从Cry蛋白的功能出发设计其特有的结构，C错误；蛋白质工程的基础是基因工程，故使用蛋白质工程改造Cry蛋白过程中需要使用限制酶和DNA连接酶，D错误。
11．干扰素是动物体内合成的一种蛋白质，临床上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。
(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”。蛋白质工程的基本途径是________________→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→________________________________→获得所需要的蛋白质。
(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______________的需要；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为基础，通过_________________________，对___________________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。
(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)从预期的蛋白质功能出发 找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因
(2)自然界已存在 人类生产和生活 基因的改造或合成 现有蛋白质
(3)高级
【解析】(1)蛋白质工程的基本途径：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→找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋白质。(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自然界已存在的蛋白质，不一定符合人类生产和生活的需要；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为基础，通过基因的改造或合成，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。(3)由于蛋白质具有十分复杂的高级结构，所以蛋白质工程实施的难度很大。
