第2课时 基因工程的应用、
生物技术的安全性与伦理问题
考点一
● 必备知识
1.(2)②二苯胺 蓝色
2.(1)①热变性 温度 ②与它所带电荷相反的电极 琼脂糖凝胶电泳 大小和构象 (2)①微量移液器 微量离心管 底部 PCR仪 ②电泳缓冲液 核酸染料 加样孔 电泳缓冲液 PCR产物 凝胶载样缓冲液 微量移液器 指示剂前沿 紫外灯
【考点易错】
(1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)√ (6)√
[解析] (1)哺乳动物成熟的红细胞不含DNA,不能作为DNA粗提取和鉴定的实验材料。(2)在溶有DNA的 NaCl溶液中加入二苯胺试剂后,需要沸水浴后才呈蓝色。
【长句拓展】
1.用高浓度的盐溶液溶解DNA,能除去在高盐中不能溶解的杂质;用低浓度盐溶液使DNA析出,能除去溶解在低盐溶液中的杂质 2.会使细胞内的DNA释放不完全,提取的DNA量变少,导致看不到丝状沉淀物、用二苯胺试剂鉴定不显示蓝色等 3.不同 由于DNA两条模板链中碱基序列并不相同,引物需要分别与两条模板链进行碱基互补配对 4.若变性温度过低,则解旋不完全,导致DNA不能扩增;若变性温度过高则影响酶的活性;在此温度条件下如果处理时间过长,将会导致酶的钝化
● 典型例题
1.D [解析] 研磨液有利于DNA的溶解,若将研磨液更换为蒸馏水,会降低DNA提取的效率,A正确;由于DNA不溶于酒精,但某些蛋白质溶于酒精,所以利用DNA和蛋白质在酒精中的溶解度差异,可初步分离DNA,B正确;DNA在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同,它能溶于2 mol/L的NaCl溶液,利用该原理可纯化DNA粗提物,C正确;二苯胺试剂可以用于鉴定DNA,但不能检测溶液中是否含有蛋白质杂质,D错误。
2.D [解析] 因为质粒的本质是环状的DNA,限制酶 Ⅰ 和 Ⅱ 处理后电泳只有一条条带,可能是该质粒上有一个切割位点,也可能没有切割位点,D错误。
3.A [解析] 凝胶载样缓冲液中的指示剂通常是一种颜色较深的染料,可以作为电泳进度的指示分子, 以便适时终止电泳,B错误;核酸是带有负电的生物大分子,在琼脂糖凝胶电泳中,DNA片段实际上是向正极迁移的,且DNA片段的迁移速率与其大小成反比,即DNA片段越长,迁移速率越慢,C错误;琼脂糖凝胶中的DNA分子通过染色,可在波长为300 nm的紫外灯下被检测出来,D错误。
4.C [解析] PCR是一项体外扩增DNA的技术,其原理是DNA半保留复制,PCR过程中遵循碱基互补配对原则,A正确。电泳时,产物的片段越大,迁移速率越慢,故据题图可知沿电泳方向,核苷酸链长度逐渐减小,B正确。依据双脱氧测序法的原理,可以确定每个泳道中的条带(DNA片段)的3'端的碱基,如+ddATP的泳道中出现的条带(DNA片段)的3'端碱基就是A;另外由于每个片段的起始点相同,但终止点不同,因此可以通过比较片段的长度来确定DNA序列中每个位置上的碱基;题图所示电泳方向为从上到下,即对应的DNA片段为长→短,对照个体的电泳结果最短的条带为+ddCTP泳道组的条带,则说明该DNA片段5'端第一个碱基为C;因此对照个体的测序结果为5'-CTACCCGTGAT-3',对照个体DNA模板链序列与之互补配对,为5'-ATCACGGGTAG-3',C错误;对比患者和对照个体的测序结果可知,患者该段序列中某位点的碱基C突变为T,由于C与G、T与A配对,则患者该段序列中某位点的碱基G突变为A,D正确。
考点二
● 必备知识
1.(1)生长 乳腺(房)生物反应器 器官移植
2.(1)生物功能 蛋白质 合成基因
(2)蛋白质 蛋白质结构 氨基酸 脱氧核苷酸序列 目的基因 检测与鉴定 蛋白质 遗传特性
(3)②酶的性能 工业用酶
③调控光合作用 蛋白质的结构
【考点易错】
(1)√ (2)√ (3)× (4)× (5)√ (6)× (7)×
[解析] (3)利用乳腺生物反应器生产医药产品,需将人的血清白蛋白基因导入动物的受精卵中。(4)转基因抗病农作物只能抗导入的抗病基因所对应的疾病。(6)要对蛋白质的结构进行设计改造,最终必须通过改造基因中的碱基序列来完成。(7)蛋白质工程的直接操作对象是基因。
【长句拓展】
1.可减少化学农药的使用量,降低环境污染 2.膀胱上皮 乳腺生物反应器必须是处于生殖期的雌性动物才可生产药用蛋白,而膀胱生物反应器则是任何生长期的雌雄动物均可生产 3.基因 蛋白质具有十分复杂的空间结构,基因的结构相对简单,容易改造;改造后的基因可以遗传给下一代,被改造的蛋白质无法遗传
● 典型例题
1.D [解析] 将目的基因整合到受体细胞的叶绿体基因组中能防止基因污染,因为叶绿体基因不会进入花粉,A正确;EPSPS基因相同,其在细菌和小麦中转录形成的mRNA相同,这也是该项基因工程得以实现的基础之一,B正确;转基因小麦如果培育成功,则会产生EPSPS酶,能抵抗草甘膦,因此可以通过喷洒草甘膦来检验转基因小麦是否培育成功,C正确;转基因小麦中导入了EPSPS基因,细胞内EPSPS酶数量增加,促进了相关氨基酸的合成,D错误。
2.B [解析] 根据题干信息“组成型启动子,驱动基因在所有细胞、组织和器官中持续表达”,所以细胞分化与组成型启动子有关,组织特异型启动子调控基因只在某些特定的部位中表达,所以细胞分化与组织特异型启动子的调控也有关,A正确;组织特异型启动子调控基因只在某些特定的部位中表达,而膀胱生物反应器需要将目的基因连接在组织特异型启动子的下游,保证基因在膀胱细胞中表达,B错误;一般情况下,真核生物细胞中,一个启动子只能启动一个基因的转录,C正确;强启动子可使基因高水平表达,启动子的强弱主要取决于其与RNA聚合酶的亲和性,D正确。
3.C [解析] 据题图分析,通过分析预期的水蛭素功能推导出蛋白质的结构,进而明确氨基酸序列,最终确定基因中碱基对的排列顺序,A正确;蛋白质的改造工程直接改变的是控制蛋白质合成的基因,B正确;基因a的基本单位是四种脱氧核苷酸,b是mRNA,其基本单位是四种核糖核苷酸,由于密码子具有简并性,因此大分子物质a和b的单体序列均不是唯一的,C错误;基因工程是利用已有的基因生产蛋白质,而蛋白质工程是通过改造基因从而获得原本没有的蛋白质,因此用蛋白质工程可生产基因工程所不能生产的蛋白质,D正确。
4.C [解析] 用AI预测新型蛋白质的基因结构依据的原理是中心法则,从蛋白质结构反推出氨基酸序列,再反推出相应基因序列,A正确;对蛋白质的改造是通过改造或合成基因来完成的,B正确;启动子和终止子为非编码区,故由氨基酸序列推理的基因序列中不包含启动子和终止子,C错误;因为一种氨基酸可能对应多种密码子(简并性),故用蛋白质的氨基酸序列推测的RNA编码序列有多种可能,D正确。
考点三
● 必备知识
2.(1)特定的细胞、组织和器官 治疗疾病 生育 细胞 (2)不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验 (3)解决同种异体器官移植过程中的免疫排斥反应;解决器官移植中供体来源不足的问题
3.遗传学 遗传学诊断 不孕不育 白血病 早期胚胎发育 胚胎移植 有性生殖
4.(1)①生化毒剂 (2)不发展、不生产
【考点易错】
(1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)× (6)× (7)√
[解析] (1)转基因抗虫棉利用的是靶向技术,对非靶标生物无毒性,故转基因抗虫棉能杀死害虫,但不一定对人有毒。(3)治疗性克隆是指利用克隆技术产生特定的细胞、组织和器官,用它们来修复或替代受损的细胞、组织和器官,从而达到治疗疾病的目的。(5)转基因品种不只需要检测是否含有目的基因,还要检测目的基因是否表达以及是否存在安全性等问题。(6)生物武器包括致病菌类、病毒类和生化毒剂类等。
● 典型例题
D [解析] 转基因技术本身是中性的,如果确实有证据表明某种转基因食品有害,就应该禁止该产品的使用,而不是禁止转基因技术的应用,A错误;试管婴儿技术已经成熟,移植前可对胚胎进行遗传学诊断,判断其是否含有遗传病基因或异常染色体,但是不能进行基因改造,B错误;转基因技术制造的新型致病菌,致病能力和传染能力以及抗药能力等大幅度增加,因而导致其具有极大的危害性,C错误;转基因马铃薯培育中,除目的基因外还导入了能使花粉失去活性的基因,例如α-淀粉酶基因,可以阻断淀粉储藏使花粉失去活性,从而可以防止转基因花粉的传播,减少基因污染的发生,D正确。
经典真题·明考向
1.A [解析] 在DNA的粗提取与鉴定实验中,可将获得的研磨液用纱布过滤后,在4 ℃的冰箱中放置几分钟,再取上清液,也可以直接将研磨液用离心机进行离心后取上清液,A正确,B错误;鉴定过程中用沸水浴加热,DNA双螺旋结构会发生改变,C错误;加入二苯胺试剂后沸水浴处理的时间要在5分钟以上,且要等到冷却后再观察结果,这样才可以观察到较为明显的显色反应,仅设置一个对照组可以排除二苯胺加热后可能变蓝的干扰,D错误。
2.(1)水解蛋白质,使得DNA与蛋白质分离 溶解蛋白质等物质,析出不溶于酒精的DNA
(2)PCR技术扩增 人工合成
(3)RNA聚合酶识别并结合的部位 同时实现两个目的基因的共同表达及调控,从而降低基因工程的成本与复杂性
(4)HygBR (5)F3 R2 (6)D
[解析] (1)从苏云金杆菌提取DNA时,需加入蛋白酶,其作用是水解蛋白质,使得DNA与蛋白质分离。提取过程中加入体积分数为95%的预冷酒精,其目的是溶解蛋白质等物质,析出不溶于酒精的DNA。(2)本操作中获取目的基因的方法是人工合成和PCR技术扩增。(3)穿梭质粒中p35s为启动子,其作用是RNA聚合酶识别并结合的部位,驱动目的基因转录;插入两个p35s启动子,其目的可能是同时实现两个目的基因的共同表达及调控,从而降低基因工程的成本与复杂性。(4)结合基因表达载体的示意图,根据图中穿梭质粒上的KanR和HygBR两个标记基因的位置,可知应用HygBR基因对应的抗生素初步筛选转化的棉花愈伤组织。(5)为检测棉花植株是否导入目的基因,提取棉花植株染色体DNA作模板,进行PCR,由于最终导入棉花细胞的目的基因是人工合成的1—1362基因序列和天然的1363—1848基因序列组成的基因,因此应选用的引物是F3和R2。(6)蛋白质工程是指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,通过改造或合成基因,来改造现有蛋白质,或制造一种新的蛋白质,以满足人类生产和生活的需求。本研究采用的部分生物技术属于蛋白质工程,理由是用1—1362合成基因序列和1363—1848天然基因序列获得改造的抗虫蛋白,将1—1362基因序列改变为棉花细胞偏好密码子的基因序列,未产生新的蛋白质,不属于蛋白质工程,A、B、C不符合题意,D符合题意。
3.(1)多肽链 mRNA 密码子的简并
(2)从基因文库中获取目的基因 通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成 DNA半保留复制
(3)种类 提取的水蛭蛋白的酶解时间和处理的酶的种类不同,导致水蛭蛋白空间结构有不同程度破坏
(4)取3支试管,分别加入等量的蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素;用酒精消毒器材,用注射器取同一种动物(如家兔)血液,立即将等量的血液加入1、2、3号三支试管中,静置相同时间,统计三支试管中血液凝固时间
[解析] (1)物质a是多肽链,物质b是mRNA。在生产过程中,物质b可能不同,合成的蛋白质空间构象却相同,原因是密码子的简并,即一种氨基酸可能对应几种密码子。(2)蛋白质工程是基因工程的延伸,基因工程中获取目的基因的常用方法有从基因文库中获取目的基因、通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成和利用PCR技术扩增。PCR技术遵循的基本原理是DNA半保留复制。(3)将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后,分析水解产物中的肽含量及其抗凝血活性,据图可知,水解产物中的肽含量随着酶解时间的延长均上升,且差别不大;而水解产物中抗凝血活性有差异,经酶甲处理后,随着酶解时间的延长,抗凝血活性先上升后相对稳定,经酶乙处理后,随着酶解时间的推移,抗凝血活性先上升后下降,且经酶甲处理后的酶解产物的抗凝血活性最终高于经酶乙处理后的酶解产物的抗凝血活性,差异明显,据此推测两种处理后酶解产物的抗凝血活性差异主要与肽的种类有关,导致其活性不同的原因是提取的水蛭蛋白的酶解时间和酶的种类不同,导致水蛭蛋白空间结构有不同程度破坏。(4)若要比较蛋白质工程改造后的水蛭素、题述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素的抗凝血活性差异,实验设计思路:取3支试管,分别加入等量的蛋白质工程改造后的水蛭素、题述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素;用酒精消毒器材,用注射器取同一种动物(如家兔)血液,立即将等量的血液加入1、2、3号三支试管中,静置相同时间,统计三支试管中血液凝固时间。第2课时 基因工程的应用、生物技术的安全性与伦理问题
课标 要求 1.举例说明基因工程在农牧、食品及医药等行业的广泛应用改善了人类的生活品质 2.概述人们根据基因工程原理,进行蛋白质设计和改造,可以获得性状和功能更符合人类需求的蛋白质 3.举例说明依据人类需要对原有蛋白质结构进行基因改造、生产目标蛋白的过程 4.举例说出日常生活中的转基因产品 5.探讨转基因技术在应用过程中带来的影响 6.举例说出生殖性克隆人面临的伦理问题 7.分析说明我国为什么不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验 8.举例说明历史上生物武器对人类造成了严重的威胁与伤害 9.认同我国反对生物武器及其技术和设备的扩散 10.教学活动:(1)DNA的提取和鉴定;(2)利用聚合酶链式反应(PCR)扩增DNA片段并完成电泳鉴定,或运用软件进行虚拟PCR实验
考点一DNA的相关实验(实验·探究类)
1.DNA的粗提取与鉴定
(1)实验原理
①DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同,其能溶于2mol/L的NaCl溶液。
②DNA不溶于酒精,但某些蛋白质溶于酒精。
③沸水浴下,DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色。
(2)实验过程
①方法步骤
②实验结果
在沸水浴中,DNA与 试剂发生颜色反应,呈现 。
2.DNA片段的扩增及电泳鉴定
(1)原理
①扩增:PCR利用了DNA的 原理,通过调节 来控制DNA双链的解聚与结合。
②鉴定
a.DNA分子具有可解离的基团,在一定的pH下,这些基团可以带上正电荷或负电荷。在电场的作用下,这些带电分子会向着 移动(即电泳)。
b.PCR的产物一般通过 来鉴定。在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的 等有关。
c.凝胶中的DNA分子通过染色,可以在波长为300nm的紫外灯下被检测出来。
(2)探究过程
①DNA片段的扩增
a.准备:用 按照PCR反应体系的配方或PCR试剂盒的说明书,在微量离心管中依次加入各组分。
b.离心:待所有的组分都加入后,盖严离心管的盖子,将 放入离心机中,离心约10s,使反应液集中在管的 。
c.扩增:设置好PCR仪的循环程序,将装有反应液的微量离心管放入 中进行反应。
②电泳鉴定
[注意]①在PCR过程中实际加入的原料为dNTP(即dATP、dGTP、dTTP、dCTP),dNTP既可作为合成DNA子链的原料,又可为DNA的合成提供能量。
②复性温度过高,则引物难以与模板链结合,温度过低则易造成引物与模板的结合位点增加,非特异性产物增多。
考点易错·明辨析
(1)新鲜猪血、菜花等动植物材料均可用于DNA的粗提取。()
(2)[2023·江苏卷]粗提取的DNA溶于2mol/LNaCl溶液中,加入二苯胺试剂后显蓝色。()
(3)在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象等有关。()
(4)对PCR产物进行琼脂糖凝胶电泳时电泳缓冲液需要没过凝胶。()
(5)PCR实验中使用的微量离心管、枪头和蒸馏水等在使用前必须进行高压蒸汽灭菌处理。()
(6)电泳时,DNA的相对分子质量越大,迁移速率越慢;DNA的相对分子质量越小,迁移速率越快。()
长句拓展·练思维
1.反复地溶解与析出DNA,能够去除杂质的原因是 。
2.实验材料研磨不充分,对实验结果产生的影响是 。
3.PCR技术中需要的两种引物碱基序列相同吗 。原因是 。
4.PCR循环过程中,变性温度设置为94℃,变性时间设置为30s的原因是 。
命题角度一考查DNA的粗提取与鉴定
1.[2024·安徽卷]下列关于“DNA粗提取与鉴定”实验的叙述,错误的是()
A.实验中如果将研磨液更换为蒸馏水,DNA提取的效率会降低
B.利用DNA和蛋白质在酒精中的溶解度差异,可初步分离DNA
C.DNA在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同,该原理可用于纯化DNA粗提物
D.将溶解的DNA粗提物与二苯胺试剂反应,可检测溶液中是否含有蛋白质杂质
2.[2024·浙江杭州模拟]大肠杆菌经溶菌酶和洗涤剂处理后,拟核DNA就会缠绕在细胞壁碎片上,静置一段时间,质粒分布在上清液中,利用上述原理可初步获得质粒DNA。用三种限制酶处理提取的产物,电泳结果如图所示。下列关于质粒的粗提取和鉴定的叙述不正确的是()
A.提取DNA时可加入酒精,使溶于酒精的蛋白质等物质溶解
B.将提取的DNA溶于2mol/L的NaCl溶液后,可用二苯胺试剂进行鉴定
C.电泳鉴定DNA利用了DNA在电场中会向着与它所带电荷相反的电极移动的原理
D.根据电泳结果,质粒上一定没有限制酶Ⅰ和Ⅱ的切割位点,而有限制酶Ⅲ的切割位点
命题角度二考查DNA片段的扩增及电泳鉴定
3.[2024·黑吉辽卷]关于采用琼脂糖凝胶电泳鉴定PCR产物的实验,下列叙述正确的是()
A.琼脂糖凝胶浓度的选择需考虑待分离DNA片段的大小
B.凝胶载样缓冲液中指示剂的作用是指示DNA分子的具体位置
C.在同一电场作用下,DNA片段越长,向负极迁移速率越快
D.琼脂糖凝胶中的DNA分子可在紫光灯下被检测出来
4.[2024·广东广州模拟]双脱氧末端终止测序法(Sanger法)是第一代DNA测序方法。在4支试管中分别加入4种dNTP和1种ddNTP进行PCR,PCR产物变性后利用电泳进行分离,根据结果确定特定碱基的位置。通过该方法测定并比较某疾病患者与对照个体DNA模板链的一段碱基序列,结果如图所示。下列叙述错误的是()
A.PCR过程中遵循碱基互补配对原则
B.沿电泳方向,核苷酸链长度逐渐减小
C.对照个体DNA模板链序列为5'-CTACCCGTGAT-3'
D.患者该段序列中某位点的碱基G突变为A
注:双脱氧核苷三磷酸(ddNTP)有ddATP、ddGTP、ddTTP、ddCTP四种;脱氧核苷三磷酸(dNTP,PCR的原料)有dATP、dGTP、dTTP、dCTP四种。在DNA聚合酶作用下,ddNTP与dNTP竞争核苷酸链延长位点,若连接上的是ddNTP,子链延伸终止;若连接上的是dNTP,子链延伸继续。
考点二基因工程的应用与蛋白质工程(固本·识记类)
1.基因工程的应用
(1)基因工程的应用举例
(2)乳腺生物反应器与基因工程菌的比较
比较内容 乳腺生物反应器 基因工程菌
含义 让外源基因在哺乳动物的乳腺中特异性表达,利用动物的乳腺组织生产药物蛋白 用基因工程的方法,使外源基因得到高效表达的菌类
基因表达 合成的药物蛋白与天然蛋白相同 细菌合成的药物蛋白可能没有活性
受体细胞 哺乳动物受精卵 微生物细胞
目的基因 导入方式 显微注射法 Ca2+处理法
药物提取 从哺乳动物乳汁中提取 从微生物细胞或其培养液中提取
2.蛋白质工程
(1)蛋白质工程的概念
(2)蛋白质工程与基因工程的区别和联系
项目 蛋白质工程 基因工程
过程 预期的 的功能→设计预期的 →推测应有的 序列→找到并改变相对应的 (基因) 获取 →基因表达载体的构建→将目的基因导入受体细胞→目的基因的
实质 定向改造或生产人类所需要的 定向改造生物的 ,以获得人类所需的生物类型或生物产品
结果 可生产自然界中不存在的蛋白质 只能生产自然界中已存在的蛋白质
联系 蛋白质工程是在基因工程的基础上,延伸出来的第二代基因工程,是对现有蛋白质进行改造或制造新的蛋白质,必须通过改造或合成基因实现
(3)蛋白质工程的应用
①医药工业方面:研发药物,如延长干扰素的保存时间;降低小鼠单克隆抗体诱发免疫反应的强度。
②其他工业方面:改进 或开发新的 。
③农业方面:通过改造某些参与 的酶,增加粮食产量;改造微生物 ,设计优良微生物农药,增强防治病虫害效果。
考点易错·明辨析
(1)将人的干扰素基因重组到质粒后导入酵母菌,获得能产生人干扰素的菌株。()
(2)[2023·湖南卷]从特殊物种中发掘逆境胁迫相关基因是改良农作物抗逆性的有效途径。()
(3)利用乳腺生物反应器能够获得一些重要的医药产品,如人的血清白蛋白,这是因为将人的血清白蛋白基因导入了动物的乳腺细胞中。()
(4)转基因抗病农作物不需要使用农药。()
(5)蛋白质工程可以合成自然界中不存在的蛋白质。()
(6)要对蛋白质的结构进行设计改造,最终必须通过改造氨基酸序列来完成。()
(7)蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作,定向改变分子的结构。()
长句拓展·练思维
1.从环境保护角度考虑,转基因抗虫水稻与普通水稻相比,在害虫防治方面的优越性是 。
2.科学家培育出一种转基因小鼠,其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中即膀胱生物反应器。在研制膀胱生物反应器时,应使药用蛋白基因在 细胞中特异表达。与乳腺生物反应器相比,膀胱生物反应器的优势是 。
3.对天然蛋白质进行改造,你认为应该直接对蛋白质分子进行操作,还是通过对基因的操作来实现 。原因是
。
命题角度一考查基因工程的应用
1.[2024·河南郑州调研]草甘膦是一种广谱、非选择性的系统性除草剂,通过抑制植物中EPSPS酶的活性,使植物细胞内某些氨基酸不能合成,从而达到除草的目的。为提高小麦对草甘膦的耐受性,科学家将细菌的EPSPS基因转入小麦叶绿体中,得到抗草甘膦转基因小麦。下列相关叙述错误的是()
A.将EPSPS基因导入小麦的叶绿体可避免基因污染
B.转入的EPSPS基因在细菌和小麦中转录形成的mRNA相同
C.可通过喷洒草甘膦来检验转基因小麦是否培育成功
D.转基因小麦中EPSPS酶参与合成的氨基酸数量下降
2.[2024·江苏盐城模拟]常见的启动子可分为三类:组成型启动子,驱动基因在所有细胞、组织和器官中持续表达;组织特异型启动子,调控基因只在某些特定的部位中表达;诱导型启动子,通常在光、盐等信号作用下,使目的基因的转录水平有所提高。下列相关叙述错误的是()
A.细胞分化与组织特异型启动子的调控和组成型启动子均有关
B.膀胱生物反应器的构建需要将目的基因连接在诱导型启动子的下游
C.真核生物细胞中,一般一个启动子只能启动一个基因的转录
D.强启动子可使基因高水平表达,启动子的强弱主要取决于其与RNA聚合酶的亲和性
命题角度二考查蛋白质工程及其应用
3.[2024·广东韶关二模]科学家利用蛋白质工程技术将水蛭素(一种可用于预防和治疗血栓的蛋白质)第47位的天冬酰胺替换为赖氨酸,显著提高了它的抗凝血活性,流程图如下。已知天冬酰胺对应的密码子为AAU、AAC,赖氨酸对应的密码子为AAA、AAG等。下列叙述错误的是()
A.图中的操作流程是从预期的水蛭素功能出发的
B.在这项替换研究中目前可行的直接操作对象是基因
C.图中大分子物质a和b的单体序列均是唯一的
D.用蛋白质工程可生产基因工程所不能生产的蛋白质
4.[2024·辽宁丹东二模]利用AI(人工智能)破解蛋白质结构和功能之谜,建立蛋白质数据库,并在此基础上进行蛋白质结构设计和优化,会给未来蛋白质工程的发展带来翻天覆地的变化。关于该技术的实施下列说法错误的是()
A.用AI预测新型蛋白质的基因结构应依据中心法则原理
B.可以通过改造或合成基因来获得AI设计的蛋白质
C.根据设计的某种蛋白质的氨基酸序列推理的基因序列中包含启动子和终止子
D.用蛋白质的氨基酸序列推测的RNA编码序列有多种可能,原因是密码子具有简并性
考点三生物技术的安全性与伦理问题(固本·识记类)
1.转基因产品的安全性
2.关注生殖性克隆人
(1)治疗性克隆和生殖性克隆
项目 治疗性克隆 生殖性克隆
概念 利用克隆技术产生 ,用它们来修复或替代受损的细胞、组织和器官,从而达到 的目的 通过克隆技术产生独立生存的新个体
目的 用于医学研究或治疗疾病 用于 ,产生新个体
水平 水平 个体水平
联系 都属于无性生殖,产生的新个体或新组织的遗传物质均不发生变化
(2)我国禁止生殖性克隆人的“四不”原则: 。
(3)治疗性克隆的优点主要表现在 。
3.试管婴儿和设计试管婴儿的比较
类型 试管婴儿 设计试管婴儿
技术 手段 一般不需进行 诊断 胚胎移植前需进行
实践 应用 解决 问题 可用于 等疾病的治疗
联系 二者都是体外受精,经体外 ,再进行 ,在生殖方式上都为
4.禁止生物武器
(1)生物武器
①种类:致病菌类、病毒类和 类等。
②特点
a.致病性强;传染性强;人易感。
b.较隐蔽:不易被发现;易传播(如气溶胶),发病有潜伏期,污染面积大、危害时间长。
c.易得到:制备容易,花费小。
d.传染途径多,治疗困难。
e.受自然条件影响大。
③散布途径:直接或者通过食物、生活必需品和带菌昆虫等散布。
(2)禁止生物武器
中国政府的态度是在任何情况下 、不储存生物武器,并反对生物武器及其技术和设备的扩散。
考点易错·明辨析
(1)[2021·北京卷]转基因抗虫棉能杀死害虫就一定对人有毒。()
(2)转入油菜的抗除草剂基因,可能通过花粉传入环境中。()
(3)治疗性克隆是指利用克隆技术获得胚胎,并将胚胎孕育成为个体的克隆技术。()
(4)中国政府禁止生殖性克隆,但不反对治疗性克隆。()
(5)[2022·辽宁卷]转基因品种经检测含目的基因后即可上市。()
(6)生物武器都是利用致病菌、病毒等生物制成的。()
(7)提高Bt基因的表达量,可降低抗虫棉种植区的棉铃虫种群密度。()
[2024·浙江绍兴模拟]人们利用生物技术对生物体进行不同层次的设计、控制、改造或模拟,产生巨大生产力的同时,也带来了多种涉及安全和伦理的问题。下列相关叙述合理的是()
A.如果有证据表明某种转基因食品有害,就应该禁止转基因技术的应用
B.试管婴儿技术已经成熟,移植前可对胚胎进行遗传学诊断和基因改造
C.利用转基因技术制造的新型致病菌具有极大的危害性,原因是人体不会对它们产生免疫反应
D.转基因马铃薯培育中,除目的基因外还导入了能使花粉失去活性的基因,从而减少基因污染的发生
经典真题·明考向
1.[2024·山东卷]关于“DNA的粗提取与鉴定”实验,下列说法正确的是()
A.整个提取过程中可以不使用离心机
B.研磨液在4℃冰箱中放置几分钟后,应充分摇匀再倒入烧杯中
C.鉴定过程中DNA双螺旋结构不发生改变
D.仅设置一个对照组不能排除二苯胺加热后可能变蓝的干扰
2.[2024·黑吉辽卷]将天然Ti质粒改造成含有Vir基因的辅助质粒(辅助T-DNA转移)和不含有Vir基因、含有T-DNA的穿梭质粒,共同转入农杆菌,可提高转化效率。细菌和棉花对密码子偏好不同,为提高翻译效率,增强棉花抗病虫害能力,进行如下操作。回答下列问题。
注:F1-F3,R1-R3表示引物;T-DNA-LB表示左边界;T-DNA-RB表示右边界;Ori表示复制原点;KanR表示卡那霉素抗性基因;HygBR表示潮霉素B抗性基因。
(1)从苏云金杆菌提取DNA时,需加入蛋白酶,其作用是 。
提取过程中加入体积分数为95%的预冷酒精,其目的是 。
(2)本操作中获取目的基因的方法是 和 。
(3)穿梭质粒中p35s为启动子,其作用是 ,驱动目的基因转录;插入两个p35s启动子,其目的可能是 。
(4)根据图中穿梭质粒上的KanR和HygBR两个标记基因的位置,用 基因对应的抗生素初步筛选转化的棉花愈伤组织。
(5)为检测棉花植株是否导入目的基因,提取棉花植株染色体DNA作模板,进行PCR,应选用的引物是 和 。
(6)本研究采用的部分生物技术属于蛋白质工程,理由是 。
A.通过含有双质粒的农杆菌转化棉花细胞
B.将苏云金杆菌Bt基因导入棉花细胞中表达
C.将1—1362基因序列改变为棉花细胞偏好密码子的基因序列
D.用1—1362合成基因序列和1363—1848天然基因序列获得改造的抗虫蛋白
3.[2022·湖南卷]水蛭是我国的传统中药材,主要药理成分水蛭素为水蛭蛋白中重要成分之一,具有良好的抗凝血作用。拟通过蛋白质工程改造水蛭素结构,提高其抗凝血活性。回答下列问题:
(1)蛋白质工程流程如图所示,物质a是 ,物质b是 。在生产过程中,物质b可能不同,合成的蛋白质空间构象却相同,原因是 。
(2)蛋白质工程是基因工程的延伸,基因工程中获取目的基因的常用方法有 、 和利用PCR技术扩增。PCR技术遵循的基本原理是 。
(3)将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后,分析水解产物中的肽含量及其抗凝血活性,结果如图所示。推测两种处理后酶解产物的抗凝血活性差异主要与肽的 (填“种类”或“含量”)有关,导致其活性不同的原因是 。
(4)若要比较蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素的抗凝血活性差异,简要写出实验设计思路: 。(共142张PPT)
第38讲
基因工程
第2课时
基因工程的应用、生物技术的
安全性与伦理问题
考点一 的相关实验（实验·探究类）
考点二 基因工程的应用与蛋白质工程（固本·识记类）
考点三 生物技术的安全性与伦理问题（固本·识记类）
经典真题·明考向
作业手册
备用习题
答案速查【听】
答案速查【作】
课标要求 1.举例说明基因工程在农牧、食品及医药等行业的广泛应用改善了人类的生活品质
2.概述人们根据基因工程原理,进行蛋白质设计和改造,可以获得性状和功能更符合人类需求的蛋白质
3.举例说明依据人类需要对原有蛋白质结构进行基因改造、生产目标蛋白的过程
4.举例说出日常生活中的转基因产品
5.探讨转基因技术在应用过程中带来的影响
6.举例说出生殖性克隆人面临的伦理问题
课 标 要 求
（续表）
考点一 的相关实验（实验·探究类）
1. 的粗提取与鉴定
（1）实验原理
①在不同浓度的溶液中溶解度不同，其能溶于的
溶液。
② 不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精。
③沸水浴下， 遇二苯胺试剂会呈现蓝色。
（2）实验过程
①方法步骤
②实验结果
在沸水浴中, 与________试剂发生颜色反应,呈现______。
二苯胺
蓝色
2. 片段的扩增及电泳鉴定
（1）原理
①扩增:利用了的________原理,通过调节______来控制 双
链的解聚与结合。
热变性
温度
②鉴定
分子具有可解离的基团,在一定的 下,这些基团可以带上正电
荷或负电荷。在电场的作用下,这些带电分子会向着________________
________移动（即电泳）。
的产物一般通过________________来鉴定。在凝胶中 分子
的迁移速率与凝胶的浓度、 分子的____________等有关。
.凝胶中的分子通过染色,可以在波长为 的紫外灯下被检测
出来。
与它所带电荷相反的电极
琼脂糖凝胶电泳
大小和构象
（2）探究过程
① 片段的扩增
.准备:用____________按照反应体系的配方或 试剂盒的说明
书,在微量离心管中依次加入各组分。
.离心:待所有的组分都加入后,盖严离心管的盖子,将____________放
入离心机中,离心约 ,使反应液集中在管的______。
.扩增:设置好 仪的循环程序,将装有反应液的微量离心管放入____
___中进行反应。
微量移液器
微量离心管
底部
仪
②电泳鉴定
电泳缓冲液
核酸染料
加样孔
电泳缓冲液
产物
凝胶载样缓冲液
微量移液器
指示剂前沿
紫外灯
［注意］①在过程中实际加入的原料为即、 、
、,既可作为合成子链的原料,又可为 的合成
提供能量。
②复性温度过高,则引物难以与模板链结合,温度过低则易造成引物与
模板的结合位点增加,非特异性产物增多。
【考点易错】（明辨析）
（1）新鲜猪血、菜花等动植物材料均可用于 的粗提取。（ ）
×
[解析] 哺乳动物成熟的红细胞不含,不能作为 粗提取和鉴定
的实验材料。
（2）[2023·江苏卷] 粗提取的溶于 溶液中，加入二
苯胺试剂后显蓝色。（ ）
×
[解析] 在溶有的 溶液中加入二苯胺试剂后,需要沸水浴后才
呈蓝色。
（3）在凝胶中分子的迁移速率与凝胶的浓度、 分子的大小和
构象等有关。 （ ）
√
（4）对 产物进行琼脂糖凝胶电泳时电泳缓冲液需要没过凝胶。
（ ）
√
（5） 实验中使用的微量离心管、枪头和蒸馏水等在使用前必须进
行高压蒸汽灭菌处理。（ ）
√
（6）电泳时,的相对分子质量越大,迁移速率越慢; 的相对分子
质量越小,迁移速率越快。（ ）
√
【长句拓展】（练思维）
1.反复地溶解与析出 ，能够去除杂质的原因是_________________
____________________________________________________________
_______________________________________。
用高浓度的盐溶液溶解，能除去在高盐中不能溶解的杂质；用低浓度盐溶液使析出，能除去溶解在低盐溶液中的杂质
2.实验材料研磨不充分，对实验结果产生的影响是_________________
____________________________________________________________
_________________________。
会使细胞内的释放不完全，提取的量变少，导致看不到丝状沉淀物、用二苯胺试剂鉴定不显示蓝色等
3. 技术中需要的两种引物碱基序列相同吗？______。原因是_____
____________________________________________________________
________________。
不同
由于两条模板链中碱基序列并不相同，引物需要分别与两条模板链进行碱基互补配对
4.循环过程中，变性温度设置为，变性时间设置为 的原
因是 _______________________________________________________
____________________________________________________________
____________ 。
若变性温度过低，则解旋不完全，导致 不能扩增；若变性
温度过高则影响酶的活性；在此温度条件下如果处理时间过长，将会
导致酶的钝化
命题角度一 考查 的粗提取与鉴定
1.[2024·安徽卷] 下列关于“ 粗提取与鉴定”实验的叙述，错误的是
（ ）
A.实验中如果将研磨液更换为蒸馏水, 提取的效率会降低
B.利用和蛋白质在酒精中的溶解度差异,可初步分离
C.在不同浓度溶液中溶解度不同,该原理可用于纯化 粗提物
D.将溶解的 粗提物与二苯胺试剂反应，可检测溶液中是否含有蛋
白质杂质
√
[解析] 研磨液有利于 的溶解，若将研磨液更换为蒸馏水，会降
低提取的效率,A正确;由于 不溶于酒精，但某些蛋白质溶于
酒精，所以利用 和蛋白质在酒精中的溶解度差异，可初步分离
，B正确；在不同浓度 溶液中溶解度不同,它能溶于
的溶液，利用该原理可纯化 粗提物,C正确;二苯胺试
剂可以用于鉴定 ,但不能检测溶液中是否含有蛋白质杂质,D错误。
2.[2024·浙江杭州模拟] 大肠杆菌经溶菌酶和洗涤剂处理后，拟核
就会缠绕在细胞壁碎片上，静置一段时间，质粒分布在上清液中，利
用上述原理可初步获得质粒 。用三种限制酶处理提取的产物，电
泳结果如图所示。下列关于质粒的粗提取和鉴定的叙述不正确的是
（ ）
A.提取 时可加入酒精，使溶于酒精的蛋白
质等物质溶解
B.将提取的溶于的 溶液后，
可用二苯胺试剂进行鉴定
C.电泳鉴定利用了 在电场中会向着与
它所带电荷相反的电极移动的原理
D.根据电泳结果，质粒上一定没有限制酶Ⅰ和Ⅱ
的切割位点，而有限制酶Ⅲ的切割位点
√
[解析] 因为质粒的本质是环状的 ，限制酶 Ⅰ 和 Ⅱ 处理后电泳
只有一条条带，可能是该质粒上有一个切割位点，也可能没有切割
位点，D错误。
命题角度二 考查 片段的扩增及电泳鉴定
3.[2024· 黑吉辽卷] 关于采用琼脂糖凝胶电泳鉴定 产物的实验，
下列叙述正确的是（ ）
A.琼脂糖凝胶浓度的选择需考虑待分离 片段的大小
B.凝胶载样缓冲液中指示剂的作用是指示 分子的具体位置
C.在同一电场作用下， 片段越长，向负极迁移速率越快
D.琼脂糖凝胶中的 分子可在紫光灯下被检测出来
√
[解析] 凝胶载样缓冲液中的指示剂通常是一种颜色较深的染料，可
以作为电泳进度的指示分子，以便适时终止电泳，B错误；核酸是带
有负电的生物大分子，在琼脂糖凝胶电泳中， 片段实际上是向
正极迁移的，且片段的迁移速率与其大小成反比，即 片段
越长，迁移速率越慢，C错误；琼脂糖凝胶中的 分子通过染色，
可在波长为 的紫外灯下被检测出来，D错误。
4.[2024·广东广州模拟] 双脱氧末端终止测序法法 是第一代
测序方法。在4支试管中分别加入4种和1种 进行
， 产物变性后利用电泳进行分离，根据结果确定特定碱基的
位置。通过该方法测定并比较某疾病患者与对照个体 模板链的一
段碱基序列，结果如图所示。下列叙述错误的是（ ）
注：双脱氧核苷三磷酸有、、、 四种；脱氧核苷三磷酸，的原料有、、 、四种。在聚合酶作用下，与 竞争核苷酸链延长位点，若连接上的是，子链延伸终止；若连接上的是 ，子链延伸继续。
A. 过程中遵循碱基互补配对原则
B.沿电泳方向，核苷酸链长度逐渐减小
C.对照个体模板链序列为
D.患者该段序列中某位点的碱基 突变为A
√
[解析] 是一项体外扩增的技术，其原理是 半保留复
制， 过程中遵循碱基互补配对原则，A正确。电泳时，产物的片
段越大，迁移速率越慢，故据题图可知沿电泳方向，核苷酸链长度
逐渐减小，B正确。依据双脱氧测序法的原理，可以确定每个泳道中
的条带片段的端的碱基，如 的泳道中出现的条带
片段的 端碱基就是A;另外由于每个片段的起始点相同，但终
止点不同，因此可以通过比较片段的长度来确定 序列中每个位
置上的碱基;题图所示电泳方向为从上到下，即对应的 片段为长
短，对照个体的电泳结果最短的条带为 泳道组的条带，
则说明该片段 端第一个碱基为C；因此对照个体的测序结果为
，对照个体 模板链序列与之互补配对，
为 ，C错误；对比患者和对照个体的测序结
果可知，患者该段序列中某位点的碱基C突变为，由于C与、 与
A配对，则患者该段序列中某位点的碱基 突变为A，D正确。
考点二 基因工程的应用与蛋白质工程
（固本·识记类）
1.基因工程的应用
（1）基因工程的应用举例
生长
乳腺（房）生物反应器
器官移植
（2）乳腺生物反应器与基因工程菌的比较
比较内容 乳腺生物反应器 基因工程菌
含义 让外源基因在哺乳动物的乳腺中特异性表达，利用动物的乳腺组织生产药物蛋白 用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类
基因表达 合成的药物蛋白与天然蛋白相同 细菌合成的药物蛋白可能没有性
受体细胞 哺乳动物受精卵 微生物细胞
目的基因 导入方式 显微注射法
药物提取 从哺乳动物乳汁中提取 从微生物细胞或其培养液中提取
2.蛋白质工程
（1）蛋白质工程的概念
生物功能
蛋白质
合成基因
（2）蛋白质工程与基因工程的区别和联系
项目 蛋白质工程 基因工程
过程
实质 定向改造或生产人类所需要的 ________ 定向改造生物的
__________，以获得人类所
需的生物类型或生物产品
蛋白质
蛋白质结构
氨基酸
脱氧核苷酸序列
目的基因
检测与鉴定
蛋白质
遗传特性
项目 蛋白质工程 基因工程
结果 可生产自然界中不存在的蛋白质 只能生产自然界中已存在的
蛋白质
联系 蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因 工程，是对现有蛋白质进行改造或制造新的蛋白质，必须通 过改造或合成基因实现 （续表）
（3）蛋白质工程的应用
①医药工业方面:研发药物,如延长干扰素的保存时间;降低小鼠单克隆
抗体诱发免疫反应的强度。
②其他工业方面:改进__________或开发新的__________。
③农业方面:通过改造某些参与______________的酶,增加粮食产量;改
造微生物______________,设计优良微生物农药,增强防治病虫害效果。
酶的性能
工业用酶
调控光合作用
蛋白质的结构
【考点易错】（明辨析）
（1）将人的干扰素基因重组到质粒后导入酵母菌，获得能产生人干
扰素的菌株。（ ）
√
（2）[2023·湖南卷] 从特殊物种中发掘逆境胁迫相关基因是改良农作
物抗逆性的有效途径。（ ）
√
（3）利用乳腺生物反应器能够获得一些重要的医药产品，如人的血
清白蛋白，这是因为将人的血清白蛋白基因导入了动物的乳腺细胞中。
（ ）
×
[解析] 利用乳腺生物反应器生产医药产品，需将人的血清白蛋白基
因导入动物的受精卵中。
（4）转基因抗病农作物不需要使用农药。（ ）
×
[解析] 转基因抗病农作物只能抗导入的抗病基因所对应的疾病。
（5）蛋白质工程可以合成自然界中不存在的蛋白质。（ ）
√
（6）要对蛋白质的结构进行设计改造，最终必须通过改造氨基酸序
列来完成。（ ）
×
[解析] 要对蛋白质的结构进行设计改造，最终必须通过改造基因中
的碱基序列来完成。
（7）蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向
改变分子的结构。（ ）
×
[解析] 蛋白质工程的直接操作对象是基因。
【长句拓展】（练思维）
1.从环境保护角度考虑，转基因抗虫水稻与普通水稻相比，在害虫防
治方面的优越性是______________________________________。
可减少化学农药的使用量，降低环境污染
2.科学家培育出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长
激素并分泌到尿液中即膀胱生物反应器。在研制膀胱生物反应器时，
应使药用蛋白基因在__________细胞中特异表达。与乳腺生物反应器
相比，膀胱生物反应器的优势是________________________________
____________________________________________________________
__________________。
膀胱上皮
乳腺生物反应器必须是处于生殖期的雌性动物才可生产药用蛋白，而膀胱生物反应器则是任何生长期的雌雄动物均可生产
3.对天然蛋白质进行改造,你认为应该直接对蛋白质分子进行操作,还是
通过对基因的操作来实现 ______。原因是________________________
____________________________________________________________
__________________________。
基因
蛋白质具有十分复杂的空间结构,基因的结构相对简单,容易改造;改造后的基因可以遗传给下一代,被改造的蛋白质无法遗传
命题角度一 考查基因工程的应用
1.[2024·河南郑州调研] 草甘膦是一种广谱、非选择性的系统性除草剂，
通过抑制植物中 酶的活性，使植物细胞内某些氨基酸不能合成，
从而达到除草的目的。为提高小麦对草甘膦的耐受性，科学家将细菌
的 基因转入小麦叶绿体中，得到抗草甘膦转基因小麦。下列相
关叙述错误的是（ ）
A.将 基因导入小麦的叶绿体可避免基因污染
B.转入的基因在细菌和小麦中转录形成的 相同
C.可通过喷洒草甘膦来检验转基因小麦是否培育成功
D.转基因小麦中 酶参与合成的氨基酸数量下降
√
[解析] 将目的基因整合到受体细胞的叶绿体基因组中能防止基因污
染，因为叶绿体基因不会进入花粉，A正确； 基因相同，其在
细菌和小麦中转录形成的 相同，这也是该项基因工程得以实
现的基础之一，B正确；转基因小麦如果培育成功，则会产生
酶，能抵抗草甘膦，因此可以通过喷洒草甘膦来检验转基因小麦是
否培育成功，C正确；转基因小麦中导入了 基因，细胞内
酶数量增加，促进了相关氨基酸的合成，D错误。
2.[2024·江苏盐城模拟] 常见的启动子可分为三类：组成型启动子，驱
动基因在所有细胞、组织和器官中持续表达；组织特异型启动子，调
控基因只在某些特定的部位中表达；诱导型启动子，通常在光、盐等
信号作用下，使目的基因的转录水平有所提高。下列相关叙述错误的
是（ ）
A.细胞分化与组织特异型启动子的调控和组成型启动子均有关
B.膀胱生物反应器的构建需要将目的基因连接在诱导型启动子的下游
C.真核生物细胞中，一般一个启动子只能启动一个基因的转录
D.强启动子可使基因高水平表达，启动子的强弱主要取决于其与
聚合酶的亲和性
√
[解析] 根据题干信息“组成型启动子，驱动基因在所有细胞、组织和
器官中持续表达”，所以细胞分化与组成型启动子有关，组织特异型
启动子调控基因只在某些特定的部位中表达，所以细胞分化与组织
特异型启动子的调控也有关，A正确；组织特异型启动子调控基因只
在某些特定的部位中表达，而膀胱生物反应器需要将目的基因连接
在组织特异型启动子的下游，保证基因在膀胱细胞中表达，B错误；
一般情况下，真核生物细胞中，一个启动子只能启动一个基因的转
录，C正确；强启动子可使基因高水平表达，启动子的强弱主要取决
于其与 聚合酶的亲和性，D正确。
命题角度二 考查蛋白质工程及其应用
3.[2024·广东韶关二模] 科
学家利用蛋白质工程技术
A.图中的操作流程是从预期的水蛭素功能出发的
B.在这项替换研究中目前可行的直接操作对象是基因
C.图中大分子物质和 的单体序列均是唯一的
D.用蛋白质工程可生产基因工程所不能生产的蛋白质
将水蛭素（一种可用于预防和治疗血栓的蛋白质）第47位的天冬酰胺
替换为赖氨酸，显著提高了它的抗凝血活性，流程图如下。已知天冬
酰胺对应的密码子为、，赖氨酸对应的密码子为、
等。下列叙述错误的是（ ）
√
[解析] 据题图分析，通过
分析预期的水蛭素功能推
导出蛋白质的结构，进而明确氨基酸序列，最终确定基因中碱基对的排列顺序，A正确；蛋白质的改造工程直接改变的是控制蛋白质合成的基因，B正确；基因 的基本单位是四种脱氧核苷酸， 是 ，其基本单位是四种核糖核苷酸，由于密码子具有简并性，因此大分
子物质和 的单体序列均不是唯一的，C错误；基因工程是利用已有的基因生产蛋白质，而蛋白质工程是通过改造基因从而获得原本没有的蛋白质，因此用蛋白质工程可生产基因工程所不能生产的蛋白质，D正确。
4.[2024·辽宁丹东二模] 利用 （人工智能）破解蛋白质结构和功能之
谜，建立蛋白质数据库，并在此基础上进行蛋白质结构设计和优化，
会给未来蛋白质工程的发展带来翻天覆地的变化。关于该技术的实施
下列说法错误的是（ ）
A.用 预测新型蛋白质的基因结构应依据中心法则原理
B.可以通过改造或合成基因来获得 设计的蛋白质
C.根据设计的某种蛋白质的氨基酸序列推理的基因序列中包含启动子
和终止子
D.用蛋白质的氨基酸序列推测的 编码序列有多种可能，原因是密
码子具有简并性
√
[解析] 用 预测新型蛋白质的基因结构依据的原理是中心法则，从
蛋白质结构反推出氨基酸序列，再反推出相应基因序列，A正确；对
蛋白质的改造是通过改造或合成基因来完成的，B正确；启动子和终
止子为非编码区，故由氨基酸序列推理的基因序列中不包含启动子
和终止子，C错误；因为一种氨基酸可能对应多种密码子（简并性），
故用蛋白质的氨基酸序列推测的 编码序列有多种可能，D正确。
考点三 生物技术的安全性与伦理问题
（固本·识记类）
1.转基因产品的安全性
2.关注生殖性克隆人
（1）治疗性克隆和生殖性克隆
项目 治疗性克隆 生殖性克隆
概念 利用克隆技术产生_____________ ___________，用它们来修复或替 代受损的细胞、组织和器官，从 而达到__________的目的 通过克隆技术产生独立生
存的新个体
目的 用于医学研究或治疗疾病 用于______，产生新个体
水平 ______水平 个体水平
联系 都属于无性生殖，产生的新个体或新组织的遗传物质均不发 生变化 特定的细胞、组织和器官
治疗疾病
生育
细胞
（2）我国禁止生殖性克隆人的“四不”原则：______________________
______________________________。
（3）治疗性克隆的优点主要表现在_____________________________
______________________________________________。
不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验
解决同种异体器官移植过程中的免疫排斥反应;解决器官移植中供体来源不足的问题
3.试管婴儿和设计试管婴儿的比较
类型 试管婴儿 设计试管婴儿
技术手段 一般不需进行________诊 断 胚胎移植前需进行
____________
实践应用 解决__________问题 可用于________等疾病的治疗
联系 二者都是体外受精，经体外______________，再进行 ___________，在生殖方式上都为__________ 遗传学
遗传学诊断
不孕不育
白血病
早期胚胎发育
胚胎移植
有性生殖
4.禁止生物武器
（1）生物武器
①种类:致病菌类、病毒类和__________类等。
②特点
.致病性强；传染性强；人易感。
.较隐蔽：不易被发现；易传播（如气溶胶），发病有潜伏期，污染
面积大、危害时间长。
.易得到：制备容易，花费小。
生化毒剂
.传染途径多，治疗困难。
.受自然条件影响大。
③散布途径:直接或者通过食物、生活必需品和带菌昆虫等散布。
（2）禁止生物武器
中国政府的态度是在任何情况下________________、不储存生物武器,
并反对生物武器及其技术和设备的扩散。
不发展、不生产
【考点易错】（明辨析）
（1）[2021·北京卷] 转基因抗虫棉能杀死害虫就一定对人有毒。
（ ）
×
[解析] 转基因抗虫棉利用的是靶向技术，对非靶标生物无毒性，故
转基因抗虫棉能杀死害虫，但不一定对人有毒。
（2）转入油菜的抗除草剂基因，可能通过花粉传入环境中。（ ）
√
（3）治疗性克隆是指利用克隆技术获得胚胎，并将胚胎孕育成为个
体的克隆技术。（ ）
×
[解析] 治疗性克隆是指利用克隆技术产生特定的细胞、组织和器官，
用它们来修复或替代受损的细胞、组织和器官，从而达到治疗疾病
的目的。
（4）中国政府禁止生殖性克隆，但不反对治疗性克隆。（ ）
√
（5）[2022·辽宁卷] 转基因品种经检测含目的基因后即可上市。
（ ）
×
[解析] 转基因品种不只需要检测是否含有目的基因，还要检测目的
基因是否表达以及是否存在安全性等问题。
（6）生物武器都是利用致病菌、病毒等生物制成的。（ ）
×
[解析] 生物武器包括致病菌类、病毒类和生化毒剂类等。
（7）提高 基因的表达量，可降低抗虫棉种植区的棉铃虫种群密度。
（ ）
√
[2024·浙江绍兴模拟] 人们利用生物技术对生物体进行不同层次的设
计、控制、改造或模拟，产生巨大生产力的同时，也带来了多种涉及
安全和伦理的问题。下列相关叙述合理的是（ ）
A.如果有证据表明某种转基因食品有害，就应该禁止转基因技术的应用
B.试管婴儿技术已经成熟，移植前可对胚胎进行遗传学诊断和基因改造
C.利用转基因技术制造的新型致病菌具有极大的危害性，原因是人体
不会对它们产生免疫反应
D.转基因马铃薯培育中，除目的基因外还导入了能使花粉失去活性的
基因，从而减少基因污染的发生
√
[解析] 转基因技术本身是中性的，如果确实有证据表明某种转基因
食品有害，就应该禁止该产品的使用，而不是禁止转基因技术的应
用，A错误；试管婴儿技术已经成熟，移植前可对胚胎进行遗传学诊
断，判断其是否含有遗传病基因或异常染色体，但是不能进行基因
改造，B错误；转基因技术制造的新型致病菌，致病能力和传染能力
以及抗药能力等大幅度增加，因而导致其具有极大的危害性，C错误；
转基因马铃薯培育中，除目的基因外还导入了能使花粉失去活性的
基因，例如 淀粉酶基因，可以阻断淀粉储藏使花粉失去活性，从
而可以防止转基因花粉的传播，减少基因污染的发生，D正确。
经典真题·明考向
1.[2024·山东卷] 关于“ 的粗提取与鉴定”实验，下列说法正确的是
（ ）
A.整个提取过程中可以不使用离心机
B.研磨液在 冰箱中放置几分钟后，应充分摇匀再倒入烧杯中
C.鉴定过程中 双螺旋结构不发生改变
D.仅设置一个对照组不能排除二苯胺加热后可能变蓝的干扰
√
[解析] 在 的粗提取与鉴定实验中，可将获得的研磨液用纱布过
滤后，在 的冰箱中放置几分钟，再取上清液，也可以直接将研磨
液用离心机进行离心后取上清液，A正确，B错误；鉴定过程中用沸
水浴加热， 双螺旋结构会发生改变，C错误；加入二苯胺试剂后
沸水浴处理的时间要在5分钟以上，且要等到冷却后再观察结果，这
样才可以观察到较为明显的显色反应，仅设置一个对照组可以排除
二苯胺加热后可能变蓝的干扰，D错误。
2.[2024· 黑吉辽卷] 将天然 质粒改
造成含有基因的辅助质粒（辅助
转移）和不含有基因、
含有 的穿梭质粒，共同转入
农杆菌，可提高转化效率。细菌和
棉花对密码子偏好不同，为提高翻译
效率，增强棉花抗病虫害能力，进行
如下操作。回答下列问题。
注:，表示引物； 表示左边界；表示右边界；表示复制原点； 表示卡那霉素抗性基因； 表示潮霉素B抗性基因。
（1）从苏云金杆菌提取 时，需加入蛋白酶，其作用是_________
_________________________。提取过程中加入体积分数为 的预冷
酒精，其目的是_________________________________________。
水解蛋白质，使得与蛋白质分离
溶解蛋白质等物质，析出不溶于酒精的
[解析] 从苏云金杆菌提取 时，需加入蛋白酶，其作用是水解蛋
白质，使得与蛋白质分离。提取过程中加入体积分数为 的
预冷酒精，其目的是溶解蛋白质等物质，析出不溶于酒精的 。
（2）本操作中获取目的基因的
方法是_____________
和__________。
技术扩增
人工合成
[解析] 本操作中获取目的基因的方法是人工合成和 技术扩增。
（3）穿梭质粒中 为启动子，
其作用是____________________
________，驱动目的基因转录;插
入两个 启动子，其目的可能
是__________________________
____________________________
__________________。
聚合酶识别并结合的部位
同时实现两个目的基因的共同表达及调控，从而降低基因工程的成本与复杂性
[解析] 穿梭质粒中为启动子，其作用是 聚合酶识别并结合
的部位，驱动目的基因转录；插入两个 启动子，其目的可能是
同时实现两个目的基因的共同表达及调控，从而降低基因工程的成
本与复杂性。
（4）根据图中穿梭质粒上
的和 两个标记
基因的位置，用________基
因对应的抗生素初步筛选转
化的棉花愈伤组织。
[解析] 结合基因表达载体
的示意图，根据图中穿梭
质粒上的和两个标记基因的位置，可知应用 基因
对应的抗生素初步筛选转化的棉花愈伤组织。
（5）为检测棉花植株是否导入目的
基因,提取棉花植株染色体 作模
板，进行 ,应选用的引物是____
和____。
[解析] 为检测棉花植株是否导入
目的基因，提取棉花植株染色体
作模板，进行 ，由于最终导入棉花细胞的目的基因是人工合
成的基因序列和天然的 基因序列组成的基因，
因此应选用的引物是和 。
（6）本研究采用的部分生物技术属于蛋白
质工程，理由是___。
A.通过含有双质粒的农杆菌转化棉花细胞
B.将苏云金杆菌 基因导入棉花细胞中表达
C.将 基因序列改变为棉花细胞偏好
密码子的基因序列
D.用合成基因序列和
天然基因序列获得改造的抗虫蛋白
√
[解析] 蛋白质工程是指以蛋白质分子的结
构规律及其与生物功能的关系作为基础，
通过改造或合成基因，来改造现有蛋白质，
或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产
和生活的需求。本研究采用的部分生物技
术属于蛋白质工程，理由是用合成基因序列和
天然基因序列获得改造的抗虫蛋白，将 基因序列改变为棉
花细胞偏好密码子的基因序列，未产生新的蛋白质，不属于蛋白质
工程，A、B、C不符合题意，D符合题意。
3.[2022·湖南卷] 水蛭是我国的传统中药材，主要药理成分水蛭素为水
蛭蛋白中重要成分之一，具有良好的抗凝血作用。拟通过蛋白质工程
改造水蛭素结构，提高其抗凝血活性。回答下列问题:
（1）蛋白质工程流程如图所示，物质是________，物质 是_______。
在生产过程中，物质 可能不同，合成的蛋白质空间构象却相同，原
因是______________。
多肽链
密码子的简并
[解析] 物质是多肽链，物质是。在生产过程中，物质 可能
不同，合成的蛋白质空间构象却相同，原因是密码子的简并，即一
种氨基酸可能对应几种密码子。
（2）蛋白质工程是基因工程的延伸，基因工程中获取目的基因的常
用方法有__________________________、________________________
_______________和利用技术扩增。 技术遵循的基本原理是
________________。
从基因文库中获取目的基因
通过合成仪用化学方法直接人工合成
半保留复制
[解析] 蛋白质工程是基因工程的延伸，基因工程中获取目的基因的
常用方法有从基因文库中获取目的基因、通过 合成仪用化学方
法直接人工合成和利用技术扩增。 技术遵循的基本原理是
半保留复制。
（3）将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后，分析水解产物
中的肽含量及其抗凝血活性，结果如图所示。推测两种处理后酶解产
物的抗凝血活性差异主要与肽的______（填“种类”或“含量”）有关，
导致其活性不同的原因是______________________________________
____________________________________________。
种类
提取的水蛭蛋白的酶解时间和处理的酶的种类不同,导致水蛭蛋白空间结构有不同程度破坏
[解析] 将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后，分析水解产物中的肽含量及其抗凝血活性，据图可知，水解产物中的肽含量随着酶解时间的延长均上升，且差别不大；而水解产物中抗凝血活性有差异，经酶甲处理后，随着酶解时间的延长，抗凝血活性先上升后相对稳定，经酶乙处理后，随着酶解时间的推移，抗凝血活性先上升后下降，且经酶甲处理后的酶解产物的抗凝血活性最终高于经酶乙处理后的酶解产物的抗凝血活性，差异明显，据此推测两种处理后酶解产物的抗凝血活性差异主要与肽的种类有关，导致其活性不同的原因是提取的水蛭蛋白的酶解时间和酶的种类不同，导致水蛭蛋白空间结构有不同程度破坏。
（4）若要比较蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物
和天然水蛭素的抗凝血活性差异，简要写出实验设计思路:
____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
________________________________________ 。
取3支试管，分别加入等量的蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水
蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素；用酒精消毒器材，用注射器取同一种
动物（如家兔）血液，立即将等量的血液加入1、2、3号三支试管中，
静置相同时间，统计三支试管中血液凝固时间
[解析] 若要比较蛋白质工程改造后的水蛭素、题述水蛭蛋白酶解产
物和天然水蛭素的抗凝血活性差异，实验设计思路：取3支试管，分
别加入等量的蛋白质工程改造后的水蛭素、题述水蛭蛋白酶解产物
和天然水蛭素；用酒精消毒器材，用注射器取同一种动物（如家兔）
血液，立即将等量的血液加入1、2、3号三支试管中，静置相同时间，
统计三支试管中血液凝固时间。
备用习题
1. “SDS法”是提取DNA的常用方法,其提取液成分中的SDS能使蛋白质变性,EDTA是DNA酶抑制剂,Tris作为缓冲剂。下列说法错误的是 ( )
A.SDS不会破坏蛋白质空间结构,但是能促进DNA和蛋白质分离
B.EDTA能减少DNA水解,提高DNA的完整性
C.Tris作为缓冲剂能维持pH的稳定,保证DNA结构正常
D.若选择鸡血细胞为材料,则省去了研磨过程
[解析] 由题干可知,SDS能使蛋白质变性,故能破坏蛋白质空间结构,A错误。
√
2.热启动PCR可提高扩增效率,方法之一是先将除TaqDNA聚合酶(Taq酶)以外的各成分混合后,加热到80 ℃以上再混入酶,然后直接从94 ℃开始PCR扩增,下列叙述正确的是 ( )
A.Taq酶最适催化温度范围为50~60 ℃
B.与常规PCR相比,热启动PCR可减少反应起始时引物错配形成的产物
C.两条子链的合成一定都是从3'端向5'端延伸
D.PCR产物DNA碱基序列的特异性体现了Taq酶的特异性
√
[解析]从题干信息可知,“80 ℃以上再混入酶,然后直接从94 ℃开始PCR扩增”,故Taq酶最适催化温度范围为72 ℃左右,A错误;PCR 反应的最初加热过程中,在较低的温度下引物可能与部分单链模板非特异性结合,并在Taq DNA 聚合酶的作用下延伸,结果会导致引物错配形成的产物的扩增,影响反应的特异性,热启动可减少引物错配形成的产物,提高反应的特异性,B正确;DNA分子复制具有方向性,都是从5'端向3'端延伸,C错误;Taq酶没有特异性,与普通的DNA聚合酶相比,Taq酶更耐高温,D错误。
3. 下列关于基因工程及其应用的叙述,错误的是 ( )
A.Bt抗虫蛋白被分解为多肽后与害虫肠上皮细胞的特异性受体结合,导致细胞膜穿孔
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中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起,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,采用的方法可能是在器官供体基因组中导入某种调节因子,以抑制抗原决定基因的表达
√
[解析]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,科学家通常将药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起,导入哺乳动物的受精卵中,C错误。
4.天然胰岛素制剂容易形成二聚体或六聚体,皮下注射后往往要逐渐解离为单体,才能发挥作用,在一定程度上延缓了疗效。科学家利用蛋白质工程(基本思路见下图)研发出速效胰岛素,已在临床上?泛应用。下列有关叙述正确的是 ( )
√
A.当前限制蛋白质工程发展的关键因素是基因工程技术还不成熟
B.从六聚体胰岛素解离为单体形式是将胰岛素水解为氨基酸
C.利用基因工程和蛋白质工程生产胰岛素都经历①②过程
D.利用蛋白质工程生产速效胰岛素要从推测b入手
[解析]当前限制蛋白质工程发展的关键因素是蛋白质发挥功能必须依赖正确的高级结构,而这种高级结构往往很复杂,人们对蛋白质的高级结构了解太少,A错误;从六聚体胰岛素解离为单体形式是将六个胰岛素形成的六聚体水解为单个胰岛素的过程,B错误;利用基因工程和蛋白质工程生产胰岛素都经历找到对应的脱氧核苷酸序列(基因)→转录(①)形成mRNA(c)→翻译(②)获得所需要的蛋白质的过程,C正确;蛋白质工程中,首先根据预期的蛋白质功能设计预期的蛋白质结构,因此利用蛋白质工程生产速效胰岛素要从设计预期的蛋白质结构(a)入手,D错误。
5.生物技术的进步在给人类带来福祉的同时,会引起人们对它安全性的关注,也会与伦理道德发生碰撞,带来新的伦理困惑与挑战。下列有关叙述错误的是 ( )
A.科学家将玉米的α-淀粉酶基因与目的基因一起转入植物中,阻断淀粉储藏使花粉失去活性而防止转基因花粉的传播,达到防止基因污染的目的
B.我国承诺在任何情况下都不发展、不生产、不储存生物武器
C.生物武器包括致病菌类、病毒类、生化毒剂类等,具有致病能力强、攻击范围?的特点
D.可利用设计试管婴儿技术解决不孕夫妇的生育问题
√
[解析]人类利用试管婴儿技术解决不孕夫妇的生育问题,D错误。
作业手册
（限时：30分钟）
题组一 DNA的相关实验
1.某兴趣小组利用洋葱进行“ 的粗提取与鉴定”实验，实验过程中
用到的材料有：体积分数为 的预冷酒精、研磨液（含表面活性剂
、酶抑制剂、适量的）、的 溶液、
二苯胺试剂、蒸馏水以及其他必要实验器材。下列相关叙述错误的是
（ ）
A.利用二苯胺试剂鉴定 时需要设置对照实验
B.将充分研磨的洋葱过滤后，在上清液中加入预冷酒精以析出 分子
C.将白色丝状物置于的 溶液中静置几分钟以去除杂质
D. 粗提物与二苯胺试剂经水浴加热后呈现的蓝色较深，说明提取
的 较多
[解析] 将白色丝状物置于的 溶液中，使其溶解，随
后需要用玻璃棒沿着一个方向搅拌，C错误。
√
2.[2024·湖南长沙一模] 基因工程中 扩增产物一般通过琼脂糖凝胶
电泳来鉴定。下列关于 及电泳鉴定的叙述，错误的是（ ）
A.通过调节温度来控制 双链的解聚及模板与引物的结合
B.反应的缓冲液中需添加的所有物质是引物、模板、 酶
C.因 分子在凝胶载样缓冲液中带正电荷或负电荷，可用于电泳
D.分子的迁移速率与凝胶的浓度、 分子的构象等有关
√
[解析] 通过以上的高温解旋， 左右的温度下单链与引
物结合，A正确；反应的缓冲液中需添加引物、 酶、模板和4
种脱氧核苷酸等，B错误； 分子具有可解离的基团，在一定的
下，这些基团可以带上正电荷或负电荷，在电场的作用下，这些
带电分子会向着与它所带电荷相反的电极移动，C正确；在凝胶中
分子的迁移速率与凝胶的浓度、 分子的大小和构象等有关，
凝胶中的分子通过染色，可以在波长为 的紫外灯下被检
测出来，D正确。
题组二 基因工程的应用
3.[2024·辽宁大连期末] 基因工程赋予生物新的遗传特性，下面有关基
因工程应用的叙述，正确的是（ ）
A.将某药用蛋白基因导入牛乳腺细胞中获得乳腺生物反应器
B.用转入抗体基因的微生物生产疫苗
C.培育青霉菌并从中提取青霉素
D.向棉花中导入多个杀虫基因提高杀虫活性
√
[解析] 将某种药用蛋白基因导入动物受精卵中，再将其培育成转基
因动物才可获得乳腺生物反应器，A错误；用转入抗原基因的微生物
生产疫苗，B错误；培育青霉菌并从中提取青霉素，没有采用基因工
程技术，C错误。
4.[2024·广东湛江模拟] 镰状细胞贫血 是一种由基因突变导致血
红蛋白 出现异常，使得红细胞呈镰刀状的遗传病，利用
技术编辑患者自体 细胞的基因组，使靶位点
双链断裂实现基因敲除，可有效治疗镰状细胞贫血。下列叙述正
确的是（ ）
A. 细胞可能是一种造血干细胞
B.技术依赖 内切核酸酶破坏氢键来敲除基因
C.镰状细胞贫血属于分子水平变异引起的疾病，不可通过光学显微镜
观察进行诊断
D.患者经过基因治疗后不会产生具有基因缺陷的后代
√
[解析] 内切核酸酶破坏的是磷酸二酯键，B错误；镰状细胞贫
血患者的红细胞形态呈现镰刀状，因此可通过光学显微镜观察进行
诊断，C错误；患者经过基因治疗后，其生殖细胞的遗传物质并没有
改变，有可能产生具有基因缺陷的后代，D错误。
5.[2024·湖北武汉一模] 人乳铁蛋白 是乳汁中一种重要的非血红
素铁结合糖蛋白，具有抑菌、抗肿瘤等多种生理功能，被认为是一种
极具开发潜力的食品添加剂。某科研团队将人乳铁蛋白 基因转
入山羊体内，从山羊的乳汁中获得 ，可以解决天然乳铁蛋白资源
短缺的问题，下列有关叙述错误的是（ ）
A.可用 直接扩增人乳铁蛋白的基因转录产物
B.重组载体中人乳铁蛋白基因的启动子是乳腺蛋白基因启动子
C.将目的基因导入山羊受精卵中一般应用的技术是显微注射法
D.检测人乳铁蛋白基因是否成功翻译常采用抗原—抗体杂交技术
√
[解析] 不可以直接用扩增，需将逆转录成 再
进行扩增，A错误；为保证在山羊的乳汁中提取到人乳铁蛋白，需要
将人乳铁蛋白基因与山羊乳腺蛋白基因的启动子等调控元件重组在
一起，B正确。
6.[2024·江西南昌一模] 噬菌体展示技术是将外源蛋白基因插入噬菌体
外壳蛋白基因的适当位置，使外源基因随外壳蛋白基因的表达而表达，
外源蛋白随噬菌体的重新组装而展示到噬菌体表面的生物技术
（如图所示）。下列叙述错误的是（ ）
A.噬菌体抗体展示过程，抗体的合成场所一定是受体细胞的核糖体
B.噬菌体展示库的构建需将特定的基因片段拼接重组在噬菌体载体上
并转染受体细胞
C.建立噬菌体展示库需要的工具酶有限制酶、聚合酶和 聚合酶
D.通过图中诱变处理及筛选，最终可能筛选出与某种抗原亲和力更强
的抗体及其基因
√
[解析] 噬菌体作为病毒不具有独立的
代谢功能，为专性寄生物，因此，噬
菌体抗体展示过程中抗体作为蛋白质，
其合成场所一定是受体细胞的核糖体，A正确；噬菌体展示库的构建
需将特定的基因片段拼接重组在噬菌体载体上并转染到受体细胞中，
B正确；建立噬菌体展示库需要切割目的基因和病毒载体，然后将二
者连接起来，需限制酶和 连接酶等，C错误；诱变的原理是基因
突变，具有不定向性，所以通过题图中诱变处理及筛选最终可能获
得与抗原亲和力更强的抗体及其基因，D正确。
题组三 蛋白质工程及生物技术的伦理争议
7.[2024·广东深圳一模] 生物技术的安全性和伦理问题是社会关注的热
点。下列相关叙述正确的是（ ）
A.转基因食品中的会与人体细胞的 发生基因重组
B.将 淀粉酶基因与目的基因一起转入植物，可防止转基因花粉的
传播
C.生殖性克隆是利用克隆技术产生特定的细胞来修复或替代受损的细胞
D.试管婴儿必需的技术有体外受精、植入前的遗传学诊断和胚胎移植等
√
[解析] 一般转基因食品中的不会与人体细胞的 发生基因重
组，A错误；将淀粉酶基因与目的基因转入植物中，由于 淀
粉酶基因可以阻断淀粉储藏而使花粉失活，因此可以防止转基因花
粉的传播，B正确；生殖性克隆是通过克隆技术产生独立生存的新个
体，C错误；试管婴儿对植入前胚胎一般不需要进行遗传学诊断，而
设计试管婴儿往往为了避免后代患某种遗传病，需要进行遗传学诊
断，故试管婴儿必需的技术有体外受精和胚胎移植等，D错误。
8.[2024·山东济南一模] 脂肪酶被广泛应用于制药、食品、饮料、化妆
品、医疗诊断等多个领域，但天然脂肪酶催化效率低，对非天然底物
的选择性差。通过蛋白质工程获取高效脂肪酶是满足工业需求的重要
措施，已知酶的活性中心包含催化位点和结合位点。下列叙述正确的
是（ ）
A.脂肪酶可为脂肪水解为甘油和脂肪酸的过程提供活化能
B.通过蛋白质工程改造脂肪酶可以直接对脂肪酶的活性中心进行改造
C.改造脂肪酶的前提是根据预期脂肪酶的功能设计预期的蛋白质结构
D.若通过氨基酸替换改造脂肪酶，则可通过碱基对的增添或缺失改造
基因
√
[解析] 脂肪酶能够催化脂肪水解为甘油和脂肪酸，在此过程中，脂
肪酶能够降低化学反应的活化能，A错误；通过蛋白质工程改造脂肪
酶，必须通过基因修饰或基因合成来完成，而不直接改造脂肪酶的
活性中心，B错误；改造脂肪酶的前提是根据预期的脂肪酶的功能设
计预期的蛋白质（脂肪酶）结构，C正确；若通过氨基酸替换改造脂
肪酶，则可通过碱基对的替换改造基因，D错误。
9.[2024·安徽合肥三模] 、 是玉米中合成赖氨酸的两种关键
酶，赖氨酸达到一定浓度就会与两种酶结合抑制它们的活性，如图所
示，因此玉米中赖氨酸含量比较低。将 中第352位苏氨酸变成异亮
氨酸， 中第104位天冬酰胺变成异亮氨酸，该变化影响了其与
赖氨酸的结合，使玉米叶片和种子内游离的赖氨酸分别提高5倍和2倍。
下列有关分析错误的是（ ）
A.玉米中赖氨酸含量比较低与负反馈调节密切相关
B.要替换、 中的氨基酸需要通过改造相应基因来实现
C.改造后的和 与底物结合能力加强，导致玉米合成赖氨酸的
能力增强
D.改造后的和 空间结构改变，与赖氨酸结合的能力降低
√
[解析] 由题干信息可知，赖氨
酸与、 结合，抑制它
们的活性从而使反应速率下降，
属于负反馈调节，A正确；根据题意“将 中第352位苏氨酸变成异
亮氨酸， 中第104位天冬酰胺变成异亮氨酸”，可知上述操作
为蛋白质工程，蛋白质工程是通过改造相应基因来实现的，B正确；
将中第352位苏氨酸变成异亮氨酸， 中第104位天冬酰胺变
成异亮氨酸，会导致改造后的和 的空间结构改变，与赖氨
酸结合的能力降低，而非与底物结合能力增强，C错误，D正确。
10.[2024·福建厦门三模] 每出生5000名
婴儿就有1人患有线粒体有害突变引起
的疾病，可通过如下技术培育“三亲婴
儿”，实现线粒体替代疗法阻断线粒体病的遗传，但这是一个充满争议的技术。下列有关说法正确的是（ ）
A.该技术涉及动物细胞核移植、动物细胞培养、体外受精、胚胎分割
等技术
B.利用该技术培育“三亲婴儿”属于无性生殖
C.卵母细胞捐赠者携带的红绿色盲基因能遗传给“三亲婴儿”
D.此技术之所以存在较大争议主要是因为孩子同时拥有自己父亲、母
亲和卵母细胞捐赠者的部分基因的伦理问题
√
[解析] 据题图可知，该技术涉及动物
细胞核移植、动物细胞培养、体外受
精、胚胎移植等技术，但不涉及胚胎分割技术，A错误；该技术存在精子和核移植后的卵细胞的融合过程，属于有性生殖，B错误；卵母细胞捐献者提供的是细胞质，而红绿色盲基因位于细胞核内的染色体上，因此卵母细胞捐赠者携带的红绿色盲基因不能遗传给“三亲婴儿”，C错误；此技术之所以存在较大争议主要是因为孩子同时拥有自己父亲、母亲和卵母细胞捐赠者的部分基因的伦理问题，还存在技术尚不完备，仍需要更充足的经验等原因，D正确。
11.[2024·江苏南京模拟] 生物安全是指国家有效防范和应对危险生物
因子及相关因素威胁，生物技术能够稳定健康发展，人民生命健康和
生态系统相对处于没有危险和不受威胁的状态，生物领域具备维护国
家安全和持续发展的能力。下列叙述错误的是（ ）
A.高致病性微生物须在高等级生物安全实验室中开展实验活动
B.只要有证据表明产品有害，就应该禁止转基因技术的应用
C.动物饲料中的抗生素会通过食物链使人体微生物耐药性增强
D.外来入侵物种可能增加本土食物来源却给自然生态造成破坏
√
[解析] 转基因作为一项技术本身是中性的，只要有证据表明某转基
因产品有害，就应该禁止该转基因产品的使用，而不是禁止转基因
技术的应用，B错误。
综合应用练
12.[2025·湖北武汉月考] 生长激素在人的生长发育中具有重要的调节
作用，在医疗领域也得到广泛应用。科研人员进行了利用小鼠膀胱作
生物反应器生产人生长激素的实验。回答下列问题：
（1）在获取人生长激素基因时，要先从人的______细胞中获得 ，
再通过________过程获得 片段，然后设计能与________________
_______________________的引物，通过_____技术实现人生长激素基
因的扩增。
垂体
逆转录
人生长激素基因特异性碱基序列互补配对
[解析] 生长激素是由垂体分泌的，在获取人生长激素基因时，要先
从人的垂体细胞中获得，再通过逆转录过程获得 片段；引
物需要与模板序列碱基互补配对，故该过程需设计能与人生长激素
基因特异性碱基序列互补配对的引物；是一项体外扩增 的技
术，可用于扩增人生长激素基因。
（2）在构建人生长激素基因表达载体时要利用的工具酶是_________
___________，为了使人生长激素基因在膀胱细胞中表达，在构建基
因表达载体时还需与________________________________等调控元件
重组在一起。然后利用__________法将构建好的基因表达载体导入小
鼠的受精卵。
限制酶和连接酶
在膀胱细胞中特异性表达的启动子
显微注射
[解析] 在构建人生长激素基因表达载体时要利用的工具酶是限制酶
（切割目的基因和载体）和 连接酶（连接切割后的目的基因和
载体）；启动子可用于驱动基因的转录，为了使人生长激素基因在
膀胱细胞中表达，在构建基因表达载体时还需与能在膀胱细胞中特
异性表达的启动子等调控元件重组在一起；将目的基因导入动物细
胞的方法是显微注射法，操作对象是受精卵。
（3）将导入目的基因的受精卵在体外培养到桑葚胚阶段，再通过
__________技术移入受体的子宫中进行发育，选择桑葚胚进行移植的
依据是____________________________________________________。
胚胎移植
自然状态下小鼠受精卵进入子宫的发育阶段是桑葚胚阶段
[解析] 将导入目的基因的受精卵在体外培养到桑葚胚阶段，再移入受
体的子宫中进行发育的技术是胚胎移植技术；由于自然状态下小鼠受
精卵进入子宫的发育阶段是桑葚胚阶段，故选择桑葚胚进行移植。
（4）与乳腺生物反应器相比，膀胱生物反应器的优点是___________
___________。（答两点）
不受性别和年龄的限制
[解析] 与乳腺生物反应器只能选择适龄雌性个体相比，膀胱生物反
应器的优点是不受性别和年龄的限制。
13.[2025·广东梅州月考] 半乳糖醇可作为新型甜味剂应用于糖果、面
包等食品工业。酿酒酵母长期用于食品加工业，具有很强的食品安全
性与大规模发酵能力。可构建酿酒酵母工程菌株生产半乳糖醇，回答
下列问题：
（1）为将木糖还原酶基因（图甲）准确连接至 质粒（图乙）
内，需在引物1、2的端分别引入限制酶B、A的识别位点，经 扩
增得到木糖还原酶基因。对目的基因和 质粒进行限制酶B、A
双酶切处理，目的是__________________________________________
_________________________________________________。经酶切后的
目的基因和质粒经 连接酶连接得到_________________________。
防止目的基因和质粒反向连接（或确保目的基因和质粒定向连接），防止目的基因和质粒的自身环化
重组质粒（或表达载体）
注：氨苄青霉素作用于细菌的细胞壁，抑制细菌细胞壁的合成。
[解析] 对目的基因和 质粒进行限制酶B、A双酶切处理，目
的是防止目的基因和质粒反向连接，以及目的基因和质粒的自身环
化。经酶切后的目的基因和质粒经 连接酶连接得到重组质粒。
（2）将重组质粒导入__________（填“酿酒酵母”或“大肠杆菌”）中，
采用稀释涂布平板法将菌液接种至含有氨苄青霉素的 平板进行筛选。
挑取单菌落进行 测序，测序验证正确后，利用质粒提取试剂盒提
取重组质粒。
大肠杆菌
[解析] 重组质粒导入大肠杆菌中进行扩增，采用稀释涂布平板法进
行接种，筛选成功导入重组质粒的大肠杆菌。
（3）将重组质粒导入酿酒酵母时，需利用醋酸锂 缓冲
液共同处理酿酒酵母，其中的作用是抑制 酶的活性，
防止__________________________。
导入细胞的重组质粒被破坏
[解析] 可以抑制 酶的活性，防止导入细胞的重组质粒被破坏。
（4）取各重组菌株制成等浓度的菌液，等量接种到含等量 半乳糖
的培养基中，发酵 后立即离心并分离沉淀和上清液以终止发酵。
测定上清液中半乳糖醇的含量，比较各重组菌株单位时间内半乳糖醇
的产量，结果表明导入黑曲霉木糖还原酶基因的
工程菌株是优势菌株。这属于对__________（填“基因”“基因表达产物”
或“个体性状”）的检测，检测时需以____________________菌株作为
阴性对照。
个体性状
非转基因的酿酒酵母
[解析] 基因表达产物是木糖还原酶，因此检测半乳糖醇的产量属于
对个体性状的检测，需要以非转基因的酿酒酵母菌株作为阴性对照。
（5）工程菌株中 半乳糖的代谢途径如图丙，为进
一步提高 半乳糖转化为半乳糖醇的效率；研究者对工程菌中的半
乳糖激酶基因进行______，通过 测序筛选成功改造的菌株。据图
分析，除木糖还原酶和半乳糖激酶外，限制半乳糖醇产量的因素还有
___________________________________________（写出2点即可）。
敲除
的含量，半乳糖的转运（吸收）速率
[解析] 由题图可知 半乳糖在半乳糖激酶的催化下会转化为其他
物质，降低半乳糖醇的产量，因此要对工程菌的半乳糖激酶基因进
行敲除。分析题图，限制半乳糖醇产量的因素还有 的含量和
半乳糖的转运速率。
快速核答案
考点一 的相关实验（实验·探究类）
必备知识 精梳理
1.（2）二苯胺 蓝色 2.（1）①热变性 温度 ②与它所带电荷相反的电极 琼脂糖凝胶电泳 大小和构象 （2）①微量移液器 微量离心管 底部 仪 ②电泳缓冲液 核酸染料 加样孔 电泳缓冲液 产物 凝胶载样缓冲液 微量移液器 指示剂前沿 紫外灯
考点易错·明辨析
（1）× （2）× （3）√ （4）√ （5）√ （6）√
长句拓展·练思维
1.用高浓度的盐溶液溶解，能除去在高盐中不能溶解的杂质；用
低浓度盐溶液使析出，能除去溶解在低盐溶液中的杂质
2.会使细胞内的释放不完全，提取的量变少，导致看不到丝
状沉淀物、用二苯胺试剂鉴定不显示蓝色等
3.不同 由于两条模板链中碱基序列并不相同，引物需要分别与两条模板链进行碱基互补配对
4.若变性温度过低，则解旋不完全，导致不能扩增；若变性温度
过高则影响酶的活性；在此温度条件下如果处理时间过长，将会导致
酶的钝化
典型例题 提能力
命题角度一 考查的粗提取与鉴定
1.D 2.D
命题角度二 考查片段的扩增及电泳鉴定
3.A 4.C
考点二 基因工程的应用与蛋白质工程（固本·识记类）
必备知识 精梳理
1.（1）生长 乳腺（房）生物反应器 器官移植
2.（1）生物功能 蛋白质 合成基因 （2）蛋白质 蛋白质结构 氨基酸 脱氧核苷酸序列 目的基因 检测与鉴定 蛋白质 遗传特性 （3）酶的性能 工业用酶 调控光合作用 蛋白质的结构
考点易错·明辨析
（1）√ （2）√ （3）× （4）× （5）√ （6）× （7）×
长句拓展·练思维
1.可减少化学农药的使用量，降低环境污染
2.膀胱上皮 乳腺生物反应器必须是处于生殖期的雌性动物才可生产药用蛋白，而膀胱生物反应器则是任何生长期的雌雄动物均可生产
3.基因 蛋白质具有十分复杂的空间结构,基因的结构相对简单,容易改造; 改造后的基因可以遗传给下一代,被改造的蛋白质无法遗传
典型例题 提能力
命题角度一 考查基因工程的应用
1.D 2.B
命题角度二 考查蛋白质工程及其应用
3.C 4.C
考点三 生物技术的安全性与伦理问题（固本·识记类）
必备知识 精梳理
2.（1）特定的细胞、组织和器官,治疗疾病,生育,细胞 （2）不赞成、
不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验 （3）解决同种异
体器官移植过程中的免疫排斥反应;解决器官移植中供体来源不足的问
题
3.遗传学 遗传学诊断 不孕不育 白血病 早期胚胎发育 胚胎移植 有性生殖
4.（1）生化毒剂 （2）不发展、不生产
考点易错·明辨析
（1）× （2）√ （3）× （4）√ （5）× （6）× （7）√
典型例题 提能力 D
经典真题·明考向
1.A 2.（1）水解蛋白质，使得与蛋白质分离 溶解蛋白质等物质，析出不溶于酒精的 （2）技术扩增 人工合成（3）聚合酶识别并结合的部位 同时实现两个目的基因的共同表达及调控，从而降低基因工程的成本与复杂性（4）（5） （6）D
3.（1）多肽链 密码子的简并 （2）从基因文库中获取目的基因 通过合成仪用化学方法直接人工合成 半保留复制 （3）种类 提取的水蛭蛋白的酶解时间和处理的酶的种类不同,导致水蛭蛋白空间结构有不同程度破坏 （4）取3支试管，分别加入等量的蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素；用酒精消毒器材，用注射器取同一种动物（如家兔）血液，立即将等量的血液加入1、2、3号三支试管中，静置相同时间，统计三支试管中血液凝固时间
题组一 DNA的相关实验
1.C 2.B
题组二 基因工程的应用
3.D 4.A 5.A 6.C
题组三 蛋白质工程及生物技术的伦理争议
7.B 8.C 9.C 10.D 11.B
综合应用练
12.（1）垂体 逆转录 人生长激素基因特异性碱基序列互补配对, （2）限制酶和连接酶 在膀胱细胞中特异性表达的启动子,显微注射 （3）胚胎移植 自然状态下小鼠受精卵进入子宫的发育阶段是桑葚胚阶段 （4）不受性别和年龄的限制
13.（1）防止目的基因和质粒反向连接（或确保目的基因和质粒定向
连接），防止目的基因和质粒的自身环化 重组质粒（或表达载体）
（2）大肠杆菌 （3）导入细胞的重组质粒被破坏 （4）个体性状
非转基因的酿酒酵母 （5）敲除 的含量，半乳糖的转运（吸收）速率课时作业(五十五) 基因工程的应用与蛋白质工程
1.C [解析] 将白色丝状物置于2 mol·L-1的NaCl溶液中,使其溶解,随后需要用玻璃棒沿着一个方向搅拌,C错误。
2.B [解析] PCR通过90 ℃以上的高温解旋,50 ℃左右的温度下单链与引物结合,A正确;PCR 反应的缓冲液中需添加引物、Taq酶、模板和4种脱氧核苷酸等,B错误;DNA分子具有可解离的基团,在一定的pH下,这些基团可以带上正电荷或负电荷,在电场的作用下,这些带电分子会向着与它所带电荷相反的电极移动,C正确;在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象等有关,凝胶中的DNA分子通过染色,可以在波长为300 nm的紫外灯下被检测出来,D正确。
3.D [解析] 将某种药用蛋白基因导入动物受精卵中,再将其培育成转基因动物才可获得乳腺生物反应器,A错误;用转入抗原基因的微生物生产疫苗,B错误;培育青霉菌并从中提取青霉素,没有采用基因工程技术,C错误。
4.A [解析] Cas9内切核酸酶破坏的是磷酸二酯键,B错误;镰状细胞贫血患者的红细胞形态呈现镰刀状,因此可通过光学显微镜观察进行诊断,C错误;患者经过基因治疗后,其生殖细胞的遗传物质并没有改变,有可能产生具有基因缺陷的后代,D错误。
5.A [解析] 不可以直接用PCR扩增mRNA,需将mRNA逆转录成cDNA再进行扩增,A错误;为保证在山羊的乳汁中提取到人乳铁蛋白,需要将人乳铁蛋白基因与山羊乳腺蛋白基因的启动子等调控元件重组在一起,B正确。
6.C [解析] 噬菌体作为病毒不具有独立的代谢功能,为专性寄生物,因此,噬菌体抗体展示过程中抗体作为蛋白质,其合成场所一定是受体细胞的核糖体,A正确;噬菌体展示库的构建需将特定的基因片段拼接重组在噬菌体载体上并转染到受体细胞中,B正确;建立噬菌体展示库需要切割目的基因和病毒载体,然后将二者连接起来,需限制酶和DNA连接酶等,C错误;诱变的原理是基因突变,具有不定向性,所以通过题图中诱变处理及筛选最终可能获得与抗原亲和力更强的抗体及其基因,D正确。
7.B [解析] 一般转基因食品中的DNA不会与人体细胞的DNA发生基因重组,A错误;将α-淀粉酶基因与目的基因转入植物中,由于α-淀粉酶基因可以阻断淀粉储藏而使花粉失活,因此可以防止转基因花粉的传播,B正确;生殖性克隆是通过克隆技术产生独立生存的新个体,C错误;试管婴儿对植入前胚胎一般不需要进行遗传学诊断,而设计试管婴儿往往为了避免后代患某种遗传病,需要进行遗传学诊断,故试管婴儿必需的技术有体外受精和胚胎移植等,D错误。
8.C [解析] 脂肪酶能够催化脂肪水解为甘油和脂肪酸,在此过程中,脂肪酶能够降低化学反应的活化能,A错误;通过蛋白质工程改造脂肪酶,必须通过基因修饰或基因合成来完成,而不直接改造脂肪酶的活性中心,B错误;改造脂肪酶的前提是根据预期的脂肪酶的功能设计预期的蛋白质(脂肪酶)结构,C正确;若通过氨基酸替换改造脂肪酶,则可通过碱基对的替换改造基因,D错误。
9.C [解析] 由题干信息可知,赖氨酸与AK、DHDPS结合,抑制它们的活性从而使反应速率下降,属于负反馈调节,A正确;根据题意“将AK中第352位苏氨酸变成异亮氨酸,DHDPS中第104位天冬酰胺变成异亮氨酸”,可知上述操作为蛋白质工程,蛋白质工程是通过改造相应基因来实现的,B正确;将AK中第352位苏氨酸变成异亮氨酸,DHDPS中第104位天冬酰胺变成异亮氨酸,会导致改造后的AK和DHDPS的空间结构改变,与赖氨酸结合的能力降低,而非与底物结合能力增强,C错误,D正确。
10.D [解析] 据题图可知,该技术涉及动物细胞核移植、动物细胞培养、体外受精、胚胎移植等技术,但不涉及胚胎分割技术,A错误;该技术存在精子和核移植后的卵细胞的融合过程,属于有性生殖,B错误;卵母细胞捐献者提供的是细胞质,而红绿色盲基因位于细胞核内的染色体上,因此卵母细胞捐赠者携带的红绿色盲基因不能遗传给“三亲婴儿”,C错误;此技术之所以存在较大争议主要是因为孩子同时拥有自己父亲、母亲和卵母细胞捐赠者的部分基因的伦理问题,还存在技术尚不完备,仍需要更充足的经验等原因,D正确。
11.B [解析] 转基因作为一项技术本身是中性的,只要有证据表明某转基因产品有害,就应该禁止该转基因产品的使用,而不是禁止转基因技术的应用,B错误。
12.(1)垂体 逆转录 人生长激素基因特异性碱基序列互补配对 PCR
(2)限制酶和DNA连接酶 在膀胱细胞中特异性表达的启动子 显微注射
(3)胚胎移植 自然状态下小鼠受精卵进入子宫的发育阶段是桑葚胚阶段
(4)不受性别和年龄的限制
[解析] (1)生长激素是由垂体分泌的,在获取人生长激素基因时,要先从人的垂体细胞中获得mRNA,再通过逆转录过程获得DNA片段;引物需要与模板序列碱基互补配对,故该过程需设计能与人生长激素基因特异性碱基序列互补配对的引物;PCR是一项体外扩增DNA的技术,可用于扩增人生长激素基因。(2)在构建人生长激素基因表达载体时要利用的工具酶是限制酶(切割目的基因和载体)和 DNA 连接酶(连接切割后的目的基因和载体);启动子可用于驱动基因的转录,为了使人生长激素基因在膀胱细胞中表达,在构建基因表达载体时还需与能在膀胱细胞中特异性表达的启动子等调控元件重组在一起;将目的基因导入动物细胞的方法是显微注射法,操作对象是受精卵。(3)将导入目的基因的受精卵在体外培养到桑葚胚阶段,再移入受体的子宫中进行发育的技术是胚胎移植技术;由于自然状态下小鼠受精卵进入子宫的发育阶段是桑葚胚阶段,故选择桑葚胚进行移植。(4)与乳腺生物反应器只能选择适龄雌性个体相比,膀胱生物反应器的优点是不受性别和年龄的限制。
13.(1)防止目的基因和质粒反向连接(或确保目的基因和质粒定向连接),防止目的基因和质粒的自身环化 重组质粒(或表达载体)
(2)大肠杆菌
(3)导入细胞的重组质粒被破坏
(4)个体性状 非转基因的酿酒酵母
(5)敲除 NADPH的含量,D-半乳糖的转运(吸收)速率
[解析] (1)对目的基因和pRS313质粒进行限制酶B、A双酶切处理,目的是防止目的基因和质粒反向连接,以及目的基因和质粒的自身环化。经酶切后的目的基因和质粒经DNA连接酶连接得到重组质粒。(2)重组质粒导入大肠杆菌中进行扩增,采用稀释涂布平板法进行接种,筛选成功导入重组质粒的大肠杆菌。(3)EDTA可以抑制DNA酶的活性,防止导入细胞的重组质粒被破坏。(4)基因表达产物是木糖还原酶,因此检测半乳糖醇的产量属于对个体性状的检测,需要以非转基因的酿酒酵母菌株作为阴性对照。(5)由题图可知D-半乳糖在半乳糖激酶的催化下会转化为其他物质,降低半乳糖醇的产量,因此要对工程菌的半乳糖激酶基因进行敲除。分析题图,限制半乳糖醇产量的因素还有NADPH的含量和D-半乳糖的转运速率。课时作业(五十五) 基因工程的应用与蛋白质工程
题组一 DNA的相关实验
1. 某兴趣小组利用洋葱进行“DNA的粗提取与鉴定”实验,实验过程中用到的材料有:体积分数为95%的预冷酒精、研磨液(含表面活性剂SDS、DNA酶抑制剂EDTA、适量的NaCl)、2 mol·L-1的NaCl溶液、二苯胺试剂、蒸馏水以及其他必要实验器材。下列相关叙述错误的是 ( )
A.利用二苯胺试剂鉴定DNA时需要设置对照实验
B.将充分研磨的洋葱过滤后,在上清液中加入预冷酒精以析出DNA分子
C.将白色丝状物置于2 mol·L-1的NaCl溶液中静置几分钟以去除杂质
D.DNA粗提物与二苯胺试剂经水浴加热后呈现的蓝色较深,说明提取的DNA较多
2.[2024·湖南长沙一模] 基因工程中PCR扩增产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定。下列关于PCR 及电泳鉴定的叙述,错误的是 ( )
A.PCR通过调节温度来控制DNA 双链的解聚及模板与引物的结合
B.PCR 反应的缓冲液中需添加的所有物质是引物、模板、Taq 酶
C.因 DNA分子在凝胶载样缓冲液中带正电荷或负电荷,可用于电泳
D.DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的构象等有关
题组二 基因工程的应用
3.[2024·辽宁大连期末] 基因工程赋予生物新的遗传特性,下面有关基因工程应用的叙述,正确的是 ( )
A.将某药用蛋白基因导入牛乳腺细胞中获得乳腺生物反应器
B.用转入抗体基因的微生物生产疫苗
C.培育青霉菌并从中提取青霉素
D.向棉花中导入多个杀虫基因提高杀虫活性
4.[2024·广东湛江模拟] 镰状细胞贫血(SCD)是一种由基因突变导致血红蛋白S出现异常,使得红细胞呈镰刀状的遗传病,利用CRISPR-Cas9技术编辑患者自体CD34+细胞的基因组,使靶位点DNA双链断裂实现基因敲除,可有效治疗镰状细胞贫血。下列叙述正确的是 ( )
A.CD34+细胞可能是一种造血干细胞
B.CRISPR-Cas9技术依赖Cas9内切核酸酶破坏氢键来敲除基因
C.镰状细胞贫血属于分子水平变异引起的疾病,不可通过光学显微镜观察进行诊断
D.患者经过基因治疗后不会产生具有基因缺陷的后代
5.[2024·湖北武汉一模] 人乳铁蛋白(hLF)是乳汁中一种重要的非血红素铁结合糖蛋白,具有抑菌、抗肿瘤等多种生理功能,被认为是一种极具开发潜力的食品添加剂。某科研团队将人乳铁蛋白(hLF)基因转入山羊体内,从山羊的乳汁中获得hLF,可以解决天然乳铁蛋白资源短缺的问题,下列有关叙述错误的是 ( )
A.可用PCR直接扩增人乳铁蛋白的基因转录产物
B.重组载体中人乳铁蛋白基因的启动子是乳腺蛋白基因启动子
C.将目的基因导入山羊受精卵中一般应用的技术是显微注射法
D.检测人乳铁蛋白基因是否成功翻译常采用抗原—抗体杂交技术
6.[2024·江西南昌一模] 噬菌体展示技术是将外源蛋白基因插入噬菌体外壳蛋白基因的适当位置,使外源基因随外壳蛋白基因的表达而表达,外源蛋白随噬菌体的重新组装而展示到噬菌体表面的生物技术(如图所示)。下列叙述错误的是 ( )
A.噬菌体抗体展示过程,抗体的合成场所一定是受体细胞的核糖体
B.噬菌体展示库的构建需将特定的基因片段拼接重组在噬菌体载体上并转染受体细胞
C.建立噬菌体展示库需要的工具酶有限制酶、DNA聚合酶和RNA聚合酶
D.通过图中诱变处理及筛选,最终可能筛选出与某种抗原亲和力更强的抗体及其基因
题组三 蛋白质工程及生物技术的伦理争议
7.[2024·广东深圳一模] 生物技术的安全性和伦理问题是社会关注的热点。下列相关叙述正确的是 ( )
A.转基因食品中的DNA会与人体细胞的DNA发生基因重组
B.将α-淀粉酶基因与目的基因一起转入植物,可防止转基因花粉的传播
C.生殖性克隆是利用克隆技术产生特定的细胞来修复或替代受损的细胞
D.试管婴儿必需的技术有体外受精、植入前的遗传学诊断和胚胎移植等
8.[2024·山东济南一模] 脂肪酶被广泛应用于制药、食品、饮料、化妆品、医疗诊断等多个领域,但天然脂肪酶催化效率低,对非天然底物的选择性差。通过蛋白质工程获取高效脂肪酶是满足工业需求的重要措施,已知酶的活性中心包含催化位点和结合位点。下列叙述正确的是 ( )
A.脂肪酶可为脂肪水解为甘油和脂肪酸的过程提供活化能
B.通过蛋白质工程改造脂肪酶可以直接对脂肪酶的活性中心进行改造
C.改造脂肪酶的前提是根据预期脂肪酶的功能设计预期的蛋白质结构
D.若通过氨基酸替换改造脂肪酶,则可通过碱基对的增添或缺失改造基因
9.[2024·安徽合肥三模] AK、DHDPS是玉米中合成赖氨酸的两种关键酶,赖氨酸达到一定浓度就会与两种酶结合抑制它们的活性,如图所示,因此玉米中赖氨酸含量比较低。将AK中第352位苏氨酸变成异亮氨酸,DHDPS中第104位天冬酰胺变成异亮氨酸,该变化影响了其与赖氨酸的结合,使玉米叶片和种子内游离的赖氨酸分别提高5倍和2倍。下列有关分析错误的是 ( )
A.玉米中赖氨酸含量比较低与负反馈调节密切相关
B.要替换AK、DHDPS中的氨基酸需要通过改造相应基因来实现
C.改造后的AK和DHDPS 与底物结合能力加强,导致玉米合成赖氨酸的能力增强
D.改造后的AK和DHDPS空间结构改变,与赖氨酸结合的能力降低
10.[2024·福建厦门三模] 每出生5000名婴儿就有1人患有线粒体有害突变引起的疾病,可通过如下技术培育“三亲婴儿”,实现线粒体替代疗法阻断线粒体病的遗传,但这是一个充满争议的技术。下列有关说法正确的是 ( )
A.该技术涉及动物细胞核移植、动物细胞培养、体外受精、胚胎分割等技术
B.利用该技术培育“三亲婴儿”属于无性生殖
C.卵母细胞捐赠者携带的红绿色盲基因能遗传给“三亲婴儿”
D.此技术之所以存在较大争议主要是因为孩子同时拥有自己父亲、母亲和卵母细胞捐赠者的部分基因的伦理问题
11.[2024·江苏南京模拟] 生物安全是指国家有效防范和应对危险生物因子及相关因素威胁,生物技术能够稳定健康发展,人民生命健康和生态系统相对处于没有危险和不受威胁的状态,生物领域具备维护国家安全和持续发展的能力。下列叙述错误的是 ( )
A.高致病性微生物须在高等级生物安全实验室中开展实验活动
B.只要有证据表明产品有害,就应该禁止转基因技术的应用
C.动物饲料中的抗生素会通过食物链使人体微生物耐药性增强
D.外来入侵物种可能增加本土食物来源却给自然生态造成破坏
综合应用练
12.[2025·湖北武汉月考] 生长激素在人的生长发育中具有重要的调节作用,在医疗领域也得到广泛应用。科研人员进行了利用小鼠膀胱作生物反应器生产人生长激素的实验。回答下列问题:
(1)在获取人生长激素基因时,要先从人的 细胞中获得mRNA,再通过 过程获得DNA片段,然后设计能与 的引物,通过 技术实现人生长激素基因的扩增。
(2)在构建人生长激素基因表达载体时要利用的工具酶是 ,为了使人生长激素基因在膀胱细胞中表达,在构建基因表达载体时还需与 等调控元件重组在一起。然后利用 法将构建好的基因表达载体导入小鼠的受精卵。
(3)将导入目的基因的受精卵在体外培养到桑葚胚阶段,再通过 技术移入受体的子宫中进行发育,选择桑葚胚进行移植的依据是
。
(4)与乳腺生物反应器相比,膀胱生物反应器的优点是 。(答两点)
13.[2025·广东梅州月考] 半乳糖醇可作为新型甜味剂应用于糖果、面包等食品工业。酿酒酵母长期用于食品加工业,具有很强的食品安全性与大规模发酵能力。可构建酿酒酵母工程菌株生产半乳糖醇,回答下列问题:
注:氨苄青霉素作用于细菌的细胞壁,抑制细菌细胞壁的合成。
(1)为将木糖还原酶基因(图甲)准确连接至pRS313质粒(图乙)内,需在引物1、2的5'端分别引入限制酶B、A的识别位点,经PCR扩增得到木糖还原酶基因。对目的基因和pRS313质粒进行限制酶B、A双酶切处理,目的是
。
经酶切后的目的基因和质粒经DNA连接酶连接得到 。
(2)将重组质粒导入 (填“酿酒酵母”或“大肠杆菌”)中,采用稀释涂布平板法将菌液接种至含有氨苄青霉素的LB平板进行筛选。挑取单菌落进行DNA测序,测序验证正确后,利用质粒提取试剂盒提取重组质粒。
(3)将重组质粒导入酿酒酵母时,需利用醋酸锂-Tris-EDTA缓冲液-PEG共同处理酿酒酵母,其中EDTA的作用是抑制DNA酶的活性,防止
。
(4)取各重组菌株制成等浓度的菌液,等量接种到含等量D-半乳糖的培养基中,发酵12 h后立即离心并分离沉淀和上清液以终止发酵。测定上清液中半乳糖醇的含量,比较各重组菌株单位时间内半乳糖醇的产量,结果表明导入黑曲霉木糖还原酶基因anxr的pRS313-anxr工程菌株是优势菌株。这属于对 (填“基因”“基因表达产物”或“个体性状”)的检测,检测时需以 菌株作为阴性对照。
(5)pRS313-anxr工程菌株中D-半乳糖的代谢途径如图丙,为进一步提高D-半乳糖转化为半乳糖醇的效率;研究者对工程菌中的半乳糖激酶基因进行 ,通过DNA测序筛选成功改造的菌株。据图分析,除木糖还原酶和半乳糖激酶外,限制半乳糖醇产量的因素还有 (写出2点即可)。
