资源简介

第59讲　基因工程的应用和蛋白质工程
1.（2025·江西南昌质检）基因工程广泛应用于农牧业、医药卫生和食品工业等方面。有关说法错误的是（　　）
A.乳腺生物反应器可用于生产药物
B.干扰素是一种具有干扰细菌复制作用的糖蛋白
C.基因工程技术可用于提高作物和畜产品的产量
D.将某些病毒的抗病基因导入植物中，可培育转基因抗病植物
2.（2025·湖南永州一中高三月考）运用基因工程构建的生物反应器可实现药用蛋白的批量生产，目前常用的生物反应器有乳腺生物反应器和膀胱生物反应器，其构建过程如下：构建药用蛋白基因的表达载体，并将表达载体导入动物的受精卵中，然后从这个受精卵发育而成的个体的乳汁或者尿液中提取药用蛋白。下列相关说法错误的是（　　）
A.构建乳腺生物反应器时，需将药用蛋白基因和乳腺蛋白基因的启动子等重组在一起
B.在转基因动物的乳腺细胞或膀胱上皮细胞以外的细胞中不含有药用蛋白基因
C.与乳腺生物反应器相比，膀胱生物反应器不受性别和年龄的限制
D.将表达载体导入哺乳动物的受精卵时，常采用显微注射技术
3.（2025·河南天一大联考）如图表示构建重组质粒和筛选含人胰岛素原基因的细菌的过程，其中Ⅰ和Ⅱ表示抗性基因，①～⑦表示过程，其他数字表示菌落。下列有关叙述正确的是（　　）
注：⑦过程表示用灭菌绒布从含氨苄青霉素培养基中蘸取菌种，再按到含四环素培养基中培养。
A.①②只能用同一种限制酶进行切割
B.Ⅰ表示抗氨苄青霉素基因，Ⅱ表示抗四环素基因
C.3、5菌落是筛选出的含有人胰岛素原基因的细菌
D.该基因工程成功的标志是细菌合成具有生物活性的胰岛素
4.（2025·合肥市调研）下图为蛋白质工程操作的基本思路，下列叙述错误的是（　　）
A.代表蛋白质工程操作思路的过程是④⑤
B.代表中心法则内容的是①②
C.①代表转录，②代表翻译，④代表分子设计，⑤代表DNA合成
D.蛋白质工程的目的是对基因的结构进行分子设计，通过基因合成或改造实现
5.（2025·山东临沂一模）基因工程在农牧业、医药卫生和食品工业等多方面的应用发展迅速，如图表示利用基因工程技术生产人血清白蛋白的两条途径。下列叙述正确的是（　　）
A.若某基因是从人的细胞内提取mRNA经逆转录形成的，则该基因中不含启动子序列
B.扩增目的基因时，利用耐高温的DNA连接酶从引物a、b的3'端进行子链合成
C.导入人血清白蛋白基因的绵羊受体细胞是乳腺细胞
D.利用农杆菌转化法可将含有目的基因的重组质粒整合到植物受体细胞的染色体DNA上
第59讲　基因工程的应用和蛋白质工程
1.B　干扰素是一种具有干扰病毒复制作用的糖蛋白，B错误。
2.B　启动子是RNA聚合酶识别和结合的位点，可用于驱动基因的转录，构建乳腺生物反应器时，需将药用蛋白基因和乳腺蛋白基因的启动子等重组在一起，以保证目的基因在乳腺细胞中表达，A正确；受体细胞是动物的受精卵，所以在转基因动物的乳腺细胞或膀胱细胞以外的其他细胞中也含有药用蛋白基因，只是没有表达，B错误；“乳腺细胞生物反应器”只能从哺乳期雌性个体的乳汁中获取产物，与“乳腺细胞生物反应器”相比，“膀胱生物反应器”的优点是雌雄个体的尿液中都可提取到产物，且不受性别、年龄等限制，因而受体来源更广泛，C正确；将表达载体导入哺乳动物的受精卵（全能性最高）时，常采用显微注射技术，D正确。
3.C　由于不同限制酶切割形成的黏性末端可能相同，因此①②也可以用不同的限制酶进行切割，A错误；根据⑥⑦筛选结果可知，构建基因表达载体后，抗四环素基因被破坏，而抗氨苄青霉素基因没有被破坏，因此Ⅰ表示抗四环素基因，Ⅱ表示抗氨苄青霉素基因，B错误；3、5菌落中的细菌能抗氨苄青霉素，但不能抗四环素，筛选出的是含有人胰岛素原基因的细菌，C正确；细菌是原核生物，不含内质网和高尔基体，不能对胰岛素进行加工，因此细菌不能合成具有生物活性的胰岛素，D错误。
4.D　代表蛋白质工程操作思路的过程是④⑤，A正确；①代表转录，②代表翻译，④代表分子设计，⑤代表DNA合成，B、C正确；蛋白质工程的目的是对蛋白质的结构进行设计改造，通过改造或合成基因来实现，D错误。
5.A　启动子是位于DNA上RNA聚合酶的结合部位，mRNA是由基因启动子后面的序列编码而来的，若某基因是从人的细胞内提取mRNA经逆转录形成的，则该基因中不含启动子序列，A正确；扩增目的基因时，利用耐高温的DNA聚合酶从引物a、b的3'端进行子链合成，DNA连接酶是用于连接DNA片段，B错误；导入人血清白蛋白基因的绵羊受体细胞不是乳腺细胞，而是受精卵，C错误；农杆菌中的Ti质粒上的T-DNA可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的DNA上，根据农杆菌的这一特点，将目的基因插入Ti质粒的T-DNA上，通过农杆菌的转化作用，就可以把目的基因整合到植物细胞中染色体的DNA上，D错误。
2 / 2第59讲　基因工程的应用和蛋白质工程
课程标准
1.举例说明基因工程在农牧业、医药卫生及食品工业领域等方面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。
考点一　基因工程的应用
1.基因工程的一般应用
2.乳腺生物反应器
提醒 乳腺生物反应器是利用转基因动物的乳汁生产药用蛋白，而膀胱生物反应器是利用转基因动物的尿液生产药用蛋白，其优点是不受动物的性别、生长发育时期的限制，提取简单高效。
3.利用基因工程菌生产药物
1.（选择性必修3 P88正文）为培育抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体。（　　）
2.（选择性必修3 P88正文）科学家利用转基因技术培育了抗玉米螟玉米，种植该玉米的农田就不需要进行防虫管理了。（　　）
3.（选择性必修3 P89正文）外源生长激素基因的表达可以使转基因动物生长得更快。（　　）
4.（选择性必修3 P90正文）乳腺生物反应器是将药用蛋白基因导入动物的乳腺细胞中。（　　）
5.（选择性必修3 P90资料卡）由大肠杆菌工程菌获得人的干扰素后可直接应用。（　　）
1.（2025·福建宁德期末）利用转基因山羊乳腺生物反应器生产丁酰胆碱酯酶，可治疗有机磷中毒。下列叙述错误的是（　　）
A.应该用山羊乳腺中特异表达的基因的启动子构建基因表达载体
B.通过体细胞克隆可将丁酰胆碱酯酶基因传递给子代
C.通过显微注射技术将基因表达载体导入山羊乳腺细胞
D.山羊乳腺细胞可将肽链加工成具有一定空间结构的丁酰胆碱酯酶
2.（2025·山东烟台模拟）红细胞生成素（EPO）是人体内促进红细胞生成的一种糖蛋白，可用于治疗肾衰性贫血等疾病。由于天然EPO来源极为有限，某科研团队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EPO。下列有关叙述错误的是（　　）
A.构建基因表达载体时，需将EPO基因插入乳腺蛋白基因的启动子的下游
B.一般情况下，该转基因羊中的EPO基因只在羊的乳腺细胞中表达
C.用显微注射技术将含EPO基因的表达载体导入羊的乳腺细胞中可合成并提取EPO
D.用PCR扩增人的EPO基因，需要一段已知的EPO基因核苷酸序列
考点二　蛋白质工程
1.蛋白质工程的概念
2.蛋白质工程的基本原理
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：改进酶的性能或开发新的工业用酶。
（3）农业方面：通过改造某些参与调控光合作用的酶，增加粮食的产量；改造微生物蛋白质的结构，设计优良微生物农药，防治病虫害。
1.（选择性必修3 P93正文）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，是涉及多学科的综合科技工程。（　　）
2.（选择性必修3 P93正文）蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改造分子的结构。（　　）
3.（选择性必修3 P94正文）蛋白质工程需要改变蛋白质分子的所有氨基酸序列。（　　）
4.（选择性必修3 P96到社会中去）蛋白质工程的应用为酶制剂产业的发展提供了强大助力。（　　）
1.（2025·湖北孝感高中质检）下图表示蛋白质工程的操作过程，相关说法错误的是（　　）
A.a、b过程分别是转录、翻译
B.蛋白质工程中对蛋白质分子结构的了解是非常关键的工作
C.蛋白质工程是完全摆脱基因工程技术的一项全新的生物工程技术
D.蛋白质工程中可能构建出一种全新的基因
2.（2025·山东聊城模拟）人体内的tPA蛋白能高效降解由血纤维蛋白凝聚而成的血栓，然而为心肌梗死患者注射大剂量的基因工程tPA会诱发颅内出血，其原因是tPA与血纤维蛋白结合的特异性不高。研究证实，通过某技术将tPA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸，可制造出性能优异的改良tPA蛋白，进而显著降低出血副作用。下列叙述正确的是（　　）
A.该技术的关键是知道tPA蛋白基因的分子结构
B.该技术生产改良tPA蛋白的过程遵循中心法则
C.该技术是在蛋白质分子水平上直接改造蛋白质
D.该技术制造出的蛋白质在自然界早已存在
1.（2022·江苏高考6题）采用基因工程技术调控植物激素代谢，可实现作物改良。下列相关叙述不合理的是（　　）
A.用特异启动子诱导表达iaaM（生长素合成基因）可获得无子果实
B.大量表达ipt（细胞分裂素合成关键基因）可抑制芽的分化
C.提高ga2ox（氧化赤霉素的酶基因）的表达水平可获得矮化品种
D.在果实中表达acs（乙烯合成关键酶基因）的反义基因可延迟果实成熟
2.（2021·辽宁高考14题）腈水合酶（N0）广泛应用于环境保护和医药原料生产等领域，但不耐高温。利用蛋白质工程技术在N0的α和β亚基之间加入一段连接肽，可获得热稳定的融合型腈水合酶（N1）。下列有关叙述错误的是（　　）
A.N1与N0氨基酸序列的差异是影响其热稳定性的原因之一
B.加入连接肽需要通过改造基因实现
C.获得N1的过程需要进行转录和翻译
D.检测N1的活性时先将N1与底物充分混合，再置于高温环境
溯源教材
（1）每一种蛋白质分子都有与它所承担功能相适应的独特结构，如果氨基酸序列改变或蛋白质的空间结构改变，就可能会影响其功能。（见必修1 P31正文）
（2）酶的催化效率是无机催化剂的107～1013倍。（见必修1 P81正文）
（3）基因通过转录和翻译来合成蛋白质。（见必修2 P65～66正文）
（4）蛋白质工程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。（见选择性必修3 P93正文）
3.（2024·河北高考22题）新城疫病毒可引起家禽急性败血性传染病，我国科学家将该病毒相关基因改造为r2HN，使其在水稻胚乳特异表达，制备获得r2HN疫苗，并对其免疫效果进行了检测。
回答下列问题：
（1）实验所用载体的部分结构及其限制酶识别位点如图1所示。其中GtP为启动子，若使r2HN仅在水稻胚乳表达，GtP应为　　　　　　　　　　　　　　启动子。Nos为终止子，其作用为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。r2HN基因内部不含载体的限制酶识别位点。因此，可选择限制酶　　　　　　和　　　　　　对r2HN基因与载体进行酶切，用于表达载体的构建。
（2）利用　　　　　　方法将r2HN基因导入水稻愈伤组织。为检测r2HN表达情况，可通过PCR技术检测　　　　　　　　　　　　　　　，通过　　　　　技术检测是否翻译出r2HN蛋白。
（3）获得转基因植株后，通常选择单一位点插入目的基因的植株进行研究。此类植株自交一代后，r2HN纯合体植株的占比为　　　　　　。选择纯合体进行后续研究的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（4）制备r2HN疫苗后，为研究其免疫效果，对实验组鸡进行接种，对照组注射疫苗溶剂。检测两组鸡体内抗新城疫病毒抗体水平和特异应答的CD8＋T细胞（细胞毒性T细胞）水平，结果如图2所示。据此分析，获得的r2HN疫苗能够成功激活鸡的　　　　免疫和　　　　　免疫。
（5）利用水稻作为生物反应器生产r2HN疫苗的优点是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。（答出两点即可）
4.（2024·湖南高考21题）百合具有观赏、食用和药用等多种价值，科研人员对其进行了多种育种技术研究。回答下列问题：
（1）体细胞杂交育种。进行不同种百合体细胞杂交前，先用　　　　　　　　　　去除细胞壁获得原生质体，使原生质体融合，得到杂种细胞后，继续培养，常用　　　　　　　　　　　　（填植物激素名称）诱导愈伤组织形成和分化，获得完整的杂种植株。
（2）单倍体育种。常用　　　　　　　　　的方法来获得单倍体植株，鉴定百合单倍体植株的方法是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（3）基因工程育种。研究人员从野生百合中获得一个抵抗尖孢镰刀菌侵染的基因pL，该基因及其上游的启动子pL和下游的终止子结构如图a。图b是一种Ti质粒的结构示意图，其中基因gus编码GUS酶，GUS酶活性可反映启动子活性。
①研究腐原微生物对L的启动子pL活性的影响。从图a所示结构中获取L，首先选用　　　　酶切，将其与相同限制酶酶切的Ti质粒连接，再导入烟草。随机选取3组转基因成功的烟草（P1、P2和P3）进行病原微生物胁迫，结果如图c。由此可知：三种病原微生物都能诱导pL的活性增强，其中　　　　的诱导作用最强。
②现发现栽培种百合B中也有L，但其上游的启动子与野生百合不同，且抗病性弱。若要提高该百合中L的表达量，培育具有高抗病原微生物能力的百合新品种，简要写出实验思路　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
5.（2022·湖南高考22题）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：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
第59讲　基因工程的应用和蛋白质工程
【破考点·抓必备】
考点一
知识梳理夯基
2.乳腺中特异表达的基因　受精卵
3.内质网、高尔基体　Ca2＋处理法
概念检测
1.×　提示：对于植物来说受体细胞可以是普通的体细胞。
2.×　提示：转基因抗玉米螟玉米能够抵抗玉米螟，但不一定能抵抗其他害虫。
3.√
4.×　提示：乳腺生物反应器是将药用蛋白基因导入哺乳动物的受精卵中，但该基因在乳腺细胞中表达。
5.×　提示：大肠杆菌细胞中没有内质网、高尔基体等细胞器，获得人的干扰素后要经过进一步的加工和修饰才具有生物活性。
典题演练应用
1.C　要得到转基因山羊乳腺生物反应器，在构建基因表达载体时需要山羊乳腺中特异表达的基因的启动子，使目的基因只在乳腺细胞中表达，A正确；通过显微注射技术将基因表达载体导入山羊受精卵，C错误；山羊乳腺细胞中含有内质网和高尔基体，可将肽链加工成具有一定空间结构的丁酰胆碱酯酶，D正确。
2.C　启动子是一段特殊序列结构的DNA片段，位于基因的上游，是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA，故构建基因表达载体时需将EPO基因（目的基因）插入乳腺蛋白基因的启动子的下游，A正确；采用基因工程培育的转基因羊作为乳腺生物反应器，能合成EPO，所以一般情况下，该转基因羊中的EPO基因只在羊的乳腺细胞中表达，B正确；用显微注射技术将含EPO基因的表达载体导入羊的受精卵（将来发育成雌性个体）中，待其发育到一定阶段可合成并提取EPO，C错误；用PCR扩增人的EPO基因，前提是需要一段已知的EPO基因核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物，D正确。
考点二
知识梳理夯基
2.蛋白质结构　氨基酸序列　脱氧核苷酸序列
概念检测
1.√
2.×　提示：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。
3.×　提示：蛋白质工程改变的是蛋白质分子的少数氨基酸。
4.√
典题演练应用
1.C　a过程是以DNA的一条链为模板合成mRNA的转录过程，b过程是以mRNA为模板合成具有一定氨基酸序列的多肽链的翻译过程，A正确；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，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，因此蛋白质工程中对蛋白质分子结构的了解是非常关键的工作，B正确；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，C错误；蛋白质工程中，可能根据已经明确的蛋白质的结构构建出一种全新的基因，D正确。
2.B　将tPA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸需要采用蛋白质工程技术，该技术的关键是了解tPA蛋白的分子结构，A错误；该技术生产改良tPA蛋白的过程遵循中心法则，B正确；该技术是在基因分子水平上通过改造基因来实现对蛋白质的改造，C错误；该技术制造出的蛋白质是自然界不存在的蛋白质，D错误。
【研真题·扣教材】
1.B　生长素能促进果实发育，用特异启动子诱导表达iaaM（生长素合成基因）可获得无子果实，A正确；大量表达ipt（细胞分裂素合成关键基因），细胞分裂素含量升高，细胞分裂素和生长素的比例高时，有利于芽的分化，B错误；赤霉素能促进细胞伸长，从而引起茎秆伸长和植株增高，提高ga2ox（氧化赤霉素的酶基因）的表达水平使赤霉素含量降低，从而获得矮化品种，C正确；乙烯有催熟作用，在果实中表达acs（乙烯合成关键酶基因）的反义基因，即是抑制乙烯的合成，果实成熟会延迟，D正确。
2.D　在腈水合酶（N0）的α和β亚基之间加入一段连接肽，可获得热稳定的融合型腈水合酶（N1），则N1与N0氨基酸序列有所不同，这可能是影响其热稳定性的原因之一，A正确；蛋白质工程的作用对象是基因，即加入连接肽需要通过改造基因实现，B正确；N1为蛋白质，蛋白质的合成需要经过转录和翻译两个过程，C正确；酶具有高效性，检测N1的活性需先将其置于高温环境，再与底物充分混合，D错误。
3.（1）胚乳特异表达基因的　终止转录　Hind Ⅲ　EcoR Ⅰ　（2）农杆菌转化　r2HN是否转录　抗原—抗体杂交　（3）1/4　子代不发生性状分离　（4）体液　细胞　（5）生产成本低；转基因水稻易获得（或安全性高或种子蛋白易纯化或水稻自花传粉不易发生基因污染）
解析：（1）基因表达载体的构建是基因工程实施的重要环节。植物基因组含有多种类型的启动子，如果使r2HN在水稻胚乳特异表达，基因表达载体需要使用水稻胚乳特异表达基因的启动子。表达载体中终止子的作用是使目的基因的转录完成后及时终止。在构建基因表达载体时，选用的限制酶不能破坏载体的启动子、终止子等关键元件。若选用Kpn Ⅰ会破坏启动子，选用Sac Ⅰ会造成终止子的缺失，因此只能选用Hind Ⅲ和EcoR Ⅰ对r2HN基因与载体进行酶切。（2）对于植物遗传转化而言，目前应用较广泛的是农杆菌转化法和花粉管通道法。本题对水稻愈伤组织的遗传转化只能采用上述两种方法中的农杆菌转化法。目的基因表达包含两个阶段，即DNA转录和翻译。检测r2HN是否成功表达，可利用PCR技术检测r2HN是否转录，通过抗原—抗体杂交技术检测是否翻译出目的蛋白。（3）利用转基因技术获得的单一位点插入r2HN基因的水稻植株相当于杂合子，自交一代即可获得1/4的r2HN纯合体植株。纯合体植株自交后代不发生性状分离，更有利于进行后续研究。（4）由图2的免疫实验结果可知，当接种r2HN疫苗后，实验组鸡体内抗新城疫病毒抗体水平和特异应答的CD8＋T细胞水平均显著高于对照组，说明该疫苗既可激活体液免疫，也可激活细胞免疫，进而提高机体对新城疫病毒的免疫力。（5）利用水稻作为生物反应器生产r2HN疫苗具有多方面的优点，如水稻自花传粉不易发生基因污染、安全性高，水稻种子蛋白易纯化，水稻转基因技术更加成熟，生产成本低。
4.（1）纤维素酶和果胶酶　生长素和细胞分裂素　（2）花药离体培养　利用显微镜观察根尖有丝分裂中期细胞中染色体的数目　（3）①Hind Ⅲ、BamH Ⅰ　交链格孢　②利用转基因技术将百合B中L基因的启动子替换为野生百合中L基因的启动子pL
解析：（1）因植物细胞细胞壁的成分主要是纤维素和果胶，因此获得原生质体的方法是用纤维素酶和果胶酶对植物细胞进行处理。得到原生质体后使原生质体融合，形成杂种细胞，再用生长素和细胞分裂素诱导愈伤组织形成和分化，从而获得完整的杂种植株。（2）获得单倍体植株的常用方法是花药离体培养；鉴定百合单倍体植株的方法是利用显微镜观察根尖有丝分裂中期细胞中染色体的数目，如果染色体数目减少一半，则获得的植株即为单倍体植株。（3）根据目的片段以及质粒上限制酶的识别位点，若要获得L并连接到质粒上，可选用限制酶Hind Ⅲ、BamH Ⅰ进行酶切，以替换Ti质粒中的启动子，从而达到根据GUS酶活性反映启动子活性的目的。根据图c的结果可知，交链格孢处理的每一组转基因烟草中的GUS酶活性都最高，可确定其诱导作用最强。欲培育具有高抗病原微生物能力的百合新品种，可利用转基因技术将百合B中L基因的启动子替换为野生百合中L基因的启动子pL。
5.（1）多肽链　mRNA　密码子具有简并性　（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的半保留复制　（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的破坏　（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；酒精消毒后，用注射器取同一种动物（如家兔）血液，立即将等量的血液分别加入3支试管中，静置相同时间，统计3支试管中血液凝固时间
解析：（1）天然蛋白质合成的过程是按照中心法则进行的，而蛋白质工程却与之相反，它的基本思路是：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，因此图中的物质a是具有特定氨基酸序列的多肽链，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相同的原因是密码子具有简并性，即一种氨基酸可能有几个密码子。（2）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的半保留复制。（3）由图可知，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，随着酶解时间的延长，抗凝血活性先上升后下降，且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，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的破坏。（4）该实验的目的是比较三种物质的抗凝血活性差异，实验设计思路为将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分别与同一种动物的等量血液混合，观察并记录血液凝固时间即可。
6 / 6(共60张PPT)
第59讲　
基因工程的应用和蛋白质工程
高中总复习·生物
课程标准
1. 举例说明基因工程在农牧业、医药卫生及食品工业领域等方面的广泛应
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。
1. 破考点·抓必备
2. 研真题·扣教材
3. 验收效·提能力
目录
Contents
01
破考点·抓必备
梳理归纳， 巩固基本知识
考点一　基因工程的应用
1. 基因工程的一般应用
2. 乳腺生物反应器
c
c
提醒 乳腺生物反应器是利用转基因动物的乳汁生产药用蛋白，而膀胱生物
反应器是利用转基因动物的尿液生产药用蛋白，其优点是不受动物的性
别、生长发育时期的限制，提取简单高效。
3. 利用基因工程菌生产药物
c
c
1. （选择性必修3 P88正文）为培育抗除草剂的作物新品种，导入抗除草
剂基因时只能以受精卵为受体。 （　×　）
提示：对于植物来说受体细胞可以是普通的体细胞。
2. （选择性必修3 P88正文）科学家利用转基因技术培育了抗玉米螟玉
米，种植该玉米的农田就不需要进行防虫管理了。 （　×　）
提示：转基因抗玉米螟玉米能够抵抗玉米螟，但不一定能抵抗其他害虫。
×
×
3. （选择性必修3 P89正文）外源生长激素基因的表达可以使转基因动物
生长得更快。　 （　√　）
4. （选择性必修3 P90正文）乳腺生物反应器是将药用蛋白基因导入动物
的乳腺细胞中。 （　×　）
提示：乳腺生物反应器是将药用蛋白基因导入哺乳动物的受精卵中，但该
基因在乳腺细胞中表达。
5. （选择性必修3 P90资料卡）由大肠杆菌工程菌获得人的干扰素后可直
接应用。 （　×　）
提示：大肠杆菌细胞中没有内质网、高尔基体等细胞器，获得人的干扰素
后要经过进一步的加工和修饰才具有生物活性。
√
×
×
1. （2025·福建宁德期末）利用转基因山羊乳腺生物反应器生产丁酰胆碱
酯酶，可治疗有机磷中毒。下列叙述错误的是（　　）
A. 应该用山羊乳腺中特异表达的基因的启动子构建基因表达载体
B. 通过体细胞克隆可将丁酰胆碱酯酶基因传递给子代
C. 通过显微注射技术将基因表达载体导入山羊乳腺细胞
D. 山羊乳腺细胞可将肽链加工成具有一定空间结构的丁酰胆碱酯酶
√
解析： 　要得到转基因山羊乳腺生物反应器，在构建基因表达载体时需
要山羊乳腺中特异表达的基因的启动子，使目的基因只在乳腺细胞中表
达，A正确；通过显微注射技术将基因表达载体导入山羊受精卵，C错误；
山羊乳腺细胞中含有内质网和高尔基体，可将肽链加工成具有一定空间结
构的丁酰胆碱酯酶，D正确。
2. （2025·山东烟台模拟）红细胞生成素（EPO）是人体内促进红细胞生成的一种糖蛋白，可用于治疗肾衰性贫血等疾病。由于天然EPO来源极为有限，某科研团队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EPO。下列有关叙述错误的是（　　）
A. 构建基因表达载体时，需将EPO基因插入乳腺蛋白基因的启动子的下游
B. 一般情况下，该转基因羊中的EPO基因只在羊的乳腺细胞中表达
C. 用显微注射技术将含EPO基因的表达载体导入羊的乳腺细胞中可合成
并提取EPO
D. 用PCR扩增人的EPO基因，需要一段已知的EPO基因核苷酸序列
√
解析：　启动子是一段特殊序列结构的DNA片段，位于基因的上游，是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA，故构建基因表达载体时需将EPO基因（目的基因）插入乳腺蛋白基因的启动子的下游，A正确；采用基因工程培育的转基因羊作为乳腺生物反应器，能合成EPO，所以一般情况下，该转基因羊中的EPO基因只在羊的乳腺细胞中表达，B正确；用显微注射技术将含EPO基因的表达载体导入羊的受精卵（将来发育成雌性个体）中，待其发育到一定阶段可合成并提取EPO，C错误；用PCR扩增人的EPO基因，前提是需要一段已知的EPO基因核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物，D正确。
考点二　蛋白质工程
1. 蛋白质工程的概念
2. 蛋白质工程的基本原理
c
c
c
c
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：改进酶的性能或开发新的工业用酶。
（3）农业方面：通过改造某些参与调控光合作用的酶，增加粮食的产
量；改造微生物蛋白质的结构，设计优良微生物农药，防治病虫害。
1. （选择性必修3 P93正文）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，是涉及多学科的综合科技工程。　 （　√　）
2. （选择性必修3 P93正文）蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直
接进行操作，定向改造分子的结构。 （　×　）
提示：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。
√
×
3. （选择性必修3 P94正文）蛋白质工程需要改变蛋白质分子的所有氨基
酸序列。 （　×　）
提示：蛋白质工程改变的是蛋白质分子的少数氨基酸。
4. （选择性必修3 P96到社会中去）蛋白质工程的应用为酶制剂产业的发
展提供了强大助力。　 （　√　）
×
√
1. （2025·湖北孝感高中质检）如图表示蛋白质工程的操作过程，相关说
法错误的是（　　）
A. a、b过程分别是转录、翻译
B. 蛋白质工程中对蛋白质分子结构的了解是非常关键的工作
C. 蛋白质工程是完全摆脱基因工程技术的一项全新的生物工程技术
D. 蛋白质工程中可能构建出一种全新的基因
√
解析： 　a过程是以DNA的一条链为模板合成mRNA的转录过程，b过程
是以mRNA为模板合成具有一定氨基酸序列的多肽链的翻译过程，A正
确；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，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，因此蛋白质工程中对蛋白质分子结
构的了解是非常关键的工作，B正确；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，C错误；蛋白质工程中，可能根据已经
明确的蛋白质的结构构建出一种全新的基因，D正确。
2. （2025·山东聊城模拟）人体内的tPA蛋白能高效降解由血纤维蛋白凝聚
而成的血栓，然而为心肌梗死患者注射大剂量的基因工程tPA会诱发颅内
出血，其原因是tPA与血纤维蛋白结合的特异性不高。研究证实，通过某
技术将tPA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸，可制造出性能优异的改良tPA蛋
白，进而显著降低出血副作用。下列叙述正确的是（　　）
A. 该技术的关键是知道tPA蛋白基因的分子结构
B. 该技术生产改良tPA蛋白的过程遵循中心法则
C. 该技术是在蛋白质分子水平上直接改造蛋白质
D. 该技术制造出的蛋白质在自然界早已存在
√
解析： 　将tPA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸需要采用蛋白质工程技术，
该技术的关键是了解tPA蛋白的分子结构，A错误；该技术生产改良tPA蛋
白的过程遵循中心法则，B正确；该技术是在基因分子水平上通过改造基
因来实现对蛋白质的改造，C错误；该技术制造出的蛋白质是自然界不存
在的蛋白质，D错误。
02
研真题·扣教材
探究分析， 培养核心技能
1. （2022·江苏高考6题）采用基因工程技术调控植物激素代谢，可实现作
物改良。下列相关叙述不合理的是（　　）
A. 用特异启动子诱导表达iaaM（生长素合成基因）可获得无子果实
B. 大量表达ipt（细胞分裂素合成关键基因）可抑制芽的分化
C. 提高ga2ox（氧化赤霉素的酶基因）的表达水平可获得矮化品种
D. 在果实中表达acs（乙烯合成关键酶基因）的反义基因可延迟果实成熟
√
解析： 　生长素能促进果实发育，用特异启动子诱导表达iaaM（生
长素合成基因）可获得无子果实，A正确；大量表达ipt（细胞分裂素
合成关键基因），细胞分裂素含量升高，细胞分裂素和生长素的比例
高时，有利于芽的分化，B错误；赤霉素能促进细胞伸长，从而引起茎
秆伸长和植株增高，提高ga2ox（氧化赤霉素的酶基因）的表达水平使
赤霉素含量降低，从而获得矮化品种，C正确；乙烯有催熟作用，在果
实中表达acs（乙烯合成关键酶基因）的反义基因，即是抑制乙烯的合
成，果实成熟会延迟，D正确。
2. （2021·辽宁高考14题）腈水合酶（N0）广泛应用于环境保护和医药原
料生产等领域，但不耐高温。利用蛋白质工程技术在N0的α和β亚基之间加
入一段连接肽，可获得热稳定的融合型腈水合酶（N1）。下列有关叙述错
误的是（　　）
A. N1与N0氨基酸序列的差异是影响其热稳定性的原因之一
B. 加入连接肽需要通过改造基因实现
C. 获得N1的过程需要进行转录和翻译
D. 检测N1的活性时先将N1与底物充分混合，再置于高温环境
√
解析： 　在腈水合酶（N0）的α和β亚基之间加入一段连接肽，可获得热
稳定的融合型腈水合酶（N1），则N1与N0氨基酸序列有所不同，这可能是
影响其热稳定性的原因之一，A正确；蛋白质工程的作用对象是基因，即
加入连接肽需要通过改造基因实现，B正确；N1为蛋白质，蛋白质的合成
需要经过转录和翻译两个过程，C正确；酶具有高效性，检测N1的活性需
先将其置于高温环境，再与底物充分混合，D错误。
溯源教材
（1）每一种蛋白质分子都有与它所承担功能相适应的独特结构，如果氨
基酸序列改变或蛋白质的空间结构改变，就可能会影响其功能。　（见必
修1 P31正文）
（2）酶的催化效率是无机催化剂的107～1013倍。　（见必修1 P81正文）
（3）基因通过转录和翻译来合成蛋白质。　（见必修2 P65～66正文）
（4）蛋白质工程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。　（见选择性必修3 P93正文）
3. （2024·河北高考22题）新城疫病毒可引起家禽急性败血性传染病，我
国科学家将该病毒相关基因改造为r2HN，使其在水稻胚乳特异表达，制备
获得r2HN疫苗，并对其免疫效果进行了检测。
回答下列问题：
（1）实验所用载体的部分结构及其限制酶识别位点如图1所示。其中GtP
为启动子，若使r2HN仅在水稻胚乳表达，GtP应为
启动子。Nos为终止子，其作用为 。r2HN基因内部不含
载体的限制酶识别位点。因此，可选择限制酶 和
对r2HN基因与载体进行酶切，用于表达载体的构建。
胚乳特异表达基因
的
终止转录
Hind Ⅲ
EcoR Ⅰ　
解析： 基因表达载体的构建是基因工程实施的重要环节。植物基因
组含有多种类型的启动子，如果使r2HN在水稻胚乳特异表达，基因表达载
体需要使用水稻胚乳特异表达基因的启动子。表达载体中终止子的作用是
使目的基因的转录完成后及时终止。在构建基因表达载体时，选用的限制
酶不能破坏载体的启动子、终止子等关键元件。若选用Kpn Ⅰ会破坏启动
子，选用Sac Ⅰ会造成终止子的缺失，因此只能选用Hind Ⅲ和EcoR Ⅰ对
r2HN基因与载体进行酶切。
（2）利用 方法将r2HN基因导入水稻愈伤组织。为检测
r2HN表达情况，可通过PCR技术检测 ，通过
技术检测是否翻译出r2HN蛋白。
解析： 对于植物遗传转化而言，目前应用较广泛的是农杆菌转化法
和花粉管通道法。本题对水稻愈伤组织的遗传转化只能采用上述两种方法
中的农杆菌转化法。目的基因表达包含两个阶段，即DNA转录和翻译。检
测r2HN是否成功表达，可利用PCR技术检测r2HN是否转录，通过抗原—抗
体杂交技术检测是否翻译出目的蛋白。
农杆菌转化
r2HN是否转录
抗原—抗
体杂交
（3）获得转基因植株后，通常选择单一位点插入目的基因的植株进行研
究。此类植株自交一代后，r2HN纯合体植株的占比为 。选择纯合
体进行后续研究的原因是 。
解析： 利用转基因技术获得的单一位点插入r2HN基因的水稻植株相
当于杂合子，自交一代即可获得1/4的r2HN纯合体植株。纯合体植株自交
后代不发生性状分离，更有利于进行后续研究。
1/4
子代不发生性状分离
（4）制备r2HN疫苗后，为研究其免疫效果，对实验组鸡进行接种，对照
组注射疫苗溶剂。检测两组鸡体内抗新城疫病毒抗体水平和特异应答的
CD8＋T细胞（细胞毒性T细胞）水平，结果如图2所示。据此分析，获得的
r2HN疫苗能够成功激活鸡的 免疫和 免疫。
体液
细胞
解析：由图2的免疫实验结果可知，当接种r2HN疫苗后，实验组鸡体内抗新城疫病毒抗体水平和特异应答的CD8＋T细胞水平均显著高于对照组，说明该疫苗既可激活体液免疫，也可激活细胞免疫，进而提高机体对新城疫病毒的免疫力。
（5）利用水稻作为生物反应器生产r2HN疫苗的优点是

。（答出两点即可）
解析： 利用水稻作为生物反应器生产r2HN疫苗具有多方面的优点，如水稻自花传粉不易发生基因污染、安全性高，水稻种子蛋白易纯化，水稻转基因技术更加成熟，生产成本低。
生产成本低；转
基因水稻易获得（或安全性高或种子蛋白易纯化或水稻自花传粉不易发生
基因污染）
4. （2024·湖南高考21题）百合具有观赏、食用和药用等多种价值，科研
人员对其进行了多种育种技术研究。回答下列问题：
（1）体细胞杂交育种。进行不同种百合体细胞杂交前，先用
去除细胞壁获得原生质体，使原生质体融合，得到杂种细胞
后，继续培养，常用 （填植物激素名称）诱导愈
伤组织形成和分化，获得完整的杂种植株。
解析： 因植物细胞细胞壁的成分主要是纤维素和果胶，因此获得原生质体的方法是用纤维素酶和果胶酶对植物细胞进行处理。得到原生质体后使原生质体融合，形成杂种细胞，再用生长素和细胞分裂素诱导愈伤组织形成和分化，从而获得完整的杂种植株。
纤维素酶
和果胶酶
生长素和细胞分裂素
（2）单倍体育种。常用 的方法来获得单倍体植株，鉴
定百合单倍体植株的方法是
。
解析：获得单倍体植株的常用方法是花药离体培养；鉴定百合单倍体植株的方法是利用显微镜观察根尖有丝分裂中期细胞中染色体的数目，如果染色体数目减少一半，则获得的植株即为单倍体植株。
花药离体培养
利用显微镜观察根尖有丝分裂中期细胞中染
色体的数目
（3）基因工程育种。研究人员从野生百合中获得一个抵抗尖孢镰刀菌侵
染的基因pL，该基因及其上游的启动子pL和下游的终止子结构如图a。图b
是一种Ti质粒的结构示意图，其中基因gus编码GUS酶，GUS酶活性可反
映启动子活性。
①研究腐原微生物对L的启动子pL活性的影响。从图a所示结构中获取L，
首先选用 酶切，将其与相同限制酶酶切的Ti质粒连
接，再导入烟草。随机选取3组转基因成功的烟草（P1、P2和P3）进行病
原微生物胁迫，结果如图c。由此可知：三种病原微生物都能诱导pL的活
性增强，其中 的诱导作用最强。
Hind Ⅲ、BamH Ⅰ
交链格孢
②现发现栽培种百合B中也有L，但其上游的启动子与野生百合不同，且抗
病性弱。若要提高该百合中L的表达量，培育具有高抗病原微生物能力的
百合新品种，简要写出实验思路
。
利用转基因技术将百合B中L基因的启动
子替换为野生百合中L基因的启动子pL
解析： 根据目的片段以及质粒上限制酶的识别位点，若要获得L并连
接到质粒上，可选用限制酶Hind Ⅲ、BamH Ⅰ进行酶切，以替换Ti质粒中
的启动子，从而达到根据GUS酶活性反映启动子活性的目的。根据图c的结
果可知，交链格孢处理的每一组转基因烟草中的GUS酶活性都最高，可确定其诱导作用最强。欲培育具有高抗病原微生物能力的百合新品种，可利用转基因技术将百合B中L基因的启动子替换为野生百合中L基因的启动子pL。
5. （2022·湖南高考22题）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 。
多肽链
mRNA
密码子具有简并性
解析： 天然蛋白质合成的过程是按照中心法则进行的，而蛋白质工
程却与之相反，它的基本思路是：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，因此图中的物质a是具
有特定氨基酸序列的多肽链，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相同的原因是密码子具有简并性，即一种氨
基酸可能有几个密码子。
（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PCR技术扩增。PCR技术遵循的基本原理是
。
解析： 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的半保留复制。
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的半
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的破坏　
解析： 由图可知，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，随着酶解时间的延长，抗凝血活性先上升后下降，且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，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的破坏。
（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：



。
解析：该实验的目的是比较三种物质的抗凝血活性差异，实验设计思路为将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分别与同一种动物的等量血液混合，观察并记录血液凝固时间即可。
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；酒精消毒后，用注射器取同一种动物（如家兔）血液，立即将等
量的血液分别加入3支试管中，静置相同时间，统计3支试管中血液凝固时
间
03
验收效·提能力
跟踪训练，检验学习效果
1. （2025·江西南昌质检）基因工程广泛应用于农牧业、医药卫生和食品
工业等方面。有关说法错误的是（　　）
A. 乳腺生物反应器可用于生产药物
B. 干扰素是一种具有干扰细菌复制作用的糖蛋白
C. 基因工程技术可用于提高作物和畜产品的产量
D. 将某些病毒的抗病基因导入植物中，可培育转基因抗病植物
解析：　干扰素是一种具有干扰病毒复制作用的糖蛋白，B错误。
1
2
3
4
5
√
2. （2025·湖南永州一中高三月考）运用基因工程构建的生物反应器可实
现药用蛋白的批量生产，目前常用的生物反应器有乳腺生物反应器和膀胱
生物反应器，其构建过程如下：构建药用蛋白基因的表达载体，并将表达
载体导入动物的受精卵中，然后从这个受精卵发育而成的个体的乳汁或者
尿液中提取药用蛋白。下列相关说法错误的是（　　）
A. 构建乳腺生物反应器时，需将药用蛋白基因和乳腺蛋白基因的启动子
等重组在一起
B. 在转基因动物的乳腺细胞或膀胱上皮细胞以外的细胞中不含有药用蛋白
基因
C. 与乳腺生物反应器相比，膀胱生物反应器不受性别和年龄的限制
D. 将表达载体导入哺乳动物的受精卵时，常采用显微注射技术
√
1
2
3
4
5
解析： 　启动子是RNA聚合酶识别和结合的位点，可用于驱动基因
的转录，构建乳腺生物反应器时，需将药用蛋白基因和乳腺蛋白基因
的启动子等重组在一起，以保证目的基因在乳腺细胞中表达，A正确；
受体细胞是动物的受精卵，所以在转基因动物的乳腺细胞或膀胱细胞
以外的其他细胞中也含有药用蛋白基因，只是没有表达，B错误；“乳
腺细胞生物反应器”只能从哺乳期雌性个体的乳汁中获取产物，与
“乳腺细胞生物反应器”相比，“膀胱生物反应器”的优点是雌雄个
体的尿液中都可提取到产物，且不受性别、年龄等限制，因而受体来
源更广泛，C正确；将表达载体导入哺乳动物的受精卵（全能性最高）
时，常采用显微注射技术，D正确。
1
2
3
4
5
3. （2025·河南天一大联考）如图表示构建重组质粒和筛选含人胰岛素原基因的细菌的过程，其中Ⅰ和Ⅱ表示抗性基因，①～⑦表示过程，其他数字表示菌落。下列有关叙述正确的是（　）
注：⑦过程表示用灭菌绒布从含氨苄青霉素培养基中蘸取菌种，再按到含
四环素培养基中培养。
A. ①②只能用同一种限制酶进行切割
B. Ⅰ表示抗氨苄青霉素基因，Ⅱ表示抗四环素基因
C. 3、5菌落是筛选出的含有人胰岛素原基因的细菌
D. 该基因工程成功的标志是细菌合成具有生物活性的胰岛素
√
1
2
3
4
5
解析：　由于不同限制酶切割形成的黏性末端可能相同，因此①②也可
以用不同的限制酶进行切割，A错误；根据⑥⑦筛选结果可知，构建基因
表达载体后，抗四环素基因被破坏，而抗氨苄青霉素基因没有被破坏，因
此Ⅰ表示抗四环素基因，Ⅱ表示抗氨苄青霉素基因，B错误；3、5菌落中的
细菌能抗氨苄青霉素，但不能抗四环素，筛选出的是含有人胰岛素原基因
的细菌，C正确；细菌是原核生物，不含内质网和高尔基体，不能对胰岛
素进行加工，因此细菌不能合成具有生物活性的胰岛素，D错误。
1
2
3
4
5
4. （2025·合肥市调研）如图为蛋白质工程操作的基本思路，下列叙述错
误的是（　　）
A. 代表蛋白质工程操作思路的过程是④⑤
B. 代表中心法则内容的是①②
C. ①代表转录，②代表翻译，④代表分子设计，⑤代表DNA合成
D. 蛋白质工程的目的是对基因的结构进行分子设计，通过基因合成或改
造实现
√
1
2
3
4
5
解析：　代表蛋白质工程操作思路的过程是④⑤，A正确；①代表转录，
②代表翻译，④代表分子设计，⑤代表DNA合成，B、C正确；蛋白质工
程的目的是对蛋白质的结构进行设计改造，通过改造或合成基因来实现，
D错误。
1
2
3
4
5
5. （2025·山东临沂一模）基因工程在农牧业、医药卫生和食品工业等多
方面的应用发展迅速，如图表示利用基因工程技术生产人血清白蛋白的两
条途径。下列叙述正确的是（　　）
A. 若某基因是从人的细胞内提取mRNA经逆
转录形成的，则该基因中不含启动子序列
B. 扩增目的基因时，利用耐高温的DNA连接
酶从引物a、b的3'端进行子链合成
C. 导入人血清白蛋白基因的绵羊受体细胞是乳腺细胞
D. 利用农杆菌转化法可将含有目的基因的重组质粒整合到植物受体细胞
的染色体DNA上
√
1
2
3
4
5
解析：　启动子是位于DNA上RNA聚合酶的结合部位，mRNA是由基因启动子后面的序列编码而来的，若某基因是从人的细胞内提取mRNA经逆转录形成的，则该基因中不含启动子序列，A正确；扩增目的基因时，利用耐高温的DNA聚合酶从引物a、b的3'端进行子链合成，DNA连接酶是用于连接DNA片段，B错误；导入人血清白蛋白基因的绵羊受体细胞不是乳腺细胞，而是受精卵，C错误；农杆菌中的Ti质粒上的T-DNA可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的DNA上，根据农杆菌的这一特点，将目的基因插入Ti质粒的T-DNA上，通过农杆菌的转化作用，就可以把目的基因整合到植物细胞中染色体的DNA上，D错误。
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