资源简介 第二节 基因工程及其延伸技术应用广泛知识点一 基因工程的应用1.下列各项中，不是用基因工程方法生产的药品是（ ）A.干扰素 B.人白细胞介素-2C.青霉素 D.小儿麻痹症疫苗2.（2024·绍兴高二检测）下列有关基因工程在农牧业领域应用的叙述，错误的是（ ）A.将来源于某些病毒、真菌等的抗病基因导入植物，可培育出转基因抗病植物B.将降解或抵抗某种除草剂的基因导入作物，可培育出转基因抗除草剂作物C.将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物，可提高植物的营养价值D.将基因工程生产的肠乳糖酶作为药物添加在牛奶中，可解决人的乳糖不耐受问题3.（2024·宁波高二期中）下列关于乳腺生物反应器生产药物的叙述，错误的是（ ）A.构建乳腺生物反应器过程需要乳腺蛋白基因的启动子B.构建乳腺生物反应器过程用到显微注射法C.可从具有目的基因的转基因雄性动物乳汁中提取药物D.乳腺生物反应器具有成本低、产量高、易提取等优点阅读下列材料，完成第4～5小题。 研究表明，每个人的DNA都不完全相同，DNA指纹技术就是利用这一原理，通过比较DNA来识别身份。研究表明，每个人的DNA都不完全相同，因此，DNA也可以像指纹一样用来识别身份，这种方法就是DNA指纹技术。应用DNA指纹技术，首先需要用合适的酶将待检测的样品DNA切成片段，然后用电泳的方法将这些片段按大小分开，再经过一系列步骤，最后形成DNA指纹图。4.DNA指纹技术可以帮助人们确认亲子关系，这是因为（ ）A.每个人的DNA大都相同B.每个人的DNA指纹图谱都是特有的C.不同个体的相同组织中的DNA指纹图谱相同D.DNA指纹技术是检测DNA上的碱基种类5.警方收集犯罪现场及疑犯的DNA，经DNA扩增得到数量较多的相同DNA，再用限制性内切核酸酶将DNA切成若干片段进行凝胶电泳，结果如下图所示。下列有关叙述错误的是（ ）A.通过比较，基本可以排除疑犯1的嫌疑B.将DNA切成片段利用了限制性内切核酸酶的高效性C.DNA扩增得到数量较多的相同DNA，利用的原理是DNA的半保留复制D.不同人的DNA不同主要是因为DNA中的脱氧核苷酸排列顺序不同知识点二 蛋白质工程6.中华鲟是一种濒危野生动物，研究者试图通过蛋白质工程改造中华鲟体内的某些蛋白质，使其更加适应现在的水域环境。下列有关说法错误的是（ ）A.蛋白质工程可定向改变蛋白质分子的结构B.改造蛋白质可通过改变基因结构实现C.改造后的中华鲟和现有中华鲟仍是同一物种D.改造后的中华鲟的后代不具有改造的蛋白质7.已知生物体内有一种转运蛋白Y，由300个氨基酸组成。如果将Y中157位的L异亮氨酸变成亮氨酸，261位的酪氨酸变成丝氨酸，改变后的蛋白质Y1不但保留了原有Y蛋白的功能，且具备了催化活性。下列说法正确的是（ ）A.蛋白质工程和基因工程的根本区别是操作对象的差异B.可以通过对Y蛋白基因进行修饰或人工合成获得Y1蛋白基因C.蛋白质工程操作过程中，不需要酶和载体作为工具D.细胞内合成Y1蛋白与Y蛋白的过程中，遗传信息的流向是相反的8.L天冬酰胺酶对于治疗小儿白血病特别有效，但临床应用中经常出现过敏反应。科研人员预期在L天冬酰胺酶的基础上研发药效性强但免疫性弱的蛋白质药物，下一步要做的是（ ）A.合成编码L天冬酰胺酶的DNA片段B.设计出药效性强但免疫性弱的蛋白质结构C.构建含L天冬酰胺酶基因片段的表达载体D.利用PCR等技术对表达产物进行检测9.（2023·舟山高二期末）科研人员以四环素抗性基因为标记基因，通过基因工程的方法让大肠杆菌生产鼠的β-珠蛋白，治疗鼠的镰刀形贫血症。下列相关实验设计不合理的是（ ）A.用β-珠蛋白基因的编码序列、启动子、终止子、四环素抗性基因等元件来构建表达载体B.利用正常小鼠DNA分子通过PCR克隆出β-珠蛋白基因的编码序列C.用含有四环素的培养基筛选出已经导入β-珠蛋白编码序列的大肠杆菌D.用Ca2＋处理大肠杆菌后，将表达载体导入具有四环素抗性的大肠杆菌中10.（2024·绍兴高二期中）阅读如下资料，判断下列相关叙述不合理的是（ ）资料甲：科学家将牛生长激素基因导入小鼠受精卵中，得到了体型巨大的“超级小鼠”。资料乙：T4溶菌酶在温度较高时易失去活性，科学家对编码T4溶菌酶的基因进行改造，使其表达的T4溶菌酶的第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸，在该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成了一个二硫键，提高了T4溶菌酶的耐热性。A.甲属于基因工程，乙属于蛋白质工程B.甲中将目的基因导入小鼠细胞中常用显微注射法C.乙中通过对基因改造实现了对蛋白质的改造D.从资料乙可看出，T4溶菌酶是一种直接利用氨基酸制造出来的新蛋白质11.人类某单基因遗传病的致病基因a位于常染色体上，该基因和正常基因A中的某一特定序列经限制酶BclⅠ切割后，会产生大小不同的片段（bp表示碱基对）如图1所示，据此可进行基因诊断。图2为某家庭该病的遗传系谱图。下列相关叙述错误的是（ ）A.基因a中的BclⅠ酶切位点比A基因中的少B.Ⅱ-1的基因诊断中只出现142 bp片段C.Ⅱ-2的基因诊断中只出现99 bp和43 bp片段D.Ⅰ-1与Ⅱ-3基因诊断中片段完全相同的概率是2/312.一对表型正常的夫妇，生了一个镰刀形贫血症（常染色体隐性遗传病）患儿。在他们欲生育第二胎时，发现妻子的双侧输卵管完全堵塞，不能完成体内受精。医生为该夫妇实施了体外受精和产前基因诊断，过程如图所示。请回答下列问题：（1）过程①是指在体外进行的 处理，从而使精子与卵子结合形成受精卵；过程②称为 。（2）在对胎儿进行产前基因诊断时，要先从羊水中的胎儿细胞提取物质③ 进行PCR扩增。然后用Mst Ⅱ对扩增产物进行切割，产生多个片段的酶切产物。据此判断，Mst Ⅱ是一种 酶。（3）不同长度的酶切产物在电泳时移动的速率不同，形成不同的电泳条带。该家庭成员的镰刀形贫血症基因分析的电泳带谱如④，据此判断胎儿为 （填“正常”“患者”或“携带者”）。第二节 基因工程及其延伸技术应用广泛1.C 青霉素是诱变育种形成的高产青霉菌通过发酵工程生产的药物，不是基因工程技术生产的药物。2.D 肠乳糖酶属于蛋白质，口服会被胃蛋白酶消化分解而失效，D错误。3.C 乳腺生物反应器生产的药物在转基因雌性动物泌乳期产生的乳汁中提取，C错误。4.B 每个人都有自己独特的DNA，都是不同的，A错误；不同个体的相同组织中的DNA指纹图谱是不相同的，C错误；所有个体的DNA分子都是由A、T、G、C四种碱基组成的，对于不同的个体来讲是没有差异的，D错误。5.B 比对犯罪现场的DNA经酶切后的片段与两个疑犯的DNA经酶切后的片段可知，疑犯2的DNA与犯罪现场的DNA相似性较大，基本可以排除疑犯1的嫌疑，A正确；将DNA切成片段利用了限制性内切核酸酶的专一性，B错误；利用PCR技术对DNA进行扩增，能得到数量较多的相同DNA，其原理是DNA的半保留复制，C正确；脱氧核苷酸的排列顺序储存着生物的遗传信息，不同人的DNA不同主要是因为DNA中的脱氧核苷酸排列顺序不同，D正确。6.D 蛋白质工程可以通过改造基因来定向改变蛋白质分子的结构，A、B正确；改造后的中华鲟具有新的性状，但其和现有中华鲟仍是同一物种，C正确；蛋白质工程改造的是基因，可以遗传给子代，因此改造后的中华鲟的后代也具有改造的蛋白质，D错误。7.B 蛋白质工程和基因工程的根本区别是蛋白质工程可产生自然界没有的蛋白质，A错误；蛋白质工程操作过程中，需要酶和载体作为工具，C错误；细胞内合成Y1蛋白与Y蛋白的过程中，遗传信息的流向是相同的，D错误。8.B “合成编码L天冬酰胺酶的DNA片段”的上一步骤应该是“根据蛋白质氨基酸序列推断编码蛋白质的DNA序列”，A错误；预期在L天冬酰胺酶的基础上研发药效性强但免疫性弱的蛋白质药物即“确定预期蛋白质功能”，则下一步应是设计出药效性强但免疫性弱的蛋白质结构，B正确，“构建含L天冬酰胺酶基因片段的表达载体”的上一步骤应该是“合成编码L天冬酰胺酶的DNA片段”，C错误；利用PCR等技术对表达产物进行检测是已经表达出相应产物以后的操作，D错误。9.D 标记基因是四环素抗性基因，因此受体细胞不能具有四环素抗性，即用Ca2＋处理大肠杆菌后，将表达载体导入不具有四环素抗性的大肠杆菌中，D错误。10.D 甲中“超级小鼠”的培育，与导入的牛生长激素基因有关，属于基因工程，乙中通过对编码T4溶菌酶的基因进行改造，导致组成T4溶菌酶的肽链中的氨基酸序列发生了改变，实现了对蛋白质的改造，这属于蛋白质工程，A、C合理，D不合理。11.C 由图1可知，基因A中的特定序列经限制酶BclⅠ切割后产生两种片段，二者长度之和等于a基因经限制酶BclⅠ切割后产生的片段的长度，故基因a中的BclⅠ酶切位点比A基因中的少，A正确；Ⅱ-1的基因型为aa，用BclⅠ切割后只能产生142 bp的片段，故Ⅱ-1的基因诊断中只出现142 bp片段，B正确；Ⅱ-2的基因型可能为AA或Aa，若为AA，则其基因诊断中只出现99 bp和43 bp片段；若为Aa，则其基因诊断中可出现142 bp、99 bp和43 bp片段，C错误；Ⅰ-1的基因型为Aa，Ⅱ-3的基因型为1/3AA或2/3Aa，Ⅰ-1与Ⅱ-3基因诊断中片段完全相同的概率是2/3，D正确。12.（1）精子获能 胚胎移植 （2）DNA 限制性内切核酸（限制） （3）正常解析：（1）精子与卵细胞结合前，要进行获能处理，早期胚胎移植到子宫的过程叫胚胎移植。（2）基因位于DNA上，所以要进行基因诊断就必须提取细胞的DNA，能切割DNA的酶叫限制性内切核酸酶（限制酶）。（3）父母是携带者，有两条电泳条带，其中一条与患儿相同，是含致病基因的条带，另一条是不含致病基因的条带，胎儿只有一条电泳条带，且不与患儿相同，是不含致病基因的条带，所以胎儿正常。3 / 3第二节 基因工程及其延伸技术应用广泛导学 聚焦 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知识点（一） 基因工程改善了人类的生活品质1.应用基因工程技术诊断、治疗、研究疾病（1）基因诊断（运用核酸分子杂交、PCR等技术）（2）基因治疗（向患者体内导入正常基因）（3）基因工程药物（利用转基因生物生产）（4）转基因动物可为研究疾病机理提供模型2.应用基因工程技术进行法医鉴定3.应用基因工程可培育具有优良性状的农牧业品种4.基因工程可用于保护生态环境5.判断下列相关表述的正误（1）基因诊断的基本原理是DNA分子杂交。（ ）（2）运用PCR结合其他技术，可以在患者未发病，甚至出生前就能确诊其是否患有镰刀形贫血症、血友病等疾病。（ ）（3）基因治疗中向有基因缺陷的细胞中引入正常功能的基因时，常以天然病毒为载体，如腺病毒和逆转录病毒。（ ）（4）DNA指纹可用于指证犯罪嫌疑人和亲子鉴定。（ ）探讨 运用核酸分子杂交、PCR技术进行基因诊断的原理镰刀形贫血症是一种单基因遗传病，是由正常的血红蛋白基因（HbA）突变为镰刀形贫血症基因（Hbs）引起的。在非洲地区黑人中有4％的人是该病患者，会在成年之前死亡，有32％的人是携带者，不发病但血液中有部分红细胞是镰刀形。（1）某表型正常的非洲裔夫妇，若他们的孩子已经出生，检查孩子是否患病的方法是 ；若孩子尚未出生，可以从羊水中收集少量胎儿的细胞，提取出DNA，用 进行复制，然后通过 确认胎儿是否正常。（2）下图是正常人和患者血红蛋白基因的部分片段，若用MstⅡ限制酶切割下图中正常的血红蛋白基因和镰刀形细胞血红蛋白基因，则酶切后相应基因分别产生 种DNA片段。（3）若用MstⅡ限制酶切割胎儿DNA后，用琼脂糖凝胶电泳分离酶切片段，片段越大，在凝胶带上距离加样孔越近。得到下图所示的三种结果。若出现 ，则说明胎儿患病，若出现 ，则说明胎儿是携带者。1.基因检测与基因治疗（1）基因检测①原理：制作相应探针，利用DNA分子杂交原理（即DNA探针法），根据碱基互补配对原则，把互补的双链DNA解开，把DNA小片段用同位素、荧光分子或化学发光催化剂等进行标记，之后同被检测的DNA中的同源互补序列杂交，从而检测出所要查明的DNA或基因，以达到快速、准确检测人类某种疾病的目的。②操作步骤③备注：临床应用阶段。（2）基因治疗①原理：把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，以纠正或补偿基因的缺陷，达到治疗的目的。②操作步骤③备注：仅处于初期的临床实验阶段，仍有许多问题和困难制约该技术的发展。2.RT-PCR技术检测是否感染RNA病毒的过程 1.研究者将含有铁蛋白肽基因和人干扰素基因的DNA片段分别制成探针，与从转基因奶牛的乳腺细胞、口腔上皮细胞、蹄部细胞中提取的mRNA分别进行杂交，结果如表所示。下列叙述正确的是（ ）探针 乳腺细胞 口腔上皮 细胞 蹄部细胞乳铁蛋白 肽基因探针 出现杂交带 未现杂交带 未现杂交带人干扰素 基因探针 出现杂交带 出现杂交带 出现杂交带A.乳铁蛋白肽基因可在转基因奶牛的多种体细胞中表达B.人干扰素基因可在转基因奶牛的多种体细胞中表达C.表中两种基因探针所含的脱氧核苷酸的序列相同D.乳铁蛋白肽基因和人干扰素基因都是mRNA片段2.实时荧光RT-PCR可用于某单链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链结合，探针两侧分别带有荧光基团和抑制荧光发出的淬灭基团，新链延伸过程中，DNA聚合酶会破坏探针，导致荧光基团与淬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图所示。下列说法错误的是（ ）A.做RT-PCR之前，需要先根据该RNA病毒的cDNA核苷酸序列合成引物和探针B.RNA不能作为PCR扩增的模板，故需要将样本中的RNA逆转录为DNA后再进行扩增C.若检测结果有强烈荧光信号发出，说明被检测者没有感染病毒D.病毒的检测还可以检测病毒的蛋白类物质或病毒引发人体产生的抗体，其原理都是抗原—抗体杂交3.科学家运用基因工程技术，将人凝血因子基因导入山羊的DNA中，培育出羊乳腺生物反应器，使羊乳汁中含有人凝血因子。以下有关叙述正确的是（ ）A.可用农杆菌转化法将含有人凝血因子基因的重组DNA分子导入羊的受精卵B.在该转基因羊中，人凝血因子基因存在于乳腺细胞，而不存在于其他细胞C.人凝血因子基因开始转录后，DNA聚合酶以DNA分子的一条链为模板合成mRNAD.科学家将人凝血因子基因与乳腺蛋白基因的启动子重组在一起，从而使人凝血因子基因只在乳腺细胞中特异性表达4. 如图为利用生物技术获得生物新品种的过程，下列有关说法错误的是（ ）A.A→B过程中一般用4种脱氧核苷酸为原料，并加入两种引物B.B→C为转基因绵羊的培育过程，常选用的受体细胞是卵原细胞C.A→B过程利用了DNA（双链）复制原理，需要使用耐高温的DNA聚合酶D.B→D为转基因植物的培育过程，其中④过程常用的方法是农杆菌转化法知识点（二） 蛋白质工程是基因工程的延伸 以测序为基础建立的基因数据库是人类共有的财富1.蛋白质工程是基因工程的延伸（1）蛋白质工程的定义：指通过设计和改造编码蛋白质的基因，从而改变氨基酸序列，最终获得特定功能的蛋白质。（2）蛋白质工程的设计流程①建立蛋白质功能与 的联系；②依据所需蛋白质的功能，设计改造天然蛋白质的 结构，推测出其 的序列；③根据“中心法则”逆推出 序列；④利用 技术改变DNA上特定位点的核苷酸序列；⑤将改造的基因导入受体细胞进行表达，获得特定功能的 。（3）实例科学家通过基因工程技术将β-干扰素第17位半胱氨酸密码子对应的cDNA改为了 密码子对应的cDNA，表达出的蛋白质不再形成二聚体，活性与天然蛋白相似而且稳定性更高。2.以测序为基础建立的基因数据库是人类共有的财富（1）最大规模的测序： 测序。（2）建立生物信息数据库：科学家可通过对比 的序列重新审视生命进化的历程，深度解码个人的 。3.判断下列相关表述的正误（1）蛋白质工程是指通过直接改造现有蛋白质而产生出符合人类需求的新的蛋白质的工程技术。（ ）（2）蛋白质工程只能生产自然界已有的蛋白质。（ ）（3）蛋白质工程获得特定功能的蛋白质过程，不遵循“中心法则”。（ ）探讨 分析蛋白质的基本原理和应用科研人员通过蛋白质工程来设计改变酶的构象。在研究溶菌酶的过程中，得到了多种突变酶，测得酶50％发生变性时的温度（Tm），部分结果见下表：酶 半胱氨酸（Cys）的位置和数目 二硫键数目 Tm/℃野生型T4溶菌酶 Cys51，Cys97 无 41.9突变酶C Cys21，Cys143 1 52.9突变酶F Cys3，Cys9，Cys21，Cys142，Cys164 3 65.5（注：Cys上角的数字表示半胱氨酸在肽链的位置。）思考并回答以下问题：（1）据表分析溶菌酶热稳定性的提高，如何实现？（2）在获得热稳定性高的酶过程中，会经历下列环节：①设计蛋白质分子结构；②DNA合成；③预期蛋白质功能；④据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列。这些环节的正确顺序是什么？（3）确定目的基因的碱基序列后，怎样合成或改造目的基因？蛋白质工程和基因工程的比较项目 蛋白质工程 基因工程区 别 原理 中心法则的逆推 基因重组过程 预期蛋白质功能→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→合成DNA→表达出蛋白质 获取目的基因→构建基因表达载体→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定实质 定向改造或生产人类所需蛋白质 定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需的生物类型或生物产品（基因的异体表达）结果 生产自然界中没有的蛋白质 生产自然界中已有的蛋白质联系 蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出的第二代基因工程，因为是对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质，所以必须通过基因修饰或基因合成实现1.神经科学家设计了一种合成蛋白质LIMK1（结合ATP并磷酸化其靶标的蛋白质），能改善老年认知退化人群的记忆功能。下列叙述不正确的是（ ）A.设计蛋白质LIMK1时，先设计其基因的碱基序列再推测其功能B.通过基因定点突变技术可对LIMK1蛋白基因进行碱基的替换C.设计蛋白质LIMK1利用的技术是蛋白质工程，其可制造新的蛋白质D.蛋白质的高级结构十分复杂，故蛋白质工程是一项难度很大的工程2.（2024·浙江台州高二期中）葡萄糖异构酶（GI）在工业上应用广泛，为提高其热稳定性，我国科学家运用蛋白质工程把其第138位甘氨酸（Gly）替换为脯氨酸（Pro），由于脯氨酸侧链的吡咯环填充了第138位氨基酸附近的空洞，使酶的热稳定性明显提高。下列叙述正确的是（ ）A.改造后的葡萄糖异构酶是自然界已存在的蛋白质B.蛋白质工程和基因工程的根本区别是操作对象的差异C.获得改造葡萄糖异构酶的过程不需要基因工程参与D.根据蛋白质的氨基酸序列推测出的mRNA的碱基序列不是唯一的 （1）基因检测的技术手段主要是 。（2）蛋白质工程是指通过设计和改造 ，从而改变 ，最终获得特定功能的蛋白质。（3）蛋白质工程的基本思路是 。1.基因治疗是人类疾病治疗的一种崭新手段，下列有关叙述中正确的是（ ）A.相对体外基因治疗，体内基因治疗效果较为可靠B.基因治疗是把缺陷基因诱变成正常基因C.基因可以治愈所有的单基因遗传病D.基因治疗的靶细胞若是体细胞，则获得的性状不会遗传给下一代2.基因芯片技术是近几年才发展起来的崭新技术，涉及生命科学、信息学、微电子学、材料学等众多的学科，固定在芯片上的各个探针是已知的单链DNA分子，而待测DNA分子用同位素或能发光的物质标记。如果这些待测的DNA分子中正好有能与芯片上的DNA配对的碱基序列，它们就会结合起来，并在结合的位置发出荧光或者射线，出现“反应信号”，下列叙述中正确的是（ ）A.基因芯片的工作原理是黏性末端碱基互补配对B.待测的DNA分子首先要解旋变为单链，才可用基因芯片测序C.基因芯片技术可用来诊断白化病、唐氏综合征等遗传病D.基因芯片技术最重大的应用是用于人类基因测序——人类基因组计划3.（2024·浙江嘉兴统考）胰高血糖素样肽-1（GLP-1）是小肠分泌的激素，具有促进胰岛素分泌、抑制胰高血糖素分泌的功能。内源性GLP-1在体内会很快被分解。通过蛋白质工程开发的GLP-1类似物可作为降血糖药使用。下列叙述正确的是（ ）A.GLP-1的改造方向是易被GLP-1受体识别B.先设计多肽的氨基酸序列，再设计基因的碱基序列C.用限制性内切核酸酶从基因数据库中获取目的基因D.将含目的基因的克隆载体导入生物反应器生产GLP-1类似物4.人们发现，蛛丝蛋白比蚕丝蛋白更细，但强度却更大，于是试图通过破解蛛丝蛋白的结构从而推出其基因结构，以指导对蚕丝蛋白基因的修改，从而让蚕也吐出像蛛丝一样坚韧的丝。此过程的名称和依据的原理分别是（ ）A.基因突变：DNA→RNA→蛋白质B.基因工程：RNA→RNA→蛋白质C.基因工程：DNA→RNA→蛋白质D.蛋白质工程：蛋白质→RNA→DNA→RNA→蛋白质5.（2024·绍兴高二期中）地中海贫血症是一种遗传性溶血性贫血症。有一对表型正常的夫妇，他们以前生育过β地中海贫血症儿子，该患儿的β-珠蛋白结构异常，在一岁时死去。现在妻子又怀孕了，于是进行了产前诊断，诊断时用限制酶Pst Ⅰ酶切后电泳结果如图1所示，图2为β-珠蛋白基因及其侧翼序列的Pst Ⅰ酶切位点（不考虑X、Y染色体同源区段）。下列叙述错误的是（ ）A.该遗传病的遗传方式属于常染色体隐性遗传，且人群中男女的发病率相等B.孕妇体内的胎儿虽含有致病基因，但生下来未必患该病C.正常的β-珠蛋白基因长度为4.4 kb，突变后的致病基因长度为3.7 kbD.β-珠蛋白基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状第二节 基因工程及其延伸技术应用广泛【核心要点·巧突破】知识点（一）自主学习1.（1）核酸分子杂交 PCR PCR （2）正常功能 （3）药物蛋白 生物反应器 遗传物质简单 （4）致病机理 治疗方法2.同卵双胞胎 核酸分子杂交 特异3.抗逆 快 大4.采矿 有毒污染物5.（1）√（2）√（3）× 提示：基因治疗中向有基因缺陷的细胞中引入正常功能的基因时，常以修饰过的病毒为载体，如腺病毒和逆转录病毒。（4）√互动探究（1）提示：显微镜下观察红细胞形态 PCR技术 核酸分子杂交技术（2）提示：2、1（3）提示：C B学以致用1.B 分析表格数据可知，乳铁蛋白肽基因探针只在乳腺细胞中出现杂交带，说明乳铁蛋白肽基因不能在转基因奶牛的多种体细胞中表达，A错误；人干扰素基因探针在多种细胞中均出现杂交带，说明人干扰素基因可在转基因奶牛的多种体细胞中表达，B正确；两种基因探针所含的脱氧核苷酸的种类可能相同，但脱氧核苷酸的数量和排列顺序可能不同，C错误；乳铁蛋白肽基因和人干扰素基因都是有遗传效应的DNA片段，D错误。2.C PCR需要根据cDNA核苷酸序列合成引物，同时RT-PCR还需要探针与待测样本DNA混合，故需要根据cDNA的核苷酸序列合成探针，A正确；PCR扩增必须以DNA为模板，RNA不能作为PCR扩增的模板，所以需要将样本中的RNA逆转录为DNA后再进行扩增，B正确；若检测结果有强烈荧光信号发出，说明被检测者极有可能感染了病毒，C错误；RNA病毒的检测方法有：①RNA检测，即检测病毒的遗传物质RNA；②特异性抗原蛋白检测，即检测病毒表面的一种糖蛋白；③特异性抗体检测，即检测感染者体内通过免疫反应所产生的某种抗体，后两种方法的原理是抗原—抗体杂交，D正确。3.D 农杆菌转化法适用于双子叶植物细胞作为受体细胞时，不适用于动物细胞，A错误；人凝血因子基因导入羊的受精卵发育成该转基因羊，因此人凝血因子基因存在于乳腺细胞，也存在于其他细胞，B错误；人凝血因子基因开始转录后，RNA聚合酶以DNA分子的一条链为模板合成mRNA，C错误；科学家将人凝血因子基因与乳腺蛋白基因的启动子连接在一起，从而使人凝血因子基因只在乳腺细胞中特异性表达，D正确。4.B A→B表示利用PCR技术获得目的基因，该过程中一般用4种脱氧核苷酸为原料，并加入两种引物，A正确；B→C为转基因绵羊的培育过程，常选用的受体细胞是受精卵（全能性最高），B错误；A→B表示利用PCR技术获得目的基因，此过程利用了DNA（双链）复制原理，需要使用耐高温的DNA聚合酶，C正确；B→D为转基因植物的培育过程，根据图中的Ti质粒可知，④过程采用的是农杆菌转化法，D正确。知识点（二）自主学习1.（2）①结构 ②空间 氨基酸 ③基因的核苷酸 ④基因工程 ⑤蛋白质 （3）丝氨酸2.（1）人类基因组计划 （2）核酸或蛋白质 遗传信息3.（1）× 提示：蛋白质工程直接改造的是基因，而非蛋白质。（2）× 提示：基因工程只能生产自然界已有的蛋白质，蛋白质工程可以生产自然界没有的蛋白质。（3）× 提示：蛋白质工程遵循“中心法则”。互动探究（1）提示：通过改变半胱氨酸的位置和数目以及增加二硫键的数目来实现。（2）提示：③→①→④→②。（3）提示：根据DNA的碱基序列或改造后的DNA碱基序列，利用四种脱氧核苷酸进行人工合成或定点改造。学以致用1.A 蛋白质工程的基本途径是：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→找到相对应的脱氧核苷酸序列（基因），A错误；通过基因定点突变技术可对LIMK1蛋白基因进行碱基的替换，B正确；设计蛋白质LIMK1利用的技术是蛋白质工程，其可制造新的蛋白质，C正确；蛋白质的高级结构十分复杂，故蛋白质工程是一项难度很大的工程，D正确。2.D 葡萄糖异构酶的改造过程属于蛋白质工程，蛋白质工程的实质是定向改造或生产人类所需蛋白质，故蛋白质工程可以获得满足人类生产和生活需求的蛋白质，改造后的葡萄糖异构酶不是自然界已存在的蛋白质，A错误；蛋白质工程和基因工程都要对基因进行操作，其操作对象相同，B错误；蛋白质工程要通过基因工程实施，需要限制酶、DNA连接酶和载体作为工具，C错误；一种氨基酸可能对应多种密码子，所以根据蛋白质的氨基酸序列推测出的mRNA的碱基序列不是唯一的，D正确。【过程评价·勤检测】网络构建 （1）核酸分子杂交和PCR技术（2）编码蛋白质的基因 氨基酸序列（3）根据所需蛋白质的功能→设计改造的蛋白质空间结构→推测应有的氨基酸序列→找到并改变基因的核苷酸序列→导入受体细胞表达出所需蛋白质课堂演练1.D 相对体内基因治疗，体外基因治疗效果较为可靠，A错误；基因治疗是指向有缺陷的细胞中引入正常功能的基因，以纠正或弥补基因的缺陷，B错误；基因治疗不能治愈所有的单基因遗传病，C错误；基因治疗的靶细胞可以是体细胞，也可以是生殖细胞，但靶细胞若是体细胞，则获得的性状不会遗传给下一代，D正确。2.B 根据题干信息可知，基因芯片的工作原理是碱基互补配对，不涉及黏性末端，A错误；探针是已知的单链DNA分子，因此待测的DNA分子首先要解旋变为单链，才可用基因芯片测序，B正确；基因芯片技术可用来诊断白化病，而唐氏综合征属于染色体数目变异的遗传病，该技术不可以诊断，C错误；基因芯片技术可以检测未知DNA碱基序列，将来可以制作“基因身份证”，D错误。3.B 内源性GLP-1在体内会很快被分解，因此GLP-1的改造方向是不易被分解，A错误；蛋白质工程基本思路是：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，B正确；可通过检索数据库获取其编码序列，最后再用化学合成法制备，C错误；用生物反应器生产药物蛋白，需将目的基因与所用生物反应器（如乳腺）的蛋白基因相关调控组件重组在一起，将目的基因导入到受精卵中，D错误。4.D 根据题干信息可知，通过改造基因来实现对蛋白质的改造，属于蛋白质工程；该工程依据的原理是蛋白质→RNA→DNA→RNA→蛋白质，D符合题意。5.C 由题意和图示分析可知，该遗传病属于常染色体隐性遗传，在人群中男女的发病率相等，A正确；由电泳结果可知，待测胎儿同时含有致病基因和正常基因，故胎儿为杂合子，表型正常，生下来并不会患该病，B正确；由题图可知，限制酶Pst Ⅰ的两个酶切位点之间的长度分别是4.4 kb和3.7 kb，正常的β-珠蛋白基因和突变后的致病基因位于酶切位点的内部，因此两个基因的长度分别小于4.4 kb和3.7 kb，C错误；根据题干“该患儿的β-珠蛋白结构异常”可知，β-珠蛋白基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状，D正确。7 / 7(共79张PPT)第二节 基因工程及其延伸技术应用广泛导学 聚焦 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核心要点·巧突破01过程评价·勤检测02课时训练·提素能03目录CONTENTS核心要点·巧突破01精准出击 高效学习知识点（一） 基因工程改善了人类的生活品质1. 应用基因工程技术诊断、治疗、研究疾病（1）基因诊断（运用核酸分子杂交、PCR等技术）（2）基因治疗（向患者体内导入正常基因）（3）基因工程药物（利用转基因生物生产）（4）转基因动物可为研究疾病机理提供模型2. 应用基因工程技术进行法医鉴定3. 应用基因工程可培育具有优良性状的农牧业品种4. 基因工程可用于保护生态环境5. 判断下列相关表述的正误（1）基因诊断的基本原理是DNA分子杂交。 （ √ ）（2）运用PCR结合其他技术，可以在患者未发病，甚至出生前就能确诊其是否患有镰刀形贫血症、血友病等疾病。（ √ ）（3）基因治疗中向有基因缺陷的细胞中引入正常功能的基因时，常以天然病毒为载体，如腺病毒和逆转录病毒。 （ × ）提示：基因治疗中向有基因缺陷的细胞中引入正常功能的基因时，常以修饰过的病毒为载体，如腺病毒和逆转录病毒。（4）DNA指纹可用于指证犯罪嫌疑人和亲子鉴定。 （ √ ）√√×√探讨 运用核酸分子杂交、PCR技术进行基因诊断的原理镰刀形贫血症是一种单基因遗传病，是由正常的血红蛋白基因（HbA）突变为镰刀形贫血症基因（Hbs）引起的。在非洲地区黑人中有4％的人是该病患者，会在成年之前死亡，有32％的人是携带者，不发病但血液中有部分红细胞是镰刀形。（1）某表型正常的非洲裔夫妇，若他们的孩子已经出生，检查孩子是否患病的方法是 ；若孩子尚未出生，可以从羊水中收集少量胎儿的细胞，提取出DNA，用 进行复制，然后通过 确认胎儿是否正常。提示：显微镜下观察红细胞形态 PCR技术 核酸分子杂交技术（2）下图是正常人和患者血红蛋白基因的部分片段，若用MstⅡ限制酶切割下图中正常的血红蛋白基因和镰刀形细胞血红蛋白基因，则酶切后相应基因分别产生 种DNA片段。提示：2、1（3）若用MstⅡ限制酶切割胎儿DNA后，用琼脂糖凝胶电泳分离酶切片段，片段越大，在凝胶带上距离加样孔越近。得到下图所示的三种结果。若出现 ，则说明胎儿患病，若出现 ，则说明胎儿是携带者。提示：C B1. 基因检测与基因治疗（1）基因检测①原理：制作相应探针，利用DNA分子杂交原理（即DNA探针法），根据碱基互补配对原则，把互补的双链DNA解开，把DNA小片段用同位素、荧光分子或化学发光催化剂等进行标记，之后同被检测的DNA中的同源互补序列杂交，从而检测出所要查明的DNA或基因，以达到快速、准确检测人类某种疾病的目的。②操作步骤③备注：临床应用阶段。①原理：把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，以纠正或补偿基因的缺陷，达到治疗的目的。（2）基因治疗②操作步骤③备注：仅处于初期的临床实验阶段，仍有许多问题和困难制约该技术的发展。2. RT-PCR技术检测是否感染RNA病毒的过程 1. 研究者将含有铁蛋白肽基因和人干扰素基因的DNA片段分别制成探针，与从转基因奶牛的乳腺细胞、口腔上皮细胞、蹄部细胞中提取的mRNA分别进行杂交，结果如表所示。下列叙述正确的是（ ）探针 乳腺细胞 口腔上皮细胞 蹄部细胞乳铁蛋白肽基因探针 出现杂交带 未现杂交带 未现杂交带人干扰素基因探针 出现杂交带 出现杂交带 出现杂交带A. 乳铁蛋白肽基因可在转基因奶牛的多种体细胞中表达B. 人干扰素基因可在转基因奶牛的多种体细胞中表达C. 表中两种基因探针所含的脱氧核苷酸的序列相同D. 乳铁蛋白肽基因和人干扰素基因都是mRNA片段解析： 分析表格数据可知，乳铁蛋白肽基因探针只在乳腺细胞中出现杂交带，说明乳铁蛋白肽基因不能在转基因奶牛的多种体细胞中表达，A错误；人干扰素基因探针在多种细胞中均出现杂交带，说明人干扰素基因可在转基因奶牛的多种体细胞中表达，B正确；两种基因探针所含的脱氧核苷酸的种类可能相同，但脱氧核苷酸的数量和排列顺序可能不同，C错误；乳铁蛋白肽基因和人干扰素基因都是有遗传效应的DNA片段，D错误。2. 实时荧光RT-PCR可用于某单链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链结合，探针两侧分别带有荧光基团和抑制荧光发出的淬灭基团，新链延伸过程中，DNA聚合酶会破坏探针，导致荧光基团与淬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图所示。下列说法错误的是（ ）A. 做RT-PCR之前，需要先根据该RNA病毒的cDNA核苷酸序列合成引物和探针B. RNA不能作为PCR扩增的模板，故需要将样本中的RNA逆转录为DNA后再进行扩增C. 若检测结果有强烈荧光信号发出，说明被检测者没有感染病毒D. 病毒的检测还可以检测病毒的蛋白类物质或病毒引发人体产生的抗体，其原理都是抗原—抗体杂交解析： PCR需要根据cDNA核苷酸序列合成引物，同时RT-PCR还需要探针与待测样本DNA混合，故需要根据cDNA的核苷酸序列合成探针，A正确；PCR扩增必须以DNA为模板，RNA不能作为PCR扩增的模板，所以需要将样本中的RNA逆转录为DNA后再进行扩增，B正确；若检测结果有强烈荧光信号发出，说明被检测者极有可能感染了病毒，C错误；RNA病毒的检测方法有：①RNA检测，即检测病毒的遗传物质RNA；②特异性抗原蛋白检测，即检测病毒表面的一种糖蛋白；③特异性抗体检测，即检测感染者体内通过免疫反应所产生的某种抗体，后两种方法的原理是抗原—抗体杂交，D正确。3. 科学家运用基因工程技术，将人凝血因子基因导入山羊的DNA中，培育出羊乳腺生物反应器，使羊乳汁中含有人凝血因子。以下有关叙述正确的是（ ）A. 可用农杆菌转化法将含有人凝血因子基因的重组DNA分子导入羊的受精卵B. 在该转基因羊中，人凝血因子基因存在于乳腺细胞，而不存在于其他细胞C. 人凝血因子基因开始转录后，DNA聚合酶以DNA分子的一条链为模板合成mRNAD. 科学家将人凝血因子基因与乳腺蛋白基因的启动子重组在一起，从而使人凝血因子基因只在乳腺细胞中特异性表达解析： 农杆菌转化法适用于双子叶植物细胞作为受体细胞时，不适用于动物细胞，A错误；人凝血因子基因导入羊的受精卵发育成该转基因羊，因此人凝血因子基因存在于乳腺细胞，也存在于其他细胞，B错误；人凝血因子基因开始转录后，RNA聚合酶以DNA分子的一条链为模板合成mRNA，C错误；科学家将人凝血因子基因与乳腺蛋白基因的启动子连接在一起，从而使人凝血因子基因只在乳腺细胞中特异性表达，D正确。4. 如图为利用生物技术获得生物新品种的过程，下列有关说法错误的是（ ）A. A→B过程中一般用4种脱氧核苷酸为原料，并加入两种引物B. B→C为转基因绵羊的培育过程，常选用的受体细胞是卵原细胞C. A→B过程利用了DNA（双链）复制原理，需要使用耐高温的DNA聚合酶D. B→D为转基因植物的培育过程，其中④过程常用的方法是农杆菌转化法解析： A→B表示利用PCR技术获得目的基因，该过程中一般用4种脱氧核苷酸为原料，并加入两种引物，A正确；B→C为转基因绵羊的培育过程，常选用的受体细胞是受精卵（全能性最高），B错误；A→B表示利用PCR技术获得目的基因，此过程利用了DNA（双链）复制原理，需要使用耐高温的DNA聚合酶，C正确；B→D为转基因植物的培育过程，根据图中的Ti质粒可知，④过程采用的是农杆菌转化法，D正确。知识点（二） 蛋白质工程是基因工程的延伸 以测序为基础建立的基因数据库是人类共有的财富1. 蛋白质工程是基因工程的延伸（1）蛋白质工程的定义：指通过设计和改造编码蛋白质的基因，从而改变氨基酸序列，最终获得特定功能的蛋白质。②依据所需蛋白质的功能，设计改造天然蛋白质的 结构，推测出其 的序列；（2）蛋白质工程的设计流程①建立蛋白质功能与 的联系；结构 ③根据“中心法则”逆推出 序列；④利用 技术改变DNA上特定位点的核苷酸序列；⑤将改造的基因导入受体细胞进行表达，获得特定功能的 。空间 氨基酸 基因的核苷酸 基因工程 蛋白质 （3）实例科学家通过基因工程技术将β-干扰素第17位半胱氨酸密码子对应的cDNA改为了 密码子对应的cDNA，表达出的蛋白质不再形成二聚体，活性与天然蛋白相似而且稳定性更高。2. 以测序为基础建立的基因数据库是人类共有的财富（1）最大规模的测序： 测序。（2）建立生物信息数据库：科学家可通过对比 的序列重新审视生命进化的历程，深度解码个人的 。丝氨酸 人类基因组计划 核酸或蛋白质 遗传信息3. 判断下列相关表述的正误（1）蛋白质工程是指通过直接改造现有蛋白质而产生出符合人类需求的新的蛋白质的工程技术。 （ × ）提示：蛋白质工程直接改造的是基因，而非蛋白质。（2）蛋白质工程只能生产自然界已有的蛋白质。 （ × ）提示：基因工程只能生产自然界已有的蛋白质，蛋白质工程可以生产自然界没有的蛋白质。（3）蛋白质工程获得特定功能的蛋白质过程，不遵循“中心法则”。 （ × ）提示：蛋白质工程遵循“中心法则”。×××探讨 分析蛋白质的基本原理和应用科研人员通过蛋白质工程来设计改变酶的构象。在研究溶菌酶的过程中，得到了多种突变酶，测得酶50％发生变性时的温度（Tm），部分结果见下表：酶 半胱氨酸（Cys）的位置和数目 二硫键数目 Tm/℃野生型T4溶菌酶 Cys51，Cys97 无 41.9突变酶C Cys21，Cys143 1 52.9突变酶F Cys3，Cys9，Cys21，Cys142，Cys164 3 65.5（注：Cys上角的数字表示半胱氨酸在肽链的位置。）思考并回答以下问题：（1）据表分析溶菌酶热稳定性的提高，如何实现？提示：通过改变半胱氨酸的位置和数目以及增加二硫键的数目来实现。（2）在获得热稳定性高的酶过程中，会经历下列环节：①设计蛋白质分子结构；②DNA合成；③预期蛋白质功能；④据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列。这些环节的正确顺序是什么？提示：③→①→④→②。（3）确定目的基因的碱基序列后，怎样合成或改造目的基因？提示：根据DNA的碱基序列或改造后的DNA碱基序列，利用四种脱氧核苷酸进行人工合成或定点改造。蛋白质工程和基因工程的比较项目 蛋白质工程 基因工程区 别 原理 中心法则的逆推 基因重组过程 预期蛋白质功能→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→合成DNA→表达出蛋白质 获取目的基因→构建基因表达载体→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定项目 蛋白质工程 基因工程区 别 实质 定向改造或生产人类所需蛋白质 定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需的生物类型或生物产品（基因的异体表达）结果 生产自然界中没有的蛋白质 生产自然界中已有的蛋白质联系 蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出的第二代基因工程，因为是对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质，所以必须通过基因修饰或基因合成实现1. 神经科学家设计了一种合成蛋白质LIMK1（结合ATP并磷酸化其靶标的蛋白质），能改善老年认知退化人群的记忆功能。下列叙述不正确的是（ ）A. 设计蛋白质LIMK1时，先设计其基因的碱基序列再推测其功能B. 通过基因定点突变技术可对LIMK1蛋白基因进行碱基的替换C. 设计蛋白质LIMK1利用的技术是蛋白质工程，其可制造新的蛋白质D. 蛋白质的高级结构十分复杂，故蛋白质工程是一项难度很大的工程解析： 蛋白质工程的基本途径是：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→找到相对应的脱氧核苷酸序列（基因），A错误；通过基因定点突变技术可对LIMK1蛋白基因进行碱基的替换，B正确；设计蛋白质LIMK1利用的技术是蛋白质工程，其可制造新的蛋白质，C正确；蛋白质的高级结构十分复杂，故蛋白质工程是一项难度很大的工程，D正确。2. （2024·浙江台州高二期中）葡萄糖异构酶（GI）在工业上应用广泛，为提高其热稳定性，我国科学家运用蛋白质工程把其第138位甘氨酸（Gly）替换为脯氨酸（Pro），由于脯氨酸侧链的吡咯环填充了第138位氨基酸附近的空洞，使酶的热稳定性明显提高。下列叙述正确的是（ ）A. 改造后的葡萄糖异构酶是自然界已存在的蛋白质B. 蛋白质工程和基因工程的根本区别是操作对象的差异C. 获得改造葡萄糖异构酶的过程不需要基因工程参与D. 根据蛋白质的氨基酸序列推测出的mRNA的碱基序列不是唯一的解析： 葡萄糖异构酶的改造过程属于蛋白质工程，蛋白质工程的实质是定向改造或生产人类所需蛋白质，故蛋白质工程可以获得满足人类生产和生活需求的蛋白质，改造后的葡萄糖异构酶不是自然界已存在的蛋白质，A错误；蛋白质工程和基因工程都要对基因进行操作，其操作对象相同，B错误；蛋白质工程要通过基因工程实施，需要限制酶、DNA连接酶和载体作为工具，C错误；一种氨基酸可能对应多种密码子，所以根据蛋白质的氨基酸序列推测出的mRNA的碱基序列不是唯一的，D正确。过程评价·勤检测02反馈效果 筑牢基础（1）基因检测的技术手段主要是 。核酸分子杂交和PCR技术 （2）蛋白质工程是指通过设计和改造 ，从而改变 ，最终获得特定功能的蛋白质。（3）蛋白质工程的基本思路是 。编码蛋白质的基因 氨基酸序列 根据所需蛋白质的功能→设计改造的蛋白质空间结构→推测应有的氨基酸序列→找到并改变基因的核苷酸序列→导入受体细胞表达出所需蛋白质 1. 基因治疗是人类疾病治疗的一种崭新手段，下列有关叙述中正确的是（ ）A. 相对体外基因治疗，体内基因治疗效果较为可靠B. 基因治疗是把缺陷基因诱变成正常基因C. 基因可以治愈所有的单基因遗传病D. 基因治疗的靶细胞若是体细胞，则获得的性状不会遗传给下一代解析： 相对体内基因治疗，体外基因治疗效果较为可靠，A错误；基因治疗是指向有缺陷的细胞中引入正常功能的基因，以纠正或弥补基因的缺陷，B错误；基因治疗不能治愈所有的单基因遗传病，C错误；基因治疗的靶细胞可以是体细胞，也可以是生殖细胞，但靶细胞若是体细胞，则获得的性状不会遗传给下一代，D正确。2. 基因芯片技术是近几年才发展起来的崭新技术，涉及生命科学、信息学、微电子学、材料学等众多的学科，固定在芯片上的各个探针是已知的单链DNA分子，而待测DNA分子用同位素或能发光的物质标记。如果这些待测的DNA分子中正好有能与芯片上的DNA配对的碱基序列，它们就会结合起来，并在结合的位置发出荧光或者射线，出现“反应信号”，下列叙述中正确的是（ ）A. 基因芯片的工作原理是黏性末端碱基互补配对B. 待测的DNA分子首先要解旋变为单链，才可用基因芯片测序C. 基因芯片技术可用来诊断白化病、唐氏综合征等遗传病D. 基因芯片技术最重大的应用是用于人类基因测序——人类基因组计划解析： 根据题干信息可知，基因芯片的工作原理是碱基互补配对，不涉及黏性末端，A错误；探针是已知的单链DNA分子，因此待测的DNA分子首先要解旋变为单链，才可用基因芯片测序，B正确；基因芯片技术可用来诊断白化病，而唐氏综合征属于染色体数目变异的遗传病，该技术不可以诊断，C错误；基因芯片技术可以检测未知DNA碱基序列，将来可以制作“基因身份证”，D错误。3. （2024·浙江嘉兴统考）胰高血糖素样肽-1（GLP-1）是小肠分泌的激素，具有促进胰岛素分泌、抑制胰高血糖素分泌的功能。内源性GLP-1在体内会很快被分解。通过蛋白质工程开发的GLP-1类似物可作为降血糖药使用。下列叙述正确的是（ ）A. GLP-1的改造方向是易被GLP-1受体识别B. 先设计多肽的氨基酸序列，再设计基因的碱基序列C. 用限制性内切核酸酶从基因数据库中获取目的基因D. 将含目的基因的克隆载体导入生物反应器生产GLP-1类似物解析： 内源性GLP-1在体内会很快被分解，因此GLP-1的改造方向是不易被分解，A错误；蛋白质工程基本思路是：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，B正确；可通过检索数据库获取其编码序列，最后再用化学合成法制备，C错误；用生物反应器生产药物蛋白，需将目的基因与所用生物反应器（如乳腺）的蛋白基因相关调控组件重组在一起，将目的基因导入到受精卵中，D错误。4. 人们发现，蛛丝蛋白比蚕丝蛋白更细，但强度却更大，于是试图通过破解蛛丝蛋白的结构从而推出其基因结构，以指导对蚕丝蛋白基因的修改，从而让蚕也吐出像蛛丝一样坚韧的丝。此过程的名称和依据的原理分别是（ ）A. 基因突变：DNA→RNA→蛋白质B. 基因工程：RNA→RNA→蛋白质C. 基因工程：DNA→RNA→蛋白质D. 蛋白质工程：蛋白质→RNA→DNA→RNA→蛋白质解析： 根据题干信息可知，通过改造基因来实现对蛋白质的改造，属于蛋白质工程；该工程依据的原理是蛋白质→RNA→DNA→RNA→蛋白质，D符合题意。5. （2024·绍兴高二期中）地中海贫血症是一种遗传性溶血性贫血症。有一对表型正常的夫妇，他们以前生育过β地中海贫血症儿子，该患儿的β-珠蛋白结构异常，在一岁时死去。现在妻子又怀孕了，于是进行了产前诊断，诊断时用限制酶Pst Ⅰ酶切后电泳结果如图1所示，图2为β-珠蛋白基因及其侧翼序列的Pst Ⅰ酶切位点（不考虑X、Y染色体同源区段）。下列叙述错误的是（ ）A. 该遗传病的遗传方式属于常染色体隐性遗传，且人群中男女的发病率相等B. 孕妇体内的胎儿虽含有致病基因，但生下来未必患该病C. 正常的β-珠蛋白基因长度为4.4 kb，突变后的致病基因长度为3.7 kbD. β-珠蛋白基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状解析： 由题意和图示分析可知，该遗传病属于常染色体隐性遗传，在人群中男女的发病率相等，A正确；由电泳结果可知，待测胎儿同时含有致病基因和正常基因，故胎儿为杂合子，表型正常，生下来并不会患该病，B正确；由题图可知，限制酶Pst Ⅰ的两个酶切位点之间的长度分别是4.4 kb和3.7 kb，正常的β-珠蛋白基因和突变后的致病基因位于酶切位点的内部，因此两个基因的长度分别小于4.4 kb和3.7 kb，C错误；根据题干“该患儿的β-珠蛋白结构异常”可知，β-珠蛋白基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状，D正确。课时训练·提素能03分级练习 巩固提升知识点一 基因工程的应用1. 下列各项中，不是用基因工程方法生产的药品是（ ）A. 干扰素 B. 人白细胞介素-2C. 青霉素 D. 小儿麻痹症疫苗解析： 青霉素是诱变育种形成的高产青霉菌通过发酵工程生产的药物，不是基因工程技术生产的药物。1234567891011122. （2024·绍兴高二检测）下列有关基因工程在农牧业领域应用的叙述，错误的是（ ）A. 将来源于某些病毒、真菌等的抗病基因导入植物，可培育出转基因抗病植物B. 将降解或抵抗某种除草剂的基因导入作物，可培育出转基因抗除草剂作物C. 将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物，可提高植物的营养价值D. 将基因工程生产的肠乳糖酶作为药物添加在牛奶中，可解决人的乳糖不耐受问题解析：肠乳糖酶属于蛋白质，口服会被胃蛋白酶消化分解而失效，D错误。1234567891011123. （2024·宁波高二期中）下列关于乳腺生物反应器生产药物的叙述，错误的是（ ）A. 构建乳腺生物反应器过程需要乳腺蛋白基因的启动子B. 构建乳腺生物反应器过程用到显微注射法C. 可从具有目的基因的转基因雄性动物乳汁中提取药物D. 乳腺生物反应器具有成本低、产量高、易提取等优点解析： 乳腺生物反应器生产的药物在转基因雌性动物泌乳期产生的乳汁中提取，C错误。123456789101112阅读下列材料，完成第4～5小题。 研究表明，每个人的DNA都不完全相同，DNA指纹技术就是利用这一原理，通过比较DNA来识别身份。研究表明，每个人的DNA都不完全相同，因此，DNA也可以像指纹一样用来识别身份，这种方法就是DNA指纹技术。应用DNA指纹技术，首先需要用合适的酶将待检测的样品DNA切成片段，然后用电泳的方法将这些片段按大小分开，再经过一系列步骤，最后形成DNA指纹图。1234567891011124. DNA指纹技术可以帮助人们确认亲子关系，这是因为（ ）A. 每个人的DNA大都相同B. 每个人的DNA指纹图谱都是特有的C. 不同个体的相同组织中的DNA指纹图谱相同D. DNA指纹技术是检测DNA上的碱基种类解析： 每个人都有自己独特的DNA，都是不同的，A错误；不同个体的相同组织中的DNA指纹图谱是不相同的，C错误；所有个体的DNA分子都是由A、T、G、C四种碱基组成的，对于不同的个体来讲是没有差异的，D错误。1234567891011125. 警方收集犯罪现场及疑犯的DNA，经DNA扩增得到数量较多的相同DNA，再用限制性内切核酸酶将DNA切成若干片段进行凝胶电泳，结果如下图所示。下列有关叙述错误的是（ ）A. 通过比较，基本可以排除疑犯1的嫌疑B. 将DNA切成片段利用了限制性内切核酸酶的高效性C. DNA扩增得到数量较多的相同DNA，利用的原理是DNA的半保留复制D. 不同人的DNA不同主要是因为DNA中的脱氧核苷酸排列顺序不同123456789101112解析： 比对犯罪现场的DNA经酶切后的片段与两个疑犯的DNA经酶切后的片段可知，疑犯2的DNA与犯罪现场的DNA相似性较大，基本可以排除疑犯1的嫌疑，A正确；将DNA切成片段利用了限制性内切核酸酶的专一性，B错误；利用PCR技术对DNA进行扩增，能得到数量较多的相同DNA，其原理是DNA的半保留复制，C正确；脱氧核苷酸的排列顺序储存着生物的遗传信息，不同人的DNA不同主要是因为DNA中的脱氧核苷酸排列顺序不同，D正确。123456789101112知识点二 蛋白质工程6. 中华鲟是一种濒危野生动物，研究者试图通过蛋白质工程改造中华鲟体内的某些蛋白质，使其更加适应现在的水域环境。下列有关说法错误的是（ ）A. 蛋白质工程可定向改变蛋白质分子的结构B. 改造蛋白质可通过改变基因结构实现C. 改造后的中华鲟和现有中华鲟仍是同一物种D. 改造后的中华鲟的后代不具有改造的蛋白质123456789101112解析： 蛋白质工程可以通过改造基因来定向改变蛋白质分子的结构，A、B正确；改造后的中华鲟具有新的性状，但其和现有中华鲟仍是同一物种，C正确；蛋白质工程改造的是基因，可以遗传给子代，因此改造后的中华鲟的后代也具有改造的蛋白质，D错误。1234567891011127. 已知生物体内有一种转运蛋白Y，由300个氨基酸组成。如果将Y中157位的L异亮氨酸变成亮氨酸，261位的酪氨酸变成丝氨酸，改变后的蛋白质Y1不但保留了原有Y蛋白的功能，且具备了催化活性。下列说法正确的是（ ）A. 蛋白质工程和基因工程的根本区别是操作对象的差异B. 可以通过对Y蛋白基因进行修饰或人工合成获得Y1蛋白基因C. 蛋白质工程操作过程中，不需要酶和载体作为工具D. 细胞内合成Y1蛋白与Y蛋白的过程中，遗传信息的流向是相反的123456789101112解析： 蛋白质工程和基因工程的根本区别是蛋白质工程可产生自然界没有的蛋白质，A错误；蛋白质工程操作过程中，需要酶和载体作为工具，C错误；细胞内合成Y1蛋白与Y蛋白的过程中，遗传信息的流向是相同的，D错误。1234567891011128. L天冬酰胺酶对于治疗小儿白血病特别有效，但临床应用中经常出现过敏反应。科研人员预期在L天冬酰胺酶的基础上研发药效性强但免疫性弱的蛋白质药物，下一步要做的是（ ）A. 合成编码L天冬酰胺酶的DNA片段B. 设计出药效性强但免疫性弱的蛋白质结构C. 构建含L天冬酰胺酶基因片段的表达载体D. 利用PCR等技术对表达产物进行检测123456789101112解析： “合成编码L天冬酰胺酶的DNA片段”的上一步骤应该是“根据蛋白质氨基酸序列推断编码蛋白质的DNA序列”，A错误；预期在L天冬酰胺酶的基础上研发药效性强但免疫性弱的蛋白质药物即“确定预期蛋白质功能”，则下一步应是设计出药效性强但免疫性弱的蛋白质结构，B正确，“构建含L天冬酰胺酶基因片段的表达载体”的上一步骤应该是“合成编码L天冬酰胺酶的DNA片段”，C错误；利用PCR等技术对表达产物进行检测是已经表达出相应产物以后的操作，D错误。1234567891011129. （2023·舟山高二期末）科研人员以四环素抗性基因为标记基因，通过基因工程的方法让大肠杆菌生产鼠的β-珠蛋白，治疗鼠的镰刀形贫血症。下列相关实验设计不合理的是（ ）A. 用β-珠蛋白基因的编码序列、启动子、终止子、四环素抗性基因等元件来构建表达载体B. 利用正常小鼠DNA分子通过PCR克隆出β-珠蛋白基因的编码序列C. 用含有四环素的培养基筛选出已经导入β-珠蛋白编码序列的大肠杆菌D. 用Ca2＋处理大肠杆菌后，将表达载体导入具有四环素抗性的大肠杆菌中123456789101112解析： 标记基因是四环素抗性基因，因此受体细胞不能具有四环素抗性，即用Ca2＋处理大肠杆菌后，将表达载体导入不具有四环素抗性的大肠杆菌中，D错误。12345678910111210. （2024·绍兴高二期中）阅读如下资料，判断下列相关叙述不合理的是（ ）资料甲：科学家将牛生长激素基因导入小鼠受精卵中，得到了体型巨大的“超级小鼠”。资料乙：T4溶菌酶在温度较高时易失去活性，科学家对编码T4溶菌酶的基因进行改造，使其表达的T4溶菌酶的第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸，在该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成了一个二硫键，提高了T4溶菌酶的耐热性。123456789101112A. 甲属于基因工程，乙属于蛋白质工程B. 甲中将目的基因导入小鼠细胞中常用显微注射法C. 乙中通过对基因改造实现了对蛋白质的改造D. 从资料乙可看出，T4溶菌酶是一种直接利用氨基酸制造出来的新蛋白质解析： 甲中“超级小鼠”的培育，与导入的牛生长激素基因有关，属于基因工程，乙中通过对编码T4溶菌酶的基因进行改造，导致组成T4溶菌酶的肽链中的氨基酸序列发生了改变，实现了对蛋白质的改造，这属于蛋白质工程，A、C合理，D不合理。12345678910111211. 人类某单基因遗传病的致病基因a位于常染色体上，该基因和正常基因A中的某一特定序列经限制酶BclⅠ切割后，会产生大小不同的片段（bp表示碱基对）如图1所示，据此可进行基因诊断。图2为某家庭该病的遗传系谱图。下列相关叙述错误的是（ ）123456789101112A. 基因a中的BclⅠ酶切位点比A基因中的少B. Ⅱ-1的基因诊断中只出现142 bp片段C. Ⅱ-2的基因诊断中只出现99 bp和43 bp片段D. Ⅰ-1与Ⅱ-3基因诊断中片段完全相同的概率是2/3123456789101112解析： 由图1可知，基因A中的特定序列经限制酶BclⅠ切割后产生两种片段，二者长度之和等于a基因经限制酶BclⅠ切割后产生的片段的长度，故基因a中的BclⅠ酶切位点比A基因中的少，A正确；Ⅱ-1的基因型为aa，用BclⅠ切割后只能产生142 bp的片段，故Ⅱ-1的基因诊断中只出现142 bp片段，B正确；Ⅱ-2的基因型可能为AA或Aa，若为AA，则其基因诊断中只出现99 bp和43 bp片段；若为Aa，则其基因诊断中可出现142 bp、99 bp和43 bp片段，C错误；Ⅰ-1的基因型为Aa，Ⅱ-3的基因型为1/3AA或2/3Aa，Ⅰ-1与Ⅱ-3基因诊断中片段完全相同的概率是2/3，D正确。12345678910111212. 一对表型正常的夫妇，生了一个镰刀形贫血症（常染色体隐性遗传病）患儿。在他们欲生育第二胎时，发现妻子的双侧输卵管完全堵塞，不能完成体内受精。医生为该夫妇实施了体外受精和产前基因诊断，过程如图所示。请回答下列问题：123456789101112（1）过程①是指在体外进行的 处理，从而使精子与卵子结合形成受精卵；过程②称为 。解析：精子与卵细胞结合前，要进行获能处理，早期胚胎移植到子宫的过程叫胚胎移植。精子获能 胚胎移植 123456789101112（2）在对胎儿进行产前基因诊断时，要先从羊水中的胎儿细胞提取物质③ 进行PCR扩增。然后用Mst Ⅱ对扩增产物进行切割，产生多个片段的酶切产物。据此判断，Mst Ⅱ是一种 酶。解析：基因位于DNA上，所以要进行基因诊断就必须提取细胞的DNA，能切割DNA的酶叫限制性内切核酸酶（限制酶）。DNA 限制性内切核酸（限制） 123456789101112（3）不同长度的酶切产物在电泳时移动的速率不同，形成不同的电泳条带。该家庭成员的镰刀形贫血症基因分析的电泳带谱如④，据此判断胎儿为 （填“正常”“患者”或“携带者”）。解析：父母是携带者，有两条电泳条带，其中一条与患儿相同，是含致病基因的条带，另一条是不含致病基因的条带，胎儿只有一条电泳条带，且不与患儿相同，是不含致病基因的条带，所以胎儿正常。正常 123456789101112感 谢 观 看! 展开更多...... 收起↑ 资源列表 第二节 基因工程及其延伸技术应用广泛.docx 第二节 基因工程及其延伸技术应用广泛.pptx 第二节 基因工程及其延伸技术应用广泛（练习，含解析）.docx
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