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第53讲　基因工程的应用、蛋白质工程和生物技术的
安全性与伦理问题
核心考点 考情分析
1.基因工程的 应用 1.命题特点：蛋白质工程常与基因工程结合，且关联基因表达。
2.备考重点：掌握基因工程应用实例，熟悉材料情境，理解蛋白质工程原理，辩证看待生物技术的安全性与伦理问题
2.蛋白质工程 的原理和应用
3.生物技术的 安全性与伦理 问题
考点一　基因工程的应用
必备知识·夯基
1. 基因工程在农牧业方面的应用
2. 基因工程在医药卫生领域的应用
特别提醒：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. 基因工程在食品工业方面的应用
1. 判断正误
提示：大肠杆菌和乳腺生物反应器属于不同的表达系统，大肠杆菌是原核 生物表达系统，而乳腺生物反应器属于真核生物表达系统，启动子不同。
提示：对于植物来说受体细胞可以是普通的体细胞。
×
×
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。
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。
×
√
×
2. 规范表达
使与该启动子相连的人血清蛋白基因在乳
腺中特异性表达　
用基因工程的
方法，使外源基因得到高效表达的菌类　
关键能力·提升
考向　基因工程的应用
　（2025·广东高考21题）大肠杆菌是重要工业菌株之一，其培养过程可 分为快速生长期和生长稳定期两个阶段。为了通过调节蛋白质合成与降解 速率来动态调控代谢途径关键酶的蛋白量，使细胞适配不同阶段的生产需 求，研究者设计了两种质粒，并以稳定性好的红色荧光蛋白mKate2为模式 蛋白。测试质粒功能。回答下列问题：
（1）研究者首先构建质粒①（图a）用于在细胞内表达C-末端带SsrA短肽 的mKate2，将质粒导入感受态细胞后，在添加抗生素的选择培养基上培 养。根据培养基上菌落的生长状况，结合PCR及 检测，筛选获得 重组菌株W1。
荧光
解析： 在基因工程中，筛选重组菌株时，常用的检测方法除了PCR， 根据质粒中存在红色荧光蛋白基因，可利用荧光检测，筛选获得重组菌株 W1。
（2）将W1在适宜条件下进行摇瓶培养，定时取样检测培养液中细胞密 度，方法有 （答一种）。接种前需检测液体培养基的荧光强度，其作用是 　　　　　　　　　　　　　　　　。
培养结果（图b）表明，进入生长稳定期后荧光强度快速下降，原因 是 。
细菌计数板计数法　
（Pgro）停止转录，（mKate2）蛋白合成减少，且持续被降解
作为mKate2蛋白的荧光对照
解析： 检测培养液中细胞密度常用的方法是细菌计数板计数法。接 种前检测液体培养基的荧光强度，作用是作为mKate2蛋白的荧光对照。进 入生长稳定期后，由于PGro在生长稳定期停止基因转录，所以不再合成带 有SsrA短肽的mKate2，同时C-末端带有SsrA短肽的蛋白质可被大肠杆菌内 源蛋白酶系统特异性识别并以一定速率降解，导致荧光强度快速下降。
（3）研究者选用启动子PX、X基因（编码阻遏蛋白X，阻遏PX开启转 录），重新构建质粒②（图a），导入野生型大肠杆菌中获得重组菌株 W2。在适宜条件下摇瓶培养，W2的生长趋势不变，培养期间荧光强度的 变化趋势为 。
快速生长期无荧光，生长稳定期荧光强度先上升后保持稳定
解析： 在重组菌株W2中，启动子PX被阻遏蛋白X阻遏转录。在细胞 快速生长阶段，阻遏蛋白X 阻遏mKate2基因的表达；随着细胞进入生长稳 定期，阻遏蛋白X停止表达并被降解，对PX启动子的阻遏作用降低， mKate2基因开始表达，荧光强度开始上升，由于原料的限制，最后保持稳 定，所以培养期间荧光强度的变化趋势为快速生长期无荧光，生长稳定期 荧光强度先上升后保持稳定。
先敲除野生菌株
中的酶B基因，再将质粒①中的mKate2基因替换为酶B基因，将质粒②中的
mKate2基因替换为酶A基因，并将两种质粒导入野生菌株中
解析： 为了保证细胞正常生长，并在生长稳定期实现莽草酸的大量 积累，利用上述两种质粒的调控功能，结合野生型菌株遗传物质的改造， 提出重组生产菌株构建思路是：首先对野生型大肠杆菌进行改造，敲除酶 B基因；然后将质粒①中的mKate2基因替换为酶B基因，使相关代谢途径关 键酶在快速生长期正常表达以保证细胞正常生长，进入生长稳定期后该酶 降解，减少对莽草酸的转化；同时将质粒②中的mKate2基因替换为酶A基 因，利用其调控机制在生长稳定期实现莽草酸合成相关基因的稳定表达， 从而大量积累莽草酸，最后将两种质粒导入野生菌株。
考点二　蛋白质工程
必备知识·夯基
1. 概念
2. 原理
3. 应用
1. 判断正误
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。
√
×
提示：蛋白质工程改变的是蛋白质分子的少数氨基酸。
×
√
2. 规范表达
（1）〔选择性必修3 P93正文〕从最终获取的蛋白质角度分析蛋白质工程 与基因工程的区别。
提示：基因工程只能生产自然界中已存在的蛋白质，蛋白质工程可以改造 现有的蛋白质或制造一种新的蛋白质。
蛋白质发挥功能必须依赖于正确的高级结构，而这种高级结构往
往十分复杂　
关键能力·提升
考向　蛋白质工程的原理和应用
1. （2025·广东清远诊断）新一代人工智能模型ESM3首次实现了对蛋白 质序列、结构和功能的统一推理，并成功“设计”出了一种全新的荧光蛋 白，新荧光蛋白的生成相当于模拟了5亿年的进化过程。下列叙述错误的 是（　　）
A. 人工智能模型ESM3与蛋白质工程一样可以设计自然界没有的蛋白质
B. 生物进化中产生的基因突变可为基因工程改造生物提供更多的基因资源
C. 基因工程能够阻止生物进化过程中有害基因的出现，因为可以精准编辑 基因
D. 人工智能模型ESM3可解码生物语言，因为自然界的生物体都有相同的 遗传密码
√
解析： 　由题可知人工智能模型ESM3与蛋白质工程一样可以设计自然界 没有的蛋白质，A正确；基因突变能产生新的基因，生物进化过程中产生 的基因突变可为基因工程改造生物提供更多的基因资源，基因工程可以利 用这些基因资源实现对生物的定向改造，B正确；基因工程是按照人们的 意愿，对生物的基因进行定向改造，但它不能阻止生物进化过程中有害基 因的出现，生物进化过程中基因突变具有不定向性，有害基因的产生是随 机发生的，基因工程无法对其进行阻止，C错误；自然界的生物体都有相 同的遗传密码，这是生物界的共性之一，人工智能模型ESM3可解码生物 语言，正是基于这种统一的遗传密码，D正确。
DNA序列
COXⅣ位
于线粒体内膜，它的肽链序列X能引导GFP定位到线粒体，从而通过GFP来
观察线粒体的形态变化
解析： 根据蛋白质工程原理，一般不会直接拼接肽链，而是将两段 肽链对应的DNA序列拼接在一起完成“嫁接”（蛋白质工程是通过改造基 因来改造蛋白质）。COXⅣ的一段肽链序列X决定了COXⅣ在细胞内的分 布，研究者选择将X与GFP拼接，理由是COXⅣ位于线粒体内膜，它的肽 链序列X能引导GFP定位到线粒体，从而通过GFP的荧光来观察线粒体的形 态变化（利用X的定位功能，使GFP标记线粒体）。
解析： 拼接好的序列应插入农杆菌T-DNA的B处。B位于启动子下游 与终止子上游，目的基因插入B点才可能转录。
B
B位于启动子下游与终止子上游，目的基因插入B点才可能转
录
（3）选择番茄幼嫩子叶进行离体培养，这些培养的器官、组织或细胞被 称为 。农杆菌侵染后有一定几率将目的基因整合到番茄细胞 的 中，番茄组织培养过程中，芽诱导期需在培养基中添加 的植物激素是 。
外植体
染色体DNA
生长素和细胞分裂素
解析： 选择番茄幼嫩子叶进行离体培养，这些培养的器官、组织或 细胞被称为外植体。农杆菌侵染后有一定几率将目的基因整合到番茄细胞 的染色体DNA中（农杆菌的T-DNA会整合到植物细胞的染色体DNA上）。 番茄组织培养过程中，诱导期需在培养基中添加的植物激素是生长素和细 胞分裂素（植物组织培养中，生长素和细胞分裂素的比例会影响细胞的脱 分化和再分化过程，芽诱导期需要这两种激素来启动细胞的分裂和分化）。
题后归纳：“二看法”判断基因工程和蛋白质工程
考点三　生物技术的安全性与伦理问题
必备知识·夯基
1. 转基因产品的安全性
（1）转基因成果
（2）理性看待转基因技术
①清晰地了解转基因技术的原理和操作规程。
②看到人们的观点受到许多复杂的政治、经济和文化等因素的影响。
③靠确凿的证据和严谨的逻辑进行思考和辩论。
④我国对转基因技术的方针是：研究上要大胆，坚持自主创新；推广上要 慎重，做到确保安全；管理上要严格，坚持依法监管。
2. 生殖性克隆人面临的伦理问题
（1）生殖性克隆和治疗性克隆的比较
（2）关于生殖性克隆人的争论
（3）我国政府主张对 克隆进行有效监控和严格审查；不赞 成、不允许、不支持、不接受任何 克隆人实验。
治疗性　
生殖性　
3. 试管婴儿和设计试管婴儿的比较
4. 禁止生物武器
1. 判断正误
×
×
×
√
×
病原微生物的生存、繁殖、死亡易受环境条件
的影响　
关键能力·提升
考向　辩证看待生物技术的安全性和伦理问题
1. （2025·浙江温州模拟）下列关于生物技术安全与伦理问题的叙述，错 误的是（　　）
A. 我国禁止进行任何生殖性克隆人实验
B. 治疗性克隆不会产生道德、伦理问题
C. 我国反对生物武器的研发、生产和扩散
D. 转基因食品存在引发过敏的风险
√
解析： 　中国政府的态度是禁止生殖性克隆，坚持四不原则（不赞成、 不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验），A正确；治疗性克隆 处于某种目的进行生殖性克隆，但仍可能产生道德、伦理问题，B错误； 我国对生物武器的态度是在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武 器，并反对生物武器及其技术和设备扩散，C正确；转基因食品会产生过 敏原，可能存在引发过敏的风险，D正确。
2. （2025·宁夏银川一模）生物技术就像一把“双刃剑”，它既可以造福 人类，也可能在使用不当时给人类带来潜在的危害。下列叙述错误的是 （　　）
A. 研究转基因农作物时应采取多种方法防止转基因花粉的传播，避免基 因污染
B. 干细胞培养在临床医学等领域前景广泛，但也可能面临一些问题，如存 在导致肿瘤发生的风险
C. 生物武器是用病毒类、干扰素及生化毒剂类等来形成杀伤力
D. 反对设计试管婴儿的原因之一是避免有人滥用此技术选择性设计婴儿
√
解析： 　研究转基因农作物时应采取多种方法防止转基因花粉的传播， 避免基因污染，符合生物技术的安全与伦理规范，A正确；干细胞培养在 临床医学等领域前景广泛，比如用于治疗一些疑难疾病，但由于干细胞的 分化和增殖等特性，也可能面临安全性问题，如免疫排斥、肿瘤形成等， B正确；生物武器是指利用致病菌类、病毒类和生化毒剂类等作为战争武 器，危害极大，干扰素不是生物武器，C错误；为了防止有人滥用设计试 管婴儿技术选择性设计婴儿性别，我国反对设计试管婴儿，D正确。
高考真题感悟
一、命题角度练
角度一 结合基因工程和蛋白质工程的应用实例，考查科学思维
1. （2025·重庆高考19题节选）绝大多数哺乳动物生来怕辣，而小型哺乳 动物树鼩先天不怕辣，喜食含辣椒素类物质的植物。为探究其原因，我国 研究人员进行了系列研究。
（1）研究发现，树鼩的受体蛋白TR1对辣椒素的敏感性低于其他哺乳动 物。为研究树鼩和其他哺乳动物TR1蛋白的差异，可设计开展如下实验：
① ；
②将 分别进行酶切并连接；
克隆树鼩和其他哺乳动物的TR1基因
目的基因与载体
③将重组DNA分子导入大肠杆菌；
④分离表达的TR1蛋白测定 ，明确蛋白之间的差异。
解析： 基因工程的基本操作程序是目的基因的筛选与获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。据此分析①为克隆树鼩和其他哺乳动物的TR1基因。②为将树鼩、其他哺乳动物的TR1基因和载体分别进行酶切并连接构建基因表达载体。由（2）中展示的蛋白质之间的差异推测④为检测树鼩和其他哺乳动物TR1蛋白的氨基酸序列。
氨基酸序列
利用基因编辑技术改变树鼩的TR1基因，使编
码的TR1蛋白的第579位氨基酸由M变为T，检测树鼩对辣椒素的敏感性是
否提高
解析：树鼩TR1蛋白第579位氨基酸为M，人类和小鼠TR1蛋白第579位氨基酸为T，利用基因编辑技术改变树鼩的TR1基因，使编码的TR1蛋白的第579位氨基酸由M变为T，若替换后树鼩对辣椒素的敏感性升高，则可以证实树鼩对辣椒素的敏感性降低是由TR1蛋白第579位氨基酸序列差异造成的。
引物
脱氧核苷酸
复性
PCR过程中变性和延伸需要的温度均较高，一般的DNA聚合酶
在高温下会变性失活
解析： PCR反应过程包括①变性：温度超过90 ℃时，双链DNA解聚 为单链；②复性：温度下降到50 ℃左右时，两种引物通过碱基互补配对与 两条单链DNA结合；③延伸：温度上升到72 ℃左右时，溶液中的4种脱氧 核苷酸在耐高温的DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的 DNA链。PCR过程中变性和延伸需要的温度均较高，一般的DNA聚合酶在 高温下会变性失活，只有耐高温的DNA聚合酶在这种温度条件下可以正常 发挥作用。
Sma
Ⅰ、EcoRⅠ
磷酸二酯
限制酶识别序列及切割位点：
拟构建载体的部分结构示意图：
解析： 分析图示中几种限制酶可知，NheⅠ与XbaⅠ酶切后产生的黏性末端相同，为了防止载体和目的基因出现自身环化和二者之间反向连接，不能同时在目的基因两端添加这两种酶的识别序列。根据题图中几种基因和限制酶的顺序可得出目的基因与对应酶切位点的位置关系，如图所示，即GP1基因两端应分别添加SmaⅠ和EcoRⅠ的识别序列。DNA连接酶催化载体和目的基因之间形成磷酸二酯键，完成DNA片段的连接。
（3）若在荧光显微镜下观察到转基因衣藻表现为 ，初 步表明融合蛋白表达成功。将转基因衣藻和野生型衣藻置于含镉离子的培 养液中培养一段时间后，若转基因衣藻细胞壁比野生型衣藻细胞壁的镉离 子含量 ，则表明融合蛋白能结合镉离子。
发出黄色荧光　
高
解析： 根据题干信息可知，该转基因衣藻中转入的融合表达载体中 含有黄色荧光蛋白YFP的编码序列，若在荧光显微镜下观察到转基因衣藻 发出黄色荧光，说明YFP基因表达成功，初步表明融合蛋白表达成功。构 建成功的转基因衣藻中含有镉离子结合蛋白CADR、分泌信号肽SP7和定位 于细胞壁的蛋白GP1的编码序列，可大量合成CADR，并定位于细胞壁； 若转基因衣藻细胞壁的镉离子含量高于野生型衣藻，则说明融合蛋白可结 合镉离子。
角度二 从生物技术的安全性角度，考查社会责任
3. （2025·浙江6月选考3题）下列关于生物技术安全和伦理问题的叙述， 错误的是（　　 ）
A. 反对设计完美婴儿
B. 反对人的生殖性克隆
C. 禁止生物武器的使用
D. 禁止转基因技术的应用
√
解析： 　设计完美婴儿涉及基因编辑技术，可能引发基因歧视、破坏 基因多样性等伦理问题，因此反对是合理的，A正确；生殖性克隆会冲 击现有伦理体系，且克隆人存在技术风险，国际社会普遍反对，B正 确；生物武器具有大规模杀伤性，国际公约明确禁止其研发和使用，C 正确；转基因技术需在严格监管下合理应用（如转基因作物），并非 完全禁止，D错误。
4. （2024·浙江1月选考1题）关于生物技术的安全与伦理问题在我国相关 法规明令禁止的是（　　）
A. 试管动物的培育
B. 转基因食品的生产
C. 治疗性克隆的研究
D. 生物武器的发展和生产
√
解析： 　试管动物的培育属于胚胎工程，没有禁止，A不符合题意；我国 目前不反对转基因食品的生产，B不符合题意；中国政府禁止生殖性克 隆，支持治疗性克隆，C不符合题意；生物武器致病能力强、攻击范围 广，世界范围内应全面禁止生物武器，D符合题意。
二、长句表达练
5. （2020·全国Ⅲ卷38题节选）W是一种具有特定功能的人体蛋白质。某 研究小组拟仿照制备乳腺生物反应器的研究思路，制备一种膀胱生物反应 器来获得W，基本过程如图所示。
限制性核酸内切酶、DNA连接
酶　
显微注射　
体外培养　
胚胎移植　
不受
转基因动物的性别、年龄的限制　
回答下列问题：
课时跟踪检测
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
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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。
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
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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。
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3. （2025·江苏徐州调研）下列有关基因工程和蛋白质工程的叙述，正确 的是（　　）
A. DNA连接酶具有特异性，只能连接同一种限制性内切核酸酶切割形
成的黏性末端
B. 若能在植物细胞中检测到相应的目的基因，则说明基因工程项目获得
成功
C. 蛋白质工程需构建基因表达载体，改造后的蛋白质的性状可稳定的遗
传给后代
D. 将抗虫基因整合到某植物的线粒体DNA中，可通过花粉传播，从而
引起基因污染
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解析： 　DNA连接酶没有特异性，可以将具有相同黏性末端的DNA片段 连接起来，A错误；基因工程成功与否通常需要检测目的基因是否成功表 达所需的产物，通常通过蛋白质检测和个体生物学水平检测等进行鉴定， 在植物细胞中检测到相应的目的基因，不能说明基因工程项目获得成功， B错误；蛋白质工程是第二代基因工程，也需构建基因表达载体，改造后 的蛋白质的性状可稳定的遗传给后代，C正确；线粒体DNA由母系遗传， 不会通过花粉传播而引起基因污染，D错误。
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4. （2025·河北石家庄月考）蛛丝蛋白是一种特殊纤维蛋白，具有强度 高、韧性大等特点，在人工肌腱等医学领域有着诱人的前景。某研究小组 提取一种蜘蛛中的蛛丝蛋白基因，将其导入大肠杆菌生产蛛丝蛋白。下列 叙述正确的是（　　）
A. 构建蛛丝蛋白基因表达载体需要限制酶和DNA聚合酶
B. 可通过显微注射的方法将蛛丝蛋白基因导入大肠杆菌
C. 基因表达载体上的复制原点可调控蛛丝蛋白基因的表达
D. 可通过蛋白质工程设计与改造蛛丝蛋白的结构以增强其韧性
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解析： 　构建蛛丝蛋白基因表达载体需要限制酶和DNA连接酶，A错 误；可通过Ca2＋处理的方法将蛛丝蛋白基因导入大肠杆菌，B错误；基因 表达载体上的启动子可调控蛛丝蛋白基因的表达，C错误；若需对蛛丝蛋 白进行设计和改造以增强其韧性，可通过蛋白质工程来实现，D正确。
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5. （2025·贵州铜仁一模）水蛭素是一种蛋白质，可用于预防和治疗血 栓。研究人员发现用赖氨酸替换水蛭素第47位的天冬酰胺可以提高它的抗 凝血活性。下列叙述正确的是（　　）
A. 该项替换研究中，目前可行的直接操作对象是蛋白质
B. 该项替换研究中，改造前后水蛭素的空间结构未发生改变
C. 该项替换研究的思路与按照中心法则合成蛋白质的思路一致
D. 改造的水蛭素基因导入微生物后可利用发酵工程生产水蛭素
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解析： 　蛋白质工程的直接操作对象是基因而非蛋白质，通过修改基因 序列来改变氨基酸组成，而非直接对蛋白质进行操作，A错误；水蛭素中 的天冬酰胺替换为赖氨酸后，水蛭素的空间结构可能改变，B错误；中心 法则是从DNA到RNA再到蛋白质的正向流程，而蛋白质工程的思路是逆向 的：先设计所需蛋白质结构，再反向推导并修改基因序列。因此，两者的 研究思路并不一致，C错误；改造后的水蛭素基因导入微生物（如大肠杆 菌或酵母菌）后，可通过发酵工程大规模生产水蛭素，D正确。
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6. （2025·河北石家庄模拟）研究人员将胰岛素B链的第28位氨基酸替换 为天冬氨酸，抑制了胰岛素聚合，从而获得速效胰岛素类似物。下列叙述 正确的是（　　）
A. 该产品是通过直接改造胰岛素来生产的
B. 改变氨基酸的种类不会影响胰岛素的空间结构
C. 可通过定向诱导胰岛素基因碱基增添达到改造目的
D. 胰岛素改造的基本思路与天然蛋白质合成过程相反
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解析： 　蛋白质工程最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成，即 改造胰岛素的过程实际是改造胰岛素基因的过程，A错误；氨基酸的种类 及排列顺序影响蛋白质的空间结构，B错误；可通过定向诱导胰岛素基因 的碱基替换达到第28位氨基酸替换为天冬氨酸的目的，C错误；蛋白质工 程的基本途径是预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有氨基 酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列（基因），胰岛素改造的基本思路与 天然蛋白质合成过程（基因→蛋白质合成）相反，D正确。
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7. （2025·山东烟台月考）下列关于转基因生物安全性的叙述，正确的是 （　　）
A. 转基因作物种植区应与传统农业种植区混合
B. 转基因作物被动物食用后，目的基因会转入动物体细胞中
C. 种植转基因作物有可能因基因扩散而影响野生植物的遗传多样性
D. 以转基因大豆为原料制成的大豆油在销售时不需要标注“转基因大豆”
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解析： 　科学家在培育转基因植物时，常通过农杆菌的转化作用使目的 基因进入受体细胞，若转基因作物种植区与传统农业种植区混合，就容易 经农杆菌的作用将相关基因转入传统作物，导致基因扩散，也可能会影响 到野生植物的基因库，从而改变野生植物的遗传多样性，A错误，C正确； 转基因作物被动物食用后，相关基因会被分解成核苷酸，因此不会转入动 物体细胞中，B错误；我国为加强对农业转基因生物的标识管理，实行了 相应标识制度，如以转基因大豆为原料制成的大豆油，需要标注为“转基 因大豆加工品（制成品）”或者“加工原料为转基因大豆”，D错误。
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8. 新型蛋白质进化模型EVOLVEpro可以利用氨基酸序列，仅通过少量学 习和最低限度的实验测试来预测蛋白质空间结构，从而获得新型高活性蛋 白质改造方案。下列有关说法正确的是（　　）
A. 预测蛋白质结构需要依据肽链中肽键的结构、氨基酸的物理性质与结构
B. 氨基酸是蛋白质的基本单位，氨基酸发生替换一定使蛋白质的结构和功 能发生改变
C. EVOLVEpro在蛋白质工程广泛应用后将不再需要借助基因工程手段改 造蛋白质
D. 通过EVOLVEpro得到的蛋白质还需要进行进一步的功能检测实验才可 以投入生产
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解析： 对蛋白质进行分子设计应从预期的蛋白质功能出发，对蛋白质 的空间结构进行设计，不是肽键的结构和氨基酸的物理性质与结构，A错 误；氨基酸是蛋白质的基本单位，氨基酸发生替换后蛋白质的结构和功能 可能没有发生改变，尤其个别氨基酸的改变可能没有影响，B错误；蛋白 质工程是在基因工程的基础上发展起来的，蛋白质工程仍需要基因修饰或 基因合成等手段改造蛋白质，C错误；通过EVOLVEpro得到的蛋白质还需 要进行进一步的功能检测实验才可以投入生产，确保对人体安全没有副作 用，D正确。
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9.（2025·山东潍坊模拟）实验人员将一段外源DNA片段（包含约850个基因）与丝状支原体（一种原核生物）的DNA进行重组后，植入大肠杆菌，制造出一种“新的生命”，该生物能够正常生长、繁殖。下列有关该技术应用的叙述中，错误的是（　　）
A.转基因技术可以制造某些微生物，用于生产药品、制造染料、降解有毒物质等
B.由于存在生殖隔离，因此人造生命进入自然界不会破坏生物多样性
C.转基因技术还可用来减少啤酒酵母双乙酰的生成，缩短啤酒的发酵周期
D.通过转基因技术将玉米的α-淀粉酶基因与目的基因一起转入植物中，可以防止转基因花粉的传播
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解析： 　通过导入不同的目的基因制造某些微生物，可用于生产药品、制造染料、降解有毒物质等，A正确；“新的生命”是一个新的物种，由于其没有天敌，进入自然界后，很可能会破坏生物的多样性，B错误；转基因技术还可用来减少啤酒酵母双乙酰的生成，缩短啤酒的发酵周期，C正确；将来自玉米的α-淀粉酶基因与目的基因一起转入植物中，由于α-淀粉酶基因可以阻断淀粉储藏使花粉失去活性，因而可以防止转基因花粉的传播，D正确。
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10.除草剂有效成分草甘膦的作用机理是和PEP竞争性结合EPSP合酶，从而扰乱生物体的正常氮代谢。但作为一种非选择性除草剂，草甘膦对农作物同样具有杀伤作用，这大大限制了其在农业生产中的应用，培育抗草甘膦作物将会解决这一难题。下列说法正确的是（　　）
A.长期使用草甘膦除草剂，会导致杂草产生抗除草剂突变，降低除草剂的效果
B.根据草甘膦的作用机理，可通过导入强启动子使EPSP合酶过量表达获得抗草甘膦作物
C.可通过蛋白质工程直接替换EPSP合酶个别氨基酸，使草甘膦无法与EPSP酶结合
D.在培育抗草甘膦作物时，为避免外源基因流入杂草，最好将外源基因插入细胞核基因组
√
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解析： 　杂草中原本存在抗除草剂突变，除草剂起选择作用，长期使用除草剂，抗除草剂个体数量增多，表现为抗药性下降，A错误；草甘膦的作用机理是和PEP竞争性结合EPSP合酶，通过导入强启动子使EPSP合酶过量表达，可以和草甘膦结合，并且有足够的酶满足自身代谢需要，B正确；可利用蛋白质工程改造EPSP合酶的基因，使其表达产物与草甘膦无法结合，但是可以和PEP结合，达到抗草甘膦的效果，不能直接替换氨基酸，C错误；在培育抗草甘膦作物时，为避免外源基因流入杂草，最好将外源基因插入细胞质基因组，D错误。
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11. （2025·陕晋青宁高考21题）马铃薯作为重要农作物，提高其冷耐受性可拓展优质马铃薯的种植区域。我国科研人员发现，野生马铃薯中S基因的表达与其冷耐受性调控有关，将该基因导入栽培马铃薯中可显著增强其抗寒能力。回答下列问题。
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限制酶 识别序列及切割位点
Bgl Ⅱ 5'-A↓GATC T-3'
3'-TCTAG↑A-5'
Nde Ⅰ 5'-CA↓TA TG-3'
3'-GTAT↑AC-5'
Xho Ⅰ 5'-C↓TCGA G-3'
3'-GAGCT↑C-5'
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限制酶 识别序列及切割位点
EcoR Ⅰ 5'-G↓AATT C-3'
3'-CTTAA↑G-5'
BamH Ⅰ 5'-G↓GATC C-3'
3'-CCTAG↑G-5'
Sal Ⅰ 5'-G↓TCGA C-3'
3'-CAGCT↑G-5'
Xba Ⅰ 5'-T↓CTAG A-3'
3'-AGATC↑T-5'
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解析： DNA复制所需的基本条件如下。
dNTP（或4种脱氧核
苷酸）
延伸
参与的组分 在DNA复制中的作用
解旋酶（体外用高温代替） 打开DNA双链
DNA母链 提供DNA复制的模板
4种脱氧核苷酸 合成DNA子链的原料
DNA聚合酶 催化合成DNA子链
引物 使DNA聚合酶能够从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸
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PCR过程分变性、复性和延伸三步，在延伸阶段，溶液中的4种脱氧核 苷酸在耐高温的DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新 的DNA链。
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5'端
AGATCT
BamH Ⅰ和EcoR
Ⅰ
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解析： DNA复制时，子链的延伸方向为5'端→3'端，故通过PCR扩增 S基因时，需在引物的5'端添加限制酶识别序列。结合质粒上限制酶切割位 点以及S基因上的切割位点分析，可用BamH Ⅰ和EcoR Ⅰ切割载体，又 BamH Ⅰ和BglⅡ为同尾酶（能切割产生相同的黏性末端），因此需在S基因 上游引物中添加BalⅡ的识别序列，即5'-AGATCT-3'。
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栽培马铃薯细胞的染
色体DNA上
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再分化
解析： 农杆菌细胞内含有Ti质粒，当它侵染栽培马铃薯愈伤组织时， 能将Ti质粒上的T-DNA（可转移的DNA）转移到被侵染的细胞，并且将其 整合到该细胞的染色体DNA上。分析载体结构可知，抗性基因2位于T- DNA内部，上下游含有启动子和终止子，该基因可以正常表达，而抗性基 因1位于T-DNA外部，故抗性基因2可用于筛选成功转化的愈伤组织。愈伤 组织能重新分化成芽、根等器官，该过程称为再分化。
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