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第53讲基因工程的应用和蛋白质工程
及生物技术的安全性与伦理问题
考点一　基因工程的应用及蛋白质工程的原理和应用
1.基因工程的应用
(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
拾遗·挖掘
(选择性必修3 P90“资料卡”拓展)由大肠杆菌工程菌合成的人干扰素不能直接应用,原因是大肠杆菌是原核生物,缺少内质网和高尔基体对干扰素进行加工。
(3)基因工程在食品工业方面的应用
2.蛋白质工程的原理和应用
(1)蛋白质工程的概念
(2)蛋白质工程与基因工程的异同
项目 蛋白质工程 基因工程
过程 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 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
实质 定向改造或生产人类所需要的蛋白质 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
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
拾遗·挖掘
(选择性必修3 P94“学科交叉”)蛋白质工程经常要借助计算机来建立蛋白质的三维结构模型;要制备蛋白质晶体,然后通过X射线衍射技术,分析晶体的结构;要用到基因的定点突变技术来进行碱基的替换。
(3)蛋白质工程的应用
考向1　基因工程的应用
1.(2026·河南开封模拟)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.通过体细胞克隆可以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.山羊乳腺细胞可以将肽链加工成具有一定空间结构的丁酰胆碱酯酶
答案:C
解析:要得到转基因山羊乳腺生物反应器,需要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,使目的基因只在乳腺细胞中表达,A正确;通过体细胞克隆可以将丁酰胆碱酯酶基因传递给子代,B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,可以将肽链加工成具有一定空间结构的丁酰胆碱酯酶,D正确。
考向2　蛋白质工程的原理和应用
2.(2026·贵州安顺模拟)如图为蛋白质工程操作的基本思路,则下列叙述错误的是(　　)
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代表从预期蛋白质结构推测应有的氨基酸序列,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
答案:D
解析:①代表转录,②代表翻译,④代表从预期蛋白质结构推测应有的氨基酸序列,⑤代表DNA合成,代表中心法则内容的是①②,代表蛋白质工程操作思路的过程是④⑤,A、B、C正确;蛋白质工程的目的是对蛋白质的结构进行分子设计,通过基因合成或改造实现,D错误。
3.(2026·湖北荆州模拟)天然人白细胞介素-2(IL-2)是一种由133个氨基酸残基组成的多肽,该多肽含有3个半胱氨酸,其中一个半胱氨酸(Cys125)残基以游离方式存在,另两个(Cys58和Cys105)缩合成活性所必需的二硫键,人们利用基因定位诱变技术使Cys125转换成丝氨酸或丙氨酸,不仅避免了错误配对,而且产生的新IL-2的生物活性不受影响,其热稳定性也得到了明显的改善。下列相关叙述正确的是(　　)
A.天然的IL-2是由白细胞分泌的具有免疫能力的抗体
B.人工改造合成新IL-2,属于蛋白质工程
C.可通过直接改造IL-2的氨基酸成为新IL-2,从而改善其稳定性
D.利用定位诱变后的基因表达新IL-2的过程不遵循中心法则
答案:B
解析:白细胞介素属于免疫活性物质,不是抗体,A错误;蛋白质工程可以生产自然界中本不存在的蛋白质,据题可知,通过题中过程可以产生新的蛋白质,属于蛋白质工程,B正确;蛋白质工程通过对基因修饰或基因合成间接改造蛋白质的结构,从而改变其稳定性,C错误;基因表达蛋白质的过程遵循中心法则,D错误。
考点二　生物技术的安全性与伦理问题
1.转基因产品的安全性
(1)对转基因产品安全性的争论
拾遗·挖掘
(选择性必修3 P102“相关信息”)我国科学家将来自玉米的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。
(2)理性看待转基因技术
①理性看待转基因技术的前提
a.清晰地了解转基因技术的原理和操作规程。
b.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。
c.要靠确凿的证据和严谨的逻辑进行思考和辩论。
②我国对转基因技术的态度
a.研究上要大胆,坚持自主创新。
b.推广上要慎重,做到确保安全。
c.管理上要严格,坚持依法监管。
③我国相关部门制定了一系列的政策、法规并成立相关机构
a.维护了消费者对转基因产品的知情权和选择权。
b.保证了转基因技术和已经上市的转基因产品的安全性。
c.为保障农业转基因生物安全提供重要的技术支撑。
2.关注生殖性克隆人
(1)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
类型 生殖性克隆 治疗性克隆
概念 通过克隆技术产生独立生存的新个体 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
目的 产生独立生存的新个体 治疗疾病
水平 个体水平 细胞或组织水平
联系 都属于无性生殖;产生新细胞、新组织或新个体,遗传信息相同
②关于生殖性克隆人的争论
观点 理由
赞同 a.科学研究有自己内在的发展规律,社会应该允许科学家研究; b.现在人们的伦理道德观念还不能接受这一切,但是人的观念是可以改变的
大多数 人反对 a.生殖性克隆人“有违人类尊严”; b.在人为地制造在心理上和社会地位上都不健全的人,严重地违反了人类伦理道德,是克隆技术的滥用; c.克隆技术还不成熟,面临着流产、死胎和畸形儿等问题
③我国不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验。
④我国政府重视治疗性克隆所涉及的伦理问题,主张对治疗性克隆进行有效监控和严格审查。
(2)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 不需要进行遗传学诊断 胚胎移植前需要进行遗传学诊断
实践应用 解决不孕不育问题 用于白血病、贫血症等疾病的治疗
联系 二者都是体外受精,经体外早期胚胎发育,再进行胚胎移植,在生殖方式上都为有性生殖
3.禁止生物武器
(1)种类
(2)特点
①致病能力强;传染性强;人易感。
②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。
③易得到:制备容易,花费小。
④传染途径多,治疗困难。
⑤受自然条件影响大。
(3)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的扩散。
考向　生物技术的安全性与伦理问题
1.(2026·山东聊城月考)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、植入前的遗传编辑和胚胎移植等
答案: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一起转入植物中,由于α-淀粉酶基因可以阻断淀粉储藏而使花粉失去活性,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;试管婴儿对植入前的胚胎一般不需要进行遗传学诊断(或遗传编辑),而设计试管婴儿往往是为了避免后代患某种遗传病,需要进行遗传学诊断,D错误。
2.(2026·河南新乡模拟)将生物技术运用于战争或恐怖活动,后果非常可怕。下列有关生物武器的叙述,错误的是(　　)
A.生物武器包括致病菌类、病毒类和生化毒剂类等
B.人体对利用转基因技术制造的新型致病菌不能产生免疫反应
C.转基因微生物制成的生物武器可能具有目前人类难以预防和治疗的特点
D.经过基因重组的生物武器可能使受害国居民感染而施放者不易感染
答案:B
解析:生物武器包括致病菌类、病毒类和生化毒剂类等,A正确;人体对利用转基因技术制造的新型致病菌可以产生免疫反应,B错误;转基因微生物制成的生物武器可能具有目前人类难以预防和治疗的特点,C正确;经过基因重组的生物武器,是经过定向改造之后产生的,因此可能使受害国居民感染而施放者不易感染,D正确。
1.(2026·辽宁朝阳模拟)苏云金杆菌是一种细菌,它能产生使棉铃虫死亡的杀虫蛋白,这种杀虫蛋白对人和牲畜无任何毒害作用。科学家将苏云金杆菌的杀虫蛋白基因转入棉花细胞,获得了能产生杀虫蛋白的抗虫棉,提高了棉花的产量。下列相关叙述错误的是(　　)
A.苏云金杆菌有成形的细胞核
B.抗虫棉的培育使用了转基因技术
C.苏云金杆菌是单细胞生物
D.该方法能减少农药对环境的污染
答案:A
解析:苏云金杆菌是原核生物,没有成形的细胞核,A错误;抗虫棉的培育是将苏云金杆菌的杀虫蛋白基因转入棉花细胞,使用了转基因技术,B正确;苏云金杆菌是单细胞生物,一个细胞就是一个个体,C正确;抗虫棉的培育和种植可以减少农药的使用,减少农药对环境的污染,D正确。
2.(2026·辽宁鞍山模拟)基因工程自20世纪70年代起迅猛发展,在农牧业、医药卫生和食品工业等方面得到广泛的应用。下列叙述错误的是(　　)
A.将来源于某些病毒、真菌的抗病基因导入植物中,可培育转基因抗病植物
B.目前利用基因工程技术可以生产细胞因子、抗体和疫苗等
C.利用基因工程技术通过乳腺分泌乳汁生产药物叫作乳腺生物反应器
D.将乙烯合成相关基因导入番茄,获得的延熟番茄储存时间大大延长
答案:D
解析:将来源于某些病毒、真菌的抗病基因导入植物中,利用植物组织培养技术,可培育转基因抗病植物,A正确;利用基因工程技术可以将相关基因导入微生物,通过培养微生物来生产细胞因子、抗体和疫苗等,B正确;动物乳腺生物反应器是利用转基因技术,使外源基因导入动物基因组中并定位表达于动物乳腺,利用动物乳腺天然、高效合成并分泌蛋白的能力,在动物的乳汁中生产一些具有重要价值产品的转基因动物的总称,C正确;若将乙烯合成相关基因导入番茄,获得的转基因番茄能合成更多的乙烯,使得果实成熟加快,不利于储存,D错误。
3.(2026·江苏南京模拟)如图是将人的生长激素基因导入细菌B内制备“工程菌”的示意图。已知细菌B不含质粒A,也不含质粒A上的基因。下列说法正确的是(　　)
A.“结合”过程需使用限制酶、Taq DNA聚合酶以及DNA连接酶
B.细菌B接种在含有四环素的培养基上,能生长的就是导入了质粒A的细菌
C.细菌B涂布在含有氨苄青霉素的培养基上,能生长的只有导入了重组质粒的细菌
D.生长激素基因导入了细菌B,说明“工程菌”制备成功
答案:B
解析:“结合”过程即基因表达载体的构建过程,需使用限制酶、DNA连接酶,A错误;由于人的生长激素基因导入重组质粒时破坏了四环素抗性基因的完整性,导入了重组质粒的细菌没有对四环素的抗性,在含有四环素的培养基上不能生长,能生长的是导入质粒A的细菌,B正确;导入重组质粒的细菌和导入质粒A的细菌,均能在含有氨苄青霉素的培养基上生长,C错误;生长激素基因导入细菌B并完成表达才能说明“工程菌”制备成功,D错误。
4.(2026·湖北黄冈模拟)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,从山羊的乳液中获得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山羊乳腺中特异表达的基因启动子
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
答案: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;为保证在供体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中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起,B正确;一般用显微注射法将目的基因导入山羊受精卵中,C正确;为检测人乳铁蛋白基因是否成功翻译出蛋白质,方法是从转基因生物中提取蛋白质,用相应的抗体进行抗原—抗体杂交,若出现相应现象,则表明目的基因已翻译形成蛋白质,D正确。
5.(2026·安徽黄山模拟)科学家利用蛋白质工程研制赖脯胰岛素,与天然胰岛素相比,赖脯胰岛素经皮下注射后易吸收、起效快。图示为利用大肠杆菌制备工程菌获取赖脯胰岛素的操作过程,以下叙述错误的是(　　)
A.该技术属于第二代基因工程,需对基因进行改造或合成
B.该技术能改造现有的蛋白质,也能制造一种新的蛋白质
C.图中①②过程可同时发生
D.基因表达过程中,物质a若发生变化,物质b一定改变
答案:D
解析:该技术是蛋白质工程,是在基因工程的基础上,延伸出来的第二代基因工程,需对基因进行改造或合成,A正确;蛋白质工程是以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础,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,B正确;图中①为转录,②为翻译,大肠杆菌是原核生物,没有核膜,转录和翻译可同时进行,C正确;物质a为mRNA,mRNA序列改变,由于密码子的简并,最终编码的氨基酸序列可能不变,D错误。
6.(2026·湖南永州模拟)葡萄糖异构酶在工业上应用广泛,科学家将其第138位甘氨酸替换为脯氨酸后,其最适温度提高了10 ℃左右。下列相关叙述正确的是(　　)
A.蛋白质功能由氨基酸的种类和数量决定
B.改造蛋白质结构可通过改造基因结构实现
C.蛋白质工程不可以定向改变蛋白质的结构
D.酶最适温度提高是因为脯氨酸比甘氨酸更耐热
答案:B
解析:蛋白质的功能是由蛋白质的结构决定的,从根本上来说,是由基因决定的,A错误;改造蛋白质结构可通过改造编码蛋白质的基因结构实现,B正确;蛋白质工程可以获得特定功能的蛋白质,因此可以定向改变蛋白质的结构,C错误;酶最适温度提高是因为酶的空间结构发生改变,D错误。
7.(2026·广东佛山模拟)已知生物体内有一种蛋白质(P),该蛋白质是一种转运蛋白,由305个氨基酸组成。如果将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸,240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸,改变后的蛋白质P1不但保留P的功能,而且具有了酶的催化活性。下列叙述错误的是(　　)
A.若要改变蛋白质的功能,可以考虑对蛋白质的氨基酸序列或结构进行改造
B.以P基因序列为基础,获得P1基因的途径有改造P基因或合成P1基因
C.所获基因表达时遵循中心法则,内容包括DNA的复制以及遗传信息在不同分子之间的流动
D.蛋白质工程也被称为第二代基因工程,其基本途径与基因工程的途径相同
答案:D
解析:若要改变蛋白质的功能,可以考虑对蛋白质的氨基酸序列或结构进行改造,A正确;蛋白质工程中获得目的基因的途径包括修饰原有基因和合成新基因,B正确;中心法则包括DNA复制、转录、翻译、逆转录、RNA复制等过程,即中心法则的全部内容包括DNA的复制以及遗传信息在不同分子之间的流动,C正确;蛋白质工程的途径与基因工程的途径相反,D错误。
8.生殖性克隆和治疗性克隆既有相同点,又有本质的区别。下列相关叙述错误的是(　　)
A.两者都面临伦理问题
B.两者都涉及体细胞核移植技术,都与试管婴儿技术有本质的区别
C.前者为了产生新个体,后者为了治疗疾病
D.生殖性克隆人能丰富人类基因的多样性
答案:D
解析:生殖性克隆和治疗性克隆都涉及伦理问题,我国政府不允许进行任何生殖性克隆人实验,也同样重视治疗性克隆所涉及的伦理问题,A正确。生殖性克隆和治疗性克隆两种技术都涉及体细胞核移植技术,属于无性繁殖;试管婴儿是体外精卵结合,属于有性生殖,所以它们存在本质上的区别,B正确。生殖性克隆是以产生新个体为目的,而治疗性克隆是为了治疗疾病,C正确。生殖性克隆人属于无性繁殖,不能丰富人类基因的多样性,D错误。
9.(2026·河南三门峡模拟)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.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
答案: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,因为叶绿体基因组不会进入花粉,A正确;由于EPSPS基因相同,其在细菌和小麦中转录形成的mRNA相同,这也是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。
10.(2026·河南洛阳模拟)普通番茄细胞中多聚半乳糖醛酸酶基因(PG基因)控制合成的多聚半乳糖醛酸酶,能使番茄细胞壁破坏而不耐储藏。科学家将抗PG基因导入番茄细胞,使抗PG基因合成的mRNA与PG基因合成的mRNA相结合,从而培育出抗软化的转基因番茄。下列叙述错误的是(　　)
A.PG基因与抗PG基因的区别是基因中的碱基序列不同
B.抗PG基因能阻止PG基因表达的翻译过程,使细胞不能合成PG
C.常用农杆菌转化法将抗PG基因表达载体导入番茄体细胞
D.为了避免转基因植物花粉污染周围植物,可将抗PG基因整合到叶绿体DNA上
答案:D
解析:真核细胞中的基因是有遗传效应的DNA片段,其碱基的排列顺序决定了遗传信息,故PG基因与抗PG基因的区别是基因中的碱基序列不同,A正确;翻译是以mRNA为模板合成蛋白质的过程,抗PG基因合成的mRNA与PG基因合成的mRNA相结合,阻止了PG基因的翻译过程,使细胞不能合成PG,B正确;将目的基因导入植物细胞的常用方法是农杆菌转化法,C正确;如果将抗PG基因整合到叶绿体DNA上,其转录形成的mRNA无法与PG基因合成的mRNA相结合,则无法培育出抗软化转基因番茄,D错误。
11.(2026·贵州毕节模拟)目前用于治疗人类疾病的单克隆抗体大多数是鼠源单抗,鼠源抗体的恒定区易被人体免疫系统识别而失去作用,科研人员将鼠源抗体的可变区与人源抗体的恒定区组合,设计出M抗体可降低免疫排斥,用于肿瘤治疗。获得相关基因后,利用PCR技术进行融合得到目的基因,将其与乳腺细胞表达载体PBCI构建形成重组 DNA分子。目的基因、表达载体PBCI的结构如图甲、乙所示。分析并回答下列问题。
注:P1为小鼠乳腺中特异表达的基因启动子,P2为四环素诱导启动子(必须在四环素存在时才能起作用);限制酶MboⅠ、XbaⅠ、ScaⅠ的识别序列均不相同。
(1)M抗体的设计可以通过蛋白质工程完成,其基本思路是:预期M抗体的功能→设计预期的 M抗体结构→　　　　　　　　　　　→找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列→获得所需要的蛋白质。
(2)构建重组 DNA分子时,应该选择　　　　(填“P1”或“P2”)启动子构建在目的基因上游,目的是　　　　　　　　　　　　　。本实验应选择限制酶　　　　　　切割目的基因与PBCI载体,以确保将酶切产物正确连接后形成重组DNA分子,以便后续通过荧光检测筛选。
(3)通常将重组 DNA分子导入小鼠的　　　　　(填细胞名称),在培养液中加入　　　　　后,发出荧光情况为　　　　的是目标细胞。
(4)目标细胞还需经过　　　　　　等胚胎工程技术获得转基因小鼠,并可通过　　　　　技术检测转基因小鼠乳汁中的M抗体水平。
答案:(1)推测应有的氨基酸序列
(2)P1　保证目的基因在乳腺细胞中特异性表达　ScaⅠ和XbaⅠ
(3)受精卵　四环素　红色
(4)胚胎移植　抗原—抗体杂交
解析:(1)抗体的化学本质是蛋白质。借助蛋白质工程设计M抗体的基本思路是:预期M抗体的功能→设计预期的M抗体结构→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→获得所需要的蛋白质。
(2)P1为小鼠乳腺中特异表达的基因启动子,可以使目的基因在乳腺细胞中特异性表达,因此构建重组DNA分子时,应该选择P1启动子构建在目的基因上游。由于目的基因两端均存在MboⅠ的识别位点,若选择限制酶MboⅠ切割,目的基因可能会自身环化;若选择限制酶MboⅠ和ScaⅠ切割,目的基因不能按照正确的方向转录;为了保证目的基因能够按照正确的方向转录,只能选用ScaⅠ和XbaⅠ这两个限制酶切割目的基因与PBCI载体。
(3)培育转基因动物,通常是将重组DNA分子导入动物细胞的受精卵中。由于目的基因的插入破坏了蓝色荧光蛋白基因,后续只能根据红色荧光蛋白来筛选,而P2为四环素诱导启动子,必须在四环素存在时才能起作用,因此需要在培养液中加入四环素诱导红色荧光蛋白基因(标记基因)表达,发出红色荧光的即为目标细胞。
(4)将目标细胞(成功导入目的基因的受精卵)培育成转基因小鼠需要用到胚胎移植等胚胎工程技术。通常采用抗原—抗体杂交技术来检测转基因小鼠乳汁中的M抗体水平。(共26张PPT)
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1.(2026·辽宁朝阳模拟)苏云金杆菌是一种细菌,它能产生使棉铃虫死亡的杀虫蛋白,这种杀虫蛋白对人和牲畜无任何毒害作用。科学家将苏云金杆菌的杀虫蛋白基因转入棉花细胞,获得了能产生杀虫蛋白的抗虫棉,提高了棉花的产量。下列相关叙述错误的是(　　)
A.苏云金杆菌有成形的细胞核
B.抗虫棉的培育使用了转基因技术
C.苏云金杆菌是单细胞生物
D.该方法能减少农药对环境的污染
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解析:苏云金杆菌是原核生物,没有成形的细胞核,A错误;抗虫棉的培育是将苏云金杆菌的杀虫蛋白基因转入棉花细胞,使用了转基因技术,B正确;苏云金杆菌是单细胞生物,一个细胞就是一个个体,C正确;抗虫棉的培育和种植可以减少农药的使用,减少农药对环境的污染,D正确。
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2.(2026·辽宁鞍山模拟)基因工程自20世纪70年代起迅猛发展,在农牧业、医药卫生和食品工业等方面得到广泛的应用。下列叙述错误的是(　　)
A.将来源于某些病毒、真菌的抗病基因导入植物中,可培育转基因抗病植物
B.目前利用基因工程技术可以生产细胞因子、抗体和疫苗等
C.利用基因工程技术通过乳腺分泌乳汁生产药物叫作乳腺生物反应器
D.将乙烯合成相关基因导入番茄,获得的延熟番茄储存时间大大延长
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解析:将来源于某些病毒、真菌的抗病基因导入植物中,利用植物组织培养技术,可培育转基因抗病植物,A正确;利用基因工程技术可以将相关基因导入微生物,通过培养微生物来生产细胞因子、抗体和疫苗等,B正确;动物乳腺生物反应器是利用转基因技术,使外源基因导入动物基因组中并定位表达于动物乳腺,利用动物乳腺天然、高效合成并分泌蛋白的能力,在动物的乳汁中生产一些具有重要价值产品的转基因动物的总称,C正确;若将乙烯合成相关基因导入番茄,获得的转基因番茄能合成更多的乙烯,使得果实成熟加快,不利于储存,D错误。
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3.(2026·江苏南京模拟)如图是将人的生长激素基因导入细菌B内制备“工程菌”的示意图。已知细菌B不含质粒A,也不含质粒A上的基因。下列说法正确的是(　　)
A.“结合”过程需使用限制酶、Taq DNA聚合酶以及DNA连接酶
B.细菌B接种在含有四环素的培养基上,能生长的就是导入了质粒A的细菌
C.细菌B涂布在含有氨苄青霉素的培养基上,能生长的只有导入了重组质粒的细菌
D.生长激素基因导入了细菌B,说明“工程菌”制备成功
B
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解析:“结合”过程即基因表达载体的构建过程,需使用限制酶、DNA连接酶,A错误;由于人的生长激素基因导入重组质粒时破坏了四环素抗性基因的完整性,导入了重组质粒的细菌没有对四环素的抗性,在含有四环素的培养基上不能生长,能生长的是导入质粒A的细菌,B正确;导入重组质粒的细菌和导入质粒A的细菌,均能在含有氨苄青霉素的培养基上生长,C错误;生长激素基因导入细菌B并完成表达才能说明“工程菌”制备成功,D错误。
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4.(2026·湖北黄冈模拟)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,从山羊的乳液中获得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山羊乳腺中特异表达的基因启动子
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
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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;为保证在供体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中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起,B正确;一般用显微注射法将目的基因导入山羊受精卵中,C正确;为检测人乳铁蛋白基因是否成功翻译出蛋白质,方法是从转基因生物中提取蛋白质,用相应的抗体进行抗原—抗体杂交,若出现相应现象,则表明目的基因已翻译形成蛋白质,D正确。
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5.(2026·安徽黄山模拟)科学家利用蛋白质工程研制赖脯胰岛素,与天然胰岛素相比,赖脯胰岛素经皮下注射后易吸收、起效快。图示为利用大肠杆菌制备工程菌获取赖脯胰岛素的操作过程,以下叙述错误的是(　　)
A.该技术属于第二代基因工程,需对基因进行改造或合成
B.该技术能改造现有的蛋白质,也能制造一种新的蛋白质
C.图中①②过程可同时发生
D.基因表达过程中,物质a若发生变化,物质b一定改变
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解析:该技术是蛋白质工程,是在基因工程的基础上,延伸出来的第二代基因工程,需对基因进行改造或合成,A正确;蛋白质工程是以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础,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,B正确;图中①为转录,②为翻译,大肠杆菌是原核生物,没有核膜,转录和翻译可同时进行,C正确;物质a为mRNA,mRNA序列改变,由于密码子的简并,最终编码的氨基酸序列可能不变,D错误。
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6.(2026·湖南永州模拟)葡萄糖异构酶在工业上应用广泛,科学家将其第138位甘氨酸替换为脯氨酸后,其最适温度提高了10 ℃左右。下列相关叙述正确的是(　　)
A.蛋白质功能由氨基酸的种类和数量决定
B.改造蛋白质结构可通过改造基因结构实现
C.蛋白质工程不可以定向改变蛋白质的结构
D.酶最适温度提高是因为脯氨酸比甘氨酸更耐热
B
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解析:蛋白质的功能是由蛋白质的结构决定的,从根本上来说,是由基因决定的,A错误;改造蛋白质结构可通过改造编码蛋白质的基因结构实现,B正确;蛋白质工程可以获得特定功能的蛋白质,因此可以定向改变蛋白质的结构,C错误;酶最适温度提高是因为酶的空间结构发生改变,D错误。
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7.(2026·广东佛山模拟)已知生物体内有一种蛋白质(P),该蛋白质是一种转运蛋白,由305个氨基酸组成。如果将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸,240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸,改变后的蛋白质P1不但保留P的功能,而且具有了酶的催化活性。下列叙述错误的是(　　)
A.若要改变蛋白质的功能,可以考虑对蛋白质的氨基酸序列或结构进行改造
B.以P基因序列为基础,获得P1基因的途径有改造P基因或合成P1基因
C.所获基因表达时遵循中心法则,内容包括DNA的复制以及遗传信息在不同分子之间的流动
D.蛋白质工程也被称为第二代基因工程,其基本途径与基因工程的途径相同
D
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解析:若要改变蛋白质的功能,可以考虑对蛋白质的氨基酸序列或结构进行改造,A正确;蛋白质工程中获得目的基因的途径包括修饰原有基因和合成新基因,B正确;中心法则包括DNA复制、转录、翻译、逆转录、RNA复制等过程,即中心法则的全部内容包括DNA的复制以及遗传信息在不同分子之间的流动,C正确;蛋白质工程的途径与基因工程的途径相反,D错误。
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8.生殖性克隆和治疗性克隆既有相同点,又有本质的区别。下列相关叙述错误的是(　　)
A.两者都面临伦理问题
B.两者都涉及体细胞核移植技术,都与试管婴儿技术有本质的区别
C.前者为了产生新个体,后者为了治疗疾病
D.生殖性克隆人能丰富人类基因的多样性
D
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解析:生殖性克隆和治疗性克隆都涉及伦理问题,我国政府不允许进行任何生殖性克隆人实验,也同样重视治疗性克隆所涉及的伦理问题,A正确。生殖性克隆和治疗性克隆两种技术都涉及体细胞核移植技术,属于无性繁殖;试管婴儿是体外精卵结合,属于有性生殖,所以它们存在本质上的区别,B正确。生殖性克隆是以产生新个体为目的,而治疗性克隆是为了治疗疾病,C正确。生殖性克隆人属于无性繁殖,不能丰富人类基因的多样性,D错误。
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9.(2026·河南三门峡模拟)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.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
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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,因为叶绿体基因组不会进入花粉,A正确;由于EPSPS基因相同,其在细菌和小麦中转录形成的mRNA相同,这也是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。
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10.(2026·河南洛阳模拟)普通番茄细胞中多聚半乳糖醛酸酶基因(PG基因)控制合成的多聚半乳糖醛酸酶,能使番茄细胞壁破坏而不耐储藏。科学家将抗PG基因导入番茄细胞,使抗PG基因合成的mRNA与PG基因合成的mRNA相结合,从而培育出抗软化的转基因番茄。下列叙述错误的是(　　)
A.PG基因与抗PG基因的区别是基因中的碱基序列不同
B.抗PG基因能阻止PG基因表达的翻译过程,使细胞不能合成PG
C.常用农杆菌转化法将抗PG基因表达载体导入番茄体细胞
D.为了避免转基因植物花粉污染周围植物,可将抗PG基因整合到叶绿体DNA上
D
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解析:真核细胞中的基因是有遗传效应的DNA片段,其碱基的排列顺序决定了遗传信息,故PG基因与抗PG基因的区别是基因中的碱基序列不同,A正确;翻译是以mRNA为模板合成蛋白质的过程,抗PG基因合成的mRNA与PG基因合成的mRNA相结合,阻止了PG基因的翻译过程,使细胞不能合成PG,B正确;将目的基因导入植物细胞的常用方法是农杆菌转化法,C正确;如果将抗PG基因整合到叶绿体DNA上,其转录形成的mRNA无法与PG基因合成的mRNA相结合,则无法培育出抗软化转基因番茄,D错误。
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11.(2026·贵州毕节模拟)目前用于治疗人类疾病的单克隆抗体大多数是鼠源单抗,鼠源抗体的恒定区易被人体免疫系统识别而失去作用,科研人员将鼠源抗体的可变区与人源抗体的恒定区组合,设计出M抗体可降低免疫排斥,用于肿瘤治疗。获得相关基因后,利用PCR技术进行融合得到目的基因,将其与乳腺细胞表达载体PBCI构建形成重组 DNA分子。目的基因、表达载体PBCI的结构如图甲、乙所示。分析并回答下列问题。
注:P1为小鼠乳腺中特异表达的基因启动子,P2为四环素诱导启动子(必须在四环素存在时才能起作用);限制酶MboⅠ、XbaⅠ、ScaⅠ的识别序列均不相同。
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(1)M抗体的设计可以通过蛋白质工程完成,其基本思路是:预期M抗体的功能→设计预期的 M抗体结构→　　　　　　　　　　　→找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列→获得所需要的蛋白质。
解析:抗体的化学本质是蛋白质。借助蛋白质工程设计M抗体的基本思路是:预期M抗体的功能→设计预期的M抗体结构→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→获得所需要的蛋白质。
推测应有的氨基酸序列
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(2)构建重组 DNA分子时,应该选择　　　　(填“P1”或“P2”)启动子构建在目的基因上游,目的是　　　　　　　 　 　　　　　。本实验应选择限制酶　　　　　 　切割目的基因与PBCI载体,以确保将酶切产物正确连接后形成重组DNA分子,以便后续通过荧光检测筛选。
P1
保证目的基因在乳腺细胞中特异性表达
ScaⅠ和XbaⅠ
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解析: P1为小鼠乳腺中特异表达的基因启动子,可以使目的基因在乳腺细胞中特异性表达,因此构建重组DNA分子时,应该选择P1启动子构建在目的基因上游。由于目的基因两端均存在MboⅠ的识别位点,若选择限制酶MboⅠ切割,目的基因可能会自身环化;若选择限制酶MboⅠ和ScaⅠ切割,目的基因不能按照正确的方向转录;为了保证目的基因能够按照正确的方向转录,只能选用ScaⅠ和XbaⅠ这两个限制酶切割目的基因与PBCI载体。
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(3)通常将重组 DNA分子导入小鼠的　　　　　(填细胞名称),在培养液中加入　　　　　后,发出荧光情况为　　　　的是目标细胞。
解析:培育转基因动物,通常是将重组DNA分子导入动物细胞的受精卵中。由于目的基因的插入破坏了蓝色荧光蛋白基因,后续只能根据红色荧光蛋白来筛选,而P2为四环素诱导启动子,必须在四环素存在时才能起作用,因此需要在培养液中加入四环素诱导红色荧光蛋白基因(标记基因)表达,发出红色荧光的即为目标细胞。
受精卵
四环素
红色
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(4)目标细胞还需经过　　　　　等胚胎工程技术获得转基因小鼠,并可通过　　　　 　技术检测转基因小鼠乳汁中的M抗体水平。
解析:将目标细胞(成功导入目的基因的受精卵)培育成转基因小鼠需要用到胚胎移植等胚胎工程技术。通常采用抗原—抗体杂交技术来检测转基因小鼠乳汁中的M抗体水平。
胚胎移植
抗原—抗体杂交(共33张PPT)
第53讲基因工程的应用和蛋白质工程
及生物技术的安全性与伦理问题
内容索引
NEIRONGSUOYIN
考点二
生物技术的安全性与伦理问题
基因工程的应用及蛋白质工程的原理和应用
考点一
基因工程的应用及蛋白质工程的原理和应用
考点一
梳理 必备知识
1.基因工程的应用
(1)基因工程在农牧业方面的应用
抗虫功能的基因
抗病基因
降解或抵抗
蛋白质编
码基因
花青素代谢相关的
外源生长激素
肠乳糖酶基因
乳汁
(2)基因工程在医药卫生领域的应用
基因
改造
乳腺中特
异表达
显微注射
抗原决定基因
免疫排斥
拾遗 挖掘
(选择性必修3 P90“资料卡”拓展)由大肠杆菌工程菌合成的人干扰素不能直接应用,原因是大肠杆菌是原核生物,缺少内质网和高尔基体对干扰素进行加工。
(3)基因工程在食品工业方面的应用
牛凝乳酶的基因
基因工程菌
2.蛋白质工程的原理和应用
(1)蛋白质工程的概念
蛋白质分子
的结构规律
(2)蛋白质工程与基因工程的异同
项目 蛋白质工程 基因工程
过程 从预期的蛋白质功能出发→设计预期的 →推测应有的 →找到并改变相对应的 (基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋白质 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
实质 定向改造或生产人类所需要的蛋白质 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
蛋白质结构
氨基酸序列
脱氧核苷酸序列
项目 蛋白质工程 基因工程
结果 可生产_______________________ 只能生产_________________
__________
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
自然界中不存在的蛋白质
自然界中已存在的
蛋白质
拾遗 挖掘
(选择性必修3 P94“学科交叉”)蛋白质工程经常要借助计算机来建立蛋白质的三维结构模型;要制备蛋白质晶体,然后通过X射线衍射技术,分析晶体的结构;要用到基因的定点突变技术来进行碱基的替换。
(3)蛋白质工程的应用
酶
蛋白质的结构
精练 迁移应用
考向1　基因工程的应用
1.(2026·河南开封模拟)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.通过体细胞克隆可以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.山羊乳腺细胞可以将肽链加工成具有一定空间结构的丁酰胆碱酯酶
C
解析:要得到转基因山羊乳腺生物反应器,需要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,使目的基因只在乳腺细胞中表达,A正确;通过体细胞克隆可以将丁酰胆碱酯酶基因传递给子代,B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,可以将肽链加工成具有一定空间结构的丁酰胆碱酯酶,D正确。
考向2　蛋白质工程的原理和应用
2.(2026·贵州安顺模拟)如图为蛋白质工程操作的基本思路,则下列叙述错误的是(　　)
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代表从预期蛋白质结构推测应有的氨基酸序列,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
D
解析:①代表转录,②代表翻译,④代表从预期蛋白质结构推测应有的氨基酸序列,⑤代表DNA合成,代表中心法则内容的是①②,代表蛋白质工程操作思路的过程是④⑤,A、B、C正确;蛋白质工程的目的是对蛋白质的结构进行分子设计,通过基因合成或改造实现,D错误。
3.(2026·湖北荆州模拟)天然人白细胞介素-2(IL-2)是一种由133个氨基酸残基组成的多肽,该多肽含有3个半胱氨酸,其中一个半胱氨酸(Cys125)残基以游离方式存在,另两个(Cys58和Cys105)缩合成活性所必需的二硫键,人们利用基因定位诱变技术使Cys125转换成丝氨酸或丙氨酸,不仅避免了错误配对,而且产生的新IL-2的生物活性不受影响,其热稳定性也得到了明显的改善。下列相关叙述正确的是(　　)
A.天然的IL-2是由白细胞分泌的具有免疫能力的抗体
B.人工改造合成新IL-2,属于蛋白质工程
C.可通过直接改造IL-2的氨基酸成为新IL-2,从而改善其稳定性
D.利用定位诱变后的基因表达新IL-2的过程不遵循中心法则
B
解析:白细胞介素属于免疫活性物质,不是抗体,A错误;蛋白质工程可以生产自然界中本不存在的蛋白质,据题可知,通过题中过程可以产生新的蛋白质,属于蛋白质工程,B正确;蛋白质工程通过对基因修饰或基因合成间接改造蛋白质的结构,从而改变其稳定性,C错误;基因表达蛋白质的过程遵循中心法则,D错误。
生物技术的安全性与伦理问题
考点二
梳理 必备知识
1.转基因产品的安全性
(1)对转基因产品安全性的争论
经济发展水平
安全性
拾遗 挖掘
(选择性必修3 P102“相关信息”)我国科学家将来自玉米的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。
(2)理性看待转基因技术
①理性看待转基因技术的前提
a.清晰地了解转基因技术的 和 规程。
b.看到人们的观点受到许多复杂的政治、经济和 等因素的影响。
c.要靠 的证据和 的逻辑进行思考和辩论。
②我国对转基因技术的态度
a.研究上要 ,坚持自主创新。
b.推广上要 ,做到确保安全。
c.管理上要 ,坚持依法监管。
原理
操作
文化
确凿
严谨
大胆
慎重
严格
③我国相关部门制定了一系列的政策、法规并成立相关机构
a.维护了消费者对转基因产品的 和 。
b.保证了转基因技术和已经上市的转基因产品的 。
c.为保障农业转基因生物安全提供重要的技术支撑。
知情权
选择权
安全性
2.关注生殖性克隆人
(1)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
类型 生殖性克隆 治疗性克隆
概念 通过克隆技术产生独立生存的新个体 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
目的 _____________________ _________
水平 ________ ________________
联系 都属于无性生殖;产生新细胞、新组织或新个体,遗传信息相同
产生独立生存的新个体
治疗疾病
个体水平
细胞或组织水平
②关于生殖性克隆人的争论
观点 理由
赞同 a.科学研究有自己内在的发展规律,社会应该允许科学家研究;
b.现在人们的伦理道德观念还不能接受这一切,但是人的观念是可以改变的
大多数 人反对 a.生殖性克隆人“ ”;
b.在人为地制造在心理上和社会地位上都不健全的人,严重地违反了 ,是克隆技术的滥用;
c.克隆技术还不成熟,面临着 等问题
有违人类尊严
人类伦理道德
流产、死胎和畸形儿
③我国 、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验。
④我国政府重视 所涉及的伦理问题,主张对治疗性克隆进行有效监控和严格审查。
不赞成
治疗性克隆
(2)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 不需要进行___________ 胚胎移植前需要进行_____________
实践应用 解决 问题 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_________
遗传学诊断
遗传学诊断
不孕不育
白血病、贫血症
早期胚胎发育
胚胎移植
有性生殖
3.禁止生物武器
(1)种类
致病菌类
生化毒剂类
(2)特点
①致病能力强;传染性强;人易感。
②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。
③易得到:制备容易,花费小。
④传染途径多,治疗困难。
⑤受自然条件影响大。
(3)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
精练 迁移应用
考向　生物技术的安全性与伦理问题
1.(2026·山东聊城月考)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、植入前的遗传编辑和胚胎移植等
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一起转入植物中,由于α-淀粉酶基因可以阻断淀粉储藏而使花粉失去活性,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;试管婴儿对植入前的胚胎一般不需要进行遗传学诊断(或遗传编辑),而设计试管婴儿往往是为了避免后代患某种遗传病,需要进行遗传学诊断,D错误。
2.(2026·河南新乡模拟)将生物技术运用于战争或恐怖活动,后果非常可
怕。下列有关生物武器的叙述,错误的是(　　)
A.生物武器包括致病菌类、病毒类和生化毒剂类等
B.人体对利用转基因技术制造的新型致病菌不能产生免疫反应
C.转基因微生物制成的生物武器可能具有目前人类难以预防和治疗的特点
D.经过基因重组的生物武器可能使受害国居民感染而施放者不易感染
B
解析:生物武器包括致病菌类、病毒类和生化毒剂类等,A正确;人体对利用转基因技术制造的新型致病菌可以产生免疫反应,B错误;转基因微生物制成的生物武器可能具有目前人类难以预防和治疗的特点,C正确;经过基因重组的生物武器,是经过定向改造之后产生的,因此可能使受害国居民感染而施放者不易感染,D正确。1.(2026·辽宁朝阳模拟)苏云金杆菌是一种细菌,它能产生使棉铃虫死亡的杀虫蛋白,这种杀虫蛋白对人和牲畜无任何毒害作用。科学家将苏云金杆菌的杀虫蛋白基因转入棉花细胞,获得了能产生杀虫蛋白的抗虫棉,提高了棉花的产量。下列相关叙述错误的是(　　)
A.苏云金杆菌有成形的细胞核
B.抗虫棉的培育使用了转基因技术
C.苏云金杆菌是单细胞生物
D.该方法能减少农药对环境的污染
答案:A
解析:苏云金杆菌是原核生物,没有成形的细胞核,A错误;抗虫棉的培育是将苏云金杆菌的杀虫蛋白基因转入棉花细胞,使用了转基因技术,B正确;苏云金杆菌是单细胞生物,一个细胞就是一个个体,C正确;抗虫棉的培育和种植可以减少农药的使用,减少农药对环境的污染,D正确。
2.(2026·辽宁鞍山模拟)基因工程自20世纪70年代起迅猛发展,在农牧业、医药卫生和食品工业等方面得到广泛的应用。下列叙述错误的是(　　)
A.将来源于某些病毒、真菌的抗病基因导入植物中,可培育转基因抗病植物
B.目前利用基因工程技术可以生产细胞因子、抗体和疫苗等
C.利用基因工程技术通过乳腺分泌乳汁生产药物叫作乳腺生物反应器
D.将乙烯合成相关基因导入番茄,获得的延熟番茄储存时间大大延长
答案:D
解析:将来源于某些病毒、真菌的抗病基因导入植物中,利用植物组织培养技术,可培育转基因抗病植物,A正确;利用基因工程技术可以将相关基因导入微生物,通过培养微生物来生产细胞因子、抗体和疫苗等,B正确;动物乳腺生物反应器是利用转基因技术,使外源基因导入动物基因组中并定位表达于动物乳腺,利用动物乳腺天然、高效合成并分泌蛋白的能力,在动物的乳汁中生产一些具有重要价值产品的转基因动物的总称,C正确;若将乙烯合成相关基因导入番茄,获得的转基因番茄能合成更多的乙烯,使得果实成熟加快,不利于储存,D错误。
3.(2026·江苏南京模拟)如图是将人的生长激素基因导入细菌B内制备“工程菌”的示意图。已知细菌B不含质粒A,也不含质粒A上的基因。下列说法正确的是(　　)
A.“结合”过程需使用限制酶、Taq DNA聚合酶以及DNA连接酶
B.细菌B接种在含有四环素的培养基上,能生长的就是导入了质粒A的细菌
C.细菌B涂布在含有氨苄青霉素的培养基上,能生长的只有导入了重组质粒的细菌
D.生长激素基因导入了细菌B,说明“工程菌”制备成功
答案:B
解析:“结合”过程即基因表达载体的构建过程,需使用限制酶、DNA连接酶,A错误;由于人的生长激素基因导入重组质粒时破坏了四环素抗性基因的完整性,导入了重组质粒的细菌没有对四环素的抗性,在含有四环素的培养基上不能生长,能生长的是导入质粒A的细菌,B正确;导入重组质粒的细菌和导入质粒A的细菌,均能在含有氨苄青霉素的培养基上生长,C错误;生长激素基因导入细菌B并完成表达才能说明“工程菌”制备成功,D错误。
4.(2026·湖北黄冈模拟)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,从山羊的乳液中获得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山羊乳腺中特异表达的基因启动子
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
答案: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;为保证在供体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中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起,B正确;一般用显微注射法将目的基因导入山羊受精卵中,C正确;为检测人乳铁蛋白基因是否成功翻译出蛋白质,方法是从转基因生物中提取蛋白质,用相应的抗体进行抗原—抗体杂交,若出现相应现象,则表明目的基因已翻译形成蛋白质,D正确。
5.(2026·安徽黄山模拟)科学家利用蛋白质工程研制赖脯胰岛素,与天然胰岛素相比,赖脯胰岛素经皮下注射后易吸收、起效快。图示为利用大肠杆菌制备工程菌获取赖脯胰岛素的操作过程,以下叙述错误的是(　　)
A.该技术属于第二代基因工程,需对基因进行改造或合成
B.该技术能改造现有的蛋白质,也能制造一种新的蛋白质
C.图中①②过程可同时发生
D.基因表达过程中,物质a若发生变化,物质b一定改变
答案:D
解析:该技术是蛋白质工程,是在基因工程的基础上,延伸出来的第二代基因工程,需对基因进行改造或合成,A正确;蛋白质工程是以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础,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,B正确;图中①为转录,②为翻译,大肠杆菌是原核生物,没有核膜,转录和翻译可同时进行,C正确;物质a为mRNA,mRNA序列改变,由于密码子的简并,最终编码的氨基酸序列可能不变,D错误。
6.(2026·湖南永州模拟)葡萄糖异构酶在工业上应用广泛,科学家将其第138位甘氨酸替换为脯氨酸后,其最适温度提高了10 ℃左右。下列相关叙述正确的是(　　)
A.蛋白质功能由氨基酸的种类和数量决定
B.改造蛋白质结构可通过改造基因结构实现
C.蛋白质工程不可以定向改变蛋白质的结构
D.酶最适温度提高是因为脯氨酸比甘氨酸更耐热
答案:B
解析:蛋白质的功能是由蛋白质的结构决定的,从根本上来说,是由基因决定的,A错误;改造蛋白质结构可通过改造编码蛋白质的基因结构实现,B正确;蛋白质工程可以获得特定功能的蛋白质,因此可以定向改变蛋白质的结构,C错误;酶最适温度提高是因为酶的空间结构发生改变,D错误。
7.(2026·广东佛山模拟)已知生物体内有一种蛋白质(P),该蛋白质是一种转运蛋白,由305个氨基酸组成。如果将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸,240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸,改变后的蛋白质P1不但保留P的功能,而且具有了酶的催化活性。下列叙述错误的是(　　)
A.若要改变蛋白质的功能,可以考虑对蛋白质的氨基酸序列或结构进行改造
B.以P基因序列为基础,获得P1基因的途径有改造P基因或合成P1基因
C.所获基因表达时遵循中心法则,内容包括DNA的复制以及遗传信息在不同分子之间的流动
D.蛋白质工程也被称为第二代基因工程,其基本途径与基因工程的途径相同
答案:D
解析:若要改变蛋白质的功能,可以考虑对蛋白质的氨基酸序列或结构进行改造,A正确;蛋白质工程中获得目的基因的途径包括修饰原有基因和合成新基因,B正确;中心法则包括DNA复制、转录、翻译、逆转录、RNA复制等过程,即中心法则的全部内容包括DNA的复制以及遗传信息在不同分子之间的流动,C正确;蛋白质工程的途径与基因工程的途径相反,D错误。
8.生殖性克隆和治疗性克隆既有相同点,又有本质的区别。下列相关叙述错误的是(　　)
A.两者都面临伦理问题
B.两者都涉及体细胞核移植技术,都与试管婴儿技术有本质的区别
C.前者为了产生新个体,后者为了治疗疾病
D.生殖性克隆人能丰富人类基因的多样性
答案:D
解析:生殖性克隆和治疗性克隆都涉及伦理问题,我国政府不允许进行任何生殖性克隆人实验,也同样重视治疗性克隆所涉及的伦理问题,A正确。生殖性克隆和治疗性克隆两种技术都涉及体细胞核移植技术,属于无性繁殖;试管婴儿是体外精卵结合,属于有性生殖,所以它们存在本质上的区别,B正确。生殖性克隆是以产生新个体为目的,而治疗性克隆是为了治疗疾病,C正确。生殖性克隆人属于无性繁殖,不能丰富人类基因的多样性,D错误。
9.(2026·河南三门峡模拟)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.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
答案: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,因为叶绿体基因组不会进入花粉,A正确;由于EPSPS基因相同,其在细菌和小麦中转录形成的mRNA相同,这也是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。
10.(2026·河南洛阳模拟)普通番茄细胞中多聚半乳糖醛酸酶基因(PG基因)控制合成的多聚半乳糖醛酸酶,能使番茄细胞壁破坏而不耐储藏。科学家将抗PG基因导入番茄细胞,使抗PG基因合成的mRNA与PG基因合成的mRNA相结合,从而培育出抗软化的转基因番茄。下列叙述错误的是(　　)
A.PG基因与抗PG基因的区别是基因中的碱基序列不同
B.抗PG基因能阻止PG基因表达的翻译过程,使细胞不能合成PG
C.常用农杆菌转化法将抗PG基因表达载体导入番茄体细胞
D.为了避免转基因植物花粉污染周围植物,可将抗PG基因整合到叶绿体DNA上
答案:D
解析:真核细胞中的基因是有遗传效应的DNA片段,其碱基的排列顺序决定了遗传信息,故PG基因与抗PG基因的区别是基因中的碱基序列不同,A正确;翻译是以mRNA为模板合成蛋白质的过程,抗PG基因合成的mRNA与PG基因合成的mRNA相结合,阻止了PG基因的翻译过程,使细胞不能合成PG,B正确;将目的基因导入植物细胞的常用方法是农杆菌转化法,C正确;如果将抗PG基因整合到叶绿体DNA上,其转录形成的mRNA无法与PG基因合成的mRNA相结合,则无法培育出抗软化转基因番茄,D错误。
11.(2026·贵州毕节模拟)目前用于治疗人类疾病的单克隆抗体大多数是鼠源单抗,鼠源抗体的恒定区易被人体免疫系统识别而失去作用,科研人员将鼠源抗体的可变区与人源抗体的恒定区组合,设计出M抗体可降低免疫排斥,用于肿瘤治疗。获得相关基因后,利用PCR技术进行融合得到目的基因,将其与乳腺细胞表达载体PBCI构建形成重组 DNA分子。目的基因、表达载体PBCI的结构如图甲、乙所示。分析并回答下列问题。
注:P1为小鼠乳腺中特异表达的基因启动子,P2为四环素诱导启动子(必须在四环素存在时才能起作用);限制酶MboⅠ、XbaⅠ、ScaⅠ的识别序列均不相同。
(1)M抗体的设计可以通过蛋白质工程完成,其基本思路是:预期M抗体的功能→设计预期的 M抗体结构→　　　　　　　　　　　→找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列→获得所需要的蛋白质。
(2)构建重组 DNA分子时,应该选择　　　　(填“P1”或“P2”)启动子构建在目的基因上游,目的是　　　　　　　　　　　　　。本实验应选择限制酶　　　　　　切割目的基因与PBCI载体,以确保将酶切产物正确连接后形成重组DNA分子,以便后续通过荧光检测筛选。
(3)通常将重组 DNA分子导入小鼠的　　　　　(填细胞名称),在培养液中加入　　　　　后,发出荧光情况为　　　　的是目标细胞。
(4)目标细胞还需经过　　　　　　等胚胎工程技术获得转基因小鼠,并可通过　　　　　技术检测转基因小鼠乳汁中的M抗体水平。
答案:(1)推测应有的氨基酸序列
(2)P1　保证目的基因在乳腺细胞中特异性表达　ScaⅠ和XbaⅠ
(3)受精卵　四环素　红色
(4)胚胎移植　抗原—抗体杂交
解析:(1)抗体的化学本质是蛋白质。借助蛋白质工程设计M抗体的基本思路是:预期M抗体的功能→设计预期的M抗体结构→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→获得所需要的蛋白质。
(2)P1为小鼠乳腺中特异表达的基因启动子,可以使目的基因在乳腺细胞中特异性表达,因此构建重组DNA分子时,应该选择P1启动子构建在目的基因上游。由于目的基因两端均存在MboⅠ的识别位点,若选择限制酶MboⅠ切割,目的基因可能会自身环化;若选择限制酶MboⅠ和ScaⅠ切割,目的基因不能按照正确的方向转录;为了保证目的基因能够按照正确的方向转录,只能选用ScaⅠ和XbaⅠ这两个限制酶切割目的基因与PBCI载体。
(3)培育转基因动物,通常是将重组DNA分子导入动物细胞的受精卵中。由于目的基因的插入破坏了蓝色荧光蛋白基因,后续只能根据红色荧光蛋白来筛选,而P2为四环素诱导启动子,必须在四环素存在时才能起作用,因此需要在培养液中加入四环素诱导红色荧光蛋白基因(标记基因)表达,发出红色荧光的即为目标细胞。
(4)将目标细胞(成功导入目的基因的受精卵)培育成转基因小鼠需要用到胚胎移植等胚胎工程技术。通常采用抗原—抗体杂交技术来检测转基因小鼠乳汁中的M抗体水平。

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