资源简介

　基因工程的应用、蛋白质工程及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业、食品工业及医药卫生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。 4．转基因产品的安全性引发社会的广泛关注。 5．中国禁止生殖性克隆人。 6．世界范围内应全面禁止生物武器。
考情微观 1．基因工程的应用：2024·贵州卷T21；2024·贵州适应性测试T21，2025·贵州卷T18。 2．蛋白质工程的原理和应用：2025·贵州卷T18(1)。
考点1　基因工程的应用
一、填空表述
1．(人教版选择性必修3 P90)乳腺生物反应器是指将____________与乳腺中______________________等调控元件重组在一起，通过________的方法导入哺乳动物的______中，由这个受精卵发育成的转基因动物在进入泌乳期后，可以通过分泌____来生产所需要的药物。
2．(人教版选择性必修3 P91)用转基因动物(猪)作器官移植的供体，方法是在器官供体的基因组中导入________________________，以抑制__________________________________________，再结合克隆技术，培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。
3．人的胰岛素基因导入大肠杆菌后不能正确表达出胰岛素，其原因是_____________________________________________________________________。
二、概念检测
1．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。 (　　)
2．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。 (　　)
3．用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类一般称为基因工程菌。 (　　)
4．由大肠杆菌工程菌获得人的干扰素后可直接应用。 (　　)
5．采用基因工程技术调控植物激素代谢，可实现作物改良。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。 (　　)
(人教版选择性必修3 P90正文及P91相关信息)如图为利用乳腺生物反应器和工程菌两种方法生产某种医用蛋白(一种分泌蛋白)的操作流程图。回答下列问题：
(1)过程①用到的酶是______________________。要使目的基因在绵羊乳腺细胞中特异性表达，需要在过程①所用的载体中插入____________才行。
(2)将基因表达载体转入大肠杆菌细胞前需要用__________________处理大肠杆菌，使其处于______________________________的生理状态，便于目的基因转入。常用__________________法将基因表达载体导入绵羊受精卵中。
(3)检测发现，通过乳腺生物反应器获得的蛋白A比通过工程菌获得的蛋白B的空间结构更复杂，生物活性也更强，造成这种结果的原因可能是
_____________________________________________________________________。
基因工程的应用
1．(链接人教版选择性必修3 P90图文信息)γ-氨基丁酸在医药等领域有重要的应用价值。利用L-谷氨酸脱羧酶(GadB)催化L-谷氨酸脱羧是高效生产γ-氨基丁酸的重要途径之一。研究人员采用如图方法将酿酒酵母S的L-谷氨酸脱羧酶基因(gadB)导入生产菌株E．coliA，构建了以L-谷氨酸钠为底物高效生产γ-氨基丁酸的菌株E．coliB。下列叙述正确的是(　　)
A．上图表明，可以从酿酒酵母S中分离得到目的基因gadB
B．E．coliB发酵生产γ-氨基丁酸时，L-谷氨酸钠的作用是供能
C．E．coliA和E．coliB都能高效降解γ-氨基丁酸
D．可以用其他酶替代NcoⅠ和KpnⅠ构建重组质粒
2．(2025·贵州贵阳月考)侏儒症中以生长激素缺乏性矮小症最为常见，目前该病以生长激素等药物治疗为主。科学家利用大肠杆菌生产人的生长激素，用于儿童侏儒症的治疗。图1是通过基因工程进行生产的部分过程，图2标注了基因A的转录方向及PCR时可能用到的四种引物。回答下列问题：
(1)图1中人体的某种细胞指的是________细胞，②过程需要的酶为____________________，经此过程形成的基因A中不包含人体生长激素基因结构中的________________等部分。
(2)过程③表示利用PCR大量扩增，图2为扩增基因A时所提供的四种引物，PCR过程选取的引物为____________。PCR过程一般需要经历30次循环，若循环3次，需要的引物数量是________个。
(3)图1中的④步骤是______________________________，为了使基因A在质粒中正确连接，需要在基因A的两端分别添加限制酶的酶切位点，需在图2的左、右两侧分别添加__________________(填限制酶名称)的识别序列。
(4)步骤④在导入前，一般先用钙离子处理大肠杆菌，使之处于
_____________________________________________________________________。
(5)若要利用山羊膀胱生物反应器生产人的生长激素，应该把基因A与__________________________________________________________等调控元件重组在一起。
考点2　蛋白质工程
一、填空表述
1．(人教版选择性必修3 P93)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______________，来改造现有蛋白质，或制造______________，以满足人类生产和生活的需求。
2．(人教版选择性必修3 P93)基因工程原则上只能生产______________________。
3．(人教版选择性必修3 P94)对蛋白质的结构进行设计改造，最终还必须通过______________来完成。
4．(人教版选择性必修3 P94)蛋白质工程的基本思路：从预期的蛋白质功能出发→____________________→推测应有的氨基酸序列→找到并改变相对应的______________(基因)或____________→获得所需要的蛋白质。
5．研究人员通过解析Bt抗虫蛋白晶体的结构发现，第5号螺旋处的第168位氨基酸是孔道结构稳定性的关键，将该位点氨基酸替换为疏水性更强的精氨酸后，就有可能提高孔道结构的稳定性。根据这一研究结果，请写出后续利用蛋白质工程培育出抗虫能力更强的转基因棉花的基本思路。
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
__________________________________________________________。
二、概念检测
1．蛋白质工程需要改变蛋白质分子的所有氨基酸序列。 (　　)
2．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．蛋白质工程是一项难度很大的工程，主要是因为人们对蛋白质复杂的高级结构没有完全认识。 (　　)
4．蛋白质工程可以改造酶，提高酶的热稳定性。 (　　)
5．为解决天然荧光素酶不能高效催化人工合成的荧光素DTZ发光的问题，研究人员采用蛋白质工程对其进行了改造。根据荧光素酶与DTZ的结合位点推测合适的酶空间结构。 (　　)
(人教版选择性必修3 P94图3-17及正文)水蛭是我国传统中药材，主要药理成分水蛭素(由65个氨基酸组成的单链多肽)为水蛭蛋白中的重要成分，具有良好的抗凝血作用。研究人员拟通过蛋白质工程改造水蛭素，提高其抗凝血活性。请回答下列问题：
(1)蛋白质工程基本思路如下图所示，物质a是________，物质b是________。要对水蛭素的结构进行设计改造，最终必须通过_________________来完成。
(2)若通过发酵工程利用大肠杆菌生产水蛭素，则一般先用Ca2+处理大肠杆菌细胞，目的是__________________________________________________；
若通过乳腺生物反应器生产水蛭素，请写出简要操作步骤：_________________
_____________________________________________________________________。
(3)利用________________(填“大肠杆菌”或“乳腺生物反应器”)生产的水蛭素活性更高，原因是_____________________________________________________。
蛋白质工程的原理及其应用
1．(链接人教版选择性必修3 P95正文)干扰素是动物细胞受到病毒侵染后产生的一种糖蛋白，可用于对抗病毒的感染，但在体外难以保存。若将干扰素分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，可在－70 ℃的条件下保存半年。下图是利用蛋白质工程设计生产干扰素的流程图，以下叙述正确的是(　　)
A．改造干扰素应首先从设计干扰素基因中的脱氧核苷酸序列出发
B．采用基因的定点突变技术或化学诱变技术均可以定向改造天然干扰素的基因序列
C．将新的干扰素基因插入启动子和终止密码子之间是其成功表达的条件之一
D．导入的新干扰素基因在大肠杆菌体内直接指导合成的蛋白质不是预期的新干扰素
2．(链接人教版选择性必修3 P96拓展应用)T4溶菌酶耐热性差，将该酶的第3位氨基酸进行如图所示改造，可大大提高其耐热性。下列叙述错误的是(　　)
A．T4溶菌酶耐热性改造设计思路与天然蛋白质的合成方向相反
B．根据设计的T4溶菌酶的氨基酸序列可推测出多种脱氧核苷酸序列
C．利用基因定点诱变技术对相关基因进行改造，至少需替换两个碱基对
D．T4溶菌酶耐热性提高的直接原因是其氨基酸的种类和数量发生改变
考点3　生物技术的安全性与伦理问题
一、填空表述
1．(人教版选择性必修3 P102)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______________________，因而可以防止转基因花粉的传播。
2．(人教版选择性必修3 P106)生殖性克隆是指_____________________。
3．(人教版选择性必修3 P106)治疗性克隆是指利用克隆技术产生____的细胞、组织和器官，用它们来__________受损的细胞、组织和器官，从而达到治疗疾病的目的。
4．(人教版选择性必修3 P107)我国政府一再重申四不原则：不赞成、不允许、不支持、______任何生殖性克隆人实验。
5．生物武器包括致病菌类、__________________等。与常规武器相比，生物武器__________、__________。彻底销毁生物武器是全世界爱好和平的人民的共同期望。1998年6月，中美两国元首在关于《禁止生物武器公约》议定书的联合声明中，重申了在任何情况下______、______、______生物武器，并反对生物武器及其技术和设备的扩散。
6．对于植物来说，导入外源基因容易引起基因污染，科学家为此将外源基因导入叶绿体或线粒体内，原因是_____________________________________。
7．与“试管婴儿”相比，“设计试管婴儿”在技术手段上的区别是__________________________。
二、概念检测
1．种植的转基因植物中以大豆和玉米最多，其次是转基因棉花和油菜。 (　　)
2．转基因技术已被应用于减少啤酒酵母双乙酰的生成。 (　　)
3．生殖性克隆人破坏了人类基因多样性的天然属性，不利于人类的生存和进化。 (　　)
4．治疗性克隆也会面临伦理问题。 (　　)
5．天花病毒、波特淋菌、霍乱弧菌和炭疽杆菌都可以用来制造生物武器。 (　　)
(人教版选择性必修3 P103正文)害虫损伤番茄的叶片后，组成叶片细胞的细胞壁能释放出一种类激素物质，这种物质可以扩散到番茄的其他部位，诱导细胞内蛋白酶抑制剂基因表达，合成蛋白酶抑制剂，导致害虫不能消化食物而死亡。科学家利用转基因技术把番茄的蛋白酶抑制剂基因转移到玉米中，使玉米获得了与番茄相似的抗虫性状，有效抵御了玉米螟对玉米的危害。回答下列问题：
(1)有人认为在种植了这种转基因玉米的农田中的杂草不会出现抗玉米螟性状，分析可能的原因是________________________________，玉米的花粉不能传递给杂草。
(2)种植该转基因玉米的农田还需要进行防虫管理，原因是___________________。
(3)有人对食用该转基因玉米的安全性表示担忧，你认为这种担忧的理由是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(4)针对转基因技术，我国的一贯方针是___________________________________。
生物技术的安全问题
1．(2025·浙江杭州模拟)基因工程技术在迅猛发展，为人类的生产生活带来很多便利，但同时也带来了一些安全性问题，下列说法正确的是(　　)
A．乳腺生物反应器是将药用蛋白基因与药用蛋白启动子重组后导入动物的受精卵中
B．将外源生长素基因导入鲤鱼中可提高鲤鱼的生长速度
C．通过基因组编辑技术可以设计完美试管婴儿
D．研究转基因农作物时，可采取多种方法防止转基因花粉的传播，避免基因污染
生物技术的伦理问题
2．(链接人教版选择性必修3 P106正文及P107思考·讨论)治疗性克隆对解决供体器官缺乏和器官移植后免疫排斥反应具有重要意义，流程如下图所示，下列叙述正确的是(　　)
A．对图中卵母细胞“去核”其实去的是纺锤体—染色体复合物
B．通过②技术获得胚胎，从胚胎中分离出胚胎干细胞修复或替代受损的细胞、组织和器官，不涉及伦理问题
C．胚胎干细胞一般来自囊胚中的滋养层细胞
D．若将图中获得的组织器官移植给个体A，则不会发生免疫排斥反应
第53讲　基因工程的应用、蛋白质工程及
生物技术的安全性与伦理问题
考点1
落实·必备知识
一、1．药用蛋白基因　特异表达的基因的启动子　显微注射　受精卵　乳汁　2．调控基因表达的DNA序列　抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因　3．真核细胞的基因结构不同于原核细胞，其转录出的mRNA需加工后才能作为翻译的模板，细菌中不存在此机制
二、1．×　2．×　3．√　4．×　5．√
达成·关键能力
略
评价·迁移应用
1．D　
2．(1)垂体　逆转录酶/反转录酶　启动子、终止子　(2)引物2和引物3　14　(3)基因表达载体的构建　AluⅠ、HindⅡ
(4)一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态　(5)山羊膀胱上皮细胞中特异性表达的基因的启动子
考点2
落实·必备知识
一、1．改造或合成基因　一种新的蛋白质　2．自然界中已存在的蛋白质　3．改造或合成基因　4．设计预期的蛋白质结构　脱氧核苷酸序列　合成新的基因　5．把Bt抗虫蛋白第5号螺旋处的第168位氨基酸替换成精氨酸，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，再把该基因与载体构建成基因表达载体，导入受体细胞并培育筛选出抗虫能力更强的棉花品种
二、1．×　2．×　3．√　4．√　5．√
达成·关键能力
略
评价·迁移应用
1．D　2．D　
考点3
落实·必备知识
一、1．淀粉储藏使花粉失去活性　2．通过克隆技术产生独立生存的新个体　3．特定　修复或替代　4．不接受　5．病毒类和生化毒剂类　致病能力强　攻击范围广　不发展　不生产　不储存　6．在叶绿体或线粒体内的目的基因不会通过花粉传递，故可在一定程度上避免基因污染　7．胚胎移植前需进行遗传学诊断
二、1．√　2．√　3．√　4．√　5．√
达成·关键能力
略
评价·迁移应用
1．D　2．A　
7 / 8(共81张PPT)
第53讲　基因工程的应用、蛋白质工程及生物技术的安全性与伦理问题
选择性必修3　生物技术与工程
第九单元　生物技术与工程
课标要求 1．举例说明基因工程在农牧业、食品工业及医药卫生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。
4．转基因产品的安全性引发社会的广泛关注。
5．中国禁止生殖性克隆人。
6．世界范围内应全面禁止生物武器。
考情微观 1．基因工程的应用：2024·贵州卷T21；2024·贵州适应性测试T21，2025·贵州卷T18。
2．蛋白质工程的原理和应用：2025·贵州卷T18(1)。
考点1　基因工程的应用
一、填空表述
1．(人教版选择性必修3 P90)乳腺生物反应器是指将____________与乳腺中______________________等调控元件重组在一起，通过________的方法导入哺乳动物的______中，由这个受精卵发育成的转基因动物在进入泌乳期后，可以通过分泌____来生产所需要的药物。
药用蛋白基因
特异表达的基因的启动子
显微注射
受精卵
乳汁
2．(人教版选择性必修3 P91)用转基因动物(猪)作器官移植的供体，方法是在器官供体的基因组中导入________________________，以抑制__________________________________________，再结合克隆技术，培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。
3．人的胰岛素基因导入大肠杆菌后不能正确表达出胰岛素，其原因是____________________________________________________________________________________________________。
调控基因表达的DNA序列
抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因
真核细胞的基因结构不同于原核细胞，其转录出的mRNA需加工后才能作为翻译的模板，细菌中不存在此机制
二、概念检测
1．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。
2．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特异表达。
×
×
3．用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类一般称为基因工程菌。 (　　)
4．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，人的干扰素被获取后要经过进一步的加工和修饰才具有生物活性。
5．采用基因工程技术调控植物激素代谢，可实现作物改良。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。 (　　)
√
×
√
(人教版选择性必修3 P90正文及P91相关信息)如图为利用乳腺生物反应器和工程菌两种方法生产某种医用蛋白(一种分泌蛋白)的操作流程图。回答下列问题：
(1)过程①用到的酶是______________________。要使目的基因在绵羊乳腺细胞中特异性表达，需要在过程①所用的载体中插入____________才行。
(2)将基因表达载体转入大肠杆菌细胞前需要用__________________处理大肠杆菌，使其处于______________________________的生理状态，便于目的基因转入。常用__________________法将基因表达载体导入绵羊受精卵中。
(3)检测发现，通过乳腺生物反应器获得的蛋白A比通过工程菌获得的蛋白B的空间结构更复杂，生物活性也更强，造成这种结果的原因可能是___________________________________________________。
提示：(1)限制酶和DNA连接酶　乳腺蛋白基因的启动子
(2)Ca2+　能吸收周围环境中DNA分子　显微注射
(3)该医用蛋白为分泌蛋白，在绵羊乳腺细胞内蛋白A经过了内质网和高尔基体的加工修饰，空间结构复杂，生物活性高；大肠杆菌无内质网和高尔基体，蛋白B没有经过加工修饰，空间结构较简单，生物活性低
考向　基因工程的应用
1．(链接人教版选择性必修3 P90图文信息)γ-氨基丁酸在医药等领域有重要的应用价值。利用L-谷氨酸脱羧酶(GadB)催化L-谷氨酸脱羧是高效生产γ-氨基丁酸的重要途径之一。研究人员采用如图方法将酿酒酵母S的L-谷氨酸脱羧酶基因(gadB)导入生产菌株E．coliA，构建了以L-谷氨酸钠为底物高效生产γ-氨基丁酸的菌株E．coliB。下列叙述正确的是(　　)
A．上图表明，可以从酿酒酵母S中分离得到目的基因gadB
B．E．coliB发酵生产γ-氨基丁酸时，L-谷氨酸钠的作用是供能
C．E．coliA和E．coliB都能高效降解γ-氨基丁酸
D．可以用其他酶替代NcoⅠ和KpnⅠ构建重组质粒
√
D　[PCR是在体外对DNA大量扩增的技术，而不是从酿酒酵母S中分离得到目的基因gadB，A错误。用L-谷氨酸脱羧酶(GadB)催化L-谷氨酸脱羧是高效生产γ-氨基丁酸的重要途径之一，E．coliB中能表达L-谷氨酸脱羧酶(GadB)，因此可用E．coliB发酵生产γ-氨基丁酸，该过程中L-谷氨酸钠的作用不是供能，是底物，B错误；E．coliA中没有L-谷氨酸脱羧酶(GadB)，因而不能降解L-谷氨酸，而E．coliB中含有该酶的基因，因而能高效降解L-谷氨酸，高效生产γ-氨基丁酸，C错误；图中质粒含多克隆位点，表明质粒上含有多种限制酶的识别序列，除了NcoⅠ和KpnⅠ外还有其他的限制酶可选，此外，PCR产物也未必非要用这两种酶，而是可以用同尾酶替代，D正确。]
2．(2025·贵州贵阳月考)侏儒症中以生长激素缺乏性矮小症最为常见，目前该病以生长激素等药物治疗为主。科学家利用大肠杆菌生产人的生长激素，用于儿童侏儒症的治疗。图1是通过基因工程进行生产的部分过程，图2标注了基因A的转录方向及PCR时可能用到的四种引物。回答下列问题：
(1)图1中人体的某种细胞指的是________细胞，②过程需要的酶为____________________，经此过程形成的基因A中不包含人体生长激素基因结构中的________________等部分。
(2)过程③表示利用PCR大量扩增，图2为扩增基因A时所提供的四种引物，PCR过程选取的引物为________________。PCR过程一般需要经历30次循环，若循环3次，需要的引物数量是________个。
垂体
逆转录酶/反转录酶
启动子、终止子
引物2和引物3
14
(3)图1中的④步骤是____________________，为了使基因A在质粒中正确连接，需要在基因A的两端分别添加限制酶的酶切位点，需在图2的左、右两侧分别添加__________________(填限制酶名称)的识别序列。
(4)步骤④在导入前，一般先用钙离子处理大肠杆菌，使之处于___________________________________________________________。
基因表达载体的构建
AluⅠ、HindⅡ
一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态
(5)若要利用山羊膀胱生物反应器生产人的生长激素，应该把基因A与______________________________________________等调控元件重组在一起。
山羊膀胱上皮细胞中特异性表达的基因的启动子
[解析]　(1)生长激素基因在垂体细胞中选择性表达，因此相应的mRNA应从人的垂体细胞中获取；经逆转录过程合成基因A，该过程需要的酶是逆转录酶；由于mRNA经过加工，因此②过程形成的基因A中不包含人体生长激素基因结构中的启动子、终止子(内含子)等部分。(2)DNA 分子中，游离的磷酸端是5′端，游离的羟基端是3′端，由于引物的延伸方向为5′→3′， 因此PCR过程选取的引物为2和3；PCR过程若循环3次，得到8个DNA分子，其中有2个DNA分子各只需要一种引物，另外6个DNA分子各需要2种引物，故需要引物是
2＋12＝14 个。(3)图1中的④步骤是基因表达载体的构建，该过程是基因工程的核心步骤；据题图分析，质粒上有3种酶的酶切位点，但不能选EcoRⅠ酶切割质粒，会破坏复制原点，同时为了防止目的基因的反向连接，所以应该在目的基因上游添加AluⅠ酶识别序列，下游添加HindⅡ酶识别序列。(4)步骤④在导入前，一般先用钙离子处理大肠杆菌，使之处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，即处于感受态。(5)启动子是RNA聚合酶识别与结合的位点，可驱动基因的转录，若要利用山羊膀胱生物反应器生产人的生长激素，应该把A基因与山羊膀胱上皮细胞中特异性表达的基因的启动子等调控元件重组在一起。
一、填空表述
1．(人教版选择性必修3 P93)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______________，来改造现有蛋白质，或制造______________，以满足人类生产和生活的需求。
考点2　蛋白质工程
改造或合成基因
一种新的蛋白质
2．(人教版选择性必修3 P93)基因工程原则上只能生产______________________。
3．(人教版选择性必修3 P94)对蛋白质的结构进行设计改造，最终还必须通过______________来完成。
4．(人教版选择性必修3 P94)蛋白质工程的基本思路：从预期的蛋白质功能出发→____________________→推测应有的氨基酸序列→找到并改变相对应的______________(基因)或____________→获得所需要的蛋白质。
自然界中已存
在的蛋白质
改造或合成基因
设计预期的蛋白质结构
脱氧核苷酸序列
合成新的基因
5．研究人员通过解析Bt抗虫蛋白晶体的结构发现，第5号螺旋处的第168位氨基酸是孔道结构稳定性的关键，将该位点氨基酸替换为疏水性更强的精氨酸后，就有可能提高孔道结构的稳定性。根据这一研究结果，请写出后续利用蛋白质工程培育出抗虫能力更强的转基因棉花的基本思路。______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
把Bt抗虫蛋白第5号螺旋处的第168位氨基酸替换成精氨酸，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，再把该基因与载体构建成基因表达载体，导入受体细胞并培育筛选出抗虫能力更强的棉花品种
二、概念检测
1．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。
2．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．蛋白质工程是一项难度很大的工程，主要是因为人们对蛋白质复杂的高级结构没有完全认识。 (　　)
4．蛋白质工程可以改造酶，提高酶的热稳定性。 (　　)
5．为解决天然荧光素酶不能高效催化人工合成的荧光素DTZ发光的问题，研究人员采用蛋白质工程对其进行了改造。根据荧光素酶与DTZ的结合位点推测合适的酶空间结构。 (　　)
√
√
√
(人教版选择性必修3 P94图3-17及正文)水蛭是我国传统中药材，主要药理成分水蛭素(由65个氨基酸组成的单链多肽)为水蛭蛋白中的重要成分，具有良好的抗凝血作用。研究人员拟通过蛋白质工程改造水蛭素，提高其抗凝血活性。请回答下列问题：
(1)蛋白质工程基本思路如下图所示，物质a是________，物质b是________。要对水蛭素的结构进行设计改造，最终必须通过_________________来完成。
(2)若通过发酵工程利用大肠杆菌生产水蛭素，则一般先用Ca2+处理大肠杆菌细胞，目的是_______________________________________；
若通过乳腺生物反应器生产水蛭素，请写出简要操作步骤：_________________________________________________________________。
(3)利用________________(填“大肠杆菌”或“乳腺生物反应器”)生产的水蛭素活性更高，原因是_____________________________________________________。
提示：(1)多肽链　mRNA　改造(改造或合成)水蛭素基因
(2)使大肠杆菌细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态　将改造后的水蛭素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，通过显微注射导入哺乳动物的受精卵中，并通过胚胎移植等技术培养成个体
(3)乳腺生物反应器　与大肠杆菌细胞相比，动物细胞中含有多种细胞器(或生物膜系统)，可以对蛋白质进行加工修饰
考向　蛋白质工程的原理及其应用
1．(链接人教版选择性必修3 P95正文)干扰素是动物细胞受到病毒侵染后产生的一种糖蛋白，可用于对抗病毒的感染，但在体外难以保存。若将干扰素分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，可在－70 ℃的条件下保存半年。下图是利用蛋白质工程设计生产干扰素的流程图，以下叙述正确的是(　　)
A．改造干扰素应首先从设计干扰素基因中的脱氧核苷酸序列出发
B．采用基因的定点突变技术或化学诱变技术均可以定向改造天然干扰素的基因序列
C．将新的干扰素基因插入启动子和终止密码子之间是其成功表达的条件之一
D．导入的新干扰素基因在大肠杆菌体内直接指导合成的蛋白质不是预期的新干扰素
√
D　[改造干扰素应首先从预期的干扰素功能出发，A错误；基因突变具有不定向性，所以化学诱变不能定向改造天然干扰素的基因序列，B错误；启动子是RNA聚合酶识别和结合的位点，可以驱动转录，而终止子提供转录终止的信号，因此将新的干扰素基因插入启动子和终止子之间是其成功表达的条件之一，C错误；动物体内有高尔基体和内质网对蛋白质进行加工，但是大肠杆菌属于原核生物，没有内质网和高尔基体，不能对蛋白质进行加工，能产生没有活性的干扰素，导入的新干扰素基因在大肠杆菌体内直接指导合成的蛋白质不是预期的新干扰素，还需要进行加工，D正确。]
2．(链接人教版选择性必修3 P96拓展应用)T4溶菌酶耐热性差，将该酶的第3位氨基酸进行如图所示改造，可大大提高其耐热性。下列叙述错误的是(　　)
A．T4溶菌酶耐热性改造设计思路与天然蛋白质的合成方向相反
B．根据设计的T4溶菌酶的氨基酸序列可推测出多种脱氧核苷酸序列
C．利用基因定点诱变技术对相关基因进行改造，至少需替换两个碱基对
D．T4溶菌酶耐热性提高的直接原因是其氨基酸的种类和数量发生改变
√
D　[天然蛋白质的合成方向是DNA→mRNA→蛋白质，而T4溶菌酶耐热性改造设计思路是根据需要改变的蛋白质氨基酸序列确定mRNA上的碱基序列，再得出对应基因的碱基序列，说明T4溶菌酶耐热性改造设计思路与天然蛋白质的合成方向相反，A正确；据题图所示，半胱氨酸有两种密码子，不同的密码子对应不同的脱氧核苷酸序列，因此根据设计的T4溶菌酶的氨基酸序列可推测出多种脱氧核苷酸序列，B正确；根据异亮氨酸和半胱氨酸对应的密码子序列可知，两种氨基酸的密码子至少有两个碱基不同，那么利用基因定点诱变技术对相关基因进行改造，至少需替换两个碱基对，C正确；T4溶菌酶耐热性改造没有改变氨基酸的数量，仅是异亮氨酸替换为半胱氨酸，D错误。]
一、填空表述
1．(人教版选择性必修3 P102)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______________________，因而可以防止转基因花粉的传播。
2．(人教版选择性必修3 P106)生殖性克隆是指______________________________________。
考点3　生物技术的安全性与伦理问题
淀粉储藏使花粉失去活性
通过克隆技术产生
独立生存的新个体
3．(人教版选择性必修3 P106)治疗性克隆是指利用克隆技术产生____的细胞、组织和器官，用它们来__________受损的细胞、组织和器官，从而达到治疗疾病的目的。
4．(人教版选择性必修3 P107)我国政府一再重申四不原则：不赞成、不允许、不支持、______任何生殖性克隆人实验。
特定
修复或替代
不接受
5．生物武器包括致病菌类、__________________等。与常规武器相比，生物武器__________、__________。彻底销毁生物武器是全世界爱好和平的人民的共同期望。1998年6月，中美两国元首在关于《禁止生物武器公约》议定书的联合声明中，重申了在任何情况下______、______、______生物武器，并反对生物武器及其技术和设备的扩散。
病毒类和生化毒剂类
致病能力强
攻击范围广
不发展
不生产
不储存
6．对于植物来说，导入外源基因容易引起基因污染，科学家为此将外源基因导入叶绿体或线粒体内，原因是______________________________________________________________________________。
7．与“试管婴儿”相比，“设计试管婴儿”在技术手段上的区别是__________________________。
在叶绿体或线粒体内的目的基因不会通过花粉传递，故可在一定程度上避免基因污染
胚胎移植前需进行遗传学诊断
二、概念检测
1．种植的转基因植物中以大豆和玉米最多，其次是转基因棉花和油菜。 (　　)
2．转基因技术已被应用于减少啤酒酵母双乙酰的生成。 (　　)
3．生殖性克隆人破坏了人类基因多样性的天然属性，不利于人类的生存和进化。 (　　)
4．治疗性克隆也会面临伦理问题。 (　　)
5．天花病毒、波特淋菌、霍乱弧菌和炭疽杆菌都可以用来制造生物武器。 (　　)
√
√
√
√
√
(人教版选择性必修3 P103正文)害虫损伤番茄的叶片后，组成叶片细胞的细胞壁能释放出一种类激素物质，这种物质可以扩散到番茄的其他部位，诱导细胞内蛋白酶抑制剂基因表达，合成蛋白酶抑制剂，导致害虫不能消化食物而死亡。科学家利用转基因技术把番茄的蛋白酶抑制剂基因转移到玉米中，使玉米获得了与番茄相似的抗虫性状，有效抵御了玉米螟对玉米的危害。回答下列问题：
(1)有人认为在种植了这种转基因玉米的农田中的杂草不会出现抗玉米螟性状，分析可能的原因是________________________________，玉米的花粉不能传递给杂草。
(2)种植该转基因玉米的农田还需要进行防虫管理，原因是___________________。
(3)有人对食用该转基因玉米的安全性表示担忧，你认为这种担忧的理由是________________________________________________________________________________________________________________。
(4)针对转基因技术，我国的一贯方针是________________________。
提示：(1)不同物种之间存在生殖隔离
(2)转基因玉米能够抵抗玉米螟，但不一定能抵抗其他玉米害虫
(3)该种转基因玉米的籽粒可能含有蛋白酶抑制剂，人食用后可能抑制人体蛋白酶的活性，影响人体健康
(4)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
考向1　生物技术的安全问题
1．(2025·浙江杭州模拟)基因工程技术在迅猛发展，为人类的生产生活带来很多便利，但同时也带来了一些安全性问题，下列说法正确的是(　　)
A．乳腺生物反应器是将药用蛋白基因与药用蛋白启动子重组后导入动物的受精卵中
B．将外源生长素基因导入鲤鱼中可提高鲤鱼的生长速度
C．通过基因组编辑技术可以设计完美试管婴儿
D．研究转基因农作物时，可采取多种方法防止转基因花粉的传播，避免基因污染
√
D　[乳腺生物反应器是将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，通过显微注射等方法导入哺乳动物的受精卵中，A错误；生长素是植物激素，对动物不起作用。将外源生长激素基因导入鲤鱼中，可提高鲤鱼的生长速度，B错误；目前的技术水平还无法通过基因组编辑技术设计出完美的试管婴儿，且“设计试管婴儿”存在伦理争议等诸多问题，C错误；子代受精卵中的细胞质几乎全部来自母方，转入叶绿体中的基因不会随花粉传递给子代，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，D正确。]
考向2　生物技术的伦理问题
2．(链接人教版选择性必修3 P106正文及P107思考·讨论)治疗性克隆对解决供体器官缺乏和器官移植后免疫排斥反应具有重要意义，流程如下图所示，下列叙述正确的是(　　)
A．对图中卵母细胞“去核”其实去的是纺锤体—染色体复合物
B．通过②技术获得胚胎，从胚胎中分离出胚胎干细胞修复或替代受损的细胞、组织和器官，不涉及伦理问题
C．胚胎干细胞一般来自囊胚中的滋养层细胞
D．若将图中获得的组织器官移植给个体A，则不会发生免疫排斥反应
√
A　[对图中卵母细胞“去核”其实去的是纺锤体—染色体复合物，A正确。利用细胞核移植技术获得重构胚，通过早期胚胎培养技术获得胚胎，从胚胎中分离出胚胎干细胞修复或替代受损的细胞、组织和器官，涉及伦理问题，B错误。胚胎干细胞来自囊胚中的内细胞团，C错误。图中获得的组织器官，其遗传物质与个体B基本相同，若将图中获得的组织器官移植给个体A，会发生免疫排斥反应，D错误。]
课后分层作业(五十三) 　基因工程的应用、蛋白质工程及生物技术的安全性与伦理问题
1．(2025·贵州部分学校联考)研究人员制备了乳腺生物反应器，用其获得具有特殊功能的蛋白质M，基本过程如图所示，①～③表示操作过程，下列说法正确的是(　　)
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
A．具有启动子、复制原点和限制酶切割位点的质粒即可作为运载体
B．①过程常用显微注射法，②过程形成早期胚胎时不经过细胞的分化
C．③过程一般选择发育良好的囊胚，须对代孕母牛进行同期发情处理
D．该过程须选择雌性胚胎，胚胎移植前须取内细胞团，检测其性别
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
C　[质粒作为运载体除了需要具备启动子、复制原点、限制酶切割位点，还需有标记基因、终止子等，A错误；①过程导入动物细胞常用显微注射法，②过程形成早期胚胎时需经过细胞的分化，B错误；步骤③表示胚胎移植，可选择发育良好的囊胚，且代孕母体需进行同期发情处理，这样可以为移入的胚胎提供相同的生理环境，C正确；该过程须选择雌性胚胎， 胚胎移植前须取滋养层细胞，检测其性别，以减少对胚胎的影响，D错误。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
2．(2025·贵州贵阳二模)为提高盐胁迫条件下杨树对镉(Cd)污染土壤的修复能力，研究者将酵母菌Cd转运蛋白(YCF1)的基因导入杨树细胞，获得转基因杨树，使YCF1位于杨树细胞的液泡膜上。下列叙述正确的是(　　)
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
A．YCF1基因要直接导入成熟区根细胞中，才能确保YCF1位于液泡膜上
B．YCF1的合成需要根细胞中RNA聚合酶参与，该过程与细胞核无关
C．转运Cd离子时YCF1自身构象改变，转运前后构象的改变是不可逆的
D．Cd离子进入液泡升高了细胞液渗透压，使杨树适宜在高盐环境下生存
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
D　[成熟的根部细胞不再分裂，全能性低，通常需要将目的基因转入愈伤组织细胞中，A错误；YCF1的合成需要经过转录、翻译过程，转录过程需要RNA聚合酶，因此，YCF1的合成需要根细胞中RNA聚合酶参与，该过程主要发生在细胞核中，B错误；转运Cd离子时YCF1自身构象改变，转运前后构象的改变是可逆的，C错误；Cd离子进入液泡升高了细胞液渗透压，使细胞吸水力增强，因而可使杨树适宜在高盐环境下生存，D正确。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
3．(2025·贵州贵阳模拟)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。下列相关叙述错误的是(　　)
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
A．步骤①需要用到限制性内切核酸酶和DNA连接酶
B．步骤②所用到的方法是将目的基因导入膀胱细胞
C．步骤③中受精卵早期分裂时，胚胎中细胞数目不断增加，但胚胎的总体积并不增加
D．步骤④在胚胎移植之前需要将代孕母体用孕激素处理
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
B　[步骤①是基因表达载体的构建，在构建重组表达载体时，通常需要用限制酶切割目的基因和载体，并用 DNA 连接酶将二者连接，A正确；图中②代表将外源基因注入受精卵，B错误；步骤③为早期胚胎培养，受精卵早期分裂时，胚胎中细胞数目不断增加，但胚胎的总体积并不增加，C正确；步骤④在胚胎移植之前需要将代孕母体用孕激素处理，使代孕母体与供体母牛处于相同的生理状态，D正确。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
4．(2025·辽宁部分学校月考)常规胰岛素注射后易在皮下堆积，需经过较长时间才能进入血液，且进入血液后又易被分解，因此常规胰岛素对糖尿病的治疗效果往往会受限。新型速效胰岛素的生产过程如图所示，下列叙述错误的是(　　)
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
A．该过程属于蛋白质工程，其核心是通过基因改造改变胰岛素的结构和功能
B．常规胰岛素的合成过程与速效胰岛素的生产过程不完全相同
C．该技术从预期蛋白质的功能出发，设计出相应基因的碱基序列
D．若利用酵母菌生产速效胰岛素，则其过程与图示过程完全相同
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
D　[该过程属于蛋白质工程，蛋白质工程的核心是通过基因改造来改变蛋白质的结构和功能，从而获得具有特定功能的蛋白质，A正确。常规胰岛素是通过天然的基因表达合成的，而速效胰岛素是通过蛋白质工程，对基因进行改造后表达得到的，二者合成过程不完全相同，B正确。蛋白质工程是从预期蛋白质的功能出发，设计出相应蛋白质的结构，进而推测出基因的碱基序列，C正确。酵母菌是真核生物，其细胞内有内质网、高尔基体等细胞器，可对合成的蛋白质进行加工；而大肠杆菌是原核生物，没有这些细胞器，其过程与图示过程不完全相同，D错误。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
5．(2025·浙江卷)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
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
D　[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。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
6．(2025·江苏镇江模拟)现代生物技术为人们的生活带来便利，同时也存在安全性和伦理问题，下列叙述错误的是(　　)
A．α-淀粉酶基因可使花粉失去活性，将它和目的基因一起转入植物，可以避免花粉扩散带来的“基因污染”
B．我国政府主张全面禁止和彻底销毁生物武器
C．生殖性克隆和治疗性克隆均涉及伦理问题
D．设计试管婴儿技术是一种有性生殖的新技术，不涉及伦理问题
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
D　[α-淀粉酶基因可使花粉失去活性，与目的基因共同转入可防止转基因植物花粉传播，避免基因污染，A正确；我国政府明确反对生物武器，支持全面禁止和销毁生物武器，B正确；生殖性克隆涉及人类伦理争议，治疗性克隆虽用于医学但涉及胚胎使用，仍存在伦理问题，C正确；设计试管婴儿需经胚胎筛选，可能引发性别选择、遗传歧视等伦理争议，因此涉及伦理问题，D错误。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
7．(2025·广东肇庆一模)基因X编码的蛋白X能够与核基因Y的启动子区域结合，进而显著增强基因Y的表达。基因Y的表达产物可促进植物开花。下列叙述正确的是(　　)
A．蛋白X在细胞核内合成后，可直接作用于基因Y的启动子
B．通过基因工程技术敲除基因X，会延迟植物的开花时间
C．在基因Y缺失突变体中，过量表达基因X仍能促进植物开花
D．蛋白X可能通过帮助DNA聚合酶识别基因Y的启动子而发挥作用
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
B　[蛋白质的合成场所是核糖体，所以蛋白X是在细胞质中的核糖体上合成的，A错误；基因X的表达产物可增强基因Y的表达，而基因Y的表达产物可促进植物开花，因此敲除基因X会导致基因Y的表达水平下降，从而延迟植物的开花时间，B正确；基因Y的表达产物是开花过程中的关键执行者，如果基因Y本身缺失，无论其上游调控因子基因X如何过量表达，都无法产生促进开花的效应，C错误；转录起始阶段是RNA聚合酶识别启动子，蛋白X作为转录激活因子，通常是帮助RNA聚合酶识别并结合启动子，或者稳定转录起始复合物，而不是帮助DNA聚合酶(负责DNA复制)发挥作用，D错误。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
8．(2025·河南卷)卡拉胶是一类源于海洋红藻的大分子多糖，可被某些细菌降解为具有多种应用前景的卡拉胶寡糖。某研究小组拟筛选具有高活性卡拉胶酶(CG)的菌种用于生产卡拉胶寡糖。回答下列问题：
(1)选择海藻和海泥作为样本筛选卡拉胶降解菌的原因是_________________________________________________________________________________________________。
将培养后的菌液混匀并充分________，再接种至微孔板中，经培养和筛选获得了CG活性最高的菌种。
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
在富含卡拉胶的环境中，存在能够降解卡拉胶的微生物的可能性较大
稀释
(2)为构建携带cg(CG的编码基因)的大肠杆菌表达载体(图1)，对cg的PCR扩增产物和质粒进行双酶切，随后用E．coli DNA连接酶连接。为保证连接准确性和效率，cg转录模板链的5′端最好含有________酶切位点。另有两组同学选用了各不相同的双酶切组合和T4 DNA连接酶重复上述实验，获得的部分重组质粒分子大小符合预期，但均无法使用各自构建表达载体的双酶切组合进行切割，其原因是___________________________________________________________。
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
BamHⅠ
重组质粒连接处的序列不再是原来的限制酶的识别序列
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
限制酶的识别序列和切割位点如下：
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
(3)为将构建好的表达载体转入大肠杆菌，需要先用Ca2+处理大肠杆菌细胞，目的是_____________________________________________________________，随后在含________和________的培养基中培养一段时间，然后根据菌落周围有无水解透明圈筛选目的菌株。
使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态
卡拉胶
四环素
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
(4)已知空间上邻近的两个半胱氨酸易形成二硫键，从而提升蛋白质的耐热性。为提高CG的耐热性，研究人员分析了五个氨基酸位点的空间距离和保守度(保守度值越大表明该位点对酶的功能越关键)，如图2所示。根据分析结果，选择第________位的氨基酸替换成半胱氨酸最合适，原因是_________________________________________________________________________________________________。
44
该位点的氨基酸空间上离半胱氨酸更近，容易形成二硫键，而且保守度低，替换后对酶功能的影响较小
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
[解析]　(1)卡拉胶是一类源于海洋红藻的大分子多糖，可被某些细菌降解为具有多种应用前景的卡拉胶寡糖。由于在富含卡拉胶的环境中，存在能够降解卡拉胶的微生物的可能性较大，因此可选择海藻和海泥作为样本筛选卡拉胶降解菌。将培养后的菌液混匀并充分稀释，再接种至微孔板中，经培养和筛选获得了CG活性最高的菌种。(2)E．coli DNA连接酶连接具有平末端的片段的效率低，因此切割质粒和目的基因时不能选择切成平末端的限制酶，即不能选择EcoRⅤ酶和SmaⅠ酶，而SpeⅠ酶与XbaⅠ酶切割后的黏性末端相同，
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
若选择SpeⅠ酶与XbaⅠ酶切割，会出现质粒和目的基因的自连，甚至目的基因反接，因此切割质粒时SpeⅠ酶与XbaⅠ酶中只能选择一个，而另一个限制酶需要选择BamHⅠ酶，又由于转录的方向是启动子→终止子，且mRNA合成的方向是5′→3′，且mRNA与DNA的模板链方向相反，因此基因模板链的3′端应靠近启动子，故为保证连接准确性和效率，cg转录模板链的5′端最好含有BamHⅠ酶切位点。由于限制酶的识别序列具有专一性，若连接后的序列不存在最初限制酶的识别序列，则可能导致重组质粒无法使用各自构建表达
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
载体的双酶切组合进行切割。故另有两组同学选用了各不相同的双酶切组合和T4 DNA连接酶重复上述实验，获得的部分重组质粒分子大小符合预期，但均无法使用各自构建表达载体的双酶切组合进行切割，其原因是重组质粒连接处的序列不再是原来的限制酶的识别序列。(3)为将构建好的表达载体转入大肠杆菌，需要先用Ca2+处理大肠杆菌细胞，目的是使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，便于重组DNA进入受体细胞。由于具有高活性卡拉胶酶(CG)的菌种可分解卡拉胶，使其菌落周围形成透明圈，且重组
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
质粒上含有四环素抗性基因，因此导入目的基因的大肠杆菌可接种在含卡拉胶和四环素的培养基中培养一段时间，然后根据菌落周围有无水解透明圈筛选目的菌株。(4)据图可知，虚线长度代表氨基酸间的空间距离，由于第44位的氨基酸空间上离半胱氨酸更近，容易形成二硫键，而且保守度低，替换后对酶功能的影响较小，因此选择第44位的氨基酸替换成半胱氨酸最合适。
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
谢 谢 ！　基因工程的应用、蛋白质工程及生物技术的安全性与伦理问题
1．(2025·贵州部分学校联考)研究人员制备了乳腺生物反应器，用其获得具有特殊功能的蛋白质M，基本过程如图所示，①～③表示操作过程，下列说法正确的是(　　)
A．具有启动子、复制原点和限制酶切割位点的质粒即可作为运载体
B．①过程常用显微注射法，②过程形成早期胚胎时不经过细胞的分化
C．③过程一般选择发育良好的囊胚，须对代孕母牛进行同期发情处理
D．该过程须选择雌性胚胎，胚胎移植前须取内细胞团，检测其性别
2．(2025·贵州贵阳二模)为提高盐胁迫条件下杨树对镉(Cd)污染土壤的修复能力，研究者将酵母菌Cd转运蛋白(YCF1)的基因导入杨树细胞，获得转基因杨树，使YCF1位于杨树细胞的液泡膜上。下列叙述正确的是(　　)
A．YCF1基因要直接导入成熟区根细胞中，才能确保YCF1位于液泡膜上
B．YCF1的合成需要根细胞中RNA聚合酶参与，该过程与细胞核无关
C．转运Cd离子时YCF1自身构象改变，转运前后构象的改变是不可逆的
D．Cd离子进入液泡升高了细胞液渗透压，使杨树适宜在高盐环境下生存
3．(2025·贵州贵阳模拟)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。下列相关叙述错误的是(　　)
A．步骤①需要用到限制性内切核酸酶和DNA连接酶
B．步骤②所用到的方法是将目的基因导入膀胱细胞
C．步骤③中受精卵早期分裂时，胚胎中细胞数目不断增加，但胚胎的总体积并不增加
D．步骤④在胚胎移植之前需要将代孕母体用孕激素处理
4．(2025·辽宁部分学校月考)常规胰岛素注射后易在皮下堆积，需经过较长时间才能进入血液，且进入血液后又易被分解，因此常规胰岛素对糖尿病的治疗效果往往会受限。新型速效胰岛素的生产过程如图所示，下列叙述错误的是(　　)
A．该过程属于蛋白质工程，其核心是通过基因改造改变胰岛素的结构和功能
B．常规胰岛素的合成过程与速效胰岛素的生产过程不完全相同
C．该技术从预期蛋白质的功能出发，设计出相应基因的碱基序列
D．若利用酵母菌生产速效胰岛素，则其过程与图示过程完全相同
5．(2025·浙江卷)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
6．(2025·江苏镇江模拟)现代生物技术为人们的生活带来便利，同时也存在安全性和伦理问题，下列叙述错误的是(　　)
A．α-淀粉酶基因可使花粉失去活性，将它和目的基因一起转入植物，可以避免花粉扩散带来的“基因污染”
B．我国政府主张全面禁止和彻底销毁生物武器
C．生殖性克隆和治疗性克隆均涉及伦理问题
D．设计试管婴儿技术是一种有性生殖的新技术，不涉及伦理问题
7．(2025·广东肇庆一模)基因X编码的蛋白X能够与核基因Y的启动子区域结合，进而显著增强基因Y的表达。基因Y的表达产物可促进植物开花。下列叙述正确的是(　　)
A．蛋白X在细胞核内合成后，可直接作用于基因Y的启动子
B．通过基因工程技术敲除基因X，会延迟植物的开花时间
C．在基因Y缺失突变体中，过量表达基因X仍能促进植物开花
D．蛋白X可能通过帮助DNA聚合酶识别基因Y的启动子而发挥作用
8．(2025·河南卷)卡拉胶是一类源于海洋红藻的大分子多糖，可被某些细菌降解为具有多种应用前景的卡拉胶寡糖。某研究小组拟筛选具有高活性卡拉胶酶(CG)的菌种用于生产卡拉胶寡糖。回答下列问题：
(1)选择海藻和海泥作为样本筛选卡拉胶降解菌的原因是_____________________________________________________________________。
将培养后的菌液混匀并充分________，再接种至微孔板中，经培养和筛选获得了CG活性最高的菌种。
(2)为构建携带cg(CG的编码基因)的大肠杆菌表达载体(图1)，对cg的PCR扩增产物和质粒进行双酶切，随后用E．coli DNA连接酶连接。为保证连接准确性和效率，cg转录模板链的5′端最好含有________酶切位点。另有两组同学选用了各不相同的双酶切组合和T4 DNA连接酶重复上述实验，获得的部分重组质粒分子大小符合预期，但均无法使用各自构建表达载体的双酶切组合进行切割，其原因是___________________________________。
限制酶的识别序列和切割位点如下：
(3)为将构建好的表达载体转入大肠杆菌，需要先用Ca2+处理大肠杆菌细胞，目的是________________________________，随后在含________和________的培养基中培养一段时间，然后根据菌落周围有无水解透明圈筛选目的菌株。
(4)已知空间上邻近的两个半胱氨酸易形成二硫键，从而提升蛋白质的耐热性。为提高CG的耐热性，研究人员分析了五个氨基酸位点的空间距离和保守度(保守度值越大表明该位点对酶的功能越关键)，如图2所示。根据分析结果，选择第________位的氨基酸替换成半胱氨酸最合适，原因是_____________________________________________________________________。
课后分层作业(五十三)
1．C　2．D　3．B　4．D　5．D　6．D　7．B
8．(1)在富含卡拉胶的环境中，存在能够降解卡拉胶的微生物的可能性较大　稀释　(2)BamHⅠ　重组质粒连接处的序列不再是原来的限制酶的识别序列　(3)使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态　卡拉胶　四环素　(4)44　该位点的氨基酸空间上离半胱氨酸更近，容易形成二硫键，而且保守度低，替换后对酶功能的影响较小
4 / 4

展开更多......

收起↑