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第57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
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．举例说明依据人类需要对原有蛋白质结构进行改造、生产目标蛋白的过程。　3．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。　4．转基因产品的安全性引发社会的广泛关注。　5．世界范围内应全面禁止生物武器。　6．中国禁止生殖性克隆人。
一、基因工程在农牧业方面的应用
考点1　基因工程的应用
降解或抵抗　
蛋白质　
编码基因
花青素代谢相关
外源生长激素
乳汁
教材隐性知识
1．(人教版选择性必修3 P88正文)野外种植转基因抗A害虫植物的同时，还种植一定量的同种不抗虫植物，可降低抗性害虫在整个害虫种群中所占比例的增加速率。其原因是________________________
___________________________________________________________。
提示：种植一定量的同种不抗虫植物，对抗性害虫的选择作用减弱
二、基因工程在医药卫生领域的应用
基因改造
显微注射
抗原决定基因
克隆
免疫排斥
教材隐性知识
2．(人教版选择性必修3 P90正文)利用转基因技术获得的已整合药用蛋白基因的转基因小鼠分泌的乳汁中检测不到药用蛋白，根据中心法则分析，其可能的原因是________________________________。
提示：药用蛋白基因没有转录或翻译
[深化拓展]
基因工程菌与乳腺生物反应器的比较
比较内容 基因工程菌 乳腺生物反应器
含义 用基因工程的方法得到的使外源基因得到高效表达的菌类 让外源基因在哺乳动物的乳腺中特异表达，利用动物的乳腺组织生产药物蛋白
基因表达 细菌合成的药物蛋白可能没有活性 合成的药物蛋白与天然蛋白相同
比较内容 基因工程菌 乳腺生物反应器
受体细胞 微生物细胞 哺乳动物受精卵
目的基因 导入方式 Ca2+处理法 显微注射法
药物提取 从微生物细胞或其培养液中提取 从哺乳动物乳汁中提取
1．转基因抗病农作物不需要使用农药。 (　　)
提示：转基因抗病农作物减少了农药的使用。
2．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作为受体。 (　　)
提示：受体细胞也可以是植物的体细胞。
×
×
3．用大肠杆菌和乳腺生物反应器生产胰岛素需要相同的启动子。 (　　)
提示：用大肠杆菌和乳腺生物反应器生产胰岛素不需要相同的启动子，因为两者的表达系统不同。
4．培养青霉菌并从中提取青霉素不属于基因工程的应用。 (　　)
×
√
(人教版选择性必修3 P90正文)生长激素在治疗激素分泌过少的矮小症方面有积极的作用，为了批量生产生长激素，可以采用转基因技术将控制生长激素合成的基因转移到微生物细胞内。如表所示是涉及此转基因技术的几种限制酶识别序列及其切割位点；图1、图2中箭头表示相关限制酶对质粒和供体DNA的切割位点，请回答下列问题：
限制酶 BamHⅠ HindⅢ EcoRⅠ SmaⅠ
识别序 列及切 割位点 ↓　 　　 GGATCC CCTAGG 　 ↑ ↓ 　 AAGCTT TTCGAA 　 ↑ ↓　　　 GAATTC CTTAAG 　 ↑ ↓
CCCGGG
GGGCCC
↑
(1)从作用结果看，SmaⅠ不同于其他三种酶的原因是___________________________________________________________
___________________________________________________________。
(2)为了提高构建重组质粒的成功率，你认为最好先用_____________(填上表中酶的名称)处理质粒和目的基因，原因是___________________________________________________________，
本题构建重组质粒时不能使用SmaⅠ的原因是___________________________________________________________。
(3)受体细胞最好是选择_____________(填“原核生物”或“真核生物”)细胞，以保证能够从工程菌中直接得到具有生物学活性的人的生长激素。受体细胞的另外一种选择是制备“乳腺生物反应器”，其表达条件是_______________________________________________
___________________________________________________________，
进而从奶牛的乳汁中提取人的生长激素。
提示：(1)SmaⅠ酶产生的是平末端
(2)BamHⅠ和HindⅢ　防止质粒和目的基因的自我环化及质粒和目的基因的反向连接　SmaⅠ会破坏质粒的抗性基因、外源DNA中的目的基因
(3)真核生物　将生长激素基因和乳腺中特异性表达的启动子等调控元件重组在一起
考向　基因工程的应用
1．(链接人教版选择性必修3 P88图文信息)马铃薯在生长期易受多种病毒侵染而严重减产。科研人员通过农杆菌介导法，将4种病毒CP融合基因导入马铃薯，获得多抗转基因马铃薯，有效解决了多种病毒的侵染问题。其转化中所涉及的CP融合基因、Ti质粒部分结构如图所示。下列相关叙述错误的是(　　)
注：ClaⅠ、BamHⅠ、HindⅢ、KpnⅠ、SacⅠ为相应限制酶的识别位点，Kan片段为卡那霉素抗性基因片段。
A．具体操作过程中CP融合基因需先经PCR扩增，再进行凝胶电泳加以分离和鉴定
B．为了使CP融合基因能在马铃薯叶细胞中表达，可从马铃薯任何部位细胞中获取启动子1
C．应选择BamHⅠ和SacⅠ同时处理CP融合基因所在的DNA分子和Ti质粒
D．若经限制酶处理的CP融合基因与Ti质粒反向连接，会导致CP融合基因不能正常表达
√
B　[将4种病毒CP融合基因导入马铃薯前，需要对CP融合基因进行扩增，即进行PCR扩增，再进行凝胶电泳加以分离和鉴定，A正确；为了使CP融合基因能在马铃薯叶细胞中表达，启动子1应为在叶细胞中特异性表达的启动子，B错误；在构建重组质粒时为了避免目的基因自身环化等，通常采用两种限制酶，根据题图可知，应选择BamHⅠ和SacⅠ同时处理CP融合基因所在的DNA分子和Ti质粒，C正确；经限制酶处理的CP融合基因带有相应的启动子1，但要利用T-DNA的终止子，若与Ti质粒反向连接，可能因缺失相应的终止子或相关的终止子位置改变，导致CP融合基因不能表达或不能正确表达出相应的mRNA，D正确。]
2．(链接人教版选择性必修3 P91正文及相关信息)杆菌M2合成的短肽拉索西丁能有效杀死多种临床耐药细菌。拉索西丁能与细菌的核糖体结合，阻止携带氨基酸的tRNA进入核糖体位点2。有人将合成拉索西丁的相关基因(lrcA-lrcF)导入链霉菌，基因克隆流程及拉索西丁的作用机制如下图。回答下列问题。
注：①F1、F2、F3和F4为与相应位置的DNA配对的单链引物，“→”指引物5′→3′方向。②密码子对应的氨基酸：AAA-赖氨酸；AUG-甲硫氨酸(起始)；UUC-苯丙氨酸；ACA-苏氨酸；UCG-丝氨酸。
(1)用PCR技术从杆菌M2基因组中扩增lrcA-lrcF目的基因时，应选用________引物。本研究载体使用了链霉菌的复制原点，其目的是____________________________________。
F2、F4
保证目的基因能在链霉菌细胞中复制
(2)采用EcoRⅠ和BamHⅠ完全酶切构建的重组质粒，产物通过琼脂糖凝胶电泳检测应产生______条电泳条带，电泳检测酶切产物的目的是__________________________。
(3)由图可知，拉索西丁与核糖体结合后，会阻止携带_________(填氨基酸名称)的tRNA进入结合位点，导致_______________________ __________________，最终引起细菌死亡。
2
检测重组质粒是否构建成功
苯丙氨酸
翻译过程无法正常进行，细菌无法合成蛋白质
(4)重组链霉菌的目的基因产物经验证有杀菌活性，但重组菌在实验室多次培养后，提取的目的基因产物杀菌活性丧失，可能的原因是______________________________________________________。若运用发酵工程来生产拉索西丁工程药物，除产物活性外还需进一步研究的问题有_______________________________________________ ____________________________________________(答出1点即可)。
目的基因发生突变(或目的基因的表达受到抑制等，合理即可)
发酵的最佳条件(或提高发酵产物产量的方法、产物的分离和纯化方法等，合理即可)
[解析]　(1)引物需要结合到模板的3′端，且与目的基因的部分碱基序列互补配对，子链延伸方向为5′端→3′端，因此用PCR技术从杆菌M2基因组中扩增lrcA-lrcF目的基因时，应选用F2、F4引物。载体使用链霉菌的复制原点，是为了保证目的基因能在链霉菌细胞中复制，使目的基因能够在链霉菌中稳定存在并遗传给后代。(2)采用EcoRⅠ和BamHⅠ完全酶切构建的重组质粒，会得到载体片段和目的基因片段，共2条电泳条带。电泳检测酶切产物的目的是检测重组质粒是否构建成功，若能得到预期的载体片段和目的基因片段大小的条带，说明重组质粒构建可能成功，但是还需要进一步的鉴定。
(3)观察拉索西丁的作用机制图，结合所给密码子信息，位点2对应的密码子是UUC，编码苯丙氨酸，可知拉索西丁与核糖体结合后，会阻止携带苯丙氨酸的tRNA进入结合位点。拉索西丁阻止携带苯丙氨酸的tRNA进入结合位点，会导致翻译过程无法正常进行，进而使细菌无法合成蛋白质，最终引起细菌死亡。　(4)重组链霉菌在实验室多次培养后，提取的目的基因产物杀菌活性丧失，可能的原因是目的基因发生突变，导致其表达的产物结构改变，从而失去杀菌活性；也可能是目的基因的表达受到抑制等。若运用发酵工程来生产拉索西丁工程药物，除产物活性外还需进一步研究的问题有：发酵的最佳条件，如温度、pH、溶氧量等；如何提高发酵产物的产量；产物的分离和纯化方法等。
一、蛋白质工程的概念
1．基础：蛋白质分子的__________及其与__________的关系。
2．手段：改造或合成基因。
3．结果：对现有蛋白质进行改造或制造出一种____________。
考点2　蛋白质工程
结构规律
生物功能
新的蛋白质
二、蛋白质工程的基本思路
写出流程图中字母代表的含义：
A．______，B．______，C．______，D．________，E．__________。
转录
翻译
推测
多肽链
预期功能
三、蛋白质工程与基因工程的异同
1．区别
项目 蛋白质工程 基因工程
基本思路 或过程 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
项目 蛋白质工程 基因工程
实质 定向改造或生产人类所需的蛋白质 定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需的生物类型和生物产品
结果 可生产自然界没有的蛋白质 原则上只能生产________ ______________
自然界已存在的蛋白质
2．联系
(1)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。
(2)基因工程中所利用的某些酶需要通过蛋白质工程进行修饰、改造。
教材隐性知识
(人教版选择性必修3 P94图3-17)对天然蛋白质进行改造，应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？原因是什么？
___________________________________________________________
___________________________________________________________。
提示：通过对基因的操作来实现。基因能控制蛋白质的合成，基因能遗传给下一代
四、蛋白质工程的应用
1．在医药方面
(1)利用蛋白质工程研发______。
(2)实例：如果将干扰素分子上的一个半胱氨酸变成________，在一定条件下，可以延长保存时间。
2．在工业方面
(1)蛋白质工程被广泛用于改进__________或开发新的工业用酶。
(2)实例：枯草杆菌蛋白酶具有水解蛋白质的作用，因此常被用于洗涤剂工业、丝绸工业等。
药物
丝氨酸　
酶的性能
3．在农业方面
(1)科学家正在尝试改造某些参与调控光合作用的酶，以提高植物__________的效率，增加粮食的产量。
(2)还有科学家利用蛋白质工程的思路来设计优良微生物农药，通过改造微生物蛋白质的结构，使它防治病虫害的效果增强。
光合作用
1．蛋白质工程实施的前提是获取基因与目标蛋白质的结构数据。 (　　)
2．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遗传给后代。 (　　)
3．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。 (　　)
√
√
√
4．蛋白质工程常借助计算机建立蛋白质的三维结构模型。 (　　)
5．若合成的蛋白质是天然蛋白质，则是基因工程。 (　　)
√
√
(人教版选择性必修3 P94图3-17及正文)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)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)研究发现，用赖氨酸替换水蛭素第47位的天冬氨酸可提高它的抗凝血活性，这项工作属于________工程的范畴，目前可行的直接操作对象是________，需要用基因的定点突变技术来进行改造。
提示：(1)多肽链　mRNA　密码子的简并
(2)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，通过显微注射的方法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)蛋白质　基因
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、转基因成果
考点3　生物技术的安全性与伦理问题
领域 成果
微生物 方面 ①减少啤酒酵母双乙酰的生成，缩短啤酒的__________
②构建高产、优质的基因工程菌来生产氨基酸
③用基因工程菌生产药物
发酵周期　
领域 成果
转基因动 物方面 ①培育__________、______________的转基因家禽、家畜
②培育抵抗相应病毒的动物新品种
③建立某些人类疾病的转基因动物模型
转基因植 物方面 培育具有抗虫、抗病、抗除草剂和耐储藏等新性状的作物
生长迅速
营养品质优良
教材隐性知识
1．(人教版选择性必修3 P102相关信息)将来自玉米的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传播的原因是
___________________________________________________________
___________________________________________________________。
提示：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
二、对转基因产品安全性的争论
伦理道德观念
三、理性看待转基因技术
1．理性看待转基因技术的前提
(1)清晰地了解转基因技术的______和__________。
(2)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。
(3)要靠______的证据和______的逻辑进行思考和辩论。
原理
操作规程
文化
确凿
严谨　
2．我国对转基因技术的态度
(1)研究上要______，坚持自主创新。
(2)推广上要______，做到确保安全。
(3)管理上要______，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
(1)维护了消费者对转基因产品的________和________。
(2)最大程度地保证了转基因技术和已经上市的转基因产品的________。
(3)为保障农业转基因生物安全提供重要的技术支撑。
大胆
慎重
严格
知情权
选择权
安全性
四、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
类型 生殖性克隆 治疗性克隆
目的 ______________________ __________
水平 __________ ________________
联系 都应用了核移植技术；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 ①是一项科学研究，有____________________，社会应该允许科学家研究；
②现在人们的伦理道德观念还不能接受这一切，但是__________是可以改变的
自己内在的发展规律
人的观念　
观点 理由
大多 数人 反对 ①生殖性克隆人“______________”；
②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；
③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。
不赞成
5．比较试管婴儿和设计试管婴儿
(1)试管婴儿和设计试管婴儿过程(如图所示)
(2)试管婴儿和设计试管婴儿的异同点
项目 试管婴儿 设计试管婴儿
不同点 技术手段 无须进行遗传学诊断 进行遗传学诊断
应用 主要解决不孕夫妇的生育问题 主要用于白血病、贫血症等遗传疾病的预防及治疗
相同点 二者都是__________、体外进行早期胚胎培养，再经过__________，从生殖方式上来看都为__________
体外受精　
胚胎移植
有性生殖
教材隐性知识
2．(人教版选择性必修3 P108正文)我国科学家用4种小分子化合物诱导小鼠的成纤维细胞转变成了iPS细胞，这种诱导方法与转入转录因子诱导产生iPS细胞相比，其优点是__________________________
___________________________________________________________。
提示：在一定程度上避免了用特定的转录因子诱导iPS细胞可能带来的致癌风险
五、禁止生物武器
1．种类
致病菌类
生化毒剂类
2．特点
(1)致病性强；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。
1．转基因技术被应用于减少啤酒酵母双乙酰的生成。 (　　)
2．治疗性克隆也会面临伦理问题。 (　　)
3．可以运用重组DNA技术进行生殖性克隆人研究。 (　　)
提示：我国不允许任何人进行生殖性克隆人研究。
4．生物武器包括致病菌类和病毒类。 (　　)
提示：生物武器包括致病菌类、病毒类和生化毒剂类。
√
√
×
×
(人教版选择性必修3 P109思考·讨论)假肥大型肌营养不良(DMD)是一种非常罕见的遗传病，在男性中发病率约为1/1 000。该病主要表现为进行性肌无力和运动功能退化以及假性肌肥大和广泛肌萎缩。为研究该病的遗传特点，研究人员进行了相关调查研究。回答下列问题：
(1)研究人员统计发现143名DMD患者中，男性患者有113名，女性患者有30名，初步推测该病的遗传方式可能为_________________，若该推测正确，理论上该致病基因在男性中的基因频率________(填“小于”“等于”或“大于”)该致病基因在女性中的基因频率。
(2)进一步对患者家系进行调查，得到如图所示的遗传家系图，通过基因检测已知Ⅱ1、Ⅱ4、Ⅲ1无相应的致病基因。
根据遗传家系图，可确定兴趣小组对该病遗传方式的推测是正确的，判断依据为_________________________________________________。
(3)干细胞移植是目前最有发展前途的一种治疗DMD的办法。它是将组织配型相匹配的健康供体干细胞直接输入患儿体内，通过造血重建新生的干细胞修补受损肌组织，改善临床症状。为了生一个健康的孩子，并用孩子的脐带血帮助哥哥(Ⅳ1)进行造血干细胞移植治疗该病，Ⅲ1与Ⅲ2夫妇想去医院进行“设计试管婴儿”。
①“设计试管婴儿”技术与试管婴儿技术最大的区别是________________________________________。
②你是否赞同该夫妇的想法，说明你的理由。_______________ ______________________________________________________。
提示：(1)伴X染色体隐性遗传　等于
(2)Ⅲ1与Ⅲ2均未患病，Ⅳ1患病，说明该病是隐性遗传病，且Ⅲ1无致病基因，而Ⅳ1患病，可判断该病为伴X染色体隐性遗传病
(3)①胚胎移植前需要进行遗传学诊断　②观点与理由相一致并合理即可(参考答案1：赞同，健康孩子提供脐带血不违背伦理道德，也不会对健康孩子造成伤害，同时此做法是出自父母爱子之心，也是救治重症儿子最好、最快捷的办法之一 。参考答案2：不赞同，此技术可能会带来伦理、道德、法律等方面的争论)
考向1　生物技术的安全问题
1．(链接人教版选择性必修3 P105概念检测T1)下列关于转基因生物安全性的叙述，不正确的是(　　)
A．转入外源基因的烟草不存在安全性问题
B．转基因生物有可能成为“外来物种”，影响生态系统的稳定性
C．抗除草剂基因有可能通过花粉传播进入杂草，使之成为“超级杂草”
D．转基因技术可培育出新的致病微生物，制成生物武器之后可能很难应对
√
A　[转入外源基因的烟草可能存在安全性问题，如“基因污染”，A错误；转基因植物竞争能力强，有可能成为入侵的“外来物种”，影响生态系统的稳定性，B正确；抗除草剂基因有可能通过花粉传播进入杂草，使之成为“超级杂草”，影响生态环境的稳定，C正确；转基因技术可培育出新的致病微生物，制成生物武器之后可能很难应对，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，纺锤体—染色体复合物是指卵母细胞进行减数分裂时形成的结构，这部分结构的去除是为了移入个体B的体细胞核，完成克隆胚胎的重构，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。]
体验真题　感悟高考 · 有章可循
√
1．(2024·浙江1月卷)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
D　[试管动物的培育属于胚胎工程，没有禁止，A错误；我国目前不反对转基因食品的生产，B错误；中国政府禁止生殖性克隆，主张对治疗性克隆进行有效监控和严格审查，C错误；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正确。]
2．(2023·浙江1月卷)以哺乳动物为研究对象的生物技术已获得了长足的进步。对生物技术应用于人类，在安全与伦理方面有不同的观点，下列叙述正确的是(　　)
A．试管婴儿技术应全面禁止
B．治疗性克隆不需要监控和审查
C．生殖性克隆不存在伦理道德方面的风险
D．我国不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验
√
D　[试管婴儿技术可以解决不孕夫妇的生育问题，不应该被全面禁止，A错误；我国政府一再重申四不原则：不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验，但治疗性克隆可在有效监控和严格审查下进行，B错误，D正确；生殖性克隆人冲击了现有的一些有关婚姻、家庭和两性关系的伦理道德观念，C错误。]
3．(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。
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___________________________________________________________。
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
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。
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)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
[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，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。
4．(2024·黑吉辽卷) 将天然Ti质粒改造成含有Vir基因的辅助质粒(辅助T-DNA转移)和不含有Vir基因、含有T-DNA的穿梭质粒，共同转入农杆菌，可提高转化效率。细菌和棉花对密码子偏好不同，为提高翻译效率，增强棉花抗病虫害能力，进行如下操作。回答下列问题：
注：F1～F3，R1～R3表示引物；T-DNA-LB表示左边界；T-DNA-RB表示右边界；Ori表示复制原点；KanR表示卡那霉素抗性基因；HygBR表示潮霉素B抗性基因。
(1)从苏云金杆菌提取DNA时，需加入蛋白酶，其作用是__________________________________。提取过程中加入体积分数为95%的预冷酒精，其目的是_________________________________ ___________________________________________________________。
水解蛋白质，使得DNA与蛋白质分离
溶解蛋白质等物质，析出不溶于酒精的DNA
(2)本操作中获取目的基因的方法是____________和____________。
(3)穿梭质粒中p35s为启动子，其作用是________________________ _______，驱动目的基因转录；插入两个p35s启动子，其目的可能是___________________________________________________________。
(4)根据图中穿梭质粒上的KanR和HygBR两个标记基因的位置，用__________基因对应的抗生素初步筛选转化的棉花愈伤组织。
PCR
人工合成
RNA聚合酶识别并结合的部位
有利于目的基因的稳定高效表达，提高转录的效率
HygBR
(5)为检测棉花植株是否导入目的基因，提取棉花植株染色体DNA作模板，进行PCR，应选用的引物是______和______。
(6)本研究采用的部分生物技术属于蛋白质工程，理由是________。
A．通过含有双质粒的农杆菌转化棉花细胞
B．将苏云金杆菌Bt基因导入棉花细胞中表达
C．将1-1 362基因序列改变为棉花细胞偏好密码子的基因序列
D．用1-1 362合成基因序列和1 363-1 848天然基因序列获得改造的抗虫蛋白
F3
R2
D
[解析]　(1)从苏云金杆菌中提取DNA时，需加入蛋白酶，其作用是水解蛋白质，使得DNA与蛋白质分离。提取过程中加入体积分数为95%的预冷酒精，其目的是溶解蛋白质等物质，析出不溶于酒精的DNA。(2)本操作中获取目的基因的方法是PCR和人工合成。(3)穿梭质粒中p35s为启动子，其作用是RNA聚合酶识别并结合的部位，驱动目的基因转录；插入两个p35s启动子，其目的可能是有利于目的基因的稳定高效表达，提高转录的效率。(4)结合基因表达载体的示意图，根据图中穿梭质粒上的KanR和HygBR两个标记基因的位置，用HygBR基因对应的抗生素初步筛选转化的棉花愈伤组织。(5)为检测棉花植株是否导入目的基因，提取棉花植株染色体DNA作模板，进行PCR，应选用的引物是F3和R2。(6)D项所述内容改造了现有的蛋白质，属于蛋白质工程。
1．(2025·贵州部分学校模拟)我国科学家利用外源抗虫基因——CrylAc基因成功培育出转基因抗虫玉米，该基因的表达产物能特异性破坏亚洲玉米螟等害虫的肠道细胞，导致其死亡。下列叙述错误的是(　　)
A．导入CrylAc基因导致玉米产生的变异属于基因重组
B．害虫的肠道细胞的代谢物会诱导CrylAc基因的表达
C．抗虫玉米对亚洲玉米螟种群起到定向选择作用
D．在抗虫玉米田间混种少量普通玉米，可减缓害虫的抗性进化
课时数智作业(五十七)　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
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
√
B　[导入外源CrylAc基因属于基因工程，其原理是基因重组，A正确；CrylAc基因的表达由启动子等调控元件调控，害虫的代谢物无法诱导该基因的表达，B错误；抗虫玉米杀死敏感型害虫，保留抗性个体，从而对害虫种群进行定向选择，C正确；混种普通玉米可为敏感型害虫提供庇护所，降低抗性基因频率的增长速率，减缓抗性进化，D正确。]
题号
1
3
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7
2．(2025·山东青岛模拟)虾青素是虾体内的一种脂质，具有抗氧化等多种药理活性。研究人员将虾青素基因导入水稻中，获得转基因水稻，取转基因水稻外植体进行组培形成愈伤组织，制备水稻胚乳悬浮细胞，对虾青素进行工厂化生产。下列说法正确的是(　　)
A．将虾青素基因与胚特异性启动子重组
B．在培养水稻胚乳细胞的固体培养基中添加蔗糖
C．悬浮培养前用胰蛋白酶分离胚乳细胞
D．工厂化生产的虾青素需要进行药理活性检测
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
D　[为使虾青素基因在胚乳细胞中表达，需将虾青素基因与胚乳特异性启动子重组，这样可以使虾青素基因在水稻胚乳细胞中特异性表达，有利于利用水稻胚乳悬浮细胞生产虾青素，A错误；制备水稻胚乳悬浮细胞，对虾青素进行工厂化生产，需要使用液体培养基，B错误；胰蛋白酶是用于处理动物细胞的，植物细胞有细胞壁，应用纤维素酶和果胶酶来分离植物细胞，C错误；对分离纯化的虾青素进行药理活性检测，能够确定所生产的虾青素是否具有预期的抗氧化等药理活性，D正确。]
题号
1
3
5
2
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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
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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·江西模拟预测)人体内的t-PA蛋白能高效降解血栓，是心梗和脑血栓的急救药。然而，为心梗患者注射大剂量的基因工程t-PA会诱发颅内出血。研究证实，将t-PA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸，能显著降低出血副作用。利用PCR定点突变可改造t-PA基因，为了获得性能优良的t-PA突变蛋白，下列操作顺序正确的是(　　)
①t-PA蛋白功能分析和结构设计　②借助定点突变改造t-PA基因序列　③检验t-PA蛋白的结构和功能　④设计t-PA蛋白氨基酸序列和基因序列　⑤利用工程菌发酵合成t-PA蛋白
A．④①②⑤③　　　 B．①④②⑤③
C．①②④⑤③ D．①④②③⑤
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
B　[蛋白质工程的一般过程是根据新蛋白质预期功能设计相关蛋白质结构→设计对应的氨基酸序列→合成可产生新蛋白质的相关脱氧核苷酸序列→合成新的蛋白质，故获得性能优良的t-PA突变蛋白的正确顺序是①④②⑤③，B符合题意。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
5．(2025·湖南长沙模拟)下列有关生物技术及其安全性与伦理问题的叙述，正确的是(　　)
A．通过基因组编辑技术可以设计完美试管婴儿
B．将α-淀粉酶基因和目的基因一起转入植物中可阻止转基因花粉的传播
C．生殖性克隆是为了获得治疗所需的克隆细胞，应给予一定支持
D．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
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
B　[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，A错误；α-淀粉酶基因可以阻断淀粉储藏使花粉失去活性，这样花粉就不能正常受精，从而防止基因污染，B正确；生殖性克隆存在很多伦理和道德问题，应予以禁止，且获得治疗所需的克隆细胞属于治疗性克隆，C错误；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，D错误。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
6．(2025·河南驻马店期中)第四代试管婴儿技术又称线粒体替换治疗，其特有的卵浆置换技术是辅助生殖界的“黑科技”，该技术主要解决了女性卵子质量不好的问题，其简易流程图如下图所示。据图分析，下列叙述错误的是(　　)
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
A．线粒体替换治疗可能会引发一些伦理问题
B．进行受精的细胞是处于MⅡ期的重组卵母细胞
C．捐赠卵子者携带的红绿色盲基因通常会遗传给子代
D．该技术需要对囊胚进行基因检测，并进行胚胎移植
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
C　[通过该技术出生的试管婴儿，其遗传物质来自三个亲本，可能会引发一些伦理问题，A正确；体外受精时，卵母细胞需培养至MⅡ期才具备受精能力，才可以和获能精子进行体外受精，B正确；捐赠卵子者携带的红绿色盲基因位于细胞核的染色体上，通常不会遗传给子代，C错误；该技术需要对囊胚进行基因检测，并经过胚胎移植等技术移植到母体子宫孕育成熟，D正确。]
题号
1
3
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2
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6
8
7
7．(不定项)(2025·湖南长沙模拟)萤火虫的荧光素酶能催化ATP激活的荧光素氧化发光，这一现象在生物检测和成像方面有重要的应用价值。为了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(又称为第二代基因工程)对它进行了改造。下列关于蛋白质工程改造天然荧光素酶的叙述，正确的是(　　)
题号
1
3
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7
A．通过化学诱变剂可定向改造天然荧光素酶的基因序列
B．改造天然荧光素酶所用的基因表达载体不需要启动子和终止子
C．PCR技术可用于检测染色体DNA上是否插入荧光素酶基因
D．改造后的荧光素酶在一定条件下催化DTZ发光是将化学能转化为光能
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
√
CD　[通过化学诱变剂可以让天然荧光素酶的基因序列进行随机突变，化学诱变通常是不定向的，A错误；改造天然荧光素酶所用的基因表达载体必须包含启动子和终止子，启动子是驱动基因转录的元件，而终止子是指示转录终止的位置，B错误；PCR 方法可用于检测 DNA 的存在或者染色体 DNA 上是否插入目的基因，因此PCR技术可用于检测染色体DNA上是否插入荧光素酶基因，C正确；改造后的荧光素酶在一定条件下催化DTZ发光是将化学能转化为光能，D正确。]
题号
1
3
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6
8
7
8．(14分)(2025·广东汕头质检)BADH基因编码的甜菜碱脱氢酶，是植物重要的渗透调节剂。为探究BADH基因对大豆耐盐性状的影响，科研人员利用CRISPR/Cas9系统定点编辑野生型大豆的BADH基因，通过分子检测筛选纯合突变体，并分析突变体对大豆出苗期和苗期耐盐性状的影响，实验操作及结果如下。请分析回答：
题号
1
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5
2
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8
7
(1)第一步，BADH基因表达量分析：将野生型大豆种子分成2组萌发长根后，分别用150 mmol/L NaCl溶液和蒸馏水处理，在24 h时提取根、茎、叶3个组织细胞中的__________________样品，通过逆转录获得cDNA，进一步检测BADH基因相对表达量，结果如图所示， 由此得出BADH基因的表达特点是_____________________________ ______________________________________________________________________________________。
题号
1
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8
7
总RNA
盐胁迫可诱导BADH基因的表达，且BADH基因的表达量为根＞叶＞茎(或促进BADH基因的表达量增加程度为叶＞根＞茎)
(2)基因表达载体构建：CRISPR/Cas9系统编码的sgRNA(向导RNA)可引导Cas9蛋白(核酸酶)切割基因，对基因进行定点编辑。为实现对BADH基因的准确编辑，科研人员应该依据该基因的__________________设计特异性sgRNA序列，然后构建了如下图的重组质粒。该重组质粒中BADH—gRNA元件的作用是___________________________________________________________
___________________________________________________________。
题号
1
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7
注：U626P、CaMV35表示启动子，gRNA骨架为CRISPR/Cas9系统重要元件，KanR表示卡那霉素抗性基因。
脱氧核糖核苷酸序列
转录sgRNA并引导Cas9蛋白靶向结合到BADH基因上(或引导Cas9蛋白靶向切割BADH基因)
(3)筛选BADH基因缺失突变体和耐盐表型分析：通过测序筛选出L1、L2两种BADH基因功能缺失突变体，分析不同植株BADH基因的编码序列与对应的氨基酸序列、对出苗期和苗期进行耐盐鉴定，结果如下表。蛋白质分子特定的结构区域影响其功能，称为功能结构域，BADH基因的功能结构域位于第18位至485位氨基酸之间。从功能结构域被破坏或缺失的角度分析，突变体L1体内甜菜碱脱氢酶功能异常的原因是该蛋白的功能结构域______________，突变体L2体内甜菜碱脱氢酶功能异常的原因是该蛋白的功能结构域________________。BADH基因对大豆幼苗耐盐性的影响是_______________________________________________________
_______________________________________________________________。
题号
1
3
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8
7
缺失
被破坏
BADH基因仅对出苗期耐盐性进行调整(BADH基因能提高出苗期耐盐性)，而与苗期耐盐性无关
题号
1
3
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4
6
8
7
材料 BADH基因的编码序列 甜菜碱 脱氢酶 出苗期耐 盐鉴定 苗期耐 盐鉴定
名称 长度 (bp) 变异情况 氨基酸序列变异情况 耐盐 等级 耐盐 描述 耐盐 等级 耐盐
描述
野生型 1 512 无 504个氨 基酸 1 高度 耐盐 3 盐敏
感　
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
材料 BADH基因的编码序列 甜菜碱 脱氢酶 出苗期耐 盐鉴定 苗期耐 盐鉴定
L1 1 513 插入1 bp 提前终止，仅编码32个氨基酸 4 敏感 型　 3 盐敏
感　
L2 1 521 插入9 bp，替换2 bp 有7个氨基酸发生变化 3 中度 耐盐 3 盐敏
感　
注：bp代表碱基对。
题号
1
3
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8
7
[解析]　(1)逆转录获得cDNA的模板是相应基因转录形成的mRNA，因此应提取根、茎、叶3个组织细胞中的总RNA，然后通过逆转录获得cDNA。由图可知，蒸馏水处理组，BADH基因相对表达量在根中最多，其次是茎，再次是叶，150 mmol/L NaCl溶液处理组，BADH基因相对表达量比蒸馏水处理组均增加，且在根中表达量最大，其次是叶，再次是茎，因此可知BADH基因的表达特点是盐胁迫可诱导BADH基因的表达，且BADH基因的表达量为根＞叶＞茎(或促进BADH基因的表达量增加的程度为叶＞根＞茎)。(2)由于sgRNA需要识别被编辑的基因，因此应依据该基因的脱氧核糖核苷酸序列设计特异性sgRNA序列，U626P、CaMV35表示启动子，gRNA骨架为CRISPR/Cas9系统重要元件，其中BADH—gRNA元件可转录sgRNA并引导Cas9蛋白靶向结合到BADH基因上，从而实现对BADH基因的定点切割。
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
(3)根据表格信息可知，突变体L1 BADH基因的编码序列比野生型增加了1 bp，导致翻译提前终止，仅编码32个氨基酸，进而使植株出苗期的耐盐等级发生变化，由野生型的高度耐盐变为敏感型，因此可推测突变体L1体内甜菜碱脱氢酶功能异常的原因是该蛋白的功能结构域缺失。突变体L2 BADH基因的编码序列比野生型增加了9 bp，且替换2 bp，导致其表达的甜菜碱脱氢酶有7个氨基酸发生变化，进而使植株出苗期的耐盐等级发生变化，由野生型的高度耐盐变为中度耐盐，因此可推测突变体L2体内甜菜碱脱氢酶功能异常的原因是该蛋白质的功能结构域被破坏，从而导致耐盐性降低。根据表格信息可知，BADH基因仅对出苗期耐盐性进行调整(BADH基因能提高出苗期耐盐性)，而与苗期耐盐性无关。
(教师用书独具)
1．(2025·浙江杭州一模)黄瓜花叶病毒能感染多种植物。研究人员欲培育具有抗黄瓜花叶病毒感染能力的番茄植株，下图为主要过程示意图，最终对再生番茄植株进行鉴定和筛选后获得抗黄瓜花叶病毒番茄植株。下列叙述错误的是(　　)
A．农杆菌经①接种至液体培养基，培养基中含有分化程度相对较低的番茄组织
B．浸泡番茄外植体的培养基中含有特定的抗生素用以去除转化番茄细胞的农杆菌
C．③接种的培养基中含适宜浓度的Kan，目的是杀死导入重组质粒的番茄细胞
D．培育出的具有抗黄瓜花叶病毒感染能力的番茄，需要经过一系列的安全性评价，符合相应标准后才能上市
√
C　[农杆菌可以将重组质粒导入到这些分化程度较低的组织细胞中，以便后续进行基因转化等操作，A正确；浸泡番茄外植体的培养基中含有特定的抗生素，其目的是去除转化番茄细胞的农杆菌，以免影响后续番茄细胞的生长和发育，B正确；③接种的培养基中含适宜浓度的Kan(卡那霉素)，由于重组质粒中含有Kanr(卡那霉素抗性基因)，只有导入了重组质粒的番茄细胞才能在含Kan的培养基上生长，而没有导入重组质粒的番茄细胞会因缺乏抗性基因而被杀死，因此③接种的培养基中含适宜浓度的Kan，目的是筛选出导入重组质粒的番茄细胞，C错误；转基因技术研发出来的产品需要经过一系列的安全性评价，符合相应标准后才能上市，D正确。]
2．(2025·江西景德镇模拟)2024年“诺贝尔化学奖”授予三位科学家，以表彰他们在“计算蛋白质设计和结构预测”方面的贡献。他们开发的预测蛋白质结构的AI工具AlphaFold可以通过输入的氨基酸序列信息生成蛋白质空间结构模型，到目前为止，AlphaFold已经预测了超过2亿种蛋白质结构——即几乎所有已知的已编码蛋白质，下列有关蛋白质工程的说法正确的是(　　)
A．AI算法在蛋白质工程领域应用中，难度最大的是设计预期的蛋白质结构→推测应有氨基酸序列
B．蛋白质工程通过改变氨基酸的空间结构而制造出新的蛋白质
C．该技术有助于科学家探索通过功能设计蛋白质结构，再逆向推导氨基酸序列
D．肽链的盘曲折叠方式复杂，与肽键以及肽链在特定区域形成氢键、二硫键等有关
√
C　[AI算法在蛋白质工程领域应用中，难度最大的是无法准确推知蛋白质复杂的高级结构，A错误；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错误；该技术可以通过输入的氨基酸序列信息生成蛋白质空间结构模型，有助于科学家探索通过功能设计蛋白质结构，再逆向推导氨基酸序列，C正确；由于氨基酸之间能够形成氢键、二硫键等，从而使得肽链能盘曲、折叠，形成具有一定空间结构的蛋白质分子，而肽键连接的是氨基酸，使氨基酸形成肽链，肽链的盘曲折叠方式复杂，与肽键无关，D错误。]
3．(2025·河南郑州模拟)抗体结构分为可变区(V区)和恒定区(C区)，与抗原特异性结合的区域为CDR区，位于V区中。在医药领域，单克隆抗体在疾病诊断和病原体鉴定中发挥重要作用，但鼠源的单抗容易在人体内引发人抗鼠抗体反应(HAMA)，从而削弱其治疗的有效性。科学家对鼠源杂交抗体进行改造，生产出效果更好的鼠—人嵌合抗体，主要流程如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A．鼠—人嵌合抗体至少含有4个游离氨基，其抗体特异性由抗体的C区决定
B．上述表达载体的构建过程主要利用了基因突变的生物学原理
C．为提高嵌合基因与载体的连接效率，扩增时应在两条引物的3′端添加同种限制酶酶切位点
D．鼠—人嵌合抗体的研制过程属于蛋白质工程，图中转染细胞的方法可能是显微注射法
√
D　[由图可知，鼠—人嵌合抗体含有4条肽链，因此至少含有4个游离氨基，其抗体特异性由抗体的V区决定，A错误；表达载体的构建过程主要利用了基因重组的生物学原理，不是基因突变，B错误；子链延伸只能从5′端向3′端，为避免自身环化和反向连接，应使用两种不同的限制酶进行酶切，因此应在两条引物的5′端添加不同的限制酶酶切位点，C错误；鼠—人嵌合抗体是对鼠源抗体进行改造，即对蛋白质进行改造，属于蛋白质工程，将基因表达载体导入动物细胞(Sp2/0细胞)常用显微注射法，D正确。]
谢 谢 ！

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