適用于新高考新教材備戰(zhàn)2025屆高考生物一輪總復習第10單元生物技術與工程課時規(guī)范練53基因工程的應用及蛋白質工程

課時規(guī)范練53基因工程的應用及蛋白質工程必備知識基礎練考點一基因工程的應用1.每年我國約30萬人在器官移植等待的名單中,但僅有1萬多人能獲得器官移植的機會,供體來源不足是目前器官移植最大的問題?；蚬こ虨槠鞴僖浦蔡峁┝诵碌乃悸?如果能在豬的基因組中導入某種調節(jié)基因,抑制其抗原決定基因的表達,就可以結合克隆技術培育出不會引起免疫排斥反應的轉基因克隆豬器官。下列關于轉基因克隆豬器官的敘述,錯誤的是()A.選用豬做克隆器官供體是因為其內臟構造、大小與血管分布和人的類似,且豬體內可導致人類疾病的病毒少B.該操作的核心步驟是基因表達載體的構建,需要用到限制酶、DNA連接酶兩種工具酶C.調節(jié)基因導入的受體細胞取決于需要的器官類型,若需要移植肝臟,則受體細胞為肝細胞D.若要檢測目的基因是否導入了受體細胞,可以利用PCR等技術進行檢測2.(2023·廣東汕頭三模)如圖表示利用基因工程技術生產人血清白蛋白的兩條途徑,下列有關敘述正確的是()A.分子運輸車——載體的組成包括目的基因、標記基因、啟動密碼、終止密碼等B.擴增目的基因時,利用耐高溫的DNA連接酶從引物a和引物b起始延伸互補鏈C.接受人血清白蛋白基因的綿羊受體細胞是乳腺細胞D.含目的基因的植物受體細胞可能無需培養(yǎng)成完整植株3.植物生物反應器主要以整株植物、植物組織或植物懸浮細胞為加工場所,生產藥物蛋白。葉綠體遺傳轉化體系是近年發(fā)展起來的一種新的植物生物反應器。葉綠體轉化是以同源重組原理將外源目的基因整合到目標葉綠體基因組中的一種方式,是一種高表達、安全性極高的遺傳轉化方法。下列相關敘述正確的是()A.植物生物反應器涉及的現(xiàn)代生物學技術是基因工程和植物細胞工程B.構建的基因表達載體中含有葉綠體特異啟動子,使得目的基因只能在葉綠體中表達C.植物葉綠體表達體系可以防止轉基因作物的目的基因通過花粉在自然界中擴散D.把目的基因導入葉綠體DNA中,將來產生的配子一定含有此目的基因4.我國科學家在基因編輯這個新興領域創(chuàng)造了多項世界第一,該技術能對基因進行定點“修改”,以改變目的基因的序列和功能。在應用該技術時也要特別注意防范風險。下列關于基因編輯技術的敘述,錯誤的是()A.可以讓某個基因失效B.可以應用于治療癌癥C.可以修復已突變基因D.應用于任何基因修改考點二蛋白質工程的原理和應用5.如圖表示蛋白質工程的操作過程,下列相關說法錯誤的是()A.a、b過程分別是轉錄、翻譯B.蛋白質工程中對蛋白質分子結構的了解是非常關鍵的工作C.蛋白質工程是完全擺脫基因工程技術的一項全新的生物工程技術D.蛋白質工程中可能構建出一種全新的基因6.基因工程和蛋白質工程技術有很大的應用價值,可用于醫(yī)藥及其他工農業(yè)生產中。下列關于基因工程和蛋白質工程的敘述,正確的是()A.蛋白質工程的操作對象是蛋白質,不需要以酶和載體為工具B.目的基因的檢測與鑒定是培育轉基因生物的核心環(huán)節(jié)C.基因工程操作中所用質粒都是來自細菌細胞中天然的質粒D.PCR擴增相關目的基因時,子鏈的合成方向是由5'端到3'端關鍵能力提升練1.(2024·廣東聯(lián)考)下圖是剔除轉基因植物中標記基因的一種策略,下列相關敘述錯誤的是()A.分別帶有目的基因和標記基因的兩個質粒,都帶有T-DNA序列B.該方法建立在高轉化頻率基礎上,標記基因和目的基因需轉到不同染色體上C.若要獲得剔除標記基因的植株,轉化植株必須經(jīng)過有性生殖階段遺傳重組D.獲得的無篩選標記轉基因植株發(fā)生了染色體結構變異2.(2024·廣東佛山聯(lián)考)水中雌激素類物質(E物質)污染會導致魚類雌性化等異常,并通過食物鏈影響人體健康和生態(tài)安全。斑馬魚的肌細胞、生殖細胞等均存在E物質受體,且幼體透明。科學家將綠色熒光蛋白(GFP)等基因轉入斑馬魚,建立了一種快速的水體E物質監(jiān)測方法。下列分析錯誤的是()A.將GFP基因表達載體導入斑馬魚受精卵的常用方法是顯微注射法B.構建含有GFP基因的表達載體時需使用限制酶和DNA聚合酶C.在被E物質污染的水體中轉基因斑馬魚的幼體會顯綠色D.轉基因斑馬魚逃逸可能帶來生物安全問題3.β-丙氨酸作為重要的中間體,廣泛應用于醫(yī)藥、食品、化工等領域。L-天冬氨酸-α-脫羧酶(PanD)能夠催化β-丙氨酸的生成,但天然PanD酶活力(酶活力是指酶催化一定化學反應的能力)較低且易失活。研究人員運用蛋白質工程對酶基因進行分子改造,在未知PanD三維結構和功能關系的情況下,通過易錯PCR技術引入隨機突變,再進行定向篩選,最終獲得活力和穩(wěn)定性均較高的PanD?；卮鹣铝袉栴}。(1)易錯PCR與普通PCR相似,每次循環(huán)也包括了三步,但可通過改變PCR反應條件來提高堿基錯配的概率。在PCR反應體系中,Mg2+可以提高已發(fā)生錯配區(qū)域的穩(wěn)定性,Mn2+可以降低DNA聚合酶對底物的專一性。因此,與普通PCR相比,易錯PCR的反應體系中應適當(填“提高”或“降低”)Mg2+濃度、(填“提高”或“降低”)Mn2+濃度。通過多輪的易錯PCR及篩選,可以獲取所需的PanD基因。(2)研究人員對比改造前后的兩種PanD,發(fā)現(xiàn)改造后的PanD的第305位氨基酸由賴氨酸突變?yōu)榻z氨酸,推測突變后酶活力升高的原因是

。

(3)為將能表達高活力PanD的大腸桿菌應用于工業(yè)發(fā)酵生產β-丙氨酸,研究人員還探究了發(fā)酵的最佳反應條件,研究中發(fā)現(xiàn)隨著底物濃度升高,β-丙氨酸產量下降,推測其原因可能是

。

因此在工業(yè)生產中,要采用(填“一次足量添加”或“多次分批補料”)的投料策略。答案：必備知識基礎練1.C解析豬的內臟構造、大小、血管分布與人的極為相似,而且豬體內可導致人類疾病的病毒遠遠少于靈長類動物,A項正確;在構建基因表達載體時,首先會用一定的限制酶切割載體和含有目的基因的DNA片段,再利用DNA連接酶將目的基因片段拼接到載體的切口處,形成一個重組DNA分子,將目的基因導入動物細胞,受體細胞一般是受精卵,受精卵具有發(fā)育的全能性,肝細胞無法發(fā)育成完整的肝臟,因此不會選擇肝細胞作為受體細胞,B項正確,C項錯誤;分子水平的檢測,可以通過PCR等技術檢測受體細胞DNA上是否插入了目的基因或檢測目的基因是否轉錄出了mRNA,D項正確。2.D解析基因表達載體包括目的基因、啟動子、終止子和標記基因等,A項錯誤;利用PCR技術擴增目的基因時,利用耐高溫的DNA聚合酶延伸子鏈,B項錯誤;接受人血清白蛋白基因的綿羊受體細胞是受精卵,C項錯誤;為了大量生產人血清白蛋白,可從愈傷組織獲得人血清白蛋白,無需培養(yǎng)為完整植株,D項正確。3.D解析植物生物反應器首先需要用基因工程技術將目的基因導入植物細胞,其次需要采用植物細胞工程技術將轉基因植物細胞培育成轉基因植株或轉基因植物組織或轉基因植物懸浮細胞,因此涉及基因工程和植物細胞工程技術,A項正確;要使得目的基因只能在葉綠體中表達,則構建的基因表達載體中要含有葉綠體特異性啟動子,B項正確;由于受精卵中的細胞質幾乎全部來自卵細胞,因此植物葉綠體表達體系可以防止轉基因作物的目的基因通過花粉在自然界中擴散,C項正確;把該基因導入葉綠體DNA中,葉綠體DNA存在于細胞質中,在配子產生過程中并不遵循遺傳規(guī)律,所以將來產生的配子中不一定含有抗病基因,D項錯誤。4.D解析基因編輯技術可以修改DNA序列,從而讓某個基因失效或修復已突變基因,也可以用于編輯癌癥相關的基因,從而應用于治療癌癥,A、B、C三項正確;基于現(xiàn)在的技術水平,基因編輯技術還不能對任何基因進行修改,D項錯誤。5.C解析a過程是以DNA的一條鏈為模板合成mRNA的轉錄過程,b過程是以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的多肽鏈的翻譯過程,A項正確;蛋白質工程是指以蛋白質分子結構規(guī)律及其與生物功能的關系作為基礎,通過改造或合成基因,來改造現(xiàn)有蛋白質,或制造一種新的蛋白質,以滿足人類的生產和生活的需求,因此蛋白質工程中對蛋白質分子結構的了解是非常關鍵的工作,B項正確;蛋白質工程是在基因工程的基礎上,延伸出來的第二代基因工程,C項錯誤;蛋白質工程中,可能根據(jù)已經(jīng)明確的蛋白質結構構建出一種全新的基因,D項正確。6.D解析蛋白質工程操作對象是基因,需要以酶和載體為工具,A項錯誤;基因表達載體的構建是培育轉基因生物過程中的核心環(huán)節(jié),B項錯誤;基因工程操作中所用質粒是改造后的質粒,C項錯誤;擴增目的基因時,合成DNA的方向是從子鏈的5'端到3'端,D項正確。關鍵能力提升練1.D解析農桿菌中的Ti質粒上的T-DNA可轉移至受體細胞,并且整合到受體細胞染色體的DNA上,故分別帶有目的基因和標記基因的兩個質粒,都帶有T-DNA序列,進而成功整合到受體細胞染色體上,A項正確;該方法需要利用農桿菌轉化法,在高轉化頻率的基礎上,將目的基因和標記基因整合到染色體上,由圖可知,標記基因和目的基因位于細胞中不同的染色體上,B項正確;通過雜交分離結果可知,經(jīng)過有性生殖階段遺傳重組后獲得了只含目的基因的細胞,只含標記基因的細胞和既含目的基因又含標記基因的細胞,C項正確;獲得的無篩選標記轉基因植株發(fā)生了基因重組,D項錯誤。2.B解析將基因表達載體導入斑馬魚受精卵的常用方法是顯微注射法,A項正確;構建含有GFP基因的表達載體時需使用限制酶和DNA連接酶,B項錯誤;綠色熒光蛋白(GFP)表達后會使透明的斑馬魚幼體顯出綠色,C項正確;轉基因斑馬魚逃逸可能帶來生物安全問題,D項正確。3.答案(1)變性、復性、延伸提高提高(2)組成PanD的氨基酸種類改變,導致酶的空間結構發(fā)生改變,進而使酶活力提升(3)隨著底物濃度升高,發(fā)酵液濃度增加,進而使大腸桿菌失水較多,甚至死亡,不能高效地表達高活力PanD多次分批補料解析(1)PCR每次循環(huán)包括變性、復性、延伸三步。易錯PCR與普通PCR相似,每次循環(huán)也包括了變性、復性、延伸三步。PCR技術是指通過DNA的雙鏈復制,在耐高溫的DNA聚合酶的催化下,遵循堿基互補配對原則,擴增DNA片段。耐高溫的DNA聚合酶負責將堿基與模板鏈正確地互補配對,Mn2+可以降低DNA聚合酶對底物的專一性,也就是說Mn2+能提高堿基與模板鏈的錯配,增加其突變率;非互補的堿基對由于氫鍵不易形成,穩(wěn)定性差,Mg2+可以提高該錯配區(qū)域