備考2025屆高考生物一輪復(fù)習(xí)分層練習(xí)第十一章生物技術(shù)與工程課時(shí)7基因工程的應(yīng)用與蛋白質(zhì)工程

課時(shí)7基因工程的應(yīng)用與蛋白質(zhì)工程一、選擇題1.[2024重慶聯(lián)考]蛋白質(zhì)工程是基因工程的延長(zhǎng)，下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的敘述，錯(cuò)誤的是（A）A.通過(guò)蛋白質(zhì)工程改造后的蛋白質(zhì)的性狀不行以遺傳B.蛋白質(zhì)工程和基因工程都須要構(gòu)建基因表達(dá)載體C.蛋白質(zhì)工程須要限制酶、DNA連接酶和載體等工具D.蛋白質(zhì)工程常常要建立蛋白質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)的三維模型解析蛋白質(zhì)工程是通過(guò)對(duì)基因進(jìn)行修飾改造或重新合成，從而改造蛋白質(zhì)進(jìn)而改造性狀，其本質(zhì)是通過(guò)基因限制性狀，故可遺傳，A錯(cuò)誤；蛋白質(zhì)工程通過(guò)對(duì)基因進(jìn)行修飾改造或重新合成，然后進(jìn)行基因表達(dá)，同基因工程一樣，都須要構(gòu)建基因表達(dá)載體，B正確；蛋白質(zhì)工程須要限制酶、DNA連接酶和載體等工具，C正確；蛋白質(zhì)工程先要依據(jù)預(yù)期的蛋白質(zhì)功能設(shè)計(jì)建立蛋白質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)的三維模型，D正確。2.[2024東莞模擬]干擾素是一種具有干擾病毒復(fù)制作用的糖蛋白，可以用于治療癌癥，但體外保存相當(dāng)困難。如圖是利用蛋白質(zhì)工程設(shè)計(jì)生產(chǎn)干擾素的流程圖，據(jù)圖分析下列敘述錯(cuò)誤的是（D）A.圖中構(gòu)建新的干擾素模型的主要依據(jù)是新的干擾素的預(yù)期功能B.圖中新的干擾素基因必需插入質(zhì)粒上的啟動(dòng)子和終止子之間才能表達(dá)C.圖中改造干擾素結(jié)構(gòu)的實(shí)質(zhì)是改造干擾素基因的結(jié)構(gòu)D.圖中各過(guò)程并沒(méi)有涉及基因工程技術(shù)解析構(gòu)建新的干擾素模型的主要依據(jù)是新的干擾素的預(yù)期功能，A正確；新的干擾素基因必需插入質(zhì)粒上的啟動(dòng)子和終止子之間才能表達(dá)，B正確；改造干擾素結(jié)構(gòu)的實(shí)質(zhì)是對(duì)干擾素基因的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，C正確；題圖中從“人工合成DNA”到“在受體細(xì)胞中表達(dá)”的過(guò)程運(yùn)用了基因工程技術(shù)，D錯(cuò)誤。3.[2024湖北聯(lián)考]科學(xué)家利用基因工程培育出了能產(chǎn)生乙肝病毒蛋白質(zhì)的西紅柿，被稱(chēng)為“西紅柿乙肝疫苗”。詳細(xì)操作：將乙肝抗原基因M導(dǎo)入農(nóng)桿菌，然后利用農(nóng)桿菌將基因M導(dǎo)入西紅柿細(xì)胞。試驗(yàn)顯示小白鼠連續(xù)五周吃這樣的西紅柿，體內(nèi)產(chǎn)生了抗乙肝病毒的抗體，下列敘述錯(cuò)誤的是（B）A.試驗(yàn)過(guò)程中用PCR技術(shù)對(duì)基因M進(jìn)行擴(kuò)增，須要兩種引物B.含基因M的重組Ti質(zhì)粒必需插入到西紅柿細(xì)胞的染色體DNA上C.即使基因M在西紅柿中勝利表達(dá)，也要進(jìn)行個(gè)體生物學(xué)水平的鑒定D.“西紅柿乙肝疫苗”成本相對(duì)較低解析構(gòu)建基因表達(dá)載體前須要對(duì)基因M進(jìn)行擴(kuò)增，運(yùn)用PCR技術(shù)擴(kuò)增基因M時(shí)，須要兩種引物結(jié)合基因M的兩條鏈從而合成相應(yīng)子鏈，A正確；含基因M的T－DNA插入到西紅柿染色體DNA上，才能穩(wěn)定存在和表達(dá)，而不是整個(gè)Ti質(zhì)粒必需插入到西紅柿細(xì)胞的染色體DNA上，B錯(cuò)誤；即使基因M在西紅柿中勝利表達(dá)，也必需進(jìn)行個(gè)體生物學(xué)水平的鑒定，來(lái)確定實(shí)際效果，C正確；西紅柿種植簡(jiǎn)潔，成本低，D正確。二、非選擇題4.[2024豫北名校聯(lián)考，15分]α1－抗胰蛋白酶缺乏癥是一種單基因遺傳病，患者會(huì)出現(xiàn)肺氣腫及其他疾病，嚴(yán)峻者甚至死亡，可接受注射α1－抗胰蛋白酶的方法來(lái)緩解患者的癥狀?？蒲袌F(tuán)隊(duì)確定結(jié)合如圖所示流程，運(yùn)用蛋白質(zhì)工程設(shè)計(jì)、制造出全新的α1－抗胰蛋白酶，同時(shí)結(jié)合基因工程和胚胎工程進(jìn)行擴(kuò)大生產(chǎn)?；卮鹣铝袉?wèn)題：（1）①～③過(guò)程屬于蛋白質(zhì)工程，僅從③過(guò)程看，由氨基酸序列獲得的核酸序列不是（填“是”或“不是”）唯一的，緣由是密碼子的簡(jiǎn)并（或一種氨基酸可對(duì)應(yīng)多種密碼子）。（2）基因工程的核心是構(gòu)建基因表達(dá)載體，基因表達(dá)載體除含目的基因外，還必需有啟動(dòng)子、終止子、標(biāo)記基因（填兩種）等?？捎蔑@微注射技術(shù)將基因表達(dá)載體導(dǎo)入受精卵中。（3）⑧過(guò)程中，卵母細(xì)胞要在體外人工培育成熟后才能與獲能的精子受精。為提高培育勝利率，進(jìn)行⑨過(guò)程之前，要對(duì)供應(yīng)卵母細(xì)胞的雌性動(dòng)物和受體動(dòng)物進(jìn)行同期發(fā)情處理。（4）欲通過(guò)乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)預(yù)期α1－抗胰蛋白酶，則構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)所用的啟動(dòng)子應(yīng)為乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子，且在⑧過(guò)程之前，要除去含Y（填“X”或“Y”）染色體的精子。解析（1）因?yàn)槊艽a子的簡(jiǎn)并，所以由氨基酸序列得到的mRNA的堿基序列不是唯一的，再通過(guò)逆轉(zhuǎn)錄得到的核酸序列也不是唯一的。（2）基因表達(dá)載體上一般有啟動(dòng)子、終止子、標(biāo)記基因（如抗生素抗性基因）、目的基因等。將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞可以接受農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法（導(dǎo)入植物細(xì)胞）、Ca2＋處理法（導(dǎo)入微生物細(xì)胞）、顯微注射法（導(dǎo)入動(dòng)物細(xì)胞）等。（3）采集的卵母細(xì)胞要在體外經(jīng)人工培育成熟后才能與獲能的精子受精。進(jìn)行胚胎移植前，須要使供體動(dòng)物和受體動(dòng)物生殖器官的生理變更相同，以保證胚胎能夠移植勝利，因此進(jìn)行⑨過(guò)程之前，須要對(duì)受體動(dòng)物和供應(yīng)卵母細(xì)胞的雌性動(dòng)物進(jìn)行同期發(fā)情處理。（4）利用乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)藥物時(shí)，須要讓目的基因在乳腺細(xì)胞中表達(dá)，因此啟動(dòng)子應(yīng)當(dāng)用乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子。由于只有雌性動(dòng)物才可以表達(dá)出乳腺蛋白，所以在體外受精之前可除去含Y染色體的精子，使受精卵的性染色體組成為XX。5.[2024宿遷檢測(cè)，9分]一種自然蛋白t-PA能高效降解因纖維蛋白凝合而成的血栓，但是心梗患者注射大劑量的t-PA會(huì)誘發(fā)顱內(nèi)出血。探討證明，將t-PA蛋白第84位的半胱氨酸換成絲氨酸，能顯著降低其誘發(fā)出血的副作用。據(jù)此，先對(duì)自然t-PA基因的堿基序列進(jìn)行改造，再實(shí)行傳統(tǒng)的基因工程方法表達(dá)該改造后的基因，可制造出性能優(yōu)異的改良t-PA蛋白。如圖1表示相關(guān)的目的基因、載體及限制酶識(shí)別序列和切割位點(diǎn)，pCLY11為質(zhì)粒，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：圖1（1）通過(guò)改造t-PA基因制造出性能優(yōu)異的改良t-PA蛋白的過(guò)程稱(chēng)為蛋白質(zhì)工程。（2）若改造后的t-PA基因的黏性末端如圖1所示，則須要選用限制酶XmaⅠ和BglⅡ切割質(zhì)粒pCLY11，保證質(zhì)粒與t-PA改良基因高效連接。再用DNA連接酶催化形成磷酸二酯鍵，構(gòu)建重組質(zhì)粒。（3）以大腸桿菌作為受體細(xì)胞，在含新霉素的培育基中形成菌落的受體細(xì)胞并非都是目的菌株，緣由是導(dǎo)入未連接目的基因的質(zhì)粒（或pCLY11或空質(zhì)?；蛞话阗|(zhì)粒）的大腸桿菌也可以在這種培育基上生長(zhǎng)。勝利獲得能生產(chǎn)改良t-PA蛋白的工程菌株后，利用液體（填“固體”或“液體”）培育基在發(fā)酵罐中進(jìn)行大量生產(chǎn)。（4）除了用工程菌株，還可以用圖2所示方法從轉(zhuǎn)基因牛乳汁中獲得改良t-PA蛋白：圖2過(guò)程②常用的方法是顯微注射法；在過(guò)程④前須要取囊胚的滋養(yǎng)層細(xì)胞做DNA分析進(jìn)行性別鑒定。解析（1）對(duì)自然的t-PA基因進(jìn)行改造，以制造出性能優(yōu)異的改良t-PA蛋白的技術(shù)稱(chēng)為蛋白質(zhì)工程。（2）依據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，t-PA基因的左端黏性末端為CCGG-，可用XmaⅠ酶切得到，t-PA基因的右端黏性末端為GATC-，可用BglⅡ酶切得到，質(zhì)粒須要用相同的酶進(jìn)行酶切以得到與目的基因相同的黏性末端，因此需選用限制酶XmaⅠ和BglⅡ切割質(zhì)粒pCLY11。通過(guò)DNA連接酶連接DNA片段之間的磷酸二酯鍵，構(gòu)建重組質(zhì)粒。（3）導(dǎo)入未連接目的基因的質(zhì)粒的大腸桿菌也可以在含新霉素的培育基中生長(zhǎng)，因此在含新霉素的培育基中形成菌落的受體細(xì)胞并非都是目的菌株（含有目的基因的大腸桿菌）。液體培育基常用于擴(kuò)大培育，因此利用液體培育基在發(fā)酵罐中進(jìn)行大量生產(chǎn)。（4）過(guò)程②表示將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞，導(dǎo)入動(dòng)物細(xì)胞常用顯微注射法。囊胚期細(xì)胞漸漸分化，內(nèi)細(xì)胞團(tuán)將來(lái)發(fā)育成胎兒的各種組織，滋養(yǎng)層細(xì)胞將發(fā)育成胎膜和胎盤(pán)，做DNA分析進(jìn)行性別鑒定時(shí)常取囊胚的滋養(yǎng)層細(xì)胞。6.[2024南京調(diào)研，13分]人胰島素基因表達(dá)的最初產(chǎn)物是一條肽鏈構(gòu)成的前胰島素原，經(jīng)圖1所示過(guò)程形成具生物活性的胰島素。此后科學(xué)家又提出了利用基因工程改造大腸桿菌生產(chǎn)人胰島素的兩種方法：AB法是依據(jù)胰島素A、B兩條肽鏈的氨基酸序列人工合成兩種DNA片段，利用工程菌分別合成兩條肽鏈后將其混合自然形成胰島素；BCA法是利用胰島B細(xì)胞中的mRNA得到胰島素基因，表達(dá)出胰島素原后再用特定酶切掉C肽段。這兩種方法運(yùn)用同一種質(zhì)粒作為載體。請(qǐng)據(jù)圖分析并回答下列問(wèn)題：（1）在人體胰島B細(xì)胞內(nèi)，圖1中前胰島素原形成具生物活性的胰島素過(guò)程中參加的細(xì)胞器有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體和線粒體。（2）由于密碼子的簡(jiǎn)并，AB法中人工合成的兩種DNA片段均有多種可能的序列。AB和BCA（填“AB”“BCA”或“AB和BCA”）法獲得的目的基因中不含人胰島素基因啟動(dòng)子。（3）圖2是利用基因工程生產(chǎn)人胰島素過(guò)程中運(yùn)用的質(zhì)粒及目的基因的部分結(jié)構(gòu)。為使目的基因與載體正確連接，在設(shè)計(jì)PCR引物時(shí)可添加限制酶XhoⅠ和MunⅠ的識(shí)別序列。通過(guò)上述方法獲得人的胰島素基因后，須要通過(guò)PCR技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)增，已知胰島素基因左端①處的堿基序列為－CCTTTCAGCTCA－，則其中一種引物設(shè)計(jì)的序列是5'－CTCGAGCCTTTCAGCTCA－3'。（4）β-半乳糖苷酶可以分解無(wú)色的X-gal產(chǎn)生藍(lán)色物質(zhì)使菌落呈現(xiàn)藍(lán)色，否則菌落為白色。經(jīng)Ca2＋處理的大腸桿菌與重組質(zhì)粒混合培育一段時(shí)間后，接受稀釋涂布平板法將大腸桿菌接種到添加了氨芐青霉素和X-gal的培育基上篩選出白色的菌落，即工程菌種。解析（1）胰島素屬于分泌蛋白，前胰島素原形成具生物活性的胰島素過(guò)程中參加的細(xì)胞器有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體和線粒體。（2）由于密碼子的簡(jiǎn)并，一種氨基酸可對(duì)應(yīng)幾種密碼子，則相應(yīng)的DNA片段就會(huì)有多種可能序列。結(jié)合題干信息可知，AB法是依據(jù)胰島素A、B兩條肽鏈的氨基酸序列人工合成兩種DNA片段，利用工程菌分別合成兩條肽鏈后將其混合自然形成胰島素；結(jié)合題干信息可知，BCA法是從人體胰島B細(xì)胞中獲得mRNA，啟動(dòng)子在非編碼區(qū)，不被轉(zhuǎn)錄和翻譯，因此，以肽鏈或mRNA為模板合成的DNA分子都不具有啟動(dòng)子，即AB和BCA法獲得的目的基因中均不含人胰島素基因啟動(dòng)子。（3）分析圖2，SalⅠ和NheⅠ限制酶會(huì)破壞目的基因，EcoRⅠ會(huì)破壞標(biāo)記基因，所以在設(shè)計(jì)PCR引物時(shí)可添加限制酶XhoⅠ和MunⅠ的識(shí)別序列。已知胰島素基因左端①處的堿基序列為－CCTTTCAGCTCA－，在設(shè)計(jì)PCR引物時(shí)須要添加限制酶XhoⅠ和MunⅠ的識(shí)別序列，依據(jù)兩種酶在質(zhì)粒上的位置可知，XhoⅠ的識(shí)別序列須要添加在目的基因左側(cè)，MunⅠ的識(shí)別序列須要添加在目的基因右側(cè)，由于DNA合成時(shí)新鏈的延長(zhǎng)方向是5'→3'，即其中一種引物與模板鏈3'端（①處互補(bǔ)的位置）堿基互補(bǔ)配對(duì)，同時(shí)該引物序列須要包含XhoⅠ的識(shí)別序列，所以其中一種引物設(shè)計(jì)的序列是5'－CTCGAGCCTTTCAGCTCA－3'。（4）