備考2025屆高考生物一輪復習分層練習第十一章生物技術與工程課時7基因工程的應用與蛋白質工程

課時7基因工程的應用與蛋白質工程一、選擇題1.[2024重慶聯(lián)考]蛋白質工程是基因工程的延長，下列關于蛋白質工程的敘述，錯誤的是（A）A.通過蛋白質工程改造后的蛋白質的性狀不行以遺傳B.蛋白質工程和基因工程都須要構建基因表達載體C.蛋白質工程須要限制酶、DNA連接酶和載體等工具D.蛋白質工程常常要建立蛋白質高級結構的三維模型解析蛋白質工程是通過對基因進行修飾改造或重新合成，從而改造蛋白質進而改造性狀，其本質是通過基因限制性狀，故可遺傳，A錯誤；蛋白質工程通過對基因進行修飾改造或重新合成，然后進行基因表達，同基因工程一樣，都須要構建基因表達載體，B正確；蛋白質工程須要限制酶、DNA連接酶和載體等工具，C正確；蛋白質工程先要依據(jù)預期的蛋白質功能設計建立蛋白質高級結構的三維模型，D正確。2.[2024東莞模擬]干擾素是一種具有干擾病毒復制作用的糖蛋白，可以用于治療癌癥，但體外保存相當困難。如圖是利用蛋白質工程設計生產干擾素的流程圖，據(jù)圖分析下列敘述錯誤的是（D）A.圖中構建新的干擾素模型的主要依據(jù)是新的干擾素的預期功能B.圖中新的干擾素基因必需插入質粒上的啟動子和終止子之間才能表達C.圖中改造干擾素結構的實質是改造干擾素基因的結構D.圖中各過程并沒有涉及基因工程技術解析構建新的干擾素模型的主要依據(jù)是新的干擾素的預期功能，A正確；新的干擾素基因必需插入質粒上的啟動子和終止子之間才能表達，B正確；改造干擾素結構的實質是對干擾素基因的結構進行改造，C正確；題圖中從“人工合成DNA”到“在受體細胞中表達”的過程運用了基因工程技術，D錯誤。3.[2024湖北聯(lián)考]科學家利用基因工程培育出了能產生乙肝病毒蛋白質的西紅柿，被稱為“西紅柿乙肝疫苗”。詳細操作：將乙肝抗原基因M導入農桿菌，然后利用農桿菌將基因M導入西紅柿細胞。試驗顯示小白鼠連續(xù)五周吃這樣的西紅柿，體內產生了抗乙肝病毒的抗體，下列敘述錯誤的是（B）A.試驗過程中用PCR技術對基因M進行擴增，須要兩種引物B.含基因M的重組Ti質粒必需插入到西紅柿細胞的染色體DNA上C.即使基因M在西紅柿中勝利表達，也要進行個體生物學水平的鑒定D.“西紅柿乙肝疫苗”成本相對較低解析構建基因表達載體前須要對基因M進行擴增，運用PCR技術擴增基因M時，須要兩種引物結合基因M的兩條鏈從而合成相應子鏈，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，而不是整個Ti質粒必需插入到西紅柿細胞的染色體DNA上，B錯誤；即使基因M在西紅柿中勝利表達，也必需進行個體生物學水平的鑒定，來確定實際效果，C正確；西紅柿種植簡潔，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，患者會出現(xiàn)肺氣腫及其他疾病，嚴峻者甚至死亡，可接受注射α1－抗胰蛋白酶的方法來緩解患者的癥狀?？蒲袌F隊確定結合如圖所示流程，運用蛋白質工程設計、制造出全新的α1－抗胰蛋白酶，同時結合基因工程和胚胎工程進行擴大生產?；卮鹣铝袉栴}：（1）①～③過程屬于蛋白質工程，僅從③過程看，由氨基酸序列獲得的核酸序列不是（填“是”或“不是”）唯一的，緣由是密碼子的簡并（或一種氨基酸可對應多種密碼子）。（2）基因工程的核心是構建基因表達載體，基因表達載體除含目的基因外，還必需有啟動子、終止子、標記基因（填兩種）等?？捎蔑@微注射技術將基因表達載體導入受精卵中。（3）⑧過程中，卵母細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，進行⑨過程之前，要對供應卵母細胞的雌性動物和受體動物進行同期發(fā)情處理。（4）欲通過乳腺生物反應器生產預期α1－抗胰蛋白酶，則構建基因表達載體時所用的啟動子應為乳腺蛋白基因的啟動子，且在⑧過程之前，要除去含Y（填“X”或“Y”）染色體的精子。解析（1）因為密碼子的簡并，所以由氨基酸序列得到的mRNA的堿基序列不是唯一的，再通過逆轉錄得到的核酸序列也不是唯一的。（2）基因表達載體上一般有啟動子、終止子、標記基因（如抗生素抗性基因）、目的基因等。將目的基因導入受體細胞可以接受農桿菌轉化法（導入植物細胞）、Ca2＋處理法（導入微生物細胞）、顯微注射法（導入動物細胞）等。（3）采集的卵母細胞要在體外經人工培育成熟后才能與獲能的精子受精。進行胚胎移植前，須要使供體動物和受體動物生殖器官的生理變更相同，以保證胚胎能夠移植勝利，因此進行⑨過程之前，須要對受體動物和供應卵母細胞的雌性動物進行同期發(fā)情處理。（4）利用乳腺生物反應器生產藥物時，須要讓目的基因在乳腺細胞中表達，因此啟動子應當用乳腺蛋白基因的啟動子。由于只有雌性動物才可以表達出乳腺蛋白，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，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?；颊咦⑸浯髣┝康膖-PA會誘發(fā)顱內出血。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，先對自然t-PA基因的堿基序列進行改造，再實行傳統(tǒng)的基因工程方法表達該改造后的基因，可制造出性能優(yōu)異的改良t-PA蛋白。如圖1表示相關的目的基因、載體及限制酶識別序列和切割位點，pCLY11為質粒，請回答下列問題：圖1（1）通過改造t-PA基因制造出性能優(yōu)異的改良t-PA蛋白的過程稱為蛋白質工程。（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切割質粒pCLY11，保證質粒與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，構建重組質粒。（3）以大腸桿菌作為受體細胞，在含新霉素的培育基中形成菌落的受體細胞并非都是目的菌株，緣由是導入未連接目的基因的質粒（或pCLY11或空質粒或一般質粒）的大腸桿菌也可以在這種培育基上生長。勝利獲得能生產改良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)酵罐中進行大量生產。（4）除了用工程菌株，還可以用圖2所示方法從轉基因牛乳汁中獲得改良t-PA蛋白：圖2過程②常用的方法是顯微注射法；在過程④前須要取囊胚的滋養(yǎng)層細胞做DNA分析進行性別鑒定。解析（1）對自然的t-PA基因進行改造，以制造出性能優(yōu)異的改良t-PA蛋白的技術稱為蛋白質工程。（2）依據(jù)堿基互補配對原則，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，質粒須要用相同的酶進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切割質粒pCLY11。通過DNA連接酶連接DNA片段之間的磷酸二酯鍵，構建重組質粒。（3）導入未連接目的基因的質粒的大腸桿菌也可以在含新霉素的培育基中生長，因此在含新霉素的培育基中形成菌落的受體細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大培育，因此利用液體培育基在發(fā)酵罐中進行大量生產。（4）過程②表示將目的基因導入受體細胞，導入動物細胞常用顯微注射法。囊胚期細胞漸漸分化，內細胞團將來發(fā)育成胎兒的各種組織，滋養(yǎng)層細胞將發(fā)育成胎膜和胎盤，做DNA分析進行性別鑒定時常取囊胚的滋養(yǎng)層細胞。6.[2024南京調研，13分]人胰島素基因表達的最初產物是一條肽鏈構成的前胰島素原，經圖1所示過程形成具生物活性的胰島素。此后科學家又提出了利用基因工程改造大腸桿菌生產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細胞中的mRNA得到胰島素基因，表達出胰島素原后再用特定酶切掉C肽段。這兩種方法運用同一種質粒作為載體。請據(jù)圖分析并回答下列問題：（1）在人體胰島B細胞內，圖1中前胰島素原形成具生物活性的胰島素過程中參加的細胞器有內質網、高爾基體和線粒體。（2）由于密碼子的簡并，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子。（3）圖2是利用基因工程生產人胰島素過程中運用的質粒及目的基因的部分結構。為使目的基因與載體正確連接，在設計PCR引物時可添加限制酶XhoⅠ和MunⅠ的識別序列。通過上述方法獲得人的胰島素基因后，須要通過PCR技術進行擴增，已知胰島素基因左端①處的堿基序列為－CCTTTCAGCTCA－，則其中一種引物設計的序列是5'－CTCGAGCCTTTCAGCTCA－3'。（4）β-半乳糖苷酶可以分解無色的X-gal產生藍色物質使菌落呈現(xiàn)藍色，否則菌落為白色。經Ca2＋處理的大腸桿菌與重組質?；旌吓嘤欢螘r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程中參加的細胞器有內質網、高爾基體和線粒體。（2）由于密碼子的簡并，一種氨基酸可對應幾種密碼子，則相應的DNA片段就會有多種可能序列。結合題干信息可知，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；結合題干信息可知，BCA法是從人體胰島B細胞中獲得mRNA，啟動子在非編碼區(qū)，不被轉錄和翻譯，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子。（3）分析圖2，SalⅠ和NheⅠ限制酶會破壞目的基因，EcoRⅠ會破壞標記基因，所以在設計PCR引物時可添加限制酶XhoⅠ和MunⅠ的識別序列。已知胰島素基因左端①處的堿基序列為－CCTTTCAGCTCA－，在設計PCR引物時須要添加限制酶XhoⅠ和MunⅠ的識別序列，依據(jù)兩種酶在質粒上的位置可知，XhoⅠ的識別序列須要添加在目的基因左側，MunⅠ的識別序列須要添加在目的基因右側，由于DNA合成時新鏈的延長方向是5'→3'，即其中一種引物與模板鏈3'端（①處互補的位置）堿基互補配對，同時該引物序列須要包含XhoⅠ的識別序列，所以其中一種引物設計的序列是5'－CTCGAGCCTTTCAGCTCA－3'。（4）