2025屆高考生物一輪復(fù)習(xí)新考案-大單元11生物技術(shù)與工程第60講基因工程的應(yīng)用(人教版2019)

第60講基因工程的應(yīng)用【課標(biāo)內(nèi)容】1．舉例說(shuō)明基因工程在農(nóng)牧、食品及醫(yī)藥等行業(yè)的廣泛應(yīng)用改善了人類的生活品質(zhì)；2．概述人們根據(jù)基因工程原理，進(jìn)行蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)和改造，可以獲得性狀和功能更符合人類需求的蛋白質(zhì)；3．舉例說(shuō)明依據(jù)人類需要對(duì)原有蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行基因改造?？键c(diǎn)1基因工程的應(yīng)用考點(diǎn)落實(shí)1．基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用分類導(dǎo)入目的基因轉(zhuǎn)基因生物實(shí)例植物轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)植物外源__抗蟲(chóng)__基因抗蟲(chóng)棉花、玉米等轉(zhuǎn)基因抗病植物某些病毒、真菌等的__抗病__基因抗病毒甜椒、番木瓜等轉(zhuǎn)基因抗除草劑植物降解或抵抗某種__除草劑__的基因抗除草劑玉米、大豆等改良植物的品質(zhì)富含__某些必需氨基酸__的蛋白質(zhì)的基因富含賴氨酸的玉米與植物__花青素__代謝相關(guān)的基因顏色變異的矮牽牛動(dòng)物提高動(dòng)物的生長(zhǎng)速率外源__生長(zhǎng)激素__的基因轉(zhuǎn)生長(zhǎng)激素基因的鯉魚(yú)改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)__腸乳糖酶__的基因轉(zhuǎn)腸乳糖酶基因的奶牛解疑釋惑(1)轉(zhuǎn)基因作物的優(yōu)點(diǎn)①減少化學(xué)殺蟲(chóng)劑的施用量，減少環(huán)境污染；②增加作物產(chǎn)量；③增加經(jīng)濟(jì)效益。(2)轉(zhuǎn)基因哺乳動(dòng)物的培育過(guò)程2．基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用(1)微生物制藥(2)利用哺乳動(dòng)物批量生產(chǎn)藥物——__乳腺(房)生物反應(yīng)器__(3)建立移植器官的工廠①技術(shù)方法：利用基因工程技術(shù)對(duì)豬的器官進(jìn)行改造，采用的方法是在器官供體的基因組中導(dǎo)入__某種調(diào)節(jié)因子__，以抑制__抗原決定基因__的表達(dá)，或設(shè)法除去__抗原決定基因__，然后再結(jié)合克隆技術(shù)，培育出不會(huì)引起__免疫排斥__反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因克隆豬器官。②對(duì)豬進(jìn)行改造的兩點(diǎn)理由：內(nèi)臟構(gòu)造、大小、血管分布與人的極為相似；與靈長(zhǎng)類動(dòng)物相比，豬體內(nèi)隱藏的、可導(dǎo)致人類疾病的病毒少。3．基因工程在食品工業(yè)方面的應(yīng)用(1)技術(shù)方法：利用基因工程菌生產(chǎn)食品工業(yè)用酶、__氨基酸__和__維生素__等。例如將編碼牛凝乳酶的基因?qū)氪竽c桿菌、黑曲霉或酵母菌的基因組中，再通過(guò)__工業(yè)發(fā)酵__生產(chǎn)凝乳酶。(2)實(shí)例：淀粉酶、脂酶、天冬氨酸和苯丙氨酸。概念思辨1．判斷下列說(shuō)法的正誤：(1)農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)不會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)作物產(chǎn)生抗性。(×)(2)乳腺生物反應(yīng)器就是把藥用蛋白基因?qū)雱?dòng)物的乳腺細(xì)胞中。(×)提示：乳腺生物反應(yīng)器是把藥用蛋白基因與乳腺中特異表達(dá)的基因的啟動(dòng)子等調(diào)控元件重組在一起，通過(guò)顯微注射法導(dǎo)入哺乳動(dòng)物的受精卵中。(3)干擾素是一種具有干擾病毒復(fù)制作用的糖蛋白，在臨床上被廣泛用于治療病毒感染性疾病。(√)2．科學(xué)家培育出一種轉(zhuǎn)基因小鼠，其膀胱上皮細(xì)胞可以合成人的生長(zhǎng)激素并分泌到尿液中。在研制膀胱生物反應(yīng)器時(shí)，應(yīng)使藥用蛋白基因在__膀胱上皮__細(xì)胞中特異性表達(dá)。它與乳腺生物反應(yīng)器一樣，具有__收集藥用蛋白較容易__，且有__不會(huì)對(duì)動(dòng)物造成傷害__的優(yōu)點(diǎn)；且相比之下，還能不受__性別和年齡__的限制。典題說(shuō)法考向1基因工程的應(yīng)用(2023·北京卷)抗蟲(chóng)作物對(duì)害蟲(chóng)的生存產(chǎn)生壓力，會(huì)使害蟲(chóng)種群抗性基因頻率迅速提高，導(dǎo)致作物的抗蟲(chóng)效果逐漸減弱。為使轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉保持抗蟲(chóng)效果，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上會(huì)采取一系列措施。以下措施不能實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)的是(B)A．在轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉種子中混入少量常規(guī)種子B．大面積種植轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉，并施用殺蟲(chóng)劑C．轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉與小面積的常規(guī)棉間隔種植D．轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉大田周圍設(shè)置常規(guī)棉隔離帶解析：在轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉種子中混入少量常規(guī)種子，則常規(guī)種子長(zhǎng)成的普通植株能為敏感性(不抗蟲(chóng))個(gè)體提供生存空間，增加與抗蟲(chóng)個(gè)體的競(jìng)爭(zhēng)，避免抗性基因頻率升高過(guò)快，提高了抗蟲(chóng)棉的抗蟲(chóng)持久性；大面積種植轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉、施用殺蟲(chóng)劑，都會(huì)進(jìn)一步選擇并保存抗性強(qiáng)的個(gè)體，導(dǎo)致敏感性個(gè)體死亡，從而加快害蟲(chóng)種群抗性基因頻率提高，不利于抗蟲(chóng)棉的抗蟲(chóng)持久性；將轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉與小面積的常規(guī)棉間隔種植以及轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉大田周圍設(shè)置常規(guī)棉隔離帶，作用機(jī)理相似：可以使敏感性個(gè)體存活，敏感性個(gè)體能與抗性強(qiáng)的棉鈴蟲(chóng)進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)，不會(huì)導(dǎo)致抗性基因頻率升高過(guò)快，提高了抗蟲(chóng)棉的抗蟲(chóng)持久性。(2023·常熟期中)采用基因工程將人凝血因子基因?qū)肷窖蚴芫眩晒ε嘤隽巳四蜃又淮嬖谟谌橹械霓D(zhuǎn)基因羊。下列有關(guān)敘述正確的是(D)A．可以將人的凝血因子基因直接導(dǎo)入受精卵或乳腺細(xì)胞中B．乳腺生物反應(yīng)器往往不受到羊生長(zhǎng)發(fā)育的階段和性別的限制C．人凝血因子基因只存在于該轉(zhuǎn)基因羊的乳腺細(xì)胞中，而不存在于其他體細(xì)胞中D．需將人凝血因子基因與只在乳腺中特異表達(dá)的基因的啟動(dòng)子等調(diào)控元件重組在一起解析：由于單獨(dú)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞，目的基因在受體細(xì)胞中無(wú)法穩(wěn)定存在和自我復(fù)制，故需要構(gòu)建質(zhì)粒載體才能導(dǎo)入受體細(xì)胞，A錯(cuò)誤；雌性山羊發(fā)育到一定階段才能產(chǎn)生乳汁，故乳腺生物反應(yīng)器往往受羊生長(zhǎng)發(fā)育的階段和性別的限制，B錯(cuò)誤；人凝血因子基因存在于該轉(zhuǎn)基因羊所有細(xì)胞中，只是在乳腺細(xì)胞中選擇性表達(dá)，C錯(cuò)誤；需將人凝血因子基因與只在乳腺中特異表達(dá)的基因的啟動(dòng)子等調(diào)控元件重組在一起，以保證人凝血因子能在乳腺中正常表達(dá)，D正確?？枷?結(jié)合情境考查基因工程(2024·南京零模)金屬硫蛋白(MT)是一類廣泛存在于動(dòng)植物中具有金屬結(jié)合能力的蛋白質(zhì)，決定該蛋白質(zhì)合成的基因結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中A鏈為編碼鏈、B鏈為模板鏈。科研人員利用圖2所示質(zhì)粒構(gòu)建棗樹(shù)的MT基因重組DNA分子并導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞，獲得對(duì)重金屬鎘(Cd)具有吸附能力和耐受能力的MT工程菌。回答下列問(wèn)題：eq\o(\s\up7(),\s\do5(圖1))eq\o(\s\up7(),\s\do5(圖2))注：XhoⅠ、KpnⅠ、PstⅠ為不同限制酶的識(shí)別位點(diǎn)：LacZ基因編碼產(chǎn)生的β－半乳糖苷酶可以催化無(wú)色物質(zhì)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；AmpR基因?yàn)榘逼S青霉素抗性基因。(1)獲取目的基因提取棗樹(shù)細(xì)胞的__mRNA__，經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄獲得cDNA。為了使PCR擴(kuò)增后的產(chǎn)物按照正確的方向與已被酶切的載體連接，克隆MT基因時(shí)應(yīng)選擇的引物組合是__引物Ⅱ和引物Ⅲ__，并在其__5′__(選填“5′”或“3′”)末端分別添加限制酶__KpnⅠ和XhoⅠ__的識(shí)別序列。(2)構(gòu)建重組DNA分子：?jiǎn)?dòng)子是__RNA聚合酶__識(shí)別并結(jié)合的部位；基因工程中構(gòu)建用于原核生物的表達(dá)載體時(shí)，常用的啟動(dòng)子不包括以下哪一項(xiàng)？__D__(A．噬菌體基因啟動(dòng)子B．乳酸菌基因啟動(dòng)子C．大腸桿菌基因啟動(dòng)子D．棗樹(shù)MT基因啟動(dòng)子)(3)導(dǎo)入、篩選和鑒定MT工程菌。①將得到的混合物導(dǎo)入用__Ca2+__處理的大腸桿菌完成__轉(zhuǎn)化__實(shí)驗(yàn)。②將菌液稀釋并涂布在含X－gal和氨芐青霉素的培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng)后，隨機(jī)挑取__白色__的單菌落可獲得MT工程菌。③欲進(jìn)一步對(duì)MT工程菌進(jìn)行鑒定，可將挑取出的MT工程菌與__普通大腸桿菌__分別接種至含__(一定濃度的重金屬)鎘__的LB液體培養(yǎng)基中，置于恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，適宜時(shí)間后檢測(cè)菌種數(shù)量。(4)擴(kuò)大菌種：將MT工程菌接種至發(fā)酵罐內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)增，培養(yǎng)過(guò)程中可定期取樣并使用細(xì)菌計(jì)數(shù)板對(duì)__菌體__(選填“菌體”或“菌落”)進(jìn)行直接計(jì)數(shù)，以評(píng)估增殖情況。發(fā)酵結(jié)束后，采用__過(guò)濾、沉淀__等方法獲得所需的發(fā)酵產(chǎn)品。解析：(1)由題干可知，提取棗樹(shù)細(xì)胞的某種物質(zhì)后，需要經(jīng)過(guò)逆轉(zhuǎn)錄獲得cDNA，然后進(jìn)行PCR才能獲得MT基因，因此從棗樹(shù)細(xì)胞中提取的物質(zhì)是mRNA。PCR過(guò)程中，引物與模板鏈的3′端結(jié)合，因此應(yīng)當(dāng)選擇引物Ⅱ和引物Ⅲ，這樣才能使DNA聚合酶從引物的3′端開(kāi)始連接脫氧核苷酸。由題干可知，B鏈為模板鏈，轉(zhuǎn)錄的方向是沿著模板鏈的3′→5′，應(yīng)將MT基因的左端與啟動(dòng)子一側(cè)連接，由于目的基因中含有PstⅠ的識(shí)別序列，若在基因兩側(cè)添加PstⅠ識(shí)別序列，將來(lái)對(duì)MT基因進(jìn)行切割時(shí)會(huì)破壞目的基因，同時(shí)為了保證MT基因正向連接到質(zhì)粒上，應(yīng)當(dāng)在MT基因兩側(cè)連上不同的限制酶識(shí)別序列，故添加的限制酶序列分別是XhoⅠ和KpnⅠ限制酶序列，并且應(yīng)添加在基因的外側(cè)，才能不影響基因的序列，故添加在引物的5′端。(2)啟動(dòng)子是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位，有了它才能驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄出mRNA，最終表達(dá)出人類需要的蛋白質(zhì)。乳酸菌和大腸桿菌都是原核生物，啟動(dòng)子可以用于構(gòu)建原核生物的表達(dá)載體；噬菌體是寄生于細(xì)菌中的病毒，可在特定細(xì)菌內(nèi)繁殖，啟動(dòng)子可用于構(gòu)建原核生物表達(dá)載體；棗樹(shù)MT基因啟動(dòng)子只能在特定棗樹(shù)細(xì)胞中發(fā)揮作用，不適合用于構(gòu)建原核生物表達(dá)載體。(3)①大腸桿菌是原核生物，需要Ca2+處理，使其處于一種能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài)，完成將基因表達(dá)載體導(dǎo)入受體細(xì)胞并在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過(guò)程，即轉(zhuǎn)化過(guò)程。②在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上，導(dǎo)入了空白質(zhì)粒和重組質(zhì)粒的大腸桿菌都可以形成菌落，但導(dǎo)入重組質(zhì)粒的大腸桿菌LacZ基因被破壞，不能催化無(wú)色物質(zhì)X－gal產(chǎn)生藍(lán)色物質(zhì)，是白色菌落，故應(yīng)挑取白色單菌落進(jìn)行培養(yǎng)。③操作獲得的是對(duì)重金屬鎘(Cd)具有吸附能力和耐受能力的MT工程菌，因此欲進(jìn)一步對(duì)MT工程菌進(jìn)行鑒定，可將挑取出的MT工程菌與普通大腸桿菌分別接種到含有(一定濃度的重金屬)鎘的LB液體培養(yǎng)基中。(4)細(xì)菌計(jì)數(shù)板可對(duì)菌體直接計(jì)數(shù)，不能對(duì)菌落進(jìn)行計(jì)數(shù)。若要獲得發(fā)酵產(chǎn)品(微生物細(xì)胞本身)，可采用過(guò)濾、沉淀等方法將菌體分離和干燥，即可得到產(chǎn)品?？键c(diǎn)2蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用考點(diǎn)落實(shí)知識(shí)1蛋白質(zhì)工程的原理1．對(duì)蛋白質(zhì)工程的理解基礎(chǔ)蛋白質(zhì)分子的__結(jié)構(gòu)規(guī)律__及其與__生物功能__的關(guān)系手段通過(guò)__改造__或__合成__基因，來(lái)改造現(xiàn)有蛋白質(zhì)，或制造一種新的蛋白質(zhì)目的獲得滿足人類的生產(chǎn)和生活需求的__蛋白質(zhì)__2．蛋白質(zhì)工程崛起的緣由(1)基因工程在原則上只能生產(chǎn)__自然界中已存在的蛋白質(zhì)__。(2)天然蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能符合特定物種生存的需要，卻__不一定完全符合人類生產(chǎn)和生活的需要__。3．蛋白質(zhì)工程的基本思路A．__預(yù)期功能__，B．__轉(zhuǎn)錄__，C．__翻譯__。知識(shí)2蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用1．在醫(yī)藥工業(yè)方面的應(yīng)用，如研發(fā)速效__胰島素類似物__，提高_(dá)_干擾素__的保存期，改造抗體等。2．在酶方面的應(yīng)用：改進(jìn)酶的__性能__或__開(kāi)發(fā)新的工業(yè)用酶__，如提高酶的催化活性、提高酶的穩(wěn)定性等。3．在農(nóng)業(yè)方面：除了改造某些重要的酶，如參與調(diào)控光合作用的酶，還用于設(shè)計(jì)優(yōu)良微生物農(nóng)藥等。歸納總結(jié)蛋白質(zhì)工程和基因工程的比較項(xiàng)目蛋白質(zhì)工程基因工程原理中心法則的逆推基因重組過(guò)程預(yù)期蛋白質(zhì)功能→設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列→找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)獲取目的基因→構(gòu)建基因表達(dá)載體→將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞→目的基因的檢測(cè)與鑒定實(shí)質(zhì)定向改造或生產(chǎn)人類所需蛋白質(zhì)定向改造生物的遺傳特性，以獲得人類所需的生物類型或生物產(chǎn)品(基因的異體表達(dá))結(jié)果生產(chǎn)自然界沒(méi)有的蛋白質(zhì)生產(chǎn)自然界已有的蛋白質(zhì)聯(lián)系蛋白質(zhì)工程是在基因工程基礎(chǔ)上延伸出的第二代基因工程，因?yàn)槭菍?duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)的改造或制造新的蛋白質(zhì)，所以必須通過(guò)基因修飾或基因合成實(shí)現(xiàn)概念思辨1．判斷下列說(shuō)法的正誤：(1)蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對(duì)蛋白質(zhì)分子直接進(jìn)行操作，定向改變分子的結(jié)構(gòu)。(×)提示：蛋白質(zhì)工程中直接改造的是基因，不是蛋白質(zhì)。(2)基因工程遵循中心法則，而蛋白質(zhì)工程不遵循。(×)提示：蛋白質(zhì)工程的基本思路是按照中心法則相反的過(guò)程進(jìn)行的。(3)根據(jù)某多肽鏈的一段氨基酸序列，可以很容易地確定控制該肽鏈合成的基因的脫氧核苷酸序列。(×)提示：由于密碼子的簡(jiǎn)并性等原因，根據(jù)某多肽鏈的一段氨基酸序列，不容易確定基因的脫氧核苷酸序列。(4)蛋白質(zhì)工程是一項(xiàng)難度很大的工程，主要是因?yàn)槿藗儗?duì)蛋白質(zhì)復(fù)雜的高級(jí)結(jié)構(gòu)沒(méi)有完全認(rèn)識(shí)。(√)2．為什么蛋白質(zhì)工程不是直接改造蛋白質(zhì)，而是通過(guò)基因改造或基因合成來(lái)完成的？提示：①任何一種天然蛋白質(zhì)都是由基因編碼的，改造了基因即對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行了改造，而且改造過(guò)的蛋白質(zhì)可以遺傳下去。如果對(duì)蛋白質(zhì)直接改造，即使改造成功，被改造的蛋白質(zhì)也是無(wú)法遺傳下去的。②對(duì)基因進(jìn)行改造比對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行直接改造容易操作，難度小得多。典題說(shuō)法考向蛋白質(zhì)工程(2023·徐州期末)研究人員利用蛋白質(zhì)工程將細(xì)菌纖維素酶的第137、179、194位相應(yīng)氨基酸替換為賴氨酸后，纖維素酶熱穩(wěn)定性得到了提高。下列敘述錯(cuò)誤的是(B)A．改造纖維素酶也需要構(gòu)建基因表達(dá)載體B．對(duì)纖維素酶的改造是通過(guò)直接改造mRNA實(shí)現(xiàn)的C．經(jīng)改造后的纖維素酶熱穩(wěn)定性提高這一性狀可遺傳D．蛋白質(zhì)工程可以改造現(xiàn)有蛋白質(zhì)或者制造新的蛋白質(zhì)解析：蛋白質(zhì)工程是對(duì)基因進(jìn)行修飾改造或創(chuàng)造合成新基因(而不是直接改造mRNA實(shí)現(xiàn)的)，然后進(jìn)行表達(dá)，故必須構(gòu)建基因表達(dá)載體，A正確，B錯(cuò)誤；改造后的蛋白質(zhì)的性狀能遺傳給子代，因此經(jīng)蛋白質(zhì)工程改造后的纖維素酶熱穩(wěn)定性提高這一性狀可遺傳，C正確；蛋白質(zhì)工程獲得的是自然界沒(méi)有的蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)工程可以改造現(xiàn)有蛋白質(zhì)或者制造新的蛋白質(zhì)，D正確。(2021·遼寧卷)腈水合酶(N0)廣泛應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)和醫(yī)藥原料生產(chǎn)等領(lǐng)域，但不耐高溫。利用蛋白質(zhì)工程技術(shù)在N0的α和β亞基之間加入一段連接肽，可獲得熱穩(wěn)定的融合型腈水合酶(N1)。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(D)A．N1與N0氨基酸序列的差異是影響其熱穩(wěn)定性的原因之一B．加入連接肽需要通過(guò)改造基因?qū)崿F(xiàn)C．獲得N1的過(guò)程需要進(jìn)行轉(zhuǎn)錄和翻譯D．檢測(cè)N1的活性時(shí)先將N1與底物充分混合，再置于高溫環(huán)境解析：在N0的α和β亞基之間加入一段連接肽，可獲得熱穩(wěn)定的融合型腈水合酶(N1)，則N1與N0氨基酸序列有所不同，這可能是影響其熱穩(wěn)定性的原因之一，A正確；蛋白質(zhì)工程的作用對(duì)象是基因，故加入連接肽需要通過(guò)改造基因?qū)崿F(xiàn)，B正確；N1的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，獲得N1的過(guò)程需要進(jìn)行轉(zhuǎn)錄和翻譯，C正確；由于酶具有高效性，因此在檢測(cè)N1的活性時(shí)需先將其置于高溫環(huán)境，再與底物充分混合，D錯(cuò)誤。1．(2023·蘇州期中)下列關(guān)于基因工程應(yīng)用的敘述，錯(cuò)誤的是(C)A．基因工程育種能夠定向改造生物性狀B．可以利用基因工程技術(shù)生產(chǎn)細(xì)胞因子、抗體、疫苗和激素等藥物C．常將藥用蛋白基因和乳腺中特有基因的啟動(dòng)子等重組在一起組成乳腺生物反應(yīng)器D．以大腸桿菌為受體細(xì)胞生產(chǎn)的胰島素，其結(jié)構(gòu)可能與人體自身的胰島素不完全相同解析：基因工程育種能根據(jù)人類的生產(chǎn)生活需求，定向改造生物性狀，A正確；可利用轉(zhuǎn)基因的工程菌大規(guī)模生產(chǎn)藥物，如細(xì)胞因子、抗體、疫苗、激素等，B正確；制備乳腺生物反應(yīng)器時(shí)，將目的基因(藥用蛋白基因)和受精卵中乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子重組，轉(zhuǎn)基因動(dòng)物就能通過(guò)分泌乳汁來(lái)生產(chǎn)藥品，稱為乳腺生物反應(yīng)器，C錯(cuò)誤；大腸桿菌是原核生物，無(wú)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體，無(wú)法對(duì)胰島素進(jìn)行加工，以大腸桿菌為受體細(xì)胞生產(chǎn)的胰島素，其結(jié)構(gòu)可能與人體自身的胰島素不完全相同，D正確。2．胰島素是治療糖尿病的特效藥，但天然胰島素在人體內(nèi)的壽命只有幾個(gè)小時(shí)。重癥患者每天需要注射多次藥物，增加了痛苦。通過(guò)蛋白質(zhì)工程改變蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)，以延長(zhǎng)蛋白質(zhì)的半衰期，可得到長(zhǎng)效胰島素，還可以增強(qiáng)其穩(wěn)定性。如圖是通過(guò)蛋白質(zhì)工程獲得長(zhǎng)效胰島素的過(guò)程。請(qǐng)分析回答：(1)構(gòu)建新的蛋白質(zhì)模型是蛋白質(zhì)工程的關(guān)鍵，圖中構(gòu)建新蛋白質(zhì)模型的主要依據(jù)是__蛋白質(zhì)(胰島素)的預(yù)期功能__。(2)通過(guò)人工合成DNA形成的新基因應(yīng)與__載體__結(jié)合后，轉(zhuǎn)移到__大腸桿菌等受體細(xì)胞__中，才能準(zhǔn)確表達(dá)。(3)若要利用大腸桿菌生產(chǎn)上述長(zhǎng)效胰島素，需要用到的生物工程有__蛋白質(zhì)工程__和發(fā)酵工程。(4)圖解中從新的胰島素模型到新的胰島素基因的基本思路是__根據(jù)新的胰島素中氨基酸的序列，推測(cè)出其基因中的脫氧核苷酸序列，然后利用DNA合成儀來(lái)合成新的胰島素基因__。3．(2024·淮安調(diào)研)乙烯具有促進(jìn)果實(shí)成熟的作用，ACC氧化酶和ACC合成酶是番茄細(xì)胞合成乙烯的兩個(gè)關(guān)鍵酶。利用反義DNA技術(shù)(原理見(jiàn)圖1)，可以抑制這兩個(gè)基因的表達(dá)，從而使番茄具有耐儲(chǔ)存、宜運(yùn)輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)，圖2為融合ACC氧化酶基因和ACC合成酶基因的反義表達(dá)載體的結(jié)構(gòu)示意圖。eq\o(\s\up7(),\s\do5(圖1反義基因技術(shù)示意圖))eq\o(\s\up7(),\s\do5(圖2反義基因表達(dá)載體))(1)從番茄體內(nèi)提取RNA作為模板，通過(guò)__逆轉(zhuǎn)錄(或反轉(zhuǎn)錄)__合成ACC氧化酶和ACC合成酶基因，合成的基因中__不含__(選填“含”或“不含”)啟動(dòng)子區(qū)域。(2)該技術(shù)首先需要合成ACC氧化酶和ACC合成酶的融合基因，通過(guò)PCR合成出的ACC氧化酶基因兩端分別含限制酶BamHⅠ和XbaⅠ的酶切位點(diǎn)，ACC合成酶基因兩端含SacⅠ和XbaⅠ的酶切位點(diǎn)，用限制酶__XbaⅠ__對(duì)上述兩個(gè)基因進(jìn)行酶切，再用DNA連接酶處理形成融合基因，相應(yīng)的表達(dá)載體應(yīng)用限制酶__BamHⅠ和SacⅠ__進(jìn)行切割，確保融合基因能夠插入載體中。(3)圖2中的啟動(dòng)子2A11為特異性啟動(dòng)子，為了達(dá)到目的，啟動(dòng)子2A11應(yīng)在番茄的__果實(shí)__(器官)中特異性啟動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄。將融合基因__反向__(選填“正向”或“反向”)插入啟動(dòng)子下游即可構(gòu)成反義融合基因。將圖中表達(dá)載體與農(nóng)桿菌菌液混合后，接種在含有__卡那霉素__的培養(yǎng)基中，可篩選出含有反義融合基因的農(nóng)桿菌，再利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法獲得轉(zhuǎn)基因番茄。2A11啟動(dòng)子和反義融合基因都應(yīng)該位于T－DNA片段內(nèi)，原因是__T－DNA可整合到植物細(xì)胞的染色體DNA上__。(4)在檢測(cè)番茄細(xì)胞中是否存在反義融合基因時(shí)，__不能__(選填“能”或“不能”)用放射性標(biāo)記的ACC氧化酶基因片段做探針進(jìn)行檢測(cè)，理由是__番茄細(xì)胞內(nèi)本來(lái)就存在ACC氧化酶基因__。(5)研究人員嘗試從個(gè)體水平鑒定轉(zhuǎn)基因是否成功，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：__取轉(zhuǎn)基因番茄和非轉(zhuǎn)基因番茄，檢測(cè)其乙烯含量(或同等條件下成熟程度)，若轉(zhuǎn)基因番茄乙烯含量低(或成熟程度低)，說(shuō)明轉(zhuǎn)基因成功__。解析：(1)由RNA合成DNA的過(guò)程是逆轉(zhuǎn)錄過(guò)程；由于mRNA中沒(méi)有啟動(dòng)子、終止子的對(duì)應(yīng)堿基序列，且轉(zhuǎn)錄后內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的堿基序列被切除，從部分基因文庫(kù)中獲取的DNA沒(méi)有啟動(dòng)子、內(nèi)含子和終止子等。(2)因?yàn)楹铣沙龅腁CC氧化酶基因兩端分別含限制酶BamHⅠ和XbaⅠ的酶切位點(diǎn)，ACC合成酶基因兩端含SacⅠ和XbaⅠ的酶切位點(diǎn)，所以都可以用XbaⅠ對(duì)上述兩個(gè)基因進(jìn)行酶切，再將得到的兩個(gè)基因用DNA連接酶連接形成融合基因，最后對(duì)相應(yīng)的Ti質(zhì)粒應(yīng)用限制酶BamHⅠ和SacⅠ切割，把融合基因插入載體中。(3)分析題意可知，ACC氧化酶和ACC合成酶是番茄細(xì)胞合成乙烯的兩個(gè)關(guān)鍵酶，本技術(shù)是為了使番茄具有耐儲(chǔ)存、宜運(yùn)輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)，故為了達(dá)到目的，啟動(dòng)子2A11應(yīng)在番茄的果實(shí)中特異性啟動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄；為了實(shí)現(xiàn)圖1中反義基因的效果，將融合基因反向插入啟動(dòng)子2A11的下游即可構(gòu)成反義融合基因。將圖中表達(dá)載體與農(nóng)桿菌菌液混合后，接種在含有卡那霉素的培養(yǎng)基中，能夠存活的農(nóng)桿菌含有反義融合基因，將篩選出含有反義融合基因的農(nóng)桿菌再利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法獲得轉(zhuǎn)基因番茄；由于T－DNA可整合到植物細(xì)胞的染色體DNA上，故2A11啟動(dòng)子和反義融合基因都應(yīng)該位于T－DNA片段內(nèi)。(4)由于番茄細(xì)胞內(nèi)本來(lái)就存在ACC氧化酶基因，故在檢測(cè)番茄細(xì)胞中是否存在反義融合基因時(shí)，不能用放射性標(biāo)記的ACC氧化酶基因片段做探針進(jìn)行檢測(cè)。配套精練一、單項(xiàng)選擇題1．人凝血酶Ⅲ是一種分泌蛋白，可預(yù)防和治療急慢性血栓。重組人凝血酶Ⅲ是世界上首個(gè)上市的動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)的重組蛋白藥物。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是(B)A．可從人細(xì)胞中提取mRNA后利用PCR技術(shù)獲取和擴(kuò)增目的基因B．目的基因的上游需連接在乳腺細(xì)胞中特異表達(dá)基因的啟動(dòng)子C．用顯微注射技術(shù)將表達(dá)載體導(dǎo)入乳腺細(xì)胞來(lái)獲得轉(zhuǎn)基因動(dòng)物D．用大腸桿菌作為受體細(xì)胞，可獲得活性高的人凝血酶Ⅲ解析：可從人細(xì)胞中提取RNA后利用逆轉(zhuǎn)錄PCR技術(shù)獲取目的基因，A錯(cuò)誤；動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器需要使目的基因在乳腺細(xì)胞中表達(dá)，目的基因的上游需連接在乳腺細(xì)胞中特異表達(dá)基因的啟動(dòng)子，B正確；動(dòng)物受精卵全能性最高，應(yīng)用顯微注射技術(shù)將表達(dá)載體導(dǎo)入受精卵來(lái)獲得轉(zhuǎn)基因動(dòng)物，C錯(cuò)誤；活性高的人凝血酶Ⅲ具有一定的空間結(jié)構(gòu)，需要內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的加工，但大腸桿菌是原核生物，不具有加工分泌蛋白的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體，D錯(cuò)誤。2．(2023·南京江寧測(cè)試)關(guān)于利用乳房生物反應(yīng)器生產(chǎn)人白蛋白的轉(zhuǎn)基因牛的敘述，正確的是(D)A．“轉(zhuǎn)基因動(dòng)物”是指體細(xì)胞中出現(xiàn)了新基因的動(dòng)物B．所謂“提高基因表達(dá)水平”是指設(shè)法使牛的乳腺細(xì)胞中含有更多的人白蛋白基因C．人們只有在轉(zhuǎn)基因牛的乳汁中才能獲取人白蛋白，是因?yàn)槿税椎鞍谆蛑辉谵D(zhuǎn)基因牛的乳腺細(xì)胞中是純合的，而在其他細(xì)胞中則是雜合的D．轉(zhuǎn)基因牛的肌肉細(xì)胞中也有人白蛋白基因，但因種種原因，不發(fā)生轉(zhuǎn)錄、翻譯，故不能合成人白蛋白解析：“轉(zhuǎn)基因動(dòng)物”是指導(dǎo)入外源基因的動(dòng)物，A錯(cuò)誤；所謂“提高基因表達(dá)水平”是指設(shè)法使牛的乳腺細(xì)胞表達(dá)出更多的人白蛋白，B錯(cuò)誤；人們只有在轉(zhuǎn)基因牛的乳汁中才能獲取人白蛋白，是因?yàn)槿税椎鞍谆蛑辉谵D(zhuǎn)基因牛的乳腺細(xì)胞中才表達(dá)，C錯(cuò)誤。3．(2024·南京調(diào)研)研究人員制備一種膀胱生物反應(yīng)器，用其制備獲得人體特殊功能蛋白A的基本過(guò)程如下圖所示。下列敘述正確的是(C)A．步驟①和②所代表的操作分別是顯微注射、體外受精B．誘導(dǎo)雌性動(dòng)物超數(shù)排卵所飼喂的激素能作用于特定細(xì)胞C．從卵巢采集的卵子通常需要培養(yǎng)成熟后與獲能的精子進(jìn)行體外受精D．早期胚胎培養(yǎng)過(guò)程中通常在培養(yǎng)液中通入5%的CO2刺激細(xì)胞呼吸解析：圖中①表示將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞，該過(guò)程是導(dǎo)入動(dòng)物受精卵，常用顯微注射法，而②表示早期胚胎培養(yǎng)，A錯(cuò)誤；誘導(dǎo)雌性動(dòng)物超數(shù)排卵的激素是促性腺激素，該激素屬于蛋白質(zhì)類激素，飼喂會(huì)被分解而失去作用，B錯(cuò)誤；從卵巢采集的卵子通常需要培養(yǎng)成熟后(培養(yǎng)到減數(shù)分裂Ⅱ中期)才可與獲能的精子進(jìn)行體外受精，C正確；早期胚胎培養(yǎng)過(guò)程中通常在培養(yǎng)液中通入5%的CO2，目的是維持培養(yǎng)液的pH，D錯(cuò)誤。4．下圖為蛋白質(zhì)工程操作的基本思路，下列敘述不正確的是(D)A．代表蛋白質(zhì)工程操作思路的過(guò)程是④⑤B．代表中心法則內(nèi)容的是①②C．①代表轉(zhuǎn)錄，②代表翻譯，④代表分子設(shè)計(jì)，⑤代表DNA合成D．蛋白質(zhì)工程的目的是對(duì)基因的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)，通過(guò)基因合成或改造實(shí)現(xiàn)解析：蛋白質(zhì)工程的目的是對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)，通過(guò)基因合成或改造實(shí)現(xiàn)，D錯(cuò)誤。5．我國(guó)科研人員在實(shí)驗(yàn)室中通過(guò)構(gòu)建多種酶催化體系的方法，首次實(shí)現(xiàn)了在細(xì)胞外從二氧化碳固定到合成淀粉的過(guò)程。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(C)A．可采用PCR技術(shù)從不同物種的基因組中擴(kuò)增得到多酶催化體系中的目標(biāo)酶基因B．在多酶催化體系中，可能會(huì)因?yàn)槊傅淖钸m反應(yīng)條件不同而使反應(yīng)中斷C．該方法可在分子水平上直接改變氨基酸的序列，實(shí)現(xiàn)對(duì)酶特性的改造和優(yōu)化D．若該科研成果成熟后推廣應(yīng)用，將有助于擺脫耕地和自然環(huán)境限制，解決糧食危機(jī)解析：該方法可在分子水平上改造基因的堿基序列，間接改變氨基酸的序列，實(shí)現(xiàn)對(duì)酶特性的改造和優(yōu)化。6．受傷的雙子葉植物產(chǎn)生的酚類化合物可誘導(dǎo)毒力效應(yīng)蛋白(Vir)基因表達(dá)產(chǎn)生Vir蛋白，其中VirD1/D2蛋白復(fù)合體可將Ti質(zhì)粒上的一段T－DNA單鏈(T鏈)切下并形成VirD2－T鏈復(fù)合物。轉(zhuǎn)移至植物細(xì)胞中的VirD2－T鏈復(fù)合物結(jié)合VirE2等蛋白形成T復(fù)合體進(jìn)入細(xì)胞核，將T鏈隨機(jī)整合到植物染色體上。相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(D)A．農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將目的基因?qū)胨炯?xì)胞，可用酚類化合物處理提高轉(zhuǎn)化效率B．VirD2－T鏈復(fù)合物結(jié)合VirE2等蛋白形成T復(fù)合體可避免T－DNA的胞內(nèi)降解C．T－DNA的整合具有隨機(jī)性，需經(jīng)過(guò)篩選(抗性、熒光等)獲得符合要求的轉(zhuǎn)化苗D．T－DNA整合至植物細(xì)胞染色體上的過(guò)程不需要DNA聚合酶和DNA連接酶解析：農(nóng)桿菌容易感染雙子葉植物和裸子植物，對(duì)單子葉植物(如水稻)沒(méi)有感染力，因?yàn)槎鄶?shù)單子葉植物不能合成酚類化合物，可以通過(guò)在傷口施加相關(guān)酚類化合物而使單子葉植物成為農(nóng)桿菌易感染的植物，從而提高轉(zhuǎn)化效率，A正確；VirD2－T鏈復(fù)合物結(jié)合VirE2等蛋白形成T復(fù)合體進(jìn)入細(xì)胞核，將T鏈隨機(jī)整合到植物染色體上，可避免T－DNA在細(xì)胞內(nèi)被降解，B正確；因?yàn)門－DNA的整合是隨機(jī)的，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化的植物不一定都得到目的表型，還需經(jīng)過(guò)篩選(抗性、熒光等)才能獲得符合要求的轉(zhuǎn)化苗，C正確；T－DNA隨機(jī)整合到植物細(xì)胞染色體上需要DNA連接酶，D錯(cuò)誤。二、多項(xiàng)選擇題7．基因工程自20世紀(jì)70年代興起后，在農(nóng)牧業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生和食品工業(yè)等方面得到了飛速的發(fā)展。下列關(guān)于基因工程應(yīng)用的敘述，正確的是(BD)A．為增加器官的來(lái)源，可對(duì)豬的器官進(jìn)行改造以促進(jìn)抗原決定基因的表達(dá)B．將腸乳糖酶基因?qū)肽膛；蚪M，可降低乳汁中乳糖含量C．作為乳腺生物反應(yīng)器的動(dòng)物體內(nèi)只有乳腺細(xì)胞含目的基因D．將牛凝乳酶基因?qū)牒谇怪?，再通過(guò)工業(yè)發(fā)酵可生產(chǎn)凝乳酶解析：為增加器官的來(lái)源，可利用基因工程方法對(duì)豬的器官進(jìn)行改造，將器官供體基因組導(dǎo)入某種調(diào)節(jié)因子，抑制或除去抗原決定基因，再通過(guò)誘導(dǎo)技術(shù)克隆豬器官代替人器官進(jìn)行移植，A錯(cuò)誤；作為乳腺生物反應(yīng)器的動(dòng)物體內(nèi)所有細(xì)胞都含有目的基因，但是只有乳腺細(xì)胞才能表達(dá)目的基因，C錯(cuò)誤。8．(2024·如皋期初)某生物制品公司將人的干擾素基因?qū)虢湍妇a(chǎn)人的干擾素，過(guò)程如下圖所示。相關(guān)敘述正確的是(ABD)A．過(guò)程①可以提取mRNA通過(guò)RT－PCR技術(shù)獲得，需用到逆轉(zhuǎn)錄酶和Taq酶B．過(guò)程②能實(shí)現(xiàn)的分子基礎(chǔ)是細(xì)菌質(zhì)粒和干擾素基因均為雙螺旋結(jié)構(gòu)C．帶干擾素基因的質(zhì)粒上必須有起始密碼，才能驅(qū)動(dòng)干擾素基因的表達(dá)D．使用酵母菌作為受體細(xì)胞與使用大腸桿菌相比，優(yōu)點(diǎn)是可以對(duì)干擾素進(jìn)行加工解析：過(guò)程①是目的基因的獲取，可以提取mRNA通過(guò)RT－PCR技術(shù)獲得，通過(guò)逆轉(zhuǎn)錄形成cDNA，需用到逆轉(zhuǎn)錄酶和Taq酶，A正確；過(guò)程②是基因表達(dá)載體的構(gòu)建，能實(shí)現(xiàn)的分子基礎(chǔ)是細(xì)菌質(zhì)粒和干擾素基因均為雙螺旋結(jié)構(gòu)，這樣才能正常導(dǎo)入，B正確；起始密碼是位于mRNA上的，不在基因上，C錯(cuò)誤；大腸桿菌為原核生物，而酵母菌為真核生物，細(xì)胞內(nèi)含有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體等，使用酵母菌作為受體細(xì)胞與使用大腸桿菌相比，優(yōu)點(diǎn)是可以對(duì)干擾素進(jìn)行加工，D正確。9．(2023·海安中學(xué))Cre/loxP系統(tǒng)由Cre重組酶和兩個(gè)loxP序列組成，常用于條件性基因操作。Cre重組酶可以介導(dǎo)兩個(gè)loxP序列之間發(fā)生重組。loxP序列具有方向性，方向相同的loxP序列之間才能發(fā)生重組。根據(jù)上述信息，以下說(shuō)法錯(cuò)誤的是(BCD)A．當(dāng)2個(gè)loxP序列在同一基因的兩側(cè)同方向存在時(shí)，可以將該基因切除B．當(dāng)3個(gè)loxP序列在同一DNA上同方向存在時(shí)，最多形成2種重組的方式C．當(dāng)2個(gè)loxP序列在同一基因的兩側(cè)反方向存在時(shí)，無(wú)法造成該基因的突變D．利用該系統(tǒng)對(duì)目的基因進(jìn)行突變，需要在該基因兩側(cè)插入同方向loxP序列解析：如果2個(gè)loxP位點(diǎn)位于同一基因的兩側(cè)且方向相同時(shí)，Cre重組酶介導(dǎo)loxP間的序列切除，A正確；當(dāng)3個(gè)loxP序列在同一基因的兩側(cè)且方向相同時(shí)，Cre重組酶介導(dǎo)loxP間的序列切除，因此最多形成3種重組的方式，B錯(cuò)誤；如果兩個(gè)loxP位點(diǎn)位于同基因上且方向相反時(shí)，Cre重組酶介導(dǎo)loxP間的序列反轉(zhuǎn)，可以造成基因突變，C錯(cuò)誤；在該基因兩側(cè)插入同方向的loxP序列，可以將該基因切除，D錯(cuò)誤。三、非選擇題10．(2023·蘇州期中)棉鈴蟲(chóng)載脂蛋白受體(LpR)在昆蟲(chóng)體內(nèi)脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)中發(fā)揮重要作用。為了明確載脂蛋白受體(LpR)基因在其卵巢發(fā)育及饑餓脅迫中的功能，科研人員研究了棉鈴蟲(chóng)不同發(fā)育階段以及饑餓處理對(duì)該基因表達(dá)的影響。這有助于解析載脂蛋白受體(LpR)基因參與棉鈴蟲(chóng)卵巢發(fā)育過(guò)程中脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)以及應(yīng)對(duì)饑餓脅迫的作用。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)獲取棉鈴蟲(chóng)載脂蛋白受體(LpR)基因：將棉鈴蟲(chóng)樣品置于預(yù)冷的研缽內(nèi)，加入液氮研磨成粉末后迅速提取__總RNA(RNA)__，經(jīng)__逆轉(zhuǎn)錄(反轉(zhuǎn)錄)__得到cDNA。(2)體外擴(kuò)增棉鈴蟲(chóng)載脂蛋白受體(LpR)基因：①PCR加樣操作：將上述cDNA作為PCR反應(yīng)的模板，并設(shè)計(jì)一對(duì)特異性引物來(lái)擴(kuò)增目的基因，該P(yáng)CR反應(yīng)體系中除模板和引物外，還需加入緩沖液(含Mg2+)、__TaqDNA聚合酶(耐高溫的DNA聚合酶)__、__4種脫氧核苷酸(dNTP)__、H2O等。②設(shè)置PCR反應(yīng)程序：PCR每次循環(huán)一般可以分為_(kāi)_變性__、__復(fù)性__和延伸三步，在延伸過(guò)程中，脫氧核苷酸連接在引物的__3′__端。(3)PCR結(jié)果分析：eq\o(\s\up7(),\s\do5(圖1))eq\o(\s\up7(),\s\do5(圖2))注：圖1Egg：卵；1st：1齡幼蟲(chóng)；2nd：2齡幼蟲(chóng)；3rd：3齡幼蟲(chóng)；4th：4齡幼蟲(chóng)；5th：5齡幼蟲(chóng)；6th：6齡幼蟲(chóng)；P：蛹期；F：雌成蟲(chóng)；M：雌成蟲(chóng)。①圖1為棉鈴蟲(chóng)載脂蛋白受體(LpR)基因在棉鈴蟲(chóng)不同發(fā)育階段的表達(dá)情況。據(jù)圖可發(fā)現(xiàn)，棉鈴蟲(chóng)載脂蛋白受體(LpR)基因在__雌成蟲(chóng)(F)__中高表達(dá)，推測(cè)棉鈴蟲(chóng)載脂蛋白受體(LpR)可能與雌蟲(chóng)的生殖行為相關(guān)；同樣的，該基因在卵內(nèi)也高表達(dá)，這可能與__脂質(zhì)__作為胚胎發(fā)育期的重要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)相關(guān)。②圖2為饑餓脅迫對(duì)棉鈴蟲(chóng)雌成蟲(chóng)卵巢中載脂蛋白受體(LpR)基因表達(dá)的影響，據(jù)圖推測(cè)饑餓脅迫處理導(dǎo)致昆蟲(chóng)產(chǎn)卵量降低可能跟__載脂蛋白受體(LpR)基因表達(dá)受到抑制，從而減少了卵巢對(duì)脂質(zhì)的攝入__有關(guān)。解析：(1)通過(guò)逆轉(zhuǎn)錄法獲得棉鈴蟲(chóng)載脂蛋白受體(LpR)基因，首先將棉鈴蟲(chóng)樣品置于預(yù)冷的研缽內(nèi)，加入液氮研磨成粉末后迅速提取總RNA，然后經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄得到cDNA。(2)①將上述cDNA進(jìn)行PCR擴(kuò)增，反應(yīng)體系中除模板和引物外，還需加入緩沖液(含Mg2+)、TaqDNA聚合酶、4種脫氧核苷酸、H2O等。②PCR每次循環(huán)一般可以分為變性、復(fù)性和延伸三步，在延伸過(guò)程中，由于子鏈合成都是從5′端到3′端，因此脫氧核苷酸連接在引物的3′端。(3)①由圖1可知，棉鈴蟲(chóng)載脂蛋白受體(LpR)基因在F(雌成蟲(chóng))中高表達(dá)，推測(cè)棉鈴蟲(chóng)載脂蛋白受體(LpR)可能與雌蟲(chóng)的生殖行為相關(guān)。同樣該基因在卵內(nèi)(Egg)也高表達(dá)，這可能與脂質(zhì)作為胚胎發(fā)育期的重要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)相關(guān)。②由圖2可知，隨著時(shí)間延長(zhǎng)，清水組(饑餓處理)載脂蛋白受體(LpR)基因表達(dá)相對(duì)值降低，說(shuō)明載脂蛋白受體(LpR)基因表達(dá)受到抑制，從而減少了卵巢對(duì)脂質(zhì)的攝入，從而導(dǎo)致昆蟲(chóng)產(chǎn)卵量降低。11．(2023·遼寧卷)天然β－淀粉酶大多耐熱性差，不利于工業(yè)化應(yīng)用。我國(guó)學(xué)者借助PCR改造β－淀粉酶基因，并將改造的基因與pLN23質(zhì)粒重組后導(dǎo)入大腸桿菌，最終獲得耐高溫的β－淀粉酶?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)上述過(guò)程屬于__蛋白質(zhì)__工程。(2)PCR中使用的聚合酶屬于__③__(填寫編號(hào))。①以DNA為模板的RNA聚合酶②以RNA為模板的RNA聚合酶③以DNA為模板的DNA聚合酶④以RNA為模板的DNA聚合酶(3)某天然β－淀粉酶由484個(gè)氨基酸構(gòu)成，研究發(fā)現(xiàn)，將該酶第476位天冬氨酸替換為天冬酰胺，耐熱性明顯提升。在圖1所示的β－淀粉酶基因改造方案中，含已替換堿基的引物是__②__(填寫編號(hào))。eq\o(\s\up7(),\s\do5(圖1))(4)為了使上述改造后的基因能在大腸桿菌中高效表達(dá)，由圖2所示的pLN23質(zhì)粒構(gòu)建得到基因表達(dá)載體。除圖示信息外，基因表達(dá)載體中還應(yīng)該有目的基因(即改造后的基因)和__標(biāo)記基因__。eq\o(\s\up7(),\s\do5(圖2))(5)目的基因(不含EcoRⅠ酶切位點(diǎn))全長(zhǎng)為1.5kb，將其插入BamHⅠ位點(diǎn)。用EcoRⅠ酶切來(lái)自不同大腸桿菌菌落的質(zhì)粒DNA，經(jīng)瓊脂糖凝膠電泳確定DNA片段長(zhǎng)度，這一操作的目的是__篩選導(dǎo)入目的基因的大腸桿菌__。正確連接的基因表達(dá)載體被EcoRⅠ酶切后長(zhǎng)度為_(kāi)_5.7__kb。(6)采用PCR還能在分子水平上確定目的基因是否轉(zhuǎn)錄，根據(jù)中心法則，可通過(guò)__逆轉(zhuǎn)錄__反應(yīng)獲得PCR的模板。解析：(1)根據(jù)蛋白質(zhì)的功能改變基因的結(jié)構(gòu)，最終獲得耐高溫的β－淀粉酶，這屬于蛋白質(zhì)工程。(2)PCR的原理是DNA雙鏈復(fù)制，利用的酶是耐熱的DNA聚合酶，合成子鏈時(shí)是以DNA為模板。(3)根據(jù)β－淀粉酶的編碼序列，替換的堿基在編碼序列中，則利用的引物應(yīng)該把編碼序列全部擴(kuò)增在內(nèi)，則所用的引物是②③，再結(jié)合題意可知，β－淀粉酶第476位氨基酸替換，則含已替換堿基的引物是②。(4)作為基因工程載體的質(zhì)粒應(yīng)該包含：復(fù)制原點(diǎn)、限制酶的切割位點(diǎn)、標(biāo)記基因、啟動(dòng)子和終止子，根據(jù)圖示的表達(dá)載體可知應(yīng)還要包括目的基因和標(biāo)記基因。(5)目的基因通過(guò)表達(dá)載體導(dǎo)入大腸桿菌中，大腸桿菌菌落的質(zhì)粒DNA，經(jīng)瓊脂糖凝膠電泳確定DNA片段長(zhǎng)度，這一操作的目的是篩選出導(dǎo)入目的基因的大腸桿菌。正確連接的基因表達(dá)載體只有一個(gè)EcoRⅠ酶切位點(diǎn)，則切割后的長(zhǎng)度為4.2＋1.5＝5.7kb。(6)轉(zhuǎn)錄是以DNA為模板合成RNA的過(guò)程，通過(guò)PCR在分子水平上確定目的基因是否轉(zhuǎn)錄，則需要以RNA為模板逆轉(zhuǎn)錄出DNA作為PCR反應(yīng)的模板。12．(2023·海門中學(xué))科學(xué)家將CRISPR/Cas9基因編輯系統(tǒng)導(dǎo)入農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒并進(jìn)行改造，通過(guò)同源重組實(shí)現(xiàn)目的基因的精確插入，利用該方法已培育出了耐寒的玉米新品種(轉(zhuǎn)入CXE－20耐寒基因，其表達(dá)產(chǎn)物CXE－20蛋白是一種植物獲得耐寒性不可或缺的防冷凍蛋白)。圖1表示構(gòu)建轉(zhuǎn)基因耐寒玉米重組質(zhì)粒的過(guò)程，其中Cas9－gRNA是CRISPR/Cas9基因編輯系統(tǒng)基因，HRA是抗除草劑基因，HR1和HR2是同源重組序列，圖2表示重組質(zhì)粒與受體細(xì)胞核DNA重組的過(guò)程。請(qǐng)回答：eq\o(\s\up7(),\s\do5(圖1))eq\o(\s\up7(),\s\do5(圖2))(1)限制酶BamHⅠ、SacⅠ、HindⅢ、EcoRⅠ的識(shí)別序列分別是G↓GATCC、GAGCT↓C、A↓AGCTT、G↓AATTC，過(guò)程①所用引物如下，則過(guò)程②使用的限制酶是__SacⅠ和EcoRⅠ__。5′－CGCGAGCTCATGAGAAAGGGCCCGTGG－3′5′－CGGAATTCCTATCCCCAGAGAGGTAGCGA－3′(2)如圖3表示Cas9－gRNA復(fù)合體切割DNA的示意圖，其靶序列是5′－CGAAAG……GTACGT－3′，根據(jù)圖中靶序列設(shè)計(jì)的gRNA中相應(yīng)序列是__5′－ACGUAC……CUUUCG－3′__，Cas9－gRNA復(fù)合體切割DNA的__磷酸二酯__鍵使其斷裂。eq\o(\s\up7(),\s\do5(圖3))(3)用重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化玉米幼胚后，在培養(yǎng)基中加入__除草劑__篩選出導(dǎo)入目的基因幼胚。在轉(zhuǎn)化玉米的過(guò)程中，使用改造后的Ti質(zhì)粒的優(yōu)點(diǎn)是__能