第55講基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程

課標(biāo)內(nèi)容（1）舉例說明基因工程在農(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）舉例說明依據(jù)人類需要對(duì)原蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行基因改造、生

產(chǎn)目標(biāo)蛋白的過程。

考點(diǎn)一基因工程的應(yīng)用

基礎(chǔ)?精細(xì)梳理夯實(shí)必備知識(shí)

1.乳腺生物反應(yīng)器

科學(xué)家將藥用蛋白基因與乳腺中特異衣達(dá)的地

里的啟動(dòng)子等調(diào)控元件求組在?起.通過顯微注

射的方法導(dǎo)入嗜乳動(dòng)物的受精卵中.由這個(gè)受精

W卵發(fā)育成的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物在進(jìn)入泌乳期后.可以通

J過分泌乳汁來生產(chǎn)所需要的藥物.這稱為乳腺生

物反應(yīng)器或乳房生物反應(yīng)器

（如人血清白蛋白基因、人生

［獲取的基因

H長激素基因等藥用蛋白基因）

.（目的一因與乳腺中特異

構(gòu)建基因衣達(dá)我體］我達(dá)的基大的日動(dòng)干?等

------------------調(diào)控元件亞細(xì)）

［導(dǎo)入哺乳動(dòng)物受精卵）（顯微注射法）

I進(jìn)行早加胚胎培養(yǎng)后胚胎移植I

（發(fā)行贏基因動(dòng)物）」饕2留乳汁生產(chǎn)

名師解讀

乳腺生物反應(yīng)器是利用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的乳汁生產(chǎn)藥用蛋白，而膀胱生物反應(yīng)器是利

用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的尿液生產(chǎn)藥用蛋白，其優(yōu)點(diǎn)是不受動(dòng)物的性別、生長發(fā)育時(shí)期的

限制，提取簡單高效。

2.利用基因工程菌生產(chǎn)藥物

［基因|細(xì)菌或酵母菌等生物的基因結(jié)構(gòu)與人類基

［結(jié)構(gòu)J因結(jié)構(gòu)有較大差異

|屆因］細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)缺少內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等.合成

一物|的蛋白質(zhì)可能不具有生物活性

囂衛(wèi)細(xì)胞

導(dǎo)人日的基因的方法卜Ca2?處理法

生產(chǎn)需嚴(yán)格滅菌，嚴(yán)格控制工程菌生長繁殖所需

條件|的溫度、pH、營養(yǎng)物質(zhì)濃度等外界條件

?從微生物細(xì)胞或培養(yǎng)液中提取，相對(duì)復(fù)雜

”JW境推瞠

1.人的胰島素基因?qū)氪竽c桿菌后不能正確表達(dá)巴胰島素，其原因是

提示真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)不同于原核細(xì)胞，其轉(zhuǎn)錄出的mRNA需加工后才能

作為翻譯的模板，細(xì)菌中不存在此機(jī)制

2.為提高動(dòng)物的生長速度，需將外源生長激素基因?qū)雱?dòng)物體內(nèi)，應(yīng)該選擇的受

體細(xì)胞是什么？并說明理由。

提示受精卵。受精卵體積較大，操作較容易，營養(yǎng)物質(zhì)含量豐富，也能保障發(fā)

育成的個(gè)體所有細(xì)胞都含有外源生長激素基因，全能性較高。

典例?精心深研提升學(xué)科素養(yǎng)

考向結(jié)合基因工程的應(yīng)用，考查社會(huì)責(zé)任

1.（2024?福建寧德期末）利用轉(zhuǎn)基因山羊乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)丁酰膽堿酯酶，可治

療有機(jī)磷中毒。下列敘述錯(cuò)誤的是（）

A.應(yīng)該用山羊乳腺中特異表達(dá)的基因的啟動(dòng)子構(gòu)建基因表達(dá)載體

B.通過體細(xì)胞克隆可將丁酰膽堿酯酶基因傳遞給子代

C.通過顯微注射技術(shù)將基因表達(dá)載體導(dǎo)入山羊乳腺細(xì)胞

D.山羊乳腺細(xì)胞可將肽鏈加工成具有一定空間結(jié)構(gòu)的丁酰膽堿酯酶

答案C

解析要得到轉(zhuǎn)基因山羊乳腺生物反應(yīng)器，在構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)需要山羊乳腺

中特異表達(dá)的基因的啟動(dòng)子，使目的基因只在乳腺細(xì)胞中表達(dá)，A正確；通過顯

微注射技術(shù)將基因表達(dá)載體導(dǎo)入山羊受精卵，C錯(cuò)誤；山羊乳腺細(xì)胞中含有內(nèi)質(zhì)

網(wǎng)和高爾基體，可將肽鏈加工成具有一定空間結(jié)構(gòu)的丁酰膽堿酯酶，D正確。

2.（2024?遼寧沈陽期中）下列關(guān)于用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作器官移植供體的研究的敘述，錯(cuò)

誤的是（）

A.人體移植器官短缺和免疫排斥是目前制約人體器官移植的兩大難題

B.豬的內(nèi)臟構(gòu)造、大小和血管分布與人的極為相似

C.靈長類動(dòng)物體內(nèi)隱藏的、可導(dǎo)致人類疾病的病毒少于豬

D.無論以哪種動(dòng)物作為供體，都需要在其基因組中導(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

答案C

解析目前，人體移植器官短缺和免疫排斥是制約人體器官移植的兩大難題，A

正確；豬的內(nèi)臟構(gòu)造、大小和血管分布與人的極為相似，且豬體內(nèi)隱藏的、可導(dǎo)

致人類疾病的病毒遠(yuǎn)少于靈長類動(dòng)物，B正確，C錯(cuò)誤；無論以哪種動(dòng)物作為供

體，都需要在其基因組中導(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，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

克隆器官，D正確。

跳出題海

乳腺生物反應(yīng)器與工程菌的比較

比較內(nèi)容乳腺生物反應(yīng)器工程菌

讓外源基因在哺乳動(dòng)物的乳腺中

指用基因工程的方法，使外源基

含義特異表達(dá)，利用動(dòng)物的乳腺組織

因得到高效表達(dá)的微生物

生產(chǎn)藥物蛋白

細(xì)菌合成的藥物蛋白可能沒有

基因表達(dá)合成的藥物蛋白與天然蛋白相同

活性

受體細(xì)胞動(dòng)物受精卵微生物細(xì)胞

目的基因?qū)?/p>

顯微注射法Ca2+處理法

入方式

需要嚴(yán)格滅菌，嚴(yán)格控制工程菌

不需要嚴(yán)格滅菌，溫度等外界條

生產(chǎn)條件所需的溫度、pH、營養(yǎng)物質(zhì)濃

件對(duì)其影響不大

度等外界條件

從微生物細(xì)胞或其培養(yǎng)液中提

藥物提取從動(dòng)物乳汁中提取

取

考點(diǎn)二蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用

I基礎(chǔ)?精細(xì)梳理夯實(shí)必備知識(shí)

1.概念剖析

趣七一＞7\的蛋關(guān)白系質(zhì)分子的結(jié)---構(gòu)--規(guī)---律--及---其--與---生--物---功--能--

I

耳）-改造或合成基因

。—、.對(duì)儂現(xiàn)仃蛋白質(zhì)進(jìn)行改造或制造出新一的蛋

2.流程圖

DNA合成蛋白質(zhì)

樹基酸

（三維生物

”mRNA序列（D）

結(jié)構(gòu)）,功能

寫出流程圖中字母代表的含義：

A.轉(zhuǎn)錄B.翻譯C.分子設(shè)計(jì)D.多肽鏈E.預(yù)期功能

3.蛋白質(zhì)工程與基因工程的區(qū)別和聯(lián)系

蛋白質(zhì)工程）:項(xiàng)目陛因城

VVV

預(yù)期蛋白質(zhì)的功能一

設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)目的基因的篩選與獲

構(gòu)一推測(cè)應(yīng)有的氨鬼

取一基因表達(dá)教體的

酸序列一找到并改變

相對(duì)應(yīng)的脫氧核甘酸國構(gòu)建一將目的基因?qū)?/p>

序列（基因）或合成新的入受體細(xì)胞一目的基

基因一族得所需要的因的檢測(cè)與鑒定

蛋白質(zhì)

定向改造生物的遺傳

定向改造或生產(chǎn)人類

特性，以獲得人類所需

所需的蛋白質(zhì)

的生物類型和生物產(chǎn)品

可生產(chǎn)自然界沒有的研只能生產(chǎn)自然界已有

蛋白質(zhì)■匕蟠的蛋白質(zhì)

蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上延伸出來的第二

代基因工程.是對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造或制造新的

蛋白質(zhì).必須通過基因改造或基因合成實(shí)現(xiàn)

I典例.精心深研提升學(xué)科素養(yǎng)

考向結(jié)合蛋白質(zhì)工程，考查科學(xué)探究

1.（2024?湖北孝感高中質(zhì)檢）下圖表示蛋白質(zhì)工程的操作過程，相關(guān)說法錯(cuò)誤的是

A.a、b過程分別是轉(zhuǎn)錄、翻譯

B.蛋白質(zhì)工程中對(duì)蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的了解是非常關(guān)鍵的工作

C.蛋白質(zhì)工程是完全擺脫基因工程技術(shù)的一項(xiàng)全新的生物工程技術(shù)

D.蛋白質(zhì)工程中可能構(gòu)建出一種全新的基因

答案C

解析a過程是以DNA的一條鏈為模板合成mRNA的轉(zhuǎn)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正確；蛋白質(zhì)

工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過改造或

合成基因，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)

和生活需求，因此蛋白質(zhì)工程中對(duì)蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的了解是非常關(guān)鍵的工作，B

正確；蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上，延伸出來的第二代基因工程，C錯(cuò)誤;

蛋白質(zhì)工程中，可能根據(jù)已經(jīng)明確的蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)構(gòu)建出一種全新的基因，D正

確。

2.（2024?福州一中質(zhì)檢）胰島素用于治療糖尿病，但胰島素注射后易在皮下堆積，

需較長時(shí)間才能進(jìn)入血液，進(jìn)入血液后又易被分解，因此治療效果受到影響。下

圖是新的速效胰島素的生產(chǎn)過程，有關(guān)敘述正確的是（）

A.新的胰島素的產(chǎn)生是依據(jù)基因工程原理完成的

B.新的胰島素生產(chǎn)過程中不涉及中心法則

C.新的胰島素產(chǎn)生過程中最困難的一步是由胰島素分子結(jié)構(gòu)推測(cè)氨基酸序列

D.若用大腸桿菌生產(chǎn)新的胰島素，常用Ca2+處理大腸桿菌

答案D

解析新的胰島素的產(chǎn)生是依據(jù)蛋白質(zhì)工程原理完成的，A錯(cuò)誤；新的胰島素生

產(chǎn)過程中涉及轉(zhuǎn)錄、翻譯的過程，其涉及中心法則，B錯(cuò)誤；新的胰島素產(chǎn)生過

程中最困難的一步是設(shè)計(jì)新的胰島素分子的空間結(jié)構(gòu)，C錯(cuò)誤；把目的基因?qū)?/p>

大腸桿菌，常用Ca2+處理大腸桿菌，使其成為感受態(tài)細(xì)胞，利于重組質(zhì)粒的進(jìn)

入，D正確。

?關(guān)鍵?真題必刷

1.(2022?湖南卷，22)水蛭是我國的傳統(tǒng)中藥材:主要藥理成分水蛭素為水蛭蛋白

中重要成分之一，具有良好的抗凝血作用。擬通過蛋白質(zhì)工程改造水蛭素結(jié)構(gòu),

提高其抗凝血活性?；卮鹣铝袉栴}：

⑴蛋白質(zhì)工程流程如圖所示，物質(zhì)a是，物質(zhì)b是o

在生產(chǎn)過程中，物質(zhì)b可能不同，合成的蛋白質(zhì)空間構(gòu)象卻相同，原因是

分子設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)一一預(yù)期功能

A

DNIHEM折稱三維結(jié)構(gòu)—?生物功能

⑵蛋白質(zhì)工程是基因工程的延伸，基因工程中獲取目的基因的常用方法

有、和利用PCR技

術(shù)擴(kuò)增。PCR技術(shù)遵循的基本原理是0

⑶將提取的水蟀蛋白經(jīng)甲、乙兩種蛋白酶水解后，分析水解產(chǎn)物中的肽含埴及

其抗凝血活性，結(jié)果如圖所示。推測(cè)兩種處理后酶解產(chǎn)物的抗凝血活性差異主要

與肽的(填“種類”或“含量”)有關(guān)，導(dǎo)致其活性不同的原因是

抗凝血活性/(U-g-')

024681()0246810

褥解時(shí)間/h前解時(shí)間/h

?醐甲處理。悔乙處理

(4)若要比較蛋白質(zhì)工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酣解產(chǎn)物和天然水蛭素

的抗凝血活性差異，簡要寫出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路。

答案（1）氨基酸序列（多肽鏈）mRNA密碼子的簡并（2）從基因文庫中獲取

目的基因通過DNA合成儀用化學(xué)方法人工合成DNA半保留復(fù)制（3）種類

提取的水蛭蛋白的酶解時(shí)間和處理的酶的種類不同，導(dǎo)致水蛭蛋白空間結(jié)構(gòu)有不

同程度破壞（4）取3支試管，分別加入等量的蛋白質(zhì)工程改造后的水蛭素、上

述水蛭蛋白酶解產(chǎn)物和天然水蛭素；用注射器取同一種動(dòng)物（如家兔）血液，立即

將等量的血液加入1、2、3號(hào)三支試管中，放在適宜條件下靜置一段時(shí)間，觀察

統(tǒng)計(jì)三支試管中血液凝固時(shí)間

解析（1）根據(jù)蛋白質(zhì)工程的基本流程，a是氨基酸序列（多肽鏈），b是mRNA。

在生產(chǎn)過程中，mRNA可能不同，合成的蛋白質(zhì)空間構(gòu)象卻相同，原因是密碼

子具有簡并的特性，即一種氨基酸可能有幾個(gè)對(duì)應(yīng)的密碼子，使不同mRNA翻

譯出來的氨基酸序列相同0（2）蛋白質(zhì)工程是基因工程的延伸，基因工程中獲取

目的基因的常用方法有從基因文庫中獲取、通過DNA合成儀用化學(xué)方法人工合

成和利用PCR技術(shù)擴(kuò)增。PCR技術(shù)是體外擴(kuò)增DNA的技術(shù)，遵循的基本原理

是DNA半保留復(fù)制。（3）分析曲線圖可知，酶甲、酶乙處理，水解產(chǎn)物中的肽含

量都隨著酶解時(shí)間的延長而逐漸升高，且兩種酶作用下差別不大；經(jīng)酶甲處理后,

隨著酶解時(shí)間的延長，抗凝血活性先升高而后保持相對(duì)穩(wěn)定；經(jīng)酶乙處理后，隨

著甑解時(shí)間的延長，抗凝血活性先上升而后有所下降，且酹甲處理后的產(chǎn)物的抗

凝血活性最終高于酶乙處理后的酶解產(chǎn)物的抗凝血活性。據(jù)此推測(cè)兩種酶處理后

水解產(chǎn)物的抗凝血活性差異主要與肽的種類有關(guān)，導(dǎo)致其活性不同的原因是提取

的水立至蛋白的酶解時(shí)間和處理的酶的種類不同，導(dǎo)致水蟲至蛋白空間結(jié)構(gòu)有不同程

度破壞。（4）若要比較蛋白質(zhì)工程改造后的水蟲至素、上述水蛭蛋白酶解產(chǎn)物和天

然水姓素的抗凝血活性差異，可以以這三種物質(zhì)作為自變量，分別檢測(cè)它們的抗

凝血活性，故實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路為：取3支試管，分別加入等量的蛋白質(zhì)工程改造后

的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解產(chǎn)物和天然水蛭素；取同一種動(dòng)物（如家兔）血液，

立即將等量的血液加入1、2、3號(hào)三支試管中，放在適宜條件下靜置一段時(shí)間，

觀察統(tǒng)計(jì)三支試管中止液凝固時(shí)間。

2.（2023?海南卷，20）基因遞送是植物遺傳改良的重要技術(shù)之一，我國多個(gè)實(shí)驗(yàn)室

合作開發(fā)了一種新型基因遞送系統(tǒng)（切一浸一生芽Cut—Dip—Budding,簡稱CDB

法)。圖1與圖2分別是利用常規(guī)轉(zhuǎn)化法和CDB法在某植物中遞送基因的示意圖。

「

【

植

外

刊

好

體

A

一

一

圖1

(

轉(zhuǎn)

—

篩

盆

生

性

陽

植植株上半部

化

栽

切IH

X植株選

狀

一

毛

株

分浸入含重-『

栽

莖連

剪I

長出段

根

株

接處

組軟體的農(nóng)切

毛狀根

IBJ桿菌液包

圖2

回答下列問題：

(1)圖1中，從外植體轉(zhuǎn)變成愈傷組織的過程屬于；從愈傷組織到幼苗

的培養(yǎng)過程需要的激素有生長素和，該過程還需要光照，其作用是

(2)圖1中的愈傷組織，若不經(jīng)過共培養(yǎng)環(huán)節(jié)，直接誘導(dǎo)培養(yǎng)得到的植株可以保

持植株A的o圖1中，含有外源基因的轉(zhuǎn)化植株A若用于生產(chǎn)種子，

其包裝需標(biāo)注O

(3)圖1與圖2中，農(nóng)桿菌侵染植物細(xì)胞時(shí)，可將外源基因遞送到植物細(xì)胞中的

原因是_________________________________________________________________

__________________________________________________________________O

(4)已知某酶(PDS)缺失會(huì)導(dǎo)致植株白化。某團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了用于敲除PDS基因的

CRlSPR!Cas9基因編輯載體(含有綠色熒光蛋白標(biāo)記基因)，利用圖2中的CDB

法將該重組載體導(dǎo)入植株B,長出毛狀

根，成功獲得轉(zhuǎn)化植株B。據(jù)此分析，從毛狀根中獲得陽性毛狀根段的方法是

圖2中，鑒定導(dǎo)入幼苗中的基因編輯載體是否成功發(fā)揮作用的方法是

依據(jù)是。

(5)與常規(guī)轉(zhuǎn)化法相比，采用CDB法進(jìn)行基因遞送的優(yōu)點(diǎn)是

________________________________________________________(答出2點(diǎn)即可)。

答案(1)脫分化細(xì)胞分裂素誘導(dǎo)葉綠素的形成，使幼苗能夠進(jìn)行光合作用

⑵遺傳特性轉(zhuǎn)基因種子(3)農(nóng)桿菌細(xì)胞內(nèi)含Ti質(zhì)粒，當(dāng)它侵染植物細(xì)胞后，

能將Ti質(zhì)粒上的T-DNA轉(zhuǎn)移并整合到受體細(xì)胞染色體DNA上（4）檢測(cè)毛狀

根段是否有綠色熒光植物PDS中靶區(qū)域測(cè)序（或根據(jù)PDS基因的堿基序列設(shè)計(jì)

引物進(jìn)行PCR擴(kuò)增）若導(dǎo)入幼苗的基因編輯載體成功發(fā)揮作用，則PDS基為被

敲除，靶區(qū)域的測(cè)序就會(huì)出現(xiàn)序列缺失（或PCR無法擴(kuò)增出條帶）（5）不需要無

菌操作，不需要進(jìn)行植物組織培養(yǎng)，操作簡便

解析（1）外植體經(jīng)過脫分化形成愈傷組織，愈傷組織經(jīng)過再分化形成幼苗，再

分化培養(yǎng)基需要有一定比例的生長素和細(xì)胞分裂素。葉綠素的形成需要光，故再

分化過程中需要適宜的光照以誘導(dǎo)葉綠素的形成。（2）圖1中，若不經(jīng)過愈傷組

織與含重組載體的農(nóng)桿菌共培養(yǎng)環(huán)節(jié)，直接誘導(dǎo)培養(yǎng)植株，則獲得的植株遺傳物

質(zhì)全部來自植株A,這種無性繁殖的方式可以保持植株A的遺傳特性。為遵守

我國對(duì)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物實(shí)行的標(biāo)識(shí)制度，需對(duì)含有外源基因的轉(zhuǎn)化植株A生產(chǎn)

的種子的包裝標(biāo)注“轉(zhuǎn)基因種子”。（3）見答案。（4）用含有重組載體的農(nóng)桿菌液處

理植株B后長出的毛狀根中若含有基因編輯載體（陽性毛狀根），則該基因編輯載

體中的綠色熒光蛋白基因可以在毛狀根中表達(dá)，故可通過觀察其是否含有綠色熒

光篩選陽性毛狀根。若導(dǎo)入幼苗中的基因編輯載體成功發(fā)揮作用，則POS基因

被敲除，靶基因測(cè)序就會(huì)出現(xiàn)序列缺失，或用另一種方法，根據(jù)PDS基因的堿

基序列設(shè)計(jì)引物進(jìn)行PCR擴(kuò)增，不會(huì)出現(xiàn)擴(kuò)增條帶。（5）對(duì)比圖1與圖2可知，

與常規(guī)轉(zhuǎn)化法相比，用CDB法進(jìn)行基因遞送不需要進(jìn)行植物組織培養(yǎng)，不需要

無菌操作，操作簡便。

限時(shí)強(qiáng)化練

（時(shí)間：30分鐘）

【對(duì)點(diǎn)強(qiáng)化】

考點(diǎn)一基因工程的應(yīng)用

1.（2024?江西南昌質(zhì)檢）基因工程廣泛應(yīng)用于農(nóng)牧業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生和食品工業(yè)等方

面。有關(guān)說法錯(cuò)誤的是（）

A.乳腺生物反應(yīng)器可用于生產(chǎn)藥物

B.干擾素是一種具有干擾細(xì)菌復(fù)制作用的糖蛋白

C.基因工程技術(shù)可用于提高作物和畜產(chǎn)品的產(chǎn)量

D.將某些病毒的抗病基因?qū)胫参镏?，可培育轉(zhuǎn)基因抗病植物

答案B

解析干擾素是一種具有干擾病毒復(fù)制作用的糖蛋白，B錯(cuò)誤。

2.（2024?河南天一大聯(lián)考）如圖表示構(gòu)建重組質(zhì)粒和篩選含人胰島素原基因的細(xì)

菌的過程，其中I和II表示抗性基因，①?⑦表示過程，其他數(shù)字表示菌落。下

列有關(guān)敘述正確的是（）

逮去__細(xì)菌

人體細(xì)胞原基'因二?闞

淳仲望。⑥

大腸桿菌質(zhì)粒

4'1'<1

5?>

含四環(huán)索含氮帶青霉索

（注：⑦過程表示用滅菌絨布從含氨羊青霉素培養(yǎng)基中蘸取菌種，再按到含四環(huán)

素培養(yǎng)基中培養(yǎng)）

A.①②只能用同一種限制酶進(jìn)行切割

B.I表示抗氨節(jié)青霉素基因，II表示抗四環(huán)素基因

C.3、5菌落是篩選出的含有人胰島素原基因的細(xì)菌

D.該基因工程成功的標(biāo)志是細(xì)菌合成具有生物活性的胰島素

答案C

解析由于不同限制酶切割形成的黏性末端可能相同，因此①②也可以用不同種

限制酶進(jìn)行切割，A錯(cuò)誤；根據(jù)⑥?篩選結(jié)果可知，構(gòu)建基因表達(dá)載體后，抗四

環(huán)素基因被破壞，而抗氨節(jié)青霉素基因沒有被破壞，因此I表示抗四環(huán)素基因，

n表示抗氨節(jié)青霉素基因，B錯(cuò)誤；3、5菌落中的細(xì)菌能抗氨羊青霉素，但不

能抗四環(huán)素，篩選出的是含有人胰島素原基因的細(xì)菌，C正確；細(xì)菌是原核生物，

不含內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體，不能對(duì)胰島素進(jìn)行加工，因此細(xì)菌不能合成具有生物活

性的胰島素，D錯(cuò)誤。

考點(diǎn)二蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用

3.（2024?合肥市調(diào)研）下圖為蛋白質(zhì)工程操作的基本思路，下列敘述錯(cuò)誤的是

)

A.代表蛋白質(zhì)工程操作思路的過程是④⑤

B.代表中心法則內(nèi)容的是①②

C.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)，通過基因合成或改造實(shí)現(xiàn)

答案D

解析代表蛋白質(zhì)工程操作思路的過程是④⑤，A正確；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，B、C正確；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)，通過基因合成或改造實(shí)現(xiàn)，D錯(cuò)誤。

4.（2024?安徽淮南檢測(cè)）下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說法正確的是（）

A.蛋白質(zhì)工程無需構(gòu)建基因表達(dá)載體

B.蛋白質(zhì)工程需要限制性內(nèi)切核酸酶和DNA連接隨

C.對(duì)蛋白質(zhì)的改造是通過直接改造相應(yīng)的mRNA來實(shí)現(xiàn)的

D.蛋白質(zhì)工程的流程和天然蛋白質(zhì)合成的過程是用同的

答案B

解析蛋白質(zhì)工程是以基因工程為基礎(chǔ)的，蛋白質(zhì)工程需要限制性內(nèi)切核酸酶

（切割目的基因和載體）和DNA連接酶（連接切割后的目的基因和載體），構(gòu)建基因

表達(dá)載體，A錯(cuò)誤，B正確；對(duì)蛋白質(zhì)的改造是通過直接改造相應(yīng)的基因來實(shí)現(xiàn)

的，C錯(cuò)誤；蛋白質(zhì)工程是從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)，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，找到并改變相對(duì)應(yīng)的脫氧核甘酸序列（基因）或合成新的

基因，獲得所需要的蛋白質(zhì)，故蛋白質(zhì)工程的流程和天然蛋白質(zhì)合成的過程是不

完全相同的，D錯(cuò)誤。

【綜合提升】

5.（2024?福建泉州五中質(zhì)檢）兒丁質(zhì)是許多真菌細(xì)胞壁的重要成分，兒丁質(zhì)酶可催

化其水解。將兒丁質(zhì)酣基因轉(zhuǎn)入菊花體內(nèi)，可增強(qiáng)其抗真菌病的能力。下列有關(guān)

敘述錯(cuò)誤的是（）

A.將幾丁質(zhì)酶基因插入Ti質(zhì)粒的T-DNA上構(gòu)建表達(dá)載體

B.可通過顯微注射法將農(nóng)桿菌導(dǎo)入菊花受體細(xì)胞

C.可用PCR等技術(shù)檢測(cè)目的基因是否成功導(dǎo)入

D.可用真菌接種實(shí)驗(yàn)檢測(cè)轉(zhuǎn)基因菊花對(duì)真菌的抗性程度

答案B

解析可通過農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將農(nóng)桿菌導(dǎo)入菊花受體細(xì)胞，顯微注射法是用于將目

的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞的方法，B錯(cuò)誤。

6.RNA干擾是小分子RNA介導(dǎo)的一種抑制特殊基因表達(dá)的現(xiàn)象。RNA干擾通過

形成并激活沉默復(fù)合體(RISC),降解靶基因mRNA使基因無法表達(dá)而沉默，利

用人工合成的miRNA研究其作用原理如下圖所示。下列相關(guān)分析錯(cuò)誤的是()

a人工合成

*的miRNA

DCU與

士兩需速菰

的miRNA前體miRNA

后斛

把基因mRNA

A.需依據(jù)靶基因的堿基序列設(shè)計(jì)miRNA

B.整個(gè)過程至少需要7種酶參與

C.沉默復(fù)合體中的miRNA可結(jié)合并降解靶基因mRNA

D.RNA干擾可防止外來的有害基因或病毒基因整合到生物基因組中

答案C

解析miRNA通過堿基互補(bǔ)配對(duì)的方式識(shí)別并與目標(biāo)mRNA結(jié)合，需依據(jù)靶基

因的堿基序列設(shè)計(jì)miRNA,A正確；整個(gè)過程需要兩種限制酶和DNA連接酶構(gòu)

建DNA表達(dá)載體，需要RNA聚合酶合成miRNA,需要逆轉(zhuǎn)錄酶合成DNA,

需要RNAseIll酶切割miRNA前體，然后利用RNA水解酶將mRNA降解，所

以至少需要7種酶參與，B正確；沉默復(fù)合體中的miRNA可結(jié)合靶基因mRNA,

AG02蛋白起到降解作用，C錯(cuò)誤；RNA干擾可降解侵入細(xì)胞的mRNA,可防

止外來的有害基因或病毒基因整合到生物基因組中，D正確。

7.(2024?河南名校聯(lián)考)科學(xué)家將人的生長激素基因與pBR322質(zhì)粒進(jìn)行重組，得

到的重組質(zhì)粒導(dǎo)入奶牛受精卵，使其發(fā)育為轉(zhuǎn)基因奶牛。pBR322質(zhì)粒含氨芾青

霉素抗性基因(AmpR)和四環(huán)素抗性基因(加R),含5個(gè)限制酶切點(diǎn)(R/I、EcoRI、

HZndllLBamHI和Sall)，如圖1所示。重組質(zhì)粒形成與否需要鑒定和篩選,

方法是將重組DNA分了導(dǎo)入大腸桿菌并在含抗生素的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，觀察大腸

桿菌的生長、繁殖情況以進(jìn)行判斷，如圖2所示。請(qǐng)回答下列問題：

EcoRIHindIII受冷菌

OHI

II含氨節(jié)青霉素的培養(yǎng)基

"R受如

PBR322含四環(huán)絮培養(yǎng)基

圖I圖2

（1）獲取人生長激素基因可以采用逆轉(zhuǎn)錄法合成，該過程中所用的mRNA是從

細(xì)胞中獲得的。以mRNA為模板獲取DNA的過程中，需要用到的酶

有o該過程中除需要酶、原料外，還需要加入適量的o

⑵如果用某種限制酶切割質(zhì)粒和人的生長激素基因，形成重組質(zhì)粒，再將重組

質(zhì)粒導(dǎo)入大腸桿菌中，若受體菌在A培養(yǎng)基中不能形成菌落，在B培養(yǎng)基中能

形成菌落。則使用的限制酶可能是,即目的基因插入在

________________基因中。

（3）為了利用轉(zhuǎn)基因奶牛生產(chǎn)人生長激素，最好讓目的基因在細(xì)胞中進(jìn)

行表達(dá)，在構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)，需要對(duì)進(jìn)行改造。

（4）將重組DNA分子轉(zhuǎn)入奶牛中的常用方法是,檢測(cè)轉(zhuǎn)基因奶牛能

否產(chǎn)生人生長激素常用的方法是o

⑸如果要加速轉(zhuǎn)基因奶牛的繁育速度，采用核移植技術(shù)比雜交技術(shù)更好，這是

因?yàn)殡s交技術(shù)容易造成。

答案（1）垂體逆轉(zhuǎn)錄酶、DNA聚合酸引物

（2）PstI氨葦青霉素抗性（4〃/產(chǎn)）（3）乳腺啟動(dòng)子（4）顯微注射法抗原一

抗體雜交（5）（性狀分離導(dǎo)致）目的基因丟失

解析人生長激素基因只在垂體細(xì)胞中表達(dá)，所以所用的mRNA從垂體細(xì)胞中

獲得。受體菌在A培養(yǎng)基中不能形成菌落，在B培養(yǎng)基中能形成菌落，說明目

的基因插入氨芾青霉素抗性基因中，所以使用的限制酶是。

8.（2023?江蘇南京調(diào)研）1965年中國科學(xué)家人工合成了具有生物活性的結(jié)晶牛胰

島素，摘取了人工合成蛋白質(zhì)的桂冠。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)下圖1所示的過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法是根據(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。這兩種方法使用

同一種質(zhì)粒作為載體。請(qǐng)據(jù)圖分析并回答下列問題：

?B鏈

前胰島泰原胰島素原胰島素

圖1

FO.門動(dòng)r限制的識(shí)別

XhoI

”i：復(fù)制原點(diǎn)序列及l(fā)7割位點(diǎn)

Mun1

AmpR：氮節(jié)青毒Sa!IMunI:CAATTG

素抗性基因NheI

XhoI:CTCGAG

半乳糖lacZ

件酶基因EroRI:GAATTC

EroR

Sol1:GTCGAC

NheI:GCTAGC

①處頭?

I——OH

?-----1

HO-—?

轉(zhuǎn)東方向u>

胰島素基因

田2

(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程中參

與的細(xì)胞器有__________________________________________________________

(2)由于密碼子的特性，AB法中人工合成的兩種DNA片段均有多種可

能的序列。(填“AB”“BCA”或“AB和BCA”)法獲取的目的基因中不含

人胰島素基因啟動(dòng)子。

(3)圖2是利用基因工程生產(chǎn)人胰島素過程中使用的質(zhì)粒及目的基因的部分垢構(gòu)。

為使目的基因與載體正確連接，在設(shè)計(jì)PCR引物時(shí)可添加限制酶的識(shí)

別序列。通過上述方法獲得人的胰島素基因后，需要通過PCR技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)增，

已知胰島素基因左端①處的堿基序列為一CCTTTCAGCTCA—,則其中一種引物

設(shè)計(jì)的序列是5,3\

(4)對(duì)重組表達(dá)載體進(jìn)行酶切鑒定，若選擇限制酶Sa/I,最多能獲得種

大小不同的DNA片段。

(5明一半乳糖甘酶可以分解無色的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)?；旌吓囵B(yǎng)一段時(shí)間后，采用

法將大腸桿菌接種到添加了的培養(yǎng)基上篩

選出色的菌落即為工程菌種。

(6)科學(xué)家利用蛋白質(zhì)工程技術(shù)，研制出了賴脯胰島素，與天然胰島素相比，其

皮下注射后易吸收、起效快。獲得賴肺胰島素基因的途徑是：從預(yù)期的蛋白質(zhì)功

能出發(fā)一~推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列一找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核甘

酸序列。

答案⑴內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體和線粒體⑵簡并AB和BCA(3)X/wI和M