2023版高考生物一轮总复习第10单元生物技术与工程第40课基因工程

第40课基因工程

»学业质量水平要求V

1.结合具体的应用实例，说明基因工程技术的原理、工具和操作过程。(科学思维)

2.通过对比分析蛋白质工程和传统基因工程的不同及应用价值。(科学思维、社会责任)

3.通过实际操作学会细胞中DNA的提取和鉴定方法，学习PCR技术原理和操作。(科学

思维、科学探究)

息缠口构建必备知识培养关键能力

考点一重组DNA技术的基本工具

「概念梳理」

1.基因工程的概念

(1)手段：按照人们的愿望,通过转基因等技术,赋予生物新的遗传特性。

(2)目的：创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。

(3)水平：分子水平。

(4)基础：生物化学、分子生物学和微生物学等学科。

2.基因工程的基本工具

(1)限制性内切核酸酶——“分子手术刀”

主要存在于原核生物中

识别双链DNA分子的特定核菩酸序列.并使每一

条链中特定部位的磷酸二豳键断开

葡通Q—黏性末端和平末端

(2)DNA连接睡一一“分子缝合针”

£E.coliDNA连接陶«=（种类）U＞T4DNA连接酶

大肠杆菌＜=＞层遍］U＞T4噬菌体

只缝合黏性末端＜=麟嘉和平末端

I---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------1

:将双链DNA片段缝合起来.恢复被限制酶切开:

：的两个脱铳核甘酸之间的磷酸二酯键

(3)基因进入受体细胞的载体一一“分子运输车”

①作用：将外源基因送入受体细胞中。

②种类：质粒、噬菌体和动植物病毒等。

③条件：a.具有一个至多个限制酶切割位点,供外源DNA插入其中。

b.能在受体细胞中进行自我复制,或整合到受体DNA上，随受体DNA同步复制。

c.具有标记基因,便于重组DNA分子的筛选。

「概念辨析」

1.重组DNA技术所需要的工具酶有限制酶、DNA连接酶和载体。(X)

2.切割质粒的限制性内切核酸酶均能特异性地识别6个核甘酸序列。(X)

3.DNA连接酶和DNA聚合酶是一回事。(X)

4.DNA连接酶可以连接目的基因与载体的氢键，形成重组DNA。(X)

5.载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选的标记基因。(X)

概念深研」

1.基因工程的理论基础

①基因是控制生物性状的遗

外源基因在受体理论传物质的结构和功能单位

细胞内表达②遗传信息的传递都遵循中

心法则

③生物界共用一套遗传密码

或

制

0DNA的基本组成单位都是

四种脱氧核甘酸

［基因正接能②DNA分子都遵循碱基互补

配对原则

③双链DNA分子的空间结构

都是规则的双螺旋结构

2.限制酶的选择方法

根据目的基因两端的限制酶切割位点、质粒上的限制酶切割位点以及是否破坏目的基因

和标记基因来确定限制酶的种类。

(1)应选择醐切位点位于目的基因两端的限制酶，如图甲可选择。SZI：不能选择醐切

位点位于目的基因内部的限制酶，如图甲不能选择SmaIo

(2)为避免目的基因及质粒的自身环化、反向连接，也可使用不同的限制酶(非同尾酶)

切割目的基因所在片段和质粒(双酶切)，如图甲可选择用PstI和历oRI两种限制酶(但要

确保质粒上也有这两种酶的切割位点)。

(3)切割质粒的限制酶不能同时切开质粒上的所有标记基因，即至少要保留一个标记基

因，以用于重组DNA的鉴定和选择，如图乙中的质粒不能使用SmaI切害人

3.标记基因的作用：用于检测目的基因是否导入受体细胞。

有载体进入•有的大肠杆菌才

的没有载体进入能存活并增殖

「案例导引」

考向11基因工程中工具酶的分析

1.（2021•山东青岛期末）下表为常用的限制性核酸内切酶（限制酶）及其识别序列和切

割位点，由此推断以下说法中，错误的是（）

识别序列和识别序列和

限制酶名称限制酶名称

切割位点切割位点

Bank\IG1GATCCKpn\GGTACIC

Ec出IC1AATTCSau3AIIGATC

HindllGTY1RACSmaICCC\GGG

（注：Y=C或T,R=A或G）

A.Hindll、S加I两种限制酶切割后形成平末端

B.Sau3AI限制酶的切割位点在识别序列的外部

C.8a周I和Sau3AI两种限制酶切割后形成相同的黏性末端

D.一种限制酶一定只能识别一种核甘酸序列

D解析：力力dll、SmaI两种限制酶沿着中轴线切口切开，切割后形成平末端，A正确；

Sau3A［限制酶识别GATC序列，切割位点在识别序列的外部，B正确；艮就II限制酶识别

GGATCC序列，3Al限制前识别GATC序列，切割后形成相同的黏性末端GATC一,C正确；

一种限制酶也可以识别多种核昔酸序列，如HindII能识别GTYRAC序列，其中Y可以是C或

T,R可以是A或G,D错误。

2.下列关于DNA连接酶的相关叙述，正确的是（）

A.DNA连接醐需要模板，连接的是两条链碱基对之间的氢键

B.DNA连接酶连接的是黏性（平）末端两条链主链上的磷酸和脱氧核糖

C.T4DNA连接酶只能连接黏性末端两条链主链上的磷酸和核糖

D.E.c。//DNA连接醐既能连接平末端，又能连接黏性末端

B解析：DNA连接酶不需要模板，催化形成的是磷酸二酯键，A错误；DNA连接酶连接

的是黏性（平）末端两条链主链上的磷酸和脱氧核糖，使两者之间形成磷酸二酯键，B正确;

T4DNA连接酶既可以连接黏性末端，也可以连接平末端，连接的是两条链主链上的磷酸和

脱氧核糖，C错误；E.c。"DNA连接酶只能连接黏性末端，D错误。

考向2|基因工程中的载体的判断

3.质粒是基因工程中最常用的目的基因运载工具。下列有关叙述正确的是()

A.质粒是只存在于细菌细胞质中能自主复制的小型环状双链DNA分子

B.在所有的质粒上总能找到一个或多个限制酶切割位点

C.携带目的基因的重组质粒只有整合到宿主细胞的染色体DNA上才会随后者的复制而

复制

D.质粒上的抗性基因常作为标记基因供重组DNA的鉴定和选择

D解析：质粒不只分布于原核生物中，在真核生物一一酵母菌细胞内也有分布，A错

误；并不是所有的质粒都能找到限制酶的切割位点而成为合适的运载目的基因的工具，B错

误；重组质粒进入受体细胞后，可以在细胞内自我复制，也可以整合后复制，C错误；质粒

上抗性基因常作为标记基因，D正确。

【易错分析】细胞膜上的载体与基因工程中的载体的两个“不同”

(1)化学本质不同

①细胞膜上的载体的化学成分是蛋白质。

②基因工程中的载体可能是物质，如质粒(DNA),也可能是生物，如噬菌体、动植物病

毒等。

(2)功能不同

①细胞膜上的载体的功能是协助细胞膜控制物质进出细胞。

②基因工程中的载体是一种“分子运输车”，把目的基因导入受体细胞。

考点二基因工程的基本操作程序

「概念梳理」

1.目的基因的筛选与获取

(1)筛选合适的目的基因

①目的基因：在基因工程的设计和操作中，用于改变受体细胞性状或获得预期表达产物

等的基因。主要是指编码蛋白质的基因。

②筛选目的基因的方法：从相关的已知结构和功能清晰的基因中进行筛选是较为有效的

方法之一。

(2)利用PCR获取和扩增目的基因

①原理：DNA复制。

②基本条件

参与的组分在DNA复制中的作用

高温打开DNA双链

DNA母链提供DNA复制的模板

4种脱氧核苜酸合成DNA子链的原料

耐高温的DNA聚合酶催化合成DNA子链

使DNA聚合酶能够从引物的匕端开始连接脱氧核昔

2种引物

酸

③扩增过程

温度上升到72工左右，在耐高温的

DNA聚合酶作用下合成子链上上

6

3'

5'||||||：1：1：1：1：1>1|1|1

3%1

111111111：13'第一个循环合成3，

我5'

两个DNA分子:.TW,.」“n

需要扩增的•3'1

5'・I'l'I'nTITI'I'I'l③延伸

DNA序列3'，5

PCR犷增仪

温度下降到50t左右

温度上升到90T时复性，两种引物

以上，双链DNA与单链DNA结合

解聚为单链

5、

5'，3'

3，5，△5'

②复性

①变性

⑶构建基因文库来获取目的基因

2.基因表达载体的构建一一核心

⑴构建基因表达载体的目的

①使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且可以遗传给下一代。

②使目的基因能够表达和发挥作用。

(2)基因表达教体的组成

启位置：基因的上游

动

子)能JRNA聚合酶识别和结合的部位,

”呢:i驳动基因的转录

表达载体目的基因：人们所需要的基因

的LNJ位置：基因的工避

终止子1功能：终止转工

标记去因：用于目的基因的检测与筛选

(3)基因表达载体的构建过程

3.将目的基因导入受体细胞

类型方法说明特点

经济、有效，适用于

将目的基因插入农杆菌Ti质粒的T^DNA

农杆双子叶植物和裸子植

上一转入农杆菌一用农杆菌侵染植物细

菌转物，尤其适用于双子

胞一将目的基因整合到植物细胞的夔鱼

化法叶植物，但单子叶植

体DNA上一目的基因表达

物也获得了成功

植物细胞

用微量注射器将含目的基因的DNA溶液

花粉直接注入子房中;在植物受粉后的一定

简便、经济，我国科

管通时间内，剪去柱头，将DNA溶液滴加在

学家独创的一种方法

道法花柱切面上，使目的基因借助花粉管通

道进入胚囊

将含有目的基因的表达载体一显微注射

显微到受精卵中一注射了目的基因的受精

动物将目的基因导入动物

注射卵，经胚胎早期培养后,移植到雌性动

细胞细胞最为有效的方法

技术物的输卵管或子宫内一获得具有新性状

的动物

Ca2++处理细胞一细胞处于一种能吸收周

微生物

处理围环境中DNA分子的生理状态f基因表简便、经济、有效

细胞

法达载体导入

4.目的基因的检测与鉴定

检测水平检测目的检测方法

目的基因是否插入到转基因生物染色体

DNA上RCR

分子水平

目的基因是否转录出了mRNA

目的基因是否翻译出蛋白质抗原一抗体杂交

个体水平转基因生物是否表现出相应的特性如抗虫、抗病的接种实验

「概念辨析」

1.目的基因就是指编码蛋白质的基因。（X）

2.用PCR方法扩增目的基因时不必知道基因的全部序列。（V）

3.基因工程操作的核心步骤是目的基因的获取。（X）

4.基因表达载体中含有启动子和密码子。（X）

5.抗虫基因即使成功地插入植物细胞染色体DNA上也未必能正常表达。（V）

6.从大肠杆菌细胞中获得人胰岛素基因的mRNA,说明目的基因完成了表达。

（X）

【教材细节命题】

1.（选择性必修3P77相关信息改编）Bt抗虫蛋白怎样造成害虫死亡？当Bt抗虫蛋白

被分解为多肽后，多肽与害虫肠上皮细胞的特异性受体结合，导致细胞膜穿孔，最后造成害

虫死亡。

2.（选择性必修3P77相关信息改编）如何理解PCR的引物？引物是一小段能与DNA母

链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸。用于PCR的引物长度通常为20〜30个核甘酸。

概念）氽研」

1.PCR技术与DNA复制的比较

|PCR技术||DNA复制I

II

体外（PCR扩增仪中）-_I场所一细胞内（主要是细胞核内）

DNA在高温下变性解旋-I解旋方式上解旋—催化

耐高温DNA聚合前-~|醒一解旋—、DNA聚合醐等

DNAT引物kRNA

您较厚舞盘T温度条件卜细胞内温和条件

仃，而悻制温度I

DNA片段T合成:对象—DNA分子

|相，点|

均需要模板（DNA双链）、原料（四种脱氧核甘酸），子链延伸方

向都是从5,端到3,端

2.基因表达载体的构建

（1）根据质粒的特点确定限制酶的种类

其切点不

在启动子■Xho\

其会破坏启动子,

与终止子

HindHI-一不宜选择

之间,7Nde\

宜选择抗生素Xba\I.其位于启动子、

Pst\抗性基因终止书"的HIJ终止子之间,宜

选择

因其位于EcoRI一其会破坏终止子.

标记基因，不宜选择

不宜选择Kpn\

复制原点被破坏后，目的基因不能在受体细胞中复制.

不宜选择

⑵根据Ti质粒的T-DNA片段选择限制醐，图中甲、乙、丁Ti质粒均不宜选取，而丙

Ti质粒宜选取(设切割目的基因的限制酶为XbaI和SacI)。

T-DNAT-DNAXbaISacIXhaIXba\

T-DNAT-DNA

'XbaI；

甲E丙\T\

切割位点位于T-DNA切割位点虽在

V

上,而且含、T-DNA上但

切割位点不位XWISacI

两种切割位点,恰与目的缺乏SacI切

于T-DNA上基因两端切割位点相同割位点

3.筛选出含有目的基因的受体细胞

氨青

节

抗

霉

索

四环素抗需重组质粒

因

性

性基因、基

细菌

的培养基的培养基

(1)原理：将目的基因插入含有两种抗生素抗性基因的载体时，如果插入某种抗生素抗

性基因内部，则会导致该抗生素抗性基因失活。如图，目的基因插入了四环素抗性基因内部,

则四环素抗性基因失活。

(2)被转化的细菌有三种：含环状目的基因的细菌、含重组质粒的细菌、含质粒的细菌。

(3)筛选方法：将细菌先放在含氨节青霉素的培养基上培养，能生长的是含重组质粒的

细菌和含质粒的细菌，如上图1、2、3、4、5菌落。再利用灭菌的绒布影印到含有四环素的

培养基上，如上图能生长的菌落为2、3、4,则在含四环素培养基上不生长的即为含有目的

基因的菌落，如上图1、5菌落。最后，可在含氨苇青霉素的培养基上挑取1、5菌落进行培

养。

「案例导引」

考向11PCR技术与应用分析

1.（2021砌北卷）某实验利用PCR技术获取目的基因，实验结果显示除目的基因条带（引

物与模板完全配对）外，还有2条非特异条带（引物和模板不完全配对）。为了减少反应中非

特异条带的产生，以下措施中有效的是（）

A.增加模板DNA的量B.延长热变性的时间

C.延长延伸的时间D.提高复性的温度

D解析：增加模板DNA的量可以提高反应速度，但不能有效减少非特异性条带，A错

误；延长热变性的时间和延长延伸的时间会影响变性延伸过程，但对于延伸中的配对影响不

大，故不能有效减少非特异性条带，B、C错误；非特异性产物增加的原因可能是复性温度

过低使引物与模板的结合位点增加，故可通过提高复性的温度来减少反应中非特异性条带的

产生，D正确。

2.新型冠状病毒的检测可以采用实时荧光RT-PCR（逆转录聚合酶链式反应）的方法，RT

-PCR的具体过程如图。下列有关叙述错误的是（）

3'

5'

cl)NA

②

5T

______________z

3T

5'1Ml______________5

3Z5

A.过程①以mRNA为模板合成单链DNA

B.过程②③拟对单链cDNA进行"次循环的扩增，理论上需要〃个引物B

C.该技术用于对某些微量RNA病毒的检测，可提高检测的灵敏度

D.游离的脱氧核甘酸只能从引物的3'端开始连接

B解析：过程①是由mRNA形成单链DNA的过程，表示逆转录，A正确；决定实时荧光

RT-PCR扩增片段的是引物，过程②③拟对单链cDNA进行〃次循环的扩增，根据DNA分子半

保留复制特点可知，该过程理论上至少需要2"T个引物B,B错误；利用实时荧光RT-PCR技

术对某些微量RNA病毒进行检测时可提高检测的灵敏度，是因为增加了待测RNA逆转录产生

DNA的数量（或浓度），便于检测，C正确；游离的脱氧核甘酸只能从引物的3,端开始连接,

D正确。

【易错提醒】PCR过程的两点提醒

（1）复性不一定均为引物与DNA模板结合。复性时，引物与DNA模板的结合是随机的，

也存在DNA解开的两条链的结合。

（2）PCR反应的结果不都是所需的DNA片段。因为第一次循环得到的DNA片段只有一种

引物，比所需的DNA片段要长，从第二次循环才出现所需的DNA片段，这样的片段存在两种

引物。

考向21基因表达载体的构建

3.下图是利用基因工程技术培育转基因植物，生产可食用疫苗的部分过程示意图，其

中Ps”、Sma\s历成1、他al为四种限制性内切核酸酶。下列说法错误的是（）

A.图示过程是基因工程的核心步骤

B.表达载体构建时需要用到限制酶SmaI

C.抗卡那霉素基因的存在有利于将含有抗原基因的细胞筛选出来

D.除图示组成外，表达载体中还应该含有启动子和终止子等结构

B解析：题图过程为基因表达载体的构建过程，是基因工程中的核心步骤，A正确。

构建过程中需要将目的基因完整切割下来，此时要用到限制酶为〃、比。RI,B错误。抗

卡那霉素基因是标记基因，目的是便于鉴定和筛选含有目的基因的细胞，C正确。基因表达

载体包括复制原点、启动子、目的基因、终止子和标记基因等，D正确。

4.利用某目的基因（图甲）和P1噬菌体载体（图乙）构建重组DNA。限制性内切核酸酶或，

II.坛。RI和〃加dill的酶切位点分别如下图所示（已知这三种限制酶切割产生的黏性末端不

同）。下列分析错误的是（）

BglIIHindIII

EcoRIEcoRI

甲

A.构建重组DNA时，可用Bgn1和切./xini切割目的基因所在片段和P1噬菌体载体

B.构建重组DNA时;可用历oRI和应加111切割目的基因所在片段和P1噬菌体载体

C.图乙中的P1噬菌体载体只用班加I切割后，含有两个游离的磷酸基团

D.用历乐I切割目的基因所在片段和P1噬菌体载体，再用DNA连接酶连接，只能产

生一种重组DNA

D解析：构建重组DNA时，如果用密/II和〃力jdlH切割目的基因所在片段和P1噬菌体

载体，目的基因两端将形成不同的黏性末端，同样P1噬菌体载体也形成这两种黏性末端，

因此它们可构成重组DNA,A正确；分析图甲，为加HI的酶切位点在第二个於乐I酶切位点

的左侧，因此用&oRI和川切割目的基因所在片段，目的基因两端将形成不同的黏性

末端，同样用皮成I和必〃dill切割P1噬菌体载体也形成这两种黏性末端，因此它们可构成

重组DNA,B正确；Pl噬菌体载体为环状DNA,其上只含有一个£coRI的酶切位点，因此用

%oRI切割后，该环状DNA分子变为链状DNA分子，因每条DNA单链各含有一个游离的磷酸

基团，故切割后含有两个游离的磷酸基团，C正确；用反。RI切割目的基因所在片段和P1

噬菌体载体后形成的黏性末端相同，可正向连接或反向连接，故可产生两种重组DNA,D错

误。

【易错提醒】

(1)基因工程中的基因表达载体力载体：基因表达载体与载体相比增加了目的基因。

(2)目的基因插入位点不是随意的：基因表达载体需要启动子与终止子的调控，所以目

的基因应插入启动子和终止子之间的部位，若目的基因插入启动子部位，启动子将失去原功

能。

(3)切割目的基因和载体并非只能用同一种限制酶。如果两种不同限制酶切割后形成的

黏性末端相同，在DNA连接酶的作用下目的基因与载体也可以连接起来。

考向3|将目的基因导入受体细胞及目的基因的检测与鉴定的判断

5.菊花是一种双子叶植物，易感桃蛎。桃蛎不但直接影响植物生长，还是多种植物病

毒的传播媒介。雪花莲凝集素基因创%的表达产物能有效抑制桃蜥生长，某科研团队运用农

杆菌转化法获得了转基因菊花。下列有关叙述错误的是()

A.受体细胞可以选择菊花叶片细胞或桃蜘细胞

B.将目的基因G%插入Ti质粒的T-DNA上构建表达载体

C.可以将菊花叶片取下与农杆菌共培养，然后筛选转化细胞

D.应用抗虫接种实验，检测转基因菊花对桃螃的抗性及抗性的程度

A解析：要获得转基因菊花，可以选择菊花叶片细胞作为受体细胞，但不能选择桃蜘

细胞作为受体细胞，A错误；Ti质粒的T-DNA可以转移到受体细胞中，并且整合到受体细胞

染色体的DNA上，根据这一特点，构建表达载体时，应该将目的基因G必插入Ti质粒的T-

DNA上，B正确：可以将菊花叶片取下与农杆菌共培养，然后筛选转化细胞，并再生成植株,

C正确；已知雪花莲凝集素基因的表达产物能有效抑制桃蜥生长，故应用抗虫接种实验,

检测转基因菊花对桃蜥的抗性及抗性的程度，D正确。

6.在全球气候变暖和水资源缺乏加剧的情况下，保障我国“粮食安全”问题尤为重要。

玉米是重要的粮食作物，其叶片细胞中的P蛋白是一种水通道蛋白，由P基因编码，在植物

生长发育过程中对水分的吸收具有重要的调节功能。为了探究P蛋白的超量表达对玉米生长

的影响，科研人员进行了超量表达P蛋白转基因玉米的生理特性等研究。

超量表达P蛋白转基因玉米获得与鉴定。在超量表达P基因载体的构建中，所用DNA

片段和Ti质粒的酶切位点如图1所示，P蛋白在玉米株系的表达量如图2所示。

七

十

均

«

金

安

江

洱

dUiL

野生型ala2a3a4

玉米株系

图2

回答下列问题:

（1）强启动子是一段有特殊结构的DNA片段，能被识别并结合，驱动基

因的持续转录。为使P基因在玉米植株中超量表达，应优先选用酶组合,

将片段和Ti质粒切开后构建重组表达载体。T-DNA在该实验中的作用是

（2）将农杆菌浸泡过的玉米愈伤组织进行植物组织培养，培养基中需加入进行

筛选，筛选出的愈伤组织形成丛芽，最终获得多个转基因玉米株系。

（3）据图2分析，选择al、a2、a3玉米株系，作为超量表达P蛋白转基因玉米的生理特

性研究的实验材料，理由是_________________________________

解析：（1）根据“驱动基因的持续转录”可知，强启动子能被RNA聚合酶识别并结合。

为使P基因在玉米植株中超量表达，应确保强启动子和P基因不被破坏，故应优先选用Banti

I和弘cI酶组合，将片段和Ti质粒切开后构建重组表达载体。T-DNA在该实验中的作用是

将强启动子和P基因带入玉米细胞并整合到玉米细胞的染色体DNA上。（2）由图1可知，潮

霉素抗性基因位于Ti质粒的T-DNA上，能随T-DNA整合到玉米细胞的染色体上，故将农杆

菌浸泡过的玉米愈伤组织进行植物组织培养，培养基中需加入潮霉素进行筛选，筛选出的愈

伤组织可（再）分化形成丛芽，最终获得多个转基因玉米株系。（3）据图2分析，al,a2、a3

玉米株系的P蛋白表达量显著高于野生型玉米，故可以选择al、a2、a3玉米株系，作为超

量表达P蛋白转基因玉米的生理特性研究的实验材料。

答案：（1）RNA聚合酶8a加I和SacI将强启动子和P基因带入玉米细胞并整合到玉

米细胞染色体DNA上（2）潮霉素（再）分化（3）al、a2、a3玉米株系的P蛋白表达量显

著高于野生型玉米

考点三基因工程的应用和蛋白质工程

「概念梳理」

1.基因工程的应用

(1)基因工程在农牧业方面的应用：转基因抗虫植物、转基因抗病植物、转基因抗除草

剂植物、改良植物的品质、提高动物的生长速率、改善畜产品的品质。

(2)基因工程在医药卫生领域的应用

①对微生物或动植物的细胞进行基因改造,使它们生产药物。

②让哺乳动物批量生产药物。

③尝试将建立移植器官工厂的设想成为现实。

(3)在食品工业方面的应用：利用基因工程菌生产食品工业用酶、氨基酸和维生素等。

2.蛋白质工程的原理和应用

(1)蛋白质工程的概念

蛋白质分子的结

基础@目的合成满足人类

构规律及其气生生产和生活需

物功能的关系求的要白质

「段

［基因改造或基因合成J

(2)蛋白质工程的基本原理

(3)蛋白质工程的应用

①医药工业方面：研发药物，如延长干扰素的保存时间；降低小鼠单克隆抗体诱发免疫

反应的强度。

②其他工业方面：改进酶的性能或开发新的工业用酶。

③农业方面：通过改造某些参与调控光合作用的酶,增加粮食产量；改造微生物蛋白质

的结构,设计优良微生物农药，防治病虫害。

「概念辨析」

1.来自苏云金杆菌的反抗虫蛋白基因只能应用于棉花。(X)

2.“转基因抗虫植物”也可以用于抵抗各种植物疾病。(X)

3.干扰素是我国批准生产的第一个基因工程药物。(V)

4.用基因工程的方法，使得外源基因得到高效表达的菌类一般称为基因工程菌。

(J)

5.对蛋白质的改造是通过直接改造相应的mRNA来实现的。(X)

概念深研」

1.乳腺生物反应器与工程菌生产药物的区别

比较内容乳腺生物反应器工程菌

指将外源基因在哺乳动物的乳

指用基因工程的方法，使外源基

含义腺中特异表达，利用动物的乳腺

因得到高效表达的菌类

组织生产药物蛋白

合成的药物蛋白与天然蛋白质微生物合成的药物蛋白可能没

基因表达

相同有活性

受体细胞动物受精卵微生物细胞

目的基因

显微注射法感受态细胞法

导入方式

需严格灭菌，严格控制工程菌所

不需严格灭菌；温度等外界条件

生产条件需的温度、pH、营养物质浓度等

对其影响不大

外界条件

从微生物细胞或其培养液中提

药物提取从动物乳汁中提取

取

2.蛋白质工程与基因工程的区别和联系

「螯目应〒.版］国画〒胡，

y'---y---

从预期的蛋白质功能出发目的基因的筛选与

T设计预期的蛋白质结构获取一》基因表达载

一推测应有的氨基酸序列-画］6体的构建一籽目的

一找到并改变相对应的脱基因导入受体细胞

氧核甘酸序列（基因）或合—目的基因的检测

成新的基因一获得所需蛋与鉴定

白质定向改造生物的遗

南用g传特性,以疾得人

定向改造或生产人类所需o毕J类所需的生物类型

的蛋白质和生物产品

胪产自然界没有的蛋白。率*错器需然界已

蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第二代基因

「程，是对现有蛋白质进行改造或制造新的蛋白质,必须

通过基因改造或基因合成实现

「案例导引」

考向11基因工程的应用

1.ACC合成酶是乙烯合成的关键酶，乙烯的合成会影响番茄的储藏和运输。下图为科

学家利用ACC合成酶基因的反向连接构建载体，通过基因工程设计的耐储转基因番茄流程

图。

tet\四环素抗性基因

番茄组织培养农杆菌

下列说法错误的是（）

A.引物的特异性是能够从番茄DNA中获取ACC合成酶基因的关键

B.反向连接的ACC合成酶基因合成的mRNA通过与正常的ACC合成酶基因的mRNA互补，

限制了细胞内乙烯的合成

C.可以在培养基中加入氨茶青霉素和四环素，存活下来的细胞内则含有携带目的基因

的质粒

D.设计双酶切处理目的基因及载体是为了更好地保证目的基因的反向连接

C解析：引物能与ACC合成酶基因通过碱基互补配对结合定位ACC合成酶基因的位置,

因此引物的特异性是能够从番茄DNA中获取ACC合成酶基因的关键,A正确;反向连接的ACC

合成酶基因合成的mRNA通过与正常的ACC合成酶基因的mRNA互补，使ACC合成酶基因不能

正常表达，从而限制细胞内乙烯的合成，B正确；从题图中可知，基因表达载体中ACC合成

酶基因破坏了四环素抗性基因，因此含有携带目的基因的质粒的细胞能在含有氨苇青霉素的

培养基中存活，但不能在含有四环素的培养基中存活，C错误；设计双能切处理目的基因及

载体是为了更好地保证目的基因的反向连接，D正确。

2.（2021•天津卷）乳酸菌是乳酸的传统生产菌，但耐酸能力较差，影响产量。酿酒酵

母耐酸能力较强，但不产生乳酸。研究者将乳酸菌的乳酸脱氢酶基因（心血导入酿酒酵母，

获得能产生乳酸的工程菌株。下图1为乳酸和乙醇发酹途径示意图，图2为构建表达载体时

所需的关键条件。

葡萄糖

_____I____.

丙.酸

^酮酸脱痰酶

乙醛

乙醇脱氢酶

乳酸||乙—

乳酸菌酿酒酵母

图1

含有乳酸菌。〃基因的DNA片段

GTG