2023-2024届高考一轮复习生物学案（人教版）第十单元生物技术与工程第7课时基因工程的应用和蛋白质工程

第7课时基因工程的应用和蛋白质工程

【课标要求】1.举例说明基因工程在农牧、食品及医药等行业的广泛应用改善了人类的生活品

质。2.举例说明依据人类需要对原有蛋白质结构进行基因改造、生产目标蛋白的过程。

考点一基因工程的应用

■归纳夯实必备知识

1.基因工程在农牧业方面的应用

抗虫植物：从某些生物中分离出

一具有抗虫功能的基因

培养抗性一抗病植物：来源于某些病毒、真

植物一菌等的抗病基因

_抗除草剂植物：降解或抵抗某种

除草剂的基因

将必需氨基酸含量多的蛋白质编

I-码基因导入植物中,可以提高这

种氨基酸的含量

改良植物

将与植物花青素代谢相关的基因

的品质

一导人矮牵牛中，使它呈现出自然

界没有的颜色变异，大大提高了

它的观赏价值

提高动物的如导入外源生长激素基因

生长速率

将肠乳糖陶基因导入奶牛基因组.

改善畜产使获得的转基因牛分泌的乳It中,

品的品质乳糖的含量大大降低,而其他营

养成分不受影响

2.基因工程在医药卫生领域的应用

微生物或动对微生物或动植物的细胞进行

植物的细胞—因改造,使它们能够生产药物

包E科学家将药用蛋白基因与乳腺

药物中特异表达的基因的启动子等

医哺乳动物批调控元件重组在一起,通过显

药

卫量生产药物微注射的方法导入哺乳动物的

生受精卵中，制成乳腺生物反应

领器或乳房生物反应器

域

在器官供体的基因组中导入某种调节

因子，以抑制抗原决定基因的表达.或

建M移植

设法除去抗原决定基因，然后再结合

器官工厂

克隆技术,培育出不会引起免疫排斥

反应的转基因克隆器官

3.基因工程在食品工业方面的应用

利用基因工程菌生产食品T.业用前、氨基

食酸和维生素等

品

工科学家将编码牛凝乳酶的基因导入大肠

业杆菌、黑曲霉或酵母菌的基因组中,再通

方过工业发醉批豉生产凝乳酣

面

加工转化糖浆需要的淀粉酶,加工烘烤食

品要用到的脂肪醐等也都可以通过构建堇

因工程菌,然后用发酵技术大量生产

■拓展

1.基因工程应用于提高植物抗逆能力，请思考回答下列转基因抗虫棉的相关问题：

⑴抗虫棉能抗病毒、细菌、真菌吗？为什么？

提示不能。抗虫基因具有专一性。

(2)从环境保护角度出发，分析转基因抗虫棉与普通棉相比在害虫防治方面的优越性有哪些？

提示减少了化学农药的使用量，降低了环境污染。

(3)种植转基因抗虫棉若干年后，害虫会不会对转基因抗虫棉产生抗性？为什么？

提示会。害虫会因遗传物质发生改变产生对转基因抗虫棉的抗性。

2.为提高动物的生长速度，需将外源生长激素基因导入动物体内，应该选择的受体细胞是什

么？并说明理由。

提示受精卵。受精卵体积较大，操作较容易，营养物质含量丰富，也能保障发育成的个体

所有细胞都含有外源生长激素基因，全能性较高。

■突破强化关键能力

1.(2023•河南新乡高三检测)基因工程蓬勃发展，下列有关基因工程的说法正确的是()

A.基因工程在农牧业上的应用主要目的是培养体型巨大品质优良的动物

B.用基因工程方法培育的抗虫植物也能抗病毒

C.转基因绵羊操作过程中生长激素基因的受体细胞最好采用乳腺细胞

D.在农业方面，蛋白质工程可用于改造某些参与调控光合作用的酶，以提高植物光合作用

的效率，增加粮食产量

答案D

解析基因工程在农牧业上应用的主要目的是提高动物生长速度、改善畜产品品质，而不是

为了产生体型巨大的个体，A错误；用基因工程方法培育的杭虫植物只能抗虫，不能抗病毒,

B错误；转基因绵羊操作过程中生长激素基因的受体细胞最好采用受精卵细胞，因为受精卵

具有全能性，C错误。

2.干扰素是治疗癌症的重要药物，它必须从血液中提取，每升人血中只能提取μg,所以价

格昂贵。某生物制品公司用如下方法（如图所示）生产干扰素。从图中可以看出，该公司生产

干扰素运用的方法是（)

干

Λ⅛Λ细菌质HiRN©移植扰

淋巴∖.s/带干扰素基索

细胞「扰素基因因的质粒酵母菌

A.个体间的杂交B.基因工程

C.蛋白质工程D.器官移植

答案B

解析从图中可以看出，整个过程为将人的淋巴细胞中控制干扰素合成的基因与质粒结合后

导入酵母菌，并从酵母菌产物中提取干扰素，这项技术为基因工程。

［归纳总结】乳腺生物反应器与工程菌的比较

比较内容乳腺生物反应器工程菌

让外源基因在哺乳动物的乳腺中特

指用基因工程的方法，使外源基因得到高

含义异表达，利用动物的乳腺组织生产

效表达的微生物

药物蛋白

基因表达合成的药物蛋白与天然蛋白相同细菌合成的药物蛋白可能没有活性

受体细胞动物受精卵微生物细胞

目的基因

显微注射法Ca?+处理法

导入方式

不需要严格灭菌，温度等外界条件需要严格灭菌，严格控制工程菌所需的温

生产条件

对其影响不大度、pH,营养物质浓度等外界条件

药物提取从动物乳汁中提取从微生物细胞或其培养液中提取

考点二蛋白质工程的原理和应用

■归纳夯实必备知识

1.蛋白质工程的概念

蛋臼质分子蛋改造现有蛋白质,或

白

基础目的

的结构规律质制造一种新的蛋白质,

及其与生物工以满足人类生产和生

程

功能的关系酒的喋求

手段

改造现有蛋白质

2.蛋白质工程与基因工程的异同

项目蛋白质工程基因工程

从预期的蛋白质功能出发一设计预期的蛋白

目的基因的筛选与获取一基因表达

质结构f推测应有的氨基酸序列f找到并改

过程载体的构建一将目的基因导入受体

变相对应的脱氧核甘酸序列(基因)或合成新

细胞~目的基因的检测与鉴定

的基因一获得所需要的蛋白质

定向改造生物的遗传特性，以获得人

实质定向改造或生产人类所需要的蛋白质

类所需的生物类型或生物产品

结果可生产自然界中不存在的蛋白质一只能生产自然界中已存在的蛋白质

联系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工程

3.蛋白质工程的应用

(1)在医药方面

①利用蛋白质工程研发药物。

②实例：如果将干扰素分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，在一定条件下，可以延长保存时

间。

(2)在工业方面

①蛋白质工程被广泛用于改进酶的性能或开发新的工业用酶。

②实例：枯草杆菌蛋白酶具有水解蛋白质的作用，因此常被用于洗涤剂工业、丝绸工业等。

(3)在农业方面

科学家正在尝试改造某些参与调控光合作用的酶，以提高植物光合作用的效率,增加粮食的

产量.

■拓展提升科学思维

基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，这些天然蛋白质是生物在长期进化过程

中形成的，它们的结构和功能符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合人类生产和生活

的需要。蛋白质工程的目标是生产出符合人类生产和生活需要的蛋白质，甚至是自然界不存

在的蛋白质。结合图示回答有关问题:

（1）写出流程图中字母代表的含义：

A.预期功能;B.氨基酸序列;A改造或合成;D.转录;E.翻译。

（2）上图字母中属于中心法则的过程有DʌE,属于蛋白质工程的过程有A、C。

（3）对天然蛋白质进行改造，你认为应该是直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操

作来实现？原因是什么？

提示应该通过对基因的操作来实现对天然蛋白质的改造。主要原因：①蛋白质具有十分复

杂的空间结构，基因的结构相对简单，容易改造；②改造后的基因可以遗传给下一代，被改

造的蛋白质无法遗传。

■突破强化关键能力

3.胰岛素可用于治疗糖尿病，但胰岛素注射后易在皮下堆积，需较长时间才能进入血液，进

入血液后又易被分解，因此治疗效果受到影响。如图是新的速效胰岛素的生产过程，下列有

关叙述错误的是（）

生化制I备与iR折叠.（胰岛索结晶）X射线晶F衍射

新的岛素〕I高或结构）

大肠杆菌或其计算机设

他细胞中表达________计及作图

新的胰岛素基因

A.新的胰岛素的预期功能是构建新胰岛素模型的主要依据

B.新的胰岛素生产过程中不涉及中心法则

C.若用大肠杆菌生产新的胰岛素，常用Ca?+处理大肠杆菌

D.新的胰岛素功能的发挥必须依赖于蛋白质正确的高级结构

答案B

解析新的胰岛素生产过程中涉及中心法则，B错误；若要利用大肠杆菌生产新的胰岛素，

常用Ca?+处理法提高导入的成功率，C正确；根据结构与功能相适应的原理分析，新的胰岛

素功能的发挥必须依赖于蛋白质正确的高级结构，D正确。

4.β-葡聚糖酶是一种在酒类、饲料等行业中具有重要用途的工业用酶。为提高供葡聚糖酶的

催化活性，科学家将其第20位、117位和165位赖氨酸突变为丝氨酸。下列有关叙述错误的

是（）

A.改造后的B-葡聚糖酶的耐酸碱能力增强

B.改造后的供葡聚糖酶空间结构发生了改变

C.对β-葡聚糖酶结构的改造属于蛋白质工程

D.可通过DNA分子测序法检测突变是否成功

答案A

解析根据题干信息不能得出改造后的P-葡聚糖酶的耐酸碱能力增强，A错误。

［归纳总结】判断基因工程和蛋白质工程

（1）如果仅将基因用限制酶从DNA片段中切割下来，没有经过对编码蛋白序列进行修饰、加

工，或仅对其调控序列进行加工，则属于基因工程；如果将目的基因经过了一些实质性的改

造，如对编码蛋白序列进行了碱基替换或增添或缺失某几个碱基，则属于蛋白质工程。

（2）如果合成的蛋白质是天然蛋白质，则是基因工程；如果合成的蛋白质和天然蛋白质有差异,

甚至是自然界中所没有的，则为蛋白质工程。

重温高考真题演练

1.（经典高考题）从某海洋动物中获得一基因，其表达产物为一种抗菌性和溶血性均较强的多

肽P1。目前在Pl的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物，首先要做的是（）

A.合成编码目的肽的DNA片段

B.构建含目的肽DNA片段的表达载体

C.依据Pl氨基酸序列设计多条模拟肽

D.筛选出具有优良活性的模拟肽作为目的肽

答案C

解析由题意分析可知，多肽Pl为抗菌性和溶血性均较强的多肽，要设计出抗菌性强但溶

血性弱的多肽，即在Pl的基础上设计出自然界原本不存在的蛋白质，用蛋白质工程技术可

以实现。蛋白质工程的基本途径是从预期的蛋白质功能出发一设计预期的蛋白质结构f推测

应有的氨基酸序列一找到并改变相对应的脱氧核苓酸序列（基因）或合成新的基因一获得所需

要的蛋白质。故要想在Pl的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物，首先要做的是依

据Pl的氨基酸序列设计出多条模拟肽，然后进行改造，从而确定抗菌性强但溶血性弱的多

肽的氨基酸序列。

2.（2020•山东，25）水稻胚乳中含直链淀粉和支链淀粉，直链淀粉所占比例越小糯性越强。科

研人员将能表达出基因编辑系统的DNA序列转入水稻，实现了对直链淀粉合成酶基因（Wr

基因）启动子序列的定点编辑，从而获得了3个突变品系。

⑴将能表达出基因编辑系统的DNA序列插入Ti质粒构建重组载体时，所需的酶是

_______________________________________________________________________________，重

组载体进入水稻细胞并在细胞内维持稳定和表达的过程称为。

（2）根据启动子的作用推测，½⅛基因启动子序列的改变影响了,

从而改变了以基因的转录水平。与野生型水稻相比，3个突变品系中微基因控制合成的直

链淀粉合成酶的氨基酸序列（填“发生”或“不发生”）改变，原因是

（3）为检测启动子变化对法基因表达的影响，科研人员需要检测%基因转录产生的mRNA

（敞mRNA）的量。检测时分别提取各品系胚乳中的总RNA,经过程获得总

cDNAoMPCR技术可在总cDNA中专一性的扩增出Wr基因的cDNA,原因是

O

（4）各品系肽mRNA量的检测结果如图所示，据图推测糯性最强的品系为,原因是

(

a

w

M.5

).()

W

<

NS

X

E

WO

野生型品系1品系2品系3

答案（1）限制性内切核酸酶和DNA连接酶转化（2）RNA聚合酶与启动子的识别和结合

不发生编码直链淀粉合成酶的碱基序列中不含启动子（3）逆转录引物是根据WX基因的

一段已知序列设计合成的（或引物能与Wr基因的CDNA特异性结合）（4）品系3品系3的

WXmRNA量最少，控制合成的直链淀粉合成酶的量最少，直链淀粉合成量最少，糯性最强

解析（1）构建基因表达载体需要限制性内切核酸酶和DNA连接酶，可以对目的基因和载体

进行切割和连接，重组载体进入受体细胞内维持稳定和表达的过程称为转化。（2）RNA聚合

酶与启动子识别和结合后启动转录，启动子的序列改变会影响与RNA聚合酶的识别和结合,

从而改变基因的转录，3个突变品系中改变的是启动子的序列，影响mRNA的转录，而编码

直链淀粉合成酶的碱基序列中不含有启动子的序列，所以编码合成的直链淀粉酶的氨基酸序

列不发生改变。（3）通过mRNA获得CDNA是逆转录过程。PCR过程中需要模板、原料、酶、

引物等，其中引物是根据已知基因上的一段序列合成的，这样要从总CDNA中专一性的扩增

出於基因的cDNA,关键是要根据胀基因的一段已知序列合成出相应的引物。（4）据题中

信息可知，水稻胚乳中直链淀粉所占比例越小，糯性越强，题图中品系3中的WrmRNA量

最少，这样合成的直链淀粉合成酶的量最少，则合成的直链淀粉所占比例最小，糯性最强。

3.（经典高考题）己知生物体内有一种蛋白质（P）,该蛋白质是一种转运蛋白，由305个氨基酸

组成。如果将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸，240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸，改变

后的蛋白质（PD不但保留P的功能，而且具有了酶的催化活性。回答下列问题：

（1）从上述资料可知，若要改变蛋白质的功能，可以考虑对蛋白质的进行改造。

（2）以P基因序列为基础，获得P基因的途径有修饰_______基因或合成_________基因，所

获得的基因表达时是遵循中心法则的,中心法则的全部内容包括

的复制，以及遗传信息在不同分子之间的流动，即：。

⑶蛋白质工程也被称为第二代基因工程，其基本途径是从预期蛋白质功能出发，通过

和,进而确定相对应的脱氧核甘酸序列,

据此获得基因，再经表达、纯化获得蛋白质，之后还需要对蛋白质的生物进行鉴定。

答案（1）氨基酸序列（或结构）（2）PP1DNA和RNA（或遗传物质）DNAfRNA、

RNAfDNA、RNA-蛋白质（或转录、逆转录、翻译）（3）设计蛋白质的结构推测氨基酸序

列功能

4.（2022.湖南，22）水蛭是我国的传统中药材，主要药理成分水蛭素为水蛭蛋白中重要成分之

一，具有良好的抗凝血作用。拟通过蛋白质工程改造水蛭素结构，提高其抗凝血活性。回答

下列问题:

（1）蛋白质工程流程如图所示，物质a是,物质b是。在生产过

程中，物质b可能不同，合成的蛋白质空间构象却相同，原因是。

基因■-----]^~ɔ√⅜，送ILl蛋白质卜--预期功能

J

DNA-CE）-T「折屋一I三维结构I-►生物功能

（2）蛋白质工程是基因工程的延伸，基因工程中获取目的基因的常用方法有、

和利用PCR技术扩增。PCR技术遵循的基本原理是O

（3）将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后，分析水解产物中的肽含量及其抗凝血活性,

结果如图所示。推测两种处理后酶解产物的抗凝血活性差异主要与肽的（填“种类”或

“含量”）有关，导致其活性不同的原因是_____________________________________________

X

60M

5(M

4xX

3(M

--酶甲处理

2(HM

。酶乙处理

前解时间（h）

（4）若要比较蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素的抗凝血活性

差异，简要写出实验设计思路。

答案（1）氨基酸序列多肽链mRNA密码子的简并性（2）从基因文库中获取目的基因

通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成DNA半保留复制（3）种类提取的水蛭蛋白的

酶解时间和处理的酶的种类不同，导致水蛭蛋白空间结构有不同程度破坏（4）取3支试管，

分别加入等量的蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素并编号1、

2、3；用酒精消毒，用注射器取同一种动物（如家兔）血液，立即将等量的血液加入1、2、3

号三支试管中，静置相同时间，统计三支试管中血液凝固时间

解析（3）将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后，据图可知，水解产物中的肽含量随

着酶解时间的延长均上升，且差别不大。水解产物中抗凝血活性有差异，经酶甲处理后，随

着酶解时间的延长，抗凝血活性先上升后相对稳定；经酶乙处理后，随着酶解时间的延长，

抗凝血活性先上升后下降。经酶甲处理后的酶解产物的抗凝血活性最终高于经酶乙处理后的

酶解产物的抗凝血活性，且差异明显。据此推测两种酶处理后酶解产物的抗凝血活性差异主

要与肽的种类有关，导致其活性不同的原因是提取的水蛭蛋白的酶解时间和酶的种类不同，

导致水蛭蛋白空间结构有不同程度的破坏。

五分钟查落实

1.判断关于基因工程的应用的叙述

（1）为培育抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体（X）

（2）由大肠杆菌工程菌获得人的干扰素后可直接应用（X）

（3）用基因工程方法从大肠杆菌和酵母菌细胞内获得的干扰素结构和功能完全相同（×）

2.判断关于蛋白质工程的原理及其应用的叙述

（1）蛋白质工程需要改变蛋白质分子的所有氨基酸序列（×）

（2）基因工程在分子水平对基因进行操作，蛋白质工程在分子水平对蛋白质进行操作（X）

（3）蛋白质工程可以改造酶，提高酶的热稳定性（√）

3.填空默写

⑴（选择性必修3Poo）乳腺生物反应器是指将药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的启动子

等调控元件重组在一起，通过显微注射的方法导入哺乳动物的受精卵中,由这个受精卵发育

成的转基因动物在进入泌乳期后，可以通过分泌乳it来生产所需要的药物。

（2）（选择性必修3PR）用转基因动物（猪）做器官移植的供体，方法是将器官供体基因组导入基

种调节因子,以抑制抗原决定基因的衰达，或设法除去抗原决定基因,然后再结合克隆技术，

培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。

（3）（选择性必修3P√）蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基

础，通过改造或合成基因,来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质,以满足人类生产和

生活的需求。

（4）（选择性必修3Pa）基因工程原则上只能生产自然界中已存在的蛋白质。

（5）（选择性必修3P94）对蛋白质的结构进行设计改造,最终还必须通过改造或合成基因来完成。

（6）（选择性必修3Pg）蛋白质工程的基本思路是从预期的蛋白质功能出发一设计预期的蛋白质

结构一推测应有的氨基酸序列一找到并改变相对应的脱氧核昔酸序列（基因）或合成新的基因

f获得所需要的蛋白质。

课时精练

一、选择题

1.人乳铁蛋白是乳汁中主要的铁结合蛋白，可提高人体吸收铁的能力，增强免疫力。研究者

通过生物工程技术制备山羊乳腺反应器，过程如图。下列相关叙述错误的是（）

人乳铁①表达导入山羊胚筛选山羊胚

蛋白基因一载体一胎成纤一^胎成纤1分重,∣.

维细胞维细胞户构一7

山羊卵」胚

母细胞

A.①过程构建的表达载体含有组织特异性启动子

B.②过程通常在显微镜下进行去核、注入等操作

C.该过程培养的山羊所有组织细胞均能分泌人乳铁蛋白

D.该过程利用了转基因、核移植和胚胎移植等工程技术

答案C

解析①过程构建的表达载体含有组织特异性启动子，即RNA聚合酶的结合部位，A正确；

该过程培养的山羊只有乳腺细胞能分泌人乳铁蛋白，C错误。

2.草甘嶙是一种非选择性的除草剂，在基因工程中，如果把导入的抗草甘瞬基因整合到大豆

体细胞（二倍体）的一条染色体上，将该细胞组织培养获得的多个大豆植株混种在一块实验田，

得到R,科研人员用草甘瞬对Fl大豆植株进行处理，有.1/4的个体被淘汰掉，将剩下的大豆

植株再进行田间混种得到F2,再用除草剂处理，如此下去。下列有关说法错误的是（）

A.用草甘瞬处理大豆植株是一种人为的定向选择

B.实验田中的抗草甘瞬转基因大豆种群发生了进化

C.在获得的F3中，能稳定遗传的抗草甘瞬转基因大豆植株占4/9

D.能稳定遗传的抗草甘瞬转基因大豆，后代偶然会出现不抗草甘瞬的个体，且这种特性能

够遗传，可能是发生了基因突变或者染色体变异

答案C

解析由于导入的抗草甘瞬基因整合到大豆体细胞（二倍体）的一条染色体上，假设相关基因

用A、a表示，相当于Aa,自交一代，Fl种植的抗草甘瞬的植株基因型为1/3AA、2/3Aa,

进行田间混种得到F2,再用除草剂处理，如此下去，Fz中为4/9AA、4∕9Aa>l∕9aa,即F2种

植了1/2AA、1/2Aa,产生的配子种类及比例为A：a=3：1,在获得的F3中，AA=9∕16.

Aa=6/16、aa=l∕16,能稳定遗传的抗草甘瞬转基因大豆植株占9/16,C错误。

3.（2023•河北石家庄高三模拟）下列有关利用乳腺生物反应器与微生物生产药物的叙述，错误

的是（）

A.前者可在乳汁中提取药物，后者可在细胞中提取

B.两者都是基因工程在医药卫生领域的应用

C.前者合成的蛋白质可加工成熟，后者合成的蛋白质一般不能加工成熟

D.动物和微生物的基因结构与人体的基因结构均相同

答案D

4.几丁质是许多真菌细胞壁的重要成分，几丁质酶可催化其水解。将几丁质酶基因转入菊花

体内，可增强其抗真菌病的能力。下列有关叙述错误的是（）

A,将几丁质酶基因插入Ti质粒的T-DNA上构建表达载体

B.可通过显微注射法将农杆菌导入菊花受体细胞

C.可用PCR等技术检测目的基因是否成功导入

D.可用真菌接种实验检测转基因菊花对真菌的抗性程度

答案B

解析可通过农杆菌转化法将农杆菌导入菊花受体细胞，显微注射法是用于将目的基因导入

动物细胞的方法，B错误。

5.（2023•安徽阜阳高三模拟）乙烯生物合成酶基因可以控制乙烯的合成，科学家将该基因的反

义基因导入番茄细胞内，培育转基因延熟番茄，延长其储藏期。反义基因的作用机制如图所

示，下列说法错误的是（）

乙烯生物合成酶基因反义基因3

0~1J~~1Γ~）

有意义mRNA反义mRNA

，口口口;—►无乙烯合成

A.有意义mRNA和反义mRNA是通过相应基因转录而来的

B.乙烯生物合成酶基因的模板链的序列与反义基因的是互补的

C.乙烯是乙烯生物合成酶基因的表达产物，可促进果实成熟

D.因为mRNA形成双链后无法进行翻译，所以无乙烯生物合成酶生成

答案C

解析乙烯生物合成酶基因的表达产物可以控制乙烯的合成，乙烯不是其表达产物，C错误。

6.（2023∙江苏无锡高三调研）动物乳腺生物反应器是一项利用转基因动物的乳腺代替传统的生

物发酵，进行大规模生产可供治疗人类疾病或用于保健的活性蛋白质的现代生物技术。科学

家已在牛和羊等动物乳腺生物反应器中表达出了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素等重要药

品，其大致过程如图所示。下列有关说法错误的是（）

（性成举的雄牛］［性睥熟的雌牛）I人的药用J

Φ②I蛋白I基因I［质闻

［⅞［卵，细胞）（¾∣

~∣∣⅛⅜⅞⅛IiRX质粒）

（受,卵卜二------------------1

I早期胚胎以萩I转基因牛）

A.通过③形成的重组质粒具有人的药用蛋白基因、启动子、终止子和标记基因即可

B.④通常采用显微注射技术

C.在转基因母牛的乳腺细胞中人的药用蛋白基因才会得以表达，因此可以从乳汁中提取药

物

D.该技术生产药物的优点是产量高、质量好、易提取

答案A

解析要让药用蛋白基因在乳腺细胞内表达并分泌含药物的乳汁，重组质粒上必须具有乳腺

中特异表达的基因的启动子等调控元件，A错误。

7.（2023•江苏金沙中学高三期中）葡萄糖异构酶在工业上应用广泛，科学家将其第138位甘氨

酸替换为脯氨酸后，其最适温度提高了IOc左右。下列相关叙述正确的是（）

A.蛋白质功能是由氨基酸的种类和数量决定

B.改造蛋白质结构可通过改造基因结构实现

C.蛋白质工程不可以定向改变蛋白质的结构

D.酶最适温度提高是因为脯氨酸比甘氨酸更耐热

答案B

解析蛋白质的功能是由蛋白质的结构决定的，从根本上来说，是由基因决定的，A错误；

改造蛋白质结构可通过改造编码蛋白质的基因结构实现，B正确；蛋白质工程可以获得特定

功能的蛋白质，因此可以定向改变蛋白质的结构，C错误；酶最适温度提高是因为酶的空间

结构发生改变，D错误。

8.（2023•安徽淮南高三检测）下列关于蛋白质工程的说法正确的是（）

A.蛋白质工程无需构建基因表达载体

B.蛋白质工程需要限制性内切核酸醐和DNA连接酶

C.对蛋白质的改造是通过直接改造相应的mRNA来实现的

D.蛋白质工程的流程和天然蛋白质合成的过程是相同的

答案B

解析蛋白质工程是以基因工程为基础的，蛋白质工程需要限制性内切核酸酶（切割目的基因

和载体）和DNA连接酶（连接切割后的目的基因和载体），构建基因表达载体，A错误，B正

确；对蛋白质的改造是通过直接改造相应的基因来实现的，C错误；蛋白质工程是从预期的

蛋白质功能出发，设计预期的蛋白质结构，推测应有的氨基酸序列，找到相对应的脱氧核苛

酸序列（基因），获得所需要的蛋白质，故蛋白质工程的流程和天然蛋白质合成的过程是不完

全相同的，D错误。

9.甲醇酵母菌是基因工程中常用的受体菌，它可以高效表达外源蛋白，但自身蛋白分泌到培

养基的较少。研究人员将人的胶原蛋白基因导入甲醉酵母中并成功表达。下列有关叙述不正

确的是（）

A.用两种酶切割目的基因和质粒，可防止目的基因反向连接和质粒的自身环化

B.常用显微注射法将胶原蛋白基因导入甲醇酵母中

C.与大肠杆菌相比，甲醇酵母作受体菌所表达出的胶原蛋白与人体产生的胶原蛋白结构更

相近

D.与其他酵母菌相比，甲醇酵母作受体菌便于表达出的胶原蛋白的分离与纯化

答案B

解析常用Ca?+处理细胞，使其处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，然后再

将重组目的基因导入微生物细胞，B错误；与大肠杆菌作受体相比，甲醇酵母为真核生物，

表达出的胶原蛋白经过内质网和高尔基体的加工，所以与人体产生的胶原蛋白结构更相近，

C正确；与其他酵母菌相比，甲醇酵母可以高效表达外源蛋白，但自身蛋白分泌到培养基的

较少，便于目的蛋白的分离和纯化，D正确。

10.（2023•河北石家庄高三期末）枯草杆菌蛋白酶能催化蛋白质水解为氨基酸，在有机溶剂中

也能催化多肽的合成，被广泛应用于洗涤剂、制革及丝绸工业。通过将枯草杆菌蛋白酶分子

表面的Asp（99）和GIU（156）改成Lys,使其在pH=6时的活力提高了10倍。下列说法正确的

是（）

A.需要通过改造基因实现对蛋白质中氨基酸的替换

B.该成果体现了蛋白质工程在培育新物种方面具有独特的优势

C.经蛋白质工程改造后的枯草杆菌蛋白酶活性提高这一性状不可遗传

D.蛋白质工程最终要达到的目的是获取编码蛋白质的基因序列信息

答案A

解析氨基酸的排列顺序是由基因决定的，因此完成氨基酸的替换需要通过改造基因实现，

A正确；该成果培育了新品种，而不是新物种，B错误；经蛋白质工程改造后的枯草杆菌蛋

白酶的基因发生了改变，因此经蛋白质工程改造后的枯草杆菌蛋白酶活性提高这一性状可以

遗传，C错误；蛋白质工程是在深入了解蛋白质分子的结构与功能关系的基础上进行的，虽

然合成了改造的基因，但它最终要达到的目的是改造现有蛋白质或制造新的蛋白质，满足人

类的需求，D错误。

11.阅读如下资料，判断下列各项描述不合理的是（）

资料甲：科学家将牛生长激素基因导入小鼠受精卵中，得到了体型巨大的“超级小鼠”。

资料乙：T4溶菌酶在温度较高时易失去活性，科学家对编码T4溶菌酶的基因进行改造，使

其表达的T4溶菌酶的第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸，在该半胱氨酸与第97位的半胱氮酸

之间形成了一个二硫键，提高了T4溶菌酶的耐热性。

A.甲属于基因工程，乙属于蛋白质工程

B.甲中将目的基因导入小鼠细胞中常用显微注射法

C.乙中通过对基因改造实现了对蛋白质的改造

D.从资料乙可看出，T4溶菌酶是一种直接利用氨基酸制造出来的新蛋白质

答案D

解析甲中的“超级小鼠”的培育，与导入的牛生长激素基因有关，属于基因工程，资料乙

显示科学家将编码T4溶菌酶的基因进行了改造，这属于蛋白质工程，A合理；甲中小鼠的

受精卵属于动物细胞，将目的基因导入动物细胞中常用显微注射法，B合理；乙中通过对编

码T4溶菌酶的基因进行改造，导致组成T4溶菌酶的肽链中的氨基酸序列发生了改变，实现

了对蛋白质的改造，C合理；从资料乙可看出，T4溶菌酶是一种通过改造“编码T4溶菌酶

的基因”而制造出来的新蛋白质，D不合理。

12.（2023∙江苏南京高三模拟）下面是蛋白质工程的基本途径，据图分析，下列叙述错误的是

A.a过程所需原料是核糖核甘酸，b过程所需原料是氨基酸

B.参与C过程的细胞器有核糖体、内质网、高尔基体、线粒体等

C.d过程的主要依据是每种氨基酸都有其对应的密码子

D.通过蛋白质工程可以获得人类需要的蛋白质

答案B

解析a过程为转录，是合成mRNA的过程，所需的原料是核糖核甘酸，A正确；C过程为

多肽的加工与折叠，参与C过程的细胞器有内质网、高尔基体、线粒体等，核糖体是合成多

肽的场所，B错误；d过程为DNA合成，主要依据是每种氨基酸都有其对应的密码子，C正

确。

二、非选择题

13.已知镰状细胞贫血是一种单基因遗传病，患者的血红蛋白分子0肽链第6位氨基酸谷氨

酸被缴氨酸代替，导致功能异常；而人类是乙型肝炎病毒的唯一宿主，接种乙肝疫苗是预防

乙肝病毒感染的最有效方法。乙型肝炎疫苗的研制先后经历了血源性疫苗和基因工程疫苗阶

段。回答下列问题：

（1）将正常的血红蛋白基因导入患者的骨髓造血干细胞中，可以合成正常的血红蛋白达到治疗

的目的。此操作（填“属于”或“不属于"）蛋白质工程，理由是该操作

________________________________________________O

（2）用基因工程方法制备血红蛋白时，可先提取早期红细胞中的,以其作为模板，

在_______酶的作用下反（逆）转录合成cDNAcCDNA与载体需在限制酶和酶的

作用下，构建基因表达载体，导入受体菌后进行表达。

（3）如图为“乙肝基因工程疫苗”的生产和使用过程,质粒中∕acZ基因可使细菌利用加入培养

基的物质X-gal,从而使菌落显现出蓝色，若无该基因，菌落则成白色。图中过程①有两种

限制酶选择方案，它们分别是或。

EcoRIEcoRV

/BMHI

QacZ基因

青客素4E导入大肠杆菌X乙肝病毒外壳

抗性基因④I

重组质粒注射型接种

出现抗体

EcoRNEcoR1

（4）获取目的基因的方法除了图中用酶切的方法从细胞中分离以外，还可以通过

来获得。据图可知，该目的基因的具体功能是。

（5）为了筛选含目的基因的重组质粒的大肠杆菌，可在培养大肠杆菌的通用培养基中加入

,培养一段时间挑选出____________色的菌落进一步培养获得大量目的菌。

答案（1）不属于没有对现有的蛋白质进行改造（或没有对基因进行修饰）（2）mRNA（或

RNA）逆转录DNA连接（3）只用BamHI同时用ECoRI和BamH1（4）人工合成（或

PCR技术扩增）指导乙肝病毒蛋白质外壳的合成（5）青霉素和X-gal白

解析（1）蛋白质工程通过改造或合成基因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，由

于该操作中没有对蛋白质进行改造或合成新的基因，因此不