2023年基因工程(二轮复习)高考生物必备知识大串讲(含答案)

专题19基因工程

(考点梳理.逐个击破)

一、基因工程的操作工具

1.限制性核酸内切酶(简称限制酶)

(1)来源：主要是从原核生物中别离纯化出来的。

(2)作用：识别双链DNA分子的某种特定的核背酸序列并切开特定部位的两个核昔酸之间的磷酸二酯

曜。

(3)结果：产生黏性末端或平末端。

2.DNA连接酶

种类E•coliDNA连接醐T,DNA连接酶

来源大肠杆菌T」噬菌体

特点只缝合黏性末端缝合黏性末端和平末端

作用恢复被限制酶切开的两个核甘酸之间微酸二酯键,连接两个DNA片段

3.载体

(1)作用：携带外源DNA片段进入受体细胞。

(2)种类：皿、X噬菌体的衍生物、动植物病毒等。

(3)条件Error!

二、基因工程的根本操作程序

1.目的基因的猎取

(1)目的基因：主要是指编码蛋白质的基因,也可以是具有调控作用的因子。

(2)猎取方法Error!

2.基因表达载体的构建

(1)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)基因表达载体的组成：目的基因、启动子、终止子及标记基因等。

3.目的基因导入受体细胞

受体细胞类型方法

植物细胞农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法

动物细胞显微注射技术(注射到受精卵内)

微生物细胞感受态细胞法(Ca2+处理法)

4.目的基因的检测与鉴定

检测目的检测方法推断标准

目的基因是否插入转基因生物的DNADNA分子杂交技术是否出现杂交带

目的基因是否转录出了mRNA分子杂交技术是否出现杂交带

目的基因是否翻译出蛋白质抗原一抗体杂交技术是否出现杂交带

个体水平的检测如抗虫、抗病的接种实验是否表现出相应的特性

三、基因工程的应用及蛋白质工程

1.基因工程的应用

(1)动物基因工程：提高动物生长速度从而提高产品产量:改善畜产品品质；用转基因动物生产药物；

用转基因动物作器官移植的铁隹等。

(2)植物基因工程：培养抗虫转基因植物(如抗虫棉)、抗病转基因植物(如转基因烟草)和抗逆转基因植

物(如抗寒番茄)；利用转基因改进植物的品质(如新花色矮牵牛)。

2.基因诊断与基因医治

(1)基因诊断：又称为DNA诊断，是采纳基因检测的方法来推断患者是否出现了基因异常或携带病原

体。

(2)基因医治

概念把正常基因导入病人体内,使该基因的表达产物发挥功能，从而到达医治疾病的目的

将腺甘酸脱氨酶基因转入取自患者的淋巴细胞中，使淋巴细胞能产生腺甘酸脱氨酶，

成果

然后，再将这种淋巴细胞转入患者体内，从而医治复合型免疫缺陷症

从病人体内获得某种细胞，在体外完成基因转移,再输回患者体

体外基因医治

类型内

体内基因医治直接向人体组织细胞中转移基因

3.蛋白质工程

(1)操作手段：基因修饰或基因合成。

(2)结果：对现有蛋白质进彳敢造或制造出新的蛋白质。

(3)设计流程

(四)DNA的粗提取与鉴定

1.实验原理

(1)提取原理

①DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度的aCl溶液中溶化度不同。

②DNA对酶、高和气洗涤剂的jj受性。

③DNA不溶于酒精溶液。

(2)鉴定原理：DNA+二苯胺I式剂曲遍蓝色。

2.实验流程

I的选取H选用I2NA含景和对较高的牛物蛆织

二1二一:二二二二二二二二二二二二二二二二

罐碎细胞_J鸡血细胞一加越地Isf用破璃棒搅拌一

（以玛血为例）:用纱布过谑一收集油液

:而用DNA在下加通j而血血g市*

去除尾脑一i解度不同的特点，通过控制NaCI溶液的

丁［浓度去除杂质

:相处用后•的溶液过加入与溶液体税相|

；等的、冷却的体枳分数为9»的酒精溶液；

♦在溶有DNA的溶液中加入二肢试

IDNAaJ!&定I剂，超介均匀筋将试铲在沸水中加熬

：5min.H殳展代色

，-一---------一一-------一一一一一一-----------

（试题重现.精选精炼）

1.（2023・北京・高考试题）以下高中生物学实验中，对实验结果不要求准确定量的是（）

A.探究光照强度对光合作用强度的影响

B.DNA的粗提取与鉴定

C.探究生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度

D.模拟生物体维持pH的稳定

（答案）B

（分析）探究光照强度对光合作用强度的影响，自变量是光照强度，因变量是光合作用强度，需要准确测

定不同光照强度下光合作用强度，要求准确定量。

（详解）A、探究光照强度对光合作用强度的影响，需要测定不同光照强度下光合作用强度，要求准确定

量，A错误；

B、DNA的粗提取与鉴定属于物质提取与鉴定类的实验，只需观察是否有相关现象，不需要定量，故对实

验结果不要求准确定量，B正确；

C、探究生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度，需要明确不同生长素类调节剂浓度下根的生长情况，

要求定量，C错误；

D、模拟生物体维持pH的稳定，需要用pH试纸测定溶液pH值，需要定量，D错误。

应选B»

2.（2023・湖北,高考试题）灭菌、消毒、无菌操作是生物学实验中常见的操作。以下表达正确的选项是

（）

A.动、植物细胞DNA的提取必须在无菌条件下进行

B.微生物、动物细胞培养基中需添加肯定量的抗生素以预防污染

C.为预防蛋白质变性，不能用湿热灭菌法对牛肉膏蛋白陈培养基进行灭菌

D.可用湿热灭菌法对实验中所使用的微量离心管、细胞培养瓶等进行灭菌

（答案）D

（分析）使用强烈的理化因素杀死物体内外一切微生物的细胞、芽抱和抱子的过程称为灭菌，常用的方法

有灼烧灭菌、干热灭菌和湿热灭菌。消毒是指用较为和气的物理或化学方法仅杀死物体体表或内部的一局

部微生物的过程。

（详解）A、动、植物细胞DNA的提取不需要在无菌条件下进行，A错误；

B、动物细胞培养基中需添加肯定量的抗生素以预防污染，保证无菌环境，而微生物的培养不能参加抗生

素，B错误；

C、一般用湿热灭菌法对牛肉膏蛋白陈培养基进行灭菌，以预防杂菌污染，C错误；

D、可用湿热灭菌法对实验中所使用的微量离心管、细胞培养瓶等进行灭菌，以预防杂菌污染，D正确。

应选D。

3.（2023•山东•高考试题）关于"DNA的粗提取与鉴定”实验，以下说法错误的选项是（）

A.过滤液沉淀过程在4T冰箱中进行是为了预防DNA降解

B.离心研磨液是为了加速DNA的沉淀

C.在肯定温度下，DNA遇二苯胺试剂呈现蓝色

D.粗提取的DNA中可能含有蛋白质

（答案）B

（分析）DNA的粗提取与鉴定的实验原理是：①DNA的溶化性，DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度的

氯化钠溶液中的溶化度不同，利用这一特点可以选择适当浓度的盐溶液可以将DNA溶化或析出，从而到达

别离的目的：②DNA不简单酒精溶液，细胞中的某些蛋白质可以溶化于酒精，利用这一原理可以将蛋白

质和DNA进一步别离；③在沸水浴的条件下DNA遇二苯胺会呈现蓝色。

（详解）A、低温时DNA酶的活性较低，过滤液沉淀过程在4汽冰箱中进行是为了预防DNA降解，A正

确；

B、离心研磨液是为了使细胞碎片沉淀，B错误；

C、在沸水浴条件下，DNA遇二苯胺试剂呈现蓝色，C正确；

D、细胞中的某些蛋白质可以溶化于酒精，可能有蛋白质不溶于酒精，在95%的冷酒精中与DNA一块儿析

出，故粗提取的DNA中可能含有蛋白质，D正确。

应选Bo

4.（2023・湖北•高考试题）某实验利用PCR技术猎取目的基因，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）。为了减少反响非特异条带的产生，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

（答案）D

（分析）多聚酶链式反响（PCR）是一种体外迅速扩增DNA片段的技术，PCR过程一般经历下述三循环：

95式下使模板DNA变性、解链好55。（：下复性（引物与DNA模板链结合）玲72汽下引物链延伸［形成新的脱

氧核甘酸链）。

（详解）A、增加模板DNA的量可以提高反响速度，但不能有效减少非特异性条带，A错误：

BC、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

效减少反响非特异性条带，BC错误；

D、非特异性产物增加的原因可能是复性温度过低会造成引物与模板的结合位点增加，故可通过提高复性

的温度来减少反响非特异性条带的产生，D正确。

应选D（.

5.（2023•北京•高考试题）关于物质提取、别离或鉴定的高中生物学相关实验，表达错误的选项是

（）

A.研磨肝脏以破碎细胞用于猎取含过氧化氢酶的粗提液

B.利用不同物质在酒精溶液中溶化性的差异粗提DNA

C.依据汲取光谱的差异对光合色素进行纸层析别离

D.利用与双缩版试剂发生颜色变化的反响来鉴定蛋白质

（答案）C

（分析）绿叶中色素的提取和别离实验，提取色素时需要参加无水乙醇（溶化色素）、石英砂（使研磨更

充分）和碳酸钙（预防色素被破坏）；别离色素时采纳纸层析法，原理是色素在层析液中的溶化度不同，

随着层析液扩散的速度不同，最后的结果是观察到四条色素带，从上到下依次是胡萝卜素（橙黄色）、叶

黄素（黄色）、叶绿素a［蓝绿色）、叶绿素b（黄绿色）。

（详解）A、肝脏细胞中存在过氧化氢酶，故需要破碎细胞制成肝脏研磨液来获得过氧化氢酶的粗提液，A

正确；

B、不同物质在酒精溶液中的溶化度不同，故可粗提取DNA,B正确；

C、依据光合色素在层析液中的溶化度不同，对光合色素进行纸层析别离，C错误；

D、蛋白质与双缩胭试剂会发生紫色反响，可以利用与双缩胭试剂发生颜色变化的反响来鉴定蛋白质，D

正确。

应选Co

6.（2023•辽宁•高考试题）月青水合酶（NQ）广泛应用于环境爱护和医药原料生产等领域，但不耐高温。利

用蛋白质工程技术在N。的a和。亚基之间参加一段连接肽，可获得热稳定的融合型懵水合酶（NJ。以下

有关表达错误的选项是（）

A.，与N。氨基酸序列的差异是影响其热稳定性的原因之一

B.参加连接肽需要通过改造基因完成

C.获得”的过程需要进行转录和翻译

D.检测叫的活性时先将*与底物充分混合，再置于高温环境

（答案）D

（分析）1、蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为根底，通过基因修饰或基

因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。（基因工程

在原则上只能生产自然界己存在的蛋白质）。

2、蛋白质工程崛起的缘由：基因工程只能生产自然界已存在的蛋白质。

3、蛋白质工程的根本原理：它可以依据人的需求来设计蛋白质的结构，乂称为第二代的基因工程。根本

途径：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

昔酸序列（基因）。

（详解）A、在N。的a和0亚基之间参加一段连接肽，可获得热稳定的融合型精水合酶（叫），则N1与N0

氨基酸序列有所不同，这可能是影响其热稳定性的原因之一，A正确；

B、蛋白质工程的作用对象是基因，即参加连接肽需要通过改造基因完成，B正确：

C、”为蛋白质，蛋白质的合成需要经过转录和翻译两个过程，C正确；

D、酶具有高效性，检测”的活性需先将其置于高温环境，再与底物充分混合，D错误。

应选D。

（点睛）

7.（2023•山东•高考试题）我国考古学家利用现代人的DNA序列设计并合成了一种类似磁铁的"引子"，

成功将极其微量的古人类DNA从提取自土壤沉积物中的多种生物的DNA中识别并别离出来，用于研究

人类起源及进化。以下说法正确的选项是（）

A."引子"的彻底水解产物有两种

B.设计“引子"的DNA序列信息只能来自核DNA

C.设计"引子"前不需要了解古人类的DNA序列

D.土壤沉积物中的古人类双链DNA可直接与"引子"结合从而被识别

（答案）C

（分析）依据题干信息"利用现代人的DNA序列设计并合成了一种类似磁铁的"引子"，成功将极其微量

的古人类DNA从提取自土壤沉积物中的多种生物的DNA中识别并别离出来“，所以可以推测"因子"是

一段单链DNA序列，依据碱基互补配对的原则去探测古人类DNA中是否有与该序列配对的碱基序列。

（详解）A、依据分析"引子"是一段DNA序列，彻底水解产物有磷酸、脱氧核糖和四种含氮碱基，共6种

产物，A错误；

B、由于线粒体中也含有DNA,因此设计"引子"的DNA序列信息还可以来自线粒体DNA,B错误；

C、依据题干信息"利用现代人的DNA序列设计并合成了引子"，说明设计"引子"前不需要了解古人类的

DNA序列，C正确；

D、土壤沉积物中的古人类双链DNA需要经过提取，且在体外经过加热解旋后，才能与"引子”结合，而

不能直接与引子结合，D错误。

应选Co

（点睛）

8.（2023•海南•高考试题）以我国科学家为主的科研团队将OSNL（即4个基因Oct4/Sox2/Nanog/

Lin28A的缩写）导入黑羽鸡胚成纤维细胞（CEFs）,诱导其重编程为诱导多能干细胞（iPS）,再诱导iPS分

化为诱导原始生殖细胞（iPGCs）,然后将iPGCs注射到孵化2.5天的白羽鸡胚血管中，最终获得具有黑羽鸡

遗传特性的后代，实验流程如图。答复以下问题。

七>白羽鸡白黑羽鸡

X（受体）y（供体）

<2^0SN/U密，鸡胚成纤维细胞

丁细胞重编程］（CEFs）

诱导多能干细胞

舄触射到受体i（iPS）

网［胚血管中

诱导原始生•殖细胞

（iPGCs）

⑴CEFs是从孵化9天的黑羽鸡胚中别离获得的，为了获得单细胞悬液，鸡胚组织剪碎后需用

处理。动物细胞培养通常需要在合成培养基中添加等天然

成分，以满足细胞对某些细胞因子的需求。

⑵体外猎取。SNL的方法有（答出1种即可）。假设要在CEFs中表达外源基因的蛋白，需

构建基因表达载体，载体中除含有目的基因和标记基因外，还须有启动子和等。启动子是

识别和结合的部位，有了它才能驱动。

⑶iPS细胞和iPGCs细胞的形态、结构和功能不同的根本原因是o

⑷诱导iPS细胞的技术与体细胞核移植技术的主要区别是。

⑸该实验流程中用到的生物技术有（答出2点即可）。

（答案）⑴胰蛋白酶、胶原蛋白酶等动物血清

⑵PCR技术、人工合成法终止子RNA聚合醐目的基因转录出mRNA,最终表达出所需要的蛋白

质

（3）基因的选择性表达

⑷诱导iPS细胞的技术是将已经分化的细胞诱导为类似胚胎干细胞的一种细胞（iPS）,再诱导iPS分化为诱

导原始生殖细胞（iPGCs）的技术，而细胞核移植技术是将动物的一个细胞的细胞核移入去核的卵母细胞

内，使这个重组的细胞发育为胚胎，接着发育为动物个体的技术

⑸基因工程、动物细胞培养

（分析）胚胎干细胞（ES细胞）具有自我更新及多向分化潜能，为发育学、遗传学、人类疾病的发病机理

与替代医治等研究提供非常珍贵的资源。iPS细胞技术是借助基因导入技术将某些特定因子基因导入动物

或人的体细胞，以将其重编程或诱导为ES细胞样的细胞，即iPS细胞。

（1）

动物细胞培养时，鸡胚组织剪碎后需用胰蛋白酶处理，以获得单细胞悬液。动物细胞培养时一般需要在合

成培养基中添加血清等天然成分，以满足细胞对某些细胞因子的需求。

（2）

OSNL为目的基因，体外猎取目的基因可通过PCR技术大量扩增或通过人工合成法来合成。基因表达载体

中除目的基因外，还必须有启动子、终止子、复制原点和标记基因等。启动子是一段有特别结构的DNA片

段，位于基因的首端，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA,最终获得

所需要的蛋白质。

（3）

据图可知，由iPS细胞诱导形成iPGCs细胞经过了细胞分化，该过程遗传物质没有改变，导致其细胞的形

态、结构和功能不同的根本原因是基因的选择性表达。

⑷

诱导iPS细胞的技术是将已经分化的细胞诱导为类似胚胎干细胞的一种细胞(iPS),再诱导iPS分化为诱导

原始生殖细胞(iPGCs)的技术，而细胞核移植技术是将动物的一个细胞的细胞核移入去核的卵母细胞内，

使这个重组的细胞发育为胚胎，接着发育为动物个体的技术。

(5)

由图可知，该实验流程中将OSNL基因导入鸡胚成纤维细胞利用了基因工程技术，诱导多能干细胞过程利

用了动物细胞培养的技术。

9.(2023・重庆•高考试题)为了研究PDCD4基因对小鼠子宫内膜基质细胞凋亡的影响，进行了相关实验。

⑴取小鼠子宫时，为预防细菌污染，手术器具应进行处理：子宫取出剪碎后，用处理肯定时

间，可获得分散的子宫内膜组织细胞，再别离获得基质细胞用于培养。

(2)培养基中营养物质应有(填写两种)；培养箱中CO?浓度为5%,其主要作用是。

⑶在含PDCD4基因的表达载体中，启动子的作用是。为了证明PDCD4基因对基质细

胞凋亡的作用，以含PDCD4基因的表达载体和基质细胞的混合培养为实验组，还应设立两个对比组，分别

为。经检测，实验组中PDCD4表达水平和细胞凋亡率显著高于对比

组，说明该基因对基质细胞凋亡具有(填"抑制"或"促进")作用。

(答案)⑴灭菌胰蛋白酶或胶原蛋白酶

(2)无机盐、葡萄糖、氨基酸、微量元素、促生长因子、血清或血浆(填写两种即可)维持培养液

的pH值

⑶RNA聚合酶的识别和结合位点，驱动转录出相应的mRNA基质细胞悬浮液和空载体、与基质细胞

的混合培养液促进

(分析)1、构建基因表达我体的目的是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并表达

和发挥作用。基因表达载体的组成：复制原点+目的基因+启动子+终止子+标记基因。

2,动物细胞培养的条件：

(1)无菌、无毒的环境：①消毒、灭菌；②添加肯定量的抗生素；③定期更换培养液，以去除代谢废

物。

(2)营养物质：糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等，还需参加血清、血浆等天然物质。

(3)温度和pH：36.5℃±0.5℃；适宜的pH：7.2〜7.4。

(4)气体环境：95%空气(细胞代谢必需的)和5%的CO?(维持培养液的pH)。

(1)

为预防细菌污染，手术器具应进行灭菌处理；动物组织取出剪碎后，用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理肯定时

间，可获得分散的动物组织细胞。

⑵

动物细胞培养时，培养基中营养物质应有无机盐、葡萄糖、氨基酸、微量元素、促生长因子、血清或血浆

等；培养箱中为95%的空气和5%的CO2，其中5%的CO?的主要作用是维持培养液的pH值。

（3）

启动子是RNA聚合酶的识别和结合位点，驱动转录出相应的mRNA«为了证明PDCD4基因对基质细胞凋亡

的作用，以含PDCD4基因的表达载体和基质细胞的混合培养为实验组，还应设立两个对比组，分别为基质

细胞悬浮液和空载体（排解空载体的作用）、与基质细胞的混合培养液（空白对比）。经检测，实验组中

PDCD4表达水平和细胞凋亡率显著高于对比组，说明该基因对基质细胞凋亡具有促进作用。

10.（2023•全国•高考试题）新冠疫情出现后，病毒核酸检测和疫苗接种在疫情防控中发挥了重要作用。答

复以下问题。

（1）新冠病毒是一-种RNA病毒，检测新冠病毒RNA（核酸检测）可以采取RT-PCR法。这种方法的根本原理

是先以病毒RNA为模板合成CDNA,这一过程需要的酶是,再通过PCR技术扩增相应的DNA片段。

依据检测结果推断被检测者是否感染新冠病毒。

（2）为了确保新冠病毒核酸检测的准确性，在设计PCR引物时必须依据新冠病毒RNA中的来进行。

PCR过程每次循环分为3步，其中温度最di的一步是。

⑶某人同时进行了新冠病毒核酸检测和抗体检测〔检测体内是否有新冠病毒抗体），假设核酸检测结果为

阴性而抗体检测结果为阳性，说明（答出1种情况即可）；假设核酸检测和抗体检测结果均为阳

性，说明o

⑷常见的病毒疫苗有灭活疫苗、蛋白疫苗和重组疫苗等。已知某种病毒的特异性蛋白S（具有抗原性）的

编码序列（目的基因）。为了制备蛋白疫苗，可以通过基因工程技术获得大量蛋白S。基因工程的根本操作

流程是。

（答案）⑴逆转录酶反转录酶

（2）特异性核甘酸序列退火复性

（3）曾感染新冠病毒，已康复已感染新冠病毒，是患者

⑷猎取S蛋白基因玲构建S蛋白基因与运载体的表达载体分导入受体细胞玲目的基因的检测与鉴定（检测

受体能否产生S蛋白）

（分析）PCR全称为聚合酶链式反响，是一项在生物体外复制特定DNA的核酸合成技术；过程：①高温

变性：DNA解旋过程（PCR扩增中双链DNA解开不需要解旋酶，高温条件下氢键可自动解开）；低温复

性：引物结合到互补链DNA上；③中温延伸：合成子链。

⑴

分析题意可知，新冠病毒的遗传物质是RNA,而RT-PCR法需要先得到CDNA,由RNA至UDNA的过程属于

逆转录过程，逆转录过程需要的酶是逆转录酶（反转录酶）。

⑵

PCR过程需要参加引物，设计引物时应有一段已知目的基因的核甘酸序列，在该过程中为了确保新冠病毒

核酸检测的准确性，在设计PCR引物时必须依据新冠病毒RNA中的特异性核甘酸序列来进行；PCR过程每

次循环分为3步，分别为变性（90-95。0、复性（55-60℃）.延伸（70-75。。，故其中温度最di的一步是

复性（或退火）。

（3）

某人同时进行了新冠病毒核酸检测和抗体检测，假设核酸检测结果为阴性而抗体检测结果为阳性，说明该

个体曾经感染过新冠病毒，机体发生特异性免疫反响，产生抗体，将病毒消灭，则核酸检测为阴性，但由

于抗体有肯定的时效性，能在体内存在一段时间，故抗体检测为阳性；假设核酸检测和抗体检测结果均为

阳性，说明该个体体内仍含有病毒的核酸，机体仍进行特异性免疫过程，能产生抗体，则说明该人已经感

染新冠病毒，为患者。

（4）

基因工程的根本操作流程是：猎取目的基因好基因表达载体的构建（基因工程的核心）好将目的基因导入

受体细胞玲目的基因的检测与鉴定，结合题意，本基因工程的目的是获得大量的S蛋白，故具体流程为：

猎取S蛋白基因少构建S蛋白基因与运载体的表达载体f导入受体细胞玲目的基因的检测与鉴定（检测受

体能否产生S蛋白〕。

11.（2023•广东•高考试题）"绿水逶迤去，青山相向开"大力开展低碳经济已成为全社会的共识。基于某

些梭菌的特别代谢能力，有研究者以某些工业废气（含CO2等一碳温室气体，多来自高污染排放企业）为

原料，通过厌氧发酵生产丙酮，构建一种生产高附加值化工产品的新技术。

；辅酶A乙酰乙酸

硫解酶转移酶脱粉酶

CO,+H;-r>2x乙酰CoA--------►乙酰------►乙酰-----►内十►

乙酰CoA乙酸酮;

梭菌细胞

答复以下问题:

⑴研究者针对每个需要扩增的酶基因（如图）设计一对,利用PCR技术，在优化反响条

件后扩增得到目标酶基因。

⑵研究者构建了一种表达载体pMTL8Ok,用于在梭菌中建立多基因组合表达库，经筛选后提高丙酮的合成

量。该载体包含了启动子、终止子及抗生素抗性基因等，其中抗生素抗性基因的作用是

，终止子的作用是。

⑶培养过程中发觉重组梭菌大量表达上述酶蛋白时，出现了生长缓慢的现象，推测其原因可能是

，此外丙酮的累积会损害细胞，需要进一步优化菌株和工艺才能扩大应用规模。

⑷这种生产高附加值化工产品的新技术，完成了,表达了循环经济特点。从"碳中和"

的角度看，该技术的优势在于，具有广泛的应用前景和良好的社会效益。

（答案）（1）引物

⑵作为标记基因，筛选含有基因表达载体的受体细胞终止转录，使转录在需要的地方停下来

⑶二氧化碳等气体用于大量合成丙酮，而不是用于重组梭菌的生长

（4）废物的资源化不仅不排放二氧化碳，而且还可以消耗工业废气中的二氧化碳

（分析）（1）PCR技术的原理是DNA半保存复制，是在体外大量复制DNA的技术，该技术的关键是Taq

酶可以从引物的3,端延伸子链。

（2）减缓温室效应，•方面要减少二氧化碳的排放，另一方面通过植树造林等手段增加大气中二氧化碳

的消耗。

⑴

利用PCR技术扩增目标酶基因，首先需要依据目标酶基因两端的碱基序列设计一对引物，引物与模板链结

合后，Taq酶才能从引物的3,端延伸子链。

（2）

基因表达载体中，抗生素抗性基因作为标记基因，可用于筛选含有基因表达载体的受体细胞，终止子可终

止转录，使转录在需要的地方停下来。

（3）

重组梭菌大量表达上述酶蛋白时，在这些酶蛋白的作用下，二氧化碳等气体大量用于合成丙酮，而不是用

于重组梭菌的生长，所以会导致生长缓慢。

⑷

依据题意可知，这种生产高附加值化工产品的新技术，以高污染企业排放的二氧化碳等一碳温室气体为原

料，完成了废物的资源化，表达了循环经济特点。从"碳中和”的角度看，该技术生产丙酮的过程不仅不排

放二氧化碳，而且还可以消耗工业废气中的二氧化碳，有利于减缓温室效应，并完成较高的经济效益，所

以具有广泛的应用前景和良好的社会效益。

12.（2023•湖南•高考试题）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。答复以下问题:

⑴蛋白质工程流程如下图，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

我期功能

生物功能

（2）蛋白质工程是基因工程的延伸，基因工程中猎取目的基因的常用方法有、和利

用PCR技术扩增。PCR技术遵循的根本原理是

⑶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，结果如下

图。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_______________________________

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