备考2025届高考生物一轮复习分层练习第十一章生物技术与工程课时7基因工程的应用与蛋白质工程

课时7基因工程的应用与蛋白质工程一、选择题1.[2024重庆联考]蛋白质工程是基因工程的延长，下列关于蛋白质工程的叙述，错误的是（A）A.通过蛋白质工程改造后的蛋白质的性状不行以遗传B.蛋白质工程和基因工程都须要构建基因表达载体C.蛋白质工程须要限制酶、DNA连接酶和载体等工具D.蛋白质工程常常要建立蛋白质高级结构的三维模型解析蛋白质工程是通过对基因进行修饰改造或重新合成，从而改造蛋白质进而改造性状，其本质是通过基因限制性状，故可遗传，A错误；蛋白质工程通过对基因进行修饰改造或重新合成，然后进行基因表达，同基因工程一样，都须要构建基因表达载体，B正确；蛋白质工程须要限制酶、DNA连接酶和载体等工具，C正确；蛋白质工程先要依据预期的蛋白质功能设计建立蛋白质高级结构的三维模型，D正确。2.[2024东莞模拟]干扰素是一种具有干扰病毒复制作用的糖蛋白，可以用于治疗癌症，但体外保存相当困难。如图是利用蛋白质工程设计生产干扰素的流程图，据图分析下列叙述错误的是（D）A.图中构建新的干扰素模型的主要依据是新的干扰素的预期功能B.图中新的干扰素基因必需插入质粒上的启动子和终止子之间才能表达C.图中改造干扰素结构的实质是改造干扰素基因的结构D.图中各过程并没有涉及基因工程技术解析构建新的干扰素模型的主要依据是新的干扰素的预期功能，A正确；新的干扰素基因必需插入质粒上的启动子和终止子之间才能表达，B正确；改造干扰素结构的实质是对干扰素基因的结构进行改造，C正确；题图中从“人工合成DNA”到“在受体细胞中表达”的过程运用了基因工程技术，D错误。3.[2024湖北联考]科学家利用基因工程培育出了能产生乙肝病毒蛋白质的西红柿，被称为“西红柿乙肝疫苗”。详细操作：将乙肝抗原基因M导入农杆菌，然后利用农杆菌将基因M导入西红柿细胞。试验显示小白鼠连续五周吃这样的西红柿，体内产生了抗乙肝病毒的抗体，下列叙述错误的是（B）A.试验过程中用PCR技术对基因M进行扩增，须要两种引物B.含基因M的重组Ti质粒必需插入到西红柿细胞的染色体DNA上C.即使基因M在西红柿中胜利表达，也要进行个体生物学水平的鉴定D.“西红柿乙肝疫苗”成本相对较低解析构建基因表达载体前须要对基因M进行扩增，运用PCR技术扩增基因M时，须要两种引物结合基因M的两条链从而合成相应子链，A正确；含基因M的T－DNA插入到西红柿染色体DNA上，才能稳定存在和表达，而不是整个Ti质粒必需插入到西红柿细胞的染色体DNA上，B错误；即使基因M在西红柿中胜利表达，也必需进行个体生物学水平的鉴定，来确定实际效果，C正确；西红柿种植简洁，成本低，D正确。二、非选择题4.[2024豫北名校联考，15分]α1－抗胰蛋白酶缺乏症是一种单基因遗传病，患者会出现肺气肿及其他疾病，严峻者甚至死亡，可接受注射α1－抗胰蛋白酶的方法来缓解患者的症状。科研团队确定结合如图所示流程，运用蛋白质工程设计、制造出全新的α1－抗胰蛋白酶，同时结合基因工程和胚胎工程进行扩大生产。回答下列问题：（1）①～③过程属于蛋白质工程，仅从③过程看，由氨基酸序列获得的核酸序列不是（填“是”或“不是”）唯一的，缘由是密码子的简并（或一种氨基酸可对应多种密码子）。（2）基因工程的核心是构建基因表达载体，基因表达载体除含目的基因外，还必需有启动子、终止子、标记基因（填两种）等。可用显微注射技术将基因表达载体导入受精卵中。（3）⑧过程中，卵母细胞要在体外人工培育成熟后才能与获能的精子受精。为提高培育胜利率，进行⑨过程之前，要对供应卵母细胞的雌性动物和受体动物进行同期发情处理。（4）欲通过乳腺生物反应器生产预期α1－抗胰蛋白酶，则构建基因表达载体时所用的启动子应为乳腺蛋白基因的启动子，且在⑧过程之前，要除去含Y（填“X”或“Y”）染色体的精子。解析（1）因为密码子的简并，所以由氨基酸序列得到的mRNA的碱基序列不是唯一的，再通过逆转录得到的核酸序列也不是唯一的。（2）基因表达载体上一般有启动子、终止子、标记基因（如抗生素抗性基因）、目的基因等。将目的基因导入受体细胞可以接受农杆菌转化法（导入植物细胞）、Ca2＋处理法（导入微生物细胞）、显微注射法（导入动物细胞）等。（3）采集的卵母细胞要在体外经人工培育成熟后才能与获能的精子受精。进行胚胎移植前，须要使供体动物和受体动物生殖器官的生理变更相同，以保证胚胎能够移植胜利，因此进行⑨过程之前，须要对受体动物和供应卵母细胞的雌性动物进行同期发情处理。（4）利用乳腺生物反应器生产药物时，须要让目的基因在乳腺细胞中表达，因此启动子应当用乳腺蛋白基因的启动子。由于只有雌性动物才可以表达出乳腺蛋白，所以在体外受精之前可除去含Y染色体的精子，使受精卵的性染色体组成为XX。5.[2024宿迁检测，9分]一种自然蛋白t-PA能高效降解因纤维蛋白凝合而成的血栓，但是心梗患者注射大剂量的t-PA会诱发颅内出血。探讨证明，将t-PA蛋白第84位的半胱氨酸换成丝氨酸，能显著降低其诱发出血的副作用。据此，先对自然t-PA基因的碱基序列进行改造，再实行传统的基因工程方法表达该改造后的基因，可制造出性能优异的改良t-PA蛋白。如图1表示相关的目的基因、载体及限制酶识别序列和切割位点，pCLY11为质粒，请回答下列问题：图1（1）通过改造t-PA基因制造出性能优异的改良t-PA蛋白的过程称为蛋白质工程。（2）若改造后的t-PA基因的黏性末端如图1所示，则须要选用限制酶XmaⅠ和BglⅡ切割质粒pCLY11，保证质粒与t-PA改良基因高效连接。再用DNA连接酶催化形成磷酸二酯键，构建重组质粒。（3）以大肠杆菌作为受体细胞，在含新霉素的培育基中形成菌落的受体细胞并非都是目的菌株，缘由是导入未连接目的基因的质粒（或pCLY11或空质粒或一般质粒）的大肠杆菌也可以在这种培育基上生长。胜利获得能生产改良t-PA蛋白的工程菌株后，利用液体（填“固体”或“液体”）培育基在发酵罐中进行大量生产。（4）除了用工程菌株，还可以用图2所示方法从转基因牛乳汁中获得改良t-PA蛋白：图2过程②常用的方法是显微注射法；在过程④前须要取囊胚的滋养层细胞做DNA分析进行性别鉴定。解析（1）对自然的t-PA基因进行改造，以制造出性能优异的改良t-PA蛋白的技术称为蛋白质工程。（2）依据碱基互补配对原则，t-PA基因的左端黏性末端为CCGG-，可用XmaⅠ酶切得到，t-PA基因的右端黏性末端为GATC-，可用BglⅡ酶切得到，质粒须要用相同的酶进行酶切以得到与目的基因相同的黏性末端，因此需选用限制酶XmaⅠ和BglⅡ切割质粒pCLY11。通过DNA连接酶连接DNA片段之间的磷酸二酯键，构建重组质粒。（3）导入未连接目的基因的质粒的大肠杆菌也可以在含新霉素的培育基中生长，因此在含新霉素的培育基中形成菌落的受体细胞并非都是目的菌株（含有目的基因的大肠杆菌）。液体培育基常用于扩大培育，因此利用液体培育基在发酵罐中进行大量生产。（4）过程②表示将目的基因导入受体细胞，导入动物细胞常用显微注射法。囊胚期细胞渐渐分化，内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，滋养层细胞将发育成胎膜和胎盘，做DNA分析进行性别鉴定时常取囊胚的滋养层细胞。6.[2024南京调研，13分]人胰岛素基因表达的最初产物是一条肽链构成的前胰岛素原，经图1所示过程形成具生物活性的胰岛素。此后科学家又提出了利用基因工程改造大肠杆菌生产人胰岛素的两种方法：AB法是依据胰岛素A、B两条肽链的氨基酸序列人工合成两种DNA片段，利用工程菌分别合成两条肽链后将其混合自然形成胰岛素；BCA法是利用胰岛B细胞中的mRNA得到胰岛素基因，表达出胰岛素原后再用特定酶切掉C肽段。这两种方法运用同一种质粒作为载体。请据图分析并回答下列问题：（1）在人体胰岛B细胞内，图1中前胰岛素原形成具生物活性的胰岛素过程中参加的细胞器有内质网、高尔基体和线粒体。（2）由于密码子的简并，AB法中人工合成的两种DNA片段均有多种可能的序列。AB和BCA（填“AB”“BCA”或“AB和BCA”）法获得的目的基因中不含人胰岛素基因启动子。（3）图2是利用基因工程生产人胰岛素过程中运用的质粒及目的基因的部分结构。为使目的基因与载体正确连接，在设计PCR引物时可添加限制酶XhoⅠ和MunⅠ的识别序列。通过上述方法获得人的胰岛素基因后，须要通过PCR技术进行扩增，已知胰岛素基因左端①处的碱基序列为－CCTTTCAGCTCA－，则其中一种引物设计的序列是5'－CTCGAGCCTTTCAGCTCA－3'。（4）β-半乳糖苷酶可以分解无色的X-gal产生蓝色物质使菌落呈现蓝色，否则菌落为白色。经Ca2＋处理的大肠杆菌与重组质粒混合培育一段时间后，接受稀释涂布平板法将大肠杆菌接种到添加了氨苄青霉素和X-gal的培育基上筛选出白色的菌落，即工程菌种。解析（1）胰岛素属于分泌蛋白，前胰岛素原形成具生物活性的胰岛素过程中参加的细胞器有内质网、高尔基体和线粒体。（2）由于密码子的简并，一种氨基酸可对应几种密码子，则相应的DNA片段就会有多种可能序列。结合题干信息可知，AB法是依据胰岛素A、B两条肽链的氨基酸序列人工合成两种DNA片段，利用工程菌分别合成两条肽链后将其混合自然形成胰岛素；结合题干信息可知，BCA法是从人体胰岛B细胞中获得mRNA，启动子在非编码区，不被转录和翻译，因此，以肽链或mRNA为模板合成的DNA分子都不具有启动子，即AB和BCA法获得的目的基因中均不含人胰岛素基因启动子。（3）分析图2，SalⅠ和NheⅠ限制酶会破坏目的基因，EcoRⅠ会破坏标记基因，所以在设计PCR引物时可添加限制酶XhoⅠ和MunⅠ的识别序列。已知胰岛素基因左端①处的碱基序列为－CCTTTCAGCTCA－，在设计PCR引物时须要添加限制酶XhoⅠ和MunⅠ的识别序列，依据两种酶在质粒上的位置可知，XhoⅠ的识别序列须要添加在目的基因左侧，MunⅠ的识别序列须要添加在目的基因右侧，由于DNA合成时新链的延长方向是5'→3'，即其中一种引物与模板链3'端（①处互补的位置）碱基互补配对，同时该引物序列须要包含XhoⅠ的识别序列，所以其中一种引物设计的序列是5'－CTCGAGCCTTTCAGCTCA－3'。（4）