資源簡介

課時4　基因工程及其延伸技術應用廣泛
課時概念解析　本課時的概念為“基因工程在農牧、食品及醫藥等行業的廣泛應用改善了人類的生活品質”“人們根據基因工程原理，進行蛋白質設計和改造，可以獲得性狀和功能更符合人類要求的蛋白質”和“依據人類需要可以對原有蛋白質結構進行基因改造生產目標蛋白”，這些概念的建構需要以下基本概念或證據的支持：
(1)基因工程可用于診斷、治療、研究疾病，進行法醫鑒定，培育農牧業優良品種和保護生態環境；(2)人們根據基因工程原理進行蛋白質設計和改造，可以獲得性狀和功能更符合人類需求的蛋白質；(3)依據人類需求對原有蛋白質結構進行基因改造，生產目標蛋白。
概念1　基因工程改善了人類的生活品質
1.診斷、治療、生產藥物、研究疾病
2.應用基因工程技術進行法醫鑒定、培育優良品種、保護環境
[辨正誤]
(1)運用PCR結合其他技術，可以在患者未發病，甚至出生前就能確診其是否患有鐮刀形貧血癥、血友病等疾病。(　　)
(2)基因治療中向有基因缺陷的細胞中引入正常功能的基因時，常以天然病毒為載體，如腺病毒和逆轉錄病毒。(　　)
(3)RNA干擾技術通過向細胞或生物體內注入短的雙鏈RNA分子進而阻斷特定基因的轉錄過程。(　　)
(4)將來自大腸桿菌中編碼絲氨酸轉乙酰酶和乙酰絲氨酸硫化氫酶的基因轉入羊的乳腺細胞中，獲得的轉基因羊能夠利用胃中的硫化氫合成半胱氨酸，提高羊毛產量。(　　)
(生活、學習與實踐情境)鐮刀形貧血癥是一種單基因遺傳病，是由正常的血紅蛋白基因(HbA)突變為鐮刀形貧血癥基因(Hbs)引起的。在非洲地區黑人中有4%的人是該病患者，會在成年之前死亡，有32%的人是攜帶者，不發病但血液中有部分紅細胞是鐮刀形。
(1)某表型正常的非洲裔夫婦，若他們的孩子已經出生，檢查孩子是否患病的方法是什么？若孩子尚未出生，可以從羊水中收集少量胎兒的細胞，提取出DNA，用什么技術進行復制，然后通過什么方法確認胎兒是否正常？
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
(2)下圖是正常人和患者血紅蛋白基因的部分片段，若用MstⅡ限制酶切割下圖中正常的血紅蛋白基因和鐮刀形細胞血紅蛋白基因，則酶切后相應基因分別產生幾種DNA片段？
___________________________________________________________________
(3)若用MstⅡ限制酶切割胎兒DNA后，用瓊脂糖凝膠電泳分離酶切片段，片段越大，在凝膠帶上距離加樣孔越近。得到圖乙所示的三種結果。若出現哪個結果，則說明胎兒患病？若出現哪個結果，則說明胎兒是攜帶者？
____________________________________________________________________
基因診斷與基因治療的比較
【典例應用】
例1 人類某單基因遺傳病的致病基因a位于常染色體上，該基因和正常基因A中的某一特定序列經限制酶BclⅠ切割后，會產生大小不同的片段(bp表示堿基對)如圖1所示，據此可進行基因診斷。圖2為某家庭該病的遺傳系譜圖。下列相關敘述錯誤的是(　　)
A.基因a中的BclⅠ酶切位點比A基因中的少
B.Ⅱ－1的基因診斷中只出現142 bp片段
C.Ⅱ－2的基因診斷中只出現99 bp和43 bp片段
D.Ⅰ－1與Ⅱ－3基因診斷中片段完全相同的概率是2/3
例2 (2024·A9協作體高二聯考)繼哺乳動物乳腺生物反應器研發成功后，膀胱生物反應器的研究也取得了一定進展。最近，科學家培育出一種轉基因小鼠，其膀胱上皮細胞可以合成人的生長激素并分泌到尿液中。以下敘述錯誤的是(　　)
A.將人的生長激素基因導入小鼠受體細胞，常用的方法是顯微注射法
B.進行基因轉移時，通常要將外源基因轉入小鼠的膀胱上皮細胞中
C.與乳腺生物反應器相比，膀胱生物反應器不受性別等限制，受體來源更廣泛
D.在研制膀胱生物反應器時，應使外源基因在小鼠的膀胱上皮細胞中特異性表達
提醒：與乳汁相比，尿液的形成不受轉基因動物性別和是否處于哺乳期的限制，且不含其他蛋白質成分，藥物更易分離提純。
概念2　蛋白質工程是基因工程的延伸，以測序為基礎建立的
基因數據庫是人類共有的財富
1.蛋白質工程是基因工程的延伸
2.以測序為基礎建立的基因數據庫是人類共有的財富
(1)測序技術的發展使得人類獲得了海量的生物數據。為了能夠有效地儲存并解讀這些數據，多個國家和機構建立了龐大的生物信息數據庫。
(2)科學家可以通過比對______或________的序列重新審視生命進化的歷程。
[辨正誤]
(1)蛋白質工程是指通過直接改造現有蛋白質而產生出符合人類需求的新的蛋白質的工程技術。(　　)
(2)蛋白質工程只能生產自然界已有的蛋白質。(　　)
(3)科學家可以通過比對核酸或蛋白質的序列，深度解碼個人的遺傳信息。(　　)
(生活、學習與實踐情境)研究發現，將天冬氨酸激酶的第352位的蘇氨酸變成異亮氨酸，將二氫吡啶二羧酸合成酶中第104位的天冬酰胺變成異亮氨酸，就可以使玉米葉片和種子中的游離賴氨酸含量分別提高5倍和2倍。
請回答：
(1)將有關蛋白質中的氨基酸進行替換的生物技術屬于基因工程技術還是蛋白質工程技術？
___________________________________________________________________
(2)欲使玉米葉片和種子中賴氨酸含量都提高，下列操作能達到目的的是________。
A.直接改造蛋白質分子
B.直接改造相應的mRNA
C.對相應的基因進行定點改造
D.改造運輸相關氨基酸的tRNA
(3)在提高玉米體內賴氨酸含量的過程中，會經歷下列環節：①設計蛋白質分子結構；②DNA合成；③預期蛋白質功能；④據氨基酸序列推出脫氧核苷酸序列。這些環節的正確順序是什么？______________________________
基因工程與蛋白質工程的比較
【典例應用】
例3 (2024·海淀區高二期末)研究者計劃將綠色熒光蛋白第203位的蘇氨酸替換為酪氨酸，以獲得橙色熒光蛋白。下列方案可行的是(　　)
A.使用蛋白酶水解第203位氨基酸前后的肽鍵實現氨基酸替換
B.在mRNA中直接替換第609～611位三個堿基
C.根據新的氨基酸序列推測并合成相應的DNA序列
D.將改造后的橙色熒光蛋白基因直接注入大腸桿菌獲得轉基因菌株
例4 (2024·寧波高二月考)已知生物體內有一種轉運蛋白Y，由300個氨基酸組成。如果將Y中157位的L異亮氨酸變成亮氨酸，261位的酪氨酸變成絲氨酸，改變后的蛋白質Y1不但保留了原有Y蛋白的功能，且具備了催化活性。下列說法正確的是(　　)
A.蛋白質工程和基因工程的根本區別是操作對象的差異
B.可以通過對Y蛋白基因進行修飾或人工合成獲得Y1蛋白基因
C.蛋白質工程操作過程中，不需要酶和載體作為工具
D.細胞內合成Y1蛋白與Y蛋白的過程中，遺傳信息的流向是相反的
1.(2021·浙江6月選考，20)采用CRISPR/Cas9基因編輯技術可將增強型綠色熒光蛋白(EGFP)基因定點插入到受精卵的Y染色體上，獲得轉基因雄性小鼠。該轉基因小鼠與野生型雌性小鼠交配，通過觀察熒光可確定早期胚胎的性別。下列操作錯誤的是(　　)
A.基因編輯處理的受精卵在體外培養時，不同發育階段的胚胎需用不同成分的培養液
B.基因編輯處理的受精卵經體外培養至2細胞期，須將其植入同期發情小鼠的子宮，才可獲得表達EGFP的小鼠
C.分離能表達EGFP的胚胎干細胞，通過核移植等技術可獲得大量的轉基因小鼠
D.通過觀察早期胚胎的熒光，能表達EGFP的即為雄性小鼠胚胎
2.(2020·浙江7月選考，24)下列關于基因工程的敘述，正確的是(　　)
A.若受體大腸桿菌含有構建重組質粒時用到的限制性內切核酸酶，則一定有利于該重組質粒進入受體并保持結構穩定
B.抗除草劑基因轉入某抗鹽植物獲得2個穩定遺傳轉基因品系，抗性鑒定為抗除草劑抗鹽和抗除草劑不抗鹽。表明一定是抗鹽性的改變與抗除草劑基因的轉入無關
C.抗除草劑基因轉入某植物獲得轉基因植株，其DNA檢測均含目的基因，抗性鑒定為抗除草劑和不抗除草劑。表明一定是前者表達了抗性蛋白而后者只表達抗性基因RNA
D.已知不同分子量DNA可分開成不同條帶，相同分子量的為一條帶。用某種限制性內切核酸酶完全酶切環狀質粒后，出現3條帶。表明該質粒上一定至少有3個被該酶切開的位置
3.(2024·浙江1月選考，22)鋅轉運蛋白在某種植物根部細胞特異性表達并定位于細胞膜，具有吸收和轉運環境中Zn2＋的功能。為研究該植物2種鋅轉運蛋白M和N與吸收Zn2＋相關的生物學功能，在克隆M、N基因基礎上，轉化鋅吸收缺陷型酵母，并進行細胞學鑒定。回答下列問題：
(1)鋅轉運蛋白基因M、N克隆。以該植物________為材料提取并純化mRNA，反轉錄合成cDNA。根據序列信息設計引物進行PCR擴增，PCR每個循環第一步是進行熱變性處理，該處理的效果類似于生物體內________的作用效果。PCR產物瓊脂糖凝膠電泳時，DNA分子因為含________而帶負電荷，凝膠點樣孔端應靠近電泳槽負極接口；當2個PCR產物分子量接近時，若延長電泳時間，凝膠中這2個條帶之間的距離會________。回收DNA片段，連接至克隆載體，轉化大腸桿菌，測序驗證。
(2)重組表達載體構建。分別將含M、N基因的重組質粒和酵母表達載體同時進行雙酶切處理，然后利用________連接，將得到的重組表達載體轉化大腸桿菌。用PCR快速驗證重組轉化是否成功。此反應可以用大腸桿菌懸液當模板的原因是__________________________________________________________________。
(3)酵母菌轉化。取凍存的鋅吸收缺陷型酵母菌株，直接在固體培養基進行________培養，活化后接種至液體培養基，采用________以擴大菌體數量，用重組表達載體轉化酵母菌。檢測M、N基因在受體細胞中的表達水平，無顯著差異。
(4)轉基因酵母功能鑒定。分別將轉化了M、N基因的酵母菌株于液體培養基中培養至OD600為0.6。將菌液用________法逐級稀釋至OD600為0.06、0.006和0.000 6，然后各取10 μL菌液用涂布器均勻涂布在固體培養基上，培養2天，菌落生長如圖。該實驗中陰性對照為____________________________。由實驗結果可初步推測：轉運蛋白M和N中，轉運Zn2＋能力更強的是________，依據是___________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
注：OD600為波長600 nm下的吸光值，該值越大，菌液濃度越高；空載體為未插入M或N基因的表達載體。
課時4　基因工程及其延伸技術應用廣泛
概念1
自主建構
1．核酸分子雜交　PCR　PCR　基因　糾正　補償　乳腺生物反應器　連續　提純　遺傳物質　方便　價格低廉　致病機理　治療方法
2．同卵雙胞胎　核酸分子雜交　特異　抗逆　快　大　采礦　有毒污染物
辨正誤
(1)√
(2)×　提示：基因治療中向有基因缺陷的細胞中引入正常功能的基因時，常以修飾過的病毒為載體，如腺病毒和逆轉錄病毒。
(3)×　提示：RNA干擾技術通過向細胞或生物體內注入短的雙鏈RNA分子誘導細胞內含有相同或相似序列的mRNA持續降解，從而阻斷特定基因的翻譯過程。
(4)×　提示：將來自大腸桿菌中編碼絲氨酸轉乙酰酶和乙酰絲氨酸硫化氫酶的基因轉入羊的受精卵中，獲得的轉基因羊能夠利用胃中的硫化氫合成半胱氨酸，提高羊毛產量。
合作探究
(1)提示：顯微鏡下觀察紅細胞形態。PCR技術；核酸分子雜交技術。
(2)提示：2種。1種。
(3)提示：C。B。
典例應用
例1　C　[由圖1可知，基因A中的特定序列經限制酶BclⅠ切割后產生兩種片段，二者長度之和等于a基因經限制酶BclⅠ切割后產生的片段的長度，故基因a中的BclⅠ酶切位點比A基因中的少，A正確；Ⅱ－1的基因型為aa，用BclⅠ切割后只能產生142 bp的片段，故Ⅱ－1的基因診斷中只出現142 bp片段，B正確；Ⅱ－2的基因型可能為AA或Aa，若為AA，則其基因診斷中只出現99 bp和43 bp片段；若為Aa，則其基因診斷中可出現142 bp、99 bp和43 bp片段，C錯誤；Ⅰ－1的基因型為Aa，Ⅱ－3的基因型為1/3AA或2/3Aa，Ⅰ－1與Ⅱ－3基因診斷中片段完全相同的概率是2/3，D正確。]
例2　B　[進行基因轉移時，通常要將外源基因轉入受精卵中，原因是受精卵具有全能性，可使外源基因在相應組織細胞中表達，而不是將外源基因轉入小鼠的膀胱上皮細胞中，B錯誤。]
概念2
自主建構
1．基因　蛋白質　空間結構　氨基酸　核苷酸　核苷酸　絲氨酸
2．(2)核酸　蛋白質
辨正誤
(1)×　提示：蛋白質工程直接改造的是基因，而非蛋白質。
(2)×　提示：基因工程只能生產自然界已有的蛋白質，蛋白質工程可以生產自然界沒有的蛋白質。
(3)√
合作探究
(1)提示：蛋白質工程技術。
(2)提示：C
(3)提示：③→①→④→②。
典例應用
例3　C　[要改造蛋白質的結構，需要設計和改造編碼蛋白質的基因，C符合題意。]
例4　B　[蛋白質工程和基因工程的根本區別是蛋白質工程可產生自然界中沒有的蛋白質，A錯誤；蛋白質工程操作過程中，需要酶和載體作為工具，C錯誤；細胞內合成Y1蛋白與Y蛋白的過程中，遺傳信息的流向是相同的，D錯誤。]
感悟真題
1．B　[進行胚胎體外培養過程中，不同發育階段需要不同成分的培養液，以培養不同時期的胚胎，A正確；小鼠受精卵一般應在體外培養至桑葚胚或囊胚，再植入同期發情小鼠的子宮，B錯誤；胚胎干細胞中均含有EGFP基因，分離能表達EGFP的胚胎干細胞，通過核移植等技術可獲得大量的轉基因小鼠，C正確；將增強型綠色熒光蛋白(EGFP)基因定點插入到受精卵的Y染色體上，能表達EGFP的胚胎均含Y染色體，即為雄性小鼠胚胎，D正確。]
2．D　[若受體大腸桿菌含有構建重組質粒時用到的限制性內切核酸酶，則該限制性內切核酸酶可能會切割重組質粒，破壞重組質粒的結構，A錯誤；抗除草劑基因轉入某抗鹽植物后，一部分抗鹽植株的抗鹽性消失，說明抗除草劑基因的轉入可能導致抗鹽性改變，B錯誤；抗除草劑基因轉入某植物后，若DNA檢測含有目的基因，而抗性鑒定為不抗除草劑，其原因可能是目的基因轉錄出mRNA但無法翻譯，也可能是目的基因無法轉錄，還可能是翻譯出來的蛋白質無活性，C錯誤；若環狀質粒上有1個某種限制性內切核酸酶的酶切位置，則該環狀質粒被該酶酶切后形成1個條帶，若要形成2個條帶，則該環狀質粒上至少有2個該酶的酶切位置，若要形成3個條帶，則該環狀質粒上至少有3個該酶的酶切位置，D正確。]
3．(1)根　解旋酶　磷酸基團　變長
(2)DNA連接酶　熱變性使大腸桿菌細胞破裂，DNA流出
(3)劃線　振蕩培養
(4)梯度稀釋　鋅吸收缺陷型酵母＋空載體　N　轉入N基因的這組酵母菌數量多
解析　(1)由于鋅轉運蛋白在某種植物根部細胞中特異性表達，因此在克隆鋅轉運蛋白基因M、N時，應以該植物根為材料提取并純化mRNA，反轉錄合成cDNA。PCR每個循環第一步是進行熱變性處理，熱變性就是利用高溫使模板DNA解鏈為單鏈，該處理的效果類似于生物體內解旋酶的作用效果。DNA分子因為含有的磷酸基團電離出H＋而帶負電荷，因此在進行PCR產物瓊脂糖凝膠電泳時，凝膠點樣孔端應靠近電泳槽負極接口。當2個PCR產物分子量接近時，若延長電泳時間，凝膠中這2個條帶之間的距離會變長。
(2)構建重組表達載體時，需要先分別將含M、N基因的重組質粒和酵母表達載體同時進行雙酶切處理，然后利用DNA連接酶連接，將得到的重組表達載體轉化大腸桿菌。用PCR快速驗證重組轉化是否成功。此反應可以用大腸桿菌懸液當模板的原因是熱變性使大腸桿菌細胞破裂，DNA流出。
(3)接種方法有平板劃線法和稀釋涂布平板法，取凍存的鋅吸收缺陷型酵母菌株，直接在固體培養基進行接種，因此此處應為劃線接種。振蕩培養的方法可以對鋅吸收缺陷型酵母菌株擴大培養。
(4)分別將轉化了M、N基因的酵母菌株于液體培養基中培養至OD600為0.6。將菌液逐級稀釋至OD600為0.06、0.006和0.000 6的方法為梯度稀釋法。結合題意和圖示可知，本實驗的陰性對照組應為鋅吸收缺陷型酵母＋空載體，陽性對照組為野生型酵母＋空載體。對比鋅吸收缺陷型酵母＋M基因表達載體與鋅吸收缺陷型酵母＋N基因表達載體兩組的結果，發現后者酵母菌數量更多，因此轉運蛋白N比M轉運Zn2＋能力更強。(共41張PPT)
第四章　基因工程
課時4　
基因工程及其延伸技術應用廣泛
本課時的概念為“基因工程在農牧、食品及醫藥等行業的廣泛應用改善了人類的生活品質”“人們根據基因工程原理，進行蛋白質設計和改造，可以獲得性狀和功能更符合人類要求的蛋白質”和“依據人類需要可以對原有蛋白質結構進行基因改造生產目標蛋白”，這些概念的建構需要以下基本概念或證據的支持：
(1)基因工程可用于診斷、治療、研究疾病，進行法醫鑒定，培育農牧業優良品種和保護生態環境；(2)人們根據基因工程原理進行蛋白質設計和改造，可以獲得性狀和功能更符合人類需求的蛋白質；(3)依據人類需求對原有蛋白質結構進行基因改造，生產目標蛋白。
課時概念解析
目錄 CONTENTS
1. 基因工程改善了人類的生活品質
2. 蛋白質工程是基因工程的延伸，以測序為基礎建立的基因數據庫是人類共有的財富
3.感悟真題
自主建構
合作探究
合作探究
課時概念圖
自主建構
核酸分子雜交
1.診斷、治療、生產藥物、研究疾病
PCR
PCR
基因
糾正
補償
1.診斷、治療、生產藥物、研究疾病
乳腺生
物反應器
連續
提純
遺傳
物質
方便
價格低廉
致病機理
治療方法
2.應用基因工程技術進行法醫鑒定、培育優良品種、保護環境
同卵雙胞胎
核酸分
子雜交
特異
抗逆
快
大
采礦
有毒污染物
√
[辨正誤]
(1)運用PCR結合其他技術，可以在患者未發病，甚至出生前就能確診其是否患有鐮刀形貧血癥、血友病等疾病。( )
(2)基因治療中向有基因缺陷的細胞中引入正常功能的基因時，常以天然病毒為載體，如腺病毒和逆轉錄病毒。( )
提示：基因治療中向有基因缺陷的細胞中引入正常功能的基因時，常以修飾過的病毒為載體，如腺病毒和逆轉錄病毒。
×
(3)RNA干擾技術通過向細胞或生物體內注入短的雙鏈RNA分子進而阻斷特定基因的轉錄過程。( )
提示：RNA干擾技術通過向細胞或生物體內注入短的雙鏈RNA分子誘導細胞內含有相同或相似序列的mRNA持續降解，從而阻斷特定基因的翻譯過程。
(4)將來自大腸桿菌中編碼絲氨酸轉乙酰酶和乙酰絲氨酸硫化氫酶的基因轉入羊的乳腺細胞中，獲得的轉基因羊能夠利用胃中的硫化氫合成半胱氨酸，提高羊毛產量。( )
提示：將來自大腸桿菌中編碼絲氨酸轉乙酰酶和乙酰絲氨酸硫化氫酶的基因轉入羊的受精卵中，獲得的轉基因羊能夠利用胃中的硫化氫合成半胱氨酸，提高羊毛產量。
×
×
(生活、學習與實踐情境)鐮刀形貧血癥是一種單基因遺傳病，是由正常的血紅蛋白基因(HbA)突變為鐮刀形貧血癥基因(Hbs)引起的。在非洲地區黑人中有4%的人是該病患者，會在成年之前死亡，有32%的人是攜帶者，不發病但血液中有部分紅細胞是鐮刀形。
(1)某表型正常的非洲裔夫婦，若他們的孩子已經出生，檢查孩子是否患病的方法是什么？若孩子尚未出生，可以從羊水中收集少量胎
兒的細胞，提取出DNA，用什么技術進行復制，然后通過什么方法確認胎兒是否正常？
提示：顯微鏡下觀察紅細胞形態。PCR技術；核酸分子雜交技術。
(2)下圖是正常人和患者血紅蛋白基因的部分片段，若用MstⅡ限制酶切割下圖中正常的血紅蛋白基因和鐮刀形細胞血紅蛋白基因，則酶切后相應基因分別產生幾種DNA片段？
提示：2種。1種。
(3)若用MstⅡ限制酶切割胎兒DNA后，用瓊脂糖凝膠電泳分離酶切片段，片段越大，在凝膠帶上距離加樣孔越近。得到圖乙所示的三種結果。若出現哪個結果，則說明胎兒患病？若出現哪個結果，則說明胎兒是攜帶者？
提示：C。B。
基因診斷與基因治療的比較
【典例應用 】
C
例1 人類某單基因遺傳病的致病基因a位于常染色體上，該基因和正常基因A中的某一特定序列經限制酶BclⅠ切割后，會產生大小不同的片段(bp表示堿基對)如圖1所示，據此可進行基因診斷。圖2為某家庭該病的遺傳系譜圖。下列相關敘述錯誤的是(　　)
A.基因a中的BclⅠ酶切位點比A基因中的少
B.Ⅱ－1的基因診斷中只出現142 bp片段
C.Ⅱ－2的基因診斷中只出現99 bp和43 bp片段
D.Ⅰ－1與Ⅱ－3基因診斷中片段完全相同的概率是2/3
解析：由圖1可知，基因A中的特定序列經限制酶BclⅠ切割后產生兩種片段，二者長度之和等于a基因經限制酶BclⅠ切割后產生的片段的長度，故基因a中的BclⅠ酶切位點比A基因中的少，A正確；
Ⅱ－1的基因型為aa，用BclⅠ切割后只能產生142 bp的片段，故Ⅱ－1的基因診斷中只出現142 bp片段，B正確；
Ⅱ－2的基因型可能為AA或Aa，若為AA，則其基因診斷中只出現99 bp和43 bp片段；若為Aa，則其基因診斷中可出現142 bp、99 bp和43 bp片段，C錯誤；
Ⅰ－1的基因型為Aa，Ⅱ－3的基因型為1/3AA或2/3Aa，Ⅰ－1與Ⅱ－3基因診斷中片段完全相同的概率是2/3，D正確。
B
例2 (2024·A9協作體高二聯考)繼哺乳動物乳腺生物反應器研發成功后，膀胱生物反應器的研究也取得了一定進展。最近，科學家培育出一種轉基因小鼠，其膀胱上皮細胞可以合成人的生長激素并分泌到尿液中。以下敘述錯誤的是(　　)
A.將人的生長激素基因導入小鼠受體細胞，常用的方法是顯微注射法
B.進行基因轉移時，通常要將外源基因轉入小鼠的膀胱上皮細胞中
C.與乳腺生物反應器相比，膀胱生物反應器不受性別等限制，受體來源更廣泛
D.在研制膀胱生物反應器時，應使外源基因在小鼠的膀胱上皮細胞中特異性表達
解析：進行基因轉移時，通常要將外源基因轉入受精卵中，原因是受精卵具有全能性，可使外源基因在相應組織細胞中表達，而不是將外源基因轉入小鼠的膀胱上皮細胞中，B錯誤。
提醒：與乳汁相比，尿液的形成不受轉基因動物性別和是否處于哺乳期的限制，且不含其他蛋白質成分，藥物更易分離提純。
基因
1.蛋白質工程是基因工程的延伸
蛋白質
空間結構
氨基酸
核苷
酸
核苷酸
絲氨酸
2.以測序為基礎建立的基因數據庫是人類共有的財富
(1)測序技術的發展使得人類獲得了海量的生物數據。為了能夠有效地儲存并解讀這些數據，多個國家和機構建立了龐大的生物信息數據庫。
(2)科學家可以通過比對______或________的序列重新審視生命進化的歷程。
核酸
蛋白質
×
[辨正誤]
(1)蛋白質工程是指通過直接改造現有蛋白質而產生出符合人類需求的新的蛋白質的工程技術。( )
提示：蛋白質工程直接改造的是基因，而非蛋白質。
(2)蛋白質工程只能生產自然界已有的蛋白質。( )
提示：基因工程只能生產自然界已有的蛋白質，蛋白質工程可以生產自然界沒有的蛋白質。
(3)科學家可以通過比對核酸或蛋白質的序列，深度解碼個人的遺傳信息。( )
×
√
(生活、學習與實踐情境)研究發現，將天冬氨酸激酶的第352位的蘇氨酸變成異亮氨酸，將二氫吡啶二羧酸合成酶中第104位的天冬酰胺變成異亮氨酸，就可以使玉米葉片和種子中的游離賴氨酸含量分別提高5倍和2倍。
請回答：
(1)將有關蛋白質中的氨基酸進行替換的生物技術屬于基因工程技術還是蛋白質工程技術？
提示：蛋白質工程技術。
(2)欲使玉米葉片和種子中賴氨酸含量都提高，下列操作能達到目的的是　　　　。
A.直接改造蛋白質分子
B.直接改造相應的mRNA
C.對相應的基因進行定點改造
D.改造運輸相關氨基酸的tRNA
C
(3)在提高玉米體內賴氨酸含量的過程中，會經歷下列環節：①設計蛋白質分子結構；②DNA合成；③預期蛋白質功能；④據氨基酸序列推出脫氧核苷酸序列。這些環節的正確順序是什么？
提示：③→①→④→②。
基因工程與蛋白質工程的比較
基因工程與蛋白質工程的比較
C
例3 (2024·海淀區高二期末)研究者計劃將綠色熒光蛋白第203位的蘇氨酸替換為酪氨酸，以獲得橙色熒光蛋白。下列方案可行的是(　　)
A.使用蛋白酶水解第203位氨基酸前后的肽鍵實現氨基酸替換
B.在mRNA中直接替換第609～611位三個堿基
C.根據新的氨基酸序列推測并合成相應的DNA序列
D.將改造后的橙色熒光蛋白基因直接注入大腸桿菌獲得轉基因菌株
解析：要改造蛋白質的結構，需要設計和改造編碼蛋白質的基因,C符合題意。
【典例應用 】
B
例4 (2024·寧波高二月考)已知生物體內有一種轉運蛋白Y，由300個氨基酸組成。如果將Y中157位的L異亮氨酸變成亮氨酸，261位的酪氨酸變成絲氨酸，改變后的蛋白質Y1不但保留了原有Y蛋白的功能，且具備了催化活性。下列說法正確的是(　　)
A.蛋白質工程和基因工程的根本區別是操作對象的差異
B.可以通過對Y蛋白基因進行修飾或人工合成獲得Y1蛋白基因
C.蛋白質工程操作過程中，不需要酶和載體作為工具
D.細胞內合成Y1蛋白與Y蛋白的過程中，遺傳信息的流向是相反的
解析：蛋白質工程和基因工程的根本區別是蛋白質工程可產生自然界中沒有的蛋白質，A錯誤；
蛋白質工程操作過程中，需要酶和載體作為工具，C錯誤；
細胞內合成Y1蛋白與Y蛋白的過程中，遺傳信息的流向是相同的，D錯誤。
B
1.(2021·浙江6月選考，20)采用CRISPR/Cas9基因編輯技術可將增強型綠色熒光蛋白(EGFP)基因定點插入到受精卵的Y染色體上，獲得轉基因雄性小鼠。該轉基因小鼠與野生型雌性小鼠交配，通過觀察熒光可確定早期胚胎的性別。下列操作錯誤的是(　　)
A.基因編輯處理的受精卵在體外培養時，不同發育階段的胚胎需用不同成分的培養液
B.基因編輯處理的受精卵經體外培養至2細胞期，須將其植入同期發情小鼠的子宮，才可獲得表達EGFP的小鼠
C.分離能表達EGFP的胚胎干細胞，通過核移植等技術可獲得大量的轉基因小鼠
D.通過觀察早期胚胎的熒光，能表達EGFP的即為雄性小鼠胚胎
解析：進行胚胎體外培養過程中，不同發育階段需要不同成分的培養液，以培養不同時期的胚胎，A正確；
小鼠受精卵一般應在體外培養至桑葚胚或囊胚，再植入同期發情小鼠的子宮，B錯誤；
胚胎干細胞中均含有EGFP基因，分離能表達EGFP的胚胎干細胞，通過核移植等技術可獲得大量的轉基因小鼠，C正確；
將增強型綠色熒光蛋白(EGFP)基因定點插入到受精卵的Y染色體上，能表達EGFP的胚胎均含Y染色體，即為雄性小鼠胚胎，D正確。
D
2.(2020·浙江7月選考，24)下列關于基因工程的敘述，正確的是(　　)
A.若受體大腸桿菌含有構建重組質粒時用到的限制性內切核酸酶，則一定有利于該重組質粒進入受體并保持結構穩定
B.抗除草劑基因轉入某抗鹽植物獲得2個穩定遺傳轉基因品系，抗性鑒定為抗除草劑抗鹽和抗除草劑不抗鹽。表明一定是抗鹽性的改變與抗除草劑基因的轉入無關
C.抗除草劑基因轉入某植物獲得轉基因植株，其DNA檢測均含目的基因，抗性鑒定為抗除草劑和不抗除草劑。表明一定是前者表達了抗性蛋白而后者只表達抗性基因RNA
D.已知不同分子量DNA可分開成不同條帶，相同分子量的為一條帶。用某種限制性內切核酸酶完全酶切環狀質粒后，出現3條帶。表明該質粒上一定至少有3個被該酶切開的位置
解析：若受體大腸桿菌含有構建重組質粒時用到的限制性內切核酸酶，則該限制性內切核酸酶可能會切割重組質粒，破壞重組質粒的結構，A錯誤；
抗除草劑基因轉入某抗鹽植物后，一部分抗鹽植株的抗鹽性消失，說明抗除草劑基因的轉入可能導致抗鹽性改變，B錯誤；
抗除草劑基因轉入某植物后，若DNA檢測含有目的基因，而抗性鑒定為不抗除草劑，其原因可能是目的基因轉錄出mRNA但無法翻譯，也可能是目的基因無法轉錄，還可能是翻譯出來的蛋白質無活性，C錯誤；
若環狀質粒上有1個某種限制性內切核酸酶的酶切位置，則該環狀質粒被該酶酶切后形成1個條帶，若要形成2個條帶，則該環狀質粒上至少有2個該酶的酶切位置，若要形成3個條帶，則該環狀質粒上至少有3個該酶的酶切位置，D正確。
3.(2024·浙江1月選考，22)鋅轉運蛋白在某種植物根部細胞特異性表達并定位于細胞膜，具有吸收和轉運環境中Zn2＋的功能。為研究該植物2種鋅轉運蛋白M和N與吸收Zn2＋相關的生物學功能，在克隆M、N基因基礎上，轉化鋅吸收缺陷型酵母，并進行細胞學鑒定。回答下列問題：
(1)鋅轉運蛋白基因M、N克隆。以該植物　　　　為材料提取并純化mRNA，反轉錄合成cDNA。根據序列信息設計引物進行PCR擴增，PCR每個循環第一步是進行熱變性處理，該處理的效果類似于生物體內　　　　的作用效果。PCR產物瓊脂糖凝膠電泳時，DNA分子因為含　　　　而帶負電荷，凝膠點樣孔端應靠近電泳槽負極接口；當2個PCR產物分子量接近時，若延長電泳時間，凝膠中這2個條帶之間的距離會　　　　。回收DNA片段，連接至克隆載體，轉化大腸桿菌，測序驗證。
根
解旋酶
磷酸基團
變長
(2)重組表達載體構建。分別將含M、N基因的重組質粒和酵母表達載體同時進行雙酶切處理，然后利用　　　　　　連接，將得到的重組表達載體轉化大腸桿菌。用PCR快速驗證重組轉化是否成功。此反應可以用大腸桿菌懸液當模板的原因是__________________________________________________________。
(3)酵母菌轉化。取凍存的鋅吸收缺陷型酵母菌株，直接在固體培養基進行
　　　　培養，活化后接種至液體培養基，采用　　　　以擴大菌體數量，用重組表達載體轉化酵母菌。檢測M、N基因在受體細胞中的表達水平，無顯著差異。
DNA連接酶
熱變性使大腸桿菌細胞破裂，DNA流出
劃線
振蕩培養
(4)轉基因酵母功能鑒定。分別將轉化了M、N基因的酵母菌株于液體培養基中培養至OD600為0.6。將菌液用　　　　法逐級稀釋至OD600為0.06、0.006和0.000 6，然后各取10 μL菌液用涂布器均勻涂布在固體培養基上，培養2天，菌落生長如圖。該實驗中陰性對照為　　　　　　　　　　　　。由實驗結果可初步推測：轉運蛋白M和N中，轉運Zn2＋能力更強的是　　　　，依據是___________________________________________________________________。
梯度稀釋
鋅吸收缺陷型酵母＋空載體
N
轉入N基因的這組酵母菌數量多
注：OD600為波長600 nm下的吸光值，該值越大，菌液濃度越高；空載體為未插入M或N基因的表達載體。
解析：(1)由于鋅轉運蛋白在某種植物根部細胞中特異性表達，因此在克隆鋅轉運蛋白基因M、N時，應以該植物根為材料提取并純化mRNA，反轉錄合成cDNA。PCR每個循環第一步是進行熱變性處理，熱變性就是利用高溫使模板DNA解鏈為單鏈，該處理的效果類似于生物體內解旋酶的作用效果。DNA分子因為含有的磷酸基團電離出H＋而帶負電荷，因此在進行PCR產物瓊脂糖凝膠電泳時，凝膠點樣孔端應靠近電泳槽負極接口。當2個PCR產物分子量接近時，若延長電泳時間，凝膠中這2個條帶之間的距離會變長。
(2)構建重組表達載體時，需要先分別將含M、N基因的重組質粒和酵母表達載體同時進行雙酶切處理，然后利用DNA連接酶連接，將得到的重組表達載體轉化大腸桿菌。用PCR快速驗證重組轉化是否成功。此反應可以用大腸桿菌懸液當模板的原因是熱變性使大腸桿菌細胞破裂，DNA流出。
(3)接種方法有平板劃線法和稀釋涂布平板法，取凍存的鋅吸收缺陷型酵母菌株，直接在固體培養基進行接種，因此此處應為劃線接種。振蕩培養的方法可以對鋅吸收缺陷型酵母菌株擴大培養。
(4)分別將轉化了M、N基因的酵母菌株于液體培養基中培養至OD600為0.6。將菌液逐級稀釋至OD600為0.06、0.006和0.000 6的方法為梯度稀釋法。結合題意和圖示可知，本實驗的陰性對照組應為鋅吸收缺陷型酵母＋空載體，陽性對照組為野生型酵母＋空載體。對比鋅吸收缺陷型酵母＋M基因表達載體與鋅吸收缺陷型酵母＋N基因表達載體兩組的結果，發現后者酵母菌數量更多，因此轉運蛋白N比M轉運Zn2＋能力更強。課時精練16 基因工程及其延伸技術應用廣泛
(時間：30分鐘分值：50分)
選擇題：第1～11題，每小題3分，共33分。
【基礎對點】
題型1　基因工程在醫療、制藥方面的應用
1.下列各項中，不是用基因工程方法生產的藥品是(　　)
干擾素 人白細胞介素2
青霉素 小兒麻痹癥疫苗
2.(2024·寧波高二期中)下列關于乳腺生物反應器生產藥物的敘述，錯誤的是(　　)
構建乳腺生物反應器過程需要乳腺蛋白基因的啟動子
構建乳腺生物反應器過程用到顯微注射法
可從具有目的基因的轉基因雄性動物乳汁中提取藥物
乳腺生物反應器具有成本低、產量高、易提取等優點
3.(2024·舟山高二期末)科研人員以四環素抗性基因為標記基因，通過基因工程的方法讓大腸桿菌生產鼠的β珠蛋白，治療鼠的鐮刀形貧血癥。下列相關實驗設計不合理的是(　　)
用β珠蛋白基因的編碼序列、啟動子、終止子、四環素抗性基因等元件來構建表達載體
利用正常小鼠DNA分子通過PCR克隆出β珠蛋白基因的編碼序列
用含有四環素的培養基篩選出已經導入β珠蛋白編碼序列的大腸桿菌
用Ca2＋處理大腸桿菌后，將表達載體導入具有四環素抗性的大腸桿菌中
4.(2024·嘉興高二期末)如圖是某單基因遺傳病的系譜圖(已確定該遺傳病的致病基因不位于X、Y染色體的同源區段)，下表是對該家系中1～4號個體進行相關基因檢測(先用某種限制酶切割樣品DNA，再進行電泳)得到的電泳結果(電泳時，不同大小的DNA片段移動速率不同)。已知編號a對應的樣品來自圖中4號個體，下列有關敘述錯誤的是(　　)
項目 a b c d
條帶1
條帶2
條帶3
由題圖可知，該病屬于常染色體隱性遺傳病
由題圖、題表可知，致病基因內部存在相關限制酶的酶切位點
8號個體與該病基因攜帶者結婚生一個正常男孩的概率為5/6
3號個體基因檢測的電泳結果是編號c的條帶類型
題型2　基因工程在法醫鑒定、農牧業育種和生態環境保護方面的應用
閱讀下列材料，回答第5～6題。
研究表明，每個人的DNA都不完全相同，DNA指紋技術就是利用這一原理，通過比較DNA來識別身份。
5.DNA指紋技術可以幫助人們確認親子關系，這是因為(　　)
每個人的DNA大都相同
每個人的DNA指紋圖譜都是特有的
不同個體的相同組織中的DNA指紋圖譜相同
DNA指紋技術是檢測DNA上的堿基種類
6.警方收集犯罪現場及疑犯的DNA，經DNA擴增得到數量較多的相同DNA，再用限制性內切核酸酶將DNA切成若干片段進行凝膠電泳，結果如下圖所示。下列有關敘述錯誤的是(　　)
通過比較，基本可以排除疑犯1的嫌疑
將DNA切成片段利用了限制性內切核酸酶的高效性
DNA擴增得到數量較多的相同DNA，利用的原理是DNA的半保留復制
不同人的DNA不同主要是因為DNA中的脫氧核苷酸排列順序不同
7.科學家構建了含有大洋鱈魚抗凍蛋白基因啟動子和大鱗鮭魚生長激素基因的重組DNA分子，并將其導入了大西洋鮭的細胞中，獲得了生長速度加快的轉基因大西洋鮭。下列相關敘述正確的是(　　)
轉基因大西洋鮭體內抗凍蛋白明顯增加
構建重組DNA分子需要限制酶和DNA聚合酶
大鱗鮭魚生長激素基因不能通過PCR技術擴增獲得
轉基因大西洋鮭生長激素含量增加導致生長速度加快
8.SOD是一種抗氧化酶，它能將O轉化成H2O2，增強植物的抗逆性。下圖為培育農作物新品種的一種方式。以下敘述正確的是(　　)
過程①可以用動物病毒作為載體
從該農作物新品種的細胞中檢測出了SOD基因，說明該基因工程成功了
新品種的獲得屬于可遺傳的變異，能將抗逆性狀遺傳給子代
基因工程又叫重組DNA技術，所用工具酶有限制酶、DNA連接酶和載體
9.(2024·七彩陽光聯盟聯考)蛋白酶抑制劑基因轉化是作物抗蟲育種的新途徑。某研究團隊將胰蛋白酶抑制劑(NaPI)和胰凝乳蛋白酶抑制劑(stPinlA)的基因單獨或共同轉化至棉花細胞，獲得了轉基因植株。如圖為不同操作產生的轉基因棉花抗蟲實驗結果。下列說法不準確的是(　　)
該抗蟲機制可能是抑制害蟲消化酶的作用，使其不能正常消化食物而死亡
利用農桿菌轉化法進行轉化操作時目的基因會隨TDNA整合到植物染色體DNA中
NaPI＋StPinlA組蟲體質量最小，每株棉鈴數量最多，故而抗蟲效果最佳
此實驗中的自變量包括是否添加蛋白酶抑制劑和蛋白酶抑制劑的種類
題型3　蛋白質工程
10.(2024·朝陽區高二期末)蛛絲蛋白具有優良的特性，有廣泛的應用前景。蛛絲蛋白核心結構中有以某氨基酸序列為單元的重復序列，據此設計了氨基酸單元相應的核心DNA片段以用于合成目的基因，借助質粒構建表達載體，使大腸桿菌表達蛛絲蛋白。下列對相關操作及結果敘述錯誤的是(　　)
將多個核心DNA片段拼接獲得目的基因時，可用到DNA連接酶
連接目的基因和載體時，二者需要有相同的黏性末端
構建表達載體時，需要限制酶和DNA連接酶
表達載體插入大腸桿菌的擬核基因組中，即可表達蛛絲蛋白
11.(2024·百校聯盟聯考)凝乳酶是奶酪生產中的關鍵性酶。科學家采用蛋白質工程技術對凝乳酶進行改造，將其第20位和第24位氨基酸改變為半胱氨酸，催化能力提高了2倍。下列敘述錯誤的是(　　)
該技術需要先預期蛋白質的功能
該技術直接操作對象是凝乳酶基因
該技術可直接在體外合成凝乳酶
改造后的凝乳酶需進行生物功能檢測
【綜合提升】
12.(17分)W是一種具有特定功能的人體蛋白質。某研究小組擬仿照制備乳腺生物反應器的研究思路，制備一種膀胱生物反應器來獲得W，基本過程如圖所示。
(1)(8分)步驟①中需要使用的工具酶有____________________。步驟②和③所代表的操作分別是________________和________________。步驟④稱為_______________________________________________________________。
(2)(2分)與乳腺生物反應器相比，用膀胱生物反應器生產W的優勢在于不受轉基因動物的____________________________________________________________
______________________________________________________________________(答出2點即可)的限制。
(3)(4分)一般來說，在同一動物個體中，乳腺上皮細胞與膀胱上皮細胞的細胞核中染色體DNA所含的遺傳信息________(填“相同”或“不同”)，原因是
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(4)(3分)從上述流程可知，制備生物反應器涉及胚胎工程，用到的胚胎工程主要技術有______________________________________________________________
__________________________________________________(答出2點即可)。
課時精練16　基因工程及其延伸技術應用廣泛
1．C　[青霉素是誘變育種形成的高產青霉菌通過發酵工程生產的藥物，不是用基因工程技術生產的藥物。]
2．C　[乳腺生物反應器生產的藥物在轉基因雌性動物泌乳期產生的乳汁中提取，C錯誤。]
3．D　[標記基因是四環素抗性基因，因此受體細胞不能具有四環素抗性，即用Ca2＋處理大腸桿菌后，將表達載體導入不具有四環素抗性的大腸桿菌中，D不合理。]
4．C　[由題圖4號為患者，其父母1和2號正常，并且已確定該遺傳病的致病基因不位于X、Y染色體的同源區段，可判斷該病屬于常染色體隱性遺傳病，A正確；設該遺傳病由基因A、a控制，由題圖分析可知，該病為常染色體隱性遺傳病，則4號個體的基因型為aa，而其進行酶切電泳得到的結果有兩種條帶，可推測致病基因a內部存在相關限制酶的酶切位點，可以將a基因酶切為兩種大小的片段，B正確；8號個體(AA∶Aa＝1∶2)與該病基因攜帶者(Aa)結婚生一個正常男孩的概率為(1－2/3×1/4)×1/2＝5/12，C錯誤；表中是1～4號個體基因檢測的電泳結果，b和d結果相同，可知b和d分別對應基因型都是Aa的1號和2號個體，又知a對應的樣品來自圖中4號個體，所以3號個體基因檢測的電泳結果是編號c的條帶類型，D正確。]
5．B　[每個人都有自己獨特的DNA，都是不同的，A錯誤；不同個體的相同組織中的DNA指紋圖譜是不相同的，C錯誤；所有個體的DNA分子都是由A、T、G、C四種堿基組成的，對于不同的個體來講是沒有差異的，D錯誤。]
6．B　[比對犯罪現場的DNA經酶切后的片段與兩個疑犯的DNA經酶切后的片段可知，疑犯2的DNA與犯罪現場的DNA相似性較大，基本可以排除疑犯1的嫌疑，A正確；將DNA切成片段利用了限制性內切核酸酶的專一性，B錯誤；利用PCR技術對DNA進行擴增，能得到數量較多的相同DNA，其原理是DNA的半保留復制，C正確；脫氧核苷酸的排列順序儲存著生物的遺傳信息，不同人的DNA不同主要是因為DNA中的脫氧核苷酸排列順序不同，D正確。]
7．D　[分析題意可知，轉基因大西洋鮭體內生長激素含量明顯增加，導致生長速度加快，A錯誤，D正確；構建重組DNA分子需要限制酶和DNA連接酶，B錯誤；大鱗鮭魚生長激素基因能通過PCR技術擴增獲得，C錯誤。]
8．C　[病毒的寄生具有專一性，所以過程①不能用動物病毒作為載體，A錯誤；從該農作物新品種的細胞中檢測出具有活性的SOD才能說明該基因工程成功了，B錯誤；新品種的遺傳物質發生了改變，屬于可遺傳的變異，抗逆性狀可通過基因的傳遞遺傳給子代，C正確；載體通常有質粒，動、植物病毒和噬菌體，不是工具酶，D錯誤。]
9．D　[本實驗的自變量有轉基因植株的種類和飼喂時間，因變量為蟲體質量和每株棉鈴數，D錯誤。]
10．D　[表達載體插入大腸桿菌的擬核基因組中，并不一定能表達蛛絲蛋白，還需要進行抗原－抗體雜交檢測蛛絲蛋白基因是否進行了表達，D錯誤。]
11．C　[該技術中凝乳酶是在細胞內的核糖體上合成的，并非直接在體外合成，C錯誤。]
12．(1)限制性內切核酸酶、DNA連接酶　顯微注射　胚胎體外培養　胚胎移植
(2)性別、年齡
(3)相同　兩種上皮細胞都是體細胞，且來源于同一個受精卵
(4)體外受精、胚胎移植
解析　(1)步驟①為構建重組DNA分子，需使用同種限制酶切割目的基因和載體，再由DNA連接酶連接目的基因和載體，形成重組DNA分子；步驟②為顯微注射；步驟③為胚胎體外培養；步驟④為胚胎移植。(2)與乳腺生物反應器相比，用膀胱生物反應器生產W，可從動物一出生就收集產物，不受動物的性別和年齡的限制。(3)在同一動物個體中，乳腺上皮細胞與膀胱上皮細胞是由同一個受精卵有絲分裂產生的體細胞，其細胞核中染色體DNA所含的遺傳信息相同。(4)制備生物反應器用到的胚胎工程主要技術有體外受精、胚胎體外培養和胚胎移植。(共28張PPT)
課時精練16
基因工程及其延伸技術應用廣泛
(時間：30分鐘　滿分：50分)
C
題型1　基因工程在醫療、制藥方面的應用
1.下列各項中，不是用基因工程方法生產的藥品是(　　)
A.干擾素 B.人白細胞介素－2
C.青霉素 D.小兒麻痹癥疫苗
解析：青霉素是誘變育種形成的高產青霉菌通過發酵工程生產的藥物，不是用基因工程技術生產的藥物。
2.(2024·寧波高二期中)下列關于乳腺生物反應器生產藥物的敘述，錯誤的是(　　)
A.構建乳腺生物反應器過程需要乳腺蛋白基因的啟動子
B.構建乳腺生物反應器過程用到顯微注射法
C.可從具有目的基因的轉基因雄性動物乳汁中提取藥物
D.乳腺生物反應器具有成本低、產量高、易提取等優點
解析：乳腺生物反應器生產的藥物在轉基因雌性動物泌乳期產生的乳汁中提取，C錯誤。
C
3.(2024·舟山高二期末)科研人員以四環素抗性基因為標記基因，通過基因工程的方法讓大腸桿菌生產鼠的β－珠蛋白，治療鼠的鐮刀形貧血癥。下列相關實驗設計不合理的是(　　)
A.用β－珠蛋白基因的編碼序列、啟動子、終止子、四環素抗性基因等元件來構建表達載體
B.利用正常小鼠DNA分子通過PCR克隆出β－珠蛋白基因的編碼序列
C.用含有四環素的培養基篩選出已經導入β－珠蛋白編碼序列的大腸桿菌
D.用Ca2＋處理大腸桿菌后，將表達載體導入具有四環素抗性的大腸桿菌中
D
解析：標記基因是四環素抗性基因，因此受體細胞不能具有四環素抗性，即用Ca2＋處理大腸桿菌后，將表達載體導入不具有四環素抗性的大腸桿菌中，D不合理。
4.(2024·嘉興高二期末)如圖是某單基因遺傳病的系譜圖(已確定該遺傳病的致病基因不位于X、Y染色體的同源區段)，下表是對該家系中1～4號個體進行相關基因檢測(先用某種限制酶切割樣品DNA，再進行電泳)得到的電泳結果(電泳時，不同大小的DNA片段移動速率不同)。已知編號a對應的樣品來自圖中4號個體，下列有關敘述錯誤的是(　　)
C
項目 a b c d
條帶1
條帶2
條帶3
A.由題圖可知，該病屬于常染色體隱性遺傳病
B.由題圖、題表可知，致病基因內部存在相關限制酶的酶切位點
C.8號個體與該病基因攜帶者結婚生一個正常男孩的概率為5/6
D.3號個體基因檢測的電泳結果是編號c的條帶類型
解析：由題圖4號為患者，其父母1和2號正常，并且已確定該遺傳病的致病基因不位于X、Y染色體的同源區段，可判斷該病屬于常染色體隱性遺傳病，A正確；
設該遺傳病由基因A、a控制，由題圖分析可知，該病為常染色體隱性遺傳病，則4號個體的基因型為aa，而其進行酶切電泳得到的結果有兩種條帶，可推測致病基因a內部存在相關限制酶的酶切位點，可以將a基因酶切為兩種大小的片段，B正確；
8號個體(AA∶Aa＝1∶2)與該病基因攜帶者(Aa)結婚生一個正常男孩的概率為(1－2/3×1/4)×1/2＝5/12，C錯誤；
表中是1～4號個體基因檢測的電泳結果，b和d結果相同，可知b和d分別對應基因型都是Aa的1號和2號個體，又知a對應的樣品來自圖中4號個體，所以3號個體基因檢測的電泳結果是編號c的條帶類型，D正確。
題型2　基因工程在法醫鑒定、農牧業育種和生態環境保護方面的應用
閱讀下列材料，回答第5～6題。
研究表明，每個人的DNA都不完全相同，DNA指紋技術就是利用這一原理，通過比較DNA來識別身份。
5.DNA指紋技術可以幫助人們確認親子關系，這是因為(　　)
A.每個人的DNA大都相同
B.每個人的DNA指紋圖譜都是特有的
C.不同個體的相同組織中的DNA指紋圖譜相同
D.DNA指紋技術是檢測DNA上的堿基種類
B
解析：每個人都有自己獨特的DNA，都是不同的，A錯誤；
不同個體的相同組織中的DNA指紋圖譜是不相同的，C錯誤；
所有個體的DNA分子都是由A、T、G、C四種堿基組成的，對于不同的個體來講是沒有差異的，D錯誤。
6.警方收集犯罪現場及疑犯的DNA，經DNA擴增得到數量較多的相同DNA，再用限制性內切核酸酶將DNA切成若干片段進行凝膠電泳，結果如下圖所示。下列有關敘述錯誤的是(　　)
B
A.通過比較，基本可以排除疑犯1的嫌疑
B.將DNA切成片段利用了限制性內切核酸酶的高效性
C.DNA擴增得到數量較多的相同DNA，利用的原理是DNA的半保留復制
D.不同人的DNA不同主要是因為DNA中的脫氧核苷酸排列順序不同
解析：比對犯罪現場的DNA經酶切后的片段與兩個疑犯的DNA經酶切后的片段可知，疑犯2的DNA與犯罪現場的DNA相似性較大，基本可以排除疑犯1的嫌疑，A正確；
將DNA切成片段利用了限制性內切核酸酶的專一性，B錯誤；
利用PCR技術對DNA進行擴增，能得到數量較多的相同DNA，其原理是DNA的半保留復制，C正確；
脫氧核苷酸的排列順序儲存著生物的遺傳信息，不同人的DNA不同主要是因為DNA中的脫氧核苷酸排列順序不同，D正確。
A.通過比較，基本可以排除疑犯1的嫌疑
B.將DNA切成片段利用了限制性內切核酸酶的高效性
C.DNA擴增得到數量較多的相同DNA，利用的原理是DNA的半保留復制
D.不同人的DNA不同主要是因為DNA中的脫氧核苷酸排列順序不同
7.科學家構建了含有大洋鱈魚抗凍蛋白基因啟動子和大鱗鮭魚生長激素基因的重組DNA分子，并將其導入了大西洋鮭的細胞中，獲得了生長速度加快的轉基因大西洋鮭。下列相關敘述正確的是(　　)
A.轉基因大西洋鮭體內抗凍蛋白明顯增加
B.構建重組DNA分子需要限制酶和DNA聚合酶
C.大鱗鮭魚生長激素基因不能通過PCR技術擴增獲得
D.轉基因大西洋鮭生長激素含量增加導致生長速度加快
D
解析：分析題意可知，轉基因大西洋鮭體內生長激素含量明顯增加，導致生長速度加快，A錯誤，D正確；
構建重組DNA分子需要限制酶和DNA連接酶，B錯誤；
大鱗鮭魚生長激素基因能通過PCR技術擴增獲得，C錯誤。
A.過程①可以用動物病毒作為載體
B.從該農作物新品種的細胞中檢測出了SOD基因，說明該基因工程成功了
C.新品種的獲得屬于可遺傳的變異，能將抗逆性狀遺傳給子代
D.基因工程又叫重組DNA技術，所用工具酶有限制酶、DNA連接酶和載體
C
解析：病毒的寄生具有專一性，所以過程①不能用動物病毒作為載體，A錯誤；
從該農作物新品種的細胞中檢測出具有活性的SOD才能說明該基因工程成功了，B錯誤；
新品種的遺傳物質發生了改變，屬于可遺傳的變異，抗逆性狀可通過基因的傳遞遺傳給子代，C正確；
載體通常有質粒，動、植物病毒和噬菌體，不是工具酶，D錯誤。
A.過程①可以用動物病毒作為載體
B.從該農作物新品種的細胞中檢測出了SOD基因，說明該基因工程成功了
C.新品種的獲得屬于可遺傳的變異，能將抗逆性狀遺傳給子代
D.基因工程又叫重組DNA技術，所用工具酶有限制酶、DNA連接酶和載體
9.(2024·七彩陽光聯盟聯考)蛋白酶抑制劑基因轉化是作物抗蟲育種的新途徑。某研究團隊將胰蛋白酶抑制劑(NaPI)和胰凝乳蛋白酶抑制劑(stPinlA)的基因單獨或共同轉化至棉花細胞，獲得了轉基因植株。如圖為不同操作產生的轉基因棉花抗蟲實驗結果。下列說法不準確的是(　　)
D
A.該抗蟲機制可能是抑制害蟲消化酶的作用，使其不能正常消化食物而死亡
B.利用農桿菌轉化法進行轉化操作時目的基因會隨T－DNA整合到植物染色體DNA中
C.NaPI＋StPinlA組蟲體質量最小，每株棉鈴數量最多，故而抗蟲效果最佳
D.此實驗中的自變量包括是否添加蛋白酶抑制劑和蛋白酶抑制劑的種類
解析：本實驗的自變量有轉基因植株的種類和飼喂時間，因變量為蟲體質量和每株棉鈴數，D錯誤。
題型3　蛋白質工程
10.(2024·朝陽區高二期末)蛛絲蛋白具有優良的特性，有廣泛的應用前景。蛛絲蛋白核心結構中有以某氨基酸序列為單元的重復序列，據此設計了氨基酸單元相應的核心DNA片段以用于合成目的基因，借助質粒構建表達載體，使大腸桿菌表達蛛絲蛋白。下列對相關操作及結果敘述錯誤的是(　　)
A.將多個核心DNA片段拼接獲得目的基因時，可用到DNA連接酶
B.連接目的基因和載體時，二者需要有相同的黏性末端
C.構建表達載體時，需要限制酶和DNA連接酶
D.表達載體插入大腸桿菌的擬核基因組中，即可表達蛛絲蛋白
D
解析：表達載體插入大腸桿菌的擬核基因組中，并不一定能表達蛛絲蛋白，還需要進行抗原－抗體雜交檢測蛛絲蛋白基因是否進行了表達，D錯誤。
11.(2024·百校聯盟聯考)凝乳酶是奶酪生產中的關鍵性酶。科學家采用蛋白質工程技術對凝乳酶進行改造，將其第20位和第24位氨基酸改變為半胱氨酸，催化能力提高了2倍。下列敘述錯誤的是(　　)
A.該技術需要先預期蛋白質的功能
B.該技術直接操作對象是凝乳酶基因
C.該技術可直接在體外合成凝乳酶
D.改造后的凝乳酶需進行生物功能檢測
解析：該技術中凝乳酶是在細胞內的核糖體上合成的，并非直接在體外合成，C錯誤。
C
12.W是一種具有特定功能的人體蛋白質。某研究小組擬仿照制備乳腺生物反應器的研究思路，制備一種膀胱生物反應器來獲得W，基本過程如圖所示。
(1)步驟①中需要使用的工具酶有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。步驟②和③所代表的操作分別是　　　　　　和　　　　　　　　　　　　　。步驟④稱為　　　　　　　　　　　　。
限制性內切核酸酶、DNA連接酶
顯微注射
胚胎體外培養
胚胎移植
(2)與乳腺生物反應器相比，用膀胱生物反應器生產W的優勢在于不受轉基因動物的________________________________________(答出2點即可)的限制。
性別、年齡
(3)一般來說，在同一動物個體中，乳腺上皮細胞與膀胱上皮細胞的細胞核中染色體DNA所含的遺傳信息　　　　(填“相同”或“不同”)，原因是___________________________________________________________________。
相同
兩種上皮細胞都是體細胞，且來源于同一個受精卵
(4)從上述流程可知，制備生物反應器涉及胚胎工程，用到的胚胎工程主要技術有________________________________________________(答出2點即可)。
體外受精、胚胎移植
解析：(1)步驟①為構建重組DNA分子，需使用同種限制酶切割目的基因和載體，再由DNA連接酶連接目的基因和載體，形成重組DNA分子；步驟②為顯微注射；步驟③為胚胎體外培養；步驟④為胚胎移植。
(2)與乳腺生物反應器相比，用膀胱生物反應器生產W，可從動物一出生就收集產物，不受動物的性別和年齡的限制。
(3)在同一動物個體中，乳腺上皮細胞與膀胱上皮細胞是由同一個受精卵有絲分裂產生的體細胞，其細胞核中染色體DNA所含的遺傳信息相同。
(4)制備生物反應器用到的胚胎工程主要技術有體外受精、胚胎體外培養和胚胎移植。

展開更多......

收起↑