資源簡(jiǎn)介

(共122張PPT)
第57講　基因工程的應(yīng)用、蛋白質(zhì)工程及生物技術(shù)的安全性與倫理問(wèn)題
選擇性必修3　生物技術(shù)與工程
第九單元　生物技術(shù)與工程
1．舉例說(shuō)明基因工程在農(nóng)牧、食品及醫(yī)藥等行業(yè)的廣泛應(yīng)用改善了人類(lèi)的生活品質(zhì)。　
2．舉例說(shuō)明依據(jù)人類(lèi)需要對(duì)原有蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行基因改造、生產(chǎn)目標(biāo)蛋白的過(guò)程。　
3．概述人們根據(jù)基因工程原理，進(jìn)行蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)和改造，可以獲得性狀和功能更符合人類(lèi)需求的蛋白質(zhì)。　
4．轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的安全性引發(fā)社會(huì)的廣泛關(guān)注。　
5．世界范圍內(nèi)應(yīng)全面禁止生物武器。　
6．中國(guó)禁止生殖性克隆人。
一、基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用
考點(diǎn)1　基因工程的應(yīng)用
降解或抵抗
蛋白質(zhì)
編碼基因
花青素代謝相關(guān)
外源生長(zhǎng)激素
乳汁
1．(人教版選擇性必修3 P88正文)野外種植轉(zhuǎn)基因抗A害蟲(chóng)植物的同時(shí)，還種植一定量的同種不抗蟲(chóng)植物，可降低抗性害蟲(chóng)在整個(gè)害蟲(chóng)種群中所占比例的增加速率。其原因是________________________
__________________________________________________________。
提示：種植一定量的同種不抗蟲(chóng)植物，對(duì)抗性害蟲(chóng)的選擇作用減弱
二、基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用
1．
基因改造
特異表達(dá)的基因的啟動(dòng)子
顯微注射
受精卵
2．(人教版選擇性必修3 P90正文)利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)獲得的已整合藥用蛋白基因的轉(zhuǎn)基因小鼠分泌的乳汁中檢測(cè)不到藥用蛋白，根據(jù)中心法則分析，其可能的原因是__________________________________
___________________________________________________________。
提示：藥用蛋白基因沒(méi)有轉(zhuǎn)錄或翻譯
2．器官移植：在器官供體的基因組中導(dǎo)入_____________________，以抑制____________的表達(dá)，或設(shè)法除去抗原決定基因，再結(jié)合____技術(shù)，培育出不會(huì)引起________反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因克隆器官。
調(diào)控基因表達(dá)的DNA序列
抗原決定基因
克隆
免疫排斥
三、基因工程在食品工業(yè)方面的應(yīng)用
基因工程菌
牛凝乳酶的基因
基因工程菌
1．轉(zhuǎn)基因抗病農(nóng)作物不需要使用農(nóng)藥。 (　　)
提示：轉(zhuǎn)基因抗病農(nóng)作物減少了農(nóng)藥的使用。
2．若僅種植轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)大豆，會(huì)使害蟲(chóng)種群抗性基因頻率迅速提高，導(dǎo)致作物的抗蟲(chóng)效果逐漸減弱。 (　　)
3．用特異啟動(dòng)子誘導(dǎo)表達(dá)iaaM(生長(zhǎng)素合成基因)可獲得無(wú)子果實(shí)。 (　　)
×
√
√
4．為培育抗除草劑的作物新品種，導(dǎo)入抗除草劑基因時(shí)只能以受精卵作為受體。 (　　)
提示：受體細(xì)胞也可以是植物的體細(xì)胞。
5．乳腺生物反應(yīng)器是將藥用蛋白基因?qū)雱?dòng)物的乳腺細(xì)胞中。 (　　)
提示：應(yīng)將藥用蛋白基因?qū)雱?dòng)物的受精卵中。
×
×
甜蛋白是一種高甜度的特殊蛋白質(zhì)，將甜蛋白基因?qū)敕芽商岣叻烟鹞叮纳乒麑?shí)品質(zhì)，獲得超甜植株。下圖是甜蛋白基因和Ti質(zhì)粒上限制酶切割位點(diǎn)示意圖。
(1)利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)獲得超甜番茄的核心步驟是基因表達(dá)載體的構(gòu)建，該過(guò)程需要選擇____________________限制酶切割甜蛋白基因。
提示：XbaⅠ和HindⅢ
(2)為了保證甜蛋白基因能夠在番茄細(xì)胞中表達(dá)，應(yīng)將Ti質(zhì)粒上的啟動(dòng)子替換為_(kāi)_______________________________。
提示：番茄細(xì)胞中能表達(dá)的基因的啟動(dòng)子
(3)若得到的超甜番茄體細(xì)胞中導(dǎo)入的是2個(gè)甜蛋白基因，則讓其自交，若子代表型及比例為_(kāi)_________________________，說(shuō)明2個(gè)甜蛋白基因插入了兩對(duì)同源染色體上(含有1個(gè)和2個(gè)甜蛋白基因的番茄甜味相同)。
提示：超甜番茄∶普通番茄＝15∶1
(4)若在被農(nóng)桿菌感染成功的玉米細(xì)胞中檢測(cè)到了甜蛋白基因，但沒(méi)有檢測(cè)到甜蛋白，分析其原因可能是_____________________________________________________________________________________。
提示：該基因沒(méi)有轉(zhuǎn)錄或轉(zhuǎn)錄后沒(méi)有翻譯成功
考向　基因工程的應(yīng)用
1．(鏈接人教版選擇性必修3 P90正文)采用基因工程技術(shù)培育轉(zhuǎn)基因羊作為乳腺生物反應(yīng)器，使其能合成人凝血因子且只存在于乳汁中。下列有關(guān)敘述不正確的是(　　)
A．該過(guò)程中將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞常用的方法是顯微注射法
B．將含有人凝血因子基因的表達(dá)載體導(dǎo)入羊乳腺細(xì)胞中即可獲得乳腺生物反應(yīng)器
C．該轉(zhuǎn)基因羊產(chǎn)生的生殖細(xì)胞中可能會(huì)含有人凝血因子基因
D．與乳腺生物反應(yīng)器相比，膀胱生物反應(yīng)器不受性別等限制，受體來(lái)源更廣泛
√
B　[基因工程中，目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞通常用顯微注射法，A正確；轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的受體細(xì)胞是受精卵，B錯(cuò)誤；用基因工程技術(shù)將人凝血因子基因?qū)肷窖蚴芫眩纬傻霓D(zhuǎn)基因羊中，人凝血因子基因存在于所有的體細(xì)胞中，在減數(shù)分裂形成生殖細(xì)胞時(shí)，同源染色體分離，故該轉(zhuǎn)基因羊產(chǎn)生的生殖細(xì)胞中可能會(huì)含有人凝血因子基因，C正確；與乳腺生物反應(yīng)器(只能選雌性)相比，膀胱生物反應(yīng)器不受性別等限制，受體來(lái)源更廣泛，D正確。]
2．(2024·廣東卷)駒形桿菌可合成細(xì)菌纖維素(BC)并將其分泌到胞外組裝成膜。作為一種性能優(yōu)異的生物材料，BC膜應(yīng)用廣泛。研究者設(shè)計(jì)了酪氨酸酶(可催化酪氨酸形成黑色素)的光控表達(dá)載體，將其轉(zhuǎn)入駒形桿菌后構(gòu)建出一株能合成BC膜并可實(shí)現(xiàn)光控染色的工程菌株，為新型紡織原料的綠色制造及印染工藝升級(jí)提供了新思路(圖一)。
回答下列問(wèn)題：
(1)研究者優(yōu)化了培養(yǎng)基的______________(答兩點(diǎn))等營(yíng)養(yǎng)條件，并控制環(huán)境條件，大規(guī)模培養(yǎng)工程菌株后可在氣液界面處獲得BC菌膜(菌體和 BC膜的復(fù)合物)。
碳源、氮源
(2)研究者利用T7 噬菌體來(lái)源的RNA聚合酶(T7RNAP)及藍(lán)光光敏蛋白標(biāo)簽，構(gòu)建了一種可被藍(lán)光調(diào)控的基因表達(dá)載體(光控原理見(jiàn)圖二a，載體的部分結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖二b)。構(gòu)建載體時(shí)，選用了通用型啟動(dòng)子 PBAD (被工程菌 RNA 聚合酶識(shí)別)和特異型啟動(dòng)子PT7 (僅被T7RNAP識(shí)別)。為實(shí)現(xiàn)藍(lán)光控制染色，啟動(dòng)子①②及③依次為_(kāi)___________________，理由是____________________________________________________________________________________________________________________。
PT7、PBAD、PBAD
基因2和3正常表達(dá)無(wú)活性產(chǎn)物，被藍(lán)光激活后再啟動(dòng)基因1表達(dá)
(3)光控表達(dá)載體攜帶大觀霉素(抗生素)抗性基因。長(zhǎng)時(shí)間培養(yǎng)時(shí)在培養(yǎng)液中加入大觀霉素，其作用為_(kāi)___________________________ (答兩點(diǎn))。
(4)根據(jù)預(yù)設(shè)的圖案用藍(lán)光照射已長(zhǎng)出的BC菌膜并繼續(xù)培養(yǎng)一段時(shí)間，隨后將其轉(zhuǎn)至染色池處理，發(fā)現(xiàn)只有經(jīng)藍(lán)光照射的區(qū)域被染成黑色，其原因是_____________________________________________
__________________________________________________________。
抑制雜菌、去除丟失質(zhì)粒的菌株
該處細(xì)胞中T7RNAP激活，酪氨酸酶表達(dá)并合成
黑色素
(5)有企業(yè)希望生產(chǎn)其他顏色圖案的BC膜。按照上述菌株的構(gòu)建模式提出一個(gè)簡(jiǎn)單思路：______________________________________。
將酪氨酸酶替換成催化其他色素合成的酶
[解析]　(1)培養(yǎng)基的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)包括水、無(wú)機(jī)鹽、碳源、氮源等，研究者培養(yǎng)工程菌，需要優(yōu)化培養(yǎng)基的碳源、氮源等營(yíng)養(yǎng)條件，并控制環(huán)境條件。(2)由題圖二a分析可知，藍(lán)光照射下，T7RNAP N端-nMag與pMag-T7RNAP C端結(jié)合，導(dǎo)致無(wú)活性的T7RNAP變成有活性的T7RNAP，結(jié)合圖一，藍(lán)光處理后，RNA聚合酶(T7RNAP)識(shí)別啟動(dòng)子①使基因1轉(zhuǎn)錄獲得相應(yīng)的mRNA，再以其為模板通過(guò)翻譯過(guò)程獲得酪氨酸酶，酪氨酸酶從而催化染色液中酪氨酸形成黑色素，可見(jiàn)基因2和3正常表達(dá)無(wú)活性產(chǎn)物，被藍(lán)光激活后再啟動(dòng)基因1表達(dá)，綜合分析可知，為實(shí)現(xiàn)藍(lán)光控制染色，啟動(dòng)子①②及③依
次為PT7、PBAD、PBAD。(3)光控表達(dá)載體攜帶大觀霉素(抗生素)抗性基因。長(zhǎng)時(shí)間培養(yǎng)時(shí)在培養(yǎng)液中加入大觀霉素，其具有抑制雜菌、去除丟失質(zhì)粒的菌株的作用。(4)由(2)分析可知，細(xì)胞中T7RNAP激活，酪氨酸酶表達(dá)并合成黑色素，故用藍(lán)光照射已長(zhǎng)出的BC菌膜并繼續(xù)培養(yǎng)一段時(shí)間，隨后將其轉(zhuǎn)至染色池處理，發(fā)現(xiàn)只有經(jīng)藍(lán)光照射的區(qū)域被染成黑色。(5)由(2)分析可知，最終BC膜被染成黑色，若希望生產(chǎn)其他顏色圖案的BC膜，則需要將酪氨酸酶替換成催化其他色素合成的酶。
一、蛋白質(zhì)工程的概念
1．基礎(chǔ)：蛋白質(zhì)分子的________及其與________的關(guān)系。
2．手段：改造或合成____。
3．結(jié)果：對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造或制造出__________。
考點(diǎn)2　蛋白質(zhì)工程
結(jié)構(gòu)規(guī)律
生物功能
基因
新的蛋白質(zhì)
二、蛋白質(zhì)工程的基本流程
寫(xiě)出流程圖中字母代表的含義：
A．____，B．____，C．____，D．______，E．________。
轉(zhuǎn)錄
翻譯
推測(cè)
多肽鏈
預(yù)期功能
三、蛋白質(zhì)工程與基因工程的異同
1．區(qū)別
項(xiàng)目 蛋白質(zhì)工程 基因工程
基本思路或過(guò)程 預(yù)期蛋白質(zhì)功能→設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列→找到并改變相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→獲得所需要的蛋白質(zhì) 目的基因的篩選與獲取→基因表達(dá)載體的構(gòu)建→將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞→目的基因的檢測(cè)與鑒定
項(xiàng)目 蛋白質(zhì)工程 基因工程
實(shí)質(zhì) 定向改造或生產(chǎn)人類(lèi)所需的蛋白質(zhì) 定向改造生物的遺傳特性，以獲得人類(lèi)所需的生物類(lèi)型和生物產(chǎn)品
結(jié)果 可生產(chǎn)___________________ 只能生產(chǎn)____________________
自然界沒(méi)有的蛋白質(zhì)
自然界已存在的蛋白質(zhì)
2．聯(lián)系
(1)蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上，延伸出來(lái)的第二代基因工程。
(2)基因工程中所利用的某些酶需要通過(guò)蛋白質(zhì)工程進(jìn)行修飾、改造。
(人教版選擇性必修3 P94圖3-17)對(duì)天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，應(yīng)該直接對(duì)蛋白質(zhì)分子進(jìn)行操作，還是通過(guò)對(duì)基因的操作來(lái)實(shí)現(xiàn)？原因是什么？_______________________________________________________
___________________________________________________________。
提示：通過(guò)對(duì)基因的操作來(lái)實(shí)現(xiàn)。基因能控制蛋白質(zhì)的合成，基因能遺傳給下一代
四、蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用
1．醫(yī)藥工業(yè)方面：研發(fā)藥物，如延長(zhǎng)干擾素的保存時(shí)間；降低小鼠單克隆抗體誘發(fā)免疫反應(yīng)的強(qiáng)度。
2．其他工業(yè)方面：改進(jìn)__的性能或開(kāi)發(fā)新的________。
3．農(nóng)業(yè)方面：通過(guò)改造某些____________________，以提高植物光合作用效率，增加糧食的產(chǎn)量；通過(guò)改造微生物____________，設(shè)計(jì)優(yōu)良微生物農(nóng)藥，防治病蟲(chóng)害。
酶
工業(yè)用酶
參與調(diào)控光合作用的酶
蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)
1．蛋白質(zhì)工程實(shí)施的前提是獲取基因與目標(biāo)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。 (　　)
2．蛋白質(zhì)工程通過(guò)改變氨基酸的空間結(jié)構(gòu)而制造出新的蛋白質(zhì)。 (　　)
提示：蛋白質(zhì)工程通過(guò)改變基因的堿基排列順序從而改變氨基酸的種類(lèi)、數(shù)量、排列順序以及蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)而制造出新的蛋白質(zhì)。
×
√
3．蛋白質(zhì)工程可以改造酶，提高酶的熱穩(wěn)定性。 (　　)
4．蛋白質(zhì)工程常借助計(jì)算機(jī)建立蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)模型。 (　　)
√
√
研究人員通過(guò)解析Bt抗蟲(chóng)蛋白晶體的結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，第5號(hào)螺旋處的第168位氨基酸是孔道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的關(guān)鍵，將該位點(diǎn)氨基酸替換為疏水性更強(qiáng)的精氨酸后，就有可能提高孔道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。根據(jù)這一研究結(jié)果，請(qǐng)寫(xiě)出后續(xù)利用蛋白質(zhì)工程培育出抗蟲(chóng)能力更強(qiáng)的轉(zhuǎn)基因棉花的基本思路。
___________________________________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________。
提示：把Bt抗蟲(chóng)蛋白第5號(hào)螺旋處的第168位氨基酸替換成精氨酸，找到并改變相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因) 或合成新的基因，再把該基因與載體構(gòu)建成基因表達(dá)載體，導(dǎo)入受體細(xì)胞獲得所需要的蛋白質(zhì)
考向　蛋白質(zhì)工程的原理、過(guò)程及應(yīng)用
1．(鏈接人教版選擇性必修3 P94圖3-17)科學(xué)家利用蛋白質(zhì)工程技術(shù)將水蛭素(一種可用于預(yù)防和治療血栓的蛋白質(zhì))第47位的天冬酰胺替換為賴(lài)氨酸，顯著提高了它的抗凝血活性，流程圖如下。已知天冬酰胺對(duì)應(yīng)的密碼子為AAU、AAC，賴(lài)氨酸對(duì)應(yīng)的密碼子為AAA、GUA等。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A．上圖的操作流程是從預(yù)期的水蛭素功能出發(fā)的
B．在這項(xiàng)替換研究中目前可行的直接操作對(duì)象是基因
C．上圖中大分子物質(zhì)a和b的單體序列均是唯一的
D．用蛋白質(zhì)工程可生產(chǎn)基因工程所不能生產(chǎn)的蛋白質(zhì)
√
C　[據(jù)題圖分析，通過(guò)分析預(yù)期的水蛭素功能推導(dǎo)出蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而明確氨基酸序列，最終確定基因中堿基對(duì)的排列順序，A正確；蛋白質(zhì)的改造工程直接改變的是控制蛋白質(zhì)合成的基因，B正確；由于密碼子的簡(jiǎn)并，圖中大分子物質(zhì)a和b的單體序列不是唯一的，C錯(cuò)誤；蛋白質(zhì)工程通過(guò)改造基因從而獲得原本沒(méi)有的蛋白質(zhì)，因此用蛋白質(zhì)工程可生產(chǎn)基因工程所不能生產(chǎn)的蛋白質(zhì)，D正確。]
2．(鏈接人教版選擇性必修3 P95正文)水蛭是我國(guó)的傳統(tǒng)中藥材，主要藥理成分水蛭素為水蛭蛋白中重要成分之一，具有良好的抗凝血作用。科研人員擬通過(guò)蛋白質(zhì)工程改造水蛭素結(jié)構(gòu)，提高其抗凝血活性。將提取的水蛭蛋白經(jīng)甲、乙兩種蛋白酶水解后，分析水解產(chǎn)物中的肽含量及其抗凝血活性，結(jié)果如圖所示。下列敘述錯(cuò)誤的是
(　　)
A．水蛭蛋白經(jīng)兩種酶處理后水解產(chǎn)物的抗凝血活性差異主要與其肽含量有關(guān)
B．酶甲處理使水蛭素抗凝血活性提高的可能原因是使其有活性的結(jié)構(gòu)域部位暴露
C．要獲得水蛭素的基因，可以從水蛭細(xì)胞中提取mRNA，經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄獲得目的基因
D．上述實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖橇私馑嗡氐鞍字杏绊懣鼓钚缘牟糠忠栽O(shè)計(jì)蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)
√
A　[兩種酶水解水蛭蛋白后，肽含量的兩條曲線比較接近，說(shuō)明抗凝血的活性與其肽含量關(guān)聯(lián)不大，A錯(cuò)誤；酶甲處理后的酶解產(chǎn)物的抗凝血活性先上升后相對(duì)穩(wěn)定，由此推測(cè)酶甲處理使水蛭素抗凝血活性提高的可能原因是使其有活性的結(jié)構(gòu)域部位暴露，B正確；為了獲得水蛭素基因，可以從細(xì)胞中提取水蛭素基因轉(zhuǎn)錄的mRNA，經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄獲取目的基因，C正確；對(duì)水蛭素進(jìn)行分子改造使用的技術(shù)是蛋白質(zhì)工程，上述實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖橇私馑嗡氐鞍字杏绊懣鼓钚缘牟糠忠栽O(shè)計(jì)蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)，D正確。]
一、轉(zhuǎn)基因成果
考點(diǎn)3　生物技術(shù)的安全性與倫理問(wèn)題
領(lǐng)域 成果
微生物 方面 ①減少啤酒酵母雙乙酰的生成，縮短啤酒的________
②構(gòu)建高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的基因工程菌來(lái)生產(chǎn)氨基酸
③用基因工程菌生產(chǎn)藥物
發(fā)酵周期
領(lǐng)域 成果
轉(zhuǎn)基因動(dòng)物方面 ①培育________、____________的轉(zhuǎn)基因家禽、家畜
②培育抵抗相應(yīng)病毒的動(dòng)物新品種
③建立了某些人類(lèi)疾病的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物模型
轉(zhuǎn)基因植物方面 培育具有抗蟲(chóng)、抗病、抗除草劑和耐儲(chǔ)藏等新性狀的作物
生長(zhǎng)迅速
營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)優(yōu)良
1．(人教版選擇性必修3 P102相關(guān)信息)將來(lái)自玉米的α-淀粉酶基因與目的基因一起轉(zhuǎn)入植物中，可以防止轉(zhuǎn)基因花粉傳播的原因是_______________________________________________________________
___________________________________________________________。
提示：由于α-淀粉酶基因可以阻斷淀粉儲(chǔ)藏使花粉失去活性，因而可以防止轉(zhuǎn)基因花粉的傳播
二、對(duì)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品安全性的爭(zhēng)論
倫理道德觀念
三、理性看待轉(zhuǎn)基因技術(shù)
1．理性看待轉(zhuǎn)基因技術(shù)的前提
(1)清晰地了解轉(zhuǎn)基因技術(shù)的____和____規(guī)程。
(2)看到人們的觀點(diǎn)受到許多復(fù)雜的政治、經(jīng)濟(jì)和____等因素的影響。
(3)要靠____的證據(jù)和____的邏輯進(jìn)行思考和辯論。
原理
操作
文化
確鑿
嚴(yán)謹(jǐn)
2．我國(guó)對(duì)轉(zhuǎn)基因技術(shù)的態(tài)度
(1)研究上要____，堅(jiān)持自主創(chuàng)新。
(2)推廣上要____，做到確保安全。
(3)管理上要____，堅(jiān)持依法監(jiān)管。
3．我國(guó)相關(guān)部門(mén)制定了一系列的政策、法規(guī)并成立相關(guān)機(jī)構(gòu)
(1)維護(hù)了消費(fèi)者對(duì)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的______和______。
(2)最大程度地保證了轉(zhuǎn)基因技術(shù)和已經(jīng)上市的轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的______。
(3)為保障農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全提供重要的技術(shù)支撐。
大膽
慎重
嚴(yán)格
知情權(quán)
選擇權(quán)
安全性
四、關(guān)注生殖性克隆人
1．生殖性克隆：指通過(guò)____技術(shù)產(chǎn)生獨(dú)立生存的新個(gè)體。
2．治療性克隆：指利用克隆技術(shù)產(chǎn)生特定的細(xì)胞、組織和器官，用它們來(lái)修復(fù)或替代受損的細(xì)胞、組織和器官，從而達(dá)到治療疾病的目的。
3．我國(guó)______、不允許、不支持、不接受任何生殖性克隆人實(shí)驗(yàn)。我國(guó)政府同樣重視治療性克隆所涉及的倫理問(wèn)題，主張對(duì)治療性克隆進(jìn)行有效監(jiān)控和嚴(yán)格審查。
克隆
不贊成
4．比較試管嬰兒和設(shè)計(jì)試管嬰兒
(1)試管嬰兒和設(shè)計(jì)試管嬰兒過(guò)程(如圖所示)
(2)試管嬰兒和設(shè)計(jì)試管嬰兒的異同點(diǎn)
體外受精
胚胎移植
有性生殖
項(xiàng)目 試管嬰兒 設(shè)計(jì)試管嬰兒
不同點(diǎn) 技術(shù)手段 無(wú)須進(jìn)行遺傳學(xué)診斷 進(jìn)行遺傳學(xué)診斷
應(yīng)用 主要解決不孕夫婦的生育問(wèn)題 主要用于白血病、貧血癥等遺傳疾病的預(yù)防及治療
相同點(diǎn) 二者都是____________、體外進(jìn)行早期胚胎培養(yǎng)，再經(jīng)過(guò)________________，從生殖方式上來(lái)看都為_(kāi)___________
2．(人教版選擇性必修3 P108正文)我國(guó)科學(xué)家用4種小分子化合物誘導(dǎo)小鼠的成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)變成了iPS細(xì)胞，這種誘導(dǎo)方法與轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)錄因子誘導(dǎo)產(chǎn)生iPS細(xì)胞相比，其優(yōu)點(diǎn)是__________________________
___________________________________________________________。
提示：避免了用特定的轉(zhuǎn)錄因子誘導(dǎo)iPS細(xì)胞可能帶來(lái)的致癌風(fēng)險(xiǎn)
五、禁止生物武器
1．種類(lèi)：致病菌類(lèi)、______、生化毒劑類(lèi)等。
2．中國(guó)政府的態(tài)度：在任何情況下______、______、不儲(chǔ)存生物武器，并反對(duì)生物武器及其技術(shù)和設(shè)備的擴(kuò)散。
病毒類(lèi)
不發(fā)展
不生產(chǎn)
1．轉(zhuǎn)基因技術(shù)已被用于減少啤酒酵母雙乙酰的生成。 (　　)
2．理性看待轉(zhuǎn)基因技術(shù)，最重要的是，要靠確鑿的證據(jù)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬤M(jìn)行思考和辯論。 (　　)
3．可以運(yùn)用重組DNA技術(shù)進(jìn)行生殖性克隆人研究。 (　　)
提示：我國(guó)不允許任何人進(jìn)行生殖性克隆人研究。
4．生物武器僅包括病毒類(lèi)。 (　　)
×
√
提示：生物武器包括致病菌類(lèi)、病毒類(lèi)和生化毒劑類(lèi)等。
√
×
科學(xué)家運(yùn)用基因組編輯技術(shù)在人類(lèi)的早期胚胎中修正了與肥厚型心肌病發(fā)生相關(guān)的基因MYBPC3的突變，使胚胎攜帶正常MYBPC3基因的概率提高了20%左右。你認(rèn)為該不該允許對(duì)人類(lèi)胚胎進(jìn)行基因組編輯的相關(guān)研究？請(qǐng)說(shuō)明理由。
___________________________________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________。
提示：不允許。因?yàn)槟壳霸摷夹g(shù)存在一系列安全風(fēng)險(xiǎn)和倫理問(wèn)題。如可能會(huì)出現(xiàn)“設(shè)計(jì)嬰兒”“基因脫靶”問(wèn)題，導(dǎo)入基因與細(xì)胞內(nèi)原有基因相互作用的問(wèn)題，病毒基因植入問(wèn)題，因此應(yīng)禁止對(duì)人類(lèi)胚胎進(jìn)行基因組編輯的相關(guān)研究
考向1　生物技術(shù)的安全問(wèn)題
1．(鏈接人教版選擇性必修3 P103－104正文)依據(jù)《中華人民共和國(guó)生物安全法》，生物安全是指國(guó)家有效防范和應(yīng)對(duì)危險(xiǎn)生物因子及相關(guān)因素威脅，生物技術(shù)能夠穩(wěn)定健康發(fā)展，人民生命健康和生態(tài)系統(tǒng)相對(duì)處于沒(méi)有危險(xiǎn)和不受威脅的狀態(tài)，生物領(lǐng)域具備維護(hù)國(guó)家安全和持續(xù)發(fā)展的能力。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A．高致病性微生物必須在高等級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室中開(kāi)展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)
B．生物技術(shù)可廣泛應(yīng)用在人類(lèi)自身基因組改造和新物種創(chuàng)造中
C．外來(lái)入侵物種可能增加本土食物來(lái)源卻給自然生態(tài)造成破壞
D．動(dòng)物飼料中的抗生素會(huì)通過(guò)食物鏈?zhǔn)谷梭w微生物耐藥性增強(qiáng)
√
B　[高致病性微生物必須在高等級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室中開(kāi)展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，防止造成致病性微生物外泄，造成污染，危害生物健康，A正確；生物技術(shù)可應(yīng)用在新物種創(chuàng)造中，但對(duì)人類(lèi)自身基因組改造到目前還存在相應(yīng)的問(wèn)題，難以實(shí)現(xiàn)，B錯(cuò)誤；外來(lái)入侵物種可能增加本土食物來(lái)源，但如果缺乏天敵會(huì)造成自然生態(tài)破壞，C正確；長(zhǎng)期使用抗生素，必然產(chǎn)生殘留，而殘留在動(dòng)物飼料中的抗生素，會(huì)隨著食物鏈進(jìn)入人體使微生物的耐藥性增強(qiáng)，D正確。]
考向2　生物技術(shù)的倫理問(wèn)題
2．(2023·浙江1月卷)以哺乳動(dòng)物為研究對(duì)象的生物技術(shù)已獲得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。對(duì)生物技術(shù)應(yīng)用于人類(lèi)，在安全與倫理方面有不同的觀點(diǎn)，下列敘述正確的是(　　)
A．試管嬰兒技術(shù)應(yīng)全面禁止
B．治療性克隆不需要監(jiān)控和審查
C．生殖性克隆不存在倫理道德方面的風(fēng)險(xiǎn)
D．我國(guó)不贊成、不允許、不支持、不接受任何生殖性克隆人實(shí)驗(yàn)
√
D　[試管嬰兒技術(shù)是為了解決不孕夫婦的生育問(wèn)題，不應(yīng)該被全面禁止，A錯(cuò)誤，我國(guó)政府一再重申四不原則：不贊成、不允許、不支持、不接受任何生殖性克隆人實(shí)驗(yàn)，但治療性克隆可在有效監(jiān)控和嚴(yán)格審查下實(shí)施，B錯(cuò)誤，D正確；生殖性克隆人沖擊了現(xiàn)有的一些有關(guān)婚姻、家庭和兩性關(guān)系的倫理道德觀念，C錯(cuò)誤。]
體驗(yàn)真題　感悟高考 · 有章可循
√
1．(2024·天津卷)胰島素的研發(fā)走過(guò)了：動(dòng)物提取→化學(xué)合成→重組胰島素→生產(chǎn)胰島素類(lèi)似物等歷程。有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A．動(dòng)物體內(nèi)胰島素由胰島B細(xì)胞合成并胞吐出細(xì)胞
B．氨基酸是化學(xué)合成胰島素的原料
C．用大腸桿菌和乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)胰島素需相同的啟動(dòng)子
D．利用蛋白質(zhì)工程可生產(chǎn)速效胰島素等胰島素類(lèi)似物
C　[胰島素在動(dòng)物體內(nèi)由胰島B細(xì)胞合成后，經(jīng)過(guò)胞吐作用釋放出細(xì)胞，A正確；胰島素屬于蛋白質(zhì)，所以化學(xué)合成胰島素的原料是氨基酸，B正確；用大腸桿菌和乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)胰島素不需要使用相同的啟動(dòng)子，因?yàn)閮烧邔儆诓煌谋磉_(dá)系統(tǒng)，大腸桿菌是原核生物表達(dá)系統(tǒng)，而乳腺生物反應(yīng)器屬于真核生物表達(dá)系統(tǒng)，C錯(cuò)誤；利用蛋白質(zhì)工程技術(shù)可以對(duì)胰島素進(jìn)行改造，生成具有不同作用特性的胰島素類(lèi)似物，包括速效胰島素，D正確。]
2．(2024·江西卷)γ-氨基丁酸在醫(yī)藥等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用價(jià)值。利用L-谷氨酸脫羧酶(GadB)催化L-谷氨酸脫羧是高效生產(chǎn)γ-氨基丁酸的重要途徑之一。研究人員采用如圖方法將釀酒酵母S的L-谷氨酸脫羧酶基因(gadB)導(dǎo)入生產(chǎn)菌株E．coliA。構(gòu)建了以L-谷氨酸鈉為底物高效生產(chǎn)γ-氨基丁酸的菌株E．coliB。下列敘述正確的是(　　)
A．上圖表明，可以從釀酒酵母S中分離得到目的基因gadB
B．E．coliB發(fā)酵生產(chǎn)γ-氨基丁酸時(shí)，L-谷氨酸鈉的作用是供能
C．E．coliA和E．coliB都能高效降解γ-氨基丁酸
D．可以用其他酶替代NcoⅠ和KpnⅠ構(gòu)建重組質(zhì)粒
√
D　[根據(jù)題中流程圖可知，研究人員利用PCR技術(shù)獲取目的基因，該過(guò)程稱(chēng)為目的基因的“擴(kuò)增”或“克隆”，是一個(gè)化學(xué)過(guò)程；而“分離”是一個(gè)物理過(guò)程，A錯(cuò)誤。題干中說(shuō)明了L-谷氨酸脫羧酶催化L-谷氨酸脫羧是高效生產(chǎn)γ-氨基丁酸的重要途徑之一，即L-谷氨酸是高效生產(chǎn)γ-氨基丁酸的底物。E．coli B發(fā)酵生產(chǎn)γ-氨基丁酸時(shí)，L-谷氨酸鈉的主要作用是作為發(fā)酵中酶促反應(yīng)的底物，B錯(cuò)誤。E．coli A是發(fā)酵生產(chǎn)γ-氨基丁酸的菌株，E．coli B是往E．coli A細(xì)胞中導(dǎo)入L-谷氨酸脫羧酶基因后構(gòu)建的高效生產(chǎn)γ-氨基丁酸的菌株。E．coli A和E．coli B都不會(huì)高效降解γ-氨基丁酸，否則無(wú)法實(shí)現(xiàn)生
產(chǎn)，C錯(cuò)誤。根據(jù)圖中信息，質(zhì)粒上含有多克隆位點(diǎn)，其不僅可以被Nco Ⅰ和Kpn Ⅰ酶切，還可以被其他限制性內(nèi)切酶酶切。只要在質(zhì)粒的多克隆位點(diǎn)和目的基因兩側(cè)存在除Nco Ⅰ和Kpn Ⅰ外其他相同的限制性內(nèi)切酶的酶切位點(diǎn)，就可以用相應(yīng)酶替代Nco Ⅰ和Kpn Ⅰ構(gòu)建重組質(zhì)粒，D正確。]
3．(2024·河北卷)新城疫病毒可引起家禽急性敗血性傳染病，我國(guó)科學(xué)家將該病毒相關(guān)基因改造為r2HN，使其在水稻胚乳特異表達(dá)，制備獲得r2HN疫苗，并對(duì)其免疫效果進(jìn)行了檢測(cè)。
回答下列問(wèn)題：
(1)實(shí)驗(yàn)所用載體的部分結(jié)構(gòu)及其限制酶識(shí)別位點(diǎn)如圖1所示。其中GtP為啟動(dòng)子，若使r2HN僅在水稻胚乳表達(dá)，GtP應(yīng)為_(kāi)_______________啟動(dòng)子。Nos為終止子，其作用為_(kāi)_______。r2HN基因內(nèi)部不含載體的限制酶識(shí)別位點(diǎn)。因此，可選擇限制酶________和________對(duì)r2HN基因與載體進(jìn)行酶切，用于表達(dá)載體的構(gòu)建。
胚乳特異表達(dá)基因
終止轉(zhuǎn)錄
HindⅢ
EcoRⅠ
(2)利用______________方法將r2HN基因?qū)胨居鷤M織。為檢測(cè)r2HN表達(dá)情況，可通過(guò)PCR技術(shù)檢測(cè)_______________________________，通過(guò)________________技術(shù)檢測(cè)是否翻譯出r2HN蛋白。
(3)獲得轉(zhuǎn)基因植株后，通常選擇單一位點(diǎn)插入目的基因的植株進(jìn)行研究。此類(lèi)植株自交一代后，r2HN純合體植株的占比為_(kāi)_______。選擇純合體進(jìn)行后續(xù)研究的原因是____________________________。
農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化
r2HN基因是否轉(zhuǎn)錄出
mRNA
抗原—抗體雜交
1/4
純合體自交后代不發(fā)生性狀分離
(4)制備r2HN疫苗后，為研究其免疫效果，對(duì)實(shí)驗(yàn)組雞進(jìn)行接種，對(duì)照組注射疫苗溶劑。檢測(cè)兩組雞體內(nèi)抗新城疫病毒抗體水平和特異應(yīng)答的CD8＋T細(xì)胞(細(xì)胞毒性T細(xì)胞)水平，結(jié)果如圖2所示。據(jù)此分析，獲得的r2HN疫苗能夠成功激活雞的________免疫和________免疫。
體液
細(xì)胞
(5)利用水稻作為生物反應(yīng)器生產(chǎn)r2HN疫苗的優(yōu)點(diǎn)是_____________
_______________________________________________________________________________________________________。(答出兩點(diǎn)即可)
生產(chǎn)成本低、轉(zhuǎn)基因水稻易獲得(或安全性高或種子蛋白易純化或水稻自花傳粉不易發(fā)生基因污染)
[解析]　(1)利用水稻細(xì)胞培育能表達(dá)r2HN的水稻胚乳細(xì)胞生物反應(yīng)器，胚乳特異表達(dá)基因啟動(dòng)子在水稻胚乳細(xì)胞中更容易被RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合而驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)錄。Nos為終止子，終止子可以終止轉(zhuǎn)錄。r2HN基因內(nèi)部不含載體的限制酶識(shí)別位點(diǎn)。KpnⅠ破壞了啟動(dòng)子序列不能選用，SacⅠ位于終止子序列之外不能選用，則為了將目的基因插入載體的啟動(dòng)子和終止子之間，則需要用限制酶HindⅢ和EcoRⅠ對(duì)r2HN基因與載體進(jìn)行酶切，用于表達(dá)載體的構(gòu)建。(2)獲得水稻愈傷組織后，通過(guò)農(nóng)桿菌的侵染，使目的基因進(jìn)入水稻細(xì)胞并完成轉(zhuǎn)化。為檢測(cè)r2HN表達(dá)情況，可通過(guò)PCR技術(shù)檢測(cè)r2HN基
因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA，可從轉(zhuǎn)基因水稻中提取蛋白質(zhì)，用相應(yīng)的抗體進(jìn)行抗原—抗體雜交檢測(cè)是否翻譯出r2HN蛋白。(3)獲得轉(zhuǎn)基因植株后，通常選擇單一位點(diǎn)插入目的基因的植株進(jìn)行研究。單一位點(diǎn)插入目的基因的植株，則相當(dāng)于雜合體，雜合體自交，后代含有r2HN基因的純合體為1/4。由于純合體自交后代不發(fā)生性狀分離，具有遺傳的穩(wěn)定性，所以選擇純合體進(jìn)行后續(xù)研究。(4)據(jù)圖可知，實(shí)驗(yàn)組的抗體水平和CD8＋T細(xì)胞水平都比對(duì)照組高，說(shuō)明通過(guò)體液免疫產(chǎn)生了抗體，通過(guò)細(xì)胞免疫產(chǎn)生了細(xì)胞毒性T細(xì)胞，即r2HN疫苗能夠成功激活雞的體液免疫和細(xì)胞免疫。(5)通過(guò)水稻作為生物反應(yīng)器生產(chǎn)r2HN疫苗具有生產(chǎn)成本低、轉(zhuǎn)基因水稻易獲得(或安全性高或種子蛋白易純化或水稻自花傳粉不易發(fā)生基因污染)。
1．(2024·湖北武漢一模)人乳鐵蛋白(hLF)是乳汁中一種重要的非血紅素鐵結(jié)合糖蛋白，具有抑菌、抗腫瘤等多種生理功能，被認(rèn)為是一種極具開(kāi)發(fā)潛力的食品添加劑。某科研團(tuán)隊(duì)將人乳鐵蛋白(hLF)基因轉(zhuǎn)入山羊體內(nèi)，從山羊的乳液中獲得hLF，可以解決天然人乳鐵蛋白資源短缺的問(wèn)題，下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　)
課時(shí)數(shù)智作業(yè)(五十七)　基因工程的應(yīng)用、蛋白質(zhì)工程及生物技術(shù)的安全性與倫理問(wèn)題
題號(hào)
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A．可用PCR直接擴(kuò)增乳鐵蛋白的基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物
B．重組載體中人乳鐵蛋白基因的啟動(dòng)子是乳腺蛋白基因啟動(dòng)子
C．將目的基因?qū)肷窖蚴芫阎幸话銘?yīng)用的技術(shù)是顯微注射法
D．檢測(cè)人乳鐵蛋白基因是否成功翻譯常采用抗原—抗體雜交技術(shù)
√
題號(hào)
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A　[不可以直接用PCR擴(kuò)增mRNA，需將mRNA逆轉(zhuǎn)錄成cDNA再進(jìn)行擴(kuò)增，A錯(cuò)誤；為保證在山羊的乳液中提取到人乳鐵蛋白，需要將人乳鐵蛋白基因與山羊乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子等調(diào)控元件重組在一起，B正確；一般用顯微注射法將目的基因?qū)肷窖蚴芫阎校珻正確；為檢測(cè)人乳鐵蛋白基因是否成功翻譯成蛋白質(zhì)，檢測(cè)方法是從轉(zhuǎn)基因生物中提取蛋白質(zhì)，用相應(yīng)的抗體進(jìn)行抗原—抗體雜交，若出現(xiàn)相應(yīng)現(xiàn)象，則表明目的基因成功翻譯形成蛋白質(zhì)，D正確。]
題號(hào)
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2．(2024·北京石景山一模)蛛絲蛋白是一種特殊纖維蛋白，具有強(qiáng)度高、韌性大等特點(diǎn)，在人工肌腱等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著誘人的前景。某研究小組提取一種絲絨蜘蛛中的蛛絲蛋白基因，將其導(dǎo)入大腸桿菌生產(chǎn)蛛絲蛋白。下列敘述正確的是(　　)
A．構(gòu)建蛛絲蛋白基因表達(dá)載體需要限制酶和DNA聚合酶
B．可通過(guò)顯微注射的方法將蛛絲蛋白基因?qū)氪竽c桿菌
C．基因表達(dá)載體上的復(fù)制原點(diǎn)可調(diào)控蛛絲蛋白基因的表達(dá)
D．可通過(guò)蛋白質(zhì)工程設(shè)計(jì)與改造蛛絲蛋白的結(jié)構(gòu)以增強(qiáng)其韌性
√
題號(hào)
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D　[構(gòu)建蛛絲蛋白基因表達(dá)載體需要限制酶和DNA連接酶，A錯(cuò)誤；將蛛絲蛋白基因?qū)氪竽c桿菌，一般先用Ca2+處理大腸桿菌，使細(xì)胞處于能吸收周?chē)h(huán)境中DNA分子的狀態(tài)，然后再將重組的基因表達(dá)載體導(dǎo)入其中，B錯(cuò)誤；基因表達(dá)載體上的啟動(dòng)子可調(diào)控蛛絲蛋白基因的表達(dá)，C錯(cuò)誤；若需對(duì)蛛絲蛋白進(jìn)行設(shè)計(jì)和改造以增強(qiáng)其韌性，可通過(guò)蛋白質(zhì)工程來(lái)實(shí)現(xiàn)，D正確。]
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3．(2024·廣東佛山期中)水中雌激素類(lèi)物質(zhì)(E物質(zhì))污染會(huì)導(dǎo)致魚(yú)類(lèi)雌性化等異常，并通過(guò)食物鏈影響人體健康和生態(tài)安全。斑馬魚(yú)的肌細(xì)胞、生殖細(xì)胞等均存在E物質(zhì)受體，且幼體透明。科學(xué)家將綠色熒光蛋白(GFP)等基因轉(zhuǎn)入斑馬魚(yú)，建立了一種快速的水體E物質(zhì)監(jiān)測(cè)方法。下列分析錯(cuò)誤的是(　　)
題號(hào)
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題號(hào)
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A．E物質(zhì)可以影響RNA聚合酶與啟動(dòng)子結(jié)合，驅(qū)動(dòng)GFP基因的轉(zhuǎn)錄
B．GFP基因表達(dá)時(shí)需要消耗氨基酸、脫氧核苷酸和酶以及能量
C．在被E物質(zhì)污染的水體中轉(zhuǎn)基因斑馬魚(yú)的幼體會(huì)顯綠色
D．轉(zhuǎn)基因斑馬魚(yú)逃逸可能引起生物安全問(wèn)題
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B　[啟動(dòng)子是RNA聚合酶識(shí)別與結(jié)合的位點(diǎn)，可用于驅(qū)動(dòng)基因的轉(zhuǎn)錄，E物質(zhì)可以影響RNA聚合酶與啟動(dòng)子結(jié)合，驅(qū)動(dòng)GFP基因的轉(zhuǎn)錄，A正確；基因的表達(dá)包括轉(zhuǎn)錄和翻譯過(guò)程，其中轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物是RNA，翻譯的產(chǎn)物是蛋白質(zhì)，故GFP基因表達(dá)時(shí)需要消耗氨基酸、核糖核苷酸以及能量，B錯(cuò)誤；在被E物質(zhì)污染的水體中，綠色熒光蛋白(GFP)表達(dá)后會(huì)使透明的斑馬魚(yú)幼體顯出綠色，C正確；轉(zhuǎn)基因斑馬魚(yú)逃逸可能帶來(lái)生物安全問(wèn)題，D正確。]
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4．(2024·江西部分重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)草甘膦是一種廣譜、非選擇性的系統(tǒng)性除草劑，通過(guò)抑制植物中EPSPS酶的活性，使植物細(xì)胞內(nèi)某些氨基酸不能合成，從而達(dá)到除草的目的。為提高小麥對(duì)草甘膦的耐受性，科學(xué)家將細(xì)菌的EPSPS基因轉(zhuǎn)入小麥葉綠體中，得到抗草甘膦轉(zhuǎn)基因小麥。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A．將EPSPS基因?qū)胄←湹娜~綠體可避免基因污染
B．EPSPS基因在細(xì)菌和小麥中轉(zhuǎn)錄形成的mRNA相同
C．可通過(guò)噴灑草甘膦來(lái)檢驗(yàn)轉(zhuǎn)基因小麥?zhǔn)欠衽嘤晒?br/>D．轉(zhuǎn)基因小麥中EPSPS酶參與合成的氨基酸數(shù)量下降
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D　[將目的基因整合到受體細(xì)胞的葉綠體基因組中能防止基因污染，因?yàn)槿~綠體基因組不會(huì)進(jìn)入花粉，A正確；由于EPSPS基因相同，其在細(xì)菌和小麥中轉(zhuǎn)錄形成的mRNA相同，這也是基因工程得以實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)之一，B正確；轉(zhuǎn)基因小麥如果培育成功，則會(huì)產(chǎn)生EPSPS酶，能抵抗草甘膦，因此可以通過(guò)噴灑草甘膦來(lái)檢驗(yàn)轉(zhuǎn)基因小麥?zhǔn)欠衽嘤晒Γ珻正確；轉(zhuǎn)基因小麥中導(dǎo)入了EPSPS基因，細(xì)胞內(nèi)EPSPS酶數(shù)量增加，促進(jìn)了相關(guān)氨基酸的合成，D錯(cuò)誤。]
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5．(2024·廣東東莞期末)Bt 抗蟲(chóng)蛋白的第5號(hào)螺旋可在害蟲(chóng)腸上皮細(xì)胞膜上形成孔道結(jié)構(gòu)，位于該螺旋疏水部分的第168位組氨酸是維持孔道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的關(guān)鍵。該孔道結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定，Bt抗蟲(chóng)蛋白對(duì)害蟲(chóng)的毒性越大。研究人員擬對(duì)該蛋白進(jìn)行改造以提高其抗蟲(chóng)效果，下列相關(guān)敘述正確的是(　　)
題號(hào)
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題號(hào)
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A．蛋白質(zhì)工程的實(shí)質(zhì)是在氨基酸分子水平進(jìn)行設(shè)計(jì)和改造蛋白質(zhì)的
B．改造 Bt 抗蟲(chóng)蛋白應(yīng)首先從設(shè)計(jì)Bt 抗蟲(chóng)基因中的脫氧核苷酸序列出發(fā)
C．將第168位組氨酸替換成親水性更強(qiáng)的氨基酸，可增強(qiáng)Bt抗蟲(chóng)蛋白的抗蟲(chóng)效果
D．蛋白質(zhì)工程難度很大，主要是因?yàn)樾枰O(shè)計(jì)改造的蛋白質(zhì)有復(fù)雜的高級(jí)結(jié)構(gòu)
√
題號(hào)
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D　[蛋白質(zhì)工程的實(shí)質(zhì)是在 DNA 分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)和改造蛋白質(zhì)的，A錯(cuò)誤。Bt 抗蟲(chóng)蛋白是蛋白質(zhì)，改造 Bt 抗蟲(chóng)蛋白應(yīng)首先從設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)出發(fā)，B錯(cuò)誤。由題意可知，位于該螺旋疏水部分的第168位組氨酸是維持孔道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的關(guān)鍵。該孔道結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定，Bt抗蟲(chóng)蛋白對(duì)害蟲(chóng)的毒性越大，因此將第168位組氨酸替換成親水性更強(qiáng)的氨基酸會(huì)降低Bt抗蟲(chóng)蛋白的抗蟲(chóng)效果，C錯(cuò)誤。蛋白質(zhì)工程難度很大，主要是因?yàn)樾枰O(shè)計(jì)改造的蛋白質(zhì)有復(fù)雜的高級(jí)結(jié)構(gòu)，D正確。]
題號(hào)
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6．(2024·廣東廣州二模)科學(xué)家將外源抗蟲(chóng)基因(Bt抗蟲(chóng)蛋白基因)轉(zhuǎn)入某茄科植物細(xì)胞中，并整合到該植物的線粒體DNA上，獲得了具有抗蟲(chóng)性狀的轉(zhuǎn)基因植物。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A．Bt抗蟲(chóng)蛋白在線粒體中的成功合成與密碼子的通用性有關(guān)
B．葉肉細(xì)胞內(nèi)有多個(gè)線粒體，這有利于增加該轉(zhuǎn)基因植物的抗蟲(chóng)性
C．將該轉(zhuǎn)基因植物與同種非轉(zhuǎn)基因植物進(jìn)行正、反交，所得子代均有抗蟲(chóng)性
D．該技術(shù)能有效避免或減少外源基因通過(guò)花粉向其他植物的轉(zhuǎn)移
√
題號(hào)
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C　[相同的遺傳信息在不同的生物體內(nèi)表達(dá)出相同的蛋白質(zhì)利用了密碼子的通用性的原理，A正確；葉肉細(xì)胞中有多個(gè)線粒體，則線粒體轉(zhuǎn)化獲得的抗蟲(chóng)基因數(shù)量多，其表達(dá)量遠(yuǎn)高于核轉(zhuǎn)化的水平，有利于增加外源抗蟲(chóng)蛋白的含量，增加抗蟲(chóng)性，B正確；外源抗蟲(chóng)基因轉(zhuǎn)入線粒體，只能通過(guò)母本卵細(xì)胞遺傳給后代，若轉(zhuǎn)基因作物作為父本則不可遺傳，C錯(cuò)誤；植物受精卵的質(zhì)基因幾乎全部來(lái)自卵細(xì)胞，將外源基因轉(zhuǎn)入線粒體中，可以防止外源基因通過(guò)花粉向其他植物擴(kuò)散，D正確。]
題號(hào)
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7．(2024·湖南師大附中模擬)乳酸菌是乳酸的傳統(tǒng)生產(chǎn)菌，但耐酸能力較差，影響產(chǎn)量；釀酒酵母耐酸能力較強(qiáng)，但不產(chǎn)生乳酸。研究者將乳酸菌內(nèi)催化乳酸生成的乳酸脫氫酶基因(LDH)導(dǎo)入釀酒酵母，獲得能產(chǎn)生乳酸的酵母工程菌株。下圖為通過(guò)雙酶切構(gòu)建重組質(zhì)粒的過(guò)程。GTG為原核生物偏好的起始密碼子編碼序列，ATG為真核生物偏好的起始密碼子編碼序列。下列說(shuō)法正確的是(　　)
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A．引物2的3′端序列應(yīng)包含XbaⅠ的識(shí)別序列
B．重組質(zhì)粒以能合成尿嘧啶的酵母菌株為受體
C．PCR反應(yīng)時(shí)，緩沖液中一般要添加Ca2+來(lái)激活相關(guān)酶
D．引物1的5′端序列應(yīng)考慮將GTG改為ATG
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√
D　[根據(jù)題意可知，含GTG的一端為L(zhǎng)DH基因的起始，為保證通過(guò)雙酶切以正確方向插入質(zhì)粒，設(shè)計(jì)引物1的5′端序列需要包含BamHⅠ的識(shí)別序列，引物2的5′端序列應(yīng)包含XbaⅠ的識(shí)別序列，A錯(cuò)誤；結(jié)合題意可知，本過(guò)程中重組質(zhì)粒以不能合成尿嘧啶的酵母菌株為受體，然后在缺乏尿嘧啶的選擇培養(yǎng)基上，不能合成尿嘧啶的釀酒酵母菌株不能生存，導(dǎo)入重組質(zhì)粒的釀酒酵母菌株因?yàn)楂@得了尿嘧啶合成酶基因而可以正常生存，從而起到篩選作用，B錯(cuò)誤；真核細(xì)胞和細(xì)菌的DNA聚合酶都需要Mg2+激活，因此，PCR反應(yīng)緩沖液中一般要添加Mg2+，C錯(cuò)誤；設(shè)計(jì)引物1的5′端序列，應(yīng)考慮將編碼起始密碼子的序列由原核生物偏好的GTG轉(zhuǎn)變?yōu)檎婧松锲玫腁TG，以便目的基因在酵母細(xì)胞中更好的表達(dá)，D正確。]
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8．(2024·廣東深圳期中)多溴聯(lián)苯醚(簡(jiǎn)稱(chēng)BDE-47)是一種電子垃圾分解后產(chǎn)生的環(huán)境污染物，會(huì)對(duì)人體神經(jīng)系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)等產(chǎn)生毒害。為提高好氧細(xì)菌對(duì)其的降解效率，將GB-2細(xì)菌內(nèi)獲取的BDE-47降解基因?qū)隬T-G受體菌，構(gòu)建成基因工程菌1、2、3，如圖是對(duì)三種菌相關(guān)基因的電泳結(jié)果。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　)
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A．為獲得GB-2菌應(yīng)從多溴聯(lián)苯醚污染區(qū)取樣
B．可通過(guò)PCR技術(shù)獲取和擴(kuò)增BDE-47降解基因
C．凝膠中DNA分子遷移的速率僅與DNA分子大小和構(gòu)象有關(guān)
D．由圖可知，工程菌2降解BDE-47的能力較強(qiáng)，可用于擴(kuò)大培養(yǎng)
√
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C　[GB-2細(xì)菌內(nèi)具有BDE-47降解基因，若要獲得GB-2菌，應(yīng)該到特定的環(huán)境中取樣，即從多溴聯(lián)苯醚污染區(qū)取樣，A正確；PCR是一項(xiàng)根據(jù)DNA半保留復(fù)制的原理，在體外提供參與DNA復(fù)制的各種組分與反應(yīng)條件，對(duì)目的基因的核苷酸序列進(jìn)行大量復(fù)制的技術(shù)，所以可通過(guò)PCR技術(shù)獲取和擴(kuò)增BDE-47降解基因，B正確；凝膠中DNA分子遷移的速率不僅與DNA分子大小和構(gòu)象有關(guān)，還與凝膠的濃度有關(guān)，C錯(cuò)誤；由圖可知，與陽(yáng)性對(duì)照相比較，工程菌2含有BDE-47降解基因，因此工程菌2降解BDE-47的能力較強(qiáng)，可用于擴(kuò)大培養(yǎng)，D正確。]
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9．(2024·廣東深圳期中)科研團(tuán)隊(duì)通過(guò)轉(zhuǎn)基因獲得了一種大腸桿菌(工程菌)，可作為監(jiān)測(cè)殘留在生物組織或環(huán)境中的四環(huán)素水平的“報(bào)警器”，其監(jiān)測(cè)原理如下圖所示，天然大腸桿菌不含有圖中所示基因。已知GFP蛋白可在一定條件下發(fā)出綠色熒光。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是(　　)
題號(hào)
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A．培育“報(bào)警器”需要導(dǎo)入天然大腸桿菌的目的基因只有GFP基因
B．轉(zhuǎn)基因工程菌中的GFP基因表達(dá)產(chǎn)物還需要內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等細(xì)胞器的加工
C．當(dāng)環(huán)境中沒(méi)有四環(huán)素時(shí)，TetR基因不表達(dá)產(chǎn)物TetR蛋白
D．當(dāng)環(huán)境中存在四環(huán)素時(shí)，TetR蛋白的抑制作用被解除，GFP蛋白表達(dá)
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D　[題干信息：天然大腸桿菌不具備題圖中所示基因，要檢測(cè)殘留在生物組織或環(huán)境中的四環(huán)素水平的“報(bào)警器”，根據(jù)題圖分析可知，必須導(dǎo)入天然大腸桿菌的目的基因有TetR基因和GFP基因，A錯(cuò)誤；轉(zhuǎn)基因工程菌是大腸桿菌，為原核生物，只有核糖體，無(wú)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等細(xì)胞器，B錯(cuò)誤；由題圖可知，四環(huán)素抑制TetR蛋白發(fā)揮抑制作用，但并不影響TetR基因的表達(dá)，可見(jiàn)當(dāng)環(huán)境中沒(méi)有四環(huán)素時(shí)，TetR基因表達(dá)產(chǎn)物TetR蛋白，C錯(cuò)誤；由題圖可知，TetR蛋白可以抑制啟動(dòng)子2發(fā)揮作用，而四環(huán)素又可以抑制該過(guò)程，當(dāng)環(huán)境中存在四環(huán)素時(shí)，啟動(dòng)子2的抑制作用被解除，GFP蛋白表達(dá)，D正確。]
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10．(14分)(2024·廣東百校聯(lián)考)Ⅲ型膠原蛋白是人體皮膚、筋膜、肌腱中主要的膠原蛋白。 Ⅲ型膠原蛋白不僅是許多器官必不可少的結(jié)構(gòu)成分，還可通過(guò)與血小板結(jié)合而促進(jìn)血小板聚集，因此在凝血中起重要作用。家蠶絲腺生物反應(yīng)器是利用家蠶絲腺表達(dá)重組蛋白的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物表達(dá)系統(tǒng)。家蠶已喪失飛翔逃逸能力，家蠶幼蟲(chóng)絲腺具有強(qiáng)大的蛋白質(zhì)合成與分泌能力。科學(xué)家已成功利用家蠶絲腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)Ⅲ型膠原蛋白，回答以下問(wèn)題：
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(1)科學(xué)家將Ⅲ型膠原蛋白基因與_________________________________________等調(diào)控元件重組在一起，通過(guò)___________的方法導(dǎo)入家蠶的受精卵。
(2)從轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的安全性角度分析，家蠶作為外源基因的受體，安全性較高，是因?yàn)開(kāi)__________________________________________
__________________________________________________________。
題號(hào)
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家蠶絲腺細(xì)胞中特異性表達(dá)的基
因的啟動(dòng)子
顯微注射
家蠶已喪失飛翔逃逸能力，作為家養(yǎng)的動(dòng)物，
對(duì)人類(lèi)無(wú)害(3分)
(3)科學(xué)家曾用大腸桿菌作為工程菌生產(chǎn)Ⅲ型膠原蛋白，流程如圖所示：
題號(hào)
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①選取的皮膚細(xì)胞為生命力旺盛的新生細(xì)胞，原因是_______________________________________________________________________。
②要將成功轉(zhuǎn)入Ⅲ型膠原蛋白基因的工程菌篩選出來(lái)，所用的方法是在培養(yǎng)基中添加___________。
(4)對(duì)比工程菌大腸桿菌，利用家蠶絲腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)Ⅲ型膠原蛋白的優(yōu)勢(shì)在于___________________________________________________________________，因而使Ⅲ型膠原蛋白具有生物活性。
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新生的皮膚細(xì)
胞Ⅲ型膠原蛋白合成旺盛
四環(huán)素
家蠶絲腺細(xì)胞中有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體，能對(duì)Ⅲ型膠
原蛋白進(jìn)行加工(3分)
[解析]　(1)結(jié)合題意可知，科學(xué)家將Ⅲ型膠原蛋白基因與家蠶絲腺細(xì)胞中特異性表達(dá)的基因的啟動(dòng)子等調(diào)控元件重組在一起，通過(guò)顯微注射的方法導(dǎo)入家蠶的受精卵，進(jìn)而獲得轉(zhuǎn)基因家蠶。(2)從轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的安全性角度分析，家蠶作為外源基因的受體，安全性較高，是因?yàn)榧倚Q作為家養(yǎng)的動(dòng)物，對(duì)人類(lèi)無(wú)害，且具有生活周期短、易飼養(yǎng)的特點(diǎn)。(3)①本實(shí)驗(yàn)中選取的皮膚細(xì)胞為生命力旺盛的新生細(xì)胞，一方面是因?yàn)棰笮湍z原蛋白是人體皮膚、筋膜、肌腱中主要的膠原蛋白，即Ⅲ型膠原蛋白在人體皮膚細(xì)胞中表達(dá)，另一方面皮膚
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細(xì)胞更新快。②要將成功轉(zhuǎn)入Ⅲ型膠原蛋白基因的工程菌篩選出來(lái)，需要借助標(biāo)記基因進(jìn)行篩選，根據(jù)圖示可知，重組質(zhì)粒中帶有四環(huán)素抗性基因，因此，可在培養(yǎng)基中添加四環(huán)素進(jìn)行篩選。(4)對(duì)比工程菌大腸桿菌，利用家蠶絲腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)Ⅲ型膠原蛋白的優(yōu)勢(shì)在于家蠶絲腺細(xì)胞中有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體，能對(duì)Ⅲ型膠原蛋白進(jìn)行加工，因而使Ⅲ型膠原蛋白具有生物活性。
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11．(14分)(2024·廣東東莞期中)圖1表示利用基因工程制備某種病毒單克隆抗體的操作流程，過(guò)程①的mRNA序列為
5′-AUCUAUGCGCUCAUCAG…(中間省略3n個(gè)核苷酸序列)…CGCAGCAAUGAGUAGCG -3′。圖2表示遺傳信息傳遞過(guò)程中發(fā)生堿基配對(duì)的部分片段示意圖。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
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(1)圖1中，過(guò)程①所用的mRNA只能從病毒感染者的____細(xì)胞中提取。過(guò)程②需要的酶是________________________。在重組質(zhì)粒中，目的基因兩側(cè)必須具有________________________的核苷酸序列，以保證目的基因在受體細(xì)胞中成功表達(dá)。過(guò)程①～⑦中遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則的有________________，需要依賴(lài)于生物膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而完成的是________。
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漿
限制酶和DNA連接酶
啟動(dòng)子和終止子
①②④⑥(2分)
⑦
(2)科研人員發(fā)現(xiàn)，某次制備獲得的單克隆抗體氨基酸數(shù)目比mRNA正常編碼的氨基酸數(shù)少了2個(gè)。檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，目的基因在復(fù)制過(guò)程中有一對(duì)堿基發(fā)生了替換，該對(duì)堿基對(duì)應(yīng)于mRNA的上述已知序列中，則目的基因中發(fā)生了替換的堿基對(duì)是____________(請(qǐng)將轉(zhuǎn)錄模板鏈堿基寫(xiě)在前面，已知起始密碼子是AUG，終止密碼子是UAA、UAG、UGA)。
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G—C(2分)
(3)圖1過(guò)程⑥中核糖體的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)開(kāi)_________(填“從左往右”或“從右往左”)，圖2所示物質(zhì)徹底水解，可獲得________種不同的小分子物質(zhì)。
(4)篩選出單克隆抗體后，為滿足生產(chǎn)上的需要對(duì)其進(jìn)行改良，這種技術(shù)屬于__________工程，該工程的起點(diǎn)是____________________。
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從左往右
8(2分)
蛋白質(zhì)
預(yù)期的蛋白質(zhì)功能(2分)
[解析]　(1)過(guò)程①為逆轉(zhuǎn)錄，需要逆轉(zhuǎn)錄酶。利用 mRNA 獲得目的基因，必須表達(dá)產(chǎn)生相應(yīng)的抗體的細(xì)胞，因此只能從病毒感染者的漿細(xì)胞中提取對(duì)應(yīng)的 mRNA。過(guò)程①為逆轉(zhuǎn)錄，過(guò)程②為構(gòu)建基因表達(dá)載體，過(guò)程③是將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞，過(guò)程④為目的基因的轉(zhuǎn)錄，過(guò)程⑤是 mRNA 通過(guò)核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，過(guò)程⑥為翻譯，過(guò)程⑦是抗體的分泌，過(guò)程②需要的酶是限制酶和DNA連接酶。在重組質(zhì)粒中，目的基因兩側(cè)必須具有啟動(dòng)子和終止子的核苷酸序列，以保證目的基因在受體細(xì)胞中成功表達(dá)。過(guò)程①～⑦中遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則的有①②④⑥，其中⑦依賴(lài)于膜的流動(dòng)性。(2)根據(jù)題干
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信息，目的基因轉(zhuǎn)錄出的mRNA序列為5′-AUCUAUGCGCUCAUCAG…(中間省略3n個(gè)核苷酸序列)…CGCAGCAAUGAGUAGCG -3′。AUG為翻譯起點(diǎn)，UGA 為翻譯終點(diǎn)，因單克隆抗體比原抗體缺少2個(gè)氨基酸，說(shuō)明翻譯提前終止。從終止密碼子反向前推，第二個(gè)密碼子 CAG 突變?yōu)榻K止密碼子UAG，mRNA中的堿基C變?yōu)閁，即DNA分子中的堿基對(duì) G—C 被替換為A—T。故目的基因中發(fā)生了替換的堿基對(duì)是G—C。(3)由圖可知，多肽鏈的長(zhǎng)度是左邊短，右邊長(zhǎng)，故核糖體的運(yùn)動(dòng)方向是從左往右的。圖2中的兩條核苷酸鏈中，一條含有堿基U，另一條含有堿基T，為RNA與DNA鏈的堿基配對(duì)過(guò)程，故可能為轉(zhuǎn)錄
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或逆轉(zhuǎn)錄，將圖中物質(zhì)徹底水解，可得到磷酸、核糖和脫氧核糖、A、G、C、T、U五種堿基，故可獲得8種小分子物質(zhì)。(4)蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過(guò)改造或合成基因，來(lái)改造現(xiàn)有蛋白質(zhì)，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類(lèi)生產(chǎn)和生活的需求。為滿足生產(chǎn)上的需要對(duì)篩選出單克隆抗體進(jìn)行改良，這種技術(shù)屬于蛋白質(zhì)工程，蛋白質(zhì)工程的起點(diǎn)是預(yù)期的蛋白質(zhì)功能。
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(教師用書(shū)獨(dú)具)
1．(2024·安徽合肥模擬)AK、DHDPS是玉米中合成賴(lài)氨酸的兩種關(guān)鍵酶，賴(lài)氨酸達(dá)到一定濃度就會(huì)與兩種酶結(jié)合抑制它們的活性，如圖所示，因此玉米中賴(lài)氨酸含量比較低。將AK中第352位蘇氨酸變成異亮氨酸，DHDPS中第104位天冬酰胺變成異亮氨酸，該變化影響了其與賴(lài)氨酸的結(jié)合，使玉米葉片和種子內(nèi)游離的賴(lài)氨酸分別提高5倍和2倍。下列有關(guān)分析錯(cuò)誤的是(　　)
A．玉米中賴(lài)氨酸含量比較低與負(fù)反饋調(diào)節(jié)密切相關(guān)
B．要替換AK、DHDPS中的氨基酸需要通過(guò)改造相應(yīng)基因來(lái)實(shí)現(xiàn)
C．改造后的AK和DHDPS 與底物結(jié)合能力加強(qiáng)，導(dǎo)致玉米合成賴(lài)氨酸的能力增強(qiáng)
D．改造后的AK和DHDPS空間結(jié)構(gòu)改變，與賴(lài)氨酸結(jié)合的能力降低
√
C　[由題意可知，賴(lài)氨酸與AK、DHDPS結(jié)合，抑制它們的活性從而使反應(yīng)速率下降，屬于負(fù)反饋調(diào)節(jié)，A正確；據(jù)題干信息“將AK中第352位蘇氨酸變成異亮氨酸，DHDPS中第104位天冬酰胺變成異亮氨酸”可知，上述操作為蛋白質(zhì)工程，蛋白質(zhì)工程需要通過(guò)改造相應(yīng)基因來(lái)實(shí)現(xiàn)，B正確；將AK中第352位蘇氨酸變成異亮氨酸，DHDPS中第104位天冬酰胺變成異亮氨酸，會(huì)導(dǎo)致改造后的AK和DHDPS的空間結(jié)構(gòu)改變，與賴(lài)氨酸結(jié)合的能力降低，但改造后的AK和DHDPS的活性基本不變，C錯(cuò)誤，D正確。]
2．(2024·廣東深圳一模)生物技術(shù)的安全性和倫理問(wèn)題是社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)。下列相關(guān)敘述正確的是(　　)
A．某些轉(zhuǎn)基因食品中的DNA會(huì)與人體細(xì)胞的DNA發(fā)生基因重組
B．將α-淀粉酶基因與目的基因一起轉(zhuǎn)入植物，可防止轉(zhuǎn)基因花粉的傳播
C．生殖性克隆是利用克隆技術(shù)產(chǎn)生特定的細(xì)胞來(lái)修復(fù)或替代受損的細(xì)胞
D．試管嬰兒必需的技術(shù)有體外受精、植入前的遺傳編輯和胚胎移植等
√
B　[一般轉(zhuǎn)基因食品中的DNA不會(huì)與人體細(xì)胞的DNA發(fā)生基因重組，A錯(cuò)誤；將α-淀粉酶基因與目的基因轉(zhuǎn)入植物中，由于α-淀粉酶基因可以阻斷淀粉儲(chǔ)藏而使花粉失活，因此可以防止轉(zhuǎn)基因花粉的傳播，B正確；生殖性克隆是通過(guò)克隆技術(shù)產(chǎn)生獨(dú)立生存的新個(gè)體，C錯(cuò)誤；試管嬰兒對(duì)植入前胚胎一般不需要進(jìn)行遺傳學(xué)診斷(或遺傳學(xué)編輯)，而設(shè)計(jì)試管嬰兒往往為了避免后代患某種遺傳病，需要進(jìn)行遺傳學(xué)診斷，故試管嬰兒必需的技術(shù)有體外受精和胚胎移植等，D錯(cuò)誤。]
謝 謝 ！第57講　基因工程的應(yīng)用、蛋白質(zhì)工程及生物技術(shù)的安全性與倫理問(wèn)題
　1．舉例說(shuō)明基因工程在農(nóng)牧、食品及醫(yī)藥等行業(yè)的廣泛應(yīng)用改善了人類(lèi)的生活品質(zhì)。　2．舉例說(shuō)明依據(jù)人類(lèi)需要對(duì)原有蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行基因改造、生產(chǎn)目標(biāo)蛋白的過(guò)程。　3．概述人們根據(jù)基因工程原理，進(jìn)行蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)和改造，可以獲得性狀和功能更符合人類(lèi)需求的蛋白質(zhì)。　4．轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的安全性引發(fā)社會(huì)的廣泛關(guān)注。　5．世界范圍內(nèi)應(yīng)全面禁止生物武器。　6．中國(guó)禁止生殖性克隆人。
考點(diǎn)1　基因工程的應(yīng)用
一、基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用
1．(人教版選擇性必修3 P88正文)野外種植轉(zhuǎn)基因抗A害蟲(chóng)植物的同時(shí)，還種植一定量的同種不抗蟲(chóng)植物，可降低抗性害蟲(chóng)在整個(gè)害蟲(chóng)種群中所占比例的增加速率。其原因是_____________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
二、基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用
1．
2．(人教版選擇性必修3 P90正文)利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)獲得的已整合藥用蛋白基因的轉(zhuǎn)基因小鼠分泌的乳汁中檢測(cè)不到藥用蛋白，根據(jù)中心法則分析，其可能的原因是___________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
2．器官移植：在器官供體的基因組中導(dǎo)入________________________，以抑制__________________的表達(dá)，或設(shè)法除去抗原決定基因，再結(jié)合__________技術(shù)，培育出不會(huì)引起__________反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因克隆器官。
三、基因工程在食品工業(yè)方面的應(yīng)用
1．轉(zhuǎn)基因抗病農(nóng)作物不需要使用農(nóng)藥。 (　　)
2．若僅種植轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)大豆，會(huì)使害蟲(chóng)種群抗性基因頻率迅速提高，導(dǎo)致作物的抗蟲(chóng)效果逐漸減弱。 (　　)
3．用特異啟動(dòng)子誘導(dǎo)表達(dá)iaaM(生長(zhǎng)素合成基因)可獲得無(wú)子果實(shí)。 (　　)
4．為培育抗除草劑的作物新品種，導(dǎo)入抗除草劑基因時(shí)只能以受精卵作為受體。 (　　)
5．乳腺生物反應(yīng)器是將藥用蛋白基因?qū)雱?dòng)物的乳腺細(xì)胞中。 (　　)
甜蛋白是一種高甜度的特殊蛋白質(zhì)，將甜蛋白基因?qū)敕芽商岣叻烟鹞叮纳乒麑?shí)品質(zhì)，獲得超甜植株。下圖是甜蛋白基因和Ti質(zhì)粒上限制酶切割位點(diǎn)示意圖。
(1)利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)獲得超甜番茄的核心步驟是基因表達(dá)載體的構(gòu)建，該過(guò)程需要選擇　　　　　　　　　　限制酶切割甜蛋白基因。
(2)為了保證甜蛋白基因能夠在番茄細(xì)胞中表達(dá)，應(yīng)將Ti質(zhì)粒上的啟動(dòng)子替換為　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)若得到的超甜番茄體細(xì)胞中導(dǎo)入的是2個(gè)甜蛋白基因，則讓其自交，若子代表型及比例為　　　　　　　　　　　　　，說(shuō)明2個(gè)甜蛋白基因插入了兩對(duì)同源染色體上(含有1個(gè)和2個(gè)甜蛋白基因的番茄甜味相同)。
(4)若在被農(nóng)桿菌感染成功的玉米細(xì)胞中檢測(cè)到了甜蛋白基因，但沒(méi)有檢測(cè)到甜蛋白，分析其原因可能是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
基因工程的應(yīng)用
1．(鏈接人教版選擇性必修3 P90正文)采用基因工程技術(shù)培育轉(zhuǎn)基因羊作為乳腺生物反應(yīng)器，使其能合成人凝血因子且只存在于乳汁中。下列有關(guān)敘述不正確的是(　　)
A．該過(guò)程中將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞常用的方法是顯微注射法
B．將含有人凝血因子基因的表達(dá)載體導(dǎo)入羊乳腺細(xì)胞中即可獲得乳腺生物反應(yīng)器
C．該轉(zhuǎn)基因羊產(chǎn)生的生殖細(xì)胞中可能會(huì)含有人凝血因子基因
D．與乳腺生物反應(yīng)器相比，膀胱生物反應(yīng)器不受性別等限制，受體來(lái)源更廣泛
2．(2024·廣東卷)駒形桿菌可合成細(xì)菌纖維素(BC)并將其分泌到胞外組裝成膜。作為一種性能優(yōu)異的生物材料，BC膜應(yīng)用廣泛。研究者設(shè)計(jì)了酪氨酸酶(可催化酪氨酸形成黑色素)的光控表達(dá)載體，將其轉(zhuǎn)入駒形桿菌后構(gòu)建出一株能合成BC膜并可實(shí)現(xiàn)光控染色的工程菌株，為新型紡織原料的綠色制造及印染工藝升級(jí)提供了新思路(圖一)。
回答下列問(wèn)題：
(1)研究者優(yōu)化了培養(yǎng)基的______________(答兩點(diǎn))等營(yíng)養(yǎng)條件，并控制環(huán)境條件，大規(guī)模培養(yǎng)工程菌株后可在氣液界面處獲得BC菌膜(菌體和 BC膜的復(fù)合物)。
(2)研究者利用T7 噬菌體來(lái)源的RNA聚合酶(T7RNAP)及藍(lán)光光敏蛋白標(biāo)簽，構(gòu)建了一種可被藍(lán)光調(diào)控的基因表達(dá)載體(光控原理見(jiàn)圖二a，載體的部分結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖二b)。構(gòu)建載體時(shí)，選用了通用型啟動(dòng)子 PBAD(被工程菌 RNA 聚合酶識(shí)別)和特異型啟動(dòng)子PT7(僅被T7RNAP識(shí)別)。為實(shí)現(xiàn)藍(lán)光控制染色，啟動(dòng)子①②及③依次為_(kāi)_______________，理由是_________________________________
____________________________________________________________________。
(3)光控表達(dá)載體攜帶大觀霉素(抗生素)抗性基因。長(zhǎng)時(shí)間培養(yǎng)時(shí)在培養(yǎng)液中加入大觀霉素，其作用為_(kāi)____________________________________________________________________(答兩點(diǎn))。
(4)根據(jù)預(yù)設(shè)的圖案用藍(lán)光照射已長(zhǎng)出的BC菌膜并繼續(xù)培養(yǎng)一段時(shí)間，隨后將其轉(zhuǎn)至染色池處理，發(fā)現(xiàn)只有經(jīng)藍(lán)光照射的區(qū)域被染成黑色，其原因是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(5)有企業(yè)希望生產(chǎn)其他顏色圖案的BC膜。按照上述菌株的構(gòu)建模式提出一個(gè)簡(jiǎn)單思路：___________________________________________________________
_____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
考點(diǎn)2　蛋白質(zhì)工程
一、蛋白質(zhì)工程的概念
1．基礎(chǔ)：蛋白質(zhì)分子的____________及其與____________的關(guān)系。
2．手段：改造或合成__________。
3．結(jié)果：對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造或制造出______________。
二、蛋白質(zhì)工程的基本流程
　
寫(xiě)出流程圖中字母代表的含義：
A．________，B．__________，C．____________，
D．____________，E.____________。
三、蛋白質(zhì)工程與基因工程的異同
1．區(qū)別
項(xiàng)目 蛋白質(zhì)工程 基因工程
基本思路或過(guò)程 預(yù)期蛋白質(zhì)功能→設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列→找到并改變相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→獲得所需要的蛋白質(zhì) 目的基因的篩選與獲取→基因表達(dá)載體的構(gòu)建→將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞→目的基因的檢測(cè)與鑒定
實(shí)質(zhì) 定向改造或生產(chǎn)人類(lèi)所需的蛋白質(zhì) 定向改造生物的遺傳特性，以獲得人類(lèi)所需的生物類(lèi)型和生物產(chǎn)品
結(jié)果 可生產(chǎn)______________________ ____________________________ 只能生產(chǎn)__________ ___________________
2．聯(lián)系
(1)蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上，延伸出來(lái)的第二代基因工程。
(2)基因工程中所利用的某些酶需要通過(guò)蛋白質(zhì)工程進(jìn)行修飾、改造。
(人教版選擇性必修3 P94圖3-17)對(duì)天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，應(yīng)該直接對(duì)蛋白質(zhì)分子進(jìn)行操作，還是通過(guò)對(duì)基因的操作來(lái)實(shí)現(xiàn)？原因是什么？
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_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
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四、蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用
1．醫(yī)藥工業(yè)方面：研發(fā)藥物，如延長(zhǎng)干擾素的保存時(shí)間；降低小鼠單克隆抗體誘發(fā)免疫反應(yīng)的強(qiáng)度。
2．其他工業(yè)方面：改進(jìn)________的性能或開(kāi)發(fā)新的____________。
3．農(nóng)業(yè)方面：通過(guò)改造某些______________________，以提高植物光合作用效率，增加糧食的產(chǎn)量；通過(guò)改造微生物________________，設(shè)計(jì)優(yōu)良微生物農(nóng)藥，防治病蟲(chóng)害。
1．蛋白質(zhì)工程實(shí)施的前提是獲取基因與目標(biāo)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。 (　　)
2．蛋白質(zhì)工程通過(guò)改變氨基酸的空間結(jié)構(gòu)而制造出新的蛋白質(zhì)。 (　　)
3．蛋白質(zhì)工程可以改造酶，提高酶的熱穩(wěn)定性。 (　　)
4．蛋白質(zhì)工程常借助計(jì)算機(jī)建立蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)模型。 (　　)
研究人員通過(guò)解析Bt抗蟲(chóng)蛋白晶體的結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，第5號(hào)螺旋處的第168位氨基酸是孔道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的關(guān)鍵，將該位點(diǎn)氨基酸替換為疏水性更強(qiáng)的精氨酸后，就有可能提高孔道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。根據(jù)這一研究結(jié)果，請(qǐng)寫(xiě)出后續(xù)利用蛋白質(zhì)工程培育出抗蟲(chóng)能力更強(qiáng)的轉(zhuǎn)基因棉花的基本思路。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
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蛋白質(zhì)工程的原理、過(guò)程及應(yīng)用
1．(鏈接人教版選擇性必修3 P94圖3-17)科學(xué)家利用蛋白質(zhì)工程技術(shù)將水蛭素(一種可用于預(yù)防和治療血栓的蛋白質(zhì))第47位的天冬酰胺替換為賴(lài)氨酸，顯著提高了它的抗凝血活性，流程圖如下。已知天冬酰胺對(duì)應(yīng)的密碼子為AAU、AAC，賴(lài)氨酸對(duì)應(yīng)的密碼子為AAA、GUA等。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A．上圖的操作流程是從預(yù)期的水蛭素功能出發(fā)的
B．在這項(xiàng)替換研究中目前可行的直接操作對(duì)象是基因
C．上圖中大分子物質(zhì)a和b的單體序列均是唯一的
D．用蛋白質(zhì)工程可生產(chǎn)基因工程所不能生產(chǎn)的蛋白質(zhì)
2．(鏈接人教版選擇性必修3 P95正文)水蛭是我國(guó)的傳統(tǒng)中藥材，主要藥理成分水蛭素為水蛭蛋白中重要成分之一，具有良好的抗凝血作用。科研人員擬通過(guò)蛋白質(zhì)工程改造水蛭素結(jié)構(gòu)，提高其抗凝血活性。將提取的水蛭蛋白經(jīng)甲、乙兩種蛋白酶水解后，分析水解產(chǎn)物中的肽含量及其抗凝血活性，結(jié)果如圖所示。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A．水蛭蛋白經(jīng)兩種酶處理后水解產(chǎn)物的抗凝血活性差異主要與其肽含量有關(guān)
B．酶甲處理使水蛭素抗凝血活性提高的可能原因是使其有活性的結(jié)構(gòu)域部位暴露
C．要獲得水蛭素的基因，可以從水蛭細(xì)胞中提取mRNA，經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄獲得目的基因
D．上述實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖橇私馑嗡氐鞍字杏绊懣鼓钚缘牟糠忠栽O(shè)計(jì)蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)
考點(diǎn)3　生物技術(shù)的安全性與倫理問(wèn)題
一、轉(zhuǎn)基因成果
領(lǐng)域 成果
微生物方面 ①減少啤酒酵母雙乙酰的生成，縮短啤酒的____________ ②構(gòu)建高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的基因工程菌來(lái)生產(chǎn)氨基酸 ③用基因工程菌生產(chǎn)藥物
轉(zhuǎn)基因動(dòng)物方面 ①培育____________、____________的轉(zhuǎn)基因家禽、家畜 ②培育抵抗相應(yīng)病毒的動(dòng)物新品種 ③建立了某些人類(lèi)疾病的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物模型
轉(zhuǎn)基因植物方面 培育具有抗蟲(chóng)、抗病、抗除草劑和耐儲(chǔ)藏等新性狀的作物
1．(人教版選擇性必修3 P102相關(guān)信息)將來(lái)自玉米的α-淀粉酶基因與目的基因一起轉(zhuǎn)入植物中，可以防止轉(zhuǎn)基因花粉傳播的原因是_______________________
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二、對(duì)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品安全性的爭(zhēng)論
三、理性看待轉(zhuǎn)基因技術(shù)
1．理性看待轉(zhuǎn)基因技術(shù)的前提
(1)清晰地了解轉(zhuǎn)基因技術(shù)的__________和__________規(guī)程。
(2)看到人們的觀點(diǎn)受到許多復(fù)雜的政治、經(jīng)濟(jì)和__________等因素的影響。
(3)要靠__________的證據(jù)和__________的邏輯進(jìn)行思考和辯論。
2．我國(guó)對(duì)轉(zhuǎn)基因技術(shù)的態(tài)度
(1)研究上要__________，堅(jiān)持自主創(chuàng)新。
(2)推廣上要__________，做到確保安全。
(3)管理上要__________，堅(jiān)持依法監(jiān)管。
3．我國(guó)相關(guān)部門(mén)制定了一系列的政策、法規(guī)并成立相關(guān)機(jī)構(gòu)
(1)維護(hù)了消費(fèi)者對(duì)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的____________和____________。
(2)最大程度地保證了轉(zhuǎn)基因技術(shù)和已經(jīng)上市的轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的____________。
(3)為保障農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全提供重要的技術(shù)支撐。
四、關(guān)注生殖性克隆人
1．生殖性克隆：指通過(guò)__________技術(shù)產(chǎn)生獨(dú)立生存的新個(gè)體。
2．治療性克隆：指利用克隆技術(shù)產(chǎn)生特定的細(xì)胞、組織和器官，用它們來(lái)修復(fù)或替代受損的細(xì)胞、組織和器官，從而達(dá)到治療疾病的目的。
3．我國(guó)____________、不允許、不支持、不接受任何生殖性克隆人實(shí)驗(yàn)。我國(guó)政府同樣重視治療性克隆所涉及的倫理問(wèn)題，主張對(duì)治療性克隆進(jìn)行有效監(jiān)控和嚴(yán)格審查。
4．比較試管嬰兒和設(shè)計(jì)試管嬰兒
(1)試管嬰兒和設(shè)計(jì)試管嬰兒過(guò)程(如圖所示)
(2)試管嬰兒和設(shè)計(jì)試管嬰兒的異同點(diǎn)
項(xiàng)目 試管嬰兒 設(shè)計(jì)試管嬰兒
不同點(diǎn) 技術(shù)手段 無(wú)須進(jìn)行遺傳學(xué)診斷 進(jìn)行遺傳學(xué)診斷
應(yīng)用 主要解決不孕夫婦的生育問(wèn)題 主要用于白血病、貧血癥等遺傳疾病的預(yù)防及治療
相同點(diǎn) 二者都是____________、體外進(jìn)行早期胚胎培養(yǎng)，再經(jīng)過(guò)__________________，從生殖方式上來(lái)看都為_(kāi)___________
2．(人教版選擇性必修3 P108正文)我國(guó)科學(xué)家用4種小分子化合物誘導(dǎo)小鼠的成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)變成了iPS細(xì)胞，這種誘導(dǎo)方法與轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)錄因子誘導(dǎo)產(chǎn)生iPS細(xì)胞相比，其優(yōu)點(diǎn)是_____________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
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五、禁止生物武器
1．種類(lèi)：致病菌類(lèi)、____________、生化毒劑類(lèi)等。
2．中國(guó)政府的態(tài)度：在任何情況下____________、____________、不儲(chǔ)存生物武器，并反對(duì)生物武器及其技術(shù)和設(shè)備的擴(kuò)散。
1．轉(zhuǎn)基因技術(shù)已被用于減少啤酒酵母雙乙酰的生成。 (　　)
2．理性看待轉(zhuǎn)基因技術(shù)，最重要的是，要靠確鑿的證據(jù)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬤M(jìn)行思考和辯論。 (　　)
3．可以運(yùn)用重組DNA技術(shù)進(jìn)行生殖性克隆人研究。 (　　)
4．生物武器僅包括病毒類(lèi)。 (　　)
科學(xué)家運(yùn)用基因組編輯技術(shù)在人類(lèi)的早期胚胎中修正了與肥厚型心肌病發(fā)生相關(guān)的基因MYBPC3的突變，使胚胎攜帶正常MYBPC3基因的概率提高了20%左右。你認(rèn)為該不該允許對(duì)人類(lèi)胚胎進(jìn)行基因組編輯的相關(guān)研究？請(qǐng)說(shuō)明理由。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
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生物技術(shù)的安全問(wèn)題
1．(鏈接人教版選擇性必修3 P103－104正文)依據(jù)《中華人民共和國(guó)生物安全法》，生物安全是指國(guó)家有效防范和應(yīng)對(duì)危險(xiǎn)生物因子及相關(guān)因素威脅，生物技術(shù)能夠穩(wěn)定健康發(fā)展，人民生命健康和生態(tài)系統(tǒng)相對(duì)處于沒(méi)有危險(xiǎn)和不受威脅的狀態(tài)，生物領(lǐng)域具備維護(hù)國(guó)家安全和持續(xù)發(fā)展的能力。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A．高致病性微生物必須在高等級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室中開(kāi)展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)
B．生物技術(shù)可廣泛應(yīng)用在人類(lèi)自身基因組改造和新物種創(chuàng)造中
C．外來(lái)入侵物種可能增加本土食物來(lái)源卻給自然生態(tài)造成破壞
D．動(dòng)物飼料中的抗生素會(huì)通過(guò)食物鏈?zhǔn)谷梭w微生物耐藥性增強(qiáng)
生物技術(shù)的倫理問(wèn)題
2．(2023·浙江1月卷)以哺乳動(dòng)物為研究對(duì)象的生物技術(shù)已獲得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。對(duì)生物技術(shù)應(yīng)用于人類(lèi)，在安全與倫理方面有不同的觀點(diǎn)，下列敘述正確的是(　　)
A．試管嬰兒技術(shù)應(yīng)全面禁止
B．治療性克隆不需要監(jiān)控和審查
C．生殖性克隆不存在倫理道德方面的風(fēng)險(xiǎn)
D．我國(guó)不贊成、不允許、不支持、不接受任何生殖性克隆人實(shí)驗(yàn)
1．(2024·天津卷)胰島素的研發(fā)走過(guò)了：動(dòng)物提取→化學(xué)合成→重組胰島素→生產(chǎn)胰島素類(lèi)似物等歷程。有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A．動(dòng)物體內(nèi)胰島素由胰島B細(xì)胞合成并胞吐出細(xì)胞
B．氨基酸是化學(xué)合成胰島素的原料
C．用大腸桿菌和乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)胰島素需相同的啟動(dòng)子
D．利用蛋白質(zhì)工程可生產(chǎn)速效胰島素等胰島素類(lèi)似物
2．(2024·江西卷)γ-氨基丁酸在醫(yī)藥等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用價(jià)值。利用L-谷氨酸脫羧酶(GadB)催化L-谷氨酸脫羧是高效生產(chǎn)γ-氨基丁酸的重要途徑之一。研究人員采用如圖方法將釀酒酵母S的L-谷氨酸脫羧酶基因(gadB)導(dǎo)入生產(chǎn)菌株E.coliA。構(gòu)建了以L-谷氨酸鈉為底物高效生產(chǎn)γ-氨基丁酸的菌株E.coliB。下列敘述正確的是(　　)
A．上圖表明，可以從釀酒酵母S中分離得到目的基因gadB
B．E.coliB發(fā)酵生產(chǎn)γ-氨基丁酸時(shí)，L-谷氨酸鈉的作用是供能
C．E.coliA和E.coliB都能高效降解γ-氨基丁酸
D．可以用其他酶替代NcoⅠ和KpnⅠ構(gòu)建重組質(zhì)粒
3．(2024·河北卷)新城疫病毒可引起家禽急性敗血性傳染病，我國(guó)科學(xué)家將該病毒相關(guān)基因改造為r2HN，使其在水稻胚乳特異表達(dá)，制備獲得r2HN疫苗，并對(duì)其免疫效果進(jìn)行了檢測(cè)。
回答下列問(wèn)題：
(1)實(shí)驗(yàn)所用載體的部分結(jié)構(gòu)及其限制酶識(shí)別位點(diǎn)如圖1所示。其中GtP為啟動(dòng)子，若使r2HN僅在水稻胚乳表達(dá)，GtP應(yīng)為_(kāi)_______________啟動(dòng)子。Nos為終止子，其作用為_(kāi)_______。r2HN基因內(nèi)部不含載體的限制酶識(shí)別位點(diǎn)。因此，可選擇限制酶________和________對(duì)r2HN基因與載體進(jìn)行酶切，用于表達(dá)載體的構(gòu)建。
(2)利用______________方法將r2HN基因?qū)胨居鷤M織。為檢測(cè)r2HN表達(dá)情況，可通過(guò)PCR技術(shù)檢測(cè)______________________________，通過(guò)________________技術(shù)檢測(cè)是否翻譯出r2HN蛋白。
(3)獲得轉(zhuǎn)基因植株后，通常選擇單一位點(diǎn)插入目的基因的植株進(jìn)行研究。此類(lèi)植株自交一代后，r2HN純合體植株的占比為_(kāi)_______。選擇純合體進(jìn)行后續(xù)研究的原因是__________________________________________________________。
(4)制備r2HN疫苗后，為研究其免疫效果，對(duì)實(shí)驗(yàn)組雞進(jìn)行接種，對(duì)照組注射疫苗溶劑。檢測(cè)兩組雞體內(nèi)抗新城疫病毒抗體水平和特異應(yīng)答的CD8＋T細(xì)胞(細(xì)胞毒性T細(xì)胞)水平，結(jié)果如圖2所示。據(jù)此分析，獲得的r2HN疫苗能夠成功激活雞的________免疫和________免疫。
(5)利用水稻作為生物反應(yīng)器生產(chǎn)r2HN疫苗的優(yōu)點(diǎn)是_______________________
____________________________________________________________________。(答出兩點(diǎn)即可)
[夯實(shí)必備知識(shí)]自主診斷
考點(diǎn)1
一、降解或抵抗　蛋白質(zhì)編碼基因　花青素代謝相關(guān)　外源生長(zhǎng)激素　乳汁
二、1．基因改造　特異表達(dá)的基因的啟動(dòng)子　顯微注射　受精卵　2．調(diào)控基因表達(dá)的DNA序列　抗原決定基因　克隆　免疫排斥
三、基因工程菌　牛凝乳酶的基因　基因工程菌
考點(diǎn)2
一、1．結(jié)構(gòu)規(guī)律　生物功能　2．基因　3．新的蛋白質(zhì)
二、轉(zhuǎn)錄　翻譯　推測(cè)　多肽鏈　預(yù)期功能
三、1．自然界沒(méi)有的蛋白質(zhì)　自然界已存在的蛋白質(zhì)
四、2．酶　工業(yè)用酶　3．參與調(diào)控光合作用的酶　蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)
考點(diǎn)3
一、發(fā)酵周期　生長(zhǎng)迅速　營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)優(yōu)良
二、倫理道德觀念
三、1．(1)原理　操作　(2)文化　(3)確鑿　嚴(yán)謹(jǐn)　2．(1)大膽　(2)慎重　(3)嚴(yán)格　3．(1)知情權(quán)　選擇權(quán)　(2)安全性
四、1．克隆　3．不贊成　4．(2)體外受精　胚胎移植　有性生殖
五、1．病毒類(lèi)　2．不發(fā)展　不生產(chǎn)
第57講　基因工程的應(yīng)用、蛋白質(zhì)工程及生物
技術(shù)的安全性與倫理問(wèn)題
考點(diǎn)1
教材隱性知識(shí)
1．提示：種植一定量的同種不抗蟲(chóng)植物，對(duì)抗性害蟲(chóng)的選擇作用減弱
2．提示：藥用蛋白基因沒(méi)有轉(zhuǎn)錄或翻譯
澄清概念
1．×提示：轉(zhuǎn)基因抗病農(nóng)作物減少了農(nóng)藥的使用。
2．√　3．√
4．×提示：受體細(xì)胞也可以是植物的體細(xì)胞。
5．×提示：應(yīng)將藥用蛋白基因?qū)雱?dòng)物的受精卵中。
達(dá)成學(xué)科素養(yǎng)
提示：(1)XbaⅠ和HindⅢ
(2)番茄細(xì)胞中能表達(dá)的基因的啟動(dòng)子
(3)超甜番茄∶普通番茄＝15∶1
(4)該基因沒(méi)有轉(zhuǎn)錄或轉(zhuǎn)錄后沒(méi)有翻譯成功
評(píng)價(jià)遷移應(yīng)用
1．B　[基因工程中，目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞通常用顯微注射法，A正確；轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的受體細(xì)胞是受精卵，B錯(cuò)誤；用基因工程技術(shù)將人凝血因子基因?qū)肷窖蚴芫眩纬傻霓D(zhuǎn)基因羊中，人凝血因子基因存在于所有的體細(xì)胞中，在減數(shù)分裂形成生殖細(xì)胞時(shí)，同源染色體分離，故該轉(zhuǎn)基因羊產(chǎn)生的生殖細(xì)胞中可能會(huì)含有人凝血因子基因，C正確；與乳腺生物反應(yīng)器(只能選雌性)相比，膀胱生物反應(yīng)器不受性別等限制，受體來(lái)源更廣泛，D正確。]
2．(1)碳源、氮源　(2)PT7、PBAD、PBAD　基因2和3正常表達(dá)無(wú)活性產(chǎn)物，被藍(lán)光激活后再啟動(dòng)基因1表達(dá)　(3)抑制雜菌、去除丟失質(zhì)粒的菌株　(4)該處細(xì)胞中T7RNAP激活，酪氨酸酶表達(dá)并合成黑色素　(5)將酪氨酸酶替換成催化其他色素合成的酶
考點(diǎn)2
教材隱性知識(shí)
提示：通過(guò)對(duì)基因的操作來(lái)實(shí)現(xiàn)。基因能控制蛋白質(zhì)的合成，基因能遺傳給下一代
澄清概念
1．√
2．×提示：蛋白質(zhì)工程通過(guò)改變基因的堿基排列順序從而改變氨基酸的種類(lèi)、數(shù)量、排列順序以及蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)而制造出新的蛋白質(zhì)。
3．√　4．√
達(dá)成學(xué)科素養(yǎng)
提示：把Bt抗蟲(chóng)蛋白第5號(hào)螺旋處的第168位氨基酸替換成精氨酸，找到并改變相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因) 或合成新的基因，再把該基因與載體構(gòu)建成基因表達(dá)載體，導(dǎo)入受體細(xì)胞獲得所需要的蛋白質(zhì)
評(píng)價(jià)遷移應(yīng)用
1．C　[據(jù)題圖分析，通過(guò)分析預(yù)期的水蛭素功能推導(dǎo)出蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而明確氨基酸序列，最終確定基因中堿基對(duì)的排列順序，A正確；蛋白質(zhì)的改造工程直接改變的是控制蛋白質(zhì)合成的基因，B正確；由于密碼子的簡(jiǎn)并，圖中大分子物質(zhì)a和b的單體序列不是唯一的，C錯(cuò)誤；蛋白質(zhì)工程通過(guò)改造基因從而獲得原本沒(méi)有的蛋白質(zhì)，因此用蛋白質(zhì)工程可生產(chǎn)基因工程所不能生產(chǎn)的蛋白質(zhì)，D正確。]
2．A　[兩種酶水解水蛭蛋白后，肽含量的兩條曲線比較接近，說(shuō)明抗凝血的活性與其肽含量關(guān)聯(lián)不大，A錯(cuò)誤；酶甲處理后的酶解產(chǎn)物的抗凝血活性先上升后相對(duì)穩(wěn)定，由此推測(cè)酶甲處理使水蛭素抗凝血活性提高的可能原因是使其有活性的結(jié)構(gòu)域部位暴露，B正確；為了獲得水蛭素基因，可以從細(xì)胞中提取水蛭素基因轉(zhuǎn)錄的mRNA，經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄獲取目的基因，C正確；對(duì)水蛭素進(jìn)行分子改造使用的技術(shù)是蛋白質(zhì)工程，上述實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖橇私馑嗡氐鞍字杏绊懣鼓钚缘牟糠忠栽O(shè)計(jì)蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)，D正確。]
考點(diǎn)3
教材隱性知識(shí)
1．提示：由于α 淀粉酶基因可以阻斷淀粉儲(chǔ)藏使花粉失去活性，因而可以防止轉(zhuǎn)基因花粉的傳播
2．提示：避免了用特定的轉(zhuǎn)錄因子誘導(dǎo)iPS細(xì)胞可能帶來(lái)的致癌風(fēng)險(xiǎn)
澄清概念
1．√　2．√
3．×提示：我國(guó)不允許任何人進(jìn)行生殖性克隆人研究。
4．×提示：生物武器包括致病菌類(lèi)、病毒類(lèi)和生化毒劑類(lèi)等。
達(dá)成學(xué)科素養(yǎng)
提示：不允許。因?yàn)槟壳霸摷夹g(shù)存在一系列安全風(fēng)險(xiǎn)和倫理問(wèn)題。如可能會(huì)出現(xiàn)“設(shè)計(jì)嬰兒”“基因脫靶”問(wèn)題，導(dǎo)入基因與細(xì)胞內(nèi)原有基因相互作用的問(wèn)題，病毒基因植入問(wèn)題，因此應(yīng)禁止對(duì)人類(lèi)胚胎進(jìn)行基因組編輯的相關(guān)研究
評(píng)價(jià)遷移應(yīng)用
1．B　[高致病性微生物必須在高等級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室中開(kāi)展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，防止造成致病性微生物外泄，造成污染，危害生物健康，A正確；生物技術(shù)可應(yīng)用在新物種創(chuàng)造中，但對(duì)人類(lèi)自身基因組改造到目前還存在相應(yīng)的問(wèn)題，難以實(shí)現(xiàn)，B錯(cuò)誤；外來(lái)入侵物種可能增加本土食物來(lái)源，但如果缺乏天敵會(huì)造成自然生態(tài)破壞，C正確；長(zhǎng)期使用抗生素，必然產(chǎn)生殘留，而殘留在動(dòng)物飼料中的抗生素，會(huì)隨著食物鏈進(jìn)入人體使微生物的耐藥性增強(qiáng)，D正確。]
2．D　[試管嬰兒技術(shù)是為了解決不孕夫婦的生育問(wèn)題，不應(yīng)該被全面禁止，A錯(cuò)誤，我國(guó)政府一再重申四不原則：不贊成、不允許、不支持、不接受任何生殖性克隆人實(shí)驗(yàn)，但治療性克隆可在有效監(jiān)控和嚴(yán)格審查下實(shí)施，B錯(cuò)誤，D正確；生殖性克隆人沖擊了現(xiàn)有的一些有關(guān)婚姻、家庭和兩性關(guān)系的倫理道德觀念，C錯(cuò)誤。]
體驗(yàn)真題
1．C　[胰島素在動(dòng)物體內(nèi)由胰島B細(xì)胞合成后，經(jīng)過(guò)胞吐作用釋放出細(xì)胞，A正確；胰島素屬于蛋白質(zhì)，所以化學(xué)合成胰島素的原料是氨基酸，B正確；用大腸桿菌和乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)胰島素不需要使用相同的啟動(dòng)子，因?yàn)閮烧邔儆诓煌谋磉_(dá)系統(tǒng)，大腸桿菌是原核生物表達(dá)系統(tǒng)，而乳腺生物反應(yīng)器屬于真核生物表達(dá)系統(tǒng)，C錯(cuò)誤；利用蛋白質(zhì)工程技術(shù)可以對(duì)胰島素進(jìn)行改造，生成具有不同作用特性的胰島素類(lèi)似物，包括速效胰島素，D正確。]
2．D　[根據(jù)題中流程圖可知，研究人員利用PCR技術(shù)獲取目的基因，該過(guò)程稱(chēng)為目的基因的“擴(kuò)增”或“克隆”，是一個(gè)化學(xué)過(guò)程；而“分離”是一個(gè)物理過(guò)程，A錯(cuò)誤。題干中說(shuō)明了L 谷氨酸脫羧酶催化L 谷氨酸脫羧是高效生產(chǎn)γ 氨基丁酸的重要途徑之一，即L 谷氨酸是高效生產(chǎn)γ 氨基丁酸的底物。E．coli B發(fā)酵生產(chǎn)γ 氨基丁酸時(shí)，L 谷氨酸鈉的主要作用是作為發(fā)酵中酶促反應(yīng)的底物，B錯(cuò)誤。E．coli A是發(fā)酵生產(chǎn)γ 氨基丁酸的菌株，E．coli B是往E．coli A細(xì)胞中導(dǎo)入L 谷氨酸脫羧酶基因后構(gòu)建的高效生產(chǎn)γ 氨基丁酸的菌株。E．coli A和E．coli B都不會(huì)高效降解γ 氨基丁酸，否則無(wú)法實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)，C錯(cuò)誤。根據(jù)圖中信息，質(zhì)粒上含有多克隆位點(diǎn)，其不僅可以被Nco Ⅰ和Kpn Ⅰ酶切，還可以被其他限制性內(nèi)切酶酶切。只要在質(zhì)粒的多克隆位點(diǎn)和目的基因兩側(cè)存在除Nco Ⅰ和Kpn Ⅰ外其他相同的限制性內(nèi)切酶的酶切位點(diǎn)，就可以用相應(yīng)酶替代Nco Ⅰ和Kpn Ⅰ構(gòu)建重組質(zhì)粒，D正確。]
3．(1)胚乳特異表達(dá)基因　終止轉(zhuǎn)錄　HindⅢ　EcoRⅠ　(2)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化　r2HN基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA　抗原—抗體雜交　(3)1/4　純合體自交后代不發(fā)生性狀分離　(4)體液　細(xì)胞　(5)生產(chǎn)成本低、轉(zhuǎn)基因水稻易獲得(或安全性高或種子蛋白易純化或水稻自花傳粉不易發(fā)生基因污染)
16 / 16課時(shí)數(shù)智作業(yè)(五十七)　基因工程的應(yīng)用、蛋白質(zhì)工程及生物技術(shù)的安全性與倫理問(wèn)題
1．(2024·湖北武漢一模)人乳鐵蛋白(hLF)是乳汁中一種重要的非血紅素鐵結(jié)合糖蛋白，具有抑菌、抗腫瘤等多種生理功能，被認(rèn)為是一種極具開(kāi)發(fā)潛力的食品添加劑。某科研團(tuán)隊(duì)將人乳鐵蛋白(hLF)基因轉(zhuǎn)入山羊體內(nèi)，從山羊的乳液中獲得hLF，可以解決天然人乳鐵蛋白資源短缺的問(wèn)題，下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A．可用PCR直接擴(kuò)增乳鐵蛋白的基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物
B．重組載體中人乳鐵蛋白基因的啟動(dòng)子是乳腺蛋白基因啟動(dòng)子
C．將目的基因?qū)肷窖蚴芫阎幸话銘?yīng)用的技術(shù)是顯微注射法
D．檢測(cè)人乳鐵蛋白基因是否成功翻譯常采用抗原—抗體雜交技術(shù)
2．(2024·北京石景山一模)蛛絲蛋白是一種特殊纖維蛋白，具有強(qiáng)度高、韌性大等特點(diǎn)，在人工肌腱等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著誘人的前景。某研究小組提取一種絲絨蜘蛛中的蛛絲蛋白基因，將其導(dǎo)入大腸桿菌生產(chǎn)蛛絲蛋白。下列敘述正確的是(　　)
A．構(gòu)建蛛絲蛋白基因表達(dá)載體需要限制酶和DNA聚合酶
B．可通過(guò)顯微注射的方法將蛛絲蛋白基因?qū)氪竽c桿菌
C．基因表達(dá)載體上的復(fù)制原點(diǎn)可調(diào)控蛛絲蛋白基因的表達(dá)
D．可通過(guò)蛋白質(zhì)工程設(shè)計(jì)與改造蛛絲蛋白的結(jié)構(gòu)以增強(qiáng)其韌性
3．(2024·廣東佛山期中)水中雌激素類(lèi)物質(zhì)(E物質(zhì))污染會(huì)導(dǎo)致魚(yú)類(lèi)雌性化等異常，并通過(guò)食物鏈影響人體健康和生態(tài)安全。斑馬魚(yú)的肌細(xì)胞、生殖細(xì)胞等均存在E物質(zhì)受體，且幼體透明。科學(xué)家將綠色熒光蛋白(GFP)等基因轉(zhuǎn)入斑馬魚(yú)，建立了一種快速的水體E物質(zhì)監(jiān)測(cè)方法。下列分析錯(cuò)誤的是(　　)
A．E物質(zhì)可以影響RNA聚合酶與啟動(dòng)子結(jié)合，驅(qū)動(dòng)GFP基因的轉(zhuǎn)錄
B．GFP基因表達(dá)時(shí)需要消耗氨基酸、脫氧核苷酸和酶以及能量
C．在被E物質(zhì)污染的水體中轉(zhuǎn)基因斑馬魚(yú)的幼體會(huì)顯綠色
D．轉(zhuǎn)基因斑馬魚(yú)逃逸可能引起生物安全問(wèn)題
4．(2024·江西部分重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)草甘膦是一種廣譜、非選擇性的系統(tǒng)性除草劑，通過(guò)抑制植物中EPSPS酶的活性，使植物細(xì)胞內(nèi)某些氨基酸不能合成，從而達(dá)到除草的目的。為提高小麥對(duì)草甘膦的耐受性，科學(xué)家將細(xì)菌的EPSPS基因轉(zhuǎn)入小麥葉綠體中，得到抗草甘膦轉(zhuǎn)基因小麥。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A．將EPSPS基因?qū)胄←湹娜~綠體可避免基因污染
B．EPSPS基因在細(xì)菌和小麥中轉(zhuǎn)錄形成的mRNA相同
C．可通過(guò)噴灑草甘膦來(lái)檢驗(yàn)轉(zhuǎn)基因小麥?zhǔn)欠衽嘤晒?br/>D．轉(zhuǎn)基因小麥中EPSPS酶參與合成的氨基酸數(shù)量下降
5．(2024·廣東東莞期末)Bt 抗蟲(chóng)蛋白的第5號(hào)螺旋可在害蟲(chóng)腸上皮細(xì)胞膜上形成孔道結(jié)構(gòu)，位于該螺旋疏水部分的第168位組氨酸是維持孔道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的關(guān)鍵。該孔道結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定，Bt抗蟲(chóng)蛋白對(duì)害蟲(chóng)的毒性越大。研究人員擬對(duì)該蛋白進(jìn)行改造以提高其抗蟲(chóng)效果，下列相關(guān)敘述正確的是(　　)
A．蛋白質(zhì)工程的實(shí)質(zhì)是在氨基酸分子水平進(jìn)行設(shè)計(jì)和改造蛋白質(zhì)的
B．改造 Bt 抗蟲(chóng)蛋白應(yīng)首先從設(shè)計(jì)Bt 抗蟲(chóng)基因中的脫氧核苷酸序列出發(fā)
C．將第168位組氨酸替換成親水性更強(qiáng)的氨基酸，可增強(qiáng)Bt抗蟲(chóng)蛋白的抗蟲(chóng)效果
D．蛋白質(zhì)工程難度很大，主要是因?yàn)樾枰O(shè)計(jì)改造的蛋白質(zhì)有復(fù)雜的高級(jí)結(jié)構(gòu)
6．(2024·廣東廣州二模)科學(xué)家將外源抗蟲(chóng)基因(Bt抗蟲(chóng)蛋白基因)轉(zhuǎn)入某茄科植物細(xì)胞中，并整合到該植物的線粒體DNA上，獲得了具有抗蟲(chóng)性狀的轉(zhuǎn)基因植物。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A．Bt抗蟲(chóng)蛋白在線粒體中的成功合成與密碼子的通用性有關(guān)
B．葉肉細(xì)胞內(nèi)有多個(gè)線粒體，這有利于增加該轉(zhuǎn)基因植物的抗蟲(chóng)性
C．將該轉(zhuǎn)基因植物與同種非轉(zhuǎn)基因植物進(jìn)行正、反交，所得子代均有抗蟲(chóng)性
D．該技術(shù)能有效避免或減少外源基因通過(guò)花粉向其他植物的轉(zhuǎn)移
7．(2024·湖南師大附中模擬)乳酸菌是乳酸的傳統(tǒng)生產(chǎn)菌，但耐酸能力較差，影響產(chǎn)量；釀酒酵母耐酸能力較強(qiáng)，但不產(chǎn)生乳酸。研究者將乳酸菌內(nèi)催化乳酸生成的乳酸脫氫酶基因(LDH)導(dǎo)入釀酒酵母，獲得能產(chǎn)生乳酸的酵母工程菌株。下圖為通過(guò)雙酶切構(gòu)建重組質(zhì)粒的過(guò)程。GTG為原核生物偏好的起始密碼子編碼序列，ATG為真核生物偏好的起始密碼子編碼序列。下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．引物2的3′端序列應(yīng)包含XbaⅠ的識(shí)別序列
B．重組質(zhì)粒以能合成尿嘧啶的酵母菌株為受體
C．PCR反應(yīng)時(shí)，緩沖液中一般要添加Ca2+來(lái)激活相關(guān)酶
D．引物1的5′端序列應(yīng)考慮將GTG改為ATG
8．(2024·廣東深圳期中)多溴聯(lián)苯醚(簡(jiǎn)稱(chēng)BDE-47)是一種電子垃圾分解后產(chǎn)生的環(huán)境污染物，會(huì)對(duì)人體神經(jīng)系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)等產(chǎn)生毒害。為提高好氧細(xì)菌對(duì)其的降解效率，將GB-2細(xì)菌內(nèi)獲取的BDE-47降解基因?qū)隬T-G受體菌，構(gòu)建成基因工程菌1、2、3，如圖是對(duì)三種菌相關(guān)基因的電泳結(jié)果。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A．為獲得GB-2菌應(yīng)從多溴聯(lián)苯醚污染區(qū)取樣
B．可通過(guò)PCR技術(shù)獲取和擴(kuò)增BDE-47降解基因
C．凝膠中DNA分子遷移的速率僅與DNA分子大小和構(gòu)象有關(guān)
D．由圖可知，工程菌2降解BDE-47的能力較強(qiáng)，可用于擴(kuò)大培養(yǎng)
9．(2024·廣東深圳期中)科研團(tuán)隊(duì)通過(guò)轉(zhuǎn)基因獲得了一種大腸桿菌(工程菌)，可作為監(jiān)測(cè)殘留在生物組織或環(huán)境中的四環(huán)素水平的“報(bào)警器”，其監(jiān)測(cè)原理如下圖所示，天然大腸桿菌不含有圖中所示基因。已知GFP蛋白可在一定條件下發(fā)出綠色熒光。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是(　　)
A．培育“報(bào)警器”需要導(dǎo)入天然大腸桿菌的目的基因只有GFP基因
B．轉(zhuǎn)基因工程菌中的GFP基因表達(dá)產(chǎn)物還需要內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等細(xì)胞器的加工
C．當(dāng)環(huán)境中沒(méi)有四環(huán)素時(shí)，TetR基因不表達(dá)產(chǎn)物TetR蛋白
D．當(dāng)環(huán)境中存在四環(huán)素時(shí)，TetR蛋白的抑制作用被解除，GFP蛋白表達(dá)
10．(14分)(2024·廣東百校聯(lián)考)Ⅲ型膠原蛋白是人體皮膚、筋膜、肌腱中主要的膠原蛋白。 Ⅲ型膠原蛋白不僅是許多器官必不可少的結(jié)構(gòu)成分，還可通過(guò)與血小板結(jié)合而促進(jìn)血小板聚集，因此在凝血中起重要作用。家蠶絲腺生物反應(yīng)器是利用家蠶絲腺表達(dá)重組蛋白的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物表達(dá)系統(tǒng)。家蠶已喪失飛翔逃逸能力，家蠶幼蟲(chóng)絲腺具有強(qiáng)大的蛋白質(zhì)合成與分泌能力。科學(xué)家已成功利用家蠶絲腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)Ⅲ型膠原蛋白，回答以下問(wèn)題：
(1)科學(xué)家將Ⅲ型膠原蛋白基因與________________________________________等調(diào)控元件重組在一起，通過(guò)___________的方法導(dǎo)入家蠶的受精卵。
(2)從轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的安全性角度分析，家蠶作為外源基因的受體，安全性較高，是因?yàn)開(kāi)________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(3)科學(xué)家曾用大腸桿菌作為工程菌生產(chǎn)Ⅲ型膠原蛋白，流程如圖所示：
①選取的皮膚細(xì)胞為生命力旺盛的新生細(xì)胞，原因是________________________________________________________________________。
②要將成功轉(zhuǎn)入Ⅲ型膠原蛋白基因的工程菌篩選出來(lái)，所用的方法是在培養(yǎng)基中添加___________。
(4)對(duì)比工程菌大腸桿菌，利用家蠶絲腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)Ⅲ型膠原蛋白的優(yōu)勢(shì)在于___________________________________________________________________
____________________________________________________________________，
因而使Ⅲ型膠原蛋白具有生物活性。
11．(14分)(2024·廣東東莞期中)圖1表示利用基因工程制備某種病毒單克隆抗體的操作流程，過(guò)程①的mRNA序列為5′-AUCUAUGCGCUCAUCAG…(中間省略3n個(gè)核苷酸序列)…CGCAGCAAUGAGUAGCG -3′。圖2表示遺傳信息傳遞過(guò)程中發(fā)生堿基配對(duì)的部分片段示意圖。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
(1)圖1中，過(guò)程①所用的mRNA只能從病毒感染者的________細(xì)胞中提取。過(guò)程②需要的酶是________________________。在重組質(zhì)粒中，目的基因兩側(cè)必須具有________________________的核苷酸序列，以保證目的基因在受體細(xì)胞中成功表達(dá)。過(guò)程①～⑦中遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則的有________________，需要依賴(lài)于生物膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而完成的是________。
(2)科研人員發(fā)現(xiàn)，某次制備獲得的單克隆抗體氨基酸數(shù)目比mRNA正常編碼的氨基酸數(shù)少了2個(gè)。檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，目的基因在復(fù)制過(guò)程中有一對(duì)堿基發(fā)生了替換，該對(duì)堿基對(duì)應(yīng)于mRNA的上述已知序列中，則目的基因中發(fā)生了替換的堿基對(duì)是_____________________(請(qǐng)將轉(zhuǎn)錄模板鏈堿基寫(xiě)在前面，已知起始密碼子是AUG，終止密碼子是UAA、UAG、UGA)。
(3)圖1過(guò)程⑥中核糖體的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)開(kāi)_________(填“從左往右”或“從右往左”)，圖2所示物質(zhì)徹底水解，可獲得________種不同的小分子物質(zhì)。
(4)篩選出單克隆抗體后，為滿足生產(chǎn)上的需要對(duì)其進(jìn)行改良，這種技術(shù)屬于__________工程，該工程的起點(diǎn)是____________________。
課時(shí)數(shù)智作業(yè)(五十七)
1．A　[不可以直接用PCR擴(kuò)增mRNA，需將mRNA逆轉(zhuǎn)錄成cDNA再進(jìn)行擴(kuò)增，A錯(cuò)誤；為保證在山羊的乳液中提取到人乳鐵蛋白，需要將人乳鐵蛋白基因與山羊乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子等調(diào)控元件重組在一起，B正確；一般用顯微注射法將目的基因?qū)肷窖蚴芫阎校珻正確；為檢測(cè)人乳鐵蛋白基因是否成功翻譯成蛋白質(zhì)，檢測(cè)方法是從轉(zhuǎn)基因生物中提取蛋白質(zhì)，用相應(yīng)的抗體進(jìn)行抗原—抗體雜交，若出現(xiàn)相應(yīng)現(xiàn)象，則表明目的基因成功翻譯形成蛋白質(zhì)，D正確。]
2．D　[構(gòu)建蛛絲蛋白基因表達(dá)載體需要限制酶和DNA連接酶，A錯(cuò)誤；將蛛絲蛋白基因?qū)氪竽c桿菌，一般先用Ca2+處理大腸桿菌，使細(xì)胞處于能吸收周?chē)h(huán)境中DNA分子的狀態(tài)，然后再將重組的基因表達(dá)載體導(dǎo)入其中，B錯(cuò)誤；基因表達(dá)載體上的啟動(dòng)子可調(diào)控蛛絲蛋白基因的表達(dá)，C錯(cuò)誤；若需對(duì)蛛絲蛋白進(jìn)行設(shè)計(jì)和改造以增強(qiáng)其韌性，可通過(guò)蛋白質(zhì)工程來(lái)實(shí)現(xiàn)，D正確。]
3．B　[啟動(dòng)子是RNA聚合酶識(shí)別與結(jié)合的位點(diǎn)，可用于驅(qū)動(dòng)基因的轉(zhuǎn)錄，E物質(zhì)可以影響RNA聚合酶與啟動(dòng)子結(jié)合，驅(qū)動(dòng)GFP基因的轉(zhuǎn)錄，A正確；基因的表達(dá)包括轉(zhuǎn)錄和翻譯過(guò)程，其中轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物是RNA，翻譯的產(chǎn)物是蛋白質(zhì)，故GFP基因表達(dá)時(shí)需要消耗氨基酸、核糖核苷酸以及能量，B錯(cuò)誤；在被E物質(zhì)污染的水體中，綠色熒光蛋白(GFP)表達(dá)后會(huì)使透明的斑馬魚(yú)幼體顯出綠色，C正確；轉(zhuǎn)基因斑馬魚(yú)逃逸可能帶來(lái)生物安全問(wèn)題，D正確。]
4．D　[將目的基因整合到受體細(xì)胞的葉綠體基因組中能防止基因污染，因?yàn)槿~綠體基因組不會(huì)進(jìn)入花粉，A正確；由于EPSPS基因相同，其在細(xì)菌和小麥中轉(zhuǎn)錄形成的mRNA相同，這也是基因工程得以實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)之一，B正確；轉(zhuǎn)基因小麥如果培育成功，則會(huì)產(chǎn)生EPSPS酶，能抵抗草甘膦，因此可以通過(guò)噴灑草甘膦來(lái)檢驗(yàn)轉(zhuǎn)基因小麥?zhǔn)欠衽嘤晒Γ珻正確；轉(zhuǎn)基因小麥中導(dǎo)入了EPSPS基因，細(xì)胞內(nèi)EPSPS酶數(shù)量增加，促進(jìn)了相關(guān)氨基酸的合成，D錯(cuò)誤。]
5．D　[蛋白質(zhì)工程的實(shí)質(zhì)是在 DNA 分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)和改造蛋白質(zhì)的，A錯(cuò)誤。Bt 抗蟲(chóng)蛋白是蛋白質(zhì)，改造 Bt 抗蟲(chóng)蛋白應(yīng)首先從設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)出發(fā)，B錯(cuò)誤。由題意可知，位于該螺旋疏水部分的第168位組氨酸是維持孔道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的關(guān)鍵。該孔道結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定，Bt抗蟲(chóng)蛋白對(duì)害蟲(chóng)的毒性越大，因此將第168位組氨酸替換成親水性更強(qiáng)的氨基酸會(huì)降低Bt抗蟲(chóng)蛋白的抗蟲(chóng)效果，C錯(cuò)誤。蛋白質(zhì)工程難度很大，主要是因?yàn)樾枰O(shè)計(jì)改造的蛋白質(zhì)有復(fù)雜的高級(jí)結(jié)構(gòu)，D正確。]
6．C　[相同的遺傳信息在不同的生物體內(nèi)表達(dá)出相同的蛋白質(zhì)利用了密碼子的通用性的原理，A正確；葉肉細(xì)胞中有多個(gè)線粒體，則線粒體轉(zhuǎn)化獲得的抗蟲(chóng)基因數(shù)量多，其表達(dá)量遠(yuǎn)高于核轉(zhuǎn)化的水平，有利于增加外源抗蟲(chóng)蛋白的含量，增加抗蟲(chóng)性，B正確；外源抗蟲(chóng)基因轉(zhuǎn)入線粒體，只能通過(guò)母本卵細(xì)胞遺傳給后代，若轉(zhuǎn)基因作物作為父本則不可遺傳，C錯(cuò)誤；植物受精卵的質(zhì)基因幾乎全部來(lái)自卵細(xì)胞，將外源基因轉(zhuǎn)入線粒體中，可以防止外源基因通過(guò)花粉向其他植物擴(kuò)散，D正確。]
7．D　[根據(jù)題意可知，含GTG的一端為L(zhǎng)DH基因的起始，為保證通過(guò)雙酶切以正確方向插入質(zhì)粒，設(shè)計(jì)引物1的5′端序列需要包含BamHⅠ的識(shí)別序列，引物2的5′端序列應(yīng)包含XbaⅠ的識(shí)別序列，A錯(cuò)誤；結(jié)合題意可知，本過(guò)程中重組質(zhì)粒以不能合成尿嘧啶的酵母菌株為受體，然后在缺乏尿嘧啶的選擇培養(yǎng)基上，不能合成尿嘧啶的釀酒酵母菌株不能生存，導(dǎo)入重組質(zhì)粒的釀酒酵母菌株因?yàn)楂@得了尿嘧啶合成酶基因而可以正常生存，從而起到篩選作用，B錯(cuò)誤；真核細(xì)胞和細(xì)菌的DNA聚合酶都需要Mg2+激活，因此，PCR反應(yīng)緩沖液中一般要添加Mg2+，C錯(cuò)誤；設(shè)計(jì)引物1的5′端序列，應(yīng)考慮將編碼起始密碼子的序列由原核生物偏好的GTG轉(zhuǎn)變?yōu)檎婧松锲玫腁TG，以便目的基因在酵母細(xì)胞中更好的表達(dá)，D正確。]
8．C　[GB 2細(xì)菌內(nèi)具有BDE 47降解基因，若要獲得GB 2菌，應(yīng)該到特定的環(huán)境中取樣，即從多溴聯(lián)苯醚污染區(qū)取樣，A正確；PCR是一項(xiàng)根據(jù)DNA半保留復(fù)制的原理，在體外提供參與DNA復(fù)制的各種組分與反應(yīng)條件，對(duì)目的基因的核苷酸序列進(jìn)行大量復(fù)制的技術(shù)，所以可通過(guò)PCR技術(shù)獲取和擴(kuò)增BDE 47降解基因，B正確；凝膠中DNA分子遷移的速率不僅與DNA分子大小和構(gòu)象有關(guān)，還與凝膠的濃度有關(guān)，C錯(cuò)誤；由圖可知，與陽(yáng)性對(duì)照相比較，工程菌2含有BDE 47降解基因，因此工程菌2降解BDE 47的能力較強(qiáng)，可用于擴(kuò)大培養(yǎng)，D正確。]
9．D　[題干信息：天然大腸桿菌不具備題圖中所示基因，要檢測(cè)殘留在生物組織或環(huán)境中的四環(huán)素水平的“報(bào)警器”，根據(jù)題圖分析可知，必須導(dǎo)入天然大腸桿菌的目的基因有TetR基因和GFP基因，A錯(cuò)誤；轉(zhuǎn)基因工程菌是大腸桿菌，為原核生物，只有核糖體，無(wú)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等細(xì)胞器，B錯(cuò)誤；由題圖可知，四環(huán)素抑制TetR蛋白發(fā)揮抑制作用，但并不影響TetR基因的表達(dá)，可見(jiàn)當(dāng)環(huán)境中沒(méi)有四環(huán)素時(shí)，TetR基因表達(dá)產(chǎn)物TetR蛋白，C錯(cuò)誤；由題圖可知，TetR蛋白可以抑制啟動(dòng)子2發(fā)揮作用，而四環(huán)素又可以抑制該過(guò)程，當(dāng)環(huán)境中存在四環(huán)素時(shí)，啟動(dòng)子2的抑制作用被解除，GFP蛋白表達(dá)，D正確。]
10．(除標(biāo)注外，每空2分，共14分)(1)家蠶絲腺細(xì)胞中特異性表達(dá)的基因的啟動(dòng)子　顯微注射　(2)家蠶已喪失飛翔逃逸能力，作為家養(yǎng)的動(dòng)物，對(duì)人類(lèi)無(wú)害(3分)　(3)①新生的皮膚細(xì)胞Ⅲ型膠原蛋白合成旺盛　②四環(huán)素　(4)家蠶絲腺細(xì)胞中有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體，能對(duì)Ⅲ型膠原蛋白進(jìn)行加工(3分)
11．(除標(biāo)注外，每空1分，共14分)(1)漿　限制酶和DNA連接酶　啟動(dòng)子和終止子　①②④⑥(2分)　⑦　(2)G—C(2分)　(3)從左往右　8(2分)　(4)蛋白質(zhì)　預(yù)期的蛋白質(zhì)功能(2分)
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