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2024年高考生物大一轮选择性必修3复习课件：第50讲 基因工程的应用、蛋白质
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这是一份2024年高考生物大一轮选择性必修3复习课件：第50讲 基因工程的应用、蛋白质，共60页。PPT课件主要包含了重温真题经典再现，限时强化练等内容，欢迎下载使用。
课标内容 (1)举例说明基因工程在农牧、食品及医药等行业的广泛应用改善了人类的生活品质。(2)概述人们根据基因工程原理，进行蛋白质设计和改造，可以获得性状和功能更符合人类需求的蛋白质。(3)举例说明依据人类需要对原蛋白质结构进行基因改造、生产目标蛋白的过程。(4)探讨转基因技术在应用过程中带来的影响。(5)举例说明历史上生物武器对人类造成了严重的威胁与伤害。
蛋白质工程的原理和应用
生物技术的安全性和伦理问题
考点一 基因工程的应用
乳腺生物反应器是利用转基因动物的乳汁生产药用蛋白，而膀胱生物反应器是利用转基因动物的尿液生产药用蛋白，其优点是不受动物的性别、生长发育时期的限制，提取简单高效。
2.利用基因工程菌生产药物
1.野外种植转基因抗A害虫植物的同时，还种植一定量的同种不抗虫植物，可降低抗性害虫在整个害虫种群中所占比例的增加速率。试分析其中的原因。
提示 种植一定量的同种不抗虫植物，对抗性害虫的选择作用减弱。
2.人的胰岛素基因导入大肠杆菌后不能正确表达出胰岛素，其原因是___________________________________________________________________ _________________________________________________________________。
提示 真核细胞的基因结构不同于原核细胞，其转录出的mRNA需加工后才能作为翻译的模板，细菌中不存在此机制
1.(2023·福建宁德期末)利用转基因山羊乳腺生物反应器生产丁酰胆碱酯酶，可治疗有机磷中毒。下列叙述错误的是( )A.应该用山羊乳腺中特异表达的基因的启动子构建基因表达载体B.通过体细胞克隆可将丁酰胆碱酯酶基因传递给子代C.通过显微注射技术将基因表达载体导入山羊乳腺细胞D.山羊乳腺细胞可将肽链加工成具有一定空间结构的丁酰胆碱酯酶
结合基因工程的应用，考查社会责任
解析 要得到转基因山羊乳腺生物反应器，在构建基因表达载体时需要乳腺中特异表达的基因的启动子，使目的基因只在乳腺细胞中表达，A正确；通过显微注射技术将基因表达载体导入山羊受精卵，C错误；山羊乳腺细胞含有内质网和高尔基体，可将肽链加工成具有一定空间结构的丁酰胆碱酯酶，D正确。
2.(2023·辽宁沈阳期中)下列关于用转基因动物作器官移植供体的研究的叙述，不正确的是( )A.人体移植器官短缺和免疫排斥是目前制约人体器官移植的两大难题B.猪的内脏构造、大小和血管分布与人的极为相似C.灵长类动物体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒少于猪D.无论以哪种动物作为供体，都需要在其基因组中导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因
解析 目前，人体移植器官短缺和免疫排斥是制约人体器官移植的两大难题，A正确；猪的内脏构造、大小和血管分布与人的极为相似，且猪体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒远少于灵长类动物，B正确、C错误；无论以哪种动物作为供体，都需要在其基因组中导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因，再结合克隆技术，培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆器官，D正确。
考点二 蛋白质工程的原理和应用
写出流程图中字母代表的含义：A.______ B.______ C.__________ D.________ E.__________
3.蛋白质工程与基因工程的区别和联系
1.若要获得抗盐能力更强的抗盐基因，可以对基因H进行改造，最终得到相应的蛋白质，该过程可以通过蛋白质工程完成，该过程的基本思路是___________________________________________________________________ _________________________________________________________________ __________________ 。
①预期耐盐蛋白质的功能；②设计耐盐蛋白质的结构；③推测应有的氨基酸序列；④找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列(基因→获得耐盐能力更强的蛋白质)序列
2.通过对Bt蛋白质三维结构图及氨基酸序列进行分析，发现若将该蛋白质结构中一段由14个氨基酸组成的螺旋结构缺失，结构变化后的Bt蛋白质能使棉铃虫具有更高的致死率。若要根据蛋白质工程的原理设计实验对Bt蛋白质进行改造，以提高其致死率，写出其实验设计思路。
提示 参照密码子表，找到合成该14个氨基酸的碱基序列所在的基因位置，将这些碱基序列进行缺失处理。
1.(2023·山东淄博期中)纤维素酶广泛应用于医药、食品发酵、造纸、废水处理等领域。研究人员利用蛋白质工程将细菌纤维素酶的相应氨基酸替换后，纤维素酶热稳定性得到了提高。下列有关该技术的说法，正确的是( )A.改造后的纤维素酶的较高热稳定性不可遗传B.对纤维素酶的改造需要以基因工程为基础C.改造纤维素酶无需构建基因表达载体D.对纤维素酶的改造是通过直接改造mRNA实现的
结合蛋白质工程，考查社会责任
解析 由于蛋白质工程是进行了基因改造，所以改造后的纤维素酶的较高热稳定性是可遗传的，A错误；对纤维素酶的改造需要以基因工程为基础，B正确；改造纤维素酶同样需构建基因表达载体，C错误；对纤维素酶的改造是通过改造控制合成纤维素酶的基因来实现的，D错误。
2.(2023·湖北孝感高中质检)下图表示蛋白质工程的操作过程，相关说法不正确的是( )
A.a、b过程分别是转录、翻译B.蛋白质工程中对蛋白质分子结构的了解是非常关键的工作C.蛋白质工程是完全摆脱基因工程技术的一项全新的生物工程技术D.蛋白质工程中可能构建出一种全新的基因
解析 a过程是以DNA的一条链为模板合成mRNA的转录过程，b过程是以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的多肽链的翻译过程，A正确；蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因改造或基因合成，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需求，因此蛋白质工程中对蛋白质分子结构的了解是非常关键的工作，B正确；蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程，C错误；蛋白质工程中，可能根据已经明确的蛋白质的结构构建出一种全新的基因，D正确。
考点三 生物技术的安全 性和伦理问题
1.转基因产品的安全性
(3)试管婴儿和设计试管婴儿的比较
1.转基因植物所携带的目的基因可能传递给非转基因植物，造成基因污染。如果将目的基因导入叶绿体DNA中，就可以有效避免基因污染，原因是什么？
提示 叶绿体基因不会通过花粉传给下一代。
2.我国科学家用4种小分子化合物诱导小鼠的成纤维细胞转变成了iPS细胞，这种诱导方法与转入相关基因诱导产生iPS细胞相比，其优点是_________________________________________________。
避免了转入相关因子诱导iPS细胞可能带来的致癌风险
1.(2023·山东临沂期中)关于现代生物工程技术应用安全性的评价，下列叙述正确的是( )A.由于存在生殖隔离，大量种植转基因抗除草剂农作物不存在安全性问题B.中国政府不反对治疗性克隆，可以有限制地进行生殖性克隆研究C.《禁止生物武器公约》规定在任何情况下都不发展、不生产生物武器，但可储存少量的生物武器用于研究D.转基因的受体细胞通常限制在遗传上有特定缺陷的生物上
结合生物技术的安全与伦理问题，考查社会责任
解析 转基因抗除草剂农作物可能通过花粉传播到杂草中，存在安全性问题，A错误；中国政府的态度是禁止生殖性克隆人，坚持四不原则(不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验)，不反对治疗性克隆，B错误。
2.(2023·江苏盐城期末)下列关于治疗性克隆和生殖性克隆的说法，错误的是( )A.使用病人自己的细胞产生胰岛细胞以治疗糖尿病属于治疗性克隆B.将一个克隆的胚胎植入一个女性子宫发育成婴儿的过程属于生殖性克隆C.治疗性克隆属于无性生殖，生殖性克隆属于有性生殖D.治疗性克隆和生殖性克隆技术均需要用到动物细胞培养技术和核移植
解析 使用病人自己的干细胞，在一定的条件下，通过离体培养和诱导分化形成胰岛细胞以治疗糖尿病，属于治疗性克隆，A正确；生殖性克隆是以产生新个体为目的进行的克隆，即用生殖技术将一个克隆的胚胎植入一个女性子宫中发育成婴儿的过程，B正确；克隆属于无性生殖，C错误。
1.(2022·湖南卷，22)水蛭是我国的传统中药材，主要药理成分水蛭素为水蛭蛋白中重要成分之一，具有良好的抗凝血作用。拟通过蛋白质工程改造水蛭素结构，提高其抗凝血活性。回答下列问题：(1)蛋白质工程流程如图所示，物质a是_________________，物质b是__________。在生产过程中，物质b可能不同，合成的蛋白质空间构象却相同，原因是_______________。
(2)蛋白质工程是基因工程的延伸，基因工程中获取目的基因的常用方法有___________________________、__________________________________和利用PCR技术扩增。PCR技术遵循的基本原理是__________________。
(3)将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后，分析水解产物中的肽含量及其抗凝血活性，结果如图所示。推测两种处理后酶解产物的抗凝血活性差异主要与肽的________(填“种类”或“含量”)有关，导致其活性不同的原因是_________________________________________________________________________________________。
从基因文库中获取目的基因
通过DNA合成仪用化学方法人工合成
提取的水蛭蛋白的酶解时间和处理的酶的种类不同，导致水蛭蛋白水解产物的空间结构不同
(4)若要比较蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素的抗凝血活性差异，简要写出实验设计思路。__________________________________________________________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________。
取3支试管，分别加入等量的蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素；用注射器取同一种动物(如家兔)血液，立即将等量的血液加入1、2、3号三支试管中，放在适宜条件下静置一段时间，统计三支试管中血液凝固时间
解析 (1)根据蛋白质工程的基本流程，a是氨基酸序列多肽链，b是mRNA。在生产过程中，mRNA可能不同，合成的蛋白质空间构象却相同，原因是密码子具有简并的特性，即一种氨基酸可能有几个对应的密码子，使不同mRNA翻译出来的氨基酸序列相同。(2)蛋白质工程是基因工程的延伸，基因工程中获取目的基因的常用方法有从基因文库中获取、通过DNA合成仪进行人工合成和利用PCR技术扩增。PCR技术是体外扩增DNA的技术，遵循的基本原理是DNA半保留复制。(3)分析曲线图可知，酶甲、酶乙处理，水解产物中的肽含量都随着酶解时间的延长而逐渐升高，且两种酶作用下差别不大；经酶甲处理后，随着酶
解时间的延长，抗凝血活性先升高而后保持相对稳定；经酶乙处理后，随着酶解时间的延长，抗凝血活性先上升而后有所下降，且酶甲处理后的产物的抗凝血活性最终高于酶乙处理后的酶解产物的抗凝血活性。据此推测两种酶处理后水解产物的抗凝血活性差异主要与肽的种类有关，导致其活性不同的原因是对水蛭蛋白进行酶解时的酶的种类不同，导致水蛭蛋白水解产物的空间结构不同。(4)若要比较蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素的抗凝血活性差异，可以以三种物质作为自变量，分别检测它们的抗凝血活性，故实验设计思路为：取3支试管，分别加入等量的蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素；取同一种动物(如家兔)血液，立即将等量的血液加入1、2、3号三支试管中，放在适宜条件下静置一段时间，观察统计三支试管中血液凝固情况。
2.(2022·海南卷，20)以我国科学家为主的科研团队将OSNL(即4个基因Oct4/Sx2/Nang/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。回答下列问题。
(1)CEFs是从孵化9天的黑羽鸡胚中分离获得的，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。(2)体外获取OSNL的方法有____________________________________________(答出1种即可)。若要在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_____________________________________________________。
胰蛋白酶、胶原蛋白酶等
基因文库法、PCR技术、人工合成法(任答1种)
目的基因转录出mRNA，
最终表达出所需要的蛋白质
(3)iPS细胞和iPGCs细胞的形态、结构和功能不同的根本原因是___________________。(4)诱导iPS细胞的技术与体细胞核移植技术的主要区别是__________________________________________________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _______________________________________。(5)该实验流程中用到的生物技术有___________________________(答出2点即可)。
诱导iPS细胞的技术是将已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；体细胞核移植技术是将动物一个体细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中，使这个重新组合的细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体的技术
基因工程、动物细胞培养
解析 (1)动物细胞培养时，动物组织剪碎后需要用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理一段时间，以便获得单个细胞。使用合成培养基培养动物细胞时，通常需要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)体外获取目的基因的方法有多种，如基因文库法、PCR技术、人工合成法。基因表达载体的组成包括目的基因、标记基因、启动子、终止子等结构，启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了启动子才能驱动目的基因转录出mRNA，最终获得所需要的蛋白质。(3)iPGCs细胞是由iPS细胞增殖、分化而来的，两者在形态、结构和功能方面不同的根本原因是基因的选择性表达。(4)诱导iPS细胞的技术与体细胞核移植技术存在明显的区别，主要表现在诱导iPS细胞的技术是将已分化的
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；而体细胞核移植技术是将动物一个体细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中，使这个重新组合的细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体的技术。(5)分析题意可知，该实验流程中用到的生物技术有基因工程、动物细胞培养技术。
考点一 基因工程的应用1.(2023·山东济南质检)运用现代生物技术的育种方法，将抗菜青虫的Bt基因转入优质油菜中，培育出转基因抗虫油菜品种，该品种在生长过程中能产生抗虫蛋白，对菜青虫有显著抗性，能提高油菜产量，减少农药使用量，保护农业生态环境。根据以上信息，分析下列叙述正确的是( )A.Bt基因的本质是蛋白质B.Bt基因中有菜青虫的遗传物质C.转基因抗虫油菜能产生抗虫蛋白是由于其具有Bt基因D.转基因抗虫油菜产生的抗虫蛋白是无机物
解析 Bt基因的本质是有遗传效应的DNA片段，A错误；Bt基因不是来源于菜青虫，不含菜青虫的遗传物质，B错误；基因控制生物的性状，将抗菜青虫的Bt基因转移到油菜中，培育出转基因抗虫油菜，该品种能产生抗虫蛋白，对菜青虫有显著抗性，表明转基因抗虫油菜能产生抗虫蛋白是由于其具有Bt基因，C正确；转基因抗虫油菜产生的抗虫蛋白是一种蛋白质，属于有机物，D错误。
2.(2023·山东日照期中)几丁质是许多真菌细胞壁的重要成分，几丁质酶可催化其水解。将几丁质酶基因转入菊花体内，可增强其抗真菌病的能力。下列有关叙述错误的是( )A.将几丁质酶基因插入Ti质粒的T-DNA上构建表达载体B.可通过显微注射法将农杆菌导入菊花受体细胞C.可用PCR等技术检测目的基因是否成功导入D.可用真菌接种实验检测转基因菊花对真菌的抗性程度
考点二 蛋白质工程的原理和应用3.(2023·陕西西安期末)目前科学家们通过蛋白质工程制造出了蓝色荧光蛋白、黄色荧光蛋白等。采用蛋白质工程技术制造出蓝色荧光蛋白的过程的正确顺序是( )①推测蓝色荧光蛋白的氨基酸序列和确定相对应的脱氧核苷酸序列 ②根据预期的蓝色荧光蛋白的功能设计其结构 ③合成蓝色荧光蛋白基因 ④表达出蓝色荧光蛋白A.①②③④ B.②①③④C.②③①④ D.④②①③
解析 参照蛋白质工程的基本途径，采用蛋白质工程技术制造出蓝色荧光蛋白的过程的正确顺序是②根据预期的蓝色荧光蛋白的功能设计其结构→①推测蓝色荧光蛋白的氨基酸序列和确定相对应的脱氧核苷酸序列→③合成蓝色荧光蛋白基因→④表达出蓝色荧光蛋白。
4.(2023·山东省实验中学质检)T4溶菌酶在高温时易失去活性。研究人员对编码T4溶菌酶的基因进行改造，使T4溶菌酶第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸，该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成一个二硫键，提高了酶的耐热性。下列相关叙述正确的是( )A.T4溶菌酶耐热性提高的原因是组成该酶的氨基酸种类和数量发生了改变B.T4溶菌酶的改造属于蛋白质工程，自然界中的酶都可通过蛋白质工程进行改造C.蛋白质工程与中心法则的流动方向一致，即DNA→mRNA→蛋白质D.若高温使蛋白质分子的空间结构发生改变，蛋白质的功能也会受到影响
解析 由题意可知，T4溶菌酶耐热性提高的原因是组成该酶的氨基酸种类均发生了改变，但组成该酶的氨基酸数量未变，A错误；T4溶菌酶的改造属于蛋白质工程，酶大多是蛋白质，少数是RNA，蛋白质工程只能用于改造蛋白质类酶，B错误；蛋白质工程与中心法则的流动方向相反，C错误；若高温使蛋白质分子的空间结构发生改变，蛋白质的功能也会受到影响，D正确。
5.(2023·山东青岛调研)青蒿素是有效的抗疟药物，但野生黄花蒿青蒿素产量低，为缓解青蒿素供应不足的状况，科学家将tms基因和tmr基因导入黄花蒿的愈伤组织从而获得了黄花蒿的冠瘿组织，实验过程用到的部分结构如下图。请据图回答问题：
(1)在构建重组Ti质粒的过程中常使用两种能产生不同黏性末端的限制性内切核酸酶对目的基因和Ti质粒分别进行切割，这样做的好处有________________________________________________________________________________________。(2)将目的基因导入黄花蒿愈伤组织前，先将目的基因导入农杆菌，农杆菌的作用是_____________________________________________。
(3)为了准确鉴别受体细胞中是否含有目的基因并将含有目的基因的细胞筛选出来，所选的Ti质粒至少应包含________种抗生素抗性基因，以便筛选和鉴别。
Ti质粒的自身连接成环和反向连接(可使目的基因定向插入Ti质粒)
农杆菌可感染植物并将目的基因转移到受体细胞中
(4)与愈伤组织相比，冠瘿组织的生长速度更快，原因可能是_________________________________________________________________________________。(5)艾弗里等人的肺炎链球菌转化实验为证明DNA是遗传物质做出了重要贡献，也可以说是基因工程的先导，如果他们的工作为基因工程理论的建立提供了启示，那么，这一启示是_____________________________________。
tms基因和tmr基因编码产物控制合成了生长素和细胞分裂素，促进了冠瘿组织的生长
DNA可以在同种生物不同个体之间转移
解析 (1)在构建重组Ti质粒的过程中常使用两种能产生不同黏性末端的限制性内切核酸酶对目的基因和Ti质粒分别进行切割，可以避免目的基因和Ti质粒的自身连接成环和反向连接(可使目的基因定向插入Ti质粒)。(2)将目的基因导入植物细胞时，常用农杆菌转化法，是因为农杆菌可感染植物并将目的基因转移到受体细胞中。(3)图中插入了2个目的基因，为了准确鉴别受体细胞中是否含有目的基因，并将含有目的基因的细胞筛选出来，所选的Ti质粒至少应包含2种抗生素抗性基因，以便筛选和鉴别。
(4)据Ti质粒图示可知，Ti质粒中的tms基因和tmr基因编码产物控制合成了生长素和细胞分裂素，促进了冠瘿组织的生长，因此与愈伤组织相比，冠瘿组织的生长速度更快。(5)肺炎链球菌转化实验中，S型菌的DNA进入R型菌中并能表达，说明DNA可以在同种生物不同个体之间转移，为基因工程理论的建立提供了启示。
6.(2023·贵阳市检测)干扰素是动物体内的一种蛋白质，可以用于治疗病毒的感染和癌症，但在体外保存相当困难。如果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，就可在－70 ℃下保存半年，给广大患者带来福音。回答下列问题：Ⅰ.(1)天然蛋白质合成的过程是按照克里克提出的__________进行的，而蛋白质工程却与之相反。依据蛋白质工程原理，设计实验流程，让动物生产可以保存的干扰素，其基本途径是：预期蛋白质的功能→设计________________→推测应有的氨基酸序列→找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋白质。
(2)上述过程设计的脱氧核苷酸序列________(填“是”或“不是”)唯一的。该方法获得的干扰素基因与细胞内干扰素基因相比，结构上不同之处有___________________________________________________。(3)设计改造干扰素，最终还必须通过________来完成，原因是_______________________________________________。
该方法获得的干扰素基因不含内含子、启动子和终止子
基因控制蛋白质的合成，并且基因能遗传给下一代
Ⅱ.我国研究人员通过利用一只Bmal1基因(影响生物节律)敲除彻底，且生物节律紊乱特征最为明显的猕猴的体细胞细胞核，成功获得5只克隆疾病猴。请回答下列问题：(1)为得到更多的卵母细胞用于核移植，可对卵细胞供体猴使用____________处理，使其超数排卵，收集并选取处于____________________时期的卵母细胞。(2)在体细胞的细胞核移植到受体卵母细胞之前，必须去掉____________________，原因是________________________________________________________。
确保核移植的胚胎或动物细胞中的遗传物质全部来自供体细胞
(3)体细胞克隆猴常作为人类疾病研究的实验动物模型，与用多只普通猴做实验相比，使用遗传背景相同的克隆猴做实验的优点是____________________________。
避免个体间差异对实验的干扰
解析 Ⅰ.(1)天然蛋白质合成的过程是按照克里克提出的中心法则进行的，蛋白质工程基本途径是预期蛋白质的功能→设计预期蛋白质的结构→推测应有的氨基酸序列→改变相对应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋白质。(2)因为密码子的简并，由氨基酸序列推测得到的相应脱氧核苷酸序列不是唯一的，通过该方法获得的干扰素基因序列是由氨基酸序列推测的，所以与细胞内的干扰素基因相比，缺少内含子、启动子和终止子等片段。(3)干扰素的本质是蛋白质，是由基因控制编码的，基因控制蛋白质的合成，并且基因能遗传给下一代，所以改造干扰素最终需要改造基因。
Ⅱ.(1)为得到更多的卵母细胞，可以对供体猴使用促性腺激素处理，使其超数排卵，收集处于减数第二次分裂中期的卵母细胞。(2)本实验使用细胞核移植技术，为了使核移植的胚胎或动物细胞核中的遗传物质全部来自供体细胞，在体细胞的细胞核移植到受体卵母细胞之前，必须去掉受体卵母细胞的细胞核。(3)使用遗传背景相同的克隆猴做实验的优点是避免个体间差异对实验的干扰。
7.(2023·江苏南京调研)乳腺炎和口蹄疫分别是由细菌和病毒引起的危害奶牛养殖业的两种严重疾病。研究者利用生物技术培育出转牛乳铁蛋白肽(抗细菌)和干扰素(抗病毒)基因的双转基因奶牛品种。如图1为基因表达载体，图2为培育流程。请据图回答问题：
(1)构建基因表达载体时需要用到的工具酶是________________________。(2)基因表达过程包括_______________，图1中一般能同时表达的基因是_______________________________。新霉素抗性基因的作用是_______________________________。(3)图2中研究者可利用_________________技术筛选出干扰素基因成功表达的胚胎进行移植。
干扰素基因和新霉素抗性基因
便于筛选出含有目的基因的细胞
(4)若利用PCR技术增加目的基因的数量，由图3可知，A、B、C、D四种单链DNA片段中应选取________作为引物(DNA复制子链的延伸方向5′→3′)。若上图所示基因复制2次，则共需要这两种引物各________个；PCR程序中“适温延伸”中的适温是__________________酶的最适温度。
解析 (1)构建基因表达载体时需要用到的工具酶是限制酶和DNA连接酶。(2)基因表达过程包括转录和翻译，据图可知，干扰素基因和新霉素抗性基因均位于相同的启动子和终止子之间，可同时转录。新霉素抗性基因的作用是便于筛选出含有目的基因的细胞。
(3)干扰素基因可在牛全身细胞表达，因此筛选胚胎时可利用抗原—抗体杂交技术筛选出干扰素基因成功表达的胚胎。(4)若利用PCR技术增加目的基因的数量，由图3可知，DNA复制只能从5′到3′，因此构建前利用PCR技术扩增干扰素基因时，A、B、C、D四种单链DNA片段中应选取B和C作为引物。若题图所示基因复制2次，则共需要这两种引物各3个；PCR程序中“适温延伸”中的适温是耐高温的DNA聚合酶的最适温度。
8.(2023·广东揭阳检测)乙肝病毒表面有T1蛋白和T2蛋白，免疫接种实验表明这两种蛋白质都可引起实验动物的免疫反应。科研人员用农杆菌转化法培育出转基因番茄，用于生产可口服的乙肝病毒疫苗，为预防乙肝开辟了一条新途径。回答下列问题：
(1)T1蛋白和T2蛋白进入实验动物的肠道后，会被实验动物小肠黏膜上的一种M细胞当作________处理，进而引发一系列的免疫反应，最终产生相应的_________________，使实验动物获得了对乙肝病毒的免疫能力。
(2)构建基因表达载体是基因工程的核心，其目的是__________________________________________________________________________________________。
构建表达载体时，需要选择果实特异性启动子，其目的是______________________________________。
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，同时使目的基因能够表达和发挥作用
使目的基因在番茄果实细胞中特异性表达
(3)用转基因番茄生产可口服的乙肝病毒疫苗(含T1蛋白)，若要检测目的基因是否翻译出T1蛋白，可用的检测物质是______________ (填“T1蛋白的基因”或“T1蛋白的抗体”)，该检测方法称为_____________________。(4)获得转基因番茄植株后，已确定该植株所结番茄中含有T2蛋白，此后还要对T2蛋白的功能进行个体水平的鉴定，方法是________________________________________________________________________________________________________________。
用转基因番茄植株生产的T2蛋白
对实验动物进行免疫接种实验(或用转基因番茄植株的果实对实验动物进行口服免疫)
解析 (1)T1蛋白和T2蛋白是乙肝病毒表面的蛋白质，进入实验动物的肠道后，会被当作抗原处理，进而引发一系列的免疫反应，最终产生相应的记忆细胞和抗体。(2)构建基因表达载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，同时使目的基因能够表达和发挥作用。要想使目的基因在番茄果实细胞中特异性表达，在构建表达载体时，需要选择果实特异性启动子。(3)用转基因番茄生产可口服的乙肝病毒疫苗(含T1蛋白)，若要检测目的基因是否翻译出T1蛋白，可用T1蛋白的抗体进行抗原—抗体杂交。(4)乙肝病毒表面有T1蛋白和T2蛋白，免疫接种实验表明这两种蛋白质都可引起实验动物的免疫反应。在已确定该转基因番茄植株所结番茄中含有T2蛋白的前提下，进行个体水平的鉴定方法是用转基因番茄植株生产的T2蛋白对实验动物进行免疫接种实验(或用转基因番茄植株的果实对实验动物进行口服免疫)。
课标内容 (1)举例说明基因工程在农牧、食品及医药等行业的广泛应用改善了人类的生活品质。(2)概述人们根据基因工程原理，进行蛋白质设计和改造，可以获得性状和功能更符合人类需求的蛋白质。(3)举例说明依据人类需要对原蛋白质结构进行基因改造、生产目标蛋白的过程。(4)探讨转基因技术在应用过程中带来的影响。(5)举例说明历史上生物武器对人类造成了严重的威胁与伤害。
蛋白质工程的原理和应用
生物技术的安全性和伦理问题
考点一 基因工程的应用
乳腺生物反应器是利用转基因动物的乳汁生产药用蛋白，而膀胱生物反应器是利用转基因动物的尿液生产药用蛋白，其优点是不受动物的性别、生长发育时期的限制，提取简单高效。
2.利用基因工程菌生产药物
1.野外种植转基因抗A害虫植物的同时，还种植一定量的同种不抗虫植物，可降低抗性害虫在整个害虫种群中所占比例的增加速率。试分析其中的原因。
提示 种植一定量的同种不抗虫植物，对抗性害虫的选择作用减弱。
2.人的胰岛素基因导入大肠杆菌后不能正确表达出胰岛素，其原因是___________________________________________________________________ _________________________________________________________________。
提示 真核细胞的基因结构不同于原核细胞，其转录出的mRNA需加工后才能作为翻译的模板，细菌中不存在此机制
1.(2023·福建宁德期末)利用转基因山羊乳腺生物反应器生产丁酰胆碱酯酶，可治疗有机磷中毒。下列叙述错误的是( )A.应该用山羊乳腺中特异表达的基因的启动子构建基因表达载体B.通过体细胞克隆可将丁酰胆碱酯酶基因传递给子代C.通过显微注射技术将基因表达载体导入山羊乳腺细胞D.山羊乳腺细胞可将肽链加工成具有一定空间结构的丁酰胆碱酯酶
结合基因工程的应用，考查社会责任
解析 要得到转基因山羊乳腺生物反应器，在构建基因表达载体时需要乳腺中特异表达的基因的启动子，使目的基因只在乳腺细胞中表达，A正确；通过显微注射技术将基因表达载体导入山羊受精卵，C错误；山羊乳腺细胞含有内质网和高尔基体，可将肽链加工成具有一定空间结构的丁酰胆碱酯酶，D正确。
2.(2023·辽宁沈阳期中)下列关于用转基因动物作器官移植供体的研究的叙述，不正确的是( )A.人体移植器官短缺和免疫排斥是目前制约人体器官移植的两大难题B.猪的内脏构造、大小和血管分布与人的极为相似C.灵长类动物体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒少于猪D.无论以哪种动物作为供体，都需要在其基因组中导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因
解析 目前，人体移植器官短缺和免疫排斥是制约人体器官移植的两大难题，A正确；猪的内脏构造、大小和血管分布与人的极为相似，且猪体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒远少于灵长类动物，B正确、C错误；无论以哪种动物作为供体，都需要在其基因组中导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因，再结合克隆技术，培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆器官，D正确。
考点二 蛋白质工程的原理和应用
写出流程图中字母代表的含义：A.______ B.______ C.__________ D.________ E.__________
3.蛋白质工程与基因工程的区别和联系
1.若要获得抗盐能力更强的抗盐基因，可以对基因H进行改造，最终得到相应的蛋白质，该过程可以通过蛋白质工程完成，该过程的基本思路是___________________________________________________________________ _________________________________________________________________ __________________ 。
①预期耐盐蛋白质的功能；②设计耐盐蛋白质的结构；③推测应有的氨基酸序列；④找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列(基因→获得耐盐能力更强的蛋白质)序列
2.通过对Bt蛋白质三维结构图及氨基酸序列进行分析，发现若将该蛋白质结构中一段由14个氨基酸组成的螺旋结构缺失，结构变化后的Bt蛋白质能使棉铃虫具有更高的致死率。若要根据蛋白质工程的原理设计实验对Bt蛋白质进行改造，以提高其致死率，写出其实验设计思路。
提示 参照密码子表，找到合成该14个氨基酸的碱基序列所在的基因位置，将这些碱基序列进行缺失处理。
1.(2023·山东淄博期中)纤维素酶广泛应用于医药、食品发酵、造纸、废水处理等领域。研究人员利用蛋白质工程将细菌纤维素酶的相应氨基酸替换后，纤维素酶热稳定性得到了提高。下列有关该技术的说法，正确的是( )A.改造后的纤维素酶的较高热稳定性不可遗传B.对纤维素酶的改造需要以基因工程为基础C.改造纤维素酶无需构建基因表达载体D.对纤维素酶的改造是通过直接改造mRNA实现的
结合蛋白质工程，考查社会责任
解析 由于蛋白质工程是进行了基因改造，所以改造后的纤维素酶的较高热稳定性是可遗传的，A错误；对纤维素酶的改造需要以基因工程为基础，B正确；改造纤维素酶同样需构建基因表达载体，C错误；对纤维素酶的改造是通过改造控制合成纤维素酶的基因来实现的，D错误。
2.(2023·湖北孝感高中质检)下图表示蛋白质工程的操作过程，相关说法不正确的是( )
A.a、b过程分别是转录、翻译B.蛋白质工程中对蛋白质分子结构的了解是非常关键的工作C.蛋白质工程是完全摆脱基因工程技术的一项全新的生物工程技术D.蛋白质工程中可能构建出一种全新的基因
解析 a过程是以DNA的一条链为模板合成mRNA的转录过程，b过程是以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的多肽链的翻译过程，A正确；蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因改造或基因合成，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需求，因此蛋白质工程中对蛋白质分子结构的了解是非常关键的工作，B正确；蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程，C错误；蛋白质工程中，可能根据已经明确的蛋白质的结构构建出一种全新的基因，D正确。
考点三 生物技术的安全 性和伦理问题
1.转基因产品的安全性
(3)试管婴儿和设计试管婴儿的比较
1.转基因植物所携带的目的基因可能传递给非转基因植物，造成基因污染。如果将目的基因导入叶绿体DNA中，就可以有效避免基因污染，原因是什么？
提示 叶绿体基因不会通过花粉传给下一代。
2.我国科学家用4种小分子化合物诱导小鼠的成纤维细胞转变成了iPS细胞，这种诱导方法与转入相关基因诱导产生iPS细胞相比，其优点是_________________________________________________。
避免了转入相关因子诱导iPS细胞可能带来的致癌风险
1.(2023·山东临沂期中)关于现代生物工程技术应用安全性的评价，下列叙述正确的是( )A.由于存在生殖隔离，大量种植转基因抗除草剂农作物不存在安全性问题B.中国政府不反对治疗性克隆，可以有限制地进行生殖性克隆研究C.《禁止生物武器公约》规定在任何情况下都不发展、不生产生物武器，但可储存少量的生物武器用于研究D.转基因的受体细胞通常限制在遗传上有特定缺陷的生物上
结合生物技术的安全与伦理问题，考查社会责任
解析 转基因抗除草剂农作物可能通过花粉传播到杂草中，存在安全性问题，A错误；中国政府的态度是禁止生殖性克隆人，坚持四不原则(不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验)，不反对治疗性克隆，B错误。
2.(2023·江苏盐城期末)下列关于治疗性克隆和生殖性克隆的说法，错误的是( )A.使用病人自己的细胞产生胰岛细胞以治疗糖尿病属于治疗性克隆B.将一个克隆的胚胎植入一个女性子宫发育成婴儿的过程属于生殖性克隆C.治疗性克隆属于无性生殖，生殖性克隆属于有性生殖D.治疗性克隆和生殖性克隆技术均需要用到动物细胞培养技术和核移植
解析 使用病人自己的干细胞，在一定的条件下，通过离体培养和诱导分化形成胰岛细胞以治疗糖尿病，属于治疗性克隆，A正确；生殖性克隆是以产生新个体为目的进行的克隆，即用生殖技术将一个克隆的胚胎植入一个女性子宫中发育成婴儿的过程，B正确；克隆属于无性生殖，C错误。
1.(2022·湖南卷，22)水蛭是我国的传统中药材，主要药理成分水蛭素为水蛭蛋白中重要成分之一，具有良好的抗凝血作用。拟通过蛋白质工程改造水蛭素结构，提高其抗凝血活性。回答下列问题：(1)蛋白质工程流程如图所示，物质a是_________________，物质b是__________。在生产过程中，物质b可能不同，合成的蛋白质空间构象却相同，原因是_______________。
(2)蛋白质工程是基因工程的延伸，基因工程中获取目的基因的常用方法有___________________________、__________________________________和利用PCR技术扩增。PCR技术遵循的基本原理是__________________。
(3)将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后，分析水解产物中的肽含量及其抗凝血活性，结果如图所示。推测两种处理后酶解产物的抗凝血活性差异主要与肽的________(填“种类”或“含量”)有关，导致其活性不同的原因是_________________________________________________________________________________________。
从基因文库中获取目的基因
通过DNA合成仪用化学方法人工合成
提取的水蛭蛋白的酶解时间和处理的酶的种类不同，导致水蛭蛋白水解产物的空间结构不同
(4)若要比较蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素的抗凝血活性差异，简要写出实验设计思路。__________________________________________________________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________。
取3支试管，分别加入等量的蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素；用注射器取同一种动物(如家兔)血液，立即将等量的血液加入1、2、3号三支试管中，放在适宜条件下静置一段时间，统计三支试管中血液凝固时间
解析 (1)根据蛋白质工程的基本流程，a是氨基酸序列多肽链，b是mRNA。在生产过程中，mRNA可能不同，合成的蛋白质空间构象却相同，原因是密码子具有简并的特性，即一种氨基酸可能有几个对应的密码子，使不同mRNA翻译出来的氨基酸序列相同。(2)蛋白质工程是基因工程的延伸，基因工程中获取目的基因的常用方法有从基因文库中获取、通过DNA合成仪进行人工合成和利用PCR技术扩增。PCR技术是体外扩增DNA的技术，遵循的基本原理是DNA半保留复制。(3)分析曲线图可知，酶甲、酶乙处理，水解产物中的肽含量都随着酶解时间的延长而逐渐升高，且两种酶作用下差别不大；经酶甲处理后，随着酶
解时间的延长，抗凝血活性先升高而后保持相对稳定；经酶乙处理后，随着酶解时间的延长，抗凝血活性先上升而后有所下降，且酶甲处理后的产物的抗凝血活性最终高于酶乙处理后的酶解产物的抗凝血活性。据此推测两种酶处理后水解产物的抗凝血活性差异主要与肽的种类有关，导致其活性不同的原因是对水蛭蛋白进行酶解时的酶的种类不同，导致水蛭蛋白水解产物的空间结构不同。(4)若要比较蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素的抗凝血活性差异，可以以三种物质作为自变量，分别检测它们的抗凝血活性，故实验设计思路为：取3支试管，分别加入等量的蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素；取同一种动物(如家兔)血液，立即将等量的血液加入1、2、3号三支试管中，放在适宜条件下静置一段时间，观察统计三支试管中血液凝固情况。
2.(2022·海南卷，20)以我国科学家为主的科研团队将OSNL(即4个基因Oct4/Sx2/Nang/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。回答下列问题。
(1)CEFs是从孵化9天的黑羽鸡胚中分离获得的，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。(2)体外获取OSNL的方法有____________________________________________(答出1种即可)。若要在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_____________________________________________________。
胰蛋白酶、胶原蛋白酶等
基因文库法、PCR技术、人工合成法(任答1种)
目的基因转录出mRNA，
最终表达出所需要的蛋白质
(3)iPS细胞和iPGCs细胞的形态、结构和功能不同的根本原因是___________________。(4)诱导iPS细胞的技术与体细胞核移植技术的主要区别是__________________________________________________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _______________________________________。(5)该实验流程中用到的生物技术有___________________________(答出2点即可)。
诱导iPS细胞的技术是将已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；体细胞核移植技术是将动物一个体细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中，使这个重新组合的细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体的技术
基因工程、动物细胞培养
解析 (1)动物细胞培养时，动物组织剪碎后需要用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理一段时间，以便获得单个细胞。使用合成培养基培养动物细胞时，通常需要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)体外获取目的基因的方法有多种，如基因文库法、PCR技术、人工合成法。基因表达载体的组成包括目的基因、标记基因、启动子、终止子等结构，启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了启动子才能驱动目的基因转录出mRNA，最终获得所需要的蛋白质。(3)iPGCs细胞是由iPS细胞增殖、分化而来的，两者在形态、结构和功能方面不同的根本原因是基因的选择性表达。(4)诱导iPS细胞的技术与体细胞核移植技术存在明显的区别，主要表现在诱导iPS细胞的技术是将已分化的
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；而体细胞核移植技术是将动物一个体细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中，使这个重新组合的细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体的技术。(5)分析题意可知，该实验流程中用到的生物技术有基因工程、动物细胞培养技术。
考点一 基因工程的应用1.(2023·山东济南质检)运用现代生物技术的育种方法，将抗菜青虫的Bt基因转入优质油菜中，培育出转基因抗虫油菜品种，该品种在生长过程中能产生抗虫蛋白，对菜青虫有显著抗性，能提高油菜产量，减少农药使用量，保护农业生态环境。根据以上信息，分析下列叙述正确的是( )A.Bt基因的本质是蛋白质B.Bt基因中有菜青虫的遗传物质C.转基因抗虫油菜能产生抗虫蛋白是由于其具有Bt基因D.转基因抗虫油菜产生的抗虫蛋白是无机物
解析 Bt基因的本质是有遗传效应的DNA片段，A错误；Bt基因不是来源于菜青虫，不含菜青虫的遗传物质，B错误；基因控制生物的性状，将抗菜青虫的Bt基因转移到油菜中，培育出转基因抗虫油菜，该品种能产生抗虫蛋白，对菜青虫有显著抗性，表明转基因抗虫油菜能产生抗虫蛋白是由于其具有Bt基因，C正确；转基因抗虫油菜产生的抗虫蛋白是一种蛋白质，属于有机物，D错误。
2.(2023·山东日照期中)几丁质是许多真菌细胞壁的重要成分，几丁质酶可催化其水解。将几丁质酶基因转入菊花体内，可增强其抗真菌病的能力。下列有关叙述错误的是( )A.将几丁质酶基因插入Ti质粒的T-DNA上构建表达载体B.可通过显微注射法将农杆菌导入菊花受体细胞C.可用PCR等技术检测目的基因是否成功导入D.可用真菌接种实验检测转基因菊花对真菌的抗性程度
考点二 蛋白质工程的原理和应用3.(2023·陕西西安期末)目前科学家们通过蛋白质工程制造出了蓝色荧光蛋白、黄色荧光蛋白等。采用蛋白质工程技术制造出蓝色荧光蛋白的过程的正确顺序是( )①推测蓝色荧光蛋白的氨基酸序列和确定相对应的脱氧核苷酸序列 ②根据预期的蓝色荧光蛋白的功能设计其结构 ③合成蓝色荧光蛋白基因 ④表达出蓝色荧光蛋白A.①②③④ B.②①③④C.②③①④ D.④②①③
解析 参照蛋白质工程的基本途径，采用蛋白质工程技术制造出蓝色荧光蛋白的过程的正确顺序是②根据预期的蓝色荧光蛋白的功能设计其结构→①推测蓝色荧光蛋白的氨基酸序列和确定相对应的脱氧核苷酸序列→③合成蓝色荧光蛋白基因→④表达出蓝色荧光蛋白。
4.(2023·山东省实验中学质检)T4溶菌酶在高温时易失去活性。研究人员对编码T4溶菌酶的基因进行改造，使T4溶菌酶第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸，该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成一个二硫键，提高了酶的耐热性。下列相关叙述正确的是( )A.T4溶菌酶耐热性提高的原因是组成该酶的氨基酸种类和数量发生了改变B.T4溶菌酶的改造属于蛋白质工程，自然界中的酶都可通过蛋白质工程进行改造C.蛋白质工程与中心法则的流动方向一致，即DNA→mRNA→蛋白质D.若高温使蛋白质分子的空间结构发生改变，蛋白质的功能也会受到影响
解析 由题意可知，T4溶菌酶耐热性提高的原因是组成该酶的氨基酸种类均发生了改变，但组成该酶的氨基酸数量未变，A错误；T4溶菌酶的改造属于蛋白质工程，酶大多是蛋白质，少数是RNA，蛋白质工程只能用于改造蛋白质类酶，B错误；蛋白质工程与中心法则的流动方向相反，C错误；若高温使蛋白质分子的空间结构发生改变，蛋白质的功能也会受到影响，D正确。
5.(2023·山东青岛调研)青蒿素是有效的抗疟药物，但野生黄花蒿青蒿素产量低，为缓解青蒿素供应不足的状况，科学家将tms基因和tmr基因导入黄花蒿的愈伤组织从而获得了黄花蒿的冠瘿组织，实验过程用到的部分结构如下图。请据图回答问题：
(1)在构建重组Ti质粒的过程中常使用两种能产生不同黏性末端的限制性内切核酸酶对目的基因和Ti质粒分别进行切割，这样做的好处有________________________________________________________________________________________。(2)将目的基因导入黄花蒿愈伤组织前，先将目的基因导入农杆菌，农杆菌的作用是_____________________________________________。
(3)为了准确鉴别受体细胞中是否含有目的基因并将含有目的基因的细胞筛选出来，所选的Ti质粒至少应包含________种抗生素抗性基因，以便筛选和鉴别。
Ti质粒的自身连接成环和反向连接(可使目的基因定向插入Ti质粒)
农杆菌可感染植物并将目的基因转移到受体细胞中
(4)与愈伤组织相比，冠瘿组织的生长速度更快，原因可能是_________________________________________________________________________________。(5)艾弗里等人的肺炎链球菌转化实验为证明DNA是遗传物质做出了重要贡献，也可以说是基因工程的先导，如果他们的工作为基因工程理论的建立提供了启示，那么，这一启示是_____________________________________。
tms基因和tmr基因编码产物控制合成了生长素和细胞分裂素，促进了冠瘿组织的生长
DNA可以在同种生物不同个体之间转移
解析 (1)在构建重组Ti质粒的过程中常使用两种能产生不同黏性末端的限制性内切核酸酶对目的基因和Ti质粒分别进行切割，可以避免目的基因和Ti质粒的自身连接成环和反向连接(可使目的基因定向插入Ti质粒)。(2)将目的基因导入植物细胞时，常用农杆菌转化法，是因为农杆菌可感染植物并将目的基因转移到受体细胞中。(3)图中插入了2个目的基因，为了准确鉴别受体细胞中是否含有目的基因，并将含有目的基因的细胞筛选出来，所选的Ti质粒至少应包含2种抗生素抗性基因，以便筛选和鉴别。
(4)据Ti质粒图示可知，Ti质粒中的tms基因和tmr基因编码产物控制合成了生长素和细胞分裂素，促进了冠瘿组织的生长，因此与愈伤组织相比，冠瘿组织的生长速度更快。(5)肺炎链球菌转化实验中，S型菌的DNA进入R型菌中并能表达，说明DNA可以在同种生物不同个体之间转移，为基因工程理论的建立提供了启示。
6.(2023·贵阳市检测)干扰素是动物体内的一种蛋白质，可以用于治疗病毒的感染和癌症，但在体外保存相当困难。如果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，就可在－70 ℃下保存半年，给广大患者带来福音。回答下列问题：Ⅰ.(1)天然蛋白质合成的过程是按照克里克提出的__________进行的，而蛋白质工程却与之相反。依据蛋白质工程原理，设计实验流程，让动物生产可以保存的干扰素，其基本途径是：预期蛋白质的功能→设计________________→推测应有的氨基酸序列→找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋白质。
(2)上述过程设计的脱氧核苷酸序列________(填“是”或“不是”)唯一的。该方法获得的干扰素基因与细胞内干扰素基因相比，结构上不同之处有___________________________________________________。(3)设计改造干扰素，最终还必须通过________来完成，原因是_______________________________________________。
该方法获得的干扰素基因不含内含子、启动子和终止子
基因控制蛋白质的合成，并且基因能遗传给下一代
Ⅱ.我国研究人员通过利用一只Bmal1基因(影响生物节律)敲除彻底，且生物节律紊乱特征最为明显的猕猴的体细胞细胞核，成功获得5只克隆疾病猴。请回答下列问题：(1)为得到更多的卵母细胞用于核移植，可对卵细胞供体猴使用____________处理，使其超数排卵，收集并选取处于____________________时期的卵母细胞。(2)在体细胞的细胞核移植到受体卵母细胞之前，必须去掉____________________，原因是________________________________________________________。
确保核移植的胚胎或动物细胞中的遗传物质全部来自供体细胞
(3)体细胞克隆猴常作为人类疾病研究的实验动物模型，与用多只普通猴做实验相比，使用遗传背景相同的克隆猴做实验的优点是____________________________。
避免个体间差异对实验的干扰
解析 Ⅰ.(1)天然蛋白质合成的过程是按照克里克提出的中心法则进行的，蛋白质工程基本途径是预期蛋白质的功能→设计预期蛋白质的结构→推测应有的氨基酸序列→改变相对应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋白质。(2)因为密码子的简并，由氨基酸序列推测得到的相应脱氧核苷酸序列不是唯一的，通过该方法获得的干扰素基因序列是由氨基酸序列推测的，所以与细胞内的干扰素基因相比，缺少内含子、启动子和终止子等片段。(3)干扰素的本质是蛋白质，是由基因控制编码的，基因控制蛋白质的合成，并且基因能遗传给下一代，所以改造干扰素最终需要改造基因。
Ⅱ.(1)为得到更多的卵母细胞，可以对供体猴使用促性腺激素处理，使其超数排卵，收集处于减数第二次分裂中期的卵母细胞。(2)本实验使用细胞核移植技术，为了使核移植的胚胎或动物细胞核中的遗传物质全部来自供体细胞，在体细胞的细胞核移植到受体卵母细胞之前，必须去掉受体卵母细胞的细胞核。(3)使用遗传背景相同的克隆猴做实验的优点是避免个体间差异对实验的干扰。
7.(2023·江苏南京调研)乳腺炎和口蹄疫分别是由细菌和病毒引起的危害奶牛养殖业的两种严重疾病。研究者利用生物技术培育出转牛乳铁蛋白肽(抗细菌)和干扰素(抗病毒)基因的双转基因奶牛品种。如图1为基因表达载体，图2为培育流程。请据图回答问题：
(1)构建基因表达载体时需要用到的工具酶是________________________。(2)基因表达过程包括_______________，图1中一般能同时表达的基因是_______________________________。新霉素抗性基因的作用是_______________________________。(3)图2中研究者可利用_________________技术筛选出干扰素基因成功表达的胚胎进行移植。
干扰素基因和新霉素抗性基因
便于筛选出含有目的基因的细胞
(4)若利用PCR技术增加目的基因的数量，由图3可知，A、B、C、D四种单链DNA片段中应选取________作为引物(DNA复制子链的延伸方向5′→3′)。若上图所示基因复制2次，则共需要这两种引物各________个；PCR程序中“适温延伸”中的适温是__________________酶的最适温度。
解析 (1)构建基因表达载体时需要用到的工具酶是限制酶和DNA连接酶。(2)基因表达过程包括转录和翻译，据图可知，干扰素基因和新霉素抗性基因均位于相同的启动子和终止子之间，可同时转录。新霉素抗性基因的作用是便于筛选出含有目的基因的细胞。
(3)干扰素基因可在牛全身细胞表达，因此筛选胚胎时可利用抗原—抗体杂交技术筛选出干扰素基因成功表达的胚胎。(4)若利用PCR技术增加目的基因的数量，由图3可知，DNA复制只能从5′到3′，因此构建前利用PCR技术扩增干扰素基因时，A、B、C、D四种单链DNA片段中应选取B和C作为引物。若题图所示基因复制2次，则共需要这两种引物各3个；PCR程序中“适温延伸”中的适温是耐高温的DNA聚合酶的最适温度。
8.(2023·广东揭阳检测)乙肝病毒表面有T1蛋白和T2蛋白，免疫接种实验表明这两种蛋白质都可引起实验动物的免疫反应。科研人员用农杆菌转化法培育出转基因番茄，用于生产可口服的乙肝病毒疫苗，为预防乙肝开辟了一条新途径。回答下列问题：
(1)T1蛋白和T2蛋白进入实验动物的肠道后，会被实验动物小肠黏膜上的一种M细胞当作________处理，进而引发一系列的免疫反应，最终产生相应的_________________，使实验动物获得了对乙肝病毒的免疫能力。
(2)构建基因表达载体是基因工程的核心，其目的是__________________________________________________________________________________________。
构建表达载体时，需要选择果实特异性启动子，其目的是______________________________________。
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，同时使目的基因能够表达和发挥作用
使目的基因在番茄果实细胞中特异性表达
(3)用转基因番茄生产可口服的乙肝病毒疫苗(含T1蛋白)，若要检测目的基因是否翻译出T1蛋白，可用的检测物质是______________ (填“T1蛋白的基因”或“T1蛋白的抗体”)，该检测方法称为_____________________。(4)获得转基因番茄植株后，已确定该植株所结番茄中含有T2蛋白，此后还要对T2蛋白的功能进行个体水平的鉴定，方法是________________________________________________________________________________________________________________。
用转基因番茄植株生产的T2蛋白
对实验动物进行免疫接种实验(或用转基因番茄植株的果实对实验动物进行口服免疫)
解析 (1)T1蛋白和T2蛋白是乙肝病毒表面的蛋白质，进入实验动物的肠道后，会被当作抗原处理，进而引发一系列的免疫反应，最终产生相应的记忆细胞和抗体。(2)构建基因表达载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，同时使目的基因能够表达和发挥作用。要想使目的基因在番茄果实细胞中特异性表达，在构建表达载体时，需要选择果实特异性启动子。(3)用转基因番茄生产可口服的乙肝病毒疫苗(含T1蛋白)，若要检测目的基因是否翻译出T1蛋白，可用T1蛋白的抗体进行抗原—抗体杂交。(4)乙肝病毒表面有T1蛋白和T2蛋白，免疫接种实验表明这两种蛋白质都可引起实验动物的免疫反应。在已确定该转基因番茄植株所结番茄中含有T2蛋白的前提下，进行个体水平的鉴定方法是用转基因番茄植株生产的T2蛋白对实验动物进行免疫接种实验(或用转基因番茄植株的果实对实验动物进行口服免疫)。
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