适用于新高考新教材备战2025届高考生物一轮总复习第10单元生物技术与工程课时规范练53基因工程的应用及蛋白质工程

课时规范练53基因工程的应用及蛋白质工程必备知识基础练考点一基因工程的应用1.每年我国约30万人在器官移植等待的名单中,但仅有1万多人能获得器官移植的机会,供体来源不足是目前器官移植最大的问题。基因工程为器官移植提供了新的思路,如果能在猪的基因组中导入某种调节基因,抑制其抗原决定基因的表达,就可以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猪器官。下列关于转基因克隆猪器官的叙述,错误的是()A.选用猪做克隆器官供体是因为其内脏构造、大小与血管分布和人的类似,且猪体内可导致人类疾病的病毒少B.该操作的核心步骤是基因表达载体的构建,需要用到限制酶、DNA连接酶两种工具酶C.调节基因导入的受体细胞取决于需要的器官类型,若需要移植肝脏,则受体细胞为肝细胞D.若要检测目的基因是否导入了受体细胞,可以利用PCR等技术进行检测2.(2023·广东汕头三模)如图表示利用基因工程技术生产人血清白蛋白的两条途径,下列有关叙述正确的是()A.分子运输车——载体的组成包括目的基因、标记基因、启动密码、终止密码等B.扩增目的基因时,利用耐高温的DNA连接酶从引物a和引物b起始延伸互补链C.接受人血清白蛋白基因的绵羊受体细胞是乳腺细胞D.含目的基因的植物受体细胞可能无需培养成完整植株3.植物生物反应器主要以整株植物、植物组织或植物悬浮细胞为加工场所,生产药物蛋白。叶绿体遗传转化体系是近年发展起来的一种新的植物生物反应器。叶绿体转化是以同源重组原理将外源目的基因整合到目标叶绿体基因组中的一种方式,是一种高表达、安全性极高的遗传转化方法。下列相关叙述正确的是()A.植物生物反应器涉及的现代生物学技术是基因工程和植物细胞工程B.构建的基因表达载体中含有叶绿体特异启动子,使得目的基因只能在叶绿体中表达C.植物叶绿体表达体系可以防止转基因作物的目的基因通过花粉在自然界中扩散D.把目的基因导入叶绿体DNA中,将来产生的配子一定含有此目的基因4.我国科学家在基因编辑这个新兴领域创造了多项世界第一,该技术能对基因进行定点“修改”,以改变目的基因的序列和功能。在应用该技术时也要特别注意防范风险。下列关于基因编辑技术的叙述,错误的是()A.可以让某个基因失效B.可以应用于治疗癌症C.可以修复已突变基因D.应用于任何基因修改考点二蛋白质工程的原理和应用5.如图表示蛋白质工程的操作过程,下列相关说法错误的是()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6.基因工程和蛋白质工程技术有很大的应用价值,可用于医药及其他工农业生产中。下列关于基因工程和蛋白质工程的叙述,正确的是()A.蛋白质工程的操作对象是蛋白质,不需要以酶和载体为工具B.目的基因的检测与鉴定是培育转基因生物的核心环节C.基因工程操作中所用质粒都是来自细菌细胞中天然的质粒D.PCR扩增相关目的基因时,子链的合成方向是由5'端到3'端关键能力提升练1.(2024·广东联考)下图是剔除转基因植物中标记基因的一种策略,下列相关叙述错误的是()A.分别带有目的基因和标记基因的两个质粒,都带有T-DNA序列B.该方法建立在高转化频率基础上,标记基因和目的基因需转到不同染色体上C.若要获得剔除标记基因的植株,转化植株必须经过有性生殖阶段遗传重组D.获得的无筛选标记转基因植株发生了染色体结构变异2.(2024·广东佛山联考)水中雌激素类物质(E物质)污染会导致鱼类雌性化等异常,并通过食物链影响人体健康和生态安全。斑马鱼的肌细胞、生殖细胞等均存在E物质受体,且幼体透明。科学家将绿色荧光蛋白(GFP)等基因转入斑马鱼,建立了一种快速的水体E物质监测方法。下列分析错误的是()A.将GFP基因表达载体导入斑马鱼受精卵的常用方法是显微注射法B.构建含有GFP基因的表达载体时需使用限制酶和DNA聚合酶C.在被E物质污染的水体中转基因斑马鱼的幼体会显绿色D.转基因斑马鱼逃逸可能带来生物安全问题3.β-丙氨酸作为重要的中间体,广泛应用于医药、食品、化工等领域。L-天冬氨酸-α-脱羧酶(PanD)能够催化β-丙氨酸的生成,但天然PanD酶活力(酶活力是指酶催化一定化学反应的能力)较低且易失活。研究人员运用蛋白质工程对酶基因进行分子改造,在未知PanD三维结构和功能关系的情况下,通过易错PCR技术引入随机突变,再进行定向筛选,最终获得活力和稳定性均较高的PanD。回答下列问题。(1)易错PCR与普通PCR相似,每次循环也包括了三步,但可通过改变PCR反应条件来提高碱基错配的概率。在PCR反应体系中,Mg2+可以提高已发生错配区域的稳定性,Mn2+可以降低DNA聚合酶对底物的专一性。因此,与普通PCR相比,易错PCR的反应体系中应适当(填“提高”或“降低”)Mg2+浓度、(填“提高”或“降低”)Mn2+浓度。通过多轮的易错PCR及筛选,可以获取所需的PanD基因。(2)研究人员对比改造前后的两种PanD,发现改造后的PanD的第305位氨基酸由赖氨酸突变为丝氨酸,推测突变后酶活力升高的原因是

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(3)为将能表达高活力PanD的大肠杆菌应用于工业发酵生产β-丙氨酸,研究人员还探究了发酵的最佳反应条件,研究中发现随着底物浓度升高,β-丙氨酸产量下降,推测其原因可能是

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因此在工业生产中,要采用(填“一次足量添加”或“多次分批补料”)的投料策略。答案：必备知识基础练1.C解析猪的内脏构造、大小、血管分布与人的极为相似,而且猪体内可导致人类疾病的病毒远远少于灵长类动物,A项正确;在构建基因表达载体时,首先会用一定的限制酶切割载体和含有目的基因的DNA片段,再利用DNA连接酶将目的基因片段拼接到载体的切口处,形成一个重组DNA分子,将目的基因导入动物细胞,受体细胞一般是受精卵,受精卵具有发育的全能性,肝细胞无法发育成完整的肝脏,因此不会选择肝细胞作为受体细胞,B项正确,C项错误;分子水平的检测,可以通过PCR等技术检测受体细胞DNA上是否插入了目的基因或检测目的基因是否转录出了mRNA,D项正确。2.D解析基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等,A项错误;利用PCR技术扩增目的基因时,利用耐高温的DNA聚合酶延伸子链,B项错误;接受人血清白蛋白基因的绵羊受体细胞是受精卵,C项错误;为了大量生产人血清白蛋白,可从愈伤组织获得人血清白蛋白,无需培养为完整植株,D项正确。3.D解析植物生物反应器首先需要用基因工程技术将目的基因导入植物细胞,其次需要采用植物细胞工程技术将转基因植物细胞培育成转基因植株或转基因植物组织或转基因植物悬浮细胞,因此涉及基因工程和植物细胞工程技术,A项正确;要使得目的基因只能在叶绿体中表达,则构建的基因表达载体中要含有叶绿体特异性启动子,B项正确;由于受精卵中的细胞质几乎全部来自卵细胞,因此植物叶绿体表达体系可以防止转基因作物的目的基因通过花粉在自然界中扩散,C项正确;把该基因导入叶绿体DNA中,叶绿体DNA存在于细胞质中,在配子产生过程中并不遵循遗传规律,所以将来产生的配子中不一定含有抗病基因,D项错误。4.D解析基因编辑技术可以修改DNA序列,从而让某个基因失效或修复已突变基因,也可以用于编辑癌症相关的基因,从而应用于治疗癌症,A、B、C三项正确;基于现在的技术水平,基因编辑技术还不能对任何基因进行修改,D项错误。5.C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项正确;蛋白质工程是指以蛋白质分子结构规律及其与生物功能的关系作为基础,通过改造或合成基因,来改造现有蛋白质,或制造一种新的蛋白质,以满足人类的生产和生活的需求,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项正确;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项错误;蛋白质工程中,可能根据已经明确的蛋白质结构构建出一种全新的基因,D项正确。6.D解析蛋白质工程操作对象是基因,需要以酶和载体为工具,A项错误;基因表达载体的构建是培育转基因生物过程中的核心环节,B项错误;基因工程操作中所用质粒是改造后的质粒,C项错误;扩增目的基因时,合成DNA的方向是从子链的5'端到3'端,D项正确。关键能力提升练1.D解析农杆菌中的Ti质粒上的T-DNA可转移至受体细胞,并且整合到受体细胞染色体的DNA上,故分别带有目的基因和标记基因的两个质粒,都带有T-DNA序列,进而成功整合到受体细胞染色体上,A项正确;该方法需要利用农杆菌转化法,在高转化频率的基础上,将目的基因和标记基因整合到染色体上,由图可知,标记基因和目的基因位于细胞中不同的染色体上,B项正确;通过杂交分离结果可知,经过有性生殖阶段遗传重组后获得了只含目的基因的细胞,只含标记基因的细胞和既含目的基因又含标记基因的细胞,C项正确;获得的无筛选标记转基因植株发生了基因重组,D项错误。2.B解析将基因表达载体导入斑马鱼受精卵的常用方法是显微注射法,A项正确;构建含有GFP基因的表达载体时需使用限制酶和DNA连接酶,B项错误;绿色荧光蛋白(GFP)表达后会使透明的斑马鱼幼体显出绿色,C项正确;转基因斑马鱼逃逸可能带来生物安全问题,D项正确。3.答案(1)变性、复性、延伸提高提高(2)组成PanD的氨基酸种类改变,导致酶的空间结构发生改变,进而使酶活力提升(3)随着底物浓度升高,发酵液浓度增加,进而使大肠杆菌失水较多,甚至死亡,不能高效地表达高活力PanD多次分批补料解析(1)PCR每次循环包括变性、复性、延伸三步。易错PCR与普通PCR相似,每次循环也包括了变性、复性、延伸三步。PCR技术是指通过DNA的双链复制,在耐高温的DNA聚合酶的催化下,遵循碱基互补配对原则,扩增DNA片段。耐高温的DNA聚合酶负责将碱基与模板链正确地互补配对,Mn2+可以降低DNA聚合酶对底物的专一性,也就是说Mn2+能提高碱基与模板链的错配,增加其突变率;非互补的碱基对由于氢键不易形成,稳定性差,Mg2+可以提高该错配区域