2027届新高考生物热点创新复习：基因工程的应用-膀胱生物反应器

江苏省泗阳中学2026届高三二轮复习2027届新高考生物热点创新复习基因工程的应用——膀胱生物反应器一、人乳铁蛋白（hLF）的核心功能1.

抗菌、抗病毒-夺走细菌必需铁，抑制大肠杆菌、沙门氏菌等-直接结合病毒（HIV、轮状、疱疹等），阻止入侵2.

免疫调节-激活免疫细胞、促进抗体生成、抗炎3.

促进铁吸收-安全转运铁离子，改善缺铁性贫血4.

保护肠道-维护肠道屏障、促益生菌生长、防肠炎5.

抗氧化、抗炎-清除自由基、减轻炎症损伤6.

抗癌、细胞保护-抑制肿瘤增殖、增强放化疗耐受性二、目前主要提取来源1.

天然来源（传统）-人乳：最理想，但来源有限、伦理限制-牛乳/牛初乳：工业主流（含量约0.02–0.35mg/mL）2.

现代生物工程（主流量产）-重组DNA技术：-转基因植物（水稻、玉米、大麦）-转基因动物（奶牛、山羊）乳汁1、回顾所学知识，可以用哪些方法获取hLF基因？利用PCR获取和扩增目的基因用化学方法人工合成基因从基因文库中获取……活动一：人乳铁蛋白基因（hLF）的获取已知目的基因的两端的序列目的基因序列较短且序列已知目的基因序列全部未知2、为了便于插入载体，我们想要利用PCR获取和扩增hLF（不含非编码区和内含子）。请小组合作，完善下面的流程图：活动一：人乳铁蛋白基因（hLF）的获取从

细胞中提取

作为模板利用

酶来合成cDNA以cDNA为模板，在PCR体系中加入

、

、

、

等，在合适的程序下扩增出大量hLF基因

人乳腺（腺泡）细胞总RNA逆转录TaqDNA聚合酶dNTP缓冲液引物1、请用简图和文字呈现预期构建的基因表达载体。（箭头为转录方向）活动二：人乳铁蛋白基因表达载体的构建2、若将一个乳腺生物反应器的基因表达载体改为膀胱生物反应器的基因表达载体，以表达人乳铁蛋白，关键是改变重组质粒中哪个元件？启动子将“乳腺特异性启动子”改为“膀胱特异性启动子”B启动子＋绿色荧光蛋白A启动子＋绿色荧光蛋白C启动子＋绿色荧光蛋白PB—GFPPC—GFPPA—GFP自变量①启动子的种类②受体细胞种类因变量荧光蛋白基因的表达情况9组实验3、现有三段含有不同启动子的DNA序列，其中只有一种为膀胱特异性启动子，两种为组成型启动子,如何快速从三种启动子中找出目标启动子？部分材料：含绿色荧光蛋白的质粒（pGFP）、各种组织细胞、各种肿瘤细胞如膀胱癌细胞、肺癌细胞、乳腺癌细胞等。1.将三种启动子分别和含绿色荧光蛋白的质粒相连，构建重组质粒。2.分别导入膀胱癌细胞、肺癌细胞、乳腺癌细胞中。B启动子＋绿色荧光蛋白A启动子＋绿色荧光蛋白C启动子＋绿色荧光蛋白PB—GFPPC—GFPPA—GFP若某启动子组，只在膀胱癌细胞发出绿色荧光，则该启动子为膀胱特异性启动子。结果检测：现象结论：培养一段时间后在荧光显微镜下观察。方法步骤：4、以下是含绿色荧光蛋白基因的质粒（pGFP）部分酶切位点图和含A启动子（膀胱特异性启动子）序列酶切位点图。以该组实验为例，按照上述实验思路，请选择合适的工具酶构建重组质粒。终止子EcoRⅠSmaⅠMunⅠEcoRⅠGFP原启动子A启动子EcoRⅠNheⅠXhoⅠSmaⅠ含GFP的质粒局部序列和酶切位点图A启动子所在的DNA片段限制性识别序列及切割位点：MunⅠ：C↓AATTGXhoⅠ：C↓TCGAGEcoRⅠ：G↓AATTCSmaⅠ：CCC↓GGGNheⅠ：G↓CTAGC图中，A启动子应该用

酶切割，pGFP质粒应该用

酶切割，并用

酶连接绿色荧光蛋白质粒（pGFP）和A启动子序列构建重组质粒。EcoRⅠ、SmaⅠMunI、SmaⅠDNA连接酶活动二：人乳铁蛋白基因表达载体的构建资料2：FLAG是一种短肽，与其它蛋白质连在一起构成融合蛋白，可使该融合蛋白与含有FLAG抗体的介质结合，便于收集和筛选，但不影响原蛋白质的结构和功能。该技术可以简化基因表达产物的收集，只要使混合产物流经含FLAG抗体的介质，FLAG融合蛋白便会吸附在含抗体的介质上，从而与其它物质分离。1、结合资料信息，如果想用含FLAG抗体的介质来纯化收集人乳铁蛋白，需要怎样对基因表达载体进行优化？活动三：人乳铁蛋白基因表达载体的构建复制原点标记基因膀胱特异性启动子终止子hLFFLAG-hLF2、某科学兴趣小组设计了如图所示的融合基因，利用智能体推算，结果未能表达出正确的融合蛋白，请分析原因。（AUG为起始密码子，UAA、UAG、UGA为终止密码子）ATGGAC...369...AAGTAGAATTCATGGCG...2124...AATTAA框内为FLAG对应序列框内为hLF对应序列MetAsp...123...Lys......MetAla...708...Asp活动三：人乳铁蛋白基因表达载体的构建①会产生终止密码子，无法形成融合蛋白。AT②两基因中间有8个多余的碱基对（非3的倍数），使hLF基因的密码子出现了移码（错位读取），导致人乳铁蛋白氨基酸序列错误。解决方法：在引物中的EcoRI序列一端加一个碱基，或去掉EcoRI之外的两个碱基3、下图为已知的FLAG和hLF部分序列，利用重叠延伸PCR，可实现二者的无缝连接。活动三：人乳铁蛋白基因表达载体的构建FLAG编码链序列：5’-ATGGACCTGGAT…..AGCCTGGCAAAG-3’hLF编码链序列：5’-ATGGCGGAATTC……GGCGAGAATTAA-3’POHFLAGPOHhLF引物1引物2引物3引物4PCR1PCR2图中，引物1和引物4的设计依据是

，

引物2和引物3的设计依据是

。FLAG下游碱基序列和hLF上游碱基序列引物1：SpeI识别序列和FLAG序列上游序列引物4：XbaI识别序列和hLF基因下游序列SpeⅠXbaⅠ4、下图为已知的FLAG和hLF部分序列，利用重叠延伸PCR，可实现二者的无缝连接。活动三：人乳铁蛋白基因表达载体的构建FLAG编码链序列：5’-ATGGACCTGGAT…..AGCCTGGCAAAG-3’POHFLAGPOHhLF引物1引物2引物3引物4PCR1PCR2引物2和引物3应分别在下列选项中选用

。D、CA.ATGGAC……AATTAAB.TTAATT……GTCCATC.AGCCTG……GAATTCD.GAATTC……CAGGCT5’-ATGGCGGAATTC……GGCGAGAATTAA-3’hLF编码链序列：FLAG模板序列：3’-TACCTGGACCTA…..TCGGACCGTTTC-5’３’-TACCGCCTTAAG……CCGCTCTTAATT-５’引物２引物35、该小组成功构建FLAG-hLF融合基因后，选用SpeⅠ和XbaⅠ切割质粒，SpeⅠ切割目的基因，构建了基因表达载体。载体两限制酶之间距离为100bp活动三：人乳铁蛋白基因表达载体的构建SpeⅠXbaⅠa链b链POH384bp2127bpSpeⅠSpeⅠEcoRⅠ限制酶识别序列SpeⅠ5’-ACTAGT-3’XbaⅠ5’-TCTAGA-3’EcoRⅠ5’-GAATTC-3’膀胱特异性启动子复制原点卡那霉素抗性基因转录方向终止子质粒长度：5000bpFLAG-hLF融合基因活动三：人乳铁蛋白基因表达载体的构建SpeⅠXbaⅠa链b链限制酶识别序列SpeⅠ5’-ACTAGT-3’XbaⅠ5’-TCTAGA-3’EcoRⅠ5’-GAATTC-3’膀胱特异性启动子复制原点卡那霉素抗性基因转录方向终止子POHSpeⅠ384bp2127bpSpeⅠEcoRⅠFLAG-hLF融合基因① 构建的基因表达载体一定能正确表达人乳铁蛋白吗？为什么？不一定

可能存在目的基因反接等情况质粒长度：5000bp载体两限制酶之间距离为100bpSpeⅠ膀胱特异性启动子复制原点卡那霉素抗性基因终止子XbaⅠPOH384bpSpeⅠSpeⅠEcoRⅠ2127bpSpeⅠ膀胱特异性启动子复制原点卡那霉素抗性基因终止子XbaⅠPOHSpeⅠ384bp2127bpSpeⅠEcoRⅠ②为了进一步筛选出正向连接的重组质粒，科研小组将重组质粒导入大肠杆菌中进行扩大培养，用

切割重组质粒，并进行电泳检测。请在下图中绘制重组质粒酶切后的预期电泳结果：SpeⅠ、EcoRⅠMark正向连接90007000500030001000500400300200100②为了进一步筛选出正向连接的重组质粒，科研小组将重组