第6讲基因工程、蛋白质工程及应用

第6讲基因工程、蛋白质工程及应用考点定标1.阐明DNA重组技术的实现需要利用限制性内切核酸酶、DNA连接酶和载体三种基本工具。2．阐明基因工程的基本操作程序主要包括目的基因的筛选与获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞和目的基因的检测与鉴定等步骤。3．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。4．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。5．活动：DNA的粗提取与鉴定实验。6．活动：利用聚合酶链式反应(PCR)扩增DNA片段并完成电泳鉴定，或运用软件进行虚拟PCR实验。考情解码1.重组DNA技术的基本工具2024·湖南卷·T5;2024·江西卷·T12;2024·山东卷·T5；2023·新课标卷·T62.基因工程的基本操作程序2025·山西卷·T21;2025·山东卷·T25;2024·河北卷·T22；2024·黑吉辽卷·T25;2024·重庆卷·T19;2024·湖南卷·T21;2024·安徽卷·T20;2024·全国甲卷·T38;2024·山东卷·T25；2024·新课标卷·T35;2024·贵州卷·T21;2023·全国乙卷·T38；2023·全国甲卷·T38;2023·湖北卷·T43.基因工程的应用和蛋白质工程2023·浙江6月卷·T234.DNA的粗提取与鉴定2024·安徽卷·T14;2024·山东卷·T13;2023·福建卷·T4；2023·广东卷·T115.DNA片段的扩增与电泳鉴定2024·河北卷·T13;2024·黑吉辽卷·T7;2024·海南卷·T15；2024·浙江6月卷·T20;2024·江西卷·T19;2023·江苏卷·T22；2023·山东卷·T25考点一基因工程的概念及操作工具 1.任务驱动·问题引领夯双基任务一教考衔接——真题重组引领，整合建构落实教材双基一、真题重组判断类(1)(2024·贵州卷，13D)使用不同的限制酶也能产生相同的黏性末端。()(2)构建基因表达载体时必需的工具酶有限制酶、DNA聚合酶和DNA连接酶。()二、必备整合——教材双基梳理网络化1．基因工程的概念2.基因工程的基本工具(1)限制性内切核酸酶(简称“限制酶”)——“分子手术刀”师说解惑①限制酶的识别序列一般由6个核苷酸组成，少数由4个、8个或其他数量的核苷酸组成。②限制酶作用的化学键只能是磷酸二酯键。③在切割含目的基因的DNA分子时，需用限制酶切割两次此DNA分子，产生4个末端。只有这样才能使目的基因的两端都有可连接的黏性末端或平末端。(2)DNA连接酶——“分子缝合针”名师解读①DNA连接酶连接的是两个DNA片段，而DNA聚合酶是把单个的脱氧核苷酸连接到已有的DNA片段上。②DNA聚合酶起作用时需要以一条DNA链为模板，而DNA连接酶不需要模板。(3)与DNA有关的几种酶的比较(4)基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”师说解惑1．载体与载体蛋白的区别基因工程中的载体的化学本质是DNA分子，能将目的基因导入受体细胞内，它能在宿主细胞内稳定存在，并可对目的基因进行大量复制；细胞膜上的载体蛋白的化学本质是蛋白质，与细胞膜的通透性有关。2．正确认识限制酶(1)限制酶是一类酶，而不是一种酶。(2)将一个基因从DNA分子上切割下来，需要切两处，同时产生四个黏性末端或平末端。(3)不同DNA分子用同一种限制酶切割，产生的末端都相同，同一个DNA分子用不同的限制酶切割，产生的末端一般不相同。(4)限制酶切割位点应位于标记基因之外，不能破坏标记基因，以便进行检测。(5)限制酶不切割原核生物自身DNA的原因是原核生物DNA中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。任务二教材深挖——课标概念引领，挖掘拓展深化课标重要概念一、教材隐性知识，边角知识显性化1．(选择性必修3P71正文拓展)限制酶主要来源于原核生物，为什么不能切割自身DNA分子？________________________________________________________________________________________________________________________________________________。2．(选择性必修3P72正文拓展)DNA连接酶和DNA聚合酶是一回事吗？为什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________。二、教材知识深化拓展，创设情境提素能(选择性必修3P72“旁栏思考题”深化理解)下列关于DNA连接酶的理解正确的是()A.DNA连接酶的化学本质是蛋白质B.DNA连接酶识别DNA分子上的特定碱基序列C.DNA连接酶不能被反复使用D.在基因工程操作中可以用DNA聚合酶代替DNA连接酶师说拓展基因工程中单酶切好？还是双酶切好？在进行单酶切时，所得到的目的基因与质粒两头的末端是相同的。由于在进行连接反应时，目的基因和载体是随机碰撞的，且两者的末端都相同。所以，目的基因既可以与质粒正向连接(正连)，即目的基因顺时针地按其上游到下游的方向与载体相连(与启动子的顺时针方向一致，这样，目的基因就能从上游到下游正常转录，表达产生所需的蛋白质)，也可以与质粒反向连接(反连)，即目的基因的上下游方向颠倒地与载体相连(结果目的基因的转录从下游到上游，导致密码子全部改变，目的基因不能正常表达)。为了防止出现反连现象，实验中常采用双酶切的方法。双酶切，即采用两种不同的限制酶同时处理目的基因和质粒。因为限制酶具有特异性，不同的酶作用于不同的碱基序列，所以得到的末端一般也是不同的。当用DNA连接酶进行连接时，就只能存在一种正连情况，而不会出现反连的现象。正因为可以有效地防止错误连接的现象出现，双酶切被广泛应用于基因工程中表达载体的构建。2.过程评价·考向题组练经典考向1分析基因工程的三种工具，考查科学思维1．(2024·江西卷，12)γ-氨基丁酸在医药等领域有重要的应用价值。利用L-谷氨酸脱羧酶(GadB)催化L-谷氨酸脱羧是高效生产γ-氨基丁酸的重要途径之一。研究人员采用下图方法将酿酒酵母S的L-谷氨酸脱羧酶基因(gadB)导入生产菌株E.coliA，构建了以L-谷氨酸钠为底物高效生产γ-氨基丁酸的菌株E.coliB。下列叙述正确的是()A.上图表明，可以从酿酒酵母S中分离得到目的基因gadBB.E.coliB发酵生产γ-氨基丁酸时，L-谷氨酸钠的作用是供能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构建重组质粒2．(新课标卷，6)某同学拟用限制酶(酶1、酶2、酶3和酶4)、DNA连接酶为工具，将目的基因(两端含相应限制酶的识别序列和切割位点)和质粒进行切割、连接，以构建重组表达载体。限制酶的切割位点如图所示。下列重组表达载体构建方案合理且效率最高的是()A.质粒和目的基因都用酶3切割，用E.coliDNA连接酶连接B.质粒用酶3切割、目的基因用酶1切割，用T4DNA连接酶连接C.质粒和目的基因都用酶1和酶2切割，用T4DNA连接酶连接D.质粒和目的基因都用酶2和酶4切割，用E.coliDNA连接酶连接考向2结合载体的作用及特点，考查科学思维3．(2026·广东广州模拟卷)下列有关基因工程中载体的说法，正确的是()A.在进行基因工程操作中，被用作载体的质粒都是天然质粒B.所有的质粒都可以作为基因工程中的载体C.质粒是一种独立于细菌染色体外的链状DNA分子D.作为载体的质粒DNA分子上应有对重组DNA进行鉴定和选择的标记基因4．微生物常被用于基因工程中，下列有关叙述正确的是()A.从耐热的细菌中可获取PCR所需的DNA聚合酶B.大肠杆菌、酵母菌等微生物是基因工程常用的载体C.作为载体的DNA分子需具有合成抗生素的基因D.可用氯化钠溶液处理大肠杆菌，使其处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态考点二基因工程的基本操作程序 1.任务驱动·问题引领夯双基任务一教考衔接——真题重组引领，整合建构落实教材双基一、真题重组判断类(1)[重庆卷，16(4)]PCR技术可用于检测某些细胞关键基因的mRNA水平，mRNA需经过逆转录才能作为PCR扩增的模板。()(2)[江苏卷，24(2)改编]PCR扩增时，需在耐高温的DNA聚合酶(TaqDNA聚合酶)的催化下，在引物5′端进行DNA链的延伸，故新合成链的延伸方向是3′→5′。()(3)基因表达载体中，启动子是RNA聚合酶的识别和结合位点，驱动转录出相应的mRNA。()(4)PCR反应中的每次循环可分为变性、复性、延伸三步，其中复性的结果是两种引物分别与两条单链DNA模板结合。()(5)(湖北卷，16D)为了减少反应中非特异条带(引物和模板不完全配对)的产生，可提高复性的温度。()二、必备整合——教材双基梳理网络化1．目的基因的筛选与获取(1)筛选合适的目的基因(2)利用PCR获取和扩增目的基因师说解惑①在PCR过程中实际加入的原料为dNTP(即dATP、dGTP、dTTP、dCTP)，既可作为合成DNA子链的原料，又可为DNA的合成提供能量。②引物是一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸，作为新子链的合成起点，只能结合在母链的3′端，使DNA聚合酶能够从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸。③复性温度过高，则引物难以与模板链结合，温度过低则易使两条母链配对结合，均无法获得PCR产物。④真核细胞和细菌的DNA聚合酶都需要Mg2＋激活。因此，PCR反应缓冲液中一般要添加Mg2＋。⑤PCR经过n次循环产生的DNA数为2n，一共有2n＋1条链，其中有2条链是DNA母链，不含引物，其他的每1条链均含1个引物，并且2种引物的数量相等，故PCR过程经过n次循环，需要的引物总个数是2n＋1－2，需要某一种引物的总个数是(2n＋1－2)×eq\f(1,2)＝2n－1。一个DNA由1条母链和第1种引物延伸的子链组成，另一个DNA由另1条母链和第2种引物延伸的子链组成，其他的DNA均由2种引物延伸的2条子链组成。2．基因表达载体的构建——核心师说解惑限制酶的选择技巧(1)根据目的基因两端的限制酶切点确定限制酶的种类①应选择切点位于目的基因两端的限制酶，如图甲可选择PstⅠ。②不能选择切点位于目的基因内部的限制酶，如图甲不能选择SmaⅠ。③为避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒，如图甲也可选择用PstⅠ和EcoRⅠ两种限制酶(但要确保质粒上也有这两种酶的切点或切割后有与之相同的末端)。(2)根据质粒的特点确定限制酶的种类(3)根据Ti质粒的T-DNA片段选择限制酶，图中甲、乙、丁Ti质粒均不宜选取，而丙Ti质粒宜选取(设切割目的基因的限制酶为XbaⅠ和SacⅠ)。3．将目的基因导入受体细胞师说解惑(1)农杆菌特点①能在自然条件下侵染双子叶植物和裸子植物，而对大多数单子叶植物没有侵染能力。②农杆菌细胞内含有Ti质粒，当它侵染植物细胞后，能将Ti质粒上的T-DNA转移到被侵染的细胞中，并且将其整合到该细胞的染色体DNA上。(2)农杆菌转化法中的两次拼接和两次导入(3)导入的目的基因，可能存在于细胞质中，也可能整合到染色体DNA上。存在于染色体DNA上的目的基因有可能通过花粉传播进入杂草或其他作物中，造成“基因污染”。4．目的基因的检测与鉴定师说解惑基因工程操作的三个易错点(1)目的基因的插入位点不是随意的，基因表达需要启动子与终止子的调控，所以目的基因应插入启动子与终止子之间的部位。(2)基因工程操作过程中只有第三步(将目的基因导入受体细胞)没有碱基互补配对现象。(3)农杆菌转化法原理：农杆菌易侵染双子叶植物或裸子植物的细胞，并将其Ti质粒上的T-DNA转移并整合到受体细胞染色体DNA上。任务二教材深挖——课标概念引领，挖掘拓展深化课标重要概念一、教材隐性知识，边角知识显性化1．(选择性必修3P77“相关信息”)真核细胞和细菌的DNA聚合酶都需要Mg2＋激活。因此，PCR反应缓冲溶液中一般要添加Mg2＋。引物是一小段________________________________________________；引物在PCR中发挥的作用是作为新子链的合成起点，只能结合在母链的______，使________________________________________________________________________________________________________________________________________________。2．(选择性必修3P80正文拓展)构建基因表达载体的目的是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。3．(选择性必修3P80正文拓展)为什么不能将目的基因插入载体的标记基因中？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。4．(选择性必修3P81“资料卡”原理分析)在用土壤农杆菌转化法将目的基因导入植物细胞的过程中，需要将目的基因插入Ti质粒的T-DNA上，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。5．(选择性必修3P81“资料卡”延伸)导入的目的基因，可能存在于细胞的哪些部位？可能存在于____________，也可能__________________________。二、教材知识深化拓展，创设情境提素能(选择性必修3P83“概念检测”T1改编)我国科研人员将寒带地区海鱼中的抗冻基因转入千禧果(番茄品种)细胞中，成功培育出抗冻千禧果。下图为培育过程使用的Ti质粒示意图，Vir区的基因活化能促进T-DNA的加工和转移。(1)利用PCR从海鱼基因组中扩增抗冻基因需要添加一对特异性引物，目的是______________________________________；利用抗冻基因的mRNA逆转录后PCR也可获得抗冻基因。通过琼脂糖凝胶电泳，________(填“能”或“不能”)区分两种方法获得的抗冻基因，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)选择图示Ti质粒构建基因表达载体，应选择限制酶________(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)，理由是__________________________。(3)为筛选成功导入抗冻基因的千禧果细胞，要在培养基中添加________。成功转化的千禧果细胞经脱分化形成愈伤组织后，再使用________________诱导培育成植株，最后在____________条件下筛选出具有抗冻性状的千禧果植株。师说拓展如何筛选出含有目的基因的受体细胞(1)原理：将目的基因插入含有两种抗生素抗性基因的载体时，如果目的基因插入某种抗生素抗性基因内部，则会导致该抗生素抗性基因失活。如图，目的基因插入了四环素抗性基因内部，则四环素抗性基因失活。(2)被转化的细菌有三种：含目的基因的细菌、含重组质粒的细菌、含质粒的细菌。(3)筛选方法：将细菌先放在含氨苄青霉素的培养基上培养，能生长的是含重组质粒的细菌和含质粒的细菌，如图中1、2、3、4、5菌落，再利用灭菌的绒布影印到含有四环素的培养基上，如图能生长的菌落为2、3、4，则在含四环素培养基上不生长的即含有目的基因的菌落，如图中1、5菌落。最后，可在含氨苄青霉素的培养基上挑取1、5菌落进行培养。2.过程评价·考向题组练经典考向1围绕基因工程的基本操作程序，考查科学思维1.(2023·湖北卷，4)用氨苄青霉素抗性基因(AmpR)、四环素抗性基因(TetR)作为标记基因构建的质粒如图所示。用含有目的基因的DNA片段和用不同限制酶酶切后的质粒，构建基因表达载体(重组质粒)，并转化到受体菌中。下列叙述错误的是()A.若用HindⅢ酶切，目的基因转录的产物可能不同B.若用PvuⅠ酶切，在含Tet(四环素)培养基中的菌落，不一定含有目的基因C.若用SphⅠ酶切，可通过DNA凝胶电泳技术鉴定重组质粒构建成功与否D.若用SphⅠ酶切，携带目的基因的受体菌在含Amp(氨苄青霉素)和Tet的培养基中能形成菌落考向2综合考查基因工程的基本操作程序2．(2024·新课标卷，35)某研究小组将纤维素酶基因(N)插入某种细菌(B1)的基因组中，构建高效降解纤维素的菌株(B2)。该小组在含有N基因的质粒中插入B1基因组的M1与M2片段；再经限制酶切割获得含N基因的片段甲，片段甲两端分别为M1与M2；利用CRISPR/Cas9基因组编辑技术将片段甲插入B1的基因组，得到菌株B2。酶切位点(Ⅰ～Ⅳ)、引物(P1～P4)的结合位置、片段甲替换区如下图所示，→表示引物5′→3′方向。回答下列问题。(1)限制酶切割的化学键是____________。为保证N基因能在菌株B2中表达，在构建片段甲时，应将M1与M2片段分别插入质粒的Ⅰ和Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ酶切位点之间，原因是__________________________________________________________。(2)CRISPR/Cas9技术可以切割细菌B1基因组中与向导RNA结合的DNA。向导RNA与B1基因组DNA互补配对可以形成的碱基对有G—C和__________________________。(3)用引物P1和P2进行PCR可验证片段甲插入了细菌B1基因组，所用的模板是________________________；若用该模板与引物P3和P4进行PCR，实验结果是________________________________________________________________________。(4)与秸秆焚烧相比，利用高效降解纤维素的细菌处理秸秆的优点是______________________________________________________________________________(答出2点即可)。考点三DNA的粗提取与鉴定、DNA片段的扩增及电泳鉴定 1.任务驱动·问题引领夯双基任务一教考衔接——真题重组引领，整合建构落实教材双基一、真题重组判断类(1)(2024·河北卷，13A)配制PCR反应体系时，加入等量的4种核糖核苷酸溶液作为扩增原料。()(2)(广东卷，11D)DNA鉴定：加入二苯胺试剂后即呈现蓝色。()(3)(山东卷，13A)粗提取DNA时的过滤液沉淀过程在4℃冰箱中进行是为了防止DNA降解。()(4)(湖北卷，5)动、植物细胞DNA的提取必须在无菌条件下进行。()(5)(辽宁卷，12C)PCR技术中的DNA延伸过程无需引物参与即可完成半保留复制。()二、必备整合——教材双基梳理网络化1．DNA的粗提取与鉴定(1)实验原理(2)实验步骤师说解惑(1)该实验不能用哺乳动物成熟的红细胞作实验材料，原因是哺乳动物成熟的红细胞无细胞核(无DNA)。可选用鸡血细胞作材料。(2)加入酒精和用玻璃棒搅拌时，动作要轻缓，以免加剧DNA的断裂，导致DNA不能形成丝状物。(3)二苯胺试剂要现配现用，否则会影响鉴定的效果。(4)在DNA进一步提纯时，选用预冷的体积分数为95%的酒精溶液的作用是溶解杂质和析出DNA。2．DNA片段的扩增及电泳鉴定(1)实验基础(2)PCR实验操作步骤(3)电泳鉴定：凝胶中的DNA分子通过染色，可以在波长为________的紫外灯下被检测出来。名师解读1．为避免外源DNA等因素的污染，PCR实验中使用的微量离心管、枪头和蒸馏水等在使用前必须进行高压灭菌处理。2．缓冲液和酶应分装成小份，并在－20℃储存。使用前，放在冰块上缓慢融化。3．在向微量离心管中添加反应组分时，每吸取一种试剂后，移液器上的枪头都必须更换，避免试剂的污染。4．操作时，戴好一次性手套。任务二教材深挖——课标概念引领，挖掘拓展深化课标重要概念一、教材隐性知识，边角知识显性化1．(选择性必修3P74～75“探究·实践”改编)提取植物细胞的DNA时，加入洗涤剂的目的是______________；加入研磨液的目的是__________________；加入食盐(主要成分是NaCl)的目的是____________。2．(选择性必修3P78～79图3-5建模解读)根据PCR反应过程示意图分析并回答下列问题。①PCR技术的原理是____________________________。②由图分析可知，在PCR反应过程中需要两种引物，原因是________________________________________________________________________。二、教材知识深化拓展，创设情境提素能(选择性必修3P77“相关信息”拓展分析)循环阈值(Ct值)是指通过PCR等技术手段，使病毒的核酸扩增产物达到可检测水平所需的循环次数。下列说法错误的是()A.Ct值为40和Ct值为35的核酸扩增产物的量可能相等B.Ct值越高，则表示所检测的样本中病毒浓度越高，检测所需的时间越长C.PCR反应过程中每次循环都要消耗两种引物D.PCR反应缓冲液中添加的Mg2＋可以激活耐高温的DNA聚合酶2.过程评价·考向题组练经典考向1结合DNA的粗提取与鉴定，考查科学探究1．(2024·安徽卷，14)下列关于“DNA粗提取与鉴定”实验的叙述，错误的是()A.实验中如果将研磨液更换为蒸馏水，DNA提取的效率会降低B.利用DNA和蛋白质在酒精中的溶解度差异，可初步分离DNAC.DNA在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同，该原理可用于纯化DNA粗提物D.将溶解的DNA粗提物与二苯胺试剂反应，可检测溶液中是否含有蛋白质杂质2．(2024·山东卷，13)关于“DNA的粗提取与鉴定”实验，下列说法正确的是()A.整个提取过程中可以不使用离心机B.研磨液在4℃冰箱中放置几分钟后，应充分摇匀再倒入烧杯中C.鉴定过程中DNA双螺旋结构不发生改变D.仅设置一个对照组不能排除二苯胺加热后可能变蓝的干扰考向2结合DNA片段的扩增及电泳鉴定，考查科学探究3．(2024·黑吉辽卷，7)关于采用琼脂糖凝胶电泳鉴定PCR产物的实验，下列叙述正确的是()A.琼脂糖凝胶浓度的选择需考虑待分离DNA片段的大小B.凝胶载样缓冲液中指示剂的作用是指示DNA分子的具体位置C.在同一电场作用下，DNA片段越长，向负极迁移速率越快D.琼脂糖凝胶中的DNA分子可在紫光灯下被检测出来4．(2024·湖南卷，15)最早的双脱氧测序法是PCR反应体系中，分别再加入一种少量的双脱氧核苷三磷酸(ddATP、ddCTP、ddGTP或ddTTP)，子链延伸时，双脱氧核苷三磷酸也遵循碱基互补配对原则，以加入ddATP的体系为例：若配对的为ddATP，延伸终止；若配对的为脱氧腺苷三磷酸(dATP)，继续延伸；PCR产物变性后电泳检测。通过该方法测序某疾病患者及对照个体的一段序列，结果如图所示。下列叙述正确的是()A.上述PCR反应体系中只加入一种引物B.电泳时产物的片段越小，迁移速率越慢C.5′-CTACCCGTGAT-3′为对照个体的一段序列D.患者该段序列中某位点的碱基C突变为G考点四基因工程的应用和蛋白质工程 1.任务驱动·问题引领夯双基任务一教考衔接——整合建构落实教材双基1.基因工程在农牧业方面的应用________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________2．基因工程在医药卫生领域的应用3．基因工程在食品工业方面的应用4．蛋白质工程的原理和应用(1)蛋白质工程的概念(2)蛋白质工程的基本原理(3)蛋白质工程的应用师说解惑根据改造蛋白质的部位的多少，对蛋白质的改造可分为三类(1)“大改”：设计并制造出自然界不存在的全新蛋白质。(2)“中改”：在蛋白质分子中替换某一个肽段或某一个特定的结构域。(3)“小改”：改造蛋白质分子中的几个氨基酸残基。5．蛋白质工程与基因工程的区别和联系师说解惑判断基因工程和蛋白质工程任务二教材深挖——课标概念引领，挖掘拓展深化课标重要概念一、教材隐性知识，边角知识显性化1．(选择性必修3P93正文拓展)基因工程________(填“能”或“不能”)完全满足人们生产和生活的需要，因为基因工程原则上只能生产__________________________，不能完全满足人类的需要。2．(选择性必修3P94正文拓展)蛋白质工程为什么通过对基因进行操作来实现对天然蛋白质的改造？________________________________________________________________________________________________________________________________________________。二、教材知识深化拓展，创设情境提素能(选择性必修3P96“拓展应用”变式训练)T4溶菌酶在温度较高时易失去活性，科学家通过相关研究，最终使T4溶菌酶的第3位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了一个二硫键，提高了T4溶菌酶的耐热性。下列叙述正确的是()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的范畴，可利用抗原—抗体杂交的方法对该酶进行检测C.蛋白质工程与中心法则中遗传信息的流动方向一致，即DNA→mRNA→蛋白质D.根据设计的T4溶菌酶的氨基酸序列只能推测出一种脱氧核苷酸序列2.过程评价·考向题组练经典考向1围绕基因工程的应用，考查社会责任1．(2024·天津卷，5)胰岛素的研发走过了：动物提取—化学合成—重组胰岛素生产—胰岛素类似物生产等历程。有关叙述错误的是()A.动物体内胰岛素由胰岛B细胞合成并胞吐出细胞B.氨基酸是化学合成胰岛素的原料C.用大肠杆菌和乳腺生物反应器生产胰岛素需相同的启动子D.利用蛋白质工程可生产速效胰岛素等胰岛素类似物2．(2026·福建福州质检卷)研究者将含有铁蛋白肽基因和人干扰素基因的DNA片段分别制成探针，与从转基因奶牛的乳腺细胞、口腔上皮细胞、蹄部细胞中提取的mRNA分别进行杂交，结果如表所示。下列叙述正确的是()探针乳腺细胞口腔上皮细胞蹄部细胞乳铁蛋白肽基因探针出现杂交带未现杂交带未现杂交带人干扰素基因探针出现杂交带出现杂交带出现杂交带A.乳铁蛋白肽基因可在转基因奶牛的多种体细胞中表达B．人干扰素基因可在转基因奶牛的多种体细胞中表达C．表中两种基因探针所含的脱氧核苷酸的序列相同D．乳铁蛋白肽基因和人干扰素基因都是mRNA片段考向2结合蛋白质工程的原理和应用，考查社会责任3．蛋白质工程是基因工程的延伸，下列有关蛋白质工程的叙述，正确的是()A．蛋白质工程是基因工程的延伸，所以不需要遵循中心法则B．蛋白质工程中可以不用构建基因表达载体C．生产的蛋白质能在自然界中找到D．需要限制性内切核酸酶和DNA连接酶4．干扰素是一种具有干扰病毒复制作用的糖蛋白，在临床上被广泛用于治疗病毒感染性疾病。如果将干扰素分子上的一个半胱氨酸(密码子：UGU、UGC)变成丝氨酸(密码子：UCU、UCC、UCA、UCG)，就可以延长干扰素的体外保存时间。下列相关叙述错误的是()A．对干扰素的设计和改造，以基因的结构和功能的关系为基础B．对干扰素基因进行定点突变(C→G)来实现碱基的替换C．改造后的干扰素基因仍需导入受体细胞完成表达过程D．改造后的干扰素的功能与天然干扰素不是完全不同课堂评价过教材过真题实战演练一、过教材——判断正误并找到课本原话(一)重组DNA技术的基本工具1．(选择性必修3P67正文)基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫作重组DNA技术。()2．(选择性必修3P70正文)基因工程中用到的工具酶有限制酶、DNA连接酶、载体。()3．(选择性必修3P71正文)限制酶能够识别双链DNA分子中特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的氢键断开。()4．(选择性必修3P72正文)基因工程中实际用到的质粒都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的。()5．(选择性必修3P72正文)质粒上标记基因的存在便于重组DNA分子的筛选。()(二)基因工程的基本操作程序1．(选择性必修3P77“相关信息”)引物是一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸。()2．(选择性必修3P80正文)构建基因表达载体是转基因工程的核心工作。()3．(选择性必修3P80正文)启动子是一段有特殊序列结构的DNA片段，它是RNA聚合酶识别和结合的部分，有了它才能驱动DNA的复制过程。()4．(选择性必修3P80正文)构建基因表达载体过程中通常用同种限制酶切割质粒和目的基因。()5．(选择性必修3P81“资料卡”)转化是指目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。()(三)基因工程的应用及蛋白质工程的原理和应用1．(选择性必修3P89正文)科学家将外源生长素基因导入鲤鱼，转基因鲤鱼的生长速率提高了42%～115%。()2．(选择性必修3P90“资料卡”)干扰素是一种具有干扰病毒复制作用的糖蛋白，在临床上被广泛应用。()3．(选择性必修3P90正文)科学家将药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起，得到乳腺生物反应器。()4．(选择性必修3P93正文)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，是包含多学科的综合科技工程。()二、过真题——真题真做测达标1．(2025·安徽卷)质粒K中含有β-半乳糖苷酶基因，将该质粒导入大肠杆菌细胞后，其编码的酶可分解X-gal，产生蓝色物质，进而形成蓝色菌落，如图所示。科研小组以该质粒作为载体，采用基因工程技术实现人源干扰素基因在大肠杆菌中的高效表达。下列叙述错误的是()A．使用氯化钙处理大肠杆菌以提高转化效率，可增加筛选平板上白色和蓝色菌落数B．如果筛选平板中仅含卡那霉素，生长出的白色菌落不可判定为含目的基因的菌株C．因质粒K中含两个标记基因，筛选平板中长出的白色菌落即为表达目标蛋白的菌株D．若筛选平板中蓝色菌落偏多，原因可能是质粒K经酶切后自身环化并导入了大肠杆菌2．(2025·江西卷)为了获得抗白叶枯病的水稻品种，研究人员构建了含有抗病基因D的重组Ti质粒(如图)，通过农杆菌转化法将D基因导入水稻种子诱导的愈伤组织，最终获得抗病植株。下列叙述正确的是A．水稻愈伤组织细胞中RNA聚合酶无法识别U6启动子B．在含重组Ti质粒的农杆菌中U6启动子不能驱动卡那霉素抗性基因表达C．农杆菌侵染愈伤组织后所用的筛选培养基中需加入卡那霉素D．愈伤组织再分化获得的含有D基因的幼苗属于抗病植株3．(2025·全国卷)琼脂糖凝胶电泳常用于核酸样品的分析，样品1～4的电泳结果如图所示(“＋”“－”分别代表电泳槽的阳极和阴极)。已知样品1和2中的DNA分子分别是甲和乙，甲只有限制酶R的一个酶切位点，样品3和4中有一个样品是甲的酶切产物。下列叙述错误的是()A．配制琼脂糖凝胶时需选用适当的缓冲溶液B．该实验条件下甲、乙两种DNA分子均带负电荷C．甲、乙两种DNA分子所含碱基对的数量可能不同D．据图推测样品3可能是甲被酶R完全酶切后的产物4．(2025·全国卷)蛋白质是结构和功能多样的生物大分子。下列叙述错误的是()A．二硫键的断裂不会改变蛋白质的空间结构B．改变蛋白质的空间结构可能会影响其功能C．用乙醇等有机溶剂处理可使蛋白质发生变性D．利用蛋白质工程可获得氨基酸序列改变的蛋白质5．(2025·山东卷)种子休眠是抵御穗发芽的一种机制。通过对Ti质粒的改造，利用农杆菌转化法将Ti质粒上的T-DNA随机整合到小麦基因组中，筛选到2个种子休眠相关基因的插入失活纯合突变体。与野生型相比，突变体种子的萌发率降低。小麦基因组序列信息已知。(1)Ti质粒上与其在农杆菌中的复制能力相关的结构为________________。选用图甲中的SmaⅠ对抗除草剂基因X进行完全酶切，再选择SmaⅠ和________对Ti质粒进行完全酶切，将产生的黏性末端补平，补平时使用的酶是____________。利用DNA连接酶将酶切后的包含抗除草剂基因X的片段与酶切并补平的Ti质粒进行连接，构建重组载体，转化大肠杆菌；经卡那霉素筛选并提取质粒后再选用限制酶________________进行完全酶切并电泳检测，若电泳结果呈现一长一短2条带，较短的条带长度近似为________bp，则一定为正向重组质粒。(2)为证明这两个突变体是由于T-DNA插入小麦基因组中同一基因导致的，提取基因组DNA，经酶切后产生含有T-DNA的基因组片段(图乙)。在此酶切过程中，限于后续PCR难以扩增大片段DNA，最好使用识别序列为______(填“4”“6”或“8”)个碱基对的限制酶，且T-DNA中应不含该酶的酶切位点。需首先将图乙的片段________，才能利用引物P1和P2成功扩增未知序列。PCR扩增出未知序列后，进行了一系列操作，其中可以判断出2条片段的未知序列是否属于同一个基因的操作为____________________(填“琼脂糖凝胶电泳”或“测序和序列比对”)。(3)通过农杆菌转化法将构建的含有野生型基因的表达载体转入突变植株，如果检测到野生型基因，________(填“能”或“不能”)确定该植株的表型为野生型。6．(2025·黑吉辽内蒙古卷)香树脂醇具有抗炎等功效，从植物中提取难度大、产率低。通过在酵母菌中表达外源香树脂醇合酶基因N，可高效生产香树脂醇。回答下列问题。(1)可从________中查询基因N的编码序列，设计特定引物。如图甲所示，a链为转录模板链，为保证基因N与质粒pYL正确连接，需在引物1和引物2的5′端分别引入________和________限制酶识别序列。PCR扩增基因N，特异性酶切后，利用________连接DNA片段，构建重组质粒，大小约9.5kb(kb为千碱基对)，假设构建重组质粒前后，质粒pYL对应部分大小基本不变。(2)进一步筛选构建的质粒，以1～4号菌株中提取的质粒为模板，使用引物1和引物2进行PCR扩增，电泳PCR产物，结果如图乙。在第5组的PCR反应中，使用无菌水代替实验组的模板DNA，目的是检验PCR反应中是否有________的污染。初步判断实验组________(从“1～4”中选填)的质粒中成功插入了基因N，理由是______________________________________________