第49課基因工程的應(yīng)用及蛋白質(zhì)工程·學(xué)業(yè)質(zhì)量水平要求·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)用改善了人類的生活品質(zhì)。2.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需求的蛋白質(zhì)。3.舉例說(shuō)明依據(jù)人類需要對(duì)原有蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行基因改造、生產(chǎn)目標(biāo)蛋白的過程?；蚬こ痰膽?yīng)用1．基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用(1)轉(zhuǎn)基因抗蟲植物；(2)轉(zhuǎn)基因抗病植物；(3)轉(zhuǎn)基因抗除草劑植物；(4)改良植物的品質(zhì)；(5)提高動(dòng)物的生長(zhǎng)速率；(6)改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)。2．基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用(1)對(duì)微生物或動(dòng)植物的細(xì)胞進(jìn)行基因改造，使它們能夠生產(chǎn)藥物；(2)讓哺乳動(dòng)物批量生產(chǎn)藥物；(3)可能使建立移植器官工廠的設(shè)想成為現(xiàn)實(shí)。3．基因工程在食品工業(yè)方面的應(yīng)用利用基因工程菌生產(chǎn)食品工業(yè)用酶、氨基酸和維生素等。4．乳腺生物反應(yīng)器與工程菌生產(chǎn)藥物的區(qū)別比較內(nèi)容乳腺生物反應(yīng)器工程菌含義指將外源基因在哺乳動(dòng)物的乳腺中特異表達(dá)，利用動(dòng)物的乳腺組織生產(chǎn)藥物蛋白指用基因工程的方法，使外源基因得到高效表達(dá)的菌類基因表達(dá)合成的藥物蛋白與天然蛋白質(zhì)相同微生物合成的藥物蛋白可能沒有活性受體細(xì)胞動(dòng)物受精卵微生物細(xì)胞目的基因?qū)敕绞斤@微注射法Ca2+處理法生產(chǎn)條件不需嚴(yán)格滅菌；溫度等外界條件對(duì)其影響不大需嚴(yán)格滅菌，嚴(yán)格控制工程菌所需的溫度、pH、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度等外界條件藥物提取從動(dòng)物乳汁中提取從微生物細(xì)胞或其培養(yǎng)液中提取1．利用工程菌可以生產(chǎn)人的胰島素等某些激素。(√)2．基因工程中，要培育轉(zhuǎn)基因植物和動(dòng)物，選用的受體細(xì)胞都是受精卵。(×)3．由大腸桿菌工程菌獲得人的干擾素后可直接應(yīng)用。(×)4．來(lái)自蘇云金桿菌的抗蟲蛋白基因只能應(yīng)用于棉花。(×)5．“轉(zhuǎn)基因抗蟲植物”也可以用于抵抗各種植物疾病。(×)6．用基因工程的方法，使得外源基因得到高效表達(dá)的菌類一般稱為基因工程菌。(√)1．(選擇性必修3P90正文)生產(chǎn)乳腺生物反應(yīng)器構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)有什么特別要求？為什么？必須把藥用蛋白基因與乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子等調(diào)控元件重組在一起。因?yàn)橹挥羞B接了乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子，才能保證相應(yīng)的目的基因在雌性動(dòng)物進(jìn)入泌乳期后在其乳腺細(xì)胞內(nèi)得以表達(dá)。2．(選擇性必修3P90正文)利用轉(zhuǎn)基因細(xì)菌不能直接生產(chǎn)干擾素等化學(xué)本質(zhì)為糖蛋白的藥物，原因是細(xì)菌中只有核糖體，沒有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體等其他細(xì)胞器，不能加工糖蛋白。3．(選擇性必修3P91正文)利用基因工程技術(shù)對(duì)豬的器官進(jìn)行改造，采用的方法是在器官供體的基因組中導(dǎo)入某種調(diào)節(jié)因子，其目的是抑制抗原決定基因的表達(dá)，或設(shè)法除去抗原決定基因，再結(jié)合克隆技術(shù)，培育出不會(huì)引起免疫排斥反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因克隆豬器官。1．(2024·天津模擬)紅細(xì)胞生成素(EPO)是人體內(nèi)促進(jìn)紅細(xì)胞生成的一種糖蛋白，可用于治療腎衰性貧血等疾病。由于天然EPO來(lái)源極為有限，某科研團(tuán)隊(duì)采用基因工程培育轉(zhuǎn)基因羊作為乳腺生物反應(yīng)器，使其能合成EPO。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．用顯微注射技術(shù)將含EPO基因的表達(dá)載體導(dǎo)入羊的乳腺細(xì)胞中，可得到乳腺生物反應(yīng)器B．構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)，需將EPO基因與乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子重組在一起C．該轉(zhuǎn)基因羊中的EPO基因可在羊的乳腺細(xì)胞中表達(dá)D．可通過PCR技術(shù)檢測(cè)EPO基因是否插入山羊基因組中A解析：用顯微注射技術(shù)將含EPO基因的表達(dá)載體導(dǎo)入羊的受精卵中，可得到乳腺生物反應(yīng)器，A錯(cuò)誤；在構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)，需要將EPO基因和乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子等調(diào)控元件重組在一起，這樣才能使目的基因只在乳腺組織中表達(dá)，B正確；EPO基因與乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子重組在一起，可以在羊的乳腺細(xì)胞中表達(dá)，其他細(xì)胞中不表達(dá)，C正確；目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞后，是否穩(wěn)定維持和表達(dá)其遺傳特性，只有通過檢測(cè)與鑒定才能知道，可通過PCR技術(shù)檢測(cè)EPO基因是否成功插入山羊基因組中，D正確。2．(2023·廣東卷)中外科學(xué)家經(jīng)多年合作研究，發(fā)現(xiàn)circDNMT1(一種RNA分子)通過與抑癌基因p53表達(dá)的蛋白結(jié)合誘發(fā)乳腺癌，為解決乳腺癌這一威脅全球女性健康的重大問題提供了新思路。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．p53基因突變可能引起細(xì)胞癌變B．p53蛋白能夠調(diào)控細(xì)胞的生長(zhǎng)和增殖C．circDNMT1高表達(dá)會(huì)使乳腺癌細(xì)胞增殖變慢D．circDNMT1的基因編輯可用于乳腺癌的基礎(chǔ)研究C解析：p53是抑癌基因，p53基因突變可能引發(fā)細(xì)胞癌變，A正確；抑癌基因表達(dá)的蛋白質(zhì)能調(diào)控細(xì)胞的生長(zhǎng)和增殖，B正確；circDNMT1高表達(dá)會(huì)促進(jìn)其與抑癌基因p53表達(dá)的蛋白質(zhì)結(jié)合，誘發(fā)乳腺癌，使乳腺癌細(xì)胞增殖加快，C錯(cuò)誤；circDNMT1的基因編輯可以減少circDNMT1的合成，避免(減少)乳腺癌的發(fā)生，可用于乳腺癌的基礎(chǔ)研究，D正確。3．為提高轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的抗蟲持久性，可采取基因策略(包括提高殺蟲基因的表達(dá)量、向棉花中轉(zhuǎn)入多種殺蟲基因等)。例如，早期種植的抗蟲棉只轉(zhuǎn)入了一種Bt毒蛋白基因，抗蟲機(jī)制比較單一；現(xiàn)在經(jīng)常將兩種或兩種以上Bt基因同時(shí)轉(zhuǎn)入棉花。關(guān)于上述基因策略，下列敘述錯(cuò)誤的是()A．提高Bt基因的表達(dá)量，可降低抗蟲棉種植區(qū)的棉鈴蟲種群密度B．轉(zhuǎn)入棉花植株的兩種Bt基因的遺傳不一定遵循基因的自由組合定律C．若兩種Bt基因插入同一個(gè)T-DNA并轉(zhuǎn)入棉花植株，則兩種基因互為等位基因D．轉(zhuǎn)入多種Bt基因能提高抗蟲持久性，是因?yàn)槊掴徬x基因突變頻率低且不定向C解析：提高Bt基因表達(dá)量，使抗蟲蛋白含量增加，可以使更多的棉鈴蟲被淘汰，所以可以降低棉鈴蟲的種群密度，A正確；如果兩種Bt基因轉(zhuǎn)入同一條染色體上，則其遺傳不遵循基因的自由組合定律，B正確；如果兩種Bt基因插入同一個(gè)T-DNA并轉(zhuǎn)入棉花植株，兩個(gè)基因位于一條染色體上，互為非等位基因，而等位基因位于一對(duì)同源染色體上、控制相對(duì)性狀，C錯(cuò)誤；由于棉鈴蟲基因突變頻率低且不定向，轉(zhuǎn)入多種Bt基因可以降低棉鈴蟲抗Bt毒蛋白的能力，從而提高抗蟲持久性，D正確。蛋白質(zhì)工程1．蛋白質(zhì)工程的概念基礎(chǔ)蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系目的合成滿足人類生產(chǎn)和生活需求的蛋白質(zhì)措施基因改造或基因合成2.蛋白質(zhì)工程的基本原理3．蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用(1)醫(yī)藥工業(yè)方面：利用蛋白質(zhì)工程研發(fā)藥物。(2)其他工業(yè)方面：被廣泛用于改進(jìn)酶的性能或開發(fā)新的工業(yè)用酶。(3)農(nóng)業(yè)方面：科學(xué)家正在嘗試改造某些參與調(diào)控光合作用的酶，以提高植物光合作用的效率，增加糧食產(chǎn)量。4．蛋白質(zhì)工程與基因工程的區(qū)別和聯(lián)系1．蛋白質(zhì)工程可以合成自然界中不存在的蛋白質(zhì)。(√)2．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，是涉及多學(xué)科的綜合科技工程領(lǐng)域。(√)3．蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對(duì)蛋白質(zhì)分子直接進(jìn)行操作，定向改變分子的結(jié)構(gòu)。(×)1．(選擇性必修3P94思考·討論)確定目的基因的堿基序列后，怎樣才能合成或改造目的基因？確定目的基因的堿基序列后，可以人工合成目的基因或從基因文庫(kù)中獲取目的基因。對(duì)基因的改造經(jīng)常會(huì)用到基因定點(diǎn)突變技術(shù)來(lái)進(jìn)行堿基的替換、增添等。2．(選擇性必修3P94正文發(fā)掘)對(duì)天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，是通過對(duì)基因的操作來(lái)實(shí)現(xiàn)的，原因是①蛋白質(zhì)具有十分復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)，但基因的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，容易改造；②改造后的基因可以遺傳給下一代，被改造后的蛋白質(zhì)無(wú)法遺傳。1．天然人白細(xì)胞介素-2(IL-2)是一種由133個(gè)氨基酸殘基組成的多肽，該多肽含有3個(gè)半胱氨酸，其中一個(gè)半胱氨酸(Cys125)殘基以游離方式存在，另兩個(gè)(Cys58和Cys105)縮合成活性所必需的二硫鍵，人們利用定位誘變技術(shù)將基因中編碼Cys125的堿基TGT轉(zhuǎn)換成TCT或GCA，使Cys125轉(zhuǎn)換成絲氨酸或丙氨酸，不僅避免了錯(cuò)誤配對(duì)的發(fā)生，而且產(chǎn)生的新IL-2的生物活性不受影響，其熱穩(wěn)定性也得到了明顯的改善。下列相關(guān)敘述正確的是()A．天然的IL-2是由白細(xì)胞分泌的具有免疫能力的抗體B．人工改造合成新IL-2，屬于蛋白質(zhì)工程C．可通過直接改造IL-2的氨基酸成為新IL-2從而改善其穩(wěn)定性D．利用定位誘變后的基因表達(dá)新IL-2的過程不遵循中心法則B解析：白細(xì)胞介素屬于免疫活性物質(zhì)，但不是抗體，A錯(cuò)誤；蛋白質(zhì)工程可以生產(chǎn)自然界中本不存在的蛋白質(zhì)，據(jù)題干信息可知，通過題中過程可以產(chǎn)生新的蛋白質(zhì)，所以屬于蛋白質(zhì)工程，B正確；蛋白質(zhì)工程通過對(duì)基因修飾或基因合成間接改造蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)從而改變其穩(wěn)定性，C錯(cuò)誤；基因表達(dá)蛋白質(zhì)的過程遵循中心法則，D錯(cuò)誤。2．(2021·廣東卷)非細(xì)胞合成技術(shù)是一種運(yùn)用合成生物學(xué)方法，在細(xì)胞外構(gòu)建多酶催化體系，獲得目標(biāo)產(chǎn)物的新技術(shù)，其核心是各種酶基因的挖掘、表達(dá)等。中國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)了4步酶促反應(yīng)的非細(xì)胞合成路線(如圖所示)，可直接用淀粉生產(chǎn)肌醇(重要的醫(yī)藥食品原料)，以期解決高溫強(qiáng)酸水解方法造成的嚴(yán)重污染問題，并可以提高產(chǎn)率?；卮鹣铝袉栴}：(1)研究人員采用PCR技術(shù)從土壤微生物基因組中擴(kuò)增得到目標(biāo)酶基因。此外，獲得酶基因的方法還有______________________________________。(答出兩種即可)(2)高質(zhì)量的DNA模板是成功擴(kuò)增出目的基因的前提條件之一。在制備高質(zhì)量DNA模板時(shí)必須除去蛋白質(zhì)，方法有__________________________。(答出兩種即可)(3)研究人員使用大腸桿菌BL21作為受體細(xì)胞、pET20b為表達(dá)載體分別進(jìn)行4種酶的表達(dá)。表達(dá)載體轉(zhuǎn)化大腸桿菌時(shí)，首先應(yīng)制備______________細(xì)胞。為了檢測(cè)目的基因是否成功表達(dá)出酶蛋白，需要采用的方法有__________________________________________。(4)如圖所示流程，在一定的溫度、pH等條件下，將4種酶與可溶性淀粉溶液混合組成一個(gè)反應(yīng)體系。若這些酶最適反應(yīng)條件不同，可能導(dǎo)致的結(jié)果是______________________。在分子水平上，可以通過改變________________，從而改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)酶特性的改造和優(yōu)化。解析：(1)除了PCR技術(shù)以外，基因工程中獲取目的基因的方法還有從基因文庫(kù)中獲取、人工合成等。(2)除去混合在DNA中的蛋白質(zhì)，可以利用酶解法水解除去蛋白質(zhì)，或用氯仿抽提之后離心，以獲取較高純度的DNA。(3)對(duì)大腸桿菌這種微生物進(jìn)行轉(zhuǎn)化時(shí)，首先用Ca2+處理細(xì)胞，使之轉(zhuǎn)化為能夠從周圍環(huán)境中吸收DNA分子的感受態(tài)細(xì)胞。根據(jù)蛋白質(zhì)分子的特異性，檢測(cè)目的基因是否成功表達(dá)出目標(biāo)酶蛋白的方法是抗原—抗體雜交法。(4)將4種酶與可溶性淀粉溶液混合組成一個(gè)反應(yīng)體系，由于不同酶的最適反應(yīng)條件不同，在特定的反應(yīng)條件下，可能存在部分酶活性較低的問題，導(dǎo)致該反應(yīng)體系生產(chǎn)效率低，出現(xiàn)不能得到肌醇或肌醇產(chǎn)量較低的結(jié)果。若要對(duì)酶的特性進(jìn)行改造和優(yōu)化，可以在分子水平上對(duì)控制該酶合成的基因的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造。答案：(1)從基因文庫(kù)中獲取、人工合成(2)酶解法、氯仿抽提之后離心(3)感受態(tài)抗原—抗體雜交(4)不能獲得肌醇或肌醇產(chǎn)量較低基因的結(jié)構(gòu)基因工程與蛋白質(zhì)工程的判斷方法課時(shí)質(zhì)量評(píng)價(jià)(四十九)(建議用時(shí)：40分鐘)一、選擇題1．(2024·山東師大附中模擬)下列關(guān)于基因工程及其應(yīng)用的敘述，錯(cuò)誤的是()A．花粉管通道法可以用微量注射器將含有目的基因的DNA溶液直接注入子房中B．只要從轉(zhuǎn)基因棉花中檢測(cè)到Bt抗蟲蛋白，就代表轉(zhuǎn)基因抗蟲棉培育成功C．Bt抗蟲蛋白被分解為多肽后與害蟲腸上皮細(xì)胞的特異性受體結(jié)合，導(dǎo)致細(xì)胞膜穿孔D．干擾素是一種糖蛋白，科學(xué)家用基因工程方法從大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)獲得了干擾素B解析：我國(guó)科學(xué)家用獨(dú)創(chuàng)的花粉管通道法將Bt基因?qū)朊藁?xì)胞，如用微量注射器將含有目的基因的DNA溶液直接注入子房中就是利用了花粉管通道法，A正確；從轉(zhuǎn)基因棉花中檢測(cè)到Bt抗蟲蛋白，還需要進(jìn)行個(gè)體生物學(xué)水平鑒定才能說(shuō)明轉(zhuǎn)基因抗蟲棉是否培育成功，B錯(cuò)誤；Bt抗蟲蛋白被分解成多肽后，多肽與某類害蟲腸上皮細(xì)胞的特異性受體結(jié)合，導(dǎo)致細(xì)胞膜穿孔，通過破壞害蟲的消化系統(tǒng)來(lái)殺死害蟲，C正確；干擾素是一種糖蛋白，科學(xué)家利用大腸桿菌代謝旺盛的特點(diǎn)，用基因工程方法從大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)獲得了干擾素，D正確。2．(2024·福建模擬)我國(guó)科學(xué)家將人類的生長(zhǎng)激素(GH)基因?qū)膈庺~的受精卵，培育出能快速生長(zhǎng)的轉(zhuǎn)基因鯉魚。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．轉(zhuǎn)基因鯉魚可以合成GH，說(shuō)明轉(zhuǎn)基因鯉魚和人共用一套遺傳密碼子B．GH基因在轉(zhuǎn)基因鯉魚和人細(xì)胞內(nèi)的表達(dá)過程均需要核糖體和線粒體參與C．GH基因在轉(zhuǎn)基因鯉魚和人細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄時(shí)形成的堿基對(duì)種類不同D．若替換轉(zhuǎn)基因鯉魚GH基因中的一個(gè)堿基對(duì)，則仍可能在其體內(nèi)檢測(cè)到GHC解析：轉(zhuǎn)基因鯉魚可以合成GH，可以說(shuō)明轉(zhuǎn)基因鯉魚和人共用一套遺傳密碼子，A正確；GH基因的表達(dá)分為轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個(gè)過程，翻譯的場(chǎng)所在核糖體，所需要的能量主要由線粒體提供，鯉魚和人細(xì)胞中都含有核糖體和線粒體，B正確；GH基因在轉(zhuǎn)基因鯉魚和人細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄時(shí)形成的堿基對(duì)種類相同，都是A—U、T—A、G—C、C—G，C錯(cuò)誤；由于密碼子的簡(jiǎn)并，若替換轉(zhuǎn)基因鯉魚GH基因中的一個(gè)堿基對(duì)，轉(zhuǎn)錄出的mRNA上密碼子對(duì)應(yīng)的氨基酸種類可能不變，則仍可能在其體內(nèi)檢測(cè)到GH，D正確。3．組織型纖溶酶原激活物(t-PA)能激活纖溶酶原轉(zhuǎn)化為纖溶酶，將沉積在血管內(nèi)外的纖維蛋白溶解，從而保持血管暢通。t-PA進(jìn)入血漿后大部分與纖溶酶原激活劑抑制物形成復(fù)合物，并迅速失去活性?？茖W(xué)家對(duì)其進(jìn)行改造，增加溶栓效能、減少藥用劑量和降低副作用等。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．改造t-PA可通過改造基因或合成基因來(lái)實(shí)現(xiàn)B．改造t-PA的過程不需要構(gòu)建基因表達(dá)載體C．需根據(jù)t-PA氨基酸序列合成出相應(yīng)的基因D．利用蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)的改造t-PA在自然界中不存在B解析：改造蛋白質(zhì)需要改造基因或合成基因來(lái)實(shí)現(xiàn)，A正確；通過蛋白質(zhì)工程改造t-PA的過程仍需要構(gòu)建基因表達(dá)載體，B錯(cuò)誤；根據(jù)中心法則逆推以確定目的基因的堿基序列：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→找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)，故推測(cè)出改造t-PA應(yīng)有的氨基酸序列之后，需要根據(jù)其氨基酸序列合成相應(yīng)DNA，C正確；利用蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)的蛋白質(zhì)是自然界中不存在的蛋白質(zhì)，D正確。4．草甘膦是某種除草劑的主要成分。下圖表示研究人員利用草甘膦抗性基因(CP4基因)培育抗草甘膦的秈稻新品種的過程。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A．構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)，應(yīng)將CP4基因插入農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒的T-DNA中B．將重組Ti質(zhì)粒導(dǎo)入農(nóng)桿菌前，用Ca2+處理農(nóng)桿菌可提高轉(zhuǎn)化率C．若檢測(cè)出秈稻的染色體DNA中插入了CP4基因，則該抗草甘膦新品種培育成功D．在噴灑除草劑的農(nóng)田中，種植抗草甘膦秈稻新品種對(duì)提高作物產(chǎn)量有重要意義C解析：T-DNA可轉(zhuǎn)移到植物細(xì)胞中，并能整合到染色體DNA上，所以構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)，應(yīng)將CP4基因插入農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒的T-DNA中，A正確；用Ca2+處理農(nóng)桿菌使其處于感受態(tài)，易于接受重組質(zhì)粒，B正確；若檢測(cè)出秈稻的染色體DNA中插入了CP4基因，但是該基因不一定表達(dá)，則該抗草甘膦新品種培育不一定成功，需要在分子水平和個(gè)體水平進(jìn)行檢測(cè)，C錯(cuò)誤；抗草甘膦秈稻新品種可抵抗除草劑的毒害作用，所以在噴灑除草劑的農(nóng)田中，種植抗草甘膦秈稻新品種對(duì)提高作物產(chǎn)量有重要意義，D正確。5．在2020年12月的國(guó)際蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)競(jìng)賽(CASP)上，新一代AlphaFold人工智能系統(tǒng)，基于氨基酸序列，精確地預(yù)測(cè)了蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)。其準(zhǔn)確性可以與使用冷凍電子顯微鏡、X射線晶體學(xué)等實(shí)驗(yàn)技術(shù)解析的空間結(jié)構(gòu)相媲美。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的多樣性與氨基酸結(jié)構(gòu)的多樣性有關(guān)B．每一種蛋白質(zhì)都有其獨(dú)特的空間結(jié)構(gòu)，是表現(xiàn)其生物學(xué)活性的必要結(jié)構(gòu)C．此系統(tǒng)或?qū)?yīng)用于蛋白質(zhì)工程，以創(chuàng)造更符合人類需求的蛋白質(zhì)D．蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)并不穩(wěn)定，一旦發(fā)生不可逆的改變，便會(huì)失去生物學(xué)活性A解析：蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的多樣性與組成蛋白質(zhì)的氨基酸的種類、數(shù)量、排列順序及肽鏈的盤曲折疊方式有關(guān)，與氨基酸的結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)，A錯(cuò)誤；每一種蛋白質(zhì)都有其獨(dú)特的空間結(jié)構(gòu)，特定的結(jié)構(gòu)決定特定的功能，是表現(xiàn)其生物學(xué)活性的必要結(jié)構(gòu)，B正確；由題干信息“基于氨基酸序列，精確地預(yù)測(cè)了蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)”可推知，此系統(tǒng)或?qū)?yīng)用于蛋白質(zhì)工程，以創(chuàng)造更符合人類需求的蛋白質(zhì)，C正確；蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定功能，因此蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)一旦發(fā)生不可逆的改變，便會(huì)失去生物學(xué)活性，D正確。6．(2024·海南模擬)天然胰島素制劑容易形成二聚體或六聚體，皮下注射后往往要逐漸解離為單體，才能發(fā)揮作用，在一定程度上延緩了療效。科學(xué)家利用蛋白質(zhì)工程(基本思路見下圖)研發(fā)出速效胰島素，已在臨床上廣泛應(yīng)用。下列有關(guān)敘述正確的是()A．當(dāng)前限制蛋白質(zhì)工程發(fā)展的關(guān)鍵因素是基因工程技術(shù)還不成熟B．從六聚體胰島素解離為單體形式是將胰島素水解為氨基酸C．利用基因工程和蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)胰島素都經(jīng)歷①②過程D．利用蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)速效胰島素要從推測(cè)b入手C解析：當(dāng)前限制蛋白質(zhì)工程發(fā)展的關(guān)鍵因素是蛋白質(zhì)發(fā)揮功能必須依賴于正確的高級(jí)結(jié)構(gòu)，而這種高級(jí)結(jié)構(gòu)往往很復(fù)雜，人們對(duì)蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)了解太少，A錯(cuò)誤；由題干信息可知，經(jīng)過蛋白質(zhì)工程改造后，發(fā)揮作用的仍是胰島素分子，所以從六聚體胰島素解離為單體形式是將六個(gè)胰島素形成的六聚體水解為單個(gè)胰島素的過程，B錯(cuò)誤；利用基因工程和蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)胰島素都經(jīng)歷找到對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)→轉(zhuǎn)錄(①)形成mRNA(c)→翻譯(②)獲得所需要的蛋白質(zhì)過程，C正確；蛋白質(zhì)工程中，首先根據(jù)預(yù)期的蛋白質(zhì)功能設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，因此利用蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)速效胰島素要從設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)功能入手，D錯(cuò)誤。7．(2024·廣東揭陽(yáng)期末)神經(jīng)科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種合成蛋白質(zhì)LIMK1(結(jié)合ATP并磷酸化其靶標(biāo)的蛋白質(zhì))，能改善老年認(rèn)知退化人群的記憶功能。下列敘述不正確的是()A．設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)LIMK1時(shí)，先設(shè)計(jì)其基因的堿基序列再推測(cè)其功能B．通過基因定點(diǎn)突變技術(shù)可對(duì)LIMK1蛋白基因進(jìn)行堿基的替換C．設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)LIMK1利用的技術(shù)是蛋白質(zhì)工程，其可制造新的蛋白質(zhì)D．蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，故蛋白質(zhì)工程是一項(xiàng)難度很大的工程A解析：蛋白質(zhì)工程的基本途徑是從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)→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→找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)，A錯(cuò)誤；通過基因定點(diǎn)突變技術(shù)可對(duì)LIMK1蛋白基因進(jìn)行堿基的替換，B正確；設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)LIMK1利用的技術(shù)是蛋白質(zhì)工程，其可制造新的蛋白質(zhì)，C正確；蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，故蛋白質(zhì)工程是一項(xiàng)難度很大的工程，D正確。8．(2024·廣東東莞期末)2021年，我國(guó)科學(xué)家首次實(shí)現(xiàn)了從CO2到淀粉的人工合成，合成過程加入來(lái)自不同生物的酶，并創(chuàng)造性地引入改造后的創(chuàng)傷弧菌的淀粉分支酶，將人工合成淀粉速率提高至傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的8.5倍。下列敘述正確的是()A．人工合成淀粉的過程需要在高溫高壓的裝置中進(jìn)行B．不同反應(yīng)中所用酶是不同的，體現(xiàn)出酶具有專一性C．參與前一步反應(yīng)的酶可作為反應(yīng)物參與后一步反應(yīng)D．蛋白質(zhì)工程可直接改造創(chuàng)傷弧菌淀粉分支酶的結(jié)構(gòu)B解析：我國(guó)科學(xué)家首次實(shí)現(xiàn)了從CO2到淀粉的人工合成，合成過程加入來(lái)自不同生物的酶，酶的作用條件溫和，因此人工合成淀粉的過程不能在高溫高壓的裝置中進(jìn)行，A錯(cuò)誤；酶具有專一性，因而在不同反應(yīng)中所用酶一般是不同的，B正確；酶在反應(yīng)前后性質(zhì)不變，因此，參與前一步反應(yīng)的酶不可作為反應(yīng)物參與后一步反應(yīng)，C錯(cuò)誤；蛋白質(zhì)工程被稱為第二代基因工程，其對(duì)創(chuàng)傷弧菌淀粉分支酶結(jié)構(gòu)的改造是通過改造基因?qū)崿F(xiàn)的，D錯(cuò)誤。二、非選擇題9．(2024·廣東汕頭模擬)人表皮生長(zhǎng)因子(hEGF)能夠促進(jìn)表皮細(xì)胞生長(zhǎng)，對(duì)皮膚相關(guān)疾病及刺激性食物導(dǎo)致的胃腸潰瘍具有修復(fù)治療價(jià)值。已知細(xì)胞穿膜肽Pep-1能夠攜帶大分子物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部，為解決hEGF穿透表皮能力弱的問題，科學(xué)家將Pep-1基因和hEGF基因進(jìn)行連接，獲得融合蛋白(epEGF)基因(圖a)，并將其與質(zhì)粒A(圖b)進(jìn)行重組后導(dǎo)入大腸桿菌，制備由84個(gè)氨基酸組成的重組融合人表皮生長(zhǎng)因子蛋白。(1)研究者進(jìn)行PCR擴(kuò)增前根據(jù)epEGF基因設(shè)計(jì)了一對(duì)引物，據(jù)圖a分析，該對(duì)引物序列的設(shè)計(jì)要求是____________________________和___________________________。實(shí)驗(yàn)中常用電泳技術(shù)鑒定目的基因，圖c電泳結(jié)果中樣品______(填“1”或“2”)對(duì)應(yīng)的條帶為epEGF基因的鑒定結(jié)果。(2)轉(zhuǎn)化大腸桿菌后進(jìn)行篩選時(shí)，可將其接種在培養(yǎng)基①上培養(yǎng)(圖d)，再利用滅菌的絨布在培養(yǎng)基①上印模，沾上菌落后轉(zhuǎn)印至培養(yǎng)基②上培養(yǎng)。根據(jù)培養(yǎng)結(jié)果可知，__________號(hào)菌落是成功轉(zhuǎn)化的大腸桿菌，可挑出進(jìn)一步接種到培養(yǎng)液中克隆化培養(yǎng)，培養(yǎng)過程中需在適宜轉(zhuǎn)速的搖床中進(jìn)行，原因是___________________________________________。(3)該實(shí)驗(yàn)過程使用的質(zhì)粒A含有GST標(biāo)簽(谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶)基因，已知谷胱甘肽(GSH)是GST作用的底物，研究人員將菌體破碎離心后取上清液，利用固定上谷胱甘肽的GST親和樹脂進(jìn)行層析，可提高目的蛋白的純度，請(qǐng)嘗試解釋其原理：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)由于天然EGF來(lái)源有限，有人嘗試將hEGF基因用____________法導(dǎo)入豆科植物花生體細(xì)胞，通過______________技術(shù)培育成轉(zhuǎn)基因植株并從根部細(xì)胞提取得到大量產(chǎn)物。與植物細(xì)胞相比，以大腸桿菌作為基因工程受體細(xì)胞的優(yōu)缺點(diǎn)有哪些，請(qǐng)分別列舉。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(各答1點(diǎn)即可)解析：(1)研究者進(jìn)行PCR擴(kuò)增前根據(jù)epEGF基因設(shè)計(jì)了一對(duì)引物，據(jù)圖a分析，該對(duì)引物序列的設(shè)計(jì)要求是引物之間以及引物自身不能發(fā)生堿基互補(bǔ)配對(duì)，在設(shè)計(jì)的兩個(gè)引物的5′-端分別添加上限制酶BamHⅠ和XhoⅠ的識(shí)別序列。轉(zhuǎn)基因的目的是制備由84個(gè)氨基酸組成的重組融合人表皮生長(zhǎng)因子蛋白，根據(jù)基因?qū)Φ鞍踪|(zhì)合成的控制作用可推測(cè)，相關(guān)目的基因中含有的堿基對(duì)數(shù)目至少為84×3＝252bp，據(jù)此可推測(cè)，圖c電泳結(jié)果中樣品“2”對(duì)應(yīng)的條帶為epEGF基因的鑒定結(jié)果。(2)轉(zhuǎn)化大腸桿菌后進(jìn)行篩選時(shí)，可將其接種在培養(yǎng)基①上培養(yǎng)(圖d)，則在該培養(yǎng)基上能生長(zhǎng)的菌體包括成功導(dǎo)入重組質(zhì)粒A的大腸桿菌和導(dǎo)入質(zhì)粒A的大腸桿菌，而后再利用滅菌的絨布在培養(yǎng)基①上印模，沾上菌落后轉(zhuǎn)印至培養(yǎng)基②上培養(yǎng)。培養(yǎng)基②中添加了四環(huán)素，而重組質(zhì)粒A在構(gòu)建過程中四環(huán)素抗性基因被破壞，因此成功導(dǎo)入重組質(zhì)粒的大腸桿菌不具有四環(huán)素抗性，即目的菌株在培養(yǎng)基②上不能生長(zhǎng)，在培養(yǎng)基①上可以生長(zhǎng)。根據(jù)培養(yǎng)結(jié)果可知，2、5號(hào)菌落是成功轉(zhuǎn)化的大腸桿菌，可挑出進(jìn)一步接種到培養(yǎng)液中克隆化培養(yǎng)，培養(yǎng)過程中需在適宜轉(zhuǎn)速的搖床中進(jìn)行，這樣可以使大腸桿菌和培養(yǎng)液充分接觸，使大腸桿菌獲得足夠的營(yíng)養(yǎng)，同時(shí)也能提高營(yíng)養(yǎng)液的利用率。(3)該實(shí)驗(yàn)過程使用的質(zhì)粒A含有GST標(biāo)簽(谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶)基因，已知谷胱甘肽(GSH)是GST作用的底物，研究人員將菌體破碎離心后取上清液，利用固定上谷胱甘肽的GST親和樹脂進(jìn)行層析，根據(jù)底物與酶相結(jié)合的原理可將菌體破碎離心后的上清液中含有的谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶固定下來(lái)，進(jìn)而可提高目的蛋白的純度。(4)由于天然EGF來(lái)源有限，有人嘗試將hEGF基因用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法導(dǎo)入豆科植物花生體細(xì)胞，通過植物組織培養(yǎng)技術(shù)培育成轉(zhuǎn)基因植株并從根部細(xì)胞提取得到大量產(chǎn)物。與植物細(xì)胞相比，以大腸桿菌作為基因工程受體細(xì)胞的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在大腸桿菌具有繁殖快、容易培養(yǎng)、多為單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對(duì)較少等特點(diǎn)，但也有缺點(diǎn)，如大腸桿菌中合成的蛋白質(zhì)沒有經(jīng)過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的加工，因而不具有生物活性。答案：(1)引物之間以及引物自身不能發(fā)生堿基互補(bǔ)配對(duì)在兩個(gè)引物的5′-端分別添加上限制酶BamHⅠ和XhoⅠ的識(shí)別序列2(2)2、5使大腸