一、基因工程的不足eq\a\vs4\al(閱讀教材P26)基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界中已存在的蛋白質(zhì)，但這些天然蛋白質(zhì)不一定符合人類生產(chǎn)和生活的需要。二、蛋白質(zhì)工程的基本原理eq\a\vs4\al(閱讀教材P26～27)1．概念：以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過(guò)基因修飾或基因合成，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。2．目標(biāo)：根據(jù)人們對(duì)蛋白質(zhì)功能的特定需求，對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)。3．手段：通過(guò)基因修飾或基因合成，進(jìn)而指導(dǎo)合成所需蛋白質(zhì)。4．途徑：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)。5．蛋白質(zhì)工程流程圖三、蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展和前景eq\a\vs4\al(閱讀教材P28)1．前景誘人：用蛋白質(zhì)工程方法制成的電子元件，具有體積小、耗電少和效率高的特點(diǎn)。2．難度很大：主要是因?yàn)榈鞍踪|(zhì)發(fā)揮功能必須依賴于正確的高級(jí)結(jié)構(gòu)，這種高級(jí)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，而目前科學(xué)家對(duì)大多數(shù)蛋白質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)的了解還很不夠。[共研探究]基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)，這些天然蛋白質(zhì)是生物在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中形成的，它們的結(jié)構(gòu)和功能符合特定物種生存的需要，卻不一定完全符合人類生產(chǎn)和生活的需要。蛋白質(zhì)工程的目標(biāo)是生產(chǎn)出符合人類生產(chǎn)和生活需要的蛋白質(zhì)，甚至是自然界不存在的蛋白質(zhì)。結(jié)合圖示回答有關(guān)問(wèn)題：1．基因工程的不足(1)基因工程的實(shí)質(zhì)：將一種生物的基因轉(zhuǎn)移到另一種生物體內(nèi)，后者可以產(chǎn)生它本不能產(chǎn)生的蛋白質(zhì)，進(jìn)而表現(xiàn)出新性狀。(2)不足：在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)。2．天然蛋白質(zhì)的不足(1)天然蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能符合特定物種生存的需要，卻不一定完全符合人類生產(chǎn)和生活的需要。(2)對(duì)天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，應(yīng)該從對(duì)基因的操作來(lái)實(shí)現(xiàn)，主要原因如下：①任何一種天然蛋白質(zhì)都是由基因編碼的，改造了基因即對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行了改造，而且改造過(guò)的基因可以遺傳下去。如果對(duì)蛋白質(zhì)直接改造，即使改造成功，被改造過(guò)的蛋白質(zhì)分子還是無(wú)法遺傳。②對(duì)基因進(jìn)行改造比對(duì)蛋白質(zhì)直接改造要容易，難度要小得多。3．蛋白質(zhì)工程的基本原理(1)理解蛋白質(zhì)工程概念的3個(gè)角度①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。②手段：通過(guò)基因修飾或基因合成，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行“改造”，或制造一種新的蛋白質(zhì)。③目的：獲得滿足人類生產(chǎn)和生活需求的新的蛋白質(zhì)。(2)原理：從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)，到找到相對(duì)應(yīng)的基因，即中心法則的逆推。(3)途徑：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)→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)→合成DNA→表達(dá)出蛋白質(zhì)。(4)最終結(jié)果：生產(chǎn)出自然界從來(lái)沒有過(guò)的蛋白質(zhì)。[總結(jié)升華]1．盡管蛋白質(zhì)工程是從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能入手改造蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，但不能直接改造蛋白質(zhì)，而應(yīng)從改造基因入手，因?yàn)榈鞍踪|(zhì)的合成由基因控制。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，所以其本質(zhì)和基礎(chǔ)應(yīng)為基因工程。2．判斷蛋白質(zhì)工程的關(guān)鍵：通過(guò)基因修飾或基因合成，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)。3．基因工程中的基因一般為自然存在的基因，而蛋白質(zhì)工程中的目的基因不是自然存在的?！疽族e(cuò)易混】(1)蛋白質(zhì)工程的目的基因只能用人工合成的方法獲得。(2)設(shè)計(jì)中的困難：如何推測(cè)非編碼區(qū)以及內(nèi)含子的脫氧核苷酸序列。[對(duì)點(diǎn)演練]1．下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說(shuō)法，正確的是()A．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B．蛋白質(zhì)工程能生產(chǎn)出自然界中不曾存在過(guò)的新型蛋白質(zhì)分子C．對(duì)蛋白質(zhì)的改造是通過(guò)直接改造相應(yīng)的mRNA來(lái)實(shí)現(xiàn)的D．蛋白質(zhì)工程的流程和天然蛋白質(zhì)合成的過(guò)程是相同的解析：選B蛋白質(zhì)工程利用基因工程手段，包括基因的定點(diǎn)突變和基因表達(dá)對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，以獲得性質(zhì)和功能更加完善的蛋白質(zhì)分子。蛋白質(zhì)工程能生產(chǎn)出自然界中不曾存在過(guò)的新型蛋白質(zhì)分子。[共研探究]1．蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展和前景(1)前景誘人：采用蛋白質(zhì)工程方法制成的電子元件，具有體積小、耗電少和效率高的特點(diǎn)；通過(guò)對(duì)胰島素的改造，使其成為速效型藥品。(2)難度很大：主要是目前科學(xué)家對(duì)大多數(shù)蛋白質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)的了解還很不夠。2．如圖是用蛋白質(zhì)工程設(shè)計(jì)速效胰島素的生產(chǎn)過(guò)程，請(qǐng)據(jù)圖回答有關(guān)問(wèn)題：(1)構(gòu)建新的蛋白質(zhì)模型是蛋白質(zhì)工程的關(guān)鍵，圖中構(gòu)建新的胰島素模型的主要依據(jù)是蛋白質(zhì)的預(yù)期功能。(2)通過(guò)人工合成DNA形成的新基因應(yīng)與載體結(jié)合后轉(zhuǎn)移到大腸桿菌等受體細(xì)胞中才能得到準(zhǔn)確表達(dá)。(3)若要利用大腸桿菌生產(chǎn)速效胰島素，需用到的生物工程有蛋白質(zhì)工程、基因工程和發(fā)酵工程。(4)根據(jù)圖解，從新的胰島素模型到新的胰島素基因的基本思路是根據(jù)新的胰島素模型中氨基酸的序列，推測(cè)出其基因中的脫氧核苷酸序列，然后利用DNA合成儀來(lái)合成出新的胰島素基因。[總結(jié)升華]基因工程與蛋白質(zhì)工程的比較基因工程蛋白質(zhì)工程操作對(duì)象基因基因操作水平DNA分子水平DNA分子水平基本過(guò)程目的基因的獲取→基因表達(dá)載體的構(gòu)建→將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞→目的基因的檢測(cè)與鑒定預(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)→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→合成DNA→表達(dá)出蛋白質(zhì)實(shí)質(zhì)定向改造生物的遺傳特性，以獲得人類需要的生物類型或生物產(chǎn)品定向改造或生產(chǎn)人類所需的蛋白質(zhì)結(jié)果生產(chǎn)人類需要的基因產(chǎn)物(自然界已有的蛋白質(zhì))可以創(chuàng)造出自然界不存在的新蛋白質(zhì)聯(lián)系蛋白質(zhì)工程是以基因工程為基礎(chǔ)的[對(duì)點(diǎn)演練]2．下列關(guān)于基因工程和蛋白質(zhì)工程的說(shuō)法，正確的是()A．蛋白質(zhì)工程和基因工程的目的都是獲得人類需要的蛋白質(zhì)，所以二者沒有區(qū)別B．基因工程是蛋白質(zhì)工程的關(guān)鍵技術(shù)C．通過(guò)蛋白質(zhì)工程改造后的蛋白質(zhì)有的仍然是天然的蛋白質(zhì)D．利用蛋白質(zhì)工程可以在大腸桿菌細(xì)胞中得到人的胰島素解析：選B蛋白質(zhì)工程的目標(biāo)是根據(jù)人們對(duì)蛋白質(zhì)功能的特定需求，對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)。其中，基因工程是關(guān)鍵技術(shù)，是蛋白質(zhì)工程的基礎(chǔ)，因?yàn)閷?duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的改造是通過(guò)改造基因來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以蛋白質(zhì)工程是在基因水平上改造蛋白質(zhì)，改造后的蛋白質(zhì)不再是天然的蛋白質(zhì)。利用大腸桿菌生產(chǎn)人胰島素屬于基因工程。1．蛋白質(zhì)工程中，直接進(jìn)行操作的對(duì)象是()A．氨基酸結(jié)構(gòu)B．蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)C．肽鏈結(jié)構(gòu)D．基因結(jié)構(gòu)解析：選D蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過(guò)基因修飾或基因合成，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。其目標(biāo)是對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)，但因?yàn)榛驔Q定蛋白質(zhì)，因此最終必須要對(duì)相應(yīng)基因進(jìn)行設(shè)計(jì)。2．蛋白質(zhì)工程的基本流程是()①設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)②DNA合成或改造③預(yù)期的蛋白質(zhì)功能④將合成或改造的基因通過(guò)基因工程流程在特定生物體內(nèi)表達(dá)⑤根據(jù)氨基酸序列推出脫氧核苷酸序列A．①②③④⑤B．①③②⑤④C．③①⑤②④D．③①②④⑤解析：選C蛋白質(zhì)工程需根據(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)，根據(jù)蛋白質(zhì)中氨基酸序列推出相應(yīng)脫氧核苷酸序列，再設(shè)計(jì)具有該序列的基因(DNA)，并將其導(dǎo)入受體細(xì)胞表達(dá)。3．下列有關(guān)蛋白質(zhì)工程的說(shuō)法，正確的是()A．蛋白質(zhì)工程無(wú)需構(gòu)建基因表達(dá)載體B．通過(guò)蛋白質(zhì)工程改造后的蛋白質(zhì)有的仍是天然的蛋白質(zhì)C．蛋白質(zhì)工程需要限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶D．蛋白質(zhì)工程是在蛋白質(zhì)分子水平上改造蛋白質(zhì)的解析：選C蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上延伸出來(lái)的，最終改造的對(duì)象仍是DNA分子，因此需要限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶。4．蛋白質(zhì)工程是指根據(jù)人們對(duì)蛋白質(zhì)功能的特定需求，對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的過(guò)程。如圖是蛋白質(zhì)工程的基本途徑，請(qǐng)回答下列有關(guān)問(wèn)題：eq\x(\a\al(預(yù)期的蛋,白質(zhì)功能))eq\o(→,\s\up7(①),\s\do5())eq\x(\a\al(設(shè)計(jì)預(yù)期的,蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)))eq\o(→,\s\up7(②),\s\do5())eq\x(\a\al(推測(cè)應(yīng)有的,氨基酸序列))eq\o(→,\s\up7(③),\s\do5())eq\x(\a\al(找到相對(duì)應(yīng)的脫,氧核苷酸序列))eq\o(→,\s\up7(④),\s\do5())eq\x(\a\al(生產(chǎn)相應(yīng),的蛋白質(zhì)))(1)圖中③過(guò)程的主要依據(jù)是每種氨基酸都有其對(duì)應(yīng)的________，后者位于________分子上，其上的核苷酸序列與基因中的脫氧核苷酸序列之間存在著________關(guān)系。(2)通過(guò)③過(guò)程獲得的脫氧核苷酸序列不是完整的基因，要使這一序列能夠表達(dá)、發(fā)揮作用，還必須在序列的上、下游加上__________和__________，在這個(gè)過(guò)程中需要________酶的參與。(3)完成④過(guò)程需要涉及________技術(shù)。解析：(1)③過(guò)程是由氨基酸序列推出相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列，氨基酸與脫氧核苷酸之間的聯(lián)系樞紐是信使RNA，信使RNA由脫氧核糖核酸轉(zhuǎn)錄形成，而密碼子是信使RNA上特定的能決定一個(gè)氨基酸的三個(gè)相鄰的堿基。(2)由人工合成的基因只是基因的編碼序列，完整的基因還包括啟動(dòng)子、終止子等結(jié)構(gòu)，把啟動(dòng)子、終止子等DNA片段連接到基因的編碼區(qū)需要DNA連接酶。(3)由基因合成蛋白質(zhì)的過(guò)程涉及基因工程技術(shù)。答案：(1)密碼子信使RNA堿基互補(bǔ)配對(duì)(2)啟動(dòng)子終止子DNA連接(3)基因工程5．(2015·新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅱ)已知生物體內(nèi)有一種蛋白質(zhì)(P)，該蛋白質(zhì)是一種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，由305個(gè)氨基酸組成。如果將P分子中158位的絲氨酸變成亮氨酸，240位的谷氨酰胺變成苯丙氨酸，改變后的蛋白質(zhì)(P1)不但保留P的功能，而且具有了酶的催化活性?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)從上述資料可知，若要改變蛋白質(zhì)的功能，可以考慮對(duì)蛋白質(zhì)的________進(jìn)行改造。(2)以P基因序列為基礎(chǔ)，獲得P1基因的途徑有修飾________基因或合成__________基因。所獲得的基因表達(dá)是遵循中心法則的，中心法則的全部?jī)?nèi)容包括________的復(fù)制，以及遺傳信息在不同分子之間的流動(dòng)，即________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)蛋白質(zhì)工程也被稱為第二代基因工程，其基本途徑是從預(yù)期蛋白質(zhì)功能出發(fā)，通過(guò)______________和________，進(jìn)而確定相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列，據(jù)此獲得基因，再經(jīng)表達(dá)、純化獲得蛋白質(zhì)，之后還需要對(duì)蛋白質(zhì)的生物________進(jìn)行鑒定。解析：(1)從題中所述資料可知，將P分子中158位的絲氨酸變成亮氨酸，240位的谷氨酰胺變成苯丙氨酸后，該蛋白質(zhì)的功能發(fā)生了改變，此過(guò)程是通過(guò)對(duì)構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸的排列順序進(jìn)行改造，進(jìn)而改變了蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，從而改變了蛋白質(zhì)的功能。(2)在蛋白質(zhì)工程中，目的基因可以以P基因序列為基礎(chǔ)，對(duì)生物體內(nèi)原有P基因進(jìn)行修飾，也可以通過(guò)人工合成法合成新的P1基因。中心法則的內(nèi)容如下圖所示：由圖可知，中心法則的全部?jī)?nèi)容包括：DNA以自身為模板進(jìn)行的復(fù)制，DNA通過(guò)轉(zhuǎn)錄將遺傳信息傳遞給RNA，最后RNA通過(guò)翻譯將遺傳信息表達(dá)成蛋白質(zhì)；在某些病毒中RNA可自我復(fù)制(如煙草花葉病毒等)，在某些病毒中能以RNA為模板逆轉(zhuǎn)錄合成DNA(如HIV)，這是對(duì)中心法則的補(bǔ)充。(3)蛋白質(zhì)工程的基本途徑是預(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→合成DNA→表達(dá)出蛋白質(zhì)，經(jīng)過(guò)該過(guò)程得到的蛋白質(zhì)，需要對(duì)其生物功能進(jìn)行鑒定，以保證其發(fā)揮正常作用。答案：(1)氨基酸序列(或結(jié)構(gòu))(其他合理答案也可)(2)PP1DNA和RNA(或遺傳物質(zhì))DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白質(zhì)(或轉(zhuǎn)錄、逆轉(zhuǎn)錄、翻譯)(3)設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)推測(cè)氨基酸序列功能【基礎(chǔ)題組】1．人們發(fā)現(xiàn)蛛絲蛋白比蠶絲蛋白更細(xì)，但強(qiáng)度卻更大，于是有人試圖通過(guò)破解蛛絲蛋白的結(jié)構(gòu)從而推出其基因結(jié)構(gòu)，以指導(dǎo)對(duì)蠶絲蛋白基因的修改，從而讓蠶也吐出像蛛絲蛋白一樣堅(jiān)韌的絲，此過(guò)程的名稱和依據(jù)的原理分別是()A．基因突變：DNA→RNA→蛋白質(zhì)B．基因工程：RNA→RNA→蛋白質(zhì)C．基因工程：DNA→RNA→蛋白質(zhì)D．蛋白質(zhì)工程：蛋白質(zhì)→DNA→RNA→蛋白質(zhì)解析：選D通過(guò)修改已知蠶絲蛋白的基因，從而創(chuàng)造出全新的蛋白質(zhì)的過(guò)程叫蛋白質(zhì)工程，其原理是蛋白質(zhì)→DNA→RNA→蛋白質(zhì)。2．某種微生物合成的蛋白酶與人體消化液中的蛋白酶的結(jié)構(gòu)和功能很相似，只是對(duì)熱穩(wěn)定性較差，進(jìn)入人體后容易失效?，F(xiàn)要將此酶開發(fā)成一種片劑，臨床治療對(duì)食物的消化不良癥狀，最佳方案是()A．對(duì)此酶中的少數(shù)氨基酸替換，以改善其功能B．將此酶與人蛋白酶進(jìn)行拼接，形成新的蛋白酶C．重新設(shè)計(jì)與創(chuàng)造一種全新的蛋白酶D．減少此酶在片劑中的含量解析：選A要想使蛋白酶熱穩(wěn)定性有所提高，就要改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，此類問(wèn)題一般是對(duì)蛋白質(zhì)中的個(gè)別氨基酸進(jìn)行替換。3．下列對(duì)物質(zhì)的改造不屬于蛋白質(zhì)工程范疇的是()A．胰島素改造B．抗體改造C．酶的改造D．性激素改造解析：選D性激素的化學(xué)本質(zhì)是固醇，不是蛋白質(zhì)。4．蛋白質(zhì)工程中，對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)的根據(jù)是()A．人們對(duì)蛋白質(zhì)功能的特定需求B．蛋白質(zhì)中氨基酸序列C．信使RNA中核糖核苷酸序列D．基因中脫氧核苷酸序列解析：選A蛋白質(zhì)工程的目標(biāo)是根據(jù)人們對(duì)蛋白質(zhì)功能的特定需求，對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)。5．蛋白質(zhì)工程中對(duì)蛋白質(zhì)分子進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，主要包括哪幾種()①進(jìn)行少數(shù)氨基酸的替換②對(duì)不同來(lái)源的蛋白質(zhì)進(jìn)行拼接③根據(jù)氨基酸的排列順序設(shè)計(jì)全新的蛋白質(zhì)④直接改變蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)A．①②B．①②③C．②③④D．①②④解析：選B蛋白質(zhì)工程中對(duì)蛋白質(zhì)分子進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，不能直接改變蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)，但是能進(jìn)行少數(shù)氨基酸的替換，能對(duì)不同來(lái)源的蛋白質(zhì)進(jìn)行拼接，能夠根據(jù)氨基酸的排列順序設(shè)計(jì)全新的蛋白質(zhì)。6．下列關(guān)于基因工程和蛋白質(zhì)工程的說(shuō)法，正確的是()A．都是分子水平上的操作B．基因工程就是改造基因的分子結(jié)構(gòu)C．蛋白質(zhì)工程就是改造蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)D．基因工程能創(chuàng)造出自然界根本不存在的基因，蛋白質(zhì)工程能創(chuàng)造出自然界根本不存在的蛋白質(zhì)解析：選A基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工，通過(guò)體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性，從而創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品；蛋白質(zhì)工程通過(guò)基因修飾或基因合成，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)工程能創(chuàng)造出自然界不存在的蛋白質(zhì)。7．科學(xué)家為提高玉米中的賴氨酸含量，計(jì)劃將天冬氨酸激酶的第352位蘇氨酸變成異亮氨酸，將二氫吡啶二羧酸合成酶中104位的氨基酸由天冬氨酸變成異亮氨酸，就可以使玉米葉片和種子中的游離賴氨酸含量分別提高5倍和2倍。下列對(duì)蛋白質(zhì)的改造，操作正確的是()A．直接通過(guò)分子水平改造蛋白質(zhì)B．直接改造相應(yīng)的mRNAC．對(duì)相應(yīng)的基因進(jìn)行操作D．重新合成新的基因解析：選C蛋白質(zhì)工程的目的是對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，從而使蛋白質(zhì)功能可以滿足人們需求。而蛋白質(zhì)功能與其高級(jí)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，蛋白質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)又非常復(fù)雜，所以直接對(duì)蛋白質(zhì)改造非常困難，而蛋白質(zhì)是由基因控制合成的，對(duì)基因進(jìn)行操作卻容易得多。另外，改造后的基因可以遺傳，如對(duì)蛋白質(zhì)直接改造，即使成功也不能遺傳。8．增加玉米細(xì)胞中賴氨酸含量最有效的途徑是()A．將富含賴氨酸的蛋白質(zhì)編碼基因?qū)胗衩准?xì)胞B．切除玉米細(xì)胞中天冬氨酸激酶基因和二氫吡啶二羧酸合成酶基因的個(gè)別堿基C．更換天冬氨酸激酶基因和二氫吡啶二羧酸合成酶基因的個(gè)別堿基D．將根瘤菌的固氮基因?qū)胗衩准?xì)胞解析：選C玉米中賴氨酸的含量比較低，原因是賴氨酸合成過(guò)程中的兩個(gè)關(guān)鍵酶——天冬氨酸激酶和二氫吡啶二羧酸合成酶的活性受細(xì)胞內(nèi)賴氨酸濃度的影響較大，當(dāng)賴氨酸濃度達(dá)到一定量時(shí)，就會(huì)抑制這兩個(gè)酶的活性。通過(guò)更換控制合成這兩種酶基因的個(gè)別堿基，可大大提高玉米葉片和種子中的游離賴氨酸的含量。【能力題組】9．某科學(xué)家從細(xì)菌中分離出耐高溫淀粉酶(Amy)基因a，通過(guò)基因工程的方法，將基因a轉(zhuǎn)移到馬鈴薯植株中，經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)Amy在成熟塊莖細(xì)胞中存在。下列說(shuō)法正確的是()A．基因a只有導(dǎo)入到馬鈴薯受精卵中才能表達(dá)B．目的基因來(lái)自細(xì)菌，可以不需要載體直接導(dǎo)入受體細(xì)胞C．基因a導(dǎo)入成功后，將抑制細(xì)胞原有的新陳代謝，開辟新的代謝途徑D．目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞后，可隨著馬鈴薯DNA分子的復(fù)制而復(fù)制，傳給子代細(xì)胞并表達(dá)解析：選D培育轉(zhuǎn)基因植株可以以體細(xì)胞或受精卵作為受體細(xì)胞；目的基因必須借助載體才能導(dǎo)入受體細(xì)胞；目的基因?qū)氤晒?，不抑制?xì)胞原有的代謝途徑。10．蛋白質(zhì)工程的基本途徑是()A．中心法則的簡(jiǎn)單逆轉(zhuǎn)B．確定目的基因的堿基序列后，通過(guò)人工合成的方法或從基因文庫(kù)中獲取C．只是依據(jù)中心法則逆推，其過(guò)程不需要中心法則D．只是對(duì)蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)和改造解析：選B蛋白質(zhì)工程不是中心法則的簡(jiǎn)單逆轉(zhuǎn)，而是依據(jù)中心法則進(jìn)行的逆推，最終還要通過(guò)中心法則的信息傳遞途徑表達(dá)出設(shè)計(jì)好的蛋白質(zhì)。整個(gè)過(guò)程中需要對(duì)基因進(jìn)行設(shè)計(jì)和改造，并不直接對(duì)蛋白質(zhì)分子進(jìn)行改造。11．下列敘述正確的是()A．蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)的蛋白質(zhì)其氨基酸的排列順序不可能改變B．蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)的蛋白質(zhì)其氨基酸之間的連接方式發(fā)生改變C．蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)的蛋白質(zhì)仍為天然存在的蛋白質(zhì)D．蛋白質(zhì)工程可合成自然界中不存在的蛋白質(zhì)解析：選D蛋白質(zhì)工程可根據(jù)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與生物活性及功能的關(guān)系，利用基因工程手段，按照人類的需要定向改造天然存在的蛋白質(zhì)，從而形成與自然界存在的蛋白質(zhì)不同的蛋白質(zhì)分子，甚至創(chuàng)造出自然界根本不存在的、符合人們需求的蛋白質(zhì)分子。在此過(guò)程中并未改變氨基酸之間的連接方式，氨基酸序列一般會(huì)改變。12．蛋白質(zhì)工程目前成功的是()A．對(duì)胰島素進(jìn)行改造，生產(chǎn)速效型藥品B．蛋白質(zhì)工程應(yīng)用于微電子方面C．體外耐保存的干擾素D．用蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)賴氨酸含量高的玉米解析：選AA項(xiàng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，B、C、D三項(xiàng)目前尚未實(shí)現(xiàn)，只是蛋白質(zhì)工程的發(fā)展前景，有待進(jìn)一步研究和設(shè)計(jì)。13．干擾素是動(dòng)物體內(nèi)合成的一種蛋白質(zhì)，可以用于治療病毒感染和癌癥，但體外保存相當(dāng)困難，如果將其分子上的一個(gè)半胱氨酸變成絲氨酸，就可在－70℃條件下保存半年，這給廣大患者帶來(lái)福音。(1)蛋白質(zhì)的合成是受基因控制的，因此獲得能夠控制合成“可以保存的干擾素”的基因是生產(chǎn)的關(guān)鍵，依據(jù)蛋白質(zhì)工程原理，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程，讓動(dòng)物生產(chǎn)“可以保存的干擾素”：(2)基因工程和蛋白質(zhì)工程相比較，基因工程在原則上只能生產(chǎn)________的蛋白質(zhì)，不一定符合________的需要。而蛋白質(zhì)工程是以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過(guò)________或________，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行________，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。(3)蛋白質(zhì)工程實(shí)施的難度很大，原因是蛋白質(zhì)具有十分復(fù)雜的________結(jié)構(gòu)。解析：(1)蛋白質(zhì)工程的操作流程是：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)→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)。(2)基因工程只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)，但該蛋白質(zhì)不一定符合人類生產(chǎn)和生活的需要；而蛋白質(zhì)工程卻可以根據(jù)人類的生產(chǎn)和生活的需求，通過(guò)基因修飾或基因合成對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或生產(chǎn)自然界不存在的蛋白質(zhì)。(3)人們對(duì)蛋白質(zhì)復(fù)雜的高級(jí)結(jié)構(gòu)及其形成原理和過(guò)程尚不清楚，因此，蛋白質(zhì)工程實(shí)施的難度很大。答案：(1)①預(yù)期的蛋白質(zhì)功能②預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)③應(yīng)有的氨基酸序列④相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)(2)自然界已存在人類生產(chǎn)和生活基因修飾基因合成改造(3)高級(jí)14．如圖為蛋白質(zhì)工程操作的基本思路，請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題。(1)寫出圖中各數(shù)字代表的生物學(xué)過(guò)程的名稱或內(nèi)容：①________；②________；③________；④________；⑤________。(2)代表蛋白質(zhì)工程操作思路的過(guò)程是________；代表中心法則內(nèi)容的是________(填寫數(shù)字)。(3)蛋白質(zhì)工程的目的是________________________________________________________________________，通過(guò)________________實(shí)現(xiàn)。(4)從圖中可以看出蛋白質(zhì)工程的基本途徑與中心法則是________的。解析：天然蛋白質(zhì)合成的過(guò)程是按照中心法則進(jìn)行的，而蛋白質(zhì)工程的基本途徑與之相反，即從預(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)。答案：(1)轉(zhuǎn)錄翻譯折疊分子設(shè)計(jì)DNA合成(2)④⑤①②③(3)獲得滿足人類生產(chǎn)和生活需求的蛋白質(zhì)基因合成或改造(4)相反15．綠色熒光蛋白(GFP)能在藍(lán)光或紫外光的激發(fā)下發(fā)出熒光，這樣借助GFP發(fā)出的熒光就可以跟蹤蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)部的移動(dòng)情況，幫助推斷蛋白質(zhì)的功能。GFP基因可作為目的基因用于培育綠色熒光小鼠，如圖表示培育綠色熒光小鼠的基本流程。請(qǐng)根據(jù)上述材料回答下列問(wèn)題：(1)用于培育綠色熒光小鼠的基因表達(dá)載體的組成必須有啟動(dòng)子、________和________。圖中過(guò)程②常用的方法是________。(2)GFP基因的表達(dá)產(chǎn)物GFP(綠色熒光蛋白)由于在藍(lán)光或紫外光的激發(fā)下發(fā)出熒光，因此在構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)，GFP這一目的基因可同時(shí)作為基因表達(dá)載體上的________。(3)目前科學(xué)家們通過(guò)________工程制造出了藍(lán)色熒光蛋白、黃色熒光蛋白等，該工程是直接改造GFP分子，還是改造GFP基因？________。解析：藍(lán)色熒光蛋白、黃色熒光蛋白是不同于綠色熒光蛋白的分子，應(yīng)來(lái)自蛋白質(zhì)工程對(duì)綠色熒光蛋白的改造。蛋白質(zhì)工程的直接改造對(duì)象是基因，而不是蛋白質(zhì)分子。答案：(1)GFP基因終止子顯微注射法(2)標(biāo)記基因(3)蛋白質(zhì)GFP基因(綠色熒光蛋白基因)階段質(zhì)量檢測(cè)(一)基因工程(時(shí)間：45分鐘；滿分：100分)一、選擇題(每小題2.5分，共50分)1．20世紀(jì)70年代，科學(xué)家創(chuàng)立了一種新的生物技術(shù)——基因工程，實(shí)施該工程的最終目的是()A．定向提取生物體的DNA分子B．定向地對(duì)DNA分子進(jìn)行人工剪切C．在生物體外對(duì)DNA分子進(jìn)行改造D．定向地改造生物的遺傳性狀解析：選D基因工程是在生物體外通過(guò)對(duì)DNA分子進(jìn)行人工“剪切”和“拼接”等過(guò)程，對(duì)生物的基因進(jìn)行改造和重新組合，然后導(dǎo)入受體細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行無(wú)性生殖，使重組基因在受體細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，創(chuàng)造出人類所需的基因產(chǎn)物，也就是定向地改造生物的遺傳性狀。2．我國(guó)科學(xué)家運(yùn)用基因工程技術(shù)，將蘇云金芽孢桿菌的抗蟲基因?qū)朊藁?xì)胞并成功表達(dá)培育出了抗蟲棉。下列敘述不正確的是()A．啟動(dòng)子對(duì)于抗蟲基因在棉花細(xì)胞中的表達(dá)不可缺少B．重組DNA分子中改變一個(gè)堿基對(duì)，不一定導(dǎo)致毒蛋白的毒性喪失C．抗蟲棉的抗蟲基因可通過(guò)花粉傳遞至近緣作物，從而造成基因污染D．轉(zhuǎn)基因棉花是否具有抗蟲特性是通過(guò)檢測(cè)棉花對(duì)抗生素抗性來(lái)確定的解析：選D啟動(dòng)子是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的位點(diǎn)，沒有啟動(dòng)子，目的基因無(wú)法轉(zhuǎn)錄。根據(jù)是否具有抗生素抗性可用來(lái)篩選含有目的基因的細(xì)胞，而不能用來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)基因棉花是否具有抗蟲特性。3．下列有關(guān)基因工程技術(shù)的敘述，正確的是()A．重組DNA技術(shù)所用的工具酶是限制酶、連接酶和載體B．所有的限制酶都只能識(shí)別同一種特定的核苷酸序列C．只要是細(xì)菌中的質(zhì)粒都可以直接作為基因工程中的載體D．載體必須具備的條件之一是有一個(gè)或多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)，以便與外源基因進(jìn)行連接解析：選D載體不屬于酶。不同的限制酶識(shí)別不同的核苷酸序列。天然質(zhì)粒大多不符合要求，需要進(jìn)行改造。4．對(duì)如圖所示黏性末端的說(shuō)法正確的是()A．甲、乙、丙黏性末端是由兩種限制性核酸內(nèi)切酶作用產(chǎn)生的B．圖乙中的酶切位點(diǎn)在A與G之間C．如果甲中的G發(fā)生突變，限制性核酸內(nèi)切酶可能不能識(shí)別該切割位點(diǎn)D．構(gòu)建基因表達(dá)載體所用限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶分別作用于a處和b處解析：選C據(jù)圖分析，甲、乙、丙黏性末端是由3種限制性核酸內(nèi)切酶作用產(chǎn)生的；圖乙中的酶切位點(diǎn)在C與A之間；酶的作用具有專一性，如果甲中G發(fā)生突變，則限制性核酸內(nèi)切酶可能不能識(shí)別該切割位點(diǎn)；限制性核酸內(nèi)切酶能破壞磷酸二酯鍵，DNA連接酶可恢復(fù)磷酸二酯鍵，它們都作用于a處。5．下列有關(guān)質(zhì)粒的敘述，正確的是()A．質(zhì)粒是存在于細(xì)菌中的一種細(xì)胞器B．質(zhì)粒改造后可用作基因工程的載體C．質(zhì)粒上基因的表達(dá)不遵循中心法則D．質(zhì)粒一般具有合成抗生素的基因以便篩選受體細(xì)胞解析：選B質(zhì)粒一般含有抗生素抗性基因，而不是具有合成抗生素的基因。6．下列關(guān)于基因工程應(yīng)用的敘述，正確的是()A．我國(guó)轉(zhuǎn)基因抗蟲棉是轉(zhuǎn)入了植物凝集素基因培育出來(lái)的B．可用于轉(zhuǎn)基因植物的抗蟲基因只有植物凝集素基因和蛋白酶抑制劑基因C．抗真菌轉(zhuǎn)基因植物中，可使用的基因有幾丁質(zhì)酶基因和抗毒素合成基因D．提高作物的抗鹽堿和抗干旱能力，與調(diào)節(jié)滲透壓的基因無(wú)關(guān)解析：選C我國(guó)轉(zhuǎn)基因抗蟲棉是轉(zhuǎn)入了Bt毒蛋白基因培育出來(lái)的，抗蟲的基因還有蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基因等。利用調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓的基因，可以提高作物的抗鹽堿和抗旱能力。7．應(yīng)用基因工程技術(shù)診斷疾病的過(guò)程中必須使用基因探針才能達(dá)到檢測(cè)疾病的目的，這里的基因探針是指()A．人工合成的免疫球蛋白的DNA分子B．人工合成的苯丙氨酸羥化酶的DNA分子C．用放射性同位素或熒光分子等標(biāo)記的蛋白質(zhì)分子D．用放射性同位素或熒光分子等標(biāo)記的DNA分子解析：選D基因探針是用放射性同位素或熒光分子等標(biāo)記的DNA分子?；蛱结樣糜诨蛟\斷，利用DNA分子雜交原理，可以鑒定被檢測(cè)標(biāo)本上的遺傳信息。8．金茶花是中國(guó)特有的觀賞品種，但易得枯萎病?？茖W(xué)家在某種植物中找到了抗枯萎病的基因，通過(guò)如圖所示的方法培育出了抗枯萎病的金茶花新品種。下列相關(guān)敘述正確的是()A．圖中①②在基因工程中依次叫做基因表達(dá)載體、目的基因B．形成③的操作中使用的酶有限制酶、DNA聚合酶和DNA連接酶C．由④培育至⑤過(guò)程中，體現(xiàn)了植物細(xì)胞的全能性D．在⑤幼苗中檢測(cè)到抗枯萎病基因標(biāo)志著成功培育新品種解析：選C圖中①②分別是質(zhì)粒、目的基因，A錯(cuò)誤；形成③的操作中使用的酶有限制酶、DNA連接酶，沒有DNA聚合酶，B錯(cuò)誤；由④培育至⑤過(guò)程中，重組后的金茶花細(xì)胞發(fā)育為一個(gè)完整的植株，體現(xiàn)了植物細(xì)胞的全能性，C正確；在⑤幼苗中檢測(cè)到抗枯萎病基因只能說(shuō)明其含有重組DNA，若要證明成功培育出新品種，必須檢測(cè)到目的基因表達(dá)的產(chǎn)物，D錯(cuò)誤。9．甲、乙兩圖表示從細(xì)菌細(xì)胞中獲取目的基因的兩種方法，以下說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．甲方法可建立該細(xì)菌的基因組文庫(kù)B．乙方法可建立該細(xì)菌的cDNA文庫(kù)C．甲方法要以脫氧核苷酸為原料D．乙方法需要逆轉(zhuǎn)錄酶參與解析：選C甲方法是以細(xì)菌中的DNA為基礎(chǔ)，用限制酶進(jìn)行切割，它包括了細(xì)胞所有的基因，可以建立基因組文庫(kù)，并且可以從中選出所需的目的基因；而乙方法是用逆轉(zhuǎn)錄的方法人工合成目的基因，它只能得到生物的部分基因，基因中只有編碼區(qū)，所以組成的是該細(xì)菌的cDNA文庫(kù)。10．如圖是表達(dá)新基因用的質(zhì)粒的示意圖，若要將目的基因插入到質(zhì)粒上的A處，則切割基因時(shí)可用到的酶是()A．HindⅢB．EcoRⅠC．EcoBD．PstⅠ解析：選CA處有BamHⅠ、EcoB、ClaⅠ限制酶的切點(diǎn)，使用EcoB切割時(shí)，才能讓目的基因插入到A處。11．ch1L基因是藍(lán)細(xì)菌擬核DNA上控制葉綠素合成的基因。為研究該基因?qū)θ~綠素合成的控制，需要構(gòu)建該種生物缺失ch1L基因的變異株細(xì)胞，技術(shù)路線如圖所示。下列對(duì)此描述錯(cuò)誤的是()A．ch1L基因的基本組成單位是脫氧核苷酸B．①②過(guò)程中使用的限制性核酸內(nèi)切酶的作用是將DNA分子的磷酸二酯鍵打開C．①②過(guò)程都要使用DNA聚合酶D．若操作成功，可用含紅霉素的培養(yǎng)基篩選出該變異株解析：選C①②過(guò)程都要使用限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶，而不用DNA聚合酶。12．美國(guó)科學(xué)家將螢火蟲的熒光素基因轉(zhuǎn)入煙草植物細(xì)胞中，獲得高水平的表達(dá)，長(zhǎng)成的植物通體光亮，堪稱自然界的奇跡。這一研究成果表明()①螢火蟲與煙草的DNA結(jié)構(gòu)基本相同②螢火蟲與煙草共用一套遺傳密碼③煙草體內(nèi)合成了熒光素④螢火蟲和煙草合成蛋白質(zhì)的方式基本相同A．①和③B．②和③C．①和④D．①②③④解析：選DDNA空間結(jié)構(gòu)都是獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，故①正確。螢火蟲與煙草共用一套遺傳密碼，故在煙草體內(nèi)能表達(dá)熒光素基因，結(jié)果合成了熒光素，故②③正確。蛋白質(zhì)都是在核糖體上以脫水縮合方式合成的，故④正確。13．PCR技術(shù)通過(guò)對(duì)目的基因進(jìn)行擴(kuò)增，可以得到大量的目的基因。下面對(duì)該技術(shù)的敘述，不正確的是()A．遵循的基本原理是DNA半保留復(fù)制和堿基互補(bǔ)配對(duì)原則B．?dāng)U增儀內(nèi)必須加入引物、原料和熱穩(wěn)定性DNA聚合酶、解旋酶C．?dāng)U增過(guò)程溫度發(fā)生周期性變化，DNA的空間結(jié)構(gòu)可恢復(fù)D．呈指數(shù)式擴(kuò)增，約為2n(n為擴(kuò)增次數(shù))解析：選BPCR反應(yīng)中DNA解旋需加熱至90～95℃，引物結(jié)合到互補(bǔ)DNA鏈需冷卻至55～60℃，熱穩(wěn)定性DNA聚合酶從引物起始進(jìn)行互補(bǔ)鏈的合成需加熱至70～75℃。此過(guò)程不需加入解旋酶，解旋過(guò)程通過(guò)高溫條件實(shí)現(xiàn)。14．下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．科學(xué)家通過(guò)對(duì)胰島素的改造，已經(jīng)使其成為速效型藥品B．我們可以將蛋白質(zhì)工程應(yīng)用于微電子方面C．用蛋白質(zhì)工程方法制成的電子元件具有體積小、耗電少和效率高的特點(diǎn)D．蛋白質(zhì)工程成功的例子不多，主要是因?yàn)榈鞍踪|(zhì)種類太少，原料不足解析：選D蛋白質(zhì)工程是一項(xiàng)難度很大的工程，目前成功的例子不多，主要是因?yàn)榈鞍踪|(zhì)發(fā)揮功能必須依賴于正確的高級(jí)結(jié)構(gòu)，這種高級(jí)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，目前科學(xué)家對(duì)大多數(shù)蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)的了解還不夠，這就制約了其發(fā)展。氨基酸的種類、數(shù)目和排列順序等的多樣化，使其構(gòu)成的蛋白質(zhì)千變?nèi)f化，種類繁多，原料也十分的充足。15．下列關(guān)于基因工程的過(guò)程和應(yīng)用的敘述，不正確的是()A．限制酶具有特異性，主要從原核細(xì)胞中分離純化而來(lái)B．基因工程操作的核心步驟是將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞C．將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞采用最多的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法D．將魚的耐凍基因?qū)霟煵莺头洋w內(nèi)，可能使煙草和番茄的抗寒能力提高解析：選B酶都具有特異性，限制酶主要從原核細(xì)胞中提取?；虮磉_(dá)載體的構(gòu)建是基因工程操作的核心步驟。將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞采用最多的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。將耐凍基因?qū)霟煵莺头洋w內(nèi)，可以提高煙草和番茄的抗寒能力。16．以下為形成cDNA過(guò)程和PCR擴(kuò)增過(guò)程的示意圖，據(jù)圖分析，下列說(shuō)法正確的是()A．催化①過(guò)程的酶是RNA聚合酶B．④過(guò)程發(fā)生的變化是引物與單鏈DNA結(jié)合C．催化②⑤過(guò)程的酶都是DNA聚合酶，都能耐高溫D．如果RNA單鏈中A與U之和占該鏈堿基含量的40%，則一個(gè)雙鏈DNA中，A與U之和也占該DNA堿基含量的40%解析：選B據(jù)圖分析可知，①②③④⑤過(guò)程分別表示反轉(zhuǎn)錄、DNA的復(fù)制、變性、復(fù)性和延伸。①過(guò)程由逆轉(zhuǎn)錄酶催化完成。④過(guò)程表示當(dāng)溫度降至55～60℃時(shí)，引物結(jié)合到互補(bǔ)DNA鏈上。②過(guò)程表示DNA的復(fù)制，需在常溫條件下完成。⑤過(guò)程在表示Taq酶催化作用下從引物起始進(jìn)行互補(bǔ)鏈的合成，需在70～75℃的高溫條件下進(jìn)行，但催化②⑤過(guò)程的酶都是DNA聚合酶。在DNA分子中有T無(wú)U。17．土壤農(nóng)桿菌含有一個(gè)大型的Ti質(zhì)粒(如圖所示)，在侵染植物細(xì)胞的過(guò)程中，其中的T－DNA片段轉(zhuǎn)入植物的基因組。若想用基因工程并通過(guò)土壤農(nóng)桿菌向某種植物中導(dǎo)入抗旱基因，以下分析不合理的是()A．若用Ti質(zhì)粒作為抗旱基因的載體，要保證復(fù)制原點(diǎn)和用于轉(zhuǎn)移T－DNA的基因片段不被破壞B．農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法自然條件下用于將目的基因?qū)腚p子葉植物和裸子植物C．用含有重組Ti質(zhì)粒的土壤農(nóng)桿菌去感染植物細(xì)胞，可以通過(guò)植物組織培養(yǎng)技術(shù)培育出具有抗旱基因的植物D．若能夠在植物細(xì)胞中檢測(cè)到抗旱目的基因，則說(shuō)明該基因工程項(xiàng)目獲得成功解析：選D目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后可以穩(wěn)定維持和表達(dá)其遺傳特性，說(shuō)明該基因工程項(xiàng)目獲得成功。能夠在植物細(xì)胞中檢測(cè)到抗旱目的基因，只能說(shuō)明目的基因?qū)氤晒?，不能說(shuō)明該基因工程項(xiàng)目獲得成功。18．北極比目魚中有抗凍基因，其編碼的抗凍蛋白具有11個(gè)氨基酸的重復(fù)序列，該序列重復(fù)次數(shù)越多，抗凍能力越強(qiáng)。如圖是獲取轉(zhuǎn)基因抗凍番茄植株的過(guò)程示意圖，有關(guān)敘述正確的是()A．過(guò)程①獲取的目的基因，可用于基因工程和比目魚基因組測(cè)序B．將多個(gè)抗凍基因編碼區(qū)依次相連形成的基因不再是抗凍基因，不能得到抗凍性增強(qiáng)的抗凍蛋白C．過(guò)程②構(gòu)成的重組質(zhì)粒缺乏標(biāo)記基因，需要轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌才能進(jìn)行篩選D．應(yīng)用DNA探針技術(shù)，可以檢測(cè)轉(zhuǎn)基因抗凍番茄植株中目的基因的存在及其完全表達(dá)解析：選B過(guò)程①為反轉(zhuǎn)錄過(guò)程獲得目的基因，缺少相應(yīng)內(nèi)含子，所以用這種方法獲得的基因不能用于比目魚基因組測(cè)序。將多個(gè)抗凍基因編碼區(qū)依次相連形成的基因不再是抗凍基因，得到的蛋白質(zhì)抗凍性并不增強(qiáng)。重組質(zhì)粒上有標(biāo)記基因，并不是轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌才能篩選，而是用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，有利于重組質(zhì)粒導(dǎo)入受體細(xì)胞。應(yīng)用DNA探針技術(shù)，可以檢測(cè)目的基因是否在受體細(xì)胞中存在，并不能檢測(cè)其是否表達(dá)。19．我國(guó)轉(zhuǎn)基因技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)良好，農(nóng)業(yè)部依法批推發(fā)放了轉(zhuǎn)植酸酶基因玉米、轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻的生產(chǎn)應(yīng)用安全證書。下列關(guān)于轉(zhuǎn)基因玉米和轉(zhuǎn)基因水稻的敘述，不正確的是()A．轉(zhuǎn)植酸酶基因玉米的外源基因是植酸酶基因B．轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻減少了化學(xué)農(nóng)藥的使用，減少了環(huán)境污染C．轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻是否具有抗蟲性，可通過(guò)飼養(yǎng)卷葉螟進(jìn)行檢測(cè)D．轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻的外源基因是幾丁質(zhì)酶基因解析：選D轉(zhuǎn)植酸酶基因玉米的外源基因是植酸酶基因；轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻的外源基因是Bt毒蛋白基因，而幾丁質(zhì)酶基因是抗真菌轉(zhuǎn)基因植物常用的外源基因；轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻減少了農(nóng)藥的使用，減少了環(huán)境污染，同時(shí)降低了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的成本；檢測(cè)目的基因是否表達(dá)最簡(jiǎn)便的方法是個(gè)體水平的檢測(cè)。20．現(xiàn)有一長(zhǎng)度為1000個(gè)堿基對(duì)(bp)的DNA分子，用限制性核酸內(nèi)切酶EcoRⅠ酶切后得到的DNA分子仍是1000bp，用KpnⅠ單獨(dú)酶切得到400bp和600bp兩種長(zhǎng)度的DNA分子，用EcoRⅠ、KpnⅠ同時(shí)酶切后得到200bp和600bp兩種長(zhǎng)度的DNA分子。該DNA分子的酶切圖譜正確的是()解析：選D從題干中“用限制性核酸內(nèi)切酶EcoRⅠ酶切后得到的DNA分子仍是1000bp”，再結(jié)合選項(xiàng)中DNA分子的可能酶切圖譜分析可知，此DNA分子是環(huán)狀，故A、B排除。同理，從“用KpnⅠ單獨(dú)酶切得到400bp和600bp兩種長(zhǎng)度的DNA分子”，又可推知圖譜中應(yīng)有兩個(gè)KpnⅠ酶切位點(diǎn)，故選D。二、非選擇題(50分)21．(10分)如圖為轉(zhuǎn)基因生物培養(yǎng)示意圖，據(jù)圖回答問(wèn)題：(1)圖中A表示目的基因，研究人員需要用________酶獲得它，還需采用________技術(shù)對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)增，然后將目的基因與質(zhì)粒等載體組合形成了圖中的________(填字母)。(2)基因表達(dá)載體的構(gòu)建是基因工程的核心，其中的________是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位。標(biāo)記基因的作用是為了鑒別________________。(3)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的過(guò)程中，在③過(guò)程中一般是采用________法，棉花受體細(xì)胞一般為體細(xì)胞，在②過(guò)程中的受體細(xì)胞一般是________。(4)由于轉(zhuǎn)基因表達(dá)產(chǎn)物存在于山羊的乳汁中，檢測(cè)其體內(nèi)是否出現(xiàn)藥用蛋白，在分子水平上的檢測(cè)方法是________________。答案：(1)限制性核酸內(nèi)切PCRB(2)啟動(dòng)子受體細(xì)胞中是否含有目的基因(3)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化受精卵(4)抗原—抗體雜交22．(10分)人類疾病的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物模型常用于致病機(jī)理的探討及治療藥物的篩選。利用正常大鼠制備遺傳性高血壓轉(zhuǎn)基因模型大鼠的流程如圖所示，請(qǐng)據(jù)圖回答問(wèn)題：(1)圖中的高血壓相關(guān)基因作為________，質(zhì)粒作為________，二者需用________切割后連接成重組載體。(2)將該基因通過(guò)________法注入鼠的________細(xì)胞。(3)子代大鼠如果檢測(cè)出__________________和表現(xiàn)出________，即可分別在分子水平和個(gè)體水平上說(shuō)明高血壓相關(guān)基因已成功表達(dá)，然后可用其建立高血壓轉(zhuǎn)基因動(dòng)物模型。解析：(1)圖中的高血壓相關(guān)基因是目的基因，質(zhì)粒是該過(guò)程的運(yùn)載體，二者必須用同一種限制酶進(jìn)行切割才能露出相同的黏性末端，以便目的基因插入運(yùn)載體。(2)把目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞時(shí)，所用方法是顯微注射法，受體細(xì)胞是受精卵。(3)子代大鼠如果檢測(cè)出相應(yīng)的與高血壓相關(guān)的蛋白質(zhì)，說(shuō)明在分子水平上目的基因成功表達(dá)，如果表現(xiàn)出高血壓癥狀，則說(shuō)明在個(gè)體水平上目的基因成功表達(dá)。答案：(1)目的基因載體同一種限制酶(2)顯微注射受精卵(3)與高血壓有關(guān)的蛋白質(zhì)高血壓癥狀23．(10分)如圖是從酵母菌獲取某植物需要的某種酶的基因的流程，結(jié)合所學(xué)知識(shí)及相關(guān)信息回答下列問(wèn)題：(1)圖中cDNA文庫(kù)________基因組文庫(kù)(填“大于”“等于”或“小于”)。(2)①過(guò)程需要________的切割，B過(guò)程是________。(3)為在短時(shí)間內(nèi)大量獲得目的基因，可用__________擴(kuò)增的方法。目的基因獲取之后，需要進(jìn)行___