【备考2026】高考生物一轮复习资源：第10单元 课时练55 基因工程的应用、蛋白质工程（课时精练）（学生版）

这是一份【备考2026】高考生物一轮复习资源：第10单元 课时练55 基因工程的应用、蛋白质工程（课时精练）（学生版），共8页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
选择题1题4分，2～7题，每小题5分，共34分。
一、选择题
1．(2024·武汉月考)下列生物技术操作不会达成预期目标的是( )
A．将胰岛素基因表达质粒转入酵母菌，筛选获得产胰岛素工程菌
B．将肠乳糖酶基因导入奶牛乳腺细胞，培育产低乳糖牛乳的奶牛
C．将体外改造后能识别特定癌细胞的T细胞回输患者，进行癌症治疗
D．将花青素代谢相关基因导入植物体细胞，获得具有特定花色的植株
2．(2024·湖北鄂东南教改联盟一模)人乳铁蛋白(hLF)是乳汁中一种重要的非血红素铁结合糖蛋白，具有抑菌、抗肿瘤等多种生理功能，被认为是一种极具开发潜力的食品添加剂。某科研团队将人乳铁蛋白(hLF)基因转入山羊体内，从山羊的乳液中获得hLF，可以解决天然乳铁蛋白资源短缺的问题。下列有关叙述错误的是( )
A．可用PCR直接扩增乳铁蛋白的基因转录产物
B．重组载体中人乳铁蛋白基因的启动子是乳腺蛋白基因启动子
C．将目的基因导入山羊受精卵中，一般应用的技术是显微注射法
D．检测人乳铁蛋白基因是否成功翻译常采用抗原—抗体杂交技术
3．(2025·武汉模拟)水中E物质污染会导致鱼类雌性化异常。将绿色荧光蛋白(GFP)基因、Gal4蛋白基因等转入斑马鱼，可用于监测水体E物质，如图中ERE和UAS是两种诱导型启动子，分别被E物质－受体复合物和Gal4蛋白特异性激活，启动下游基因表达。下列叙述错误的是( )
A．根据题意可知，斑马鱼的某些细胞存在E物质的受体
B．用ERE直接驱动GFP基因表达可提高监测的灵敏度
C．用于监测E物质污染的转基因斑马鱼最好是不育的
D．基因表达载体最好以显微注射法导入斑马鱼受精卵
4．(2024·北京石景山检测)蛛丝蛋白是一种特殊纤维蛋白，具有强度高、韧性大等特点，在人工肌腱等医学领域有着诱人的前景。某研究小组提取一种蜘蛛中的蛛丝蛋白基因，将其导入大肠杆菌生产蛛丝蛋白。下列叙述正确的是( )
A．构建蛛丝蛋白基因表达载体需要限制酶和DNA聚合酶
B．可通过显微注射的方法将蛛丝蛋白基因导入大肠杆菌
C．基因表达载体上的复制原点可调控蛛丝蛋白基因的表达
D．可通过蛋白质工程设计与改造蛛丝蛋白的结构以增强其韧性
5．(2025·丹东联考)利用AI(人工智能)破解蛋白质结构和功能之谜，建立蛋白质数据库，并在此基础上进行蛋白质结构设计和优化，会给未来蛋白质工程的发展带来翻天覆地的变化。关于该技术的实施，下列说法错误的是( )
A．用AI预测新型蛋白质的基因结构应依据中心法则原理
B．可以通过改造或合成基因来获得AI设计的蛋白质
C．根据设计的某种蛋白质的氨基酸序列推理的基因序列中包含启动子和终止子
D．用蛋白质的氨基酸序列推测的RNA编码序列有多种可能，原因是密码子具有简并性
6．(2025·大庆模拟)T4溶菌酶(A0)在温度较高时易失去活性。研究人员通过蛋白质工程将T4溶菌酶第3位上的异亮氨酸改成半胱氨酸，该处半胱氨酸可与第97位半胱氨酸之间形成一个二硫键，获得热稳定性高的T4溶菌酶(A1)。下列说法正确的是( )
A．蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作
B．蛋白质工程与中心法则的流程方向一致，即DNA→mRNA→蛋白质
C．检测A1活性时可先将A1与底物混合，再置于高温环境中
D．A0和A1空间结构的差异是二者热稳定性不同的直接原因
7．(2024·延边模拟)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
二、非选择题
8．(20分)(2024·贵州3＋3＋3联考一模)生长激素在人的生长发育中具有重要的调节作用，在医疗领域也得到广泛应用。科研人员进行了利用小鼠膀胱作生物反应器生产人生长激素的实验。回答下列问题：
(1)在获取人生长激素基因时，要先从人的________细胞中获得mRNA，再通过__________过程获得DNA片段，然后设计能与____________________________的引物，通过________技术实现对人生长激素基因的扩增。
(2)在构建人生长激素基因表达载体时要利用的工具酶是________________________，为了使人生长激素基因在膀胱细胞中表达，在构建基因表达载体时还需与__________________等调控元件重组在一起。然后利用__________法将构建好的基因表达载体导入小鼠的受精卵。
(3)将导入目的基因的受精卵在体外培养到桑葚胚阶段，再通过__________技术移入受体的子宫中进行发育，选择桑葚胚进行移植的依据是_______________________________________
________________________________________________________________________。
(4)与乳腺生物反应器相比，膀胱生物反应器的优点是__________________________________ ____________________________________(答出两点)。
9．(12分)(2025·天津河西区检测)人体内的t－PA蛋白能高效降解血栓，是心梗和脑血栓的急救药。然而，为心梗患者注射大剂量的基因工程t－PA会诱发颅内出血。研究证实，将t－PA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸，能显著降低出血副作用。据此，先对天然的t－PA基因进行序列改造，然后再采取传统的基因工程方法表达该突变基因，可制造出性能优异的t－PA突变蛋白。如图是通过重叠延伸PCR技术获取t－PA改良基因和利用质粒pCLY11构建含t－PA改良基因的重组质粒示意图(图中重叠延伸PCR过程中引物a、b用来扩增突变位点及其上游DNA序列，引物c、d用来扩增突变位点及其下游DNA序列)。请回答下列问题：
(1)科学家将t－PA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸，生产出性能优良的t－PA突变蛋白的生物技术手段属于__________范畴。
(2)获得性能优良的t－PA突变蛋白的正确顺序是_________________(选择正确编号并排序)。
①t－PA蛋白功能分析和结构设计
②借助定点突变改造t－PA基因序列
③检验t－PA蛋白的结构和功能
④设计t－PA蛋白氨基酸序列和基因序列
⑤利用工程菌发酵合成t－PA蛋白
(3)已知t－PA蛋白第84位是半胱氨酸，相应的基因模板链(图中t－PA基因的上链)上的碱基序列是ACA，丝氨酸的密码子是UCU。重叠延伸PCR示意图中的黑点便是突变部位的碱基，引物b中该突变位点的碱基是__________。
(4)据图可知，重叠延伸后，进行PCR需要的引物是____________________，引物的作用是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)若获得的t－PA突变基因如图所示，那么质粒pCLY11需用限制酶____________切开，才能与t－PA突变基因高效连接。
10．(24分)(2024·河北，22)新城疫病毒可引起家禽急性败血性传染病，我国科学家将该病毒相关基因改造为r2HN，使其在水稻胚乳特异表达，制备获得r2HN疫苗，并对其免疫效果进行了检测。回答下列问题：
(1)实验所用载体的部分结构及其限制酶识别位点如图1所示。其中GtP为启动子，若使r2HN仅在水稻胚乳表达，GtP应为_________________________________________启动子。Ns为终止子，其作用为____________。r2HN基因内部不含载体的限制酶识别位点。因此，可选择限制酶____________和__________对r2HN基因与载体进行酶切，用于表达载体的构建。
(2)利用____________方法将r2HN基因导入水稻愈伤组织。为检测r2HN表达情况，可通过PCR技术检测________________，通过________________技术检测是否翻译出r2HN蛋白。
(3)获得转基因植株后，通常选择单一位点插入目的基因的植株进行研究。此类植株自交一代后，r2HN纯合子植株的占比为____________。选择纯合子进行后续研究的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)制备r2HN疫苗后，为研究其免疫效果，对实验组鸡进行接种，对照组注射疫苗溶剂。检测两组鸡体内抗新城疫病毒抗体水平和特异应答的CD8＋T细胞(细胞毒性T细胞)水平，结果如图2所示。据此分析，获得的r2HN疫苗能够成功激活鸡的__________免疫和__________免疫。
(5)利用水稻作为生物反应器生产r2HN疫苗的优点是________________________________
_________________________________________________________________(答出两点即可)。
11．(10分)(2024·三明一模)1965年我国科学家人工合成了具有生物活性的结晶牛胰岛素，摘取了人工合成蛋白质的桂冠。此后科学家又提出了利用基因工程改造大肠杆菌生产人胰岛素的两种方法：AB法是根据胰岛素A、B两条肽链的氨基酸序列人工合成两种DNA片段，利用工程菌分别合成两条肽链后将其混合自然形成胰岛素；BCA法是利用胰岛B细胞中的mRNA得到胰岛素基因，导入工程菌获得胰岛素。这两种方法使用同一种质粒作为载体。回答下列问题：
(1)用AB和BCA法人工合成两种DNA片段______________(填“AB”“BCA”或“AB和BCA”)法获取的目的基因中不含人胰岛素基因启动子。
(2)图中是利用基因工程生产人胰岛素过程中使用的质粒及目的基因的部分结构。为使目的基因与载体正确连接，在设计PCR引物时可添加限制酶______________的识别序列。通过上述方法获得人的胰岛素基因后，需要通过PCR技术进行扩增，已知胰岛素基因左端①处的碱基序列为－CCTTTCAGCTCA－，则其中一种引物设计的序列是5′－_______________－3′。
(3)β-半乳糖苷酶可以分解无色的X－gal产生蓝色物质使菌落呈现蓝色，否则菌落为白色。据此简述筛选工程菌的过程：_________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)科学家利用蛋白质工程技术，研制出了赖脯胰岛素，与天然胰岛素相比，其皮下注射后易吸收、起效快。写出获取赖脯胰岛素的流程：______________________________________
________________________________________________________________________。
答案精析
1．B [将肠乳糖酶基因导入奶牛受精卵，可以培育出产低乳糖牛乳的奶牛，如果导入奶牛乳腺细胞则不能达成预期目标，B符合题意。]
2．A [PCR是一项体外扩增特定DNA片段的技术，不可以直接用PCR扩增mRNA，需将mRNA逆转录成cDNA再进行PCR扩增，A错误。]
3．B [将绿色荧光蛋白(GFP)基因、Gal4蛋白基因等转入斑马鱼，可用于监测水体E物质，推测斑马鱼的某些细胞存在E物质的受体，A正确；结合题图可知，ERE诱导Gal4基因转录，其翻译产物Gal4蛋白激活UAS，使其驱动GFP基因表达，提高监测的灵敏度，这是一个间接驱动而非直接驱动的过程，B错误；用于监测E物质污染的转基因斑马鱼最好是不育的，避免因有性生殖带来的基因污染，C正确；基因表达载体最好以显微注射法导入斑马鱼受精卵，受精卵全能性高，基因成功表达的概率大，D正确。]
4．D [构建蛛丝蛋白基因表达载体需要限制酶和DNA连接酶，A错误；可通过Ca2＋处理的方法将蛛丝蛋白基因导入大肠杆菌，B错误；基因表达载体上的启动子可调控蛛丝蛋白基因的表达，C错误；若需对蛛丝蛋白进行设计和改造以增强其韧性，可通过蛋白质工程来实现，D正确。]
5．C [启动子和终止子为非编码区，故由氨基酸序列推理的基因序列中不包含启动子和终止子，C错误。]
6．D [蛋白质工程需要在分子水平上对基因进行操作，A错误；蛋白质工程与中心法则的流程方向相反，B错误；检测A1活性时应先将A1与底物分别置于高温环境，保温一段时间后再混合，C错误；分析题意可知，和A0相比，A1不仅仅是氨基酸的序列发生改变，同时还增加了一个二硫键，导致空间结构也有差异，是二者热稳定性不同的直接原因，D正确。]
7．A [蛋白质工程是指以蛋白质分子的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，以满足人类生产和生活的需求，A错误；比较半胱氨酸和丝氨酸的密码子，若第二个碱基由G替换为C，就可引起氨基酸的替换，所以基因上发生定点突变(C→G)，可实现基因的改造，B正确；基因的表达需要众多物质和结构的参与，还需要细胞呼吸提供能量，故改造后的干扰素基因仍需导入受体细胞完成表达过程，C正确；改造后的干扰素氨基酸序列改变，导致蛋白质结构改变，从而延长体外保存时间，但其仍具有干扰病毒复制的功能，即改造后的干扰素与天然干扰素的功能不是完全不同，D正确。]
8．(1)垂体 逆转录 人生长激素基因特异性碱基序列互补配对 PCR (2)限制酶和 DNA 连接酶 膀胱细胞中特异表达的基因的启动子 显微注射 (3)胚胎移植 自然状态下小鼠受精卵进入子宫的发育阶段是桑葚胚阶段 (4)不受性别和年龄的限制
9．(1)蛋白质工程 (2)①④②⑤③ (3)G (4)引物a和引物d 使 DNA聚合酶能够从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸 (5)Xma Ⅰ、Bgl Ⅱ
解析 (2)蛋白质工程的一般过程是：预期蛋白质的功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列或合成新的基因→获得所需要的蛋白质，故获得性能优良的t－PA突变蛋白的正确顺序是①→④→②→⑤→③。(3)已知t－PA蛋白第84位是半胱氨酸，相应的基因模板链(图中t－PA基因的上链)上的碱基序列是ACA，则半胱氨酸的密码子为UGU，而丝氨酸的密码子是UCU，由此可知，若要将t－PA蛋白第84位的半胱氨酸换成丝氨酸，则t－PA基因上链第84位发生碱基替换为ACA→AGA，图中显示引物b与t－PA基因的下链互补，故其中相应部位的碱基与上链相同，即该部位的碱基是G。(4)由于DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，而只能从3′端延伸DNA链，因此PCR中需要加入合适的引物来完成子链的延伸，引物需要与模板的3′端结合，故据图可知，重叠延伸时，需要的引物是引物a和引物b，而重叠延伸后，为扩增完整的序列，需要引物a和d；DNA聚合酶不能从头合成DNA，只能从引物的3′端开始延伸DNA链，因此引物的作用是使DNA聚合酶从引物的3 ′端开始连接脱氧核苷酸。(5)如图所示，目的基因的两端的黏性末端碱基序列分别是CCGG、CTAG，所以应用Xma Ⅰ和Bgl Ⅱ两种限制酶切割，以便于把目的基因连接到质粒pCLY11上。
10．(1)水稻胚乳细胞中特异表达的基因的 终止转录 Hind Ⅲ EcR Ⅰ (2)农杆菌转化 r2HN是否转录出了mRNA 抗原—抗体杂交 (3)1/4 纯合子自交后代不发生性状分离 (4)体液 细胞 (5)不受性别的限制、可大量种植、成本低、安全性高
解析 (1)根据题意可知，若使r2HN仅在水稻胚乳表达，GtP(启动子)应为水稻胚乳中特异表达的基因的启动子。Ns为终止子，其作用为终止转录过程。GtP内部含有KpnⅠ的酶切位点，用KpnⅠ酶切会破坏启动子，Ns下游含有SacⅠ的酶切位点，用SacⅠ酶切会使重组基因表达载体缺失终止子，故构建基因表达载体时，可选择限制酶Hind Ⅲ和EcR Ⅰ对r2HN基因与载体进行酶切。(2)水稻是单子叶植物，可用农杆菌转化法将r2HN基因导入水稻愈伤组织。为检测r2HN基因表达情况，可用PCR技术检测r2HN基因是否转录出了mRNA，若要检测r2HN基因是否翻译出r2HN蛋白，可用抗原—抗体杂交技术。(3)选择单一位点插入目的基因的植株(用RO表示)进行自交一代，根据分离定律，r2HN纯合体植株(RR)占1/4，无r2HN基因的纯合子植株(OO)占1/4，杂合子植株(RO)占1/2。由于纯合子植株遗传性状稳定，故选择r2HN纯合子植株进行后续研究。(4)通过体液免疫，机体可产生较多相应抗体，通过细胞免疫，机体可产生较多细胞毒性T细胞。据题图可知，实验组的抗体和CD8＋T细胞(细胞毒性T细胞)水平明显高于对照组，因此获得的r2HN疫苗能够成功激活鸡的体液免疫和细胞免疫。
11．(1)AB和BCA (2)Xh Ⅰ和Mun Ⅰ － CTCGAGCCTTTCAGCTCA－ (3)经Ca2＋处理的大肠杆菌与重组质粒混合培养一段时间后，再将大肠杆菌接种到添加了氨苄青霉素和X－gal的培养基上，筛选出白色的菌落即为工程菌 (4)从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到并改变相应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋白质
解析 (1)在基因的结构中，启动子在非编码区，是不会被转录和翻译的，结合“BCA法利用胰岛B细胞中的mRNA得到胰岛素基因”与“AB法是根据胰岛素A、B两条肽链的氨基酸序列人工合成两种DNA片段”，可知AB和BCA法获取的目的基因中均不含人胰岛素基因启动子。(2)根据题图可知，对于目的基因，Sal Ⅰ和Nhe Ⅰ的作用位点在目的基因中间，会破坏目的基因，则在引物设计时不能选择这两种限制酶，那么只能在Xh Ⅰ、Mun Ⅰ和EcR Ⅰ中选择，同时质粒上EcR Ⅰ的其中一个作用位点在标记基因上，所以只能选择Xh Ⅰ和Mun Ⅰ两种限制酶，则在设计PCR引物时可添加限制酶Xh Ⅰ和Mun Ⅰ的识别序列；已知胰岛素基因左端①处的碱基序列为－CCTTTCAGCTCA－，在设计引物时需要添加限制酶Xh Ⅰ和Mun Ⅰ的识别序列，根据两种酶在质粒上的位置上可知，Xh Ⅰ识别序列需要添加在目的基因的左侧，Mun Ⅰ的识别序列需要添加在目的基因的右侧，故可推知其中一种引物设计的序列为5′－ CTCGAGCCTTTCAGCTCA－3′。(3)已知β-半乳糖苷酶可以分解无色的X－gal产生蓝色物质使菌落呈现蓝色，否则菌落为白色。而结合题图可知，目的基因的插入破坏了LacZ基因的结构，使其不能正常表达，无法产生β-半乳糖苷酶，底物X－gal不会被分解，故简述筛选工程菌的过程为经Ca2＋处理的大肠杆菌与重组质粒混合培养一段时间后，再将大肠杆菌接种到添加了氨苄青霉素和X－gal的培养基上，筛选出白色的菌落即为工程菌。