2024届苏教版高中生物一轮复习基因工程的应用、蛋白质工程及生物技术的安全性和伦理问题课件

这是一份2024届苏教版高中生物一轮复习基因工程的应用、蛋白质工程及生物技术的安全性和伦理问题课件，共60页。PPT课件主要包含了重温真题经典再现，限时强化练，基因工程的应用，基础·精细梳理，疑难·精准突破，典例·精心深研，乳腺生物反应器，情境推理·探究，概念剖析，结构规律等内容，欢迎下载使用。
课标内容　(1)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。(2)概述人们根据基因工程原理，进行蛋白质设计和改造，可以获得性状和功能更符合人类需求的蛋白质。(3)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。(4)探讨转基因技术在应用过程中带来的影响。(5)举例说明历史上生物武器对人类造成了严重的威胁与伤害。
蛋白质工程的原理和应用
生物技术的安全性和伦理问题
考点一　基因工程的应用
乳腺中特异表达的基因的启动子
乳腺生物反应器是利用转基因动物的乳汁生产药用蛋白，而膀胱生物反应器是利用转基因动物的尿液生产药用蛋白，其优点是不受动物的性别、生长发育时期的限制，提取简单高效。　　　
2.利用基因工程菌生产药物
1.野外种植转基因抗A害虫植物的同时，还种植一定量的同种不抗虫植物，可降低抗性害虫在整个害虫种群中所占比例的增加速率。试分析其中的原因。提示　种植一定量的同种不抗虫植物，对抗性害虫的选择作用减弱。
2.人的胰岛素基因导入大肠杆菌后不能正确表达出胰岛素，其原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________。
真核细胞的基因结构不同于原核细胞，其转录出的mRNA需加工后才能作为翻译的模板，细菌中不存在此机制
1.(2023·福建宁德期末)利用转基因山羊乳腺生物反应器生产丁酰胆碱酯酶，可治疗有机磷中毒。下列叙述错误的是(　　)A.应该用山羊乳腺中特异表达的基因的启动子构建基因表达载体B.通过体细胞克隆可将丁酰胆碱酯酶基因传递给子代C.通过显微注射技术将基因表达载体导入山羊乳腺细胞D.山羊乳腺细胞可将肽链加工成具有一定空间结构的丁酰胆碱酯酶
考向　结合基因工程的应用，考查社会责任
解析　要得到转基因山羊乳腺生物反应器，在构建基因表达载体时需要乳腺中特异表达的基因的启动子，使目的基因只在乳腺细胞中表达，A正确；通过显微注射技术将基因表达载体导入山羊受精卵，C错误；山羊乳腺细胞含有内质网和高尔基体，可将肽链加工成具有一定空间结构的丁酰胆碱酯酶，D正确。
2.(2022·扬州中学模拟)甲醇酵母菌是基因工程中常用的受体菌，它可以高效表达外源蛋白，但自身蛋白分泌到培养基的较少。研究人员将人的胶原蛋白基因导入甲醇酵母中并成功表达。下列有关叙述错误的是(　　)A.用两种酶切割目的基因和质粒，可防止目的基因反向连接和质粒的自身环化B.常用显微注射法将胶原蛋白基因导入甲醇酵母中C.与大肠杆菌相比，甲醇酵母作受体菌所表达出的胶原蛋白与人体产生的胶原蛋白结构更相近D.与其他酵母菌相比，甲醇酵母作受体菌便于表达出的胶原蛋白的分离与纯化
解析　用两种酶切割目的基因和质粒，可以防止目的基因的反向连接和质粒的自身环化，A正确；常用Ca2＋处理甲醇酵母，使其处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，然后再将目的基因导入甲醇酵母中，B错误；与大肠杆菌做受体相比，甲醇酵母为真核生物，表达出的胶原蛋白经过内质网和高尔基体的加工，所以与人体产生的胶原蛋白结构更相近，C正确；与其他酵母菌相比，甲醇酵母可以高效表达外源蛋白，但自身蛋白分泌到培养基的较少，便于目的蛋白的分离和纯化，D正确。
3.(2023·辽宁沈阳期中)下列关于用转基因动物作器官移植供体的研究的叙述，不正确的是(　　)A.人体移植器官短缺和免疫排斥是目前制约人体器官移植的两大难题B.猪的内脏构造、大小和血管分布与人的极为相似C.灵长类动物体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒少于猪D.无论以哪种动物作为供体，都需要在其基因组中导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因
解析　 目前，人体移植器官短缺和免疫排斥是制约人体器官移植的两大难题，A正确；猪的内脏构造、大小和血管分布与人的极为相似，且猪体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒远少于灵长类动物，B正确、C错误；无论以哪种动物作为供体，都需要在其基因组中导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因，再结合克隆技术，培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆器官，D正确。
考点二　蛋白质工程的原理和应用
写出流程图中字母代表的含义：A.______ 　B.______ 　C.__________ 　D.________ E.__________
4.蛋白质工程与基因工程的区别和联系
1.若要获得耐盐能力更强的耐盐基因，可以对基因H进行改造，最终得到相应的蛋白质，该过程可以通过蛋白质工程完成，该过程的基本思路是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
①预期耐盐蛋白质的功能；②设计耐盐蛋白质的结构；③推测应有的氨基酸序列；④找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列(基因)→获得耐盐能力更强的蛋白质。
2.通过对Bt蛋白质三维结构图及氨基酸序列进行分析，发现若将该蛋白质结构中一段由14个氨基酸组成的螺旋结构缺失，结构变化后的Bt蛋白质能使棉铃虫具有更高的致死率。若要根据蛋白质工程的原理设计实验对Bt蛋白质进行改造，以提高其致死率，写出其实验设计思路。提示　参照密码子表，找到合成该14个氨基酸的碱基序列所在的基因位置，将这些碱基序列进行缺失处理。
1.(2023·山东淄博期中)纤维素酶广泛应用于医药、食品发酵、造纸、废水处理等领域。研究人员利用蛋白质工程将细菌纤维素酶的相应氨基酸替换后，纤维素酶热稳定性得到了提高。下列有关该技术的说法，正确的是(　　)A.改造后的纤维素酶的较高热稳定性不可遗传B.对纤维素酶的改造需要以基因工程为基础C.改造纤维素酶无需构建基因表达载体D.对纤维素酶的改造是通过直接改造mRNA实现的
考向　结合蛋白质工程，考查社会责任
解析　由于蛋白质工程是进行了基因改造，所以改造后的纤维素酶的较高热稳定性是可遗传的，A错误；对纤维素酶的改造需要以基因工程为基础，B正确；改造纤维素酶同样需构建基因表达载体，C错误；对纤维素酶的改造是通过改造控制合成纤维素酶的基因来实现的，D错误。
2.(2023·湖北孝感高中质检)下图表示蛋白质工程的操作过程，相关说法不正确的是(　　)
A.a、b过程分别是转录、翻译B.蛋白质工程中对蛋白质分子结构的了解是非常关键的工作C.蛋白质工程是完全摆脱基因工程技术的一项全新的生物工程技术D.蛋白质工程中可能构建出一种全新的基因
解析　a过程是以DNA的一条链为模板合成mRNA的转录过程，b过程是以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的多肽链的翻译过程，A正确；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，通过基因改造或合成基因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活需求，因此蛋白质工程中对蛋白质分子结构的了解是非常关键的工作，B正确；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，C错误；蛋白质工程中，可能根据已经明确的蛋白质的结构构建出一种全新的基因，D正确。
考点三　生物技术的安全性和伦理问题
1.转基因产品的安全性
完备的相关科学知识基础
(3)试管婴儿和设计试管婴儿的比较
1.转基因植物所携带的目的基因可能传递给非转基因植物，造成基因污染。如果将目的基因导入叶绿体DNA中，就可以有效避免基因污染，原因是什么？提示　叶绿体基因不会通过花粉传给下一代。
2.我国科学家用4种小分子化合物诱导小鼠的成纤维细胞转变成了iPS细胞，这种诱导方法与转入相关转录因子诱导产生iPS细胞相比，其优点是____________________________________________________________。
避免了用特定转录因子诱导iPS细胞可能带来的致癌风险
1.(2023·山东临沂期中)关于现代生物工程技术应用安全性的评价，下列叙述正确的是(　　)A.由于存在生殖隔离，大量种植转基因抗除草剂农作物不存在安全性问题B.中国政府不反对治疗性克隆，可以有限制地进行生殖性克隆研究C.《禁止生物武器公约》规定在任何情况下都不发展、不生产生物武器，但可储存少量的生物武器用于研究D.转基因的受体细胞通常限制在遗传上有特定缺陷的生物上
考向　结合生物技术的安全与伦理问题，考查社会责任
解析　转基因抗除草剂农作物可能通过花粉传播到杂草中，存在安全性问题，A错误；中国政府的态度是禁止生殖性克隆人，坚持四不原则(不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验)，不反对治疗性克隆，B错误；《禁止生物武器公约》规定在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器，C错误。
2.(2023·江苏盐城期末)下列关于治疗性克隆和生殖性克隆的说法，错误的是(　　)A.使用病人自己的细胞产生胰岛细胞以治疗糖尿病属于治疗性克隆B.将一个克隆的胚胎植入一个女性子宫发育成婴儿的过程属于生殖性克隆C.治疗性克隆属于无性生殖，生殖性克隆属于有性生殖D.治疗性克隆和生殖性克隆技术均需要用到动物细胞培养技术和核移植
解析　使用病人自己的干细胞，在一定的条件下，通过离体培养和诱导分化形成胰岛细胞以治疗糖尿病，属于治疗性克隆，A正确；生殖性克隆是以产生新个体为目的进行的克隆，即用生殖技术将一个克隆的胚胎植入一个女性子宫中发育成婴儿的过程，B正确；克隆属于无性生殖，C错误。
1.(2021·江苏卷，13)下图是剔除转基因植物中标记基因的一种策略，下列相关叙述错误的是(　　)
A.分别带有目的基因和标记基因的两个质粒，都带有T－DNA序列B.该方法建立在高转化频率基础上，标记基因和目的基因须转到不同染色体上C.若要获得剔除标记基因的植株，转化植株必须经过有性繁殖阶段遗传重组D.获得的无筛选标记转基因植株发生了染色体结构变异
解析　农杆菌中的Ti质粒上的T－DNA可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的DNA上，故分别带有目的基因和标记基因的两个质粒，都带有T－DNA序列，进而成功整合到受体细胞染色体的DNA上，A正确；该方法需要利用农杆菌转化法，在高转化频率的基础上，将目的基因和标记基因整合到染色体上，由图可知，标记基因和目的基因位于细胞中不同的染色体上，B正确；通过杂交分离结果可知，经过有性繁殖阶段遗传重组后获得了四种类型细胞，其中包括目的基因与标记基因都不含的、只含目的基因的、只含标记基因的和既含目的基因又含标记基因的，C正确；获得的无筛选标记转基因植株发生了基因重组，D错误。
2.(2019·江苏卷，16)下列生物技术操作对遗传物质的改造，不会遗传给子代的是(　　)A.将胰岛素基因表达质粒转入大肠杆菌，筛选获得基因工程菌B.将花青素代谢基因导入植物体细胞，经组培获得花色变异植株C.将肠乳糖酶基因导入奶牛受精卵，培育出产低乳糖牛乳的奶牛D.将腺苷酸脱氨酶基因转入淋巴细胞后回输患者，进行基因治疗
解析　A、B和C均采用了基因工程技术，基因工程依据的原理是基因重组，且参与繁殖的细胞中均含有目的基因，故可遗传给子代，A、B、C不符合题意；D也采用了基因工程技术，但只有患者的淋巴细胞中含有目的基因，患者的生殖细胞中不含目的基因，故不能遗传给子代，D符合题意。
3.(2022·湖南卷，22)水蛭是我国的传统中药材，主要药理成分水蛭素为水蛭蛋白中重要成分之一，具有良好的抗凝血作用。拟通过蛋白质工程改造水蛭素结构，提高其抗凝血活性。回答下列问题：
(1)蛋白质工程流程如图1所示，物质a是___________________，物质b是__________。在生产过程中，物质b可能不同，合成的蛋白质空间构象却相同，原因是__________________。
(2)蛋白质工程是基因工程的延伸，基因工程中获取目的基因的常用方法有______________________________和利用PCR技术扩增。PCR技术遵循的基本原理是__________________。(3)将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后，分析水解产物中的肽含量及其抗凝血活性，结果如图2所示。推测两种处理后酶解产物的抗凝血活性差异主要与肽的________(填“种类”或“含量”)有关，导致其活性不同的原因是_________________________________________________________________________________________________________________________________。
从基因文库中获取目的基因
提取的水蛭蛋白处理的酶的种类不同，导致水蛭蛋白水解产物的空间结构不同
(4)若要比较蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素的抗凝血活性差异，简要写出实验设计思路。_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________。
取3支试管，分别加入等量的蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素，用注射器取同一种动物(如家兔)血液，立即将等量的血液加入1、2、3号三支试管中，放在适宜条件下静置一段时间，统计三支试管中血液凝固时间
解析　(1)根据蛋白质工程的基本流程，a是氨基酸序列多肽链，b是mRNA。在生产过程中，mRNA可能不同，合成的蛋白质空间构象却相同，原因是密码子的简并，即一种氨基酸可能有几个对应的密码子，使不同mRNA翻译出来的氨基酸序列相同。(2)蛋白质工程是基因工程的延伸，基因工程中获取目的基因的常用方法有从基因文库中获取和利用PCR技术扩增。PCR技术是体外扩增DNA的技术，遵循的基本原理是DNA半保留复制。(3)分析曲线图可知，酶甲、酶乙处理，水解产物中的肽含量都随着酶解时间的延长而逐渐升高，且两种酶作用下差别不大；经酶甲处理后，随着酶解时间的延长，抗凝血活性先升高而后保持相对稳定；经酶乙处理后，随着酶解时间的延长，抗凝血活性先上升而后有
所下降，且酶甲处理后的产物的抗凝血活性最终高于酶乙处理后的酶解产物的抗凝血活性。据此推测两种酶处理后水解产物的抗凝血活性差异主要与肽的种类有关，导致其活性不同的原因是对水蛭蛋白进行酶解时的酶的种类不同，导致水蛭蛋白水解产物的空间结构不同。(4)若要比较蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素的抗凝血活性差异，可以以三种物质作为自变量，分别检测它们的抗凝血活性，故实验设计思路为：取3支试管，分别加入等量的蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素；取同一种动物(如家兔)血液，立即将等量的血液加入1、2、3号三支试管中，放在适宜条件下静置一段时间，观察统计三支试管中血液凝固时间。
4.(2022·海南卷，20)以我国科学家为主的科研团队将OSNL(即4个基因Oct4/Sx2/Nang/Lin28A的缩写)导入黑羽鸡胚成纤维细胞(CEFs)，诱导其重编程为诱导多能干细胞(iPS)，再诱导iPS分化为诱导原始生殖细胞(iPGCs)，然后将iPGCs注射到孵化2.5天的白羽鸡胚血管中，最终获得具有黑羽鸡遗传特性的后代，实验流程如图。回答下列问题。
(1)CEFs是从孵化9天的黑羽鸡胚中分离获得的，为了获得单细胞悬液，鸡胚组织剪碎后需用_______________________处理。动物细胞培养通常需要在合成培养基中添加________等天然成分，以满足细胞对某些细胞因子的需求。(2)体外获取OSNL的方法有_______________________________________(答出1种即可)。若要在CEFs中表达外源基因的蛋白，需构建基因表达载体，载体中除含有目的基因和标记基因外，还须有启动子和___________等。启动子是______________识别和结合的部位，有了它才能驱动___________________________________________________________________。
基因文库法、PCR技术(任答1种)
目的基因转录出mRNA，最终表达出所需要的蛋白质　
(3)iPS细胞和iPGCs细胞的形态、结构和功能不同的根本原因是______________________。 (4)诱导iPS细胞的技术与体细胞核移植技术的主要区别是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)该实验流程中用到的生物技术有_____________________________________(答出2点即可)。
诱导iPS细胞的技术是将已分化的细胞诱导为类似胚胎干细胞的一种细胞(iPS)，再诱导iPS分化为诱导原始生殖细胞(iPGCs)的技术；体细胞核移植技术是将动物一个体细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中，使这个重新组合的细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体的技术
基因工程、动物细胞培养
解析　(1)动物细胞培养时，动物组织剪碎后需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理一段时间，以便获得单个细胞。使用合成培养基培养动物细胞时，通常需要添加血清等天然成分，以满足细胞对某些细胞因子的需求。(2)体外获取目的基因的方法有多种，如基因文库法、PCR技术。基因表达载体的组成包括目的基因、标记基因、启动子、终止子等结构，启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了启动子才能驱动目的基因转录出mRNA，最终获得所需要的蛋白质。(3)iPGCs细胞是由iPS细胞增殖、分化而来的，两者在形态、结构和功能方面不同的根本原因是基因的选择性表达。(4)诱导iPS细胞的技术与体细胞核移植技术存在明显的区别，主要表现在诱导iPS细胞的技术是将已分化的细胞诱导为类似胚胎干细胞的一种细胞(iPS)，再诱导iPS分化为诱导原始生殖细胞(iPGCs)的技术；而体细胞核移植技术是将动物一个体细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中，使这个重新组合的细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体的技术。(5)分析题意可知，该实验流程中用到的生物技术有基因工程、动物细胞培养技术。
5.(2022·湖北卷，24改编)“端稳中国碗，装满中国粮”，为了育好中国种，科研人员在杂交育种与基因工程育种等领域开展了大量的研究。二倍体作物M的品系甲有抗虫、高产等多种优良性状，但甜度不高。为了改良品系甲，增加其甜度，育种工作者做了如下实验：
【实验一】遗传特性及杂交育种的研究在种质资源库中选取乙、丙两个高甜度的品系，用三个纯合品系进行杂交实验，结果如下表。
【实验二】甜度相关基因的筛选通过对甲、乙、丙三个品系转录的mRNA分析，发现基因S与作物M的甜度相关。【实验三】转S基因新品系的培育提取品系乙的mRNA，通过基因重组技术，以Ti质粒为表达载体，以品系甲的叶片外植体为受体，培育出转S基因的新品系。根据研究组的实验研究，回答下列问题：(1)假设不甜植株的基因型为AAbb和Aabb，则乙、丙杂交的F2中表现为甜的植株基因型有________种。品系乙基因型为________。若用乙×丙中F2不甜的植株进行自交，F3中甜∶不甜比例为________。
(2)下图中，能解释(1)中杂交实验结果的代谢途径有________。
(3)如图是S基因的cDNA和载体的限制性内切核酸酶酶谱。为了成功构建重组表达载体，确保目的基因插入载体中方向正确，最好选用________________酶切割S基因的cDNA和载体。
(4)用农杆菌侵染品系甲叶片外植体，其目的是__________________________________________________________________。(5)除了题中所示的杂交育种和基因工程育种外，能获得高甜度品系，同时保持甲的其他优良性状的育种方法还有_______________________(答出2点即可)。
通过农杆菌的转化作用，使目的基因进入植物细胞
解析　(1)甲为纯合不甜品系，基因型为AAbb，根据实验一结果可推得乙基因型为aabb，丙基因型为AABB，乙、丙杂交的F2基因型有3×3＝9种，由于不甜植株的基因型为AAbb和Aabb，F2中表现为甜的植株基因型有7种。若用乙×丙中F2不甜的植株进行自交，F3中不甜比例＝1/3＋2/3×3/4＝5/6，F3中甜∶不甜比例为1∶5。(2)不甜植株的基因型为AAbb和Aabb，只有A导致不甜，当A与B同时存在时，表现为甜，故选①③。(3)为了成功构建重组表达载体，不破坏载体关键结构和目的基因，确保目的基因插入载体中方向正确，最好选用XbaⅠ、HindⅢ酶切割S基因的cDNA和载体。(4)用农杆菌侵染品系甲叶片外植体，可以通过农杆菌的转化作用，使目的基因进入植物细胞。(5)除了题中所示的杂交育种和基因工程育种外，能获得高甜度品系，同时保持甲的其他优良性状的育种方法还有单倍体育种、诱变育种。
2.(2022·东北育才中学联考)下列有关DNA连接酶的说法，正确的是(　　)A.DNA连接酶和限制酶的作用恰好相反，DNA连接酶可以将限制酶切开的双链DNA片段“缝合”起来B.DNA连接酶和DNA聚合酶一样能连接单链DNA片段 DNA连接酶可以连接有平末端的DNA片段，也能连接有黏性末端的DNA片段D.T4 DNA连接酶只能连接有平末端的DNA片段
解析　DNA连接酶不能连接单链DNA片段，DNA聚合酶是将单个脱氧核苷酸加到已有的核苷酸片段上，B错误；E.cli DNA连接酶只能连接有黏性末端的DNA片段，C错误；T4 DNA连接酶既可以连接有黏性末端的DNA片段，也可以连接有平末端的DNA片段，D错误。
考点二　基因工程的基本操作程序3.(2023·山东菏泽调研)转基因抗虫棉培育过程中，下列有关目的基因检测与鉴定方法的叙述，错误的是(　　)A.检测抗虫基因是否导入——农杆菌转化法B.检测抗虫基因是否转录——PCR技术等C.检测抗虫基因是否翻译——抗原—抗体杂交D.检测抗虫蛋白生物功能——抗虫接种实验
解析　将抗虫基因导入受体细胞可以采用农杆菌转化法，但检测目的基因是否导入受体细胞一般采用PCR等技术，A错误；检测抗虫基因是否转录mRNA，用PCR等技术，B正确；检测目的基因是否翻译成蛋白质，常用抗原—抗体杂交技术，C正确；检测抗虫蛋白生物功能，可在个体水平进行抗虫接种实验，让害虫来食用棉花叶片，做毒性检测，D正确。
4.(2023·江苏徐州期末)构建基因表达载体时，可利用碱性磷酸单酯酶催化载体的5′－P变成5′－OH，如图所示。将经过该酶处理的载体与外源DNA连接时，由于5′－OH与3′－OH不能连接而形成切口(nick)。下列说法错误的是(　　)
A.经碱性磷酸单酯酶处理的载体不会发生自身环化B.外源DNA也必须用碱性磷酸单酯酶处理C.T4 DNA连接酶可连接黏性末端和平末端D.重组DNA经过2次复制可得到不含nick的子代DNA
解析　将经过碱性磷酸单酯酶处理的载体与外源DNA连接时，由于5′－OH与3′－OH不能连接而形成切口(nick)，因此经碱性磷酸单酯酶处理的载体不会发生自身环化，A正确；外源DNA不能用碱性磷酸单酯酶处理，如用碱性磷酸单酯酶处理，载体与外源DNA不能连接形成重组DNA，B错误；T4 DNA连接酶可连接黏性末端和平末端，C正确；DNA进行半保留复制，1个重组DNA经过2次复制，可得到2个不含nick的子代DNA，D正确。
5.(2022·无锡期末)我国科研人员在实验室中通过构建多种酶催化体系的方法，首次实现了在细胞外从二氧化碳固定到合成淀粉的过程。下列有关叙述错误的是(　　)A.可采用PCR技术从不同物种的基因组中扩增得到多酶催化体系中的目标酶基因B.在多酶催化体系中，可能会因为酶的最适反应条件不同而使反应中断C.该方法可在分子水平上直接改变氨基酸的序列，实现对酶特性的改造和优化D.若该科研成果成熟后推广应用有助于摆脱耕地和自然环境限制，解决粮食危机
解析　获得的目的基因可利用PCR技术在体外反应体系中扩增，A正确；酶的作用条件较温和，不同的酶其适宜的温度和pH不同，在多酶催化体系中，可能会因为酶的最适反应条件不同而使反应中断，B正确；该方法在分子水平上，通过改变基因的碱基序列，间接改变氨基酸的序列，从而改变蛋白质的结构，实现对酶特性的改造和优化，C错误；该科研实现了在细胞外从二氧化碳固定到合成淀粉的过程，若成熟后推广应用有助于摆脱耕地和自然环境限制，解决粮食危机，D正确。
6.(2022·连云港模拟)下图是一种靶向基因敲除技术即TALEN技术。该技术的敲除工具是由DNA识别域TALE和非特异性内切核酸酶FKI两个部分组成的蛋白质。TALE的二连氨基酸(字母N、I、G、H、D分别代表一种氨基酸)与四种碱基(A、G、C、T)有恒定的对应关系。FKI是一种形成二聚体后具有内切核酸酶活性的蛋白单体。下列相关叙述错误的是(　　)
A.单独使用FKI对基因的切割敲除具有随机性B.TALE蛋白的合成通常涉及PCR技术和蛋白质工程C.二连氨基酸能与四种含氮碱基发生恒定的碱基互补配对D.TALE蛋白左右臂的二连氨基酸序列的设计依据靶基因碱基序列
解析　FKI是非特异性内切核酸酶，单独使用FKI对基因的切割敲除具有随机性，A正确；TALE蛋白的合成通常涉及PCR技术(扩增得到很多TALE基因)和蛋白质工程(对基因进行改造，得到很多蛋白质)，B正确；氨基酸内没有碱基，不能与四种含氮碱基发生恒定的碱基互补配对，只是存在恒定的对应关系，C错误；由于TALE的二连氨基酸(字母N、I、G、H、D分别代表一种氨基酸)与四种碱基(A、G、C、T)有恒定的对应关系，TALE蛋白左右臂的二连氨基酸序列的设计依据靶基因碱基序列，D正确。
7.(多选)(2022·如皋中学三模)B基因存在于水稻基因组中，其仅在体细胞(2n)和精子(n)中正常表达，但在卵细胞中不转录。为研究B基因表达对卵细胞的影响，设计了如下实验(Luc基因表达的荧光素酶能催化荧光素产生荧光，融合基因表达的蛋白质能保留两种蛋白质各自的功能)。下列相关叙述正确的是(　　)
A.由于DNA聚合酶不能合成导致B基因在水稻卵细胞中不能转录B.过程①中T－DNA以单链形式整合到受体细胞的染色体DNA上C.过程②转化筛选水稻愈伤组织时，需在培养基中加入潮霉素D.可通过检测加入荧光素的卵细胞中是否发出荧光鉴定B基因是否表达
解析　转录需要RNA聚合酶，DNA聚合酶与DNA复制有关，A错误；T－DNA以双链形式整合到受体细胞的染色体DNA上，B错误；重组质粒上含有潮霉素抗性基因，可以在培养基中加入潮霉素，筛选含有重组质粒的水稻细胞，C正确；Luc基因表达的荧光素酶能催化荧光素产生荧光，融合基因表达的蛋白质能保留两种蛋白质各自的功能，B－Luc融合基因表达，会使加入荧光素的卵细胞中发出荧光，D正确。
8.(2022·苏州新区一中一模)中国甜柿的自然脱涩与乙醛代谢关键酶基因(PDC)密切相关，推测涩味程度可能与PDC基因的表达情况有关。为筛选PDC基因的调控蛋白，科研人员构建了质粒A和质粒G(如图1、图2所示)，利用酵母菌进行了相关实验探究。
(1)启动子位于基因首端，是_______________________的位点，启动子区域还存在着许多调控蛋白的结合位点，可影响基因的转录水平。PDC基因的启动子序列未知，为获得大量该基因启动子所在片段，可利用限制酶将基因组DNA进行酶切，然后在_____________的作用下将已知序列信息的接头片段连接在PDC基因的上游，根据接头片段和PDC基因编码序列设计引物进行________。
RNA聚合酶识别和结合
(2)利用质粒A构建含有PDC基因启动子片段的重组质粒并导入代谢缺陷型酵母菌，用不含________的培养基可筛选出成功转化的酵母菌Y1H。质粒G上的AD基因表达出的AD蛋白与启动子足够靠近时，能够激活后续基因转录，因此需获得待测蛋白与AD蛋白的融合蛋白用于后续筛选。科研人员从中国甜柿中提取RNA，将逆转录形成的各种________与质粒G连接后导入酵母菌，此时应选择质粒G中的位点________(填序号1～5)作为cDNA的插入位点，最终获得携带不同cDNA片段的酵母菌群Y187。
(3)重组酵母Y187与Y1H能够进行接合生殖，形成的接合子含有两种酵母菌质粒上的所有基因。若接合子能在含有金担子素的培养基中生存，则推测待测蛋白是PDC基因的调控蛋白，请结合图3阐述作出该推测的理由______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 。(4)筛选出PDC基因的调控蛋白后，为满足生产上的需要对其进行改良，这种技术属于________工程，该工程的起点是__________________________。
接合子中待测蛋白与AD蛋白形成了融合蛋白，若待测蛋白是PDC基因的调控蛋白，就能与PDC基因启动子结合，AD蛋白也能靠近PDC基因启动子并激活金担子素抗性基因的表达，使酵母菌表现出金担子素抗性　
解析　(1)启动子是RNA聚合酶识别和结合的位点，直接决定转录起始。限制酶切割后需要在DNA连接酶的作用下将已知序列信息的接头片段连接在PDC基因的上游；已知接头片段连接在PDC基因的上游，且已知序列信息，则可以按照PDC基因启动子上游的接头片段与PDC基因编码序列设计引物进行PCR扩增。(2)由质粒A的图谱可知带有选择功能的基因片段有尿嘧啶合成基因、金担子素抗性基因两种，但是金担子素抗性基因无法启动，所以选择尿嘧啶合成基因作为选择依据，则在选择培养基配制时不加尿嘧啶。从中国甜柿中提取的RNA可以通过逆转录形成各种cDNA，将各种cDNA片段与质粒G连接后导入酵母菌，插入时不能破坏其他蛋白质基因的表达，而且需要插入到启动子和终止子之间才能保证表达，因此选择位点2作为cDNA的插入位点。
(3)依据题干，重组酵母Y187与Y1H接合子应同时含有质粒A、质粒G，质粒A为含有PDC基因、金担子素抗性基因的质粒；质粒G为可正常表达AD蛋白、待测蛋白的质粒，接合子中待测蛋白与AD蛋白形成了融合蛋白，若待测蛋白是PDC基因的调控蛋白，就能与PDC基因启动子结合，则AD蛋白携带的待测蛋白靠近PDC基因启动子，激活PDC基因的转录，并激活金担子素抗性基因的表达，使酵母菌表现出金担子素抗性。(4)筛选出PDC基因的调控蛋白后，为满足生产上的需要对其进行改良，这种技术属于蛋白质工程，蛋白质工程的设计流程为预期蛋白质的功能→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(基因)，所以起点是预期蛋白质的功能。
9.(2023·贵阳市检测)干扰素是动物体内的一种蛋白质，可以用于治疗病毒的感染和癌症，但在体外保存相当困难。如果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，就可在－70 ℃下保存半年，给广大患者带来福音。回答下列问题：Ⅰ.(1)天然蛋白质合成的过程是按照克里克提出的___________进行的，而蛋白质工程却与之相反。依据蛋白质工程原理，设计实验流程，让动物生产可以保存的干扰素，其基本途径是：预期蛋白质的功能→设计__________________→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(基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋白质。
(2)上述过程设计的脱氧核苷酸序列________(填“是”或“不是”)唯一的。该方法获得的干扰素基因与细胞内干扰素基因相比，结构上不同之处有__________________________________________________________________。(3)设计改造干扰素，最终还必须通过___________来完成，原因是__________________________________________________________________。
该方法获得的干扰素基因不含内含子、启动子和终止子
基因控制蛋白质的合成，并且基因能遗传给下一代
Ⅱ.我国研究人员通过利用一只Bmal1基因(影响生物节律)敲除彻底，且生物节律紊乱特征最为明显的猕猴的体细胞细胞核，成功获得5只克隆疾病猴。请回答下列问题：(1)为得到更多的卵母细胞用于核移植，可对卵细胞供体猴使用____________处理，使其超数排卵，收集并选取处于________(时期)的卵母细胞。(2)在体细胞的细胞核移植到受体卵母细胞之前，必须去掉________________________，原因是_____________________________________________________________________________________________________。
确保核移植的胚胎或动物细胞核中的遗传物质全部来自供体细胞
(3)体细胞克隆猴常作为人类疾病研究的实验动物模型，与用多只普通猴做实验相比，使用遗传背景相同的克隆猴做实验的优点是__________________________________。
避免个体间差异对实验的干扰
解析　Ⅰ.(1)天然蛋白质合成的过程是按照克里克提出的中心法则进行的，蛋白质工程基本途径是预期蛋白质的功能→设计预期蛋白质的结构→推测应有的氨基酸序列→改变相对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。(2)因为密码子的简并性，由氨基酸序列推测得到的相应脱氧核苷酸序列不是唯一的，通过该方法获得的干扰素基因序列是由氨基酸序列推测的，所以与细胞内的干扰素基因相比，缺少内含子、启动子和终止子等片段。(3)干扰素的本质是蛋白质，是由基因控制编码的，基因控制蛋白质的合成，并且基因能遗传给下一代，所以改造干扰素最终需要改造基因。
Ⅱ.(1)为得到更多的卵母细胞，可以对供体猴使用促性腺激素处理，使其超数排卵，收集处于MⅡ时期的卵母细胞。(2)本实验使用细胞核移植技术，为了使核移植的胚胎或动物细胞核中的遗传物质全部来自供体细胞，在体细胞的细胞核移植到受体卵母细胞之前，必须去掉受体卵母细胞的细胞核。(3)使用遗传背景相同的克隆猴做实验的优点是避免个体间差异对实验的干扰。
10.(2022·南通四模)β－地中海贫血是一种常染色体隐性遗传病，我国南方这种遗传病的常见病因是血红蛋白β珠蛋白基因(HBB)编码区4个碱基(3′－CTTT－5′)缺失。下图1是一种基因治疗β－地中海贫血的技术路线，图2是图1过程③外源DNA导入iPS细胞(诱导多能干细胞)后，在细胞内利用CRISPR/Cas9基因编辑系统和外源单链DNA及DNA自我修复系统进行基因治疗的主要过程。请据图回答问题。
(1)利用患者的成纤维细胞诱导形成iPS细胞，不仅可以避免在进行细胞移植时发生___________，还因为iPS细胞能______________________________________________________________________________________________________，可获得足够多的回输细胞。(2)根据图2分析，在利用CRISPR/Cas9基因编辑技术进行基因修复时，需要根据___________________________________________________________设计2种gRNA；导入单链DNA作为修复模板的目的是__________________________________________________________________。
体外培养时不断增殖，并可诱导分化形成造血干细胞
HBB碱基缺失部位两侧的核苷酸序列　
正确修复基因(能获得在指定部位插入缺失碱基CTTT的正常HBB基因)
(3)图1过程③中，研究人员将gRNA基因与Cas9基因分别整合到不同的载体中，这是因为整合到同一载体中会_____________________________________，不容易导入细胞。研究人员将gRNA载体、Cas9载体和单链DNA按一定比例与iPS细胞混合后，对混合液进行瞬时高压电激处理，其目的是________________________________________。(4)导入iPS细胞的gRNA基因和Cas9基因需要利用细胞中的____________催化合成gRNA和Cas9mRNA，后者指导合成Cas9蛋白，并组装成CRISPR/Cas9系统。图2中酶B的功能是_____________________________________________________________________________________。
催化游离脱氧核苷酸连接到核苷酸链上(催化以导入的单链DNA为模板的核苷酸链的延伸)
使重组载体和单链DNA更易导入iPS细胞
(5)为检测iPS细胞中HBB基因是否正确修复，研究人员设计特异引物时，最好将插入片段(CTTT)或互补序列设计在引物的________端。在PCR时可____________________，以提高引物结合的特异性。
解析　(1)由于iPS细胞是从病人体内获取并改造的，故将iPS细胞增殖分化出的不同细胞移植回病人体内，理论上可以避免免疫排斥反应；iPS细胞具有干细胞的特点，能够在体外培养时不断增殖，并可诱导分化形成造血干细胞，故在体外培养可获得足够多的回输细胞。(2)据图可知，利用CRISPR/Cas9技术进行基因编辑，需构建含gRNA基因和Cas基因的重组DNA分子，并导入受体细胞，据图可知，需要根据HBB碱基缺失部位两侧的核苷酸序列设计2种gRNA；为获得在指定部位插入缺失碱基CTTT的正常HBB基因，以正确修复基因，需导入单链DNA作为修复模板，根据碱基互补配对原则得到所需基因片段。
(3)若将gRNA基因与Cas9基因整合到同一载体中会使重组DNA分子过大，导致不容易导入细胞，故研究人员将gRNA基因与Cas9基因分别整合到不同的载体中；为使重组载体和单链DNA更易导入iPS细胞，可对混合液进行瞬时高压电激处理。(4)gRNA和Cas9mRNA都是RNA，RNA是以DNA的一条链为模板经转录过程合成的，该过程需要RNA聚合酶的催化；据图可知，酶B能催化以导入的单链DNA为模板的核苷酸链的延伸。(5)由于DNA子链是从引物的3′端延伸，而且引物的3′端序列必须与模板链配对，故设计引物时，最好将插入片段(CTTT)或互补序列设计在引物的3′端；复性表示引物与模板相连，PCR时可适当提高复性温度，以提高引物结合的特异性。
11.(2023·江苏南京调研)乳腺炎和口蹄疫分别是由细菌和病毒引起的危害奶牛养殖业的两种严重疾病。研究者利用生物技术培育出转牛乳铁蛋白肽(抗细菌)和干扰素(抗病毒)基因的双转基因奶牛品种。如图1为基因表达载体，图2为培育流程。请据图回答问题：
(1)构建基因表达载体时需要用到的工具酶是_________________________。(2)基因表达过程包括_____________，图1中一般能同时表达的基因是_________________________________。新霉素抗性基因的作用是____________________________________________。(3)图2中研究者可利用_______________________________________________技术筛选出干扰素基因成功表达的胚胎进行移植。
干扰素基因和新霉素抗性基因
便于筛选出含有目的基因的细胞　
(4)若利用PCR技术增加目的基因的数量，由图3可知，A、B、C、D四种单链DNA片段中应选取________作为引物(DNA复制子链的延伸方向5′→3′)。若上图所示基因复制2次，则共需要这两种引物各________个；PCR程序中“适温延伸”中的适温是_______________________酶的最适温度。