2024版高考生物一輪總復習第十四單元基因工程生物技術的安全性與倫理問題

第十四章基因工程生物技術的安全性與倫理問題A組基礎鞏固練1.如圖為DNA分子的某一片段，其中①②③分別表示某種酶的作用部位，則相應的酶依次是()A.限制酶、解旋酶、DNA連接酶B.解旋酶、限制酶、DNA連接酶C.解旋酶、DNA連接酶、限制酶D.限制酶、DNA連接酶、解旋酶【答案】B【解析】①處為氫鍵，是解旋酶的作用部位；②處為磷酸二酯鍵，是限制酶的作用部位；③處為兩個DNA片段的缺口，是DNA連接酶的作用部位。2.如圖表示由不同的限制酶切割而成的DNA末端及相關的酶作用位點。下列敘述錯誤的是()A.甲、乙、丙都屬于黏性末端B.甲、乙片段可形成重組DNA分子，但甲、丙不能C.DNA連接酶的作用位點在乙圖中b處D.切割甲的限制酶不能識別由甲、乙片段形成的重組DNA分子【答案】C【解析】由圖可知，甲、乙、丙都屬于黏性末端，A正確；甲、乙的黏性末端相同，因此可在DNA連接酶的作用下形成重組DNA分子，但甲、丙的黏性末端不同，它們之間不能形成重組DNA分子，B正確；DNA連接酶將兩個DNA片段連接為一個DNA分子，作用部位是磷酸二酯鍵，b為氫鍵，C錯誤；切割甲的限制酶的識別序列為GAATTC∥CTTAAG，而甲、乙片段形成的重組DNA分子序列為GAATTG∥CTTAAC，因此切割甲的限制酶不能識別由甲、乙片段形成的重組DNA分子，D正確。3.下列關于目的基因的檢測與鑒定的敘述，錯誤的是()A.目的基因在真核細胞中能否穩(wěn)定遺傳的關鍵是目的基因是否插入質(zhì)粒DNA中B.檢測受體細胞是否含有目的基因及其是否成功轉(zhuǎn)錄可使用PCR等技術C.目的基因表達的鑒定通常是在個體水平上進行的D.如在受體細胞內(nèi)檢測到目的基因表達的蛋白質(zhì)，可確定目的基因上游含有啟動子【答案】A【解析】目的基因在真核細胞中穩(wěn)定遺傳的關鍵是目的基因是否插入轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNA上，A錯誤；通過抗原—抗體雜交可以檢測目的基因是否翻譯成了蛋白質(zhì)，檢測受體細胞是否含有目的基因及其是否成功轉(zhuǎn)錄可使用PCR等技術，B正確；目的基因表達的鑒定通常是在個體水平上進行的，如抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等，C正確；如在受體細胞內(nèi)檢測到目的基因表達的蛋白質(zhì)，可確定目的基因上游含有啟動子，D正確。4.下列是“肝臟細胞DNA粗提取”實驗的兩個關鍵操作步驟，相關敘述錯誤的是()步驟1：向8g豬肝中加入25mL0.1mol/LNaCl－0.05mol/L檸檬酸鈉緩沖液→冰浴、研磨、離心→步驟2：取沉淀，加入40mL緩沖液、20mL異戊酸，振勻后，緩慢加固體NaCl使用溶液濃度達到2mol/L，再離心A.步驟1中，加入檸檬酸鈉緩沖液的目的是維持pH的穩(wěn)定B.步驟1中，冰浴處理的主要原理是低溫下DNA酶容易變性C.步驟2中，異戊醇的作用可能是使與DNA結合的蛋白質(zhì)因變性而沉淀D.步驟2中，離心后應取上清液，因為DNA在2mol/LNaCl溶液中溶解度比較大【答案】B【解析】步驟1中，加入檸檬酸鈉緩沖液的目的是維持pH的穩(wěn)定，A正確；低溫不會使酶變性失活，只能降低酶的活性，B錯誤；步驟2中，異戊醇的作用可能是使與DNA結合的蛋白質(zhì)因變性而沉淀，C正確；DNA在2mol/L的NaCl溶液中的溶解度比較大，因此加固體NaCl使溶液濃度達到2mol/L后再離心過濾取上清液，D正確。5.(2022年山東煙臺二中模擬)生物技術的進步在給人類帶來福祉的同時，也引起了人們對它的安全性的關注，以及倫理道德的碰撞，帶來新的困惑和挑戰(zhàn)。下列關于生物技術的安全性和倫理問題的說法，錯誤的是()A.抗蟲棉的抗蟲基因不會隨著人們食用棉籽油進入人的細胞內(nèi)B.我國堅決反對治療性克隆，不允許進行任何生殖性克隆人實驗C.通過轉(zhuǎn)基因技術獲得了高產(chǎn)、無農(nóng)藥殘留的農(nóng)副產(chǎn)品，可造福人類D.生物武器具有致病性強、攻擊范圍廣等特點，世界各國都應抵制【答案】B【解析】治療性克隆是利用克隆技術產(chǎn)生特定的細胞、組織和器官，用它們來修復或替代受損的細胞、組織和器官，從而達到治療疾病的目的，其完全不同于克隆人，我國是贊同治療性克隆的，B錯誤。B組能力提升練6.(2022年廣東廣州一模)一種天然蛋白t－PA能高效降解因血漿纖維蛋白凝聚而成的血栓，是心梗和腦血栓的急救藥，但是心?；颊咦⑸浯髣┝康膖－PA會誘發(fā)顱內(nèi)出血。研究證實，將t－PA蛋白第84位的半胱氨酸換成絲氨酸，能顯著降低其誘發(fā)出血的副作用。據(jù)此，先對天然t－PA基因的堿基序列進行改造，然后再采取傳統(tǒng)的基因工程方法表達該改造后的基因，可制造出性能優(yōu)異的改良t－PA蛋白。(注：下圖表示相關的目的基因、載體及限制酶。pCLY11為質(zhì)粒)請回答下列問題：(1)利用以上技術制造出性能優(yōu)異的改良t－PA蛋白的過程被稱為__________工程。

(2)DNA重組技術中所選用的質(zhì)粒載體應具有以下特征：質(zhì)粒DNA分子上有復制原點，可以保證質(zhì)粒在受體細胞中能__________；質(zhì)粒DNA分子上有____________________________，便于外源DNA插入；質(zhì)粒DNA分子上有________________________，便于篩選出含質(zhì)粒載體的宿主細胞。

(3)擬改造t－PA基因，須先獲取t－PA基因。若從cDNA文庫中獲取上t－PA基因，則從cDNA文庫中獲取的t－PA基因__________(填“含有”或“不含”)內(nèi)含子序列。已知t－PA基因比較小，且堿基序列已經(jīng)測出，也可以通過__________方法獲取t－PA基因。已知t－PA第84位的半胱氨酸對應的模板鏈堿基序列為ACA，絲氨酸的密碼子為UCU。則改造后的t－PA基因第84位的絲氨酸對應的模板鏈堿基序列應設計為__________。

(4)若改造后的t－PA基因的黏性末端如上圖所示，則需要選用限制酶__________和__________切割質(zhì)粒pCLY11，才能保證質(zhì)粒與t－PA改良基因高效連接。改良基因與質(zhì)粒pCLY11構建基因表達載體時，需要

________酶催化，該酶催化形成________鍵。

(5)以大腸桿菌作為受體細胞，在含新霉素的培養(yǎng)基中形成菌落的受體細胞并非都是目的菌株，原因是______________________________。這時需選擇呈__________色的菌落，進一步培養(yǎng)檢測和鑒定，以選育出能生產(chǎn)改良t－PA蛋白的工程菌株。

【答案】(1)蛋白質(zhì)(2)自我復制一至多個限制酶切割位點標記基因(某種抗生素抗性基因)(3)不含化學合成(或人工合成)AGA(4)XmaⅠBelⅡDNA連接磷酸二酯(5)導入未連目的基因的質(zhì)粒的大腸桿菌也可以在這種培養(yǎng)基上生長白【解析】(1)蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)的結構規(guī)律及其與生物功能的關系作為基礎，通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行基因改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需要，其核心是基因工程。以上技術制造出性能優(yōu)異的改良t－PA蛋白，屬于蛋白質(zhì)工程。(2)復制原點可以保證質(zhì)粒在受體細胞中能自我復制，從而得到大量的目的基因；質(zhì)粒DNA分子有上一至多個限制酶切割位點，可以切割得到不同的黏性末端，便于外源DNA插入；質(zhì)粒DNA分子上有標記基因，標記基因有利于篩選目的基因，檢測標記基因的有無可作為轉(zhuǎn)化是否成功的標志之一。(3)mRNA逆轉(zhuǎn)錄得到cDNA，mRNA中內(nèi)含子對應的序列已經(jīng)被剪切掉，因此cDNA文庫中獲取的t－PA基因不含內(nèi)含子序列；如果基因的序列已知，可以用化學合成儀即化學合成方法合成t－PA基因；將t－PA蛋白第84位的半胱氨酸換成絲氨酸，絲氨酸的密碼子為UCU，根據(jù)堿基互補配對原則，改造后的t－PA基因第84位的絲氨酸對應的模板鏈堿基序列應設計為AGA。(4)根據(jù)堿基互補配對原則，t－PA基因的左端黏性末端為CCGG－，為XmaⅠ酶切割得到，t－PA基因的右端黏性末端為GATC－，為BelⅡ酶切割得到，質(zhì)粒需要用相同的酶進行酶切以得到與目的基因相同的黏性末端，因此質(zhì)粒需選用限制酶XmaⅠ和BelⅡ切割；改良基因與質(zhì)粒pCLY11構建基因表達載體時，需要用DNA連接酶對黏性末端進行連接，形成磷酸二酯鍵。(5)導入未連目的基因的質(zhì)粒的大腸桿菌也可以在含新霉素的培養(yǎng)基中生長，因此并非都是目的菌株(含有目的基因的大腸桿菌)；結合重組質(zhì)粒示意圖可知，mlacZ基因中插入了目的基因，含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌呈白色菌落，因此這時需選擇呈白色的菌落，進一步培養(yǎng)檢測和鑒定。7.凡是具有抗原性、接種于機體可產(chǎn)生特異性免疫、可抵抗傳染病的發(fā)生和流行的物質(zhì)均可稱為疫苗。以下是三代乙肝疫苗的生產(chǎn)原理示意圖，請據(jù)圖回答下列問題：(1)目前臨床使用的乙肝疫苗是第二代疫苗。圖中外衣殼蛋白基因A的大量擴增可通過________技術，需要用到的一種重要酶是____________和________種引物。構建含基因A的重組質(zhì)粒需要用到的工具酶是______________。

(2)據(jù)信息和所學知識分析：第一代疫苗基本淘汰的原因是__________________。

(3)結合圖中第二代、第三代疫苗的化學本質(zhì)，分析推測哪一代疫苗有利于運輸及其原因：_______________________________。

(4)外源DNA進入機體后，如果整合到人體基因組中可能會引起________或________發(fā)生突變而導致機體癌變，這也是第三代疫苗可能存在的安全隱患，目前正在研究中。

【答案】(1)PCR耐高溫的DNA聚合酶2限制酶與DNA連接酶(2)有引起血源性疾病的嫌疑(或病毒有可能恢復致病性)(3)第三代疫苗更有利于運輸，因為第三代疫苗的本質(zhì)是DNA，第二代疫苗的本質(zhì)是蛋白質(zhì)，DNA穩(wěn)定性比蛋白質(zhì)高(4)原癌基因抑癌基因8.科學家提出，將藍細菌中的ictB基因?qū)胨炯毎麅?nèi)，可以提高水稻的產(chǎn)量。請回答下列相關問題：(1)基因工程最核心的步驟是______________，這個過程需要________酶和________酶參與催化。

(2)若用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將表達載體導入受體細胞，則必須將ictB基因插入農(nóng)桿菌的________質(zhì)粒的________內(nèi)部，再將含有目的基因的農(nóng)桿菌和水稻愈傷組織混合處理。

(3)要檢測ictB基因是否成功導入水稻細胞，可以用__________技術進行檢測。

(4)要確認高產(chǎn)水稻是否培育成功，必須要對培育出的水稻做什么檢測?________________。

【答案】(1)基因表達載體的構建限制DNA連接(2)TiT－DNA(3)PCR(4)檢測水稻是否增產(chǎn)9.如圖為利用PCR技術檢測受檢人是否攜帶HIV(屬逆轉(zhuǎn)錄病毒)的示意圖。請回答：(1)組成HIV的遺傳物質(zhì)的單體是______。HIV攜帶者T細胞的核DNA能指導合成HIV的蛋白質(zhì)，原因是___________________。

(2)設計圖中所示的引物時，應滿足以下要求：①引物自身不能存在互補配對序列，原因是避免引物自身通過折疊形成雙鏈區(qū)；②引物之間不能存在________________，原因是避免兩引物結合成雙鏈；

③______________________________。

(3)在PCR反應體系中，除具備緩沖液、模板DNA分子和引物外，還應有________(填序號)。

①Taq酶②dNTP(dCTP、dATP、dGTP和dTTP)③四種堿基④ATP⑤氨基酸(4)利用基因工程方法制備HIV的某蛋白(目的蛋白)時，需使用DNA連接酶來構建基因表達載體。常用DNA連接酶中既能連接黏性末端又能連接平末端的是__________，DNA連接酶催化形成的化學鍵是____________?；虮磉_載體必須有RNA聚合酶識別和結合的部位，該部位稱為________。

【答案】(1)核糖核苷酸HIV的RNA逆轉(zhuǎn)錄出的DNA能整合到T細胞的核DNA中，且能被正常轉(zhuǎn)錄和翻譯(合理即可)(2)②互補配對序列③引物只能和HIV的RNA逆轉(zhuǎn)錄出的DNA進行序列互補配對(3)①②(4)T4DNA連接酶磷酸二酯鍵啟動子10.下圖是利用轉(zhuǎn)基因技術培育抗病小麥的過程。請據(jù)圖回答問題。(1)重組質(zhì)粒T除含有目的基因外，還必須有__________、________和________等。

(2)圖示中將基因表達載體構建完成后沒有直接導入農(nóng)桿菌，而是先將其導入大腸桿菌，目的是_____________