新教材2024高考生物二輪專(zhuān)題復(fù)習(xí)專(zhuān)題七生物技術(shù)與工程第3講基因工程和生物技術(shù)的安全性與倫理問(wèn)題教師用書(shū)

第3講基因工程和生物技術(shù)的安全性與倫理問(wèn)題聚焦新課標(biāo)：5.1基因工程是一種重組DNA技術(shù)；5.2蛋白質(zhì)工程是基因工程的延伸；6.1轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的安全性引發(fā)社會(huì)的廣泛關(guān)注；6.2中國(guó)禁止生殖性克隆人；6.3世界范圍內(nèi)應(yīng)全面禁止生物武器?；A(chǔ)自查·明晰考位縱引橫連——建網(wǎng)絡(luò)提醒：特設(shè)長(zhǎng)句作答題，訓(xùn)練文字表達(dá)能力邊角掃描——全面清提醒：判斷正誤并找到課本原話1．切割質(zhì)粒的限制性?xún)?nèi)切核酸酶均能特異性地識(shí)別6個(gè)核苷酸序列。(選擇性必修3P71)()2．DNA連接酶和DNA聚合酶是一回事。(選擇性必修3P72“旁欄思考”)()3．載體質(zhì)粒通常采用抗生素合成基因作為篩選的標(biāo)記基因。(選擇性必修3P72正文)()4．目的基因就是指編碼蛋白質(zhì)的基因。(選擇性必修3P76正文)()5．人畜食用Bt抗蟲(chóng)蛋白會(huì)中毒。(選擇性必修3P77“相關(guān)信息”)()6．用PCR方法擴(kuò)增目的基因時(shí)不必知道基因的全部序列。(選擇性必修3P77“相關(guān)信息”)()7．基因表達(dá)載體中含有啟動(dòng)子和密碼子。(選擇性必修3P80正文和圖36)()8．干擾素是我國(guó)批準(zhǔn)生產(chǎn)的第一個(gè)基因工程藥物。(選擇性必修3P90“資料卡”)()9．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。(選擇性必修3P93正文)()10．轉(zhuǎn)基因作為一項(xiàng)技術(shù)本身是中性的。(選擇性必修3P103正文)()11．治療性克隆是指利用克隆技術(shù)獲得胚胎，并將胚胎孕育成為個(gè)體的克隆性技術(shù)。(選擇性必修3P106正文)()考點(diǎn)梳理·整合突破整合考點(diǎn)22“功能強(qiáng)大”的基因工程任務(wù)驅(qū)動(dòng)任務(wù)1理解基因工程的理論基礎(chǔ)任務(wù)2理清基因工程的3種操作工具任務(wù)3掌握基因工程的操作步驟任務(wù)4圖解記憶蛋白質(zhì)工程任務(wù)5完善PCR技術(shù)原理與條件任務(wù)6完善PCR技術(shù)的過(guò)程任務(wù)7DNA的粗提取與鑒定任務(wù)8DNA片段的擴(kuò)增及電泳鑒定過(guò)程評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)1依托真題歸類(lèi)比較再體驗(yàn)，明考向1.[2023·浙江6月]某研究小組利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)，將綠色熒光蛋白基因(GFP)整合到野生型小鼠Gata3基因一端，如圖甲所示。實(shí)驗(yàn)得到能正常表達(dá)兩種蛋白質(zhì)的雜合子雌雄小鼠各1只，交配以期獲得Gata3－GFP基因純合子小鼠。為了鑒定交配獲得的4只新生小鼠的基因型，設(shè)計(jì)了引物1和引物2用于PCR擴(kuò)增，PCR產(chǎn)物電泳結(jié)果如圖乙所示。下列敘述正確的是()A．Gata3基因的啟動(dòng)子無(wú)法控制GFP基因表達(dá)B．翻譯時(shí)先合成Gata3蛋白，再合成GFP蛋白C．2號(hào)條帶的小鼠是野生型，4號(hào)條帶的小鼠是Gata3－GFP基因純合子D．若用引物1和引物3進(jìn)行PCR，能更好地區(qū)分雜合子和純合子2.[2023·新課標(biāo)卷]某同學(xué)擬用限制酶(酶1、酶2、酶3和酶4)、DNA連接酶為工具，將目的基因(兩端含相應(yīng)限制酶的識(shí)別序列和切割位點(diǎn))和質(zhì)粒進(jìn)行切割、連接，以構(gòu)建重組表達(dá)載體。限制酶的切割位點(diǎn)如圖所示。下列重組表達(dá)載體構(gòu)建方案合理且效率最高的是()A．質(zhì)粒和目的基因都用酶3切割，用E.coliDNA連接酶連接B．質(zhì)粒用酶3切割、目的基因用酶1切割，用T4DNA連接酶連接C．質(zhì)粒和目的基因都用酶1和酶2切割，用T4DNA連接酶連接D．質(zhì)粒和目的基因都用酶2和酶4切割，用E.coliDNA連接酶連接3．[2023·湖北卷]用氨芐青霉素抗性基因(AmpR)、四環(huán)素抗性基因(TetR)作為標(biāo)記基因構(gòu)建的質(zhì)粒如圖所示。用含有目的基因的DNA片段和用不同限制酶酶切后的質(zhì)粒，構(gòu)建基因表達(dá)載體(重組質(zhì)粒)，并轉(zhuǎn)化到受體菌中。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．若用HindⅢ酶切，目的基因轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物可能不同B．若用PvuⅠ酶切，在含Tet(四環(huán)素)培養(yǎng)基中的菌落，不一定含有目的基因C．若用SphⅠ酶切，可通過(guò)DNA凝膠電泳技術(shù)鑒定重組質(zhì)粒構(gòu)建成功與否D．若用SphⅠ酶切，攜帶目的基因的受體菌在含Amp(氨芐青霉素)和Tet的培養(yǎng)基中能形成菌落4．[2023·廣東卷]“DNA粗提取與鑒定”實(shí)驗(yàn)的基本過(guò)程是：裂解→分離→沉淀→鑒定。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．裂解：使細(xì)胞破裂釋放出DNA等物質(zhì)B．分離：可去除混合物中的多糖、蛋白質(zhì)等C．沉淀：可反復(fù)多次以提高DNA的純度D．鑒定：加入二苯胺試劑后即呈現(xiàn)藍(lán)色評(píng)價(jià)2依托教材專(zhuān)練長(zhǎng)句表述，提考能5.(選擇性必修3P71“旁欄思考”)限制酶來(lái)源于原核生物，為什么不能切割自己的DNA分子？________________________________________________________________________________________________________________________________________________6．(選擇性必修3P72正文拓展)天然的DNA分子是否可以直接用作基因工程載體？為什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________7．(選擇性必修3P77“相關(guān)信息”改編)PCR的引物實(shí)質(zhì)是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________8．(選擇性必修3P80正文)為什么切割含有目的基因的DNA片段和載體要選用同一種限制酶？是否只能用同一種限制酶？________________________________________________________________________________________________________________________________________________9．(選擇性必修3P81正文)在用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞的過(guò)程中，為什么一定要將目的基因插入到Ti質(zhì)粒的T-DNA上？________________________________________________________________________________________________________________________________________________10．(選擇性必修3P94正文)對(duì)天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，你認(rèn)為應(yīng)該直接對(duì)蛋白質(zhì)分子進(jìn)行操作，還是通過(guò)對(duì)基因的操作來(lái)實(shí)現(xiàn)？原因是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________評(píng)價(jià)3依托真題歸類(lèi)比較再探究，強(qiáng)素養(yǎng)11.[2023·天津卷]基因工程：制備新型酵母菌(1)已知酵母菌不能吸收淀粉，若想使新型酵母菌可以直接利用淀粉發(fā)酵，則應(yīng)導(dǎo)入多步分解淀粉所需的多種酶，推測(cè)這些酶生效的場(chǎng)所應(yīng)該是_________(填“細(xì)胞內(nèi)”和“細(xì)胞外”)(2)同源切割是一種代替限制酶、DNA連接酶將目的基因?qū)牖虮磉_(dá)載體的方法。當(dāng)目的基因兩側(cè)的小段序列與基因表達(dá)載體上某序列相同時(shí)，就可以發(fā)生同源切割，將目的基因直接插入。研究人員，運(yùn)用同源切割的方式，在目的基因兩端加上一組同源序列A.B，已知酵母菌體內(nèi)DNA有許多A-B序列位點(diǎn)可以同源切割插入。構(gòu)建完成的目的基因結(jié)構(gòu)如圖，則應(yīng)選擇圖中的引物_________對(duì)目的基因進(jìn)行PCR。(3)已知酵母菌不能合成尿嘧啶，因此尿嘧啶合成基因(UGA)常用作標(biāo)記基因，又知尿嘧啶可以使5-氟乳清酸轉(zhuǎn)化為對(duì)酵母菌有毒物質(zhì)。(ⅰ)導(dǎo)入目的基因的酵母菌應(yīng)在_________的培養(yǎng)基上篩選培養(yǎng)。由于需要導(dǎo)入多種酶基因，需要多次篩選，因此在導(dǎo)入一種目的基因后，要切除UGA基因，再重新導(dǎo)入。研究人員在UGA基因序列兩端加上酵母菌DNA中不存在的同源C.C′序列，以便對(duì)UGA基因進(jìn)行切除。C.C′的序列方向?qū)⒂绊懬懈顣r(shí)同源序列的配對(duì)方式，進(jìn)而決定DNA片段在切割后是否可以順利重連，如圖，則應(yīng)選擇方式_________進(jìn)行連接。(ⅱ)切去UGA基因的酵母菌應(yīng)在_____________的培養(yǎng)基上篩選培養(yǎng)。(4)綜上，目的基因、標(biāo)記基因和同源序列在導(dǎo)入酵母菌的基因表達(dá)載體上的排列方式應(yīng)該如圖__________。12．[2023·山東卷]科研人員構(gòu)建了可表達(dá)J-V5融合蛋白的重組質(zhì)粒并進(jìn)行了檢測(cè)，該質(zhì)粒的部分結(jié)構(gòu)如圖甲所示，其中V5編碼序列表達(dá)標(biāo)簽短肽V5。(1)與圖甲中啟動(dòng)子結(jié)合的酶是_____________。除圖甲中標(biāo)出的結(jié)構(gòu)外，作為載體，質(zhì)粒還需具備的結(jié)構(gòu)有___________________________(答出2個(gè)結(jié)構(gòu)即可)。(2)構(gòu)建重組質(zhì)粒后，為了確定J基因連接到質(zhì)粒中且插入方向正確，需進(jìn)行PCR檢測(cè)，若僅用一對(duì)引物，應(yīng)選擇圖甲中的引物_________。已知J基因轉(zhuǎn)錄的模板鏈位于b鏈，由此可知引物F1與圖甲中J基因的_______________(填“a鏈”或“b鏈”)相應(yīng)部分的序列相同。(3)重組質(zhì)粒在受體細(xì)胞內(nèi)正確表達(dá)后，用抗J蛋白抗體和抗V5抗體分別檢測(cè)相應(yīng)蛋白是否表達(dá)以及表達(dá)水平，結(jié)果如圖乙所示。其中，出現(xiàn)條帶1證明細(xì)胞內(nèi)表達(dá)了_________，條帶2所檢出的蛋白_________(填“是”或“不是”)由重組質(zhì)粒上的J基因表達(dá)的。13．[2023·廣東卷]種子大小是作物重要的產(chǎn)量性狀。研究者對(duì)野生型擬南芥(2n＝10)進(jìn)行誘變篩選到一株種子增大的突變體。通過(guò)遺傳分析和測(cè)序，發(fā)現(xiàn)野生型DA1基因發(fā)生一個(gè)堿基G到A的替換，突變后的基因?yàn)殡[性基因，據(jù)此推測(cè)突變體的表型與其有關(guān)，開(kāi)展相關(guān)實(shí)驗(yàn)。回答下列問(wèn)題：(1)擬采用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將野生型DA1基因轉(zhuǎn)入突變體植株，若突變體表型確由該突變?cè)斐桑瑒t轉(zhuǎn)基因植株的種子大小應(yīng)與_________植株的種子大小相近。(2)用PCR反應(yīng)擴(kuò)增DA1基因，用限制性核酸內(nèi)切酶對(duì)PCR產(chǎn)物和_________進(jìn)行切割，用DNA連接酶將兩者連接。為確保插入的DA1基因可以正常表達(dá)，其上下游序列需具備__________________。(3)轉(zhuǎn)化后，T-DNA(其內(nèi)部基因在減數(shù)分裂時(shí)不發(fā)生交換)可在基因組單一位點(diǎn)插入也可以同時(shí)插入多個(gè)位點(diǎn)。在插入片段均遵循基因分離及自由組合定律的前提下，選出單一位點(diǎn)插入的植株，并進(jìn)一步獲得目的基因穩(wěn)定遺傳的植株(如圖)，用于后續(xù)驗(yàn)證突變基因與表型的關(guān)系。①農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化T0代植株并自交，將T1代種子播種在選擇培養(yǎng)基上，能夠萌發(fā)并生長(zhǎng)的陽(yáng)性個(gè)體即表示其基因組中插入了____________________________________。②T1代陽(yáng)性植株自交所得的T2代種子按單株收種并播種于選擇培養(yǎng)基，選擇陽(yáng)性率約_________%的培養(yǎng)基中幼苗繼續(xù)培養(yǎng)。③將②中選出的T2代陽(yáng)性植株_________(填“自交”“與野生型雜交”或“與突變體雜交”)所得的T3代種子按單株收種并播種于選擇培養(yǎng)基，陽(yáng)性率達(dá)到_________%的培養(yǎng)基中的幼苗即為目標(biāo)轉(zhuǎn)基因植株。為便于在后續(xù)研究中檢測(cè)該突變，研究者利用PCR擴(kuò)增野生型和突變型基因片段，再使用限制性核酸內(nèi)切酶X切割產(chǎn)物，通過(guò)核酸電泳即可進(jìn)行突變檢測(cè)，相關(guān)信息見(jiàn)下圖，在電泳圖中將酶切結(jié)果對(duì)應(yīng)位置的條帶涂黑。模擬預(yù)測(cè)·題組集訓(xùn)題組預(yù)測(cè)一聚焦基因工程1．[2023·山東青島統(tǒng)考三模]免疫PCR是一種微量抗原檢測(cè)系統(tǒng)，利用該技術(shù)可檢測(cè)牛乳中微量抗生素。大致檢測(cè)步驟是，將抗體1固定在微板上，沖洗后加入待檢的牛乳，再加入DNA標(biāo)記的抗體2，PCR擴(kuò)增及產(chǎn)物檢測(cè)。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．圖中的抗體1和抗體2均需要與抗生素特異性結(jié)合B．第三次沖洗的目的是除去游離的抗體2以避免出現(xiàn)假陽(yáng)性C．在PCR擴(kuò)增過(guò)程中，子鏈的合成均是從5′端向3′端延伸的D．可用牛乳蛋白基因的DNA片段作為標(biāo)記DNA與抗體2相連2．[2023·廣東省揭陽(yáng)市高三質(zhì)量測(cè)試]斑點(diǎn)印跡雜交是一種簡(jiǎn)單的DNA分子雜交技術(shù)，其技術(shù)流程如圖。據(jù)此分析，下列說(shuō)法正確的是()A．放射性自顯影技術(shù)可顯示原培養(yǎng)皿中含目的基因的菌落位置B．p和q片段能夠雜交的主要原因是兩單鏈的堿基排列順序相同C．p和q片段的雜交雙鏈區(qū)域形成過(guò)程中有氫鍵和磷酸二酯鍵生成D．斑點(diǎn)印跡雜交技術(shù)可用于檢測(cè)目的基因是否在受體細(xì)胞中成功表達(dá)3．[2023·山東青島統(tǒng)考三模](不定項(xiàng))20世紀(jì)70年代，F(xiàn)redsanger發(fā)明了雙脫氧終止法對(duì)DNA進(jìn)行測(cè)序。其原理如圖，在4支試管中分別加入4種脫氧核苷三磷酸(dNTP)和1種雙脫氧核苷三磷酸(ddNTP)；ddNTP可以與dNTP競(jìng)爭(zhēng)核苷酸鏈延長(zhǎng)位點(diǎn)，并終止DNA片段的延伸。在4支試管中DNA鏈將會(huì)分別在A、G、C及T位置中止，并形成不同長(zhǎng)度的DNA片段。這些片段隨后可被電泳分開(kāi)并顯示出來(lái)。下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()A．這種測(cè)序方法需要引物和耐高溫的DNA聚合酶B．電泳圖譜中的箭頭所指的DNA片段以鳥(niǎo)嘌呤結(jié)尾C．測(cè)得未知DNA的序列為5′—GATTCGAGCTGA—3′D．ddNTP與dNTP競(jìng)爭(zhēng)的延長(zhǎng)位點(diǎn)是核苷酸鏈的5′末端4．[2023·山東青島統(tǒng)考一模]科研人員克隆了豬白細(xì)胞抗原基因(SLA-2基因)，構(gòu)建了該基因的真核表達(dá)載體，進(jìn)行了豬腎上皮細(xì)胞表達(dá)研究。實(shí)驗(yàn)的主要流程如下，請(qǐng)回答：(1)過(guò)程①中，PCR擴(kuò)增SLA-2的原理是_________，下列4種引物中應(yīng)選擇的是_________。a5′－GCTCTAGAATGCGGGTCAGGGGCCCTCAAGCCATCCTCb5′－GTTGCGGCCGCTCACACTCTAGGATCCTTGGTAAGGGACACc5′－GCGATCATGCGGGTCAGGGGCCCTCAAGCCATCCTCd5′－GTTTGATCACTCACACTCTAGGATCCTTGGTAAGGGACAC(2)過(guò)程②將重組質(zhì)粒導(dǎo)入大腸桿菌的目的是___________________________，該過(guò)程需要用_________處理大腸桿菌，使其成為感受態(tài)細(xì)胞。然后將大腸桿菌涂布在含有_________(抗生素)的培養(yǎng)基上培養(yǎng)。(3)科研中常用嘌呤霉素對(duì)真核細(xì)胞進(jìn)行篩選，一般選擇最低致死濃度的前一個(gè)濃度作為篩選濃度的原因是：既可以讓大部分沒(méi)有抗性的細(xì)胞死亡又不會(huì)讓____________________________。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果最佳的嘌呤霉素篩選濃度為_(kāi)________。(4)過(guò)程⑦研究人員用小鼠抗SLA抗原肽單克隆抗體檢測(cè)腎上皮細(xì)胞生產(chǎn)的抗原肽，其原理是__________________，單克隆抗體能檢測(cè)其是否具有正確的_________，從而是否具有生物活性。題組預(yù)測(cè)二聚焦蛋白質(zhì)工程5．[2023·北京市四中高三期中]快速、準(zhǔn)確地確定蛋白質(zhì)的三維空間結(jié)構(gòu)，一直是生命科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)。人工智能程序AlphaFold2對(duì)大部分蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè)極為精準(zhǔn)，接近真實(shí)的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，達(dá)到了人類(lèi)利用冷凍電鏡等復(fù)雜儀器觀察預(yù)測(cè)的水平。下列相關(guān)敘述不正確的是()A．蛋白質(zhì)的氨基酸序列是預(yù)測(cè)其空間結(jié)構(gòu)的重要基礎(chǔ)B．預(yù)測(cè)、設(shè)計(jì)并制造新蛋白質(zhì)的技術(shù)屬于蛋白質(zhì)工程C.結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)能幫助揭示蛋白質(zhì)分子間相互作用的機(jī)制D．依據(jù)新蛋白質(zhì)的氨基酸序列能推出唯一的基因序列6．[2023·四川南充統(tǒng)考三模]胰島素是治療糖尿病的特效藥，但天然胰島素在人體內(nèi)的壽命只有幾個(gè)小時(shí)。重癥患者每天需要注射多次藥物，增加了痛苦。通過(guò)蛋白質(zhì)工程改變蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)，以延長(zhǎng)蛋白質(zhì)的半衰期，可得到長(zhǎng)效胰島素，還可以增強(qiáng)其穩(wěn)定性。下圖是通過(guò)蛋白質(zhì)工程獲得長(zhǎng)效胰島素的過(guò)程。請(qǐng)分析回答：(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)建新蛋白質(zhì)模型的主要依據(jù)是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)通過(guò)人工合成DNA形成的新基因應(yīng)與_________結(jié)合后，轉(zhuǎn)移到__________________中，才能準(zhǔn)確表達(dá)。(3)若要利用大腸桿菌生產(chǎn)上述長(zhǎng)效胰島素，需要用到的生物工程有__________________和發(fā)酵工程。(4)圖解中從新的胰島素模型到新的胰島素基因的基本思路是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。專(zhuān)題拓展·素養(yǎng)落地22PCR技術(shù)中的引物的設(shè)計(jì)知識(shí)拓展1.設(shè)計(jì)引物的原則引物是根據(jù)目的基因特有的一段已知的核苷酸序列設(shè)計(jì)合成的，能與目的基因的模板鏈通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)特異性地結(jié)合。設(shè)計(jì)引物的主要原則為①引物長(zhǎng)度應(yīng)大于16個(gè)核苷酸，可防止隨機(jī)結(jié)合；②引物與靶序列間的T不應(yīng)過(guò)低；③引物不應(yīng)有發(fā)夾結(jié)構(gòu)，即不能有4bp以上的回文序列；④2個(gè)引物間不應(yīng)有4bp以上的互補(bǔ)序列或同源序列，在3′端不應(yīng)有任何互補(bǔ)的堿基；⑤引物中堿基的分布盡可能均勻，G＋C含量接近50%。⑥引物5′端可以修飾，3′端不可修飾。a.引物的5′端決定著PCR產(chǎn)物的長(zhǎng)度，它對(duì)擴(kuò)增特異性影響不大。因此，可以被修飾而不影響擴(kuò)增的特異性。引物5′端修飾包括：加酶切位點(diǎn)，加標(biāo)記熒光，引入點(diǎn)突變、插入突變、缺失突變序列；引入啟動(dòng)子序列等。b.引物的延伸是從3′端開(kāi)始的，不能進(jìn)行任何修飾。c.在引物的5′端連接一對(duì)限制酶的識(shí)別序列，這樣便于目的基因連接到載體上。引物5′端鏈接限制酶的識(shí)別序列(兩種引物兩種限制酶)雙酶切優(yōu)點(diǎn)：防止自連2．引物的處理由于引物延伸從3′端開(kāi)始，3′端不能進(jìn)行任何修飾，引物5′端對(duì)擴(kuò)增特異性影響不大，因此，可給予修飾而不影響擴(kuò)增特異性。引物5′端修飾包括加酶切位點(diǎn)、標(biāo)記生物素、熒光等。為了使經(jīng)PCR擴(kuò)增的目的基因能與運(yùn)載體正常結(jié)合，需要在2種引物的5′端添加不同的限制酶的識(shí)別序列。在2種引物的5′端上添加不同的限制酶識(shí)別序列，是為了保證目的基因定向插入運(yùn)載體并可避免目的基因自身環(huán)化。3．引物具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：引物能與DNA模板通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)結(jié)合；2種引物之間不能互補(bǔ)配對(duì)；某一引物不能自身折疊出現(xiàn)局部堿基互補(bǔ)配對(duì)；需要在2種引物的5′端添加不同的限制酶的識(shí)別序列；引物不能太短。專(zhuān)項(xiàng)提升1.請(qǐng)回答基因工程方面的有關(guān)問(wèn)題(1)通過(guò)PCR技術(shù)可在DNA分子中專(zhuān)一性擴(kuò)增出某目的基因，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)請(qǐng)回答基因工程方面的有關(guān)問(wèn)題：設(shè)計(jì)引物是PCR技術(shù)關(guān)鍵步驟之一某同學(xué)設(shè)計(jì)的2組引物都不合理，請(qǐng)分別說(shuō)明理由。第1組：_________________________________________________________________第2組：_________________________________________________________________(3)科研過(guò)程中，可用PCR技術(shù)檢測(cè)受體細(xì)胞是否成功轉(zhuǎn)入了目的基因。提取轉(zhuǎn)化后的細(xì)胞的全部DNA分子，用目的基因的引物擴(kuò)增。擴(kuò)增完畢后，檢測(cè)發(fā)現(xiàn)擴(kuò)增產(chǎn)物中除目的基因外，還有其他不同大小片段的非目的基因片段，可能的原因一般有_________。①模板受到污染；②退火溫度過(guò)高；③引物太短；④延伸溫度偏低。2．[2023·山東淄博統(tǒng)考一模]重疊延伸PCR技術(shù)是采用具有互補(bǔ)末端的引物，使PCR產(chǎn)物形成了重疊鏈，從而在隨后的擴(kuò)增反應(yīng)中通過(guò)重疊鏈的延伸，將不同來(lái)源的擴(kuò)增片段重疊拼接起來(lái)的技術(shù)，可通過(guò)定點(diǎn)誘變?cè)隗w外改造DNA分子，并將改造后的目的基因?qū)胭|(zhì)粒構(gòu)建目的基因表達(dá)載體。(1)上圖所示的重疊延伸PCR技術(shù)中，PCR1的引物是__________________。PCR4可獲得大量定點(diǎn)誘變目的基因，此時(shí)的引物為_(kāi)_________________。PCR3時(shí)模板DNA不能選擇DNA分子③的原因是_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)為使重疊延伸PCR技術(shù)改造后的目的基因(該基因序列不含圖中限制酶的識(shí)別序列)能與載體正確連接，PCR4時(shí)，應(yīng)在基因上、下游引物的_________端分別添加限制酶____________的酶切位點(diǎn)。(3)將目的基因、質(zhì)粒及大腸桿菌混合，溫育一段時(shí)間后涂在含四環(huán)素的平板上培養(yǎng)，一段時(shí)間后平板上長(zhǎng)出菌落。這些菌落的菌體內(nèi)_________(填“一定”或“不一定”)含有目的基因，理由是_____________________________________________。考點(diǎn)梳理·整合突破整合考點(diǎn)23生物技術(shù)的安全性與倫理問(wèn)題任務(wù)驅(qū)動(dòng)任務(wù)1理清治療性克隆與生殖性克隆的關(guān)系類(lèi)型項(xiàng)目治療性克隆生殖性克隆區(qū)別目的從胚胎中獲取_________用于醫(yī)學(xué)研究和治療用于生育，獲得人的復(fù)制品水平細(xì)胞水平水平聯(lián)系都屬于_________生殖；產(chǎn)生的新個(gè)體或新組織，_________相同任務(wù)2比較試管嬰兒和設(shè)計(jì)試管嬰兒的異同點(diǎn)(1)試管嬰兒主要是解決不孕夫婦的生育問(wèn)題，設(shè)計(jì)試管嬰兒用于白血病、貧血癥等疾病的治療。(2)兩者都是體外受精，并進(jìn)行體外__________________________________________，都要經(jīng)過(guò)胚胎移植，都是有性生殖。過(guò)程評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)1依托真題歸類(lèi)比較再體驗(yàn)，明考向1.[2023·浙江1月]以哺乳動(dòng)物為研究對(duì)象的生物技術(shù)已獲得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。對(duì)生物技術(shù)應(yīng)用于人類(lèi)，在安全與倫理方面有不同的觀點(diǎn)，下列敘述正確的是()A．試管嬰兒技術(shù)應(yīng)全面禁止B．治療性克隆不需要監(jiān)控和審查C．生殖性克隆不存在倫理道德方面的風(fēng)險(xiǎn)D．我國(guó)不贊成、不允許、不支持、不接受任何生殖性克隆人實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)2依托教材專(zhuān)練長(zhǎng)句表述，提考能2.(選擇性必修3P102“相關(guān)信息”)在轉(zhuǎn)基因研究工作中，我國(guó)科學(xué)家將來(lái)自玉米的α-淀粉酶基因與目的基因一起轉(zhuǎn)入植物中，其原因是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________3．(選擇性必修3P107“思考·討論”拓展)治療性克隆與生殖性克隆的主要區(qū)別是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________4．(選擇性必修3P113“思考·討論”節(jié)選)在戰(zhàn)爭(zhēng)中，為預(yù)防敵方使用生物武器，你認(rèn)為參戰(zhàn)部隊(duì)采取的最有效措施是什么？請(qǐng)簡(jiǎn)述這一措施的原理。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________評(píng)價(jià)3依托真題歸類(lèi)比較再探究，強(qiáng)素養(yǎng)5.[2021·河北卷]采礦污染和不當(dāng)使用化肥導(dǎo)致重金屬鎘(Cd)在土壤中過(guò)量積累。利用植物修復(fù)技術(shù)將土壤中的Cd富集到植物體內(nèi)，進(jìn)行后續(xù)處理(例如，收集植物組織器官異地妥善儲(chǔ)存)，可降低土壤中Cd的含量。為提高植物對(duì)Cd污染土壤的修復(fù)能力，研究者將酵母液泡Cd轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(YCF1)基因?qū)胧茉囍参?，并檢測(cè)了相關(guān)指標(biāo)?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)為獲取YCF1基因，將酵母細(xì)胞的全部DNA提取、切割后與載體連接，導(dǎo)入受體菌的群體中儲(chǔ)存，這個(gè)群體稱(chēng)為_(kāi)____________。(2)將DNA序列插入Ti質(zhì)粒構(gòu)建重組載體時(shí)，所需要的兩種酶是_________________。構(gòu)建的重組基因表達(dá)載體中必須含有標(biāo)記基因，其作用是________________________________________________________________________。(3)進(jìn)行前期研究時(shí)，將含有YCF1基因的重組載體導(dǎo)入受試雙子葉植物印度芥菜，采用最多的方法是__________。研究者進(jìn)一步獲得了轉(zhuǎn)YCF1基因的不育楊樹(shù)株系，采用不育株系作為實(shí)驗(yàn)材料的目的是______________________________________________________________________________________________________________________________。(4)將長(zhǎng)勢(shì)一致的野生型和轉(zhuǎn)基因楊樹(shù)苗移栽到Cd污染的土壤中，半年后測(cè)定植株干重(圖1)及不同器官中Cd含量(圖2)。據(jù)圖1可知，與野生型比，轉(zhuǎn)基因植株對(duì)Cd具有更強(qiáng)的______________(填“耐性”或“富集能力”)；據(jù)圖2可知，對(duì)轉(zhuǎn)基因植株的______________進(jìn)行后續(xù)處理對(duì)于緩解土壤Cd污染最為方便有效。(5)已知YCF1特異定位于轉(zhuǎn)基因植物細(xì)胞的液泡膜上。據(jù)此分析，轉(zhuǎn)基因楊樹(shù)比野生型能更好地適應(yīng)高Cd環(huán)境的原因是_________________________________________。相較于草本植物，采用楊樹(shù)這種喬木作為Cd污染土壤修復(fù)植物的優(yōu)勢(shì)在于_____________________________________________(寫(xiě)出兩點(diǎn)即可)。模擬預(yù)測(cè)·題組集訓(xùn)題組預(yù)測(cè)一聚焦生物技術(shù)的安全性和倫理問(wèn)題1．[2023·北京朝陽(yáng)統(tǒng)考一模]生物武器作為一種大規(guī)模殺傷性武器，在人類(lèi)歷史上造成了嚴(yán)重的威脅與傷害，全人類(lèi)需要嚴(yán)格禁止生物武器。以下做法錯(cuò)誤的是()A．遵守不發(fā)展、不生產(chǎn)、不儲(chǔ)存生物武器公約B．發(fā)展生物安全前瞻科技、儲(chǔ)備生物防御技術(shù)C．設(shè)立相關(guān)法律條例保護(hù)人類(lèi)遺傳資源信息D．改變致病微生物的表面抗原使其難以檢測(cè)2．[2022·湖北省武漢市高三模擬]下列關(guān)于“克隆羊”“試管羊”“轉(zhuǎn)基因羊”的說(shuō)法，合理的是()A．這三種羊都是無(wú)性繁殖的產(chǎn)物B．在培育過(guò)程中都需要使用二氧化碳培養(yǎng)箱C．在培育過(guò)程中都需要用到核移植技術(shù)D．在培育過(guò)程中都需要采集良種公羊的精子3．[2023·江蘇省鎮(zhèn)江市高三調(diào)研](不定項(xiàng))下列關(guān)于生物工程和技術(shù)的說(shuō)法正確的是()A．從某生物cDNA文庫(kù)中獲取的目的基因不含啟動(dòng)子B．PCR反應(yīng)中溫度的周期性改變是為了TaqDNA聚合酶催化不同的反應(yīng)C．蛋白質(zhì)工程實(shí)施過(guò)程中可對(duì)關(guān)鍵氨基酸直接置換或增刪D．外源基因可通過(guò)花粉擴(kuò)散到轉(zhuǎn)基因植物的近緣生物中4．[2023·北京市朝陽(yáng)區(qū)高三期中]表中關(guān)于轉(zhuǎn)基因作物的觀點(diǎn)和理由，合理的是()選項(xiàng)觀點(diǎn)理由A與傳統(tǒng)作物的味道、色彩不同的不一定是轉(zhuǎn)基因作物雜交育種、誘變育種也能培育出來(lái)B應(yīng)避免攝入轉(zhuǎn)基因食品沒(méi)有或很少有害蟲(chóng)吃轉(zhuǎn)基因作物，說(shuō)明它們抗蟲(chóng)，同時(shí)也威脅人體健康C只吃應(yīng)季水果反季水果都來(lái)自轉(zhuǎn)基因作物D用轉(zhuǎn)基因作物替代現(xiàn)有全部農(nóng)作物轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物性狀優(yōu)良，沒(méi)有任何風(fēng)險(xiǎn)題組預(yù)測(cè)二綜合考查生物技術(shù)的安全性與倫理問(wèn)題5．[2023·廣東韶關(guān)統(tǒng)考二模]不同動(dòng)物細(xì)胞膜表面的分子標(biāo)簽(MHC，主要組織相容性抗原)具有特異性，使得即使在相同抗原的刺激下，與人類(lèi)相比，所產(chǎn)生的免疫反應(yīng)也有很大的差異性，為此，構(gòu)建人MHC轉(zhuǎn)基因小鼠模型并應(yīng)用于疫苗研發(fā)，具有重要的價(jià)值。如圖是人MHC轉(zhuǎn)基因小鼠模型的構(gòu)建過(guò)程。(1)過(guò)程①用___________處理可以獲取更多的卵(母)細(xì)胞，過(guò)程③所用的技術(shù)是________________________________________________________________________。將早期胚胎植入代孕母鼠前，需對(duì)受體進(jìn)行________________________________________________________________________。(2)圖中X表示_________過(guò)程。從基因組數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢(xún)?nèi)薓HC的mRNA的核苷酸序列，以便根據(jù)這一序列設(shè)計(jì)合成_________用于PCR擴(kuò)增，PCR擴(kuò)增過(guò)程第一輪循環(huán)的模板是_______________________________。(3)通過(guò)上述途徑和雜交選育雖然可獲得含有人源MHC基因的純合子代小鼠，但該模型小鼠還不是理想的模型動(dòng)物，理由是_________________________________________________，表達(dá)的產(chǎn)物會(huì)干擾疫苗的篩選或評(píng)價(jià)。欲獲得理想的模型動(dòng)物，后續(xù)的實(shí)驗(yàn)設(shè)想是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。專(zhuān)題拓展·素養(yǎng)落地23基因組編輯技術(shù)知識(shí)拓展1.基因組編輯的含義：對(duì)基因進(jìn)行定點(diǎn)“修改”，以改變目的基因的序列和功能，進(jìn)行基因治療和物種改良。2．應(yīng)用最廣泛的技術(shù)：CRISPR/Cas93．CRISPR/Cas9組分及功能：短鏈RNA(sgRNA、向?qū)NA)作為“向?qū)А保糠中蛄型ㄟ^(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)，與目的基因中希望被編輯的DNA序列結(jié)合細(xì)菌的核酸酶Cas9與短鏈RNA結(jié)合，切割與向?qū)NA結(jié)合的DNA，使DNA雙鏈斷裂4.CRISPR/Cas9技術(shù)的主要應(yīng)用：(1)基因敲除。(2)特異突變引入。(3)定點(diǎn)轉(zhuǎn)基因。5．CRISPR/Cas9技術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)：(1)基因組編輯技術(shù)本身存在著識(shí)別準(zhǔn)確性等方面的問(wèn)題。(2)對(duì)人類(lèi)基因進(jìn)行“改造”時(shí)要嚴(yán)格遵守法律法規(guī)，不能違反人類(lèi)的倫理道德。專(zhuān)項(xiàng)提升1.基因組編輯技術(shù)是指將外源DNA片段導(dǎo)入染色體DNA特定位點(diǎn)或刪除基因內(nèi)部特定片段，是一種對(duì)生物體基因組特定目標(biāo)基因進(jìn)行修飾的技術(shù)。如圖是對(duì)某生物B基因進(jìn)行基因編輯的過(guò)程，該過(guò)程中用sgRNA指引限制性?xún)?nèi)切核酸酶Cas9結(jié)合到特定的靶位點(diǎn)。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A．sgRNA的全部堿基序列與靶基因序列完全互補(bǔ)B．限制性?xún)?nèi)切核酸酶Cas9可斷裂核苷酸之間的磷酸二酯鍵C．根據(jù)上述處理前后生物體的功能變化，可推測(cè)B基因的功能D．使用該項(xiàng)基因組編輯技術(shù)來(lái)預(yù)防人的某些疾病時(shí)需要審批2．人體移植器官短缺是一個(gè)世界性難題。目前，科學(xué)家正試圖利用基因工程方法對(duì)豬的器官進(jìn)行改造，再結(jié)合克隆技術(shù)，培養(yǎng)出沒(méi)有免疫排斥反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因克隆豬器官。下圖為科學(xué)家借助CRISPR/Cas9基因組編輯技術(shù)剔除豬抗原決定簇基因的示意圖(不同的sgRNA可以識(shí)別不同的DNA序列)，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)DNA重組技術(shù)主要用到的工具酶包括DNA連接酶和______________________。圖中充當(dāng)該酶的物質(zhì)是________________________。(2)Cas9-sgRNA復(fù)合體能夠精準(zhǔn)識(shí)別某核苷酸序列的原因可能是________________________________________________________。(3)培育轉(zhuǎn)基因豬時(shí)，應(yīng)使用_________技術(shù)將剔除了豬抗原決定簇基因的基因表達(dá)載體導(dǎo)入豬成纖維細(xì)胞中，再將該細(xì)胞的細(xì)胞核注入______________________的去核卵母細(xì)胞中，構(gòu)建重構(gòu)胚。第3講基因工程和生物技術(shù)的安全性與倫理問(wèn)題縱引橫連——建網(wǎng)絡(luò)①理性②生殖性克隆人③致病菌類(lèi)、病毒類(lèi)、生化毒劑類(lèi)等④限制性?xún)?nèi)切核酸酶和DNA連接酶⑤PCR⑥目的基因、啟動(dòng)子、終止子、標(biāo)記基因等⑦花粉管通道法、農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法⑧PCR技術(shù)、抗原—抗體雜交⑨植物的品質(zhì)⑩改造或合成基因邊角掃描——全面清1．×2.×3.×4.×5.×6.√7.×8.√9.×10.√11.×整合考點(diǎn)22任務(wù)驅(qū)動(dòng)任務(wù)1基因中心法則遺傳密碼載體RNA脫氧核苷酸雙螺旋結(jié)構(gòu)任務(wù)2①磷酸二酯鍵②黏性末端或平末端③磷酸二酯鍵④黏性末端⑤平末端⑥質(zhì)粒、動(dòng)植物病毒、λ噬菌體的衍生物等⑦能自我復(fù)制、有一個(gè)至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)、有標(biāo)記基因任務(wù)3①基因文庫(kù)②識(shí)別和結(jié)合③轉(zhuǎn)錄④農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法⑤顯微注射技術(shù)任務(wù)4①合成基因②新的蛋白質(zhì)③蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)④脫氧核苷酸序列過(guò)程評(píng)價(jià)1．解析：分析題圖可知，啟動(dòng)子在左側(cè)，GFP基因整合Gata3基因的右側(cè)，啟動(dòng)子啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄后，可以使GFP基因轉(zhuǎn)錄，Gata3基因的啟動(dòng)子能控制GFP基因的表達(dá)，A錯(cuò)誤；因啟動(dòng)子在左側(cè)，轉(zhuǎn)錄的方向向右，合成的mRNA從左向右為5′→3′，剛好是翻譯的方向，所以翻譯時(shí)先合成Gata3蛋白，再合成GFP蛋白，B正確；整合GFP基因后，核酸片段變長(zhǎng)，2號(hào)個(gè)體只有大片段，所以是Gata3－GFP基因純合子，4號(hào)個(gè)體只有小片段，是野生型，C錯(cuò)誤；若用引物1和引物3進(jìn)行PCR，雜合子和Gata3－GFP基因純合子均能擴(kuò)出條帶，僅有Gata3基因時(shí)無(wú)法擴(kuò)出條帶，不利于區(qū)分雜合子和純合子，D錯(cuò)誤。答案：B2．解析：只用一種限制酶切割質(zhì)粒和目的基因，會(huì)使質(zhì)粒和目的基因發(fā)生自身環(huán)化或者使目的基因在質(zhì)粒中反向連接，A錯(cuò)誤；用酶1切割目的基因，產(chǎn)生的是黏性末端，用酶3切割質(zhì)粒，產(chǎn)生的是平末端，無(wú)法連接，B錯(cuò)誤；質(zhì)粒和目的基因都用酶1和酶2切割后，可使用T4DNA連接酶連接，使目的基因定向插到質(zhì)粒中，C正確；酶2和酶4切割后產(chǎn)生的黏性末端相同，易導(dǎo)致目的基因和質(zhì)粒自身環(huán)化或者使目的基因在質(zhì)粒中反向連接，并且用酶4切割會(huì)破壞標(biāo)記基因，D錯(cuò)誤。答案：C3．解析：若用HindⅢ酶切，目的基因可能正向插入，也可能反向插入，轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物可能不同，A正確；若用PvuⅠ酶切，重組質(zhì)粒和質(zhì)粒中都有四環(huán)素抗性基因(TetR)，因此在含Tet(四環(huán)素)培養(yǎng)基中的菌落，不一定含有目的基因，B正確；DNA凝膠電泳技術(shù)可以分離不同大小的DNA片段，重組質(zhì)粒的大小與質(zhì)粒不同，能夠鑒定重組質(zhì)粒構(gòu)建成功與否，C正確；SphⅠ的酶切位點(diǎn)位于四環(huán)素抗性基因中，若用SphⅠ酶切，重組質(zhì)粒中含氨芐青霉素抗性基因(AmpR)，因此攜帶目的基因的受體菌在含Amp(氨芐青霉素)的培養(yǎng)基中能形成菌落，在含Tet的培養(yǎng)基中不能形成菌落，D錯(cuò)誤。答案：D4．解析：裂解是加蒸餾水讓細(xì)胞吸水漲破，釋放出DNA等物質(zhì)，A正確；DNA在不同濃度的NaCl溶液中溶解度不同，能溶于2mol/L的NaCl溶液，將溶液過(guò)濾，即可將混合物中的多糖、蛋白質(zhì)等與DNA分離，B正確；DNA不溶于酒精，而某些蛋白質(zhì)溶于酒精，可以反復(fù)多次用酒精沉淀出DNA，提高DNA純度，C正確；將DNA溶解于NaCl溶液，加入二苯胺試劑，沸水浴5min，待冷卻后，能呈現(xiàn)藍(lán)色，D錯(cuò)誤。答案：D5．答案：限制酶具有特異性，即一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列，并在特定的位點(diǎn)上進(jìn)行切割。限制酶不切割自身DNA的原因是原核生物DNA分子中不存在該酶的識(shí)別序列或識(shí)別序列已經(jīng)被修飾。6．答案：不可以。具有能自我復(fù)制、有一個(gè)或多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)、有標(biāo)記基因及對(duì)受體細(xì)胞無(wú)害等特點(diǎn)的DNA分子才可以直接用作基因工程的載體。實(shí)際上天然的DNA分子一般不完全具備上述條件，往往需要進(jìn)行人工改造后才能用于基因工程操作。7．答案：引物是一小段能與DNA母鏈的一段堿基序列互補(bǔ)配對(duì)的短單鏈核酸，用于PCR的引物長(zhǎng)度通常為20～30個(gè)核苷酸。8．答案：選用同一種限制酶切割會(huì)產(chǎn)生相同的黏性末端，可以在DNA連接酶的作用下將切割的目的基因和載體連接起來(lái)。也可以使用能產(chǎn)生相同末端的限制酶切割。9．答案：Ti質(zhì)粒上的T-DNA也稱(chēng)為可轉(zhuǎn)移的DNA，可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞，并且整合到受體細(xì)胞染色體DNA上。10．應(yīng)該通過(guò)對(duì)基因的操作來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)天然蛋白質(zhì)的改造。主要原因有：①蛋白質(zhì)具有十分復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)，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，被改造的蛋白質(zhì)無(wú)法遺傳。11．解析：(1)由于酵母菌不能吸收淀粉，所以導(dǎo)入分解淀粉的酶發(fā)揮作用的場(chǎng)所在細(xì)胞外。(2)根據(jù)題干信息“當(dāng)目的基因兩側(cè)的小段序列與基因表達(dá)載體上某序列相同時(shí)，就可以發(fā)生同源切割，將目的基因直接插入”，要保證目的基因兩側(cè)的小段序列與基因表達(dá)載體上某序列相同，需要選擇P1和P6這對(duì)引物進(jìn)行PCR。(3)(ⅰ)選擇了尿嘧啶合成基因(UGA)常用作標(biāo)記基因，則應(yīng)該將酵母菌放在缺乏尿嘧啶的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，如果導(dǎo)入成功，則形成菌落；如果沒(méi)有導(dǎo)入，則缺乏尿嘧啶，不能生存；方式1，C和C′方向相反，如果切割，則末端在一條鏈上，不能連接，所以選擇方式2，連接方向相同，切割后形成末端，便于連接。(ⅱ)由于尿嘧啶可以使5-氟乳清酸轉(zhuǎn)化為對(duì)酵母菌有毒物質(zhì)，所以應(yīng)該在含有5-氟乳清酸的培養(yǎng)基上，如果切割成功，則不含尿嘧啶，形成菌落，如果切割不成功，則會(huì)產(chǎn)生有毒物質(zhì)，不能形成菌落。(4)根據(jù)前面分析，C和C′的中間插入U(xiǎn)GA，A和B之間插入的目的基因，所以圖3正確。答案：(1)細(xì)胞外(2)P1和P6(3)缺乏尿嘧啶2含有5-氟乳清酸(4)312．解析：(1)基因表達(dá)載體的構(gòu)建中啟動(dòng)子是為了啟動(dòng)下游基因的“表達(dá)”，表達(dá)首先需要轉(zhuǎn)錄，因此RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位才是轉(zhuǎn)錄的起始。作為運(yùn)載體必須具備的條件：①要具有限制酶的切割位點(diǎn)；②要有標(biāo)記基因(如抗性基因)，以便于篩選；③能在宿主細(xì)胞中穩(wěn)定存在并復(fù)制；④是安全的，對(duì)受體細(xì)胞無(wú)害，而且要易從供體細(xì)胞分離出來(lái)，圖中甲有啟動(dòng)子和終止子等，因此質(zhì)粒還需具備的結(jié)構(gòu)有限制酶的切割位點(diǎn)、標(biāo)記基因、復(fù)制原點(diǎn)等。(2)據(jù)圖甲可知，引物F2與R1或F1與R2結(jié)合部位包含J基因的堿基序列，因此推測(cè)為了確定J基因連接到質(zhì)粒中且插入方向正確，進(jìn)行PCR檢測(cè)時(shí)，若僅用一對(duì)引物，應(yīng)選擇圖甲中的引物F2和R1或F1與R2。b是模板鏈，而根據(jù)圖上啟動(dòng)子和終止子的位置可知轉(zhuǎn)錄方向是圖上從左向右，對(duì)應(yīng)的模板鏈方向應(yīng)該是3′→5′，非模板鏈(也就是a鏈)是5′→3′；考慮到DNA復(fù)制的方向是子鏈的5′→3′，引物基礎(chǔ)上延伸的方向肯定是5′→3′，所以引物結(jié)合的單鏈其方向是3′→5′；圖中F1是前引物，在左側(cè)，所以其配對(duì)的單鏈?zhǔn)?′→5′的b鏈，故其序列應(yīng)該與a鏈相應(yīng)部分的序列相同。(3)據(jù)圖乙可知，用抗J蛋白抗體和抗V5抗體分別檢測(cè)，均出現(xiàn)條帶1，說(shuō)明條帶1是J-V5融合蛋白。抗J蛋白抗體檢測(cè)出現(xiàn)條帶2，抗V5抗體檢測(cè)不出現(xiàn)條帶2，說(shuō)明條帶2所檢出的蛋白不是由重組質(zhì)粒上的J基因表達(dá)的。答案：RNA聚合酶限制酶切割位點(diǎn)、標(biāo)記基因、復(fù)制原點(diǎn)等(2)F2和R1或F1與R2a鏈(3)J-V5融合蛋白不是13．解析：(1)根據(jù)題干信息可知，突變后的基因?yàn)殡[性基因，則野生型DA1基因?yàn)轱@性基因，因此采用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將野生型DA1基因轉(zhuǎn)入突變體植株，若突變體表型確由該突變?cè)斐桑瑒t轉(zhuǎn)基因植株的種子大小應(yīng)與野生型植株的種子大小相近。(2)利用PCR技術(shù)擴(kuò)增DA1基因后，應(yīng)該用同種限制性核酸內(nèi)切酶對(duì)DA1基因和運(yùn)載體(Ti質(zhì)粒)進(jìn)行切割，再用DNA連接酶將兩者連接起來(lái)；在基因表達(dá)載體中，啟動(dòng)子位于目的基因的首端，終止子位于目的基因的尾端，因此為確保插入的DA1基因可以正常表達(dá)，其上下游序列需具備啟動(dòng)子和終止子。(3)①根據(jù)題干信息和圖形分析，將T0代植株的花序浸沒(méi)在農(nóng)桿菌(T-DNA上含有DA1基因和卡那霉素抗性基因)液中轉(zhuǎn)化，再將獲得的T1代種子播種在選擇培養(yǎng)基(含有卡那霉素)上，若在選擇培養(yǎng)基上有能夠萌發(fā)并生長(zhǎng)的陽(yáng)性個(gè)體，則說(shuō)明含有卡那霉素抗性基因，即表示其基因組中插入DA1基因和卡那霉素抗性基因。②T1代陽(yáng)性植株都含有DA1基因，由于T-DNA(其內(nèi)部基因在減數(shù)分裂時(shí)不發(fā)生交換)可在基因組單一位點(diǎn)插入也可以同時(shí)插入多個(gè)位點(diǎn)，所以不確定是單一位點(diǎn)插入還是多位點(diǎn)插入，若是單一位點(diǎn)插入，相當(dāng)于一對(duì)等位基因的雜合子，其自交后代應(yīng)該出現(xiàn)3∶1的性狀分離比，而題干要求選出單一位點(diǎn)插入的植株，因此應(yīng)該選擇陽(yáng)性率約75%的培養(yǎng)基中繼續(xù)培養(yǎng)幼苗。③將以上獲得的T2代陽(yáng)性植株自交，再將得到的T3代種子按單株收種并播種于選擇培養(yǎng)基上，若某培養(yǎng)基上全部為具有卡那霉素抗性的植株即為需要選擇的植株，即陽(yáng)性率達(dá)到100%的培養(yǎng)基中的幼苗即為目標(biāo)轉(zhuǎn)基因植株。根據(jù)圖形分析，野生型和突變型基因片段的長(zhǎng)度都是150bp，野生型的基因沒(méi)有限制性核酸內(nèi)切酶X的切割位點(diǎn)，而突變型的基因有限制性核酸內(nèi)切酶X的切割位點(diǎn)，結(jié)合圖中的數(shù)據(jù)分析可知電泳圖中，野生型只有150bp，突變型有50bp和100bp，如圖：答案：(1)野生型(2)運(yùn)載體(Ti質(zhì)粒)啟動(dòng)子和終止子(3)DA1基因和卡那霉素抗性基因75自交100模擬預(yù)測(cè)·題組集訓(xùn)1．解析：圖中的抗體1和抗體2均需要與抗生素特異性結(jié)合，形成抗體1—抗生素—抗體2復(fù)合物，A正確；如果第三次沖洗不充分，可能使殘留的、呈游離狀態(tài)的抗體2上的DNA也作為PCR的模板參與擴(kuò)增，會(huì)出現(xiàn)假陽(yáng)性現(xiàn)象，B正確；DNA的合成方向都是由5′端向3′端延伸的，C正確；若圖示中的DNA用牛乳基因中的DNA片段，經(jīng)過(guò)PCR擴(kuò)增后的產(chǎn)物中，不僅有抗體2上的DNA擴(kuò)增產(chǎn)物，還可能有牛乳中本身含有的牛乳基因片段的擴(kuò)增產(chǎn)物，使檢測(cè)結(jié)果偏大，D錯(cuò)誤。答案：D2．解析：斑點(diǎn)印跡雜交技術(shù)是將目的基因片段用放射性同位素或熒光進(jìn)行標(biāo)記，與受體細(xì)胞的基因組DNA進(jìn)行雜交，如果目的基因整合到受體細(xì)胞上，那么標(biāo)記基因就會(huì)與其結(jié)合，通過(guò)放射性自顯影就可以檢測(cè)出整合有目的基因的受體細(xì)胞。所以該技術(shù)可以顯示原培養(yǎng)基中含目的基因的菌落位置，A正確；p和q雜交是因?yàn)閮蓡捂湹膲A基可以互補(bǔ)配對(duì)，B錯(cuò)誤；在雜交過(guò)程中，雙鏈區(qū)域會(huì)有氫鍵形成，但不會(huì)形成磷酸二酯鍵，C錯(cuò)誤；斑點(diǎn)印跡雜交是一種簡(jiǎn)單的DNA分子雜交技術(shù)，該技術(shù)可以檢測(cè)目的基因的導(dǎo)入和轉(zhuǎn)錄，但無(wú)法用于檢測(cè)目的基因是否在受體細(xì)胞中表達(dá)，目的基因是否在受體細(xì)胞中表達(dá)常用抗原—抗體雜交法，D錯(cuò)誤。答案：A3．解析：PCR測(cè)序方法需要引物和耐高溫的DNA聚合酶(TaqDNA聚合酶)，A正確；電泳圖譜中的箭頭所指的DNA片段以鳥(niǎo)嘌呤(G)結(jié)尾，B正確；由圖可知測(cè)得未知DNA的序列為5′—TCAGCTCGAATC—3′，C錯(cuò)誤；ddNTP與dNTP競(jìng)爭(zhēng)的延長(zhǎng)位點(diǎn)是核苷酸鏈的3′末端，D錯(cuò)誤。答案：CD4．解析：(1)PCR是在體外進(jìn)行DNA復(fù)制，原理是DNA復(fù)制；引物需與經(jīng)限制酶剪切過(guò)的黏性末端互補(bǔ)配對(duì)，經(jīng)分析表格中相關(guān)限制酶的切割位點(diǎn)和引物序列，只有c能和Sau3AⅠ切割的黏性末端配對(duì)。(2)將重組質(zhì)粒導(dǎo)入大腸桿菌的目的是擴(kuò)增重組DNA分子，用于下一步的抗性檢測(cè)；大腸桿菌通常在低溫條件下，用Ca2＋處理，使其轉(zhuǎn)化為感受態(tài)細(xì)胞；據(jù)圖分析，在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基中培養(yǎng)可達(dá)到篩選的目的。(3)最低致死濃度既可以讓大部分沒(méi)有抗性的細(xì)胞死亡又不會(huì)讓具有抗性的細(xì)胞死亡；根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，最佳的嘌霉素篩選濃度為80μg/mL；(4)檢測(cè)抗原肽的原理是抗原—抗體雜交；利用單克隆抗體能檢測(cè)其抗原基因是否正確表達(dá)從而產(chǎn)生正確的抗原肽。答案：(1)DNA復(fù)制c(2)擴(kuò)增重組DNA分子Ca2＋氨芐青霉素(3)具有抗性的細(xì)胞死亡80μg/mL(4)抗原—抗體雜交抗原肽5．解析：蛋白質(zhì)多樣性與組成蛋白質(zhì)的氨基酸的種類(lèi)、數(shù)目、排列順序及肽鏈盤(pán)曲折疊形成的蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)不同有關(guān)，因此蛋白質(zhì)的氨基酸序列是預(yù)測(cè)其空間結(jié)構(gòu)的重要基礎(chǔ)，A正確；蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過(guò)化學(xué)、物理和分子生物學(xué)的手段進(jìn)行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(lèi)對(duì)生產(chǎn)和生活的需求，因此預(yù)測(cè)、設(shè)計(jì)并制造新蛋白質(zhì)的技術(shù)屬于蛋白質(zhì)工程，B正確；結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)，結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)能幫助揭示蛋白質(zhì)分子間相互作用的機(jī)制，C正確；一個(gè)氨基酸的密碼子可能有多個(gè)，因此依據(jù)新蛋白質(zhì)的氨基酸序列推出多個(gè)基因序列不止一種，D錯(cuò)誤。答案：D6．解析：(1)分析圖可知，圖中改造胰島素用到的主要生物工程是蛋白質(zhì)工程，該技術(shù)是根據(jù)蛋白質(zhì)的預(yù)期功能對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)，圖中構(gòu)建新蛋白質(zhì)模型的主要依據(jù)是胰島素的預(yù)期功能。(2)人工合成形成的新的胰島素基因必須與相應(yīng)的載體結(jié)合，并導(dǎo)入大腸桿菌等受體細(xì)胞內(nèi)，通過(guò)新的胰島素基因在工程菌體內(nèi)正確表達(dá)以獲得目的蛋白質(zhì)(新的胰島素)。(3)若要利用大腸桿菌生產(chǎn)長(zhǎng)效胰島素，需先根據(jù)新的胰島素的功能設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)，然后人工合成新的胰島素基因，并將新的胰島素基因?qū)胧荏w細(xì)胞，然后通過(guò)培養(yǎng)受體細(xì)胞獲得新的胰島素，因此該過(guò)程涉及的生物工程包括基因工程、蛋白質(zhì)工程和發(fā)酵工程。(4)圖中由新的胰島素模型到新的胰島素基因，其基本設(shè)計(jì)思路是：根據(jù)新的胰島素模型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(即其中氨基酸的序列)，推測(cè)出控制其合成的新的胰島素基因的結(jié)構(gòu)(即新基因中的脫氧核苷酸序列)，然后利用DNA合成儀合成新的胰島素基因。答案：(1)蛋白質(zhì)(胰島素)的預(yù)期功能(2)載體大腸桿菌等受體細(xì)胞(3)蛋白質(zhì)工程、基因工程(4)根據(jù)新的胰島素中氨基酸的序列，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)合成新的胰島素基因?qū)ｎ}拓展·素養(yǎng)落地?專(zhuān)項(xiàng)提升1．答案：(1)引物是根據(jù)目的基因的一段已知核苷酸序列設(shè)計(jì)合成的(或引物能與目的基因通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)結(jié)合)(2)第1組：引物Ⅰ和引物Ⅱ局部發(fā)生堿基互補(bǔ)配對(duì)而失效；第2組：引物Ⅰ′自身折疊后會(huì)出現(xiàn)局部堿基互補(bǔ)配對(duì)而失效。(3)①③2．解析：(1)由于DNA合成的方向是從子鏈的5′端到3′端延伸的，根據(jù)PCR1的產(chǎn)物，可知引物是引物A、引物C。根據(jù)PCR2的產(chǎn)物，PCR2的引物為引物B、引物C，將DNA分子②④混合后退火可得到③⑤，PCR3獲得DNA⑥，DNA⑥分子的3′端與引物D互補(bǔ)配對(duì)，5′端與引物C互補(bǔ)配對(duì)，所以PCR4的引物為引物C、引物D；PCR3為了獲得重疊鏈，模板DNA不能選擇DNA分子③的原因是子鏈的延伸方向只能從5′→3′，以DNA分子③作模板時(shí)子鏈不能延伸。(2)為使重疊延伸PCR技術(shù)改造后的目的基因能與載體正確連接，PCR4時(shí)，應(yīng)在基因上、下游引物的5′端分別添加限制酶，因?yàn)?′端對(duì)擴(kuò)增特異性影響不大，引物的延伸是從5′端開(kāi)始的，不能進(jìn)行任何修飾。目的基因應(yīng)插在啟動(dòng)子和終止子之間，由于pstⅠ靠近終止子，所以應(yīng)在基因上、下游引物的5′端分別添加限制酶KpnⅠ、EcoRⅠ。(3)目的基因、質(zhì)粒及大腸桿菌混合，可能有一些質(zhì)粒與目的基因成功連接，可能也有些質(zhì)粒沒(méi)有與目的基因連接，這些質(zhì)粒若成功導(dǎo)入大腸桿菌，由于質(zhì)粒上有四環(huán)素抗性基因，所以都能在含四環(huán)素的平板上長(zhǎng)出菌落，所以這些菌落不一定含有目的基因。答案：(1)引物A、引物C引物C、引物D子鏈的延伸方向只能從5′→3′，以DNA分子③作模板時(shí)子鏈不能延伸(2)5′KpnⅠ、EcoRⅠ(3)不一定含有空白質(zhì)粒的大腸桿菌也能在該培養(yǎng)上生長(zhǎng)整合考點(diǎn)23任務(wù)驅(qū)動(dòng)任務(wù)1干細(xì)胞個(gè)體無(wú)性遺傳信息任務(wù)2(2)早期胚胎培養(yǎng)過(guò)程評(píng)價(jià)1．解析：我國(guó)政府一再重申四不原則：不贊成、不允許、不支持、不接受任何生殖性克隆人實(shí)驗(yàn)，但治療性克隆可在有效監(jiān)控和嚴(yán)格審查下實(shí)施，A錯(cuò)誤，D正確；我國(guó)政府同樣重視治療性克隆所涉及的倫理問(wèn)題，主張對(duì)治療性克隆進(jìn)行有效監(jiān)控和嚴(yán)格審查，B錯(cuò)誤；生殖性克隆人沖擊了現(xiàn)有的一些有關(guān)婚姻、家庭和兩性關(guān)系的倫理道德觀念，C錯(cuò)誤。答案：D2．答案：由于α-淀粉酶基因可以阻斷淀粉儲(chǔ)藏使花粉失去活性，因而可以防止轉(zhuǎn)基因花粉的傳播。3．答案：在治療性克隆中獲得的早期胚胎用于獲得胚胎干細(xì)胞，然后誘導(dǎo)胚胎干細(xì)胞分化出所需的特定的細(xì)胞、組織和器官；在生殖性克隆中獲得的胚胎則通過(guò)胚胎移植移植到母體的子宮內(nèi)，由母體孕育出嬰兒。4．答案：最有效的措施是接種常見(jiàn)病原體的疫苗，目的是使參戰(zhàn)人員體內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)的抗體。5．解析：(1)為獲取YCF1基因，將酵母細(xì)胞的全部DNA提取、切割后與載體連接，導(dǎo)入受體菌的群體中儲(chǔ)存，這個(gè)群體含有酵母菌的全部基因，稱(chēng)為基因組文庫(kù)。(2)將DNA序列插入Ti質(zhì)粒構(gòu)建重組載體時(shí)，需要用限制酶切割供體DNA和質(zhì)粒，以產(chǎn)生相同的黏性末端，然后用DNA連接酶進(jìn)行連接。基因表達(dá)載體中的標(biāo)記基因可用于目的基因的篩選和鑒定。(3)農(nóng)桿菌容易侵染雙子葉植物，其質(zhì)粒中的T－DNA可轉(zhuǎn)移并插入到受體細(xì)胞DNA中，將含有YCF1基因的重組載體導(dǎo)入受試雙子葉植物印度芥菜，采用最多的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法?？紤]轉(zhuǎn)基因技術(shù)的安全性，采用不育株系作為實(shí)驗(yàn)材料，可避免目的基因在自然界