2024版高考題分類訓(xùn)練專題-專題21基因工程和生物技術(shù)的安全性與倫理問題題組1

專題二十一基因工程和生物技術(shù)的安全性與倫理問題題組一一、選擇題1.[2023廣東，2分]“DNA粗提取與鑒定”實(shí)驗(yàn)的基本過程是:裂解→分離→沉淀→鑒定。下列敘述錯(cuò)誤的是(D)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[解析]DNA粗提取與鑒定實(shí)驗(yàn)的基本過程是：裂解、分離、沉淀、鑒定。裂解的目的是使細(xì)胞破裂，釋放出DNA等物質(zhì)，A正確。DNA不溶于酒精，但某些蛋白質(zhì)溶于酒精，利用這一原理，可以初步分離DNA與蛋白質(zhì)等，DNA分離過程中混合物中的多糖、蛋白質(zhì)等可被去除，B正確。DNA在不同濃度的NaCl溶液中溶解度不同，通過控制NaCl溶液的濃度去除雜質(zhì)，可反復(fù)多次以提高DNA的純度，C正確。進(jìn)行DNA鑒定時(shí)可以使用二苯胺試劑，但要進(jìn)行沸水浴加熱后才能觀察到顏色變化，D錯(cuò)誤。2.[2023浙江1月選考，2分]以哺乳動(dòng)物為研究對(duì)象的生物技術(shù)已獲得了長足的進(jìn)步。對(duì)生物技術(shù)應(yīng)用于人類，在安全與倫理方面有不同的觀點(diǎn)，下列敘述正確的是(D)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.我國不贊成、不允許、不支持、不接受任何生殖性克隆人實(shí)驗(yàn)[解析]試管嬰兒屬于有性生殖，合理范圍內(nèi)，試管嬰兒技術(shù)是可以使用的，A錯(cuò)誤；對(duì)治療性克隆要進(jìn)行有效監(jiān)控和嚴(yán)格審查，B錯(cuò)誤；生殖性克隆會(huì)引起嚴(yán)重的道德、倫理、社會(huì)和法律問題，C錯(cuò)誤。3.[2021湖北，2分]某實(shí)驗(yàn)利用PCR技術(shù)獲取目的基因，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示除目的基因條帶（引物與模板完全配對(duì)）外，還有2條非特異條帶（引物和模板不完全配對(duì)）。為了減少反應(yīng)中非特異條帶的產(chǎn)生，以下措施中有效的是(D)A.增加模板DNA的量 B.延長熱變性的時(shí)間C.延長延伸的時(shí)間 D.提高復(fù)性的溫度[解析]PCR過程中，引物和模板不完全配對(duì)會(huì)形成非特異條帶，增加模板DNA的量不會(huì)減少反應(yīng)中非特異條帶的產(chǎn)生，A項(xiàng)錯(cuò)誤；延長熱變性的時(shí)間，有利于雙鏈DNA解聚為單鏈，不能減少反應(yīng)中非特異條帶的產(chǎn)生，B項(xiàng)錯(cuò)誤；延長延伸的時(shí)間，有利于合成新的DNA鏈，但不能減少反應(yīng)中非特異條帶的產(chǎn)生，C項(xiàng)錯(cuò)誤；在一定溫度范圍內(nèi)，選擇較高的復(fù)性溫度可減少引物和模板間的非特異性結(jié)合，D項(xiàng)正確。二、非選擇題4.[2023全國甲理綜節(jié)選，11分]接種疫苗是預(yù)防傳染病的一項(xiàng)重要措施，乙肝疫苗的使用可有效阻止乙肝病毒的傳播，降低乙型肝炎發(fā)病率。乙肝病毒是一種DNA病毒。重組乙肝疫苗的主要成分是利用基因工程技術(shù)獲得的乙肝病毒表面抗原（一種病毒蛋白）?；卮鹣铝袉栴}。（1）接種上述重組乙肝疫苗不會(huì)在人體中產(chǎn)生乙肝病毒，原因是重組乙肝疫苗的主要成分是乙肝病毒表面抗原，由于不含乙肝病毒的遺傳物質(zhì)，接種該疫苗不會(huì)在人體中產(chǎn)生乙肝病毒（3分）。[解析]重組乙肝疫苗的主要成分是乙肝病毒表面抗原，由于不含乙肝病毒的遺傳物質(zhì)，故接種該疫苗不會(huì)在人體中產(chǎn)生乙肝病毒。（2）制備重組乙肝疫苗時(shí)，需要利用重組表達(dá)載體將乙肝病毒表面抗原基因（目的基因）導(dǎo)入酵母細(xì)胞中表達(dá)。重組表達(dá)載體中通常含有抗生素抗性基因，抗生素抗性基因的作用是鑒別受體細(xì)胞（酵母菌）中是否含有目的基因（乙肝病毒表面抗原基因），從而將含有目的基因的受體細(xì)胞篩選出來。能識(shí)別載體中的啟動(dòng)子并驅(qū)動(dòng)目的基因轉(zhuǎn)錄的酶是RNA聚合酶。[解析]抗生素抗性基因?yàn)闃?biāo)記基因，其作用是鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的受體細(xì)胞篩選出來。啟動(dòng)子是一段有特殊序列結(jié)構(gòu)的DNA片段，位于基因的上游，它是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位，有了它才能驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄出mRNA，最終獲得所需要的蛋白質(zhì)。（3）若要通過實(shí)驗(yàn)檢測(cè)目的基因在酵母細(xì)胞中是否表達(dá)出目的蛋白，請(qǐng)簡(jiǎn)要寫出實(shí)驗(yàn)思路。[答案]從轉(zhuǎn)基因酵母菌中提取蛋白質(zhì)，用相應(yīng)的抗體進(jìn)行抗原—抗體雜交，觀察是否有雜交帶出現(xiàn)。（4分）[解析]若要通過實(shí)驗(yàn)檢測(cè)目的基因在酵母細(xì)胞中是否表達(dá)出目的蛋白，應(yīng)從轉(zhuǎn)基因生物中提取蛋白質(zhì)，用相應(yīng)的抗體進(jìn)行抗原—抗體雜交，若有雜交帶出現(xiàn)，表明目的基因已表達(dá)出目的蛋白。5.[2022湖南節(jié)選，13分]水蛭是我國的傳統(tǒng)中藥材，主要藥理成分水蛭素為水蛭蛋白中重要成分之一，具有良好的抗凝血作用。擬通過蛋白質(zhì)工程改造水蛭素結(jié)構(gòu)，提高其抗凝血活性?；卮鹣铝袉栴}:（1）蛋白質(zhì)工程流程如圖所示，物質(zhì)a是多肽鏈，物質(zhì)b是mRNA。在生產(chǎn)過程中，物質(zhì)b可能不同，合成的蛋白質(zhì)空間構(gòu)象卻相同，原因是密碼子的簡(jiǎn)并（一種氨基酸對(duì)應(yīng)多個(gè)密碼子）（2分）。[解析]蛋白質(zhì)工程的流程一般為: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→找到對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列（基因）。密碼子的簡(jiǎn)并指的是同一種氨基酸可以由幾種不同的密碼子決定。（2）PCR技術(shù)遵循的基本原理是DNA雙鏈復(fù)制（2分）。[解析]PCR技術(shù)遵循的基本原理是DNA雙鏈復(fù)制。（3）將提取的水蛭蛋白經(jīng)甲、乙兩種蛋白酶水解后，分析水解產(chǎn)物中的肽含量及其抗凝血活性，結(jié)果如圖所示。推測(cè)兩種處理后酶解產(chǎn)物的抗凝血活性差異主要與肽的種類（填“種類”或“含量”）有關(guān)，其活性不同的原因是不同肽鏈的氨基酸數(shù)目、排列順序不同導(dǎo)致功能出現(xiàn)差異（2分）。[解析]由題圖可知，將提取的水蛭蛋白經(jīng)甲、乙兩種蛋白酶水解后，水解產(chǎn)物中的肽含量差別不大，但抗凝血活性差別較大，推測(cè)兩種處理后酶解產(chǎn)物的抗凝血活性差異主要與肽的種類有關(guān)。不同肽的功能不同主要與氨基酸的數(shù)目、排列順序不同有關(guān)。（4）若要比較蛋白質(zhì)工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解產(chǎn)物和天然水蛭素的抗凝血活性差異，簡(jiǎn)要寫出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路：取四支試管，分別加入等量的生理鹽水、蛋白質(zhì)工程改造后的水蛭素、水蛭蛋白酶解產(chǎn)物和天然水蛭素，再向四支試管中各加入等量的新鮮血液，觀察四支試管中血液的凝血情況（4分）。6.[2021全國甲理綜，15分]PCR技術(shù)可用于臨床的病原菌檢測(cè)。為檢測(cè)病人是否感染了某種病原菌,醫(yī)生進(jìn)行了相關(guān)操作:①分析PCR擴(kuò)增結(jié)果;②從病人組織樣本中提取DNA;③利用PCR擴(kuò)增DNA片段;④采集病人組織樣本?；卮鹣铝袉栴}:（1）若要得到正確的檢測(cè)結(jié)果,正確的操作順序應(yīng)該是④②③①（3分）（用數(shù)字序號(hào)表示）。[解析]用PCR技術(shù)進(jìn)行臨床的病原菌檢測(cè)時(shí)，首先應(yīng)采集病人組織樣本，從病人組織樣本中提取DNA，再利用PCR技術(shù)擴(kuò)增DNA片段，分析PCR擴(kuò)增結(jié)果。（2）操作③中使用的酶是熱穩(wěn)定DNA聚合酶（Taq酶）。PCR反應(yīng)中的每次循環(huán)可分為變性、復(fù)性、延伸三步,其中復(fù)性的結(jié)果是兩種引物分別與兩條單鏈DNA模板結(jié)合（3分）。[解析]利用PCR擴(kuò)增DNA片段過程中使用的酶是熱穩(wěn)定DNA聚合酶（Taq酶）。PCR由變性—復(fù)性—延伸三個(gè)基本反應(yīng)步驟構(gòu)成，其中復(fù)性的結(jié)果是兩種引物分別與兩條單鏈DNA模板結(jié)合。（3）為了做出正確的診斷，PCR反應(yīng)所用的引物應(yīng)該能與病原菌DNA特異性結(jié)合。[解析]要擴(kuò)增病原菌DNA，設(shè)計(jì)的引物應(yīng)該能和病原菌DNA特異性結(jié)合。（4）PCR（多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）技術(shù)是指根據(jù)DNA半保留復(fù)制的原理，在體外提供參與DNA復(fù)制的各種組分與反應(yīng)條件，對(duì)目的基因的核苷酸序列進(jìn)行大量復(fù)制的技術(shù)（3分）。該技術(shù)目前被廣泛地應(yīng)用于疾病診斷等方面。[解析]多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)PCR是一項(xiàng)根據(jù)DNA半保留復(fù)制的原理，在體外提供參與DNA復(fù)制的各種組分與反應(yīng)條件，對(duì)目的基因的核苷酸序列進(jìn)行大量復(fù)制的技術(shù)。7.[2021海南，11分]CRISPR/Cas9是一種高效的基因編輯技術(shù)，Cas9基因表達(dá)的Cas9蛋白像一把“分子剪刀”，在單鏈向?qū)NAsgRNA引導(dǎo)下，切割DNA雙鏈以敲除目標(biāo)基因或插入新的基因。（1）過程①中，為構(gòu)建CRISPR/Cas9重組質(zhì)粒，需對(duì)含有特定sgRNA編碼序列的DNA進(jìn)行酶切處理，然后將其插入到經(jīng)相同酶切處理過的質(zhì)粒上，插入時(shí)所需要的酶是DNA連接酶（1分）[解析]基因工程中所需的工具酶有限制酶和DNA連接酶，限制酶負(fù)責(zé)“切割”，DNA連接酶負(fù)責(zé)“連接”。（2）過程②中，將重組質(zhì)粒導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞的方法是感受態(tài)細(xì)胞法（1分）。[解析]將目的基因?qū)氪竽c桿菌細(xì)胞常用的方法是感受態(tài)細(xì)胞法。（3）過程③~⑤中，sgRNA與Cas9蛋白形成復(fù)合體，該復(fù)合體中的sgRNA可識(shí)別并與目標(biāo)DNA序列特異性結(jié)合，二者結(jié)合所遵循的原則是堿基互補(bǔ)配對(duì)原則（1分）。隨后，Cas9蛋白可切割目標(biāo)DNA上特定的核苷酸（2[解析]sgRNA與Cas9蛋白形成的復(fù)合體中的sgRNA可通過堿基互補(bǔ)配對(duì)原則與目標(biāo)DNA序列特異性結(jié)合。由題圖可知，Cas9蛋白在功能上屬于限制酶，可切割目標(biāo)DNA（4）利用CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)敲除一個(gè)長度為1200bp的基因，在DNA水平上判斷基因敲除是否成功所采用的方法是DNA分子雜交技術(shù)（1分），基因敲除成功的判斷依據(jù)是不出現(xiàn)雜交帶（2[解析]在DNA水平上,可利用DNA分子雜交技術(shù)判斷基因敲除是否成功，若不出現(xiàn)雜交帶，則說明基因敲除成功。（5）某種蛋白酶可高效降解羽毛中的角蛋白。科研人員將該蛋白酶基因插入到CRISPR/Cas9質(zhì)粒中獲得重組質(zhì)粒，隨后將其導(dǎo)入到大腸桿菌細(xì)胞，通過基因編輯把該蛋白酶基因插入到基因組DNA中，構(gòu)建得到能大量分泌該蛋白酶的工程菌。據(jù)圖簡(jiǎn)述CRISPR/Cas9重組質(zhì)粒在受體細(xì)胞內(nèi)，將該蛋白酶基因插入到基因組DNA的編輯過程：CRISPR/Cas9重組質(zhì)粒中的sgRNA編碼序列、Cas9基因分別在受體細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄和表達(dá)，sgRNA編碼序列轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物是sgRNA，Cas9基因表達(dá)的產(chǎn)物是Cas9蛋白，二者形成復(fù)合體，該復(fù)合體中的sgRNA可引導(dǎo)識(shí)別目標(biāo)DNA序列，并與之結(jié)合，Cas9蛋白在特定位點(diǎn)對(duì)基因組DNA進(jìn)行切割，以便蛋白酶基因插入到基