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第5讲 基因工程及生物技术安全与伦理问题
选择性必修3 生物技术与工程
第十单元　生物技术与工程
1．基因工程
DNA分子
人工“剪切”和“拼接”
受体细胞
基因产物
基因重组
考点1　基因工程的基本工具
2．限制性内切核酸酶(也称“限制酶”)
原核生物中分离纯化得到的
某种特定的核苷
磷酸二酯键
磷酸二酯键
酸序列
提醒：(1)限制酶的识别序列与被作用的DNA序列是不同的。前者一般由6个脱氧核苷酸组成，少数由4个、8个或其他数量的脱氧核苷酸组成；后者是双链序列。
(2)判断黏性末端是否由同一种限制酶切割形成的方法是将黏性末端旋转180°，同一种限制酶切割形成的黏性末端应该是完全相同的结构。
(3)限制酶作用的化学键只能是磷酸二酯键，而不能是氢键。
(4)在切割含目的基因的DNA分子时，需用限制酶切割两次此DNA分子，产生4个末端。只有这样才能使目的基因的两端都有可连接的黏性末端或平末端。
3．DNA连接酶
两个核苷酸之间的磷酸二酯键
大肠杆菌
互补黏性末端
黏性末端或平末端
4．载体
受体细胞
目的基因的受体细胞
接受了
提醒：与膜载体的区别：基因工程中的载体是DNA分子，能将目的基因导入受体细胞内，并利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制；膜载体是蛋白质，与细胞质膜的通透性有关。
1．基因工程的原理是基因重组，此种变异是定向的。 ( )
2．DNA重组技术的工具酶有限制酶、DNA连接酶和载体。 ( )
提示：DNA重组技术的基本工具有限制酶、DNA连接酶和载体。
3．DNA连接酶“缝合”目的基因与载体之间的氢键。 ( )
提示：DNA连接酶将两个DNA片段连接形成磷酸二酯键。
4．大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成。 ( )
5．做载体的质粒都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的。 ( )
√
×
×
√
√
6．DNA粗提取时，洋葱研磨液经纱布过滤后，应放在－4℃冰箱中放置几分钟。 ( )
提示：DNA粗提取时，洋葱研磨液经纱布过滤后，应放在4 ℃冰箱中放置几分钟。
×
1．(1)存在于原核生物中的限制酶的作用是什么？
(2)限制酶来源于原核生物，为什么不能切割自身的DNA分子？(选择性必修3　P86“正文信息”)
提示：(1)切割外源DNA以保证自身安全，防止外来病原物的危害。(2)原核生物的DNA分子中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。
2．DNA连接酶和DNA聚合酶________________(填“是”或“不是”) 一回事。原因是：①DNA连接酶连接的是________________，而DNA聚合酶是把单个的________________连接到已有的DNA片段上。②________________起作用时需要以一条DNA链为模板，而________________不需要模板。(选择性必修3　P88“正文信息”)
提示：不是　两个DNA片段　脱氧核苷酸　DNA聚合酶　DNA连接酶
3．用两种不同的限制酶切割目的基因的优点是什么？(选择性必修3　P89“图3-1-6”)
提示：防止质粒和目的基因的自我环化及质粒和目的基因的反向连接。
1．限制酶的作用是__________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
提示：能够识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开
2．实践中常用某些病毒载体作为基因工程工具，除具备普通“质粒载体”的条件外，还应具有的条件是________________________ _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(答出两点即可)。
提示：对靶细胞具有较高的转化效率；不能增殖，对细胞无害
1．基因工程的理论基础
2．与DNA有关的酶的比较
名称 作用部位 作用底物 作用结果
限制酶 磷酸二酯键 DNA 将DNA切成两个片段
DNA连接酶 磷酸二酯键 DNA片段 将两个DNA片段连接为一个DNA分子
DNA聚合酶 磷酸二酯键 脱氧核 苷酸 将单个脱氧核苷酸依次连接到DNA单链末端
DNA(水解)酶 磷酸二酯键 DNA 将DNA片段水解为单个脱氧核苷酸
名称 作用部位 作用底物 作用结果
解旋酶 碱基对之间的氢键 DNA 将双链DNA分子局部解旋为单链，形成两条长链
RNA聚合酶 磷酸二酯键 核糖核苷酸 将单个核糖核苷酸依次连接到RNA单链末端
3．限制酶的选择原则
(1)根据目的基因两端的限制酶切割位点确定限制酶的种类
①应选择切割位点位于目的基因两端的限制酶，以便将目的基因“切出”，如图可选择PstⅠ。
②不能选择切割位点位于目的基因内部的限制酶，防止破坏目的基因，如图不能选择SmaⅠ。
③为避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒，如图也可选择用PstⅠ和EcoRⅠ两种限制酶(但要确保质粒上也有这两种限制酶的切割位点，而且这两种限制酶切割后不会完全破坏标记基因)。
(2)根据质粒的特点确定限制酶的种类
(3)根据Ti质粒的T-DNA片段选择限制酶，图中甲、乙、丁Ti质粒均不宜选取，而丙Ti质粒宜选取(设切割目的基因的限制酶为XbaⅠ和SacⅠ)。
1．软米基因会导致水稻稻米合成直链淀粉含量降低呈现软米特征，人们大多喜欢软米的口感，为获得高产软米粳型水稻，软米基因Wxmq与蜡质基因Wx互为等位基因，序列长度相同均为557碱基对(bp)，但基因内部出现了限制酶NlaⅢ识别位点，用限制酶NlaⅢ处理不同植株的DNA片段，获得电泳图如下，分析可知含有纯合软米基因的植株为哪几个？(填植株编号)
提示：1 4 5 9 10。
软米基因检测结果
2．限制性内切核酸酶EcoR Ⅰ 只能识别序列－GAATTC－，并只能在G与A之间切割。若在某目的基因的两侧各有1个EcoRⅠ的切点，请画出目的基因两侧被限制酶EcoRⅠ切割后所形成的黏性末端。
考向1考查基因工程工具酶的应用
1．(2022·江苏连云港专题练习)限制酶a和b的识别序列与切割位点如图所示。下列叙述正确的是(　　)
3
4
1
2
A．a酶、b酶均能切割氢键和磷酸二酯键
B．能被a酶识别并切割的序列也能被b酶切割
C．相同DNA分子被a酶切割的概率一般高于b酶
D．基因工程中用两种酶切割质粒就能防止其自身环化
3
4
1
2
C　[a酶与b酶切断的化学键相同，都是磷酸二酯键，而不是氢键，A错误；据图分析，a酶的识别序列是—GATC—，b酶识别序列是—GGATCC—，b酶的识别序列包含a酶的序列，故能被b酶识别并切割的序列也能被a酶切割，但能被a酶识别并切割的序列不一定能被b酶切割，B错误；a酶的识别序列比b酶短，识别序列越短，含有的识别位点就越多，因此在相同的DNA分子中a酶的识别位点明显多于b酶，被a酶切割的概率一般高于b酶，C正确；为防止限制酶切割后的质粒自身环化，在基因工程中通常使用两种切割后产生不同黏性末端的限制酶切割同一质粒，D错误。故选C。]
3
4
1
2
2．(2022·江苏盐城专题练习)棉花容易受棉铃虫的侵袭，当棉铃虫大量繁殖后，会使产量大大下降。科学家通过精心设计，用“分子工具”培育出了能抵御棉铃虫侵害的转基因棉花。图甲有三种限制酶及在目的基因上的切割位点，图乙有三种限制酶的切割位点和标记基因。下列关于限制酶的选择和基因表达载体构建的叙述正确的是(　　)
3
4
1
2
甲　　　　　　　　乙
A．选择SmaⅠ限制酶断开目的基因和质粒，构建的基因表达载体更容易成功
B．选用PstⅠ限制酶断开目的基因和质粒，构建的基因表达载体更容易成功
C．选用限制酶PstⅠ和EcoRⅠ断开目的基因和质粒，构建的基因表达载体更容易成功
D．用一种限制酶或两种限制酶断开目的基因和质粒，构建的基因表达载体都一样成功
3
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1
2
C　[选择SmaⅠ限制酶会破坏目的基因和质粒上的标记基因，A错误；用PstⅠ限制酶断开目的基因和质粒，连接的时候目的基因、质粒自身容易出现环化，目的基因和质粒连接的方向容易连错，B错误；选用限制酶PstⅠ和EcoRⅠ断开目的基因和质粒，能避免目的基因和质粒的反向连接，因而成功率更高，C正确；结合B、C项的分析可知，用一种限制酶或两种限制酶断开目的基因和质粒，构建的基因表达载体的成功率是不同的，D错误。故选C。]
3
4
1
2
考向2考查基因工程载体的应用
3．(2022·江苏南京专题练习)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(　　)
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4
1
2
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
3
4
1
2
D　[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4种类型细胞，其中包括不含标记基因和目的基因的、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。故选D。]
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4
1
2
4．(2022·江苏盐城模拟预测)自然界中很少出现蓝色的花，天然蓝色花产生的主要原因是花瓣细胞液中花青素在碱性条件下显蓝色。我国科学家利用链霉菌的靛蓝合成酶基因(idgS)及其激活基因(sfp)构建基因表达载体(如下图)，通过农杆菌转化法导入白玫瑰中，在细胞质基质中形成稳定显色的靛蓝。
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1
2
3
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1
2
下列相关叙述错误的是(　　)
A．上述获得蓝色玫瑰的方案中无需转入能调控液泡pH的基因
B．将sfp基因插入Ti质粒时使用的限制酶是Pme Ⅰ和BamHⅠ
C．sfp和idgS基因具有各自的启动子，表达是相互独立进行的
D．农杆菌可将Ti质粒上的T-DNA整合到白玫瑰染色体DNA上
3
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1
2
B　[靛蓝能够稳定显色，且在细胞质基质中显色，故本题方案中无需转入能调控液泡pH的基因，A正确；将sfp基因插入Ti质粒时若使用的限制酶是PmeⅠ和BamHⅠ，则会将终止子一同切除，故只能用BamHⅠ，B错误；sfp和idgS基因具有各自的启动子，表达是相互独立进行的，C正确；将目的基因导入植物细胞可采用农杆菌转化法，故农杆菌可将Ti质粒上的T-DNA整合到白玫瑰染色体DNA上，D正确。故选B。]
3
4
1
2
1．聚合酶链式反应(PCR)技术
DNA聚合酶
缓冲液
温控设备
考点2　聚合酶链式反应(PCR)技术和基因工程的基本操作程序
94 ℃
单链DNA
55 ℃
72 ℃
碱基互补配对
2．目的基因的获取
人工合成
3．基因表达载体的构建
上游
DNA
RNA聚合酶
接受了目的基因
4．将目的基因导入受体细胞
农杆菌转化法
显微注射法
感受态细胞法
DNA
显微注射
DNA分子
5．目的基因及其表达产物的检测鉴定
放射性同位素或荧光
基因探针
DNA分子
目的基因片段
mRNA
蛋白质
抗体
生物的特定性状
1．目的基因主要指编码蛋白质的基因。 ( )
2．Bt基因是培育转基因抗虫棉较为合适的目的基因。 ( )
3．DNA复制的引物使DNA聚合酶能够从引物的5′端开始连接脱氧核苷酸。 ( )
提示：DNA复制的引物使DNA聚合酶能够从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸。
√
√
×
4．PCR扩增完成后，常用琼脂糖凝胶电泳来鉴定PCR的产物。
( )
5．随着转化方法的研究，农杆菌侵染水稻、玉米等多种单子叶植物也取得了成功。 ( )
6．检测目的基因是否表达可用抗原—抗体杂交技术。 ( )
√
√
√
1．根据提供的资料和所学内容，讨论并回答下列问题。(选择性必修3　P95“正文信息”)
资料　真核生物的基因结构及转录和加工过程图。
(1)cDNA文库是从某种生物的某一细胞中提取出mRNA，经逆转录过程获得的基因文库，为什么该基因文库仅含有该生物的部分基因？
(2)根据提供的资料，推测cDNA文库与基因组文库相比，得到的基因中不含有哪些结构？
提示：(1)由于基因的选择性表达，某种生物的某一细胞中仅有部分基因转录出mRNA，所以由该细胞中的mRNA逆转录得到的基因文库(cDNA文库)仅含该生物的部分基因。
(2)不含有启动子、终止子、内含子等结构。
2．转基因抗虫棉培育过程中，检测目的基因是否成功表达的常见方法有哪两种？(选择性必修3　P100“应用题T1”)
提示：抗原—抗体杂交法、用棉叶饲喂棉铃虫。
1．为什么目的基因要插入启动子和终止子之间？
提示：启动子位于目的基因的首端使转录开始，是RNA聚合酶识别、结合的部位；终止子位于目的基因的尾端，使转录终止；只有顺序正确，目的基因才能正常转录
2．若用重组DNA分子转化大肠杆菌，一般情况下，不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞，原因是_____________________ _________________________________________________________。
提示：未处理的大肠杆菌吸收质粒(外源DNA)的能力极弱
1．PCR技术
(1)PCR所需条件
①DNA模板。
②人工合成的DNA引物对。
③反应缓冲液。
④dNTP(dATP、dGTP、dCTP、dTTP)，其可为PCR提供能量和原料。
⑤热稳定的DNA聚合酶(Taq酶)。
(2)反应过程
过程 说明 图解
变性 当温度上升到约94 ℃时，双链DNA解旋为单链
退火 冷却至约55 ℃，两种引物通过碱基互补配对与两条单链相应互补序列结合
延伸 加热至约72 ℃，Taq酶催化DNA新链由5′端向3′端延伸
2．基因组文库与cDNA文库的比较
文库类型 cDNA文库 基因组文库
文库大小 小 大
基因中启动子(具有启动作用的DNA片段) 无 有
基因中内含子(位于编码蛋白质序列内的非编码DNA片段) 无 有
基因多少 某种生物的部分基因 某种生物的全部基因
物种间的基因交流 可以 部分基因可以
3．目的基因的检测鉴定的方法汇总
1．设计引物是PCR技术关键步骤之一。某同学设计的两组引物(只标注了部分碱基序列)都不合理(如图)，请分别说明理由。
(1)第1组：____________________________________________；
(2)第2组：_____________________________________________。
提示：(1)引物Ⅰ和引物Ⅱ局部发生碱基互补配对而失效　(2)引物Ⅰ自身折叠后会出现局部碱基互补配对而失效
2．农杆菌转化法中的两次拼接和两次导入
第一次拼接是将目的基因拼接到Ti质粒的____________上，第二次拼接(非人工操作)是指插入目的基因的T-DNA拼接到受体细胞的________________上；第一次导入是将含目的基因的Ti质粒导入________________，第二次导入(非人工操作)是指含目的基因的T-DNA导入________________。
提示：T-DNA　染色体DNA　农杆菌　受体细胞
考向1考查聚合酶链式反应(PCR)技术
1．(2022·江苏徐州阶段练习)PCR引物的3′端为结合模板DNA的关键碱基，5′端无严格限制，可用于添加限制酶切点等序列。据图分析正确的是(　　)
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4
1
2
A．该图表示PCR循环中的变性环节
B．引物的长度、引物中碱基的比例以及反应体系中引物的浓度都与扩增产物的特异性相关
C．dNTP作为扩增的原料会依次连接到5′端
D．用图中引物扩增两个循环后可获得目的产物
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4
1
2
B　[题图表示PCR循环中的退火环节，A错误；引物的长度、引物中碱基的比例以及反应体系中引物的浓度都与扩增产物的特异性相关，B正确；dNTP作为扩增的原料会依次连接到3′端，C错误；用图中引物扩增至少三个循环后可获得目的产物，D错误。故选B。]
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4
1
2
2．(2022·江苏南京阶段练习)大引物PCR定点突变常用来研究蛋白质结构改变导致的功能变化。单核苷酸的定点诱变仅需进行两轮PCR反应即可获得，第一轮加诱变引物和侧翼引物，第一轮产物作第二轮PCR扩增的大引物，过程如图所示。下列有关叙述正确的是(　　)
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4
1
2
A．两轮PCR过程中退火时的温度一样
B．单核苷酸的定点诱变所属变异类型为基因重组
C．第二轮PCR所用的引物都是第一轮PCR的产物DNA的两条链
D．利用该技术将某功能蛋白的结构改变属于蛋白质工程
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4
1
2
D　[为了使引物与模板链准确配对，引物设计时应考虑不同的退火温度，第二轮PCR的退火温度应该比第一轮高，A错误；单核苷酸的定点诱变所属变异类型为基因突变，B错误；除第一轮产物作第二轮PCR扩增的大引物外，第二轮PCR仍需加入的引物是另一种侧翼引物，以便进行另一条链的延伸，C错误；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为基础，对编码该蛋白的基因进行有目的的设计改造，以改造现有蛋白质或制造新的蛋白质。利用该技术将某功能蛋白的结构改变属于蛋白质工程，D正确。故选D。]
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4
1
2
考向2考查基因工程的基本操作程序
3．(多选)(2022·江苏扬州期末)土壤农杆菌侵染植物细胞时，Ti质粒上的T-DNA片段转入植物的基因组。利用农杆菌以Ti质粒作为载体进行转基因，下列相关叙述错误的是(　　)
A．目的基因应插入T-DNA片段外，以防止破坏T-DNA
B．用Ca2＋处理农杆菌，以利于其侵染植物细胞
C．Ti质粒是一种环状DNA分子，没有双螺旋结构
D．可以用PCR技术检测外源DNA是否整合到植物的染色体上
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4
1
2
ABC　[在农杆菌转化法中，需要将目的基因插入T-DNA片段上，T-DNA片段具有转移性，有利于介导外源DNA整合到植物的染色体上，A错误；农杆菌转化法中不需要用Ca2＋处理农杆菌，应直接利用土壤农杆菌感染植物细胞，B错误；Ti质粒是一种环状DNA分子，是存在于细菌细胞质中的DNA，具有双螺旋结构，C错误；采用PCR技术就可以使外源DNA得以大量的扩增，检测外源DNA是否整合到植物的染色体上，D正确。故选ABC。]
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1
2
4．(2022·河北选择性考试)蛋白酶抑制剂基因转化是作物抗虫育种的新途径。某研究团队将胰蛋白酶抑制剂(NaPI)和胰凝乳蛋白酶抑制剂(StPin1A)的基因单独或共同转化棉花，获得了转基因植株。回答下列问题：
(1)蛋白酶抑制剂的抗虫机制是________________。
(2)________________是实施基因工程的核心。
(3)利用农杆菌转化法时，必须将目的基因插入质粒的_________上，此方法的不足之处是________________。
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1
2
(4)为检测目的基因在受体细胞基因组中的整合及其转录和翻译，可采用的检测技术有________________(写出两点即可)。
(5)确认抗虫基因在受体细胞中稳定表达后，还需进一步做抗虫的______________________以鉴定其抗性程度。如图为三种不同遗传操作产生的转基因棉花抗虫实验结果，据结果分析____________________________(填“NaPI”或“StPin1A”或“NaPI＋StPin1A”)转基因棉花的抗虫效果最佳，其原因是____________ ____________________________________________________________________________________。
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1
2
(6)基因突变可产生新的等位基因，在自然选择的作用下，昆虫种群的基因频率会发生________________。导致昆虫朝着一定的方向不断进化。据此推测，胰蛋白酶抑制剂转基因作物长期选择后，某些害虫具有了抗胰蛋白酶抑制剂的能力，其分子机制可能是________ (写出两点即可)。
3
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[解析]　(1)蛋白酶抑制剂的抗虫机制是调节害虫胰蛋白酶活性，从而使害虫不能正常消化食物达到抗虫的目的。
(2)基因工程的核心是基因表达载体的构建。
(3)农杆菌转化法的原理：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。根据农杆菌的这一特点，如果将目的基因插入Ti质粒的T-DNA上，通过农杆菌的转化作用，就可以把目的基因整合到植物细胞中染色体的DNA上。其不足之处是该方法不适用于单子叶植物。
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(4)目的基因是否整合的检测，在分子水平上可通过检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因、是否能转录出目的基因对应的mRNA、是否能合成目的基因所控制合成的蛋白质等；在个体水平可检测抗虫性、抗病性、活性等。即可利用DNA分子杂交技术、分子杂交技术、抗原—抗体杂交技术等。
(5)抗虫鉴定：确认抗虫基因在受体细胞中稳定表达后，还需进一步做抗虫的效果以鉴定其抗性程度。由图可知，NaPI＋StPin1A转基因棉花的抗虫效果最佳，因为该转基因的虫体质量最轻，棉铃数最多。
(6)在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变，导致生物朝一定方向不断进化。由于害虫发生基因突变后，在胰蛋白酶抑制剂的选择下，抗性基因频率逐渐增高，从而提升了其抗胰蛋白酶抑制剂的能力，或胰蛋白酶抑制剂基因发生突变后不能编码出胰蛋白酶抑制剂。
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[答案]　(1)调节害虫胰蛋白酶活性，从而使害虫不能正常消化食物达到抗虫的目的
(2)基因表达载体的构建(表达载体的构建)
(3)T-DNA　该方法不适用于单子叶植物
(4)DNA分子杂交技术、分子杂交技术、抗原—抗体杂交技术
(5)效果　NaPI＋StPin1A　因为该转基因植株的虫体质量最轻，棉铃数最多
(6)定向改变　由于害虫发生基因突变后，在胰蛋白酶抑制剂的选择下，抗性基因频率逐渐增高，从而提升了其抗胰蛋白酶抑制剂的能力，或胰蛋白酶抑制剂基因发生突变后不能编码出胰蛋白酶抑制剂
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1
2
1．基因工程的应用
(1)基因工程在农牧业中的应用价值
①植物基因工程
陈
抗病基因
抗虫功能的基因
考点3　基因工程的应用价值及蛋白质工程
②动物基因工程
胚胎细胞
③运用基因工程改良动植物品种，最突出的优点是______________ __________________的界限。
能打破常规育种
难以突破的物种之间
(2)基因工程在食品业中的应用价值
(3)基因工程在医药业中的应用价值
①基因工程药物
药用蛋白基因
乳腺蛋白基因
提醒：乳腺生物反应器与膀胱生物反应器
a．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，二者的优点是产量高、质量好、成本低、易提取，且不必对动物造成伤害。
b．乳腺生物反应器需是处于生殖期的雌性动物才可生产药用蛋白，而膀胱生物反应器则是任何生长时期的雌、雄动物均可生产。
②基因治疗
载体
病毒基因组
受体基因组
2．蛋白质工程
(1)一般过程
结构规律
生物功能
制造新的蛋白质
提醒：基因工程不会导致受体细胞或生物产生“新基因”或“新蛋白质”。
(2)通过基因改造生产目标蛋白质
①基因的体外定向突变
a．目的：生产出符合人类需求的__________。
b．方法：大面积的定向突变一般采用__________的方法。含有单一或少数几个突变位点的基因定向突变可采用引物定点引入法。
②定点诱变法：先通过PCR扩增已获得定点突变的基因，再通过________的方法，将突变基因导入受体细胞，经过__________就可合成所需的蛋白质。
目标蛋白质
③
基因全合成
基因工程
转录和翻译
1．转基因抗病农作物不需要使用农药。 ( )
提示：转基因抗病农作物减少了农药的使用。
2．基因工程在农业上的应用主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗逆性的农作物。 ( )
3．利用基因工程技术，将人胰岛素的基因转入大肠杆菌后，大肠杆菌内表达出的胰岛素与人的胰岛素结构相同。 ( )
提示：大肠杆菌属于原核生物，无内质网和高尔基体对核糖体产生的肽链进行加工，故表达出的胰岛素与人的胰岛素结构不同。
×
√
×
4．蛋白质工程常借助计算机建立蛋白质的三维结构模型。 ( )
5．对蛋白质的结构设计改造，最终还必须通过改造或合成基因来完成。 ( )
6．基因工程原则上只能生产自然界中已存在的蛋白质。 ( )
√
√
√
1．转基因抗虫棉对棉铃虫等具有很强的抗性。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。(选择性必修3　P103“正文信息”)
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．对天然蛋白质进行改造，应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？ 原因是什么？(选择性必修3　P111“正文信息”)
提示：通过对基因的操作来实现基因控制蛋白质的合成。基因能遗传给下一代。
1．用膀胱生物反应器也能生产干扰素，与乳腺生物反应器相比，其优势是__________________________________________________ __________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________(答出2点即可)。
提示：不受年龄限制；不受性别限制；提取简单、高效
2．若要获得抗盐能力更强的抗盐基因，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_________________________________________________ ___________________________________________________________
__________________________________________________________。
提示：(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)找到对应的基因序列
1．乳腺生物反应器
(1)外源基因：药用蛋白基因。
(2)表达条件：药用蛋白基因＋乳腺中特异表达的基因的启动子。
(3)受体细胞：哺乳动物的受精卵。
2．工程菌
(1)概念：用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类。
(2)外源基因：控制合成抗体、疫苗、激素等的基因。
(3)受体细胞：微生物细胞。
(4)特点：细菌内没有内质网、高尔基体等，产生的药物可能没有活性。
(5)药物提取：从微生物细胞中提取。
3．蛋白质工程与基因工程的比较
(1)区别
项目 蛋白质工程 基因工程
过程 预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列 获取目的基因→基因表达载体的构建→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定
实质 定向改造或生产人类所需的蛋白质 定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需的生物类型和生物产品
结果 可生产自然界没有的蛋白质 只能生产自然界已有的蛋白质
(2)联系
①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。
②基因工程中所利用的某些酶需要通过蛋白质工程进行修饰、改造。
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个氨基酸的碱基对序列所在的基因位置，将这些碱基对序列进行缺失处理。
考向1考查基因工程的应用
1．(2022·江苏南京专题练习)水稻根部一般没有根瘤菌，在种植时常需要施加氮肥。科学家想利用基因工程技术将相关基因导入水稻细胞中，建立水稻“小型化肥厂”，让水稻直接固氮，减少使用氮肥的生产成本以及可能造成的环境污染。下列相关叙述错误的是
(　　)
A．用PCR技术可从根瘤菌DNA中获取固氮基因
B．PCR扩增后的目的基因可直接注入水稻细胞中
C．PCR技术可用于检测目的基因是否插入水稻基因组中
D．实验中需将转基因水稻种植在缺氮培养液中进行筛选
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B　[PCR技术的原理是模拟生物体内DNA分子复制过程，故用PCR技术可从根瘤菌DNA中获取固氮基因，A正确；PCR扩增后的目的基因需要与载体结合，构建基因表达载体后再注入水稻细胞中，B错误；PCR技术可用于检测目的基因是否插入水稻基因组中：若出现杂交带，则证明插入成功，C正确；具有固氮基因的水稻根系能利用空气中的氮气，故培养基中不需要加入氮源，从而对转基因水稻进行筛选，D正确。故选B。]
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2．(2022·江苏高邮开学考试)人参是一种名贵药材，具有良好的滋补作用。口服α干扰素在慢性乙肝、丙肝及部分肿瘤的治疗中有一定疗效。如图为科研人员制备能合成干扰素的人参愈伤组织细胞的流程，①～④表示相关的操作，EcoRⅠ、BamHⅠ为限制酶，它们的识别序列及切割位点如表所示。请回答：
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(1)步骤①中，利用PCR技术扩增干扰素基因时，设计引物序列的主要依据是________________________________。科研人员还需在两种引物的一端分别加上相应的碱基序列，以便于后续基因的剪切和连接，这两种碱基序列分别是________________________________和________________________________。
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限制酶 识别序列和切割位点
EcoR Ⅰ G↓AATTC
BamH Ⅰ G↓GATCC
(2)过程②所构建的基因表达载体中未标注出的必需元件还有_____ _______________，基因表达载体中的启动子的作用是___________ _________________，标记基因的作用是_______________________。
(3)过程③中需先用______________________________处理根瘤农杆菌，可使根瘤农杆菌处于________________________的状态，以便将基因表达载体导入细胞。
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(4)过程④中，科研人员提取愈伤组织细胞的RNA后，先通过______ __________________________过程获得DNA，再进行PCR扩增，若最终未能检测出干扰素基因，可能原因有______________________ __________。
(5)科研人员认为，将转干扰素基因的人参愈伤组织加工成的药物比单纯干扰素的疗效要好，原因是_________________________。
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[解析]　(1)步骤①中，利用PCR技术扩增干扰素基因时，设计引物序列的主要依据是干扰素基因两端的部分核苷酸序列；由于需要用EcoR Ⅰ、BamH Ⅰ两种限制酶切割目的基因和质粒，因此科研人员还在两种引物的一端分别加上了GAATTC和GGATCC序列，以便于后续的剪切和连接。
(2)基因表达载体的组成包括目的基因、标记基因、启动子、终止子和复制原点，因此过程②所构建的基因表达载体中未标注出的必需元件还有复制原点；启动子是RNA聚合酶识别和结合的位点，用于驱动基因的转录；标记基因的作用是便于重组DNA分子的筛选。
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(3)微生物细胞作为受体细胞时，需要Ca2＋处理使其变为能吸收周围环境中的DNA分子的细胞，即过程③中需先用Ca2＋处理根瘤农杆菌以便将基因表达载体导入细胞。
(4)在利用逆转录法合成目的基因时，科研人员提取愈伤组织细胞的RNA后，先通过逆转录过程获得DNA，再进行PCR扩增；干扰素基因未能导入人参愈伤组织细胞或导入人参愈伤组织细胞的干扰素基因未能转录，这会导致通过该方法不能检测出干扰素基因。
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(5)科研人员认为，药物既有干扰素的治疗作用，又有人参的滋补作用，因此将转干扰素基因的人参愈伤组织加工成的药物比单纯干扰素的疗效要好。
[答案]　(1)干扰素基因两端的部分核苷酸序列　GAATTC　GGATCC
(2)复制原点　RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA　便于重组DNA分子的筛选
(3)Ca2＋(CaCl2)　能吸收周围环境中的DNA分子
(4)逆转录　干扰素基因未能导入人参愈伤组织细胞；导入人参愈伤组织细胞的干扰素基因未能转录
(5)药物既有干扰素治疗的作用，又有人参的滋补作用
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考向2考查蛋白质工程及其应用
3．(2022·江苏如皋中学阶段练习)科学家设计了一种自然界中不存在的蛋白质LCB1，可与新冠病毒表面S蛋白的受体结合域(RBD)紧密结合，以干扰新冠病毒的感染。下列说法不合理的是(　　)
A．LCB1的作用机理与S蛋白的抗体类似
B．可依据S蛋白的RBD结构设计LCB1
C．LCB1可以通过细胞中原有基因表达产生
D．LCB1的设计和生产属于蛋白质工程
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C　[由题干信息可知：“LCB1可与新冠病毒表面S蛋白的受体结合域(RBD)紧密结合，以干扰新冠病毒的感染”，故可知LCB1的作用机理与S蛋白的抗体类似，A正确；RBD是 S蛋白的受体结合域，可知，依据S蛋白的RBD结构可以设计LCB1，B正确；科学家设计了一种自然界中不存在的蛋白质，可知细胞中没有控制合成LCB1的基因，C错误；LCB1是一种蛋白质，它的设计和生产属于蛋白质工程，D正确。故选C。]
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4．(2022·湖南选择性考试)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_______________________________。
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图1
(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_______________。
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图2
(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。_______ __________________________________________________________。
[解析]　(1)据题图1分析可知，物质a是(氨基酸序列)多肽链，物质b是mRNA。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，原因是密码子的简并，即一种氨基酸可能有几个密码子。
(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目的基因、通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成和利用 PCR 技术扩增。PCR 技术遵循的基本原理是 DNA双链复制。
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(3)将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后，据图2可知，水解产物中的肽含量随着酶解时间的延长均上升，且差别不大；而水解产物中抗凝血活性有差异，经酶甲处理后，随着酶解时间的延长，抗凝血活性先上升后相对稳定，经酶乙处理后，随着酶解时间的延长，抗凝血活性先上升后下降，且酶甲处理后的酶解产物的抗凝血活性最终高于经酶乙处理后的酶解产物的抗凝血活性，差异明显，据此推测两种处理后酶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提取的水蛭蛋白的酶解时间和酶的种类不同，导致水蛭蛋白空间结构有不同程度破坏。
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(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，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；用酒精消毒，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3支试管中，静置相同时间，统计3支试管中血液凝固时间。
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[答案]　(1)(氨基酸序列)多肽链　mRNA　密码子的简并
(2)从基因文库中获取目的基因　通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成　DNA双链复制
(3)种类　提取的水蛭蛋白的酶解时间和处理的酶的种类不同，导致水蛭蛋白空间结构有不同程度破坏
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(4)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；用酒精消毒，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3支试管中，静置相同时间，统计3支试管中血液凝固时间
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一、利用PCR技术扩增DNA片段并完成电泳鉴定
1．实验目的
(1)尝试运用PCR仪扩增DNA片段。
(2)关注PCR技术的应用。
(3)学习______________检测DNA片段的方法和技术。
琼脂糖凝胶电泳
考点4　利用PCR技术扩增DNA片段并完成电泳鉴定、DNA的粗提取和鉴定
2．实验原理
3．实验器材和试剂
(1)仪器：PCR仪、琼脂糖凝胶电泳系统、凝胶成像仪或__________、微孔加热器(微量恒温仪)等。
(2)试剂：DNA模板、dNTP混合物、Taq酶、双蒸水、10×PCR缓冲液等。
4．实验步骤
(1)PCR扩增目的基因
①配制反应体系。
紫外透射仪
②按程序进行扩增。
a．94 ℃______5 min→b.94 ℃变性1 min→c.55 ℃____1 min→ d.72 ℃延伸2 min→e.重复b～d，30个循环→f.72 ℃____7～10 min。
(2)电泳分析
①电泳：维持恒压_____1.5～2 h。
②电泳鉴定：采用凝胶成像仪或__________观察和记录电泳结果。
预变性
退火
延伸
80 V
紫外透射仪
二、DNA的粗提取和鉴定
1．DNA的粗提取
2 mol·L－1
DNA
2．DNA的鉴定
2.2 mol·L－1
二
二
苯胺试剂
苯胺试剂
蓝色
蓝色
蓝色
1．DNA粗提取中的注意事项
(1)本实验不能用哺乳动物成熟的红细胞作实验材料，原因是哺乳动物成熟的红细胞无细胞核(无DNA)。可选用鸡血细胞作材料。
(2)加入洗涤剂后，动作要轻缓、柔和，否则容易产生大量的泡沫。加入酒精和用玻璃棒搅拌时，动作要轻缓，以免加剧DNA分子的断裂，导致DNA分子不能形成絮状沉淀。
(3)二苯胺试剂要现配现用，否则会影响鉴定的效果。
(4)提取植物细胞的DNA时，加入的洗涤剂能溶解细胞质膜，有利于DNA的释放；加入食盐(主要成分是NaCl)的目的是溶解DNA。
(5)在DNA进一步提纯时，选用冷却的95%的酒精溶液的作用是溶解杂质和析出DNA。
2．DNA片段的扩增及电泳鉴定的注意事项
(1)为避免外源DNA等因素的污染，PCR实验中使用的微量离心管、枪头、蒸馏水等在使用前必须进行高压灭菌处理。
(2)缓冲液和酶应分装成小份，并在－20 ℃储存。使用前，将所需试剂从冰箱拿出，放在冰块上缓慢融化。
(3)在向微量离心管中添加反应组分时，每吸取一种试剂后，移液器上的枪头都必须更换。
(4)在进行操作时，一定戴好一次性手套。
1．(多选)(2022·江苏高邮开学考试)某同学用洋葱进行“DNA粗提取和鉴定”实验，操作错误的是(　　)
A．添加洗涤剂后用力进行快速、充分的研磨
B．用蛋白酶纯化过滤后的研磨液中的DNA
C．加入酒精后用玻璃棒轻缓搅拌，防止破坏DNA
D．加入二苯胺试剂摇匀后置于酒精灯火焰上加热
AD　[在切碎的洋葱中加入一定的洗涤剂和食盐，进行轻缓搅拌和研磨，而不能用力快速，这样会加快DNA断裂，A错误；对于过滤后的研磨液中的DNA仍要用蛋白酶处理纯化，B正确；加入酒精后用玻璃棒轻缓搅拌以防破坏DNA，C正确；加入二苯胺摇匀后要在沸水浴加热进行鉴定，D错误。故选AD。]
2．(2022·江苏选择性考试)下列物质的鉴定实验中所用试剂与现象对应关系错误的是(　　)
A．还原糖—斐林试剂—砖红色
B．DNA—台盼蓝染液—蓝色
C．脂肪—苏丹Ⅲ染液—橘黄色
D．淀粉—碘液—蓝色
B　[还原糖与斐林试剂在水浴加热的条件下产生砖红色沉淀，A正确；在沸水浴条件下，DNA遇二苯胺呈蓝色，B错误；苏丹Ⅲ染液将脂肪染成橘黄色，苏丹Ⅳ将脂肪染成红色，C正确；淀粉遇碘变蓝，D正确。故选B。]
3．(2022·广东深圳阶段练习)图1表示限制酶SpeⅠ、XbaⅠ的识别序列和切割位点，图2表示基因P(960 bp)、基因Q(840 bp)的限制酶SpeⅠ或XbaⅠ的酶切图谱和融合基因，图3表示几种基因经限制酶SpeⅠ或XbaⅠ处理后进行电泳(电泳条带表示特定长度的DNA片段)得到的带谱图，下列相关分析错误的是(　　)
图1　　　　　　图2
图3
A．基因P经限制酶SpeⅠ处理后进行电泳的结果与图3中的Ⅰ相同
B．基因Q经限制酶XbaⅠ处理后进行电泳的结果与图3中的Ⅱ相同
C．融合基因经限制酶SpeⅠ处理后进行电泳的结果与图3中的Ⅲ相同
D．融合基因经限制酶XbaⅠ处理后进行电泳的结果与图3中的Ⅳ相同
C　[由题意可知基因P长度为960 bp，图3结果Ⅰ的两个条带总长度为960 bp，是基因P的酶切、电泳结果，A正确；基因Q长度为840 bp，图3结果Ⅱ的两个条带总长度为840 bp，是基因Q的酶切、电泳结果，B正确；黏性末端连接后的序列为—ACTAGA—，融合基因不能被限制酶SpeⅠ或XbaⅠ识别和切断，因此经限制酶SpeⅠ或经限制酶XbaⅠ处理，电泳的结果都与题图3中的Ⅳ相同，C错误，D正确。故选C。]
1．转基因成果
生长
激素
考点5　生物技术安全与伦理问题
2．转基因产品与技术的安全问题
生物多样性
扩散
3．禁止生殖性克隆人
新个体
不允许
不接受
严格监管
4．禁止生物武器
致病微生物或毒素
致病性
传染性
1．转基因技术已被用于减少啤酒酵母双乙酰的生成。 ( )
2．理性看待转基因技术，最重要的是要靠确凿的证据和严谨的逻辑进行思考和辩论。 ( )
3．可以运用重组DNA技术进行生殖性克隆人研究。 ( )
提示：不允许任何人进行生殖性克隆人研究。
√
×
√
4．生物武器仅包括病毒类。 ( )
提示：生物武器包括致病菌类、病毒类和生化毒剂类等。
5．提供骨髓中的造血干细胞并不会对婴儿的健康造成损伤。 ( )
6．克隆动物实验存在流产率高、胎儿畸形率高和出生后死亡率高等问题。 ( )
×
√
√
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？(选择性必修3　P125“课外阅读”)
提示：叶绿体基因不会通过花粉传给下一代。
2．治疗性克隆获得的组织器官在移植时一般不会出现排斥反应，其根本原因是什么？(选择性必修3　P127“问题与讨论”)
提示：治疗性克隆获得的组织和器官的绝大多数遗传物质和患者相同。
1．将来自玉米的α-淀粉酶基因与目的基因一起转入植物中，可以防止转基因花粉传播的原因是__________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________。
提示：由于α-淀粉酶基因可以阻断淀粉储藏使花粉失去活性，因而可以防止转基因花粉的传播
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因子诱导产生iPS细胞相比，其优点是____________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________________。
提示：避免了转入相关因子诱导iPS细胞可能带来的致癌风险
比较试管婴儿和设计试管婴儿
(1)试管婴儿和设计试管婴儿过程如图所示
(2)试管婴儿和设计试管婴儿的异同点
项目 试管婴儿 设计试管婴儿
不同点 过程 无图中d过程 多出图中d过程
技术手段 无须进行遗传学诊断 进行遗传学诊断
应用 主要解决不孕夫妇的生育问题 主要用于白血病、贫血症等遗传疾病的预防及治疗
相同点 二者都是体外受精、体外进行早期胚胎培养，再经过胚胎移植，从生殖方式上都为有性生殖 1．世界首例抗乳腺癌“设计试管婴儿”的诞生引发了伦理争议，请你说明反对这一技术应用于人类的理由。
提示：在“设计试管婴儿”过程中需对胚胎进行筛选，这是对生命的不负责任；含有致癌基因的胚胎在长大成人后，也有不患病的可能；基因筛选会在不久的将来愈演愈烈，最终变成从相貌、智力等方面对人类胚胎事先进行筛选，变成名副其实“设计”出来的婴儿(答对一点即可，其他合理答案也可)。
2．尝试写出禁止生物武器的理由。
提示：生物武器包括致病菌、病毒、生化毒剂，以及经过基因重组的致病菌等。把这些病原体直接或通过食物、生活必需品等散布到敌方，可以对军队和平民造成大规模杀伤等后果。
考向1考查生物技术的安全性
1．与其他科学技术一样，生物技术也像一把“双刃剑”：它既可以造福人类，也可能在使用不当时给人类带来潜在的危害。下列有关生物技术及应用的分析，正确的是(　　)
A．生殖性克隆、治疗性克隆都要用到体细胞核移植技术
B．害虫喜欢吃的植物往往是非转基因的，害虫很少甚至不吃的植物往往是转基因的
C．转基因致病菌易造成人、畜大规模死亡的原因是人、畜不会对它们产生免疫反应
D．试管婴儿和设计试管婴儿都涉及的技术有体外受精、胚胎移植、基因组编辑
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A　[生殖性克隆是指通过克隆技术产生独立生存的新个体，治疗性克隆是指利用克隆技术产生特定的细胞、组织和器官，用它来修复或替代受损的细胞、组织和器官，从而达到治疗疾病的目的，两者都要用到克隆技术，而克隆技术主要通过细胞核移植技术实现的，故两者都要用到体细胞核移植技术，A正确；转基因植物大多数是抗虫的，所以害虫不喜欢吃，但有些非转基因植物也有抗虫的特性，害虫也不喜欢吃，B错误；转基因致病菌易造成人、畜大规模死亡的原因并不是人、畜不会对他们产生免疫反应，而是通过转基因技术获得致病菌可能是人类从来没有接触过的致病菌，人类还没有找到相应的有效治疗药物来对抗，C错误；试管婴儿涉及的技术主要是体外受精和胚胎移植，不涉及基因组编辑，设计试管婴儿涉及的技术有体外受精、胚胎移植、有的会通过基因组编辑来有目的的改造特定基因，D错误。故选A。]
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2．(多选)(2022·江苏苏州三模)转基因作物因其具有抗旱、抗寒、抗虫等能力而为粮食缺少的国家所推崇。但是反对者表示：对转基因食物进行的安全性研究都是短期的，无法有效评估人类进食转基因食物几十年后或更久以后的风险。请用已学过的知识判断下列叙述，错误的是(　　)
A．转基因作物的基因可能传播到野生植物体内，造成基因污染
B．食用转基因食品时，食品中的基因会整合到人的基因组中
C．转入抗虫基因的植物，有可能会导致昆虫群体抗性基因频率增加
D．如果转基因植物的外源基因来自自然界，则不会有安全性问题
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BD　[转基因作物的基因可以通过花粉传播到野生植物体内，造成基因污染，A正确；几乎任何食品都含有基因，不论基因的来源如何，含基因的物质DNA进入消化道后，都会被酶分解破坏成小分子，不可能将外来遗传信息带到人的基因组里，B错误；转入抗虫基因的植物可杀死无抗性昆虫，对昆虫的抗性具有选择作用，所以会导致昆虫群体抗性基因频率增加，C正确；如转基因植物的外源基因来源于自然界，则仍然存在潜在的安全性问题，D错误。故选BD。]
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考向2考查生物技术的伦理问题
3．(多选)(2022·江苏无锡期末)医学领域中试管婴儿卵浆置换技术已经有了多种突破。该技术首先取得女性的卵细胞核，并将其移植入优质的去核卵细胞内，使两者重组成活力较强的卵细胞，经体外受精形成胚胎后移植入母体子宫。下列相关叙述正确的是(　　)
A．该技术主要适用于卵子质量不佳的女性
B．该技术可以解决男性精子质量不佳的问题
C．该技术能显著提高大龄女性的受孕概率
D．该技术会导致伦理道德方面的质疑和争议
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ACD　[根据题意可知，该技术首先取得女性的卵细胞核，并将其移植入优质的去核卵细胞内，使两者重组成活力较强的卵细胞，主要适用于卵子质量不佳的女性，不能解决男性精子质量不佳的问题，A正确，B错误；大龄女性容易产生质量不佳的卵子，该技术能显著提高大龄女性的受孕概率，C正确；该技术孕育的后代，卵子的遗传物质来源于两个女性，会导致伦理道德方面的质疑和争议，D正确。故选ACD。]
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4．(2022·辽宁沈阳模拟预测)下列关于生物技术安全性和伦理问题的叙述，正确的是(　　)
A．基因身份证含有致病基因和易感基因等涉及个人敏感基因的信息
B．生物武器种类包括致病菌、干扰素、生化毒剂以及经过基因重组的致病菌
C．抗除草剂基因通过花粉传播到杂草形成“超级杂草”会造成食物安全问题
D．国际上大多数国家在转基因食品标签上都有警示性标记，并注明可能的危害
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A　[基因身份证是指把个人的致病基因和易感基因检测出来，记录在磁卡上，做成个人基因身份证，A正确；生物武器种类包括致病菌、病毒、生化毒剂以及经过基因重组的致病菌等，干扰素不属于生物武器，B错误；抗除草剂基因通过花粉传播到杂草形成“超级杂草”会影响生物多样性，会造成生物安全问题，C错误；转基因食品上只标明原料来自转基因生物，并未标明其危害，D错误。故选A。]
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1．核心概念
(1)基因工程：是指在体外通过人工“剪切”和“拼接”等方法，将外源目的基因与载体DNA进行组合形成重组DNA，然后导入受体细胞，并使其在受体细胞中表达，产生人类需要的基因产物的技术。
(2)质粒：一种裸露的、结构简单、独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA之外，并具有自我复制能力的环状双链DNA分子。
(3)目的基因：指在基因工程的设计和操作中，用于改变受体细胞性状或获得预期表达产物等的基因。
(4)转化：指目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。
(5)电泳：DNA分子具有可解离的基团，在一定的pH下，这些基团可以带上正电荷或负电荷。在电场的作用下，这些带电分子会向着与它所带电荷相反的电极移动，这个过程就是电泳。
(6)生殖性克隆是指以产生新个体为目标的克隆，即产生一个独立生存的个体。治疗性克隆是指利用克隆技术产生特定的细胞、组织和器官，用它们来修复或替代受损的细胞、组织和器官，从而达到治疗疾病的目的。
2．结论语句
(1)限制酶能够识别双链DNA分子的特定脱氧核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键断开。
(2)载体上有特殊的标记基因，便于重组DNA分子的筛选。
(3)DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精，利用这一原理，可以初步分离DNA与蛋白质。
(4)PCR反应需要在一定的缓冲溶液中才能进行，需提供DNA模板、引物对、4种dNTP和热稳定的DNA聚合酶。
(5)基因表达载体是载体的一种，除目的基因、标记基因外，还必须含有启动子、终止子等。
(6)在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象等有关。
(7)基因工程原则上只能生产自然界中已存在的蛋白质。
(8)对蛋白质的结构进行设计改造，最终还必须通过改造或合成基因来完成。
(9)理性看待转基因技术，最重要的是要靠确凿的证据和严谨的逻辑进行思考和辩论。
(10)我国政府一再重申四不原则：不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验。

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