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（23）基因工程、生物技术的安全性与伦理问题
——2025高考生物学一轮复习易混易错专项复习
易混易错梳理
1.基因工程的易错点提示
（1）标记基因（通常选抗性基因）的作用是：用于检测重组质粒是否被导入受体细胞（不含抗性）；而选择性培养基（加抗生素的培养基）的作用是：筛选是否导入目的基因的受体细胞。抗生素针对的不是目的基因，而是淘汰不具有抗性的没有导入目的基因的受体细胞
（2）基因工程中导入的目的基因通常考虑整合到核DNA中，形成的生物可看作杂合子（Aa）产生配子时，可能含有目的基因，后代会发生性状分离
（3）重组质粒（即基因表达载体的构建）在细胞外形成，而不是在细胞内
（4）质粒不是细菌的细胞器而是某些基因的载体，质粒存在于细菌细胞内的小型环状DNA。拟核是大型环状DNA。
（5）启动子、终止子是基因的结构，在构建基因表达载体时目的基因插入两者之间；而起始密码、终止密码在mRNA上
2.对复杂背景下的基因工程的综合应用不能把握核心基本操作
基因工程的原理是人工进行的一种基因重组过程，由于其属于前沿生物科技，故有大量科技文献可以作为背景呈现考题，但考查的仍旧是基础的操作步骤和基本工具等内容，较为复杂的就是限制酶的选择和处理结果等，但学生常被题干背景迷惑，而无法做出正确判断和解答。
3.有关蛋白质工程的两点提醒
（1）改造对象是基因：任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因即对蛋白质进行了改造，而且改造过的蛋白质可以遗传下去。
（2）基因突变的新基因中含有不编码蛋白质的序列，而蛋白质工程中的新基因则没有。
4.理性看待转基因技术的原因
（1）生物技术和其他科学技术一样具有两面性，是一把“双刃剑”，既能推动社会发展和技术进步，也可带来灾难。
（2）社会的发展总是和技术的发展密切联系，从促进社会发展的角度看，必须不断发展生物技术，造福人类，同时尽量避免灾难。
5.治疗性克隆和生殖性克隆的比较
比较 治疗性克隆 生殖性克隆
不 同 点 概念 利用克隆技术产生特定细胞或组织（上皮组织、神经组织或肌肉组织等）等用于治疗性移植的克隆性技术 利用克隆技术获得胚胎，并将胚胎孕育成为人类个体的克隆性技术
目的 治疗人类疾病 繁殖新个体
操作水平 细胞或组织水平 个体水平
相同点 都属于无性生殖，产生新细胞、新组织，遗传信息相同
6.试管婴儿与设计试管婴儿的区别与联系
项目 设计试管婴儿 试管婴儿
区 别 技术手段 多了胚胎移植前进行遗传学诊断这一环节 不需进行遗传学诊断
实践应用 用于白血病、贫血病等疾病的预测 解决不孕不育
联系 二者都是体外受精，体外进行早期胚胎发育，再进行胚胎移植，从生殖方式上应为有性生殖
易混易错通关
1.某同学拟用限制酶（酶1、酶2、酶3和酶4）、DNA连接酶为工具，将目的基因（两端含相应限制酶的识别序列和切割位点）和质粒进行切割、连接，以构建重组表达载体。限制酶的切割位点如图所示。
下列重组表达载体构建方案合理且效率最高的是（ ）
A.质粒和目的基因都用酶3切割，用E. coli DNA连接酶连接
B.质粒用酶3切割、目的基因用酶1切割，用T4 DNA连接酶连接
C.质粒和目的基因都用酶1和酶2切割，用T4 DNA连接酶连接
D.质粒和目的基因都用酶2和酶4切割，用E. coli DNA连接酶连接
2.基因表达载体的构建（即目的基因与运载体结合）是实施基因工程的第二步，也是基因工程的核心。其构建目的是使目的基因能在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时，使目的基因能够表达和发挥作用。如图为含有某目的基因的DNA片段、质粒体的酶切位点及限制酶识别切割位点，则据图分析，下列叙述正确的是（ ）
A.质粒作为基因工程运载体，只需具备启动子、终止子、标记基因、复制原点即可
B.不能用BclⅠ和BglⅡ切割质粒和含有目的基因的DNA片段，因为二者黏性末端相同
C.限制酶切割部位与DNA连接酶作用的部位不完全相同
D.构建基因表达载体时，目的基因必须接在启动子和终止子之间，以确保转录的正常进行
3.像BclⅠ（-T↓GATCA-）、BglⅡ（-A↓GATCT-）、MboⅠ（-↓GATC-）这样，识别序列不同、，但能产生相同的黏性末端的一类限制酶被称为同尾酶。如图表示目的基因及质粒上的酶切位点。选用不同的限制酶对质粒和目的基因进行切割，并用DNA连接酶进行连接。下列分析错误的是（ ）
选项 切割质粒 切割目的基因 结果分析
A BclI和BglⅡ BclI和BglⅡ 形成的重组质粒的碱基排列顺序不一定相同
B BclI和BglⅡ MboI 切割后的质粒不可自我环化，切割后的目的基因可以自我环化
C MboI BclI和BglⅡ 形成的重组质粒可被MboI再次切开，但可能无法被BclI和BglⅡ再次切开
D MboI MboI 切割后的质粒可以自我环化，切割后的目的基因也可以自我环化
A.A B.B C.C D.D
4.通过设计引物，运用PCR技术可以实现目的基因的定点诱变。如图为基因工程中获取突变基因的过程，其中引物1序列中含有一个碱基T不能与目的基因片段配对，但不影响引物与模板链的整体配对，反应体系中引物1和引物2的5'端分别设计增加限制酶a和限制酶b的识别位点。下列有关叙述正确的是（ ）
A.在PCR反应体系中还需要加入4种游离的脱氧核苷酸、解旋酶Taq、DNA聚合酶等
B.第2轮PCR，引物1能与图中②结合并且形成两条链等长的突变基因
C.引物中设计两种限制酶识别位点有利于目的基因定向插入载体
D.第3轮PCR结束后，含突变碱基对且两条链等长的DNA占1/2
5.下图表示应用基因工程技术生产干扰素（一种分泌蛋白）的三条途径，下列相关叙述错误的是（ ）
A.途径甲中，过程Ⅱ采用的方法是显微注射法
B.途径乙中，过程Ⅱ一般所采用的方法是农杆菌转化法
C.途径丙中，过程Ⅱ可用Ca2+处理大肠杆菌，以制备感受态细胞
D.三条途径中，由于使用的目的基因相同，因此表达出的干扰素的结构也完全相同
6.如图为利用大肠杆菌重组表达系统生产HPV疫苗的过程。质粒中lacZ基因可使细菌利用培养基中的X-gal，从而使菌落呈蓝色，若无该基因，则菌落呈白色。下列有关叙述错误的是（ ）
A.过程①最好选用限制酶BamHⅠ和EcoRⅠ
B.进行过程②之前，需要先用Ca2+处理大肠杆菌，使其处于感受态
C.筛选含重组质粒的大肠杆菌，应在培养基中加入X-gal和青霉素
D.在选择培养基上筛选含重组质粒的大肠杆菌时应挑选蓝色菌落
7.实验人员将一段外源DNA片段（包含约850个基因）与丝状支原体（一种原核生物）的DNA进行重组后，植入大肠杆菌，制造出一种“新的生命”。该生物能够正常生长、繁殖。下列有关该技术前应用的叙述，错误的是（ ）
A.该技术可以制造某些微生物，用于生产药品、制造染料、降解有毒物质等
B.由于存在生殖隔离，因此人造生命进入自然界并不会破坏生物多样性
C.人造生命扩散到自然界，有可能造成环境安全性问题
D.此项技术可能被用来制造生物武器，从而危及人类安全
8.我国政府不赞成、不允许、不支持、不接受任何形式的生殖性克隆人。下列属于其原因的一组是（ ）
①克隆人只是某些人出于某种目的制造出的“产品”，没有“父母”，这可能导致他们在心理上受到伤害
②生殖性克隆技术可能带有一定的致癌风险
③由于技术问题，可能孕育出有严重生理缺陷的克隆人
④克隆人的家庭地位难以认定，可能使以血缘为纽带的父子、兄弟和姐妹等人伦关系消亡
⑤生殖性克隆人冲击了现有的一些有关婚姻、家庭和两性关系的伦理道德观念
⑥克隆人作为一项科学研究属于中性的，但可能带来严重的基因歧视
⑦生殖性克隆人是对人类尊严的侵犯
⑧生殖性克隆人破坏了人类基因多样性的天然属性，不利于人类的生存和进化
A.①②③④⑤⑥ B.①③④⑤⑦⑧ C.①②③⑤⑦⑧ D.①④⑤⑥⑦⑧
9.转基因作物的推广种植，大幅提高了粮食产量，取得了巨大的经济效益和生态效益：硕果累累的转基因作物相关研究在带给人们喜悦的同时，也促使人们关注转基因作物的安全性问题。下列有关转基因作物安全性的叙述，错误的是（ ）
A.抗性基因可能会随花粉传播到田间近缘野生植物体内，造成基因污染
B.转入抗性基因的植物可能成为“入侵物种”，影响生态系统的稳定性
C.大面积种植转基因抗虫棉，有可能导致棉铃虫群体中相关抗性基因频率增加
D.只要目的基因来自自然界，培育出的转基因植物就不会有安全性问题
10.科学家将鱼抗冻蛋白基因转入番茄，使番茄的耐寒能力大大提高，可以在相对寒冷的环境中生长。质粒上有PstⅠ、SmaⅠ、HindⅢ、AluⅠ四种限制性内切核酸酶切割位点，下图是转基因抗冻番茄培育过程的示意图（ampr为氨苄青霉素抗性基因），其中①~④是转基因抗冻番茄培育过程中的相关步骤，甲、乙表示相关结构或细胞。请据图作答：
（1）在构建重组DNA时，可用一种或多种限制性内切核酸酶进行切割，为了避免目的基因和载体在酶切后产生的末端发生任意连接，在此实验中应该选用限制性内切核酸酶_____分别对鱼抗冻蛋白基因和质粒进行切割，切割后产生的DNA片段分别为_____种和_____种。
（2）基因工程中的核心步骤是_____（填序号），该步骤的目的是_____。为了使目的基因正常表达，其上游必须有启动子，它是_____识别和结合的部位。若限制酶切出了平末端，要选择_____进行连接（填“E.coliDNA连接酶”或“T4DNA连接酶”）。
（3）图中将鱼抗冻蛋白基因导入番茄细胞的方法称为_____。它是利用载体Ti质粒中含有_____，可以将目的基因整合到宿主细胞的染色体DNA上。
（4）检测番茄植株细胞中鱼抗冻蛋白基因是否成功表达，从分子水平上常采用的方法是_____。
答案以及解析
1.答案：C
解析：只用一种限制酶切割质粒和目的基因，会使质粒和目的基因发生自身环化或者使目的基因在质粒中反向连接，A错误；用酶1切割目的基因，产生的是黏性末端，用酶3切割质粒，产生的是平末端，无法连接，B错误；质粒和目的基因都用酶1和酶2切割后，可使用T4 DNA连接酶连接，使目的基因定向插到质粒中，C正确；酶2和酶4切割后产生的黏性末端相同，易导致目的基因和质粒自身环化或者使目的基因在质粒中反向连接，并且用酶4切割会破坏标记基因，D错误。
2.答案：D
解析：质粒作为基因工程的运载体需要有一个或多个限制酶的识别切割位点，A错误；由题图可知，限制酶BclⅠ和BglⅡ是同尾酶，同尾酶是指切割不同的DNA片段但产生相同的黏性末端的一类限制酶，二者切割后产生的黏性末端相同，所以可以用BclⅠ和BglⅡ切割质粒和含有目的基因的DNA片段，B错误；限制酶切割部位与DNA连接酶作用的部位完全相同，都是磷酸二酯键，C错误；构建基因表达载体时，目的基因必须接在启动子和终止子之间，以确保转录的正常进行，D正确。
3.答案：B
解析：A、切割质粒和切割目的基因用均用BclⅠ和BglⅡ，由于两种酶切割后产生的黏性末端相同，形成的重组质粒时目的基因可能反向连接，形成的碱基排列顺序不一定相同，A正确；B、切割质粒用BclⅠ和BglⅡ，切割后产生的黏性末端相同，切割后的质粒可能自我环化；切割目的基因用Mbol，切割后产生平末端，切割后的目的基因可以自我环化，B错误；C、由题意可知，切割质粒用Mbol，产生黏性末端，切割目的基因用BclⅠ和Bgl Ⅱ，也会产生黏性末端，形成的重组质粒中原来的BclⅠ和Bgl Ⅱ的切割位点的序列发生改变，不能再被这两种酶切割，但不影响MboⅠ的作用，C正确；D、切割质粒用MboⅠ，切割目的基因用MboⅠ，产生的均为平末端，切割后的质粒可自我环化，切割后的目的基因也可以自我环化，D正确。故选：B。
4.答案：C
解析：在PCR反应体系中还需要加入4种游离的脱氧核苷酸、TaqDNA聚合酶等，不需要加入解旋酶，A错误；由图可知，②是第二轮PCR形成的，在第3轮PCR，引物1能与图中②结合并且形成两条链等长的突变基因，B错误；引物中设计两种限制酶识别位点，经限制酶切割后可以产生两种不同的黏性末端，帮助目的基因定向定点插入载体，避免发生自身环化和反向连接，C正确；在第3轮PCR结束后，共产生8个DNA分子，含突变碱基对且两条链等长的DNA有2个，所以占比为1/4，D错误。
5.答案：D
解析：途径甲中，过程Ⅱ是将目的基因导入动物细胞，采用的方法是显微注射法，A正确；途径乙中，过程Ⅱ将目的基因导入植物细胞时，一般所采用的方法是农杆菌转化法，B正确；途径丙中，过程Ⅱ将目的基因导入大肠杆菌时，常用Ca2+处理大肠杆菌，使其成为能吸收周围环境中DNA分子的感受态细胞，C正确；干扰素是一种分泌蛋白，干扰素基因表达后需要在真核细胞的内质网和高尔基体中进行加工后才能形成具有特定结构的蛋白质，大肠杆菌没有内质网和高尔基体，表达出的干扰素的结构与前两条途径表达出的干扰素的结构应该不同，D错误。
6.答案：D
解析：过程①是构建重组质粒的过程，用限制酶进行切割时，要保证目的基因和标记基因的完整性，为防止目的基因和载体的自身环化、目的基因在载体中反向连接，一般选用两种酶进行酶切，故过程最好选用限制酶BamHⅠ和EcoRⅠ，A正确；过程②是将目的基因导入大肠杆菌，通常先用Ca2+处理大肠杆菌细胞，使细胞处于一种易于吸收周围环境中DNA分子的生理状态，B正确；筛选含重组质粒的大肠杆菌，应在培养基中加入青霉素和X-gal，加入青霉素可以筛选出转入重组质粒、正常质粒的大肠杆菌，加入X-gal可以筛选出转入重组质粒的大肠杆菌，C正确；据题意，质粒中lacZ基因可使细菌利用培养基中的X-gal，使菌落呈蓝色，若无该基因，菌落呈白色，又知重组质粒中lacZ基因被破坏，故在选择培养基上筛选含重组质粒的大肠杆菌时，应挑选白色菌落，D错误。
7.答案：B
解析：通过导入不同的目的基因，可用于生产药品、制造染料、降解有毒物质等，A正确；人造生命是一个新的物种，由于其没有天敌，进入自然界后，可能会破坏生物的多样性，B错误；人造生命扩散到自然界，竞争能力强，因此可能成为“入侵的外来物种”，有可能造成环境安全性问题，C正确；利用基因工程技术，在一些不致病的微生物体内插入致病基因，会培育出新的致病微生物，这些微生物可用于制成生物武器，D正确。
8.答案：B
解析：生殖性克隆人不会带有致癌风险，②错误；生殖性克隆人不涉及转基因技术等，不存在基因歧视，⑥错误，B正确。
9.答案：D
解析：抗性基因可能会随花粉传播到田间近缘野生植物体内，造成基因污染，A正确；转基因生物具有的某些特殊性质，使它们在当地的竞争能力较强，可能成为“入侵物种”，威胁生态系统中其他生物的生存，从而影响生态系统的稳定性，B正确；大面积种植转基因抗虫棉，有可能导致棉铃虫群体中相关抗性基因频率增加，C正确；即使目的基因来自自然界，导入植物细胞中可能影响植物原有基因的表达，培育出的转基因植物仍然可能会有安全性问题，D错误。
10.答案：（1）PstⅠ、SmaⅠ；4；2
（2）①；使目的基因稳定存在、成功表达、并能遗传给下一代；RNA聚合酶；T4DNA连接酶
（3）农杆菌转化法；T-DNA
（4）抗原—抗体杂交
解析：（1）据图分析，鱼的抗冻蛋白基因（目的基因）上具有三种限制酶切割位点，PstⅠ的切割位点存在于目的基因的两侧，SmaⅠ的切割位点存在于目的基因的左侧，而AluⅠ的切割位点存在于目的基因的中央，因此不宜选用AluⅠ；质粒上有PstⅠ、SmaⅠ、HindⅢ、AluⅠ四种限制酶切割位点，因此应该选择PstⅠ、SmaⅠ分别切割目的基因和质粒，切割后目的基因所在的DNA产生4种DNA片段、质粒产生2种DNA片段。
（2）图中①～④分别表示基因表达载体的构建、目的基因导入受体细胞、脱分化、再分化。基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建，即图中的①步骤，目的是使目的基因稳定存在、成功表达、并能遗传给下一代。基因表达载体中的启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位；T4DNA连接酶可以连接平末端。
（3）将目的基因导入番茄细胞等植物细胞常用农杆菌转化法，利用载体Ti质粒中含有T—DNA，可以将目的基因整合到宿主细胞的染色体DNA上。
（4）番茄植株细胞中鱼抗冻蛋白基因表达的产物是抗冻蛋白，可以利用抗原一抗体杂交技术进行检测。

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