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考点16 基因工程及生物技术的安全性与伦理问题——高考生物学一轮复习考点创新题训练
1.FⅧ基因主要在肝脏中表达，控制合成凝血因子（FⅧ）。若使FⅧ第309位的丙氨酸替换为丝氨酸，可增加FⅧ的分泌。A型血友病是由于FⅧ基因突变导致FⅧ含量降低或功能异常的疾病。下列叙述错误的是( )
A.上述得到高分泌量的FⅧ的操作过程属于蛋白质工程
B.构建基因表达载体时应将编辑后的FⅧ基因连接于肝脏细胞特异性启动子下游
C.以腺病毒为载体将编辑后的FⅧ基因插入到肝细胞核基因组可对A型血友病患者进行治疗
D.为了检测编辑后的FⅧ基因是否成功表达，不能从血液中提取蛋白质进行抗原-抗体杂交
2.蜘蛛丝(丝蛋白)被称为“生物钢”,有着超强的抗张强度，下图为蛛丝蛋白基因对应的DNA片段结构示意图，其中1～4表示DNA上引物可能结合的位置，目前利用现代生物技术生产蜘蛛丝已取得成功。下列有关叙述错误的是( )
A.若从该DNA片段中直接获取蛛丝蛋白基因，会破坏4个磷酸二酯键
B.若用PCR技术获取目的基因，则图中的2、3分别是2种引物结合的位置
C.若受体细胞为大肠杆菌，则蛛丝蛋白的加工需要细胞中内质网和高尔基体的
参与
D.在PCR仪中根据选定的引物至少需经过6次循环才可获得32个符合要求的目的基因
3.Southern印迹杂交是进行基因组DNA特定序列定位的通用方法。其基本方法是：利用琼脂糖凝胶电泳分离经限制性内切酶消化的DNA片段，将凝胶上的DNA变性并在原位将单链DNA片段转移至硝酸纤维膜上并固定，再与放射性标记的探针进行杂交，利用放射自显影检测特定DNA分子。根据信息判断下列说法中错误的是( )
A.限制性内切酶消化DNA片段时破坏了相邻两个核苷酸分子之间的磷酸二酯键
B.转移至硝酸纤维膜上的DNA片段中有2个游离的磷酸基团
C.标记探针与硝酸纤维膜上的DNA分子部分碱基序列互补
D.可用Southern印迹杂交法从基因组文库中获取目的基因
4.通过动物细胞工程技术，可以利用患者自身的细胞在体外诱导发育成特定的组织器官，然后再移植回患者体内。图1和图2表示利用自身细胞进行器官移植的两种方法，其中诱导多能干细胞（iPS细胞）类似于人类的胚胎干细胞。下列叙述正确的是( )
A.两种方法都需要运用动物细胞培养技术，需要将细胞置于含有95%O2和5%CO2的混合气体的CO2培养箱中
B.利用两种方法所获得的组织器官的遗传物质均与患者的完全相同，因此移植后不会发生免疫排斥反应
C.可利用农杆菌转化法或显微注射法将Oct3/4基因、Sox基因、c-Myc基因和Klf基因导入成纤维细胞
D.图2中卵母细胞去核实际去除的是纺锤体—染色体复合物，核移植时供体细胞不用去核，可整个注入去核的卵母细胞中
5.近年来，人工智能（AI）算法在蛋白质工程领域的应用已经被开发，下列关于AI算法在蛋白质工程领域应用的设想中，实现难度最大的是( )
A.根据人类对蛋白质的功能需求设计蛋白质的高级结构
B.根据蛋白质的空间结构推测其氨基酸序列
C.按照设定的氨基酸序列推测mRNA的碱基序列
D.按照设定的mRNA的碱基序列设计新基因
6.具核梭杆菌（Fn）侵入肠黏膜后可导致结直肠癌。图为荧光标记滚环扩增法检测Fn的过程，nusG基因为Fn的特异性基因序列，只有当环境中存在该基因序列时，过程②中锁式探针才能环化；检测探针的荧光基团（FAM）距离淬灭基团（BHQ-1）比较近时，荧光会被淬灭。图中④为滚环扩增技术（RCA），此过程中以环化的锁式探针为模板，以nusG基因单链为相关引物，通过类似于PCR的过程，获得了长重复单链DNA.下列叙述错误的是( )
A.与常规PCR相比RCA缺乏变性步骤，推测所用DNA聚合酶可能不具有耐高温的特性
B.由图推测，应根据nusG基因的序列设计锁式探针两端的检测臂
C.若检测样品存在Fn，检测探针的FAM与BHQ-1距离增大，荧光基团发出荧光
D.利用荧光标记滚环扩增法检测肠黏膜中的Fn时需获取大量样品
7.为研究玉米的抗逆机制，科研人员利用图中的双分子荧光互补技术分析玉米M5与B72蛋白的相互作用。下列说法正确的是( )
A.直接将YFP剪切为N端和C端后，分别与M5和B72蛋白连接
B.设计特异性引物以玉米cDNA为模板扩增M5和B72基因
C.将M5和B72基因融合后连接到质粒上的YFP基因中
D.将含有M5和B72的基因表达载体分别导入不同细胞中
8.为了构建可以直接利用纤维素发酵的酿酒酵母工程菌，研究人员构建基因表达载体（如图所示），并导入不能合成尿嘧啶的酵母菌。
下列相关分析不正确的是( )
A.尿嘧啶合成基因可以作为表达载体上的标记基因
B.该方法需利用限制酶和DNA连接酶实现目的基因与载体的连接
C.扩增目的基因时应在引物的5'端添加与线性化载体两端相同的DNA序列
D.在以纤维素为唯一碳源的液体培养基中检测酒精含量确定工程菌发酵效果
9.多溴联苯醚（分子式C12H5Br4O，简称BDE-47）是一种电子垃圾分解后产生的环境污染物，进入人体会对神经系统、生殖系统等产生毒害。为了提高好氧细菌的降解效率，将GB-2细菌内获取的BDE-47降解基因导入WT-G受体菌，构建成基因工程菌1、2、3，如图是对三种菌相关基因的电泳结果。下列叙述错误的是( )
A.由图可知，工程菌2为降解BDE-47能力强的目的菌株
B.从GB-2细菌内获取的BDE-47降解基因可通过PCR技术进行扩增
C.将含有BDE-47降解基因的重组质粒导入WT-G受体菌时，用Ca2+处理会增大导入率
D.若要增加筛选GB-2细菌的可能性，应从多溴联苯醚污染区取样并进行菌体培养
10.抗体的结构可分为可变区和恒定区，其中可变区决定抗体的特异性，是抗体识别及结合抗原的部位。根据这一结构特点，研究人员通过改造获得了一种“人鼠嵌合抗体”，其结构如图所示，这一技术可减弱人对小鼠单克隆抗体的免疫反应。下列有关叙述错误的是( )
A.通过对抗体进行改造以生产人鼠嵌合抗体，属于蛋白质工程
B.人鼠嵌合抗体基因由人抗体的恒定区基因与鼠抗体的可变区基因组成
C.为获得结构正确的嵌合抗体，通常不宜选用大肠杆菌作为受体细胞
D.获得人鼠嵌合抗体的过程中，难度最大的是找到并改变相对应的基因
11.中美科学家通过改变一种名为NR2B的基因研制出了转基因超级小鼠Hobbie-J,Hobbie-J比普通老鼠更加聪明，大脑运转更加迅速，它能够轻松完成迷宫任务。下列关于Hobbie-J产生过程的描述，错误的是( )
A.NR2B基因可通过PCR技术进行扩增
B.改变NR2B基因的过程，其基本原理为基因重组
C.通常采用显微注射技术将改变后的NR2B基因重组质粒导入小鼠受精卵内
D.可采用基因探针检测改变后的NR2B基因是否导入小鼠体内
12.豇豆对多种害虫具有抗虫能力，根本原因是豇豆体内具有胰蛋白酶抑制剂基因（CPTI基因）。科学家将其转移到水稻体内后，却发现抗虫效果不佳，主要原因是CPTI蛋白质的积累量不足。经过在体外对CPTI基因进行了如图所示的修饰后，CPTI蛋白质在水稻中的积累量就得到了提高。下列分析合理的是( )
A.“信号肽”序列的基本单位是氨基酸
B.该转基因水稻的后代中不一定检测到CPTI基因
C.CPTI基因的修饰只需限制性内切核酸酶
D.水稻CPTI基因的表达会促使害虫短时间内产生抗性
13.生物技术是一门由多学科综合的新兴科学，人们可以对生物体进行不同层次的设计、控制、改造或模拟，产生巨大生产力的同时，也带来了生物物种伦理的问题，引起了人们的高度关注和深思。下列相关叙述，正确的是( )
A.与经典的胚胎干细胞技术相比，诱导多能干细胞不使用胚胎，因此一般不涉及伦理问题，所以也不涉及安全问题
B.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，需要在严格的监管下进行
C.中国政府不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人的实验，反对治疗性克隆
D.某转基因大豆抗病性强，出油率高，可与当地大豆杂交，以提高当地大豆的抗病性
14.2022年4月，此前因违法使用基因编辑技术改造婴儿而判处三年有期徒刑的贺建奎刑满释放，再次引起人们对生物技术的伦理和监管的讨论。我国政府在生物技术的安全与伦理问题上的立场不包括( )
A.反对生殖性克隆，支持治疗性克隆
B.允许发展、生产、储存生物武器，但反对生物武器及其技术和设备的扩散
C.干细胞的研究须在相关规定下进行，并尊重国际公认的生命伦理准则
D.维护消费者对转基因产品的知情权，对农业转基因生物实行标识制度
15.科研人员拟用同源重组的方法敲除金黄色葡萄球菌的SigB基因。回答下列问题：
（1）同源重组的原理如图1所示。图中剪刀代表的是一种核酸内切酶。当DNA被切开后，细胞中具有修复功能的酶可将这些切开DNA片段进行重新连接，这样SigB基因就能被其它碱基序列替换，实现SigB基因的敲除。结合图1的信息，为实现基因的敲除，供体DNA片段的碱基序列应为____________。
（2）科研人员设计了供体DNA片段，作为目的片段构建重组质粒，导入金黄色葡萄球菌中，敲除金黄色葡萄球菌的SigB基因。
①实验中可替换SigB基因的片段是卡那霉素抗性基因，卡那霉素抗性基因的作用是_______。
②科研人员需将SigB基因上游、卡那霉素抗性基因、SigB基因下游利用____________扩增技术实现供体DNA片段的构建。构建过程如图2所示。
由图2可知，SigB基因上游和卡那霉素抗性基因变性后再复性，SiB基因上游和卡那霉素抗性基因单链能够通过____________原则形成局部双链结构，然后在____________催化作用下形成SigB基因上游和卡那霉素抗性基因融合片段。按照此操作，可将SigB基因上游和卡那霉素抗性基因融合片段与SigB基因下游融合构建出供体DNA片段。
③通过设计引物可以使卡那霉素抗性基因扩增后，两侧应含有与SigB基因上、下游相同的碱基序列。从图3的p1~p4中选取的引物组合是____________，该引物组合要如何改造才能使其两侧含有与SigB基因上、下游相同的碱基序列____________。
（3）有人提出：“可以用这个方法，将人受精卵中新冠病毒受体基因进行敲除，使得不受病毒感染。”你是否同意这种观点，从安全和伦理的角度分别写出理由_____（分别答出一点即可）。
答案以及解析
1.答案：D
解析：A、上述通过基因工程手段改造已有的编码蛋白质的基因得到高表达凝血因子Ⅷ的操作过程属于蛋白质工程，A正确；B、选择肝细胞特异性的启动子，可使FⅧ基因表达严格限于肝细胞，B正确；C、将编辑后的FⅧ基因插入到肝细胞基因组并成功表达属于体内基因治疗，C正确；D、编辑后的FⅧ基因表达的凝血因子与患者体内遗传凝血因子不同，所以可以从血液中提取蛋白质进行抗原-抗体杂交，检测编辑后的FⅧ基因是否成功表达，D错误。故选D。
2.答案：C
解析：
若从该DNA片段中直接获取蛛丝蛋白基因，DNA每条链上会破坏2个磷酸二酯键，共会破坏4个磷酸二酯键，A正确；由于DNA聚合酶只能从5'→3'延伸子链，图中的磷酸基团为5端，羟基为3'端，由于引物要延伸子链，子链和模板链反向平行，因此根据引物的延伸方向可知图中与引物结合的部位是2、3,B正确；大肠杆菌是原核生物，无内质网和高尔基体，C错误；如右图所示，设X基因为目的基因。经过第一轮复制以亲代DNA的两条链做模板，可以得到①和②两种DNA;经过第二轮复制可以得到①和③、②和④;经过第三轮复制可以得到①和③、③和⑤、②和④、④和⑤;第四轮复制得到16个DNA分子，即①和③、2个③和2个⑤、②和④、2个④和2个⑤、第二轮的2个⑤得到4个⑤(统计为①、②、3个③、3个④、8个⑤);第五轮复制得到32个DNA分子，即①和③、②和④、3个③和3个⑤、3个④和3个⑤、第四轮的8个⑤得16个⑤(统计为①、②、4个③、4个④、22个⑤,即还未获得32个目的基因),第六轮复制得64个DNA分子，即①和③、②和④、4个③和4个⑤、4个④和4个⑤、第五轮的22个⑤得44个⑤(统计为①、②、5个③、5个④、52个⑤,即此时获得32个以上符合条件的目的基因),综上所述，需要至少6次循环可获得32个符合要求的目的基因，D正确。
3.答案：B
解析：A、限制性内切酶切割DNA分子内部核苷酸分子之间的磷酸二酯键，A正确；B、转移至硝酸纤维膜上的DNA片段是单链DNA分子，其中有1个游离的磷酸基团，B错误；C、核酸探针通过氢键与待检测基因片段进行连接，进行碱基互补配对，C正确；D、放射性标记的探针进行杂交，利用放射自显影检测特定DNA分子，可用Southern印迹杂交法从基因组文库中获取目的基因，D正确。故选B。
4.答案：D
解析：A、两种方法都需要运用动物细胞培养技术，需要将细胞置于含有95%空气和5%CO2的混合气体的CO2培养箱中，A错误；
B、图1所示方法导入了Oct3/4基因、Sox基因、c-Myc基因和Klf基因，图2中提供质遗传物质的卵母细胞的来源未知，因此两种方法所获得的组织器官的遗传物质均可能和患者的不完全相同，B错误；
C、将目的基因导入动物细胞常用的方法是显微注射法，农杆菌转化法是将目的基因导入植物细胞常用的方法，C错误；
D、核移植的过程中，卵母细胞去核实际去除的是纺锤体—染色体复合物，核移植时供体细胞不用去核，可将整个供体细胞注入去核的卵母细胞中，D正确。
故选D。
5.答案：A
解析：根据中心法则逆推以确定目的基因的碱基序列：预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列（基因）。其中根据人类对蛋白质的功能需求设计蛋白质的高级结构是最难实现的。A正确，BCD错误。故选A。
6.答案：D
解析：A、由于模板是单链DNA，因此扩增时不需要解旋形成单链，故与常规PCR相比，RCA缺乏变性环节，即该扩增过程不需要在高温条件下进行，因此可说明RCA扩增过程中所使用的DNA聚合酶不具有耐高温特性，A正确；
B、过程②为锁式探针进行连接以实现环化，即在nusG基因一条链与锁式探针碱基互补配对的前提下，通过DNA连接酶形成磷酸二酯键将锁式探针连接形成环状，在设计锁式探针时需保证检测臂中含nusG基因的特异性序列，B正确；
C、若检测样品存在具核酸杆菌，经图2中②-④过程得到的长重复单链DNA与检测探针特异性结合，导致探针两端的FAM与BHQ-1距离增大，发出荧光，C正确；
D、由于长重复单链DNA中可同时结合多个检测探针从而使荧光强度增加，因此提高了该检测方法的灵敏度，无需获取大量样品，D错误。
故选D。
7.答案：B
解析：AC、结合题意分析可知，该操作应该是将M5和B72基因分别连接在YEP蛋白对应的基因的5'端和3'端，AC错误；B、设计特异性引物以玉米cDNA为模板扩增M5和B72基因，为构建基因表达载体作准备，B正确；D、将含有M5和B72的基因表达载体导入同一细胞中，D错误。故选B。
8.答案：B
解析：A、由题意可知，表达载体导入不能合成尿嘧啶的酵母菌，所以可将尿嘧啶合成基因作为表达载体上的标记基因，若导入表达载体后酵母菌能产生尿嘧啶，说明导入成功，A正确；B、该方法需利用DNA连接酶实现目的基因与载体的连接，不需要使用限制酶，B错误；C、扩增目的基因时应在引物的5'端添加与线性化载体两端相同的DNA序列，以便引物与目的基因配对，C正确；D、在以纤维素为唯一碳源的液体培养基中检测酒精含量确定工程菌发酵效果，若能利用纤维素发酵，则证明转基因成功，D正确。故选B。
9.答案：A
解析：A、由图可知，工程菌2含有降解基因，若要鉴定工程菌2的降解能力，需进行相关的降解能力的实验，A错误；B、从GB-2细菌内获取的BDE-47降解基因可通过PCR技术进行扩增，B正确；C、Ca2+处理会使受体菌处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，因此会增大导入率，C正确；D、污染区的土壤中降解BDE-47的菌体数量相对较多，从污染区取样，再经过菌体培养增加目的菌的浓度，利于筛选得到GB-2细菌，D正确。故选A。
10.答案：D
解析：A、人鼠嵌合抗体是自然界不存在的蛋白质，是一种新的蛋白质，通过蛋白质工程制造出来的，A正确；B、由图可知，人鼠嵌合抗体由人抗体恒定区和鼠抗体的可变区组成，因此人鼠嵌合抗体基因由人抗体的恒定区基因与鼠抗体的可变区基因组成，大肠杆菌为原核生物，B正确；C、抗体属于分泌蛋白，需要内质网和高尔基体的加工，大肠杆菌为原核生物，不能对抗体进行加工，因此通常不宜选用大肠杆菌作为受体细胞，C正确；D、蛋白质发挥功能必须依赖于正确的高级结构，而这种高级结构往往十分复杂，获得人鼠嵌合抗体的过程中，难度最大的是明确蛋白质复杂的高级结构，D错误。故选D。
11.答案：B
解析：A、PCR技术可在体外大量扩增目的基因，故NR2B基因可通过PCR技术进行扩增，A正确；B、改变NR2B基因的过程，是通过使NR2B基因中的碱基发生增添、缺少或替换导致的，则其基本原理为基因突变，B错误；C、将目的基因导入动物的受精卵中常用显微注射技术，C正确；D、根据碱基互补配对原理，可采用基因探针检测改变后的NR2B基因是否导入小鼠体内，D正确。故选B。
12.答案：B
解析：A、“信号肽”序列是一段DNA分子，其基本单位是脱氧核苷酸，A错误；B、该转基因水稻相当于杂合子，根据基因分离定律，其后代中不一定检测到CPTI基因，B正确；C、CPTI基因的修饰除了需要限制性内切核酸酶，还需要DNA连接酶，C错误；D、豇豆CPTI基因的表达会促使水稻产生抗性，D错误。故选B。
13.答案：B
解析：A、与经典的胚胎干细胞技术相比，诱导多能干细胞不使用胚胎，因此一般不涉及伦理问题，但是涉及安全问题，A错误；B、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，需要在严格的监管下进行，B正确；C、中国政府不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人的实验，不反对治疗性克隆，C错误；D、转基因大豆与当地大豆杂交，会造成基因污染，可能降低当地生物的多样性，D错误。选择B。
14.答案：B
解析：A、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，支持进行有效监控和严格审查的情况下进行治疗性克隆，A正确；B、我国政府对生物武器采取的态度是不发展、不生产、不储存生物武器，并反对生物武器及其技术和设备的扩散，B错误；C、我国政府在生物技术的安全与伦理问题上的立场是反对生殖性克隆，支持治疗性克隆；干细胞的研究须在相关规定下进行，并尊重国际公认的生命伦理准则，C正确；D、我国已经对转基因食品和转基因农产品实施产品标识制度，以尊重人们的知情权，D正确。故选B。
15.答案：（1）中间一段与待敲除基因不同的DNA序列、且其两侧为待敲除基因两侧的同源序列
（2）筛选SigB基因敲除的金黄色葡萄球菌；PCR；碱基互补配对；耐高温的DNA聚合酶（必须有耐高温）；p2和p3；在p2的5'端加上与SigB基因下游5'端（或左侧）相同的序列，在p3的3'端加上与SigB基因上游3'端（或右侧）相同的序列
（3）不同意
安全：①外源DNA分子进入受精卵后可能引起一些还没有发现的弊端，影响生命健康；②基因敲除后会导致人类基因库发生变化，在进化中可能存在一些潜在的风险。
伦理：改造、定制人的受精卵违背伦理道德。
解析：（1）同源重组利用了类似于染色体互换的原理，两边的序列是与待敲除基因同源的序列，中间为其他序列，取代待敲除基因，故供体DNA片段的序列应为中间一段与待敲除基因不同的DNA序列、且其两侧为待敲除基因两侧的同源序列。
（2）①卡那霉素抗性基因可作为标记基因，用于筛选SigB基因敲除的金黄色葡萄球菌。
②PCR技术依据DNA复制的原理，可在体外大量扩增目的基因。卡那霉素抗性基因和SigB基因上游序列存在相同的碱基序列，变性后，双链解开，SigB基因上游序列的上边单链与卡那霉素下边的单链可发生部分碱基互补配对，遵循碱基互补配对原则，形成局部双链结构，该结构即可作为模板也可作为引物，在耐高温的DNA聚合酶的催化作用下延伸，形成融合片段。
③引物的作用是使DNA聚合酶能够沿着3'端延伸，故应该选择p2和p3；根据图示的基因位置，在卡那霉素基因的上游即左端加入SigB基因上游序列，右侧加入下游序列，故在p2的5'端加上与SigB基因下游5'端（或左侧）相同的序列，在p3的3'端加上与SigB基因上游3′端（或右侧）相同的序列。
（3）对人类的基因进行改造涉及安全及伦理问题，如外源DNA分子进入受精卵后可能引起一些还没有发现的弊端，影响生命健康，基因敲除后会导致人类基因库发生变化，在进化中可能存在一些潜在的风险，改造、定制人的受精卵违背伦理道德等，故不同意该种说法。

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