资源简介 第4练 基因工程及生物技术的安全性与伦理问题A级·大概念对点练概念点1 DNA重组技术的基本工具1.[2023·新课标卷]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.[2023·湖北卷]用氨苄青霉素抗性基因(AmpR)、四环素抗性基因(TetR)作为标记基因构建的质粒如图所示。用含有目的基因的DNA片段和用不同限制酶酶切后的质粒,构建基因表达载体(重组质粒),并转化到受体菌中。下列叙述错误的是( )A.若用HindⅢ酶切,目的基因转录的产物可能不同B.若用PvuⅠ酶切,在含Tet(四环素)培养基中的菌落,不一定含有目的基因C.若用SphⅠ酶切,可通过DNA凝胶电泳技术鉴定重组质粒构建成功与否D.若用SphⅠ酶切,携带目的基因的受体菌在含Amp(氨苄青霉素)和Tet的培养基中能形成菌落概念点2 基因工程与蛋白质工程操作程序的比较3.农杆菌Ti质粒上的T DNA可以转移并随机插入到被侵染植物的染色体DNA中。研究者将下图中被侵染植物的DNA片段连接成环,并以此环为模板进行PCR,扩增出T DNA插入位置两侧的未知序列,以此可确定T DNA插入的具体位置。下列说法不正确的是( )注:子链从引物的3′端开始延伸。A.PCR扩增依据的是DNA分子双链复制的原理B.进行PCR扩增需要耐高温的DNA聚合酶C.利用图中的引物②、③组合可扩增出两侧的未知序列D.通过与受体细胞的基因组序列比对,可确定T DNA的插入位置4.[2024·泰安模拟]核酸疫苗是将编码某种抗原蛋白的外源基因(DNA或RNA)导入动物体细胞内,并通过宿主细胞的表达系统合成抗原蛋白,诱导宿主产生对该抗原蛋白的免疫应答,以达到预防和治疗疾病的目的。下图为针对某种RNA病毒抗原(S蛋白)研制DNA疫苗和RNA疫苗的思路:下列相关叙述正确的是( )A.该疫苗中核酸可作为抗原刺激人体产生体液免疫B.步骤①中对S蛋白基因进行扩增,需要用到DNA聚合酶和解旋酶C.步骤②构建基因表达载体,其S基因应插入载体,只需不破坏标记基因D.核酸疫苗能在人体细胞中成功表达S蛋白,说明了生物界共用一套密码子5.[2024·广东四校联考]下列有关蛋白质工程的叙述,错误的是( )A.蛋白质工程是在分子水平上通过改造或合成基因来完成的B.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C.蛋白质工程的途径是从预期蛋白质结构开始,进行氨基酸的增减或替换D.蛋白质工程的最终目的是改造现有蛋白质或制造新的蛋白质,以满足人类的需求概念点3 生物技术的安全性和伦理问题6.下列关于“转基因”的叙述,错误的是( )A.转入的外源基因有可能使作物的其他基因的表达受到影响B.被转移的基因是功能已知的基因,人们对它们研究得已经相当透彻,绝对不会引起安全性问题C.在“转基因”的过程中,必须用到工具酶D.转基因技术成果已进入人类的生产和生活,特别是在医药和农业生产上发挥了极大的作用7.为有效防范由各类生物因子、生物技术误用滥用等引起的生物性危害,生物安全已纳入国家安全体系。以下选项中会给我国带来生物安全风险的是( )A.收集我国公民及生物资源的遗传信息B.试管婴儿通过基因筛查技术阻断遗传疾病的遗传C.利用生物技术改造的工程菌获得大量的抗生素D.克隆技术可应用到器官移植但不能进行人体克隆探究点 DNA的粗提取与鉴定和DNA片段的扩增及电泳鉴定8.[2023·广东卷]“DNA粗提取与鉴定”实验的基本过程是:裂解→分离→沉淀→鉴定。下列叙述错误的是( )A.裂解:使细胞破裂释放出DNA等物质B.分离:可去除混合物中的多糖、蛋白质等C.沉淀:可反复多次以提高DNA的纯度D.鉴定:加入二苯胺试剂后即呈现蓝色9.[2024·扬州模拟]20世纪70年代,Fred Sanger发明了双脱氧终止法对DNA进行测序。其原理如图,在4个试管中分别加入4种脱氧核苷三磷酸(dNTP)和1种双脱氧核苷三磷酸(ddNTP);ddNTP可以与dNTP竞争核苷酸链延长位点,并终止DNA片段的延伸。在4个试管中DNA链将会分别在A、C、G及T位置中止,并形成不同长度的DNA片段。这些片段随后可被电泳分开并显示出来。下列说法中正确是( )A.这种测序方法需要引物和耐高温的DNA连接酶B.电泳图谱中的箭头所指的DNA片段以鸟嘌呤结尾C.测得未知DNA的序列为5′ GATTCGAGCTGA 3′D.ddNTP与dNTP竞争的延长位点是核苷酸链的5′末端B级·素养提能练10.[2024·黄冈模拟]不对称PCR是利用不等量的一对引物来产生大量单链DNA的方法。这两种引物分别为限制性引物与非限制性引物,其最佳比例一般为1∶50~1∶100,在PCR反应的最初10~15个循环中,其扩增产物最初主要是双链DNA,但当限制性引物消耗完后,非限制性引物引导的PCR就会产生大量的单链DNA。下列相关说法错误的是( )A.可以利用不对称PCR来制备探针B.复性温度过高可能导致PCR反应得不到任何扩增产物C.用不对称PCR方法扩增目的基因时需知道基因的全部序列D.因为双链DNA和单链DNA的分子量大小不同,可通过电泳方法将其分离11.某实验小组利用如图所示质粒和目的基因来构建基因表达载体,将目的基因导入大肠杆菌细胞并表达。下列叙述正确的是( )A.图中的质粒用酶A切割后,会产生8个游离的磷酸基团B.在构建重组质粒时,可用酶A和酶C切割质粒和目的基因C.成功导入目的基因的大肠杆菌可在含四环素的培养基中生长D.若用酶B和酶C切割,可以避免质粒的自身环化12.下列对待生物技术的理性态度是( )A.转基因技术是按照人们的意愿对生物进行设计,不存在负面影响B.转基因农作物对于解决粮食、能源等问题起了积极作用,也存在一定风险C.克隆技术如果被一些人利用将给社会造成灾难,应禁止任何克隆研究D.转基因技术如果被恐怖分子利用将可能导致人类灭绝,应停止转基因研究13.研究表明,服用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。人参是一种名贵药材,具有较好的滋补作用。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。若限制酶EcoRⅠ识别,BamHⅠ识别。下列选项不正确的是( )A.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B.在过程③中T DNA整合到受体细胞的染色体DNA上C.科研人员在两种引物的一端分别加上了GAATTC和GGATCC序列,目的是方便后续的剪切和连接D.过程④中,科研人员最终未能检测出干扰素基因,其原因可能是干扰素基因未能导入人参愈伤组织细胞14.[2024·济宁联考]科研人员提取大肠杆菌的基因组DNA,并根据大肠杆菌菌群相对保守的uida基因序列,设计特异性引物,建立实时荧光定量PCR反应体系,成功检测出不同水域单位体积大肠杆菌uida基因数。荧光定量PCR技术的原理如图所示,其中每扩增一次,就有一个荧光分子形成,实现了荧光信号的累积与PCR产物形成完全同步。下列说法不正确的是( )注:Ct值是指PCR扩增过程中,扩增产物的荧光强度首次超过设定阈值时,PCR反应所需的循环数。A.PCR技术能扩增大肠杆菌基因组中相对保守的uida基因片段是由人工合成的两种引物决定的B.探针完整时,有荧光,耐高温的DNA聚合酶延伸至探针处时切断探针,荧光消失C.大肠杆菌菌群中uida基因起始浓度越高,Ct值越小D.若用逆转录获得的DNA作模板,荧光定量PCR技术可用于检测某基因的表达水平15.枯草芽孢杆菌可分泌纤维素酶。研究者筛选到一株降解纤维素能力较强的枯草芽孢杆菌菌株(B菌),从中扩增得到了一种纤维素酶(C1酶)基因。将获得的C1酶基因与高效表达载体(HT质粒)连接,再导入B菌,以期获得降解纤维素能力更强的工程菌。(1)C1酶基因可利用PCR技术进行扩增,扩增时需要根据________________设计引物,引物的作用是__________________________________________________________________。(2)对扩增到的C1酶基因测序,与数据库中的C1酶基因编码序列相比有两个碱基对不同,但两者编码出的蛋白质的氨基酸序列相同,这是因为__________________________。C1酶基因在 ________酶的作用下可与质粒进行体外连接,C1酶基因能与质粒重组并在受体细胞中表达的遗传学基础是___________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)C1酶基因以B链为转录模板链,转录时mRNA自身的延伸方向为5′→3′。为了使C1酶基因按照正确的方向与已被酶切的HT质粒连接,扩增C1酶基因时在其两端添加了SmaⅠ和BamHⅠ的酶切位点。该基因内部没有这两种酶切位点。图1中酶切位点1和2所对应的酶分别是_____________________________________________________________________。(4)将纤维素含量为20%的培养基分为三组,一组接种工程菌,对照组1不进行处理,对照组2接种________________。在相同条件下培养96小时,结果如图2,说明工程菌降解纤维素的能力最强。预期该工程菌在处理废弃物及保护环境方面可能的应用__________________________________(举一例)。C级·真题实战练16.[2023·浙江6月]某研究小组利用转基因技术,将绿色荧光蛋白基因(GFP)整合到野生型小鼠Gata3基因一端,如图甲所示。实验得到能正常表达两种蛋白质的杂合子雌雄小鼠各1只,交配以期获得Gata3-GFP基因纯合子小鼠。为了鉴定交配获得的4只新生小鼠的基因型,设计了引物1和引物2用于PCR扩增,PCR产物电泳结果如图乙所示。下列叙述正确的是( )A.Gata3基因的启动子无法控制GFP基因表达B.翻译时先合成Gata3蛋白,再合成GFP蛋白C.2号条带的小鼠是野生型,4号条带的小鼠是Gata3-GFP基因纯合子D.若用引物1和引物3进行PCR,能更好地区分杂合子和纯合子17.[2023·全国乙卷]GFP是水母体内存在的能发绿色荧光的一种蛋白。科研人员以GFP基因为材料,利用基因工程技术获得了能发其他颜色荧光的蛋白。丰富了荧光蛋白的颜色种类。回答下列问题。(1)构建突变基因文库。科研人员将GFP基因的不同突变基因分别插入载体,并转入大肠杆菌制备出GFP基因的突变基因文库。通常,基因文库是指________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)构建目的基因表达载体。科研人员从构建的GFP突变基因文库中提取目的基因(均为突变基因)构建表达载体,其模式图如下所示(箭头为GFP突变基因的转录方向)。图中①为____________________;②为________________,其作用是____________________________________________________________________________________________________;图中氨苄青霉素抗性基因是一种标记基因,其作用是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)目的基因的表达。科研人员将构建好的表达载体导入大肠杆菌中进行表达,发现大肠杆菌有的发绿色荧光,有的发黄色荧光,有的不发荧光。请从密码子特点的角度分析,发绿色荧光的可能原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________(答出1点即可)。(4)新蛋白与突变基因的关联性分析。将上述发黄色荧光的大肠杆菌分离纯化后,对其所含的GFP突变基因进行测序,发现其碱基序列与GFP基因的不同,将该GFP突变基因命名为YFP基因(黄色荧光蛋白基因)。若要通过基因工程的方法探究YFP基因能否在真核细胞中表达,实验思路是____________________________________________________________________________________________________________________________________。第4练 基因工程及生物技术的安全性与伦理问题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,酶3切割后形成平末端,而E.coli DNA连接酶仅连接黏性末端,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:若用HindⅢ酶切,目的基因可能正向插入,也可能反向插入,转录的产物可能不同,A正确;若用PvuⅠ酶切,重组质粒和质粒中都有四环素抗性基因(TetR),因此在含Tet(四环素)培养基中的菌落,不一定含有目的基因,B正确;DNA凝胶电泳技术可以分离不同大小的DNA片段,重组质粒的大小与质粒不同,能够鉴定重组质粒构建成功与否,C正确;SphⅠ的酶切位点位于四环素抗性基因中,若用SphⅠ酶切,重组质粒中含氨苄青霉素抗性基因(AmpR),四环素抗性基因被破坏,因此携带目的基因的受体菌在含Amp(氨苄青霉素)的培养基中能形成菌落,在含Tet的培养基中不能形成菌落,D错误。3.答案:C解析:PCR扩增依据的是DNA分子双链复制的原理,是体外扩增DNA的一种方式,A正确;PCR技术需要在高温条件下进行变性,故进行PCR扩增需要耐高温的DNA聚合酶,B正确;由于DNA的两条链反向平行,且子链从引物的3′端开始延伸,故利用图中的引物①、④组合可扩增出两侧的未知序列,C错误;通过与受体细胞的基因组序列比对,可确定T DNA的插入位置,D正确。4.答案:D解析:该疫苗中核酸用来编码抗原蛋白,核酸本身不能作为抗原刺激人体产生体液免疫,A错误;步骤①中对S蛋白基因进行扩增,利用的是PCR技术,该过程需要用到耐高温的DNA聚合酶,不需要解旋酶,B错误;步骤②构建基因表达载体,其S基因应插入载体,不能破坏标记基因、启动子序列和终止子序列等,C错误;核酸疫苗中的核酸源自病毒等病原体,其在人体细胞中能成功表达S蛋白,说明了生物界共用一套密码子,D正确。5.答案:C解析:蛋白质工程是在分子水平上通过改造或合成基因来完成的,A正确;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,B正确;蛋白质工程的途径是从预期的蛋白质功能出发,C错误;蛋白质工程的最终目的是改造现有蛋白质或制造新的蛋白质,以满足人类的需求,D正确。6.答案:B解析:目前科学家对基因的结构、基因间的相互作用以及基因的调控机制等都了解相当有限,再加上转移的基因虽然是功能已知的基因,但不少却是异种生物的基因,因此可能会引起安全性问题,B错误。7.答案:A解析:收集我国公民及生物资源的遗传信息,会给我国带来生物安全的风险,与题意相符,A正确;试管婴儿可以通过基因筛选技术来阻断遗传疾病的遗传,因此经过一定的技术手段可以避免安全风险,与题意不符,B错误;利用生物技术改造的工程菌获得大量的抗生素已经投入生产,一般不会带来生物安全风险,与题意不符,C错误;克隆技术可以克隆器官,但是不可以进行人体克隆,这样可以避免影响伦理道德,与题意不符,D错误。8.答案:D解析:裂解是加蒸馏水让细胞吸水涨破,释放出DNA等物质,A正确;DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同,能溶于2 mol/L的NaCl溶液, 将溶液过滤,即可将混合物中的多糖、蛋白质等与DNA分离,B正确;DNA不溶于酒精,而某些蛋白质溶于酒精,可以反复多次用酒精沉淀出DNA,提高DNA纯度,C正确;将DNA溶解于NaCl溶液,加入二苯胺试剂,沸水浴5 min,待冷却后,能呈现蓝色,D错误。9.答案:B解析:PCR测序需要引物和耐高温的DNA聚合酶,A错误;电泳图谱中的箭头所指的DNA片段以鸟嘌呤结尾,B正确;由图可知:测得未知DNA的序列为5′ TCAGCTCGAATC 3′,C错误;ddNTP与dNTP竞争的延长位点是核苷酸链的3′末端,D错误。10.答案:C解析:探针也是单链DNA,根据题意可知不对称PCR可用来合成大量的单链DNA,A正确;复性温度过高会导致引物无法与模板结合,从而无扩增产物形成,B正确;PCR时不需要知道扩增基因的全部序列,只需要知道两端的部分序列即可,C错误;单链DNA和双链DNA的分子量不同,电泳可以将其分离,D正确。11.答案:D解析:质粒中含有2个酶A的酶切位点,所以切割后会产生4个游离的磷酸基团,A错误;如果用酶A和酶C同时切割质粒,会破坏质粒的标记基因,B错误;根据B项分析,需要用酶B和酶C切割质粒和目的基因,导致四环素抗性基因被破坏,所以不能在含四环素的培养基中生长,C错误;若用酶B和酶C切割,产生不同的黏性末端,避免质粒自身环化,D正确。12.答案:B解析:转基因技术是按照人们的意愿对生物进行设计,也存在负面影响,有可能导致基因污染等,A错误;转基因农作物对于解决粮食、能源等问题起了积极作用,也存在一定风险,B正确;克隆技术如果被一些人利用将给社会造成灾难,但也存在治疗性的克隆,C错误;转基因技术如果被恐怖分子利用将可能导致人类灭绝,但不应该停止转基因相关研究,D错误。13.答案:B解析: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,A正确;在过程③将重组质粒导入根瘤农杆菌,而在侵染人参愈伤组织细胞时,T DNA整合到受体细胞的染色体DNA上,B错误;由于需要用EcoRⅠ、BamHⅠ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,C正确;干扰素基因未能导入人参愈伤组织细胞,这会导致通过该方法不能检测出干扰素基因,D正确。14.答案:B解析:由题干可知,因根据大肠杆菌菌群相对保守的uida基因序列,设计的特异性引物,故提取大肠杆菌基因组DNA进行PCR扩增时,引物特异性地与uida基因模板进行碱基互补配对,使耐高温的DNA聚合酶只能特异性地复制处于两个引物之间的DNA序列,A正确;PCR扩增时,在加入一对引物的同时加入一个特异性的荧光探针,该探针两端分别标记一个报告荧光基团和一个淬灭荧光基团。探针完整时,报告基团发射的荧光信号被淬灭基团吸收;PCR扩增时,耐高温的DNA聚合酶将探针酶切降解,使报告荧光基团和淬灭荧光基团分离,从而荧光监测系统可接收到荧光信号,B错误;Ct值(循环阈值)的含义是每个反应管内的荧光信号到达设定阈值时所经历的循环数,模板起始浓度越高,Ct值越小,C正确;通过mRNA逆转录成DNA,再进行PCR扩增,并测定PCR产物的数量,可以推测样品中特异mRNA的相对数量,从而反映某基因的表达水平,D正确。15.答案:(1)C1酶基因的脱氧核苷酸序列 使DNA聚合酶能够从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸 (2)密码子具有简并性,碱基改变后仍然编码同一种氨基酸 DNA连接 目的基因与质粒具有相同的组成单位和双螺旋结构,且不同生物所用密码子相同 (3)BamHⅠ、SmaⅠ(顺序不能调换) (4)等量B菌或适量纤维素酶(C1酶) 降解秸秆,减少秸秆燃烧带来的空气污染解析:(1)利用PCR技术进行扩增C1酶基因需要根据C1酶基因的脱氧核苷酸序列设计引物,引物的作用是使DNA聚合酶能够从3′端开始连接脱氧核苷酸。(2)由于密码子具有简并性,碱基改变后仍然能编码同一种氨基酸,故这两个基因虽然有两个碱基对不同,但可编码出氨基酸序列相同的蛋白质。C1酶基因在DNA连接酶的作用下可与质粒进行体外连接,由于基因与质粒具有相同的组成单位和双螺旋结构,且不同生物所用的密码子相同,故C1酶基因能与质粒重组并在受体细胞中表达。(3)C1酶基因以B链为转录模板链,转录时mRNA自身的延伸方向为5′→3′,即转录是从DNA链的3′端开始,再结合质粒中启动子的方向可知,图1中酶切位点1和2所对应的酶分别是BamHⅠ、SmaⅠ。(4)将纤维素含量为20%的培养基分为三组,一组接种工程菌,对照组1不进行处理,对照组2接种等量B菌或适量纤维素酶。工程菌具有很强的降解纤维素的能力,因此该工程菌在处理废弃物及保护环境方面可能的应用是降解秸秆,减少秸秆燃烧带来的空气污染。16.答案:B解析:分析题图可知,启动子在左侧,GFP基因在Gata3基因的右侧,启动子启动转录后,可以使GFP基因转录,Gata3基因的启动子能控制GFP基因的表达,A错误;因启动子在左侧,转录的方向向右,合成的mRNA从左向右为5′→3′,刚好是翻译的方向,所以翻译时先合成Gata3蛋白,再合成GFP蛋白,B正确;整合GFP基因后,核酸片段变长,2号个体只有大片段,所以是Gata3-GFP基因纯合子,4号个体只有小片段,是野生型,C错误;若用引物1和引物3进行PCR,杂合子和Gata3-GFP基因纯合子均能扩增出条带,仅有Gata3基因时无法扩增出条带,不利于区分杂合子和纯合子,D错误。17.答案:(1)将含有某种生物不同基因的许多DNA片段,导入受体菌的群体中储存,各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因(2)终止子 启动子 RNA聚合酶识别和结合的部位,驱动基因转录 鉴别受体细胞中是否含有目的基因,从而将含有目的基因的细胞筛选出来(3)密码子具有简并性(4)将YFP基因插入表达载体,再将构建成功的基因表达载体导入不能发黄色荧光的真核细胞中,观察黄色荧光是否出现解析:(1)将含有某种生物不同基因的许多DNA片段,导入受体菌的群体中储存,各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因,称为基因文库。(2)一个基因表达载体的组成,除了目的基因外,还必须有启动子、终止子以及标记基因等,且基因的转录方向为从启动子到终止子,故图中①为终止子,②为启动子,启动子是一段有特殊结构的DNA片段,位于基因的首端,它是RNA聚合酶识别和结合的部位,有了它才能驱动基因转录出mRNA,最终获得所需要的蛋白质。标记基因的作用是为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因,从而将含有目的基因的细胞筛选出来,如抗生素基因就可以作为这种基因。(3)正常情况下,GFP突变基因应该不发绿色荧光,而大肠杆菌有的发绿色荧光,从密码子特点的角度分析,原因是密码子具有简并性,即一种氨基酸可能由一个或多个密码子决定。(4)若要通过基因工程的方法探究YFP基因能否在真核细胞中表达,可以将YFP基因插入表达载体,再将构建好的基因表达载体导入真核细菌中,观察受体细胞能否表达导入的YFP基因,YFP基因表达则会产生黄色荧光,为了便于观察和判断,应选用不能产生黄色荧光的真核细胞作为受体细胞。 展开更多...... 收起↑ 资源预览