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第42讲基因工程以及生物技术的安全性和伦理问题（知识清单）
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知识主脉络：可视化思维导图，建立知识框架
核心知识库：重难考点总结，梳理必背知识、归纳重点 考点1基因工程的概念及基本工具★★★★☆ 考点2基因工程的基本操作程序★★★★☆ 考点3 DNA的粗提取与鉴定和DNA片段的扩增及电泳鉴定★★★☆☆ 考点4基因工程的应用★★★☆☆ 考点5蛋白质工程的原理和应用★★★☆☆ 考点6生物技术的安全性与伦理问题★★★☆☆
陷阱预警台：识别高频错误，提供防错策略（4大陷阱规避）
素养加油站：前沿科研成果或热点问题分析
真题挑战场：感知真题，检验成果，考点追溯
考点1 基因工程的概念及基本工具★★★★☆
1.基因工程概念
（1）手段：按照人们的愿望，通过转基因等技术，赋予生物新的遗传特性。
（2）目的：创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
（3）水平：分子水平。由于在DNA分子水平上进行设计和施工，因此又叫作重组DNA技术。
2.基因工程的理论基础
【教材隐性知识】源自选择性必修3P68“科技探索之路”肺炎链球菌的转化实验不仅证明了遗传物质是DNA，还证明了DNA可以在同种生物的不同个体之间转移；科学家发现，在细菌拟核DNA之外的质粒有自我复制能力，并可以在细菌细胞间转移；多种限制酶、DNA_连接酶和逆转录酶的发现为DNA的切割、连接以及功能基因的获得创造了条件；基因组编辑技术可以实现对特定基因的定点插入、敲除或替换。
3.重组DNA技术的基本工具
（1）限制性内切核酸酶（简称：限制酶）
①存在：主要存在于原核生物中。
②作用：识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开。
③特性：一种限制酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列，并且能在特定的位点上切割DNA分子。
④产生末端的种类：黏性末端和平末端。
图中可见，限制酶在识别序列中心轴线两侧切开产生的是黏性末端，在识别序列中心轴线处切开产生的是平末端。
特别提醒
1.限制酶的识别序列一般由6个核苷酸组成，少数由4个、8个或其他数量的核苷酸组成。
2.限制酶作用的化学键只能是磷酸二酯键。
3.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。
（2）DNA连接酶
①作用：将限制酶切割下来的DNA片段拼接成新的DNA分子。
②类型
常用类型 E.coliDNA连接酶 T4DNA连接酶
来源 大肠杆菌 T4噬菌体
功能 “缝合”黏性末端和平末端。E.coliDNA连接酶连接平末端的效率远远低于T4DNA连接酶
结果 恢复被限制酶切开的磷酸二酯键
（3）载体
①作用：将基因送入细胞。
②种类：质粒、噬菌体、动植物病毒等。
③重要的载体之一——质粒
1）质粒的本质：是一种裸露的、结构简单，独立于真核细胞的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。
2）质粒适于作基因载体的特点（载体须具备的条件）
特点（条件） 作用
有一个至多个限制酶切割位点 供外源DNA片段插入其中
能在细胞中进行自我复制，或整合到受体DNA上，随受体细胞DNA同步复制 便于目的DNA在受体细胞中稳定存在
带有标记基因（常是人工改造后具有），一般为抗生素抗性基因或荧光基因等 便于重组DNA分子的筛选（鉴定目的基因是否导入成功）
4.与DNA有关的酶
酶 作用 作用相关“键”
限制酶 切割DNA片段，产生两个（具有相同黏性末端或平末端）DNA片段 破坏磷酸二酯键
DNA连接酶 催化两个DNA片段之间形成磷酸二酯键，从而连接起来 形成磷酸二酯键
解旋酶 将双链DNA分子局部解旋为单链（ATP水解供能） 破坏氢键（氢键非化学键）
DNA聚合酶 把游离的脱氧核苷酸连接到引物或者已有的DNA单链的3′端上 形成磷酸二酯键
DNA（水解）酶 将DNA水解为脱氧核苷酸 破坏磷酸二酯键
逆转录酶 以RNA为模板合成cDNA 形成磷酸二酯键
特别提醒
限制酶的选择
（1）不破坏目的基因原则：如图甲中可选择PstⅠ，而不选择SmaⅠ。
（2）保留标记基因、启动子、终止子、复制原点原则：质粒作为载体必须具备标记基因，所选择的限制酶尽量不要破坏这些结构，如图乙中不选择SmaⅠ。若载体上有两个及以上的标记基因，则可合理对其中一些标记基因进行酶切破坏，从而达到比一个标记基因更高的筛选成功率，防止只有一个标记基因时出现的“假阳性”（即未成功导入目的基因的载体也能正常表达标记基因，造成无效筛选）。
（3）善用“双酶切”，注意方向性：目的基因所在序列和载体上存在多种酶切位点时，一般需要选择在目的基因所在序列和载体上都存在切割位点的两种不同的限制酶，对目的基因所在序列和载体进行剪切，即“双酶切法”。其优点和作用是：①防止目的基因环化；②避免目的基因与载体反向连接，即用DNA连接酶连接后形成的重组DNA分子上，目的基因和载体启动子的方向（或描述为“RNA聚合酶的移动方向”）必须是相同的，否则目的基因导入后无法正常表达。如图甲、乙也可选择PstⅠ和EcoRⅠ两种限制酶。
（4）巧用“同尾酶”：同尾酶指来源不同，但能产生相同黏性末端的限制酶。当不适合选择某种限制酶时，可用其同尾酶替换，以获得相同的黏性末端。
考点2 基因工程的基本操作程序★★★★☆
1.目的基因的筛选与获取
（1）目的基因：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。
（2）筛选合适的目的基因
①从相关的已知结构和功能清晰的基因中进行筛选是较为有效的方法之一。
②利用序列数据库和序列比对工具进行筛选。
（3）目的基因的获取
①人工合成目的基因。
②常用PCR（聚合酶链式反应）特异性地快速扩增目的基因
PCR定义 在体外提供参与DNA复制的各种组分与反应条件，对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技术
PCR原理 DNA半保留复制
条件 模板 目的基因的两条链
原料 4种脱氧核苷酸
酶 耐高温的DNA聚合酶
引物 一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸。2种
在一定的缓冲溶液中进行；需要控制温度的变化
PCR反应过程 变性 当温度超过90℃时，双链DNA解聚为单链
复性 温度下降到50℃左右时，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合
延伸 72℃左右时，在耐高温的DNA聚合酶作用下，从引物3′端开始进行互补链的合成
扩增 方向 DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，而只能从引物的3′端延伸DNA链，即DNA的合成方向总是从子链的5′端向3′端延伸
方式 指数形式扩增（约为2n，n为扩增循环的次数）
结果 短时间内大量扩增目的基因
产物鉴定 琼脂糖凝胶电泳
③通过构建基因文库来获取目的基因。
特别提醒
1.在PCR过程中实际加入的为dNTP（即dATP、dGTP、dTTP、dCTP），既可作为合成DNA子链的原料，又可为DNA的合成提供能量。
2.引物既可以是DNA单链，也可以为RNA单链。细胞内的DNA进行复制时，也需要引物，一般为RNA片段。
3.真核细胞和细菌的DNA聚合酶都需要Mg2＋激活。因此，PCR反应缓冲溶液中一般要添加Mg2＋。
③还可以通过构建基因文库来获取目的基因。
2.基因表达载体的构建——基因工程的核心工作
（1）操作目的
使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且遗传给下一代，同时，使目的基因能够表达和发挥作用。
（2）基因表达载体组成
①目的基因：编码蛋白质的基因或具有调控作用的因子。
②启动子：RNA聚合酶识别和结合的部位；能驱动基因转录出mRNA。
③终止子：起调控作用，使转录在所需要的地方停下来。
④标记基因：便于重组DNA分子的筛选。
特别提醒
复制原点≠启动子≠起始密码子，终止子≠终止密码子
（1）启动子：一段有特殊序列结构的DNA片段，基本组成单位是脱氧核苷酸，其位于基因的上游，紧挨转录的起始位点，其自身不转录。终止子：一段有特殊序列结构的DNA片段，位于基因的下游。一个DNA上有多个启动子。启动子靠近模板链的3′端。
（2）起始密码子和终止密码子位于mRNA上，分别控制翻译过程的启动和终止。起始密码子靠近mRNA的5′端。
（3）复制原点是DNA上的一段序列，富含A—T，是DNA复制开始的地方，一个DNA有一个或多个复制原点。
（3）构建过程
（4）启动子、终止子、起始密码子、终止密码子对比
项目 启动子 终止子 起始密码子 终止密码子
本质 DNA DNA mRNA mRNA
位置 目的基因上游 目的基因下游 mRNA首端 mRNA尾端
功能 RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA 使转录在所需要的地方停下来 翻译的起始信号（编码氨基酸） 翻译的结束信号（正常情况下，不编码氨基酸）
3.将目的基因导入受体细胞
细胞类型 方法 原理/操作步骤
植物细胞 花粉管通道法 ①可以用微量注射器将含目的基因的DNA溶液直接注入子房中； ②可以在植物受粉后的一定时间内，剪去柱头，将DNA溶液滴加在花柱切面上，使目的基因借助花粉管通道进入胚囊
农杆菌转化法 农杆菌细胞内含有Ti质粒，当它侵染植物细胞后，能将Ti质粒上的T DNA（可转移的DNA）转移到被侵染的细胞，并且将其整合到该细胞的染色体DNA上。如果将目的基因插入Ti质粒的T DNA中，通过农杆菌的转化作用，就可以使目的基因进入植物细胞
动物细胞（受精卵） 显微注射技术　　 将含有目的基因的表达载体提纯→取卵（受精卵）→显微注射→受精卵发育→获得具有新性状的动物
微生物细胞（原核细胞） Ca2＋处理法 用Ca2＋处理细胞，使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，然后再将重组的基因表达载体导入其中
特别提醒
1.转化：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。此处“转化”与肺炎链球菌转化实验中的“转化”含义相同，实质都是基因重组。
2.农杆菌转化法中的两次拼接和两次导入
4.目的基因的检测与鉴定
（1）通过PCR等技术检测目的基因是否导入或是否转录出mRNA。
（2）利用抗原—抗体杂交技术检测目的基因是否翻译。
（3）进行个体生物学水平的抗虫、抗病、功能活性等鉴定。
特别提醒
双标记基因与影印接种法筛选含重组质粒的菌落
（1）原理：将目的基因插入含有两种抗生素抗性基因的载体时，如果插入某种抗生素抗性基因内部，则会导致该抗生素抗性基因失活。如图，目的基因插入四环素抗性基因内部，则四环素抗性基因失活。
（2）被转化的细菌有三种：含自身环化目的基因的细菌、含重组质粒的细菌、含自身环化质粒的细菌。
（3）筛选方法：将混合处理后的细菌先放在含氨苄青霉素的培养基上培养，能生长的是含重组质粒的细菌和含自身环化质粒的细菌，如图1、2、3、4、5菌落，再利用无菌的绒布影印到含有四环素的培养基上，如图能生长的菌落为2、3、4，则在含四环素培养基上不生长的细菌即为含重组质粒的细菌，如图1、5菌落。最后，可在含氨苄青霉素的培养基上挑取1、5菌落进行培养。
考点3 DNA的粗提取与鉴定和DNA片段的扩增及电泳鉴定★★★☆☆
1.DNA的粗提取与鉴定
（1）基本原理
①提取原理：DNA、RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面存在差异，可以利用这些差异，选用适当的物理或化学方法对它们进行提取。例如，DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精；DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，它能溶于2mol·L－1的NaCl溶液。
②鉴定原理：在一定温度下，DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色。
（2）实验步骤（以洋葱为例）
①研磨材料：洋葱切碎，加研磨液充分研磨。
②获取含DNA的滤液：过滤（纱布），4℃冰箱中静置后取上清液。或直接离心取上清液。
③DNA的析出：在上清液中加入体积相等的体积分数为95%的预冷的酒精，静置2~3min后用玻璃棒沿一个方向搅拌，卷起丝状物。或离心取沉淀物。
④溶解DNA：将丝状物或沉淀物溶解在2mol/L的NaCl溶液中。
⑤DNA的鉴定：在溶有DNA的溶液中加入二苯胺试剂，混合均匀后，将试管置于沸水浴中加热5min，待试管冷却后，可观察到明显的颜色反应（变成蓝色）。
特别提醒
1.加入酒精后用玻璃棒搅拌时，动作要轻缓，以免加剧DNA分子的断裂，导致DNA分子不能形成丝状沉淀。
2.本实验不能用哺乳动物成熟的红细胞作为实验材料，原因是哺乳动物成熟的红细胞无细胞核（无DNA）。可选用鸡血细胞作为材料。
（3）注意事项
①该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加入酒精和用玻璃棒搅拌时，动作要轻缓，以免加剧DNA的断裂，导致DNA不能形成丝状物。
③二苯胺试剂要现配现用，否则会影响鉴定的效果。
④在DNA进一步提纯时，选用预冷的体积分数为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
（1）PCR仪：PCR仪实质上就是一台能够自动调控温度的仪器。一次PCR一般要经历30次循环。
（2）电泳鉴定PCR产物的原理
①PCR原理：PCR利用了DNA的热变性原理，通过调节温度来控制DNA双链的解聚与结合。PCR仪实质上就是一台能够自动调控温度的仪器。一次PCR一般要经历30次循环。
②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。
③鉴定原理：PCR的产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定。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。凝胶中的DNA分子通过染色，可以在波长300nm的紫外灯下被检测出来。
（3）实验步骤
①PCR实验操作步骤
1）移液：用微量移液器按照配方或PCR试剂盒的说明书，向微量离心管中依次加入各组分。
2）离心：待所有的组分都加入后，盖严离心管的盖子。将微量离心管放入离心机里，离心约10s，使反应液集中在管的底部。
3）反应：设置好PCR仪的循环程序，将装有反应液的微量离心管放入PCR仪中进行反应。
循环程序 变性 复性 延伸
预变性 94℃，5min — —
30次 94℃，30s 55℃，30s 72℃，1min
最后 1次 94℃，1min 55℃，30s 72℃，10min
特别提醒
1.预变性可使DNA充分变性，以利于引物更好地和模板结合；
2.最后一轮延伸给予更长时间的主要目的是：使子链充分延伸，得到更多的等长DNA。
②DNA的电泳鉴定
1）琼脂糖凝胶制备：根据待分离DNA片段的大小，用电泳缓冲液配制琼脂糖溶液（一般质量分数为0.8%～1.2%）。熔化琼脂糖，稍冷却后，加入适量的核酸染料混匀。
2）凝胶板制备：将温热的琼脂糖溶液倒入模具，插入梳子形成加样孔，凝胶溶液完全凝固后拔出梳子，将凝胶放入电泳槽内。
3）点样：加电泳缓冲液，没过凝胶1mm为宜。然后用微量移液器将扩增得到的PCR产物与凝胶载样缓冲液（内含指示剂）的混合液注入加样孔，留一孔加标准参照物。
4）电泳：接通电源，设定好电压，一般为1-5V/cm，进行电泳。待指示剂前沿迁移接近凝胶边缘时，停止电泳。
5）观察：取出凝胶置于紫外灯下观察和照相。
（4）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、枪头和蒸馏水等在使用前必须进行高压灭菌处理。
②该实验所需材料可以直接从公司购买，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，一定要戴好一次性手套。
考点4 基因工程的应用★★★☆☆
1.基因工程在农牧业方面的应用
分类 导入目的基因 转基因生物实例
植物 转基因抗虫植物 外源抗虫基因 抗虫棉花、玉米等
转基因抗病植物 某些病毒、真菌等的抗病基因 抗病毒甜椒、番木瓜等
转基因抗除草剂植物 降解或抵抗某种除草剂的基因 抗除草剂玉米、大豆等
改良植物的品质 富含某些必需氨基酸的蛋白质的基因 富含赖氨酸的玉米
与植物花青素代谢相关的基因 颜色变异的矮牵牛
动物 提高动物的生长速率 外源生长激素的基因 转生长激素基因的鲤鱼
改善畜产品的品质 肠乳糖酶的基因 转肠乳糖酶基因的奶牛
（1）转基因作物的优点
①减少化学杀虫剂的施用量，减少环境污染；
②增加作物产量；
③增加经济效益。
（2）转基因哺乳动物的培育过程
2.基因工程在医药卫生领域的应用
（1）基因工程在医药领域的应用
①利用微生物或动植物细胞生产药物：生产出细胞因子、抗体、疫苗、激素等基因工程药物。
②转基因哺乳动物批量生产药物：将药用蛋白基因和乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起，制成乳腺生物反应器从而获得抗凝血酶、血清白蛋白等医药产品。
③转基因动物做器官移植的供体（设想）：
1）技术方法：利用基因工程技术对猪的器官进行改造，采用的方法是在器官供体的基因组中导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因，然后再结合克隆技术，培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。
2）对猪进行改造的两点理由：内脏构造、大小、血管分布与人的极为相似；与灵长类动物相比，猪体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒少。
（2）基因工程药物的作用
可以用来预防和治疗人类肿瘤、心血管疾病、传染病、糖尿病、类风湿关节炎等疾病。
3.基因工程在食品工业方面的应用
（1）技术方法：利用基因工程菌生产食品工业用酶、氨基酸和维生素等。例如将编码牛凝乳酶的基因导入大肠杆菌、黑曲霉或酵母菌的基因组中，再通过工业发酵生产凝乳酶。
（2）实例：淀粉酶、脂肪酶、天冬氨酸和苯丙氨酸的大规模生产。
（2）优点：相比从天然产物中提取的酶，用基因工程技术获得的工业用酶的纯度更高，而且它的生产成本显著降低，生产效率较高。
4.基因工程在其他方面的应用
（1）培育出可以降解多种污染物的“超级细菌”来处理环境污染。
（2）利用经过基因改造的微生物生产能源等。
考点5 蛋白质工程的原理和应用★★★☆☆
1.对蛋白质工程的理解
基础 蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系
手段 通过改造或合成基因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质
目的 获得满足人类的生产和生活需求的蛋白质
2.蛋白质工程崛起的缘由
（1）基因工程在原则上只能生产自然界中已存在的蛋白质。
（2）天然蛋白质的结构和功能符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。
3.蛋白质工程与基因工程的比较
项目 蛋白质工程 基因工程
区别 过程 预期的蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到并改变相应的脱氧核苷酸序列（基因）或合成新的基因→获得所需要的蛋白质 筛选获取目的基因→构建基因表达载体→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或生物产品
结果 生产自然界中没有的蛋白质 生产自然界中已有的蛋白质
联系 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
4.蛋白质工程的应用
（1）在医药方面
①利用蛋白质工程研发药物。
②实例：如果将干扰素分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，在一定条件下，可以延长保存时间。
（2）在工业方面
①蛋白质工程被广泛用于改进酶的性能或开发新的工业用酶。
②实例：枯草杆菌蛋白酶具有水解蛋白质的作用，因此常被用于洗涤剂工业、丝绸工业等。
（3）在农业方面
科学家正在尝试改造某些参与调控光合作用的酶，以提高植物光合作用的效率，增加粮食的产量。
特别提醒
蛋白质工程通过对基因操作来实现对天然蛋白质的改造的原因：
（1）蛋白质具有十分复杂的空间结构，基因的结构相对简单，容易改造。
（2）改造后的基因可以遗传给下一代，被改造的蛋白质无法遗传。
考点6 生物技术的安全性与伦理问题★★★☆☆
1.转基因成果
（1）转基因微生物
①微生物的优点：微生物的生理结构和遗传物质简单、生长繁殖快、对环境因素敏感，容易进行遗传物质操作。
②成果举例：转基因酵母菌减少了啤酒酵母双乙酰的生产，缩短了啤酒的发酵期；构建基因工程菌生产氨基酸、药物等。
（2）转基因动物成果
①培育生长迅速、营养品质优良的转基因家禽、家畜。
②培育抗病毒的动物新品种。
③建立了某些人类疾病的转基因动物模型。
（3）转基因植物
①科学家已经培育出了大批具有抗虫、抗病、抗除草剂和耐储藏等新性状作物。
②我国批准发放了一些转基因作物的生产应用安全证书，及一些转基因作物的进口安全证书。
2.对转基因产品安全性的争论
（1）争论原因：人们所生活的国家或社会，政治制度、意识形态、宗教信仰、经济发展水平、历史背景、传统文化和伦理道德观念等的差异，决定了人们具有不同的价值取向。
（2）争论内容：
①转基因技术。
②转基因食品的安全性。
（3）争论方式：辩论会等。
【教材隐性知识】源于选择性必修3P102“相关信息”：我国科学家将来自玉米的α-淀粉酶基因与目的基因一起转入植物中，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。
3.理性看待转基因技术
（1）理性看待转基因技术的前提
①清晰地了解转基因技术的原理和操作规程。
②看到人们的观点受到许多复杂的政治、经济和文化等因素的影响。
③要靠确凿的证据和严谨的逻辑进行思考和辩论。
（2）我国对转基因技术的态度
①研究上要大胆，坚持自主创新。
②推广上要慎重，做到确保安全。
③管理上要严格，坚持依法监管。
（3）我国相关部门制定了一系列的政策、法规并成立相关机构
①维护了消费者对转基因产品的知情权和选择权。
②保证了转基因技术和已经上市的转基因产品的安全性。
③为保障农业转基因生物安全提供重要的技术支撑。
4.生殖性克隆人面临的伦理问题
（1）生殖性克隆和治疗性克隆的比较
类型 生殖性克隆 治疗性克隆
概念 利用克隆技术获得胚胎，并将胚胎孕育成为人类个体 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
目的 产生独立生存的新个体 治疗疾病
水平 个体水平 细胞或组织水平
联系 都属于无性生殖；产生新细胞、新组织或新个体，遗传信息相同
（2）对生殖性克隆人研究的不同见解
①伦理学家认为生殖性克隆人“有违人类尊严”；人为地制造在心理上和社会地位上都不健全的人，严重地违反了人类伦理道德。
②很多生物学家认为克隆技术还不成熟：构建重构胚成功率低，胚胎移植到子宫后着床率低、流产率高、胎儿畸形率高和出生后死亡率高。即使有个体活过了幼年期，也可能早亡。
（2）关于生殖性克隆人的态度
我国政府不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验。
（3）警惕用新技术研究生殖性克隆人
①化学诱导多能干细胞（iPS细胞）可能会用于克隆人。
②人类基因组编写计划：使培育出用于移植的人体器官成为可能，还会加速疫苗的研发；但也可能造出“无父母”人类或者拥有相同基因组的“克隆人”。
5.试管婴儿和设计试管婴儿的比较
类型 试管婴儿 设计试管婴儿
技术手段 不需要进行遗传学诊断 胚胎移植前需要进行遗传学诊断
实践应用 解决不孕不育问题 用于白血病、贫血症等疾病的治疗
联系 二者都是体外受精，经体外早期胚胎发育，再进行胚胎移植，在生殖方式上都为有性生殖
6.生物武器的种类和特点
（1）种类
①致病菌类：炭疽杆菌、鼠疫杆菌、霍乱弧菌、伤寒杆菌、痢疾杆菌等。
②病毒类：天花病毒、动物痘病毒等。
③生化毒剂类：肉毒杆菌毒素等。
④经过基因重组的致病菌等：重组蜡样芽孢杆菌、新型鼠痘病毒等。
（2）特点
①致病性强；传染性强；人易感。
②较隐蔽：不易被发现；易传播（如气溶胶），发病有潜伏期，污染面积大、危害时间长。
③易得到：制备容易，花费小。
④传染途径多，治疗困难。
⑤受自然条件影响大。
（3）在任何情况下不发展、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。
7.对生物武器的威胁，不能掉以轻心
（1）某些国家以科学研究为名，进行细菌武器、生化毒剂等的研究和储存。
（2）有一些恐怖组织或个人在试图寻找各种大规模杀伤性武器，而生物武器相对容易获得，也便于携带和施放，一旦被利用，产生的危害是巨大的。
（3）转基因技术使得制造新型的致病菌成为可能。这些人类从来没有接触过的致病菌，可能让大批受感染者突然发病，而又无药可医，这样施放者便会造成敌对方公众极度恐慌，致使受害国一切活动瘫痪。
（4）禁止生物武器的公约
①《禁止发展、生产、储存细菌（生物）及毒素武器和销毁此种武器公约》（简称《禁止生物武器公约》）。
②1998年6月，中美两国联合声明中重申：在任何情况下不发展、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。
陷阱1 基因工程的基本工具和基本操作程序的几点易错点
易错表现 正确理解
认为切割质粒的限制性内切核酸酶均能特异性地识别6个核苷酸序列 不同种类限制酶识别序列不同
认为基因工程中用到的工具酶有限制酶、DNA连接酶、载体 限制性内切核酸酶、DNA连接酶和质粒是基因工程中常用的三种工具，前两者属于工具酶，质粒属于载体
认为目的基因一定是编码蛋白质的基因 目的基因主要是指编码蛋白质的基因，也可以是一些具有调控作用的因子
认为利用PCR扩增目的基因时，要用2种不同但能够互补配对的引物 PCR扩增目的基因时，2种不同的引物不能互补配对
认为基因表达载体中的启动子和终止子决定着翻译的开始与结束 启动子和终止子决定着转录的开始与结束
陷阱2 基因工程的应用和蛋白质工程的几点易错点
易错表现 正确理解
认为为培育抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体 对于植物来说受体细胞可以是普通的体细胞
认为科学家利用转基因技术培育了抗玉米螟玉米，种植该玉米的农田就不需要进行防虫管理了 转基因抗玉米螟玉米能够抵抗玉米螟，但不一定能抵抗其他害虫
认为乳腺生物反应器是将药用蛋白基因导入动物的乳腺细胞中 乳腺生物反应器是将药用蛋白基因导入哺乳动物的受精卵中，但该基因在乳腺细胞中表达
认为蛋白质工程需要改变蛋白质分子的所有氨基酸序列 蛋白质工程改变的是蛋白质分子的少数氨基酸
陷阱3 DNA的粗提取与鉴定、DNA片段的扩增及电泳鉴定的几点易错点
易错表现 正确理解
认为将溶解的DNA粗提物与二苯胺试剂反应，可检测溶液中是否含有蛋白质杂质 二苯胺试剂可以用于鉴定DNA，不能检测出溶液中是否含有蛋白质杂质
认为鉴定过程中DNA双螺旋结构不发生改变 鉴定过程中用沸水浴加热，DNA双螺旋结构会发生改变
认为在同一电场作用下，DNA片段越长，向负极迁移速率越快 在琼脂糖凝胶电泳中，当电场作用时，DNA片段实际上是向正极迁移的，而不是向负极迁移。同时，DNA片段的迁移速率与其大小成反比，即DNA片段越长，迁移速率越慢
认为琼脂糖凝胶中的DNA分子可在紫光灯下被检测出来 琼脂糖凝胶中的DNA分子需染色后，才可在波长为300nm的紫外灯下被检测出来
认为配制PCR反应体系时，加入等量的4种核糖核苷酸溶液作为扩增原料 应加入4种脱氧核苷酸作为PCR扩增原料
认为DNA鉴定：加入二苯胺试剂后即呈现蓝色 需沸水浴加热
认为动、植物细胞DNA的提取必须在无菌条件下进行 动、植物细胞的DNA提取不需要在无菌条件下进行
认为PCR技术中的DNA延伸过程无需引物参与即可完成半保留复制 DNA聚合酶不能从头开始合成DNA链，只能催化单个的脱氧核苷酸添加到已有的核酸片段的3′端，故延伸过程需要引物参与
陷阱4 生物技术的安全性与伦理问题的几点易错点
易错表现 正确理解
认为通过转基因技术生产药物只是转基因微生物方面的应用 可通过转基因微生物和转基因动物生产药物
认为若转基因植物的外源基因来源于自然界，则不会存在安全性问题 转基因技术的安全性问题需要验证才能得到证实，若转基因植物的外源基因来源于自然界，也有可能存在安全性问题
认为为促进转基因食品的销售，我国对农业转基因生物实行了标识制度 为保护消费者的知情权
认为生殖性克隆人会面临流产、死胎和畸形儿等问题，是正常现象，不违反人类传统的伦理道德 生殖性克隆人会面临流产、死胎和畸形儿等问题，与人类传统的伦理道德是背道而驰的
认为我国政府主张对治疗性克隆和生殖性克隆进行有效监控和严格审查 我国不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验，主张对治疗性克隆进行有效监控和严格审查
一、实验基本理论——实验变量与原则
取两支20mL的试管，各加入2mol·L－1的NaCl溶液5mL。将丝状物或沉淀物溶于其中一支试管的NaCl溶液中。然后，向两支试管中各加入4mL的二苯胺试剂。混合均匀后，将试管置于沸水中加热5min。待试管冷却后，比较两支试管中溶液颜色的变化。
1.上述实验中，自变量是丝状物或沉淀物的有无，因变量是溶液颜色，无关变量是2mol·L－1的NaCl溶液、二苯胺试剂和沸水及加热5min等。
2.实验遵循的原则：两支20mL的试管说明实验需要分组,2mol·L－1的NaCl溶液5mL、4mL的二苯胺试剂和沸水中加热5min中的数字则说明实验要遵循等量原则，“将丝状物或沉淀物溶于其中一支试管的NaCl溶液中”则说明实验需遵循单一变量原则。
二、试剂的选择和使用
1.使用鸡血提取DNA时，需在鸡血中加入柠檬酸钠，目的是防止血液凝固；在鸡血细胞溶液中加入蒸馏水，目的是使鸡血细胞破裂。
2.使用洋葱提取DNA时，需要加入研磨液，研磨液能够防止DNA被水解，另外有利于蛋白质与DNA发生分离。
3.DNA在物质的量浓度为0.14mol·L－1的NaCl溶液中溶解度最低。使用体积分数为95%的冷却酒精可使DNA析出（填“析出”或“溶解”）。
4.此实验中二苯胺试剂的作用是鉴定DNA，需要现配现用。
考点预测：
1.实验原理
（1）DNA溶解度特性：可能会考查DNA在不同浓度NaCl溶液中的溶解度变化，如当NaCl溶液浓度为0.14mol/L时，DNA的溶解度最小，以此为原理来设计关于DNA溶解与析出的相关问题。
（2）DNA与其他物质的溶解性差异：DNA不溶于酒精，而细胞中的某些蛋白质则溶于酒精，可能会考查利用这一原理来分离DNA与蛋白质的操作及原因。
（3）DNA的耐受性：蛋白酶能水解蛋白质但对DNA无影响，大多数蛋白质在60-80℃会变性，而DNA在80℃以上才变性，洗涤剂能瓦解细胞膜但对DNA无影响，这些特性可能会用于考查实验中试剂选择的原因及对实验结果的影响。
2.实验材料的选择：可能会考查不同材料的特点及选择理由，如为什么选择鸡血细胞而不用猪血细胞（猪的成熟红细胞没有细胞核，无法提取DNA），以及植物材料如洋葱、菜花等的处理方法及原因。
3.实验步骤及注意事项
（1）细胞破碎：可能会考查动物细胞（如鸡血细胞）和植物细胞（如洋葱细胞）破碎的不同方法及原理，如向鸡血细胞中加入蒸馏水使其吸水胀破，向植物细胞中加入洗涤剂和食盐等。
（2）杂质去除：会考查不同试剂在去除杂质过程中的作用，如NaCl溶液、酒精、蛋白酶等，以及多次溶解和析出DNA的操作目的和方法。
（3）搅拌与研磨：可能会考查搅拌的要求及原因，如搅拌时动作要轻缓、向一个方向搅拌，防止DNA分子断裂；还可能会考查研磨不充分对实验结果的影响。
（4）试剂添加顺序和量：考查实验中各种试剂添加的顺序和量的作用，如两次加入蒸馏水的目的不同，第一次是使血细胞吸水涨破，第二次是降低NaCl溶液浓度使DNA析出。
4.实验结果分析与鉴定：可能会考查DNA鉴定的原理和方法，即DNA与二苯胺在沸水浴条件下反应生成蓝色沉淀，以及实验中设置对照实验的目的和现象分析，如不加DNA的试管作为对照，溶液不变色，而加入DNA的试管溶液变蓝色。
5.与其他知识的综合考查：可能会将DNA的粗提取与鉴定实验与其他生物实验或知识点进行综合考查，如与PCR技术、DNA分子结构等知识结合，考查学生对生物学知识的综合运用能力。
1.（2025·福建·高考真题）紫杉醇是红豆杉的代谢产物，会干扰纺锤体的正常功能。科研人员利用农杆菌将紫杉醇合成的相关基因导入烟草中，实现了紫杉醇前体物质的合成。下列叙述错误的是（ ）
A.农杆菌转化前应先使用Ca2+处理烟草细胞
B.紫杉醇合成的相关基因会整合到烟草染色体DNA上
C.紫杉醇因干扰肿瘤细胞的有丝分裂而具有抗癌作用
D.该技术的突破有利于红豆杉天然资源的保护
【答案】A
【详解】A、转化是指目的基因进入受体细胞内，并在受体细胞内维持稳定和表达的过程。农杆菌转化前，需要将含目的基因的重组Ti质粒转入农杆菌中，此时应先使用Ca2+处理农杆菌细胞，使农杆菌细胞处于一种能吸收周围环境中 DNA分子的生理状态，A错误；
B、农杆菌的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中，因此紫杉醇合成的相关基因会随T-DNA整合到烟草染色体DNA上，B正确；
C、紫杉醇会干扰纺锤体的正常功能，通过抑制纺锤体的形成，阻碍肿瘤细胞的有丝分裂，从而发挥抗癌作用，C正确；
D、利用转基因技术生产紫杉醇前体，可减少对天然红豆杉的依赖，有利于保护其资源，D正确。
故选A。
【考点追溯】
农杆菌能在自然条件下侵染双子叶植物和裸子植物,而对大多数单子叶植物没有侵染能力。农杆菌细胞内含有Ti质粒,当它侵染植物细胞后,能将Ti质粒上的T-DNA(可转移的DNA)转移到被侵染的细胞,并且将其整合到该细胞的染色体DNA上。(P81)
2.（2025·福建·高考真题）质粒P含有2个EcoRⅠ、1个SacⅠ和1个BamHⅠ的限制酶切割位点。已知BamHⅠ位点位于2个EcoRⅠ位点的正中间，用上述3种酶切割该质粒，酶切产物的凝胶电泳结果如图，其中泳道①条带是未酶切的质粒P，泳道②③④条带为3种单酶切产物，泳道⑤⑥⑦条带为双酶切产物。下列叙述正确的是（ ）
A.DNA分子在该凝胶的迁移方向是从电源正极到负极
B.可确认泳道②③条带分别是SacⅠ和EcoRⅠ的单酶切产物
C.泳道⑤条带是SacⅠ和EcoRⅠ的双酶切产物
D.泳道①②说明未酶切质粒的碱基数小于酶切后质粒的碱基数
【答案】C
【详解】A、因为DNA分子带负电，在凝胶中会向电源正极迁移，所以其迁移方向是从电源负极到正极，并非从电源正极到负极，A错误；
B、质粒P有2个EcoR I、1个Sac I、1个BamH Ⅰ酶切位点。EcoR I有2个酶切位点，单酶切会产生2个片段，片段较小，Sac I有1个酶切位点，单酶切会产生1个线性片段，长度为质粒总长（①条带），观察电泳图谱，②和③都是一个条带，而②的条带大于①条带，因此图中泳道②不可能是Sac Ⅰ酶切产物，③条带可能是EcoR Ⅰ的单酶切产物（单酶切产生2个片段大小相同），B错误；
C、EcoR I有2个酶切位点，单酶切会产生2个片段，Sac I有1个酶切位点，单酶切会产生1个线性片段。Sac I和EcoR I双酶切，会产生3个片段，观察电泳图谱，泳道⑤有3个条带，可推测泳道⑤为Sac I和EcoR I酶切产物，C正确；
D、酶切只是将质粒的环状结构切开，变成线性等结构，碱基总数不会改变，D错误。
故选C。
3.（2025·江西·高考真题）为了获得抗白叶枯病的水稻品种，研究人员构建了含有抗病基因D的重组Ti质粒(如图)，通过农杆菌转化法将D基因导入水稻种子诱导的愈伤组织，最终获得抗病植株。下列叙述正确的是
A.水稻愈伤组织细胞中RNA聚合酶无法识别U6启动子
B.在含重组Ti质粒的农杆菌中U6启动子不能驱动卡那霉素抗性基因表达
C.农杆菌侵染愈伤组织后所用的筛选培养基中需加入卡那霉素
D.愈伤组织再分化获得的含有D基因的幼苗属于抗病植株
【答案】B
【详解】A、将T - DNA整合到水稻愈伤组织的染色体DNA后，若要使D基因表达并使水稻植株表现出抗病性状。那么D基因上游的U6启动子需被水稻愈伤组织细胞中RNA聚合酶识别， A错误；
B、启动子是一段有特殊序列结构的DNA片段，位于基因的上游，它是RNA聚合识别和结合的部位，并能够驱动基因转录出mRNA，最终表达出蛋白质。由图得出，上述重组Ti质粒中的U6启动子并非位于卡那霉素抗性基因的上游，因而不能驱动卡那霉素抗性基因的表达， B正确；
C、愈伤组织多指将植物体的某一组织、器官置于特定培养基中培养，诱导产生的无定形的组织团块，当农杆菌侵染愈伤组织后，T - DNA整合到水稻细胞染色体的DNA中 ，通常情况下，若D基因能表达，那么T - DNA上的潮霉素抗性基因也能表达，从而使得导入T - DNA的水稻愈伤组织具有潮霉素抗性基因；卡那霉素抗性基因不位于T - DNA上，不会发生上述生理过程。因此，在农杆菌侵染愈伤组织后所用的筛选培养基中需加入潮霉素， C错误；
D、 检测是否成功获得转基因品种一般需要经历两个阶段，首先是分子水平的检测，包括检测目的基因是否导入宿主细胞、检测在宿主细胞中目的基因是否转录出mRNA或最终表达出蛋白质，其次，还需要进行个体生物学水平的鉴定。因此愈伤组织再分化获得的含有D基因的幼苗不一定是抗病植株， D错误。
故选B。
【考点追溯】
农杆菌能在自然条件下侵染双子叶植物和裸子植物,而对大多数单子叶植物没有侵染能力。农杆菌细胞内含有Ti质粒,当它侵染植物细胞后,能将Ti质粒上的T-DNA(可转移的DNA)转移到被侵染的细胞,并且将其整合到该细胞的染色体DNA上。(P81)
4.（2025·全国卷·高考真题）琼脂糖凝胶电泳常用于核酸样品的分析，样品1～4的电泳结果如图所示（“+”“-”分别代表电泳槽的阳极和阴极）。已知样品1和2中的DNA分子分别是甲和乙，甲只有限制酶R的一个酶切位点，样品3和4中有一个样品是甲的酶切产物。下列叙述错误的是（ ）
A.配制琼脂糖凝胶时需选用适当的缓冲溶液
B.该实验条件下甲、乙两种DNA分子均带负电荷
C.甲、乙两种DNA分子所含碱基对的数量可能不同
D.据图推测样品3可能是甲被酶R完全酶切后的产物
【答案】D
【分析】限制酶酶切其基本原理是利用限制酶对DNA上特定序列的识别，来确定切割位点并实现切割，从而获得所需的特定序列。
【详解】A、配制琼脂糖凝胶时选用适当缓冲溶液，可维持电泳过程中体系的pH稳定，保证核酸分子正常泳动，A正确；
B、电泳时，样品向+极移动，说明在该实验条件下甲、乙两种 DNA 分子均带负电荷，符合核酸分子在电泳中的带电特性，B正确；
C、电泳中，DNA分子的迁移速率与分子大小、电荷的多少等多种因素有关。甲、乙电泳条带位置虽然相同，但影响DNA分子的迁移速率的因素很多，所以碱基对的数量可能不同，C正确；
D、甲只有限制酶R的一个酶切位点，若被酶R完全酶切，只会得到2种DNA片段（2个条带），这两个条带的碱基数量比甲要少，电泳跑的距离要比甲更远，所以据图推测样品4才是甲被酶R完全酶切后的产物，D 错误。
故选D。
5.（2025·浙江·高考真题）下列关于生物技术安全和伦理问题的叙述，错误的是（　　）
A.反对设计完美婴儿 B.反对人的生殖性克隆
C.禁止生物武器的使用 D.禁止转基因技术的应用
【答案】D
【详解】A、设计完美婴儿涉及基因编辑技术，可能引发基因歧视、破坏基因多样性等伦理问题，因此反对是合理的，A正确；
B、生殖性克隆会冲击现有伦理体系，且克隆人存在技术风险，国际社会普遍反对，B正确；
C、生物武器具有大规模杀伤性，国际公约明确禁止其研发和使用，C正确；
D、转基因技术需在严格监管下合理应用（如转基因作物），并非完全禁止，D错误。
故选D。
【考点追溯】
生物武器包括致病菌类、病毒类和生化毒剂类等,例如,天花病毒、波特淋菌、霍乱弧菌和炭疽杆菌都可以用来制造生物武器。生物武器的致病能力强、攻击范围广。它可以直接或者通过食物、生活必需品和带菌昆虫等散布,经由呼吸道、消化道和皮肤等侵入人、畜体内,造成大规模伤亡,也能大量损害植物。(P111)
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第42讲 基因工程以及生物技术的安全性和伦理问题（知识清单）
学习导航站
知识主脉络：可视化思维导图，建立知识框架
核心知识库：重难考点总结，梳理必背知识、归纳重点 考点1基因工程的概念及基本工具★★★★☆ 考点2基因工程的基本操作程序★★★★☆ 考点3 DNA的粗提取与鉴定和DNA片段的扩增及电泳鉴定★★★☆☆ 考点4基因工程的应用★★★☆☆ 考点5蛋白质工程的原理和应用★★★☆☆ 考点6生物技术的安全性与伦理问题★★★☆☆
陷阱预警台：识别高频错误，提供防错策略（4大陷阱规避）
素养加油站：前沿科研成果或热点问题分析
真题挑战场：感知真题，检验成果，考点追溯
考点1 基因工程的概念及基本工具★★★★☆
1.基因工程概念
（1）手段：按照 ，通过 等技术，赋予生物新的遗传特性。
（2）目的：创造出更符合人们需要的新的 和 。
（3）水平： 水平。由于在DNA分子水平上进行设计和施工，因此又叫作 技术。
2.基因工程的理论基础
【教材隐性知识】源自选择性必修3P68“科技探索之路”肺炎链球菌的转化实验不仅证明了遗传物质是DNA，还证明了DNA可以在同种生物的不同个体之间转移；科学家发现，在细菌拟核DNA之外的质粒有自我复制能力，并可以在细菌细胞间转移；多种限制酶、DNA_连接酶和逆转录酶的发现为DNA的切割、连接以及功能基因的获得创造了条件；基因组编辑技术可以实现对特定基因的定点插入、敲除或替换。
3.重组DNA技术的基本工具
（1）限制性内切核酸酶（简称：限制酶）
①存在：主要存在于原核生物中。
②作用：识别双链DNA分子的特定 ，并使每一条链中特定部位的 断开。
③特性：一种限制酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列，并且能在特定的位点上切割DNA分子。
④产生末端的种类： 和平末端。
图中可见，限制酶在识别序列中心轴线两侧切开产生的是 ，在识别序列中心轴线处切开产生的是 。
特别提醒
1.限制酶的识别序列一般由6个核苷酸组成，少数由4个、8个或其他数量的核苷酸组成。
2.限制酶作用的化学键只能是磷酸二酯键。
3.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。
（2）DNA连接酶
①作用：将限制酶切割下来的DNA片段 。
②类型
常用类型 E.coliDNA连接酶 T4DNA连接酶
来源 T4噬菌体
功能 “缝合” 。E.coliDNA连接酶连接平末端的效率远远低于T4DNA连接酶
结果 恢复被限制酶切开的
（3）载体
①作用：将基因送入细胞。
②种类：质粒、 、动植物病毒等。
③重要的载体之一——质粒
1）质粒的本质：是一种裸露的、结构简单，独立于真核细胞的细胞核或原核细胞拟核DNA之外，并具有自我复制能力的 。
2）质粒适于作基因载体的特点（载体须具备的条件）
特点（条件） 作用
有一个至多个 供外源DNA片段插入其中
能在细胞中进行 ，或整合到受体DNA上，随受体细胞DNA同步复制 便于目的DNA在受体细胞中稳定存在
带有 （常是人工改造后具有），一般为抗生素抗性基因或荧光基因等 便于重组DNA分子的筛选（鉴定目的基因是否导入成功）
4.与DNA有关的酶
酶 作用 作用相关“键”
限制酶 切割DNA片段，产生两个（具有相同黏性末端或平末端）DNA片段 破坏磷酸二酯键
DNA连接酶 催化两个DNA片段之间形成磷酸二酯键，从而连接起来 形成磷酸二酯键
解旋酶 将双链DNA分子局部解旋为单链（ATP水解供能） 破坏氢键（氢键非化学键）
DNA聚合酶 把游离的脱氧核苷酸连接到引物或者已有的DNA单链的3′端上 形成磷酸二酯键
DNA（水解）酶 将DNA水解为脱氧核苷酸 破坏磷酸二酯键
逆转录酶 以RNA为模板合成cDNA 形成磷酸二酯键
特别提醒
限制酶的选择
（1）不破坏目的基因原则：如图甲中可选择PstⅠ，而不选择SmaⅠ。
（2）保留标记基因、启动子、终止子、复制原点原则：质粒作为载体必须具备标记基因，所选择的限制酶尽量不要破坏这些结构，如图乙中不选择SmaⅠ。若载体上有两个及以上的标记基因，则可合理对其中一些标记基因进行酶切破坏，从而达到比一个标记基因更高的筛选成功率，防止只有一个标记基因时出现的“假阳性”（即未成功导入目的基因的载体也能正常表达标记基因，造成无效筛选）。
（3）善用“双酶切”，注意方向性：目的基因所在序列和载体上存在多种酶切位点时，一般需要选择在目的基因所在序列和载体上都存在切割位点的两种不同的限制酶，对目的基因所在序列和载体进行剪切，即“双酶切法”。其优点和作用是：①防止目的基因环化；②避免目的基因与载体反向连接，即用DNA连接酶连接后形成的重组DNA分子上，目的基因和载体启动子的方向（或描述为“RNA聚合酶的移动方向”）必须是相同的，否则目的基因导入后无法正常表达。如图甲、乙也可选择PstⅠ和EcoRⅠ两种限制酶。
（4）巧用“同尾酶”：同尾酶指来源不同，但能产生相同黏性末端的限制酶。当不适合选择某种限制酶时，可用其同尾酶替换，以获得相同的黏性末端。
考点2 基因工程的基本操作程序★★★★☆
1.目的基因的筛选与获取
（1）目的基因：在基因工程的设计和操作中，用于改变受体细胞 或获得预期 等的基因。
（2）筛选合适的目的基因
①从相关的已知 的基因中进行筛选是较为有效的方法之一。
②利用 和序列比对工具进行筛选。
（3）目的基因的获取
①人工合成目的基因。
②常用 （聚合酶链式反应）特异性地快速扩增目的基因
PCR定义 在体外提供参与DNA复制的各种组分与反应条件，对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技术
PCR原理 DNA
条件 模板
原料 4种脱氧核苷酸
酶 耐高温的
引物 一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链 。2种
在一定的缓冲溶液中进行；需要控制温度的变化
PCR反应过程 变性 当温度 ℃时，双链DNA解聚为单链
复性 温度下降到 ℃左右时，两种引物通过 与两条单链DNA结合
延伸 72℃左右时，在 作用下，从引物3′端开始进行互补链的合成
扩增 方向 DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，而只能从引物的3′端延伸DNA链，即DNA的合成方向总是从子链的 延伸
方式 指数形式扩增（约为2n，n为扩增循环的次数）
结果
产物鉴定 琼脂糖凝胶电泳
③通过构建 来获取目的基因。
特别提醒
1.在PCR过程中实际加入的为dNTP（即dATP、dGTP、dTTP、dCTP），既可作为合成DNA子链的原料，又可为DNA的合成提供能量。
2.引物既可以是DNA单链，也可以为RNA单链。细胞内的DNA进行复制时，也需要引物，一般为RNA片段。
3.真核细胞和细菌的DNA聚合酶都需要Mg2＋激活。因此，PCR反应缓冲溶液中一般要添加Mg2＋。
③还可以通过构建基因文库来获取目的基因。
2.基因表达载体的构建——基因工程的核心工作
（1）操作目的
使目的基因在受体细胞中 ，并且 给下一代，同时，使目的基因能够 和发挥作用。
（2）基因表达载体组成
①目的基因：编码蛋白质的基因或具有调控作用的因子。
②启动子：RNA聚合酶识别和结合的部位；能驱动基因转录出mRNA。
③终止子：起调控作用，使转录在所需要的地方停下来。
④标记基因：便于重组DNA分子的筛选。
特别提醒
复制原点≠启动子≠起始密码子，终止子≠终止密码子
（1）启动子：一段有特殊序列结构的DNA片段，基本组成单位是脱氧核苷酸，其位于基因的上游，紧挨转录的起始位点，其自身不转录。终止子：一段有特殊序列结构的DNA片段，位于基因的下游。一个DNA上有多个启动子。启动子靠近模板链的3′端。
（2）起始密码子和终止密码子位于mRNA上，分别控制翻译过程的启动和终止。起始密码子靠近mRNA的5′端。
（3）复制原点是DNA上的一段序列，富含A—T，是DNA复制开始的地方，一个DNA有一个或多个复制原点。
（3）构建过程
（4）启动子、终止子、起始密码子、终止密码子对比
项目 启动子 终止子 起始密码子 终止密码子
本质 DNA DNA mRNA mRNA
位置 目的基因上游 目的基因下游 mRNA首端 mRNA尾端
功能 RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA 使转录在所需要的地方停下来 翻译的起始信号（编码氨基酸） 翻译的结束信号（正常情况下，不编码氨基酸）
3.将目的基因导入受体细胞
细胞类型 方法 原理/操作步骤
植物细胞 花粉管通道法 ①可以用微量注射器将含目的基因的DNA溶液直接注入 中； ②可以在植物受粉后的一定时间内，剪去柱头，将DNA溶液滴加在 ，使目的基因借助 进入胚囊
农杆菌转化法 农杆菌细胞内含有Ti质粒，当它侵染植物细胞后，能将Ti质粒上的 （可转移的DNA）转移到被侵染的细胞，并且将其整合到该细胞的 上。如果将目的基因插入Ti质粒的T DNA中，通过农杆菌的转化作用，就可以使目的基因进入植物细胞
动物细胞（受精卵） 技术　　 将含有目的基因的表达载体提纯→取卵（受精卵）→显微注射→受精卵发育→获得具有新性状的动物
微生物细胞（原核细胞） Ca2＋处理法 用 处理细胞，使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，然后再将重组的基因表达载体导入其中
特别提醒
1.转化：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。此处“转化”与肺炎链球菌转化实验中的“转化”含义相同，实质都是基因重组。
2.农杆菌转化法中的两次拼接和两次导入
4.目的基因的检测与鉴定
（1）通过 等技术检测目的基因是否导入或是否转录出mRNA。
（2）利用 技术检测目的基因是否翻译。
（3）进行个体生物学水平的抗虫、抗病、功能活性等鉴定。
特别提醒
双标记基因与影印接种法筛选含重组质粒的菌落
（1）原理：将目的基因插入含有两种抗生素抗性基因的载体时，如果插入某种抗生素抗性基因内部，则会导致该抗生素抗性基因失活。如图，目的基因插入四环素抗性基因内部，则四环素抗性基因失活。
（2）被转化的细菌有三种：含自身环化目的基因的细菌、含重组质粒的细菌、含自身环化质粒的细菌。
（3）筛选方法：将混合处理后的细菌先放在含氨苄青霉素的培养基上培养，能生长的是含重组质粒的细菌和含自身环化质粒的细菌，如图1、2、3、4、5菌落，再利用无菌的绒布影印到含有四环素的培养基上，如图能生长的菌落为2、3、4，则在含四环素培养基上不生长的细菌即为含重组质粒的细菌，如图1、5菌落。最后，可在含氨苄青霉素的培养基上挑取1、5菌落进行培养。
考点3 DNA的粗提取与鉴定和DNA片段的扩增及电泳鉴定★★★☆☆
1.DNA的粗提取与鉴定
（1）基本原理
①提取原理：DNA、RNA、蛋白质和脂质等在 方面存在差异，可以利用这些差异，选用适当的物理或化学方法对它们进行提取。例如，DNA不溶于 ，但某些蛋白质溶于 ；DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，它能溶于2mol·L－1的 。
②鉴定原理：在一定温度下，DNA遇 试剂会呈现蓝色。
（2）实验步骤（以洋葱为例）
①研磨材料：洋葱切碎，加 充分研磨。
②获取含DNA的滤液：过滤（纱布），4℃冰箱中静置后取上清液。或直接离心取 。
③DNA的析出：在上清液中加入体积相等的体积分数为 的预冷的酒精，静置2~3min后用玻璃棒沿 搅拌，卷起丝状物。或离心取沉淀物。
④溶解DNA：将丝状物或沉淀物溶解在 的NaCl溶液中。
⑤DNA的鉴定：在溶有DNA的溶液中加入 试剂，混合均匀后，将试管置于沸水浴中加热 ，待试管冷却后，可观察到明显的颜色反应（变成 ）。
特别提醒
1.加入酒精后用玻璃棒搅拌时，动作要轻缓，以免加剧DNA分子的断裂，导致DNA分子不能形成丝状沉淀。
2.本实验不能用哺乳动物成熟的红细胞作为实验材料，原因是哺乳动物成熟的红细胞无细胞核（无DNA）。可选用鸡血细胞作为材料。
（3）注意事项
①该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加入酒精和用玻璃棒搅拌时，动作要轻缓，以免加剧DNA的断裂，导致DNA不能形成丝状物。
③二苯胺试剂要现配现用，否则会影响鉴定的效果。
④在DNA进一步提纯时，选用预冷的体积分数为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
（1）PCR仪：PCR仪实质上就是一台能够自动调控温度的仪器。一次PCR一般要经历30次循环。
（2）电泳鉴定PCR产物的原理
①PCR原理：PCR利用了DNA的热变性原理，通过调节温度来控制DNA双链的解聚与结合。PCR仪实质上就是一台能够 的仪器。一次PCR一般要经历30次循环。
②电泳：DNA分子具有可解离的基团，在一定的 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 的电极移动，这个过程就是电泳。
③鉴定原理：PCR的产物一般通过 电泳来鉴定。在凝胶中DNA分子的迁移速率与
等有关。凝胶中的DNA分子通过染色，可以在波长300nm的紫外灯下被检测出来。
（3）实验步骤
①PCR实验操作步骤
1）移液：用微量移液器按照配方或PCR试剂盒的说明书，向微量离心管中依次加入各组分。
2）离心：待所有的组分都加入后，盖严离心管的盖子。将微量离心管放入离心机里，离心约10s，使反应液集中在管的底部。
3）反应：设置好PCR仪的循环程序，将装有反应液的微量离心管放入PCR仪中进行反应。
循环程序 变性 复性 延伸
预变性 ℃，5min — —
30次 94℃，30s ℃，30s ℃，1min
最后 1次 94℃，1min 55℃，30s 72℃，10min
特别提醒
1.预变性可使DNA充分变性，以利于引物更好地和模板结合；
2.最后一轮延伸给予更长时间的主要目的是：使子链充分延伸，得到更多的等长DNA。
②DNA的电泳鉴定
1）琼脂糖凝胶制备：根据待分离DNA片段的大小，用电泳缓冲液配制 溶液（一般质量分数为0.8%～1.2%）。熔化琼脂糖，稍冷却后，加入适量的核酸染料混匀。
2）凝胶板制备：将温热的 溶液倒入模具，插入梳子形成加样孔，凝胶溶液完全凝固后拔出梳子，将凝胶放入电泳槽内。
3）点样：加 ，没过凝胶1mm为宜。然后用微量移液器将扩增得到的PCR产物与凝胶载样缓冲液（内含指示剂）的混合液注入加样孔，留一孔加标准参照物。
4）电泳：接通电源，设定好电压，一般为1-5V/cm，进行电泳。待 前沿迁移接近凝胶边缘时，停止电泳。
5）观察：取出凝胶置于 下观察和照相。
（4）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、枪头和蒸馏水等在使用前必须进行
处理。
②该实验所需材料可以直接从公司购买，缓冲液和酶应分装成小份，并在 ℃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，一定要戴好一次性手套。
考点4 基因工程的应用★★★☆☆
1.基因工程在农牧业方面的应用
分类 导入目的基因 转基因生物实例
植物 转基因抗虫植物 外源 基因 抗虫棉花、玉米等
转基因抗病植物 某些病毒、真菌等的 基因 抗病毒甜椒、番木瓜等
转基因抗除草剂植物 降解或抵抗某种 的基因 抗除草剂玉米、大豆等
改良植物的品质 富含 的蛋白质的基因 富含赖氨酸的玉米
与植物 代谢相关的基因 颜色变异的矮牵牛
动物 提高动物的生长速率 外源 的基因 转生长激素基因的鲤鱼
改善畜产品的品质 的基因 转肠乳糖酶基因的奶牛
（1）转基因作物的优点
①减少化学杀虫剂的施用量，减少 ；
②增加作物产量；
③增加经济效益。
（2）转基因哺乳动物的培育过程
2.基因工程在医药卫生领域的应用
（1）基因工程在医药领域的应用
①利用微生物或动植物细胞生产药物：生产出细胞因子、抗体、疫苗、激素等基因工程药物。
②转基因哺乳动物批量生产药物：将药用蛋白基因和 基因的启动子等调控元件重组在一起，制成乳腺生物反应器从而获得抗凝血酶、血清白蛋白等医药产品。
③转基因动物做器官移植的供体（设想）：
1）技术方法：利用基因工程技术对猪的器官进行改造，采用的方法是在器官供体的基因组中导入 ，以抑制 的表达，或设法除去 ，然后再结合克隆技术，培育出不会引起 反应的转基因克隆猪器官。
2）对猪进行改造的两点理由：内脏构造、大小、血管分布与人的极为相似；与灵长类动物相比，猪体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒少。
（2）基因工程药物的作用
可以用来预防和治疗人类肿瘤、心血管疾病、 、糖尿病、类风湿关节炎等疾病。
3.基因工程在食品工业方面的应用
（1）技术方法：利用基因工程菌生产食品工业用酶、 和 等。例如将编码牛凝乳酶的基因导入大肠杆菌、黑曲霉或酵母菌的基因组中，再通过 生产凝乳酶。
（2）实例：淀粉酶、脂肪酶、天冬氨酸和苯丙氨酸的大规模生产。
（2）优点：相比从 中提取的酶，用基因工程技术获得的工业用酶的 更高，而且它的生产成本显著降低，生产效率较高。
4.基因工程在其他方面的应用
（1）培育出可以降解多种污染物的“超级细菌”来处理环境污染。
（2）利用经过基因改造的微生物生产能源等。
考点5 蛋白质工程的原理和应用★★★☆☆
1.对蛋白质工程的理解
基础 蛋白质分子的 及其与 的关系
手段 通过 或 基因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质
目的 获得满足人类的生产和生活需求的
2.蛋白质工程崛起的缘由
（1）基因工程在原则上只能生产 。
（2）天然蛋白质的结构和功能符合特定物种生存的需要，却 。
3.蛋白质工程与基因工程的比较
项目 蛋白质工程 基因工程
区别 过程 预期的蛋白质功能→设计预期的 →推测应有的 →找到并改变相应的 （基因）或合成新的基因→获得所需要的蛋白质 筛选获取目的基因→构建基因表达载体→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或生物产品
结果 生产 的蛋白质 生产 的蛋白质
联系 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
4.蛋白质工程的应用
（1）在医药方面
①利用蛋白质工程研发 。
②实例：如果将干扰素分子上的一个半胱氨酸变成 ，在一定条件下，可以延长保存时间。
（2）在工业方面
①蛋白质工程被广泛用于改进 或开发新的工业用酶。
②实例：枯草杆菌蛋白酶具有水解蛋白质的作用，因此常被用于洗涤剂工业、丝绸工业等。
（3）在农业方面
科学家正在尝试改造某些参与调控光合作用的酶，以提高植物 的效率，增加粮食的产量。
特别提醒
蛋白质工程通过对基因操作来实现对天然蛋白质的改造的原因：
（1）蛋白质具有十分复杂的空间结构，基因的结构相对简单，容易改造。
（2）改造后的基因可以遗传给下一代，被改造的蛋白质无法遗传。
考点6 生物技术的安全性与伦理问题★★★☆☆
1.转基因成果
（1）转基因微生物
①微生物的优点：微生物的 简单、生长繁殖 、对环境因素敏感，容易进行 。
②成果举例：转基因酵母菌减少了啤酒酵母双乙酰的生产，缩短了啤酒的发酵期；构建 生产氨基酸、药物等。
（2）转基因动物成果
①培育生长迅速、营养品质优良的转基因家禽、家畜。
②培育 的动物新品种。
③建立了某些人类疾病的 。
（3）转基因植物
①科学家已经培育出了大批具有 等新性状作物。
②我国批准发放了一些转基因作物的生产应用安全证书，及一些转基因作物的进口安全证书。
2.对转基因产品安全性的争论
（1）争论原因：人们所生活的国家或社会，政治制度、 、宗教信仰、 、历史背景、 和伦理道德观念等的差异，决定了人们具有不同的价值取向。
（2）争论内容：
①转基因技术。
②转基因食品的 。
（3）争论方式：辩论会等。
【教材隐性知识】源于选择性必修3P102“相关信息”：我国科学家将来自玉米的α-淀粉酶基因与目的基因一起转入植物中，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。
3.理性看待转基因技术
（1）理性看待转基因技术的前提
①清晰地了解转基因技术的 和 规程。
②看到人们的观点受到许多复杂的政治、经济和 等因素的影响。
③要靠 的证据和 的逻辑进行思考和辩论。
（2）我国对转基因技术的态度
①研究上要 ，坚持自主创新。
②推广上要 ，做到确保安全。
③管理上要 ，坚持依法监管。
（3）我国相关部门制定了一系列的政策、法规并成立相关机构
①维护了消费者对转基因产品的 和 。
②保证了转基因技术和已经上市的转基因产品的 。
③为保障农业转基因生物安全提供重要的技术支撑。
4.生殖性克隆人面临的伦理问题
（1）生殖性克隆和治疗性克隆的比较
类型 生殖性克隆 治疗性克隆
概念 利用克隆技术获得胚胎，并将胚胎孕育成为人类个体 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
目的
水平
联系 都属于无性生殖；产生新细胞、新组织或新个体，遗传信息相同
（2）对生殖性克隆人研究的不同见解
①伦理学家认为生殖性克隆人“有违 ”；人为地制造在 上和 上都不健全的人，严重地违反了人类 。
②很多生物学家认为克隆技术还不成熟：构建 成功率低，胚胎移植到子宫后着床率低、流产率高、胎儿畸形率高和出生后死亡率高。即使有个体活过了幼年期，也可能早亡。
（2）关于生殖性克隆人的态度
我国政府 、 、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验。
（3）警惕用新技术研究生殖性克隆人
①化学诱导多能干细胞（ 细胞）可能会用于克隆人。
②人类基因组编写计划：使培育出用于移植的 成为可能，还会加速 的研发；但也可能造出“无父母”人类或者拥有相同 的“克隆人”。
5.试管婴儿和设计试管婴儿的比较
类型 试管婴儿 设计试管婴儿
技术手段 不需要进行 胚胎移植前需要进行
实践应用 解决 问题 用于 等疾病的治疗
联系 二者都是体外受精，经体外 ，再进行 ，在生殖方式上都为
6.生物武器的种类和特点
（1）种类
①致病菌类： 、鼠疫杆菌、 、伤寒杆菌、痢疾杆菌等。
②病毒类： 病毒、动物痘病毒等。
③生化毒剂类：肉毒杆菌毒素等。
④经过基因重组的致病菌等：重组蜡样芽孢杆菌、新型鼠痘病毒等。
（2）特点
①致病性强； ；人易感。
②较隐蔽：不易被发现；易传播（如气溶胶），发病有潜伏期，污染面积大、危害时间长。
③易得到： ，花费小。
④传染途径多，治疗困难。
⑤受自然条件影响大。
（3）在任何情况下 、 、不储存生物武器，并反对生物武器及其技术和设备的扩散。
7.对生物武器的威胁，不能掉以轻心
（1）某些国家以科学研究为名，进行 、 等的研究和储存。
（2）有一些恐怖组织或个人在试图寻找各种大规模杀伤性武器，而生物武器相对容易 ，也便于 ，一旦被利用，产生的危害是巨大的。
（3）转基因技术使得制造 成为可能。这些人类从来没有接触过的致病菌，可能让大批受感染者突然发病，而又无药可医，这样施放者便会造成敌对方公众极度恐慌，致使受害国一切活动瘫痪。
（4）禁止生物武器的公约
①《禁止发展、生产、储存细菌（生物）及毒素武器和销毁此种武器公约》（简称《 》）。
②1998年6月，中美两国联合声明中重申：在任何情况下 、 、 生物武器，并反对生物武器及其技术和设备的扩散。
陷阱1 基因工程的基本工具和基本操作程序的几点易错点
易错表现 正确理解
认为切割质粒的限制性内切核酸酶均能特异性地识别6个核苷酸序列 不同种类限制酶识别序列不同
认为基因工程中用到的工具酶有限制酶、DNA连接酶、载体 限制性内切核酸酶、DNA连接酶和质粒是基因工程中常用的三种工具，前两者属于工具酶，质粒属于载体
认为目的基因一定是编码蛋白质的基因 目的基因主要是指编码蛋白质的基因，也可以是一些具有调控作用的因子
认为利用PCR扩增目的基因时，要用2种不同但能够互补配对的引物 PCR扩增目的基因时，2种不同的引物不能互补配对
认为基因表达载体中的启动子和终止子决定着翻译的开始与结束 启动子和终止子决定着转录的开始与结束
陷阱2 基因工程的应用和蛋白质工程的几点易错点
易错表现 正确理解
认为为培育抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体 对于植物来说受体细胞可以是普通的体细胞
认为科学家利用转基因技术培育了抗玉米螟玉米，种植该玉米的农田就不需要进行防虫管理了 转基因抗玉米螟玉米能够抵抗玉米螟，但不一定能抵抗其他害虫
认为乳腺生物反应器是将药用蛋白基因导入动物的乳腺细胞中 乳腺生物反应器是将药用蛋白基因导入哺乳动物的受精卵中，但该基因在乳腺细胞中表达
认为蛋白质工程需要改变蛋白质分子的所有氨基酸序列 蛋白质工程改变的是蛋白质分子的少数氨基酸
陷阱3 DNA的粗提取与鉴定、DNA片段的扩增及电泳鉴定的几点易错点
易错表现 正确理解
认为将溶解的DNA粗提物与二苯胺试剂反应，可检测溶液中是否含有蛋白质杂质 二苯胺试剂可以用于鉴定DNA，不能检测出溶液中是否含有蛋白质杂质
认为鉴定过程中DNA双螺旋结构不发生改变 鉴定过程中用沸水浴加热，DNA双螺旋结构会发生改变
认为在同一电场作用下，DNA片段越长，向负极迁移速率越快 在琼脂糖凝胶电泳中，当电场作用时，DNA片段实际上是向正极迁移的，而不是向负极迁移。同时，DNA片段的迁移速率与其大小成反比，即DNA片段越长，迁移速率越慢
认为琼脂糖凝胶中的DNA分子可在紫光灯下被检测出来 琼脂糖凝胶中的DNA分子需染色后，才可在波长为300nm的紫外灯下被检测出来
认为配制PCR反应体系时，加入等量的4种核糖核苷酸溶液作为扩增原料 应加入4种脱氧核苷酸作为PCR扩增原料
认为DNA鉴定：加入二苯胺试剂后即呈现蓝色 需沸水浴加热
认为动、植物细胞DNA的提取必须在无菌条件下进行 动、植物细胞的DNA提取不需要在无菌条件下进行
认为PCR技术中的DNA延伸过程无需引物参与即可完成半保留复制 DNA聚合酶不能从头开始合成DNA链，只能催化单个的脱氧核苷酸添加到已有的核酸片段的3′端，故延伸过程需要引物参与
陷阱4 生物技术的安全性与伦理问题的几点易错点
易错表现 正确理解
认为通过转基因技术生产药物只是转基因微生物方面的应用 可通过转基因微生物和转基因动物生产药物
认为若转基因植物的外源基因来源于自然界，则不会存在安全性问题 转基因技术的安全性问题需要验证才能得到证实，若转基因植物的外源基因来源于自然界，也有可能存在安全性问题
认为为促进转基因食品的销售，我国对农业转基因生物实行了标识制度 为保护消费者的知情权
认为生殖性克隆人会面临流产、死胎和畸形儿等问题，是正常现象，不违反人类传统的伦理道德 生殖性克隆人会面临流产、死胎和畸形儿等问题，与人类传统的伦理道德是背道而驰的
认为我国政府主张对治疗性克隆和生殖性克隆进行有效监控和严格审查 我国不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验，主张对治疗性克隆进行有效监控和严格审查
一、实验基本理论——实验变量与原则
取两支20mL的试管，各加入2mol·L－1的NaCl溶液5mL。将丝状物或沉淀物溶于其中一支试管的NaCl溶液中。然后，向两支试管中各加入4mL的二苯胺试剂。混合均匀后，将试管置于沸水中加热5min。待试管冷却后，比较两支试管中溶液颜色的变化。
1.上述实验中，自变量是丝状物或沉淀物的有无，因变量是溶液颜色，无关变量是2mol·L－1的NaCl溶液、二苯胺试剂和沸水及加热5min等。
2.实验遵循的原则：两支20mL的试管说明实验需要分组,2mol·L－1的NaCl溶液5mL、4mL的二苯胺试剂和沸水中加热5min中的数字则说明实验要遵循等量原则，“将丝状物或沉淀物溶于其中一支试管的NaCl溶液中”则说明实验需遵循单一变量原则。
二、试剂的选择和使用
1.使用鸡血提取DNA时，需在鸡血中加入柠檬酸钠，目的是防止血液凝固；在鸡血细胞溶液中加入蒸馏水，目的是使鸡血细胞破裂。
2.使用洋葱提取DNA时，需要加入研磨液，研磨液能够防止DNA被水解，另外有利于蛋白质与DNA发生分离。
3.DNA在物质的量浓度为0.14mol·L－1的NaCl溶液中溶解度最低。使用体积分数为95%的冷却酒精可使DNA析出（填“析出”或“溶解”）。
4.此实验中二苯胺试剂的作用是鉴定DNA，需要现配现用。
考点预测：
1.实验原理
（1）DNA溶解度特性：可能会考查DNA在不同浓度NaCl溶液中的溶解度变化，如当NaCl溶液浓度为0.14mol/L时，DNA的溶解度最小，以此为原理来设计关于DNA溶解与析出的相关问题。
（2）DNA与其他物质的溶解性差异：DNA不溶于酒精，而细胞中的某些蛋白质则溶于酒精，可能会考查利用这一原理来分离DNA与蛋白质的操作及原因。
（3）DNA的耐受性：蛋白酶能水解蛋白质但对DNA无影响，大多数蛋白质在60-80℃会变性，而DNA在80℃以上才变性，洗涤剂能瓦解细胞膜但对DNA无影响，这些特性可能会用于考查实验中试剂选择的原因及对实验结果的影响。
2.实验材料的选择：可能会考查不同材料的特点及选择理由，如为什么选择鸡血细胞而不用猪血细胞（猪的成熟红细胞没有细胞核，无法提取DNA），以及植物材料如洋葱、菜花等的处理方法及原因。
3.实验步骤及注意事项
（1）细胞破碎：可能会考查动物细胞（如鸡血细胞）和植物细胞（如洋葱细胞）破碎的不同方法及原理，如向鸡血细胞中加入蒸馏水使其吸水胀破，向植物细胞中加入洗涤剂和食盐等。
（2）杂质去除：会考查不同试剂在去除杂质过程中的作用，如NaCl溶液、酒精、蛋白酶等，以及多次溶解和析出DNA的操作目的和方法。
（3）搅拌与研磨：可能会考查搅拌的要求及原因，如搅拌时动作要轻缓、向一个方向搅拌，防止DNA分子断裂；还可能会考查研磨不充分对实验结果的影响。
（4）试剂添加顺序和量：考查实验中各种试剂添加的顺序和量的作用，如两次加入蒸馏水的目的不同，第一次是使血细胞吸水涨破，第二次是降低NaCl溶液浓度使DNA析出。
4.实验结果分析与鉴定：可能会考查DNA鉴定的原理和方法，即DNA与二苯胺在沸水浴条件下反应生成蓝色沉淀，以及实验中设置对照实验的目的和现象分析，如不加DNA的试管作为对照，溶液不变色，而加入DNA的试管溶液变蓝色。
5.与其他知识的综合考查：可能会将DNA的粗提取与鉴定实验与其他生物实验或知识点进行综合考查，如与PCR技术、DNA分子结构等知识结合，考查学生对生物学知识的综合运用能力。
1.（2025·福建·高考真题）紫杉醇是红豆杉的代谢产物，会干扰纺锤体的正常功能。科研人员利用农杆菌将紫杉醇合成的相关基因导入烟草中，实现了紫杉醇前体物质的合成。下列叙述错误的是（ ）
A.农杆菌转化前应先使用Ca2+处理烟草细胞
B.紫杉醇合成的相关基因会整合到烟草染色体DNA上
C.紫杉醇因干扰肿瘤细胞的有丝分裂而具有抗癌作用
D.该技术的突破有利于红豆杉天然资源的保护
2.（2025·福建·高考真题）质粒P含有2个EcoRⅠ、1个SacⅠ和1个BamHⅠ的限制酶切割位点。已知BamHⅠ位点位于2个EcoRⅠ位点的正中间，用上述3种酶切割该质粒，酶切产物的凝胶电泳结果如图，其中泳道①条带是未酶切的质粒P，泳道②③④条带为3种单酶切产物，泳道⑤⑥⑦条带为双酶切产物。下列叙述正确的是（ ）
A.DNA分子在该凝胶的迁移方向是从电源正极到负极
B.可确认泳道②③条带分别是SacⅠ和EcoRⅠ的单酶切产物
C.泳道⑤条带是SacⅠ和EcoRⅠ的双酶切产物
D.泳道①②说明未酶切质粒的碱基数小于酶切后质粒的碱基数
3.（2025·江西·高考真题）为了获得抗白叶枯病的水稻品种，研究人员构建了含有抗病基因D的重组Ti质粒(如图)，通过农杆菌转化法将D基因导入水稻种子诱导的愈伤组织，最终获得抗病植株。下列叙述正确的是
A.水稻愈伤组织细胞中RNA聚合酶无法识别U6启动子
B.在含重组Ti质粒的农杆菌中U6启动子不能驱动卡那霉素抗性基因表达
C.农杆菌侵染愈伤组织后所用的筛选培养基中需加入卡那霉素
D.愈伤组织再分化获得的含有D基因的幼苗属于抗病植株
4.（2025·全国卷·高考真题）琼脂糖凝胶电泳常用于核酸样品的分析，样品1～4的电泳结果如图所示（“+”“-”分别代表电泳槽的阳极和阴极）。已知样品1和2中的DNA分子分别是甲和乙，甲只有限制酶R的一个酶切位点，样品3和4中有一个样品是甲的酶切产物。下列叙述错误的是（ ）
A.配制琼脂糖凝胶时需选用适当的缓冲溶液
B.该实验条件下甲、乙两种DNA分子均带负电荷
C.甲、乙两种DNA分子所含碱基对的数量可能不同
D.据图推测样品3可能是甲被酶R完全酶切后的产物
5.（2025·浙江·高考真题）下列关于生物技术安全和伦理问题的叙述，错误的是（　　）
A.反对设计完美婴儿 B.反对人的生殖性克隆
C.禁止生物武器的使用 D.禁止转基因技术的应用
1

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