2023版高三一轮总复习生物（人教版）课时分层作业38基因工程及生物技术的安全性与伦理问题

13/13课时分层作业(三十八)基因工程及生物技术的安全性与伦理问题1．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D[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。]2．(2021·泰安高三模拟)农杆菌Ti质粒上的T­DNA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T­DNA插入位置两侧的未知序列，以此可确定T­DNA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扩增需要热稳定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T­DNA的插入位置C[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扩增需要热稳定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T­DNA的插入位置，D正确。]3．(2021·辽宁名校高三联考)基因枪法又称微弹轰击法(如图所示)，是指利用火药爆炸、高压气体或高压放电作为驱动力(这一加速设备称为基因枪)，将载有目的基因的金属颗粒加速，高速射入植物组织和细胞中，然后再生出新的植株。下列相关叙述错误的是()A．基因枪法是单子叶植物中常用的一种基因转化方法B．图中构建A结构的细菌序列选择的是细菌质粒DNAC．微粒上的目的基因可以准确地整合到植物染色体上D．获得再生植株B的原理是植物细胞具有全能性C[基因枪法主要适用于单子叶植物，A正确；A是基因表达载体，常用的运载体是细菌质粒DNA，B正确；微粒上的目的基因不一定能够准确地整合到植物染色体上，所以需要检测，C错误；将含有目的基因的细胞经培养获得再生植株B的过程需要植物组织培养技术，原理是植物细胞具有全能性，D正确。]4．(2021·深圳高三模拟)科学家为了对某种蛋白(QP)情况进行追踪，将控制绿色荧光蛋白(GFP)及QP合成的基因进行拼接，从而表达形成融合蛋白。下列分析错误的是()A．该技术可用于研究细胞内QP的分布B．在追踪时，GFP的加入不可改变QP的特性C．QP与GFP的合成与融合是在细胞核中进行的D．可用该技术研究细胞内分泌蛋白的分泌过程C[通过观察荧光分布研究细胞内QP的分布，A正确；在追踪时，GFP的加入不可改变QP的特性，不然实验无意义，B正确；QP与GFP的合成与融合是核糖体上进行的，C错误；观察荧光的强度变化情况，研究分泌蛋白的分泌过程，D正确。]5．(2021·邹城高三联考)戊型肝炎病毒是一种RNA病毒，ORF2基因编码的结构蛋白(pORF2)位于病毒表面，构成病毒的衣売。我国科研人员利用基因工程技术，在大肠杆菌中表达pORF2，制备戊型肝炎疫苗，过程如图。下列关于该疫苗的叙述正确的是()A．过程①需要的酶是RNA聚合酶，原料是A、U、G、CB．重组基因表达载体上的启动子需来源于戊型肝炎病毒C．过程⑤需要用聚乙二醇处理大肠杆菌使其处于感受态D．过程⑥大量制备pORF2蛋白前应做相应的检测与鉴定D[戊型肝炎病毒是一种RNA病毒，过程①是以病毒RNA为模板合成DNA，获取目的基因的过程，需要的酶是逆转录酶，原料是四种脱氧核苷酸，A错误；启动子是一段有特殊结构的DNA片段，其作用是供RNA聚合酶的识别结合以驱动目的基因的转录，启动子具有物种或组织特异性，构建在大肠杆菌细胞内特异表达pORF2蛋白的载体时，需要选择大肠杆菌细胞的启动子，而不能选择其他物种和组织细胞的启动子，B错误；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法，需要用Ca2＋处理大肠杆菌，增大大肠杆菌细胞膜的透过性，使其处于感受态，C错误；过程⑥大量制备pORF2蛋白前应对受体大肠杆菌进行目的基因的检测与鉴定，筛选出能表达pORF2蛋白的大肠杆菌进行培养，大量制备pORF2蛋白，D正确。]6．(不定项)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G↓AATTC，BamHⅠ识别G↓GATCC。下列选项正确的是()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T­DNA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ACD[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，T­DNA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。]7．(不定项)下列对待生物技术的非理性态度有()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ACD[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。]8．(2021·南京高三模拟)香蕉成熟过程中乙烯含量增加，果肉逐渐变甜，其成熟变甜的过程与D蛋白(淀粉水解酶)和H蛋白(乙烯响应蛋白)有关。为探究H基因与D基因的关系，科研人员分别构建含D基因和AbAr基因(金担子素抗性基因)的载体1和含H基因和亮氨酸合成基因的载体2，进行了如图所示实验。请回答下列问题：(1)构建载体1、2时需要________________酶。培养重组酵母细胞A的培养基与培养重组酵母细胞B的培养基相比，培养重组酵母细胞A的培养基中必须含有____________。筛选重组酵母细胞B的培养基中必须添加________。(2)重组酵母细胞A无转录因子蛋白作用于D基因启动子，导致AbAr基因也无法表达的原因可能是______________________________________，因此不能用在培养基中添加金担子素的方法筛选重组酵母细胞A，可以利用________技术筛选获得重组酵母细胞A。(3)通过特定选择培养基能够筛选获得重组酵母细胞B，如果培养基上出现菌落，说明H基因的表达产物是D基因的___________________________________________________________________________________________________。(4)综合上述结果，推测乙烯调控香蕉果实成熟过程中果肉变甜的具体过程为_____________________________________________________________________________________________________________________________________。[解析](1)构建载体1、2时需要限制酶和DNA连接酶。培养重组酵母细胞A的培养基中必须含有亮氨酸，保证亮氨酸缺陷型酵母的亮氨酸供应；筛选重组酵母细胞B的培养基中必须添加金担子素，可以筛选出成功转入载体1的细胞。(2)D基因与AbAr基因同在载体1中，重组酵母细胞A无转录因子蛋白作用于D基因启动子，导致AbAr基因也无法表达的原因可能是两基因共用一个启动子，因此不能用在培养基中添加金担子素的方法筛选重组酵母细胞A，无法从性状水平进行筛选，则可从分子水平进行，即利用DNA分子杂交技术筛选获得重组酵母细胞A。(3)推测这里的特定选择培养基中添加了金担子素，如果培养基上出现菌落，说明金担子素抗性基因成功表达，也即D基因成功表达，说明H基因的表达产物是D基因的转录因子蛋白。(4)综合上述结果，推测乙烯调控香蕉果实成熟过程中果肉变甜的具体过程为乙烯促进H基因表达，合成H蛋白又启动D基因表达而合成淀粉水解酶D，从而催化果肉中的淀粉转化为可溶性糖，使果肉变甜。[答案](1)限制酶和DNA连接亮氨酸金担子素(2)两基因共用一个启动子DNA分子杂交(3)转录因子蛋白(4)乙烯促进H基因表达，合成H蛋白又启动D基因表达而合成淀粉水解酶D，从而催化果肉中的淀粉转化为可溶性糖，使果肉变甜9．(2021·烟台高三一模)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。图1图2(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)。[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的不同，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。[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10．(2021·滨州高三模拟)构建基因表达载体时，可利用碱性磷酸单酯酶催化载体的5′­P变成5′­OH，如图所示。将经过该酶处理的载体与外源DNA连接时，由于5′­OH与3′­OH不能连接而形成切口(nick)。下列说法错误的是()A．经碱性磷酸单酯酶处理的载体不会发生自身环化B．外源DNA也必须用碱性磷酸单酯酶处理C．T4DNA连接酶可连接黏性末端和平末端D．重组DNA经过2次复制可得到不含nick的子代DNAB[将经过该酶处理的载体与外源DNA连接时，由于5′­OH与3′­OH不能连接而形成切口(nick)，因此经碱性磷酸单酯酶处理的载体不会发生自身环化，A正确；外源DNA若用碱性磷酸单酯酶处理，载体与外源DNA不能连接形成重组DNA，B错误；T4DNA连接酶可连接黏性末端和平末端，C正确；DNA是半保留复制，重组DNA经过2次复制，可得到2个不含nick的子代DNA，D正确。]11．(不定项)(2021·潍坊高三二模)CRISPR/Cas9基因编辑技术可简单、准确地进行基因定点编辑，其原理是由一条单链向导RNA引导Cas9蛋白到一个特定的基因位点对特定的DNA序列进行切割。通过设计向导RNA中20个碱基的识别序列，可人为选择DNA上的目标位点进行切割。下列相关叙述正确的是()A．Cas9蛋白由相应基因指导在核糖体中合成，它具有内切核酸酶的特性B．Cas9蛋白借助向导RNA对目标DNA分子进行定位依赖于碱基互补配对C．对不同目标基因进行编辑时，可能使用相同的Cas9蛋白和不同的向导RNAD．因向导RNA碱基序列的特异性，Cas9只能对人为选定的目标位点进行切割ABC[核糖体是蛋白质的合成场所，故Cas9蛋白质由相应基因指导在核糖体中合成，Cas9蛋白可对特定的DNA序列进行切割，具有内切核酸酶的特性，A正确；向导RNA对目标DNA进行序列识别，从而实现Cas9蛋白对DNA分子的定位，这依赖于碱基对间遵循碱基互补配对原则，B正确；在使用Cas9蛋白对不同目标DNA进行编辑时，由于向导RNA能识别并结合特定的DNA序列，所以应使用Cas9蛋白和不同向导RNA进行基因编辑，C正确；因为该蛋白质类似于限制酶，而限制酶的特点是识别特定序列，并在特定位点进行切割所以Cas9蛋白借助单链向导RNA引导不一定只对人为选定的目标位点进行切割，D错误。]12．(不定项)(2021·济宁高三大联考)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，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，TaqDNA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值越大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AD[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，TaqDNA聚合酶的3′－5′外切酶活性将探针酶切降解，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错误；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。]13．科研人员研究调控蔗糖转移酶基因(SUC2)的两种蛋白质Snf1和Snf2之间的相互作用的原理如下：真核细胞起始基因转录需要有转录激活因子的参与。酵母转录因子GAL4在结构上是组件式的，由DNA结构功能域(BD)和转录激活结构域(AD)组成。两个结构域分开时不能激活转录，只有当两者空间上接近时，才具有GAL4转录因子活性。BD与基因上游激活序列UAS结合后，激活AD与启动子结合，使启动子下游基因转录。如图为研究相互作用的X蛋白和Y蛋白的机制模式图。(1)操作中，需要用__________________酶将目的基因分别插入到酵母表达载体中，得到两种融合表达载体(如下图)。酶切时通常选用两种不同的酶，这样做的目的是__________________________________________________________________________________________________________________________。(2)酵母染色体上能被GAL4激活转录，显示两种蛋白质相互作用的基因称为报告基因。若用AUR1­C(抗生素AbA抗性基因)和HIS3(组氨酸合成基因)作为报告基因，那么作为被转化的酵母细胞在抗生素抗性和营养需求上应满足的条件是____________________________________________。转化后需要在添加________的培养基上培养筛选。除此之外，还要将酵母的GAL4基因敲除，原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)LacZ基因编码产生的β­半乳糖苷酶可以分解X­gal产生蓝色物质，使菌落呈现蓝色；否则菌落为白色。科研人员采用LacZ作为报告基因，根据上述原理，验证了蛋白质Snf1和Snf2之间存在相互作用。写出实验思路和预期实验结果及推论________________________________________________________________________________________________________________________。[解析](1)构建重组质粒时，要用同种的限制酶分别切割质粒和目的基因，产生相同的黏性末端，使用DNA连接酶构建重组质粒，为了避免目的基因、质粒的自身环化和目的基因和质粒的反向连接，提高重组质粒的成功率，通常采用两种不同的限制酶进行切割。(2)若用AUR1­C(抗生素AbA抗性基因)和HIS3(组氨酸合成基因)作为报告基因