2024版高考生物一轮复习专题基础练专题十一生物技术与工程考点36基因工程及生物技术的安全性和伦理问题作业课件

考点36基因工程及生物技术的安全性和伦理问题经典3+23年高考+2年模拟经典3+21[2021辽宁卷]腈水合酶(N0)广泛应用于环境保护和医药原料生产等领域，但不耐高温。利用蛋白质工程技术在N0的α和β亚基之间加入一段连接肽，可获得热稳定的融合型腈水合酶(N1)。下列有关叙述错误的是A.N1与N0氨基酸序列的差异是影响其热稳定性的原因之一B.加入连接肽需要通过改造基因实现C.获得N1的过程需要进行转录和翻译D.检测N1的活性时先将N1与底物充分混合，再置于高温环境答案1.D据题意可知，利用蛋白质工程技术在N0的α和β亚基之间加入一段连接肽，可获得热稳定的融合型腈水合酶(N1)，故N1与N0氨基酸序列的差异是影响其热稳定性的原因之一，A正确;改造蛋白质的结构需要通过改造基因来实现，B正确;利用蛋白质工程技术获得N1的过程涉及转录和翻译，C正确;检测N1的活性时，应先将N1置于高温环境中，再将其与底物充分混合，D错误。经典3+22[2021山东卷]粗提取DNA时，向鸡血细胞液中加入一定量的蒸馏水并搅拌，过滤后所得滤液进行下列处理后再进行过滤，在得到的滤液中加入特定试剂后容易提取出DNA相对含量较高的白色丝状物的处理方式是A.加入适量的木瓜蛋白酶B.37~40℃的水浴箱中保温10~15分钟C.加入与滤液体积相等的、体积分数为95%的冷却的酒精D.加入NaCl调节浓度至2mol/L→过滤→调节滤液中NaCl浓度至0.14mol/L答案2.A木瓜蛋白酶能够分解蛋白质，故在得到的滤液中加入适量的木瓜蛋白酶后容易提取出DNA相对含量较高的白色丝状物，A符合题意。将制备的含有DNA的滤液放入60~75℃的水浴箱中保温10~15分钟，利用DNA和蛋白质对高温的耐受性不同，使蛋白质变性，从而与DNA更好的分离，B不符合题意。DNA不溶于冷却的95%的酒精，因此向含有DNA的滤液中加入与滤液体积相等的、体积分数为95%的冷却的酒精后DNA会析出，不能得到DNA相对含量较高的白色丝状物，C不符合题意。DNA在0.14mol/L的NaCl溶液中的溶解度最低，因此将含DNA的NaCl溶液调至0.14mol/L，滤液中几乎不含DNA，D不符合题意。经典3+23[2023湖北开学考]与其他科学技术一样，生物技术也像一把“双刃剑”:它既可以造福人类，也可能在使用不当时给人类带来潜在的危害。下列有关生物技术及应用的分析，正确的是A.生殖性克隆、治疗性克隆都要用到体细胞核移植技术B.害虫喜欢吃的蔬菜往往是非转基因的，害虫很少甚至不吃的蔬菜往往是转基因的C.转基因致病菌易造成人、畜大规模死亡的原因是人、畜不会对它们产生免疫反应D.试管婴儿和设计试管婴儿都涉及的技术有体外受精、胚胎移植、基因组编辑经典3+2答案3.A生殖性克隆是指通过克隆技术产生独立生存的新个体;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，两者都要用到克隆技术，而克隆技术主要通过细胞核移植技术实现的，故两者都要用到体细胞核移植技术，A正确。并非所有的抗虫害蔬菜都是转基因植物，有些非转基因蔬菜也具有抗虫特性，B错误。转基因致病菌易造成人、畜大规模死亡的原因并不是人、畜不会对它们产生免疫反应，而是通过转基因技术获得的致病菌可能是人类从来没有接触过的致病菌，人类还没有找到相应的有效治疗药物来对抗，C错误。试管婴儿涉及的技术主要是体外受精和胚胎移植，不涉及基因组编辑;设计试管婴儿涉及的技术有体外受精、胚胎移植，有的会通过基因组编辑来有目的的改造特定基因，D错误。经典3+24[2023湖北名校联考]科学家将从蜘蛛中获取的蜘蛛丝蛋白基因植入山羊体内，让羊奶含有蜘蛛丝蛋白，再利用特殊的纺丝程序，将羊奶中的蜘蛛丝蛋白纺成人造基因蜘蛛丝，这种丝又称为生物钢。生物钢比钢强4至5倍，而且具有如蚕丝般的柔软和光泽，可用于制造高级防弹衣。下列叙述错误的是A.蜘蛛丝蛋白基因需与山羊乳腺蛋白基因的启动子进行重组B.可通过显微注射技术将基因表达载体导入山羊的受精卵中C.可用PCR技术检测目的基因是否成功翻译D.生物钢不仅强度大，而且可以被生物降解，不会造成环境污染答案4.C蜘蛛丝蛋白基因是目的基因，构建的基因表达载体需含目的基因、启动子、终止子和标记基因等，结合“让羊奶含有蜘蛛丝蛋白”可知，目的基因(蜘蛛丝蛋白基因)需与山羊乳腺蛋白基因的启动子进行重组，A正确。将目的基因导入山羊的受精卵可用显微注射法，B正确。应该用抗原—抗体杂交技术检测目的基因是否成功翻译，C错误。生物钢比钢强4至5倍，强度较大;生物钢是由蜘蛛丝蛋白组成的，蜘蛛丝蛋白可以被生物产生的蛋白酶降解成氨基酸和小分子肽，不会造成环境污染，D正确。经典3+25[2022全国乙卷]新冠疫情出现后，病毒核酸检测和疫苗接种在疫情防控中发挥了重要作用。回答下列问题。(1)新冠病毒是一种RNA病毒，检测新冠病毒RNA(核酸检测)可以采用RT-PCR法。这种方法的基本原理是先以病毒RNA为模板合成cDNA，这一过程需要的酶是

，再通过PCR技术扩增相应的DNA片段。根据检测结果判断被检测者是否感染新冠病毒。

(2)为了确保新冠病毒核酸检测的准确性，在设计PCR引物时必须依据新冠病毒RNA中的

来进行。PCR过程每次循环分为3步，其中温度最低的一步是

。

(3)某人同时进行了新冠病毒核酸检测和抗体检测(检测体内是否有新冠病毒抗体)，若核酸检测结果为阴性而抗体检测结果为阳性，说明

(答出1种情况即可);若核酸检测和抗体检测结果均为阳性，说明

。

(4)常见的病毒疫苗有灭活疫苗、蛋白疫苗和重组疫苗等。已知某种病毒的特异性蛋白S(具有抗原性)的编码序列(目的基因)。为了制备蛋白疫苗，可以通过基因工程技术获得大量蛋白S。基因工程的基本操作流程是

。

经典3+2答案5.【参考答案】(1)逆转录酶(或反转录酶)(2)一段特有的核苷酸序列复性(3)该人近期可能感染过新冠病毒，经自身免疫系统的作用，体内病毒被消灭，但体内产生的抗体尚未消失该人感染了新冠病毒，且机体免疫系统产生了相应抗体，但还未将病毒完全消灭(4)目的基因的获取→基因表达载体的构建→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定【解题思路】(1)以RNA为模板合成cDNA的过程需要逆转录酶起催化作用。(2)在设计PCR引物时，为了确保新冠病毒核酸检测的准确性，应依据新冠病毒RNA中一段特有的核苷酸序列来进行。PCR过程每次循环分为3步，变性(温度为90℃以上)、复性(温度为50℃左右)、延伸(温度为72℃左右)，故其中温度最低的一步是复性。(3)在对某人同时进行核酸检测和抗体检测时，若核酸检测结果为阴性而抗体检测结果为阳性，说明该人近期可能感染过新冠病毒，经自身免疫系统的作用，体内病毒被消灭，但体内产生的抗体尚未消失。若核酸检测和抗体检测结果均为阳性，说明该人感染了新冠病毒，且机体免疫系统产生了相应抗体，但还未将病毒完全消灭。(4)基因工程的基本流程是:目的基因的获取基因表达载体的构建将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定。经典3+26[2021全国乙卷]用DNA重组技术可以赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人类需要的生物产品。在此过程中需要使用多种工具酶，其中4种限制性核酸内切酶的切割位点如图所示。回答下列问题:(1)常用的DNA连接酶有E·coliDNA连接酶和T4DNA连接酶。图中

酶切割后的DNA片段可以用E·coliDNA连接酶连接。图中

酶切割后的DNA片段可以用T4DNA连接酶连接。

(2)DNA连接酶催化目的基因片段与质粒载体片段之间形成的化学键是

。

(3)DNA重组技术中所用的质粒载体具有一些特征。如质粒DNA分子上有复制原点，可以保证质粒在受体细胞中能

;质粒DNA分子上有

，便于外源DNA插入;质粒DNA分子上有标记基因(如某种抗生素抗性基因)，利用抗生素可筛选出含质粒载体的宿主细胞，方法是

。

(4)表达载体含有启动子，启动子是指

。

经典3+2答案6.【参考答案】(1)EcoRⅠ、PstⅠ

EcoRⅠ、SmaⅠ、PstⅠ、EcoRⅤ(2)磷酸二酯键(3)复制限制酶的切割位点用含抗生素的培养基进行培养(4)RNA聚合酶识别、结合和驱动转录的一段DNA序列【解题思路】(1)由图可以直接看出，EcoRⅠ、SmaⅠ、PstⅠ、EcoRⅤ切割后分别形成黏性末端、平末端、黏性末端和平末端;E·coliDNA连接酶可用于连接黏性末端，T4DNA连接酶可用于连接黏性末端和平末端。(2)DNA连接酶催化形成磷酸二酯键。(3)复制原点是在基因组上复制起始的一段序列，可以保证质粒在宿主细胞中复制。质粒上有限制酶的切割位点，可被限制酶切开并使目的基因插入其中。采用在含有特定抗生素的选择培养基上进行选择培养的方法可将含质粒载体的细胞筛选出来。(4)启动子是RNA聚合酶识别、结合和驱动转录的一段DNA序列经典3+2要点速记：根据酶的来源不同，可以将DNA连接酶分为两类:一类是从大肠杆菌中分离得到的，称为E·coliDNA连接酶;另一类是从T4噬菌体中分离出来的，称为T4DNA连接酶。(1)这两类酶都是将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的磷酸二酯键。(2)这两类酶的作用有所差别:E·coliDNA连接酶只能将具有互补黏性末端的DNA片段连接起来，不能连接具有平末端的DNA片段。而T4DNA连接酶既可以“缝合”双链DNA片段互补的黏性末端，又可以“缝合”双链DNA片段的平末端，但连接平末端的效率比较低。经典3+27[2021山东卷]人类γ基因启动子上游的调控序列中含有BCL11A蛋白结合位点，该位点结合BCL11A蛋白后，γ基因的表达被抑制。通过改变该结合位点的序列，解除对γ基因表达的抑制，可对某种地中海贫血症进行基因治疗。科研人员扩增了γ基因上游不同长度的片段，将这些片段分别插入表达载体中进行转化和荧光检测，以确定BCL11A蛋白结合位点的具体位置。相关信息如图所示。(1)为将扩增后的产物定向插入载体指导荧光蛋白基因表达，需在引物末端添加限制酶识别序列。据图可知，在F1~F7末端添加的序列所对应的限制酶是

，

在R末端添加的序列所对应的限制酶是

。本实验中，从产物扩增到载体构建完成的整个过程共需要

种酶。

经典3+2(2)将构建的载体导入除去BCL11A基因的受体细胞，成功转化后，含F1~F6与R扩增产物的载体表达荧光蛋白，受体细胞有荧光，含F7与R扩增产物的受体细胞无荧光。含F7与R扩增产物的受体细胞无荧光的原因是

。

(3)向培养液中添加适量的雌激素，含F1~F4与R扩增产物的受体细胞不再有荧光，而含F5~F6与R扩增产物的受体细胞仍有荧光。若γ基因上游调控序列上与引物序列所对应的位置不含有BCL11A蛋白的结合位点序列，据此结果可推测，BCL11A蛋白结合位点位于

，

理由是

。

经典3+2答案7.【参考答案】(1)SalⅠ

EcoRⅠ

6

(2)F7与R扩增产物不含完整的启动子，荧光蛋白基因不表达(3)引物F4与F5在调控序列上所对应序列之间的区段上根据有无荧光情况判断，F1~F4与R扩增产物上均有结合位点，因此结合位点位于F4所对应调控序列的下游(右侧);F5~F6与R扩增产物上均无结合位点，可知结合位点位于F5所对应调控序列的上游(左侧)，所以结合位点位于引物F4与F5在调控序列上所对应序列之间的区段上经典3+2【解题思路】(1)由题意可知，为了扩增出γ基因上游调控序列及启动子的不同长度的片段，在调控序列及启动子的读取方向上(题图上图中从左至右)需要设计F1~F7多个引物，反向上只需同一个引物R即可。根据图示可知，荧光蛋白基因的终止子位于其左侧，为将扩增后的产物定向插入载体指导荧光蛋白基因表达，扩增后的产物需要插入到荧光蛋白基因的上游(题图下图中荧光蛋白基因右侧)才能发挥作用，结合图中限制酶的作用位置可知，EcoRⅠ能够破坏荧光蛋白基因，NheⅠ位于终止子的下游，二者不能用来切割载体，所以只能用MunⅠ和XhoⅠ来切割载体。由于γ基因上游的调控序列及启动子中也含有MunⅠ和XhoⅠ的识别序列，所以在F1~F7末端不能添加其相应序列。比较图中几种限制酶的识别序列及切割位点可知，MunⅠ和EcoRⅠ切割后所产生的黏性末端相同，XhoⅠ和SalⅠ切割后所产生的黏性末端也相同，所以在F1~F7末端添加限制酶SalⅠ所对应的序列，在R末端添加限制酶EcoRⅠ所对应的序列，这样可将扩增后的产物定向插入载体指导荧光蛋白基因表达。本实验中，产物扩增需要Taq酶，载体构建过程中需要MunⅠ和XhoⅠ来切割载体，需要SalⅠ和EcoRⅠ来切割扩增后的产物，还需要DNA连接酶连接切口，故共需要6种酶。(2)F1~F7与R作为引物扩增的产物可能含有启动子，也可能不含有，受体细胞中含F1~F6与R扩增产物的载体能够表达出荧光蛋白，受体细胞有荧光，说明这些扩增产物包含完整的启动子部分，而含F7与R扩增产物的受体细胞无荧光，说明该扩增产物不含完整的启动子，荧光蛋白基因不表达。经典3+2(3)向培养液中添加适量的雌激素后，P启动子能够启动BCL11A基因的表达，产生BCL11A蛋白，若受体细胞中含有BCL11A蛋白结合位点，BCL11A蛋白与该结合位点结合后，会抑制荧光蛋白基因的表达。含F1~F4与R扩增产物的受体细胞不再有荧光，据此可推测BCL11A蛋白结合位点位于F1~F4的共同部分，即F4所对应调控序列的下游，而含F5~F6与R扩增产物的受体细胞仍有荧光，据此可推测F5~F6与R扩增产物上均无BCL11A蛋白结合位点，即BCL11A蛋白结合位点应位于F5所对应调控序列的上游，而γ基因上游调控序列上与引物序列所对应的位置不含有BCL11A蛋白的结合位点序列，所以BCL11A蛋白结合位点位于引物F4与F5在调控序列上所对应序列之间的区段上。创新1+1情境创新+命题创新创新1+11新素材·大引物PCR定点突变[2023南京六校联考]大引物PCR定点突变常用来研究蛋白质结构改变导致的功能变化。单核苷酸的定点诱变仅需进行两轮PCR反应即可获得，第一轮加诱变引物和侧翼引物，第一轮产物作第二轮PCR扩增的大引物，过程如图所示。下列有关叙述正确的是A.两轮PCR过程中退火时的温度一样B.单核苷酸的定点诱变所属变异类型为基因重组C.第二轮PCR所用的引物都是第一轮PCR的产物——DNA的两条链D.利用该技术将某功能蛋白的结构改变属于蛋白质工程答案1.D单核苷酸的定点诱变需进行两轮PCR反应，第一轮产物作第二轮PCR扩增的大引物，为了使引物与模板链准确配对，第二轮PCR的退火温度应比第一轮的高，A错误;单核苷酸的定点诱变所属变异类型为基因突变，B错误;由图可知，第二轮PCR需加入另一种侧翼引物，C错误;蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过改造或合成基因，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，利用该技术将某功能蛋白的结构改变属于蛋白质工程，D正确。创新1+12新情境·基因敲除[2023广东六校联考]基因敲除是通过一定的途径使机体特定的基因失活或缺失的技术。科学家常借助基因敲除技术，使特定的基因功能丧失，从而使部分功能被屏蔽，并可进一步对生物体造成影响，进而推测出该基因的生物学功能。来源于λ噬菌体的Red同源重组系统就可用于大肠杆菌等一系列工程菌的基因敲除。(1)Red同源重组由λ噬菌体的exo、bet、gam3个基因组成，分别编码EXO、BET、GAM3种蛋白质，EXO为双链核酸外切酶，可以结合在双链DNA的末端，产生3'黏性末端;BET结合在EXO外切产生的末端单链上，促进其与受体细胞内正在复制的靶序列进行同源重组，替换靶基因;GAM蛋白能够抑制受体细胞内核酸外切酶活性，进而

(填“抑制”或“促进”)受体细胞对外源DNA的降解。

(2)Red同源重组技术要用到质粒pKD46，该质粒含有温度敏感型的复制起点oriR101，在30℃培养时可以正常复制，而高于37℃时会自动丢失;还有由ParaB启动子调控的exo、bet、gam基因，需要L-阿拉伯糖诱导表达。λ-Red系统介导的基因敲除过程如图所示。创新1+1①将pKD46导入处于

(填某种状态)的大肠杆菌，为使pKD46在大肠杆菌内正常复制、Red重组酶正常合成，必须满足

的培养条件。过程Ⅰ是用含有青霉素的培养基筛选成功导入了pKD46的大肠杆菌，这说明

。

创新1+1②用PCR技术扩增卡那霉素抗性基因，将获得的线性DNA片段导入大肠杆菌，通过同源重组将大肠杆菌基因组DNA上的特定靶基因敲除。③为筛选出同源重组成功(即靶基因被敲除)的大肠杆菌，过程Ⅱ所用的培养基必须含有

;然后在

，把质粒pKD46除去。

④Red同源重组技术要用到质粒pKD46，该质粒含有ParaB启动子，负责调控exo、bet、gam基因，ParaB启动子的作用:

。

创新1+1答案2.【参考答案】(1)抑制(2)①感受态培养温度为30℃且培养基中含L-阿拉伯糖实验所用的大肠杆菌不含青霉素抗性基因(或在含青霉素的培养基中不能存活)且pKD46质粒含有青霉素抗性基因③卡那霉素高于(大于)