2022届新高考一轮复习第10章第3讲基因工程含生物技术的安全性和伦理问题教案

第10章生物技术技术与工程第3讲基因工程(含生物技术的安全性和伦理问题)考纲要求核心素养1.基因工程的诞生Ⅰ2．基因工程的原理及技术(含DNA的粗提取与鉴定)Ⅱ3．基因工程的应用Ⅱ4．蛋白质工程Ⅰ5．转基因生物的安全性Ⅰ6．生物武器对人类的威胁Ⅰ7．生物技术中的伦理问题Ⅰ生命观念结合生活或生产实例，利用基因的结构与功能理解基因工程的原理及蛋白质工程的概念及流程。科学探究针对人类生产或生活的需求，选取恰当的基因工程技术和方法，尝试提出初步的工程学构想，进行简单的设计和制作。社会责任面对日常生活或社会热点话题中与基因工程有关的话题，基于证据运用生物学基本概念和原理，就基因工程与安全性表明自己观点并展开讨论。一、基因工程的操作工具1.基因工程的概念(1)供体：提供目的基因。(2)操作环境：体外。(3)操作水平：分子水平。(4)原理：基因重组。(5)受体：表达目的基因。(6)本质：性状在受体体内的表达。(7)优点：克服远缘杂交不亲和的障碍，定向改造生物的遗传性状。2.DNA重组技术的基本工具(1)限制性核酸内切酶(简称：限制酶)①来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。②作用：识别特定的核苷酸序列并切开特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。③结果：产生黏性末端或平末端。(2)DNA连接酶①种类：按来源可分为E·coliDNA连接酶和T4DNA连接酶。②作用：将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。③DNA连接酶和限制酶的关系(3)载体①种类：质粒、噬菌体、动植物病毒等。②质粒的特点eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(能自我复制,有一个至多个限制酶切割位点,有特殊的标记基因))eq\o\ac(○,3)载体的作用及作为载体的条件(1)作用：①作为运载工具，将目的基因转移到受体细胞内。②利用它在受体细胞内对目的基因进行大量复制。(2)条件与目的条件目的对受体细胞无害不影响受体细胞正常的生命活动在受体细胞中稳定存在并大量复制目的基因数量可扩增有一个至多个限制酶切割位点以便与外源基因连接具有特殊的标记基因以便将含有目的基因的受体细胞筛选出来【探究·实践】DNA的粗提取与鉴定1.实验原理(1)DNA与蛋白质在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同溶解规律2mol/LNaCl溶液0.14mol/LNaCl溶液DNA溶解析出蛋白质NaCl溶液物质的量浓度从2mol/L逐渐降低的过程中，溶解度逐渐增大部分发生盐析沉淀溶解(2)DNA不溶于酒精溶液，但是细胞中的某些蛋白质则溶于酒精，利用这一原理可将DNA与蛋白质进一步分离。(3)DNA与二苯胺沸水浴加热，呈蓝色。2.操作流程材料的选取：选用DNA含量相对较高的生物组织↓破碎细胞(以鸡血为例)：鸡血细胞→加蒸馏水→用玻璃棒搅拌→用纱布过滤→收集滤液↓eq\x(去除杂质：)利用DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，通过控制NaCl溶液的浓度去除杂质↓DNA的析出：将处理后的溶液过滤，加入与滤液体积相等的、冷却的体积分数为95%的酒精溶液↓DNA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中加热5min，溶液变成蓝色二、基因工程的操作过程与应用1.基因工程的操作过程与应用目的基因的筛选与获取(1)基因工程的操作步骤目的基因的筛选与获取①—（a.筛选合适的目的基因b.利用PCR获取和扩增目的基因）↓②eq\x(基因表达载体的构建)—组成eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(a.目的基因,b.启动子,c.终止子,d.标记基因))↓③eq\x(将目的基因导入受体细胞)—方法↓④eq\x(目的基因的检测与鉴定)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(a.利用DNA分子杂交技术检测目的基因的有无,b.利用分子杂交技术检测目的基因的转录,c.利用抗原—抗体杂交技术检测目的基因的翻译,d.利用个体生物学水平的鉴定检测重组性状的表达))（2）基因表达载体的构建eq\o\ac(○,1)基因表达载体的组成及作用eq\o\ac(○,2)基因表达载体的构建过程(3)目的基因导入不同受体细胞的过程生物种类植物动物微生物常用方法农杆菌转化法显微注射技术感受态细胞法受体细胞体细胞或受精卵受精卵原核细胞转化过程将目的基因插入到Ti质粒的T­DNA上→农杆菌→导入植物细胞→整合到受体细胞染色体的DNA上→表达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Ca2＋处理细胞→感受态细胞→重组表达载体DNA分子与感受态细胞混合→感受态细胞吸收DNA分子(4)基因工程的应用：培育转基因植物和转基因动物，生产基因工程药物，进行基因治疗。2.蛋白质工程(1)流程图写出流程图中字母代表的含义：A.转录，B.翻译，C.分子设计，D.多肽链，E.预期功能。(2)结果：改造了现有蛋白质或制造出新的蛋白质。(3)应用：主要集中应用于对现有蛋白质进行改造，改良生物性状。三、生物技术的安全性和伦理问题1.转基因产品的安全性(1)转基因成果eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(工程菌——重组微生物,基因制药,转基因优良家畜、家禽,生物反应器——生产细胞产品,转基因抗性农作物))(2)对安全性问题的争论①转基因生物与食物安全②转基因生物与生物安全③转基因生物与环境安全：转基因生物可能会对生态系统的稳定性和人类生活环境造成破坏。(3)理性看待转基因技术①正视转基因技术可能带来的安全性问题，要趋利避害，不能因噎废食。②制定政策和法规，最大程度保证转基因技术和产品的安全性。2.关注生物技术的伦理问题反对支持克隆人伦理方面违反了人类的伦理道德观念，中国禁止生殖性克隆中国不反对治疗性克隆技术方面技术不成熟，流产率高、畸形率高、出生后死亡率高可通过胚胎分级、基因诊断、染色体检查等方法解决技术问题设计试管婴儿胚胎也是生命，杀死胚胎无异于“谋杀”提供骨髓造血干细胞并不会对试管婴儿造成损伤基因检测技术方面很难用在具体医疗中有一些遗传性疾病可以通过基因检测后在早期采取预防措施道德方面可能引起基因歧视通过正确的科学知识传播、伦理道德教育和立法，解决基因歧视现象3.禁止生物武器(1)生物武器的种类(连线)(2)我国政府观点：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。1．应用限制性核酸内切酶可将DNA片段定点切割，在此断开的键是（）A．高能磷酸键 B．肽键 C．氢键 D．磷酸二酯键【解析】本题考查限制性核酸内切酶。ATP水解酶能够将ATP水解为ADP和Pi，因此能够使高能磷酸键断裂，A项错误；肽酶能够将多肽水解形成氨基酸，因此作用部位为肽键，B项错误；解旋酶的作用部位为氢键，C项错误；限制酶的作用部位为磷酸二酯键，D项正确。【答案】D2．在基因表达载体的构建中，下列说法正确的是（）①一个基因表达载体的组成只包括目的基因、启动子、终止子②有了启动子才能驱动基因转录出mRNA③终止子的作用是使转录在所需要的地方停止④所有基因表达载体的构建是完全相同的⑤必须在细胞外进行A．②③⑤B．①④ C．①②⑤D．③④【解析】本题考查基因表达载体的构建。基因表达载体的构建的目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在并且可以遗传给下一代并表达和发挥作用。基因表达载体的组成：目的基因+启动子+终止子+标记基因。①基因表达载体的构建是基因工程的核心内容，一个表达载体的组成，除了目的基因外，还有启动子、终止子和标记基因等，①错误；②启动子在基因的首端，它是RNA聚合酶的结合位点，能控制着转录的开始，②正确；③终止子在基因的尾端，它控制着转录的结束，③正确；④由于受体细胞有植物、动物以及微生物之分，以及目的基因导入受体细胞的方法不同，因此基因表达载体的构建是不完全相同的，④错误；基因表达载体的构建必须在细胞外进行，⑤正确。②③⑤正确，①④错误。故选A。【答案】A3．下列有关质粒的叙述，正确的是（）A．质粒是广泛分布于细菌细胞中的一种颗粒状细胞器B．质粒是细菌细胞质中能自主复制的小型单链环状DNA分子C．质粒只有在侵入宿主细胞后，才能再完成复制D．基因工程中常用的载体除了质粒外，还有动植物病毒、λ噬菌体的衍生物【解析】本题考查质粒。质粒是一种裸露的、独立于细菌拟核DNA（或酵母菌细胞核）之外，具有自我复制能力的双链环状DNA分子，不属于细胞器，A项错误，B项错误；质粒可以在原有细胞中复制，在体外，若给予适宜的条件，质粒也可能进行复制，C项错误；基因工程中的载体除了质粒外，还有动植物病毒以及λ噬菌体的衍生物，D项正确。【答案】D4．基因疫苗是将病原微生物的一段基因插入到质粒上，然后将重组质粒导入人或动物体内，这段基因编码的产物可以引起机体产生特异性免疫反应。下列叙述正确的是（）A．基因疫苗导入人体可以表达出抗体，加强免疫应答反应B．基因疫苗引起免疫反应前，目的基因必须经过转录和翻译的过程C．基因疫苗内含有特定的抗原，所以能引起机体产生特异性免疫反应D．接种后若感染此病原微生物，则体内记忆细胞会产生大量抗体【解析】本题考查基因工程的应用，基因疫苗。基因疫苗导入人体可以表达出抗原，在抗原的刺激下可以引起机体产生免疫反应，A项错误；基因疫苗引起免疫反应前，病原微生物的一段基因（目的基因）必须经过转录和翻译的过程表达出抗原，B项正确；基因疫苗内含控制抗原合成的基因，该基因的表达产物能引起机体产生特异性免疫反应，C项错误；接种后若感染此病原微生物，则体内记忆细胞会迅速增殖分化产生大量的浆细胞，进而产生大量的抗体，D项错误。【答案】B5．动物基因工程前景广阔，最令人兴奋的是利用基因工程技术使哺乳动物成为乳腺生物反应器，以生产所需要的药品，如转基因动物生产人的生长激素。科学家培养转基因动物成为乳腺生物反应器时，下列说法错误的是（）A．利用基因工程将人的生长激素导入到受体哺乳动物体内B．需要将乳腺蛋白基因的启动子与目的基因重组在一起C．利用显微注射法将人的生长激素基因导入受精卵中D．受体动物需要进入泌乳期才能成为“批量生产药物的工厂”【解析】本题考查基因工程的应用。利用基因工程将人的生长激素基因导入到受体哺乳动物体内，而不是生长激素，A项错误；构建重组质粒需要将人的生长激素基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，B项正确；将重组质粒导入动物受精卵，常通过显微注射法导入哺乳动物的受精卵，然后将受精卵送入母体内使其生长发育成转基因动物，C项正确；由于转入的目的基因在乳腺中可以高效表达，利用乳腺可以分泌蛋白的特性（人的生长激素属于分泌蛋白），所以在进入泌乳期能大量产生人的生长激素，D项正确。【答案】A6．利用外源基因在受体细胞中表达，可生产人类所需的产品。下列选项中能说明目的基因完成表达的是（）A．棉花细胞中检测到载体上的标记基因B．山羊乳腺细胞中检测到人的生长激素基因C．大肠杆菌中检测到人的胰岛素基因转录出的mRNAD．酵母菌细胞中提取到人的干扰素【解析】本题考查基因工程的操作。检测目的基因是否导入受体细胞—用DNA分子杂交法；检测目的基因是否转录—分子杂交法；目的基因是否成功表达—抗原抗体杂交法。目的基因成功表达指经过基因的转录和翻译，合成了相应的蛋白质，即需要检测出相应的蛋白质产物如生长激素、胰岛素、干扰素等。综上所述，ABC不符合题意，D符合题意。【答案】D1．限制酶、DNA连接酶、DNA聚合酶等相关酶的分析比较名称作用底物作用部位形成产物限制酶DNA分子磷酸二酯键带黏性末端或平末端的DNA片段DNA连接酶DNA片段磷酸二酯键重组DNA分子DNA聚合酶脱氧核苷酸磷酸二酯键子代DNA分子耐高温的DNA聚合酶脱氧核苷酸磷酸二酯键子代DNA分子DNA(水解)酶DNA分子磷酸二酯键游离的脱氧核苷酸解旋酶DNA分子碱基对间的氢键脱氧核苷酸长链RNA聚合酶核糖核苷酸磷酸二酯键单链RNA分子2．细胞内DNA复制与PCR技术的比较比较项目细胞内DNA复制PCR不同点解旋解旋酶，边解旋边复制80～100℃高温解旋，双链完全分开酶解旋酶、DNA聚合酶、DNA连接酶耐高温的DNA聚合酶引物RNADNA或RNA能量ATP不加温度体内温和条件高温（95℃→55℃→72℃）子链合成在引物基础上，一条链连续合成，另一条链不连续合成一般分为变性、复性、延伸三大步。分别从两条链的引物端开始，都是连续合成，控制温度72℃循环次数受生物体自身控制30多次相同点①需要提供DNA复制的模板②四种脱氧核苷酸作原料③子链延伸的方向都是从5′端到3′端④都需在一定的缓冲溶液中进行3．基因工程操作程序易错点剖析(1)基因表达载体≠载体：基因表达载体与载体相比增加了目的基因。(2)目的基因的插入位点不是随意的：基因表达需要启动子与终止子的调控，所以目的基因应插入启动子与终止子之间的部位，若目的基因插入启动子内部，启动子将失去原功能。(3)启动子≠起始密码子，终止子≠终止密码子：启动子和终止子位于DNA片段上，分别控制转录过程的启动和终止；起始密码子和终止密码子位于mRNA上，分别控制翻译的启动和终止。(4)切割目的基因和载体并非只能用同一种限制酶。如果用两种不同限制酶切割后形成的黏性末端相同时，在DNA连接酶的作用下目的基因与载体也可以连接起来。4．蛋白质工程与基因工程区别和联系(1)区别项目蛋白质工程基因工程过程预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列获取目的基因→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和生物产品结果可生产自然界没有的蛋白质只能生产自然界已有的蛋白质(2)联系①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。②基因工程中所利用的某些酶需要通过蛋白质工程进行修饰、改造。③蛋白质工程的起点是预测蛋白质的功能，实质是通过改造相应的基因达到对蛋白质进行改造的目的。基因工程的起点是目的基因，实质是基因重组。拓展一：基因工程中基本工具的8个易错点(1)限制酶是一类酶，而不是一种酶。(2)限制酶的成分为蛋白质，其作用的发挥需要适宜的理化条件，高温、强酸或强碱均易使之变性失活。(3)在切割目的基因和载体时要求用同一种限制酶，目的是产生相同的黏性末端。(4)将一个基因从DNA分子上切割下来，需要切两处，同时产生4个黏性末端。(5)不同DNA分子用同一种限制酶切割产生的黏性末端都相同，同一个DNA分子用不同的限制酶切割，产生的黏性末端一般不相同。(6)限制酶切割位点应位于标记基因之外，不能破坏标记基因，以便进行检测。(7)基因工程中的载体与细胞膜上物质运输的载体不同。基因工程中的载体是DNA分子，能将目的基因导入受体细胞内；膜载体是蛋白质，与细胞膜的通透性有关。(8)基因工程中有3种工具，但工具酶只有2种。拓展二：高考还会这样考(1)载体上的标记基因一般是抗生素抗性基因。受体细胞应没有(填“有”或“没有”)抵抗相关抗生素的能力。(2)题中能否把核糖体蛋白基因整合到线粒体DNA或叶绿体DNA上？为什么？提示：不能。如果把核糖体蛋白基因整合到线粒体DNA或叶绿体DNA上，由于细胞分裂可能导致核糖体蛋白基因丢失，无法稳定遗传。1．基因治疗的目的就是把下列哪种分子或物质插入细胞来治疗遗传疾病（）A．隐性基因B．显性基因C．正常蛋白D．正常基因【解析】本题考查基因治疗。基因治疗是把正常等位基因插入细胞，使该基因的表达产物发挥功能，来治疗遗传疾病。综上所述，ABC项错误，D项正确。【答案】D2．科学家们经过多年的努力，创立了一种生物技术——基因工程，实施该工程的最终目的是（）A．定向提取生物体的DNA分子 B．在生物体外对DNA分子进行改造C．定向地改造生物的遗传性状 D．定向地对DNA分子进行人工“剪切”【解析】本题考查基因工程的目的。基因工程又叫DNA重组技术，是指按照人们的意愿，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。通过基因工程技术实现不同生物的基因重新组合，最终达到定向改造生物的遗传性状的目的，故选C。【答案】C3．细菌质粒分子上往往带有抗生素抗性基因，该抗性基因在基因工程中的主要作用是（）A．提高受体细胞在自然环境中的耐药性B．有利于对目的基因是否导入受体细胞进行检测C．有利于目的基因在受体细胞中表达D．有利于质粒分子与目的基因的连接【解析】本题考查载体上标记基因的作用。抗性基因的作用是筛选重组质粒，并不是提高受体细胞的耐药性，A项错误。抗性基因是最常用的标记基因，有利于对目的基因是否导入进行检测，B项正确。抗性基因不能促进目的基因在受体细胞中的表达，C项错误。质粒上含有限制酶切割位点时，便于与外源基因连接，而抗性基因没有这个作用，D项错误。【答案】B4．为了增加菊花花色类型，研究者从其他植物中克隆出花色基因C（图1），拟将其与质粒（图2）重组，再借助农杆菌导入菊花中。下列说法错误的是（）A．检测C基因是否整合到菊花染色体上可用DNA分子杂交技术B．用含C基因的农杆菌侵染菊花愈伤组织，将C基因导入受体细胞C．在培养基中添加潮霉素，筛选被转化的菊花细胞D．用限制性核酸内切酶EcoRⅠ和DNA连接酶处理目的基因和质粒，获得的重组DNA分子都是含有C基因的重组质粒【解析】本题考查基因工程的操作过程。根据分析可知，检测C基因是否整合到菊花染色体上可用DNA分子杂交技术，A项正确；将目的基因导入到植物细胞，常用农杆菌转化法，可以将目的基因C导入到农杆菌的Ti质粒的T-DNA段，之后再用含C基因的农杆菌侵染菊花愈伤组织，将C基因导入细胞染色体上的DNA上，B项正确；标记基因常用来检测目的基因是否导入受体细胞，图2中显示标记基因是潮霉素抗性基因，可在培养基中添加潮霉素，筛选被转化的菊花细胞，C项正确；据图分析可知，在目的基因的两端、启动子和终止子之间都有限制性核酸内切酶EcoRⅠ的切割位点，因此可以用限制性核酸内切酶EcoRⅠ切割目的基因和运载体，之后再用DNA连接酶连接，形成的重组DNA分子中，有重组质粒，也有目的基因—目的基因的重组DNA分子和质粒—质粒的重组DNA分子，D项错误。【答案】D5．生物技术安全性和伦理问题是社会关注的热点，下列叙述错误的是（）A．应严格选择转基因植物的目的基因，避免产生对人类有害的物质B．国际上大多数国家都在转基因食品标签上警示性注明可能的危害C．反对设计试管婴儿的原因之一是有人滥用此技术选择性设计婴儿D．生物武器是用致病菌、病毒、生化毒剂及重组致病菌等来形成强大杀伤力【解析】本题考查社会热点生物技术安全性和伦理问题。严格选择转基因植物的目的基因，可避免产生对人类有害的物质，减少人们对转基因食物安全的担忧，A项正确；转基因食品标签上需有转基因食品的标记，但还没有警示性注明可能的危害，B项错误；试管婴儿可以设计婴儿的性别，反对设计试管婴儿的原因之一是有人滥用此技术选择性设计婴儿，C项正确；生物武器是指有意识的利用微生物、毒素、昆虫侵袭人、农作物或者牲畜等目标，以达到某种目的的一类武器，有传染性强、作用范围广、杀伤力强等特点，应严格禁止，D项正确。【答案】B6．下列关于蛋白质工程和基因工程的比较，错误的是（）A．基因工程原则上只能生产自然界中已存在的蛋白质，而蛋白质工程可以对现有蛋白质进行改造，从而制造一种新的蛋白质B．蛋白质工程是在基因工程的基础上发展起来的，蛋白质工程最终还是要通过基因修饰或基因合成来完成C．基因工程产生的变异是可遗传的，蛋白质工程产生的变异是不可遗传的D．基因工程和蛋白质工程都遵循中心法则【解析】本题考查基因工程和蛋白质工程的区别和联系。基因工程原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，而蛋白质工程可以通过对基因改造实现对现有蛋白质改造，从而制造一种新的蛋白质，A项正确；蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程，蛋白质工程不是对蛋白质分子的直接改造，而是通过修改基因或创造合成新基因来改变生物的遗传和表达性状，合成新的蛋白质，B项正确；蛋白质工程的实质是改造基因，基因工程和蛋白质工程产生的变异都是可遗传的，C项错误；基因工程遵循中心法则，蛋白质工程也遵循中心法则，D项正确。【答案】C7．为提高大豆对磷元素的吸收能力，研究人员利用农杆菌转化法将水稻的耐低磷基因OsPTF转移到大豆植株中，下图为重组Ti质粒上T-DNA的序列结构示意图。下列相关叙述正确的是（）A．以任意一个水稻细胞的RNA为模板通过逆转录及PCR扩增就可以获得大量OsPTF基因B．RNA聚合酶与启动子1识别并结合后，启动抗除草剂基因的转录C．可通过含除草剂的选择培养基筛选含有目的的基因大豆愈伤组织D．用EcoRI、BamHI双酶切重组Ti质粒后，经电泳分离至少得到三条带【解析】本题考查基因工程的操作。必须以表达了OsPTF基因的水稻细胞的RNA为模板通过逆转录可以合成cDNA，然后再以cDNA为模板利用PCR扩增才能获得大量OsPTF基因，A项错误；识图分析可知，抗除草剂基因位于启动子2的后面，因此RNA聚合酶与启动子2识别并结合后，启动抗除草剂基因的转录，B项错误；由于图中T-DNA的序列中含有目的基因和抗除草剂基因，故可通过含除草剂的选择培养基筛选含有目的的基因大豆愈伤组织，C项正确；用EcoRI、BamHI双酶切重组Ti质粒后，会得到两种片段：含有耐低磷基因OsPTF的片段、另外一段（含有除草剂基因的片段、含启动子的片段、T-DNA以外的其他片段），因此经电泳分离至少得到两条带，即含耐低磷基因OsPTF的片段和另外一段，D错误。【答案】C8．虫草中的超氧化物歧化酶（SOD）具有抗衰老作用。研究人员培育了能合成SOD的转基因酵母菌。回答下列问题：注：HindⅢ和ApaLⅠ是两种限制酶，箭头表示酶的切割位置。（1）将大量图中的重组DNA分子用HindⅢ和ApaLⅠ完全酶切后，可得到_______种不同长度的DNA片段。图示的表达载体存在氨苄青霉素抗性基因，不能导入用于食品生产的酵母菌中，据图分析，可用限制酶_______切除该抗性基因的部分片段使其失效，再用DNA连接酶使表达载体重新连接起来。（2）作为受体细胞的酵母菌是缺失URA3基因的，必须在含有尿嘧啶的培养基中才能存活。因此，图示表达载体上的URA3基因可作为_______供鉴定和选择；为了筛选出成功导入表达载体的酵母菌，所使用的培养基_______（填“需要”或“不需要”）添加尿嘧啶。（3）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，称为_______。利用_________技术确定受体细胞中SOD基因是否转录。利用_________技术确定受体细胞中SOD基因是否翻译。【答案】（1）3ApaLI（2）标记基因不需要（3）转化分子杂交抗原抗体杂交1．下列哪项不是基因工程中经常使用的运载目的基因的载体（）A．细菌拟核中的DNA B．细菌质粒C．噬菌体 D．动植物病毒【解析】本题考查基因工程中的运载体。常用的运载体：质粒、噬菌体、动植物病毒。综上所述，BCD项不符合题意，A项符合题意。【答案】A2．从分子水平分析，很多微生物被应用于基因工程的主要理论依据是（）A．微生物的繁殖速度快，适应性强，分布广，种类多B．微生物中都含有核糖体，翻译过程与其他生物共用一套遗传密码C．不同生物的DNA均有相同的核苷酸组成，且都遵循碱基互补配对原则D．微生物的结构简单，容易大量合成目的基因，并能导入高等生物的细胞【解析】本题考查基因工程的理论依据。微生物的繁殖速度快，适应性强，分布广，种类多，这是基因工程常用微生物作为受体细胞的原因，但这不是基因工程的理论依据，A项错误；微生物中都含有核糖体，翻译过程与其他生物共用一套密码子，这是基因工程中常用微生物的理论依据之一，B项正确；不同生物的DNA均有相同的核苷酸组成，且都遵循碱基互补配对原则，这是不同生物之间的基因能够实现拼接的理论基础，但不是基因工程常用微生物作为受体细胞的原因，C项错误；微生物的结构简单，容易大量合成目的基因，并能导入高等生物的细胞，但这不是基因工程的理论依据，D项错误。【答案】B3．科学家将胰岛素的第28和29位的氨基酸调换顺序，成功获得了速效胰岛素，生产速效胰岛素时需要定向改造的对象是（）A．胰岛B细胞的高尔基体 B．胰岛素基因C．胰岛素mRNA D．胰岛素【解析】本题考查蛋白质工程。蛋白质工程指以蛋白质的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行基因改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需要。采用蛋白质工程技术将胰岛素的第28和29位氨基酸调换顺序后可获得速效胰岛素，而蛋白质工程通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，因此要生产速效胰岛素，需要对胰岛素基因进行定向改造。故选B。【答案】B4．聚合酶链式反应（PCR）是一种体外迅速扩增DNA片段的技术。下列有关PCR过程的叙述中正确的是（）A．变性过程中破坏的是DNA分子内的磷酸二酯键B．PCR与细胞内DNA复制相比所需的酶完全相同C．延伸过程需要的是耐高温的DNA聚合酶、ATP、四种脱氧核苷酸D．复性过程中引物之间也会依靠碱基互补配对原则而相互结合【解析】本题考查PCR技术有关知识。变性过程中利用95℃高温破坏DNA分子内碱基对之间的氢键，A项错误；细胞内DNA复制是在生物体内完成，需要解旋酶打开DNA双链，而PCR技术的温度是不断循环变化的，且温度较高，利用高温打开DNA双链，不需要解旋酶，B项错误；延伸过程需要的是耐高温的DNA聚合酶、ATP、四种脱氧核苷酸，C项正确；引导子链合成的引物是单链DNA片段，复性过程中引物依靠碱基互补配对原则与DNA模板链的结合，一般两端的引物序列是不互补配对的，所以引物之间不会结合；D项错误。【答案】C5．T4溶菌酶在高温时易失去活性。研究人员对编码T4溶菌酶的基因进行改造，使T4溶菌酶第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸，该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成一个二硫键，提高了酶的耐热性。下列相关叙述错误的是（）A．T4溶菌酶耐热性提高的原因是组成该酶的氨基酸种类和蛋白质的空间结构发生了改变B．T4溶菌酶的改造属于蛋白质工程，自然界中的酶都可通过蛋白质工程进行改造C．蛋白质工程与中心法则的流动方向相反，即蛋白质功能→蛋白质结构→氨基酸序列→脱氧核苷酸序列D．若高温使蛋白质分子的空间结构发生改变，蛋白质的功能也会受到影响【解析】本题考查蛋白质工程。由题意可知，T4溶菌酶耐热性提高的原因是组成该酶的氨基酸种类及蛋白质的空间结构均发生了改变，A项正确；T4溶菌酶的改造属于蛋白质工程，酶大多是蛋白质，少数是RNA，蛋白质工程只能用于改造蛋白质类，B项错误；蛋白质工程与中心法则的流动方向相反，C项正确；若高温使蛋白质分子的空间结构发生改变，蛋白质的功能也会受到影响，D项正确。【答案】B6．下列有关限制性核酸内切酶的叙述中正确的是（）A．用限制酶从一个DNA分子中部获取一个目的基因时，2个磷酸二酯键断裂B．﹣CATG↓﹣和﹣G↓GATCC﹣序列被限制酶切出的黏性末端相同C．用不同的限制酶处理含目的基因的片段和质粒，也可能形成重组质粒D．限制酶识别序列越长，则该序列在DNA中出现的几率就越大【解析】本题考查限制酶的相关知识。用限制酶从一个DNA分子中部获取一个目的基因时，需要切开两个切口，断裂4个磷酸二酯键断，A项错误；-CATG↓-和-G↓GATCC-序列被限制酶切出的黏性末端不同，B项错误；用不同的限制酶处理含目的基因的片段和质粒，也可能形成相同的黏性末端，再用DNA连接酶也可能形成重组质粒，C项正确；限制酶识别序列越长，则该序列在DNA中出现的几率就越小，D项错误。【答案】C7．关于基因工程的叙述中，错误的是（）A．培育转基因大肠杆菌时，需要用Ca2+处理细菌获得感受态细胞B．检测目的基因是否表达成功，可以进行抗原——抗体杂交技术C．基因工程的应用发展迅速，如基因治疗已广泛用于治疗各种人类疾病D．基因组文库包含某种生物的全部基因，cDNA文库只包含某种生物的部分基因【解析】本题考查基因工程的操作。将目的基因导入微生物细胞需要用Ca2+处理细菌获得感受态细胞，A项正确；检测目的基因是否表达成功，可以进行抗原——抗体杂交技术，B项正确；基因治疗目前处于初期的临床试验阶段，C项错误；基因组文库包含某种生物的全部基因，cDNA文库只包含某种生物的部分基因，D项正确。【答案】C8．下列有关构建基因表达载体的叙述，正确的是（）A．DNA聚合酶识别启动子，并转录出mRNAB．终止子是决定翻译过程结束的信号C．DNA连接酶不能识别特定的核苷酸序列D．目的基因的表达是基因工程的核心步骤【解析】本题考查基因工程的操作。启动子是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需的蛋白质，所以有了启动子才能驱动基因转录出mRNA，A项错误。终止子的作用是使转录在相应的地方停止，从而终止转录过程，B项错误。DNA连接酶连接的是两个核苷酸之间的磷酸二酯键，不能识别特定的核苷酸序列，C项正确。基因表达载体的构建是基因工程的核心步骤，D项错误。【答案】C9．限制酶a和b的识别序列和切割位点如图所示，下列有关说法错误的是（）A．一个DNA分子中，酶a与酶b的识别序列可能有多个B．酶a与酶b识别的序列不同，但是切出的黏性末端却能相互连接C．酶a与酶b切割的位点不同，但是切断的化学键却相同D．用酶a切割有3个识别位点的质粒，得到4种切割产物【解析】本题考查限制酶。一个DNA分子中，可能存在1至多个酶a与酶b的识别序列，A项正确；由图可知，酶a与酶b识别的序列虽然不同，但切出的黏性末端相同，相同的黏性末端能相互连接，B项正确；酶a与酶b切断的化学键均为相邻脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键，C项正确；质粒为环状DNA分子，用酶a切割有3个识别位点的质粒，可得到3种切割产物，D项错误。【答案】D10．下列关于DNA粗提取与鉴定的叙述，错误的是（）A．用同样方法从等体积猪血和猪肝中提取的DNA量相近B．实验中利用DNA在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同的原理C．用二苯胺试剂鉴定DNA需要进行沸水浴加热D．菜花提取的DNA滤液中，加入冷酒精有利于提取DNA【解析】本题考查DNA粗提取与鉴定实验。猪血液中红细胞没有DNA，因此等体积的兔血提取的DNA量小于猪肝，A项错误；实验中利用DNA在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同的原理，B项正确；用二苯胺试剂鉴定DNA需要进行沸水浴加，C项正确；DNA在冷酒精中的溶解度很低，加入冷酒精有利于提取DNA，D项正确。【答案】A11．科学家发现栽种含有抗除草剂基因的农作物后，会使附近的、与其亲缘关系较近的野生植物也获得抗除草剂基因。下列说法错误的是（）A．野生植物通过自然杂交获得抗除草剂基因B．野生植物不可以通过基因突变产生抗除草剂基因C．随着转基因农作物的种植面积扩大，基因工程也可能会导致基因污染D．随着转基因农作物的种植面积扩大，转基因生物会危及生物圈的稳定【解析】本题考查转基因生物的安全性问题。栽种含有抗除草剂基因的农作物后，会使附近的、与其亲缘关系较近的野生植物也获得抗除草剂基因，可见野生植物可通过自然杂交获得抗除草剂基因，这说明基因工程会导致基因污染，A、C项正确；野生植物可能通过基因突变获得抗除草剂基因，B项错误；栽种含有抗除草剂基因的农作物后，会使野生植物也获得抗除草剂基因，进而危及生态系统的稳定，D项正确。【答案】B12．绿叶海天牛（简称甲）吸食滨海无隔藻（简称乙）后，身体就逐渐变绿，这些“夺来”的叶绿体能够在甲体内长期稳定存在，有科学家推测其原因是在甲的染色体DNA上可能存在乙编码叶绿体部分蛋白的核基因。为证实上述推测，以这种变绿的甲为材料进行实验，方法和结果最能支持上述推测的是（）A．通过PCR技术能从甲消化道内获得的DNA中克隆出属于乙的编码叶绿体蛋白的核基因B．通过核酸分子杂交技术，在甲体内检测到乙的编码叶绿体蛋白的核基因转录出的RNAC．给甲提供14CO2，一段时间后检测到其体内的部分有机物出现放射性D．用乙编码叶绿体蛋白的核基因做探针与甲的染色体DNA杂交，结果显示出杂交带【解析】本题考查目的基因的检测与鉴定。通过PCR技术从甲消化道内获得的DNA中克隆出属于乙的编码叶绿体蛋白的核基因，这只能说明甲吞食了乙，A项错误；通过核酸分子杂交技术，在甲体内检测到乙的编码叶绿体蛋白的核基因转录出的RNA，这只能说明甲体内含有乙的编码叶绿体蛋白的核基因，但不能说明甲的染色体DNA上存在乙编码叶绿体部分蛋白的核基因，B项错误；给甲提供14CO2，一段时间后检测到其体内的部分有机物出现放射性，这说明甲中含有叶绿体，能进行光合作用，但不能说明甲的染色体DNA上存在乙编码叶绿体部分蛋白的核基因，C项错误；用乙编码叶绿体蛋白的核基因做探针与甲的染色体DNA杂交，结果显示出杂交带，这说明甲的染色体DNA上存在乙编码叶绿体部分蛋白的核基因，D项正确。【答案】D13．为实现目的基因与运载体结合，以便在大肠杆菌中大量表达相应的蛋白质，研究人员进行了下图所示操作。请分析回答下列问题：（1）用BamHI切割含目的基因的DNA片段，质粒经相同限制酶处理后，经____________的作用获得a，a称作_____________。（2）将a与感受态大肠杆菌混合后，混合物应接种在含有_____________的培养基上。质粒中抗氨苄青霉素基因称为_____________，在筛选过程起作用。若要证明培养基是否符合实验要求，培养基上需接种未经质粒混合的感受态大肠杆菌，培养后________（“出现”/“不出现”）菌落则培养基合格。（3）DNA分子中，一条链中的两个核苷酸通过_____________相连，已知碱性磷酸酶能除去核苷酸末端的5’磷酸，构建a的过程中用该酶处理质粒，但目的基因不用碱性磷酸酶处理，这样做的目的是__________________________。（4）如果要检测目的基因是否成功表达，须提取培养后大肠杆菌的______________，用相应_________检测。【答案】（1）DNA连接酶基因表达载体（重组质粒）（2）氨苄青霉素标记基因不出现（3）磷酸二酯键防止质粒自我连接（4）总蛋白抗体14．下图为获得抗除草剂转基因玉米的技术路线，请回答：（1）构建表达载体选择限制酶时，要求Ti质粒内每种限制酶只有一个切割位点，同时要求酶切后，G基因形成的两个黏性末端序列不相同，这个过程至少需用_____种限制酶，目的是______________________________。除草剂抗性基因G和Ti质粒载体连接时，DNA连接酶催化形成的化