基因工程及生物技术的安全性和伦理问题 2025年高考生物基础复习

第十一章生物技术与工程2025年高考地理专项复习第3节基因工程及生物技术的安全性和伦理问题目录重组DNA技术的基本工具壹基因工程的基本操作程序及应用贰DNA的粗提取与鉴定、DNA片段的扩增及电泳鉴定叁蛋白质工程及生物技术的安全性和伦理问题肆生物技术与工程中的目的、原因及操作分析伍重组DNA技术的基本工具壹教材知识萃取

转基因生物产品分子水平重组DNA技术1.基因工程的概念2.基因工程的基本工具种类项目作用底物作用结果限制酶DNA分子切开磷酸二酯键,形成黏性末端或平末端DNA连接酶两个DNA分子片段通过形成磷酸二酯键,进而形成新的单链DNA分子DNA聚合酶DNA片段、脱氧核苷酸通过形成磷酸二酯键,进而形成新的单链DNA分子DNA酶断开磷酸二酯键,形成脱氧核苷酸解旋酶双链DNA分子断开碱基对间的氢键,形成单链DNA分子RNA聚合酶RNA片段、核糖核苷酸通过形成磷酸二酯键,进而形成单链RNA分子DNA分子3.与DNA有关的几种酶的比较深度思考1.原核生物中存在限制酶的意义是什么？提示

原核生物中限制酶的作用是切割外源DNA以保证自身安全，防止外来DNA的入侵。2.原核生物中限制酶为什么不切割自身的DNA?提示

原核生物中不存在该酶的识别序列或识别序列已被修饰等。3.基因工程中的载体与细胞膜上的载体相同吗？提示

不同。基因工程中的载体通常是DNA，主要是携带外源基因进入受体细胞并在受体细胞中进行自我复制，或整合到受体DNA上，随受体DNA进行同步复制；细胞膜上的载体一般为蛋白质，主要是运载要进入细胞的特定物质。4.天然质粒一般不能直接用作基因工程载体的原因是什么？提示

只有具有能自我复制、有一个或多个限制酶切割位点、有标记基因及对受体细胞无害等特点的质粒才可以直接用作基因工程的载体。实际上天然质粒一般不完全具备上述条件，其往往需要进行人工改造后才能用于基因工程操作。1.[链接人教版选必3

P70从社会中来]我国华南农业大学科研人员利用农杆菌转化法将抗环斑病毒基因导入番木瓜，培育出转基因抗病番木瓜。下列叙述错误的是(

)

B

教材素材变式2.[链接人教版选必3

P71图3-3]如表列举了几种限制酶的识别序列及其切割位点（箭头表示相关酶的切割位点），如图是酶切后产生的几种末端。下列说法正确的是(

)

限制酶识别序列C

脱氧核糖核酸

磷酸和脱氧核糖交替排列在外侧

（2）将人的胰岛素基因导入质粒构建基因表达载体时，所需的酶是______________________________；基因表达载体应具备的基本条件有________________________________________________（答2点）。

能自我复制、具有标记基因、具有启动子和终止子等

标记基因

用于鉴定目的基因（或重组质粒）是否导入受体细胞

基因工程的基本操作程序及应用贰教材知识萃取1.基因工程的操作程序

2.利用PCR获取和扩增目的基因类型PCR体内DNA复制时期人工控制，随时进行有丝分裂和减数分裂前的间期场所细胞外细胞内解旋方式解旋酶催化酶耐高温的DNA聚合酶解旋酶、DNA聚合酶、DNA连接酶子链合成方式一条连续合成，另一条不连续合成结果扩增DNA片段或基因合成整个DNA分子相同点PCR与体内DNA复制的异同深度思考1.构建基因表达载体时，为什么一般选用两种限制酶切割目的基因和载体？提示

因为用不同的限制酶分别处理目的基因和载体时，可以使目的基因两侧和载体上各自具有两个不同的黏性末端，防止目的基因或载体发生自身环化。2.农杆菌转化法中的“转化”与肺炎链球菌转化实验中的“转化”的原理是否相同？提示

相同，都是基因重组。3.在构建质粒载体时，目的基因的序列中能否含有用到的限制酶的识别序列，为什么？提示

不能，因为目的基因的序列中若含有用到的限制酶的识别序列，目的基因可能会被切断。

5.复性时，引物与DNA模板的结合是随机的，但两条解开的DNA模板链结合的概率较低，其原因是什么？提示

①模板链一般较长，比引物复杂得多，重新结合的概率低；②加入引物的量足够多，而模板链较少，故引物和模板链结合的机会远大于模板链间的。变式1

目的基因的筛选与获取1.[链接人教版选必3

P77正文]随着科学技术的发展，获取目的基因的方法也越来越多，下列不属于获取目的基因的方法是(

)

C

教材素材变式变式2

将目的基因导入受体细胞2.[链接人教版选必3

P81正文、资料卡，P82正文]转化是指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。下列有关说法错误的是(

)

D

归纳总结将目的基因导入受体细胞时，根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。①将目的基因导入植物细胞的方法：农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；②将目的基因导入动物细胞最有效的方法：显微注射法；③将目的基因导入微生物细胞的方法：感受态细胞法。3.[链接人教版选必3

P81正文]我国科学家在进行抗虫棉的培育过程中独创了花粉管通道法，该方法有多种操作方式。如图表示用花粉管通道法将目的基因转移到受体细胞的流程。下列相关说法正确的是(

)

C

变式3

基因工程的应用

B

5.[链接人教版选必3

P76、P82正文，P83到社会中去]我国是棉花的生产和消费大国。棉花在种植过程中，常常会受到一些害虫的侵袭，其中以棉铃虫最为常见。大量施用农药杀虫不仅会提高生产成本，还可能造成农产品和环境污染。要是能培育出自身就能抵抗虫害的棉花新品种，这一问题就会迎刃而解，我国拥有自主知识产权的转基因抗虫棉就是在这样的背景下产生的。下列关于培育转基因抗虫棉的叙述正确的是(

)

B

（1）与图甲中启动子结合的酶是____________。除图甲中标出的结构外，

标记基因、复制原点

作为载体，质粒还需具备的结构有____________________（答出2个结构即可）。

不是

（1）获得转基因抗盐烟草新品种过程中利用的生物技术有___________________________________________________（答出2项）等。

氨苄青霉素

（3）培育转基因抗盐烟草新品种的核心工作是图中过程____（填序号）。过程②③采用的方法是______________。①农杆菌转化法【解题思路】基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建，即图中过程①。过程②③采用的方法是农杆菌转化法。（4）过程⑤需要用到____________________等植物激素，在诱导愈伤组织分化成幼苗的过程中，这两种植物激素的比例会发生变化，原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。生长素、细胞分裂素

诱导愈伤组织分化成幼苗的过程中，需要诱导生成根、芽等不同组织，而当生长素用量与细胞分裂素用量的比值大于1时有利于根的分化，当生长素用量与细胞分裂素用量的比值小于1时有利于芽的分化【解题思路】过程⑤是再分化，需要用到生长素、细胞分裂素等。在诱导愈伤组织分化成幼苗的过程中，这两种植物激素的比例会发生变化，这是因为诱导愈伤组织分化成幼苗的过程中，需要诱导生成根、芽等不同组织，而当生长素用量与细胞分裂素用量的比值大于1时有利于根的分化，当生长素用量与细胞分裂素用量的比值小于1时有利于芽的分化。DNA的粗提取与鉴定、DNA片段的扩增及电泳鉴定叁教材实验攻略1.DNA的粗提取与鉴定2.DNA片段的扩增及电泳鉴定（1）原理（2）方法步骤深度思考1.能否选择哺乳动物的成熟红细胞作为DNA粗提取的实验材料，为什么？提示

不能。因为哺乳动物成熟的红细胞中没有细胞核和线粒体等，不含DNA。2.DNA的粗提取实验中，过滤时能否用滤纸代替纱布？提示

不可以，因为DNA会被吸附到滤纸上而大量损失，影响最终提取的DNA量。变式1

DNA的粗提取与鉴定

D

教材实验变式

D

变式2

DNA片段的扩增及电泳鉴定

CD

D

蛋白质工程及生物技术的安全性和伦理问题肆教材知识萃取1.基因工程的应用2.蛋白质工程项目蛋白质工程基因工程区别起点预期的蛋白质功能目的基因实质基因重组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基因突变3.蛋白质工程与基因工程的比较深度思考1.用基因工程改造后的大肠杆菌生产的干扰素和人体产生的干扰素完全相同吗？是否可以用改造后的酵母菌代替改造后的大肠杆菌呢？提示

不完全相同。因为干扰素的本质是蛋白质，而大肠杆菌是原核生物，没有内质网和高尔基体等细胞器，不能对翻译出来的多肽链进行加工（大肠杆菌产生的干扰素经后续加工后，与人体产生的干扰素具有同样的效果）。是。酵母菌是真核生物，理论上可以产生与人体相同的干扰素。2.已知基因工程可以改善畜产品的品质，据此能否设计一个解决乳糖不耐受的方案？提示

将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组→乳糖酶→乳糖分解→乳汁中的乳糖含量大大降低，其他营养成分不受影响，乳汁品质改善。3.某些转基因药物只在雌性动物的乳腺细胞表达的原因是什么？提示

将药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起，通过显微注射的方法导入哺乳动物的受精卵中，让药用蛋白基因只在乳腺细胞中选择性表达。4.为什么蛋白质工程的操作对象是基因而不是蛋白质？提示

因为任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，基因是遗传信息结构与功能的基本单位，改造了基因就可以通过基因的信息传递进而改造蛋白质。如果直接对蛋白质进行改造，即使改造成功，被改造的蛋白质也无法遗传。变式1

生物技术的安全性和伦理问题1.[链接浙科版选必3

P145正文，P146正文、活动，2023浙江卷·1月]以哺乳动物为研究对象的生物技术已获得了长足的进步。对生物技术应用于人类，在安全与伦理方面有不同的观点，下列叙述正确的是(

)

DA.试管婴儿技术应全面禁止B.治疗性克隆不需要监控和审查C.生殖性克隆不存在伦理道德方面的风险D.我国不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验【解析】试管婴儿属于有性生殖，合理范围内，试管婴儿技术是可以使用的，A错误；治疗性克隆要在严格监管下进行，B错误；生殖性克隆会引起严重的道德、伦理、社会和法律问题，C错误。教材素材变式变式2

蛋白质工程2.[链接人教版选必3

P94正文、图3-17，2022湖南卷]水蛭是我国的传统中药材，主要药理成分水蛭素为水蛭蛋白中重要成分之一，具有良好的抗凝血作用。拟通过蛋白质工程改造水蛭素结构，提高其抗凝血活性。回答下列问题:

多肽链

密码子具有简并性（一种氨基酸对应多个密码子）

从基因文库中获取

化学方法合成

（3）将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后，分析水解产物中的肽含量及其抗凝血活性，结果如图所示。推测两种处理后酶解产物的抗凝血活性差异主要与肽的______（填“种类”或“含量”）有关，其活性不同的原因是____________________________________________________。种类不同肽链的氨基酸数目、排列顺序不同导致功能出现差异【解题思路】由题图可知，将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后，水解产物中的肽含量差别不大，但抗凝血活性差别较大，推测两种处理后酶解产物的抗凝血活性差异主要与肽的种类有关。不同肽的功能不同主要与氨基酸的数目、排列顺序不同有关。（4）若要比较蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素的抗凝血活性差异，简要写出实验设计思路：______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

取四支试管，分别加入等量的生理盐水、蛋白质工程改造后的水蛭素、水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素，再向四支试管中各加入等量的新鲜血液，观察四支试管中血液的凝血情况生物技术与工程中的目的、原因及操作分析伍1.[链接人教版选必3

P18正文，选自2022河北卷]枯草芽孢杆菌为好氧微生物，液体培养时应采用__________（填“静置”或“摇床振荡”）培养。培养过程中抽样检测活菌数量时，应采用________________（填“稀释涂布平板法”或“显微镜直接计数法”）,其原因是_________________________________________________________________________________________________________________________________________________。摇床振荡稀释涂布平板法

用稀释涂布平板法计数时，在培养基上看到的每一个菌落都来自样品稀释液中的一个活菌，而用显微镜直接计数法计数时，统计结果一般是死菌数和活菌数的总和长句攻略本章中此类题目常围绕某一技术或工程进行考查，掌握相关原理是解决问题的关键。此外，在解决基因工程相关问题时，注意融合分子生物学思维来分析作答。易错辨析统计菌落数目的方法①显微镜直接计数法原理：利用血细胞计数板在显微镜下计算一定容积的样品中微生物的数量。②间接计数法（活菌计数法）原理：当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌。通过统计平板上的菌落数，就能推测出样品中大约含有多少活菌。2.[链接人教版选必3

P44正文，选自2021湖南卷]在无菌、无毒等适宜环境中进行动物A成纤维细胞的原代和传代培养时，需要定期更换培养液，目的是__________________________________________________________________________。

可以清除代谢产物，防止代谢产物累积对细胞自身造成伤害;给细胞提供足够的营养3.[链接人教版选必3

P52正文，选自2021湖南卷]与胚胎细胞核移植技术相比，体细胞核移植技术的成功率更低，原因是______________________________________________________________________________________。动物体细胞分化程度高，恢复其全能性困难（或动物胚胎细胞分化程度低，恢复其全能性容易）

作为标记基因，筛选含有目的基因的受体细胞

终止转录，使转录在所需要的地方停下来6.[链接人教版选必3

P81资料卡，选自2022河北卷]利用农杆菌转化法时，必须将目的基因插入到质粒的_________上，此方法的不足之处是__________________________________________________________________。

农杆菌转化法适用于双子叶植物和裸子植物，不适用于大多数单子叶植物

【解题思路】纤维素的分解需要纤维素酶的催化。（2）采用液体培养基培养酵母菌，可以用淋洗液为原料制备培养基，培养基中还需要加入氮源等营养成分，氮源的主要作用是____________________________

（答出1点即可）。通常，可采用高压蒸汽灭菌法对培养基进行灭菌。在使用该方法时，为了达到良好的灭菌效果，需要注意的事项有_________________________