考向28 基因工程及生物技术安全性与伦理问题-2023年高考生物一轮复习考点微专题（解析版）

考向28基因工程及生物技术安全性与伦理问题

1.（2021湖北7）限制性内切酶EcoRI识别并切割；一：；；；1I一；双链DNA，用EcoRI

完全酶切果蝇基因组DNA,理论上得到DNA片段的平均长度（碱基对）约为（）

A.6B.250C.4000D.24COO

【答案】C

【解析】

【分析】限制性核酸内切酶能识别特定的DNA序列，切割特定的位点，在特定的碱基之间

切割磷酸二酯键。

【详解】据图可知，EcoRI的酶切位点有6个碱基对，曰于DNA分子的碱基组成为A、T、

G、C,则某一位点出现该序列的概率为l/4xl/4xl/4xl/"l/4xl/4=l/4096,即4096=1000个

碱基对可能出现一个限制酶EcoRI的酶切位点，故理论上得到DNA片段的平均长度（碱基

对）约为4000。C符合题意。

故选C。

2.（2021湖北16）某实验利用PCR技术获取目的基因，实验结果显示除目的基因条带（引

物与模板完全配对）外，还有2条非特异条带（引物和模板不完全配对）。为了减少反应非

特异条带的产生，以下措施中有效的是（）

A.增加模板DNA量B.延长热变性的时间

C.延长延伸的时间D.提高复性的温度

【答案】D

【解析】

【分析】多聚酶链式反应（PCR）是一种体外迅速扩增DNA片段的技术，PCR过程一般经

历下述三循环：95℃下使模板DNA变性、解链-55C下复性（引物与DNA模板链结合）

-72c下引物链延伸（形成新的脱氧核甘酸链）。

【详解】A、增加模板DNA的量可•以提高反应速度，但不能有效减少非特异性条带，A错

误:

BC、延长热变性的时间和延长延伸的时间会影响变性延伸过程，但对于延伸中的配对影响

不大，故不能有效减少反应非特异性条带，BC错误；

D、非特异性产物增加的原因可能是复性温度过低会造成引物与模板的结合位点增加，故可

通过提高复性的温度来减少反应非特异性条带的产生，D正确。

故选D。

3.（2021•全国乙卷高考真题）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能，其中4种限制性核酸内切酶的切

割位点如图所示。

IIII

GAATTCCCCGGGCTGCAGGATATC

CTTAAGGQGCCCGACGTCCTATAG

_tttt

限制酶：EcoRISmalPstIEcoRV

回答卜列问题：

（1）常用的DNA连接的有E.coliDNA连接酶和T4DNA连接酶。上图中弊切

割后的DNA片段可以用E.co〃DNA连接的连接。上图中前切割后的DNA片

段可以用T4DNA连接睡连接。

（2）DNA连接随催化目的基因片段与质粒载体片段之间形成的化学健是____________。

（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o

【答案】（1）EcoRI、PstIEcoRhPstLSmal和EcoRV

（2）磷酸二酯键

（3）自我复制一至多个限制酶切位点用含有该抗生素的培养基培养宿主细胞，能

够存活的即为含有质粒载体的宿主细胞

（4）位于基因首端的一段特殊DNA序列，是RNA聚合酶识别及结合的部位，能驱动转

录过程

【分析】

基因工程至少需要三种工具：限制性核酸内切能（限制前）、DNA连接酶、运载体。

【详解】

（1）限制酶EcoRI和Psil切割形成的是黏性末端，限制酶Smal和EcoRV切割形成的是平

末端，E.coliDNA连接酶来源于大肠杆菌，只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷

酸二酯键连接起来，而T4DNA连接的来源于T4噬菌体，可用于连接黏性末端和平末端，

但连接效率较低。因此图中EcoRI和PstI切割后的DNA片段（黏性末端）可以用E.coliDNA

连接能连接，除了这两种限制酶切割的DNA片段，限制酶Smal和EcoRV切割后的DNA

片段（平末端）也可以用T&DNA连接酶连接。

（2）DNA连接酶将两个DNA片段连接形成磷酸二酯铤。

（3）质粒是小型环状的DNA分子，常作为基因表达的载体，首先质粒上含有复制原点，

能保证质粒在受体细胞中自我复制。质粒DNA分子上有一个至多个限制性核酸内切酶的酶

切位点，便于目的基因的导入。质粒上的标记基因是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因，

具体做法是用含有该抗牛素的培养基培养宿主细胞，能够存活的即为含有质粒载体的宿主细

胞。

（4）启动子是一段特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，它是RNA聚合酶识别和结合

的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA,最终获得需要的蛋白质。

【点睛】

本题考查基因工程的相关知识，要求考生识记基因工程的概念、原理及操作步骤，掌握各操

作步骤中需要注意的细节，能结合所学的知识准确答题.

4.（2022•全国乙卷•高考真题）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）可以采取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“PCR引物时必须依据新冠病毒RNA中的

来进行二PCR过程每次循环分为3步，其中温度最低的一步是o

（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O

⑷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）。为了制备蛋白疫隹，可以通过基因，程技术获得大量

蛋白S。基因工程的基本操作流程是_____。

【答案】（1）逆转录酶##反转录酶

⑵特异性核昔酸序列退火##豆性

（3）曾感染新冠病毒，已康更已感染新冠病毒，是患者

（4）获取S蛋白基因一构建S蛋白基因与运载体的表达载体一导入受体细胞一目的基因的检

测与鉴定（检测受体能否产生S蛋白）

【解析】

【分析】

PCR全称为聚合酶链式反应，是一项在生物体外复制特定DNA的核酸合成技术；过程：①

高温变性：DNA解旋过程（PCR扩增中双链DNA解开不需要解旋酶，高温条件下氢键可

自动解开）；低温复性：引物结合到互补链DNA上；③中温延伸：合成子链。

（1）

分析题意可知，新冠病毒的遗传物质是RNA,而RT-PCR法需要先得到cDNA,由RNA到

DNA的过程属于逆转录过程，逆转录过程需要的的是逆转录酹（反转录的）。

（2）

PCR过程需要加入引物，设计引物时应有一段已知FI的基因的核甘酸序列，在该过程中为

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中的特异性

核昔酸序列来进行;PCR过程每次循环分为3步，分别为变性（90-95℃）、复性（55-60C）、

延伸（70-75℃）,故其中温度最低的一步是复性。

（3）

某人同时进行了新冠病毒核酸检测和抗体检测，若核酸检测结果为阴性而抗体检测结果为阳

性，说明该个体曾经感染过新冠病毒，机体发生特异性免疫反应，产生抗体，将病毒消灭，

则核酸检测为阴性，但由于抗体有一定的时效性，能在体内存在一段时间，故抗体检测为阳

性；若核酸检测和抗体检测结果均为阳性，说明该个体体内仍含有病毒的核酸，机体仍进行

特异性免疫过程，能产生抗体，则说明该人已经感染新冠病毒，为患者。

（4）

基因工程的基本操作流程是：获取目的基因一基因表达载体的构建（基因工程的核心）一将

目的基因导入受体细胞一目的基因的检测与鉴定，结合题意，本基因工程的目的是获得大量

的S蛋白，故具体流程为：获取S蛋白基因一构建S蛋白基因与运载体的表达载体一导入

受体细胞一目的基因的检恻与鉴定（检测受体能否产生5蛋白）。

5.（2021辽宁24）PHB2蛋白具有抑制细胞增殖的作用。为初步探究某动物PHB2蛋白抑

制人宫颈癌细胞增殖的原因，研究者从基因数据库中获取了该蛋白的基因编码序列（简称

phb2基因），大小为0.9kb（lkb=1000碱基对），利用大肠杆菌表达该蛋白。回答下列问题:

（1）为获取phb2基因，卷取该动物肝脏组织的总RNA,再经__________过程得到cDNA,

将其作为PCR反应的模板，并设计一对特异性引物来扩增目的基因。

（2）图1为所用载体图谱示意图，图中限制酶的识别序列及切割位点见下表。为使phb2

基因（该基因序列不含图1中限制酶的识别序列）与载体正确连接，在扩增的phb2基因两

端分别引入和两种不同限制酶的识别序列。经过这两种酶酶切的

phb2基因和载体进行连接时，可选用（填“E.coliDNA连接酶”或“TjDNA连接

酶

相关限制酶的识别序列及切割位点

名称识别序列及切割位点名称识别序列及切割位点

AjAGCTTGjAATTC

HindlllEcoRI

TTCGAtACTTAAfG

CAG|CTGCTGC|AG

PvitllPstI

GTCTGACGATCGTC

GIGTACCG1GATCC

KpnlBamHI

CCATGTGCCTAGTG

注：箭头表示切割位点

（3）转化前需用CaCb处理大肠杆菌细胞，使其处于的生理状态，以提高转化

效率。

（4）将转化后的大肠杆菌接种在含氨羊青霉素的培养基上进行培养，随机挑取菌落（分别

编号为1、2、3、4）培养并提取质粒，用（2）中选用的两种限制酶进行酶切，酶切产物经

电分离，结果如图2,号菌落的质粒很可能是含目的基因的重组质粒。

注：M为指示分子大小的标准参照物；小于（）.2kb的DNA分子条带未出现在图中

（5）将纯化得到的PHB2蛋白以一定浓度添加到人宫颈癌细胞培养液中，培养24小时后,

检测处于细胞周期（示意图见图3）不同时期的细胞数量，统计结果如图4。分析该蛋白抑

制人宫颈癌细胞增殖可能的原因是将细胞阻滞在细胞周期的（填“Gi”或“S”或

“G2/M”）期。

f加G期物S期口6加期

(

求50-

)

至

W

皿

密

品10

0

对照PHB2

图4

注：&\俵示6，和乂

【答案】（1）逆转录（2）①.EcoRI②.PvitH③.T4DNA连接酶（3）

感受态（4）3

（5）G2/M

【解析】

【分析】分析图中质粒含有多个限制酶切位点，在启动子和终止子之间有三个酶切位点，

Kpnl在质粒1二有两个酶以位点，Pvilll酶切后获得平末端。

图4中Gi期和S期细胞减少，而G2期细胞数目明显增多。

将FI的基因导入微生物细胞：Ca?+处理法。

【小问I详解】

利用RNA获得cDNA的过程称为逆转录。

【小问2详解】

根据启动子和终止子的生理作用可知，目的基因应导入启动子和终止子之间.图中看出，两

者之间存在于三种限制酶切点，但是由于Kpnl在质粒上不止一个酶切位点，所以应该选择

EcoRI和Pvitll两种不同限制酶的识别序列；根据Pvitll的酶切序列，切出了平木端，所以

构建基因表达载体时，应该用T4DNA连接酶连接质粒和目的基因。

【小问3详解】

转化时用CaCb处理大肠杆菌细胞，使其处于感受态的生理状态，以提高转化效率。

【小问4详解】

由于这些菌落都可以生长在含有氨节青霉素的培养基中，因此都含有质粒，重组质粒包含了

目的基因和质粒，如果用EcoRI和PvitH两种酶切割重组质粒电泳后将获得含有质粒和目的

基因两条条带，由于phb2基因大小为0.9kb,所以对应电泳图是菌落3。

【小问5详解】

比较图4中Gi期和S期细胞减少，而G2期细胞数目明显增多，说明了Gi期和S期细胞可

以进入G2期，而G2期的细胞没有能够完成分裂进入Gi期，因此PHB2蛋白应该作用于Gz/M

期。

【点睛】本题考察基因工程的知识，需要考生分析质粒的酶切位点，结合目的基因转入的位

置进行分析，结合题干中目的基因的大小分析电泳图。

根据H的基因两端的限制酶切割位点、质粒上的限制酶切割位点以及是否破坏目的基因和标

记基因等来确定限制的的种类。

PstISmaIPstIPst1

III

EcoRI

t抗病基因I

SmaIEcoRI口标汜基因

甲乙

（1）应选择酶切位点位于FI的基因两端的限制酶，如图甲可选择PsfI；不能选择酶切位

点位于目的基因内部的限制酶，如图甲不能选择,

（2）为避免目的基因及质粒的自身环化、反向连接，也可使用不同的限制旃（非同尾醐）

切割目的基因所在片段和质粒（双酶切），如图甲可选择用Psf1和EcoRI两种限制酶（但

要确保质粒上也有这两种酶的切割位点）。

（3）切割质粒的限制能不能同时切开质粒上的所有标记基因，即至少要保留一个标记基因,

以用于重组DNA的鉴定和筛选，如图乙中的质粒不能仅用S〃口I切割。

2.标记基因的作用

标记基因可用于检测目的基因是否导入受体细胞:

含

节

素

界

培

只有含有载体,

的质粒有的大肠杆菌并且我体上的

抗性基因表达

中有教体进入

的大肠杆菌才

有的没有我体

能存活并增殖

进入

3.启动子、起始密码子、终止子、终止密码子的区别

位置作用

启动子位于DNA分子上RNA聚合酹识别和结合位点，启动转录过程

起始

位于mRNA分子上决定翻译的开始

密码子

终止子位于DNA分子上决定转录的结束

终止

位于mRNA分子上决定翻译的结束

密码子

4.农杆菌转化法分析

CD病'转入

供体黑〃飞农杆菌

细胞基吵◎一

构建基因

T-DNA感

表达载体染目的基因

Ti质粒

'组织插入染色

培养体DNA中

植株受体细胞

（I）构建基因表达载体需要两种工具酶：限制酶和DNA连接酶。

（2）基因表达载体（重组质粒）导入农杆菌细胞时，要用Ca?+处理农杆菌细胞，使其处于

感受态，仃利于重组质粒的导入。

（3）将导入Fl的基因的受体细胞培育成完整的植株要用到植物组织培养技术。

q常用结论

1.基因工程的概念

操作

分子水平一

水平,7M科基因重组

创造出更符按照人们的愿望.

合人们需要、月由通过转基因等技

的新的生物一（旦幽）~，术，赋予生物新

类型和生物的遗传特性

产品

克服匹缓及空

生物体外一操作

环境

与余女卡印一鳏

与植受有种和叱丁

2.基因工程的基本工具3种工具，其中有2种工具酶

（1）限制性内切核酸酶限制酶是一类酶，而不是一种酶

施）—主要存在于原核生物中

f识别双链DNA分子的特定脱氧核俘酸序

并使每一条链中特定部位的一酸二

〔醋键断开

Ir一•种限制酶只能识别一种特定的脱氧核

（gg）"T.酸序列,并且能在特定的位点上切割

|.….射月有专一性

末踹的返〉—黏性末端和平末端

【注意】①将一个基因从DNA分子上切割下来需要切两处，同时产生四个黏性末端或平

末端。

②限制酶不切割自身DNA的原因是原核生物DNA分子中不存在该酶的识别序列或识别序

列已经被修饰。

（2）DNA连接酶

E.ro//DNA种类T4DNA连接酶

连接酶

大场杆菌柔澜T4噬菌体

只“缝合”M［特点］黏性末端和平末端都可

性末端“缝合”

而

将双链DNA片段缝合起

来,恢复被限制限切开/-

GTAATTC

的两个脱氧核件酸之间/1-44-1I-.I

的磷酸二酯键..,・・・••/’-

(3)载体

__最常用质粒

噤菌体、动植物病毒等

'①能在受体细胞中复制并稳定保存

②具有一个或多个限制酣切割位点,便于

外源DNA插入

③具有特殊的标记基因.便于重组DNA分

子的筛选

④对受体细胞无害

I_______________________________________________________________________________________

在市「携带外源DNA片段进入受体细胞,并在受

体细胞内对目的基因进行复制和我达

3.基因工程的基本操作程序

(1)目的基因的筛选与获取

①目的基因的获取方法：人工合成目的基因、利用PCR获取和扩增目的基因、通过构建基

因文库来获取目的基因。

②利用PCR获取和扩增目的基因

(O)-DNA半保留复制

一定的缓冲溶液、DNA模板、2种引物、

国鱼/4种脱一核昔酸和耐/温的DNA聚合箕

'通过控制温度使DNA复制在体外反复进行

（@>PCR扩增仪

三温i雇工弄的90三日上前：无线

DNA解聚为单链不守

@)j?：III口口IITTT5加我心

I加热至<）（；~95t?，

IIIIIIIIiiio•yIIIIiIIIIii•>

温度下降到50tt左右时.两种引

物通过碱基互补配对与两条单链

DNA结合

&5-JJJin^1"口中JLLLLL；,

引物「‘引物U'

当温度上升到72七左右时，溶液中

的4种脱一核一酸在耐高温的DNA

聚合一的作用下,根据碱基互补配

对原则合成新的DNA链

5：山」」」111口1号［UIIIILIAE:

‘引物1''引物II

暮:一呈指数形式扩增

逐鸾采用琼脂糖凝胶电泳来鉴定PCR的产物

【注意】①在PCR过程中实际加入的为dNTP（即dATP、dGTP、dTTP、（1CTP）,既可

作为合成DNA子链的原料，又可为DNA的合成提供能量。

②引物是一小段单链的DNA或RNA,作为新子链的合成起点，只能结合在母链的3,端，使

DNA聚合酹能够从引物的3,端开始连接脱氧核甘酸。

③真核细胞和细菌的DNA聚合酶都需要Mg?，激活.因此，PCR反应缓冲溶液中一般要添

加Mg2+o

（2）基因表达载体的构建——核心

①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组成：

③构建过程:

限制酶切割位点1制原点美或/DMA1$，|的起妗

点，为1制原点祯破坏,则贵林持

终止子

启动子户不能复纲

H的基因

质粒复制限制酶切

原点割位点位插入方

为为由两两和隹，则伪\如1法潴正法DM0段金艺现三种

忖况：0的基因与8的基国的11法、8的基£）与左拉的

史博、尔在与依拉的史博，甯年围力节俎所拉

（3）将目的基因导入受体细胞

只有该步骤没涉及到碱基互补配对原则

v

①用微能注射器将含H的基因

的DNA溶液"接注入了房中

花粉管②植物受粉后，将DNAi容液滴

/通道法在花柱切面上，使目的基因借

[^1助花粉管通道进入胚囊

I细胞A

农杆菌细胞内的Ti质粒上的

'农杆菌

T-DNA可携带目的基因整合

转化法到受体细胞的染色体DNA上

显微注

囱回蜕技术常用受体细胞：受精卵

用Ca2♦处理细胞,使细胞处于

[W|ACa2♦处一种能吸收周用环境中

|细胞）理法DNA

分子的生理状态

【注意】①农杆菌转化法中的两次拼接和两次导入

第一次拼接是将目的基因拼接到Ti质粒的T—DNA上，第二次拼接（非人工操作）是指插

入目的基因的T-DNA拼接到受体细胞的染色体DNA上；第一次导入是将含目的基因的

Ti质粒导入农杆菌，第二次导入（非人工操作）是指含目的基因的T—DNA导入受体细胞。

②导入的目的基因，可能存在于细胞质中，也可能整合到染色体DNA上。存在于染色体

DNA上的目的基因有可能通过花粉传播进入杂草或其他作物中，造成“基因污染

（4）目的基因的检测与鉴定

染色体DNA上是否插

入了目的基因或检测

目的基因是否转录出

TmRNA

目的基因是否翻译成

蛋白质

抗虫接种实验或病原体感染法

1.（2022•内蒙古・海拉尔第二中学模拟预测）科研人员利用基因工程技术，从长穗偃麦草中

获取抗赤霉病主效基因Fhb7。将Fhb7导入小麦，其表达产物可减轻赤霉菌对小麦的感染，

从而避免小麦赤霉病大规模爆发。图中EcoRI、sacI、Hind避和PstI是限制酶切割位点。

回答下列问题：

HindXUpSfi

35s

EcoRl

35s启动子

⑵该基因工程操作中，先将Fhb7基因与质粒组装，最好选择两种限制酶，再组装

35s启动子，最好选择两种限制酶。组装后的重组质粒还缺少。

（3）利用PCR技术扩增Fhb7基因的前提是_______________,以便合成引物，引物在温度为

条件下结合到互补DNA链上，然后在_____________的催化下从引物开始进行互

补链的合成。

(4)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明DNA是遗传物质做出了重要贡献，也可以说

是基因工程的先导，如果说他们的工作为基因工程理论的建立提供了启示，那么这•启示是

【答案】(1)基因表达载体的构建

⑵SacI和PstIEcoRI和SacI终止子和标记基因

(3)要有一段已知的Fhb7(目的)基因的核甘酸序列55~60℃或55℃或50℃左右Taq

酶或耐高温的DNA聚合的

(4)DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体

【解析】

【分析】

某因工程：目的基因的筛选与获取、构建某因表土载体、将目的基因导入受体细胞、目的某

因的检测与鉴定。

PCR：①变性：当温度上升到90c以上时，双链DNA解旋为单链；②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：③当温度上升到72c左右时，溶液

中的脱氧核甘酸在耐高温的DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA

链。

(I)

基因工程的核心工作是基因表达载体的构建。

(2)

该基因工程操作中，先将Fhb7基因与质粒组装，最好选择SacI和PstI,再组装35s启动

子时，最好选择EcoRI和SacI,可以做到不破坏Fl的基因和启动子。组装后的重组质粒

还缺少终止子和标记基因，

(3)

利用PCR技术扩增Fhb7基因的前提是要有一段已知的Fhb7(目的)基因的核昔酸序列用

于设计引物。复性时，引物与模板链结合，温度为50℃左右，接着在Taq酶或耐高温的DNA

聚合能的催化下从引物开始进行互补链的合成。

(4)

艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验中，S型菌的DNA将R型菌转化为S型菌，说明DNA

可以从一种生物个体转移到另一种生物个体，为基因，程埋论的建立提供了启示。

【点睛】

本题主要考查基因工程、PCR的操作和原理，识记和理解具体操作即可解答。

2.（2022•青海•海东市第•中学，•模）黄萎病是危害棉花种植的常见疾病，其病原菌主要为

大丽轮枝菌和黑白轮枝菌，科学家通过基因工程技术将抗黄萎病基因D导入棉花，获得抗

黄萎病棉花。图中Ampr表示氨羊青霉素抗性基因，Tetr表示四环素抗性基因，Bell>HndlH

和BamHI为限制酶。请回答下列问题：

（1）获得碱基序列未知的基因D的方法一般为o利用PCR技术扩增基因D时，设计引

物序列的主要依据是o

（2）将目的基因D和Ti质粒连接构建重组质粒时，切割Ti质粒应选用的限制酹是,

原因是______;可利用含的培养基对导入重组质粒的农杆菌进行筛选。

⑶农杆菌能够感染棉花的愈伤组织细胞，与这些细胞可以分泌大量的有关。种植抗

黄萎病棉花在环境保护方面的意义主要表现在______。

【答案】（1）从DNA文库中获取与D基因两端的部分核甘酸序列碱基互补配对

（2）Hindlll和BamH1双酶切产生不同的黏性末端，防止自身环化和倒接，保证了目的

基因准确插入到T-DNA内部氨茉青霉素

（3）酚类化合物减少化学农药的用量，减少环境污染和对人类的危害，对保护环境有

益

【解析】

【分析】

基因工程技术的基本步骤：（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技

术扩增和人工合成。（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括

目的基因、启动子、终止子和标记基因等。（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不

同，导入的方法也不一样.将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花

粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物

细胞的方法是感受态细胞法。（4）目的基因的检测与鉴定：分子水平上的检测：①检测转基

因生物染色体的DNA是否插入目的基因—DNA分子杂交技术：②检测目的基因是否转录

出了mRNA—分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质一抗原一抗体杂交技术。

个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。

（I）

获取目的基因的方法有从基因文库中获取、人工合成和PCR技术扩增等，但要获得碱基序

列未知的D基因，需要通过从DNA文库中获取的方法。设计引物序列的主要依据是与D

基因两端的部分核甘酸序列碱基互补配对。

（2）

为了保证目的基因能够插入到T-DNA上，T-DNA上没有BelI的切点，所以不选Bell,

T-DNA上有HindHI和BamHI的切点,同时D基因两端也分别含有HindlH和BamHI的切

点，由于双酶切可产生不同的黏性末端，能防止自身环化和倒接，并保证目的基因准确插入

到T-DNA内部，故选择限制酶为HindHI和BamHl。四环素抗性基因被BamHI破坏,质

粒中的氨羊青霉素抗性基因能表达出相关氨芾青霉素抗性，因而可在培养基中加入氨革青毒

素，含有重组质粒的农杆菌能生存。

（3）

农杆菌能够感染棉花的愈伤组织细胞，与这些细胞可以分泌大旱的酚类化合物，吸引农杆菌。

种植抗黄萎病棉花在环境保护方面的意义主要表现在减少化学农药的用显,减少环境污染和

对人类的危害，对保护环境有益。

3.（2022•重:庆南开中学模拟预测）目前全球新冠肺炎疫情仍在流行。请I可答下列问题：

（I）判断是否感染新冠肺炎病毒常用的方法是对疑似患者进行检测（答2种）。

⑵FI前，接种安全有效的疫苗是防治新冠肺炎最有效的措施。中国科学家分别从①减毒活

疫苗，②灭活病毒疫苗、③重组蛋白疫苗、④重组病毒载体疫苗（通常选用复制缺陷型腺病

毒为载体），⑤DNA疫苗、⑥mRNA疫苗六大技术方向推进新型冠状病毒疫苗的设计和研发。

上述疫苗成分中含有有活性的病毒的是（填序号①〜⑥），从疫苗成分的角度分析，⑤

比③对冷链运输要求低的原因是。

（3）灭活病毒疫苗的制备原理是用各种理化方法灭活病原微生物及其代谢产物，使其丧失

，但保持病毒的免疫原性，之后再通过纯化等步骤制备出候选疫苗，这种疫苗易于实

现（填''体液”或“细胞”或“特异性”）免疫且应答效果较好。

⑷新型冠状病毒是一种单链RNA病毒，其表面的S蛋白是该病毒侵染人体细胞的关键蛋白，

科学家欲利用大肠杆菌作为工程菌批量生产S蛋白以制备重组蛋白疫苗。已知TeU为四环素

抗性基因，LacZ，基因的表达产物能使白色的大肠杆菌菌落变成蓝色，EcoRI的识别序列为

,下图为部分流程图。

—CTTAAG—

2019-nCoV

过程①s基因

重弟,

质粒X过程②

复制原点

从2019-nCoV基因组中分离出的S基因不能直接与质粒重组，其原因是,得到的S编

码序列片段需要在两端加上____序列后才能与质粒连接。过程②除了得到重组质粒外，还

可能得到另外2种片段大小不一的结合产物，为筛选导入重组质粒的大肠杆菌，应_____。

最后，通过抗原-抗体杂交技术检测大肠杆菌是否表达出目标产物。

【答案】(1)核酸和抗原

(2)①④##④①蛋白质空间结构易受温度影响，而DNA热稳定性高

(3)致病性特异性

(4)2019-nCoV的基因为单链RNA,不能直接与DNA相连-TTAA-应在培养基加入

四环素，筛选白色菌落

【解析】

【分析】

疫苗是将病原微生物及其代谢产物，经过人，减毒、灭活或利用基因工程等方法制成的用于

预防传染病的自动免疫制剂。疫苗保留了病原菌刺激动物体免疫系统的特性。当动物体接触

到这种不具伤害力的病原菌后，免疫系统便会产生一定的保护物质，如抗体等，当动物再次

接触到这种病原菌时，动物体的免疫系统便会依循其原有的记忆，制造更多的保护物质来阻

止病原菌的伤害。

(1)

新型冠状病毒感染者体内含有新冠病毒以及机体产生的与新冠病毒特异性结合的抗体，故判

断是否感染新冠肺炎病毒常用的方法是对疑似患者进行核酸和抗原检测。

(2)

①减毒活疫苗、②灭活病毒疫苗、③重组蛋白疫苗、④重组病毒载体疫苗、⑤DNA疫苗、

⑥mRNA疫苗中减毒疫苗使病甫失去致病性，但保留了原有的增殖能力和免疫原性，有活

性，重组病毒载体疫苗是以病毒作为载体，病毒有活性，所以有活性病毒为①④,从疫苗成

分的角度分析，⑤为核酸疫苗，③为蛋白质类疫苗，蛋白质空间结构易受温度影响，而DNA

热稳定性高，因此⑤比③对冷链运输要求低。

(3)

灭活病毒疫苗经过"灭活'’处理后丧失致病性，但保持病毒的免疫原性，其抗原仍能引起机体

产牛特异性能疫，这种疫苗易干实现特异性免疫H应答效果较好。

(4)

因为2019-nCoV的核酸为单链RNA,获得的基因也为单链RNA,不能直接与双链DNA相

连，故从2019-nCoV基因组中分离出的S基因不能直接与质粒重组。据图可知，EcoRI酶

切后的黏性末端暴露出的碱基为-AATT,故过程①得到的S编码序列片段两端需要分另L加上

-TTAA-序列后才能与质粒连接。分析题意可知，质粒上LacZ基因会被EcoRI破坏，质粒

上有四环素抗性基因，故为筛选导入重组质粒的大肠杆菌，可在培养基中加入四环素，则在

该种培养基上含重组质粒的大肠杆菌可以存活；又因重组质粒的LacZ基因被破坏，故其不

能变成蓝色，为白色，故筛选出白色菌落即可。

4.(2022,广东实验中学模拟预测)人体内的t-PA蛋白能高效降解由纤维蛋白凝聚而成的血

栓，是心梗和脑血栓的急救药。通过基因工程技术可以大量制备基因工程药物t-PA。

(I)研究人员采用PCR技术可以获得大量t-PA基因，PCR的原理是o此外,

大量获得1-PA基因的方法还有(答出1种)。

(2)高质量的DNA模板是成功扩增目的基因的前提条件之一，在制备DNA模板时，可以用

高温处理的方法去除其中的蛋白质，原因是。

(3)研究表明，为心梗患者注射大量t-PA会诱发颅内出血，其原因在于t-PA与纤维蛋白结合

的特异性不高，若将t-PA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸，能显著降低出血副作用。据此，

先对天然的(-PA基因进行序列改造，然后再采取传统的基因工程方法表达该改造后的基因，

可制造出性能优异的改良t-PA蛋白。(注：如图1表示相关的目的基因、载体及限制醐。

pCLYll为质粒，新霉素为抗生素。）请回答下列问题:

①以上制造出性能优异的改良1-PA蛋白的过程被称为。已知人1-PA基因第84

位半胱氨酸的模板链碱基序列为ACA,而丝氨酸的密码子为UCU,因此改造后的基因决定

第84位丝氨酸的模板链的碱基序列应设计为o

②如图所示，需选用限制酶Xmal和切开质粒pCLYll,才能与t-PA改良基因

高效连接。与单一酶酶切相比，本操作采用的双酶切方法的优点是___________。

③将连接好的DNA分子导入大肠杆菌，含t-PA改良基因重组DNA分子的细胞应具有的性

状是________

A.新霉素抗性且呈蓝色B.新霉素敏感且呈蓝色

C.新街素抗性且呈白色D.新霍素敏感且呈白色

【答案】（1）DNA半保留复制（DNA双链复制）（化学方法）人工合成,、从基因文库

中获取

（2）蛋白质在高温条件下会变性失活，而DNA虽然在高温时会变性，但在低温时乂会复性。

（3）蛋白质工程AGABglll防止质粒载体（和目的基因）自身环化C

【解析】

【分析】

目的基因的获取可以从基因文库中提取，可以使用PCR进行扩增获得。对于基因比较小，

核甘酸序列己知，也可以直接使用DNA合成仪用化学方法直接人工合成。

（I）

PCR是指体外合成DNA的技术，其原理是DNA半保留复制。对于基因比较小，核甘酸序

列已知，也可以直接使用DNA合成仪用化学方法直接人工合成.，此外还可从基因文库中直

接获取。

（2）

根据蛋白质在高温条件下会变性失活，而DNA虽然在高温时会变性，但在低温时又会复性

的特征，在在制备DNA模板时，可以用高温处理的方法去除其中的蛋白质，从而获得较纯

净的DNA模板。

（3）

①天然的t-PA基因控制t-PA蛋白的合成，改良t-PA蛋白需要对天然的t-PA基因进行序列

改造，然后用改造的基因作为目的基因让其表达，从而实现对天然蛋白质的改造，题中性能

优异的改良t-PA蛋白的过程被称为蛋白质工程，已知人t-PA基因第84位半胱氨酸的模板

链碱基序列为ACA,而丝氨酸的密码子为UCU,根据碱基互补配对原则可推测，改造后的

基因决定第84位丝氨酸的模板链的碱基序列应设计为AGAO

②目的基因两端的黏性末湍图中已经给出，观察各限制爵的识别序列可知，限制酶Xmal和

BglH切割产牛的粘性末端能与目的某因的黏性末端碱某互补，要相杷目的某因与质粒

pCLYll（运载体）拼接起来需要得到相同的黏性末端，因此质粒pCLYll（运载体）也需

要限制酶Xma和Bglll切割；基因工程中最核心的一个环节为基因表达载体的构建，其的

是让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R的基因能够表达和发挥作

用，这里用两种不同的限制酶切割质粒的目的是为了使其呈现两种不同的黏性末端分别与FI

的基因的两个黏性末端连接，这样可以保证目的基因和质粒的正向连接，同时也可避免