2024版高考生物一輪復(fù)習(xí)專題基礎(chǔ)練專題十一生物技術(shù)與工程考點36基因工程及生物技術(shù)的安全性和倫理問題作業(yè)課件

考點36基因工程及生物技術(shù)的安全性和倫理問題經(jīng)典3+23年高考+2年模擬經(jīng)典3+21[2021遼寧卷]腈水合酶(N0)廣泛應(yīng)用于環(huán)境保護和醫(yī)藥原料生產(chǎn)等領(lǐng)域，但不耐高溫。利用蛋白質(zhì)工程技術(shù)在N0的α和β亞基之間加入一段連接肽，可獲得熱穩(wěn)定的融合型腈水合酶(N1)。下列有關(guān)敘述錯誤的是A.N1與N0氨基酸序列的差異是影響其熱穩(wěn)定性的原因之一B.加入連接肽需要通過改造基因?qū)崿F(xiàn)C.獲得N1的過程需要進行轉(zhuǎn)錄和翻譯D.檢測N1的活性時先將N1與底物充分混合，再置于高溫環(huán)境答案1.D據(jù)題意可知，利用蛋白質(zhì)工程技術(shù)在N0的α和β亞基之間加入一段連接肽，可獲得熱穩(wěn)定的融合型腈水合酶(N1)，故N1與N0氨基酸序列的差異是影響其熱穩(wěn)定性的原因之一，A正確;改造蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)需要通過改造基因來實現(xiàn)，B正確;利用蛋白質(zhì)工程技術(shù)獲得N1的過程涉及轉(zhuǎn)錄和翻譯，C正確;檢測N1的活性時，應(yīng)先將N1置于高溫環(huán)境中，再將其與底物充分混合，D錯誤。經(jīng)典3+22[2021山東卷]粗提取DNA時，向雞血細胞液中加入一定量的蒸餾水并攪拌，過濾后所得濾液進行下列處理后再進行過濾，在得到的濾液中加入特定試劑后容易提取出DNA相對含量較高的白色絲狀物的處理方式是A.加入適量的木瓜蛋白酶B.37~40℃的水浴箱中保溫10~15分鐘C.加入與濾液體積相等的、體積分數(shù)為95%的冷卻的酒精D.加入NaCl調(diào)節(jié)濃度至2mol/L→過濾→調(diào)節(jié)濾液中NaCl濃度至0.14mol/L答案2.A木瓜蛋白酶能夠分解蛋白質(zhì)，故在得到的濾液中加入適量的木瓜蛋白酶后容易提取出DNA相對含量較高的白色絲狀物，A符合題意。將制備的含有DNA的濾液放入60~75℃的水浴箱中保溫10~15分鐘，利用DNA和蛋白質(zhì)對高溫的耐受性不同，使蛋白質(zhì)變性，從而與DNA更好的分離，B不符合題意。DNA不溶于冷卻的95%的酒精，因此向含有DNA的濾液中加入與濾液體積相等的、體積分數(shù)為95%的冷卻的酒精后DNA會析出，不能得到DNA相對含量較高的白色絲狀物，C不符合題意。DNA在0.14mol/L的NaCl溶液中的溶解度最低，因此將含DNA的NaCl溶液調(diào)至0.14mol/L，濾液中幾乎不含DNA，D不符合題意。經(jīng)典3+23[2023湖北開學(xué)考]與其他科學(xué)技術(shù)一樣，生物技術(shù)也像一把“雙刃劍”:它既可以造福人類，也可能在使用不當(dāng)時給人類帶來潛在的危害。下列有關(guān)生物技術(shù)及應(yīng)用的分析，正確的是A.生殖性克隆、治療性克隆都要用到體細胞核移植技術(shù)B.害蟲喜歡吃的蔬菜往往是非轉(zhuǎn)基因的，害蟲很少甚至不吃的蔬菜往往是轉(zhuǎn)基因的C.轉(zhuǎn)基因致病菌易造成人、畜大規(guī)模死亡的原因是人、畜不會對它們產(chǎn)生免疫反應(yīng)D.試管嬰兒和設(shè)計試管嬰兒都涉及的技術(shù)有體外受精、胚胎移植、基因組編輯經(jīng)典3+2答案3.A生殖性克隆是指通過克隆技術(shù)產(chǎn)生獨立生存的新個體;治療性克隆是指利用克隆技術(shù)產(chǎn)生特定的細胞、組織和器官，用它來修復(fù)或替代受損的細胞、組織和器官，從而達到治療疾病的目的，兩者都要用到克隆技術(shù)，而克隆技術(shù)主要通過細胞核移植技術(shù)實現(xiàn)的，故兩者都要用到體細胞核移植技術(shù)，A正確。并非所有的抗蟲害蔬菜都是轉(zhuǎn)基因植物，有些非轉(zhuǎn)基因蔬菜也具有抗蟲特性，B錯誤。轉(zhuǎn)基因致病菌易造成人、畜大規(guī)模死亡的原因并不是人、畜不會對它們產(chǎn)生免疫反應(yīng)，而是通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)獲得的致病菌可能是人類從來沒有接觸過的致病菌，人類還沒有找到相應(yīng)的有效治療藥物來對抗，C錯誤。試管嬰兒涉及的技術(shù)主要是體外受精和胚胎移植，不涉及基因組編輯;設(shè)計試管嬰兒涉及的技術(shù)有體外受精、胚胎移植，有的會通過基因組編輯來有目的的改造特定基因，D錯誤。經(jīng)典3+24[2023湖北名校聯(lián)考]科學(xué)家將從蜘蛛中獲取的蜘蛛絲蛋白基因植入山羊體內(nèi)，讓羊奶含有蜘蛛絲蛋白，再利用特殊的紡絲程序，將羊奶中的蜘蛛絲蛋白紡成人造基因蜘蛛絲，這種絲又稱為生物鋼。生物鋼比鋼強4至5倍，而且具有如蠶絲般的柔軟和光澤，可用于制造高級防彈衣。下列敘述錯誤的是A.蜘蛛絲蛋白基因需與山羊乳腺蛋白基因的啟動子進行重組B.可通過顯微注射技術(shù)將基因表達載體導(dǎo)入山羊的受精卵中C.可用PCR技術(shù)檢測目的基因是否成功翻譯D.生物鋼不僅強度大，而且可以被生物降解，不會造成環(huán)境污染答案4.C蜘蛛絲蛋白基因是目的基因，構(gòu)建的基因表達載體需含目的基因、啟動子、終止子和標(biāo)記基因等，結(jié)合“讓羊奶含有蜘蛛絲蛋白”可知，目的基因(蜘蛛絲蛋白基因)需與山羊乳腺蛋白基因的啟動子進行重組，A正確。將目的基因?qū)肷窖虻氖芫芽捎蔑@微注射法，B正確。應(yīng)該用抗原—抗體雜交技術(shù)檢測目的基因是否成功翻譯，C錯誤。生物鋼比鋼強4至5倍，強度較大;生物鋼是由蜘蛛絲蛋白組成的，蜘蛛絲蛋白可以被生物產(chǎn)生的蛋白酶降解成氨基酸和小分子肽，不會造成環(huán)境污染，D正確。經(jīng)典3+25[2022全國乙卷]新冠疫情出現(xiàn)后，病毒核酸檢測和疫苗接種在疫情防控中發(fā)揮了重要作用?；卮鹣铝袉栴}。(1)新冠病毒是一種RNA病毒，檢測新冠病毒RNA(核酸檢測)可以采用RT-PCR法。這種方法的基本原理是先以病毒RNA為模板合成cDNA，這一過程需要的酶是

，再通過PCR技術(shù)擴增相應(yīng)的DNA片段。根據(jù)檢測結(jié)果判斷被檢測者是否感染新冠病毒。

(2)為了確保新冠病毒核酸檢測的準(zhǔn)確性，在設(shè)計PCR引物時必須依據(jù)新冠病毒RNA中的

來進行。PCR過程每次循環(huán)分為3步，其中溫度最低的一步是

。

(3)某人同時進行了新冠病毒核酸檢測和抗體檢測(檢測體內(nèi)是否有新冠病毒抗體)，若核酸檢測結(jié)果為陰性而抗體檢測結(jié)果為陽性，說明

(答出1種情況即可);若核酸檢測和抗體檢測結(jié)果均為陽性，說明

。

(4)常見的病毒疫苗有滅活疫苗、蛋白疫苗和重組疫苗等。已知某種病毒的特異性蛋白S(具有抗原性)的編碼序列(目的基因)。為了制備蛋白疫苗，可以通過基因工程技術(shù)獲得大量蛋白S。基因工程的基本操作流程是

。

經(jīng)典3+2答案5.【參考答案】(1)逆轉(zhuǎn)錄酶(或反轉(zhuǎn)錄酶)(2)一段特有的核苷酸序列復(fù)性(3)該人近期可能感染過新冠病毒，經(jīng)自身免疫系統(tǒng)的作用，體內(nèi)病毒被消滅，但體內(nèi)產(chǎn)生的抗體尚未消失該人感染了新冠病毒，且機體免疫系統(tǒng)產(chǎn)生了相應(yīng)抗體，但還未將病毒完全消滅(4)目的基因的獲取→基因表達載體的構(gòu)建→將目的基因?qū)胧荏w細胞→目的基因的檢測與鑒定【解題思路】(1)以RNA為模板合成cDNA的過程需要逆轉(zhuǎn)錄酶起催化作用。(2)在設(shè)計PCR引物時，為了確保新冠病毒核酸檢測的準(zhǔn)確性，應(yīng)依據(jù)新冠病毒RNA中一段特有的核苷酸序列來進行。PCR過程每次循環(huán)分為3步，變性(溫度為90℃以上)、復(fù)性(溫度為50℃左右)、延伸(溫度為72℃左右)，故其中溫度最低的一步是復(fù)性。(3)在對某人同時進行核酸檢測和抗體檢測時，若核酸檢測結(jié)果為陰性而抗體檢測結(jié)果為陽性，說明該人近期可能感染過新冠病毒，經(jīng)自身免疫系統(tǒng)的作用，體內(nèi)病毒被消滅，但體內(nèi)產(chǎn)生的抗體尚未消失。若核酸檢測和抗體檢測結(jié)果均為陽性，說明該人感染了新冠病毒，且機體免疫系統(tǒng)產(chǎn)生了相應(yīng)抗體，但還未將病毒完全消滅。(4)基因工程的基本流程是:目的基因的獲取基因表達載體的構(gòu)建將目的基因?qū)胧荏w細胞目的基因的檢測與鑒定。經(jīng)典3+26[2021全國乙卷]用DNA重組技術(shù)可以賦予生物以新的遺傳特性，創(chuàng)造出更符合人類需要的生物產(chǎn)品。在此過程中需要使用多種工具酶，其中4種限制性核酸內(nèi)切酶的切割位點如圖所示?；卮鹣铝袉栴}:(1)常用的DNA連接酶有E·coliDNA連接酶和T4DNA連接酶。圖中

酶切割后的DNA片段可以用E·coliDNA連接酶連接。圖中

酶切割后的DNA片段可以用T4DNA連接酶連接。

(2)DNA連接酶催化目的基因片段與質(zhì)粒載體片段之間形成的化學(xué)鍵是

。

(3)DNA重組技術(shù)中所用的質(zhì)粒載體具有一些特征。如質(zhì)粒DNA分子上有復(fù)制原點，可以保證質(zhì)粒在受體細胞中能

;質(zhì)粒DNA分子上有

，便于外源DNA插入;質(zhì)粒DNA分子上有標(biāo)記基因(如某種抗生素抗性基因)，利用抗生素可篩選出含質(zhì)粒載體的宿主細胞，方法是

。

(4)表達載體含有啟動子，啟動子是指

。

經(jīng)典3+2答案6.【參考答案】(1)EcoRⅠ、PstⅠ

EcoRⅠ、SmaⅠ、PstⅠ、EcoRⅤ(2)磷酸二酯鍵(3)復(fù)制限制酶的切割位點用含抗生素的培養(yǎng)基進行培養(yǎng)(4)RNA聚合酶識別、結(jié)合和驅(qū)動轉(zhuǎn)錄的一段DNA序列【解題思路】(1)由圖可以直接看出，EcoRⅠ、SmaⅠ、PstⅠ、EcoRⅤ切割后分別形成黏性末端、平末端、黏性末端和平末端;E·coliDNA連接酶可用于連接黏性末端，T4DNA連接酶可用于連接黏性末端和平末端。(2)DNA連接酶催化形成磷酸二酯鍵。(3)復(fù)制原點是在基因組上復(fù)制起始的一段序列，可以保證質(zhì)粒在宿主細胞中復(fù)制。質(zhì)粒上有限制酶的切割位點，可被限制酶切開并使目的基因插入其中。采用在含有特定抗生素的選擇培養(yǎng)基上進行選擇培養(yǎng)的方法可將含質(zhì)粒載體的細胞篩選出來。(4)啟動子是RNA聚合酶識別、結(jié)合和驅(qū)動轉(zhuǎn)錄的一段DNA序列經(jīng)典3+2要點速記：根據(jù)酶的來源不同，可以將DNA連接酶分為兩類:一類是從大腸桿菌中分離得到的，稱為E·coliDNA連接酶;另一類是從T4噬菌體中分離出來的，稱為T4DNA連接酶。(1)這兩類酶都是將雙鏈DNA片段“縫合”起來，恢復(fù)被限制酶切開的磷酸二酯鍵。(2)這兩類酶的作用有所差別:E·coliDNA連接酶只能將具有互補黏性末端的DNA片段連接起來，不能連接具有平末端的DNA片段。而T4DNA連接酶既可以“縫合”雙鏈DNA片段互補的黏性末端，又可以“縫合”雙鏈DNA片段的平末端，但連接平末端的效率比較低。經(jīng)典3+27[2021山東卷]人類γ基因啟動子上游的調(diào)控序列中含有BCL11A蛋白結(jié)合位點，該位點結(jié)合BCL11A蛋白后，γ基因的表達被抑制。通過改變該結(jié)合位點的序列，解除對γ基因表達的抑制，可對某種地中海貧血癥進行基因治療?？蒲腥藛T擴增了γ基因上游不同長度的片段，將這些片段分別插入表達載體中進行轉(zhuǎn)化和熒光檢測，以確定BCL11A蛋白結(jié)合位點的具體位置。相關(guān)信息如圖所示。(1)為將擴增后的產(chǎn)物定向插入載體指導(dǎo)熒光蛋白基因表達，需在引物末端添加限制酶識別序列。據(jù)圖可知，在F1~F7末端添加的序列所對應(yīng)的限制酶是

，

在R末端添加的序列所對應(yīng)的限制酶是

。本實驗中，從產(chǎn)物擴增到載體構(gòu)建完成的整個過程共需要

種酶。

經(jīng)典3+2(2)將構(gòu)建的載體導(dǎo)入除去BCL11A基因的受體細胞，成功轉(zhuǎn)化后，含F(xiàn)1~F6與R擴增產(chǎn)物的載體表達熒光蛋白，受體細胞有熒光，含F(xiàn)7與R擴增產(chǎn)物的受體細胞無熒光。含F(xiàn)7與R擴增產(chǎn)物的受體細胞無熒光的原因是

。

(3)向培養(yǎng)液中添加適量的雌激素，含F(xiàn)1~F4與R擴增產(chǎn)物的受體細胞不再有熒光，而含F(xiàn)5~F6與R擴增產(chǎn)物的受體細胞仍有熒光。若γ基因上游調(diào)控序列上與引物序列所對應(yīng)的位置不含有BCL11A蛋白的結(jié)合位點序列，據(jù)此結(jié)果可推測，BCL11A蛋白結(jié)合位點位于

，

理由是

。

經(jīng)典3+2答案7.【參考答案】(1)SalⅠ

EcoRⅠ

6

(2)F7與R擴增產(chǎn)物不含完整的啟動子，熒光蛋白基因不表達(3)引物F4與F5在調(diào)控序列上所對應(yīng)序列之間的區(qū)段上根據(jù)有無熒光情況判斷，F(xiàn)1~F4與R擴增產(chǎn)物上均有結(jié)合位點，因此結(jié)合位點位于F4所對應(yīng)調(diào)控序列的下游(右側(cè));F5~F6與R擴增產(chǎn)物上均無結(jié)合位點，可知結(jié)合位點位于F5所對應(yīng)調(diào)控序列的上游(左側(cè))，所以結(jié)合位點位于引物F4與F5在調(diào)控序列上所對應(yīng)序列之間的區(qū)段上經(jīng)典3+2【解題思路】(1)由題意可知，為了擴增出γ基因上游調(diào)控序列及啟動子的不同長度的片段，在調(diào)控序列及啟動子的讀取方向上(題圖上圖中從左至右)需要設(shè)計F1~F7多個引物，反向上只需同一個引物R即可。根據(jù)圖示可知，熒光蛋白基因的終止子位于其左側(cè)，為將擴增后的產(chǎn)物定向插入載體指導(dǎo)熒光蛋白基因表達，擴增后的產(chǎn)物需要插入到熒光蛋白基因的上游(題圖下圖中熒光蛋白基因右側(cè))才能發(fā)揮作用，結(jié)合圖中限制酶的作用位置可知，EcoRⅠ能夠破壞熒光蛋白基因，NheⅠ位于終止子的下游，二者不能用來切割載體，所以只能用MunⅠ和XhoⅠ來切割載體。由于γ基因上游的調(diào)控序列及啟動子中也含有MunⅠ和XhoⅠ的識別序列，所以在F1~F7末端不能添加其相應(yīng)序列。比較圖中幾種限制酶的識別序列及切割位點可知，MunⅠ和EcoRⅠ切割后所產(chǎn)生的黏性末端相同，XhoⅠ和SalⅠ切割后所產(chǎn)生的黏性末端也相同，所以在F1~F7末端添加限制酶SalⅠ所對應(yīng)的序列，在R末端添加限制酶EcoRⅠ所對應(yīng)的序列，這樣可將擴增后的產(chǎn)物定向插入載體指導(dǎo)熒光蛋白基因表達。本實驗中，產(chǎn)物擴增需要Taq酶，載體構(gòu)建過程中需要MunⅠ和XhoⅠ來切割載體，需要SalⅠ和EcoRⅠ來切割擴增后的產(chǎn)物，還需要DNA連接酶連接切口，故共需要6種酶。(2)F1~F7與R作為引物擴增的產(chǎn)物可能含有啟動子，也可能不含有，受體細胞中含F(xiàn)1~F6與R擴增產(chǎn)物的載體能夠表達出熒光蛋白，受體細胞有熒光，說明這些擴增產(chǎn)物包含完整的啟動子部分，而含F(xiàn)7與R擴增產(chǎn)物的受體細胞無熒光，說明該擴增產(chǎn)物不含完整的啟動子，熒光蛋白基因不表達。經(jīng)典3+2(3)向培養(yǎng)液中添加適量的雌激素后，P啟動子能夠啟動BCL11A基因的表達，產(chǎn)生BCL11A蛋白，若受體細胞中含有BCL11A蛋白結(jié)合位點，BCL11A蛋白與該結(jié)合位點結(jié)合后，會抑制熒光蛋白基因的表達。含F(xiàn)1~F4與R擴增產(chǎn)物的受體細胞不再有熒光，據(jù)此可推測BCL11A蛋白結(jié)合位點位于F1~F4的共同部分，即F4所對應(yīng)調(diào)控序列的下游，而含F(xiàn)5~F6與R擴增產(chǎn)物的受體細胞仍有熒光，據(jù)此可推測F5~F6與R擴增產(chǎn)物上均無BCL11A蛋白結(jié)合位點，即BCL11A蛋白結(jié)合位點應(yīng)位于F5所對應(yīng)調(diào)控序列的上游，而γ基因上游調(diào)控序列上與引物序列所對應(yīng)的位置不含有BCL11A蛋白的結(jié)合位點序列，所以BCL11A蛋白結(jié)合位點位于引物F4與F5在調(diào)控序列上所對應(yīng)序列之間的區(qū)段上。創(chuàng)新1+1情境創(chuàng)新+命題創(chuàng)新創(chuàng)新1+11新素材·大引物PCR定點突變[2023南京六校聯(lián)考]大引物PCR定點突變常用來研究蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)改變導(dǎo)致的功能變化。單核苷酸的定點誘變僅需進行兩輪PCR反應(yīng)即可獲得，第一輪加誘變引物和側(cè)翼引物，第一輪產(chǎn)物作第二輪PCR擴增的大引物，過程如圖所示。下列有關(guān)敘述正確的是A.兩輪PCR過程中退火時的溫度一樣B.單核苷酸的定點誘變所屬變異類型為基因重組C.第二輪PCR所用的引物都是第一輪PCR的產(chǎn)物——DNA的兩條鏈D.利用該技術(shù)將某功能蛋白的結(jié)構(gòu)改變屬于蛋白質(zhì)工程答案1.D單核苷酸的定點誘變需進行兩輪PCR反應(yīng)，第一輪產(chǎn)物作第二輪PCR擴增的大引物，為了使引物與模板鏈準(zhǔn)確配對，第二輪PCR的退火溫度應(yīng)比第一輪的高，A錯誤;單核苷酸的定點誘變所屬變異類型為基因突變，B錯誤;由圖可知，第二輪PCR需加入另一種側(cè)翼引物，C錯誤;蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過改造或合成基因，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，利用該技術(shù)將某功能蛋白的結(jié)構(gòu)改變屬于蛋白質(zhì)工程，D正確。創(chuàng)新1+12新情境·基因敲除[2023廣東六校聯(lián)考]基因敲除是通過一定的途徑使機體特定的基因失活或缺失的技術(shù)?？茖W(xué)家常借助基因敲除技術(shù)，使特定的基因功能喪失，從而使部分功能被屏蔽，并可進一步對生物體造成影響，進而推測出該基因的生物學(xué)功能。來源于λ噬菌體的Red同源重組系統(tǒng)就可用于大腸桿菌等一系列工程菌的基因敲除。(1)Red同源重組由λ噬菌體的exo、bet、gam3個基因組成，分別編碼EXO、BET、GAM3種蛋白質(zhì)，EXO為雙鏈核酸外切酶，可以結(jié)合在雙鏈DNA的末端，產(chǎn)生3'黏性末端;BET結(jié)合在EXO外切產(chǎn)生的末端單鏈上，促進其與受體細胞內(nèi)正在復(fù)制的靶序列進行同源重組，替換靶基因;GAM蛋白能夠抑制受體細胞內(nèi)核酸外切酶活性，進而

(填“抑制”或“促進”)受體細胞對外源DNA的降解。

(2)Red同源重組技術(shù)要用到質(zhì)粒pKD46，該質(zhì)粒含有溫度敏感型的復(fù)制起點oriR101，在30℃培養(yǎng)時可以正常復(fù)制，而高于37℃時會自動丟失;還有由ParaB啟動子調(diào)控的exo、bet、gam基因，需要L-阿拉伯糖誘導(dǎo)表達。λ-Red系統(tǒng)介導(dǎo)的基因敲除過程如圖所示。創(chuàng)新1+1①將pKD46導(dǎo)入處于

(填某種狀態(tài))的大腸桿菌，為使pKD46在大腸桿菌內(nèi)正常復(fù)制、Red重組酶正常合成，必須滿足

的培養(yǎng)條件。過程Ⅰ是用含有青霉素的培養(yǎng)基篩選成功導(dǎo)入了pKD46的大腸桿菌，這說明

。

創(chuàng)新1+1②用PCR技術(shù)擴增卡那霉素抗性基因，將獲得的線性DNA片段導(dǎo)入大腸桿菌，通過同源重組將大腸桿菌基因組DNA上的特定靶基因敲除。③為篩選出同源重組成功(即靶基因被敲除)的大腸桿菌，過程Ⅱ所用的培養(yǎng)基必須含有

;然后在

，把質(zhì)粒pKD46除去。

④Red同源重組技術(shù)要用到質(zhì)粒pKD46，該質(zhì)粒含有ParaB啟動子，負責(zé)調(diào)控exo、bet、gam基因，ParaB啟動子的作用:

。

創(chuàng)新1+1答案2.【參考答案】(1)抑制(2)①感受態(tài)培養(yǎng)溫度為30℃且培養(yǎng)基中含L-阿拉伯糖實驗所用的大腸桿菌不含青霉素抗性基因(或在含青霉素的培養(yǎng)基中不能存活)且pKD46質(zhì)粒含有青霉素抗性基因③卡那霉素高于(大于)