新高考生物一轮复习课时练习38　基因工程及生物技术的安全性与伦理问题含解析

课时练习(三十八)基因工程及生物技术的安全性与伦理问题1．某实验小组利用如图所示质粒和目的基因来构建基因表达载体，将目的基因导入大肠杆菌细胞并表达。下列叙述正确的是()A．图中的质粒用酶A切割后，会产生8个游离的磷酸基团B．在构建重组质粒时，可用酶A和酶C切割质粒和目的基因C．成功导入目的基因的大肠杆菌可在含四环素的培养基中生长D．若用酶B和酶C切割，可以避免质粒的自身环化D[质粒中含有2个酶A的酶切位点，所以切割后会产生4个游离的磷酸基团，A错误；如果用酶A和C同时切割质粒，会破坏质粒的标记基因，B错误；根据B项分析，需要用酶B和C切割质粒和目的基因，导致四环素抗性基因被破坏，所以不能在含四环素的培养基中生长，C错误；若用酶B和酶C切割，产生不同的黏性末端，避免质粒自身环化，D正确。]2．(2021·泰安高三模拟)农杆菌Ti质粒上的T­DNA可以转移并随机插入到被侵染植物的染色体DNA中。研究者将下图中被侵染植物的DNA片段连接成环，并以此环为模板进行PCR，扩增出T­DNA插入位置两侧的未知序列，以此可确定T­DNA插入的具体位置。下列说法不正确的是()注：子链从引物的3′端开始延伸。A．PCR扩增依据的是DNA分子双链复制的原理B．进行PCR扩增需要热稳定DNA聚合酶C．利用图中的引物②、③组合可扩增出两侧的未知序列D．通过与受体细胞的基因组序列比对，可确定T­DNA的插入位置C[PCR扩增依据的是DNA分子双链复制的原理，是体外扩增DNA的一种方式，A正确；PCR技术需要在高温条件下进行变性，故进行PCR扩增需要热稳定DNA聚合酶，B正确；由于DNA的两条链反向平行，且子链从引物的3′端开始延伸，故利用图中的引物①、④组合可扩增出两侧的未知序列，C错误；通过与受体细胞的基因组序列比对，可确定T­DNA的插入位置，D正确。]3．(2021·辽宁名校高三联考)基因枪法又称微弹轰击法(如图所示)，是指利用火药爆炸、高压气体或高压放电作为驱动力(这一加速设备称为基因枪)，将载有目的基因的金属颗粒加速，高速射入植物组织和细胞中，然后再生出新的植株。下列相关叙述错误的是()A．基因枪法是单子叶植物中常用的一种基因转化方法B．图中构建A结构的细菌序列选择的是细菌质粒DNAC．微粒上的目的基因可以准确地整合到植物染色体上D．获得再生植株B的原理是植物细胞具有全能性C[基因枪法主要适用于单子叶植物，A正确；A是基因表达载体，常用的运载体是细菌质粒DNA，B正确；微粒上的目的基因不一定能够准确地整合到植物染色体上，所以需要检测，C错误；将含有目的基因的细胞经培养获得再生植株B的过程需要植物组织培养技术，原理是植物细胞具有全能性，D正确。]4．(2021·深圳高三模拟)科学家为了对某种蛋白(QP)情况进行追踪，将控制绿色荧光蛋白(GFP)及QP合成的基因进行拼接，从而表达形成融合蛋白。下列分析错误的是()A．该技术可用于研究细胞内QP的分布B．在追踪时，GFP的加入不可改变QP的特性C．QP与GFP的合成与融合是在细胞核中进行的D．可用该技术研究细胞内分泌蛋白的分泌过程C[通过观察荧光分布研究细胞内QP的分布，A正确；在追踪时，GFP的加入不可改变QP的特性，不然实验无意义，B正确；QP与GFP的合成与融合是核糖体上进行的，C错误；观察荧光的强度变化情况，研究分泌蛋白的分泌过程，D正确。]5．(2021·邹城高三联考)戊型肝炎病毒是一种RNA病毒，ORF2基因编码的结构蛋白(pORF2)位于病毒表面，构成病毒的衣壳。我国科研人员利用基因工程技术，在大肠杆菌中表达pORF2，制备戊型肝炎疫苗，过程如图。下列关于该疫苗的叙述正确的是()A．过程①需要的酶是RNA聚合酶，原料是A、U、G、CB．重组基因表达载体上的启动子需来源于戊型肝炎病毒C．过程⑤需要用聚乙二醇处理大肠杆菌使其处于感受态D．过程⑥大量制备pORF2蛋白前应做相应的检测与鉴定D[戊型肝炎病毒是一种RNA病毒，过程①是以病毒RNA为模板合成DNA，获取目的基因的过程，需要的酶是逆转录酶，原料是四种脱氧核苷酸，A错误；启动子是一段有特殊结构的DNA片段，其作用是供RNA聚合酶的识别结合以驱动目的基因的转录，启动子具有物种或组织特异性，构建在大肠杆菌细胞内特异表达pORF2蛋白的载体时，需要选择大肠杆菌细胞的启动子，而不能选择其他物种和组织细胞的启动子，B错误；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法，需要用Ca2＋处理大肠杆菌，增大大肠杆菌细胞膜的透过性，使其处于感受态，C错误；过程⑥大量制备pORF2蛋白前应对受体大肠杆菌进行目的基因的检测与鉴定，筛选出能表达pORF2蛋白的大肠杆菌进行培养，大量制备pORF2蛋白，D正确。]6．(2021·朝阳区模拟)夏黑葡萄的V基因启动子上游存在一段调控基因表达的碱基序列。此碱基序列可与细胞中的某些蛋白结合，从而使启动子发挥功能，V基因可以表达。将V基因调控序列、启动子与金担子素抗性基因构建融合基因，用融合基因构建的重组质粒转入酵母菌细胞(如图)。再向酵母菌细胞中转入夏黑葡萄的F蛋白基因表达载体。下列相关叙述错误的是()A．启动子可与RNA聚合酶结合从而使基因转录B．可用含金担子素的培养基做选择培养基C．重组质粒导入酵母菌中，金担子素抗性基因即可表达D．若F蛋白与V基因调控序列结合，则酵母菌对金担子素有抗性C[启动子的碱基序列与F蛋白结合后才能发挥功能，只将重组质粒导入酵母菌中，金担子素抗性基因不能表达。]7．下列对待生物技术的理性态度有()A．转基因技术是按照人们的意愿对生物进行设计，不存在负面影响B．转基因农作物对于解决粮食、能源等问题起了积极作用，也存在一定风险C．克隆技术如果被一些人利用将给社会造成灾难，应禁止任何克隆研究D．转基因技术如果被恐怖分子利用将可能导致人类灭绝，应停止转基因研究B[转基因技术是按照人们的意愿对生物进行设计，也存在负面影响，有可能导致基因污染等，A错误；转基因农作物对于解决粮食、能源等问题起了积极作用，也存在一定风险，B正确；克隆技术如果被一些人利用将给社会造成灾难，但也存在治疗性的克隆，C错误；转基因技术如果被恐怖分子利用将可能导致人类灭绝，但不应该停止转基因相关研究，D错误。]8．(2021·南京高三模拟)香蕉成熟过程中乙烯含量增加，果肉逐渐变甜，其成熟变甜的过程与D蛋白(淀粉水解酶)和H蛋白(乙烯响应蛋白)有关。为探究H基因与D基因的关系，科研人员分别构建含D基因和AbAr基因(金担子素抗性基因)的载体1和含H基因和亮氨酸合成基因的载体2，进行了如图所示实验。请回答下列问题：(1)构建载体1、2时需要________________酶。培养重组酵母细胞A的培养基与培养重组酵母细胞B的培养基相比，培养重组酵母细胞A的培养基中必须含有____________。筛选重组酵母细胞B的培养基中必须添加________。(2)重组酵母细胞A无转录因子蛋白作用于D基因启动子，导致AbAr基因也无法表达的原因可能是_________________________，因此不能用在培养基中添加金担子素的方法筛选重组酵母细胞A，可以利用________技术筛选获得重组酵母细胞A。(3)通过特定选择培养基能够筛选获得重组酵母细胞B，如果培养基上出现菌落，说明H基因的表达产物是D基因的__________。(4)综合上述结果，推测乙烯调控香蕉果实成熟过程中果肉变甜的具体过程为_____________________________________________________________________________________________________________________________________。[解析](1)构建载体1、2时需要限制酶和DNA连接酶。培养重组酵母细胞A的培养基中必须含有亮氨酸，保证亮氨酸缺陷型酵母的亮氨酸供应；筛选重组酵母细胞B的培养基中必须添加金担子素，可以筛选出成功转入载体1的细胞。(2)D基因与AbAr基因同在载体1中，重组酵母细胞A无转录因子蛋白作用于D基因启动子，导致AbAr基因也无法表达的原因可能是两基因共用一个启动子，因此不能用在培养基中添加金担子素的方法筛选重组酵母细胞A，无法从性状水平进行筛选，则可从分子水平进行，即利用DNA分子杂交技术筛选获得重组酵母细胞A。(3)推测这里的特定选择培养基中添加了金担子素，如果培养基上出现菌落，说明金担子素抗性基因成功表达，也即D基因成功表达，说明H基因的表达产物是D基因的转录因子蛋白。(4)综合上述结果，推测乙烯调控香蕉果实成熟过程中果肉变甜的具体过程为乙烯促进H基因表达，合成H蛋白又启动D基因表达而合成淀粉水解酶D，从而催化果肉中的淀粉转化为可溶性糖，使果肉变甜。[答案](1)限制酶和DNA连接亮氨酸金担子素(2)两基因共用一个启动子DNA分子杂交(3)转录因子蛋白(4)乙烯促进H基因表达，合成H蛋白又启动D基因表达而合成淀粉水解酶D，从而催化果肉中的淀粉转化为可溶性糖，使果肉变甜9．(2021·烟台高三一模)枯草芽孢杆菌可分泌纤维素酶。研究者筛选到一株降解纤维素能力较强的枯草芽孢杆菌菌株(B菌)，从中扩增得到了一种纤维素酶(C1酶)基因。将获得的C1酶基因与高效表达载体(HT质粒)连接，再导入B菌，以期获得降解纤维素能力更强的工程菌。图1图2(1)C1酶基因可利用PCR技术进行扩增，扩增时需要根据__________________设计引物，引物的作用是______________________________________________________________________________________________。(2)对扩增到的C1酶基因测序，与数据库中的C1酶基因编码序列相比有两个碱基对不同，但两者编码出的蛋白质的氨基酸序列相同，这是因为__________________________________。C1酶基因在________酶的作用下可与质粒进行体外连接，C1酶基因能与质粒重组并在受体细胞中表达的遗传学基础是_____________________。(3)C1酶基因以B链为转录模板链，转录时mRNA自身的延伸方向为5′→3′。为了使C1酶基因按照正确的方向与已被酶切的HT质粒连接，扩增C1酶基因时在其两端添加了SmaⅠ和BamHⅠ的酶切位点。该基因内部没有这两种酶切位点。图1中酶切位点1和2所对应的酶分别是___________________。(4)将纤维素含量为20%的培养基分为三组，一组接种工程菌，对照组1不进行处理，对照组2接种__________________________。在相同条件下培养96小时，结果如图2，说明工程菌降解纤维素的能力最强。预期该工程菌在处理废弃物及保护环境方面可能的应用____________________________________________________________________________________________________(举一例)。[解析](1)利用PCR技术进行扩增C1酶基因需要根据C1酶基因的脱氧核苷酸序列设计引物，引物的作用是使DNA聚合酶能够从3′端开始连接脱氧核苷酸。(2)由于密码子具有简并性，碱基改变后仍然能编码同一种氨基酸，故这两个基因虽然有两个碱基对的不同，但可编码出氨基酸序列相同的蛋白质。C1酶基因在DNA连接酶的作用下可与质粒进行体外连接，由于基因与质粒具有相同的组成单位和双螺旋结构，且不同生物所用的密码子相同，故C1酶基因能与质粒重组并在受体细胞中表达。(3)C1酶基因以B链为转录模板链，转录时mRNA自身的延伸方向为5′→3′，即转录是从DNA链的3′端开始，再结合质粒中启动子的方向可知，图1中酶切位点1和2所对应的酶分别是BamHⅠ、SmaⅠ。(4)将纤维素含量为20%的培养基分为三组，一组接种工程菌，对照组1不进行处理，对照组2接种等量B菌或适量纤维素酶。工程菌具有很强的降解纤维素的能力，因此该工程菌在处理废弃物及保护环境方面可能的应用是降解秸秆，减少秸秆燃烧带来的空气污染。[答案](1)C1酶基因的脱氧核苷酸序列使DNA聚合酶能够从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸(2)密码子具有简并性，碱基改变后仍然编码同一种氨基酸DNA连接目的基因与质粒具有相同的组成单位和双螺旋结构，且不同生物所用密码子相同(3)BamHⅠ、SmaⅠ(顺序不能调换)(4)等量B菌或适量纤维素酶(C1酶)降解秸秆，减少秸秆燃烧带来的空气污染10．(2021·滨州高三模拟)构建基因表达载体时，可利用碱性磷酸单酯酶催化载体的5′­P变成5′­OH，如图所示。将经过该酶处理的载体与外源DNA连接时，由于5′­OH与3′­OH不能连接而形成切口(nick)。下列说法错误的是()A．经碱性磷酸单酯酶处理的载体不会发生自身环化B．外源DNA也必须用碱性磷酸单酯酶处理C．T4DNA连接酶可连接黏性末端和平末端D．重组DNA经过2次复制可得到不含nick的子代DNAB[将经过该酶处理的载体与外源DNA连接时，由于5′­OH与3′­OH不能连接而形成切口(nick)，因此经碱性磷酸单酯酶处理的载体不会发生自身环化，A正确；外源DNA若用碱性磷酸单酯酶处理，载体与外源DNA不能连接形成重组DNA，B错误；T4DNA连接酶可连接黏性末端和平末端，C正确；DNA是半保留复制，重组DNA经过2次复制，可得到2个不含nick的子代DNA，D正确。]11．(2021·潍坊高三二模)CRISPR/Cas9基因编辑技术可简单、准确地进行基因定点编辑，其原理是由一条单链向导RNA引导Cas9蛋白到一个特定的基因位点对特定的DNA序列进行切割。通过设计向导RNA中20个碱基的识别序列，可人为选择DNA上的目标位点进行切割。下列相关叙述不正确的是()A．Cas9蛋白由相应基因指导在核糖体中合成，它具有核酸内切酶的特性B．Cas9蛋白借助向导RNA对目标DNA分子进行定位依赖于碱基互补配对C．对不同目标基因进行编辑时，可能使用相同的Cas9蛋白和不同的向导RNAD．因向导RNA碱基序列的特异性，Cas9只能对人为选定的目标位点进行切割D[核糖体是蛋白质的合成场所，故Cas9蛋白质由相应基因指导在核糖体中合成，Cas9蛋白可对特定的DNA序列进行切割，具有核酸内切酶的特性，A正确；向导RNA对目标DNA进行序列识别，从而实现Cas9蛋白对DNA分子的定位，这依赖于碱基对间遵循碱基互补配对原则，B正确；在使用Cas9蛋白对不同目标DNA进行编辑时，由于向导RNA能识别并结合特定的DNA序列，所以应使用Cas9蛋白和不同向导RNA进行基因编辑，C正确；因为该蛋白质类似于限制酶，而限制酶的特点是识别特定序列，并在特定位点进行切割，所以Cas9蛋白借助单链向导RNA引导不一定只对人为选定的目标位点进行切割，D错误。]12．(2022·南通质量检测)实时荧光定量PCR简称qPCR，灵敏度高特异性好，是目前检测微小残留病变的常用方法。将荧光标记的Taqman探针与待测样本DNA混合，当探针完整时，不产生荧光。在PCR过程中，与目的基因结合的探针被TaqDNA聚合酶水解，R与Q分离后，R发出的荧光可被检测到在特定光激发下发出荧光(如图所示)，随着循环次数的增加，荧光信号强度增加，通过实时检测荧光信号强度，可得Ct值(该值与待测样本中目的基因的个数呈负相关)。下列相关叙述错误的是()A．每个模板DNA分子含有2个游离的磷酸基团B．在反应过程中，无需ATP为新链的合成提供能量C．做qPCR之前，需要先根据目的基因的核苷酸序列合成引物和Taqman探针D．荧光信号达到设定的阈值时，经历的循环数越少，说明含有的病变的概率越小D[DNA分子为两条反向平行的两条链，每条链都含有1个游离的磷酸基团，则一个DNA分子含有2个游离的磷酸基团，A正确；在反应过程中，dNTP为新链的合成提供能量，无需ATP，B正确；做qPCR之前，需要先根据目的基因的核苷酸序列合成1对引物和1种Taqman探针，C正确；若荧光信号达到设定的阈值时，经历的循环数越少，说明扩增次数少，说明更多的荧光探针与目的基因进行了碱基互补配对，可推测获得的核酸产物中含有病变的概率越大，D错误。]13．(2022·南通质量检测)自然界中某些细菌可通过代谢将原油转化为稳定无害的终产物，科学家为获得能有效修复原油污染土壤的工程菌展开相关研究。(1)获得能降解原油的目标菌可从________取样，样品经________(填“无菌水”或“蒸馏水”)稀释后涂布于以原油为唯一碳源的固体培养基上培养，分离纯化后获得目标菌A。(