2024版高考题分类训练专题-专题21基因工程和生物技术的安全性与伦理问题题组1

专题二十一基因工程和生物技术的安全性与伦理问题题组一一、选择题1.[2023广东，2分]“DNA粗提取与鉴定”实验的基本过程是:裂解→分离→沉淀→鉴定。下列叙述错误的是(D)A.裂解：使细胞破裂释放出DNA等物质B.分离：可去除混合物中的多糖、蛋白质等C.沉淀：可反复多次以提高DNA的纯度D.鉴定：加入二苯胺试剂后即呈现蓝色[解析]DNA粗提取与鉴定实验的基本过程是：裂解、分离、沉淀、鉴定。裂解的目的是使细胞破裂，释放出DNA等物质，A正确。DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精，利用这一原理，可以初步分离DNA与蛋白质等，DNA分离过程中混合物中的多糖、蛋白质等可被去除，B正确。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，可反复多次以提高DNA的纯度，C正确。进行DNA鉴定时可以使用二苯胺试剂，但要进行沸水浴加热后才能观察到颜色变化，D错误。2.[2023浙江1月选考，2分]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(D)A.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；对治疗性克隆要进行有效监控和严格审查，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。3.[2021湖北，2分]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）。为了减少反应中非特异条带的产生，以下措施中有效的是(D)A.增加模板DNA的量 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[解析]PCR过程中，引物和模板不完全配对会形成非特异条带，增加模板DNA的量不会减少反应中非特异条带的产生，A项错误；延长热变性的时间，有利于双链DNA解聚为单链，不能减少反应中非特异条带的产生，B项错误；延长延伸的时间，有利于合成新的DNA链，但不能减少反应中非特异条带的产生，C项错误；在一定温度范围内，选择较高的复性温度可减少引物和模板间的非特异性结合，D项正确。二、非选择题4.[2023全国甲理综节选，11分]接种疫苗是预防传染病的一项重要措施，乙肝疫苗的使用可有效阻止乙肝病毒的传播，降低乙型肝炎发病率。乙肝病毒是一种DNA病毒。重组乙肝疫苗的主要成分是利用基因工程技术获得的乙肝病毒表面抗原（一种病毒蛋白）。回答下列问题。（1）接种上述重组乙肝疫苗不会在人体中产生乙肝病毒，原因是重组乙肝疫苗的主要成分是乙肝病毒表面抗原，由于不含乙肝病毒的遗传物质，接种该疫苗不会在人体中产生乙肝病毒（3分）。[解析]重组乙肝疫苗的主要成分是乙肝病毒表面抗原，由于不含乙肝病毒的遗传物质，故接种该疫苗不会在人体中产生乙肝病毒。（2）制备重组乙肝疫苗时，需要利用重组表达载体将乙肝病毒表面抗原基因（目的基因）导入酵母细胞中表达。重组表达载体中通常含有抗生素抗性基因，抗生素抗性基因的作用是鉴别受体细胞（酵母菌）中是否含有目的基因（乙肝病毒表面抗原基因），从而将含有目的基因的受体细胞筛选出来。能识别载体中的启动子并驱动目的基因转录的酶是RNA聚合酶。[解析]抗生素抗性基因为标记基因，其作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的受体细胞筛选出来。启动子是一段有特殊序列结构的DNA片段，位于基因的上游，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，最终获得所需要的蛋白质。（3）若要通过实验检测目的基因在酵母细胞中是否表达出目的蛋白，请简要写出实验思路。[答案]从转基因酵母菌中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原—抗体杂交，观察是否有杂交带出现。（4分）[解析]若要通过实验检测目的基因在酵母细胞中是否表达出目的蛋白，应从转基因生物中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原—抗体杂交，若有杂交带出现，表明目的基因已表达出目的蛋白。5.[2022湖南节选，13分]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:（1）蛋白质工程流程如图所示，物质a是多肽链，物质b是mRNA。在生产过程中，物质b可能不同，合成的蛋白质空间构象却相同，原因是密码子的简并（一种氨基酸对应多个密码子）（2分）。[解析]蛋白质工程的流程一般为: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→找到对应的脱氧核苷酸序列（基因）。密码子的简并指的是同一种氨基酸可以由几种不同的密码子决定。（2）PCR技术遵循的基本原理是DNA双链复制（2分）。[解析]PCR技术遵循的基本原理是DNA双链复制。（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种类（填“种类”或“含量”）有关，其活性不同的原因是不同肽链的氨基酸数目、排列顺序不同导致功能出现差异（2分）。[解析]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（4分）。6.[2021全国甲理综，15分]PCR技术可用于临床的病原菌检测。为检测病人是否感染了某种病原菌,医生进行了相关操作:①分析PCR扩增结果;②从病人组织样本中提取DNA;③利用PCR扩增DNA片段;④采集病人组织样本。回答下列问题:（1）若要得到正确的检测结果,正确的操作顺序应该是④②③①（3分）（用数字序号表示）。[解析]用PCR技术进行临床的病原菌检测时，首先应采集病人组织样本，从病人组织样本中提取DNA，再利用PCR技术扩增DNA片段，分析PCR扩增结果。（2）操作③中使用的酶是热稳定DNA聚合酶（Taq酶）。PCR反应中的每次循环可分为变性、复性、延伸三步,其中复性的结果是两种引物分别与两条单链DNA模板结合（3分）。[解析]利用PCR扩增DNA片段过程中使用的酶是热稳定DNA聚合酶（Taq酶）。PCR由变性—复性—延伸三个基本反应步骤构成，其中复性的结果是两种引物分别与两条单链DNA模板结合。（3）为了做出正确的诊断，PCR反应所用的引物应该能与病原菌DNA特异性结合。[解析]要扩增病原菌DNA，设计的引物应该能和病原菌DNA特异性结合。（4）PCR（多聚酶链式反应）技术是指根据DNA半保留复制的原理，在体外提供参与DNA复制的各种组分与反应条件，对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技术（3分）。该技术目前被广泛地应用于疾病诊断等方面。[解析]多聚酶链式反应PCR是一项根据DNA半保留复制的原理，在体外提供参与DNA复制的各种组分与反应条件，对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技术。7.[2021海南，11分]CRISPR/Cas9是一种高效的基因编辑技术，Cas9基因表达的Cas9蛋白像一把“分子剪刀”，在单链向导RNAsgRNA引导下，切割DNA双链以敲除目标基因或插入新的基因。（1）过程①中，为构建CRISPR/Cas9重组质粒，需对含有特定sgRNA编码序列的DNA进行酶切处理，然后将其插入到经相同酶切处理过的质粒上，插入时所需要的酶是DNA连接酶（1分）[解析]基因工程中所需的工具酶有限制酶和DNA连接酶，限制酶负责“切割”，DNA连接酶负责“连接”。（2）过程②中，将重组质粒导入大肠杆菌细胞的方法是感受态细胞法（1分）。[解析]将目的基因导入大肠杆菌细胞常用的方法是感受态细胞法。（3）过程③~⑤中，sgRNA与Cas9蛋白形成复合体，该复合体中的sgRNA可识别并与目标DNA序列特异性结合，二者结合所遵循的原则是碱基互补配对原则（1分）。随后，Cas9蛋白可切割目标DNA上特定的核苷酸（2[解析]sgRNA与Cas9蛋白形成的复合体中的sgRNA可通过碱基互补配对原则与目标DNA序列特异性结合。由题图可知，Cas9蛋白在功能上属于限制酶，可切割目标DNA（4）利用CRISPR/Cas9基因编辑技术敲除一个长度为1200bp的基因，在DNA水平上判断基因敲除是否成功所采用的方法是DNA分子杂交技术（1分），基因敲除成功的判断依据是不出现杂交带（2[解析]在DNA水平上,可利用DNA分子杂交技术判断基因敲除是否成功，若不出现杂交带，则说明基因敲除成功。（5）某种蛋白酶可高效降解羽毛中的角蛋白。科研人员将该蛋白酶基因插入到CRISPR/Cas9质粒中获得重组质粒，随后将其导入到大肠杆菌细胞，通过基因编辑把该蛋白酶基因插入到基因组DNA中，构建得到能大量分泌该蛋白酶的工程菌。据图简述CRISPR/Cas9重组质粒在受体细胞内，将该蛋白酶基因插入到基因组DNA的编辑过程：CRISPR/Cas9重组质粒中的sgRNA编码序列、Cas9基因分别在受体细胞内进行转录和表达，sgRNA编码序列转录的产物是sgRNA，Cas9基因表达的产物是Cas9蛋白，二者形成复合体，该复合体中的sgRNA可引导识别目标DNA序列，并与之结合，Cas9蛋白在特定位点对基因组DNA进行切割，以便蛋白酶基因插入到基