考向28 基因工程及生物技术安全性与伦理问题-高考生物一轮复习考点微专题（全国）（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.6 B.250 C.4000 D.24000【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，由于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1/4×1/4×1/4×1/4×1/4×1/4=1/4096，即4096≈4000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→55℃下复性（引物与DNA模板链结合）→72℃下引物链延伸（形成新的脱氧核苷酸链）。【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酶，其中4种限制性核酸内切酶的切割位点如图所示。回答下列问题：（1）常用的DNA连接酶有E.coliDNA连接酶和T4DNA连接酶。上图中__________酶切割后的DNA片段可以用E.coliDNA连接酶连接。上图中___________酶切割后的DNA片段可以用T4DNA连接酶连接。（2）DNA连接酶催化目的基因片段与质粒载体片段之间形成的化学键是____________。（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__________________。【答案】（1）EcoRI、PstIEcoRI、PstI、SmaI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：限制性核酸内切酶（限制酶）、DNA连接酶、运载体。【详解】（1）限制酶EcoRI和PstI切割形成的是黏性末端，限制酶SmaI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连接酶来源于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连接酶连接，除了这两种限制酶切割的DNA片段，限制酶SmaI和EcoRV切割后的DNA片段（平末端）也可以用T4DNA连接酶连接。（2）DNA连接酶将两个DNA片段连接形成磷酸二酯键。（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）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，在设计PCR引物时必须依据新冠病毒RNA中的______来进行。PCR过程每次循环分为3步，其中温度最低的一步是______。(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______。(4)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）。为了制备蛋白疫苗，可以通过基因工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(2)

特异性核苷酸序列

退火##复性(3)

曾感染新冠病毒，已康复

已感染新冠病毒，是患者(4)获取S蛋白基因→构建S蛋白基因与运载体的表达载体→导入受体细胞→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，逆转录过程需要的酶是逆转录酶（反转录酶）。(2)PCR过程需要加入引物，设计引物时应有一段已知目的基因的核苷酸序列，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中的特异性核苷酸序列来进行；PCR过程每次循环分为3步，分别为变性（90-95℃）、复性（55-60℃）、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→基因表达载体的构建（基因工程的核心）→将目的基因导入受体细胞→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→构建S蛋白基因与运载体的表达载体→导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定（检测受体能否产生S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（1kb=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，提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“T4DNA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HindⅢA↓AGCTTTTCGA↑AEcoRIG↓AATTCCTTAA↑GPvitⅡCAG↓CTGGTC↑GACPstICTGC↓AGGA↑CGTCKpnIG↓GTACCCCATG↑GBamHIG↓GATCCCCTAG↑G注：箭头表示切割位点（3）转化前需用CaCl2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苄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0．2kb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“G1”或“S”或“G2/M”）期。【答案】（1）逆转录（2）①.EcoRI②.PvitⅡ③.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，KpnI在质粒上有两个酶切位点，PvitⅡ酶切后获得平末端。图4中G1期和S期细胞减少，而G2期细胞数目明显增多。将目的基因导入微生物细胞：Ca2+处理法。【小问1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KpnI在质粒上不止一个酶切位点，所以应该选择EcoRI和PvitⅡ两种不同限制酶的识别序列；根据PvitⅡ的酶切序列，切出了平末端，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CaCl2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苄青霉素的培养基中，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PvitⅡ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G1期和S期细胞减少，而G2期细胞数目明显增多，说明了G1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G1期，因此PHB2蛋白应该作用于G2/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。1.限制酶的选择方法根据目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酶的种类。（1）应选择酶切位点位于目的基因两端的限制酶，如图甲可选择PstⅠ；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SmaⅠ。（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酶（非同尾酶）切割目的基因所在片段和质粒（双酶切），如图甲可选择用PstⅠ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）切割质粒的限制酶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使用SmaⅠ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：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聚合酶识别和结合位点，启动转录过程起始密码子位于mRNA分子上决定翻译的开始终止子位于DNA分子上决定转录的结束终止密码子位于mRNA分子上决定翻译的结束4.农杆菌转化法分析（1）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Ca2＋处理农杆菌细胞，使其处于感受态，有利于重组质粒的导入。（3）将导入目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。1.基因工程的概念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【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（3）载体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【注意】①在PCR过程中实际加入的为dNTP（即dATP、dGTP、dTTP、dCTP），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聚合酶能够从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸。③真核细胞和细菌的DNA聚合酶都需要Mg2＋激活。因此，PCR反应缓冲溶液中一般要添加Mg2＋。（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：（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【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、HindⅢ和PstⅠ是限制酶切割位点。回答下列问题：(1)基因工程的核心工作是_______________。(2)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，那么这一启示是_______________。【答案】(1)基因表达载体的构建(2)

SacⅠ和PstⅠ

EcoRⅠ和SacⅠ

终止子和标记基因(3)

要有一段已知的Fhb7（目的）基因的核苷酸序列

55~60℃或55℃或50℃左右

Taq酶或耐高温的DNA聚合酶(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】基因工程：目的基因的筛选与获取、构建基因表达载体、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。PCR：①变性：当温度上升到90℃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72℃左右时，溶液中的脱氧核苷酸在耐高温的DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。(1)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，可以做到不破坏目的基因和启动子。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）基因的核苷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聚合酶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，为基因工程理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·海东市第一中学一模）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表示氨苄青霉素抗性基因，Tetr表示四环素抗性基因，BclⅠ、HindⅢ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______。利用PCR技术扩增基因D时，设计引物序列的主要依据是______。(2)将目的基因D和Ti质粒连接构建重组质粒时，切割Ti质粒应选用的限制酶是______，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。(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基因两端的部分核苷酸序列碱基互补配对(2)

HindⅢ和BamHⅠ

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

氨苄青霉素(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—抗原—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。(1)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基因两端的部分核苷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BclⅠ的切点，所以不选BclⅠ，T-DNA上有HindⅢ和BamHⅠ的切点，同时D基因两端也分别含有HindⅢ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HindⅢ和BamHⅠ。四环素抗性基因被BamHⅠ破坏，质粒中的氨苄青霉素抗性基因能表达出相关氨苄青霉素抗性，因而可在培养基中加入氨苄青霉素，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量的酚类化合物，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量，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。请回答下列问题：(1)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）。(2)目前，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。(4)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Tetτ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。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，经过人工减毒、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毒失去致病性，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生特异性免疫，这种疫苗易于实现特异性免疫且应答效果较好。(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别加上-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。(1)研究人员采用PCR技术可以获得大量t-PA基因，PCR的原理是_______________。此外，大量获得t-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t-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、载体及限制酶。pCLY11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t-PA蛋白的过程被称为___________。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，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___________。②如图所示，需选用限制酶XmaI和___________切开质粒pCLY11，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．新霉素抗性且呈白色

D．新霉素敏感且呈白色【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，但在低温时又会复性。(3)

蛋白质工程

AGA

BglⅡ

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，核苷酸序列已知，也可以直接使用DNA合成仪用化学方法直接人工合成。(1)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，核苷酸序列已知，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AGA。②目的基因两端的黏性末端图中已经给出，观察各限制酶的识别序列可知，限制酶XmaI和BglⅡ切割产生的粘性末端能与目的基因的黏性末端碱基互补，要想把目的基因与质粒pCLY11（运载体）拼接起来需要得到相同的黏性末端，因此质粒pCLY11（运载体）也需要限制酶Xma和BglⅡ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，同时使目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目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，同时也可避免目的基因和质粒的自身环化。③结合图示可知，限制酶XmaI和BglⅡ会破坏质粒pCLY11上的mlacZ，但不会破坏neor（新霉素抗性基因），导入重组质粒的大肠杆菌具有新霉素抗性，但由于mlacZ基因被破坏，因而菌落呈现白色，而导入pCLY11质粒的大肠杆菌，既有新霉素抗性，且mlacZ基因也能正常表达，因而菌落呈现蓝色。当然这里作为受体细胞的大肠杆菌应该不具有pCLY11质粒，据此可将成功导入目的基因的大肠杆菌筛选出来。故选C。6.(2021山东高考13)粗提取DNA时，向鸡血细胞液中加入一定量的蒸馏水并搅拌，过滤后所得滤液进行下列处理后再进行过滤，在得到的滤液中加入特定试剂后容易提取出DNA相对含量较高的白色丝状物的处理方式是（）A.加入适量的木瓜蛋白酶B.37～40℃的水浴箱中保温10～15分钟C.加入与滤液体积相等的、体积分数为95%的冷却的酒精D.加入NaCl调节浓度至2mol/L→过滤→调节滤液中NaCl浓度至0．14mol/L【答案】A【解析】木瓜蛋白酶可以水解DNA中的蛋白质类杂质，由于酶具有专一性，不能水解DNA，过滤后在得到的滤液中加入特定试剂后容易提取出DNA相对含量较高的白色丝状物，A正确；37～40℃的水浴箱中保温10～15分钟不能去除滤液中的杂质，应该放在60~75℃的水浴箱中保温10～15分钟，使蛋白质变性析出，B错误；向鸡血细胞液中加入一定量的蒸馏水并搅拌，过滤后在得到的滤液中加入与滤液体积相等的、体积分数为95%的冷却的酒精，此时DNA析出，不会进入滤液中，C错误；加入NaCl调节浓度至2mol/L→过滤→调节滤液中NaCl浓度至0．14mol/L，DNA在0．14mol/L的NaCl溶液中溶解度小，DNA析出，不会进入滤液中，D错误。7.（2019·江苏卷，10）下列关于DNA粗提取与鉴定的叙述，错误的是（）A.用同样方法从等体积兔血和鸡血中提取的DNA量相近B.DNA析出过程中，搅拌操作要轻柔以防DNA断裂C.预冷的乙醇可用来进一步纯化粗提的DNAD.用二苯胺试剂鉴定DNA需要进行水浴加热【答案】A【解析】哺乳动物成熟的红细胞中无细胞核和细胞器，不能提取到DNA，鸡血、菜花、豌豆、菠菜等都具有细胞核，可以通过不同的方法提取DNA，用同样方法从等体积兔血和鸡血中提取的DNA量差异很大，A错误；为防止DNA断裂，在DNA析出过程中搅拌操作要轻柔且沿着一个方向，B正确；DNA不溶于酒精溶液，但是细胞中的某些蛋白质溶于酒精溶液，预冷的酒精溶液可用来进一步纯化粗提的DNA，C正确；在沸水浴的条件下，DNA遇二苯胺会被染成蓝色，因此，用二苯胺试剂鉴定DNA需要进行水浴加热，D正确。1.DNA的粗提取与鉴定（1）原理（2）方法步骤【注意】①加入酒精和用玻璃棒搅拌时，动作要轻缓，以免加剧DNA分子的断裂，导致DNA分子不能形成丝状沉淀。②本实验不能用哺乳动物成熟的红细胞作为实验材料，原因是哺乳动物成熟的红细胞无细胞核（无DNA）。可选用鸡血细胞作为材料。2.DNA片段的扩增及电泳鉴定（1）实验基础（2）PCR实验操作步骤（3）DNA的测定：凝胶中的DNA分子通过染色，可以在波长为300nm的紫外灯下被检测出来。【注意】①为避免外源DNA等因素的污染，PCR实验中使用的微量离心管、枪头和蒸馏水等在使用前必须进行高压灭菌处理。②在向微量离心管中添加反应组分时，每吸取一种试剂后，移液器上的枪头都必须更换，避免试剂的污染。5.（2022·河北衡水调研）下列有关电泳的叙述，不正确的是（）A.电泳是指带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程B.待测样品中DNA分子的大小和构象、凝胶的浓度等都会影响DNA在电泳中的迁移速率C.进行电泳时，带电粒子会向着与其所带电荷相同的电极移动D.PCR的产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定【答案】C【解析】DNA分子具有可解离的基团，在一定的pH下，这些基团可以带上正电荷或负电荷，在电场的作用下，这些带电分子会向着与它所带电荷相反的电极移动，这个过程就是电泳，即带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程，A正确，C错误。6.（2022·山东济南调研）人类胰岛素基因位于第11号染色体上，长度为8416bp，人类胰岛素的氨基酸序列已知。回答下列相关问题。（1）上图是利用PCR技术获取人胰岛素基因的方法，除了此方法外，还可以利用的方法是______________________________________________。（2）利用PCR技术获取人胰岛素基因，在缓冲液中除了要添加模板和引物外，还需要添加的物质有_____________________________________________。（3）经过轮循环可以得到所需的目的基因，一个DNA分子经过5轮循环，需要引物A个，从PCR的过程和DNA分子的特点，试着写出设计引物需要注意的问题：___________________________________________、______________________________________________（答出2点即可）。（4）利用SDS－凝胶电泳分离不同DNA分子，迁移速度取决于。（5）利用图示方法获取的目的基因，直接构建基因表达载体后导人大肠杆菌，（填“能”或“不能”）表达出人胰岛素，理由是_________________________________________。【答案】（1）从基因文库获取或人工合成（2）四种脱氧核苷酸和耐高温的DNA聚合酶（3）331引物自身不能有互补序列；引物之间不能有互补序列（4）DNA分子的大小（5）不能因为此方法获得的目的基因中含有内含子，大肠杆菌无法正常识别内含子，而对内含子部分转录的mRNA进行翻译，导致合成的蛋白质出现错误【解析】（3）题图中引物A和引物B在DNA片段内部，根据PCR的过程和DNA分子半保留复制的特点可知，前两轮循环产生的4个DNA分子的两条链均不等长，第三轮循环产生的DNA分子存在等长的两条核苷酸链，即目的基因。其过程图如下：第一轮：第二轮：由①得到的DNA分子如下：由②得到的DNA分子如下：第三轮：由①可得由②可得从理论上推测，一个DNA分子经n次循环合成的DNA分子为2n个，脱氧核苷酸链数为2n＋1，新合成的脱氧核苷酸链数为2n＋1－2，而每合成一条脱氧核苷酸链需要一个引物，所以共需要消耗2n＋1－2个引物，即25＋1－2＝62个，其中引物A为31个。设计引物时需要注意以下几点：引物自身及引物之间不能有互补序列，以防止自身或相互连接，引物长度适当，引物能与目的基因两侧特异性结合等。（4）在凝胶中DNA分子的迁移速度与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象等有关。（5）图示获得的目的基因含有外显子和内含子，因此直接将含有此目的基因的表达载体导入大肠杆菌并不能表达出胰岛素，原因是大肠杆菌无法正常识别内含子而对内含子部分转录的mRNA进行翻译，导致合成的蛋白质出现错误。8．（2021·广东高考真题）非细胞合成技术是一种运用合成生物学方法，在细胞外构建多酶催化体系，获得目标产物的新技术，其核心是各种酶基因的挖掘、表达等。中国科学家设计了4步酶促反应的非细胞合成路线（如图），可直接用淀粉生产肌醇（重要的医药食品原料），以期解决高温强酸水解方法造成的严重污染问题，并可以提高产率。回答下列问题：（1）研究人员采用PCR技术从土壤微生物基因组中扩增得到目标酶基因。此外，获得酶基因的方法还有___________。（答出两种即可）（2）高质量的DNA模板是成功扩增出目的基因的前提条件之一。在制备高质量DNA模板时必须除去蛋白，方法有___________。（答出两种即可）（3）研究人员使用大肠杆菌BL21作为受体细胞、pET20b为表达载体分别进行4种酶的表达。表达载体转化大肠杆菌时，首先应制备___________细胞。为了检测目的基因是否成功表达出酶蛋白，需要采用的方法有___________。（4）依图所示流程，在一定的温度、pH等条件下，将4种酶与可溶性淀粉溶液混合组成一个反应体系。若这些酶最适反应条件不同，可能导致的结果是___________。在分子水平上，可以通过改变___________，从而改变蛋白质的结构，实现对酶特性的改造和优化。【答案】（1）基因文库中获取、人工合成法（2）盐析法、酶解法或高温变性（3）感受态抗原-抗体杂交技术（4）有的酶失活而使反应中断基因的碱基序列【分析】基因工程技术的基本步骤：（1）目的基因的获取：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--抗原-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。【详解】（1）分析题意，研究人员从土壤微生物基因组中扩增得到目标酶基因采用了PCR技术，此外获得酶基因的方法还有从基因文库中获取和人工合成法。（2）高质量的DNA模板是成功扩增出目的基因的前提条件之一。在制备高质量DNA模板时必须除去蛋白，可根据DNA和蛋白质的溶解性、对酶、高温和洗涤剂的耐受性去除蛋白质，方法有盐析、酶解法或高温变性法等。（3）研究人员使用大肠杆菌BL21作为受体细胞、pET20b为表达载体分别进行4种酶的表达。表达载体转化大肠杆菌时，首先应制备感受态细胞，即利用钙离子处理大肠杆菌，使其成为感受态细胞，使其易于接受外来的DNA分子。基因工程中，酶基因（目的基因）成功表达的产物酶蛋白的化学本质是蛋白质，常用抗原-抗体杂交技术进行检测。（4）依图所示流程，在一定的温度、pH等条件下，将4种酶与可溶性淀粉溶液混合组成一个反应体系。由于酶的作用条件较温和，若这些酶最适反应条件不同，则可能导致有的酶失活而使反应中断。在分子水平上，可以通过改变基因的碱基序列，从而改变蛋白质的结构，实现对酶特性的改造和优化。【点睛】本题考查基因工程、DNA的粗提取和鉴定的相关知识，意在考查考生把握知识间的联系、理论与实际相结合解决实际问题的能力，难度中等。9．（2022·湖南·高考真题）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_______，物质b是_______。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_______________________。(2)蛋白质工程是基因工程的延伸，基因工程中获取目的基因的常用方法有___________、__________和利用PCR技术扩增。PCR技术遵循的基本原理是____________________。(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，导致其活性不同的原因是______________________________。(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________________________________________。【答案】(1)

氨基酸序列多肽链

mRNA

密码子的简并性(2)

从基因文库中获取目的基因

通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成

DNA双链复制(3)

种类

提取的水蛭蛋白的酶解时间和处理的酶的种类不同，导致水蛭蛋白空间结构有不同程度破坏(4)取3支试管，分别加入等量的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；用酒精消毒，用注射器取同一种动物（如家兔）血液，立即将等量的血液加入1、2、3号三支试管中，静置相同时间，统计三支试管中血液凝固时间【解析】【分析】1、蛋白质工程的基本途径是：从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质的结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列；2、蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。也就是说，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，是包含多学科的综合科技工程领域。(1)据分析可知，物质a是氨基酸序列多肽链，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性，即一种氨基酸可能有几个密码子。(2)蛋白质工程是基因工程的延伸，基因工程中获取目的基因的常用方法有从基因文库中获取目的基因、通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成和利用PCR技术扩增。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，据图可知，水解产物中的肽含量随着酶解时间的延长均上升，且差别不大；而水解产物中抗凝血活性有差异，经酶甲处理后，随着酶解时间的延长，抗凝血活性先上升后相对稳定，经酶乙处理后，随着酶解时间的延长，抗凝血活性先上升后下降，且酶甲处理后的酶解产物的抗凝血活性最终高于经酶乙处理后的酶解产物的抗凝血活性，差异明显，据此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，导致其活性不同的原因是提取的水蛭蛋白的酶解时间和酶的种类不同，导致水蛭蛋白空间结构有不同程度破坏。(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，实验设计思路为：取3支试管，分别加入等量的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；用酒精消毒，用注射器取同一种动物（如家兔）血液，立即将等量的血液加入1、2、3号三支试管中，静置相同时间，统计三支试管中血液凝固时间。1.基因工程的应用【注意】①动物基因工程主要是为了改善畜产品的品质，而不是为了产生体型巨大的个体。②原核生物的基因（如抗虫基因）可以作为真核生物（棉花）的目的基因。③乳腺生物反应器是利用转基因动物的乳汁生产药用蛋白，而膀胱生物反应器是利用转基因动物的尿液生产药用蛋白，乳腺生物反应器需是处于生殖期的雌性动物才可生产药用蛋白，而膀胱生物反应器则是任何生长期的雌雄动物均可生产。2.蛋白质工程第二代基因工程，可生产自然界中不存在的蛋白质（1）概念以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过改造或合成基因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。（2）操作手段和结果（3）基本思路3.蛋白质工程与基因工程的区别和联系7.（2021·山东威海一模）下列生物技术操作对遗传物质的改造，不能遗传给子代的是（）A.将含胰岛素基因的表达载体转入大肠杆菌，筛选获得的基因工程菌B.通过植物体细胞杂交获得的番茄—马铃薯杂种植株C.将腺苷酸脱氨酶基因转入淋巴细胞后回输患者，进行基因治疗D.将生长激素基因导入奶牛受精卵，培育出能分泌含生长激素乳汁的奶牛【答案】C【解析】将含胰岛素基因的表达载体转入大肠杆菌，筛选获得的基因工程菌可以通过二分裂的方式遗传给子代，A不符合题意；通过植物体细胞杂交获得的番茄—马铃薯杂种植株，遗传物质发生改变，可以通过无性繁殖遗传给子代，B不符合题意；将腺苷酸脱氨酶基因转入淋巴细胞，只是淋巴细胞含有这个基因，其生殖细胞没有该基因，因此不能遗传给子代，C符合题意；将生长激素基因导入奶牛受精卵，受精卵含有生长激素基因，受精卵培育成的奶牛含有该基因，因此可以遗传给子代，D不符合题意。8.（2021·山东青岛期中）采用基因工程技术将人凝血因子基因导入山羊受精卵，培育出了转基因羊。但是，人凝血因子只存在于该转基因羊的乳汁中。以下有关叙述，正确的是（）A.人体细胞中凝血因子基因编码区的碱基对数目等于凝血因子氨基酸数目的3倍B.该技术的利用可以定向改变生物的遗传性状，使种群的基因库发生改变C.在转基因羊中，人凝血因子基因存在于乳腺细胞，而不存在于其他体细胞中D.人凝血因子基因开始转录后，DNA连接酶以DNA分子的一条链为模板合成mRNA【答案】B【解析】因为真核生物的基因中存在非编码区，而编码蛋白质的是编码区的外显子，并且终止密码子不编码氨基酸，所以凝血因子基因编码区的碱基对数目应大于凝血因子氨基酸数目的3倍，A错误；该技术可以定向改变生物的遗传性状（使转基因山羊的乳汁中含有人凝血因子），使种群的基因库发生改变，B正确；因为目的基因导入受精卵中，而转基因羊的每一个体细胞都是由受精卵有丝分裂而来的，所以转基因羊的所有体细胞都含有人凝血因子基因，C错误；人凝血因子基因开始转录后，RNA聚合酶以DNA分子的一条链为模板，同时以核糖核苷酸为原料催化合成mRNA，D错误。9.（2022·山西太原质检）中华鲟是地球上最古老的脊椎动物之一，被誉为“水中大熊猫”。研究者试图利用蛋白质工程技术改造中华鲟体内的某些蛋白质，使其更加适应现在的水域环境。以下说法错误的是（）A.该工程可以定向改变蛋白质分子的结构B.改造蛋白质是通过改造基因而实现的C.中华鲟的相关蛋白质被改造的过程同样遵循中心法则D.改造后的中华鲟产生的后代不具有改造后的蛋白质【答案】D【解析】可以通过改造基因来定向改变蛋白质分子的结构，A、B正确；蛋白质工程的设计思路实际上是中心法则的逆推，因此中华鲟的相关蛋白质被改造的过程同样遵循中心法则，C正确；蛋白质工程改造的是基因，可以遗传给子代，因此改造后的中华鲟产生的后代也具有改造后的蛋白质，D错误。10.（2022·安徽合肥市质检）红细胞生成素（EPO）是体内促进红细胞生成的一种激素物质，是当今最成功的基因工程药物，可用于治疗肾衰性贫血等疾病。由于天然EPO来源极为有限，目前临床使用的红细胞生成素主要来自基因工程技术生产的重组人红细胞生成素（rhEPO）。其简要生产流程如图，下列相关叙述正确的是（）A.过程①用到的工具酶有DNA聚合酶、限制酶和DNA连接酶B.构建的重组表达载体中终止子的作用是终止翻译过程C.检测重组细胞是否表达出rhEPO常用抗原—抗体杂交技术D.用乳腺生物反应器生产EPO可将人EPO基因导入哺乳动物体细胞获得【答案】C【解析】过程①构建基因表达载体，需用限制酶切割目的基因和载体，并用DNA连接酶连接，该过程无需DNA聚合酶参与，A错误；终止子的作用是终止转录过程，B错误；检测重组细胞是否表达出rhEPO，可利用抗原—抗体特异性结合的原理，采用抗原—抗体杂交技术检测，C正确；采用细胞培养生产EPO成本比较高，可以采用乳腺生物反应器，将基因表达载体转入雌性哺乳动物受精卵中，使EPO基因在转基因动物的乳腺细胞中表达，通过分泌的乳汁来生产EPO，目前还不能直接用高度分化的体细胞克隆哺乳动物，D错误。10．（2021河北高考真题）采矿污染和不当使用化肥导致重金属镉（Cd）在土壤中过量积累。利用植物修复技术将土壤中的Cd富集到植物体内，进行后续处理（例如，收集植物组织器官异地妥善储存），可降低土壤中Cd的含量。为提高植物对Cd污染土壤的修复能力，研究者将酵母液泡Cd转运蛋白（YCF1）基因导入受试植物，并检测了相关指标。回答下列问题：（1）为获取YCF1基因，将酵母细胞的全部DNA提取、切割后与载体连接，导入受体菌的群体中储存，这个群体称为__________。（2）将DNA序列插入Ti质粒构建重组载体时，所需要的两种酶是__________。构建的重组基因表达载体中必须含有标记基因，其作用是______________________________。（3）进行前期研究时，将含有YCF1基因的重组载体导入受试双子叶植物印度芥菜，采用最多的方法是__________。研究者进一步获得了转YCF1基因的不育杨树株系，采用不育株系作为实验材料的目的是______________________________。（4）将长势一致的野生型和转基因杨树苗移栽到Cd污染的土壤中，半年后测定植株干重（图1）及不同器官中Cd含量（图2）。据图1可知，与野生型比，转基因植株对Cd具有更强的__________（填“耐性”或“富集能力”）；据图2可知，对转基因植株的__________进行后续处理对于缓解土壤Cd污染最为方便有效。（5）已知YCF1特异定位于转基因植物细胞的液泡膜上。据此分析，转基因杨树比野生型能更好地适应高Cd环境的原因是____________________。相较于草本植物，采用杨树这种乔木作为Cd污染土壤修复植物的优势在于___________（写出两点即可）。【答案】

基因组文库

限制酶和DNA连接酶

便于目的基因的筛选和鉴定

农杆菌转化法

避免目的基因在自然界中的扩散

耐性

茎叶

YCF1可通过主动运输将Cd离子运到液泡中，提高了细胞液的浓度，有利于植株吸水

杨树具有发达的根系和高大的树冠，更适应污染矿区等不良环境，同时可充分吸收土壤中的Cd，木材也方便运输、利用【解析】【分析】1、基因文库包括基因组文库和cDNA文库，基因组文库包含该物种的全部基因，cDNA文库是部分基因文库。2、据图1可知，与野生型比，转基因植株地上部分、地下部分和整株干重均增加；据图2可知，转基因植株的茎、叶中Cd含量高于野生型。【详解】（1）为获取YCF1基因，将酵母细胞的全部DNA提取、切割后与载体连接，导入受体菌的群体中储存，这个群体含有酵母菌的全部基因，称为基因组文库。（2）将DNA序列插入Ti质粒构建重组载体时，需要用限制酶切割供体DNA和质粒，以产生相同的黏性末端，然后用DNA连接酶进行连接。基因表达载体中的标记基因可用于目的基因的筛选和鉴定。（3）农杆菌容易侵染双子叶植物，其质粒中的T-DNA可转移并插入到受体细胞DNA中，将含有YCF1基因的重组载体导入受试双子叶植物印度芥菜，采用最多的方法是农杆菌转化法。考虑转基因技术的安全性，采用不育株系作为实验材料，可避免目的基因在自然界中的扩散。（4）根据分析可知，与野生型比，转基因植株地上部分、地下部分和整株干重均增加，说明转基因植株在Cd污染的土壤中生长较好，即对Cd具有更强的耐性；据图2分析，转基因植株的茎、叶中Cd含量高于野生型，因此对转基因植株的茎、叶进行后续处理，可使转基因植株持续发挥富集Cd的作用，对于缓解土壤Cd污染最为方便有效。（5）YCF1特异定位于转基因植物细胞的液泡膜上，可通过主动运输将Cd离子运到液泡中，提高了细胞液的浓度，有利于植株吸水，所以转基因杨树比野生型能更好地适应高Cd环境。相较于草本植物，杨树具有发达的根系和高大的树冠，更适应污染矿区等不良环境，同时可充分吸收土壤中的Cd，木材也方便运输、利用，作为Cd污染土壤修复植物更具有优势。【点睛】本题结合图示考查基因工程的相关知识，要求学生掌握基因工程的工具、步骤，难度适中，意在考查考生理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系，要求能运用所学知识解决生活中的一些实际问题，或运用所学知识解释生活中的一些现象。1.转基因产品的安全性（1）争论焦点：在转基因食品的安全性等方面发生激烈的争论。（2）正确态度：理性看待转基因技术要做到建立在完备的相关科学知识基础之上；看到人们的观点受到许多复杂的政治、经济和文化等因素的影响；要靠确凿的证据和严谨的逻辑进行思考和辩论。（3）我国方针：研究上要大胆，坚持自主创新；推广上要慎重，做到确保安全；管理上要严格，坚持依法监管。2.关注生殖性克隆人（1）生殖性克隆和治疗性克隆①生殖性克隆：是指通过克隆技术产生独立生存的新个体。②治疗性克隆是指利用克隆技术产生特定的细胞、组织和器官，用它们来修复或替代受损的细胞、组织和器官，从而达到治疗疾病的目的。（2）我国禁止生殖性克隆人的“四不”原则：不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验。（3）警惕用细胞研究和人类基因组编写计划等新技术研究生殖性克隆人。3.禁止生物武器（1）生物武器①种类：病菌类、病毒类和生化毒剂类等。②特点：致病能力强，攻击范围广。③散布途径：直接或者通过食物、生活必需品和带菌昆虫等散布。（2）禁止生物武器我国主张全面禁止和彻底销毁生物武器等各类大规模杀伤性武器。11.（2021·北京顺义一模）现代生物技术造福人类的同时，也可能引起一系列的安全和伦理问题，下列说法不恰当的是（）A.我国政府不支持任何生殖性克隆人实验B.我国主张全面禁止和彻底销毁生物武器C.只要有证据表明转基因产品有害，就应禁止该技术的应用D.我国已经对转基因食品和转基因农产品实施产品标识制度【答案】C【解析】我国政府禁止生殖性克隆人，坚持四不原则（不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验），但不反对治疗性克隆，A正确；我国主张全面禁止和彻底销毁生物武器等各类大规模杀伤性武器，B正确；对于转基因产品，我们应该客观公正地看待它，有益的推广，有害的禁止，但不能禁止该技术的应用，C错误；我国已经对转基因食品和转基因农产品实施产品标识制度，以尊重人们的知情权和选择权，D正确。12.（2021·山东百师联盟联考）2018年11月，世界首例免疫艾滋病的基因编辑婴儿诞生。这项研究用到了能够精确定位并修饰基因的基因编辑技术，即基因编辑时用约为头发二十分之一细的针把Cas9蛋白和特定的RNA引导序列注入受精卵中，对CCR5基因进行修改，预期婴儿出生后能天然抵抗人类免疫缺陷病毒，关于该技术的安全性问题，下列说法错误的是（）A.基因编辑时，引导序列可能发生变异，导致剪切错误，造成不可预知的后果B.经过基因编辑的个体，有可能影响基因选择性表达，而导致其他疾病的产生C.将基因编辑技术应用于治疗性克隆，符合人类伦理道德D.只要加强监管、完善法律法规、完善技术手段，不需担心基因编辑技术的安全性【答案】D【解析】基因编辑时的引导序列是RNA，RNA的碱基序列改变可能导致识别错误，导致剪切错误，造成不可预知的后果，A正确；基因编辑后，基因的序列发生改变，基因的表达具有选择性，可能会受到影响，基因选择性表达受干扰后，容易导致某些疾病的产生，B正确；生殖性克隆不符合人类伦理道德，治疗性克隆符合人类伦理道德，将基因编辑技术应用于治疗性克隆，符合人类伦理道德，C正确；可以加强监管、完善法律法规、完善技术手段，但基因编辑技术仍存在一定的安全性问题，D错误。13.（2022·福建宁德期末）中国首例设计试管婴儿的父母均为地中海贫血基因的携带者，为了挽救患有重度地中海贫血的姐姐，用他的脐带血帮助姐姐进行造血干细胞移植。下列相关说法正确的是（）A.该婴儿的获得运用了体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植和基因工程等技术B.移植前需对胚胎进行遗传学诊断C.姐姐康复后所生的孩子不含地中海贫血基因D.表明我国已放开设计试管婴儿技术的研究与应用【答案】B【解析】设计试管婴儿运用了体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植和遗传学诊断等技术，A错误；移植前需对胚胎进行遗传学诊断，从中选择符合要求的胚胎，B正确；姐姐进行造血干细胞移植没有改变其基因，故姐姐康复后所生的孩子仍含地中海贫血基因，C错误；设计试管婴儿会带来伦理道德问题，我国未放开设计试管婴儿技术的研究与应用，D错误。1．利用新鲜菜花作为实验材料提取DNA时，下列做法正确的是（

）A．可将菜花置于清水中，细胞吸水破裂后将DNA释放出来B．离心后上清液中加入95%冷酒精，出现的白色丝状物就是纯净的DNAC．将晾干的白色丝状物置于2mol/L的NaCl溶液中，会发生溶解现象D．向DNA溶液中加入二苯胺试剂混匀，溶液会呈现蓝色【答案】C【解析】【分析】DNA粗提取和鉴定的原理：1、DNA的溶解性：（1）DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同（0.14mol/L溶解度最低），利用这一特点，选择适当的盐浓度就能使DNA充分溶解，而使杂质沉淀，或者相反，以达到分离目的。（2）DNA不溶于酒精溶液，但是细胞中的某些蛋白质则溶于酒精。利用这一原理，可以将DNA与蛋白质进一步的分离。2、DNA对酶、高温和洗涤剂的耐受性：蛋白酶能水解蛋白质，但是对DNA没有影响。大多数蛋白质不能忍受60-80℃的高温，而DNA在80℃以上才会变性。洗涤剂能够瓦解细胞膜，但对DNA没有影响。3、DNA的鉴定：在沸水浴条件下，DNA遇二苯胺会被染成蓝色，因此二苯胺可以作为鉴定DNA的试剂。【详解】A、菜花是植物细胞，其细胞壁有保护和支撑的作用，不会吸水涨破，需要用洗涤剂瓦解细胞膜，A错误；B、在上清液中加入等体积的95%的冷酒精，白色丝状物是粗提取的DNA，B错误；C、DNA在2mol/L的氯化钠溶液中溶解度较大，所以将晾干的白色丝状物置于2mol/L的NaCl溶液中，会发生溶解现象，C正确；D、DNA在沸水浴条件下遇到二苯胺试剂呈现蓝色反应，D错误。故选C。2．下列有关基因工程的叙述，正确的是（）A．目的基因可来自动物、植物或微生物，受体细胞只可来自动物、植物B．所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列C．选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖快D．只要目的基因进入了受体细胞就能成功地实现表达【答案】C【解析】【分析】基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。基因工程的工具有限制酶、DNA连接酶、基因的载体。基因工程的基本操作程序：（1）目的基因的获取。（2）基因表达载体的构建。（3）将目的基因导入受体细胞。（4）目的基因的检测和鉴定。【详解】A、受体细胞可以来自动物、植物或微生物，A错误；B、限制酶具有专一性，每种限制酶都只能识别一种特定的核苷酸序列，B错误；C、选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖快，且多为单细胞、遗传物质相对较少，C正确；D、目的基因进入了受体细胞不一定能成功表达，还需要检测和鉴定，D错误。故选C。3．下列关于PCR技术的叙述，正确的是（）A．PCR技术建立在对扩增的目的基因序列完全已知的基础上B．该技术需要解旋酶和耐高温的DNA聚合酶C．该技术需要一对特异性的引物，要求一对引物的序列是互补的D．该技术应用体内DNA半保留复制原理，也需要模板、原料、能量、酶等条件【答案】D【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，原理是DNA复制。PCR所需条件包括模板DNA、四种脱氧核苷酸、引物、热稳定DNA聚合酶（Taq酶），过程包括：变性→退火→延伸→终止。【详解】A、PCR技术的前提是有一段已知目的基因的核苷酸序列，而不是目的基因的序列完全已知，A错误；B、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，B错误；C、该过程需要一对特异性的引物，但要求一对引物的序列是不互补的，引物序列需要跟模板互补，C错误；D、PCR技术的原理是DNA复制，也需要模板、原料、酶等条件，D正确。故选D。4．下列关于基因工程及转基因食品的安全性的叙述，正确的是（

）A．基因工程经常以抗生素抗性基因作为目的基因B．通过转基因技术可获得抗虫粮食作物，从而增加粮食产量，减少农药使用C．通常用一种限制性核酸内切酶处理含目的基因的DNA，用另一种限制性核酸内切酶处理运载体DNAD．质粒是广泛存在于细菌细胞质中的一种颗粒状的细胞器【答案】B【解析】【分析】目的基因是根据人类的实际需要选取的某一生物决定某一特征的某一特定基因，抗生素抗性基因是标记基因，是筛选微生物时使用的。【详解】A、基因工程经常以抗生素抗性基因作为标记基因，A错误；B、通过转基因技术可获得抗虫粮食作物，从而增加粮食产量，减少农药使用，B正确；C、通常用同一种限制性核酸内切酶处理含目的基因的DNA和运载体DNA，C错误；D、质粒是小型环状DNA分子，不属于细胞器，D错误；故选B。5．下列关于基因工程的成果，叙述错误的是（

）A．在医药卫生方面，主要用于生产药品和诊断治疗疾病B．在农业上主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗性的农作物C．在畜牧业上主要目的是培育体型巨大、凶猛的动物D．在环境保护方面主要用于环境监测和对被污染环境的净化【答案】C【解析】【分析】1、植物基因工程的应用：（1）抗虫转基因植物；（2）抗病转基因植物；（3）抗逆转基因植物；（4）转基因改良植物品质。总之基因工程在农业上用于生产高产、稳产和具有优良品质的品种，能产生抗逆性品种。2、动物基因工程的成果：（1）提高动物的生长速度：外源生长激素基因；（2）改善畜产品的品质；（3）转基因动物生产药物；（4）转基因动物作器官移植的供体。3、医药卫生方面的成果：主要是生产基因工程药物，如人胰岛素、细胞因子、抗体、疫苗、干扰素等。4、环境保护方面：环境监测和对污染环境的净化。【详解】A、基因工程在医药卫生方面的应用主要包括两个方面生产基因工程药品和用于基因工程诊断与基因治疗，A正确；B、在农业上主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗逆性的农作物，B正确；C、在畜牧养殖业主要是提高动物生长速度、改善畜产品品质、用转基因动物生产药物，C错误；D、在环境保护方面，基因工程主要用于环境监测和对污染环境的净化，D正确。故选C。6．蛋白质工程是在深入了解蛋白质分子的结构与功能关系的基础上进行的，它最终要达到的目的是（

）A．分析蛋白质的三维结构 B．对基因的结构进行分子设计C．获取编码蛋白质的基因序列信息 D．获得满足人类生产和生活需求的蛋白质【答案】D【解析】【分析】蛋白质工程是中心法则的逆推。其设计过程为预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列→合成DNA→表达出蛋白质，进而实现定向改造或生产人类所需蛋白质的目的。【详解】A、分析蛋白质的三维结构是蛋白质工程的准备工作，与题意不符，A错误；B、对基因的结构进行分子设计是便于人工合成目的基因，这不是蛋白质工程的最终目的，B错误；C、获取编码蛋白质的基因序列信息实现了对基因的修饰或合成过程，但不是蛋白质工程要的最终目的，C错误；D、改造现有蛋白质或制造新的蛋白质，从而获得满足人类生产和生活需求的蛋白质，这是蛋白质工程的最终目标，D正确。故选D。7．下图是蛋白质工程的示图，有关叙述错误的是（

）A．蛋白质工程流程的顺序是A、B、C、D、E、F、GB．目前蛋白质工程最大的困难是E过程，即设计预期的蛋白质结构C．G过程的完成依赖于基因修饰或基因合成D．实施蛋白质工程的前提条件是了解蛋白质结构和功能的关系【答案】A【解析】【分析】蛋白质工程的基本流程：根据中心法则逆推以确定目的基因的碱基序列：预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有氨基酸序列