2026届高考生物总复习（第1轮）教师用书：专题10 第6讲　基因工程及生物技术的安全性和伦理问题

第6讲基因工程及生物技术的安全性和伦理问题

1.概述基因工程是在遗传学、微生物学、

生物化学和分子生物学等学科基础上发

展而来的

2.阐明DNA重组技术的实现需要利用限

制性内切核酸酶、DNA连接酶和载体三种

基本工具生命从结构与功能观角度理解基

3.阐明基因工程的基本操作程序主要包括观念因工程和蛋白质工程的原理

目的基因的获取、基因表达载体的构建、

目的基因导入受体细胞和目的基因及其

表达产物的检测鉴定等步骤

4.举例说明基因工程在农牧、食品及医药

等行业的广泛应用改善了人类的生活品

质1.建立基因工程的操作流程

5.概述人们根据基因工程原理，进行蛋白模型

质设计和改造，可以获得性状和功能更符2.掌握通过蛋白质工程技术

科学

合人类需求的蛋白质设计或改造某一蛋白质的设

思维

6.举例说明依据人类需要对原有蛋白质结计流程

构进行基因改造、生产目标蛋白的过程3.掌握目的基因的检测和鉴

7.举例说出日常生活中的转基因产品定的方法

8.探讨转基因技术在应用过程中带来的影“通过DNA的粗提取与鉴

响科学定”与“DNA片段的扩增及

9.举例说出生殖性克隆人面临的伦理问题探究电泳鉴定”培养实验与探究

10.分析说明我国为什么不赞成、不允许、能力

不支持、不接受任何生殖性克隆人实验

关注基因工程和蛋白质工程

11.举例说明历史上生物武器对人类造成社会

的发展和应用；理性看待转

了严重的威胁与伤害责任

基因技术

12.认同我国反对生物武器及其技术和设

备的扩散

一、重组DNA技术的基本工具

1.基因工程的概念及理论基础

(1)基因工程概念理解

(2)基因工程的理论基础

2.基本工具

(1)限制性内切核酸酶(简称“限制酶”)

(1)限制酶是一类酶，而不是一种酶。

(2)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。

(3)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

①DNA连接酶连接的是两个DNA片段，而DNA聚合酶是把单个的脱氧核苷酸连接到

已有的DNA片段上。

②DNA聚合酶起作用时需要以一条DNA链为模板，而DNA连接酶不需要模板。

(3)载体

【易错易混自纠】

(1)在构建基因表达载体中需要使用的工具酶有限制性内切核酸酶、DNA连接酶和载体。

(×)

提示：在构建基因表达载体中需要使用的工具有限制性内切核酸酶、DNA连接酶和载

体。载体不是工具酶。

(2)若用家蚕作为表达基因A的受体，应选昆虫病毒作为载体。(√)

(3)质粒载体作为基因工程的工具，应具备的基本条件有能自我复制、具有标记基因、

有一个至多个限制酶切割位点。(√)

(4)限制酶能够识别双链DNA分子中特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的氢

键断开。(×)

提示：限制酶能够识别双链DNA分子中特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部

位的磷酸二酯键断开。

(5)载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选的标记基因。(×)

提示：载体质粒通常采用抗生素抗性基因作为筛选的标记基因。

二、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：在基因工程的设计和操作中，用于改变受体细胞__性状__或获得预期__

表达产物__等的基因。

(2)筛选合适的目的基因

①从相关的已知__结构和功能清晰__的基因中进行筛选是较为有效的方法之一。

②利用__序列数据库__和序列比对工具进行筛选。

(3)目的基因的获取

①人工合成__目的基因__。

②构建基因文库。

③常用__PCR__特异性地快速扩增目的基因。

①在PCR过程中实际加入的原料为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引物是一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸，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复性温度过高，则引物难以与模板链结合，温度过低则易使两条母链配对结合，均无

法获得PCR产物。

④真核细胞和细菌的DNA聚合酶都需要Mg2+激活。因此，PCR反应缓冲液中一般要

添加Mg2+。

2.基因表达载体的构建——核心

启动子、起始密码子、终止子、终止密码子的区别

3.将目的基因导入受体细胞

生物类型受体细胞常用方法转化过程

①用微量注射器将含目的基因的

__体细胞__或花粉管通道

植物DNA溶液直接注入__子房__；②

者受精卵法

借助花粉管通道进入__胚囊__

__农杆菌转

化__法

动物受精卵显微注射法

Ca2+处理细胞

↓

感受态细胞

感受态细胞

微生物原核细胞↓

法

基因表达载体与感受态细胞混合

↓

感受态细胞吸收DNA分子

①农杆菌转化法中的两次拼接：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。

②农杆菌转化法中的两次导入：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。

4.目的基因的检测与鉴定

【易错易混自纠】

(1)用PCR方法扩增目的基因时需要设计两种引物。(√)

(2)用PCR方法扩增目的基因时必须知道基因的全部序列。(×)

提示：用PCR方法扩增目的基因时只需知道基因两端的序列。

(3)外源DNA必须位于重组质粒的启动子和终止子之间才能进行复制。(×)

提示：外源DNA必须位于重组质粒的启动子和终止子之间才能进行表达。

(4)抗虫基因即使成功地插入植物细胞染色体DNA上也未必能正常表达。(√)

(5)应用DNA探针技术，可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在及其是否完全

表达。(×)

提示：应用DNA探针技术，可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在及其是否

转录出mRNA，通过抗原—抗体杂交法才能检测出是否表达出了蛋白质。

三、基因工程的应用和蛋白质工程

1.基因工程的应用

(1)基因工程的一般应用

(2)乳腺生物反应器

①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青霉素是青霉菌产生的，不是通过基因工程产生的。

③动物基因工程主要是为了改善畜产品的品质，而不是为了产生体形巨大的个体。

④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。

2.蛋白质工程

(1)蛋白质工程概念的理解

(2)基本思路

从预期的__蛋白质功能__出发→设计预期的__蛋白质结构__→推测应有的__氨基酸序

列__→找到并改变相对应的__脱氧核苷酸序列(基因)或合成__新的基因→获得所需要的蛋

白质

(3)蛋白质工程的应用

【易错易混自纠】

(1)由大肠杆菌工程菌获得人的干扰素后可直接应用。(×)

提示：由大肠杆菌工程菌获得人的干扰素后不能直接应用，大肠杆菌没有内质网、高尔

基体等，不能对干扰素进行加工，所以不能直接应用。

(2)蛋白质工程的目的是改造或合成人类需要的蛋白质。(√)

(3)蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子的结构。(×

)

提示：由于基因决定蛋白质，因此要对蛋白质的结构进行设计改造，最终必须通过改造

或合成基因来完成，所以是对分子水平上的DNA分子直接进行操作。

四、DNA的粗提取与鉴定和DNA片段的扩增及电泳鉴定

1.DNA的粗提取与鉴定

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的电泳鉴定

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每吸取一种试剂后，移液器上的枪头都必须更换。

③进行DNA的鉴定时，紫外灯的波长是300nm。

【易错易混自纠】

(1)在溶有DNA的NaCl溶液中加入二苯胺试剂即呈蓝色。(×)

提示：在溶有DNA的NaCl溶液中加入二苯胺试剂沸水浴后才呈蓝色。

(2)DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精。(√)

(3)在凝胶中DNA分子的迁移速率只与DNA分子的大小相关。(×)

提示：在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象相关。

(4)为了节约资源，移液枪上的枪头在实验过程中不必更换。(×)

提示：每吸取一种试剂后，移液器上的枪头都必须更换。

五、生物技术的安全性与伦理问题

1.转基因成果

(1)基因工程中研究最早、最广泛和取得实际应用成果最多的领域是__对微生物的基因

改造__。

(2)转基因动物方面，科学家将__生长激素基因__、__生长激素释放激素基因__等转入

动物体内，培育了一批生长迅速、营养品质优良的转基因家禽、家畜；转基因植物方面，目

前已经培育出了大批具有__抗虫__、__抗病__、__抗除草剂__和耐储藏等新性状的作物。

(3)种植转基因作物面积较大的国家有美国、巴西、阿根廷、加拿大等；种植的转基因

作物中__大豆__和__玉米__最多，其次是棉花和油菜。

2.对转基因产品的安全性的争论及理性看待转基因技术

(1)引发对转基因产品安全性争论的原因

①基因工程对原本是自然造就的生命形式进行了__改造__，使之具有了全新特征。

②人们所生活的国家或社会，政治制度、意识形态、宗教信仰、经济发展水平、历史背

景、传统文化和伦理道德观念等的差异，决定了人们具有不同的__价值观__取向。

(2)理性看待转基因技术

①以__完备的相关科学知识__为基础，即清晰地了解转基因技术的原理和操作规程。

②应该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。

③要靠__确凿的证据__和__严谨的逻辑__进行思考和辩论。

3.关注生殖性克隆人

(1)生殖性克隆：指通过__克隆__技术产生独立生存的新个体。

(2)治疗性克隆：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。

(3)我国__不赞成__、不允许、__不支持__、不接受任何生殖性克隆人实验。

4.警惕用新技术研究生殖性克隆人

(1)利用__化学诱导多能干细胞__技术，有可能产生人的iPS细胞，从而产生克隆人。

(2)如果按照“人类基因组编写计划”合成人类的整个__基因组__，就有可能造出“无父母”

人类或者拥有相同基因组的“克隆人”。

5.禁止生物武器

(1)种类：致病菌类、__病毒类__、生化毒剂类等。

(2)中国政府的态度：在任何情况下__不发展、不生产__、不储存生物武器，并反对生

物武器及其技术和设备的扩散。

【易错易混自纠】

(1)种植转基因植物有可能因基因扩散而影响野生植物的遗传多样性。(√)

(2)克隆人实验可能会存在流产率高、胎儿畸形率高等问题。(√)

(3)“设计试管婴儿”与“试管婴儿”技术没有什么不同。(×)

提示：“设计试管婴儿”在胚胎移植前要进行遗传学诊断，主要用于白血病等遗传疾病的

预测及治疗；“试管婴儿”在胚胎移植前不需要进行遗传学诊断，主要解决不孕夫妇的生育问

题。

(4)中国政府禁止生殖性克隆，但不反对治疗性克隆。(√)

1.(选择性必修3P80)构建基因表达载体的目的是__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__。一个基因表达载体的组成包

括__目的基因、启动子、终止子及标记基因__等。

2.(选择性必修3P94)蛋白质工程通过对基因操作来实现对天然蛋白质的改造的原因是_

_①蛋白质具有十分复杂的空间结构，基因的结构相对简单，容易改造；②改造后的基因可

以遗传给下一代，被改造的蛋白质无法遗传__。

3.(选择性必修3P74探究·实践)DNA的粗提取实验中过滤不能用滤纸代替纱布的原因

是__DNA会被吸附到滤纸上而大量损失，影响最终提取的DNA量__。

教材拾遗

1.(选择性必修3P72旁栏思考)DNA连接酶和DNA聚合酶的作用相同吗？试简要说明。

__不相同。DNA连接酶连接的是两个DNA片段，而DNA聚合酶连接的是单个脱氧核

苷酸__。

2+

2.(选择性必修3P77相关信息)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+__。引物是一小段能与DNA母链的一段碱基序

列互补配对的__短单链核酸__。用于PCR的引物长度通常为20～30个核苷酸。

3.(选择性必修3P79旁栏思考改编)PCR可以扩增mRNA吗？利用PCR扩增目的基因时，

为什么要用2种不同的引物？

__不可以，因为PCR是用DNA双链作模板的，不能直接用单链RNA进行PCR，必须

把mRNA逆转录成单链cDNA之后再进行PCR。DNA是两条反向平行的双链，而复制时

只能从固定的方向(模板链的3′端)开始，所以引物的碱基序列是不同的__。

考点1基因工程

1.与DNA有关的几种酶的比较

2.图解限制酶的选择原则

(1)不破坏目的基因原则：如图甲中可选择PstⅠ，而不选择SmaⅠ。

(2)保留标记基因、启动子、终止子、复制原点原则：所以所选择的限制酶尽量不要破

坏这些结构，如图乙中不选择SmaⅠ。

(3)确保出现相同黏性末端原则：通常选择与切割目的基因相同的限制酶(如果没有相同

的限制酶，可选择同尾酶)，如图甲中PstⅠ；为避免目的基因和质粒自身环化和随意连接，

也可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒，如图甲也可选择PstⅠ和EcoRⅠ两种限制酶。

结合基因工程工具酶的应用，考查科学思维

1.(2024·河南二模)为了提高玉米的抗虫能力，研究员将H与S两种抗虫基因构建成融合

基因，共同导入植物体内。图1为构建表达载体所用质粒，图2是H－S融合基因两侧序列，

图3为部分限制酶的识别序列。下列叙述正确的是()

A.卡那霉素抗性基因可以用来筛选导入目的基因的植物细胞

B.目的基因和质粒应该同时用酶B与酶C来切割，确保不会发生反向连接和自身环化

C.该玉米同时转入两种抗性基因可延缓害虫抗性基因频率增加

D.重组质粒中仍有酶A的切割位点

【解析】C卡那霉素抗性基因位于T－DNA之外的区域，只能与重组质粒一起导入农

杆菌细胞，用于筛选导入目的基因的农杆菌细胞，只有T－DNA上的潮霉素抗性基因才能

用于筛选导入目的基因的植物细胞，A错误；质粒应用酶A和酶B切割，避免破坏T－DN

A，B错误；相比于导入一种抗性基因，同时导入两种抗性基因可以减缓害虫对抗性基因的

选择，从而延缓抗性基因频率增加，C正确；酶A与酶C的识别序列相比，酶C的识别序

列特异性更低，酶A与酶C切割后产生的黏性末端互补后形成的连接位点只能被酶C识别，

而不能被酶A识别，D错误。

2.(2024·吉林模拟预测)(不定项)我国科学家发现玉米中ZmNBS42基因是玉米抗病性的

关键基因。如图为ZmNBS42基因编码区序列(虚线处省略了部分核苷酸序列)，表中为相关

限制酶识别序列及备选引物(注：起始密码子为AUG)。现需要在ZmNBS42基因编码区添加

BamHⅠ的识别序列以用于转基因技术中。下列相关叙述正确的是()

限制酶识别序列引物序列(5′－3′)

SacⅠGAGCTCC1ATGGATCCATGGCGATGTCATTTTCA

KpnⅠGGTACCC2AGGTACCCTTGGTGGCATCCTTAGC

BamHⅠGGATCCC3ATGGTACCATGGCGATGTCATTTTCA

HmdⅢAAGCTTC4AGGATCCCTTGGTGGCATCCTTAGC

A.ZmNBS42基因还应包括非编码区

B.ZmNBS42基因编码区左侧有启动子序列

C.PCR中需添加dNTP作为扩增原料，添加Mg2+激活TaqDNA聚合酶

D.PCR中应选用引物C1或C4与ZmNBS42基因编码区左侧结合

【解析】ABC完整的基因结构包括编码区和非编码区，所以ZmNBS42基因还应包括

非编码区，A正确；ZmNBS42基因编码区左侧的3′端作为转录的模板，mRNA左侧起始碱

基序列为5′－AUG……3′，对应的是起始密码子，启动子是RNA聚合酶结合和识别部位，

起始转录，所以ZmNBS42基因编码区左侧有启动子序列，B正确；PCR扩增时需要模板、

引物、原料、酶、能量、缓冲液等，所以可以添加dNTP作为扩增原料，添加Mg2+可以激

活TaqDNA聚合酶，C正确；由题干信息可知，需要在ZmNBS42基因编码区添加BamHⅠ

的识别序列以用于转基因技术中，而BamHⅠ的识别序列是GGATCC，而引物C1和C4的

序列中含有BamHⅠ的识别位点，引物应该与模板的3′端结合，所以PCR中应选用引物C1

与ZmNBS42基因编码区左侧结合，C4与ZmNBS42基因编码区右侧结合，D错误。

3.(2024·湖北模拟预测)为研究Atu5117启动子能否独立启动下游基因的表达，研究人员

利用重叠延伸PCR技术，获得“Atu5117启动子和绿色荧光蛋白基因(GFP)”的“嵌合序列”，

再构建基因表达载体(仅使用1种限制酶)，以获得含有“嵌合序列”的重组DNA分子。相关

过程、基础质粒及限制酶的酶切位点如图1所示。回答下列问题：

(1)重叠延伸PCR反应缓冲液中一般要添加Mg2+，以激活__________________，PCR

中预变性时间比循环过程中变性时间长，其原因是___________________________________

_______________________________________________________________________________

______________________________。

(2)由阶段2“变性后杂交”的原理可知，引物2和引物3在碱基序列上的要求是________

_______________________________________________________________________________

_________________________________________________________。

(3)阶段3构建基因表达载体需要的酶有________________________________，它们作

用的化学键是______________________。

(4)本实验中，在阶段3需破坏基础质粒上T7启动子的结构，从而使得GFP的表达仅

受Atu5117启动子的调控，因此，在设计阶段1和2的引物时，需确保________________(填

引物名称)上含有______(填限制酶的名称)的识别序列。

(5)提取受体细胞的相应DNA，利用与阶段3相同的限制酶酶切，进行DNA电泳检测，

结果如图2。已知Atu5117启动子、GFP基因、基础质粒的序列大小分别约为490bp、750

bp、2750bp(bp代表碱基对)，据图判断受体细胞________中成功导入了重组DNA分子。

注：M指标准参照物。

【答案】(1)耐高温的DNA聚合酶(Taq酶)

预变性时间较长可增大模板DNA彻底变性的概率，使模板DNA充分解旋(2)引物2

和引物3必须具有碱基互补配对的片段(3)限制性内切核酸酶(限制酶)和DNA连接酶磷

酸二酯键(4)引物1和引物4BamHⅠ(5)B

【解析】(5)利用与阶段3相同的限制酶酶切，如果受体细胞中成功导入了重组DNA分

子，酶切后会得到两个DNA片段，已知Atu5117启动子、GFP基因、基础质粒的序列大小

分别约为490bp、750bp、2750bp，所以酶切后得到两个DNA片段的大小分别是1240

bp和2750bp，符合细胞B的电泳图。

考点2基因工程的基本操作程序

1.PCR技术和DNA复制的比较

2.基因表达载体构建过程中的注意点

如果用同一种限制酶切割，若考虑两两相连，则DNA连接酶连接DNA片段会出现三

种情况：目的基因与目的基因的连接、目的基因与质粒的连接、质粒与质粒的连接，需筛选

出重组质粒。

3.含目的基因的受体细胞的筛选

(1)原理：将目的基因插入含有两种抗生素抗性基因的载体时，若插入某种抗生素抗性

基因内部，则会导致该抗生素抗性基因失活。如图，目的基因插入四环素抗性基因内部，则

四环素抗性基因失活。

(2)被转化的细菌有三种：含环状目的基因的细菌、含重组质粒的细菌、含自身环化质

粒的细菌。

(3)筛选方法：将混合处理后的细菌先放在含氨苄青霉素的培养基上培养，能生长的是

含重组质粒的细菌和含自身环化质粒的细菌，如图1、2、3、4、5菌落，再利用无菌的绒布

影印到含有四环素的培养基上，如图能生长的菌落为2、3、4，则在含四环素培养基上不生

长的即为含有目的基因的菌落，如图1、5菌落。最后，可在含氨苄青霉素的培养基上挑取

1、5菌落进行培养。

围绕PCR技术，考查科学思维和科学探究

1.(2024·山东二模)(不定项)丙型肝炎是由丙型肝炎病毒(HCV)引起的一种传染病。为研

制针对HCV的多肽疫苗，某研究小组构建LTB－R9－Bp融合基因的过程如图，进而构建出

融合基因表达载体，其中LTB是一种免疫增强剂基因，R9－Bp是HCV两个相连的包膜蛋

白基因。下列说法正确的是()

A.PCR反应体系中需加入待扩增的模板、引物、原料以及耐高温的DNA聚合酶

B.若要大量扩增LTB－R9－Bp融合基因，可选择引物P2和引物P3继续进行PCR

C.融合基因表达载体的组成元件有融合基因、标记基因、启动子和终止密码子等

D.若利用转基因植物生产该疫苗，需用到基因工程、植物组织培养和抗原—抗体杂交技

术

【解析】ADPCR扩增时，需要在反应体系中加入待扩增的模板、引物、原料以及耐

高温的DNA聚合酶，A正确；通过PCR技术扩增LTB－R9－Bp融合基因，需要与融合基

因两端序列互补配对的引物，结合图示分析，可选择引物P1和引物P4继续进行PCR，B

错误；终止密码子存在于mRNA上，不会存在于融合基因中，C错误；若利用转基因植物

生产该疫苗，则需要通过基因工程获得含有目的基因的受体细胞，再通过植物组织培养获得

能产生疫苗的植物，最终需要通过抗原—抗体杂交技术进行鉴定，D正确。

2.(2024·山东一模)fat1基因和fat2基因控制的酶分别调控两种多不饱和脂肪酸的合成，

两种酶的共同表达对于细胞内多不饱和脂肪酸的合成具有协同效应。2A肽是一种来源于病

毒的短肽，受2A基因序列控制。2A基因的转录产物可以通过“核糖体跳跃”断开位于2A肽

尾端甘氨酸和脯氨酸之间的肽键，将2A基因编码的蛋白分割成2个独立蛋白。图甲表示科

研人员利用重叠延伸PCR技术成功构建融合基因fat1—2A—fat2的过程。图乙表示构建成

功的包含融合基因的重组质粒的部分片段，F1～F4、R1～R4表示引物。通过基因工程成功

实现了fat1基因和fat2基因在小鼠体内的共同表达，大大提高了细胞内多不饱和脂肪酸的

含量。回答下列问题：

(1)利用PCR技术可以实现在体外快速大量进行DNA扩增，其与细胞内DNA复制的共

同点是__________________________________________________(答出2点)。若图乙中融合

基因的b链为模板链，则图甲PCR1中的引物甲与图乙中的引物______的绝大部分序列相同。

(2)PCR1和PCR2需要分开单独进行，原因是____________________________。PCR3

不需要引物，高温加热后fat1—2A和2A—fat2的双链解开，其中能正常延伸形成融合基因

的是________(填序号)形成的杂交链。

(3)为了确定fat1基因连接到质粒中且插入2A序列的上游，需进行PCR检测，若仅用

一对引物，应选择图乙中的引物________。融合基因经下图中的过程表达产生fat1和fat2

两种蛋白，经检测发现通过该技术表达的fat1蛋白的分子量较正常fat1蛋白的分子量大，

依据该融合基因的结构和表达原理推测，原因是_____________________________________

_______________________________________________________________________________

____________________________。

【答案】(1)都需要模板、引物、DNA聚合酶、原料都是脱氧核苷酸R4(2)引物甲和

引物丁部分碱基互补配对，影响子链的合成①④(3)F1、R3fat1基因后面连接了2A序

列，使fat1蛋白后面连接了2A肽的部分片段

【解析】(1)PCR技术与细胞内DNA复制的共同点是都需要模板、引物、DNA聚合酶、

原料都是脱氧核苷酸；若图乙中融合基因的b链为模板链，而根据图上启动子和终止子的位

置可知转录方向是图上从左向右，对应的模板链方向应该是3′→5′，非模板链(也就是a链)

是5′→3′；考虑到DNA复制的方向是子链的5′→3′，所以引物结合的单链其方向是3′→5′；

图中fat1片段中F1是前引物，在左侧，所以其配对的单链是3′→5′的b链，故图甲PCR1

中的引物甲与图乙中的R4链相应部分的序列相同。(2)利用重叠延伸PCR连接fat1和fat2

基因过程中引物2和引物3的侧翼序列是互补配对的，若置于同一反应体系，会发生结合而

失去作用，不能扩增目的基因，因此PCR1体系与PCR2体系应分别独立进行；高温加热后

fat1—2A和2A—fat2的双链解开，其中能正常延伸形成融合基因的是①④形成的杂交链。(3)

为了确定fat1基因连接到质粒中且插入2A序列的上游，需进行PCR检测，若仅用一对引

物，应选择图乙中的引物F1、R3；由图可知，fat1基因后面连接了2A序列，使fat1蛋白后

面连接了2A肽的部分片段，因此该技术表达的fat1蛋白的分子量较正常fat1蛋白的分子量

大。

结合基因工程的基本操作程序，考查科学探究

3.(2024·北京一模)如图为构建苘麻抗除草剂基因A重组质粒的技术流程，其中NptⅡ是

卡那霉素抗性基因，GUS基因仅在真核细胞中表达，表达产物可催化底物呈蓝色。下列说

法错误的是()

A.PCR扩增A时可在引物中加入PstⅠ和XhoⅠ的酶切位点

B.在培养基中添加卡那霉素初步筛选导入重组质粒的农杆菌

C.用农杆菌转化植物愈伤组织，选择呈现蓝色的组织进行培养

D.启动子若为除草剂诱导启动子将减少细胞物质和能量浪费

【解析】CPCR扩增A后，为使A能与质粒结合形成重组质粒，需要在A的两侧加

入相应的限制酶的酶切位点，即在引物中加入PstⅠ和XhoⅠ的酶切位点，A正确；由图可知，

卡那霉素抗性基因是标记基因，因此在培养基中添加卡那霉素初步筛选导入重组质粒的农杆

菌，B正确；由题意可知，GUS基因仅在真核细胞中表达，表达产物可催化底物呈蓝色，

不能在农杆菌中表达，C错误；启动子若为除草剂诱导启动子，表达后具有除草剂的功能，

将减少细胞物质和能量浪费，D正确。

4.(2024·湖南教学教研联盟第一次)土壤盐渍化影响水稻生长发育，将水稻耐盐碱基因O

sMYB56导入不耐盐碱水稻品种吉粳88中，培育耐盐碱水稻新品种，其操作流程及可能用

到的限制酶如图，其中bar为抗除草剂基因，Tetr为四环素抗性基因，Ampr为氨苄青霉素抗

性基因，①～⑦表示操作过程。回答下列问题：

限制酶BamHⅠBclⅠSmaⅠSau3AⅠ

识别位点及－G↓GATCC－T↓－CCC↓

－↓GATC－

切割位点－GATCA－GGG－

(1)过程①利用PCR扩增OsMYB56基因时加入的酶催化__________键的形成，还需要

添加引物，应选用下列引物组合________。

①5′－CTTGGATGAT－3′

②5′－TAAGTTGTCT－3′

③5′－TAGTAGGTTC－3′

④5′－ATTCAACAGA－3′

⑤5′－TCTGTTGAAT－3′

⑥5′－ATCATCCAAG－3′

(2)根据基因表达载体的结构组成分析，Ti质粒中的CaMV35S功能是____________。基

因表达载体中，OsMYB56基因和bar基因编码链的方向______(填“相同”或“相反”)。

(3)过程③应选用限制酶______________切割质粒，利用所选限制酶进行操作的优势是_

_____________________________________________________(答2点)，切割后需要用_____

_________(写具体名称)进行连接效率更高，以便获得重组质粒。

(4)若要鉴定OsMYB56基因是否表达，从分子水平上检测的方法有__________________

_______________________________________________________________________________

_______________________________________________(答出1种即可)。

【答案】(1)磷酸二酯①⑤(2)RNA聚合酶识别和结合的部位(启动转录过程)相反

(3)BclⅠ和SmaⅠ防止酶切后的质粒、目的基因自身环化；保证OsMYB56基因和酶切

后的质粒定向连接T4DNA连接酶(4)提取细胞的mRNA，逆转录得到cDNA后进行PC

R扩增；根据OsMYB56基因设计探针进行核酸分子杂交检测OsMYB56基因或者其转录出

的mRNA；通过抗原—抗体杂交技术检测OsMYB56基因表达的蛋白质

【解析】(1)DNA分子由2条链构成，每一条链都有3′端与5′端，—OH端为3′端，磷

酸基团的末端为5′端，因此OsMYB56基因游离的磷酸基团侧为5′端，羟基端为3′端。过程

①PCR扩增OsMYB56基因时加入的酶是Taq酶，该酶能催化磷酸二酯键的形成。在进行P

CR操作时，引物应分别与基因两条链的3′端根据碱基互补配对原则结合，根据图中两端序

列，通常选择5′－CTTGGATGAT－3′(上面链的引物)和5′－TCTGTTGAAT－3′(下面链的引

物)作为引物对，①⑤正确。(2)基因表达载体的结构应该包括启动子、终止子、复制原点、

限制酶切割位点、标记基因等，由图可知CaMV35S是启动子，功能是RNA聚合酶识别和

结合的位点。RNA聚合酶的移动方向是从启动子移向终止子，故两个基因编码链方向相反。

(3)据图可知，质粒中的两个标记基因Tetr和Ampr中都含有限制酶BamHⅠ识别序列，如果

用限制酶BamHⅠ，会破坏质粒中的两个标记基因，为防止质粒自身环化，保证OsMYB56

和酶切后的质粒定向连接，需要用双酶切，因此过程③可以选择限制酶BclⅠ和SmaⅠ。酶

切后的质粒和目的基因片段，通过T4DNA连接酶作用后获得重组质粒。

考点3基因工程和蛋白质工程

蛋白质工程与基因工程的异同

名称蛋白质工程基因工程

从预期的蛋白质功能出发→设计

预期的蛋白质结构→推测应有的筛选与获取目的基因→基因表达

过程氨基酸序列→找到并改变相对应载体的构建→将目的基因导入受

的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新体细胞→目的基因的检测与鉴定

的基因→获得所需要的蛋白质

定向改造或生产人类所需要的蛋定向改造生物的遗传特性，以获得

实质

白质人类所需的生物类型或生物产品

只能生产自然界中已存在的蛋白

结果可生产自然界中不存在的蛋白质

质

蛋白质工程是在基因工程的基础

联系

上，延伸出来的第二代基因工程

围绕蛋白质工程，考查科学思维与生命观念

1.(2024·辽宁模拟预测)蛋白质工程被用于改进酶的性能或开发新的工业用酶时，常用两

种策略：合理设计，需了解蛋白质的结构及控制性状的基因序列，过程如下图；定向进化，

在试管中模拟自然进化，利用人工诱变技术诱发大量突变，按照特定的需要给予选择压力，

选择具有所需特征的蛋白质。下列叙述错误的是()

A.对某种蛋白质进行合理设计可能得到多种基因序列

B.⑤过程的完成依赖于基因的改造或基因的合成

C.定向进化也需要事先了解蛋白质的空间结构情况

D.定向进化策略与自然选择实质基本相同，但速度不同

【解析】C由于密码子的简并性，某种蛋白质所对应的基因序列也可能并不是唯一的，

即对应的基因序列不一定已知，所以对某种蛋白质进行合理设计可能得到多种基因序列，A

正确。根据图示分析可知，图中①为转录过程，②为翻译过程，③表示蛋白质的折叠，④为

分子设计，⑤表示DNA合成。⑤过程的完成依赖于基因的改造或基因的合成，B正确。根

据题干信息可知，定向进化，在试管中模拟自然进化，利用人工诱变技术诱发大量突变，按

照特定的需要给予选择压力，选择具有所需特征的蛋白质，所以不需要事先了解蛋白质的空

间结构情况，C错误。由以上分析可知，定向进化策略仍为遗传变异和选择的综合作用，与

自然选择实质基本相同，但是定向进化策略建立在对原始蛋白质的结构及功能的了解基础上，

需对其对应的基因再进行修饰或合成，是个缓慢的过程，因此定向进化策略与自然选择的速

度不同，D正确。

2.(2024·全国模拟预测)目前用于治疗人类疾病的单克隆抗体大多数是鼠源单抗，人体对

鼠源单抗有一定的排斥反应。研究人员根据抗体的结构特点欲将鼠源单抗进行改造，思路如

图1，改造过程如图2。回答下列问题：

(1)图1所示的思路属于________工程的范畴，图2中①表示的细胞是______________，

②是________过程。

(2)脂质体是人工合成的磷脂双分子层形成的囊泡，可以运输药物，推测脂质体可以将D

NA运进受体细胞的方式是____________________，该脂质体与细胞膜相比，不具备的功能

是________________________。

(3)利用PCR对cDNA进行扩增时，需要选择合适的引物，如图3表示cDNA的序列，

选择的引物是________，如果选择另外两种引物，还可以用于扩增________(填“已知”或“未

知”)序列。

【答案】(1)蛋白质鼠杂交瘤细胞逆转录

(2)与细胞膜结合或胞吞进行细胞间的信息交流(3)B和C未知

【解析】(1)题图1所示的思路是改造抗体，将鼠源抗体改造成鼠源—人源嵌合抗体，

这属于蛋白质工程的范畴。题图2中①是能分泌抗体的鼠杂交瘤细胞，②过程是利用RNA

生成DNA的过程，表示逆转录过程。(2)脂质体的成分是磷脂分子，故其运送药物的方式是

与细胞膜结合将药物运进细胞或者整个脂质体连同药物通过胞吞方式进入细胞。与细胞膜相

比，脂质体缺少蛋白质，细胞间的信息交流大多与细胞膜上的糖蛋白有关，故其缺少的功能

是进行细胞间的信息交流。(3)DNA链延伸的方向是5′→3′，则引物的方向也是5′→3′，故引

物应该选择B和C。如果选择A、D两种引物，则属于反向PCR技术，通常用于扩增目的

基因旁侧的未知DNA序列。

考点4DNA的粗提取与鉴定、DNA片段

的扩增及电泳鉴定

DNA的粗提取与鉴定实验的注意事项

(1)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)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

分子不能形成絮状沉淀。

(3)二苯胺试剂要现配现用，否则会影响鉴定的效果。

(4)加入食盐(主要成分是NaCl)的目的是溶解DNA。

(5)在DNA进一步提纯时，选用冷却的95%的酒精的作用是溶解杂质和析出DNA。

结合DNA的粗提取与鉴定，考查科学探究

1.(2024·山东质检)血浆中含有大量蛋白质和少量脂质等，血浆cfDNA与蛋白质紧密黏

附结合，提取血浆cfDNA的步骤主要有：配制洗涤液→样本裂解→DNA析出→DNA吸附

→杂质洗涤→DNA洗脱与收集。下列说法错误的是()

A.样本裂解的目的是裂解血细胞，使其含有的DNA释放

B.可以通过加入体积分数95%的预冷乙醇，轻轻颠倒混匀的方式析出DNA

C.洗涤液的作用是高效去除血浆中的蛋白质和脂质等

D.洗脱DNA的洗脱液中含有一定浓度的NaCl

【解析】A血浆不含有血细胞，裂解是使样品中的核酸游离在裂解体系中的过程，A

错误。DNA不溶于乙醇，细胞中某些蛋白质溶于乙醇，可以通过加入体积分数95%的预冷

乙醇，轻轻颠倒混匀的方式析出DNA，B正确。血浆中含有大量蛋白质和少量脂质等，洗

涤液的作用是高效去除血浆中的蛋白质和脂质等，C正确。DNA洗脱液的原理：在高盐状

态下，硅胶膜专一性地吸附DNA；在低盐或水溶液状态下，DNA被洗脱下来，洗脱DNA

的洗脱液中含有一定浓度的NaCl，D正确。

结合DNA片段的扩增及电泳鉴定，考查科学思维

2.(2024·山东一模)猪圆环病毒2型(PCV2)是单链环状DNA病毒，该病毒的核衣壳蛋白

Cap蛋白是PCV2基因工程疫苗研制的关键蛋白。科研人员通过基因工程构建了PCV2Cap

蛋白表达菌株，构建过程中先设计引物，通过PCR获取Cap基因片段，经酶切处理后与质

粒重组，并将其导入细菌。如图为通过琼脂糖凝胶电泳试验对PCR结果(图1)及PCV2Cap

重组质粒构建是否成功(图2为检测结果)进行的检测，图中Marker为DNA标准品。下列相

关叙述正确的是()

A.图示结果说明，PCV2Cap重组质粒构建成功

B.应依据Cap基因两端碱基序列来设计获取Cap基因的两种引物

C.细菌获得的产生Cap蛋白的变异可以遗传

D.构建基因表达载体时用BamHⅠ一种酶处理Cap基因和质粒

【解析】ABC如果质粒中插入了目的基因，那么单酶切会产生一个特定大小的片段。

使用两种不同的限制酶对重组质粒进行切割，如果插入片段和载体质粒都按预期被切割，那

么应该会产生两个或多个片段。图中单酶切和双酶切都出现了目的条带，这意味着插入片段

已经被成功克隆到载体中。说明PCV2Cap重组质粒构建成功，A正确。根据PCR技术的原

理可知，选择基因序列两端的区域设计引物可以提高引物的特异性。因为这些区域在基因中

是唯一的，所以设计的引物更容易针对性地扩增目的基因，减少非特异性扩增。应依据Ca

p基因两端碱基序列来设计获取Cap基因的两种引物，B正确。细菌获得的产生Cap蛋白的

变异属于基因重组，可以遗传，C正确。构建基因表达载体时，为了防止目的基因和质粒的

反向连接，一般用两种酶处理Cap基因和质粒，D错误。

考点5生物技术的安全性和伦理问题

1.治疗性克隆与生殖性克隆的比较

类型治疗性克隆生殖性克隆

利用克隆技术产生特定的细胞、组

目

织和器官，用它们来修复或替代受用于生育，获得人的复制品

区的

损的细胞、组织和器官

别

水

细胞水平个体水平

平

联系都属于无性生殖；产生新个体或新组织，遗传信息相同

2.试管婴儿与设计试管婴儿的比较

名称试管婴儿设计试管婴儿

胚胎移植前，不需要进行遗传学胚胎移植前需要进行遗传学诊

技术手段

诊断断

应用主要解决不孕夫妇的生育问题用于白血病等血液病的治疗

相同点体外受精，进行体外早期胚胎培养；胚胎移植；属于有性生殖

结合生物技术的安全性，考查科学思维

1.(2024·北京一模)下列生物技术操作不会达成预期目标的是()

A.将胰岛素基因表达质粒转入酵母菌，筛选获得产胰岛素工程菌

B.将肠乳糖酶基因导入奶牛乳腺细胞，培育产低乳糖牛乳的奶牛

C.将体外改造后能识别特定癌细胞的T细胞回输患者，进行癌症治疗

D.将花青素代谢相关基因导入植物体细胞，获得具有特定花色的植株

【解析】B将肠乳糖酶基因导入奶牛受精卵，可以培育出产低乳糖牛乳的奶牛，若导

入奶牛乳腺细胞则不能达成预期目标，B错误。

围绕生物技术的伦理问题，考查社会责任

2.(2024·湖北模拟预测)上海长征医院联合中国科学院分子细胞研究中心，利用患者血液

PBMC(如淋巴细胞、单核细胞等)重编程为自体iPS细胞，并使用国际首创技术使之转变为

内胚层干细胞，国际上首次利用干细胞来源的自体再生胰岛移植，成功治愈胰岛功能严重受

损的糖尿病的病例。下列说法错误的是()

A.创造iPS细胞不需要人类胚胎，可避免伦理问题

B.餐后患者再生胰岛B细胞的胰岛素分泌会增加

C.胰岛素与骨骼肌上受体结合后促进肌糖原合成

D.下丘脑分泌的激素经体液运输作用于胰岛细胞

【解析】D下丘脑通过自主神经支配胰岛细胞，D错误。

3.(2024·北京一模)生物安全是指与生物有关的各种因素对社会、经济、人类健康以及生

态环境所产生的危害或潜在风险。下列叙述与我国政府相关法规或主张不符的是()

A.禁止人的生殖性克隆和治疗性克隆

B.禁止非医学需要的胎儿性别鉴定

C.销售转基因农产品应有明确标注

D.全面禁止和彻底销毁生物武器

【解析】A我国禁止人的生殖性克隆，但不反对治疗性克隆，A错误。

1.(2024·安徽卷)下列关于“DNA粗提取与鉴定”实验的叙述，错误的是()

A.实验中如果将研磨液更换为蒸馏水，DNA提取的效率会降低

B.利用DNA和蛋白质在酒精中的溶解度差异，可初步分离DNA

C.DNA在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同，该原理可用于纯化DNA粗提物

D.将溶解的DNA粗提物与二苯胺试剂反应，可检测溶液中是否含有蛋白质杂质

【解析】DDNA在蒸馏水中的溶解度较低，无法有效提取出来，A正确；DNA不溶

于酒精溶液，但细胞中的某些蛋白质溶于酒精，B正确；DNA在不同浓度NaCl溶液中溶解

度不同，C正确；在沸水浴的条件下，DNA遇二苯胺呈蓝色，但不能检测有没有蛋白质，

D错误。

2.(2024·湖南卷)(不定项)最早的双脱氧测序法是PCR反应体系中，分别再加入一种少量

的双脱氧核苷三磷酸(ddATP、ddCTP、ddGTP或ddTTP)，子链延伸时，双脱氧核苷三磷酸

也遵循碱基互补配对原则，以加入ddATP的体系为例：若配对的为ddATP，延伸终止；若

配对的为脱氧腺苷三磷酸(dATP)，继续延伸；PCR产物变性后电泳检测。通过该方法测序

某疾病患者及对照个体的一段序列，结果如图所示。下列叙述正确的是(