高中生物练习：基因工程的应用、生物技术的安全与伦理

第7课时基因工程的应用、生物技术的安全与伦理

【课标要求】1.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。2.举例说出日常生活中的转基因产品。3.探讨转基因技术在应用过程中带来的影响。4.

举例说出生殖性克隆人面I缶的伦理问题。5.分析说明我国为什么不赞成、不允许、不支持、

不接受任何生殖性克隆人实验。6.举例说明历史上生物武器对人类造成了严重的威胁与伤害。

7.认同我国反对生物武器及其技术和设备的扩散。

考点一基因工程及其延伸技术的应用

■梳理归纳夯实必备知识

1.基因工程改善了人类生活品质

2.蛋白质工程

一表示蛋白质的合成过程，--♦表示蛋白质工程流程

■考向突破强化关键能力

考向一基因工程的应用

1.研究表明，每个人的DNA都不完全相同，DNA指纹技术就是利用这一原理，通过比较

DNA来识别身份。警方收集犯罪现场及疑犯的DNA,经DNA扩增得到数量较多的相同DNA,

再用限制性内切核酸酶将DNA切成若干片段进行凝胶电泳，结果如下图所示。卜.列有关叙

述错误的是（）

犯罪现场疑犯1疑犯2

较长

片段—

=凝胶

较短—

片段■

A.通过比较，基本可以排除疑犯1的嫌疑

B.将DNA切成片段利用了限制性内切核酸酶的高效性

C.DNA扩增得到数量较多的相同DNA,利用的原理是DNA复制

D.不同人的DNA不同主要是因为DNA中的脱氧核甘酸排列顺序不同

答案B

解析通过题图比对可知，疑犯2的DNA与犯罪现场的DNA相似性较大，基本可以排除疑

犯1的嫌疑，A正确；将DNA切成片段利用了限制性内切核酸酶的专一性，B错误；利用

PCR技术对DNA进行扩增，其原理是DNA的半保留复制，C正确。

2.北极比目鱼中有抗冻基因，其编码的抗冻蛋白具有II个氨基酸的重复序列，该序列重复

次数越多，抗冻能力越强，下图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图，下列有关叙述正

确的是（）

A.过程①是获取抗冻基因的过程，用到的酶只有限制性内切核酸酶

B.在重组质粒上，抗冻基因首端和末端一定具有启动子和终止子，启动和终止翻译的进程

C.过程②用到的质粒是农杆菌的Ti质粒，要将重组质粒转入农杆菌才能进行筛选

D.根据抗冻基因制作的DNA探针，可以用来检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在

答案D

解析据题图可知，该转基因技术操作中，获取目的基因的方法是利用抗冻县因（目的基因）

的wRNA进行人工化学合成，需要的酶足逆转录酶和限制性内切核酸酶，A项铭误；目的基

因首端和末端的启动子和终止子均是DNA片段，分别启动和终止转录的进程，B项错误：

重组质粒转入农杆菌的目的是通过农杆菌转化法将目的基因导入番茄细胞中，C项错误；检

测目的基因是否导入受体细胞，通常是用DNA探针进行检测，即DNA分子杂交技术，D项

正确。

考向二蛋白质工程

3.阅读如下资料，判断下列各项描述不合理的是（）

资料甲：科学家将牛生长激素基因导入小鼠受精卵中，得到了体型巨大的“超级小鼠”。

资料乙：T4溶菌酶在温度较高时易失去活性，科学家对编码T4溶菌酶的基因进行改造，使

其表达的T4溶菌酣的第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸，在该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸

之间形成了一个二硫键，提高了T4溶菌酶的耐热性。

A.甲属于基因工程，乙属于蛋白质工程

B.甲中将目的基因导入小鼠细胞中常用显微注射法

C.乙中通过对基因改造实现了对蛋白质的改造

D.从资料乙可看出，T4溶菌酶是一种宜接利用氨基酸制造出来的新蛋白质

答案D

解析甲中的“超级小鼠”的培育，与导入的牛生长激素基因有关，属于基因工程。资料乙

显示，科学家对编码T4溶菌酶的基因进行了改造，这属于蛋白质工程，A、C正确；从资料

乙可看出，T4溶菌酶是一种通过改造“编码T4溶菌酶的基因”而制造出来的新蛋白质，D

错误。

4.猪胰岛素用于•降低人体血糖浓度的效果并不明显，原因是猪胰岛素分子中有一个氨基酸与

人不同。为了使猪胰岛素能够用于临床治疗糖尿病，利用蚩白质工程对猪胰岛素分子设计的

最佳方案是（）

A.将猪胰岛素中不同于人的那个氨基酸进行替换

B.将猪胰岛素和人胰岛素进行拼接组成新的胰岛素

C,将猪和人的胰岛素混合在一起治疗糖尿病

D.根据人的胰岛素设计制造一种全新的胰岛素

答案A

解析由于猪胰岛素分子中只有一个氨基酸与人的胰岛素不同，所以只需替换这一个不同的

氮基酸即可。虽然根据人胰岛素分子设计一种全新的胰岛素也可以用于临床治疗糖尿病，但

是在分子设计和胰岛素的生产等方面都存在很多的困难，所以并不是最佳方案。

考点二生物技术的安全与伦理

■梳理归纳夯实必备知识

1.转基因产品已经进入人们的日常生活

转基因作物在全球迅速推广种植

食品、

转入生长激索基因的转基因猪和转

农业

基因鱼的问世，有效地提高了养猪

业和渔业的产量

转基因农作物如富含B-胡萝卜索

的黄金米、含疫苗的马铃薯等.可

健康：

增进人类健康

医学

乳腺生物反应器、基因工程菌生产

药物

2.理性看待转基因技术的应用

出现

争位

的原

因

争

论

的

关

问

健

即

•

措

位

学

测

检

和

管

理

3.我国禁止生殖性克隆人

4.世界范围内应全面禁止生物武器

有意识地利用致病微生物、毒素、

昆虫侵袭敌人的军队、人口、农

定义

作物或牲畜等目标，以达到战争

目的的一类武器

I具有传染性

［携带和投放相对简单

超I研发门槛低，对人员的杀伤力和

环境的破坏力大

无差别杀伤

禁止生物武器,不发展、不生产、不储存

生物武器,反对扩散生物武器

■考向突破强化关键能力

考向一转基因产品的安全性

1.下列关于转基因生物安全性的叙述，错误的是（）

A.种植转基因作物应与传统农业种植区隔离

B.转基因作物被动物食用后，目的基因会直接转入动物体细胞中

C.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

D.转基因植物的目的基因可能转入根际微生物中

答案B

2.面对转基因生物的安全性问题，以下解决方法中合理的是（）

A.一旦发现转基因生物出现了安全性问题，要马上停止实验，并封存重组生物

B.要求对外源DNA进行认真选择，避免产生对人体有毒害的或过敏的蛋白质

C,对用大肠杆菌作为转基因受体的菌株，限定必须使用400c卜便会死去的菌株

D.把重组DNA的转移限制在遗传上没有缺陷的生物上

答案B

解析一旦发现转基因生物出现了安全性问题，要马上停止实脸，并销毁重组生物，A错误：

大肠杆菌作为转基因受体菌株，可能对人体造成威胁，所以必须选择37c人体体温下就会死

亡的菌株，C错误；重组DNA的转移限制在遗传上具有特定缺陷的生物上，D错误。

考向二生物技术的安全性与伦理

3.据人民网报道，“一对名为露露和娜娜的基因编辑婴儿于2018年11月在中国健康:延生。

这对双胞胎的一个基因经过修改，使她们出生后即能天然抵抗艾滋病。这是世界首例免疫艾

滋病的基因编辑婴儿”。下列有关说法正确的是（）

A.基因编辑制造人类的行为是符合伦理道德的

B.基因编辑技术，可改变人类进化的速度和方向，有利于人类的进化

C.通过基因编辑技术改变了人类的遗传物质，使人类进化成新物种

D.基因编辑技术可用于疾病预防领域研究，但不能用于编辑婴儿

答案D

解析基因编辑技术，只是对个别人个别基因进行编科，不一定改变人类进化的速度和方向，

B错误；基因编辑技术改变了人类的遗传物质，但并没有出现生殖隔离，即没有形成新物种，

C错误。

4.下列关于生物武器及其使用的叙述，正确的是（）

A.生物武器种类多样，包括致病微生物、毒品、昆虫等

B.炭疽杆菌产生的肉毒杆菌毒素能够引起肌肉麻痹

C.现在的年轻人都已接利天花疫苗，对其有特异性免疫能力，所以不感染该病毒

D.《禁止生物武器公约》中强调在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器

答案D

解析生物武器包括致病微生物、毒素和昆虫等，不包括毒品，A错误；肉毒杆菌毒素是由

肉毒杆菌产生的，而不是由炭疽杆菌产生的，B错误：如今年轻人普遍都未接种天花疫苗，

正确接种疫苗可以有效防治天花，C错误。

重温高考真题演练

I.(2021•浙江6月选考,20)采用CRISPR/Cas9基因编辑技术可将增强型绿色荧光蛋白(EGFP)

基因定点插入到受精卵的Y染色体上，获得转基因雄性小鼠。该转基因小鼠与野生型雌性小

鼠交配，通过观察荧光可确定早期胚胎的性别。下列操作错误的是()

A.基因编辑处理的受精卵在体外培养时，不同发育阶段的胚胎需用不同成分的培养液

B.基因编辑处理的受精卵经体外培养至2细胞期，须将其植入同期发情小鼠的子宫，才可

获得表达EGFP的小鼠

C.分离能表达EGFP的胚胎干细胞，通过核移植等技术可获得大量的转基因小鼠

D.通过观察早期胚胎的荧光，能表达EGFP的即为雄性小鼠胚胎

答案B

解析依据胚胎在不同发育阶段对培养条件的特定需要，受精卵在体外培养时，不同发育阶

段的胚胎需用不同成分的培养液，A正确；基因编辑处理的受精卵一般经体外培养至杂隹胚

或裳胚阶段，进行胚胎移植，可获得表达EGFP的小鼠，B错误；通过基因编辑技术将Y染

色体用绿色荧光蛋白基因标记，通过观察早期胚胎的荧光，能表达EGFP的个体含有Y染色

体，即为雄性小鼠胚胎，D正确。

2.(2021•河北，24)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污奥土壤的修复能力，研究者将醉母液

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：

(I)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。

⑵将DNA序列插入Ti质粒构建重组载体时，所需要的两种酶是o

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o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O

（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。

干重（g）Cd(mg,kg-1)

口野生型回野生型

口转就因植株口依基因植株

二部地F部整株茎

图1图2

（5）已知YCFI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。

相较丁草本植物，采用杨树这种乔木作为Cd污染土壤修复植物的优势在丁

_____________________________（写出两点即可）。

答案⑴基因组文库⑵限制酶和DNA连接能

便于目的基因的检测和鉴定（3）农杆菌转化法避免目的基因在自然界中的扩散（4）耐性

茎、叶（5）YCF1可通过主动转运将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（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YCFI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脸材料，可避免目的基因在自然界

中的扩散。（4）根据分析可加，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，对于辍解土壤Cd污染最为方便有效。

3.[2022.浙江1月选考，29（二）]我国在新冠疫情防控方面取得了显著的成绩，但全球疫情形

势仍然非常严峻，尤其是病毒出现了新变异株——德尔塔、奥密克戎，更是威胁着全人类的

生命健康。

⑴新冠病毒核酸定性检测原理是：以新冠病毒的单链RNA为模板，利用酶合成DNA,

经PCR扩增，然后在扩增&物中加入特异的,如果检测到特异的杂交分子则核

酸检测为阳性。

（2）接种疫苗是遏制新冠疫喑蔓延的重要手段。腺病毒疫苗的制备技术要点是：将腺病毒的复

制基因敲除；以新冠病毒的_______基因为模板合成的DNA插入腺病毒基因组，构建重组

腺病毒。重组腺病毒在人体细胞内表达产生新冠病毒抗原，从而引发特异性免疫反应。在此

过程中，腺病毒的作用是作为基因工程中目的基因的。将腺病毒复制基因

敲除的目的是。

⑶单克隆抗体有望用于治疗新冠肺炎。单克隆抗体的制备原理是：取免疫阳性小鼠的

细胞与骨髓瘤细胞混合培养，使其融合，最后筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞。

与植物组织培养相比，杂交瘤细胞扩大培养需要特殊的成分，如胰岛素和。

答案（1）逆转录核酸探针（2）抗原载体使腺病毒失去复制能力（3）脾动物血清

课时精练

一、选择题

1.T4溶菌酶在高温时易失去活性。研究人员对编码T4溶菌酶的基因进行改造，使T4溶菌

酶第3位的异亮软酸突变为半胱氨酸，该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成一个二流键，

提高了酶的耐热性。下列相关叙述正确的是（）

A.T4溶菌酹耐热性提高的原因是组成该的的氨基酸种类和数量发生了改变

B.T4溶菌酶的改造属于蛋白质工程，自然界中的酶都可通过蛋白质工程进行改造

C.蛋白质工程与“中心法则”的流动方向一致，即DNA-mRNAf蛋白质

D.若高温使蛋白质分子的空间结构发生改变，蛋白质的功能也会受到影响

答案D

解析由题意可知，T4溶菌酹时热性提高的原因是组成该醉的氨基酸种美及其空间结构均发

生了改变，但是氨基酸的数量没有发生改变，A项错误；T4溶菌酶的改造属于蛋白质工程，

酶大多是蛋白质，少数是RNA,蛋白质工程只能用于改造蛋白质类的酶，B项错误；蛋白质

工程与“中心法则”的流动方向相反，C项错误。

2.下列关于基因工程应用的叙述，正确的是（）

A.基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因

B.基因诊断的基本原理是DNA分子杂交

C.一种基因探针能检测水体中的各种病毒

D.利用基因工程生产乙肝疫苗时，目的基因存在于人体B淋巴细胞的DNA中

答案B

解析基因治疗就是向目标细胞中引入正常功能的基因，达到治疗疾病的目的，A项错误：

基因诊断又称DNA诊断或分子诊断，通过分子生物学和分子遗传学的技术，直接检测出分

子结构水平和表达水平是否异常，从而对疾病做出判断，利用的原理就是DNA分子杂交，B

项正确；基因工程生产乙肝疫苗是通过构建含有乙肝病毒表面抗原基因的重组质粒，然后感

染相应的宿主细胞，生产乙肝表面抗原蛋白，D项错误。

3.科学家利用生物技术将人的生长激素基因导入小鼠受精卵的细胞核中，经培育获得•种转

基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中，在医学研究及相关疾病

治疗方面都具有重要意义。下列有关叙述错误的是（）

A.选择受精卵作为外源基因的受体细胞是因为这种细胞具有全能性

B.采用DNA分子杂交技术可检测外源基因在小鼠细胞为是否成功表达

C.人的生长激素基因能在小鼠细胞内表达，说明遗传密码在不同种生物中可以通用

D.将转基因小鼠体细胞进行核移植（克隆），可以获得多个具有外源基因的后代

答案B

解析采用DNA分子杂交技术可检测转基因生物的DNA上是否插入了目的基因，但不能检

测外源基因在小鼠细胞内是否成功表达，B项错误。

4.下列关于“转基因”的叙述，错误的是（）

A.转入的外源基因有可能使作物的其他基因的表达受到影响

B.被转移的基因是功能已知的基因，人们对它们研究得已经相当透彻，绝对不会引起安全

性问题

C.在“转基因”的过程中，必须用到工具酶

D.转基因技术成果已进入人类的生产和生活中，特别是在医药和农业生产上发挥了极大的

作用

答案B

5.生物技术安全性和伦理问题是社会关注的热点。下列叙述错误的是（）

A.应严格选择转基因植物的目的基因，避免产生对人类有害的物质

B.当今社会的普遍观点是禁止克隆人的实验，但不反对治疗性克隆

C.反对•设计试管婴儿的原因之一是有人滥用此技术选择性设计婴儿

D.生物武器是用致病菌、毒素、干扰素及病毒等来形成杀伤力

答案D

解析干扰素为免疫活性物质，并非生物武器，D错误。

6.有人认为“转基因生物和转基因食品不安全，要严格控制”，以下各项中支持此观点的是

（）

A.转基因作物能使贫穷国家的亿万人口摆脱饥饿，同时还能减少使用农药引起的环境污染

B.转基因食品与非转基因食品一样，都是由脂肪、蛋白质和碳水化合物等物质组成的

C.对转入了苏云金芽抱杆菌基因的西红柿进行毒性分析表明，这种转基因西红柿对人体健

康没有影响

D.帝王蝶的幼虫在吃了某种转基因玉米的花粉沾染过的牛奶草叶子后，近一半的个体死亡,

幸存的也不能正常发育

答案D

二、非选择题

7.2020年新型冠状病毒在全球大爆发，引起人体患病毒性肺炎，该病毒为单链RNA病毒。

请回答下列问题：

⑴研究表明，RNA酶广泛存在而稳定，RNA制剂中只要存在少量的RNA酶就会引起RNA

的降解。病毒核酸检测是新冠肺炎诊治的关键一步，常兴用核酸检测试剂盒（RT-PCR技术

——逆转录荧光PCR技术〕进行检测。RT-PCR技术首先经酶的作用，以病毒RNA

为模板合成，再以其为模板，扩增合成目的片段。不直接用病毒RNA进行核酸

检测，而采用RT—PCR技术的原因是__________________________________o

⑵得到足够量的逆转录病毒DNA之后，可用放射性同位素将其标记作为探针，利用

技术，按照原理对待测人员进行核酸检测。如果显示出

____________，即为阳性。

（3）PCR技术中使用的DNA聚合酶是来自于温泉的一种嗜热菌，该菌能在高温环境中生长

的特殊本领是山细胞内直接决定的。

答案（1）逆转录cDNA通过扩增反应将样本中微量的病毒信息加以放大（2）核酸分子杂

交碱基互补配对杂交带（3）7的DNA聚合的特定的空间结构

8.回答与基因工程和克隆技术有关的问题：

⑴构建重组DNA分子时，使用两种限制性内切核酸酶处理含目的基因的DNA片段和载体

DNA,然后在DNA连接酶的催化下拼接；优点是可防止目的基因和切割后的载体

DNA