全品高考复习生物2027版第21讲 基因工程

第21讲基因工程必备知识梳理考点典例探究备用习题课时作业60

基因工程的基本工具课时作业61

基因工程的基本操作程序及应用（一）课时作业62

基因工程的基本操作程序及应用（二）课时作业63

蛋白质工程和生物技术的安全性与伦理问题答案速查【听】

答案速查【作】

项目限制酶(也称限制性内切核酸酶)作用识别______________的特定核苷酸序列，并使每条链中的特定部位的____________断开结果产生互补的__________________

磷酸二酯键磷酸二酯键黏性末端或平末端

项目限制酶(也称限制性内切核酸酶)来源主要是__________举例________________________________________________________________连接成一条______________原核生物

续表项目限制酶(也称限制性内切核酸酶)注意

相同的黏性末端互补的黏性末端磷酸二酯键续表2.载体(1)作用：将__________导入受体细胞。(2)基本条件：①含有____________位点，供目的基因插入。②具有__________，能在细胞中进行自我复制。③具有__________，便于______________的筛选。目的基因限制酶切割复制原点标记基因

［注意］

常见的标记基因有________________、____________________等，筛选过程如下：四环素抗性基因

氨苄青霉素抗性基因(3)种类：最常用的载体是______(小型_____________分子，主要存在于原核生物)，除此之外还有____________________等。【及时梳理】几种酶的比较名称作用对象作用部位作用结果限制酶_______________切割形成__________________________________质粒

噬菌体、动植物病毒磷酸二酯键

黏性末端或平末端磷酸二酯键名称作用对象作用部位作用结果_______________解旋酶_____________________磷酸二酯键

氢键解旋磷酸二酯键

续表二、基因工程的基本操作程序1.筛选和获取目的基因(1)获取方法：利用_____获取和扩增目的基因或通过构建__________的方法。

基因文库

目的基因解旋与引物结合

脱氧核苷酸

两

⑤产物：大量目的基因，可进一步通过________________来检测。琼脂糖凝胶电泳

项目酶__________________酶__________________酶引物两条_________两条_________特点____________________________________

连续复制半保留复制、边解旋边复制

2.基因表达载体的构建(核心)(1)启动子：位于基因______，是____________识别和结合的部位，驱动__________。(2)终止子：位于基因______，终止转录。(3)标记基因：筛选含________________________。上游

基因转录下游

(4)构建过程①酶切：使用同种________或能产生__________________切割载体和目的基因。②连接：将切割后的目的基因与载体用____________连接，形成_______________。限制酶相同末端的限制酶

[警示]使用相同的两种限制酶切割载体和目的基因，有利于目的基因的正确连接。3.将目的基因导入受体细胞(1)导入植物细胞的方法：____________________________。示意图：花粉管通道法和农杆菌转化法

显微注射受精卵

4.目的基因的检测与鉴定检测水平检测目的检测方法分子水平插入______________________转录分子杂交技术翻译____________________个体水平是否表现出特定性状__________________鉴定实验

抗原—抗体杂交技术抗虫、抗病或活性三、基因工程的应用

(2)乳腺生物反应器和膀胱生物反应器的比较乳腺生物反应器膀胱生物反应器启动子乳腺特异性启动子膀胱特异性启动子受体细胞受精卵受精卵提取产品乳汁提取尿液提取特点雌性动物性成熟后不受性别、年龄限制四、蛋白质工程1.概念：是指以蛋白质分子的__________及其与__________的关系作为基础,通过________________,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。结构规律生物功能改造或合成基因2.蛋白质工程与基因工程的关系蛋白质工程的基础是__________。对蛋白质的结构进行设计改造,最终还必须通过________________来完成。基因工程改造或合成基因

功能结构氨基酸序列

脱氧核苷酸序列新的基因

1.原理(1)粗提取：________________，其他物质可溶。(2)鉴定：__________________________________________。

2.实验材料：__________________等，但一定不能用_________________。洋葱、菜花、香蕉哺乳动物红细胞

等体积预冷的酒精

1.[2018·海淀期中]

萝卜的蛋白A具有广泛的抗植物病菌作用，而且对人体没有影响。我国科学家欲获得高效表达蛋白A的转基因大肠杆菌作为微生物农药，做了相关研究。

限制

①这是一种定点的__________技术。基因突变[解析]

根据题意和图示分析，A基因中1个碱基对的替换得到新的基因，这是基因突变。

引物A引物B引物C引物D________________________________________________√√××××√√××××√××√

(3)研究者进一步将含有新蛋白A基因的重组质粒和___________________________________________分别导入大肠杆菌，提取培养液中的蛋白质，用________________方法检测并比较三组受体菌蛋白A的表达产物，判断新蛋白A基因表达效率是否提高。为检测表达产物的生物活性，研究者将上述各组表达产物加入到长满了植物病菌的培养基上，培养一段时间后，比较________的大小，以确定表达产物的生物活性大小。

抗原—抗体杂交抑菌圈

(4)作为微生物农药，使用时常喷洒蛋白A基因的发酵产物而不是转蛋白A基因的大肠杆菌，其优点是____________________________________________________________________。

对人、畜、农作物和自然环境安全；不会造成基因污染；有效成分纯度较高[解析]

作为微生物农药，转基因生物很可能对周围环境造成基因污染，因此喷洒蛋白A可避免基因污染；另外直接喷施蛋白A,其有效成分高，效果更明显。考点二

基因工程的工具及操作程序

√

甲

酶切位点图乙

电泳结果示意图

甲

酶切位点图乙

电泳结果示意图√

甲

酶切位点图乙

电泳结果示意图

甲

酶切位点图乙

电泳结果示意图

√

考点三

基因工程的应用及安全性5.[2023·北京卷]抗虫作物对害虫的生存产生压力，会使害虫种群抗性基因频率迅速提高，导致作物的抗虫效果逐渐减弱。为使转基因抗虫棉保持抗虫效果，农业生产上会采取一系列措施。以下措施不能实现上述目标的是(

)A.在转基因抗虫棉种子中混入少量常规种子B.大面积种植转基因抗虫棉，并施用杀虫剂C.转基因抗虫棉与小面积的常规棉间隔种植D.转基因抗虫棉大田周围设置常规棉隔离带√[解析]

在转基因抗虫棉种子中混入少量常规种子，非转基因作物的存在会降低害虫种群的生存压力，A不符合题意；大面积种植转基因作物并使用杀虫剂会导致害虫大量死亡，害虫种群抗性基因频率会越来越高，因为能生存的个体大多数都具有抗性基因，B符合题意；转基因抗虫棉与小面积的常规棉间隔种植，转基因抗虫棉大田周围设置常规棉隔离带都会降低害虫的生存压力，保留非抗性基因，使转基因抗虫棉保持抗虫效果，C、D不符合题意。考点四

综合应用

(1)将表达载体导入斑马鱼受精卵的最佳方式是__________。显微注射[解析]

将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法，所以将表达载体导入斑马鱼受精卵的最佳方式是显微注射法。

监测灵敏度更高

②D

避免转基因斑马鱼逃逸带来生物安全问题

很多增强子具有组织特异的活性，它们与特定蛋白结合后激活基本启动子，驱动相应基因在特定组织中表达(图A)。基于上述调控机理，研究者构建了由基本启动子和报告基因组成的“增强子捕获载体”(图B)，并转入受精卵。捕获载体会随机插入基因组中，如果插入位点附近存在有活性的增强子，则会激活报告基因的表达(图C)。

(1)在个体发育中，来源相同的细胞在形态、结构和功能上发生___________的过程称为细胞分化，分化是基因____________的结果。稳定性差异选择性表达[解析]

细胞分化是指在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。分化是基因选择性表达的结果。(2)对文中“增强子”的理解，错误的是___(单选)。

√

基本启动子和它们调控的基因位于同一条染色体上，A、B正确；由图C可知，一个增强子可作用于多个基本启动子，C错误；依据题干“很多增强子具有组织特异的活性”可知，很多增强子在不同组织中的活性不同，D正确。

了确定这两个基因是否为心脏特异表达的基因，应检测______________________________________________________________________________。

备用习题1.农杆菌Ti质粒上的T-DNA可以转移并随机插入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T-DNA插入位置两侧的未知序列,以此可确定T-DNA插入的具体位置。下列相关叙述错误的是 ()

A.PCR技术依据的原理是DNA半保留复制B.PCR技术需要解旋酶和耐高温的DNA聚合酶C.选择图中的引物①④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来确定插入位置√[解析]PCR技术需要耐高温的DNA聚合酶,但不需要解旋酶,高温下双螺旋可以打开，B错误;DNA的两条链反向平行,子链从引物的3'端开始延伸,利用图中的引物①④组合可扩增出两侧的未知序列，C正确。2.“SDS法”是提取DNA的常用方法,其提取液成分中的SDS能使蛋白质变性,EDTA是DNA酶抑制剂,Tris作为缓冲剂。下列说法错误的是 ()A.SDS不会破坏蛋白质空间结构,但是能促进DNA和蛋白质分离B.EDTA能减少DNA水解,提高DNA的完整性C.Tris作为缓冲剂能维持pH的稳定,保证DNA结构正常D.若选择鸡血细胞为材料,则省去了研磨过程√[解析]由题干可知,SDS能使蛋白质变性,故能破坏蛋白质空间结构,A错误。3.热启动PCR可提高扩增效率,方法之一是先将除TaqDNA聚合酶(Taq酶)以外的各成分混合后,加热到80℃以上再混入酶,然后直接从94℃开始PCR扩增,下列叙述正确的是 ()A.Taq酶最适催化温度范围为50~60℃B.与常规PCR相比,热启动PCR可减少反应起始时引物错配形成的产物C.两条子链的合成一定都是从3'端向5'端延伸D.PCR产物DNA碱基序列的特异性体现了Taq酶的特异性√[解析]Taq酶最适催化温度为72℃左右,A错误;PCR反应的最初加热过程中,在较低的温度下引物可能与部分单链模板非特异性结合,并在TaqDNA聚合酶的作用下延伸,结果会导致引物错配形成的产物的扩增,影响反应的特异性,热启动可减少引物错配形成的产物,提高反应的特异性,B正确;DNA分子复制具有方向性,都是从5'端向3'端延伸,C错误;Taq酶没有特异性,与普通的DNA聚合酶相比,Taq酶更耐高温,D错误。4.下列关于基因工程及其应用的叙述,错误的是 ()A.Bt抗虫蛋白被分解为多肽后与害虫肠上皮细胞的特异性受体结合,导致细胞膜穿孔B.将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组,使获得的转基因牛分泌的乳汁中乳糖含量大大降低C.科学家将药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起,通过显微注射等方法导入哺乳动物的体细胞D.培育转基因克隆猪器官,采用的方法可能是在器官供体基因组中导入某种调节因子,以抑制抗原决定基因的表达√[解析]将目的基因导入动物细胞采用最多的方法是显微注射法,若用转基因动物生产药物,科学家通常将药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起,导入哺乳动物的受精卵,C错误。5.天然胰岛素制剂容易形成二聚体或六聚体,皮下注射后往往要逐渐解离为单体,才能发挥作用,在一定程度上延缓了疗效。科学家利用蛋白质工程(基本思路见下图)研发出速效胰岛素,已在临床上广泛应用。下列有关叙述正确的是 ()

A.当前限制蛋白质工程发展的关键因素是基因工程技术还不成熟B.从六聚体胰岛素解离为单体形式是将胰岛素水解为氨基酸C.利用基因工程和蛋白质工程生产胰岛素都经历①②过程D.利用蛋白质工程生产速效胰岛素要从推测b入手√[解析]当前限制蛋白质工程发展的关键因素是蛋白质发挥功能必须依赖正确的高级结构,而这种高级结构往往很复杂,人们对蛋白质的高级结构了解太少,A错误;从六聚体胰岛素解离为单体形式是将六个胰岛素形成的六聚体水解为单个胰岛素的过程,B错误;利用基因工程和蛋白质工程生产胰岛素都经历找到对应的脱氧核苷酸序列(基因)→转录(①)形成mRNA(c)→翻译(②)获得所需要的蛋白质的过程,C正确;蛋白质工程中,首先根据预期的蛋白质功能设计预期的蛋白质结构,因此利用蛋白质工程生产速效胰岛素要从设计预期的蛋白质结构(a)入手,D错误。6.生物技术的进步在给人类带来福祉的同时,会引起人们对它安全性的关注,也会与伦理道德发生碰撞,带来新的伦理困惑与挑战。下列有关叙述错误的是 ()A.科学家将玉米的α-淀粉酶基因与目的基因一起转入植物中,阻断淀粉储藏使花粉失去活性而防止转基因花粉的传播,达到防止基因污染的目的B.我国承诺在任何情况下都不发展、不生产、不储存生物武器C.生物武器包括致病菌类、病毒类、生化毒剂类等,具有致病能力强、攻击范围广的特点D.可利用设计试管婴儿技术解决不孕夫妇的生育问题√[解析]人类利用试管婴儿技术解决不孕夫妇的生育问题,D错误。作业手册课时作业60

基因工程的基本工具1.[2020·东城二模]生物工程中，所用物质与其发挥的作用不能对应的是(

)

√

2.[2020·东城一模]下列有关基因表达载体的叙述，不正确的是(

)A.具有复制原点，使目的基因能在受体细胞内扩增B.具有启动子，作为多肽链合成的起始信号C.具有标记基因，有利于目的基因的初步检测D.具有目的基因，以获得特定的基因表达产物√

√

√

√

√

√

导入棉花细胞。下列操作与实验目的不符的是(

)√

√

√

启动子

氨苄青霉素

5种工程菌菌体数量增长趋势与对照菌基本一致

√√12.[2024·朝阳期中]

水稻雄性不育系在育种中具有重要的应用价值。研究者试图寻找更多的雄性不育基因。

显性1

②观察并比较水稻花穗、花药和花粉粒的发育情况，发现与野生型植株相比，株系1的花穗变小、花药变短、无成熟花粉粒，株系2无明显差异。本实验的目的是_______________________________________________。

图乙结果表明____________________________________________________。

课时作业61

基因工程的基本操作程序及应用(一)1.[2024·朝阳期末]毕赤酵母是一种高效的分泌蛋白表达系统，能用于大量生产外源蛋白质。以下说法正确的是(

)

√

√

√

4.[2023·东城期末]人凝血酶

Ⅲ

是一种分泌蛋白，可预防和治疗急慢性血栓。重组人凝血酶

Ⅲ

是世界上首个上市的动物乳腺生物反应器生产的重组蛋白药物。下列相关叙述错误的是(

)

√

化底物呈蓝色。下列说法错误的是(

)√

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能初步筛选导入重组质粒的农杆菌，B正确；

错误；启动子若为除草剂诱导启动子，只有在有除草剂时才会表达，没有除草剂时不会表达，能够减少细胞物质和能量浪费，D正确。6.[2025·海淀一模]利用基因工程技术生产特定单克隆抗体的流程如下图。下列叙述错误的是(

)

√

导入大肠杆菌或酵母菌并将抗体蛋白表达的过程，从而产生外壳上携带不同抗体的不同的噬菌体，B错误；③表示利用抗原和抗体特异性结合的原理筛选能与特定抗原结合的抗体，C正确；酵母菌是真核生物，适合生产复杂蛋白如抗体，过程④可将目标抗体A的基因导入酵母菌进行发酵生产，D正确。

下列叙述不正确的是(

)

√

下列相关叙述错误的是(

)

√

碱基互补配对载体

甲乙引物1和2扩增后检测到条带说明____________________。根据图乙结果推测，同源染色体中只有一条染色体敲入了目的基因的组别是_________。成功敲入了目的基因

甲乙

丙丁甲①图丁中的B组结果对应图丙中的________组。

丙丁

丙丁甲

丙丁甲

10.[2024·朝阳期末]

为研究胰腺A蛋白的生理功能，科研人员利用基因工程技术构建了A基因胰腺特异性敲除模型小鼠。

受精卵

5、10

课时作业62

基因工程的基本操作程序及应用(二)

√

√

√

√[解析]

目的基因表达产物不能影响受体细胞的生存或活性，因此转入的

√

下列叙述正确的是(

)

√

√

√

9.[2024·西城二模]

裸鼹鼠几乎不得癌症，其寿命可超过30年，同样大小的家鼠最长寿命为4年。为探究其原因，科研人员做了以下研究。

避免对胚胎期细胞分裂的抑制作用，保障胚胎正常生长发育

[答案]

D注射外源雌激素

(4)请简述本研究的应用前景：___________________________________________________________________________。

高分子量透明质酸未来可以应用于改善人类健康状况，治疗癌症和提升人类寿命等[解析]

根据题意可知，高分子量透明质酸可抑制细胞过度增殖，由此推测高分子量透明质酸未来可以应用于改善人类健康状况，治疗癌症和提升人类寿命等。10.[2025·海淀二模]

大肠杆菌是基因工程中应用最广泛的受体细胞。研究者利用大肠杆菌开展转录起始和调控机制的研究。

复制原点、标记基因、限制酶切割位点、终止子(答出其中

2

个即可)[解析]

基因表达载体应含有复制原点、标记基因、限制酶切割位点、终止子等(选择性必修3教材第80页)。甲

甲

甲

甲

ecb(或d)d(或b)a

乙

乙

乙课时作业63

蛋白质工程和生物技术的安全性与伦理问题

A.使目标基因发生定向突变B.需加入脱氧核苷酸作为原料C.需根据目标基因碱基序列设计引物D.可用于蛋白质的优化改造√

2.[2023·朝阳二模]以下不属于对转基因生物安全性评价的是(

)A.对转基因生物的颜色、大小、形态的评价B.对转入基因是否会污染本土生物进行评价C.转基因食品的毒理学、致敏性和营养学评价D.对转基因生物的天敌、捕食对象等的影响√[解析]

转基因生物的颜色、大小、形态与转基因生物的安全性无关，故对转基因生物的颜色、大小、形态的评价不属于对转基因生物安全性评价，A符合题意；污染本土生物会对生物多样性造成威胁，因此对转入基因是否会污染本土生物进行评价属于对转基因生物安全性评价，B不符合题意；对转基因食品的毒理学、致敏性和营养学评价属于对转基因生物食物安全的评价，C不符合题意；转基因生物的天敌、捕食对象与生物多样性和生态系统稳定性有关，因此对转基因生物的天敌、捕食对象等的影响属于对转基因生物安全性评价，D不符合题意。3.[2024·东城一模]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.销售的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]

我国禁止人的生殖性克隆，但不反对治疗性克隆，A符合题意；我国禁止非医学需要的胎儿性别鉴定，以避免引发伦理问题等，B不符合题意；销售的转基因农产品应有明确标注，以确保消费者的知情权，C不符合题意；生物武器是生物制剂、载体和分散手段的综合利用，生物武器自诞生以来，给人类的生存安全构成了严重威胁，应全面禁止和彻底销毁生物武器，D不符合题意。

√

5.[2022·海淀二模]当今，公众从网络和自媒体获得的信息众多。请利用生物学知识甄别，以下信息合理的是(

)A.消费者对转基因食品有知情权和选择权B.凡是害虫喜欢吃的蔬菜和果实都是非转基因的C.为实现增产增收，应尽量增大植物生长调节剂的使用量D.冬季寒冷则流感病毒不易变异，故流感不会大面积爆发√

6.[2025·朝阳期末]法律和法规是规范生物技术研究，防止生物技术滥用的有力武器。下列叙述与我国相关法规不符的是(

)A.用农业转基因生物加工制成的产品需提供标识B.不得将体外受精获得的人类胚胎植入人体生殖系统C.在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器D.禁止非医学需要的胎儿性别鉴定和选择性别人工终止妊娠√[解析]

用农业转基因生物加工制成的产品需提供标识，以确保消费者的知情权，A不符合题意；法律允许的辅助生殖技术可以将体外受精获得的人类胚胎植入人体生殖系统，B符合题意；生物武器包括致病菌类、病毒类和生化毒剂类等，我国已申明在任何情况下，不发展、不生产、不储存生物武器，C不符合题意；禁止非医学需要的胎儿性别鉴定和选择性别人工终止妊娠，以避免引发伦理问题等，D不符合题意。7.[2026·朝阳期末]下列对转基因技术的认识正确的是(

)A.被转移的基因是功能已知的基因，不会引起安全性问题B.转基因技术可用于建立疾病动物模型，模拟疾病的发生发展过程C.转基因作物被食用后，目的基因会转入动物细胞内D.外源基因一定不会影响作物细胞内其他基因的表达√

8.[2023·西城期末]转基因技术蓬勃发展，社会高度关注转基因技术带来的安全与伦理问题。下列相关叙述，正确的是(

)A.为避免转基因植物造成基因污染，应防止目的基因随花粉扩散B.市面出现的彩椒、紫薯、高甜度南瓜均为转基因商品C.转基因抗虫棉具有抗棉铃虫的特性，连续多代种植后可一直保持抗性D.转基因技术产品去除目的基因后，属于蛋白质工程的产品[解析]

基因污染是指对原生物种基因库非预期或不受控制的基因流动，如转基因植物中的目的基因可能随花粉扩散，造成基因污染，√所以要防止目的基因随花粉扩散以避免基因污染，A正确。市面出现的彩椒、紫薯、高甜度南瓜不一定为转基因商品，也可能是杂交育种、航天育种培育出来的，B错误。虽然转基因抗虫棉具有抗棉铃虫的特性，但由于导入的抗虫基因的数目和位置不定，所以连续多代种植后可能出现性状分离，不能一直保持抗性，C错误。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。转基因技术产品去除目的基因后，既没有合成新蛋白，也没有改造现有蛋白质，不属于蛋白质工程的产品，D错误。9.[2023·朝阳期中]表中关于转基因作物的观点和理由，合理的是

(

)

序号观点理由①与传统作物的味道、色彩不同的不一定是转基因作物杂交育种、诱变育种也能培育出来②应避免摄入转基因食品没有或很少有害虫吃转基因作物，说明它们抗虫的同时也威胁人体健康③只吃应季水果反季水果都来自转基因作物④用转基因作物替代现有全部农作物转基因农作物性状优良，没有任何风险A.①

B.②

C.③

D.④√[解析]