考向28基因工程及生物技術安全性與倫理問題1.（2021湖北7）限制性內切酶EcoRI識別并切割雙鏈DNA，用EcoRI完全酶切果蠅基因組DNA，理論上得到DNA片段的平均長度（堿基對）約為（）A.6 B.250 C.4000 D.24000【答案】C【解析】【分析】限制性核酸內切酶能識別特定的DNA序列，切割特定的位點，在特定的堿基之間切割磷酸二酯鍵。【詳解】據圖可知，EcoRI的酶切位點有6個堿基對，由于DNA分子的堿基組成為A、T、G、C，則某一位點出現該序列的概率為1/4×1/4×1/4×1/4×1/4×1/4=1/4096，即4096≈4000個堿基對可能出現一個限制酶EcoRI的酶切位點，故理論上得到DNA片段的平均長度（堿基對）約為4000。C符合題意。故選C。2.（2021湖北16）某實驗利用PCR技術獲取目的基因，實驗結果顯示除目的基因條帶（引物與模板完全配對）外，還有2條非特異條帶（引物和模板不完全配對）。為了減少反應非特異條帶的產生，以下措施中有效的是（）A.增加模板DNA量 B.延長熱變性的時間C.延長延伸的時間 D.提高復性的溫度【答案】D【解析】【分析】多聚酶鏈式反應（PCR）是一種體外迅速擴增DNA片段的技術，PCR過程一般經歷下述三循環：95℃下使模板DNA變性、解鏈→55℃下復性（引物與DNA模板鏈結合）→72℃下引物鏈延伸（形成新的脫氧核苷酸鏈）。【詳解】A、增加模板DNA的量可以提高反應速度，但不能有效減少非特異性條帶，A錯誤；BC、延長熱變性的時間和延長延伸的時間會影響變性延伸過程，但對于延伸中的配對影響不大，故不能有效減少反應非特異性條帶，BC錯誤；D、非特異性產物增加的原因可能是復性溫度過低會造成引物與模板的結合位點增加，故可通過提高復性的溫度來減少反應非特異性條帶的產生，D正確。故選D。3．（2021·全國乙卷高考真題）用DNA重組技術可以賦予生物以新的遺傳特性，創造出更符合人類需要的生物產品。在此過程中需要使用多種工具酶，其中4種限制性核酸內切酶的切割位點如圖所示。回答下列問題：（1）常用的DNA連接酶有E.coliDNA連接酶和T4DNA連接酶。上圖中__________酶切割后的DNA片段可以用E.coliDNA連接酶連接。上圖中___________酶切割后的DNA片段可以用T4DNA連接酶連接。（2）DNA連接酶催化目的基因片段與質粒載體片段之間形成的化學鍵是____________。（3）DNA重組技術中所用的質粒載體具有一些特征，如質粒DNA分子上有復制原點，可以保證質粒在受體細胞中能___________；質粒DNA分子上有______________，便于外源DNA插入；質粒DNA分子上有標記基因（如某種抗生素抗性基因），利用抗生素可篩選出含質粒載體的宿主細胞，方法是______________。（4）表達載體含有啟動子，啟動子是指__________________。【答案】（1）EcoRI、PstIEcoRI、PstI、SmaI和EcoRV（2）磷酸二酯鍵（3）自我復制一至多個限制酶切位點用含有該抗生素的培養基培養宿主細胞，能夠存活的即為含有質粒載體的宿主細胞（4）位于基因首端的一段特殊DNA序列，是RNA聚合酶識別及結合的部位，能驅動轉錄過程【分析】基因工程至少需要三種工具：限制性核酸內切酶（限制酶）、DNA連接酶、運載體。【詳解】（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連接酶來源于大腸桿菌，只能將雙鏈DNA片段互補的黏性末端之間的磷酸二酯鍵連接起來，而T4DNA連接酶來源于T4噬菌體，可用于連接黏性末端和平末端，但連接效率較低。因此圖中EcoRI和PstI切割后的DNA片段（黏性末端）可以用E.coliDNA連接酶連接，除了這兩種限制酶切割的DNA片段，限制酶SmaI和EcoRV切割后的DNA片段（平末端）也可以用T4DNA連接酶連接。（2）DNA連接酶將兩個DNA片段連接形成磷酸二酯鍵。（3）質粒是小型環狀的DNA分子，常作為基因表達的載體，首先質粒上含有復制原點，能保證質粒在受體細胞中自我復制。質粒DNA分子上有一個至多個限制性核酸內切酶的酶切位點，便于目的基因的導入。質粒上的標記基因是為了鑒定受體細胞中是否含有目的基因，具體做法是用含有該抗生素的培養基培養宿主細胞，能夠存活的即為含有質粒載體的宿主細胞。（4）啟動子是一段特殊結構的DNA片段，位于基因的首端，它是RNA聚合酶識別和結合的部位，有了它才能驅動基因轉錄出mRNA，最終獲得需要的蛋白質。【點睛】本題考查基因工程的相關知識，要求考生識記基因工程的概念、原理及操作步驟，掌握各操作步驟中需要注意的細節，能結合所學的知識準確答題。4.（2022·全國乙卷·高考真題）新冠疫情出現后，病毒核酸檢測和疫苗接種在疫情防控中發揮了重要作用。回答下列問題。(1)新冠病毒是一種RNA病毒，檢測新冠病毒RNA（核酸檢測）可以采取RT-PCR法。這種方法的基本原理是先以病毒RNA為模板合成cDNA，這一過程需要的酶是______，再通過PCR技術擴增相應的DNA片段。根據檢測結果判斷被檢測者是否感染新冠病毒。(2)為了確保新冠病毒核酸檢測的準確性，在設計PCR引物時必須依據新冠病毒RNA中的______來進行。PCR過程每次循環分為3步，其中溫度最低的一步是______。(3)某人同時進行了新冠病毒核酸檢測和抗體檢測（檢測體內是否有新冠病毒抗體），若核酸檢測結果為陰性而抗體檢測結果為陽性，說明______（答出1種情況即可）；若核酸檢測和抗體檢測結果均為陽性，說明______。(4)常見的病毒疫苗有滅活疫苗、蛋白疫苗和重組疫苗等。已知某種病毒的特異性蛋白S（具有抗原性）的編碼序列（目的基因）。為了制備蛋白疫苗，可以通過基因工程技術獲得大量蛋白S。基因工程的基本操作流程是______。【答案】(1)逆轉錄酶##反轉錄酶(2)

特異性核苷酸序列

退火##復性(3)

曾感染新冠病毒，已康復

已感染新冠病毒，是患者(4)獲取S蛋白基因→構建S蛋白基因與運載體的表達載體→導入受體細胞→目的基因的檢測與鑒定（檢測受體能否產生S蛋白）【解析】【分析】PCR全稱為聚合酶鏈式反應，是一項在生物體外復制特定DNA的核酸合成技術；過程：①高溫變性：DNA解旋過程（PCR擴增中雙鏈DNA解開不需要解旋酶，高溫條件下氫鍵可自動解開）；低溫復性：引物結合到互補鏈DNA上；③中溫延伸：合成子鏈。(1)分析題意可知，新冠病毒的遺傳物質是RNA，而RT-PCR法需要先得到cDNA，由RNA到DNA的過程屬于逆轉錄過程，逆轉錄過程需要的酶是逆轉錄酶（反轉錄酶）。(2)PCR過程需要加入引物，設計引物時應有一段已知目的基因的核苷酸序列，在該過程中為了確保新冠病毒核酸檢測的準確性，在設計PCR引物時必須依據新冠病毒RNA中的特異性核苷酸序列來進行；PCR過程每次循環分為3步，分別為變性（90-95℃）、復性（55-60℃）、延伸（70-75℃），故其中溫度最低的一步是復性。(3)某人同時進行了新冠病毒核酸檢測和抗體檢測，若核酸檢測結果為陰性而抗體檢測結果為陽性，說明該個體曾經感染過新冠病毒，機體發生特異性免疫反應，產生抗體，將病毒消滅，則核酸檢測為陰性，但由于抗體有一定的時效性，能在體內存在一段時間，故抗體檢測為陽性；若核酸檢測和抗體檢測結果均為陽性，說明該個體體內仍含有病毒的核酸，機體仍進行特異性免疫過程，能產生抗體，則說明該人已經感染新冠病毒，為患者。(4)基因工程的基本操作流程是：獲取目的基因→基因表達載體的構建（基因工程的核心）→將目的基因導入受體細胞→目的基因的檢測與鑒定，結合題意，本基因工程的目的是獲得大量的S蛋白，故具體流程為：獲取S蛋白基因→構建S蛋白基因與運載體的表達載體→導入受體細胞→目的基因的檢測與鑒定（檢測受體能否產生S蛋白）。5.（2021遼寧24）PHB2蛋白具有抑制細胞增殖的作用。為初步探究某動物PHB2蛋白抑制人宮頸癌細胞增殖的原因，研究者從基因數據庫中獲取了該蛋白的基因編碼序列（簡稱phb2基因），大小為0．9kb（1kb=1000堿基對），利用大腸桿菌表達該蛋白。回答下列問題：（1）為獲取phb2基因，提取該動物肝臟組織的總RNA，再經__________過程得到cDNA，將其作為PCR反應的模板，并設計一對特異性引物來擴增目的基因。（2）圖1為所用載體圖譜示意圖，圖中限制酶的識別序列及切割位點見下表。為使phb2基因（該基因序列不含圖1中限制酶的識別序列）與載體正確連接，在擴增的phb2基因兩端分別引入__________和__________兩種不同限制酶的識別序列。經過這兩種酶酶切的phb2基因和載體進行連接時，可選用__________（填“E．coliDNA連接酶”或“T4DNA連接酶”）。相關限制酶的識別序列及切割位點名稱識別序列及切割位點名稱識別序列及切割位點HindⅢA↓AGCTTTTCGA↑AEcoRIG↓AATTCCTTAA↑GPvitⅡCAG↓CTGGTC↑GACPstICTGC↓AGGA↑CGTCKpnIG↓GTACCCCATG↑GBamHIG↓GATCCCCTAG↑G注：箭頭表示切割位點（3）轉化前需用CaCl2處理大腸桿菌細胞，使其處于__________的生理狀態，以提高轉化效率。（4）將轉化后的大腸桿菌接種在含氨芐青霉素的培養基上進行培養，隨機挑取菌落（分別編號為1、2、3、4）培養并提取質粒，用（2）中選用的兩種限制酶進行酶切，酶切產物經電分離，結果如圖2，________號菌落的質粒很可能是含目的基因的重組質粒。注：M為指示分子大小的標準參照物；小于0．2kb的DNA分子條帶未出現在圖中（5）將純化得到的PHB2蛋白以一定濃度添加到人宮頸癌細胞培養液中，培養24小時后，檢測處于細胞周期（示意圖見圖3）不同時期的細胞數量，統計結果如圖4。分析該蛋白抑制人宮頸癌細胞增殖可能的原因是將細胞阻滯在細胞周期的__________（填“G1”或“S”或“G2/M”）期。【答案】（1）逆轉錄（2）①.EcoRI②.PvitⅡ③.T4DNA連接酶（3）感受態（4）3（5）G2/M【解析】【分析】分析圖中質粒含有多個限制酶切位點，在啟動子和終止子之間有三個酶切位點，KpnI在質粒上有兩個酶切位點，PvitⅡ酶切后獲得平末端。圖4中G1期和S期細胞減少，而G2期細胞數目明顯增多。將目的基因導入微生物細胞：Ca2+處理法。【小問1詳解】利用RNA獲得cDNA的過程稱為逆轉錄。【小問2詳解】根據啟動子和終止子的生理作用可知，目的基因應導入啟動子和終止子之間．圖中看出，兩者之間存在于三種限制酶切點，但是由于KpnI在質粒上不止一個酶切位點，所以應該選擇EcoRI和PvitⅡ兩種不同限制酶的識別序列；根據PvitⅡ的酶切序列，切出了平末端，所以構建基因表達載體時，應該用T4DNA連接酶連接質粒和目的基因。【小問3詳解】轉化時用CaCl2處理大腸桿菌細胞，使其處于感受態的生理狀態，以提高轉化效率。【小問4詳解】由于這些菌落都可以生長在含有氨芐青霉素的培養基中，因此都含有質粒，重組質粒包含了目的基因和質粒，如果用EcoRI和PvitⅡ兩種酶切割重組質粒電泳后將獲得含有質粒和目的基因兩條條帶，由于phb2基因大小為0．9kb，所以對應電泳圖是菌落3。【小問5詳解】比較圖4中G1期和S期細胞減少，而G2期細胞數目明顯增多，說明了G1期和S期細胞可以進入G2期，而G2期的細胞沒有能夠完成分裂進入G1期，因此PHB2蛋白應該作用于G2/M期。【點睛】本題考察基因工程的知識，需要考生分析質粒的酶切位點，結合目的基因轉入的位置進行分析，結合題干中目的基因的大小分析電泳圖。1.限制酶的選擇方法根據目的基因兩端的限制酶切割位點、質粒上的限制酶切割位點以及是否破壞目的基因和標記基因等來確定限制酶的種類。（1）應選擇酶切位點位于目的基因兩端的限制酶，如圖甲可選擇PstⅠ；不能選擇酶切位點位于目的基因內部的限制酶，如圖甲不能選擇SmaⅠ。（2）為避免目的基因及質粒的自身環化、反向連接，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質粒（雙酶切），如圖甲可選擇用PstⅠ和EcoRⅠ兩種限制酶（但要確保質粒上也有這兩種酶的切割位點）。（3）切割質粒的限制酶不能同時切開質粒上的所有標記基因，即至少要保留一個標記基因，以用于重組DNA的鑒定和篩選，如圖乙中的質粒不能使用SmaⅠ切割。2.標記基因的作用標記基因可用于檢測目的基因是否導入受體細胞：3.啟動子、起始密碼子、終止子、終止密碼子的區別位置作用啟動子位于DNA分子上RNA聚合酶識別和結合位點，啟動轉錄過程起始密碼子位于mRNA分子上決定翻譯的開始終止子位于DNA分子上決定轉錄的結束終止密碼子位于mRNA分子上決定翻譯的結束4.農桿菌轉化法分析（1）構建基因表達載體需要兩種工具酶：限制酶和DNA連接酶。（2）基因表達載體（重組質粒）導入農桿菌細胞時，要用Ca2＋處理農桿菌細胞，使其處于感受態，有利于重組質粒的導入。（3）將導入目的基因的受體細胞培育成完整的植株要用到植物組織培養技術。1.基因工程的概念2.基因工程的基本工具3種工具，其中有2種工具酶（1）限制性內切核酸酶限制酶是一類酶，而不是一種酶【注意】①將一個基因從DNA分子上切割下來需要切兩處，同時產生四個黏性末端或平末端。②限制酶不切割自身DNA的原因是原核生物DNA分子中不存在該酶的識別序列或識別序列已經被修飾。（2）DNA連接酶（3）載體3.基因工程的基本操作程序（1）目的基因的篩選與獲取①目的基因的獲取方法：人工合成目的基因、利用PCR獲取和擴增目的基因、通過構建基因文庫來獲取目的基因。②利用PCR獲取和擴增目的基因【注意】①在PCR過程中實際加入的為dNTP（即dATP、dGTP、dTTP、dCTP），既可作為合成DNA子鏈的原料，又可為DNA的合成提供能量。②引物是一小段單鏈的DNA或RNA，作為新子鏈的合成起點，只能結合在母鏈的3′端，使DNA聚合酶能夠從引物的3′端開始連接脫氧核苷酸。③真核細胞和細菌的DNA聚合酶都需要Mg2＋激活。因此，PCR反應緩沖溶液中一般要添加Mg2＋。（2）基因表達載體的構建——核心①目的：使目的基因在受體細胞中穩定存在，并且遺傳給下一代，同時使目的基因能夠表達和發揮作用。②組成：③構建過程：（3）將目的基因導入受體細胞只有該步驟沒涉及到堿基互補配對原則【注意】①農桿菌轉化法中的兩次拼接和兩次導入第一次拼接是將目的基因拼接到Ti質粒的T－DNA上，第二次拼接（非人工操作）是指插入目的基因的T－DNA拼接到受體細胞的染色體DNA上；第一次導入是將含目的基因的Ti質粒導入農桿菌，第二次導入（非人工操作）是指含目的基因的T－DNA導入受體細胞。②導入的目的基因，可能存在于細胞質中，也可能整合到染色體DNA上。存在于染色體DNA上的目的基因有可能通過花粉傳播進入雜草或其他作物中，造成“基因污染”。（4）目的基因的檢測與鑒定1．（2022·內蒙古·海拉爾第二中學模擬預測）科研人員利用基因工程技術，從長穗偃麥草中獲取抗赤霉病主效基因Fhb7。將Fhb7導入小麥，其表達產物可減輕赤霉菌對小麥的感染，從而避免小麥赤霉病大規模爆發。圖中EcoRⅠ、sacⅠ、HindⅢ和PstⅠ是限制酶切割位點。回答下列問題：(1)基因工程的核心工作是_______________。(2)該基因工程操作中，先將Fhb7基因與質粒組裝，最好選擇_______兩種限制酶，再組裝35S啟動子，最好選擇_______兩種限制酶。組裝后的重組質粒還缺少___________。(3)利用PCR技術擴增Fhb7基因的前提是_______________，以便合成引物，引物在溫度為_________條件下結合到互補DNA鏈上，然后在_____________的催化下從引物開始進行互補鏈的合成。(4)艾弗里等人的肺炎雙球菌轉化實驗為證明DNA是遺傳物質做出了重要貢獻，也可以說是基因工程的先導，如果說他們的工作為基因工程理論的建立提供了啟示，那么這一啟示是_______________。【答案】(1)基因表達載體的構建(2)

SacⅠ和PstⅠ

EcoRⅠ和SacⅠ

終止子和標記基因(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酶或耐高溫的DNA聚合酶(4)DNA可以從一種生物個體轉移到另一種生物個體【解析】【分析】基因工程：目的基因的篩選與獲取、構建基因表達載體、將目的基因導入受體細胞、目的基因的檢測與鑒定。PCR：①變性：當溫度上升到90℃以上時，雙鏈DNA解旋為單鏈；②溫度下降到50℃左右時，兩種引物通過堿基互補配對與兩條單鏈DNA結合；③當溫度上升到72℃左右時，溶液中的脫氧核苷酸在耐高溫的DNA聚合酶的作用下，根據堿基互補配對原則合成新的DNA鏈。(1)基因工程的核心工作是基因表達載體的構建。(2)該基因工程操作中，先將Fhb7基因與質粒組裝，最好選擇SacⅠ和PstⅠ，再組裝35S啟動子時，最好選擇EcoRⅠ和SacⅠ，可以做到不破壞目的基因和啟動子。組裝后的重組質粒還缺少終止子和標記基因。(3)利用PCR技術擴增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設計引物。復性時，引物與模板鏈結合，溫度為50℃左右，接著在Taq酶或耐高溫的DNA聚合酶的催化下從引物開始進行互補鏈的合成。(4)艾弗里等人的肺炎雙球菌轉化實驗中，S型菌的DNA將R型菌轉化為S型菌，說明DNA可以從一種生物個體轉移到另一種生物個體，為基因工程理論的建立提供了啟示。【點睛】本題主要考查基因工程、PCR的操作和原理，識記和理解具體操作即可解答。2．（2022·青海·海東市第一中學一模）黃萎病是危害棉花種植的常見疾病，其病原菌主要為大麗輪枝菌和黑白輪枝菌。科學家通過基因工程技術將抗黃萎病基因D導入棉花，獲得抗黃萎病棉花。圖中Ampr表示氨芐青霉素抗性基因，Tetr表示四環素抗性基因，BclⅠ、HindⅢ和BamHⅠ為限制酶。請回答下列問題：(1)獲得堿基序列未知的基因D的方法一般為______。利用PCR技術擴增基因D時，設計引物序列的主要依據是______。(2)將目的基因D和Ti質粒連接構建重組質粒時，切割Ti質粒應選用的限制酶是______，原因是______；可利用含______的培養基對導入重組質粒的農桿菌進行篩選。(3)農桿菌能夠感染棉花的愈傷組織細胞，與這些細胞可以分泌大量的______有關。種植抗黃萎病棉花在環境保護方面的意義主要表現在______。【答案】(1)

從DNA文庫中獲取

與D基因兩端的部分核苷酸序列堿基互補配對(2)

HindⅢ和BamHⅠ

雙酶切產生不同的黏性末端，防止自身環化和倒接，保證了目的基因準確插入到T-DNA內部

氨芐青霉素(3)

酚類化合物

減少化學農藥的用量，減少環境污染和對人類的危害，對保護環境有益【解析】【分析】基因工程技術的基本步驟：（1）目的基因的獲取：方法有從基因文庫中獲取、利用PCR技術擴增和人工合成。（2）基因表達載體的構建：是基因工程的核心步驟，基因表達載體包括目的基因、啟動子、終止子和標記基因等。（3）將目的基因導入受體細胞：根據受體細胞不同，導入的方法也不一樣。將目的基因導入植物細胞的方法有農桿菌轉化法、基因槍法和花粉管通道法；將目的基因導入動物細胞最有效的方法是顯微注射法；將目的基因導入微生物細胞的方法是感受態細胞法。（4）目的基因的檢測與鑒定：分子水平上的檢測：①檢測轉基因生物染色體的DNA是否插入目的基因—DNA分子雜交技術；②檢測目的基因是否轉錄出了mRNA—分子雜交技術；③檢測目的基因是否翻譯成蛋白質—抗原—抗體雜交技術。個體水平上的鑒定：抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等。(1)獲取目的基因的方法有從基因文庫中獲取、人工合成和PCR技術擴增等，但要獲得堿基序列未知的D基因，需要通過從DNA文庫中獲取的方法。設計引物序列的主要依據是與D基因兩端的部分核苷酸序列堿基互補配對。(2)為了保證目的基因能夠插入到T-DNA上，T-DNA上沒有BclⅠ的切點，所以不選BclⅠ，T-DNA上有HindⅢ和BamHⅠ的切點，同時D基因兩端也分別含有HindⅢ和BamHⅠ的切點，由于雙酶切可產生不同的黏性末端，能防止自身環化和倒接，并保證目的基因準確插入到T-DNA內部，故選擇限制酶為HindⅢ和BamHⅠ。四環素抗性基因被BamHⅠ破壞，質粒中的氨芐青霉素抗性基因能表達出相關氨芐青霉素抗性，因而可在培養基中加入氨芐青霉素，含有重組質粒的農桿菌能生存。(3)農桿菌能夠感染棉花的愈傷組織細胞，與這些細胞可以分泌大量的酚類化合物，吸引農桿菌。種植抗黃萎病棉花在環境保護方面的意義主要表現在減少化學農藥的用量，減少環境污染和對人類的危害，對保護環境有益。3．（2022·重慶南開中學模擬預測）目前全球新冠肺炎疫情仍在流行。請回答下列問題：(1)判斷是否感染新冠肺炎病毒常用的方法是對疑似患者進行_____檢測（答2種）。(2)目前，接種安全有效的疫苗是防治新冠肺炎最有效的措施。中國科學家分別從①減毒活疫苗，②滅活病毒疫苗、③重組蛋白疫苗、④重組病毒載體疫苗（通常選用復制缺陷型腺病毒為載體），⑤DNA疫苗、⑥mRNA疫苗六大技術方向推進新型冠狀病毒疫苗的設計和研發。上述疫苗成分中含有有活性的病毒的是_____（填序號①～⑥），從疫苗成分的角度分析，⑤比③對冷鏈運輸要求低的原因是_____。(3)滅活病毒疫苗的制備原理是用各種理化方法滅活病原微生物及其代謝產物，使其喪失_____，但保持病毒的免疫原性，之后再通過純化等步驟制備出候選疫苗，這種疫苗易于實現_____（填“體液”或“細胞”或“特異性”）免疫且應答效果較好。(4)新型冠狀病毒是一種單鏈RNA病毒，其表面的S蛋白是該病毒侵染人體細胞的關鍵蛋白，科學家欲利用大腸桿菌作為工程菌批量生產S蛋白以制備重組蛋白疫苗。已知Tetτ為四環素抗性基因，LacZ'基因的表達產物能使白色的大腸桿菌菌落變成藍色，EcoRI的識別序列為，下圖為部分流程圖。從2019-nCoV基因組中分離出的S基因不能直接與質粒重組，其原因是_____，得到的S編碼序列片段需要在兩端加上_____序列后才能與質粒連接。過程②除了得到重組質粒外，還可能得到另外2種片段大小不一的結合產物，為篩選導入重組質粒的大腸桿菌，應_____。最后，通過抗原-抗體雜交技術檢測大腸桿菌是否表達出目標產物。【答案】(1)核酸和抗原(2)

①④##④①

蛋白質空間結構易受溫度影響，而DNA熱穩定性高(3)

致病性

特異性(4)

2019-nCoV的基因為單鏈RNA，不能直接與DNA相連

-TTAA-

應在培養基加入四環素，篩選白色菌落【解析】【分析】疫苗是將病原微生物及其代謝產物，經過人工減毒、滅活或利用基因工程等方法制成的用于預防傳染病的自動免疫制劑。疫苗保留了病原菌刺激動物體免疫系統的特性。當動物體接觸到這種不具傷害力的病原菌后，免疫系統便會產生一定的保護物質，如抗體等，當動物再次接觸到這種病原菌時，動物體的免疫系統便會依循其原有的記憶，制造更多的保護物質來阻止病原菌的傷害。(1)新型冠狀病毒感染者體內含有新冠病毒以及機體產生的與新冠病毒特異性結合的抗體，故判斷是否感染新冠肺炎病毒常用的方法是對疑似患者進行核酸和抗原檢測。(2)①減毒活疫苗、②滅活病毒疫苗、③重組蛋白疫苗、④重組病毒載體疫苗、⑤DNA疫苗、⑥mRNA疫苗中減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，重組病毒載體疫苗是以病毒作為載體，病毒有活性，所以有活性病毒為①④。從疫苗成分的角度分析，⑤為核酸疫苗，③為蛋白質類疫苗，蛋白質空間結構易受溫度影響，而DNA熱穩定性高，因此⑤比③對冷鏈運輸要求低。(3)滅活病毒疫苗經過“滅活”處理后喪失致病性，但保持病毒的免疫原性，其抗原仍能引起機體產生特異性免疫，這種疫苗易于實現特異性免疫且應答效果較好。(4)因為2019-nCoV的核酸為單鏈RNA，獲得的基因也為單鏈RNA，不能直接與雙鏈DNA相連，故從2019-nCoV基因組中分離出的S基因不能直接與質粒重組。據圖可知，EcoRI酶切后的黏性末端暴露出的堿基為-AATT，故過程①得到的S編碼序列片段兩端需要分別加上-TTAA-序列后才能與質粒連接。分析題意可知，質粒上LacZ基因會被EcoRI破壞，質粒上有四環素抗性基因，故為篩選導入重組質粒的大腸桿菌，可在培養基中加入四環素，則在該種培養基上含重組質粒的大腸桿菌可以存活；又因重組質粒的LacZ基因被破壞，故其不能變成藍色，為白色，故篩選出白色菌落即可。4．（2022·廣東實驗中學模擬預測）人體內的t-PA蛋白能高效降解由纖維蛋白凝聚而成的血栓，是心梗和腦血栓的急救藥。通過基因工程技術可以大量制備基因工程藥物t-PA。(1)研究人員采用PCR技術可以獲得大量t-PA基因，PCR的原理是_______________。此外，大量獲得t-PA基因的方法還有___________________（答出1種）。(2)高質量的DNA模板是成功擴增目的基因的前提條件之一，在制備DNA模板時，可以用高溫處理的方法去除其中的蛋白質，原因是________________。(3)研究表明，為心梗患者注射大量t-PA會誘發顱內出血，其原因在于t-PA與纖維蛋白結合的特異性不高，若將t-PA第84位的半胱氨酸換成絲氨酸，能顯著降低出血副作用。據此，先對天然的t-PA基因進行序列改造，然后再采取傳統的基因工程方法表達該改造后的基因，可制造出性能優異的改良t-PA蛋白。（注：如圖1表示相關的目的基因、載體及限制酶。pCLY11為質粒，新霉素為抗生素。）請回答下列問題：①以上制造出性能優異的改良t-PA蛋白的過程被稱為___________。已知人t-PA基因第84位半胱氨酸的模板鏈堿基序列為ACA，而絲氨酸的密碼子為UCU，因此改造后的基因決定第84位絲氨酸的模板鏈的堿基序列應設計為___________。②如圖所示，需選用限制酶XmaI和___________切開質粒pCLY11，才能與t-PA改良基因高效連接。與單一酶酶切相比，本操作采用的雙酶切方法的優點是___________。③將連接好的DNA分子導入大腸桿菌，含t-PA改良基因重組DNA分子的細胞應具有的性狀是________A．新霉素抗性且呈藍色

B．新霉素敏感且呈藍色C．新霉素抗性且呈白色

D．新霉素敏感且呈白色【答案】(1)

DNA半保留復制（DNA雙鏈復制）

（化學方法）人工合成、從基因文庫中獲取(2)蛋白質在高溫條件下會變性失活，而DNA雖然在高溫時會變性，但在低溫時又會復性。(3)

蛋白質工程

AGA

BglⅡ

防止質粒載體（和目的基因）自身環化

C【解析】【分析】目的基因的獲取可以從基因文庫中提取，可以使用PCR進行擴增獲得。對于基因比較小，核苷酸序列已知，也可以直接使用DNA合成儀用化學方法直接人工合成。(1)PCR是指體外合成DNA的技術，其原理是DNA半保留復制。對于基因比較小，核苷酸序列已知，也可以直接使用DNA合成儀用化學方法直接人工合成，此外還可從基因文庫中直接獲取。(2)根據蛋白質在高溫條件下會變性失活，而DNA雖然在高溫時會變性，但在低溫時又會復性的特征，在在制備DNA模板時，可以用高溫處理的方法去除其中的蛋白質，從而獲得較純凈的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蛋白需要對天然的t-PA基因進行序列改造，然后用改造的基因作為目的基因讓其表達，從而實現對天然蛋白質的改造，題中性能優異的改良t-PA蛋白的過程被稱為蛋白質工程，已知人t-PA基因第84位半胱氨酸的模板鏈堿基序列為ACA，而絲氨酸的密碼子為UCU，根據堿基互補配對原則可推測，改造后的基因決定第84位絲氨酸的模板鏈的堿基序列應設計為AGA。②目的基因兩端的黏性末端圖中已經給出，觀察各限制酶的識別序列可知，限制酶XmaI和BglⅡ切割產生的粘性末端能與目的基因的黏性末端堿基互補，要想把目的基因與質粒pCLY11（運載體）拼接起來需要得到相同的黏性末端，因此質粒pCLY11（運載體）也需要限制酶Xma和BglⅡ切割；基因工程中最核心的一個環節為基因表達載體的構建，其的是讓目的基因在受體細胞中穩定存在并且遺傳給下一代，同時使目的基因能夠表達和發揮作用，這里用兩種不同的限制酶切割質粒的目的是為了使其呈現兩種不同的黏性末端分別與目的基因的兩個黏性末端連接，這樣可以保證目的基因和質粒的正向連接，同時也可避免目的基因和質粒的自身環化。③結合圖示可知，限制酶XmaI和BglⅡ會破壞質粒pCLY11上的mlacZ，但不會破壞neor（新霉素抗性基因），導入重組質粒的大腸桿菌具有新霉素抗性，但由于mlacZ基因被破壞，因而菌落呈現白色，而導入pCLY11質粒的大腸桿菌，既有新霉素抗性，且mlacZ基因也能正常表達，因而菌落呈現藍色。當然這里作為受體細胞的大腸桿菌應該不具有pCLY11質粒，據此可將成功導入目的基因的大腸桿菌篩選出來。故選C。6.(2021山東高考13)粗提取DNA時，向雞血細胞液中加入一定量的蒸餾水并攪拌，過濾后所得濾液進行下列處理后再進行過濾，在得到的濾液中加入特定試劑后容易提取出DNA相對含量較高的白色絲狀物的處理方式是（）A.加入適量的木瓜蛋白酶B.37～40℃的水浴箱中保溫10～15分鐘C.加入與濾液體積相等的、體積分數為95%的冷卻的酒精D.加入NaCl調節濃度至2mol/L→過濾→調節濾液中NaCl濃度至0．14mol/L【答案】A【解析】木瓜蛋白酶可以水解DNA中的蛋白質類雜質，由于酶具有專一性，不能水解DNA，過濾后在得到的濾液中加入特定試劑后容易提取出DNA相對含量較高的白色絲狀物，A正確；37～40℃的水浴箱中保溫10～15分鐘不能去除濾液中的雜質，應該放在60~75℃的水浴箱中保溫10～15分鐘，使蛋白質變性析出，B錯誤；向雞血細胞液中加入一定量的蒸餾水并攪拌，過濾后在得到的濾液中加入與濾液體積相等的、體積分數為95%的冷卻的酒精，此時DNA析出，不會進入濾液中，C錯誤；加入NaCl調節濃度至2mol/L→過濾→調節濾液中NaCl濃度至0．14mol/L，DNA在0．14mol/L的NaCl溶液中溶解度小，DNA析出，不會進入濾液中，D錯誤。7.（2019·江蘇卷，10）下列關于DNA粗提取與鑒定的敘述，錯誤的是（）A.用同樣方法從等體積兔血和雞血中提取的DNA量相近B.DNA析出過程中，攪拌操作要輕柔以防DNA斷裂C.預冷的乙醇可用來進一步純化粗提的DNAD.用二苯胺試劑鑒定DNA需要進行水浴加熱【答案】A【解析】哺乳動物成熟的紅細胞中無細胞核和細胞器，不能提取到DNA，雞血、菜花、豌豆、菠菜等都具有細胞核，可以通過不同的方法提取DNA，用同樣方法從等體積兔血和雞血中提取的DNA量差異很大，A錯誤；為防止DNA斷裂，在DNA析出過程中攪拌操作要輕柔且沿著一個方向，B正確；DNA不溶于酒精溶液，但是細胞中的某些蛋白質溶于酒精溶液，預冷的酒精溶液可用來進一步純化粗提的DNA，C正確；在沸水浴的條件下，DNA遇二苯胺會被染成藍色，因此，用二苯胺試劑鑒定DNA需要進行水浴加熱，D正確。1.DNA的粗提取與鑒定（1）原理（2）方法步驟【注意】①加入酒精和用玻璃棒攪拌時，動作要輕緩，以免加劇DNA分子的斷裂，導致DNA分子不能形成絲狀沉淀。②本實驗不能用哺乳動物成熟的紅細胞作為實驗材料，原因是哺乳動物成熟的紅細胞無細胞核（無DNA）。可選用雞血細胞作為材料。2.DNA片段的擴增及電泳鑒定（1）實驗基礎（2）PCR實驗操作步驟（3）DNA的測定：凝膠中的DNA分子通過染色，可以在波長為300nm的紫外燈下被檢測出來。【注意】①為避免外源DNA等因素的污染，PCR實驗中使用的微量離心管、槍頭和蒸餾水等在使用前必須進行高壓滅菌處理。②在向微量離心管中添加反應組分時，每吸取一種試劑后，移液器上的槍頭都必須更換，避免試劑的污染。5.（2022·河北衡水調研）下列有關電泳的敘述，不正確的是（）A.電泳是指帶電粒子在電場的作用下發生遷移的過程B.待測樣品中DNA分子的大小和構象、凝膠的濃度等都會影響DNA在電泳中的遷移速率C.進行電泳時，帶電粒子會向著與其所帶電荷相同的電極移動D.PCR的產物一般通過瓊脂糖凝膠電泳來鑒定【答案】C【解析】DNA分子具有可解離的基團，在一定的pH下，這些基團可以帶上正電荷或負電荷，在電場的作用下，這些帶電分子會向著與它所帶電荷相反的電極移動，這個過程就是電泳，即帶電粒子在電場的作用下發生遷移的過程，A正確，C錯誤。6.（2022·山東濟南調研）人類胰島素基因位于第11號染色體上，長度為8416bp，人類胰島素的氨基酸序列已知。回答下列相關問題。（1）上圖是利用PCR技術獲取人胰島素基因的方法，除了此方法外，還可以利用的方法是______________________________________________。（2）利用PCR技術獲取人胰島素基因，在緩沖液中除了要添加模板和引物外，還需要添加的物質有_____________________________________________。（3）經過輪循環可以得到所需的目的基因，一個DNA分子經過5輪循環，需要引物A個，從PCR的過程和DNA分子的特點，試著寫出設計引物需要注意的問題：___________________________________________、______________________________________________（答出2點即可）。（4）利用SDS－凝膠電泳分離不同DNA分子，遷移速度取決于。（5）利用圖示方法獲取的目的基因，直接構建基因表達載體后導人大腸桿菌，（填“能”或“不能”）表達出人胰島素，理由是_________________________________________。【答案】（1）從基因文庫獲取或人工合成（2）四種脫氧核苷酸和耐高溫的DNA聚合酶（3）331引物自身不能有互補序列；引物之間不能有互補序列（4）DNA分子的大小（5）不能因為此方法獲得的目的基因中含有內含子，大腸桿菌無法正常識別內含子，而對內含子部分轉錄的mRNA進行翻譯，導致合成的蛋白質出現錯誤【解析】（3）題圖中引物A和引物B在DNA片段內部，根據PCR的過程和DNA分子半保留復制的特點可知，前兩輪循環產生的4個DNA分子的兩條鏈均不等長，第三輪循環產生的DNA分子存在等長的兩條核苷酸鏈，即目的基因。其過程圖如下：第一輪：第二輪：由①得到的DNA分子如下：由②得到的DNA分子如下：第三輪：由①可得由②可得從理論上推測，一個DNA分子經n次循環合成的DNA分子為2n個，脫氧核苷酸鏈數為2n＋1，新合成的脫氧核苷酸鏈數為2n＋1－2，而每合成一條脫氧核苷酸鏈需要一個引物，所以共需要消耗2n＋1－2個引物，即25＋1－2＝62個，其中引物A為31個。設計引物時需要注意以下幾點：引物自身及引物之間不能有互補序列，以防止自身或相互連接，引物長度適當，引物能與目的基因兩側特異性結合等。（4）在凝膠中DNA分子的遷移速度與凝膠的濃度、DNA分子的大小和構象等有關。（5）圖示獲得的目的基因含有外顯子和內含子，因此直接將含有此目的基因的表達載體導入大腸桿菌并不能表達出胰島素，原因是大腸桿菌無法正常識別內含子而對內含子部分轉錄的mRNA進行翻譯，導致合成的蛋白質出現錯誤。8．（2021·廣東高考真題）非細胞合成技術是一種運用合成生物學方法，在細胞外構建多酶催化體系，獲得目標產物的新技術，其核心是各種酶基因的挖掘、表達等。中國科學家設計了4步酶促反應的非細胞合成路線（如圖），可直接用淀粉生產肌醇（重要的醫藥食品原料），以期解決高溫強酸水解方法造成的嚴重污染問題，并可以提高產率。回答下列問題：（1）研究人員采用PCR技術從土壤微生物基因組中擴增得到目標酶基因。此外，獲得酶基因的方法還有___________。（答出兩種即可）（2）高質量的DNA模板是成功擴增出目的基因的前提條件之一。在制備高質量DNA模板時必須除去蛋白，方法有___________。（答出兩種即可）（3）研究人員使用大腸桿菌BL21作為受體細胞、pET20b為表達載體分別進行4種酶的表達。表達載體轉化大腸桿菌時，首先應制備___________細胞。為了檢測目的基因是否成功表達出酶蛋白，需要采用的方法有___________。（4）依圖所示流程，在一定的溫度、pH等條件下，將4種酶與可溶性淀粉溶液混合組成一個反應體系。若這些酶最適反應條件不同，可能導致的結果是___________。在分子水平上，可以通過改變___________，從而改變蛋白質的結構，實現對酶特性的改造和優化。【答案】（1）基因文庫中獲取、人工合成法（2）鹽析法、酶解法或高溫變性（3）感受態抗原-抗體雜交技術（4）有的酶失活而使反應中斷基因的堿基序列【分析】基因工程技術的基本步驟：（1）目的基因的獲取：從基因文庫中獲取、利用PCR技術擴增和人工合成。（2）基因表達載體的構建：是基因工程的核心步驟，基因表達載體包括目的基因、啟動子、終止子和標記基因等。（3）將目的基因導入受體細胞：根據受體細胞不同，導入的方法也不一樣．將目的基因導入植物細胞的方法有農桿菌轉化法、基因槍法和花粉管通道法；將目的基因導入動物細胞最有效的方法是顯微注射法；將目的基因導入微生物細胞的方法是感受態細胞法。（4）目的基因的檢測與鑒定：分子水平上的檢測：①檢測轉基因生物染色體的DNA是否插入目的基因--DNA分子雜交技術；②檢測目的基因是否轉錄出了mRNA--分子雜交技術；③檢測目的基因是否翻譯成蛋白質--抗原-抗體雜交技術。個體水平上的鑒定：抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等。【詳解】（1）分析題意，研究人員從土壤微生物基因組中擴增得到目標酶基因采用了PCR技術，此外獲得酶基因的方法還有從基因文庫中獲取和人工合成法。（2）高質量的DNA模板是成功擴增出目的基因的前提條件之一。在制備高質量DNA模板時必須除去蛋白，可根據DNA和蛋白質的溶解性、對酶、高溫和洗滌劑的耐受性去除蛋白質，方法有鹽析、酶解法或高溫變性法等。（3）研究人員使用大腸桿菌BL21作為受體細胞、pET20b為表達載體分別進行4種酶的表達。表達載體轉化大腸桿菌時，首先應制備感受態細胞，即利用鈣離子處理大腸桿菌，使其成為感受態細胞，使其易于接受外來的DNA分子。基因工程中，酶基因（目的基因）成功表達的產物酶蛋白的化學本質是蛋白質，常用抗原-抗體雜交技術進行檢測。（4）依圖所示流程，在一定的溫度、pH等條件下，將4種酶與可溶性淀粉溶液混合組成一個反應體系。由于酶的作用條件較溫和，若這些酶最適反應條件不同，則可能導致有的酶失活而使反應中斷。在分子水平上，可以通過改變基因的堿基序列，從而改變蛋白質的結構，實現對酶特性的改造和優化。【點睛】本題考查基因工程、DNA的粗提取和鑒定的相關知識，意在考查考生把握知識間的聯系、理論與實際相結合解決實際問題的能力，難度中等。9．（2022·湖南·高考真題）水蛭是我國的傳統中藥材，主要藥理成分水蛭素為水蛭蛋白中重要成分之一，具有良好的抗凝血作用。擬通過蛋白質工程改造水蛭素結構，提高其抗凝血活性。回答下列問題:(1)蛋白質工程流程如圖所示，物質a是_______，物質b是_______。在生產過程中，物質b可能不同，合成的蛋白質空間構象卻相同，原因是_______________________。(2)蛋白質工程是基因工程的延伸，基因工程中獲取目的基因的常用方法有___________、__________和利用PCR技術擴增。PCR技術遵循的基本原理是____________________。(3)將提取的水蛭蛋白經甲、乙兩種蛋白酶水解后，分析水解產物中的肽含量及其抗凝血活性，結果如圖所示。推測兩種處理后酶解產物的抗凝血活性差異主要與肽的______（填“種類”或“含量”）有關，導致其活性不同的原因是______________________________。(4)若要比較蛋白質工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解產物和天然水蛭素的抗凝血活性差異，簡要寫出實驗設計思路________________________________________。【答案】(1)

氨基酸序列多肽鏈

mRNA

密碼子的簡并性(2)

從基因文庫中獲取目的基因

通過DNA合成儀用化學方法直接人工合成

DNA雙鏈復制(3)

種類

提取的水蛭蛋白的酶解時間和處理的酶的種類不同，導致水蛭蛋白空間結構有不同程度破壞(4)取3支試管，分別加入等量的蛋白質工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解產物和天然水蛭素；用酒精消毒，用注射器取同一種動物（如家兔）血液，立即將等量的血液加入1、2、3號三支試管中，靜置相同時間，統計三支試管中血液凝固時間【解析】【分析】1、蛋白質工程的基本途徑是：從預期的蛋白質功能出發→設計預期的蛋白質的結構→推測應有的氨基酸序列→找到相對應的脫氧核苷酸序列；2、蛋白質工程是指以蛋白質分子的結構規律及其與生物功能的關系作為基礎，通過基因修飾或基因合成，對現有蛋白質進行改造，或制造一種新的蛋白質，以滿足人類的生產和生活的需求。也就是說，蛋白質工程是在基因工程的基礎上，延伸出來的第二代基因工程，是包含多學科的綜合科技工程領域。(1)據分析可知，物質a是氨基酸序列多肽鏈，物質b是mRNA。在生產過程中，物質b可能不同，合成的蛋白質空間構象卻相同，原因是密碼子的簡并性，即一種氨基酸可能有幾個密碼子。(2)蛋白質工程是基因工程的延伸，基因工程中獲取目的基因的常用方法有從基因文庫中獲取目的基因、通過DNA合成儀用化學方法直接人工合成和利用PCR技術擴增。PCR技術遵循的基本原理是DNA雙鏈復制。(3)將提取的水蛭蛋白經甲、乙兩種蛋白酶水解后，據圖可知，水解產物中的肽含量隨著酶解時間的延長均上升，且差別不大；而水解產物中抗凝血活性有差異，經酶甲處理后，隨著酶解時間的延長，抗凝血活性先上升后相對穩定，經酶乙處理后，隨著酶解時間的延長，抗凝血活性先上升后下降，且酶甲處理后的酶解產物的抗凝血活性最終高于經酶乙處理后的酶解產物的抗凝血活性，差異明顯，據此推測兩種處理后酶解產物的抗凝血活性差異主要與肽的種類有關，導致其活性不同的原因是提取的水蛭蛋白的酶解時間和酶的種類不同，導致水蛭蛋白空間結構有不同程度破壞。(4)若要比較蛋白質工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解產物和天然水蛭素的抗凝血活性差異，實驗設計思路為：取3支試管，分別加入等量的蛋白質工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解產物和天然水蛭素；用酒精消毒，用注射器取同一種動物（如家兔）血液，立即將等量的血液加入1、2、3號三支試管中，靜置相同時間，統計三支試管中血液凝固時間。1.基因工程的應用【注意】①動物基因工程主要是為了改善畜產品的品質，而不是為了產生體型巨大的個體。②原核生物的基因（如抗蟲基因）可以作為真核生物（棉花）的目的基因。③乳腺生物反應器是利用轉基因動物的乳汁生產藥用蛋白，而膀胱生物反應器是利用轉基因動物的尿液生產藥用蛋白，乳腺生物反應器需是處于生殖期的雌性動物才可生產藥用蛋白，而膀胱生物反應器則是任何生長期的雌雄動物均可生產。2.蛋白質工程第二代基因工程，可生產自然界中不存在的蛋白質（1）概念以蛋白質分子的結構規律及其與生物功能的關系作為基礎，通過改造或合成基因，來改造現有蛋白質，或制造一種新的蛋白質，以滿足人類生產和生活的需求。（2）操作手段和結果（3）基本思路3.蛋白質工程與基因工程的區別和聯系7.（2021·山東威海一模）下列生物技術操作對遺傳物質的改造，不能遺傳給子代的是（）A.將含胰島素基因的表達載體轉入大腸桿菌，篩選獲得的基因工程菌B.通過植物體細胞雜交獲得的番茄—馬鈴薯雜種植株C.將腺苷酸脫氨酶基因轉入淋巴細胞后回輸患者，進行基因治療D.將生長激素基因導入奶牛受精卵，培育出能分泌含生長激素乳汁的奶牛【答案】C【解析】將含胰島素基因的表達載體轉入大腸桿菌，篩選獲得的基因工程菌可以通過二分裂的方式遺傳給子代，A不符合題意；通過植物體細胞雜交獲得的番茄—馬鈴薯雜種植株，遺傳物質發生改變，可以通過無性繁殖遺傳給子代，B不符合題意；將腺苷酸脫氨酶基因轉入淋巴細胞，只是淋巴細胞含有這個基因，其生殖細胞沒有該基因，因此不能遺傳給子代，C符合題意；將生長激素基因導入奶牛受精卵，受精卵含有生長激素基因，受精卵培育成的奶牛含有該基因，因此可以遺傳給子代，D不符合題意。8.（2021·山東青島期中）采用基因工程技術將人凝血因子基因導入山羊受精卵，培育出了轉基因羊。但是，人凝血因子只存在于該轉基因羊的乳汁中。以下有關敘述，正確的是（）A.人體細胞中凝血因子基因編碼區的堿基對數目等于凝血因子氨基酸數目的3倍B.該技術的利用可以定向改變生物的遺傳性狀，使種群的基因庫發生改變C.在轉基因羊中，人凝血因子基因存在于乳腺細胞，而不存在于其他體細胞中D.人凝血因子基因開始轉錄后，DNA連接酶以DNA分子的一條鏈為模板合成mRNA【答案】B【解析】因為真核生物的基因中存在非編碼區，而編碼蛋白質的是編碼區的外顯子，并且終止密碼子不編碼氨基酸，所以凝血因子基因編碼區的堿基對數目應大于凝血因子氨基酸數目的3倍，A錯誤；該技術可以定向改變生物的遺傳性狀（使轉基因山羊的乳汁中含有人凝血因子），使種群的基因庫發生改變，B正確；因為目的基因導入受精卵中，而轉基因羊的每一個體細胞都是由受精卵有絲分裂而來的，所以轉基因羊的所有體細胞都含有人凝血因子基因，C錯誤；人凝血因子基因開始轉錄后，RNA聚合酶以DNA分子的一條鏈為模板，同時以核糖核苷酸為原料催化合成mRNA，D錯誤。9.（2022·山西太原質檢）中華鱘是地球上最古老的脊椎動物之一，被譽為“水中大熊貓”。研究者試圖利用蛋白質工程技術改造中華鱘體內的某些蛋白質，使其更加適應現在的水域環境。以下說法錯誤的是（）A.該工程可以定向改變蛋白質分子的結構B.改造蛋白質是通過改造基因而實現的C.中華鱘的相關蛋白質被改造的過程同樣遵循中心法則D.改造后的中華鱘產生的后代不具有改造后的蛋白質【答案】D【解析】可以通過改造基因來定向改變蛋白質分子的結構，A、B正確；蛋白質工程的設計思路實際上是中心法則的逆推，因此中華鱘的相關蛋白質被改造的過程同樣遵循中心法則，C正確；蛋白質工程改造的是基因，可以遺傳給子代，因此改造后的中華鱘產生的后代也具有改造后的蛋白質，D錯誤。10.（2022·安徽合肥市質檢）紅細胞生成素（EPO）是體內促進紅細胞生成的一種激素物質，是當今最成功的基因工程藥物，可用于治療腎衰性貧血等疾病。由于天然EPO來源極為有限，目前臨床使用的紅細胞生成素主要來自基因工程技術生產的重組人紅細胞生成素（rhEPO）。其簡要生產流程如圖，下列相關敘述正確的是（）A.過程①用到的工具酶有DNA聚合酶、限制酶和DNA連接酶B.構建的重組表達載體中終止子的作用是終止翻譯過程C.檢測重組細胞是否表達出rhEPO常用抗原—抗體雜交技術D.用乳腺生物反應器生產EPO可將人EPO基因導入哺乳動物體細胞獲得【答案】C【解析】過程①構建基因表達載體，需用限制酶切割目的基因和載體，并用DNA連接酶連接，該過程無需DNA聚合酶參與，A錯誤；終止子的作用是終止轉錄過程，B錯誤；檢測重組細胞是否表達出rhEPO，可利用抗原—抗體特異性結合的原理，采用抗原—抗體雜交技術檢測，C正確；采用細胞培養生產EPO成本比較高，可以采用乳腺生物反應器，將基因表達載體轉入雌性哺乳動物受精卵中，使EPO基因在轉基因動物的乳腺細胞中表達，通過分泌的乳汁來生產EPO，目前還不能直接用高度分化的體細胞克隆哺乳動物，D錯誤。10．（2021河北高考真題）采礦污染和不當使用化肥導致重金屬鎘（Cd）在土壤中過量積累。利用植物修復技術將土壤中的Cd富集到植物體內，進行后續處理（例如，收集植物組織器官異地妥善儲存），可降低土壤中Cd的含量。為提高植物對Cd污染土壤的修復能力，研究者將酵母液泡Cd轉運蛋白（YCF1）基因導入受試植物，并檢測了相關指標。回答下列問題：（1）為獲取YCF1基因，將酵母細胞的全部DNA提取、切割后與載體連接，導入受體菌的群體中儲存，這個群體稱為__________。（2）將DNA序列插入Ti質粒構建重組載體時，所需要的兩種酶是__________。構建的重組基因表達載體中必須含有標記基因，其作用是______________________________。（3）進行前期研究時，將含有YCF1基因的重組載體導入受試雙子葉植物印度芥菜，采用最多的方法是__________。研究者進一步獲得了轉YCF1基因的不育楊樹株系，采用不育株系作為實驗材料的目的是______________________________。（4）將長勢一致的野生型和轉基因楊樹苗移栽到Cd污染的土壤中，半年后測定植株干重（圖1）及不同器官中Cd含量（圖2）。據圖1可知，與野生型比，轉基因植株對Cd具有更強的__________（填“耐性”或“富集能力”）；據圖2可知，對轉基因植株的__________進行后續處理對于緩解土壤Cd污染最為方便有效。（5）已知YCF1特異定位于轉基因植物細胞的液泡膜上。據此分析，轉基因楊樹比野生型能更好地適應高Cd環境的原因是____________________。相較于草本植物，采用楊樹這種喬木作為Cd污染土壤修復植物的優勢在于___________（寫出兩點即可）。【答案】

基因組文庫

限制酶和DNA連接酶

便于目的基因的篩選和鑒定

農桿菌轉化法

避免目的基因在自然界中的擴散

耐性

莖葉

YCF1可通過主動運輸將Cd離子運到液泡中，提高了細胞液的濃度，有利于植株吸水

楊樹具有發達的根系和高大的樹冠，更適應污染礦區等不良環境，同時可充分吸收土壤中的Cd，木材也方便運輸、利用【解析】【分析】1、基因文庫包括基因組文庫和cDNA文庫，基因組文庫包含該物種的全部基因，cDNA文庫是部分基因文庫。2、據圖1可知，與野生型比，轉基因植株地上部分、地下部分和整株干重均增加；據圖2可知，轉基因植株的莖、葉中Cd含量高于野生型。【詳解】（1）為獲取YCF1基因，將酵母細胞的全部DNA提取、切割后與載體連接，導入受體菌的群體中儲存，這個群體含有酵母菌的全部基因，稱為基因組文庫。（2）將DNA序列插入Ti質粒構建重組載體時，需要用限制酶切割供體DNA和質粒，以產生相同的黏性末端，然后用DNA連接酶進行連接。基因表達載體中的標記基因可用于目的基因的篩選和鑒定。（3）農桿菌容易侵染雙子葉植物，其質粒中的T-DNA可轉移并插入到受體細胞DNA中，將含有YCF1基因的重組載體導入受試雙子葉植物印度芥菜，采用最多的方法是農桿菌轉化法。考慮轉基因技術的安全性，采用不育株系作為實驗材料，可避免目的基因在自然界中的擴散。（4）根據分析可知，與野生型比，轉基因植株地上部分、地下部分和整株干重均增加，說明轉基因植株在Cd污染的土壤中生長較好，即對Cd具有更強的耐性；據圖2分析，轉基因植株的莖、葉中Cd含量高于野生型，因此對轉基因植株的莖、葉進行后續處理，可使轉基因植株持續發揮富集Cd的作用，對于緩解土壤Cd污染最為方便有效。（5）YCF1特異定位于轉基因植物細胞的液泡膜上，可通過主動運輸將Cd離子運到液泡中，提高了細胞液的濃度，有利于植株吸水，所以轉基因楊樹比野生型能更好地適應高Cd環境。相較于草本植物，楊樹具有發達的根系和高大的樹冠，更適應污染礦區等不良環境，同時可充分吸收土壤中的Cd，木材也方便運輸、利用，作為Cd污染土壤修復植物更具有優勢。【點睛】本題結合圖示考查基因工程的相關知識，要求學生掌握基因工程的工具、步驟，難度適中，意在考查考生理解所學知識的要點，把握知識間的內在聯系，要求能運用所學知識解決生活中的一些實際問題，或運用所學知識解釋生活中的一些現象。1.轉基因產品的安全性（1）爭論焦點：在轉基因食品的安全性等方面發生激烈的爭論。（2）正確態度：理性看待轉基因技術要做到建立在完備的相關科學知識基礎之上；看到人們的觀點受到許多復雜的政治、經濟和文化等因素的影響；要靠確鑿的證據和嚴謹的邏輯進行思考和辯論。（3）我國方針：研究上要大膽，堅持自主創新；推廣上要慎重，做到確保安全；管理上要嚴格，堅持依法監管。2.關注生殖性克隆人（1）生殖性克隆和治療性克隆①生殖性克隆：是指通過克隆技術產生獨立生存的新個體。②治療性克隆是指利用克隆技術產生特定的細胞、組織和器官，用它們來修復或替代受損的細胞、組織和器官，從而達到治療疾病的目的。（2）我國禁止生殖性克隆人的“四不”原則：不贊成、不允許、不支持、不接受任何生殖性克隆人實驗。（3）警惕用細胞研究和人類基因組編寫計劃等新技術研究生殖性克隆人。3.禁止生物武器（1）生物武器①種類：病菌類、病毒類和生化毒劑類等。②特點：致病能力強，攻擊范圍廣。③散布途徑：直接或者通過食物、生活必需品和帶菌昆蟲等散布。（2）禁止生物武器我國主張全面禁止和徹底銷毀生物武器等各類大規模殺傷性武器。11.（2021·北京順義一模）現代生物技術造福人類的同時，也可能引起一系列的安全和倫理問題，下列說法不恰當的是（）A.我國政府不支持任何生殖性克隆人實驗B.我國主張全面禁止和徹底銷毀生物武器C.只要有證據表明轉基因產品有害，就應禁止該技術的應用D.我國已經對轉基因食品和轉基因農產品實施產品標識制度【答案】C【解析】我國政府禁止生殖性克隆人，堅持四不原則（不贊成、不允許、不支持、不接受任何生殖性克隆人實驗），但不反對治療性克隆，A正確；我國主張全面禁止和徹底銷毀生物武器等各類大規模殺傷性武器，B正確；對于轉基因產品，我們應該客觀公正地看待它，有益的推廣，有害的禁止，但不能禁止該技術的應用，C錯誤；我國已經對轉基因食品和轉基因農產品實施產品標識制度，以尊重人們的知情權和選擇權，D正確。12.（2021·山東百師聯盟聯考）2018年11月，世界首例免疫艾滋病的基因編輯嬰兒誕生。這項研究用到了能夠精確定位并修飾基因的基因編輯技術，即基因編輯時用約為頭發二十分之一細的針把Cas9蛋白和特定的RNA引導序列注入受精卵中，對CCR5基因進行修改，預期嬰兒出生后能天然抵抗人類免疫缺陷病毒，關于該技術的安全性問題，下列說法錯誤的是（）A.基因編輯時，引導序列可能發生變異，導致剪切錯誤，造成不可預知的后果B.經過基因編輯的個體，有可能影響基因選擇性表達，而導致其他疾病的產生C.將基因編輯技術應用于治療性克隆，符合人類倫理道德D.只要加強監管、完善法律法規、完善技術手段，不需擔心基因編輯技術的安全性【答案】D【解析】基因編輯時的引導序列是RNA，RNA的堿基序列改變可能導致識別錯誤，導致剪切錯誤，造成不可預知的后果，A正確；基因編輯后，基因的序列發生改變，基因的表達具有選擇性，可能會受到影響，基因選擇性表達受干擾后，容易導致某些疾病的產生，B正確；生殖性克隆不符合人類倫理道德，治療性克隆符合人類倫理道德，將基因編輯技術應用于治療性克隆，符合人類倫理道德，C正確；可以加強監管、完善法律法規、完善技術手段，但基因編輯技術仍存在一定的安全性問題，D錯誤。13.（2022·福建寧德期末）中國首例設計試管嬰兒的父母均為地中海貧血基因的攜帶者，為了挽救患有重度地中海貧血的姐姐，用他的臍帶血幫助姐姐進行造血干細胞移植。下列相關說法正確的是（）A.該嬰兒的獲得運用了體外受精、早期胚胎培養、胚胎移植和基因工程等技術B.移植前需對胚胎進行遺傳學診斷C.姐姐康復后所生的孩子不含地中海貧血基因D.表明我國已放開設計試管嬰兒技術的研究與應用【答案】B【解析】設計試管嬰兒運用了體外受精、早期胚胎培養、胚胎移植和遺傳學診斷等技術，A錯誤；移植前需對胚胎進行遺傳學診斷，從中選擇符合要求的胚胎，B正確；姐姐進行造血干細胞移植沒有改變其基因，故姐姐康復后所生的孩子仍含地中海貧血基因，C錯誤；設計試管嬰兒會帶來倫理道德問題，我國未放開設計試管嬰兒技術的研究與應用，D錯誤。1．利用新鮮菜花作為實驗材料提取DNA時，下列做法正確的是（

）A．可將菜花置于清水中，細胞吸水破裂后將DNA釋放出來B．離心后上清液中加入95%冷酒精，出現的白色絲狀物就是純凈的DNAC．將晾干的白色絲狀物置于2mol/L的NaCl溶液中，會發生溶解現象D．向DNA溶液中加入二苯胺試劑混勻，溶液會呈現藍色【答案】C【解析】【分析】DNA粗提取和鑒定的原理：1、DNA的溶解性：（1）DNA和蛋白質等其他成分在不同濃度的NaCl溶液中溶解度不同（0.14mol/L溶解度最低），利用這一特點，選擇適當的鹽濃度就能使DNA充分溶解，而使雜質沉淀，或者相反，以達到分離目的。（2）DNA不溶于酒精溶液，但是細胞中的某些蛋白質則溶于酒精。利用這一原理，可以將DNA與蛋白質進一步的分離。2、DNA對酶、高溫和洗滌劑的耐受性：蛋白酶能水解蛋白質，但是對DNA沒有影響。大多數蛋白質不能忍受60-80℃的高溫，而DNA在80℃以上才會變性。洗滌劑能夠瓦解細胞膜，但對DNA沒有影響。3、DNA的鑒定：在沸水浴條件下，DNA遇二苯胺會被染成藍色，因此二苯胺可以作為鑒定DNA的試劑。【詳解】A、菜花是植物細胞，其細胞壁有保護和支撐的作用，不會吸水漲破，需要用洗滌劑瓦解細胞膜，A錯誤；B、在上清液中加入等體積的95%的冷酒精，白色絲狀物是粗提取的DNA，B錯誤；C、DNA在2mol/L的氯化鈉溶液中溶解度較大，所以將晾干的白色絲狀物置于2mol/L的NaCl溶液中，會發生溶解現象，C正確；D、DNA在沸水浴條件下遇到二苯胺試劑呈現藍色反應，D錯誤。故選C。2．下列有關基因工程的敘述，正確的是（）A．目的基因可來自動物、植物或微生物，受體細胞只可來自動物、植物B．所有的限制酶都只能識別同一種特定的核苷酸序列C．選用細菌作為重組質粒的受體細胞是因為細菌繁殖快D．只要目的基因進入了受體細胞就能成功地實現表達【答案】C【解析】【分析】基因工程是指按照人們的愿望，進行嚴格的設計，并通過體外DNA重組和轉基因等技術賦予生物以新的遺傳特性，從而創造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產品。基因工程的工具有限制酶、DNA連接酶、基因的載體。基因工程的基本操作程序：（1）目的基因的獲取。（2）基因表達載體的構建。（3）將目的基因導入受體細胞。（4）目的基因的檢測和鑒定。【詳解】A、受體細胞可以來自動物、植物或微生物，A錯誤；B、限制酶具有專一性，每種限制酶都只能識別一種特定的核苷酸序列，B錯誤；C、選用細菌作為重組質粒的受體細胞是因為細菌繁殖快，且多為單細胞、遺傳物質相對較少，C正確；D、目的基因進入了受體細胞不一定能成功表達，還需要檢測和鑒定，D錯誤。故選C。3．下列關于PCR技術的敘述，正確的是（）A．PCR技術建立在對擴增的目的基因序列完全已知的基礎上B．該技術需要解旋酶和耐高溫的DNA聚合酶C．該技術需要一對特異性的引物，要求一對引物的序列是互補的D．該技術應用體內DNA半保留復制原理，也需要模板、原料、能量、酶等條件【答案】D【解析】【分析】PCR全稱為聚合酶鏈式反應，是一項在生物體外復制特定DNA的核酸合成技術，原理是DNA復制。PCR所需條件包括模板DNA、四種脫氧核苷酸、引物、熱穩定DNA聚合酶（Taq酶），過程包括：變性→退火→延伸→終止。【詳解】A、PCR技術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錯誤；B、PCR擴增中雙鏈DNA解開不需要解旋酶，高溫條件下氫鍵可自動解開，B錯誤；C、該過程需要一對特異性的引物，但要求一對引物的序列是不互補的，引物序列需要跟模板互補，C錯誤；D、PCR技術的原理是DNA復制，也需要模板、原料、酶等條件，D正確。故選D。4．下列關于基因工程及轉基因食品的安全性的敘述，正確的是（

）A．基因工程經常以抗生素抗性基因作為目的基因B．通過轉基因技術可獲得抗蟲糧食作物，從而增加糧食產量，減少農藥使用C．通常用一種限制性核酸內切酶處理含目的基因的DNA，用另一種限制性核酸內切酶處理運載體DNAD．質粒是廣泛存在于細菌細胞質中的一種顆粒狀的細胞器【答案】B【解析】【分析】目的基因是根據人類的實際需要選取的某一生物決定某一特征的某一特定基因，抗生素抗性基因是標記基因，是篩選微生物時使用的。【詳解】A、基因工程經常以抗生素抗性基因作為標記基因，A錯誤；B、通過轉基因技術可獲得抗蟲糧食作物，從而增加糧食產量，減少農藥使用，B正確；C、通常用同一種限制性核酸內切酶處理含目的基因的DNA和運載體DNA，C錯誤；D、質粒是小型環狀DNA分子，不屬于細胞器，D錯誤；故選B。5．下列關于基因工程的成果，敘述錯誤的是（

）A．在醫藥衛生方面，主要用于生產藥品和診斷治療疾病B．在農業上主要是培育高產、穩產、品質優良和具有抗性的農作物C．在畜牧業上主要目的是培育體型巨大、兇猛的動物D．在環境保護方面主要用于環境監測和對被污染環境的凈化【答案】C【解析】【分析】1、植物基因工程的應用：（1）抗蟲轉基因植物；（2）抗病轉基因植物；（3）抗逆轉基因植物；（4）轉基因改良植物品質。總之基因工程在農業上用于生產高產、穩產和具有優良品質的品種，能產生抗逆性品種。2、動物基因工程的成果：（1）提高動物的生長速度：外源生長激素基因；（2）改善畜產品的品質；（3）轉基因動物生產藥物；（4）轉基因動物作器官移植的供體。3、醫藥衛生方面的成果：主要是生產基因工程藥物，如人胰島素、細胞因子、抗體、疫苗、干擾素等。4、環境保護方面：環境監測和對污染環境的凈化。【詳解】A、基因工程在醫藥衛生方面的應用主要包括兩個方面生產基因工程藥品和用于基因工程診斷與基因治療，A正確；B、在農業上主要是培育高產、穩產、品質優良和具有抗逆性的農作物，B正確；C、在畜牧養殖業主要是提高動物生長速度、改善畜產品品質、用轉基因動物生產藥物，C錯誤；D、在環境保護方面，基因工程主要用于環境監測和對污染環境的凈化，D正確。故選C。6．蛋白質工程是在深入了解蛋白質分子的結構與功能關系的基礎上進行的，它最終要達到的目的是（

）A．分析蛋白質的三維結構 B．對基因的結構進行分子設計C．獲取編碼蛋白質的基因序列信息 D．獲得滿足人類生產和生活需求的蛋白質【答案】D【解析】【分析】蛋白質工程是中心法則的逆推。其設計過程為預期蛋白質功能→設計預期的蛋白質結構→推測應有的氨基酸序列→找到相對應的脫氧核苷酸序列→合成DNA→表達出蛋白質，進而實現定向改造或生產人類所需蛋白質的目的。【詳解】A、分析蛋白質的三維結構是蛋白質工程的準備工作，與題意不符，A錯誤；B、對基因的結構進行分子設計是便于人工合成目的基因，這不是蛋白質工程的最終目的，B錯誤；C、獲取編碼蛋白質的基因序列信息實現了對基因的修飾或合成過程，但不是蛋白質工程要的最終目的，C錯誤；D、改造現有蛋白質或制造新的蛋白質，從而獲得滿足人類生產和生活需求的蛋白質，這是蛋白質工程的最終目標，D正確。故選D。7．下圖是蛋白質工程的示圖，有關敘述錯誤的是（

）A．蛋白質工程流程的順序是A、B、C、D、E、F、GB．目前蛋白質工程最大的困難是E過程，即設計預期的蛋白質結構C．G過程的完成依賴于基因修飾或基因合成D．實施蛋白質工程的前提條件是了解蛋白質結構和功能的關系【答案】A【解析】【分析】蛋白質工程的基本流程：根據中心法則逆推以確定目的基因的堿基序列：預期蛋白質功能→設計預期的蛋白質結構→推測應有氨基酸序列