專題26　基因工程與生物技術的安全性和倫理問題【考情探究】課標解讀考情分析備考策略考點考向1基因工程的工具與操作重組DNA技術的基本工具(1)考查內(nèi)容:基因工程三種操作工具的特點及作用、基因工程的基本操作程序是常規(guī)考點,其中目的基因的篩選和獲取、基因表達載體的構(gòu)建是考查的重點和難點。(2)命題規(guī)律:高考命題時常常結(jié)合具體實例綜合考查基因工程的基本操作程序和操作原理,命題多集中在基因表達載體的構(gòu)建、目的基因的檢測與鑒定等方面(如2020山東,25)。(3)命題趨勢:預計2022年高考中試題會聚焦基因工程的原理和應用這一視角,PCR技術在基因工程中的應用是命題熱點(1)復習時應注意歸納基因工程的基礎知識,需重點理解基因工程基本工具、基本操作技術的原理,能夠解釋基因工程基本操作程序中的目的和方法。(2)通過必要的題型訓練,鞏固基礎知識、掌握解答本專題試題的方法基因工程的基本操作程序2基因工程的應用與蛋白質(zhì)工程基因工程的應用蛋白質(zhì)工程3生物技術的安全性和倫理問題轉(zhuǎn)基因食品的安全性生物技術中的倫理問題【真題探秘】命題立意①核心考點基因工程的原理、PCR技術。②命題特點以轉(zhuǎn)基因水稻研究為背景,考查了基因工　　程、實驗分析等相關知識。③核心素養(yǎng)試題設計體現(xiàn)了對科學思維素養(yǎng)中歸納與概括、演繹與推理等要素的考查。解題指導審題關鍵 注意題干信息中“直鏈淀粉所占比例越小糯性越強”,由此信息分析第(4)小題?；A篇【基礎集訓】考點一　基因工程的工具與操作1.關于基因工程的敘述,下列說法正確的是(　　)A.基因工程獲得的新品種可以直接投放到環(huán)境中不會影響生態(tài)環(huán)境B.細菌質(zhì)粒是基因工程常用的載體C.通常用一種限制酶處理含目的基因的DNA,用另一種處理載體DNAD.獲得抗除草劑的農(nóng)作物新品種,導入的抗除草劑的基因只能以受精卵為載體答案　B　2.關于基因表達載體的構(gòu)建,敘述不正確的是(　　)A.目的是使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在并遺傳和表達發(fā)揮作用B.一個基因表達載體的組成有目的基因、標記基因、啟動子、終止子等C.終止子位于mRNA的尾端,使轉(zhuǎn)錄在所需要的地方停止下來D.可能涉及堿基互補配對原則答案　C　3.如圖為農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒的T-DNA區(qū)段結(jié)構(gòu)示意圖。農(nóng)桿菌侵染植物細胞后,T-DNA首先在農(nóng)桿菌中從右邊界到左邊界被剪切、復制,然后進入植物細胞并整合到其染色體上,繼而誘發(fā)細胞異常生長和分裂,形成植物腫瘤。以下有關敘述不正確的是　(　　)A.Ti質(zhì)粒存在于農(nóng)桿菌的擬核DNA之外B.植物腫瘤的形成與A、B兩個基因的表達有關C.清除植物腫瘤組織中的農(nóng)桿菌后腫瘤不再生長D.利用T-DNA進行轉(zhuǎn)基因時需保留LB、RB序列答案　C　4.(不定項選擇)下列關于重組DNA技術基本工具的敘述,正確的是(　　)A.天然質(zhì)粒須經(jīng)過人工改造后才能作為載體B.限制酶和DNA連接酶分別催化磷酸二酯鍵的水解和形成C.不同限制酶切割DNA分子后產(chǎn)生的末端不同D.DNA連接酶能將單個脫氧核苷酸結(jié)合到引物鏈上答案　AB　5.如圖表示形成cDNA并進行PCR擴增的過程。據(jù)圖分析,下列敘述正確的是(　　)A.①過程所需的原料是核糖核苷酸B.②過程所需的酶為DNA連接酶C.③過程需要解旋酶破壞氫鍵 D.④過程的引物對之間不能互補配對答案　D　考點二　基因工程的應用與蛋白質(zhì)工程6.基因工程培育的“工程菌”通常生產(chǎn)的產(chǎn)品有(　　)①石油?、谌松L激素?、圩喜輰帯、芫垡叶肌、菀葝u素?、拗亟M乙肝疫苗　　　　　　　　　　　　　　　　　　A.①③⑥B.②⑤⑥C.③⑤⑥D(zhuǎn).②③⑤答案　B　7.紅細胞生成素(EPO)是體內(nèi)促進紅細胞生成的一種激素物質(zhì),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(chǎn)的重組人紅細胞生成素(rhEPO)。其簡要生產(chǎn)流程如圖,下列相關說法正確的是(　　)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(gòu)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(chǎn)EPO可將人EPO基因?qū)氩溉閯游矬w細胞獲得答案　C　8.中華鱘是地球上最古老的脊椎動物,被稱為“活化石”。研究者試圖通過蛋白質(zhì)工程改造中華鱘體內(nèi)的某些蛋白質(zhì),使其更加適應現(xiàn)在的水域環(huán)境,以下說法錯誤的是(　　)A.該工程可以定向改變蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)B.改造蛋白質(zhì)是通過改造基因結(jié)構(gòu)而實現(xiàn)的C.改造后的中華鱘和現(xiàn)有中華鱘仍是同一物種D.改造后的中華鱘的后代不具有改造的蛋白質(zhì)答案　D　考點三　生物技術的安全性和倫理問題9.生物技術安全性和倫理問題是社會關注的熱點。下列敘述錯誤的是(　　)A.應嚴格選擇轉(zhuǎn)基因植物的目的基因,避免產(chǎn)生對人類有害的物質(zhì)B.當今社會的普遍觀點是禁止克隆人的實驗,但不反對治療性克隆C.反對設計試管嬰兒的原因之一是以防有人濫用此技術選擇性設計嬰兒D.生物武器是用微生物、毒素、干擾素及重組致病菌等來形成殺傷力答案　D　10.據(jù)報道,世界首例基因編輯嬰兒——“露露”和“娜娜”于2018年11月在中國健康誕生,她們的基因已經(jīng)經(jīng)過人為修飾,推測能夠天然抵抗艾滋病?；卮鹣铝袉栴}:(1)目前艾滋病治療采用的“雞尾酒療法”是通過三種或三種以上的抗病毒藥物聯(lián)合使用來治療艾滋病的,　　　　　　　　　能抑制病毒RNA逆轉(zhuǎn)錄成DNA。研究人員發(fā)現(xiàn),能防止艾滋病病毒攜帶者轉(zhuǎn)化為艾滋病患者的強力藥物會損害病人體內(nèi)細胞儲存葡萄糖的能力,從而可能引發(fā)　　　病。?(2)研究人員使用基因組編輯技術——CRISPR/Cas系統(tǒng)編輯技術來修飾人類胚胎基因,在此過程使用的工具酶有　　　　　　　　和　　　　　　　　。該基因編輯嬰兒孕育過程中使用了　　　　　　　　　　　　　　　　　等生物技術。?(3)目前國際上普遍不贊同對健康胚胎進行基因組編輯,請你談談理由:? 　(談出一條即可)。?答案　(1)逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑　糖尿　(2)限制性內(nèi)切核酸酶(限制酶)　DNA連接酶　體外受精、胚胎移植　(3)對健康胚胎進行基因組編輯是不理智的,是違反倫理的;基因組編輯可能造成人體基因組的突變;艾滋病病毒突變頻率較高,基因組編輯技術也無法完全阻斷艾滋病病毒的感染[教師專用題組]【基礎集訓】考點一　基因工程的工具與操作1.在基因工程中利用某目的基因(圖甲)和P1噬菌體載體(圖乙)構(gòu)建重組DNA。限制性核酸內(nèi)切酶的酶切位點分別是BglⅡ、EcoRⅠ和Sau3AⅠ。下列分析錯誤的是(　　)A.構(gòu)建重組DNA時,可用BglⅡ和Sau3AⅠ切割目的基因所在片段和P1噬菌體載體B.構(gòu)建重組DNA時,可用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因所在片段和P1噬菌體載體C.圖乙中的P1噬菌體載體只用EcoRⅠ切割后,含有2個游離的磷酸基團D.用EcoRⅠ切割目的基因所在片段和P1噬菌體載體,再用DNA連接酶連接,只能產(chǎn)生一種重組DNA答案　D　由題圖可知,BglⅡ、Sau3AⅠ及EcoRⅠ三種酶在目的基因和P1噬菌體上都有切口,故可用BglⅡ和Sau3AⅠ或EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因所在片段和P1噬菌體載體,A、B正確;從圖乙知P1噬菌體載體為環(huán)狀DNA,只用EcoRⅠ切割后產(chǎn)生的是線性雙鏈DNA分子,有2個游離的磷酸基團,C正確;用EcoRⅠ切割目的基因所在片段和P1噬菌體載體,再用DNA連接酶連接,能產(chǎn)生兩種重組DNA,D錯誤。2.(2019江西南昌期末,12)為增加油菜種子的含油量,研究人員從陸地棉中獲取酶D基因,從擬南芥基因文庫中獲取轉(zhuǎn)運肽基因:(1)要獲得酶D基因和轉(zhuǎn)運肽基因A、D端相連的融合基因,需要用　　　　　　酶和　　　　　　酶處理。?(2)將上述融合基因插入如圖所示　　　　　的T-DNA中,構(gòu)建基因表達載體并導入農(nóng)桿菌中,構(gòu)建基因表達載體的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?(3)攜帶外源DNA片段的質(zhì)粒進入受體細胞后,在細胞中進行　　　　　　,或　　　　　　　　　,隨染色體DNA進行同步復制。?(4)要檢測轉(zhuǎn)基因油菜中是否插入了融合基因,可以用　　　　　　　　　　　　　　作探針,使探針與　　　　　　　　　雜交,如果顯示出　　　　,就說明融合基因已插入成功。? 答案　(1)ClaⅠ　DNA連接　(2)Ti質(zhì)粒　使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在,并且可以遺傳給下一代,同時使目的基因能夠表達和發(fā)揮作用　(3)自我復制　整合到染色體DNA上　(4)放射性同位素標記的含融合基因的DNA片段　基因組DNA　雜交帶解析　(1)由題圖可知,酶D基因A端和轉(zhuǎn)運肽基因D端都含有限制酶ClaⅠ的切割位點,故要獲得A、D端相連的能融合基因可以用ClaⅠ限制酶切割后再用DNA連接酶處理。(2)農(nóng)桿菌中的Ti質(zhì)粒上的T-DNA可轉(zhuǎn)移至受體細胞,并且整合到受體細胞的染色體DNA上。根據(jù)農(nóng)桿菌的這一特點,如果將目的基因插入Ti質(zhì)粒的T-DNA上,通過農(nóng)桿菌的轉(zhuǎn)化作用,就可以把目的基因整合到植物細胞中的染色體DNA上。因此將上述融合基因插入如圖所示Ti質(zhì)粒的T-DNA中,構(gòu)建基因表達載體并導入農(nóng)桿菌中。構(gòu)建基因表達載體是基因工程的核心步驟,其目的是使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在,并且可以遺傳給下一代,同時使目的基因能夠表達和發(fā)揮作用。(3)質(zhì)粒是獨立于擬核與染色體DNA之外,并具有自我復制能力的很小的雙鏈環(huán)狀DNA分子。攜帶外源DNA片段的質(zhì)粒進入受體細胞后,能在細胞中進行自我復制,或整合到染色體DNA上,隨染色體DNA進行同步復制。(4)要檢測轉(zhuǎn)基因生物的DNA上是否插入了目的基因,檢測方法是采用DNA分子雜交技術,即將轉(zhuǎn)基因生物的基因組DNA提取出來,在含有目的基因的DNA片段上用放射性同位素標記,以此作為探針,使探針與基因組DNA雜交,如果顯示出雜交帶,就表明目的基因已插入成功?？键c二　基因工程的應用與蛋白質(zhì)的工程3.利用基因工程技術培育馬鈴薯新品種,目前已經(jīng)取得豐碩成果。請根據(jù)教材所學知識回答下列問題:(1)馬鈴薯易患多種疾病,導致其產(chǎn)量不高。通過導入抗病基因并使其表達可以提高馬鈴薯產(chǎn)量,基因工程中使用最多的抗病基因是　　　　　　　　　　　　和病毒的復制酶基因。(2)馬鈴薯是雙子葉植物,常用　　　　　　　(方法)將目的基因?qū)腭R鈴薯受體細胞中。構(gòu)建好的基因表達載體基本結(jié)構(gòu)包括目的基因、標記基因、　　　　、　　　　、　　　　等部分。?(3)科學家還培育出抗除草劑的轉(zhuǎn)基因馬鈴薯,其設計方法為:修飾除草劑作用的靶蛋白,使其對除草劑　　　　(填“敏感”或“不敏感”),或使靶蛋白過量表達,植物吸收除草劑后仍能　　　　。?(4)將目的基因?qū)胧荏w細胞后,還需對轉(zhuǎn)基因植物進行　　　　　　　　　　　　。?答案　(1)病毒外殼蛋白基因　(2)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法　啟動子　終止子　復制原點　(3)不敏感　正常代謝　(4)目的基因的檢測與鑒定解析　(1)在基因工程中,使用最多的抗病基因是病毒外殼蛋白基因和病毒的復制酶基因。(2)常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將目的基因?qū)腭R鈴薯等雙子葉植物的受體細胞中。構(gòu)建好的基因表達載體的基本結(jié)構(gòu)包括目的基因、標記基因、終止子、啟動子和復制原點等部分。(3)培育抗除草劑的轉(zhuǎn)基因馬鈴薯,需通過修飾,使除草劑作用的靶蛋白對除草劑不敏感,或使靶蛋白過量表達,使植物吸收除草劑后仍能正常代謝。(4)將目的基因?qū)胧荏w細胞后,還需對轉(zhuǎn)基因植物進行目的基因的檢測與鑒定。4.人體內(nèi)的t-PA蛋白能高效降解血栓,是心梗和腦血栓的急救藥。然而,為心?；颊咦⑸浯髣┝康膖-PA會誘發(fā)顱內(nèi)出血,其原因在于t-PA作用的特異性不高。研究證實,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。(1)依據(jù)所需t-PA蛋白的結(jié)構(gòu)和功能,對天然的t-PA基因進行序列改造,可制造出性能優(yōu)異的t-PA突變蛋白,該技術稱為　　　　　　　　。? (2)已知人t-PA基因第84位半胱氨酸的編碼鏈序列為TGT,而絲氨酸的密碼子為UCU,因此突變基因編碼該氨基酸的編碼鏈序列應設計為　　　　　　　。?(3)若獲得的t-PA突變基因如圖所示,那么質(zhì)粒pCLY11需用　　　　　　兩種限制酶切開,才能與t-PA突變基因高效連接。?(4)將連接成功的基因表達載體導入大腸桿菌中,在含有　　　　　　的培養(yǎng)基上挑選顏色呈　　　　的菌落,初步篩選導入成功的細胞。?(5)檢測t-PA突變基因是否導入大腸桿菌,可利用t-PA突變基因制備探針,進行　　　　　　　　,檢測是否有雜交鏈;也可依據(jù)t-PA突變基因兩端的序列設計引物對大腸桿菌的DNA進行PCR擴增,若出現(xiàn)了　　　　　　　　說明t-PA突變基因已經(jīng)導入了受體細胞。?(6)在上述步驟成功的基礎上,若沒有能從大腸桿菌中提取到相應的t-PA突變蛋白,其可能的原因是　　　　　　　　　　　　　。?答案　(1)蛋白質(zhì)工程　(2)TCT　(3)XmaⅠ和BglⅡ　(4)新霉素　白色　(5)DNA分子雜交　擴增產(chǎn)物(子代DNA)　(6)目的基因的轉(zhuǎn)錄或翻譯異常解析　(1)通過基因修飾或基因合成,對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造,或制造一種新的蛋白質(zhì),以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求,該技術稱為蛋白質(zhì)工程。(2)因為制造性能優(yōu)異的t-PA突變蛋白,是將t-PA第84位的半胱氨酸換成絲氨酸,已知人t-PA基因第84位半胱氨酸的編碼序列(即模板鏈的互補鏈序列)為TGT,而絲氨酸的密碼子為UCU,模板鏈序列為AGA,因此突變基因編碼該氨基酸的編碼序列應設計為TCT。(3)由于目的基因的兩端的堿基序列分別是CCGG、CTAG,因此應用XmaⅠ和BglⅡ兩種限制酶切割,以便把目的基因連接到質(zhì)粒pCLY11上。(4)由圖可知,將連接好的基因表達載體導入大腸桿菌中,由于限制酶切割質(zhì)粒破壞了mlacZ基因,因此含t-PA突變基因重組質(zhì)粒的細胞應具有的表現(xiàn)型是新霉素抗性且呈白色,可以在含新霉素的培養(yǎng)基上挑選白色的菌落,初步篩選導入成功的細胞。(5)檢測目的基因是否導入受體細胞可以用t-PA突變基因制備探針,進行DNA分子雜交;也可以依據(jù)t-PA突變基因兩端的序列設計引物對大腸桿菌的DNA進行PCR擴增,如果出現(xiàn)擴增產(chǎn)物即子代DNA分子,說明已經(jīng)導入受體細胞。(6)如果已經(jīng)檢測到基因,但沒有相關的蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)的合成需要經(jīng)過轉(zhuǎn)錄和翻譯,所以可能原因是目的基因沒有轉(zhuǎn)錄和翻譯。考點三　生物技術的安全性和倫理問題5.(2020山東蒙陰實驗中學期末,18)現(xiàn)在轉(zhuǎn)基因技術已經(jīng)相當成熟了,前不久美國批準轉(zhuǎn)基因三文魚進入市場,旨在利用生物技術提升水產(chǎn)產(chǎn)業(yè),不過這種轉(zhuǎn)基因三文魚目前只能在加拿大和巴拿馬飼養(yǎng)。關于轉(zhuǎn)基因技術下列說法正確的是(　　)A.轉(zhuǎn)基因技術的原理是DNA分子雜交B.轉(zhuǎn)基因技術的應用解決了人類史上很多難題,是有利無害的C.現(xiàn)在很多轉(zhuǎn)基因食品包裝都有警示標志D.轉(zhuǎn)基因食品比傳統(tǒng)食品營養(yǎng)更豐富,因此在不久之后轉(zhuǎn)基因食品會替代傳統(tǒng)食品答案　C　轉(zhuǎn)基因技術的原理是基因重組,A錯誤;轉(zhuǎn)基因技術的應用解決了人類史上很多難題,但既有有利的一面,也有弊端,B錯誤;現(xiàn)在很多轉(zhuǎn)基因食品包裝都有警示標志,旨在提示消費者,C正確;轉(zhuǎn)基因食品和傳統(tǒng)食品各有優(yōu)缺點,轉(zhuǎn)基因食品不會替代傳統(tǒng)食品,D錯誤。 6.(2019安徽蚌埠一模,15)轉(zhuǎn)基因食品存在“是否安全”的爭議,有人認為轉(zhuǎn)基因食品是有害的。比如抗“草甘膦(除草劑)”轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物的種植,使噴灑除草劑的人患癌癥。請用已學知識判斷以下說法正確的是(　　)A.自古就有“吃啥補啥”的說法,所以吃了轉(zhuǎn)基因食品,則其中的基因會整合到人的基因組中B.嚴格管理好目的基因和控制好目的基因的表達部位,則轉(zhuǎn)基因食品安全性可以得到保障C.若食用轉(zhuǎn)基因大米,就一定會對人的健康造成危害D.抗除草劑植物生產(chǎn)的食品會導致人患癌癥答案　B　吃了轉(zhuǎn)基因食品,其中的基因會被消化分解,因此不會整合到人的基因組中,A錯誤;嚴格管理好目的基因和控制好目的基因的表達部位,則轉(zhuǎn)基因食品安全性可以得到保障,B正確;食用轉(zhuǎn)基因大米不一定會對人的健康造成危害,C錯誤;抗除草劑植物生產(chǎn)的食品不一定會導致人患癌癥,D錯誤。7.基因工程產(chǎn)物可能存在著一些安全性問題,下列說法不正確的是(　　)A.三倍體轉(zhuǎn)基因鯉魚與正常鯉魚雜交,進而導致自然種群被淘汰B.運載體的標記基因(如抗生素基因)可能指導合成有利于抗性進化的產(chǎn)物C.目的基因(如殺蟲基因)本身編碼的產(chǎn)物可能會對人體產(chǎn)生毒性D.轉(zhuǎn)基因生物體釋放到環(huán)境中,可能會對生物多樣性構(gòu)成危害答案　A　三倍體轉(zhuǎn)基因鯉魚在減數(shù)分裂過程中,由于染色體聯(lián)會紊亂,不能產(chǎn)生正常配子,因此三倍體轉(zhuǎn)基因鯉魚與正常鯉魚不能進行雜交,所以不會導致自然種群被淘汰,A錯誤。8.(2019湖北武漢武昌調(diào)研,11)2012年6月29日,中國首例“設計試管嬰兒”在中山醫(yī)院誕生。該嬰兒的父母均為地中海貧血基因的攜帶者,曾育有一患重度地中海貧血的女兒。為了救治患病女兒,該夫婦在中山醫(yī)院通過“設計試管嬰兒”技術(植入前對胚胎進行遺傳學診斷),生下了一個不攜帶地中海貧血致病基因且配型適合于患病姐姐的健康男嬰,用他的臍帶血幫助姐姐進行造血干細胞移植?；卮鹣铝袉栴}:(1)設計試管嬰兒應用的技術有:　　　　　　　　　　　　　　　　(答出兩點)。?(2)“設計試管嬰兒”的胚胎,可在8~16個細胞階段移植,并在植入前取胚胎的一個細胞進行某些基因檢測;牛、羊一般要培養(yǎng)到　　　　　　時期才進行移植,并取　　　　　　　細胞進行性別鑒定。?(3)該“設計試管嬰兒”與患病姐姐的配型要相合,原因是　　　　　　　　　　。?(4)干細胞可分為胚胎干細胞和成體干細胞,胚胎干細胞在功能上,具有　　　　　　　　;在培養(yǎng)液中加入　　　　　　　　(如?；撬?時,可誘導ES細胞向不同類型的組織細胞分化。?(5)為解決不孕夫婦的生育問題而出現(xiàn)的“試管嬰兒”,與本材料中“設計試管嬰兒”相比,一般不需要經(jīng)過　　　　　　　　　　這一步驟。?答案　　(1)體外受精、早期胚胎培養(yǎng)、胚胎移植、遺傳學診斷　(2)桑椹胚或囊胚　滋養(yǎng)層　(3)降低或避免免疫排斥反應,提高造血干細胞移植的成功率(4)發(fā)育的全能性　分化誘導因子　(5)基因檢測(遺傳學診斷)解析　(1)試管嬰兒培育的一般過程是體外受精、體外一定程度的胚胎發(fā)育、胚胎移植到子宮內(nèi)繼續(xù)發(fā)育。與試管嬰兒培育的過程相比,設計試管嬰兒在胚胎移植前需進行遺傳學診斷。可見,設計試管嬰兒應用的技術包括:體外受精、早期胚胎培養(yǎng)、胚胎移植、遺傳學診斷。(2)牛、羊的胚胎一般要培養(yǎng)到桑椹胚或囊胚時期才進行移植。在植入前可取滋養(yǎng)層細胞進行性別鑒定。(3)為了降低或避免免疫排斥反應,提高造血干細胞移植的成功率,該“設計試管嬰兒”與患病姐姐的配型要適合。(4)胚胎干細胞在功能上,具有發(fā)育的全能性;在培養(yǎng)液中加入分化誘導因子可誘導ES細胞向不同類型的組織細胞分化。(5)設計試管嬰兒在胚胎移植前需進行遺傳學診斷或基因檢測,而試管嬰兒不需進行遺傳學診斷或基因檢測。綜合篇【綜合集訓】 提升一　限制酶的選擇和標記基因篩選原理1.(2016課標全國Ⅲ,40,15分)圖(a)中的三個DNA片段上依次表示出了EcoRⅠ、BamHⅠ和Sau3AⅠ三種限制性內(nèi)切酶的識別序列與切割位點,圖(b)為某種表達載體的示意圖(載體上的EcoRⅠ、Sau3AⅠ的切點是唯一的)。圖(a)圖(b)根據(jù)基因工程的有關知識,回答下列問題:(1)經(jīng)BamHⅠ酶切后得到的目的基因可以與上述表達載體被　　　　酶切后的產(chǎn)物連接,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?(2)若某人利用圖(b)所示的表達載體獲得了甲、乙、丙三種含有目的基因的重組子,如圖(c)所示。這三種重組子中,不能在宿主細胞中表達目的基因產(chǎn)物的有　　　　,不能表達的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?圖(c)(3)DNA連接酶是將兩個DNA片段連接起來的酶,常見的有　　　　　　　和　　　　　　,其中既能連接黏性末端又能連接平末端的是　　　　　　　　　　　　。?答案　(1)Sau3AⅠ　兩種酶切割后產(chǎn)生的片段具有相同的黏性末端　(2)甲和丙　甲中目的基因插入在啟動子的上游,丙中目的基因插入在終止子的下游,二者的目的基因均不能被轉(zhuǎn)錄　(3)E·coli(E.coli)DNA連接酶　T4(T4)DNA連接酶　T4(T4)DNA連接酶提升二　DNA的粗提取與鑒定2.(經(jīng)典題)下列關于DNA粗提取與鑒定的實驗敘述,正確的是(　　)A.酵母、菜花和豬血均適合作為提取DNA的材料B.由于DNA對高溫耐受性差,故提取時需加入95%的冷酒精C.粗提取的DNA中可能含有核蛋白、多糖等D.向溶有DNA的2mol/L的NaCl溶液中加入二苯胺試劑,溶液變藍答案　C　[教師專用題組]【綜合集訓】提升一　限制酶的選擇和標記基因篩選原理1.(科學思維—演繹與推理)圖甲、乙中的箭頭表示三種限制性核酸內(nèi)切酶的酶切位點,ampr表示氨芐青霉素抗性基因,neo表示新霉素抗性基因。下列敘述正確的是(　　) A.圖甲中的質(zhì)粒用BamHⅠ切割后,含有4個游離的磷酸基團B.在構(gòu)建重組質(zhì)粒時,可用PstⅠ和BamHⅠ切割質(zhì)粒和外源DNAC.用PstⅠ和HindⅢ酶切,可以保證重組DNA序列的唯一性D.導入目的基因的大腸桿菌可在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基中生長答案　C　圖甲中的質(zhì)粒只有一個BamHⅠ切割位點,切割后形成一個直鏈DNA,含2個游離的磷酸基團,A錯誤;BamHⅠ切割位點在目的基因上,不能用該酶切割外源DNA,B錯誤;用PstⅠ和HindⅢ酶切,能將質(zhì)粒切成兩個片段,并能將外源DNA切成三段,只有含目的基因的片段通過DNA連接酶與質(zhì)粒連接形成的重組質(zhì)粒符合要求,從而保證重組DNA序列的唯一性,C正確;導入目的基因的大腸桿菌,其重組質(zhì)粒是用PstⅠ和HindⅢ切割形成的,其中的ampr(氨芐青霉素抗性基因)已被破壞,D錯誤。2.[2019浙江超級全能生聯(lián)考,32(二)]重瓣紫堇具有較高觀賞和藥用價值,但自然狀態(tài)下幾乎高度不育。為解決重瓣紫堇的繁殖難題,科學家利用另一種植物的可育基因M,完成了對重瓣紫堇的改造,流程如圖:(圖中箭頭指的是不同限制酶識別的位點)請回答:(1)在本例中,應選用的限制酶是　　　　　　　,以避免質(zhì)粒自身環(huán)化、錯向連接等問題。連接目的基因和質(zhì)粒時,關鍵需要催化　　　　　鍵的形成。?(2)導入受體細胞時,應選用CaCl2處理　　　　,使其　　　　　　　　　　　　,從而有利于重組質(zhì)粒的導入。?(3)利用紫堇根尖細胞培養(yǎng)成完整植株,依據(jù)的原理是　　　　　　　　　　　。理論上,　　　　(填“能”或“不能”)用紫堇的葉肉細胞代替根尖細胞完成上述改造工作。?(4)若圖中所得的轉(zhuǎn)基因紫堇植株自交一代,子代中能穩(wěn)定遺傳的個體所占的比例為　　　　。?答案　(1)HindⅢ和XhoⅠ　磷酸二酯(2)農(nóng)桿菌　細胞壁通透性增大(或處于感受態(tài))(3)細胞的全能性　能(4)1/4解析　(1)質(zhì)粒和目的基因所在DNA均存在三個限制酶酶切位點,且BalⅠ酶切位點處于目的基因的中間,不適宜選用,因此應該選擇HindⅢ和XhoⅠ進行酶切,且可避免質(zhì)粒自身環(huán)化、錯向連接等問題;目的基因與質(zhì)粒的連接需要DNA連接酶,具體催化的化學鍵是磷酸二酯鍵。(2)本題采用的是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法,重組質(zhì)粒首先導入農(nóng)桿菌,再借助農(nóng)桿菌侵染植物細胞,將農(nóng)桿菌細胞內(nèi)的目的基因轉(zhuǎn)移至植物細胞中,因此CaCl2處理的對象是農(nóng)桿菌,其具體機理是使得細菌細胞壁通透性增大或使細菌細胞處于感受態(tài)。(3)植物組織培養(yǎng)的理論基礎是細胞的全能性,由于葉肉細胞同樣具有本物種生長、發(fā)育、繁殖的全部遺傳信息,所以也可作為受體細胞進行培養(yǎng)。(4)該轉(zhuǎn)基因植物可寫作“MO”型,在自交時,相當于雜合體,會導致后代性狀分離,具體為MM∶MO∶OO=1/4∶1/2∶1/4,可穩(wěn)定遺傳的植株基因型為MM,占1/4。3.(科學思維—演繹與推理)表中是幾種限制酶識別序列及其切割位點,圖1、圖2中標注了相關限制酶的酶切位點,其中切割位點相同的酶不重復標注。請回答下列問題:限制酶BamHⅠBclⅠSau3AⅠHindⅢ 識別序列及切割位點ATCCCCTAATCAACTAGATC　CTAGGCTTTTCG圖1圖2(1)用圖中質(zhì)粒和目的基因構(gòu)建重組質(zhì)粒,應選用　　　　　　　　兩種限制酶切割,酶切后的載體和目的基因片段,通過　　　　酶作用后獲得重組質(zhì)粒。為了擴增重組質(zhì)粒,需將其轉(zhuǎn)入處于　　　　態(tài)的大腸桿菌。?(2)為了篩選出轉(zhuǎn)入了重組質(zhì)粒的大腸桿菌,應在篩選平板培養(yǎng)基中添加　　　　,平板上長出的菌落,常用PCR鑒定,所用的引物組成為圖2中　　　　　　　　。?(3)若BamHⅠ酶切的DNA末端與BclⅠ酶切的DNA末端連接,連接部位的6個堿基對序列為　　　　,對于該部位,這兩種酶　　　　(填“都能”“都不能”或“只有一種能”)切開。?(4)若用Sau3AⅠ切圖1質(zhì)粒最多可能獲得　　　　種大小不同的DNA片段。答案　(1)BclⅠ和HindⅢ　連接　感受　(2)四環(huán)素　引物甲和引物丙　(3)TGATCCACTAGG　都不能　(4)7?解析　本題主要考查基因工程的相關知識。(1)分析4種限制酶識別的序列可知:BamHⅠ和BclⅠ識別序列中含有Sau3AⅠ的識別序列,這三種酶切割DNA后可以產(chǎn)生相同的黏(粘)性末端。為保證質(zhì)粒上含有標記基因且不發(fā)生自身環(huán)化,切割質(zhì)粒時應選用BclⅠ和HindⅢ兩種限制酶切割,酶切后的載體和目的基因片段,需用DNA連接酶連接形成重組質(zhì)粒。為了擴增重組質(zhì)粒,需將其轉(zhuǎn)入處于感受態(tài)的大腸桿菌中。(2)重組質(zhì)粒中四環(huán)素抗性基因結(jié)構(gòu)完整,氨芐青霉素抗性基因結(jié)構(gòu)被破壞,在篩選平板培養(yǎng)基中添加四環(huán)素可以篩選出轉(zhuǎn)入了重組質(zhì)粒的大腸桿菌。PCR擴增目的基因時,需用引物甲和引物丙兩種引物。(3)BamHⅠ酶切產(chǎn)生的黏(粘)性末端為和,BclⅠ酶切產(chǎn)生的黏(粘)性末端為和,經(jīng)DNA連接酶連接后,連接部位的6個堿基對序列為或 ,此序列不能被BamHⅠ和BclⅠ識別,因此不能被兩種酶切開。(4)題圖1質(zhì)粒中含有Sau3AⅠ酶的3個識別序列,如圖:(A、B、C分別表示相鄰切點間的DNA片段)用Sau3AⅠ酶切,若在一個切點處切割可得到B+C+A、C+A+B、A+B+C3種DNA片段(但其大小相同);若在兩個切點處切割可得到A、B+C、A+C、B、A+B、C6種DNA片段(其大小均不同);若在三個切點處均切割,可得到A、B、C3種大小不同的DNA片段。綜上所述,用Sau3AⅠ酶切質(zhì)粒最多可能獲得7種大小不同的DNA片段。4.(科學思維—演繹與推理)科技人員通過基因工程、細胞融合等技術制作工程細胞,并利用工程細胞生產(chǎn)人們所需要的醫(yī)用蛋白,如用于治療糖尿病的胰島素。下面是利用大腸桿菌培育工程菌時用到的質(zhì)粒、胰島素基因及相關的限制酶。請回答:表　幾種限制酶識別序列及其切割位點限制酶BglⅡBclⅠSau3AⅠHpaⅡ識別序列及切割位點↓　　　AGATCTTCTAGA　　　↑　↓　　　TGATCAACTAGT　　　↑　↓　　　GATCCTAG　　　↑　↓　　CCGGGGCC　　↑　圖1圖2(1)能識別人胰島素的mRNA并催化合成cDNA的酶是　　　　;利用PCR技術對cDNA進行擴增所需要的酶是　　　　。在基因工程中,限制酶不能識別并切割單鏈核酸,其具體功能是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?(2)表中可切割形成圖2胰島素基因末端的限制酶為　　　　　;不宜選用Sau3AⅠ限制酶切割質(zhì)粒的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。酶切后的質(zhì)粒與胰島素基因通過　　　　　　(填酶)作用后獲得基因表達載體。?(3)基因表達載體導入大腸桿菌前,常用Ca2+處理菌體,其目的是　　　　　　　　。?(4)從大腸桿菌細胞內(nèi)獲得了胰島素,但其沒有降血糖的功能,出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是?　。?答案　(1)逆轉(zhuǎn)錄酶　熱穩(wěn)定DNA聚合酶(或Taq酶)　識別雙鏈DNA的某種特定核苷酸序列并斷裂特定部位的磷酸二酯鍵(2)Sau3AⅠ　Sau3AⅠ限制酶能識別并切割BglⅡ和BclⅠ限制酶的識別序列,導致質(zhì)粒中的標記基因均被破壞(其他合理答案也可)　DNA連接酶 (3)提高受體細胞的轉(zhuǎn)化率(其他合理答案也可)(4)大腸桿菌為原核生物,細胞中只有核糖體,沒有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體,不能對肽鏈進行加工,不能形成有活性的胰島素解析　根據(jù)胰島素基因末端序列可知,切割胰島素基因的限制酶識別和切割的序列為—GATCC—,表中的Sau3AⅠ可識別和切割。分析表格信息可知,Sau3AⅠ限制酶可識別并切割BglⅡ或BclⅠ限制酶的識別序列,導致質(zhì)粒中的標記基因均被破壞。提升二　DNA的粗提取與鑒定5.(2018江蘇南京、鹽城一模,12)下列有關“DNA的粗提取與鑒定”實驗的敘述,錯誤的是(　　)A.雞血細胞是較理想的實驗材料B.NaCl溶液濃度越高,DNA的溶解度越大C.在用酒精析出DNA時,最好使用95%的冷酒精D.DNA溶液中加入二苯胺試劑,沸水浴加熱,檢測結(jié)果呈藍色答案　B　雞血細胞含有細胞核,細胞核內(nèi)含有DNA,且雞血容易獲得,因此提取DNA時常選用雞血作為實驗材料,A正確;當NaCl溶液的濃度低于0.14mol/L時,隨著NaCl溶液濃度的升高,DNA的溶解度逐漸降低,當NaCl溶液的濃度高于0.14mol/L時,隨著NaCl溶液濃度的升高,DNA的溶解度逐漸升高,B錯誤;DNA不溶于酒精溶液,在體積分數(shù)為95%的冷酒精溶液中凝集效果最佳,C正確;在DNA的粗提取與鑒定實驗中,DNA溶液中加入二苯胺試劑后需沸水浴加熱,結(jié)果呈藍色,D正確。6.(2020屆江蘇蘇州常熟中學模擬,21)下列關于“DNA的粗提取與鑒定”實驗的敘述,正確的是(多選)(　　)A.洗滌紅細胞時,使用生理鹽水可防止紅細胞破裂B.向雞血溶液中加蒸餾水攪拌,可見玻棒上有白色絮狀物C.DNA在2moL的NaCl溶液中溶解度較低D.DNA溶液加入二苯胺試劑沸水浴加熱后變藍答案　AD　本題以DNA粗提取和鑒定為知識載體,考查考生運用所學知識對實驗中操作的方法、目的、原理等分析的能力,試題通過對實驗操作和原理的分析,體現(xiàn)了科學探究素養(yǎng)中的分析與討論等。生理鹽水與細胞內(nèi)的液體是等滲溶液,因此洗滌紅細胞時,使用生理鹽水可防止紅細胞破裂,A正確;向雞血細胞液中加蒸餾水攪拌,可使細胞破裂,釋放DNA,但不會觀察到玻璃棒上有白色絮狀物,B錯誤;DNA在2mol/L的NaCl溶液中溶解度較高,在0.14mol/L的NaCl溶液中溶解度較低,C錯誤;DNA溶液加入二苯胺試劑沸水浴加熱后變藍,D正確。名師點睛　對于此類試題,需要考生注意的細節(jié)較多,如實驗的原理、實驗選擇的材料、實驗采用的試劑及試劑的作用、實驗每一步驟的操作目的、實驗現(xiàn)象等,需要考生在平時的學習過程中注意積累。7.(2019江蘇蘇、錫、常、鎮(zhèn)三模,25)如圖是“DNA的粗提取和鑒定”實驗中幾個重要操作的示意圖,下列敘述正確的是(多選)(　　)A.圖①的原理是DNA不溶于酒精,某些蛋白質(zhì)可溶于酒精B.圖①和圖③都需用玻棒沿一個方向輕緩攪拌,以防止破壞DNAC.若圖③操作后接圖②操作,則DNA留在濾液中D.若圖④操作后接圖②操作,則DNA留在紗布上答案　ACD　分析圖①,體積分數(shù)為95%的酒精用于溶解蛋白質(zhì)等雜質(zhì),DNA不溶于酒精,有利于對DNA的提純,A正確;分析圖③,向含有雞血細胞的燒杯中加入蒸餾水,目的是讓細胞吸水漲破,釋放出DNA,這一過程需要快速攪拌,B錯誤;圖②操作為過濾,若圖③操作后接圖②操作,則DNA留在濾液中,C 正確;圖④向濃NaCl溶液中加蒸餾水,說明是降低NaCl溶液的濃度,從而降低DNA在NaCl溶液中的溶解度而析出,因此過濾后DNA留在紗布上,D正確。名師點睛　解答本題需要熟知DNA粗提取的原理和過程,理解每一步驟的目的,然后用所掌握的這些知識來分析題圖中的各裝置及操作意圖,以此便能順利解決問題。