专题二十五 基因工程(含转基因生物的安全性与生物武器)考点一 基因工程的工具与操作程序1.(2022·重庆卷，6)下列有关人胰岛素基因表达载体的叙述，正确的是( )A.表达载体中的胰岛素基因可通过人肝细胞mRNA反转录获得B.表达载体的复制和胰岛素基因的表达均启动于复制原(起)点C.借助抗生素抗性基因可将含胰岛素基因的受体细胞筛选出来D.启动子和终止密码子均在胰岛素基因的转录中起作用解析 本题考查基因工程的相关知识，考查识记和理解能力。难度适中。人肝细胞不能合成胰岛素，则人肝细胞中不含有胰岛素的mRNA，不能通过反转录获得人胰岛素基因，A错误；表达载体的复制启动于复制起点，胰岛素基因的表达启动于启动子，B错误；抗生素抗性基因是标记基因，可用于筛选含胰岛素基因的受体细胞，C正确；启动子在转录过程中起作用，终止密码子在翻译中起作用，D错误。答案 C2.(2022·广东卷，25)下图为培育转基因山羊生产人β酪蛋白的流程图。下列叙述正确的是( )A.过程①所用的人β酪蛋白基因可从人cDNA文库中获得B.过程②可选用囊胚期或原肠胚期的胚胎进行移植C.过程③可使用胚胎分割技术扩大转基因山羊群体D.过程④人β酪蛋白基因在细胞质内进行转录、翻译解析 本题为现代生物技术的综合题，主要考查基因工程和胚胎工程相关知识点，难度较大。过程①为基因工程中的构建基因表达载体，人β－酪蛋白基因即为目的基因，目的基因可从基因文库中获取，基因文库包括基因组文库和cDNA文库，A正确；过程②指的是胚胎移植过程，一般选取桑椹胚时期或者囊胚期的胚胎进行胚胎移植，不选用原肠胚时期，11\nB错误；过程③为加速转基因动物的繁育，可以采用超数排卵，胚胎分割移植等方法，C正确；过程④指的是目的基因的表达，包括转录与翻译两个阶段，转录的场所是细胞核，翻译的场所是细胞质中的核糖体，D错误。答案 AC3.(2022·重庆卷，4)下图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述，正确的是( )A.②的构建需要限制性核酸内切酶和DNA聚合酶参与B.③侵染植物细胞后，重组Ti质粒整合到④的染色体上C.④的染色体上若含抗虫基因，则⑤就表现出抗虫性状D.⑤只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异解析 构建表达载体需要限制酶和DNA连接酶，A错误；③侵染植物细胞后，重组Ti质粒上的T－DNA整合到④的染色体上，B错误；染色体上含有目的基因，但目的基因也可能不能转录或者不能翻译，或者表达的蛋白质不具有生物活性，C错误；植株表现出抗虫性状，说明含有目的基因，属于基因重组，为可遗传变异，D正确。答案 D4.(2022·广东理综，3)从某海洋动物中获得一基因，其表达产物为一种抗菌性和溶血性均较强的多肽P1。目前在P1的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物，首先要做的是( )A.合成编码目的肽的DNA片段B.构建含目的肽DNA片段的表达载体C.依据P1氨基酸序列设计多条模拟肽D.筛选出具有优良活性的模拟肽作为目的肽解析 本题考查蛋白质工程的相关知识，意在考查考生对蛋白质工程概念的理解。该基因的表达产物多肽P1的抗菌性和溶血性均很强，要研发出抗菌性强但溶血性弱的多肽药物，首先应根据P1的氨基酸序列设计模拟肽.再构建相应的DNA片段。答案 C5.(2022·安徽理综，6)11\n如图为通过DNA分子杂交鉴定含有某特定DNA的细菌克隆示意图。下列叙述正确的是( )A.根据培养皿中菌落数可以准确计算样品中含有的活菌实际数目B.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C.重组质粒与探针能进行分子杂交是因为DNA分子脱氧核糖和磷酸交替连接D.放射自显影结果可以显示原培养皿中含有特定DNA的细菌菌落位置解析 本题考查利用DNA分子杂交法鉴定目的菌的相关知识，意在考查考生的理解能力。据图可知，接种该微生物所用的方法是稀释涂布平板法，而通过该方法只能估算样品中含有的活菌数，A错误；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，而不是复制，B错误；重组质粒与探针之间的杂交原理是碱基互补配对，C错误；放射自显影结果显示的杂交链位置与原培养皿中含有特定DNA的细菌菌落位置相同，D正确。答案 D6.(2022·课标卷Ⅰ，40)[生物——选修3：现代生物科技专题]HIV属于逆转录病毒，是艾滋病的病原体。回答下列问题：(1)用基因工程方法制备HIV的某蛋白(目的蛋白)时，可先提取HIV中的________，以其作为模板，在________的作用下合成________，获取该目的蛋白的基因，构建重组表达载体，随后导入受体细胞。(2)从受体细胞中分离纯化出目的蛋白，该蛋白作为抗原注入机体后，刺激机体产生的可与此蛋白结合的相应分泌蛋白是________，该分泌蛋白可用于检测受试者血清中的HIV，检测的原理是________。(3)已知某种菌导致的肺炎在健康人群中罕见，但是在艾滋病患者中却多发。引起这种现象的根本原因是HIV主要感染和破坏了患者的部分________细胞，降低了患者免疫系统的防卫功能。(4)人的免疫系统有________癌细胞的功能。艾滋病患者由于免疫功能缺陷，易发生恶性肿瘤。解析 (1)HIV是RNA病毒，其核酸是单链RNA，而在基因工程中构建目的基因表达载体时，载体一般用的是质粒，为双链DNA，故先用逆转录酶催化HIV的RNA逆转录为DNA分子再进行基因工程操作。(2)本题涉及到了免疫学方面知识，11\n抗原进入机体后可以产生特异性免疫反应，产生相应的抗体，抗体与抗原特异性结合。(3)HIV病毒主要破坏人体T细胞。(4)免疫系统除了具有防卫功能外，还有监控和清除功能：监控并清除体内已经衰老或因其他因素而被破坏的细胞，以及癌变的细胞。答案 (1)RNA 逆转录酶 cDNA(或DNA) (2)抗体抗原抗体特异性结合 (3)T(或T淋巴) (4)监控和清除7.(2022·江苏卷，33)荧光原位杂交可用荧光标记的特异DNA片段为探针，与染色体上对应的DNA片段结合，从而将特定的基因在染色体上定位。请回答下列问题：图1图2(1)DNA荧光探针的制备过程如图1所示，DNA酶Ⅰ随机切开了核苷酸之间的________键从而产生切口，随后在DNA聚合酶Ⅰ作用下，以荧光标记的________为原料，合成荧光标记的DNA探针。(2)图2表示探针与待测基因结合的原理。先将探针与染色体共同煮沸，使DNA双链中________键断裂，形成单链。随后在降温复性过程中，探针的碱基按照________原则，与染色体上的特定基因序列形成较稳定的杂交分子。图中两条姐妹染色单体中最多可有________条荧光标记的DNA片段。(3)A、B、C分别代表不同来源的一个染色体组，已知AA和BB中各有一对同源染色体可被荧光探针标记。若植物甲(AABB)与植物乙(AACC)杂交，则其F111\n有丝分裂中期的细胞中可观察到________个荧光点；在减数第一次分裂形成的两个子细胞中分别可观察到________个荧光点。解析 本题综合考查基因工程中工具酶的作用机理，DNA分子杂交和减数分裂的相关内容，意在考查学生获取信息的能力，并且综合运用所学知识对实验现象和结果进行解释、分析和处理能力。难度较大。(1)由图1所知，酶1使DNA链断裂，即作用于相邻脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键；DNA探针是被标记的单链DNA片段，合成原料为脱氧核苷酸。(2)通过热变性，使DNA碱基对之间的氢键断裂，复性时能重新形成氢键，并且遵循碱基互补配对原则，形成杂交DNA分子。两条姐妹染色单体，含有四条模板链，可与四个被标记的DNA探针结合形成4个荧光标记杂交DNA分子。(3)植物甲(AABB)形成的配子染色体组成为(AB)与植物乙(AACC)的配子(AC)，受精后合子染色体组成为(AABC)，又由于AA和BB中各有一对同源染色体可被荧光探针标记，则AABC将会有3条染色体被标记，6条染色单体可以观察到6个荧光点。AABC减数分裂时，AA两个染色体组可以正常联会，并且同源染色体分离，减数第一次分裂形成的两个子细胞分别获得一个A染色体组，而B染色体组内的没有同源染色体存在，B中的染色体随机进入两个子细胞，因此其中一个子细胞含有A和B染色体组内2条能被标记的染色体，标记4个染色单体可以看到4个荧光点，另一子细胞只含有A中1条能被标记的染色体，2个染色单体可以观察到2个荧光点。答案 (1)磷酸二酯 脱氧核苷酸 (2)氢 碱基互补配对 4 (3)6 2和48.(2022·海南卷，31)[生物—选修3：现代生物科技专题]下面是将某细菌的基因A导入大肠杆菌内，制备“工程菌”的示意图。请据图回答：(1)获得A有两条途径：一是以A的mRNA为模板，在________酶的催化下，合成互补的单链DNA，然后在________作用下合成双链DNA，从而获得所需基因；二是根据目标蛋白质的________序列，推测出相应的mRNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测其DNA的________序列，再通过化学方法合成所需基因。(2)利用PCR技术扩增DNA时，需要在反应体系中添加的有机物质有________、________、4种脱氧核苷酸和耐热性的DNA聚合酶，扩增过程可以在PCR扩增仪中完成。11\n(3)由A和载体B拼接形成的C通常称为________。(4)在基因工程中，常用Ca2＋处理D，其目的是______________________________________________________________________________________________。解析 (1)利用逆转录法合成目的基因的过程是：以mRNA为模板，在逆转录酶的催化作用下合成单链DNA，然后在DNA聚合酶作用下，合成双链DNA分子；根据蛋白质工程合成目的基因的过程是：根据目标蛋白质的氨基酸序列，推测相应的mRNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测DNA中脱氧核苷酸的排列顺序，通过化学方法合成。(2)PCR过程中需要酶、底物、模板、引物和能量等条件。(3)目的基因和载体结合，形成基因表达载体。(4)在利用大肠杆菌做受体细胞时，需要先用Ca2＋处理，使之成为感受态细胞，有利于其吸收重组DNA分子。答案 (1)逆转录 DNA聚合酶 氨基酸 脱氧核苷酸(其他合理答案也给分)(2)引物 模板DNA(3)重组DNA(其他合理答案也给分)(4)提高受体细胞的转化率(其他合理答案也给分)11\n考点二 基因工程的应用 蛋白质工程及基因工程的安全性1.(2022·重庆卷，2)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.生物武器是用微生物、毒素、干扰素及重组致病菌等来形成杀伤力解析 在转基因过程中，避免基因污染和对人类的影响，必须严格选择目的基因，A正确；我国不反对治疗性克隆，但坚决反对生殖性克隆，B正确；反对设计试管婴儿原因之一是防止选择性设计婴儿，违背伦理道德，C正确；生物武器是指有意识的利用微生物、毒素、昆虫侵袭敌人的军队、人口、农作物或者牲畜等目标，以达到战争目的的一类武器，干扰素为淋巴因子，并非生物武器，D错误。答案 D2.(2022·江苏，15)下列关于转基因生物安全性的叙述中，错误的是( )A.我国已经对转基因食品和转基因农产品强制实施了产品标识制度B.国际上大多数国家都在转基因食品标签上警示性注明可能的危害C.开展风险评估、预警跟踪和风险管理是保障转基因生物安全的前提D.目前对转基因生物安全性的争论主要集中在食用安全性和环境安全性上解析 为了维护消费者对转基因产品的知情权和选择权，我国对转基因食品和转基因农产品实行了标识制度，A项正确；只有经确定是安全的转基因食品才能向消费者出售，可能存在危害的转基因产品不允许出售，B项错误；为保障转基因生物安全，可开展风险评估、预警跟踪和风险管理等措施，C项正确；转基因生物是否安全的争论主要集中在它是否能保证食用安全及环境安全上，D项正确。答案 B3.(2022·江苏卷，32)胰岛素A、B链分别表达法是生产胰岛素的方法之一。图1是该方法所用的基因表达载体，图2表示利用大肠杆菌作为工程菌生产人胰岛素的基本流程(融合蛋白A、B分别表示β半乳糖苷酶与胰岛素A、B链融合的蛋白)。请回答下列问题：11\n图1图2(1)图1基因表达载体中没有标注出来的基本结构是________。(2)图1中启动子是________酶识别和结合的部位，有了它才能启动目的基因的表达；氨苄青霉素抗性基因的作用是________。(3)构建基因表达载体时必需的工具酶有________。(4)β半乳糖苷酶与胰岛素A链或B链融合表达，可将胰岛素肽链上蛋白酶的切割位点隐藏在内部，其意义在于________。(5)溴化氰能切断肽链中甲硫氨酸羧基端的肽键，用溴化氰处理相应的融合蛋白能获得完整的A链或B链，且β半乳糖苷酶被切成多个肽段，这是因为__________________________________________________________________。(6)根据图2中胰岛素的结构，请推测每个胰岛素分子中所含游离氨基的数量。你的推测结果是________，理由是___________________________________________________________________。解析 本题综合考查基因工程的相关内容，以及蛋白质的合成和加工。难度适中。基因表达载体包含启动子，终止子，目的基因和标记基因。启动子是RNA聚合酶的识别和结合位点。氨苄青霉素抗性基因可作为标记基因。基因工程使用的工具酶包括限制酶和DNA连接酶。胰岛素肽链上蛋白酶的切割位点隐藏起来，将无法被蛋白酶所识别，防止被水解。溴化氰能切断肽链中甲硫氨酸羧基端的肽键，若经溴化氰处理相应融合蛋白能获得“完整的”A链和B链，表明胰岛素A链、B链上并无溴化氰作用位点，不能将其切断；同理，β－半乳糖苷酶能被切成“多个肽段”，表明其具有多个切点(即“甲硫氨酸”)。胰岛素分子含有两条链，至少有2个游离氨基分别位于2条肽链的一端，并且R基团中可能也含有游离的氨基11\n答案 (1)终止子(2)RNA聚合 作为标记基因，将含有重组质粒的大肠杆菌筛选出来(3)限制酶和DNA连接酶(4)防止胰岛素的A、B链被菌体内蛋白酶降解(5)β－半乳糖苷酶中含多个甲硫氨酸，而胰岛素A、B链中不含甲硫氨酸(6)至少2个 两条肽链的一端各有一个游离的氨基，氨基酸R基团中可能还含有游离的氨基4.(2022·福建卷，33)[生物－现代生物科技专题]GDNF是一种神经营养因子，对损伤的神经细胞具有营养和保护作用。研究人员构建了含GDNF基因的表达载体(如图1所示)，并导入到大鼠神经干细胞中，用于干细胞基因治疗的研究。请回答：(1)在分离和培养大鼠神经干细胞的过程中，使用胰蛋白酶的目的是___________________________________________________________________。(2)构建含GDNF基因的表达载体时，需选择图1中的________限制酶进行酶切。(3)经酶切后的载体和GDNF基因进行连接，连接产物经筛选得到的载体主要有3种：单个载体自连、GDNF基因与载体正向连接、GDNF11\n基因与载体反向连接(如图1所示)。为鉴定这3种连接方式，选择HpaI酶和BamHI酶对筛选得到的载体进行双酶切，并对酶切后的DNA片段进行电泳分析，结果如图2所示。图中第________泳道显示所鉴定的载体是正向连接的。(4)将正向连接的表达载体导入神经干细胞后，为了检测GDNF基因是否成功表达，可用相应的________与提取的蛋白质杂交。当培养的神经干细胞达到一定密度时，需进行________培养以得到更多数量的细胞，用于神经干细胞移植治疗实验。解析 本题考查基因工程和动物细胞工程相关知识，考查理解能力、获取信息能力和综合运用能力。难度适中。(1)动物细胞间的物质主要成分是蛋白质，用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理一段时间，目的是使组织中的细胞分散成单个细胞。(2)据图1可知，GDNF基因两端和载体上都有XhoI限制酶的酶切位点。(3)据图1可知，用HpaI和BamHI限制酶对三种载体进行酶切，单个载体自连只有HpaI限制酶的酶切位点，得到6000bpDNA的片段；正向连接重组载体有HpaI和BamHI限制酶的酶切位点，得到700bpDNA的片段和6000bpDNA的片段；反向连接重组载体有HpaI和BamHI限制酶的酶切位点，得到200bpDNA的片段和6500bpDNA的片段。(4)检测目的基因是否成功表达，可采用抗原－抗体杂交法。培养的原代细胞贴满瓶壁重新用胰蛋白酶等处理，然后分瓶继续培养，让细胞继续增殖，这样的培养过程通常称为传代培养。传代培养的细胞一般传至10代后就不易传下去，科研上使用的正常细胞通常为10代以内，以保持细胞正常的二倍体核型。答案 (1)使细胞分散开 (2)XhoI (3)② (4)抗体 传代11\n考点扫描命题规律备考指南1.基因工程的基本工具(五年五考)2.基因工程的基本操作程序(五年十九考)3.基因工程的应用及安全性(五年七考)4.蛋白质工程的原理及程序1.考查基因工程中限制酶、DNA连接酶及载体的种类及作用。2.结合具体案例考查基因工程的基本操作程序(尤其是基因表达载体的构建及目的基因的导入、检测与鉴定)。3.重点考查基因工程在转基因生物、转基因药物生产及基因治疗方面的应用。4.常结合基因工程辅助考查蛋白质工程的设计原理与手段。1.列表比较基因工程相关的五种酶及载体条件、种类。2.整合归纳基因工程操作四步曲，并列表比较目的基因导入不同受体细胞的方法与导入后的检测与鉴定。3.结合具体实例关注基因工程成果应用及其与蛋白质工程的内在联系。11
