【对点练习 生物总复习 】80第38讲　基因工程及生物技术的安全性与伦理问题(word版含答案）

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[基础达标]
1．(2022·山东济南模拟)下列关于生物学中常见的几种酶的叙述，正确的是(　　)
A．DNA连接酶将目的基因的黏性末端与载体的黏性末端之间的碱基黏合
B．用限制性内切核酸酶从质粒上切下一个目的基因需消耗4个水分子
C．利用PCR仪扩增DNA分子时常用一种耐高温的DNA连接酶
D．在解离根尖分生区细胞时加入纤维素酶有利于提高解离的效果
2．某基因的上游有2段DNA序列，利用PCR技术进行基因扩增时，可以作为引物的是(　　)
A．引物Ⅰ　　　　　　　 B．引物Ⅱ
C．引物Ⅰ或引物Ⅱ均可 D．引物Ⅰ和引物Ⅱ都需要
3．(2022·泰安高三模拟)下图表示应用基因工程技术生产干扰素的三条途径，下列相关叙述错误的是(　　)
A．途径甲中，过程Ⅰ应将干扰素基因和乳腺蛋白基因的启动子重组
B．途径乙中，过程Ⅱ一般所采用的方法是农杆菌转化法
C．途径丙中，过程Ⅱ可用Ca2＋处理大肠杆菌
D．三条途径中，过程Ⅲ依据的生物学原理相同
4．(2022·海口高三模拟)超氧化物歧化酶(SOD)是一种源于生命体的活性物质，在生活实践中有非常重要的应用价值。下图为人工培育含SOD植物新品种的过程，相关叙述正确的是(　　)
A．①过程中最常用的方法是采用显微注射技术将SOD基因导入植物细胞
B．②③分别表示脱分化、再分化过程，均无须严格的无菌操作就可以完成
C．SOD催化O2形成H2O2的机制是为该反应提供活化能
D．该育种方式利用了细胞工程和基因工程，能体现细胞的全能性
5．(2022·威海高三模拟)CCR5是HIV入侵人体辅助性T细胞的主要辅助受体之一。有科学家为了使婴儿一出生就具有抵抗艾滋病的能力，通过基因编辑破坏了受精卵中的CCR5基因，该做法引起了民众普遍的担忧。下列各项不属于担忧依据的是(　　)
A．CCR5基因可能还参与了其他生理过程的调控
B．基因编辑技术有可能因编辑对象错误(脱靶)造成不可预知的后果
C．被编辑个体受其他疾病感染的风险可能会提高
D．该技术虽然符合人类伦理道德，但可能存在潜在的安全风险
6．(2022·北京顺义一模)现代生物技术造福人类的同时，也可能引起一系列的安全和伦理问题，下列说法不恰当的是(　　)
A．我国政府不支持任何生殖性克隆人实验
B．我国主张全面禁止和彻底销毁生物武器
C．只要有证据表明转基因产品有害，就应禁止该技术的应用
D．我国已经对转基因食品和转基因农产品实施产品标识制度
7．叶绿体转基因技术是将外源基因整合到叶绿体基因组中，该技术能有效改良植物的品质。为了防止转基因作物的目的基因通过花粉转移到自然界中其他植物体内，科学家设法将目的基因整合到受体细胞的叶绿体基因组中，其原因最可能是(　　)
A．叶绿体基因组不会进入生殖细胞中
B．植物杂交的后代不会出现一定的性状分离比
C．转基因植物中的细胞质基因与其他植物的基因间不能通过花粉发生基因交流
D．转基因植物与其他植物间不能通过花粉发生基因交流
8．(2021·高考全国卷甲改编)PCR技术可用于临床的病原菌检测。为检测病人是否感染了某种病原菌，医生进行了相关操作：①分析PCR扩增结果；②从病人组织样本中提取DNA；③利用PCR扩增DNA片段；④采集病人组织样本。回答下列问题：
(1)若要得到正确的检测结果，正确的操作顺序应该是________(用数字序号表示)。
(2)操作③中使用的酶是____________。PCR 反应中的每次循环可分为变性、复性、________三步，其中复性的结果是_________________________________
_____________________________________________________________。
(3)为了做出正确的诊断，PCR反应所用的引物应该能与__________特异性结合。
(4)PCR(聚合酶链式反应)技术是指______________________________。该技术目前被广泛地应用于疾病诊断等方面。
9．(2021·高考全国卷乙)用DNA重组技术可以赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人类需要的生物产品。在此过程中需要使用多种工具酶，其中4种限制性内切核酸酶的切割位点如图所示。
回答下列问题：
(1)常用的DNA连接酶有E.coli DNA连接酶和T4DNA连接酶。上图中________________酶切割后的DNA片段可以用E.coli DNA连接酶连接。上图中__________________________________酶切割后的DNA片段可以用T4 DNA连接酶连接。
(2)DNA连接酶催化目的基因片段与质粒载体片段之间形成的化学键是____________。
(3)DNA重组技术中所用的质粒载体具有一些特征。如质粒DNA分子上有复制原点，可以保证质粒在受体细胞中能____________；质粒DNA分子上有____________________________，便于外源DNA插入；质粒DNA分子上有标记基因(如某种抗生素抗性基因)，利用抗生素可筛选出含质粒载体的宿主细胞，方法是__________________________________________________________
______________________________________________________________。
(4)表达载体含有启动子，启动子是指______________________________
_________________________________________________________________
________________________。
10．(2021·湖北省选择性考试模考改编)某实验室需构建含增强型绿色荧光蛋白(eGFP)基因的表达载体用于科学研究。相关资料如下：
(1)双链DNA的每一条链有两个末端，分别是5′端和3′端，从左到右的5′—3′DNA链是编码链，从左到右的3′—5′DNA链是模板链。
(2)增强型绿色荧光蛋白(eGFP)在自然光下显示绿色，已知该基因的DNA编码序列如下：5′ATGGTGAGC……AAGTAA3′。
(3)质粒载体中含有EcoRⅠ、Hind Ⅲ、BamHⅠ、XbaⅠ和NotⅠ等酶的酶切位点(这些酶各自的识别序列不同)，如下图所示。
回答下列问题：
(1)增强型绿色荧光蛋白基因转录的mRNA碱基序列为__________________________________________________________________。
(2)通过PCR方法获得eGFP目的片段，首先需要设计________(填“一对”或“一个”)引物，在体外选择性扩增eGFP目的片段，PCR反应一般由超过90 ℃热变性、50 ℃左右引物和模板配对、72 ℃左右延伸三个步骤，经过多次循环完成。延伸阶段选用72 ℃是综合考虑了两个因素，这两个因素是________________和________________。
(3)eGFP的PCR产物两端分别含有BamHⅠ和NotⅠ的酶切位点，构建重组表达载体时，用这两种酶酶切PCR产物和质粒载体。与单一酶酶切相比，该实验采用的双酶切方法的优点是___________________________(答一点即可)。
(4)将所构建的表达载体转入大肠杆菌，涂布含有卡那霉素的平板，若表达载体构建成功，可观察到多个________单菌落。
11．(2022·山东潍坊一模)报告基因是指一类易于检测且实验材料本身不具备的基因。阿尔茨海默病(AD)是由淀粉样前体蛋白(APP)过量表达导致的神经系统退变性疾病，用增强型绿色荧光蛋白(EGFP)基因作为报告基因，将EGFP基因与APP基因融合，可方便、经济、快速地筛选出促进人APP基因mRNA降解的药物。研究表明，EGFP基因与APP基因融合后，虽能全部转录但仅可合成EGFP。EGFP基因与APP基因融合过程如图所示。
(1)APP751、EGFP基因的cDNA是以其mRNA为模板经________________过程形成的。
(2)据图分析，Klenow酶的作用是_______________________________。
切割pcDNA 3.1质粒获得APP751基因时，研究人员没有选择直接用HindⅢ、Xba Ⅰ同时切割，而是历经①→②→③的复杂过程，原因是____________________________________________________________________
______________________________________________________________。
(3)COS 7细胞来源于非洲绿猴肾成纤维细胞，培养这类细胞时，为保证细胞生长，应在合成培养基中添加____________________。
[素养提升]
12．(不定项)chl L基因是蓝细菌拟核DNA上控制叶绿素合成的基因。为研究该基因对叶绿素合成的控制，需要构建该种生物缺失chl L基因的变异株细胞。技术路线如下图所示，下列对此描述不正确的是(　　)
A．chl L基因的基本组成单位是脱氧核酸
B．①②过程要使用限制酶和DNA连接酶
C．该项技术操作成功的标志是受体细胞中chl L 基因表达
D．若操作成功，可用含红霉素的培养基筛选出该变异株
13．(不定项)(2022·青岛高三模拟)某实验小组利用下图所示质粒和目的基因来构建基因表达载体，将目的基因导入大肠杆菌细胞并表达。下列叙述正确的是(　　)
A．图中的质粒用酶A切割后，会产生4个游离的磷酸基团
B．在构建重组质粒时，可用酶A和酶C切割质粒和目的基因
C．成功导入目的基因的大肠杆菌可在含四环素的培养基中生长
D．若用酶B和酶C切割，可以避免质粒的自身环化
14．(不定项)(2022·山东滨州一模)构建基因表达载体时，可利用碱性磷酸单酯酶催化载体的5′－P变成5′－OH，如下图所示。将经过该酶处理的载体与外源DNA连接时，由于5′－OH与3′－OH不能连接而形成切口(nick)。下列说法错误的是(　　)
A．经碱性磷酸单酯酶处理的载体不会发生自身环化
B．外源DNA也必须用碱性磷酸单酯酶处理
C．T4 DNA连接酶可连接黏性末端和平末端
D．重组DNA经过2次复制可得到不含nick的子代DNA
15．(不定项)八氢番茄红素合酶(其基因用psy表示)和胡萝卜素脱饱和酶(其基因用crtⅠ表示)参与β 胡萝卜素的合成。pmi为磷酸甘露醇异构酶基因，它编码的蛋白质可使细胞在特殊培养基上生长。科学家将psy和crtⅠ基因转入水稻，使水稻胚乳中含有β 胡萝卜素，由此生产出的大米称为“黄金大米”。相关叙述正确的是(　　)
A．psy和crtⅠ基因中含有构建基因表达载体使用的限制酶的识别序列
B．黄金大米培育过程中构建基因表达载体时可用pmi基因作为标记基因
C．若检测出水稻细胞中含有psy和crtⅠ基因，说明黄金大米培育成功
D．黄金大米可能会威胁环境和粮食安全，是否推广种植仍值得商榷
16．(2022·山东日照一模)四尾栅藻生长周期短、适应性强，是一种高潜力生物柴油新型原料，但油脂产量低。研究人员从含油量高的紫苏中提取DGAT1(催化油脂合成的关键酶)基因，并成功导入四尾栅藻细胞内，获得转基因的产油四尾栅藻。其制备流程如图，图中AmpR表示氨苄青霉素抗性基因，LacZ基因可使细菌分解培养基中的物质X gal，进而使菌落呈现蓝色，无该基因或该基因被破坏，菌落呈白色。回答下列问题：
(1)从高表达的紫苏组织细胞中提取总的RNA，经逆转录获得cDNA，用于PCR扩增。该过程获得cDNA的原理是________________________________。
(2)PCR扩增DGAT1基因时，使反应体系中的模板cDNA解旋为单链的条件是________。在DNA延伸的过程中，使用Taq DNA聚合酶而不使用大肠杆菌DNA聚合酶的主要原因是______________________________________。
(3)构建的pMD19 DGAT1导入经CaCl2溶液处理的感受态大肠杆菌细胞中，并通过____________(方法)接种到含________________的培养基中培养。一段时间后，挑选________色的菌落以提取质粒pMD19 DGAT1。
(4)用限制酶BamH Ⅰ和Xba Ⅰ切割pMD19 DGAT1和pBI121，将其连接成重组表达载体pBI121－DGAT1，并将其导入四尾栅藻细胞中。与单酶切相比，双酶切的优点是____________________。
17．(2021·广东省适应性考试模考)CRISPR/Cas9基因编辑技术可以按照人们的意愿精准剪切、改变任意靶基因的遗传信息，对该研究有突出贡献的科学家被授予2020年诺贝尔化学奖。我国科学家领衔的团队利用CRISPR/Cas9等技术，将人的亨廷顿舞蹈病致病基因(HTT基因)第1外显子(其中含150个CAG三核苷酸重复序列)“敲入”猪基因组内，获得了人—猪“镶嵌”HTT基因，利用胚胎工程技术成功地构建了亨廷顿舞蹈病的动物模型。回答下列问题：
(1)PCR技术是获得人HTT基因常用的方法，制备PCR反应体系时，向缓冲溶液中分别加入人HTT基因模板、4种脱氧核糖核苷酸及________等，最后补足H2O。
(2)CRISPR/Cas9基因编辑技术中，SgRNA是根据靶基因设计的引导RNA，准确引导Cas9切割与SgRNA配对的靶基因DNA序列，由此可见，Cas9在功能上属于______________酶。与CRISPR/Cas9相比，限制酶的特性决定了其具有______________的局限性。
(3)在实验过程中，为确认实验猪细胞基因组内是否含有人—猪“镶嵌”HTT基因，常用的检测手段包括PCR技术及________________。
(4)含有“敲入”序列的猪胚胎成纤维细胞在体外培养时通过细胞分裂，数量不断增加，当细胞贴壁生长到表面相互接触时，细胞停止分裂增殖，这种现象称为________。贴满瓶壁的细胞常用________进行消化处理，以便进行传代培养。
(5)将含有“敲入”序列的猪胚胎成纤维细胞的细胞核导入去核的卵母细胞的过程，称为________。此后进行体外胚胎培养并移植到代孕母猪体内，最终获得亨廷顿舞蹈病动物模型。
参考答案
1解析：选B。黏性末端与黏性末端之间的互补配对的碱基自动形成氢键，DNA连接酶催化形成磷酸二酯键，A错误；切下一个目的基因需要打开2个切口，水解4个磷酸二酯键，故需消耗4个水分子，B正确；利用PCR仪扩增DNA分子时常用耐高温的DNA聚合酶，C错误；对根尖分生区细胞进行解离时用解离液处理，不需要纤维素酶，D错误。
2解析：选A。引物设计应避免1条引物内的互补性碱基超过3个，如果不遵循这个法则，那么可能出现使引物不能与其目标序列结合的二级结构。引物Ⅰ碱基序列CGACTGATTA中互补性碱基不超过3个，所以可以作为PCR技术的引物，引物Ⅱ碱基序列AACTGCAGTT中前5个碱基与后5个碱基倒过来正好完全互补配对，所以引物Ⅱ不适宜作为PCR技术的引物，A符合题意。
3答案：D
4答案：D
5解析：选D。CCR5基因除了控制T细胞上与HIV识别的受体之外，可能还参与其他生理过程的调控，编辑受精卵中的CCR5基因，有可能影响其他生理过程，A不符合题意；有可能因编辑对象错误(脱靶)造成不可预知的后果，B不符合题意；基因编辑技术的遗传学原理是使基因发生定向突变，有可能引发其他疾病，C不符合题意；该技术不符合人类伦理道德，存在潜在的安全风险，D符合题意。
6解析：选C。对于转基因产品，我们应该客观公正地看待它，有益的要进行推广，有害的要禁止，但不能禁止该技术的应用，C不恰当。
7答案：C
8答案：(1)④②③①　(2)耐高温的DNA聚合酶　延伸　引物通过碱基互补配对与单链DNA结合　(3)病原菌DNA　(4)根据DNA半保留复制的原理，在体外提供参与DNA复制的各种组分与反应条件，对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技术
9答案：(1)EcoR Ⅰ、Pst Ⅰ　EcoR Ⅰ、Sma Ⅰ、Pst Ⅰ、EcoR Ⅴ　(2)磷酸二酯键　(3)自我复制　一个至多个限制酶切割位点　用添加特定抗生素的选择培养基培养已转化处理的宿主细胞　(4)位于基因的上游、一段有特殊序列结构的DNA片段，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA
10答案：(1)5′AUGGUGAGC……AAGUAA3′　(2)一对　防止DNA变性　保证Taq酶所需温度条件　(3)防止目的基因与质粒任意连接　(4)绿色荧光
11解析：(1)以mRNA为模板获得cDNA的过程称为逆转录。(2)由图分析可得，①是用限制酶XbaⅠ来切割，得到两个黏性末端，而Klenow酶将Xba Ⅰ切割获得的黏性末端催化产生平末端，③是用限制酶Hind Ⅲ切割，得到含黏性末端的目的基因，可与④切割后的C1质粒构建成基因表达载体。若直接用Hind Ⅲ、Xba Ⅰ同时切割，产物两端都是黏性末端，而经过①→②→③可使目的基因两端分别为平末端和黏性末端，才能与被Sma Ⅰ与Hind Ⅲ酶切的载体连接。(3)细胞在体外培养时，培养基中应含有细胞所需要的各种营养物质，将细胞所需的营养物质按种类和所需量严格配制而成的培养基，称为合成培养基。在使用合成培养基培养题述细胞时，通常要加入血清等一些天然成分。
答案：(1)逆转录　(2)将Xba Ⅰ切割获得的黏性末端催化产生平末端　若直接用Hind Ⅲ、Xba Ⅰ同时切割，产物两端都是黏性末端，而经过①→②→③可使目的基因两端分别为平末端和黏性末端，才能与被Sma Ⅰ与Hind Ⅲ酶切的载体连接　(3)血清
12解析：选AC。基因的本质是DNA，DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸，A错误；①过程是chl L基因与质粒重组，②过程是红霉素抗性基因和重组质粒1重组，并且破坏chl L基因，故①②过程要使用限制酶和DNA连接酶，B正确；因最终得到的是无chl L基因的变异株细胞，故操作成功的标志不是chl L基因表达，C错误；若操作成功，变异株细胞含红霉素抗性基因，对红霉素有抗性，同时无chl L基因，D正确。
13解析：选AD。限制酶每一次切割后会得到两个单核苷酸链的黏性末端，会有2个游离的磷酸基团，而图中的质粒含有2个酶A切割的切割位点，则会产生4个游离的磷酸基团，A正确；在构建重组质粒时，可用酶B和酶C切割质粒和目的基因，假如用酶A切割质粒会破坏两个标记基因，B错误；用酶B和酶C切割质粒时四环素抗性基因被破坏，成功导入目的基因的大肠杆菌可在含氨苄青霉素的培养基中生长，C错误；用两种限制酶切割可以避免质粒自身环化、反向连接等问题，D正确。
14解析：选B。从题图中并不能得出外源DNA也必须用碱性磷酸单酯酶处理的结论，B错误。
15解析：选BD。psy和crtⅠ基因中不应含有构建基因表达载体使用的限制酶的识别序列，否则在构建基因表达载体时会被限制酶切割，A错误；由题干信息可知，pmi编码的蛋白质可使细胞在特殊培养基上生长，因此构建基因表达载体时可用pmi基因作为标记基因，B正确；若检测出水稻胚乳细胞中含有β 胡萝卜素才说明黄金大米培育成功，仅检测出含有psy和crtⅠ基因不能说明其培育成功，C错误；转基因生物可能存在食品安全、生物安全和环境安全等方面的问题，是否推广种植仍值得商榷，D正确。
16解析：(1)cDNA是通过逆转录获得的，在逆转录酶作用下，以mRNA为模板按照碱基互补配对原则合成cDNA。(2)PCR技术中的变性是采用超过90 ℃高温使双链DNA解聚为单链。酶大多数是蛋白质，需要适宜的温度发挥催化作用，在PCR中，加热的温度会超过90 ℃，此时的大肠杆菌DNA聚合酶会变性失活，而Taq DNA聚合酶是耐高温的DNA聚合酶，不会变性失活。(3)构建的pMD19 DGAT1导入经CaCl2溶液处理的感受态大肠杆菌细胞中，基因中含有LacZ基因的大肠杆菌可以分解培养基中的物质X gal来使菌落呈现蓝色，通过稀释涂布平板法将大肠杆菌细胞接种到含氨苄青霉素和X gal的培养基中培养，LacZ基因成功表达的菌落呈现蓝色，因为导入目的基因时破坏了LacZ基因，所以成功导入目的基因的大肠杆菌菌落呈现白色，故一段时间后，挑选白色的菌落以提取质粒pMD19 DGAT1。(4)采用双酶切，切割后的载体末端不同，故可以控制目的基因插入方向，避免载体自身环化，提高重组效率。
答案：(1)在逆转录酶作用下，以mRNA为模板按照碱基互补配对原则合成cDNA　(2)加热至超过90 ℃　Taq DNA聚合酶热稳定性高，而大肠杆菌DNA聚合酶在高温下失活　(3)稀释涂布平板法　X gal和氨苄青霉素　白　(4)使DGAT1基因能定向插入表达载体，避免载体自身环化
17答案：(1)引物和耐高温的DNA聚合酶　(2)限制性内切核酸　作用对象单一　(3)基因探针技术　(4)接触抑制　胰蛋白酶　(5)核移植
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