【备考2024】高考生物总复习专练课件&解析：27基因工程和生物技术的安全性与伦理问题(共67张PPT)

(共67张PPT)
专题二十七　基因工程和生物技术的安全性与伦理问题
【备考2024】高考生物总复习专练&解析
基础篇
考点一　基因工程(重组DNA技术)
1.(2023届福建漳州一中月考,28)一种双链DNA分子被三种不同的限制酶
切割,切割产物通过电泳分离,用大小已知的DNA片段的电泳结果作为分
子质量标记。关于该双链DNA,下列说法错误的是 (　 )
A.呈环状结构
B.分子质量大小为10 kb
C.有一个NotⅠ和两个EcoRⅠ切点
D.其NotⅠ切点与EcoRⅠ切点的最
短距离为2 kb
答案 D
2.(2023届辽宁六校期初,14)如图表示科学家通过基因工程培育抗虫棉时,
从苏云金芽孢杆菌中提取抗虫基因“放入”棉花细胞中,与棉花的DNA
分子结合起来发挥作用的过程示意图。以下说法正确的是 (　 )
A.图中Ⅰ是质粒,步骤①常需用到限制酶和DNA聚合酶
B.图中Ⅱ是含目的基因的重组Ti质粒,步骤②是将重组质粒导入农杆菌细胞
C.用氯化钙处理棉花受体细胞,有利于含目的基因的重组质粒导入
D.若将目的基因导入四倍体棉花的花粉,通过花粉离体培养获得的转基
因抗虫棉一定能稳定遗传
答案 B
3.(2022辽宁丹东二模,8)下列有关酶的叙述,不正确的是 (　 )
A.限制酶能够识别双链DNA分子的特定核苷酸序列,并切开特定部位两
个核苷酸之间的磷酸二酯键
B.DNA连接酶、RNA聚合酶和逆转录酶均催化形成磷酸二酯键
C.DNA聚合酶发挥作用时从子链的3'端向5'端移动
D.进行动物细胞的传代培养时,贴壁细胞需要重新用胰蛋白酶等处理
答案 C
4.(2023届山东莒南一中期初,14)DNA琼脂糖凝胶电泳的分子筛效应是指
作为支持介质的琼脂糖,具有网络结构,使大分子物质在通过时受到较大
阻力,借此分离不同大小的DNA片段。下列说法错误的是 (　 )
A.凝胶中的DNA分子通过染色,可在波长为300 nm的紫外灯下被检测出
来
B.DNA分子片段长度越大,DNA的移动速率越大
C.凝胶制备中加入的核酸染料能与DNA分子结合,用于分离后DNA的检
测
D.琼脂糖凝胶电泳可用于分离、鉴定DNA分子的混合物
答案 B
考点二　基因工程的应用与蛋白质工程
5.(2023届重庆八中入学考,11)T4溶菌酶在温度较高时易失去活性。研究
人员通过蛋白质工程将T4溶菌酶第3位上的异亮氨酸改成半胱氨酸,该处
半胱氨酸可与第97位半胱氨酸之间形成一个二硫键,获得了热稳定性高
的T4溶菌酶。下列说法正确的是(　 )
A.蛋白质工程与中心法则的流程方向一致,即DNA→mRNA→蛋白质
B.不能利用抗原—抗体杂交的方法对该酶进行检测
C.蛋白质工程和基因工程的根本区别是操作对象的差异
D.上述改造过程会使基因发生定向改变,产生一种全新的基因
答案 D
6.(2023届湖北名校一联,24)临床上人血清白蛋白主要作为血浆容量扩充
剂广泛应用于出血性休克、烧伤等的治疗。研究人员利用农杆菌转化
法将人血清白蛋白基因导入水稻胚乳细胞中,成功培育出能产生人血清
白蛋白的转基因水稻。回答下列问题:
(1)利用血清白蛋白mRNA,在　　　　 的催化下获得双链DNA片段(血
清白蛋白基因),再利用PCR技术扩增得到血清白蛋白基因。PCR扩增时,
要设计一对引物(引物1和引物2),PCR过程完成三次循环所需引物的总数
为　　　 。
(2)在构建基因表达载体时,常用同种限制酶对含人血清白蛋白基因的
DNA片段和Ti质粒进行酶切,目的是　　　　　　　　　　　　　　
　　　 。在基因工程中,农杆菌Ti质粒上的T-DNA片段的功能是　
　　　　　　　　　　　　　　　　　 。
(3)血清白蛋白基因应插入Ti质粒中启动子的下游,其原因是　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　 ;除此之外,构建的表达载体还需要具有的结构有
　　　　　　　　　 (答出两点即可)。
(4)与利用乳腺生物反应器生产人血清白蛋白相比,利用转基因植物生产
药用蛋白的优势在于 (答出三点即可)。
答案 (1)逆转录酶　14 (2)形成相同的黏性末端(或平末端),以便进行
连接　将目的基因整合到受体细胞染色体DNA上 (3)血清白蛋白基因
是通过逆转录得到的,无启动子等调控序列,故插入位点在启动子下游
标记基因、终止子 (4)不受性别限制,生产周期更短,更容易大规模培养等
考点三　DNA的粗提取与鉴定
7.(2022湖北黄冈中学二模,19)大肠杆菌经溶菌酶和洗涤剂处理后,拟核
DNA就会缠绕在细胞壁碎片上,静置一段时间,质粒分布在上清液中。利
用上述原理可初步获得质粒DNA。下列关于质粒的粗提取和鉴定的分
析正确的是 (　 )
A.提取DNA时可加入酒精,使不溶于酒精的蛋白质等物质析出
B.将提取的DNA溶于0.14 mol/L NaCl溶液后,可用二苯胺试剂在沸水浴
条件下进行鉴定
C.用限制酶Ⅰ和Ⅱ分别处理提取的产物,电泳出现如图结果,说明未提取
到质粒
D.溶菌酶能溶解大肠杆菌细胞壁,洗涤剂能瓦解其细胞膜,但对DNA没有
影响
答案 D
8.(2021湖北十堰二模,18改编)如图是“DNA的粗提取和鉴定”实验中几
个重要操作的示意图,下列叙述错误的是 (　 )

A.图中实验的顺序为③①②④
B.图①的原理是DNA不溶于酒精,而某些蛋白质可溶于酒精
C.图①中需要用玻璃棒沿一个方向轻缓搅拌,便于DNA析出并保持结构完整
D.图④操作中需使用2 mol/L的NaCl溶液
答案 A
9.(2022山东肥城一模,12)在利用鸡血进行“DNA的粗提取与鉴定”的实
验中,相关叙述正确的是 (　 )
A.用蒸馏水将NaCl溶液的物质的量浓度调至0.14 mol/L,过滤去除析出物
B.调节NaCl溶液浓度或加入木瓜蛋白酶,都可以去除部分杂质
C.将丝状物溶解在浓度为2 mol/L的NaCl溶液中,加入二苯胺试剂即呈紫
色
D.用植物替代鸡血作实验材料,其实验操作步骤相同
答案 B
考点四　生物技术的安全性与伦理问题
10.(2023届湖北名校一联,6)2022年1月10日,美国马里兰大学医学院为一
名57岁的男子进行了转基因猪(该转基因猪经过了基因编辑:修饰或敲除
部分基因)心脏移植手术并获得成功。该患者在接受手术后的2个月去
世,具体原因还未报道,但可能与免疫排斥反应有关,下列叙述错误的是
(　 )
A.免疫排斥反应主要依赖于T细胞的作用
B.患者在术后需使用免疫抑制剂以抑制免疫细胞的活性
C.转基因猪的心脏引起的免疫排斥作用相对较弱
D.对动物基因进行编辑不存在安全问题和伦理问题
答案 D
11.(2022辽宁六校期初,20)(不定项)下列关于生物技术与伦理问题的观
点,不正确的是(　 )
A.利用体外受精等技术筛选早期胚胎性别,设计试管婴儿
B.基于科学和理性讨论转基因作物的安全性问题
C.通过基因筛查禁止重大疾病基因携带者就业
D.大量引入国外转基因作物与本地近缘作物品种杂交
答案 ACD
12.(2023届福建漳州一模,21)CRISPR/Cas9基因编辑系统包含Cas9基因和
SgRNA编码序列(gRNAs)。该系统表达Cas9和SgRNA(单链RNA)。Cas9
能与SgRNA结合,并在SgRNA引导下,切割双链DNA以敲除目标基因或
插入目的基因。
(1)SgRNA与Cas9结合形成复合体后,SgRNA通过　　　　　　 原则与
目标DNA序列结合,引导Cas9切断DNA双链的　　　　　 。
(2)基因驱动是指特定基因有偏向性地遗传给下一代的自然现象。借助
CRISPR/Cas9基因编辑,科学家构建拟南芥蓝光受体CRY1基因驱动元件,
过程如图1所示,以实现人工基因驱动。
为确定基因驱动元件是否插入CRY1基因,应选择引物　　　　　 进行
PCR-电泳鉴定。PCR反应体系中除了引物、模板DNA、缓冲液、无菌水外,还应加入　　　 　　　　　　　　　　　　　　　 (写出两种)。电泳结果如图2,据图分析,基因驱动元件的大小约为　　　 bp。
图1 图2
(3)用基因驱动技术改造传播疟疾的按蚊X染色体上的A基因,获得a基因,
含a基因的精子不能成活。用改造后的纯合雌蚊突变体与野生型雄蚊交
配获得子一代,子一代相互交配,子二代性别情况是　　　　　 。部分
子一代按蚊在胚胎发育前,Cas9切割同源染色体上的A基因。A基因受损
后,携带a基因的染色体将作为模板修复受损的DNA,当修复完成后,这一
对同源染色体都携带a基因。因此,子二代中含有a基因的个体比例　
　 (填“大于”“等于”或“小于”)1/2。
(4)若将改造后的纯合雌蚊突变体释放到疟疾疫区,可通过　　　　　
　　　　　　　　　　　　　 ,从而降低按蚊的种群密度。
答案 (1)碱基互补配对　磷酸二酯键 (2)P1和P4 Taq DNA聚合酶、4
种脱氧核苷酸　4 600 (3)均为雄性　大于 (4)破坏按蚊种群的性别比
例,降低出生率
综合篇
提升　限制酶的选择和标记基因筛选原理
1.(2023届福建福安一中一检,16)某同学欲利用转基因技术将绿色荧光蛋
白基因(G)整合到某行道树中,让行道树含有G基因而在夜晚发出绿色荧
光,这样既可照明,又可美化环境。图中(1)和(2)分别为实验所用的农杆菌
质粒和含绿色荧光蛋白基因(G)的外源DNA片段。下列相关叙述不正确
的是(　 )
A.图中选择Ti质粒作为载体的原因是Ti质粒上的T-DNA可转移至受体细
胞,并整合到受体细胞染色体DNA上
B.图中(1)(2)形成含G基因的重组Ti质粒的过程,需要限制酶EcoRⅠ和
DNA连接酶
C.图中的转基因过程,利用了农杆菌的感染能力
D.图中利用了植物细胞全能性的原理
答案 B
2.(2023届福建泉州一模,16)像BclⅠ(—T↓GATCA—)、Bgl Ⅱ(—A↓
GATCT—)、MboⅠ(—↓GATC—)这样,识别序列不同,但能产生相同的
黏性末端的一类限制酶被称为同尾酶。如图表示目的基因及质粒上的
酶切位点。选用不同的限制酶对质粒和目的基因进行切割,并用DNA连
接酶进行连接。下列分析错误的是 (　 )
选项 切割质粒 切割目的基因 结果分析
A BclⅠ和BglⅡ BclⅠ和BglⅡ 形成的重组质粒的碱基排列顺序不一定相同
B BclⅠ和BglⅡ MboⅠ 切割后的质粒不可自我环化,切割后的目的基因可以自我环化
C MboⅠ BclⅠ和BglⅡ 形成的重组质粒可被MboⅠ再次切开,但可能无法被BclⅠ和BglⅡ再次切开
D MboⅠ MboⅠ 切割后的质粒可以自我环化,切割后的目的基因也可以自我环化
答案 B
3.(2023届河南开封开学考,28)肿瘤坏死因子(TNF)在体内、体外均能杀
死某些肿瘤细胞或抑制肿瘤细胞的增殖作用。科研人员利用乳腺生物
反应器大量生产肿瘤坏死因子。已知限制酶BamHⅠ、HindⅢ、PstⅠ、
BglⅡ的识别序列及切点分别是G↓GATCC、A↓AGCTT、CTGC↓
AG、A↓GATCT。回答下列问题:
　　　　 图1　　　　　　　　 图2
(1)在构建基因表达载体时,　　 (填“能”“不能”)选用PstⅠ切割质
粒和含肿瘤坏死因子基因的DNA片段,其原因是　　　　　　　　　
　　　　　　　　 ;若用HindⅢ和BglⅡ切割含肿瘤坏死因子基因的
DNA片段,除选用HindⅢ和BglⅡ组合外,还可以选用　　　　　　　
组合切割质粒。
(2)利用PCR技术扩增TNF基因时,扩增过程可以在　　　 中自动完
成。已知DNA复制时,只能从子链的5'端向3'端开始延伸,据此可知应选
择图甲、乙、丙、丁四种引物中的　　　 作为引物,若扩增4次,共需
要引物　　　 个。
(3)科学家需将TNF基因与　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
重组在一起,通过　　　　 等方法,导入哺乳动物的　　　 中,由其发
育成的转基因动物进入泌乳期后,可以在其分泌的乳汁中获取所需要的
TNF。
答案 (1)不能　用PstⅠ切割质粒会破坏四环素抗性基因 HindⅢ、
BamHⅠ (2)PCR仪　乙、丙　30 (3)乳腺细胞中特异表达的基因的启
动子等调控元件　显微注射　受精卵
创新篇
创新　PCR定点突变技术
1.(2021湖北十堰外国语学校二模,20)大引物PCR定点突变常用来研究蛋
白质结构改变导致的功能变化。单核苷酸的定点诱变仅需进行两轮PCR
即可获得,第一轮加诱变引物和侧翼引物,第一轮产物作第二轮PCR扩增
的大引物,过程如图所示。下列叙述正确的是 (　 )
A.第一轮PCR过程中退火所用的温度与第二轮PCR退火的温度是一样的
B.PCR扩增的定点诱变产物通常需要连接到载体分子上才能表达出相应
的性状,该定点诱变产物需具备起始密码、终止密码等结构才能进行转
录和翻译
C.第二轮PCR所用的引物是第一轮PCR的产物DNA的两条链
D.将某功能蛋白的第17位Cys(UGU)改造成Ser(UCU),属于蛋白质工程
答案 D
2.(2023届河北邢台开学考,18)(多选)水蛭素是一种可用于预防和治疗血栓的蛋白质。若用赖氨酸(密码子为AAA、AAG)替换水蛭素第47位的天冬酰胺(密码子为AAC、AAU),可以提高它的抗凝血活性。某科研团队运用重叠延伸PCR技术在水蛭素基因的第47位点引入特定突变后(原理见图),合成了大量抗凝血活性增强的水蛭素。下列相关叙述正确的是 (　 )
A.若原基因拟突变位点的碱基对为A—T,则让其突变为T—A后即能达到
目的
B.除图示物质外,过程②、③和⑤还需提供含Mg2+的缓冲液、耐高温的
DNA聚合酶和4种脱氧核苷酸
C.过程②和③可在同一反应容器内同时进行,过程⑤的引物可使用引物1
和引物4
D.突变后的水蛭素基因需要与载体结合,并将其导入受体细胞内进行表
达,才能获得相应的蛋白质产品
答案 ABD
高考真题篇
1.(2022江苏,6,2分)采用基因工程技术调控植物激素代谢,可实现作物改
良。下列相关叙述不合理的是 (　 )
A.用特异启动子诱导表达iaaM(生长素合成基因)可获得无子果实
B.大量表达ipt(细胞分裂素合成关键基因)可抑制芽的分化
C.提高ga2ox(氧化赤霉素的酶基因)的表达水平可获得矮化品种
D.在果实中表达acs(乙烯合成关键酶基因)的反义基因可延迟果实成熟
答案 B
2.(2022山东,13,2分)关于“DNA的粗提取与鉴定”实验,下列说法错误的
是 (　 )
A.过滤液沉淀过程在4 ℃冰箱中进行是为了防止DNA降解
B.离心研磨液是为了加速DNA的沉淀
C.在一定温度下,DNA遇二苯胺试剂呈现蓝色
D.粗提取的DNA中可能含有蛋白质
答案 B
3.(2022辽宁,12,2分)抗虫和耐除草剂玉米双抗12-5是我国自主研发的转
基因品种。为给监管转基因生物安全提供依据,采用PCR方法进行目的
基因监测,反应程序如图所示。下列叙述正确的是 (　 )
A.预变性过程可促进模板DNA边解旋边复制
B.后延伸过程可使目的基因的扩增更加充分
C.延伸过程无需引物参与即可完成半保留复制
D.转基因品种经检测含有目的基因后即可上市
答案 B
4.(2021山东,13,2分)粗提取DNA时,向鸡血细胞液中加入一定量的蒸馏水
并搅拌,过滤后所得滤液进行下列处理后再进行过滤,在得到的滤液中加
入特定试剂后容易提取出DNA相对含量较高的白色丝状物的处理方式
是 (　 )
A.加入适量的木瓜蛋白酶
B.37~40 ℃的水浴箱中保温10~15分钟
C.加入与滤液体积相等的、体积分数为95%的冷却的酒精
D.加入NaCl调节浓度至2 mol/L→过滤→调节滤液中NaCl浓度至0.14 mol/L
答案 A
5.(2021湖北,16,2分)某实验利用PCR技术获取目的基因,实验结果显示除
目的基因条带(引物与模板完全配对)外,还有2条非特异条带(引物和模板
不完全配对)。为了减少反应中非特异条带的产生,以下措施中有效的是
(　 )
A.增加模板DNA的量　　 B.延长热变性的时间
C.延长延伸的时间　　 D.提高复性的温度
答案 D
6.(2021湖北,7,2分)限制性内切酶EcoRⅠ识别并切割
双链DNA,用EcoRⅠ完全酶切果蝇基因组DNA,理论上得到DNA片段的
平均长度(碱基对)约为 (　 )
A.6　　 B.250
C.4 000　　 D.24 000
答案 C
7.(2021辽宁,14,2分)腈水合酶(N0)广泛应用于环境保护和医药原料生产
等领域,但不耐高温,利用蛋白质工程技术在N0的α和β亚基之间加入一段
连接肽,可获得热稳定的融合型腈水合酶(N1)。下列有关叙述错误的是
(　 )
A.N1与N0氨基酸序列的差异是影响其热稳定性的原因之一
B.加入连接肽需要通过改造基因实现
C.获得N1的过程需要进行转录和翻译
D.检测N1的活性时先将N1与底物充分混合,再置于高温环境
答案 D
8.(2021江苏,13,2分)如图是剔除转基因植物中标记基因的一种策略,下列
相关叙述错误的是 (　 )
A.分别带有目的基因和标记基因的两个质粒,都带有T-DNA序列
B.该方法建立在高转化频率基础上,标记基因和目的基因须转到不同染
色体上
C.若要获得剔除标记基因的植株,转化植株必须经过有性繁殖阶段遗传
重组
D.获得的无筛选标记转基因植株发生了染色体结构变异
答案 D
9.(2022湖南,22,15分)水蛭是我国的传统中药材,主要药理成分水蛭素为
水蛭蛋白中重要成分之一,具有良好的抗凝血作用。拟通过蛋白质工程
改造水蛭素结构,提高其抗凝血活性。回答下列问题:
(1)蛋白质工程流程如图所示,物质a是　　　　 ,物质b是　　　　 。
在生产过程中,物质b可能不同,合成的蛋白质空间构象却相同,原因是
。

(2)蛋白质工程是基因工程的延伸,基因工程中获取目的基因的常用方法
有　　　　　　　　 、　　　　 和利用PCR技术扩增。PCR技术遵
循的基本原理是　　　　　　　　　 。
(3)将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后,分析水解产物中的肽
含量及其抗凝血活性,结果如图所示。推测两种处理后酶解产物的抗凝
血活性差异主要与肽的　　　 (填“种类”或“含量”)有关,导致其活
性不同的原因是 。
(4)若要比较蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天
然水蛭素的抗凝血活性差异,简要写出实验设计思路
。
答案 (1)多肽链　mRNA　 mRNA上决定氨基酸的密码子具有简并性
(2)从基因文库中获取　人工合成　DNA半保留复制 (3)种类　酶处
理后形成的肽中氨基酸的种类、数目和排列顺序不同　 (4)在相同条件
下,将蛋白质工程改造后的水蛭素、水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素分
别进行抗凝血实验,比较三组血液凝固所需时间长短,所需时间越长说明
其抗凝血活性越大
10.(2022山东,25,12分)某种类型的白血病由蛋白P引发,蛋白UBC可使P被
蛋白酶识别并降解,药物A可通过影响这一过程对该病起到治疗作用。为
探索药物A治疗该病的机理,需构建重组载体以获得融合蛋白FLAG-P和
FLAG-P△。P△是缺失特定氨基酸序列的P,FLAG是一种短肽,连接在P
或P△的氨基端,使融合蛋白能与含有FLAG抗体的介质结合,但不影响P
或P△的功能。
(1)为构建重组载体,需先设计引物,通过PCR特异性扩增P基因。用于扩
增P基因的引物需满足的条件是　　　　　　　　　　　　　　　　
　 。为使PCR产物能被限制酶切割,需在引物上添加相应的限制酶识别
序列,该限制酶识别序列应添加在引物的　 (填“3‘端”或“5’端”)。
(2)PCR扩增得到的P基因经酶切连接插入载体后,与编码FLAG的序列形
成一个融合基因,如图甲所示,其中“ATGTGCA”为P基因编码链起始序
列。将该重组载体导入细胞后,融合基因转录出的mRNA序列正确,翻译
出的融合蛋白中FLAG的氨基酸序列正确,但P基因对应的氨基酸序列与P
不同。据图甲分析,出现该问题的原因是　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　 。修改扩增P基因时使用的带有EcoRⅠ识
别序列的引物来解决该问题,具体修改方案是 。
图甲
(3)融合蛋白表达成功后,将FLAG-P、FLAG-P△、药物A和UBC按照图
乙中的组合方式分成5组。各组样品混匀后分别流经含FLAG抗体的介
质,分离出与介质结合的物质并用UBC抗体检测,检测结果如图丙所示。
已知FLAG-P和FLAG-P△不能降解UBC,由①②③组结果的差异推测,药
物A的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　 ;由②④组或③⑤组
的差异推测,P△中缺失的特定序列的作用是 。
图乙 图丙
(4)根据以上结果推测,药物A治疗该病的机理是
。
答案 (1)能与P基因母链的一段碱基序列互补配对、短单链核酸　5'端
(2)P基因编码链的第一个碱基与EcoRⅠ识别序列的最后两个碱基编码
一个氨基酸,导致mRNA的密码子被错位读取　在引物中的EcoRⅠ识别
序列3'端添加1个碱基 (3)增强FLAG-P与UBC的结合　参与P与UBC的
结合 (4)药物A通过增强P与UBC结合促进P降解
11.(2022河北,24节选,13分)蛋白酶抑制剂基因转化是作物抗虫育种的新
途径。某研究团队将胰蛋白酶抑制剂(NaPI)和胰凝乳蛋白酶抑制剂
(StPin1A)的基因单独或共同转化棉花,获得了转基因植株。
回答下列问题:
(1)蛋白酶抑制剂的抗虫机制是 。
(2)　　　　　　　　 是实施基因工程的核心。
(3)利用农杆菌转化法时,必须将目的基因插入质粒的　　　　 上。
(4)为检测目的基因在受体细胞基因组中的整合及其转录和翻译,可采用
的检测技术有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　 (写出两点即可)。
(5)确认抗虫基因在受体细胞中稳定表达后,还需进一步做抗虫的　　
　 以鉴定其抗性程度。图为三种不同遗传操作产生的转基因棉花抗
虫实验结果,据结果分析　　　　 (填“NaPI”或“StPin1A”或
“NaPI+StPin1A”)转基因棉花的抗虫效果最佳,其原因是
。

(6)基因突变可产生新的等位基因,在自然选择的作用下,昆虫种群的基因
频率会发生　　　　 ,导致昆虫朝着一定的方向不断进化。据此推测,
被蛋白酶抑制剂转基因作物长期选择后,某些昆虫具有了抗蛋白酶抑制
剂的能力,其分子机制可能是　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (写出
两点即可)。
答案 (1)抑制害虫胰蛋白酶活性,使害虫不能正常消化食物而达到抗虫
的目的 (2)基因表达载体的构建 (3)T-DNA (4)PCR技术、抗原—抗
体杂交技术 (5)接种试验　NaPI+StPin1A　NaPI+StPin1A的转基因棉
花的虫体质量最低且每株棉铃数最多 (6)定向改变　昆虫在胰蛋白酶
抑制剂的选择下,抗性基因频率逐渐提高,从而提升了其抗胰蛋白酶抑制
剂的能力;昆虫的胰蛋白酶基因发生突变,原有的胰蛋白酶抑制剂不能发
挥作用
12.(2022全国乙,38,15分) 新冠疫情出现后,病毒核酸检测和疫苗接种在疫
情防控中发挥了重要作用。回答下列问题。
(1)新冠病毒是一种RNA病毒,检测新冠病毒RNA(核酸检测)可以采取RT-
PCR法。这种方法的基本原理是先以病毒RNA为模板合成cDNA,这一过
程需要的酶是　　　　　 ,再通过PCR技术扩增相应的DNA片段。根
据检测结果判断被检测者是否感染新冠病毒。
(2)为了确保新冠病毒核酸检测的准确性,在设计PCR引物时必须依据新
冠病毒RNA中的　　　　　　　　　　　 来进行。PCR过程每次循
环分为3步,其中温度最低的一步是　　　　　　 。
(3)某人同时进行了新冠病毒核酸检测和抗体检测(检测体内是否有新冠
病毒抗体),若核酸检测结果为阴性而抗体检测结果为阳性,说明　　　
　　　　　　　　　　　　 (答出1种情况即可);若核酸检测和抗体检
测结果均为阳性,说明　　　　　　　　　　 　　　　　　 。
(4)常见的病毒疫苗有灭活疫苗、蛋白疫苗和重组疫苗等。已知某种病
毒的特异性蛋白S(具有抗原性)的编码序列(目的基因)。为了制备蛋白疫
苗,可以通过基因工程技术获得大量蛋白S。基因工程的基本操作流程是
。
答案 (1)逆转录酶 (2)特定核苷酸序列　复性 (3)被检测者曾经感染
过病毒,体内出现抗体但目前没有病毒　被检测者感染了病毒并产生了
抗体 (4)获得目的基因→构建表达载体→导入受体细胞→目的基因的
检测与鉴定
13.(2022广东,22,12分)“绿水逶迤去,青山相向开”,大力发展低碳经济已
成为全社会的共识。基于某些梭菌的特殊代谢能力,有研究者以某些工
业废气(含CO2等一碳温室气体,多来自高污染排放企业)为原料,通过厌氧
发酵生产丙酮,构建一种生产高附加值化工产品的新技术。
回答下列问题:
(1)研究者针对每个需要扩增的酶基因(如图)设计一对　　　 ,利用PCR
技术,在优化反应条件后扩增得到目标酶基因。
(2)研究者构建了一种表达载体pMTL80k,用于在梭菌中建立多基因组合
表达库,经筛选后提高丙酮的合成量。该载体包括了启动子、终止子及
抗生素抗性基因等,其中抗生素抗性基因的作用是　　　　　　　　
　　　　　　　 ,终止子的作用是　　　　　　　　　　　　　　
　 。
(3)培养过程中发现重组梭菌大量表达上述酶蛋白时,出现了生长迟缓的
现象,推测其原因可能是　　　　　　　　　　　　　　　　　 ,此外
丙酮的积累会伤害细胞,需要进一步优化菌株和工艺才能扩大应用规模。
(4)这种生产高附加值化工产品的新技术,实现了　　　　　　　 ,体现
了循环经济特点。从“碳中和”的角度看,该技术的优势在于　　　
　　 ,具有广泛的应用前景和良好的社会效益。
答案　 (1)引物 (2)便于筛选含有目的基因的受体细胞　使转录在所需
要的地方停下来 (3)酶蛋白的大量合成消耗了大量物质和能量 (4)废
弃物的资源化　减少了碳排放
14.(2022江苏,24,12分)纤毛是广泛存在的细胞表面结构,功能异常可引发
多种疾病。因此,研究纤毛形成的作用机制具有重要意义。请回答下列
问题。
(1)纤毛结构如图Ⅰ所示,由细胞膜延伸形成的纤毛膜主要由　　　　
组成。基体由中心体转变而来,中心体在有丝分裂中的功能是
。
图Ⅰ
(2)某病人肾小管上皮细胞纤毛异常,为了分析纤毛相关基因X是否发生
了变异,对基因X进行了PCR扩增与产物测序。从细胞样品中分离DNA
时,可通过交替调节盐浓度将与核蛋白结合的DNA分离出来,溶液中添加
NaCl至2.0 mol/L的目的是　　　　　　　　 。PCR扩增时,需在　
　　　 催化下,在引物的　　 端进行DNA链的延伸,获得扩增产物用
于测序。
(3)为研究蛋白质X在细胞中的定位,构建绿色荧光蛋白GFP与X的融合蛋
白,融合蛋白具有绿色荧光,可指示其在细胞内位置。将X-GFP基因融合
片段M导入如图Ⅱ所示载体质粒Y,构建Y-M重组质粒(在EcoRⅤ位点插
入片段)。请完成下表。
图Ⅱ 图Ⅲ
分步实验目标 简易操作、结果、分析
PCR鉴定正向重组质粒Y-M ①选择图Ⅱ引物　　　 ;②PCR目的产物约为　　 bp
确保M及连接处序列正确 ③质粒测序,图Ⅲ中正确的是　　 (选填序列编号)
检测融合蛋白定位 ④对照质粒Y-GFP(仅表达GFP)与实验质粒Y-M分别导入细胞,发现对照组整个细胞均有绿色荧光而实验组荧光集中在纤毛基部,说明 　　　 　　　　　　
(4)为研究另一纤毛病相关基因Z表达的变化,采用荧光定量PCR法检测健
康人与病人基因Z的转录水平。采集样本、提取总RNA,经　　　 形成
cDNA作为模板,PCR扩增结果显示,在总cDNA模板量相等的条件下,健康
人Ct值为15,而病人Ct值为20(Ct值是产物荧光强度达到设定阈值时的
PCR循环数)。从理论上估算,在PCR扩增20个循环的产物中,健康人样品
的目的产物大约是病人的　 倍。
答案 (1)脂质和蛋白质　发出星射线,形成纺锤体 (2)溶解DNA Taq
DNA聚合酶(或耐高温的DNA聚合酶)　3' (3)①a、b ②1 100　③Q4
　④蛋白X定位于纤毛基部 (4)逆转录　32
15.(2021河北,24,15分)采矿污染和不当使用化肥导致重金属镉(Cd)在土
壤中过量积累。利用植物修复技术将土壤中的Cd富集到植物体内,进行
后续处理(例如,收集植物组织器官异地妥善储存),可降低土壤中Cd的含
量。为提高植物对Cd污染土壤的修复能力,研究者将酵母液泡Cd转运蛋
白(YCF1)基因导入受试植物,并检测了相关指标。
回答下列问题:
(1)为获取YCF1基因,将酵母细胞的全部DNA提取、切割后与载体连接,
导入受体菌的群体中储存,这个群体称为 。
(2)将DNA序列插入Ti质粒构建重组载体时,所需要的两种酶是　　　
　　　　　 。构建的重组基因表达载体中必须含有标记基因,其作用
是 。
(3)进行前期研究时,将含有YCF1基因的重组载体导入受试双子叶植物印
度芥菜,采用最多的方法是　　　　　 。研究者进一步获得了转YCF1
基因的不育杨树株系,采用不育株系作为实验材料的目的是　　　　
　　　　　　　　　　 　 。
(4)将长势一致的野生型和转基因杨树苗移栽到Cd污染的土壤中,半年后
测定植株干重(图1)及不同器官中Cd含量(图2)。据图1可知,与野生型比,
转基因植株对Cd具有更强的　　　 (填“耐性”或“富集能力”);据
图2可知,对转基因植株的　　　 进行后续处理对于缓解土壤Cd污染最
为方便有效。
图1 图2
(5)已知YCF1特异定位于转基因植物细胞的液泡膜上。据此分析,转基因
杨树比野生型能更好地适应高Cd环境的原因是　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　 。
相较于草本植物,采用杨树这种乔木作为Cd污染土壤修复植物的优势在
于 (写出两点即可)。
答案　 (1)基因文库 (2)限制酶和DNA连接酶　鉴别受体细胞中是否含
有目的基因,从而将含有目的基因的细胞筛选出来 (3)农杆菌转化法
防止YCF1基因随花粉扩散,给生态系统带来风险 (4)耐性　叶 (5)转基
因杨树液泡膜上的Cd转运蛋白可将细胞质基质中的Cd转运至液泡贮存,
降低Cd对细胞代谢的影响　乔木比草本生物量大,与外界物质交换能力强
16.(2021辽宁,24,10分)PHB2蛋白具有抑制细胞增殖的作用。为初步探究
某动物PHB2蛋白抑制人宫颈癌细胞增殖的原因,研究者从基因数据库中
获取了该蛋白的基因编码序列(简称phb2基因),大小为0.9 kb(1 kb=1 000
碱基对),利用大肠杆菌表达该蛋白。回答下列问题:
(1)为获取phb2基因,提取该动物肝脏组织的总RNA,再经　　　 过程得
到cDNA,将其作为PCR的模板,并设计一对特异性引物来扩增目的基因。
(2)图1为所用载体图谱示意图,图中限制酶的识别序列及切割位点见表。
为使phb2基因(该基因序列不含图1中限制酶的识别序列)与载体正确连
接,在扩增的phb2基因两端分别引入　　　 和　　　 两种不同限制
酶的识别序列。经过这两种酶酶切的phb2基因和载体进行连接时,可选
用　　　　　　　 (填 “E.coli DNA连接酶”或“T4 DNA连接酶”)。
图1
(3)转化前需用CaCl2处理大肠杆菌细胞,使其处于　　　　　　　　　
　　　　　 的生理状态,以提高转化效率。
(4)将转化后的大肠杆菌接种在含氨苄青霉素的培养基上进行培养,随机
挑取单菌落(分别编号为1、2、3、4)培养并提取质粒,用(2)中选用的两
种限制酶进行酶切,酶切产物经电泳分离,结果如图2,　　 号菌落的质
粒很可能是含目的基因的重组质粒。
(5)将纯化得到的PHB2蛋白以一定浓度添加到人宫颈癌细胞培养液中,培
养24小时后,检测处于细胞周期(示意图见图3)不同时期的细胞数量,统计
结果如图4。分析该蛋白抑制人宫颈癌细胞增殖可能的原因是将细胞阻
滞在细胞周期的　　　 (填“G1”或“S”或“G2/M”)期。
答案 (1)逆转录 (2)PvuⅡ EcoRⅠ　T4 DNA连接酶 (3)一种能吸收
周围环境中DNA分子 (4)3 (5)G2/M