（16）基因工程及生物技术的安全性与伦理问题——高考生物一轮复习实验题考点攻破（含解析）

（16）基因工程及生物技术的安全性与伦理问题——2025届高考生物一轮复习实验题考点攻破
1.苏云金杆菌通过合成苏云金杆菌伴孢晶体蛋白（Bt抗虫蛋白）破坏鳞翅目昆虫的消化系统来杀死棉铃虫。科学家将该细菌的Bt抗虫蛋白基因通过基因工程转移到棉花细胞里，让棉花也能产生Bt抗虫蛋白抵抗虫害。该过程的核心步骤是( )
A.获取Bt抗虫蛋白基因 B.将Bt抗虫蛋白基因导入棉花细胞
C.构建Bt抗虫蛋白基因表达载体 D.Bt抗虫蛋白的检测和鉴定
2.基因工程的第四步需要对导入受体细胞的目的基因进行检测和鉴定，其中在分子水平上常使用探针，与探针结合的通常是( )
①转基因生物的DNA
②转基因生物的mRNA
③转基因生物的抗原
④转基因生物产生的蛋白质
A.①② B.①③ C.②③ D.②④
3.下列关于DNA重组技术基本工具的说法，正确的是( )
A.DNA连接酶可催化脱氧核苷酸链间形成氢键
B.限制酶切割DNA后一定能产生黏性末端
C.T4DNA连接酶还可以连接平末端，但连接平末端时的效率比较低
D.微生物中的限制酶对自身DNA有损害作用
4.关于“DNA粗提取与鉴定”实验的叙述错误的是( )
A.猪的成熟红细胞在蒸馏水中涨破后，取其滤液提取DNA
B.研磨洋葱时所用的研磨液中需加入抑制DNA酶活性的物质
C.加入体积分数为95%冷酒精后，从绿色菠菜滤液中析出白色DNA
D.利用二苯胺试剂检验DNA时需要设置不加丝状物的对照组
5.科学家将抵御干旱胁迫反应中具有调控作用的AhCMO基因转入棉花细胞中，培育出了转基因抗旱棉花。下列相关叙述错误的是( )
A.将AhCMO基因导入棉花细胞可用农杆菌转化法
B.构建基因表达载体是培育转基因抗旱棉花的核心工作
C.AhCMO基因成功插入棉花细胞染色体上也未必能正常表达
D.PCR扩增AhCMO基因时需要设计两种碱基互补的引物
6.基因治疗是指用正常基因取代或修补患者细胞中有缺陷的基因，从而达到治疗疾病的目的，其过程如图所示，图中“×”表示该基因的功能被替换。下列叙述正确的是( )
A.基因治疗的原理是基因突变
B.白化病患者、唐氏综合征患者都可通过基因治疗被治愈
C.图中基因治疗的过程发生了磷酸二酯键的断裂和形成
D.经基因治疗治愈的病人，其后代不会再患同种基因疾病
7.基因编辑是对基因进行定点“修改”，以改变目的基因序列和功能的技术。下图是对某生物B基因进行编辑的过程，该过程中用sgRNA可指引核酸内切酶Cas9结合到特定的切割位点切断DNA。下列叙述正确的是( )
A.靶基因全部碱基序列通过碱基互补配对原则与sgRNA的碱基序列互补
B.Cas9可在脱氧核苷酸链的特定切割位点切断核苷酸之间的化学键
C.编辑后的B基因与编辑前的B基因一定分别控制不同的性状
D.编辑后的B基因一定不能转录，无法表达相关蛋白质
8.蛋白质工程是在深入了解蛋白质分子的结构与功能关系的基础上进行的，蛋白质工程的操作过程如图所示。下列说法错误的是( )
A.图中a、b过程分别是转录、翻译
B.蛋白质工程需要从预期的蛋白质功能出发
C.通过蛋白质工程可能构建出一种全新的基因
D.蛋白质工程需要改变蛋白质分子的所有氨基酸序列
9.CRISPR/Cas9是一种基因编辑技术，Cas9蛋白能与人工设计的sgRNA形成复合体（如图），利用该技术可以对DNA进行一系列的定向改造。下列相关叙述错误的是( )
A.Cas9蛋白属于限制酶，能切割目的基因
B.sgRNA具有能与目的基因发生碱基互补配对的结构
C.基因编辑技术能够定点插入、删除或替换部分碱基对
D.通过基因编辑技术引起的变异属于基因重组
10.下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。下列说法正确的是( )
限制酶 BamHI HindⅢ EcoRI SmaI
只别序列及切割位点 G↓GATCC CCTAG↑G A↓AGCTT TTCGA↑A G↓AATTC CTTAA↑G CCC↓GGG GGG↑CCC
A.限制酶只能从原核生物中分离纯化出来
B.只有用同种限制酶切割DNA产生的黏性末端才能互补
C.用图中质粒和外源基因DNA构建重组质粒，可使用SmaI切割
D.使用EcoRI同时处理质粒和外源DNA，可能会发生质粒或者目的基因的自身环化
11.反向PCR是一种通过已知序列设计引物对未知序列（图中L、R）进行扩增的技术，其过程如下图所示。下列相关叙述不正确的是( )
A.过程①用同一种限制酶对未知序列两端进行切割
B.过程②需要使用DNA连接酶，形成磷酸二酯键
C.过程③PCR体系需要添加DNA聚合酶和解旋酶
D.该技术可检测T-DNA整合到植物染色体DNA的位置
12.pET-22b质粒是基因工程中广为使用的一种载体。图1为pET-22b质粒，其中Amp为氨苄青霉素抗性基因；pelB信号肽序列指导合成的信号肽能使翻译产物分泌至细胞外。
(1)图1DNA单链__________________(填“是”或“不是”)转录的模板链，启动子的作用是__________________。
(2)某研究团队利用PCR技术扩增吡哆醛激酶(PLK)基因，图2是其中一条链两端的序列。
PCR 扩增PLK基因应选引物__________________(填选项)。
A. 5'GGCCATATGT···-3' B.5'CCGGTATACA···-3'
C. 5'CTCGAGAGAC···-3' D. 5'GTCTCTCGAG··-3'
为了将PLK 基因插入pET-22b质粒序列，研究人员选用NdeI 和XhoI 对质粒和PLK 基因进行切割，然后加入__________________酶构建重组质粒。受体菌应选用__________________(填“不具有”或“具有”)氨苄青霉素抗性的大肠杆菌。检测结果发现大肠杆菌无法将PLK分泌到胞外，结合题干信息分析，原因是__________________。
(3)为解决以上问题，可在题(2)引物__________________(填选项)的5'端添加限制酶___________________的识别序列,再选相应的限制酶重复上述实验。
(4)若以上述工艺流程大规模生产PLK,涉及的现代生物工程有__________________。
答案以及解析
1.答案：C
解析：基因表达载体的构建是基因工程的核心步骤，因此，构建B抗虫蛋白基因表达载体是该过程的核心步骤，C正确。故选C。
2.答案：A
解析：探针就是指DNA探针，即DNA分子的一条链，因此能够与探针结合的应该是能够通过碱基互补配对原则结合的@转基因生物的DNA或②转基因生物的mRNA,而不能与蛋白质等其他物质结合.故选:A.
3.答案：C
解析：A、DNA连接酶可催化相邻的脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键，A错误;B、限制酶切割DNA后形成产生黏性末端或平末端两种，B错误;C、T4DNA连接酶既可以连接黏性末端，又可以连接平末端，但连接平末端时的效率比较低，C正确;D、微生物中的限制酶可以切割外源DNA、使之失效，以保证自身安全，D错误。故选C。
4.答案：A
解析：A、猪的成熟红细胞中没有细胞核和细胞器，因而其中没有DNA，因此，无法利用猪的成熟红细胞提取DNA,A错误;B、研磨洋葱时所用的研磨液中需加入抑制DNA酶活性的物质，这样可以避免DNA被分解，B正确;C、DNA不溶于酒精溶液，但是细胞中的某些蛋白质则溶于酒精，向滤液中加入冷却的体积分数为95%的酒精，静置2~3min，溶液中会出现白色丝状物，就是粗提取的DNA，即在绿色菠菜滤液中加入体积分数为95%的冷酒精后，可析出白色DNA,C正确;D、利用二苯胺试剂检验DNA时需要设置不加丝状物的对照组，这样会使实验更具有说服力,鉴定DNA的存在，D正确。故选A。
5.答案：D
解析：A、将AhCMO基因导入棉花细胞可用农杆菌转化法，因为农杆菌中的Ti质粒能将目的基因整合到受体细胞的染色体DNA上，A正确；B、构建基因表达载体是培育转基因抗旱棉花的核心工作，即基因表达载体的构建是基因工程的核心，B正确；C、AhCMO基因成功插入棉花细胞染色体上也未必能正常表达，因为基因的表达包括转录和翻译两个步骤，因此还需要对转基因棉花进行进一步的检测和鉴定，C正确；D、PCR扩增AhCMO基因时需要设计两种引物，这两种引物之间不能发生碱基互补配对，否则无法实现DNA体外扩增，D错误。故选D。
6.答案：C
解析：A、基因治疗把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，运用了转基因技术，其原理是基因重组，A错误；
B、白化病患者是常染色体隐性遗传病，可通过基因治疗被治愈，而唐氏综合征是由于多了一条21号染色体，不可通过基因治疗被治愈，B错误；
C、基因治疗把正常基因导入病人体内，存在的基因的剪切和拼接，会发生磷酸二酯键的断裂和形成，C正确；
D、若基因治疗的对象是具有致病基因的体细胞，没有涉及原始性细胞，其后代仍会再患同种基因疾病，D错误。
故选C。
7.答案：B
解析：A、SgRNA的碱基序列与靶基因的部分碱基序列互补，A错误；
B、核酸内切酶Cas9可断裂脱氧核糖核苷酸之间的化学键-磷酸二酯键，B正确；
C、编辑后的B基因与编辑前的B基因不一定分别控制不同的性状，有可能控制同一性状，C错误；
D、被编辑后的B基因仍能进行转录，D错误。
故选B。
8.答案：D
解析：A、图中提是DNA转录成mRNA过程,b过程是翻译成多肽链的过程,A正确;B、蛋白质工程的基本途径:从预期的蛋白质功能出发,设计预期的蛋白质结构,推测应有的氨基酸序列,找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因),以上是蛋白质工程特有的途径;以下按照基因工程的一般步骤进行,B正确;C、蛋白质工程的进行离不开基因工程,因为对蛋白质的改造不是直接进行的,而是通过对基因的改造来完成的,从预期的蛋白质功能出发,最终推测出相应的基因的脱氧核苷酸序列,可能构建出一种全新的基因,C正确;D、蛋白质工程不一定需要改变蛋白质分子的所有氨基酸序列,是最终通过对基因的改造来完成的,D错误。故选D。
9.答案：D
解析：Cas9蛋白能与人工设计的sgRNA形成复合体，复合体中的sgRNA与目的基因按照碱基互补配对原则特异性结合，Cas9蛋白相当于限制酶，Cas9蛋白结合到相应位置并剪切DNA，最终实现对靶基因序列的编辑；复合体在sgRNA引导下结合目的基因，Cas9蛋白切割目的基因造成双链断裂，细胞在修复断裂的DNA时会随机插入、删除或替换部分碱基对；通过基因编辑技术引起的变异属于基因突变。
10.答案：D
解析：A、限制酶主要是从原核生物中分离纯化出来，A错误；B、不同种限制酶切割DNA产生的黏性末端也可能互补，B错误；C、由于目的基因内部含有SmaI的切割位点，故不能使用SmaI切割目的基因，C错误；D、使用EcoRI同时处理质粒和外源DNA，可能会发生质粒或者目的基因的自身环化，故可用两种限制酶切割质粒和外源DNA，防止自身环化，D正确。故选D。
11.答案：C
解析：A、由图可知，过程①即酶切后，已知序列能环化，说明两端的黏性末端相同，故过程①是用同一种限制酶对未知序列两端进行切割，A正确；B、过程②即环化，将DNA片段连接起来，该过程中使用DNA连接酶催化相邻核苷酸之间形成磷酸二酯键，B正确；C、过程③即PCR扩增，PCR体系需要添加耐高温的DNA聚合酶，不需要解旋酶解旋断氢键，高温变性即可断开DNA分子的氢键，C错误；D、PCR分析可以使用一种叫做引物的专用分子，它能够识别被复制的DNA并且在指定的区域进行复制。引物的位置很重要，因为以给定的位置与目的基因互补。如果目的基因已经整合到染色体DNA上，那么PCR产物（也就是复制得到的DNA）就会在对应的位置出现。可以快速确认目的基因是否整合到染色体DNA上，因此该技术可检测T-DNA整合到植物染色体DNA的位置，D正确；故选C。
12.答案：(1)不是；RNA聚合酶识别和结合位点，驱动基因转录
(2)AD；DNA连接；不具有；pelB信号肽序列被切除，无法表达出信号肽引导PLK分泌至胞外
(3)A；HindIII或EagI
(4)发酵工程、基因工程
解析：(1)转录时，是以DNA分子的一条链为模板进行，这条链称为“模板链”。另一条链不作为模板，叫非模板链。由图可知，图1DNA单链不是转录的模板链，启动子的作用是使RNA聚合酶与启动子结合，驱动基因转录出mRNA。
(2)由于DNA两条模板链中碱基序列并不相同，引物需要分别与两条模板链进行碱基互补配对。因此根据图2,PER扩增PLK基因应选引物A和D。因为质粒含有抗性基因，为了便于识别出成功转基因的大肠杆菌，需要将重组质粒导入到不具有氨苄青霉素抗性的大肠杆菌作为受体菌。检测结果发现大肠杆菌无法将PLK分泌到胞外，结合题干信息分析、原因是pelB信号肽序列被切割，无法表达出信号肽从而使PLK分泌至细胞外。
(3)为解决以上问题，需要将pelB信号肽序列正确地插入到质粒中，因此可在题(2)引物A的5'端添加限制酶HindW的识别序列，再选相应的限制酶重复上述实验。
(4)若以上述工艺流程大规模生产PLK，涉及的现代生物工程有基因工程的转基因技术，发酵工程的菌种选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯等以及酶工程提供的基因工程所用的工具酶。