(共48张PPT)
专题十三 基因工程、生物技术的安全性与伦理问题
专题体系 重构建
01
1．(选择性必修3P77表3-1)PCR反应需提供分别与DNA两条链结合的两种引物，引物的作用是__________________________________________________________。
2．(选择性必修3P80正文)为了满足应用需要，会在载体中人工构建诱导型启动子，其作用在于_____________________________________________________。
使DNA聚合酶能够从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸
当诱导物存在时，可以激活或抑制目的基因的表达
3．(选择性必修3P76“从社会中来”和正文)科学家将苏云金杆菌的“杀虫基因”转到棉花里，让棉花产生Bt抗虫蛋白抵抗虫害。请简要写出检测Bt基因是否插入棉花的DNA上的实验过程，并对结果进行分析。_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
将转基因棉花的基因组DNA提取出来，将含Bt基因的DNA片段进行PCR扩增，并将扩增出的基因片段进行电泳鉴定。若仅出现一条条带，表明目的基因已插入受体细胞的DNA中
4．(选择性必修3P84～85“探究·实践”)PCR扩增出的DNA片段进行电泳时，如果不止一条条带，请分析产生这个结果的可能原因。__________________________________________________________________________________________________________。
引物设计不合理，它们与非目的序列有同源性或容易聚合成二聚体；复性温度过低；DNA聚合酶的质量不好等
5．(选择性必修3P90“资料卡”)人用干扰素(IFNa2b)由155个氨基酸组成，由 A基因控制合成，可利用基因工程和发酵工程生产。干扰素的分子量较小，容易被大肠杆菌内的蛋白酶水解。为减少干扰素的降解，提高干扰素的产量，请提出改进思路(答出2点)。
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
选择蛋白酶缺陷型大肠杆菌作为生产菌(工程菌)；将A基因和其他基因(如绿色荧光蛋白基因)形成融合基因，增大蛋白质分子量用以抵抗蛋白酶水解，提取后用蛋白酶处理，重新获得干扰素；用抑制剂抑制大肠杆菌蛋白酶的活性
6．(选择性必修3 P102“相关信息”)在转基因研究工作中，我国科学家将来自玉米的α-淀粉酶基因与目的基因一起转入植物中，为何能防止基因污染？______________________________________________________________________________________。
由于α-淀粉酶基因可以阻断淀粉储藏使花粉失去活性，因而可以防止转基因花粉的传播
高频考点 精研析
02
1．基因工程的理论基础和三种基本工具
(1)理论基础
考点一 基因工程
(2)三种基本工具
2．基因工程的基本操作程序
提醒：
(1)①启动子和终止子
启动子(DNA片段)≠起始密码子(位于mRNA上)；
终止子(DNA片段)≠终止密码子(位于mRNA上)。
②目的基因插入位置：启动子与终止子之间。
(2)辨析农杆菌转化法中的“两次拼接与两次导入”
①两次拼接：第一次拼接是将目的基因拼接到Ti质粒的T-DNA中；第二次拼接指被插入目的基因的T-DNA拼接到受体细胞染色体的DNA上。
②两次导入：第一次导入是将含目的基因的Ti质粒导入农杆菌；第二次导入是指将含目的基因的T-DNA导入受体细胞。
3．PCR
(1)PCR的原理与条件等
(2)PCR反应过程
4．DNA的粗提取与鉴定
5．DNA片段的扩增及电泳鉴定
考向1| 重组DNA技术的基本工具
1．某同学拟用限制酶(酶1、酶2、酶3 和酶4)、DNA 连接酶为工具，将目的基因(两端含相应限制酶的识别序列和切割位点)和质粒进行切割、连接，以构建重组表达载体。限制酶的切割位点如图所示。
下列重组表达载体构建方案合理且效率最高的是( )
A．质粒和目的基因都用酶3切割，用E.coli DNA连接酶连接
B. 质粒用酶3切割、目的基因用酶1切割，用T4 DNA连接酶连接
C．质粒和目的基因都用酶1和酶2切割，用T4 DNA连接酶连接
D．质粒和目的基因都用酶2和酶4切割，用E.coli DNA 连接酶连接
√
[审题指导]构建基因表达载体选择限制酶的技巧：①应选择同种限制酶或能产生相同末端的限制酶切割质粒(载体)和含有目的基因的 DNA 片段；
②限制酶的切割位点不能位于目的基因的内部，防止破坏目的基因，另外限制酶也不能破坏质粒(载体)中的启动子、终止子和复制原点等结构；③为了使目的基因和质粒(载体)正确连接，可以选用两种限制酶同时切割含目的基因的 DNA片段和载体。
C 解析：若质粒和目的基因均用酶3切割，所得的末端为平末端，而E.coli DNA连接酶连接具有平末端的DNA片段的效率远远低于T4DNA连接酶，A错误；若质粒用酶3切割，获得平末端，目的基因用酶1切割，获得黏性末端，二者无法连接，B错误；若目的基因和质粒都用酶1和酶2切割，产生不同的黏性末端，可以避免目的基因和质粒任意连接，从而提高重组表达载体构建的效率，T4 DNA连接酶将双链DNA片段连接起来，C正确；由于酶4的识别序列和切割位点位于质粒的抗生素抗性基因中，因此不能使用酶4进行切割，D错误。
2．(2023·重庆卷)某小组通过 PCR(假设引物长度为8个碱基，短于实际长度)获得了含有目的基因的 DNA片段，并用限制酶进行酶切(如图)，再用所得片段成功构建了基因表达载体。下列叙述错误的是( )
A．其中一个引物序列为 5′-TGCGCAGT-3′
B．步骤①所用的酶是 SpeⅠ和CfoⅠ
C．用步骤①的酶对载体进行酶切，至少获得了2个片段
D．将酶切片段和载体连接时，可使用E.coli DNA连接酶或T4 DNA 连接酶
√
B 解析：由于引物引导子链合成的方向是从5′端到3′端，根据扩增获得的DNA片段可知，其中一个引物序列为5′-TGCGCAGT-3′，A 正确；根据三种酶的酶切位点，图中DNA片段左侧的黏性末端是使用NheⅠ切割形成的，右边的黏性末端是用CfoⅠ切割形成的，B错误；用步骤①的酶对载体进行酶切，即使用了NheⅠ和CfoⅠ进行切割，这两种酶的识别序列不同，载体一般为环状，切割之后至少获得了2个片段，C正确；E.coli DNA连接酶和T4DNA连接酶都能连接酶切片段和载体，D正确。
考向2| DNA的粗提取与鉴定
3．(2024·山东卷)关于“DNA的粗提取与鉴定”实验，下列说法正确的是( )
A．整个提取过程中可以不使用离心机
B．研磨液在4 ℃冰箱中放置几分钟后，应充分摇匀再倒入烧杯中
C．鉴定过程中DNA双螺旋结构不发生改变
D．仅设置一个对照组不能排除二苯胺加热后可能变蓝的干扰
[审题指导](1)低温下，DNA酶的活性较低，不易催化DNA水解。
(2)离心研磨液后，取上清液(含DNA、蛋白质等)用冷酒精析出DNA。
(3)DNA鉴定是在沸水浴条件下，DNA分子在高温下会变性。
√
A 解析：DNA的提取过程中可以不使用离心机，可将研磨液在4 ℃冰箱中放置几分钟后，直接取上清液放入烧杯中，A正确，B错误；鉴定过程需要沸水浴加热，DNA分子在高温下会解螺旋，双螺旋结构会发生改变，C错误；加热是唯一变量，设置一个对照组可以排除二苯胺加热后可能变蓝的干扰，D错误。
4．关于采用琼脂糖凝胶电泳鉴定 PCR 产物的实验，下列叙述正确的是( )
A．琼脂糖凝胶浓度的选择需考虑待分离 DNA 片段的大小
B．凝胶载样缓冲液中指示剂的作用是指示 DNA 分子的具体位置
C．在同一电场作用下，DNA 片段越长，向负极迁移速率越快
D．琼脂糖凝胶中的 DNA 分子可在紫光灯下被检测出来
√
A 解析：在凝胶中 DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA 分子的大小和构象等有关，因此琼脂糖凝胶浓度的选择需考虑待分离 DNA片段的大小，A正确；凝胶载样缓冲液中指示剂的作用是指示电泳停止的时间，B错误；在凝胶电泳时DNA分子会由负极向正极移动，在同一电场作用下，DNA片段越长，向正极迁移速率越慢，C错误；DNA本身没有颜色，需要用染料处理后再放在紫外灯下检测，D错误。
考向3| 基因工程的基本操作程序及应用
5．(2024·泰安一模)Cre-loxP系统能实现特定基因的敲除(如图1)。把几种荧光蛋白基因和Cre酶能识别并切割的序列(loxP1和loxP2)串在一起，构建表达载体T(如图2)。部分荧光蛋白基因会被Cre酶随机“剪掉”，且两个loxP1之间或两个loxP2之间的基因，最多会被Cre酶敲除一次，剩下的部分得以表达，随机呈现不同的颜色。下列说法错误的是( )
A．Cre酶切下一个待敲除基因的过程，需要破坏四个磷酸二酯键
B．若小鼠细胞含一个表达载体T(不含Cre酶)，其肌肉组织细胞呈红色
C．若小鼠细胞含一个表达载体T(含Cre酶)，其脑组织细胞呈红色或黄色或蓝色
D．若小鼠细胞含两个表达载体T(含Cre酶)，其一个细胞内可能随机出现两种颜色
√
B 解析：DNA单链上相邻的两个脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键相连，DNA由两条单链螺旋缠绕形成，Cre酶切下一个待敲除基因的过程中，需要切断基因前后两端，因此需要破坏四个磷酸二酯键，A正确；据题图可知，小鼠有编码红、黄、蓝荧光蛋白的基因，前端有脑组织特异性表达的启动子，肌肉细胞不会表达颜色基因，故若小鼠细胞含一个表达载体T(不含Cre酶)，其肌肉组织细胞呈无色，B错误；loxP1、loxP2位置如图2黑白三角符号所示，两个loxP1和两个loxP2之间的基因最多会被Cre酶敲除一次，Cre酶随机识别并切割loxP序列，则有可能未敲除荧光蛋白基因，此时为红色(同不含
Cre酶时)，也有可能敲除两个loxP1之间的红色荧光蛋白基因，此时为黄色，也有可能敲除两个loxP2之间的红色和黄色荧光蛋白基因，此时为蓝色，因而不同脑细胞会差异表达红色、黄色或蓝色荧光蛋白基因，C正确；小鼠脑组织细胞内有2个相同表达载体T(含Cre酶)，Cre酶对每个DNA片段随机剪切，因而细胞的颜色由细胞内两种荧光蛋白的颜色叠加而成，故其脑组织细胞可能出现两种颜色，D正确。
6．(不定项)(2024·泰安一模)融合PCR技术采用具有互补末端的引物，形成具有重叠链的PCR产物，通过PCR产物重叠链的延伸，从而将不同来源的任意DNA片段连接起来。其原理如图所示，据图分析正确的是( )
A．上述过程中使用的引物P2和P3的碱基需要完全互补配对
B．设计引物是为了能够从其3′端开始连接脱氧核苷酸
C．融合PCR的第一步两条链重叠部位可互为另一条链的引物
D．若融合PCR的第二步获得128个融合基因，理论上该过程消耗了254个引物
√
√
√
BCD 解析：题述过程中使用的引物P2和P3的碱基不需要完全互补配对，只需要部分碱基互补配对即可，A错误；引物为一段核苷酸，引物与DNA模板链结合后，能够从其3′端开始连接脱氧核苷酸，开始子链的合成，B正确；结合图示可知，融合PCR的第一步两条链重叠部位互补配对，可互为另一条链的引物，C正确；若融合PCR的第二步获得了128个融合基因，引物数目和新合成的子链数目相同，即该过程消耗了128×2－2＝254个引物，D正确。
1．蛋白质工程
考点二 蛋白质工程及生物技术的安全性与伦理问题
2．理性看待转基因技术
(1)需要以完备的相关科学知识为基础，即清晰地了解转基因技术的原理和操作规程。
(2)应该看到人们的观点受到许多复杂的政治、经济和文化等因素的影响。
(3)要靠确凿的证据和严谨的逻辑进行思考和辩论。
3．生殖性克隆和治疗性克隆的比较
类型 生殖性克隆 治疗性克隆
目的 产生独立生存的新个体 治疗疾病
水平 个体水平 细胞水平
联系 都属于无性生殖；产生新个体或新组织，遗传信息相同
4．试管婴儿和“设计试管婴儿”的异同点
(1)“设计试管婴儿”比试管婴儿多的操作是_______________，其中解决不孕夫妇生育问题的是____________技术，治疗白血病的是____________________技术。
(2)两者都是______受精，并进行体外早期胚胎培养，都要经过__________，从生殖方式上都为有性生殖。
遗传学诊断
试管婴儿
“设计试管婴儿”
体外
胚胎移植
5．禁止生物武器
(1)种类：包括致病菌类、病毒类和生化毒剂类等。
(2)特点：致病能力强、攻击范围广。
(3)散布途径：直接或者通过食物、生活必需品和带菌昆虫等散布，经由呼吸道、消化道和皮肤等侵入人、畜体内，造成大规模伤亡，也能大量损害植物。
考向1| 蛋白质工程的原理和应用
1．(2022·湖南卷)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，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、题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。
____________________________________________________________________________________________________________________。
解析：(1)根据题图分析可知，物质a是具有特定氨基酸序列的多肽链，物质b是mRNA。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，原因是密码子的简并，即一种氨基酸可能有几个密码子。(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：从基因文库中获取目的基因、通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成和利用PCR技术扩增。PCR技术遵循的基本原理是DNA的半保留复制。(3)将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后，据图可知，水解产物中的肽含量随着酶解时间的延长均上升，且差别不大；而水解产物中抗凝血活性有差异，经酶甲处
理后，随着酶解时间的延长，抗凝血活性先上升后相对稳定，经酶乙处理后，随着酶解时间的延长，抗凝血活性先上升后下降，且酶甲处理后的酶解产物的抗凝血活性最终高于经酶乙处理后的酶解产物的抗凝血活性，差异明显，据此推测两种处理后酶解产物的抗凝血活性差异主要与肽的种类有关，导致其活性不同的原因是不同肽链的氨基酸种类、数目、排列顺序不同导致功能出现差异。(4)若要比较蛋白质工程改造后的水蛭素、题述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素的抗凝血活性差异，实验设计思路为：取4支试管，分别加入等量的生理盐水、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；用注射器取同一种动物(如家兔)的血液，立即将等量的血液加入1、2、3、4号四支试管中，静置相同时间，统计四支试管中血液凝固时间。
答案：(1)多肽链 mRNA 密码子的简并 (2)从基因文库中获取目的基因 通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成 DNA的半保留复制 (3)种类 不同肽链的氨基酸种类、数目、排列顺序不同导致功能出现差异 (4)取4支试管，分别加入等量的生理盐水、蛋白质工程改造后的水蛭素、题述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素；用注射器取同一种动物(如家兔)的血液，立即将等量的血液加入1、2、3、4号四支试管中，静置相同时间，统计四支试管中血液凝固时间
考向2| 生物技术的安全性与伦理问题
2．下列关于生物安全的叙述，正确的是( )
A．消除生物武器威胁、防止生物武器及其技术和设备扩散是生物安全防控的重要方面
B．生殖性克隆和治疗性克隆都涉及细胞核移植技术，我国政府不接受任何克隆实验
C．只要有证据表明某种转基因产品有害，就应该全面禁止转基因技术的应用
D．“设计试管婴儿”与试管婴儿技术流程基本相同，都需要进行特定基因的检测
√
A 解析：生物武器曾对人类造成严重的伤害，消除生物武器威胁、防止生物武器及其技术和设备的扩散是生物安全防控的重要方面，A正确。我国政府不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验，但是不反对治疗性克隆，B错误。转基因技术中，只要有证据表明产品有害，就应该禁止该产品的使用，而不是全面禁止转基因技术的应用，C错误。试管婴儿技术是指通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎后，再经移植产生后代的技术，不需要进行基因检测；“设计试管婴儿”技术是通过体外受精获得许多胚胎，然后从中选择符合要求的胚胎，再经移植产生后代的技术，需要进行基因检测，D错误。1．(选择性必修3P77表3-1)PCR反应需提供分别与DNA两条链结合的两种引物，引物的作用是使DNA聚合酶能够从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸。
2．(选择性必修3P80正文)为了满足应用需要，会在载体中人工构建诱导型启动子，其作用在于当诱导物存在时，可以激活或抑制目的基因的表达。
3．(选择性必修3P76“从社会中来”和正文)科学家将苏云金杆菌的“杀虫基因”转到棉花里，让棉花产生Bt抗虫蛋白抵抗虫害。请简要写出检测Bt基因是否插入棉花的DNA上的实验过程，并对结果进行分析。将转基因棉花的基因组DNA提取出来，将含Bt基因的DNA片段进行PCR扩增，并将扩增出的基因片段进行电泳鉴定。若仅出现一条条带，表明目的基因已插入受体细胞的DNA中。
4．(选择性必修3P84～85“探究·实践”)PCR扩增出的DNA片段进行电泳时，如果不止一条条带，请分析产生这个结果的可能原因。引物设计不合理，它们与非目的序列有同源性或容易聚合成二聚体；复性温度过低；DNA聚合酶的质量不好等。
5．(选择性必修3P90“资料卡”)人用干扰素(IFNa2b)由155个氨基酸组成，由 A基因控制合成，可利用基因工程和发酵工程生产。干扰素的分子量较小，容易被大肠杆菌内的蛋白酶水解。为减少干扰素的降解，提高干扰素的产量，请提出改进思路(答出2点)。选择蛋白酶缺陷型大肠杆菌作为生产菌(工程菌)；将A基因和其他基因(如绿色荧光蛋白基因)形成融合基因，增大蛋白质分子量用以抵抗蛋白酶水解，提取后用蛋白酶处理，重新获得干扰素；用抑制剂抑制大肠杆菌蛋白酶的活性。
6．(选择性必修3 P102“相关信息”)在转基因研究工作中，我国科学家将来自玉米的α-淀粉酶基因与目的基因一起转入植物中，为何能防止基因污染？由于α-淀粉酶基因可以阻断淀粉储藏使花粉失去活性，因而可以防止转基因花粉的传播。
基因工程
1．基因工程的理论基础和三种基本工具
(1)理论基础
(2)三种基本工具
2．基因工程的基本操作程序
提醒：
(1)①启动子和终止子
启动子(DNA片段)≠起始密码子(位于mRNA上)；
终止子(DNA片段)≠终止密码子(位于mRNA上)。
②目的基因插入位置：启动子与终止子之间。
(2)辨析农杆菌转化法中的“两次拼接与两次导入”
①两次拼接：第一次拼接是将目的基因拼接到Ti质粒的T-DNA中；第二次拼接指被插入目的基因的T-DNA拼接到受体细胞染色体的DNA上。
②两次导入：第一次导入是将含目的基因的Ti质粒导入农杆菌；第二次导入是指将含目的基因的T-DNA导入受体细胞。
3．PCR
(1)PCR的原理与条件等
(2)PCR反应过程
4．DNA的粗提取与鉴定
5．DNA片段的扩增及电泳鉴定
考向1| 重组DNA技术的基本工具
1．某同学拟用限制酶(酶1、酶2、酶3 和酶4)、DNA 连接酶为工具，将目的基因(两端含相应限制酶的识别序列和切割位点)和质粒进行切割、连接，以构建重组表达载体。限制酶的切割位点如图所示。
下列重组表达载体构建方案合理且效率最高的是( )
A．质粒和目的基因都用酶3切割，用E.coli DNA连接酶连接
B. 质粒用酶3切割、目的基因用酶1切割，用T4 DNA连接酶连接
C．质粒和目的基因都用酶1和酶2切割，用T4 DNA连接酶连接
D．质粒和目的基因都用酶2和酶4切割，用E.coli DNA 连接酶连接
[审题指导]构建基因表达载体选择限制酶的技巧：①应选择同种限制酶或能产生相同末端的限制酶切割质粒(载体)和含有目的基因的 DNA 片段；
②限制酶的切割位点不能位于目的基因的内部，防止破坏目的基因，另外限制酶也不能破坏质粒(载体)中的启动子、终止子和复制原点等结构；③为了使目的基因和质粒(载体)正确连接，可以选用两种限制酶同时切割含目的基因的 DNA片段和载体。
C 解析：若质粒和目的基因均用酶3切割，所得的末端为平末端，而E.coli DNA连接酶连接具有平末端的DNA片段的效率远远低于T4DNA连接酶，A错误；若质粒用酶3切割，获得平末端，目的基因用酶1切割，获得黏性末端，二者无法连接，B错误；若目的基因和质粒都用酶1和酶2切割，产生不同的黏性末端，可以避免目的基因和质粒任意连接，从而提高重组表达载体构建的效率，T4 DNA连接酶将双链DNA片段连接起来，C正确；由于酶4的识别序列和切割位点位于质粒的抗生素抗性基因中，因此不能使用酶4进行切割，D错误。
2．(2023·重庆卷)某小组通过 PCR(假设引物长度为8个碱基，短于实际长度)获得了含有目的基因的 DNA片段，并用限制酶进行酶切(如图)，再用所得片段成功构建了基因表达载体。下列叙述错误的是( )
A．其中一个引物序列为 5′-TGCGCAGT-3′
B．步骤①所用的酶是 SpeⅠ和CfoⅠ
C．用步骤①的酶对载体进行酶切，至少获得了2个片段
D．将酶切片段和载体连接时，可使用E.coli DNA连接酶或T4 DNA 连接酶
B 解析：由于引物引导子链合成的方向是从5′端到3′端，根据扩增获得的DNA片段可知，其中一个引物序列为5′-TGCGCAGT-3′，A 正确；根据三种酶的酶切位点，图中DNA片段左侧的黏性末端是使用NheⅠ切割形成的，右边的黏性末端是用CfoⅠ切割形成的，B错误；用步骤①的酶对载体进行酶切，即使用了NheⅠ和CfoⅠ进行切割，这两种酶的识别序列不同，载体一般为环状，切割之后至少获得了2个片段，C正确；E.coli DNA连接酶和T4DNA连接酶都能连接酶切片段和载体，D正确。
考向2| DNA的粗提取与鉴定
3．(2024·山东卷)关于“DNA的粗提取与鉴定”实验，下列说法正确的是( )
A．整个提取过程中可以不使用离心机
B．研磨液在4 ℃冰箱中放置几分钟后，应充分摇匀再倒入烧杯中
C．鉴定过程中DNA双螺旋结构不发生改变
D．仅设置一个对照组不能排除二苯胺加热后可能变蓝的干扰
[审题指导](1)低温下，DNA酶的活性较低，不易催化DNA水解。
(2)离心研磨液后，取上清液(含DNA、蛋白质等)用冷酒精析出DNA。
(3)DNA鉴定是在沸水浴条件下，DNA分子在高温下会变性。
A 解析：DNA的提取过程中可以不使用离心机，可将研磨液在4 ℃冰箱中放置几分钟后，直接取上清液放入烧杯中，A正确，B错误；鉴定过程需要沸水浴加热，DNA分子在高温下会解螺旋，双螺旋结构会发生改变，C错误；加热是唯一变量，设置一个对照组可以排除二苯胺加热后可能变蓝的干扰，D错误。
4．关于采用琼脂糖凝胶电泳鉴定 PCR 产物的实验，下列叙述正确的是( )
A．琼脂糖凝胶浓度的选择需考虑待分离 DNA 片段的大小
B．凝胶载样缓冲液中指示剂的作用是指示 DNA 分子的具体位置
C．在同一电场作用下，DNA 片段越长，向负极迁移速率越快
D．琼脂糖凝胶中的 DNA 分子可在紫光灯下被检测出来
A 解析：在凝胶中 DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA 分子的大小和构象等有关，因此琼脂糖凝胶浓度的选择需考虑待分离 DNA片段的大小，A正确；凝胶载样缓冲液中指示剂的作用是指示电泳停止的时间，B错误；在凝胶电泳时DNA分子会由负极向正极移动，在同一电场作用下，DNA片段越长，向正极迁移速率越慢，C错误；DNA本身没有颜色，需要用染料处理后再放在紫外灯下检测，D错误。
考向3| 基因工程的基本操作程序及应用
5．(2024·泰安一模)Cre-loxP系统能实现特定基因的敲除(如图1)。把几种荧光蛋白基因和Cre酶能识别并切割的序列(loxP1和loxP2)串在一起，构建表达载体T(如图2)。部分荧光蛋白基因会被Cre酶随机“剪掉”，且两个loxP1之间或两个loxP2之间的基因，最多会被Cre酶敲除一次，剩下的部分得以表达，随机呈现不同的颜色。下列说法错误的是( )
A．Cre酶切下一个待敲除基因的过程，需要破坏四个磷酸二酯键
B．若小鼠细胞含一个表达载体T(不含Cre酶)，其肌肉组织细胞呈红色
C．若小鼠细胞含一个表达载体T(含Cre酶)，其脑组织细胞呈红色或黄色或蓝色
D．若小鼠细胞含两个表达载体T(含Cre酶)，其一个细胞内可能随机出现两种颜色
B 解析：DNA单链上相邻的两个脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键相连，DNA由两条单链螺旋缠绕形成，Cre酶切下一个待敲除基因的过程中，需要切断基因前后两端，因此需要破坏四个磷酸二酯键，A正确；据题图可知，小鼠有编码红、黄、蓝荧光蛋白的基因，前端有脑组织特异性表达的启动子，肌肉细胞不会表达颜色基因，故若小鼠细胞含一个表达载体T(不含Cre酶)，其肌肉组织细胞呈无色，B错误；loxP1、loxP2位置如图2黑白三角符号所示，两个loxP1和两个loxP2之间的基因最多会被Cre酶敲除一次，Cre酶随机识别并切割loxP序列，则有可能未敲除荧光蛋白基因，此时为红色(同不含Cre酶时)，也有可能敲除两个loxP1之间的红色荧光蛋白基因，此时为黄色，也有可能敲除两个loxP2之间的红色和黄色荧光蛋白基因，此时为蓝色，因而不同脑细胞会差异表达红色、黄色或蓝色荧光蛋白基因，C正确；小鼠脑组织细胞内有2个相同表达载体T(含Cre酶)，Cre酶对每个DNA片段随机剪切，因而细胞的颜色由细胞内两种荧光蛋白的颜色叠加而成，故其脑组织细胞可能出现两种颜色，D正确。
6．(不定项)(2024·泰安一模)融合PCR技术采用具有互补末端的引物，形成具有重叠链的PCR产物，通过PCR产物重叠链的延伸，从而将不同来源的任意DNA片段连接起来。其原理如图所示，据图分析正确的是( )
A．上述过程中使用的引物P2和P3的碱基需要完全互补配对
B．设计引物是为了能够从其3′端开始连接脱氧核苷酸
C．融合PCR的第一步两条链重叠部位可互为另一条链的引物
D．若融合PCR的第二步获得128个融合基因，理论上该过程消耗了254个引物
BCD 解析：题述过程中使用的引物P2和P3的碱基不需要完全互补配对，只需要部分碱基互补配对即可，A错误；引物为一段核苷酸，引物与DNA模板链结合后，能够从其3′端开始连接脱氧核苷酸，开始子链的合成，B正确；结合图示可知，融合PCR的第一步两条链重叠部位互补配对，可互为另一条链的引物，C正确；若融合PCR的第二步获得了128个融合基因，引物数目和新合成的子链数目相同，即该过程消耗了128×2－2＝254个引物，D正确。
蛋白质工程及生物技术的安全性与伦理问题
1．蛋白质工程
2．理性看待转基因技术
(1)需要以完备的相关科学知识为基础，即清晰地了解转基因技术的原理和操作规程。
(2)应该看到人们的观点受到许多复杂的政治、经济和文化等因素的影响。
(3)要靠确凿的证据和严谨的逻辑进行思考和辩论。
3．生殖性克隆和治疗性克隆的比较
类型 生殖性克隆 治疗性克隆
目的 产生独立生存的新个体 治疗疾病
水平 个体水平 细胞水平
联系 都属于无性生殖；产生新个体或新组织，遗传信息相同
4．试管婴儿和“设计试管婴儿”的异同点
(1)“设计试管婴儿”比试管婴儿多的操作是遗传学诊断，其中解决不孕夫妇生育问题的是试管婴儿技术，治疗白血病的是“设计试管婴儿”技术。
(2)两者都是体外受精，并进行体外早期胚胎培养，都要经过胚胎移植，从生殖方式上都为有性生殖。
5．禁止生物武器
(1)种类：包括致病菌类、病毒类和生化毒剂类等。
(2)特点：致病能力强、攻击范围广。
(3)散布途径：直接或者通过食物、生活必需品和带菌昆虫等散布，经由呼吸道、消化道和皮肤等侵入人、畜体内，造成大规模伤亡，也能大量损害植物。
考向1| 蛋白质工程的原理和应用
1．(2022·湖南卷)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，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、题述水蛭蛋 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。
_____________________________________________________________________________________________________________________________________。
解析：(1)根据题图分析可知，物质a是具有特定氨基酸序列的多肽链，物质b是mRNA。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，原因是密码子的简并，即一种氨基酸可能有几个密码子。(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：从基因文库中获取目的基因、通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成和利用PCR技术扩增。PCR技术遵循的基本原理是DNA的半保留复制。(3)将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后，据图可知，水解产物中的肽含量随着酶解时间的延长均上升，且差别不大；而水解产物中抗凝血活性有差异，经酶甲处理后，随着酶解时间的延长，抗凝血活性先上升后相对稳定，经酶乙处理后，随着酶解时间的延长，抗凝血活性先上升后下降，且酶甲处理后的酶解产物的抗凝血活性最终高于经酶乙处理后的酶解产物的抗凝血活性，差异明显，据此推测两种处理后酶解产物的抗凝血活性差异主要与肽的种类有关，导致其活性不同的原因是不同肽链的氨基酸种类、数目、排列顺序不同导致功能出现差异。(4)若要比较蛋白质工程改造后的水蛭素、题述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素的抗凝血活性差异，实验设计思路为：取4支试管，分别加入等量的生理盐水、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；用注射器取同一种动物(如家兔)的血液，立即将等量的血液加入1、2、3、4号四支试管中，静置相同时间，统计四支试管中血液凝固时间。
答案：(1)多肽链 mRNA 密码子的简并 (2)从基因文库中获取目的基因 通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成 DNA的半保留复制 (3)种类 不同肽链的氨基酸种类、数目、排列顺序不同导致功能出现差异 (4)取4支试管，分别加入等量的生理盐水、蛋白质工程改造后的水蛭素、题述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素；用注射器取同一种动物(如家兔)的血液，立即将等量的血液加入1、2、3、4号四支试管中，静置相同时间，统计四支试管中血液凝固时间
考向2| 生物技术的安全性与伦理问题
2．下列关于生物安全的叙述，正确的是( )
A．消除生物武器威胁、防止生物武器及其技术和设备扩散是生物安全防控的重要方面
B．生殖性克隆和治疗性克隆都涉及细胞核移植技术，我国政府不接受任何克隆实验
C．只要有证据表明某种转基因产品有害，就应该全面禁止转基因技术的应用
D．“设计试管婴儿”与试管婴儿技术流程基本相同，都需要进行特定基因的检测
A 解析：生物武器曾对人类造成严重的伤害，消除生物武器威胁、防止生物武器及其技术和设备的扩散是生物安全防控的重要方面，A正确。我国政府不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验，但是不反对治疗性克隆，B错误。转基因技术中，只要有证据表明产品有害，就应该禁止该产品的使用，而不是全面禁止转基因技术的应用，C错误。试管婴儿技术是指通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎后，再经移植产生后代的技术，不需要进行基因检测；“设计试管婴儿”技术是通过体外受精获得许多胚胎，然后从中选择符合要求的胚胎，再经移植产生后代的技术，需要进行基因检测，D错误。
