【高考突破方案】专题10 第6讲 基因工程及生物技术的安全性和伦理问题 -专题训练（含答案）高考生物一轮复习

专题10 生物技术与工程
第6讲　基因工程及生物技术的安全性和伦理问题
一、单项选择题
1.下图表示pBR322质粒和人生长激素基因所在片段的结构信息，将二者构建的重组质粒导入受体菌并进行筛选。下列叙述错误的是（　　）
A．应选择的限制酶组合是酶F和酶G
B．所选用的受体菌不能含有AmpR和TetR基因
C．用含氨苄青霉素的培养基筛选出含重组质粒的受体菌
D．同时用3种限制酶处理图中质粒，电泳后可得到4个条带
【解析】C　为避免切割后DNA片段的自身环化，又保留质粒上的标记基因，切割时应选择的限制酶组合是酶F和酶G，A正确；所选用的受体菌不能含有AmpR和TetR基因，以便于对含有目的基因的受体菌进行选择，B正确；用含氨苄青霉素的培养基筛选出的有导入重组质粒的受体菌和导入原质粒的受体菌，C错误；据图可知，同时用3种限制酶处理图中质粒，因酶E有两个作用位点，故将质粒切割成了4个DNA片段，电泳后可得到4个条带，D正确。
2.若要利用某目的基因（见图甲）和P1噬菌体载体（见图乙）构建重组DNA（见图丙），限制性内切核酸酶的酶切位点分别是BglⅡ（A↓GATCT）、EcoRⅠ（G↓AATTC）和Sau3AⅠ（↓GATC）。下列分析合理的是（　　）
　
A．用EcoRⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体
B．用BglⅡ和EcoRⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体
C．用BglⅡ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体
D．用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体
【解析】D　解答本题的关键是要看清切割后目的基因插入的方向，只有用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体，构建的重组DNA中RNA聚合酶在插入的目的基因上的移动方向才一定与图丙相同。
3.用PCR方法检测转基因植株是否成功导入目的基因时，得到以下电泳图谱，其中1号为DNA标准样液（Marker），10号为蒸馏水。PCR时加入的模板DNA如下图所示。据此作出的分析，不合理的是（　　）
A．PCR产物的分子大小为250～500 bp
B．3号样品为不含目的基因的载体DNA
C．9号样品对应植株不是所需的转基因植株
D．10号的电泳结果能确定反应体系等对实验结果没有干扰
【解析】B　PCR过程中，可以通过设计特定的引物来扩增特定的DNA片段。4～9号是转基因植株，理论上应包含目的基因，结合2号野生型和10号蒸馏水组的结果，推测包含目的基因的片段大小应为250～500 bp，A正确；3号PCR结果包含250～500 bp片段，应包含目的基因，B错误；9号PCR结果不包含250～500 bp片段，所以不是所需转基因植株，C正确；10号放入蒸馏水，可排除反应体系等对实验结果的干扰，D正确。
4.下列关于蛋白质工程的说法正确的是(　　)
A．蛋白质工程无需构建基因表达载体
B．蛋白质工程需要限制性内切核酸酶和DNA连接酶
C．对蛋白质的改造是通过直接改造相应的mRNA来实现的
D．蛋白质工程的流程和天然蛋白质合成的过程是相同的
【解析】B 蛋白质工程是以基因工程为基础的，蛋白质工程需要限制性内切核酸酶(切割目的基因和载体)和DNA连接酶(连接切割后的目的基因和载体)，构建基因表达载体，A错误，B正确；对蛋白质的改造是通过直接改造相应的基因来实现的，C错误；蛋白质工程是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)，获得所需要的蛋白质，故蛋白质工程的流程和天然蛋白质合成的过程是不完全相同的，D错误。
5.下列以洋葱为实验材料进行“DNA的粗提取与鉴定”实验的叙述，正确的是(　　)
A．洋葱研磨液需要用滤纸过滤，以保证提取的DNA量
B．滤液中加入冷酒精后，用玻璃棒搅拌会使DNA的提取量增加
C．向含DNA的滤液中加入2 mol/L的NaCl溶液有利于去除杂质
D．用二苯胺试剂鉴定DNA时，需沸水浴加热冷却后再观察颜色变化
【解析】D 洋葱研磨液要用纱布过滤，A错误；DNA在冷酒精中的溶解度很低，蛋白质在冷酒精中的溶解度较高，故可以利用DNA不溶于冷酒精的原理，提纯DNA，但提取量不变，B错误；向含DNA的滤液中加入预冷的酒精溶液有利于去除杂质，加入2 mol/L的NaCl溶液是溶解粗提取的DNA，C错误；在沸水浴条件下，DNA遇二苯胺会被染成蓝色，用二苯胺试剂鉴定DNA时，需沸水浴加热，冷却后再观察颜色变化，D正确。
不定项选择题
6.菊花是一种双子叶植物，易感桃蚜。桃蚜不但直接影响植物生长，还是多种植物病毒的传播媒介。雪花莲凝集素基因GNA的表达产物能有效抑制桃蚜生长。某科研团队运用农杆菌转化法获得了转GNA基因菊花。下列有关叙述正确的是（　　）
A．受体细胞可以选择菊花叶片细胞或桃蚜细胞
B．将目的基因GNA插入Ti质粒的T－DNA上构建表达载体
C．可以利用农杆菌侵染单子叶植物
D．应用抗虫接种实验，检测转基因菊花对桃蚜的抗性及抗性的程度
【解析】BD　分析题意可知，科学家将目的基因导入了菊花细胞，故受体细胞可以选择菊花叶片细胞，但不能选择桃蚜细胞，A错误；基因工程中构建表达载体时，由于T－DNA可以转移到受体细胞内，可以将目的基因GNA插入Ti质粒的T－DNA上，B正确；农杆菌对大多数单子叶植物没有侵染能力，C错误；已知雪花莲凝集素基因GNA的表达产物能有效抑制桃蚜生长，故应用抗虫接种实验，检测转基因菊花对桃蚜的抗性及抗性的程度，D正确。
7.下列关于利用PCR技术扩增目的基因的叙述，正确的是（　　）
A．PCR技术利用DNA半保留复制的原理，使核糖核苷酸序列成指数形式增加
B．在扩增目的基因前，需要设计可与目的基因的碱基序列互补的两种双链引物
C．目的基因的扩增依赖于模板、耐高温的DNA聚合酶和原料等物质
D．加热至90 ℃以上的目的是使目的基因的磷酸二酯键断裂
【解析】C　PCR技术利用DNA半保留复制的原理，使脱氧核苷酸序列成指数形式增加，A错误；在扩增目的基因前，需要设计可与目的基因的碱基序列互补的两种单链引物，B错误；PCR过程中，每次循环一般可以分为变性、复性和延伸三步，在扩增过程中需依赖目的基因为模板、耐高温的DNA聚合酶和相应原料（脱氧核糖核苷酸）等物质，C正确；加热至90 ℃以上的目的是使目的基因的两条链断开，因此高温破坏的是两条链间的氢键，D错误。
8.中国首例设计试管婴儿的父母均为地中海贫血基因的携带者，为了挽救患有重度地中海贫血的姐姐，用试管婴儿的脐带血帮助姐姐进行造血干细胞移植。下列相关说法不正确的是（　　）
A．该婴儿的获得运用体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植和基因工程等技术
B．移植前需对胚胎进行遗传学诊断
C．姐姐健康后所生的孩子不含地中海贫血基因
D．表明我国放开设计试管婴儿技术的研究与应用
【解析】ACD　设计试管婴儿运用了体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植和遗传学诊断等技术，A错误；移植前需对胚胎进行遗传学诊断，从中选择符合要求的胚胎，B正确；姐姐进行造血干细胞移植没有改变其基因，故姐姐健康后所生的孩子仍含地中海贫血基因，C错误；设计试管婴儿会带来伦理道德问题，我国未放开设计试管婴儿技术的研究与应用，D错误。
非选择题
9.内皮素（ET）是一种含21个氨基酸的多肽，具有强烈的促进血管收缩和促进平滑肌细胞增殖等作用，其功能异常与高血压、糖尿病、癌症等有着密切联系。内皮素（ET）主要通过与靶细胞膜上的ET受体（ETA）结合而发挥生物学效应。科研人员通过构建表达载体，实现ETA基因在大肠杆菌细胞中的高效表达，其过程如下图所示，图中SNAP基因是一种荧光蛋白基因，限制酶ApaⅠ的识别序列为，限制酶XhoⅠ的识别序列为。请据图分析回答：
（1）进行过程①时，需要加入缓冲液、引物、脱氧核苷酸和　　　　　　酶等。完成过程①②③的目的是　　　　　　　　　　　　。
（2）过程③和⑤中，用限制酶XhoⅠ切割DNA，使　　　　　　键断开，形成的黏性末端是　　　　　　　　　　　。用两种限制酶切割，获得不同的黏性末端，其主要目的是　　　　　　　　　　　　　　　。
（3）构建的重组表达载体，目的基因上游的启动子是　　　　　　　　　　的部位，进而可驱动基因的转录。除图中已标出的结构外，基因表达载体还应具有的结构是　　　　　　　　　　　 　。
（4）过程⑥要用　　　　预先处理大肠杆菌，使其成为容易吸收外界DNA的感受态细胞。
（5）将SNAP基因与ETA基因结合构成融合基因，其目的是有利于检测　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（6）大肠杆菌等原核生物不仅可以作为基因工程的受体细胞，它们往往还含有一些有重要价值的外源基因，而这些外源基因无须改造和修饰就可在叶绿体中高效表达，原因是
________________________________________________________________________。
基因工程操作时可将外源基因整合到叶绿体基因组中，不仅能有效改良植物的品质，还由于叶绿体转基因不会随　　　　（填“花粉”或“卵细胞”）传给后代，从而能在一定程度上避免转基因作物中的外源基因扩散到其他同类作物。
【答案】（1）逆转录　获取目的基因（ETA）基因
（2）磷酸二酯　　使目的基因定向连接到载体上（或防止目的基因自身环化）　（3）RNA聚合酶识别和结合　复制原点、终止子　（4）Ca2＋　（5）ETA基因能否表达及表达量　（6）叶绿体DNA与原核生物DNA结构类似　花粉
10.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。其原理是由一条单链向导RNA（sgRNA）引导Cas9蛋白到一个特定的基因位点进行切割，从而达到基因定点敲除、敲入、突变的目的。通过设计向导RNA中20个碱基的识别序列，可人为选择DNA上的目标位点进行切割（如图所示）。请据图分析回答下列问题：
（1）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。Cas9借助向导RNA对目标DNA分子进行精准定位，依赖于________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
Cas9蛋白能对目标位点进行准确切割，是因为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
由此可见，Cas9在功能上属于　　　　　　　　酶。
（2）在使用Cas9对不同目标DNA进行编辑时，应使用Cas9蛋白和　　　　（填“相同”或“不同”）的向导RNA进行基因编辑。在设计向导RNA识别序列时，若目标DNA的α链切点附近序列为…GAATCTCCA…，则向导RNA上识别序列为　　　　　　　。
（3）已知玉米中赖氨酸含量较低，原因是与赖氨酸合成过程中的两个关键酶——天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶的活性，受细胞内赖氨酸浓度影响较大。当赖氨酸浓度达到一定量时就影响这两种酶的活性，从而使赖氨酸含量很难提高，不能满足需求。现使用CRISPR/Cas9基因编辑技术对天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶基因进行改造，首先需要构建由启动子、　　　　　　　　　　　（填目的基因）、标记基因、终止子等组成的基因表达载体，然后使用　　　　　　　法导入玉米细胞，完成转化后CRISPR/Cas9系统可在玉米体细胞中特定的基因位点改写遗传信息，再经　　　　　　　　技术培育成赖氨酸高产的玉米植株。
【答案】（1）向导RNA识别序列与目标DNA之间的碱基互补配对　Cas9蛋白能识别特定核苷酸序列并在特定位点断开磷酸二酯键（Cas9蛋白具有专一性）　限制性内切核酸
（2）不同　…GAAUCUCCA…　（3）Cas9蛋白基因和sgRNA基因　 农杆菌转化　植物组织培养
【解析】在CRISPR/Cas9基因编辑技术中，sgRNA是根据靶基因设计的引导RNA，能准确引导Cas9切割与sgRNA配对的靶基因DNA序列。Cas9能借助向导RNA与目标DNA进行精确定位的原因在于向导RNA上的碱基序列与目标DNA分子上的碱基序列可以通过碱基互补配对原则实现向导RNA与目标DNA分子特定序列的特定识别，进而定位；对目标位点的切割则依赖于Cas9的专一性识别，Cas9蛋白能识别特定核苷酸序列并在特定位点剪切特定的碱基序列，使磷酸二酯键断裂。由此可见，Cas9在功能上属于限制性内切核酸酶。