2023届高考生物二轮复习第19讲基因工程及生物技术的安全性与伦理问题作业含答案

这是一份2023届高考生物二轮复习第19讲基因工程及生物技术的安全性与伦理问题作业含答案，共13页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

1.(2022·山东菏泽一模)水稻胚乳含直链淀粉和支链淀粉,直链淀粉所占比例越小糯性越强。科研人员将能表达出基因编辑系统的DNA序列转入水稻,实现了对直链淀粉合成酶基因(Wx基因)启动子序列的定点编辑,从而获得了三个突变品系。各品系Wx mRNA量的检测结果如图所示。下列分析错误的是( D )
A.该基因编辑系统的DNA序列转入水稻,引起的变异是基因突变
B.Wx基因启动子序列的改变可能影响RNA聚合酶与启动子的识别和结合
C.根据各品系Wx mRNA量的检测结果,可推测品系3的糯性最强
D.与野生型相比,3个突变品系中直链淀粉合成酶的氨基酸序列发生改变
解析:该基因编辑系统的DNA序列转入水稻,实现了对直链淀粉合成酶基因(Wx基因)启动子序列的定点编辑,使直链淀粉合成酶基因的碱基序列发生了改变,该变异属于基因突变;启动子是RNA聚合酶识别并结合的位点,如果启动子序列改变将会影响RNA聚合酶与之识别和结合,进而影响基因的转录;图中品系3的WxmRNA的含量最少,合成的直链淀粉酶最少,直链淀粉合成量最少,因此该水稻胚乳中含的直链淀粉比例最小,糯性最强;在真核生物中,编码蛋白质的序列是基因中的编码区,编码区中不包括启动子序列,因此3个突变品系中Wx基因中控制合成直链淀粉酶的氨基酸序列不发生改变。
2.戊型肝炎病毒是一种RNA病毒,ORF2基因编码的结构蛋白(pORF2)构成病毒的衣壳。我国科研人员利用基因工程技术,在大肠杆菌中表达pORF2,制备戊型肝炎疫苗,过程如图。下列叙述正确的是( A )
A.过程①得到的ORF2基因含有两个游离的磷酸基团
B.要使过程①得到的ORF2基因与过程③形成的片段连接形成重组质粒,必须先使用同一种限制酶切割
C.过程⑤需要用聚乙二醇处理大肠杆菌使其处于感受态
D.重组基因表达载体上的启动子需来源于戊型肝炎病毒
解析:①为逆转录过程,得到的ORF2基因两端各有1个游离的磷酸基团;为了防止目的基因与质粒反向连接或自身环化,先使用两种限制酶分别切割目的基因与质粒;过程⑤需要用钙离子处理大肠杆菌使其处于感受态;重组基因表达载体上的启动子来源于载体,目的基因应该插在启动子和终止子之间。
3.帝王蝶的幼虫吃一种叫作“乳草”的有毒植物(乳草产生的毒素
“强心甾”有能够结合并破坏动物细胞钠钾泵的功能),而且还能将强心甾储存在体内以防御捕食者。研究人员发现帝王蝶的钠钾泵的第119和第122位氨基酸与其他昆虫不同。利用基因编辑技术修改果蝇钠钾泵基因,发现第122位氨基酸改变使果蝇获得抗强心甾能力的同时导致果蝇“瘫痪”,第119位氨基酸改变无表型效应,但能消除因第122位氨基酸改变导致的“瘫痪”作用。根据以上信息可作出的判断是( C )
A.帝王蝶在进化历程中第119、第122位氨基酸的改变一定是同时发生的
B.帝王蝶钠钾泵突变基因是强心甾与钠钾泵结合后诱发突变形成的
C.通过基因编辑技术研究果蝇钠钾泵基因功能时设置了三个实验组
D.强心甾与钠钾泵结合的普通动物细胞,一般会因渗透压失衡而破裂
解析:分析题干信息可知,帝王蝶进化历程中第119、第122位氨基酸的改变,可能是同时发生的,也可能第119位氨基酸的改变早于第122位氨基酸;抗性突变发生在自然选择之前,“乳草”产生的强心甾只是筛选并保存适应性的变异类型;由题分析可知,通过基因编辑技术研究果蝇钠钾泵基因功能时设置了三个实验组,即改变第122位氨基酸、改变第119位氨基酸、同时改变第122位和第119位氨基酸;强心甾与钠钾泵结合会导致钠钾泵的功能被破坏,据此可推测强心甾能导致普通动物细胞兴奋传导异常。
4.(2022·山东烟台二中模拟)生物技术的进步在给人类带来福祉的同时,引起人们对其安全性的关注,也会与伦理道德发生碰撞,带来新的困惑和挑战。下列关于生物技术的安全性和伦理问题的说法,错误的是( B )
A.抗虫棉的抗虫基因不会随着人们食用棉籽油进入人的细胞内
B.我国坚决反对治疗性克隆,不允许进行任何生殖性克隆人实验
C.通过转基因技术获得了高产、无农药残留的农副产品,可造福人类
D.生物武器具有致病性强、攻击范围广等特点,世界各国都应抵制
解析:抗虫基因会随着棉籽油的加工被破坏,即使没有被破坏,抗虫基因进入人的消化道后,该基因也不会作用于人的肠道,因为在肠道内就会被分解、消化吸收;我国禁止生殖性克隆人,不允许进行任何生殖性克隆人实验,主张对治疗性克隆进行有效监控和严格审查。
5.治疗性克隆的一般流程是把患者(供体)体细胞移植到去核卵母细胞中形成重构胚,再把重构胚体外培养到囊胚,然后从中分离出ES细胞,并诱导ES细胞定向分化为所需的特定细胞类型用于移植。下列说法错误的是( C )
A.供体细胞注入去核卵母细胞后还需诱导融合
B.ES细胞在核遗传上和供体细胞相同
C.治疗性克隆是治疗遗传病的根本措施
D.治疗性克隆可解决器官移植时的免疫排斥问题
解析:人类遗传病主要可以分为单基因遗传病、多基因遗传病和染色体异常遗传病,基因治疗是治疗某些遗传病的根本措施。
6.(2022·湖北武汉模拟)科学家在古人类洞穴泥土中发现了DNA的残留,称为“泥土DNA”。科学家利用现代人的DNA序列设计并合成的一种“探针”来研究“泥土DNA”的核苷酸序列,以揭示人类的起源及进化历程。下列分析正确的是( C )
A.“泥土DNA”和“探针”都有规则的双螺旋结构
B.设计“探针”所依据的DNA信息都来自核DNA
C.设计“探针”前不需要知道古人类的DNA序列
D.“泥土DNA”可直接与“探针”结合从而被识别
解析:由题意分析可知,“探针”是一段单链DNA序列,没有规则的双螺旋结构;设计“探针”所依据的DNA信息不是都来自核DNA,也可来自质DNA;由题干信息利用现代人的DNA序列设计并合成“探针”可知,设计“探针”前不需要知道古人类的DNA序列;“泥土DNA”需被解旋酶解开双链再去与“探针”结合从而被识别。
7.(不定项)我国科学家成功地将与植物花青素代谢相关的基因(An)导入矮牵牛中,使其花朵呈现出自然界没有的颜色变异,大大提高了其观赏价值。如图为An基因两端的序列和质粒中相关的序列,已知限制酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—,限制酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—。下列相关叙述错误的是( CD )
A.构建基因表达载体时需要使用限制酶Ⅰ切割质粒
B.新品种矮牵牛所呈现的颜色变异来源于基因重组
C.An基因在矮牵牛植株的所有细胞内都表达
D.GeneⅠ、GeneⅡ的上游和下游要添加启动子和终止子
解析:限制酶 Ⅰ 的识别序列和切点是—G↓GATCC—,限制酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—,限制酶Ⅱ能识别并切割限制酶Ⅰ的识别序列,所以切割质粒时,只能用限制酶Ⅰ,因为限制酶Ⅱ切割会破坏两种标记基因;新品种矮牵牛的培育采用了基因工程技术,其原理是基因重组;An基因只在矮牵牛植株的特定细胞内才表达;GeneⅠ、GeneⅡ的上游和下游有启动子和终止子,不需要再添加。
8.(不定项)农杆菌Ti质粒上的TDNA可以转移并随机插入被侵染植物的染色体DNA中。研究者将如图中被侵染植物的DNA片段连接成环,并以此环为模板,利用PCR技术扩增出TDNA插入位置两侧的未知序列,以此可确定TDNA插入的具体位置。下列说法正确的是( AD )
A.进行PCR扩增的依据是DNA分子半保留复制的原理
B.进行PCR扩增需要的酶有解旋酶和耐高温的DNA聚合酶
C.利用图中的引物②③组合可扩增出两侧的未知序列
D.通过与受体细胞的基因组序列比对,可确定TDNA 的插入位置
解析:进行PCR扩增需要耐高温的DNA聚合酶(TaqDNA聚合酶),但不需要解旋酶;DNA的两条链反向平行,子链从引物的3′端开始延伸,利用图中的引物①④组合可扩增出两侧的未知序列;通过与受体细胞的基因组序列比对,即可确定TDNA的插入位置。
二、非选择题
9.(2022·山东日照一模)马铃薯是重要的块茎类粮食作物。二倍体马铃薯普遍存在自交不亲和的现象,导致无法使用种子种植马铃薯。
二倍体马铃薯的自交不亲和是由核糖核酸酶基因(SRNase)控制的,我国科研人员通过基因编辑技术敲除了马铃薯的SRNase基因,获得自交亲和的二倍体马铃薯,为马铃薯杂交育种提供了全新的技术体系。如图是科研人员用CRISPR/Cas9基因编辑技术定点敲除SRNase基因的示意图,回答下列问题。
(1)用于编辑不同基因的CRISPR/Cas9复合物中向导RNA碱基序列不同,因此首先要确定SRNase 基因中的待编辑序列,可以通过PCR技术扩增SRNase基因,作为编码特定向导RNA的模板。扩增时需要根据 设计引物,引物的作用是
。
(2)CRISPR/Cas9系统能精准识别相关基因,依据的原理是向导RNA与目标DNA发生 ;Cas9蛋白可催化 (填化学键名称)水解,剪切特定DNA片段。
(3)欲检测经上述基因编辑技术得到的植株是否已具有自交亲和性状,最简便的方法是 。
(4)实验发现,CRISRP/Cas9基因编辑技术有时存在编辑对象出错而造成“脱靶”,向导RNA的序列长短影响成功率,序列越短,脱靶率越高。脱靶最可能的原因是
。
解析:(1)利用PCR技术进行扩增SRNase基因需要根据SRNase基因的脱氧核苷酸序列设计引物,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)CRISPR/Cas9系统能精准识别相关基因,依据的原理是向导RNA与目标DNA发生碱基互补配对。Cas9蛋白可催化核苷酸之间的磷酸二酯键的水解,剪切特定DNA片段。
(3)二倍体马铃薯普遍存在自交不亲和的现象,导致无法使用种子种植马铃薯。因此欲检测经题述基因编辑技术得到的植株是否已具有自交亲和性状,最简便的方法是让其自交,看是否能产生种子。
(4)CRISRP/Cas9基因编辑技术中向导RNA能特异性识别结合特定的DNA序列,从而引导Cas9蛋白到相应位置剪切DNA,最终实现对靶基因序列定点编辑,非基因编辑对象也可能含有与向导RNA配对的碱基序列,向导RNA的序列越短,越容易造成向导RNA选错对象与之错误结合而脱靶。
答案:(1)SRNase基因的脱氧核苷酸序列 使DNA聚合酶能够从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸
(2)碱基互补配对 磷酸二酯键
(3)让该植株自交,观察能否产生种子(或观察该植株能否自交产生种子)
(4)非基因编辑对象也可能含有与向导RNA配对的碱基序列,造成向导RNA与之结合而脱靶
10.(2022·山东卷)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FLAGP和FLAGP△。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,出现该问题是
。
修改扩增P基因时使用的带有EcRⅠ识别序列的引物来解决该问题,具体修改方案是
。
(3)融合蛋白表达成功后,将FLAGP、FLAGP△、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FLAGP和FLAGP△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
。
(4)根据以上结果推测,药物A治疗该病的机理是 。
解析:(1)引物是一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸,因此设计扩增P基因的引物,需要满足的条件是能与P基因母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸。DNA聚合酶延伸时,是将脱氧核苷酸加到引物的3′端,为了不破坏目的基因,该限制酶识别序列应添加在引物的5′端。
(2)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,说明P基因翻译时出错。由图可看出,P基因编码链的第一个碱基与EcRⅠ识别序列的最后两个碱基编码一个氨基酸,导致mRNA上的密码子被错位读取,翻译出的氨基酸序列改变,可通过在引物的EcRⅠ识别序列3′端添加1个碱基,这样能保证P基因转录出的mRNA上的读码框不改变,能够正常翻译。
(3)①组仅添加UBC,处理后,用UBC抗体检测,不出现杂交带;②组添加UBC和FLAGP,出现杂交带;③组添加UBC、药物A和FLAGP,杂交带更加明显,说明药物A的作用是增强FLAGP与UBC的结合。②④组或③⑤组的差异在于②③组使用FLAGP,出现杂交带;④⑤组使用FLAGP△,不出现杂交带,据此推测P△中缺失的特定序列参与P与UBC的结合。
(4)根据(3)的分析推测,药物A通过增强P与UBC结合促进P降解,达到治疗的目的。
答案:(1)能与P基因母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸
5′端
(2)P基因编码链的第一个碱基与EcRⅠ识别序列的最后两个碱基编码一个氨基酸,导致mRNA上的密码子被错位读取 在引物中的
EcRⅠ识别序列3′端添加1个碱基
(3)增强FLAGP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