2024届人教版高考生物一轮复习基因工程生物技术的安全性与伦理问题作业含答案

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第十四章 基因工程 生物技术的安全性与伦理问题

(本栏目对应课后提能演练P444~446)
A组　基础巩固练
1.如图为DNA分子的某一片段，其中①②③分别表示某种酶的作用部位，则相应的酶依次是(　　)

A.限制酶、解旋酶、DNA连接酶
B.解旋酶、限制酶、DNA连接酶
C.解旋酶、DNA连接酶、限制酶
D.限制酶、DNA连接酶、解旋酶
【答案】B　
【解析】①处为氢键，是解旋酶的作用部位；②处为磷酸二酯键，是限制酶的作用部位；③处为两个DNA片段的缺口，是DNA连接酶的作用部位。
2.如图表示由不同的限制酶切割而成的DNA末端及相关的酶作用位点。下列叙述错误的是(　　)

A.甲、乙、丙都属于黏性末端
B.甲、乙片段可形成重组DNA分子，但甲、丙不能
C.DNA连接酶的作用位点在乙图中b处
D.切割甲的限制酶不能识别由甲、乙片段形成的重组DNA分子
【答案】C　
【解析】由图可知，甲、乙、丙都属于黏性末端，A正确；甲、乙的黏性末端相同，因此可在DNA连接酶的作用下形成重组DNA分子，但甲、丙的黏性末端不同，它们之间不能形成重组DNA分子，B正确；DNA连接酶将两个DNA片段连接为一个DNA分子，作用部位是磷酸二酯键，b为氢键，C错误；切割甲的限制酶的识别序列为GAATTC∥CTTAAG，而甲、乙片段形成的重组DNA分子序列为GAATTG∥CTTAAC，因此切割甲的限制酶不能识别由甲、乙片段形成的重组DNA分子，D正确。
3.下列关于目的基因的检测与鉴定的叙述，错误的是(　　)
A.目的基因在真核细胞中能否稳定遗传的关键是目的基因是否插入质粒DNA中
B.检测受体细胞是否含有目的基因及其是否成功转录可使用PCR等技术
C.目的基因表达的鉴定通常是在个体水平上进行的
D.如在受体细胞内检测到目的基因表达的蛋白质，可确定目的基因上游含有启动子
【答案】A　
【解析】目的基因在真核细胞中稳定遗传的关键是目的基因是否插入转基因生物的染色体DNA上，A错误；通过抗原—抗体杂交可以检测目的基因是否翻译成了蛋白质，检测受体细胞是否含有目的基因及其是否成功转录可使用PCR等技术，B正确；目的基因表达的鉴定通常是在个体水平上进行的，如抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等，C正确；如在受体细胞内检测到目的基因表达的蛋白质，可确定目的基因上游含有启动子，D正确。
4.下列是“肝脏细胞DNA粗提取”实验的两个关键操作步骤，相关叙述错误的是(　　)
步骤1：向8 g猪肝中加入25 mL 0.1 mol/L NaCl－0.05 mol/L柠檬酸钠缓冲液→冰浴、研磨、离心→步骤2：取沉淀，加入40 mL缓冲液、20 mL异戊酸，振匀后，缓慢加固体NaCl使用溶液浓度达到2 mol/L，再离心
A.步骤1中，加入柠檬酸钠缓冲液的目的是维持pH的稳定
B.步骤1中，冰浴处理的主要原理是低温下DNA酶容易变性
C.步骤2中，异戊醇的作用可能是使与DNA结合的蛋白质因变性而沉淀
D.步骤2中，离心后应取上清液，因为DNA在2 mol/L NaCl溶液中溶解度比较大
【答案】B　
【解析】步骤1中，加入柠檬酸钠缓冲液的目的是维持pH的稳定，A正确；低温不会使酶变性失活，只能降低酶的活性，B错误；步骤2中，异戊醇的作用可能是使与DNA结合的蛋白质因变性而沉淀，C正确；DNA在2 mol/L的NaCl溶液中的溶解度比较大，因此加固体NaCl使溶液浓度达到2 mol/L后再离心过滤取上清液，D正确。
5.(2022年山东烟台二中模拟)生物技术的进步在给人类带来福祉的同时，也引起了人们对它的安全性的关注，以及伦理道德的碰撞，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(　　)
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
【答案】B　
【解析】治疗性克隆是利用克隆技术产生特定的细胞、组织和器官，用它们来修复或替代受损的细胞、组织和器官，从而达到治疗疾病的目的，其完全不同于克隆人，我国是赞同治疗性克隆的，B错误。
B组　能力提升练
6.(2022年广东广州一模)一种天然蛋白t－PA能高效降解因血浆纤维蛋白凝聚而成的血栓，是心梗和脑血栓的急救药，但是心梗患者注射大剂量的t－PA会诱发颅内出血。研究证实，将t－PA蛋白第84位的半胱氨酸换成丝氨酸，能显著降低其诱发出血的副作用。据此，先对天然t－PA基因的碱基序列进行改造，然后再采取传统的基因工程方法表达该改造后的基因，可制造出性能优异的改良t－PA蛋白。(注：下图表示相关的目的基因、载体及限制酶。pCLY11为质粒)请回答下列问题：

(1)利用以上技术制造出性能优异的改良t－PA蛋白的过程被称为__________工程。 
(2)DNA重组技术中所选用的质粒载体应具有以下特征：质粒DNA分子上有复制原点，可以保证质粒在受体细胞中能__________；质粒DNA分子上有____________________________，便于外源DNA插入；质粒DNA分子上有________________________，便于筛选出含质粒载体的宿主细胞。 
(3)拟改造t－PA基因，须先获取t－PA基因。若从cDNA文库中获取上t－PA基因，则从cDNA文库中获取的t－PA基因__________(填“含有”或“不含”)内含子序列。已知t－PA基因比较小，且碱基序列已经测出，也可以通过__________方法获取t－PA基因。已知t－PA第84位的半胱氨酸对应的模板链碱基序列为ACA，丝氨酸的密码子为UCU。则改造后的t－PA基因第84位的丝氨酸对应的模板链碱基序列应设计为__________。 
(4)若改造后的t－PA基因的黏性末端如上图所示，则需要选用限制酶__________和__________切割质粒pCLY11，才能保证质粒与t－PA改良基因高效连接。改良基因与质粒pCLY11构建基因表达载体时，需要 
________酶催化，该酶催化形成________键。 
(5)以大肠杆菌作为受体细胞，在含新霉素的培养基中形成菌落的受体细胞并非都是目的菌株，原因是______________________________。这时需选择呈__________色的菌落，进一步培养检测和鉴定，以选育出能生产改良t－PA蛋白的工程菌株。 
【答案】(1)蛋白质　(2)自我复制　一至多个限制酶切割位点　　标记基因(某种抗生素抗性基因)　(3)不含　化学合成(或人工合成)　AGA　(4)XmaⅠ　BelⅡ　DNA连接　磷酸二酯　(5)导入未连目的基因的质粒的大肠杆菌也可以在这种培养基上生长　白
【解析】(1)蛋白质工程是指以蛋白质的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行基因改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需要，其核心是基因工程。以上技术制造出性能优异的改良t－PA蛋白，属于蛋白质工程。(2)复制原点可以保证质粒在受体细胞中能自我复制，从而得到大量的目的基因；质粒DNA分子有上一至多个限制酶切割位点，可以切割得到不同的黏性末端，便于外源DNA插入；质粒DNA分子上有标记基因，标记基因有利于筛选目的基因，检测标记基因的有无可作为转化是否成功的标志之一。(3)mRNA逆转录得到cDNA，mRNA中内含子对应的序列已经被剪切掉，因此cDNA文库中获取的t－PA基因不含内含子序列；如果基因的序列已知，可以用化学合成仪即化学合成方法合成t－PA基因；将t－PA蛋白第84位的半胱氨酸换成丝氨酸，丝氨酸的密码子为UCU，根据碱基互补配对原则，改造后的t－PA基因第84位的丝氨酸对应的模板链碱基序列应设计为AGA。(4)根据碱基互补配对原则，t－PA基因的左端黏性末端为CCGG－，为XmaⅠ酶切割得到，t－PA基因的右端黏性末端为GATC－，为BelⅡ酶切割得到，质粒需要用相同的酶进行酶切以得到与目的基因相同的黏性末端，因此质粒需选用限制酶XmaⅠ和BelⅡ切割；改良基因与质粒pCLY11构建基因表达载体时，需要用DNA连接酶对黏性末端进行连接，形成磷酸二酯键。(5)导入未连目的基因的质粒的大肠杆菌也可以在含新霉素的培养基中生长，因此并非都是目的菌株(含有目的基因的大肠杆菌)；结合重组质粒示意图可知，mlacZ基因中插入了目的基因，含有重组质粒的大肠杆菌呈白色菌落，因此这时需选择呈白色的菌落，进一步培养检测和鉴定。
7.凡是具有抗原性、接种于机体可产生特异性免疫、可抵抗传染病的发生和流行的物质均可称为疫苗。以下是三代乙肝疫苗的生产原理示意图，请据图回答下列问题：

(1)目前临床使用的乙肝疫苗是第二代疫苗。图中外衣壳蛋白基因A的大量扩增可通过________技术，需要用到的一种重要酶是____________和________种引物。构建含基因A的重组质粒需要用到的工具酶是______________。 
(2)据信息和所学知识分析：第一代疫苗基本淘汰的原因是__________________。 
(3)结合图中第二代、第三代疫苗的化学本质，分析推测哪一代疫苗有利于运输及其原因：_______________________________。 
(4)外源DNA进入机体后，如果整合到人体基因组中可能会引起________或________发生突变而导致机体癌变，这也是第三代疫苗可能存在的安全隐患，目前正在研究中。 
【答案】(1)PCR　耐高温的DNA聚合酶　2　限制酶与DNA连接酶　(2)有引起血源性疾病的嫌疑(或病毒有可能恢复致病性)　(3)第三代疫苗更有利于运输，因为第三代疫苗的本质是DNA，第二代疫苗的本质是蛋白质，DNA稳定性比蛋白质高　(4)原癌基因　抑癌基因
8.科学家提出，将蓝细菌中的ictB基因导入水稻细胞内，可以提高水稻的产量。请回答下列相关问题：
(1)基因工程最核心的步骤是______________，这个过程需要________酶和________酶参与催化。 
(2)若用农杆菌转化法将表达载体导入受体细胞，则必须将ictB基因插入农杆菌的________质粒的________内部，再将含有目的基因的农杆菌和水稻愈伤组织混合处理。 
(3)要检测ictB基因是否成功导入水稻细胞，可以用__________技术进行检测。 
(4)要确认高产水稻是否培育成功，必须要对培育出的水稻做什么检测?________________。 
【答案】(1)基因表达载体的构建　限制　DNA连接　(2)Ti　T－DNA　(3)PCR　(4)检测水稻是否增产
9.如图为利用PCR技术检测受检人是否携带HIV(属逆转录病毒)的示意图。请回答：

(1)组成HIV的遗传物质的单体是______。HIV携带者T细胞的核DNA能指导合成HIV的蛋白质，原因是___________________。 
(2)设计图中所示的引物时，应满足以下要求：
①引物自身不能存在互补配对序列，原因是避免引物自身通过折叠形成双链区；
②引物之间不能存在________________，原因是避免两引物结合成双链； 
③______________________________。 
(3)在PCR反应体系中，除具备缓冲液、模板DNA分子和引物外，还应有________(填序号)。 
①Taq酶　②dNTP(dCTP、dATP、dGTP和dTTP)　③四种碱基　④ATP　⑤氨基酸
(4)利用基因工程方法制备HIV的某蛋白(目的蛋白)时，需使用DNA连接酶来构建基因表达载体。常用DNA连接酶中既能连接黏性末端又能连接平末端的是__________，DNA连接酶催化形成的化学键是____________。基因表达载体必须有RNA聚合酶识别和结合的部位，该部位称为________。 
【答案】(1)核糖核苷酸　HIV的RNA逆转录出的DNA能整合到T细胞的核DNA中，且能被正常转录和翻译(合理即可)　(2)②互补配对序列　③引物只能和HIV的RNA逆转录出的DNA进行序列互补配对　(3)①②
(4)T4 DNA连接酶　磷酸二酯键　启动子
10.下图是利用转基因技术培育抗病小麦的过程。请据图回答问题。

(1)重组质粒T除含有目的基因外，还必须有__________、________和________等。 
(2)图示中将基因表达载体构建完成后没有直接导入农杆菌，而是先将其导入大肠杆菌，目的是______________________________。 
(3)在步骤⑤⑥中都需用________处理。为了确认目的基因通过⑦导入植物细胞后是否转录，通常采用____________技术进行检测；验证目的基因导入受体细胞后是否成功表达，通常采用______________法从分子水平进行检测。 
(4)假设该抗病基因D，通过基因工程导入小麦后连接到小麦的一条染色体上，则该小麦进行减数分裂的细胞在联会时有________个D基因。 
【答案】(1)启动子　终止子　标记基因　(2)获取大量重组质粒(让目的基因扩增)　(3)Ca2+　PCR　抗原－抗体杂交　(4)2