新教材2024高考生物二轮专题复习整合训练17基因工程和生物技术的安全性与伦理问题

这是一份新教材2024高考生物二轮专题复习整合训练17基因工程和生物技术的安全性与伦理问题，共9页。
1.[2023·广东湛江统考二模]红细胞生成素(EPO)是人体内促进红细胞生成的一种糖蛋白，可用于治疗肾衰性贫血等疾病。由于天然EPO来源极为有限，某科研团队采用基因工程培育转基因羊作为乳腺生物反应器，使其能合成EPO。下列有关叙述错误的是( )
A．构建表达载体时需将EPO基因插入乳腺蛋白基因的启动子的上游
B．一般情况下，该转基因羊中的EPO基因只在羊的乳腺细胞中表达
C．可用显微注射技术将含有EPO基因的表达载体导入羊的受精卵中
D．用PCR扩增人EPO基因，需要一段已知的EPO基因核苷酸序列
2．[2023·山东聊城统考三模]Cre­lxP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(lxP1和lxP2)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lxP1之间或两个lxP2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．构建表达载体T时用到的工具酶包括限制酶、DNA连接酶
B．若小鼠细胞含一个表达载体T(不含Cre酶)，其肌肉组织细胞呈无色
C.若小鼠细胞含一个表达载体T(含Cre酶)，其脑组织细胞只能呈红色或黄色
D．若小鼠细胞含两个表达载体T(含Cre酶)，其脑组织细胞可能出现两种颜色
3．[2023·山东青岛统考一模]新型冠状病毒(2019­nCV)的检测可以采用实时荧光RT­PCR(逆转录聚合酶链式反应)的方法，RT­PCR的具体过程如图，下列叙述正确的是( )
A．PCR体系中一定要添加从受体细胞中提取的DNA聚合酶
B．过程Ⅱ拟对单链cDNA进行n次循环的扩增，理论上需要2n个引物B
C．该技术用于对某些微量RNA病毒的检测，可提高检测的灵敏度
D．PCR反应中周期性的温度设置是特定的，与扩增的目的基因和引物无关
4．[2023·山东青岛统考一模](不定项)大肠杆菌经溶菌酶和洗涤剂处理后，拟核DNA就会缠绕在细胞壁碎片上，静置一段时间，质粒分布在上清液中，利用上述原理可初步获得质粒DNA。用三种限制酶处理提取的产物，电泳结果如图所示。下列关于质粒的粗提取和鉴定的叙述正确的是( )
A．提取DNA时可加入酒精，使溶于酒精的蛋白质等物质溶解
B．将提取的DNA溶于2ml/LNaCl溶液后，可用二苯胺试剂进行鉴定
C．电泳鉴定DNA利用了DNA在电场中会向着与它所带电荷相反的电极移动的原理
D．根据电泳结果，质粒上一定没有限制酶Ⅰ和Ⅱ的切割位点，而有限制酶Ⅲ的切割位点
5．[2023·辽宁校联考三模](不定项)Fst基因可以表达卵泡抑素，降低皮脂率，提高瘦肉率。研究人员为得到转Fst基因瘦肉型猪，从鸭的卵泡中提取RNA，通过RT—PCR扩增获得Fst基因，将其与运载体PBR322结合，通过精子介导法将重组目的基因导入受体细胞并成功获得转基因瘦肉型猪(如图所示，AmpR为氨苄青霉素抗性基因)。下列叙述正确的是( )
A．②过程需要两种引物，且引物中C、G碱基的含量基本相同
B．③过程利用pvul和sspl双酶切有利于目的基因与运载体准确连接
C．精子介导法是利用精子将重组目的基因直接导入受精卵的过程
D．欲筛选导入PBR322—Fst的大肠杆菌可在培养基中添加氨苄青霉素
6．[2023·山东济南统考一模]研究发现，大部分白血病患者细胞中存在异常的融合基因UBA2—WTIP，可作为检测白血病的特异性分子标志物。科研人员通过RT—PCR方法克隆得到融合基因UBA2—WTIP，为了研究该基因的作用和致病机制，需要构建重组载体并把目的基因和FLAG标签基因序列连接起来，分别获得带有FLAG肽链的UBA2—WTIP融合蛋白和WTIP蛋白。FLAG肽链由8个氨基酸残基组成，可作为基因工程中蛋白质是否表达的标记。
(1)科研人员以提取的某白血病人外周血细胞总RNA为模板，经过____________过程合成cDNA，设计________种引物，经RT—PCR扩增出融合基因UBA2—WTIP。对测序结果进行数据分析，推测融合基因UBA2—WTIP是在UBA2基因的第16外显子与WTIP基因的第2外显子处拼接而成，如图1所示。为了验证该融合基因的产生是基因组DNA融合而不是不同的RNA剪接后逆转录所产生的，可通过PCR验证，其实验思路和预期结果为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)为了构建重组载体，科研人员设计了以下2种引物，如图2所示：
上游引物F2为：5′TATGGTACCATG①GCACTGTCGCGGGGG3′，GGTACC为KpnⅠ酶切位点；
下游引物R2为：
5′TAT②TCA③GAGCTCAGTGACGTG3′；
FLAG标签基因编码链序列
eq \a\vs4\al(（5′GATTACAAGGATGACGACGATAAG3′）)
可以插入目的基因编码区的首端或者末端。已知引物中ATG对应起始密码，若UBA2—WTIP融合基因编码的蛋白质前端有一段信号肽，则FLAG标签基因序列一般不能插入①位置，原因是____________________________________________________________；若在下游引物R2②③处插入FLAG标签基因序列和EcRⅠ酶切位点，已知引物中TCA对应终止密码，位置③处序列为5′__________________3′。
(3)制备的重组载体体外转染人类白血病细胞株KG—la细胞，提取各细胞总蛋白，用FLAG单克隆抗体检测蛋白表达情况，并分别测定转染空质粒的对照细胞、转录UBA2—WTIP融合基因及转录WTIP基因的KG－la细胞增殖情况，结果分别如图3所示。
检测相关蛋白质是否表达的方法是______________________________；上述生长曲线结果说明________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
重点选做题
7.[2023·山东青岛统考一模]原位PCR技术是利用原位PCR仪，在组织或细胞中靶DNA所在的位置上进行的PCR循环扩增，通过掺入标记基团直接显色或结合原位杂交进行检测的方法。进行扩增时，反应体系中的反应成分需渗透到组织或细胞的靶DNA处才能进行扩增。PCR反应体系中需要添加一定浓度的Mg2＋，而组织细胞间的物质会吸附Mg2＋，使进入细胞的Mg2＋减少。下列说法正确的是( )
A．原位PCR技术可用于人类β—地中海贫血致病基因的检测
B．原位PCR反应体系中使用的Mg2＋浓度要比常规PCR低
C．反应体系中引物的G、C碱基含量越高，其结合的特异性越强
D．反应体系中NTP作为扩增的原料，会依次连接到子链的5′端
8．[2023·广东统考二模]T­2毒素是一种常见的霉菌毒素，可通过污染饲料引起畜禽中毒。CYP3A是猪体内降解T­2毒素的关键酶，T­2毒素可诱导其表达水平升高。CCAATbx和GCbx是CYP3A基因启动子的两个调控序列。研究者将不同调控序列分别和CYP3A基因启动子及LUC基因(荧光素酶基因)连接构建表达载体，导入猪肝细胞，在培养基中加入T­2毒素，24h后计算启动子活性相对值，结果如图所示。下列叙述正确的是( )
A．④为对照组，把仅含LUC基因的表达载体导入细胞
B．与④组相比，①组中加入T­2毒素的含量大大增加
C．可通过检测荧光素酶的活性来计算启动子活性相对值
D．调控序列的缺失使T­2毒素不能诱导CYP3A基因表达
9．[2023·辽宁校联考三模]血凝素基因(HA)编码的血凝素是构成流感病毒包膜纤突的主要成分。成熟的血凝素包含HA1和HA2两个亚单位，其中HA1含有病毒与受体相互作用的位点。人IgG抗体中的一段小肽，常作为融合蛋白标签，由IgGFc基因的片段(长度为717bp)编码。蛋白质分泌依赖于信号肽的引导，本研究中用信号肽IL－2SS代替HA自身信号肽，科研人员尝试构建IL­2SS/HA1/IgGFc融合蛋白表达载体，并导入大肠杆菌表达和分泌。请回答下列问题：
(1)流感病毒包膜主要由__________组成，包膜上血凝素的合成场所在________________。
(2)本实验用信号肽IL­2SS代替HA自身信号肽有利于融合蛋白分泌到大肠杆菌细胞外，PCR扩增目的基因时应该选择图中引物________。设计引物时，不能包含基因HA1的终止密码子的编码序列，原因是__________________________________。
(3)应选择限制酶________来切割质粒A，然后直接将PCR产物与质粒A混合，同时加入________DNA连接酶，使得目的基因与质粒A相连。若目的基因与质粒A正向连接，用BamHⅠ和SacⅠ同时切割重组质粒，完全酶切后的产物中短片段的长度约为________bp。
(4)有时为了满足应用需要，会在载体中人工构建诱导型启动子，当诱导物存在时，可以______________________________。
(5)图示中的限制酶有的来自于大肠杆菌，但限制酶不能切割大肠杆菌本身的DNA分子，原因是__________________________。
10．[2023·河南校联考三模]研究者将某基因改造并插入质粒中，然后导入大肠杆菌中获得表达产物。将获得的突变基因导入普通大肠杆菌之前，先构建基因表达载体。下图1为所用载体示意图，表为限制酶的识别序列及切割位点。下图2为通过PCR定点诱变改造基因的流程图。请回答下列问题：
(1)构建基因表达载体时，为使目的基因与载体正确连接，在扩增目的基因时，应在其一对引物的5′端分别引入____________两种不同限制酶的识别序列。在目的基因和载体连接时，可选用____________(填“E.cliDNA连接酶”或“T4DNA连接酶”)。
(2)构建的基因表达载体中需要使用大肠杆菌蛋白基因的启动子tac，原因是____________________________。将受体菌置于含有____________的培养基中进行筛选培养，以获得能表达基因产物的细菌。
(3)利用大引物PCR进行定点诱变需要进行两轮PCR，PCR过程中需要____________________酶。在第一次PCR中，至少需要________个循环才能获得相应的大引物模板。利用所获得的大引物模板和其他引物进行第二次PCR过程，要获得带有诱变点的改良基因，引物应选用大引物两条链中的________(填“①”或“②”)。与X射线诱变相比，该突变技术的优点是__________________。
整合训练（十七）
1．解析：启动子是一段特殊序列结构的DNA片段，位于基因的上游，是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA，故构建表达载体时需将EPO基因（目的基因）插入乳腺蛋白基因的启动子的下游，A错误；结合题干“某科研团队采用基因工程培育转基因羊作为乳腺生物反应器，使其能合成EPO”可知该转基因羊中的EPO基因只在羊的乳腺细胞中表达，到合适时期收集羊的乳汁进行相关产物的检测与鉴定，B正确；将目的基因导入动物受精卵最常用的方法是利用显微注射将目的基因注入动物的受精卵（全能性高）中，整个受精卵发育成为具有新性状的动物，C正确；用PCR扩增人EPO基因，前提是需要一段已知的EPO基因核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物，D正确。
答案：A
2．解析：基因表达载体构建过程中需要限制酶和DNA连接酶两种工具酶处理，A正确；据图可知，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正确；1xP1、1xP2位置如图2黑白三角符号所示，两个lxP1和两个lxP2之间的基因最多会被Cre酶敲除一次，将含Cre酶的病毒注入小鼠体内，Cre酶表达情况不同，识别的lxP不同，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lxP1之间的红色荧光蛋白基因，此时为黄色，也有可能敲除两个1xP2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错误；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。
答案：C
3．解析：PCR体系中需要的是耐高温的DNA聚合酶，不是从受体细胞中提取的DNA聚合酶，A错误；过程Ⅱ拟对单链cDNA进行n次循环的扩增，根据DNA分子半保留复制特点可知，该过程理论上至少需要2n－1个引物B，B错误；利用实时荧光RT­PCR技术对某些微量RNA病毒进行检测时可提高检测的灵敏度，是因为增加了待测RNA逆转录产生的DNA的数量（或浓度），便于检测，C正确；PCR反应中温度呈现周期性变化，其中加热到90～95℃的目的是使双链DNA解聚为单链，然后冷却到55～60℃使引物与互补DNA链结合，继续加热到70～75℃，目的是在DNA聚合酶作用下进行延伸。所以PCR反应中周期性的温度可在一定范围内设置，不是特定的，D错误。
答案：C
4．解析：DNA在冷酒精中溶解度很低，提取DNA时可加入酒精，是为了让DNA析出，蛋白质等物质溶解，A正确；将提取的DNA溶于2ml/LNaCl溶液后，可用二苯胺试剂在沸水浴条件下进行鉴定，DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色，B正确；DNA带负电，电泳鉴定DNA利用了DNA在电场中会向着与它所带电荷相反的电极移动的原理，C正确；因为质粒的本质是环状的DNA，限制酶Ⅰ和Ⅱ处理后电泳只有一条条带，可能是该质粒上有一个切割位点，也可能没有切割位点，D错误。
答案：ABC
5．解析：②过程需要两种引物，引物中C、G碱基的含量一般不相同，A错误；为了使目的基因与质粒正确连接，③过程利用pvul和sspl双酶切目的基因与运载体，B正确；精子介导法是利用精子将重组目的基因直接导入卵细胞的过程，C错误；重组质粒中含有氨苄青霉素抗性基因，所以筛选导入PBR322—Fst的大肠杆菌可在培养基中添加氨苄青霉素，D正确。
答案：BD
6．解析：（1）科研人员以提取的某白血病人外周血细胞总RNA为模板，经过逆（反）转录过程合成cDNA。DNA分子是双链，PCR时以每一条为模板，合成子代DNA，因此需要两种引物。据图可知，如果融合基因UBA2—WTIP是在UBA2基因的第16外显子与WTIP基因的第2外显子处拼接而成，那么该基因长度为239bp，能以F1和R1引物进行PCR扩增，因此如果提取该病人的DNA，使用图中F1和R1引物进行PCR扩增，若出现239bp扩增片段，该融合基因的融合方式是基因组水平融合。（2）PCR时，在引物作用下，DNA聚合酶从引物3′端开始延伸DNA链，即DNA的合成方向是从子链的5′端向3′端延伸的，①位置前面为ATG，是翻译的起始位置，若FLAG标签基因序列插入①位置，UBA2—WTIP融合基因编码的蛋白质前端有一段信号肽，蛋白质前端的信号肽一般会在蛋白质成熟时被切割掉，不能得到带有FLAG肽链的蛋白质，因此一般不能插入①位置。标签基因序列本身含有启动子和终止子序列，不需要插在目的基因中的启动子和终止子之间，因此若在下游引物R2②③处插入FLAG标签基因序列和EcRⅠ酶切位点，引物中TCA对应终止密码，则③位置为FLAG标签基因序列，FLAG标签基因编码链序列（5′GATTACAAGGATGACGACGATAAG3′），③处序列与此互补，为5′CTTATCGTCGTCATCCTTGTAATC3′。（3）检测相关蛋白质是否表达的方法是抗原—抗体杂交。据图2结果可知，与转染空质粒的对照细胞相比，转录WTIP基因的KG－la细胞增殖较少，转录UBA2—WTIP融合基因的KG－la细胞增殖较多，据此可知，UBA2—WTIP融合基因能在体外促进白血病细胞增殖，WTIP基因能抑制白血病细胞的增殖。
答案：（1）逆（反）转录 两 提取该病人的DNA，使用图中F1和R1引物进行PCR扩增，若出现239bp扩增片段，该融合基因的融合方式是基因组水平融合
（2）蛋白质前端的信号肽一般会在蛋白质成熟时被切割掉，所以不能得到带有FLAG肽链的蛋白质
CTTATCGTCGTCATCCTTGTAATC
（3）抗原—抗体杂交 UBA2—WTIP融合基因能在体外促进白血病细胞增殖，WTIP基因能抑制白血病细胞的增殖
7．解析：分析题干可知，原位PCR技术是通过掺入标记基团直接显色或结合原位杂交进行检测的方法，故推测原位PCR技术可用于人类β－地中海贫血致病基因的检测，A正确；因为组织细胞间的物质会吸附Mg2＋，故原位PCR反应体系中使用的Mg2＋浓度要比常规PCR高，B错误；在一定范围内，反应体系中引物的G、C碱基含量越高，其结合的特异性越强，但G、C过高，不利于退火，从而阻碍目标DNA的扩增，C错误；dNTP作为扩增的原料会依次连接到子链的3′端，D错误。
答案：A
8．解析：④为对照组，把含CYP3A基因启动子及LUC基因的表达载体导入细胞，A错误；T­2毒素是无关变量，每组加入的含量要相同，因此与④组相比，①组中加入T­2毒素的含量相同，B错误；实验的因变量是荧光素酶的活性，可通过检测荧光素酶的活性来计算启动子活性相对值，荧光素酶的活性越大，启动子活性相对值就越大，C正确；由图可知，②③④这三组的启动子活性相对值都大于0，说明调控序列的缺失使T­2毒素可以诱导CYP3A基因表达，D错误。
答案：C
9．解析：（1）流感病毒包膜来源于宿主细胞的细胞膜，主要由蛋白质和磷脂组成，病毒没有细胞结构，包膜上血凝素的合成场所在宿主细胞的核糖体。（2）由图可知，引物b、c可与HA1两端的碱基序列结合，故PCR扩增目的基因时应选择图中引物b和c。若设计引物时含有HA1的终止密码子的编码序列，则IL­2SS/HA1/IgGFc融合蛋白表达载体转录后形成mRNA，核糖体读到终止密码子时就停止翻译，导致HA1基因之后的IgGFc基因的mRNA序列不能正常翻译，产生的HA1上不含IgGFc标签，因此设计引物时，不能包含基因HA1的终止密码子的编码序列。（3）由图可知，限制酶EcRⅤ切割可产生平末端，其识别切割位点恰巧处于IL­2SS和IgGFc中间，可选择该酶对质粒进行切割，然后直接将PCR产物与质粒A混合，同时加入T4DNA连接酶（将DNA片段连接起来），使得目的基因与质粒A相连。由图可知HA1基因片段长度为1038－51＝987bp，重组质粒长度为5554＋1038－51＝6541bp，IgGFc基因片段长度为717bp，二者正向相连时BamHⅠ作用于HA1中，SacⅠ酶作用于IgGFc末端，完全酶切后的产物的长度约为717＋1038－694＝1061bp、5554＋1038－51－1061＝5480bp。（4）载体中人工构建诱导型启动子可激活或者抑制目的基因的表达。（5）大肠杆菌本身DNA分子不具备该酶的识别序列（或识别序列已经发生了甲基化），所以限制酶不能切割大肠杆菌本身的DNA分子。
答案：（1）蛋白质和磷脂 宿主细胞的核糖体
（2）bc 防止产生的HA1上不含IgGFc标签（或防止IgGFc基因不表达）
（3）EcRⅤ T4 1061
（4）激活或者抑制目的基因的表达
（5）本身不具备该酶的识别序列（或识别序列已经发生了甲基化）
10．解析：（1）据图可知，目的基因应该插入启动子和终止子之间，图中BamHⅠ会破坏标记基因，HindⅢ会破坏启动子，PstⅠ会破坏终止子，KpnⅠ在质粒上不止一个酶切位点，会将终止子切割掉，而Pvit2和EcRⅠ位于启动子和终止子之间，因此切割目的基因和质粒时用Pvit2和EcRⅠ，在引物的5′端需要加入的是Pvit2和EcRⅠ限制酶识别序列。Pvit2切割后形成的是平末端，EcRⅠ切割后形成的是黏性末端，E.cliDNA连接酶只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间连接起来，而T4DNA连接酶可用于连接黏性末端和平末端，因此本题中在目的基因和载体连接时，可选用T4DNA连接酶。（2）启动子是RNA聚合酶识别、结合的位点，是驱动转录的位点，在构建基因表达载体时添加大肠杆菌蛋白基因的启动子tac，有利于目的基因在大肠杆菌细胞内表达。图中的标记基因是氨苄青霉素抗性基因，筛选时可将受体菌置于含有氨苄青霉素的培养基中进行筛选培养，以获得能表达基因产物的细菌。（3）PCR属于体外DNA复制，利用高温解旋，故需要耐高温的DNA聚合酶。由图可知，大引物的两条链均带有突变位点，进行第一轮循环，得到一个不含突变位点的DNA，一个有一条链含有突变位点的DNA，进行第二轮循环，即可得到三个不含突变位点的DNA和一个两条链均含突变位点的DNA，即大引物。从大引物和目的基因的结合位点分析，要获得带有诱变点的改良基因，引物应选用大引物两条链中的②链。与X射线诱变相比，该突变技术目的性强、突变率更高。
答案：（1）Pvit2和EcRⅠ T4DNA连接酶
（2）tac有利于目的基因在大肠杆菌细胞内表达 氨苄青霉素
（3）耐高温的DNA聚合 2 ② 目的性强、突变率高