2023届高考生物二轮复习基因工程与生物技术的安全性和伦理问题作业含答案

这是一份2023届高考生物二轮复习基因工程与生物技术的安全性和伦理问题作业含答案，共11页。

A．图中的外源DNA用BamHⅠ切割后，会产生4个黏性末端
B．应用BamHⅠ和HindⅢ切割目的基因和质粒，以避免其自连或反接
C．能在含四环素的培养基上生长的受体细胞中一定都含有AFPs基因
D．获得的AFPs基因应插入质粒上的启动子与终止子之间
【解析】 图中外源DNA上有两个BamHⅠ的切割位点，因此图中的外源DNA用BamHⅠ切割后，会产生4个黏性末端，A正确；同一种限制酶切割产生的黏性末端相同，因此用同一种酶切割目的基因和质粒会出现自连或反接，用两种不同的限制酶切割可以避免自连或反接，因此应用BamHⅠ和HindⅢ切割目的基因和质粒，以避免其自连或反接，B正确；能在含四环素的培养基上生长的受体细胞中可能含有连接AFPs基因的重组质粒，也可能含没有和目的基因相连的普通质粒，C错误；获得的AFPs基因应插入质粒上的启动子与终止子之间，以保证目的基因能被正常的转录，D正确。
2．(2022·黄冈中学三模)我国科学家在进行抗虫棉的培育过程中独创了“花粉管通道法”，该方法有多种操作方式。下图表示花粉管通道法介导植物基因转移。下列相关说法错误的是( D )
A．相比于农杆菌转化法，花粉管通道法还适用于玉米等单子叶植物的转基因培育
B．相比于基因枪法和农杆菌转化法，花粉管通道法避免了植物组织培养这一操作
C．必须在雌蕊成熟时才能进行图中所示的处理方法
D．外源DNA不需要构建基因表达载体，就能借助花粉管通道进入受体细胞并表达
【解析】 农杆菌转化法只适用于双子叶植物，与农杆菌转化法相比，花粉管通道法还适用于玉米等单子叶植物的转基因培育，A正确；花粉管通道法可以直接实现转基因植物的自然生成，而基因枪法和农杆菌转化法，还需要对成功导入目的基因的受体细胞进行植物组织培养获得转基因植物，而花粉管通道法避免了植物组织培养这一操作，B正确；授粉过程需要在雌蕊成熟后，因此，花粉管通道法也应该必须在雌蕊成熟时才能进行图中所示的处理方法，C正确；要让目的基因进入受体细胞后能稳定存在并得到复制和表达，不管采用什么导入方法，都需要构建重组载体才能实现，外源DNA也需要构建基因表达载体，才能借助花粉管通道进入受体细胞并表达，D错误。
3．(2022·太原模拟)下面关于多聚酶链式反应(PCR)的叙述错误的是( D )
A．常采用琼脂糖凝胶电泳来鉴定PCR的产物
B．PCR的循环过程分为变性、复性和延伸三步
C．PCR技术利用DNA半保留复制的原理，可在短时间内大量扩增目的基因
D．一个目的基因用PCR扩增生成2n个目的基因的过程中需要2n＋1个引物
【解析】 鉴定PCR的产物常用琼脂糖凝胶电泳，其DNA分子的迁移速率与琼脂糖的浓度、DNA分子大小等因素有关，A正确；PCR的反应过程一般经历三十多个循环，每次循环都包括高温变性、低温复性、中温延伸，B正确；PCR技术利用DNA双链复制的原理，呈指数方式扩增，因此可在短时间内大量扩增目的基因，C正确；根据DNA分子半保留复制特点可知，随着重复次数的增多，DNA分子就以2n的形式增加，每条新合成的子链上都需要引物，因此共需要有2n＋1－2个引物参与子代DNA分子的合成，D错误。
4．(2022·丹东二模)胰岛素皮下注射用于治疗糖尿病，但胰岛素注射后易在皮下堆积，需较长时间才能进入血液，进入血液后又易被分解，因此治疗效果受到影响。如图是新的速效胰岛素的生产过程，有关叙述错误的是( B )
A．新的胰岛素的产生是依据基因工程原理完成的
B．新的胰岛素生产过程中不涉及中心法则
C．新的胰岛素产生过程中最困难的一步是由胰岛素分子结构推测氨基酸序列
D．若用大肠杆菌生产新的胰岛素，常用Ca2＋处理大肠杆菌
【解析】 生产新的胰岛素属于蛋白质工程，是依据基因工程原理完成的，A正确；新的胰岛素生产过程中涉及中心法则，B错误；新的胰岛素生产过程中最关键也是最困难的一步是由胰岛素分子结构推测氨基酸序列，C正确；若要利用大肠杆菌生产新的胰岛素，常用Ca2＋处理大肠杆菌以导入修饰改造好的胰岛素基因，D正确。
5．(2022·济宁模拟)OsGLO1、EcCAT、EcGCL和TSR四个基因分别编码四种不同的酶，研究人员将这些基因分别与叶绿体转运肽(引导合成的蛋白质进入叶绿体)基因连接，构建多基因表达载体(载体中部分序列如下图所示)，利用农杆菌转化法转化棉花，在棉花叶绿体内构建了一条新的代谢途径，提高了棉花的产量。下列叙述正确的是( D )
A．四个基因都在棉花叶绿体内进行转录、翻译
B．OsGLO1、EcCAT基因转录时以DNA的同一条单链为模板
C．应选用含卡那霉素的培养基筛选被农杆菌转化的棉花细胞
D．可用抗原—抗体杂交技术检测四种酶在转基因棉花中的表达情况
【解析】 由题意知，利用农杆菌转化法转化棉花，可使目的基因插入到棉花细胞中染色体的DNA上，所以与叶绿体转运肽基因连接的四个基因，在棉花细胞核内进行转录，在核糖体中进行翻译，A错误；由题图可知，在同一个T-DNA中OsGLO1基因和EcCAT基因的启动子启动转录的方向不同，因此OsGLO1、EcCAT基因转录时不是以DNA的同一条单链为模板，B错误；卡那霉素抗性基因不在T-DNA中，而潮霉素抗性基因在T-DNA中，应选用含潮霉素的培养基筛选被农杆菌转化的棉花细胞，C错误；可用抗原—抗体杂交技术检测四种酶在转基因棉花中的表达情况，杂交带相对量越多，表明目的基因翻译成的蛋白质含量越高，D正确。
6．(2022·济南模拟)Mischel的研究团队对来自117位病人的肿瘤细胞系、8个非癌性人类细胞样本和10个永生非癌细胞系共2 572个细胞进行研究，通过成像软件检测发现几乎40%的癌症类型和近90%的脑部肿瘤异种移植模型均含有大量似“甜甜圈”般的环状DNA(ecDNA)，而在正常细胞中几乎从未检测到。存在于染色体外的ecDNA没有着丝粒，有利于较远距离的增强子(起增加基因表达的作用)发挥作用。如图为ecDNA的形成过程及增强子与致癌基因相互作用的示意图。下列叙述错误的是( D )
A．ecDNA上癌基因大量表达的原因之一是环状结构改变了增强子与癌基因的位置，加强了表达
B．与染色体平均分配不同，ecDNA往往随机分配到子细胞内
C．ecDNA可能存在于细胞核，它的遗传不符合孟德尔遗传规律
D．图中的癌基因可能是抑癌基因，其表达产物量增多可促进细胞分裂
【解析】 由题意知：绝缘子能阻断某些基因增强子的作用，癌细胞中的大量环状DNA(ecDNA)的出现，改变了增强子与癌基因的位置，导致原本不能发挥作用的较远距离的增强子能发挥作用，从而增强癌基因的表达，A正确；由于ecDNA没有着丝粒，因此在复制以后无法由纺锤丝牵引实现平均分配，ecDNA往往随机分配到子细胞内，B正确；癌细胞的ecDNA是存在于染色体外的环状DNA且没有着丝粒，在减数分裂过程中不会随染色体发生分离和自由组合，其遗传不符合孟德尔遗传规律，C正确；由题意可知，癌细胞中的ecDNA为环状且没有着丝粒，有利于较远距离的增强子发挥作用，所以ecDNA上的癌基因会比染色体上的癌基因的表达强烈；根据癌细胞增殖的特点可以推测，ecDNA上的癌基因的表达产物量增多可促进细胞分裂。正常细胞中的抑癌基因可以抑制细胞不正常的增殖，因此图中的癌基因不可能是抑癌基因，D错误。
6．(不定项)(2022·章丘区模拟)如图为某种质粒的简图，小箭头所指分别为限制性内切核酸酶EcRⅠ、 BamHⅠ的酶切位点，P为转录的启动部位。已知目的基因的两端有EcRⅠ、 BamHⅠ的酶切位点，受体细胞为无任何抗药性的原核细胞。下列有关叙述，错误的是( ABD )
A．将含有目的基因的DNA与质粒分别用EcRⅠ酶切，在DNA连接酶作用下，生成由两个DNA片段连接形成的产物有两种
B．DNA连接酶的作用是将酶切后得到的黏性末端连接起来，形成一个重组质粒时形成两个磷酸二酯键
C．为了防止目的基因反向粘连和质粒自行环化，酶切时可选用的酶是 EcRⅠ和 BamHⅠ
D．能在含青霉素的培养基中生长的受体细胞表明该目的基因已成功导入该细胞
解析：根据题意，目的基因的两端有EcRⅠ、BamHⅠ的酶切位点，将含有目的基因的DNA用EcRⅠ酶切，会得到目的基因片段；根据质粒的简图可知，将质粒用EcRⅠ酶切，会得到与质粒周长等长的链状DNA；因此将含有目的基因的DNA与质粒分别用EcRⅠ酶切，在DNA连接酶作用下，可生成目的基因—目的基因片段、目的基因—质粒片段、质粒—质粒片段三种产物，A错误；DNA连接酶的作用是将酶切后得到的黏性末端连接起来形成一个重组质粒，该过程形成四个磷酸二酯键，B错误；EcRⅠ和BamHⅠ的识别序列不同，获取目的基因和切割质粒时，同时选用EcRⅠ和BamHⅠ切割，目的基因两端形成的末端不同，切割开的质粒两端形成的末端不同，再用DNA连接酶连接，可以防止目的基因反向连接和质粒自身环化，C正确；题图显示，在构建基因表达载体的过程中质粒中的青霉素抗性基因和四环素抗性基因都不会被破坏，因此能在含青霉素和四环素的培养基中生长的受体细胞不能表明目的基因已成功导入该细胞，D错误。
7．(2022·历城二中模拟)酿酒酵母(一种酵母菌)在无氧条件下可以将木糖转化为乙醇。首先，木糖还原酶利用NADPH(还原型辅酶Ⅱ)将木糖转化为木糖醇，然后木糖醇脱氢酶利用NAD＋(氧化型辅酶Ⅰ)将木糖醇转化为木酮糖，后者在其他条件下进一步转化为乙醇。科学家利用蛋白质工程对相关酶进行改造，显著提高了乙醇的产量。下列相关说法错误的是( D )
A．NADPH供氢给木糖后不会转化为NAD＋
B．若两种酶的比例不平衡，可能会造成木糖醇积累
C．酿酒酵母的线粒体在无氧条件下基本不发挥作用
D．科学家对相关酶改造的过程中，需要合成全新的基因
【解析】 NADPH供氢给木糖后转化为NADP＋，A正确；根据题干信息，“木糖还原酶利用NADPH(还原型辅酶Ⅱ)将木糖转化为木糖醇，然后木糖醇脱氢酶利用NAD＋(氧化型辅酶Ⅰ)将木糖醇转化为木酮糖，后者在其他条件下进一步转化为乙醇”，所以若两种酶的比例不平衡，可能会造成木糖醇积累，B正确；酿酒酵母在无氧条件下进行无氧呼吸，场所是细胞质基质，线粒体基本不发挥作用，C正确；科学家对相关酶改造的过程中，需要对基因进行改造，而不是合成全新的基因，D错误。
7．(不定项)(2022·大连模拟)转基因小鼠肿瘤模型的建立为肿瘤研究带来了巨大变化，转基因动物模型也成为致癌性研究的重要选择之一，应用转基因小鼠模型进行化学物质致癌性研究越来越受到重视和认可。目前，精子载体法逐渐成为最具诱惑力的制备转基因动物的方法之一。该方法以精子作为外源基因载体，使精子携带外源基因进入卵细胞。如图表示利用该方法制备转基因鼠的基本流程。下列说法正确的是( AC )
A．PCR扩增外源基因时，应根据外源基因设计引物碱基序列
B．导入外源基因的精子与卵细胞结合即可完成转化
C．②采用体外受精技术，受精的标志是观察到两个极体
D．②③过程所用培养液的成分相同且都加入动物血清
【解析】 PCR扩增外源基因时，应根据外源基因设计引物碱基序列，A正确；将外源基因导入精子后即可完成转化，B错误；②采用体外受精技术，受精的标志是在卵细胞膜和透明带之间观察到两个极体，C正确；②为体外受精过程，③为早期胚胎培养过程，前者在获能溶液或专用的受精溶液中进行，后者在发育培养液中进行，这两个过程所用培养液的成分不完全相同，D错误。
8．(2022·都江堰模拟)将鼠的精子在保存液内与含有A基因的重组质粒保温30 min，然后用于人工授精，共培育出127只小鼠。待小鼠生长至适宜大小时，对其中的36只进行PCR和DNA分子杂交检测。结果表明，有6只携有A基因的转基因鼠，且体型大约为普通鼠的2倍。请回答下列有关问题：
(1)A基因(目的基因)表达效果与 生长激素 基因相同。
(2)利用PCR技术可以扩增目的基因，PCR技术的原理是 DNA双链复制 ，该反应体系的主要成分应该包含扩增缓冲液、 模板DNA 、 dNTP(四种脱氧核苷酸) 、Taq酶、引物等；引物应选用下图中的 A、D (填图中标号)。
(3)检测A基因是否转录出mRNA时，需要用 放射性同位素标记的含目的基因的DNA片段 做探针，再与相应的物质杂交。
(4)在胚胎移植前对胚胎进行了检查和筛选，发现有些胚胎因为外源基因的插入而死亡，外源基因插入导致胚胎死亡的原因可能是 外源基因的插入导致胚胎正常发育所需的基因不能表达 。
【解析】 (1)题干信息中“转入A基因的老鼠的体型大约为普通老鼠的2倍”，说明A基因(目的基因)表达效果与生长激素基因相同。(2)PCR是一项在生物体外复制特定DNA的核酸合成技术，其原理是DNA双链复制。PCR反应体系包含缓冲液、原料(四种脱氧核苷酸)、Taq酶、引物以及模板(模板DNA)；引物应选用图中的A和D。(3)检测目的基因是否转录出mRNA时，需要用标记(放射性同位素标记)的含目的基因的DNA片段做探针，再与相应的物质杂交。(4)胚胎移植前对胚胎进行了检查和筛选，发现有些胚胎因为外源基因的插入而死亡，可能原因是外源基因的插入导致胚胎正常发育所需的基因不能表达。
9．(2022·十堰市高三模拟)玉米叶片细胞含有一种由X基因编码的水通道蛋白X，在植物生长发育过程中对水分的吸收具有重要的调节功能。为了探究X蛋白的超量表达对玉米生长的影响，科研人员进行了超量表达X蛋白转基因玉米的生理特性等研究。在超量表达X基因载体的构建中，所用DNA片段和Ti质粒的酶切位点如图1所示。回答下列问题：
(1)启动子是一段有特殊结构的DNA片段，能被 RNA聚合酶 识别并结合，驱动基因的持续转录。为使X基因在玉米植株中超量表达，应优先选用 BamHⅠ和SacⅠ 酶组合，将目的基因片段和Ti质粒切开后构建重组表达载体。T-DNA在该实验中的作用是 将强启动子和X基因带入玉米细胞并整合到玉米细胞染色体DNA上 。
(2)将农杆菌浸泡过的玉米愈伤组织进行植物组织培养，培养基中需加入 潮霉素 进行筛选，筛选出的愈伤组织经过 再分化 形成丛芽，最终获得多个转基因玉米株系。
(3)X蛋白在玉米株系的表达量如图2所示。据图分析，研究超量表达X蛋白转基因玉米的生理特性时，宜选择玉米株系a1～a4中的 a1、a2、a3 作为实验材料，理由是 X蛋白表达量显著高于野生型 。
【解析】 (1)启动子是一段有特殊结构的DNA片段，是RNA聚合酶识别并结合的部位，驱动基因的持续转录过程。为使X基因在玉米植株中超量表达，应优先选用BamHⅠ和SacⅠ酶组合分别将目的基因片段和Ti质粒切开后构建重组表达载体，从而能保证质粒和目的基因的定向连接，同时也能避免目的基因和质粒的自连。T-DNA是可转移的DNA，T-DNA可将强启动子和X基因带入玉米细胞并整合到玉米细胞染色体DNA上，随着玉米染色体DNA的复制而复制，从而使目的基因在受体细胞中稳定的保存。(2)将农杆菌浸泡过的玉米愈伤组织进行植物组织培养，重组质粒中有潮霉素抗性基因和卡那霉素抗性基因，但转入植物细胞中的只有潮霉素抗性基因，故植物细胞能表现出对潮霉素的抗性，因此，培养基中需加入潮霉素，将筛选出的愈伤组织经过再分化(细胞分化)形成丛芽，从而获得多个转基因玉米株系。(3)据图分析，a1、a2、a3玉米株系中的X蛋白表达量较高，因此，研究超量表达X蛋白转基因玉米的生理特性时，宜选择a1、a2、a3作为实验材料。
10．(2021·广东高考)非细胞合成技术是一种运用合成生物学方法，在细胞外构建多酶催化体系，获得目标产物的新技术，其核心是各种酶基因的挖掘、表达等。中国科学家设计了4步酶促反应的非细胞合成路线(如图)，可直接用淀粉生产肌醇(重要的医药食品原料)，以期解决高温强酸水解方法造成的严重污染问题，并可以提高产率。
回答下列问题：
(1)研究人员采用PCR技术从土壤微生物基因组中扩增得到目标酶基因。此外，获得酶基因的方法还有 从基因文库中获取、人工合成 (答出两种即可)。
(2)高质量的DNA模板是成功扩增出目的基因的前提条件之一。在制备高质量DNA模板时必须除去蛋白，方法有 酶解法(使用蛋白酶进行水解)、高温处理 (答出两种即可)。
(3)研究人员使用大肠杆菌BL21作为受体细胞、pET20b为表达载体分别进行4种酶的表达。表达载体转化大肠杆菌时，首先应制备 感受态 细胞。为了检测目的基因是否成功表达出酶蛋白，需要采用的方法有 抗原—抗体杂交技术 。
(4)依图所示流程，在一定的温度、pH等条件下，将4种酶与可溶性淀粉溶液混合组成一个反应体系。若这些酶最适反应条件不同，可能导致的结果是 可溶性淀粉的分解效率降低 。在分子水平上，可以通过改变 酶相应基因的碱基序列 ，从而改变蛋白质的结构，实现对酶特性的改造和优化。
【解析】 (1)获得目的基因的方法除PCR技术外，还有从基因文库中获取、人工合成等方法。(2)蛋白酶可分解蛋白质，但不会分解DNA；蛋白质在高温条件下会变性失活，而DNA虽然在高温时会变性，但在低温时又会复性，因此在制备高质量的DNA模板时，去除蛋白可采用酶解法或高温处理。(3)将大肠杆菌作为基因工程的受体细胞时，首先应用Ca2＋处理，使其成为能吸收外界DNA的感受态细胞。检测目的基因是否成功表达出酶蛋白可采用抗原—抗体杂交技术。(4)酶的作用条件有适宜的温度、pH等，温度过低，酶的活性会降低，温度过高、强酸或强碱的情况下，酶的活性会降低甚至失活，依据题图所示流程，在一定的温度、pH等条件下，将4种酶与可溶性淀粉溶液混合组成一个反应体系，这4种酶的最适反应条件不同，会导致可溶性淀粉的分解效率降低。可通过蛋白质工程实现对酶特性的改造和优化，在分子水平上，改变酶相应基因的碱基序列，从而改变酶蛋白的结构，最终实现优化酶特性的目的。