2024届高考生物一轮总复习课时验收评价五十二全面落实“基因工程及生物技术的安全性与伦理问题”的主干知识

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课时验收评价（五十二） 全面落实“基因工程及生物技术的安全性,与伦理问题”的主干知识1．若要使目的基因在受体细胞中表达，需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导入受体细胞，其原因不包括(　 )A．目的基因无法插入受体细胞DNAB．目的基因无法复制C．目的基因无转录所需的启动部位D．目的基因与受体细胞遗传信息传递方式不同解析：选D　不能直接将目的基因导入受体细胞，原因是目的基因无复制原点，无表达所需的启动子。2．下列有关生物技术与伦理的说法错误的是(　 )A．生命科学的发展必须受伦理的规范和制约B．实施生命科学研究必须遵循：自主、不伤害、善行和公正的原则C．关注伦理问题，就是完全限制生命科学的发展D．对于生物技术应科学地控制，合理地使用，使它的发展对人类最有益解析：选C　关注伦理问题，并不是完全限制生命科学的发展。对于生物技术，人类所面临的关键问题是如何科学地进行控制，并合理地使用，使它的发展对人类最有益。3．蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第二代基因工程，有广阔的发展前景。下列关于蛋白质工程的叙述正确的是(　 )A．由于需要对蛋白质直接改造，因此操作更难B．由于蛋白质不能遗传，因此蛋白质工程的产物不能大量生产C．蛋白质工程也需要设计出相应的基因D．蛋白质工程发展得已经非常成熟，在各个领域有广泛应用解析：选C　蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第二代基因工程，是在分子水平上对基因分子直接进行操作，使其遗传物质发生改变，可以遗传给下一代，A、B错误；蛋白质工程对基因分子直接进行操作，需要推测出应有的氨基酸序列，设计出相应的基因，C正确；蛋白质工程的发展并不成熟，仍需一段时间提升，其目前并不能在各个领域广泛应用，D错误。4．几丁质是许多真菌细胞壁的重要成分，几丁质酶可催化其水解。将几丁质酶基因转入菊花体内，可增强其抗真菌病的能力。下列有关叙述错误的是(　 )A．将几丁质酶基因插入Ti质粒的T­DNA上构建表达载体B．可通过显微注射法将农杆菌导入菊花受体细胞C．可用PCR等技术检测目的基因是否成功导入D．可用真菌接种实验检测转基因菊花对真菌的抗性程度解析：选B　Ti质粒的T­DNA可以转移到受体细胞中，并且整合到受体细胞染色体DNA上，根据这一特点，构建表达载体时，应该将目的基因即几丁质酶基因插入到Ti质粒的T­DNA上，A正确；可通过农杆菌转化法将农杆菌导入菊花受体细胞，显微注射法常用于将目的基因导入动物受精卵中，B错误；可用PCR等技术检测目的基因是否成功导入受体细胞，C正确；根据题干信息“几丁质酶基因转入菊花体内，可增强其抗真菌病的能力”，故可用真菌接种实验检测转基因菊花对真菌的抗性程度，D正确。5．限制酶MunⅠ和限制酶EcoRⅠ的识别序列及其切割位点分别为：— AATTG—和— AATTC—。如图表示某一目的基因片段与质粒拼接形成重组质粒的过程，下列相关叙述错误的是(　 )A．用限制酶EcoRⅠ切割目的基因，同时用限制酶MunⅠ切割质粒B．两种限制酶切割后形成的黏性末端的碱基可以互补配对C．限制酶能使特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开D．将重组质粒同时用2种限制酶切割则会形成2种DNA片段解析：选D　由图可知，目的基因两侧都是限制酶EcoRⅠ的切割位点，因此应选用限制酶EcoRⅠ切割含有目的基因的外源DNA分子；质粒中含有限制酶MunⅠ和EcoRⅠ的切割位点，但EcoRⅠ的切割位点位于标记基因中，用其切割会破坏标记基因，因此为保证重组质粒表达载体的准确构建，应选用限制酶MunⅠ切割质粒，A正确。将重组质粒同时用2种限制酶切割，则会形成3种DNA片段，D错误。6．利用人胰岛B细胞构建cDNA 文库，然后通过核酸分子杂交技术从中筛选目的基因，筛选过程如图所示。下列说法错误的是(　 )A．该文库保存的人类基因没有完整的基因结构B．探针通常用荧光或者放射性同位素进行标记C．不能用PCR技术从该文库筛选出目的基因D．该基因文库还可能存在呼吸酶的相关基因解析：选C　由于cDNA文库是以mRNA为模板，经逆转录酶催化，在体外逆转录成cDNA，所以形成的cDNA中只包含基因结构中编码区的部分序列，即该文库保存的人类基因没有完整的基因结构，A正确；探针是可以与被检测的目的基因序列进行碱基互补配对的带标记的单链DNA片段，标记可以是荧光或者放射性同位素，B正确；凡是在胰岛B细胞内表达的基因，都可以用PCR技术从该文库筛选出目的基因，C错误；由于呼吸酶基因在胰岛B细胞内能够表达，所以该基因文库还可能存在呼吸酶的相关基因，D正确。7．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(载体中部分序列如图所示)，利用农杆菌转化法转化水稻，在水稻叶绿体内构建了一条新代谢途径，提高了水稻的产量。下列叙述正确的是(　 )A．可用抗原—抗体杂交技术检测四种酶在转基因水稻中的表达量B．四个基因转录时都以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水稻细胞D．四个基因都在水稻叶绿体内进行转录翻译解析：选A　可用抗原—抗体杂交技术检测四种酶在转基因水稻中的表达量，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，A正确；由题图可知，在同一个T­DNA中OsGLO1启动子启动转录的方向与其他三个基因的不同，四个基因转录时并不都以DNA的同一条单链为模板，B错误；卡那霉素抗性基因不在T­DNA中，而潮霉素抗性基因在T­DNA中，应选用含潮霉素的培养基筛选被农杆菌转化的水稻细胞，C错误；由题意知，利用农杆菌转化法转化水稻，可使目的基因插入到水稻细胞中染色体的DNA上，所以与叶绿体转运肽基因连接的四个基因，在水稻细胞核内进行转录，在核糖体中进行翻译，D错误。8．矮牵牛花瓣紫色的深浅由花青素的含量高低决定，花青素由查耳酮合酶(CHS)催化合成。为获得紫色更深的矮牵牛，科研人员将CHS基因导入野生型紫花矮牵牛叶肉细胞中，得到的转基因植株花色反而出现了浅紫色。下列叙述正确的是(　 )A．可以从矮牵牛的幼嫩叶肉细胞中用逆转录酶和PCR技术相结合，获取CHS基因B．农杆菌转化法和基因枪法都可以将获得的CHS基因直接导入叶肉细胞中完成转化过程C．可以用同位素标记的CHS基因检测目的基因是否成功导入叶肉细胞D．转基因植株花色为浅紫色的原因可能是CHS基因与载体反向连接，转录出的mRNA与内源基因的mRNA互补解析：选D　CHS基因只在花瓣细胞中表达，因此可以从矮牵牛的花瓣细胞中用逆转录酶和PCR技术相结合，获取CHS基因，A错误；将目的基因导入受体细胞前都需要先构建基因表达载体，因此农杆菌转化法和基因枪法都不可以将获得的CHS基因直接导入叶肉细胞中完成转化过程，B错误；叶肉细胞本身就含有CHS基因，因此不可以用同位素标记的CHS基因检测目的基因是否成功导入叶肉细胞，C错误。9．科学研究发现Notch基因编码一类高度保守的细胞表面受体，通过与其相应的配体结合调控细胞增殖、分化和凋亡等。为了研究Notch基因表达产物的功能，科学家构建含Notch基因的重组质粒，并在大肠杆菌中表达。下列相关分析错误的是(　 )A．可以用逆转录的方法和PCR技术获得Notch基因B．利用PCR技术扩增目的基因时，高温代替了解旋酶的功能C．可通过核酸分子杂交的方法判断导入的基因是否成功表达D．基因表达载体的构建是基因工程的核心解析：选C　获取目的基因的方法有从基因文库中获取、利用PCR扩增、人工合成等，故可以用逆转录的方法和PCR技术获得Notch基因，A正确；利用PCR技术扩增目的基因时，高温变性可以将DNA双链打开，代替解旋酶的功能，B正确；判断导入的基因是否成功表达，需要用抗原—抗体杂交技术，C错误。10．构建基因表达载体时，可利用碱性磷酸单酯酶催化载体的5′­P变成5′­OH，如图所示。将经过该酶处理的载体与外源DNA连接时，由于5′­OH与3′­OH不能连接而形成切口(nick)。下列说法错误的是(　 )A．经碱性磷酸单酯酶处理的载体不会发生自身环化B．外源DNA也必须用碱性磷酸单酯酶处理C．T4 DNA连接酶可连接黏性末端和平末端D．重组DNA经过2次复制可得到不含nick的子代DNA解析：选B　将经过该酶处理的载体与外源DNA连接时，由于5′­OH与3′­OH不能连接而形成切口(nick)，因此经碱性磷酸单酯酶处理的载体不会发生自身环化，A正确；外源DNA不能用碱性磷酸单酯酶处理，如用碱性磷酸单酯酶处理，载体与外源DNA不能连接形成重组DNA，B错误；T4 DNA连接酶可连接黏性末端和平末端，C正确；DNA是半保留复制，重组DNA经过2次复制，可得到2个不含nick的子代DNA，D正确。11．B基因存在于水稻基因组中，其仅在体细胞(2n)和精子(n)中正常表达，在卵细胞中不转录。为研究B基因表达对卵细胞的影响，设计了如下图实验(Luc基因表达的荧光素酶能催化荧光素产生荧光，融合基因表达的蛋白质能保留两种蛋白质各自的功能)。下列相关叙述错误的是(　 )A．由于DNA聚合酶不能合成导致B基因在水稻卵细胞中不能转录B．过程①中T­DNA以双链形式整合到受体细胞的染色体DNA上C．过程②转化筛选水稻愈伤组织时，需在培养基中加入潮霉素D．可通过检测加入荧光素的卵细胞中是否发出荧光来鉴定B基因是否表达解析：选A　转录过程不需要DNA聚合酶，需要RNA聚合酶，A错误；由图可知，过程①中T­DNA以双链形式整合到受体细胞的染色体DNA上，B正确；由图可知，T­DNA上含有潮霉素抗性基因，因此过程②转化筛选水稻愈伤组织时，需在培养基中加入潮霉素，C正确；由图可知B基因与Luc基因连接形成B­Luc融合基因，因此可通过检测加入荧光素的卵细胞中是否发出荧光来鉴定B基因是否表达，D正确。12．(2022·湖南高考)水蛭是我国的传统中药材，主要药理成分水蛭素为水蛭蛋白中重要成分之一，具有良好的抗凝血作用。拟通过蛋白质工程改造水蛭素结构，提高其抗凝血活性。回答下列问题：(1)蛋白质工程流程如图所示，物质a是________，物质b是________。在生产过程中，物质b可能不同，合成的蛋白质空间构象却相同，原因是__________________。(2)蛋白质工程是基因工程的延伸，基因工程中获取目的基因的常用方法有____________________、____________________和利用PCR技术扩增。PCR技术遵循的基本原理是_________________________________________________________________。(3)将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后，分析水解产物中的肽含量及其抗凝血活性，结果如图所示。推测两种处理后酶解产物的抗凝血活性差异主要与肽的__________(填“种类”或“含量”)有关，导致其活性不同的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)若要比较蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素的抗凝血活性差异，简要写出实验设计思路__________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)据题图分析可知，物质a是氨基酸序列(多肽链)，物质b是mRNA。在生产过程中，物质b可能不同，合成的蛋白质空间构象却相同，原因是密码子的简并性，即一种氨基酸可能有几种密码子。(2)蛋白质工程是基因工程的延伸，基因工程中获取目的基因的常用方法有从基因文库中获取目的基因、通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成和利用PCR技术扩增。PCR技术遵循的基本原理是DNA双链复制。(3)将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后，据图可知，水解产物中的肽含量随着酶解时间的延长均上升，且差别不大；而抗凝血活性有差异，经酶甲处理后，随着酶解时间的延长，抗凝血活性先上升后相对稳定，经酶乙处理后，随着酶解时间的延长，抗凝血活性先上升后下降，且酶甲处理后的酶解产物的抗凝血活性最终高于经酶乙处理后的酶解产物的抗凝血活性，差异明显，据此推测两种处理后酶解产物的抗凝血活性差异主要与肽的种类有关，导致其活性不同的原因是提取的水蛭蛋白的酶解时间和酶的种类不同，导致水蛭蛋白空间结构有不同程度破坏。(4)实验设计思路见答案。答案：(1)氨基酸序列(多肽链)　mRNA　密码子的简并性　(2)从基因文库中获取目的基因　通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成　DNA双链复制　(3)种类　提取的水蛭蛋白的酶解时间和处理的酶的种类不同，导致水蛭蛋白空间结构有不同程度破坏　(4)取3支试管，分别加入等量的蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素；用酒精消毒，用注射器取同一只动物(如家兔)的血液，立即将等量的血液加入1、2、3号三支试管中，静置相同时间，统计三支试管中血液凝固情况13．幽门螺杆菌是一种很容易传染的细菌，尤其是家庭内部成员之间，发生交叉感染的概率很高。幽门螺杆菌感染与胃炎、消化道溃疡、胃癌等主要上消化道疾病密切相关。某高校研发的幽门螺杆菌疫苗为基因工程疫苗，其有效成分是该菌表面的一种蛋白质。请回答下列有关问题：(1)细菌表面的蛋白质可作为________，刺激人体的免疫系统产生相关生理反应。(2)在疫苗的制备过程中，可通过细菌表面蛋白质的氨基酸序列推测出目的基因的______________序列，人工合成该目的基因，再利用__________技术对目的基因进行扩增。(3)基因工程的核心步骤是________________的构建，该过程构建的产物中除了目的基因外，还必须有启动子、终止子和____________。(4)目的基因进入受体细胞，并在受体细胞内稳定维持并表达的过程，称为________。利用动物乳腺生物反应器生产该疫苗时，需用____________技术将目的基因导入动物的受精卵中，再利用胚胎工程将受精卵培育成转基因动物，若该转基因动物的乳腺细胞没有分泌出目标蛋白质，其原因可能是_______________________________________________(答出两点即可)。解析：(1)细菌表面的蛋白质可作为抗原，刺激人体的免疫系统产生相关特异性免疫。(2)在疫苗的制备过程中，可通过细菌表面蛋白质的氨基酸序列推测出目的基因的脱氧核苷酸序列，人工合成该目的基因，再利用PCR技术对目的基因进行扩增。(3)基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建，必须含有目的基因、启动子、终止子和标记基因。(4)目的基因进入受体细胞，并在受体细胞内稳定维持并表达的过程，称为转化。利用动物乳腺生物反应器生产该疫苗时，需用显微注射技术将目的基因导入动物的受精卵中，再利用胚胎工程将受精卵培育成转基因动物，若该转基因动物的乳腺细胞没有分泌出目标蛋白质，其原因可能是目的基因未导入受体细胞、目的基因不能在转基因生物的乳腺细胞内表达。答案：(1)抗原　(2)脱氧核苷酸　PCR　(3)基因表达载体　标记基因　(4)转化　显微注射　目的基因未导入受体细胞、目的基因不能在转基因生物的乳腺细胞内表达14．长期高血糖可引发血管细胞衰老。科研人员为研究S蛋白在因高血糖引发的血管细胞衰老中的作用，以腺病毒为载体将编码S蛋白的S基因导入血管细胞，实现S蛋白在血管细胞中的大量表达。(1)腺病毒的遗传物质为DNA，其复制需要E1、E2、E3基因共同完成。为将S基因导入腺病毒，科研人员首先构建了含S基因的重组质粒，如图1所示。在构建含S基因的重组质粒时，通过________________________的方法可鉴定重组质粒是否插入了S基因。将图1中含S基因的重组质粒用__________酶切割后，获得改造后的腺病毒DNA；将其导入A细胞(A细胞含有E3基因，可表达E3蛋白)，如图2所示。腺病毒DNA在A细胞内能够____________________________________________，从而产生大量重组腺病毒，腺病毒进入宿主细胞后不整合到宿主细胞染色体上。(2)综合上述信息，从生物安全性角度分析重组腺病毒载体的优点：________________________________________________________________________________________________________________________________________________(写出2点)。(3)用含S基因的重组腺病毒分别感染正常人及糖尿病患者的血管细胞，使S蛋白在血管细胞中大量表达。对正常人、糖尿病患者及二者转入S基因后血管细胞中能促进细胞衰老的I蛋白进行检测，结果如图3所示(颜色越深代表表达量越高)。可用________________方法检测I蛋白的表达量，实验结果显示______________血管细胞中I蛋白表达量最高，推测S蛋白对高血糖引发的血管细胞衰老的作用及机制是________________________________________________________________________。解析：(1)在构建含S基因的重组质粒时，通过设计S基因特异的引物进行PCR的方法可鉴定重组质粒是否插入了S基因。根据图1中限制酶的切割位点可知，图1中含S基因的重组质粒用PacⅠ酶切割后，获得改造后的腺病毒DNA；腺病毒DNA在A细胞内能够复制并指导腺病毒外壳蛋白的合成从而产生大量重组腺病毒，腺病毒进入宿主细胞后不整合到宿主细胞染色体上。(2)综合上述信息，从生物安全性角度分析重组腺病毒载体的优点是重组腺病毒只能在A细胞中复制，即使侵染其他细胞，也不能复制；重组腺病毒进入宿主细胞后不整合到宿主细胞染色体上；腺病毒是人工改造的载体，不含致病基因。(3)检测I蛋白的表达量可用抗原—抗体杂交的方法，图3中显示糖尿病患者血管细胞中I蛋白表达量最高，推测S蛋白对高血糖引发的血管细胞衰老的作用及机制是S蛋白通过降低I蛋白的含量，抑制高血糖引发的血管细胞衰老。答案：(1)设计S基因特异的引物进行PCR　PacⅠ　复制并指导腺病毒外壳蛋白的合成　(2)重组腺病毒只能在A细胞中复制，即使侵染其他细胞，也不能复制；重组腺病毒进入宿主细胞后不整合到宿主细胞染色体上；腺病毒是人工改造的载体，不含致病基因　(3)抗原—抗体杂交　糖尿病患者(或“2组”)　S蛋白通过降低I蛋白的含量，抑制高血糖引发的血管细胞衰老