浙科版高考生物一轮复习作业59基因工程的应用、生物技术的安全与伦理含答案

这是一份浙科版高考生物一轮复习作业59基因工程的应用、生物技术的安全与伦理含答案，共13页。试卷主要包含了基因工程改善了人类的生活品质等内容，欢迎下载使用。

1.(2023浙江名校新高考研究联盟第三次联考)近年来,随着生物技术不断发展,人类不断受益的同时也引发了许多对生物技术安全与伦理的担忧。下列观点中合理的是( )
A.利用微生物研究生物武器,可以增强国防实力
B.为保护动物权益,应反对一切形式的动物克隆
C.转基因生物的研究和应用均需要经过安全性评价
D.广阔的生物基因库中有许多优秀基因均可用于改造人类
2.基因工程改善了人类的生活品质。20世纪80年代以来,基因工程技术发展日新月异,极大地推动了医疗制药、法医鉴定、农牧业育种、环境保护等行业的发展。下列关于基因工程应用取得成果的叙述,错误的是( )
A.运用核酸分子杂交、PCR等技术进行基因诊断
B.更换患者体内的异常基因进行基因治疗
C.利用转基因生物生产基因工程药物
D.转基因动物可为研究疾病机理提供模型
3.某种微生物合成的蛋白酶与人体消化液中的蛋白酶结构和功能很相似,只是热稳定性较差,进入人体后容易失效。现要将此酶开发成一种片剂,临床治疗食物的消化不良,最佳方案是( )
A.减少此酶在片剂中的含量
B.将此酶与人蛋白酶拼接,形成新的蛋白酶
C.替换此酶中的少数氨基酸,改善其功能
D.重新设计与创造一种全新的蛋白酶
4.下列关于生物武器的说法,错误的是( )
A.生物武器最可怕的一点是无差别的杀伤
B.利用炭疽杆菌制成的生物武器,具有传染性强、死亡率高的特点
C.《禁止生物武器公约》内容之一是在一般情况下不发展、不生产、不储存生物武器
D.彻底销毁生物武器是世界上大多数国家的共识
(2023浙江杭州二模)阅读下列材料,回答第5、6题。
以哺乳动物为研究对象的生物技术已获得了长足的进步。下图是应用生物技术培育试管动物、克隆动物和获得组织细胞的流程图,其中①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩代表相关的过程。
5.下列关于生物技术应用于人类,在安全与伦理方面观点的叙述,正确的是( )
A.我国不允许利用过程①③⑦⑩产生试管婴儿,解决不孕不育的生育问题
B.我国允许利用过程①③④⑦⑩产生试管婴儿,避免产生有遗传病的后代
C.我国不允许利用过程②③⑥⑨进行治疗性克隆,获得治疗性细胞、组织
D.我国允许利用过程②③⑧⑩进行生殖性克隆,获得具有优良基因的个体
6.下列关于培育克隆动物和试管动物相关流程的叙述,正确的是( )
A.过程①将人工采集的精子和卵细胞共同培养,便可完成体外受精过程
B.过程③需配制一系列不同成分的培养液,用于胚胎的营养限制性培养
C.过程④可提取囊胚的滋养层细胞进行基因检测,以减少对胚胎的损伤
D.过程⑧胚胎移植前,需对代孕母体注射促性腺激素进行超数排卵处理
7.中国社会科学院生命伦理专家表示,“禁止克隆人并不意味着禁止克隆技术。科学技术从来就是双刃剑,各国都应加强克隆技术的规范和管理”。如图所示为人类“治疗性克隆”的大概过程,以下说法正确的是( )
A.“治疗性克隆”的过程中涉及转基因、核移植、细胞培养、胚胎移植等现代生物技术
B.“治疗性克隆”的结果说明动物细胞具全能性
C.“治疗性克隆”的过程中有细胞的分裂和分化
D.“治疗性克隆”的器官在移植方面的主要优点是其遗传物质与患者完全相同,没有免疫排斥反应
8.(2021浙江6月选考)采用CRISPR/Cas9基因编辑技术可将增强型绿色荧光蛋白(EGFP)基因定点插入到受精卵的Y染色体上,获得转基因雄性小鼠。该转基因小鼠与野生型雌性小鼠交配,通过观察荧光可确定早期胚胎的性别。下列操作错误的是( )
A.基因编辑处理的受精卵在体外培养时,不同发育阶段的胚胎需用不同成分的培养液
B.基因编辑处理的受精卵经体外培养至二细胞期,须将其植入同期发情小鼠的子宫,才可获得表达EGFP的小鼠
C.分离能表达EGFP的胚胎干细胞,通过核移植等技术可获得大量的转基因小鼠
D.通过观察早期胚胎的荧光,能表达EGFP的即为雄性小鼠胚胎
B组 素能培优
9.(2024浙江舟山质检)乳腺生物反应器产生重组人血小板生成素(rhTPO)的相关过程如下图所示:
下列叙述错误的是( )
A.Hind Ⅲ和XhⅠ双酶切可提高构建重组克隆载体的成功率
B.不能将rhTPO基因通过显微注射法直接导入受精卵的原因可能是rhTPO基因在受精卵中不能自主复制
C.受精卵在前三次分裂过程中细胞的体积在不断变小,有机物种类不断增多
D.乳腺作为生物反应器的优点有乳汁成分简单、便于提纯、频繁采集不会对动物产生危害等
10.(2024浙江模拟)马铃薯易被致病疫霉感染而患晚疫病,非洲甜菊中的TLP基因可使其具有抗晚疫病能力,现利用基因工程和植物克隆技术培育抗病马铃薯新品种。请回答下列问题。
(1)为获得TLP基因,可从包含TLP基因的基因文库中通过核酸分子杂交或 技术直接对基因文库的DNA序列进行筛选,也可通过 技术利用基因文库的表达产物进行筛选。
(2)利用农杆菌将TLP基因导入受体细胞的一般方法是将消毒后的马铃薯叶片剪成小片,在 溶液中浸泡后,取出、消毒并转移至添加 的包含适当营养物质和植物生长调节物质配比的MS培养基上进行培养。把叶片剪成小片的主要目的有二,一是使叶片受伤,引起其释放酚类物质以利于 进入受体细胞;二是剪成小片增大了 ,有利于提高转化效率。
(3)在实验室经多次筛选后获得的抗真菌组培苗需进一步锻炼后才能用于野外种植,炼苗过程中,需逐步降低环境 并增加 。
11.(2023浙江杭州二模)某研究小组利用水稻细胞培育能产生HPV(人乳头瘤病毒)-L1蛋白的水稻胚乳细胞生物反应器,为获得HPV-L1蛋白提供一种新的高效、低廉的途径,用于制备HPV疫苗。其基本流程包括表达载体的构建、农杆菌转化、水稻细胞转化、转基因植株的筛选等步骤,最终获得能产生含HPV-L1蛋白胚乳细胞的转基因水稻。回答下列问题。
(1)目的基因的获取:根据研究目标,科研人员可以从 获取HPV-L1基因,或者也可以分析HPV-L1蛋白的氨基酸序列,经 得到目的基因。随后,在合成基因的两端分别引入MlyⅠ和XhⅠ酶切位点,目的基因两端设置不同酶切位点的目的是 。
PCR是获取HPV-L1基因的一种方法,PCR反应体系设计的两种引物,在引物间和引物内的碱基都不能互补,其原因是 。
(2)农杆菌转化:科研人员构建了如图所示的表达载体,将其与经 处理成感受态的农杆菌细胞混合,并控制温度进行 培养,完成转化和细胞复苏,随后将菌液涂布在含 的培养基上培养,挑取菌落进行PCR鉴定后再扩大培养待用。
注:T-DNA中标出的启动子属于真核细胞表达系统。
(3)水稻细胞转化:取水稻种子脱壳后经 处理,置于诱导培养基中发生 过程形成愈伤组织。挑取生长良好的愈伤组织加入(2)中得到的菌液中共培养,完成转化过程。为提高转化效率,下列措施中可以采用的是哪几项? (A.定时摇动培养液 B.缩短培养时间 C.控制菌液中农杆菌浓度 D.降低培养温度)
(4)转基因水稻的筛选:将转化处理后的水稻愈伤组织放在含抗生素的培养基中除菌处理后,转移至含有 的固体选择培养基中培养,并诱导出 ,继续培养得到转基因水稻。
12.(2024浙江七彩阳光高三生物)金属硫蛋白(MT)是由动植物和微生物产生的一类分子量小、富含半胱氨酸、具有金属结合能力的多肽,具有多种生物学功能。近年来,因其与Zn、Cu、Cd等重金属具有较强的结合能力,而用于生态修复。科研人员成功地将人MT蛋白基因用农杆菌转化法转入番茄,成功培育出转基因番茄。回答下列问题。
注:T-DNA中标出的启动子属于真核细胞表达系统。
(1)感受态农杆菌的制备:取保存的根癌农杆菌菌落用 接种于相应的液体培养基中,并置于 中进行振荡培养,完成菌种的活化和扩大培养;取适量菌液置于低浓度、 的CaCl2溶液中处理,制得感受态农杆菌。
(2)MT目的基因的获取和转化:取人肝脏细胞破碎后提取mRNA,在逆转录酶的作用下形成cDNA,经PCR技术扩增后的产物分别与Ti质粒连接形成重组质粒(如图),将其与制备好的感受态农杆菌混合,最后进行短暂的 处理,使外源DNA转入细胞;经适宜条件培养一段时间,再加入适宜浓度的 筛选出转化的农杆菌。
(3)转化番茄:取番茄子叶进行 处理后切段,再与转化的农杆菌菌液进行共培养适宜时间,取出子叶放在 上吸取多余菌液,再将子叶放在适宜的以 培养基为基础配制的培养基中进行活化和除菌培养。
(4)育成转基因番茄:取上述处理的番茄子叶先经 过程形成愈伤组织,再经发芽和生根,最后经过 过程,育成成熟的番茄植株。
(5)转基因番茄性状的检测和生产应用:为了检测番茄中是否成功导入目的基因,可依据 设计引物进行PCR扩增,再用凝胶电泳技术进行检测,进行此实验的同时应以 作为阴性对照,以导入农杆菌Ti质粒的番茄作为阳性对照;已知某转基因番茄植株能大量吸收Zn、Cd等元素,且主要富集在根,生产应用时需对其定期拔除并实施无害处理,原因是 (答出2点即可)。
13.(2024浙江绍兴选考科目诊断)水蛭素是一种小分子蛋白质,对凝血酶有极强的抑制作用,是迄今为止所发现的最强凝血酶天然特异抑制剂,在心脑血栓疾病治疗中均有显著作用。天然水蛭素主要从医用水蛭的唾液腺中分离出来,产量有限,因此利用基因工程制备重组水蛭素成为抗血栓治疗的研究热点之一。通过基因工程生产水蛭素的方法如下图所示。
质粒图谱
回答下列问题。
(1)获取目的基因:从 中获取mRNA。在设计用于cDNA扩增的特异性引物时,为方便扩增产物与载体的连接,应在引物中加上 。
(2)构建重组质粒:按图所示,选用的限制性内切核酸酶为 ,原因是 。目的基因和质粒可以“拼接”成功的原因是 。
(3)导入大肠杆菌:为提高大肠杆菌的转化效率,可将大肠杆菌置于低温、 (填“高”或“低”)浓度的CaCl2溶液中,可使细胞膨胀,通透性增加,制备成 ,促进重组质粒的转入。
(4)筛选与检测:将大肠杆菌培养在添加 的LB固体培养基上,可筛选得到转入重组质粒的大肠杆菌。还可以用 技术更加精准地鉴定大肠杆菌细胞中是否转入了水蛭素基因。
(5)生产:在规模化的发酵生产中,需监控发酵过程的营养供给、 等变化。采用低温(4 ℃)离心、萃取方法分离和提纯水蛭素,低温处理的目的是 ,其理由是 。
(6)通过上述方法生产的水蛭素的抗凝血活性低于天然野生型水蛭素,可通过设计和改造
获得抗凝血活性高的水蛭素。
答案：
1.C 生物武器严重威胁人类安全,应禁止开发生物武器,A项不合理;对于克隆,我国的态度是反对生殖性克隆,但不反对治疗性克隆,B项不合理;转基因生物的安全性问题主要表现在食物安全(滞后效应、过敏源、营养成分改变)、生物安全(对生物多样性的影响)、环境安全方面,转基因生物的研究和应用均需要经过安全性评价,C项合理;由于转基因的安全性仍存在争议,且有伦理道德等方面的因素,目前转基因技术不能用于改造人类,D项不合理。
2.B 基因治疗是指向有基因缺陷的细胞中引入正常功能的基因,以纠正或补偿基因的缺陷,从而达到治疗的目的。
3.C 减少此酶的含量会减少疗效,且剩余的酶仍然容易失效,A项不符合题意;蛋白质之间不能进行简单的拼接,可通过改造基因来改造蛋白质,B项不符合题意;要提高该酶的热稳定性,可以采用蛋白质工程技术替换此酶中的少数氨基酸,以改善其功能,C项符合题意;只需将此酶进行改造即可,不需重新设计与创造一种蛋白酶,D项不符合题意。
4.C 生物武器最可怕的一点是无差别的杀伤。只要爆发,如果防治不得力,可能造成疫情不断蔓延,而且不分军队和平民,对一切疫区的人无差别杀伤,A项正确;利用炭疽杆菌制成的生物武器,具有传染性强、死亡率高的特点,B项正确;《禁止生物武器公约》的主要内容是缔约国在任何情况下不发展、不生产、不储存、不取得除和平用途外的微生物制剂、毒素及其武器,也不协助、鼓励或引导他国取得这类制剂、毒素及其武器等,C项错误;世界上爱好和平的人们是占多数的,彻底销毁生物武器是世界上大多数国家的共识,D项正确。
5.B 我国禁止生殖性克隆人,允许试管婴儿、治疗性克隆,允许利用过程①③④⑦⑩产生试管婴儿,避免产生有遗传病的后代,B项正确。
6.C 人工采集的精子需要获能,卵子需要培养到减数第二次分裂的中期,才能进行体外受精,A项错误;胚胎细胞早期培养需要配制一系列不同成分的培养液,以满足胚胎不同发育时期的营养需求,B项错误;胚胎在植入前还要进行基因检查,过程④可提取囊胚的滋养层细胞进行基因检测,以减少对胚胎的损伤,C项正确;胚胎移植前需要对代孕母体注射性激素进行同期发情处理,D项错误。
7.C “治疗性克隆”的过程中涉及核移植、细胞培养等现代生物技术,不涉及转基因和胚胎移植,A项错误;“治疗性克隆”的过程中有细胞的分裂和分化,其结果不能说明动物细胞具有全能性,B项错误,C项正确;“治疗性克隆”的器官在移植方面的主要优点是其细胞核中的遗传物质与患者完全相同,没有免疫排斥反应,D项错误。
8.B 进行胚胎体外培养时,需配制不同成分的营养液,其目的是促进细胞分化,以培养不同时期的胚胎,A项正确;基因编辑处理的受精卵经体外培养至二细胞期,须将其植入同期发情小鼠的输卵管,才可获得表达EGFP的小鼠,B项错误;核移植技术中的胚胎分割技术被视作动物的无性繁殖(或克隆)方法之一,可获得大量的转基因小鼠,C项正确;Y染色体只存在于雄性体内,由题干可知,绿色荧光蛋白存在于受精卵的Y染色体上,因此通过观察早期胚胎的荧光,能表达EGFP的即为雄性小鼠胚胎,D项正确。
9.A 用Hind Ⅲ和XhⅠ双酶切可防止目的基因自身环化,但不能提高构建重组克隆载体的成功率,A项错误;图中通过构建基因表达载体将rhTPO基因导入受精卵,而不是用显微注射法直接导入,原因可能是rhTPO基因在受精卵中不能自主复制,B项正确;受精卵在前三次分裂过程中(卵裂期)单个细胞的体积不断减小,有机物种类增加,C项正确;乳腺作为生物反应器的优点有乳汁成分简单、明确,便于药物的提纯,频繁采集不会对动物产生危害等,D项正确。
10.答案 (1)PCR 抗原-抗体杂交
(2)含有TLP基因的农杆菌 抗生素 T-DNA 受体细胞与农杆菌菌液的接触面积
(3)湿度 光强度
解析 (1)为获得目的基因,可通过核酸分子杂交或PCR技术直接对基因文库中的DNA序列进行筛选,也可通过抗原-抗体杂交技术检测基因表达的产物进行筛选。(2)将消毒后的马铃薯叶片剪成小片,在含有目的基因TLP的农杆菌溶液中浸泡后,取出并转移至添加有抗生素的包含适当营养物质(如蔗糖)和植物生长调节物质配比的MS培养基上进行培养。之所以把叶片剪成小叶,一方面是由于伤口能分泌酚类物质,吸引农杆菌,有利于T-DNA进入受体细胞;再者剪成小叶增加了受体细胞与农杆菌菌液的接触面积,有利于提高转化效率。(3)在实验室经多次筛选后获得的抗真菌组培苗需进行炼苗后才能用于野外种植,此过程中将苗移至草炭土或蛭石中,2~3 d后打开玻璃罩逐渐降低湿度进行锻炼,并增加光强度,使组培苗野外种植时能适应外界环境,提高存活率。
11.答案 (1)基因组文库 化学方法合成 使目的基因定向插入,减少自身环化,以便其正确转录和表达 防止引物内或引物间结合形成双链,导致引物与DNA模板结合效率降低
(2)氯化钙溶液 液体悬浮 卡那霉素
(3)消毒 脱分化 AC
(4)潮霉素 根和芽分生组织或胚状体
解析 (1)科研人员可以从基因组文库中获取HPV-L1基因,也可以利用化学合成方法根据HPV-L1蛋白的氨基酸序列进行合成。在合成基因的两端分别引入MlyⅠ和XhⅠ酶切位点,设置不同酶切位点,形成不同的末端,使目的基因定向插入,减少自身环化,以便其正确转录和表达。PCR过程的引物间和引物内的碱基都不能互补,其原因是防止引物内或引物间结合形成双键,导致引物与DNA模板结合效率降低。
(2)农杆菌细胞需要经过氯化钙溶液处理成感受态,并且放入液体培养基进行液体悬浮培养,完成转化和细胞复苏。由于T-DNA中潮霉素抗性基因的启动子属于真核细胞表达系统,故农杆菌菌液应涂布在含卡那霉素的培养基上培养,挑取菌落进行PCR鉴定后再扩大培养待用。
(3)植物组织培养应防止杂菌的污染,故水稻种子脱壳后经消毒处理,置于诱导培养基中发生脱分化过程形成愈伤组织。为提高转化率,可定时摇动培养液,使受体细胞与农杆菌充分接触,还可以通过控制菌液中农杆菌浓度来实现,故选A、C。
(4)将转化处理后的水稻愈伤组织放在含抗生素的培养基中除菌处理后转移至含有潮霉素的固体选择培养基中培养,因为潮霉素基因可在真核细胞中表达。将愈伤组织诱导形成根和芽分生组织或胚状体,继续培养得到转基因水稻。
12.答案 (1)接种环 摇床 低温
(2)热刺激 卡那霉素
(3)消毒 无菌滤纸 MS
(4)脱分化 炼苗和移栽
(5)T-DNA片段的(部分)序列 未导入质粒的野生型番茄 避免死亡后根等被分解,这些元素再度返回土壤,造成二次污染;及时拔除植物后,缓解Zn等元素随食物链不断富集的危害
解析 (1)取保存的根癌农杆菌菌落用接种环接种于相应的液体培养基中,并置于摇床中进行振荡培养,使其大量繁殖;取适量菌液置于低浓度、低温的CaCl2溶液中处理,制得感受态农杆菌,即此时的农杆菌处于容易吸收外源DNA的状态。
(2)取人肝脏细胞破碎后提取mRNA,在逆转录酶的作用下形成cDNA,经PCR技术扩增后的产物分别与Ti质粒连接形成重组质粒,将其与制备好的感受态农杆菌混合,最后进行短暂的热刺激处理以便提高农杆菌的活性,进而使外源DNA转入细胞;由于图中的启动子是真核细胞表达系统,因此能在农杆菌中表达的是卡那霉素抗性基因,因此,经适宜条件培养一段时间,再加入适宜浓度的卡那霉素筛选出转化的农杆菌。
(3)取番茄子叶进行消毒处理,其目的是防止杂菌污染,而后切段,再与转化的农杆菌菌液进行共培养适宜时间,取出子叶用无菌滤纸吸取多余菌液,再将子叶放在适宜的以MS培养基为基础配制的培养基中进行活化和除菌培养,以便获得较纯净的外植体。
(4)取上述处理的番茄子叶先经脱分化过程形成愈伤组织,再经分化培养基培养让其发芽和生根,最后经过炼苗和移栽过程,育成成熟的番茄植株,而后对该植株进行鉴定。
(5)为了检测番茄中是否成功导入目的基因,可依据T-DNA片段的序列设计引物进行PCR扩增,再用凝胶电泳技术进行检测,进行此实验的同时应以未导入质粒的野生型番茄作为阴性对照,以导入农杆菌Ti质粒的番茄作为阳性对照,而后对PCR扩增获得的DNA片段进行电泳检测并与对照组作比对;已知某转基因番茄植株能大量吸收Zn、Cd等元素,且主要富集在根,由于这些元素不易被分解且容易在生物体内富集,因此,生产应用时需对其定期拔除并实施无害处理,这样可以避免死亡后根等被分解,这些元素再度返回土壤,造成二次污染;同时及时拔除植物后,也能缓解Zn等元素随食物链不断富集造成的危害。
13.答案 (1)水蛭唾液腺细胞 合适的(BamHⅠ)限制酶识别序列
(2)BamHⅠ 只有插入在启动子与终止子之间的目的基因才能正常表达 两者都是双螺旋结构的DNA分子,经酶切后有互补的黏性末端
(3)低 感受态细胞
(4)卡那霉素 PCR(或核酸分子检测)
(5)溶解氧、温度和pH 保护水蛭素的活性 可防止发酵过程产生的蛋白酶的作用
(6)水蛭素基因
解析 (1)从图中可知,获取目的基因先从水蛭唾液腺细胞中获取mRNA,再通过逆转录得到cDNA。在设计用于cDNA扩增的特异性引物时,为方便扩增产物与载体的连接,应在引物中加上合适的(BamHⅠ)限制酶识别序列,使扩增出来的目的基因中有(BamHⅠ)限制酶识别序列。
(2)构建重组质粒时,按图所示,选用的限制性内切核酸酶为BamHⅠ,原因是只有插入在启动子与终止子之间的目的基因才能正常表达,如果选择PvuⅠ限制酶,目的基因插在启动子上游,导致目的基因无法表达,同样,XbaⅠ限制酶和SalⅠ限制酶会分别破坏启动子、终止子,导致目的基因无法表达,所以选用的限制性内切核酸酶为BamHⅠ。目的基因和质粒可以“拼接”成功的原因是两者都是双螺旋结构的DNA分子,经酶切后有互补的黏性末端,能够发生碱基互补配对,使DNA连接酶发挥作用。
(3)导入大肠杆菌时,为提高大肠杆菌的转化效率,可将大肠杆菌置于低温、低浓度的CaCl2溶液中,可使细胞吸水膨胀,通透性增加,制备成感受态细胞,更容易吸收培养液中的基因表达载体,促进重组质粒的转入。
(4)筛选与检测时,将大肠杆菌培养在添加卡那霉素的LB固体培养基上,因为基因表达载体上具有卡那霉素抗性基因,在这样的培养基中可筛选得到转入重组质粒的大肠杆菌。还可以用PCR(或核酸分子检测)技术更加精准地鉴定大肠杆菌细胞中是否转入了水蛭素基因,在个体水平上也可以进行抗性检测。
(5)在规模化的发酵生产中,需监控发酵过程的营养供给、溶解氧、温度和pH等变化,防止菌种繁殖受到抑制。采用低温(4 ℃)离心、萃取方法分离和提纯水蛭素,水蛭素是一种小分子蛋白质,低温处理的目的是保护水蛭素的活性,在低温下酶的活性低,可防止发酵过程产生的蛋白酶的作用。
(6)通过上述方法生产的水蛭素的抗凝血活性低于天然野生型水蛭素,天然水蛭素形成过程中有内质网、高尔基体的加工,而上述方法产生的水蛭素是由大肠杆菌产生,大肠杆菌没有内质网和高尔基体的加工过程,所以可通过设计和改造水蛭素基因获得抗凝血活性高的水蛭素。