課時練習(xí)(三十八)基因工程及生物技術(shù)的安全性與倫理問題1．某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖所示質(zhì)粒和目的基因來構(gòu)建基因表達(dá)載體，將目的基因?qū)氪竽c桿菌細(xì)胞并表達(dá)。下列敘述正確的是()A．圖中的質(zhì)粒用酶A切割后，會產(chǎn)生8個游離的磷酸基團(tuán)B．在構(gòu)建重組質(zhì)粒時，可用酶A和酶C切割質(zhì)粒和目的基因C．成功導(dǎo)入目的基因的大腸桿菌可在含四環(huán)素的培養(yǎng)基中生長D．若用酶B和酶C切割，可以避免質(zhì)粒的自身環(huán)化D[質(zhì)粒中含有2個酶A的酶切位點(diǎn)，所以切割后會產(chǎn)生4個游離的磷酸基團(tuán)，A錯誤；如果用酶A和C同時切割質(zhì)粒，會破壞質(zhì)粒的標(biāo)記基因，B錯誤；根據(jù)B項(xiàng)分析，需要用酶B和C切割質(zhì)粒和目的基因，導(dǎo)致四環(huán)素抗性基因被破壞，所以不能在含四環(huán)素的培養(yǎng)基中生長，C錯誤；若用酶B和酶C切割，產(chǎn)生不同的黏性末端，避免質(zhì)粒自身環(huán)化，D正確。]2．(2021·泰安高三模擬)農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒上的T-DNA可以轉(zhuǎn)移并隨機(jī)插入到被侵染植物的染色體DNA中。研究者將下圖中被侵染植物的DNA片段連接成環(huán)，并以此環(huán)為模板進(jìn)行PCR，擴(kuò)增出T-DNA插入位置兩側(cè)的未知序列，以此可確定T-DNA插入的具體位置。下列說法不正確的是()注：子鏈從引物的3′端開始延伸。A．PCR擴(kuò)增依據(jù)的是DNA分子雙鏈復(fù)制的原理B．進(jìn)行PCR擴(kuò)增需要熱穩(wěn)定DNA聚合酶C．利用圖中的引物②、③組合可擴(kuò)增出兩側(cè)的未知序列D．通過與受體細(xì)胞的基因組序列比對，可確定T-DNA的插入位置C[PCR擴(kuò)增依據(jù)的是DNA分子雙鏈復(fù)制的原理，是體外擴(kuò)增DNA的一種方式，A正確；PCR技術(shù)需要在高溫條件下進(jìn)行變性，故進(jìn)行PCR擴(kuò)增需要熱穩(wěn)定DNA聚合酶，B正確；由于DNA的兩條鏈反向平行，且子鏈從引物的3′端開始延伸，故利用圖中的引物①、④組合可擴(kuò)增出兩側(cè)的未知序列，C錯誤；通過與受體細(xì)胞的基因組序列比對，可確定T-DNA的插入位置，D正確。]3．(2021·遼寧名校高三聯(lián)考)基因槍法又稱微彈轟擊法(如圖所示)，是指利用火藥爆炸、高壓氣體或高壓放電作為驅(qū)動力(這一加速設(shè)備稱為基因槍)，將載有目的基因的金屬顆粒加速，高速射入植物組織和細(xì)胞中，然后再生出新的植株。下列相關(guān)敘述錯誤的是()A．基因槍法是單子葉植物中常用的一種基因轉(zhuǎn)化方法B．圖中構(gòu)建A結(jié)構(gòu)的細(xì)菌序列選擇的是細(xì)菌質(zhì)粒DNAC．微粒上的目的基因可以準(zhǔn)確地整合到植物染色體上D．獲得再生植株B的原理是植物細(xì)胞具有全能性C[基因槍法主要適用于單子葉植物，A正確；A是基因表達(dá)載體，常用的運(yùn)載體是細(xì)菌質(zhì)粒DNA，B正確；微粒上的目的基因不一定能夠準(zhǔn)確地整合到植物染色體上，所以需要檢測，C錯誤；將含有目的基因的細(xì)胞經(jīng)培養(yǎng)獲得再生植株B的過程需要植物組織培養(yǎng)技術(shù)，原理是植物細(xì)胞具有全能性，D正確。]4．(2021·深圳高三模擬)科學(xué)家為了對某種蛋白(QP)情況進(jìn)行追蹤，將控制綠色熒光蛋白(GFP)及QP合成的基因進(jìn)行拼接，從而表達(dá)形成融合蛋白。下列分析錯誤的是()A．該技術(shù)可用于研究細(xì)胞內(nèi)QP的分布B．在追蹤時，GFP的加入不可改變QP的特性C．QP與GFP的合成與融合是在細(xì)胞核中進(jìn)行的D．可用該技術(shù)研究細(xì)胞內(nèi)分泌蛋白的分泌過程C[通過觀察熒光分布研究細(xì)胞內(nèi)QP的分布，A正確；在追蹤時，GFP的加入不可改變QP的特性，不然實(shí)驗(yàn)無意義，B正確；QP與GFP的合成與融合是核糖體上進(jìn)行的，C錯誤；觀察熒光的強(qiáng)度變化情況，研究分泌蛋白的分泌過程，D正確。]5．(2021·鄒城高三聯(lián)考)戊型肝炎病毒是一種RNA病毒，ORF2基因編碼的結(jié)構(gòu)蛋白(pORF2)位于病毒表面，構(gòu)成病毒的衣殼。我國科研人員利用基因工程技術(shù)，在大腸桿菌中表達(dá)pORF2，制備戊型肝炎疫苗，過程如圖。下列關(guān)于該疫苗的敘述正確的是()A．過程①需要的酶是RNA聚合酶，原料是A、U、G、CB．重組基因表達(dá)載體上的啟動子需來源于戊型肝炎病毒C．過程⑤需要用聚乙二醇處理大腸桿菌使其處于感受態(tài)D．過程⑥大量制備pORF2蛋白前應(yīng)做相應(yīng)的檢測與鑒定D[戊型肝炎病毒是一種RNA病毒，過程①是以病毒RNA為模板合成DNA，獲取目的基因的過程，需要的酶是逆轉(zhuǎn)錄酶，原料是四種脫氧核苷酸，A錯誤；啟動子是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，其作用是供RNA聚合酶的識別結(jié)合以驅(qū)動目的基因的轉(zhuǎn)錄，啟動子具有物種或組織特異性，構(gòu)建在大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)特異表達(dá)pORF2蛋白的載體時，需要選擇大腸桿菌細(xì)胞的啟動子，而不能選擇其他物種和組織細(xì)胞的啟動子，B錯誤；將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞的方法是感受態(tài)細(xì)胞法，需要用Ca2＋處理大腸桿菌，增大大腸桿菌細(xì)胞膜的透過性，使其處于感受態(tài)，C錯誤；過程⑥大量制備pORF2蛋白前應(yīng)對受體大腸桿菌進(jìn)行目的基因的檢測與鑒定，篩選出能表達(dá)pORF2蛋白的大腸桿菌進(jìn)行培養(yǎng)，大量制備pORF2蛋白，D正確。]6．(2021·朝陽區(qū)模擬)夏黑葡萄的V基因啟動子上游存在一段調(diào)控基因表達(dá)的堿基序列。此堿基序列可與細(xì)胞中的某些蛋白結(jié)合，從而使啟動子發(fā)揮功能，V基因可以表達(dá)。將V基因調(diào)控序列、啟動子與金擔(dān)子素抗性基因構(gòu)建融合基因，用融合基因構(gòu)建的重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)入酵母菌細(xì)胞(如圖)。再向酵母菌細(xì)胞中轉(zhuǎn)入夏黑葡萄的F蛋白基因表達(dá)載體。下列相關(guān)敘述錯誤的是()A．啟動子可與RNA聚合酶結(jié)合從而使基因轉(zhuǎn)錄B．可用含金擔(dān)子素的培養(yǎng)基做選擇培養(yǎng)基C．重組質(zhì)粒導(dǎo)入酵母菌中，金擔(dān)子素抗性基因即可表達(dá)D．若F蛋白與V基因調(diào)控序列結(jié)合，則酵母菌對金擔(dān)子素有抗性C[啟動子的堿基序列與F蛋白結(jié)合后才能發(fā)揮功能，只將重組質(zhì)粒導(dǎo)入酵母菌中，金擔(dān)子素抗性基因不能表達(dá)。]7．下列對待生物技術(shù)的理性態(tài)度有()A．轉(zhuǎn)基因技術(shù)是按照人們的意愿對生物進(jìn)行設(shè)計(jì)，不存在負(fù)面影響B(tài)．轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物對于解決糧食、能源等問題起了積極作用，也存在一定風(fēng)險C．克隆技術(shù)如果被一些人利用將給社會造成災(zāi)難，應(yīng)禁止任何克隆研究D．轉(zhuǎn)基因技術(shù)如果被恐怖分子利用將可能導(dǎo)致人類滅絕，應(yīng)停止轉(zhuǎn)基因研究B[轉(zhuǎn)基因技術(shù)是按照人們的意愿對生物進(jìn)行設(shè)計(jì)，也存在負(fù)面影響，有可能導(dǎo)致基因污染等，A錯誤；轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物對于解決糧食、能源等問題起了積極作用，也存在一定風(fēng)險，B正確；克隆技術(shù)如果被一些人利用將給社會造成災(zāi)難，但也存在治療性的克隆，C錯誤；轉(zhuǎn)基因技術(shù)如果被恐怖分子利用將可能導(dǎo)致人類滅絕，但不應(yīng)該停止轉(zhuǎn)基因相關(guān)研究，D錯誤。]8．(2021·南京高三模擬)香蕉成熟過程中乙烯含量增加，果肉逐漸變甜，其成熟變甜的過程與D蛋白(淀粉水解酶)和H蛋白(乙烯響應(yīng)蛋白)有關(guān)。為探究H基因與D基因的關(guān)系，科研人員分別構(gòu)建含D基因和AbAr基因(金擔(dān)子素抗性基因)的載體1和含H基因和亮氨酸合成基因的載體2，進(jìn)行了如圖所示實(shí)驗(yàn)。請回答下列問題：(1)構(gòu)建載體1、2時需要________________酶。培養(yǎng)重組酵母細(xì)胞A的培養(yǎng)基與培養(yǎng)重組酵母細(xì)胞B的培養(yǎng)基相比，培養(yǎng)重組酵母細(xì)胞A的培養(yǎng)基中必須含有____________。篩選重組酵母細(xì)胞B的培養(yǎng)基中必須添加________。(2)重組酵母細(xì)胞A無轉(zhuǎn)錄因子蛋白作用于D基因啟動子，導(dǎo)致AbAr基因也無法表達(dá)的原因可能是_________________________，因此不能用在培養(yǎng)基中添加金擔(dān)子素的方法篩選重組酵母細(xì)胞A，可以利用________技術(shù)篩選獲得重組酵母細(xì)胞A。(3)通過特定選擇培養(yǎng)基能夠篩選獲得重組酵母細(xì)胞B，如果培養(yǎng)基上出現(xiàn)菌落，說明H基因的表達(dá)產(chǎn)物是D基因的__________。(4)綜合上述結(jié)果，推測乙烯調(diào)控香蕉果實(shí)成熟過程中果肉變甜的具體過程為_____________________________________________________________________________________________________________________________________。[解析](1)構(gòu)建載體1、2時需要限制酶和DNA連接酶。培養(yǎng)重組酵母細(xì)胞A的培養(yǎng)基中必須含有亮氨酸，保證亮氨酸缺陷型酵母的亮氨酸供應(yīng)；篩選重組酵母細(xì)胞B的培養(yǎng)基中必須添加金擔(dān)子素，可以篩選出成功轉(zhuǎn)入載體1的細(xì)胞。(2)D基因與AbAr基因同在載體1中，重組酵母細(xì)胞A無轉(zhuǎn)錄因子蛋白作用于D基因啟動子，導(dǎo)致AbAr基因也無法表達(dá)的原因可能是兩基因共用一個啟動子，因此不能用在培養(yǎng)基中添加金擔(dān)子素的方法篩選重組酵母細(xì)胞A，無法從性狀水平進(jìn)行篩選，則可從分子水平進(jìn)行，即利用DNA分子雜交技術(shù)篩選獲得重組酵母細(xì)胞A。(3)推測這里的特定選擇培養(yǎng)基中添加了金擔(dān)子素，如果培養(yǎng)基上出現(xiàn)菌落，說明金擔(dān)子素抗性基因成功表達(dá)，也即D基因成功表達(dá)，說明H基因的表達(dá)產(chǎn)物是D基因的轉(zhuǎn)錄因子蛋白。(4)綜合上述結(jié)果，推測乙烯調(diào)控香蕉果實(shí)成熟過程中果肉變甜的具體過程為乙烯促進(jìn)H基因表達(dá)，合成H蛋白又啟動D基因表達(dá)而合成淀粉水解酶D，從而催化果肉中的淀粉轉(zhuǎn)化為可溶性糖，使果肉變甜。[答案](1)限制酶和DNA連接亮氨酸金擔(dān)子素(2)兩基因共用一個啟動子DNA分子雜交(3)轉(zhuǎn)錄因子蛋白(4)乙烯促進(jìn)H基因表達(dá)，合成H蛋白又啟動D基因表達(dá)而合成淀粉水解酶D，從而催化果肉中的淀粉轉(zhuǎn)化為可溶性糖，使果肉變甜9．(2021·煙臺高三一模)枯草芽孢桿菌可分泌纖維素酶。研究者篩選到一株降解纖維素能力較強(qiáng)的枯草芽孢桿菌菌株(B菌)，從中擴(kuò)增得到了一種纖維素酶(C1酶)基因。將獲得的C1酶基因與高效表達(dá)載體(HT質(zhì)粒)連接，再導(dǎo)入B菌，以期獲得降解纖維素能力更強(qiáng)的工程菌。圖1圖2(1)C1酶基因可利用PCR技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)增，擴(kuò)增時需要根據(jù)__________________設(shè)計(jì)引物，引物的作用是______________________________________________________________________________________________。(2)對擴(kuò)增到的C1酶基因測序，與數(shù)據(jù)庫中的C1酶基因編碼序列相比有兩個堿基對不同，但兩者編碼出的蛋白質(zhì)的氨基酸序列相同，這是因?yàn)開_________________________________。C1酶基因在________酶的作用下可與質(zhì)粒進(jìn)行體外連接，C1酶基因能與質(zhì)粒重組并在受體細(xì)胞中表達(dá)的遺傳學(xué)基礎(chǔ)是_____________________。(3)C1酶基因以B鏈為轉(zhuǎn)錄模板鏈，轉(zhuǎn)錄時mRNA自身的延伸方向?yàn)?′→3′。為了使C1酶基因按照正確的方向與已被酶切的HT質(zhì)粒連接，擴(kuò)增C1酶基因時在其兩端添加了SmaⅠ和BamHⅠ的酶切位點(diǎn)。該基因內(nèi)部沒有這兩種酶切位點(diǎn)。圖1中酶切位點(diǎn)1和2所對應(yīng)的酶分別是___________________。(4)將纖維素含量為20%的培養(yǎng)基分為三組，一組接種工程菌，對照組1不進(jìn)行處理，對照組2接種__________________________。在相同條件下培養(yǎng)96小時，結(jié)果如圖2，說明工程菌降解纖維素的能力最強(qiáng)。預(yù)期該工程菌在處理廢棄物及保護(hù)環(huán)境方面可能的應(yīng)用____________________________________________________________________________________________________(舉一例)。[解析](1)利用PCR技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)增C1酶基因需要根據(jù)C1酶基因的脫氧核苷酸序列設(shè)計(jì)引物，引物的作用是使DNA聚合酶能夠從3′端開始連接脫氧核苷酸。(2)由于密碼子具有簡并性，堿基改變后仍然能編碼同一種氨基酸，故這兩個基因雖然有兩個堿基對的不同，但可編碼出氨基酸序列相同的蛋白質(zhì)。C1酶基因在DNA連接酶的作用下可與質(zhì)粒進(jìn)行體外連接，由于基因與質(zhì)粒具有相同的組成單位和雙螺旋結(jié)構(gòu)，且不同生物所用的密碼子相同，故C1酶基因能與質(zhì)粒重組并在受體細(xì)胞中表達(dá)。(3)C1酶基因以B鏈為轉(zhuǎn)錄模板鏈，轉(zhuǎn)錄時mRNA自身的延伸方向?yàn)?′→3′，即轉(zhuǎn)錄是從DNA鏈的3′端開始，再結(jié)合質(zhì)粒中啟動子的方向可知，圖1中酶切位點(diǎn)1和2所對應(yīng)的酶分別是BamHⅠ、SmaⅠ。(4)將纖維素含量為20%的培養(yǎng)基分為三組，一組接種工程菌，對照組1不進(jìn)行處理，對照組2接種等量B菌或適量纖維素酶。工程菌具有很強(qiáng)的降解纖維素的能力，因此該工程菌在處理廢棄物及保護(hù)環(huán)境方面可能的應(yīng)用是降解秸稈，減少秸稈燃燒帶來的空氣污染。[答案](1)C1酶基因的脫氧核苷酸序列使DNA聚合酶能夠從引物的3′端開始連接脫氧核苷酸(2)密碼子具有簡并性，堿基改變后仍然編碼同一種氨基酸DNA連接目的基因與質(zhì)粒具有相同的組成單位和雙螺旋結(jié)構(gòu)，且不同生物所用密碼子相同(3)BamHⅠ、SmaⅠ(順序不能調(diào)換)(4)等量B菌或適量纖維素酶(C1酶)降解秸稈，減少秸稈燃燒帶來的空氣污染10．(2021·濱州高三模擬)構(gòu)建基因表達(dá)載體時，可利用堿性磷酸單酯酶催化載體的5′-P變成5′-OH，如圖所示。將經(jīng)過該酶處理的載體與外源DNA連接時，由于5′-OH與3′-OH不能連接而形成切口(nick)。下列說法錯誤的是()A．經(jīng)堿性磷酸單酯酶處理的載體不會發(fā)生自身環(huán)化B．外源DNA也必須用堿性磷酸單酯酶處理C．T4DNA連接酶可連接黏性末端和平末端D．重組DNA經(jīng)過2次復(fù)制可得到不含nick的子代DNAB[將經(jīng)過該酶處理的載體與外源DNA連接時，由于5′-OH與3′-OH不能連接而形成切口(nick)，因此經(jīng)堿性磷酸單酯酶處理的載體不會發(fā)生自身環(huán)化，A正確；外源DNA若用堿性磷酸單酯酶處理，載體與外源DNA不能連接形成重組DNA，B錯誤；T4DNA連接酶可連接黏性末端和平末端，C正確；DNA是半保留復(fù)制，重組DNA經(jīng)過2次復(fù)制，可得到2個不含nick的子代DNA，D正確。]11．(2021·濰坊高三二模)CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)可簡單、準(zhǔn)確地進(jìn)行基因定點(diǎn)編輯，其原理是由一條單鏈向?qū)NA引導(dǎo)Cas9蛋白到一個特定的基因位點(diǎn)對特定的DNA序列進(jìn)行切割。通過設(shè)計(jì)向?qū)NA中20個堿基的識別序列，可人為選擇DNA上的目標(biāo)位點(diǎn)進(jìn)行切割。下列相關(guān)敘述不正確的是()A．Cas9蛋白由相應(yīng)基因指導(dǎo)在核糖體中合成，它具有核酸內(nèi)切酶的特性B．Cas9蛋白借助向?qū)NA對目標(biāo)DNA分子進(jìn)行定位依賴于堿基互補(bǔ)配對C．對不同目標(biāo)基因進(jìn)行編輯時，可能使用相同的Cas9蛋白和不同的向?qū)NAD．因向?qū)NA堿基序列的特異性，Cas9只能對人為選定的目標(biāo)位點(diǎn)進(jìn)行切割D[核糖體是蛋白質(zhì)的合成場所，故Cas9蛋白質(zhì)由相應(yīng)基因指導(dǎo)在核糖體中合成，Cas9蛋白可對特定的DNA序列進(jìn)行切割，具有核酸內(nèi)切酶的特性，A正確；向?qū)NA對目標(biāo)DNA進(jìn)行序列識別，從而實(shí)現(xiàn)Cas9蛋白對DNA分子的定位，這依賴于堿基對間遵循堿基互補(bǔ)配對原則，B正確；在使用Cas9蛋白對不同目標(biāo)DNA進(jìn)行編輯時，由于向?qū)NA能識別并結(jié)合特定的DNA序列，所以應(yīng)使用Cas9蛋白和不同向?qū)NA進(jìn)行基因編輯，C正確；因?yàn)樵摰鞍踪|(zhì)類似于限制酶，而限制酶的特點(diǎn)是識別特定序列，并在特定位點(diǎn)進(jìn)行切割，所以Cas9蛋白借助單鏈向?qū)NA引導(dǎo)不一定只對人為選定的目標(biāo)位點(diǎn)進(jìn)行切割，D錯誤。]12．(2022·南通質(zhì)量檢測)實(shí)時熒光定量PCR簡稱qPCR，靈敏度高特異性好，是目前檢測微小殘留病變的常用方法。將熒光標(biāo)記的Taqman探針與待測樣本DNA混合，當(dāng)探針完整時，不產(chǎn)生熒光。在PCR過程中，與目的基因結(jié)合的探針被TaqDNA聚合酶水解，R與Q分離后，R發(fā)出的熒光可被檢測到在特定光激發(fā)下發(fā)出熒光(如圖所示)，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，熒光信號強(qiáng)度增加，通過實(shí)時檢測熒光信號強(qiáng)度，可得Ct值(該值與待測樣本中目的基因的個數(shù)呈負(fù)相關(guān))。下列相關(guān)敘述錯誤的是()A．每個模板DNA分子含有2個游離的磷酸基團(tuán)B．在反應(yīng)過程中，無需ATP為新鏈的合成提供能量C．做qPCR之前，需要先根據(jù)目的基因的核苷酸序列合成引物和Taqman探針D．熒光信號達(dá)到設(shè)定的閾值時，經(jīng)歷的循環(huán)數(shù)越少，說明含有的病變的概率越小D[DNA分子為兩條反向平行的兩條鏈，每條鏈都含有1個游離的磷酸基團(tuán)，則一個DNA分子含有2個游離的磷酸基團(tuán)，A正確；在反應(yīng)過程中，dNTP為新鏈的合成提供能量，無需ATP，B正確；做qPCR之前，需要先根據(jù)目的基因的核苷酸序列合成1對引物和1種Taqman探針，C正確；若熒光信號達(dá)到設(shè)定的閾值時，經(jīng)歷的循環(huán)數(shù)越少，說明擴(kuò)增次數(shù)少，說明更多的熒光探針與目的基因進(jìn)行了堿基互補(bǔ)配對，可推測獲得的核酸產(chǎn)物中含有病變的概率越大，D錯誤。]13．(2022·南通質(zhì)量檢測)自然界中某些細(xì)菌可通過代謝將原油轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定無害的終產(chǎn)物，科學(xué)家為獲得能有效修復(fù)原油污染土壤的工程菌展開相關(guān)研究。(1)獲得能降解原油的目標(biāo)菌可從________取樣，樣品經(jīng)________(填“無菌水”或“蒸餾水”)稀釋后涂布于以原油為唯一碳源的固體培養(yǎng)基上培養(yǎng)，分離純化后獲得目標(biāo)菌A。(