考向28基因工程及生物技術安全性與倫理問題

1.（2021湖北7）限制性內(nèi)切酶EcoRI識別并切割；一：；；；1I一；雙鏈DNA，用EcoRI

完全酶切果蠅基因組DNA,理論上得到DNA片段的平均長度（堿基對）約為（）

A.6B.250C.4000D.24COO

【答案】C

【解析】

【分析】限制性核酸內(nèi)切酶能識別特定的DNA序列，切割特定的位點，在特定的堿基之間

切割磷酸二酯鍵。

【詳解】據(jù)圖可知，EcoRI的酶切位點有6個堿基對，曰于DNA分子的堿基組成為A、T、

G、C,則某一位點出現(xiàn)該序列的概率為l/4xl/4xl/4xl/"l/4xl/4=l/4096,即4096=1000個

堿基對可能出現(xiàn)一個限制酶EcoRI的酶切位點，故理論上得到DNA片段的平均長度（堿基

對）約為4000。C符合題意。

故選C。

2.（2021湖北16）某實驗利用PCR技術獲取目的基因，實驗結果顯示除目的基因條帶（引

物與模板完全配對）外，還有2條非特異條帶（引物和模板不完全配對）。為了減少反應非

特異條帶的產(chǎn)生，以下措施中有效的是（）

A.增加模板DNA量B.延長熱變性的時間

C.延長延伸的時間D.提高復性的溫度

【答案】D

【解析】

【分析】多聚酶鏈式反應（PCR）是一種體外迅速擴增DNA片段的技術，PCR過程一般經(jīng)

歷下述三循環(huán)：95℃下使模板DNA變性、解鏈-55C下復性（引物與DNA模板鏈結合）

-72c下引物鏈延伸（形成新的脫氧核甘酸鏈）。

【詳解】A、增加模板DNA的量可?以提高反應速度，但不能有效減少非特異性條帶，A錯

誤:

BC、延長熱變性的時間和延長延伸的時間會影響變性延伸過程，但對于延伸中的配對影響

不大，故不能有效減少反應非特異性條帶，BC錯誤；

D、非特異性產(chǎn)物增加的原因可能是復性溫度過低會造成引物與模板的結合位點增加，故可

通過提高復性的溫度來減少反應非特異性條帶的產(chǎn)生，D正確。

故選D。

3.（2021?全國乙卷高考真題）用DNA重組技術可以賦予生物以新的遺傳特性，創(chuàng)造出更符

合人類需要的生物產(chǎn)品。在此過程中需要使用多種工具能，其中4種限制性核酸內(nèi)切酶的切

割位點如圖所示。

IIII

GAATTCCCCGGGCTGCAGGATATC

CTTAAGGQGCCCGACGTCCTATAG

_tttt

限制酶：EcoRISmalPstIEcoRV

回答卜列問題：

（1）常用的DNA連接的有E.coliDNA連接酶和T4DNA連接酶。上圖中弊切

割后的DNA片段可以用E.co〃DNA連接的連接。上圖中前切割后的DNA片

段可以用T4DNA連接睡連接。

（2）DNA連接隨催化目的基因片段與質(zhì)粒載體片段之間形成的化學健是____________。

（3）DNA重組技術中所用的質(zhì)粒載體具有一些特征，如質(zhì)粒DNA分子上有復制原點，可

以保證質(zhì)粒在受體細胞中能;質(zhì)粒DNA分子上有,便于外源

DNA插入；質(zhì)粒DNA分子上有標記基因（如某種抗生素抗性基因），利用抗生素可篩選出

含質(zhì)粒載體的宿主細胞，方法是。

（4）表達載體含有啟動子，啟動子是指o

【答案】（1）EcoRI、PstIEcoRhPstLSmal和EcoRV

（2）磷酸二酯鍵

（3）自我復制一至多個限制酶切位點用含有該抗生素的培養(yǎng)基培養(yǎng)宿主細胞，能

夠存活的即為含有質(zhì)粒載體的宿主細胞

（4）位于基因首端的一段特殊DNA序列，是RNA聚合酶識別及結合的部位，能驅(qū)動轉

錄過程

【分析】

基因工程至少需要三種工具：限制性核酸內(nèi)切能（限制前）、DNA連接酶、運載體。

【詳解】

（1）限制酶EcoRI和Psil切割形成的是黏性末端，限制酶Smal和EcoRV切割形成的是平

末端，E.coliDNA連接酶來源于大腸桿菌，只能將雙鏈DNA片段互補的黏性末端之間的磷

酸二酯鍵連接起來，而T4DNA連接的來源于T4噬菌體，可用于連接黏性末端和平末端，

但連接效率較低。因此圖中EcoRI和PstI切割后的DNA片段（黏性末端）可以用E.coliDNA

連接能連接，除了這兩種限制酶切割的DNA片段，限制酶Smal和EcoRV切割后的DNA

片段（平末端）也可以用T&DNA連接酶連接。

（2）DNA連接酶將兩個DNA片段連接形成磷酸二酯鋌。

（3）質(zhì)粒是小型環(huán)狀的DNA分子，常作為基因表達的載體，首先質(zhì)粒上含有復制原點，

能保證質(zhì)粒在受體細胞中自我復制。質(zhì)粒DNA分子上有一個至多個限制性核酸內(nèi)切酶的酶

切位點，便于目的基因的導入。質(zhì)粒上的標記基因是為了鑒定受體細胞中是否含有目的基因，

具體做法是用含有該抗牛素的培養(yǎng)基培養(yǎng)宿主細胞，能夠存活的即為含有質(zhì)粒載體的宿主細

胞。

（4）啟動子是一段特殊結構的DNA片段，位于基因的首端，它是RNA聚合酶識別和結合

的部位，有了它才能驅(qū)動基因轉錄出mRNA,最終獲得需要的蛋白質(zhì)。

【點睛】

本題考查基因工程的相關知識，要求考生識記基因工程的概念、原理及操作步驟，掌握各操

作步驟中需要注意的細節(jié)，能結合所學的知識準確答題.

4.（2022?全國乙卷?高考真題）新冠疫情出現(xiàn)后，病毒核酸檢測和疫苗接種在疫情防控中發(fā)

揮了重要作用?；卮鹣铝袉栴}。

（1）新冠病毒是一種RNA病毒，檢測新冠病毒RNA（核酸檢測）可以采取RT-PCR法.這種

方法的基本原理是先以病毒RNA為模板合成cDNA,這一過程需要的酶是,再通過

PCR技術擴增相應的DNA片段。根據(jù)檢測結果判斷被檢測者是否感染新冠病毒。

（2）為了確保新冠病毒核酸檢測的準確性，在設“PCR引物時必須依據(jù)新冠病毒RNA中的

來進行二PCR過程每次循環(huán)分為3步，其中溫度最低的一步是o

（3）某人同時進行了新冠病毒核酸檢測和抗體檢測（檢測體內(nèi)是否有新冠病毒抗體），若核酸

檢測結果為陰性而抗體檢測結果為陽性，說明（答出1種情況即可）；若核酸檢測和

抗體檢測結果均為陽性，說明O

⑷常見的病毒疫苗有滅活疫苗、蛋白疫苗和重組疫苗等。已知某種病毒的特異性蛋白S（具

有抗原性）的編碼序列（目的基因）。為了制備蛋白疫隹，可以通過基因，程技術獲得大量

蛋白S?；蚬こ痰幕静僮髁鞒淌莀____。

【答案】（1）逆轉錄酶##反轉錄酶

⑵特異性核昔酸序列退火##豆性

（3）曾感染新冠病毒，已康更已感染新冠病毒，是患者

（4）獲取S蛋白基因一構建S蛋白基因與運載體的表達載體一導入受體細胞一目的基因的檢

測與鑒定（檢測受體能否產(chǎn)生S蛋白）

【解析】

【分析】

PCR全稱為聚合酶鏈式反應，是一項在生物體外復制特定DNA的核酸合成技術；過程：①

高溫變性：DNA解旋過程（PCR擴增中雙鏈DNA解開不需要解旋酶，高溫條件下氫鍵可

自動解開）；低溫復性：引物結合到互補鏈DNA上；③中溫延伸：合成子鏈。

（1）

分析題意可知，新冠病毒的遺傳物質(zhì)是RNA,而RT-PCR法需要先得到cDNA,由RNA到

DNA的過程屬于逆轉錄過程，逆轉錄過程需要的的是逆轉錄酹（反轉錄的）。

（2）

PCR過程需要加入引物，設計引物時應有一段已知FI的基因的核甘酸序列，在該過程中為

了確保新冠病毒核酸檢測的準確性，在設計PCR引物時必須依據(jù)新冠病毒RNA中的特異性

核昔酸序列來進行;PCR過程每次循環(huán)分為3步，分別為變性（90-95℃）、復性（55-60C）、

延伸（70-75℃）,故其中溫度最低的一步是復性。

（3）

某人同時進行了新冠病毒核酸檢測和抗體檢測，若核酸檢測結果為陰性而抗體檢測結果為陽

性，說明該個體曾經(jīng)感染過新冠病毒，機體發(fā)生特異性免疫反應，產(chǎn)生抗體，將病毒消滅，

則核酸檢測為陰性，但由于抗體有一定的時效性，能在體內(nèi)存在一段時間，故抗體檢測為陽

性；若核酸檢測和抗體檢測結果均為陽性，說明該個體體內(nèi)仍含有病毒的核酸，機體仍進行

特異性免疫過程，能產(chǎn)生抗體，則說明該人已經(jīng)感染新冠病毒，為患者。

（4）

基因工程的基本操作流程是：獲取目的基因一基因表達載體的構建（基因工程的核心）一將

目的基因?qū)胧荏w細胞一目的基因的檢測與鑒定，結合題意，本基因工程的目的是獲得大量

的S蛋白，故具體流程為：獲取S蛋白基因一構建S蛋白基因與運載體的表達載體一導入

受體細胞一目的基因的檢惻與鑒定（檢測受體能否產(chǎn)生5蛋白）。

5.（2021遼寧24）PHB2蛋白具有抑制細胞增殖的作用。為初步探究某動物PHB2蛋白抑

制人宮頸癌細胞增殖的原因，研究者從基因數(shù)據(jù)庫中獲取了該蛋白的基因編碼序列（簡稱

phb2基因），大小為0.9kb（lkb=1000堿基對），利用大腸桿菌表達該蛋白。回答下列問題:

（1）為獲取phb2基因，卷取該動物肝臟組織的總RNA,再經(jīng)__________過程得到cDNA,

將其作為PCR反應的模板，并設計一對特異性引物來擴增目的基因。

（2）圖1為所用載體圖譜示意圖，圖中限制酶的識別序列及切割位點見下表。為使phb2

基因（該基因序列不含圖1中限制酶的識別序列）與載體正確連接，在擴增的phb2基因兩

端分別引入和兩種不同限制酶的識別序列。經(jīng)過這兩種酶酶切的

phb2基因和載體進行連接時，可選用（填“E.coliDNA連接酶”或“TjDNA連接

酶

相關限制酶的識別序列及切割位點

名稱識別序列及切割位點名稱識別序列及切割位點

AjAGCTTGjAATTC

HindlllEcoRI

TTCGAtACTTAAfG

CAG|CTGCTGC|AG

PvitllPstI

GTCTGACGATCGTC

GIGTACCG1GATCC

KpnlBamHI

CCATGTGCCTAGTG

注：箭頭表示切割位點

（3）轉化前需用CaCb處理大腸桿菌細胞，使其處于的生理狀態(tài)，以提高轉化

效率。

（4）將轉化后的大腸桿菌接種在含氨羊青霉素的培養(yǎng)基上進行培養(yǎng)，隨機挑取菌落（分別

編號為1、2、3、4）培養(yǎng)并提取質(zhì)粒，用（2）中選用的兩種限制酶進行酶切，酶切產(chǎn)物經(jīng)

電分離，結果如圖2,號菌落的質(zhì)粒很可能是含目的基因的重組質(zhì)粒。

注：M為指示分子大小的標準參照物；小于（）.2kb的DNA分子條帶未出現(xiàn)在圖中

（5）將純化得到的PHB2蛋白以一定濃度添加到人宮頸癌細胞培養(yǎng)液中，培養(yǎng)24小時后,

檢測處于細胞周期（示意圖見圖3）不同時期的細胞數(shù)量，統(tǒng)計結果如圖4。分析該蛋白抑

制人宮頸癌細胞增殖可能的原因是將細胞阻滯在細胞周期的（填“Gi”或“S”或

“G2/M”）期。

f加G期物S期口6加期

(

求50-

)

至

W

皿

密

品10

0

對照PHB2

圖4

注：&\俵示6，和乂

【答案】（1）逆轉錄（2）①.EcoRI②.PvitH③.T4DNA連接酶（3）

感受態(tài)（4）3

（5）G2/M

【解析】

【分析】分析圖中質(zhì)粒含有多個限制酶切位點，在啟動子和終止子之間有三個酶切位點，

Kpnl在質(zhì)粒1二有兩個酶以位點，Pvilll酶切后獲得平末端。

圖4中Gi期和S期細胞減少，而G2期細胞數(shù)目明顯增多。

將FI的基因?qū)胛⑸锛毎篊a?+處理法。

【小問I詳解】

利用RNA獲得cDNA的過程稱為逆轉錄。

【小問2詳解】

根據(jù)啟動子和終止子的生理作用可知，目的基因應導入啟動子和終止子之間.圖中看出，兩

者之間存在于三種限制酶切點，但是由于Kpnl在質(zhì)粒上不止一個酶切位點，所以應該選擇

EcoRI和Pvitll兩種不同限制酶的識別序列；根據(jù)Pvitll的酶切序列，切出了平木端，所以

構建基因表達載體時，應該用T4DNA連接酶連接質(zhì)粒和目的基因。

【小問3詳解】

轉化時用CaCb處理大腸桿菌細胞，使其處于感受態(tài)的生理狀態(tài)，以提高轉化效率。

【小問4詳解】

由于這些菌落都可以生長在含有氨節(jié)青霉素的培養(yǎng)基中，因此都含有質(zhì)粒，重組質(zhì)粒包含了

目的基因和質(zhì)粒，如果用EcoRI和PvitH兩種酶切割重組質(zhì)粒電泳后將獲得含有質(zhì)粒和目的

基因兩條條帶，由于phb2基因大小為0.9kb,所以對應電泳圖是菌落3。

【小問5詳解】

比較圖4中Gi期和S期細胞減少，而G2期細胞數(shù)目明顯增多，說明了Gi期和S期細胞可

以進入G2期，而G2期的細胞沒有能夠完成分裂進入Gi期，因此PHB2蛋白應該作用于Gz/M

期。

【點睛】本題考察基因工程的知識，需要考生分析質(zhì)粒的酶切位點，結合目的基因轉入的位

置進行分析，結合題干中目的基因的大小分析電泳圖。

根據(jù)H的基因兩端的限制酶切割位點、質(zhì)粒上的限制酶切割位點以及是否破壞目的基因和標

記基因等來確定限制的的種類。

PstISmaIPstIPst1

III

EcoRI

t抗病基因I

SmaIEcoRI口標汜基因

甲乙

（1）應選擇酶切位點位于FI的基因兩端的限制酶，如圖甲可選擇PsfI；不能選擇酶切位

點位于目的基因內(nèi)部的限制酶，如圖甲不能選擇,

（2）為避免目的基因及質(zhì)粒的自身環(huán)化、反向連接，也可使用不同的限制旃（非同尾醐）

切割目的基因所在片段和質(zhì)粒（雙酶切），如圖甲可選擇用Psf1和EcoRI兩種限制酶（但

要確保質(zhì)粒上也有這兩種酶的切割位點）。

（3）切割質(zhì)粒的限制能不能同時切開質(zhì)粒上的所有標記基因，即至少要保留一個標記基因,

以用于重組DNA的鑒定和篩選，如圖乙中的質(zhì)粒不能僅用S〃口I切割。

2.標記基因的作用

標記基因可用于檢測目的基因是否導入受體細胞:

含

節(jié)

素

界

培

只有含有載體,

的質(zhì)粒有的大腸桿菌并且我體上的

抗性基因表達

中有教體進入

的大腸桿菌才

有的沒有我體

能存活并增殖

進入

3.啟動子、起始密碼子、終止子、終止密碼子的區(qū)別

位置作用

啟動子位于DNA分子上RNA聚合酹識別和結合位點，啟動轉錄過程

起始

位于mRNA分子上決定翻譯的開始

密碼子

終止子位于DNA分子上決定轉錄的結束

終止

位于mRNA分子上決定翻譯的結束

密碼子

4.農(nóng)桿菌轉化法分析

CD病'轉入

供體黑〃飛農(nóng)桿菌

細胞基吵◎一

構建基因

T-DNA感

表達載體染目的基因

Ti質(zhì)粒

'組織插入染色

培養(yǎng)體DNA中

植株受體細胞

（I）構建基因表達載體需要兩種工具酶：限制酶和DNA連接酶。

（2）基因表達載體（重組質(zhì)粒）導入農(nóng)桿菌細胞時，要用Ca?+處理農(nóng)桿菌細胞，使其處于

感受態(tài)，仃利于重組質(zhì)粒的導入。

（3）將導入Fl的基因的受體細胞培育成完整的植株要用到植物組織培養(yǎng)技術。

q常用結論

1.基因工程的概念

操作

分子水平一

水平,7M科基因重組

創(chuàng)造出更符按照人們的愿望.

合人們需要、月由通過轉基因等技

的新的生物一（旦幽）~，術，賦予生物新

類型和生物的遺傳特性

產(chǎn)品

克服匹緩及空

生物體外一操作

環(huán)境

與余女卡印一鰥

與植受有種和叱丁

2.基因工程的基本工具3種工具，其中有2種工具酶

（1）限制性內(nèi)切核酸酶限制酶是一類酶，而不是一種酶

施）—主要存在于原核生物中

f識別雙鏈DNA分子的特定脫氧核俘酸序

并使每一條鏈中特定部位的一酸二

〔醋鍵斷開

Ir一?種限制酶只能識別一種特定的脫氧核

（gg）"T.酸序列,并且能在特定的位點上切割

|.….射月有專一性

末踹的返〉—黏性末端和平末端

【注意】①將一個基因從DNA分子上切割下來需要切兩處，同時產(chǎn)生四個黏性末端或平

末端。

②限制酶不切割自身DNA的原因是原核生物DNA分子中不存在該酶的識別序列或識別序

列已經(jīng)被修飾。

（2）DNA連接酶

E.ro//DNA種類T4DNA連接酶

連接酶

大場桿菌柔瀾T4噬菌體

只“縫合”M［特點］黏性末端和平末端都可

性末端“縫合”

而

將雙鏈DNA片段縫合起

來,恢復被限制限切開/-

GTAATTC

的兩個脫氧核件酸之間/1-44-1I-.I

的磷酸二酯鍵..,?????/’-

(3)載體

__最常用質(zhì)粒

噤菌體、動植物病毒等

'①能在受體細胞中復制并穩(wěn)定保存

②具有一個或多個限制酣切割位點,便于

外源DNA插入

③具有特殊的標記基因.便于重組DNA分

子的篩選

④對受體細胞無害

I_______________________________________________________________________________________

在市「攜帶外源DNA片段進入受體細胞,并在受

體細胞內(nèi)對目的基因進行復制和我達

3.基因工程的基本操作程序

(1)目的基因的篩選與獲取

①目的基因的獲取方法：人工合成目的基因、利用PCR獲取和擴增目的基因、通過構建基

因文庫來獲取目的基因。

②利用PCR獲取和擴增目的基因

(O)-DNA半保留復制

一定的緩沖溶液、DNA模板、2種引物、

國魚/4種脫一核昔酸和耐/溫的DNA聚合箕

'通過控制溫度使DNA復制在體外反復進行

（@>PCR擴增儀

三溫i雇工弄的90三日上前：無線

DNA解聚為單鏈不守

@)j?：III口口IITTT5加我心

I加熱至<）（；~95t?，

IIIIIIIIiiio?yIIIIiIIIIii?>

溫度下降到50tt左右時.兩種引

物通過堿基互補配對與兩條單鏈

DNA結合

&5-JJJin^1"口中JLLLLL；,

引物「‘引物U'

當溫度上升到72七左右時，溶液中

的4種脫一核一酸在耐高溫的DNA

聚合一的作用下,根據(jù)堿基互補配

對原則合成新的DNA鏈

5：山」」」111口1號［UIIIILIAE:

‘引物1''引物II

暮:一呈指數(shù)形式擴增

逐鸞采用瓊脂糖凝膠電泳來鑒定PCR的產(chǎn)物

【注意】①在PCR過程中實際加入的為dNTP（即dATP、dGTP、dTTP、（1CTP）,既可

作為合成DNA子鏈的原料，又可為DNA的合成提供能量。

②引物是一小段單鏈的DNA或RNA,作為新子鏈的合成起點，只能結合在母鏈的3,端，使

DNA聚合酹能夠從引物的3,端開始連接脫氧核甘酸。

③真核細胞和細菌的DNA聚合酶都需要Mg?，激活.因此，PCR反應緩沖溶液中一般要添

加Mg2+o

（2）基因表達載體的構建——核心

①目的：

使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在，并且遺傳給下一代，同時使目的基因能夠表達和發(fā)揮作

用。

②組成：

③構建過程:

限制酶切割位點1制原點美或/DMA1$，|的起妗

點，為1制原點禎破壞,則貴林持

終止子

啟動子戶不能復綱

H的基因

質(zhì)粒復制限制酶切

原點割位點位插入方

為為由兩兩和隹，則偽\如1法潴正法DM0段金藝現(xiàn)三種

忖況：0的基因與8的基國的11法、8的基￡）與左拉的

史博、爾在與依拉的史博，甯年圍力節(jié)俎所拉

（3）將目的基因?qū)胧荏w細胞

只有該步驟沒涉及到堿基互補配對原則

v

①用微能注射器將含H的基因

的DNA溶液"接注入了房中

花粉管②植物受粉后，將DNAi容液滴

/通道法在花柱切面上，使目的基因借

[^1助花粉管通道進入胚囊

I細胞A

農(nóng)桿菌細胞內(nèi)的Ti質(zhì)粒上的

'農(nóng)桿菌

T-DNA可攜帶目的基因整合

轉化法到受體細胞的染色體DNA上

顯微注

囪回蛻技術常用受體細胞：受精卵

用Ca2?處理細胞,使細胞處于

[W|ACa2?處一種能吸收周用環(huán)境中

|細胞）理法DNA

分子的生理狀態(tài)

【注意】①農(nóng)桿菌轉化法中的兩次拼接和兩次導入

第一次拼接是將目的基因拼接到Ti質(zhì)粒的T—DNA上，第二次拼接（非人工操作）是指插

入目的基因的T-DNA拼接到受體細胞的染色體DNA上；第一次導入是將含目的基因的

Ti質(zhì)粒導入農(nóng)桿菌，第二次導入（非人工操作）是指含目的基因的T—DNA導入受體細胞。

②導入的目的基因，可能存在于細胞質(zhì)中，也可能整合到染色體DNA上。存在于染色體

DNA上的目的基因有可能通過花粉傳播進入雜草或其他作物中，造成“基因污染

（4）目的基因的檢測與鑒定

染色體DNA上是否插

入了目的基因或檢測

目的基因是否轉錄出

TmRNA

目的基因是否翻譯成

蛋白質(zhì)

抗蟲接種實驗或病原體感染法

1.（2022?內(nèi)蒙古?海拉爾第二中學模擬預測）科研人員利用基因工程技術，從長穗偃麥草中

獲取抗赤霉病主效基因Fhb7。將Fhb7導入小麥，其表達產(chǎn)物可減輕赤霉菌對小麥的感染，

從而避免小麥赤霉病大規(guī)模爆發(fā)。圖中EcoRI、sacI、Hind避和PstI是限制酶切割位點。

回答下列問題：

HindXUpSfi

35s

EcoRl

35s啟動子

⑵該基因工程操作中，先將Fhb7基因與質(zhì)粒組裝，最好選擇兩種限制酶，再組裝

35s啟動子，最好選擇兩種限制酶。組裝后的重組質(zhì)粒還缺少。

（3）利用PCR技術擴增Fhb7基因的前提是_______________,以便合成引物，引物在溫度為

條件下結合到互補DNA鏈上，然后在_____________的催化下從引物開始進行互

補鏈的合成。

(4)艾弗里等人的肺炎雙球菌轉化實驗為證明DNA是遺傳物質(zhì)做出了重要貢獻，也可以說

是基因工程的先導，如果說他們的工作為基因工程理論的建立提供了啟示，那么這?啟示是

【答案】(1)基因表達載體的構建

⑵SacI和PstIEcoRI和SacI終止子和標記基因

(3)要有一段已知的Fhb7(目的)基因的核甘酸序列55~60℃或55℃或50℃左右Taq

酶或耐高溫的DNA聚合的

(4)DNA可以從一種生物個體轉移到另一種生物個體

【解析】

【分析】

某因工程：目的基因的篩選與獲取、構建某因表土載體、將目的基因?qū)胧荏w細胞、目的某

因的檢測與鑒定。

PCR：①變性：當溫度上升到90c以上時，雙鏈DNA解旋為單鏈；②溫度下降到50℃左右

時，兩種引物通過堿基互補配對與兩條單鏈DNA結合：③當溫度上升到72c左右時，溶液

中的脫氧核甘酸在耐高溫的DNA聚合酶的作用下，根據(jù)堿基互補配對原則合成新的DNA

鏈。

(I)

基因工程的核心工作是基因表達載體的構建。

(2)

該基因工程操作中，先將Fhb7基因與質(zhì)粒組裝，最好選擇SacI和PstI,再組裝35s啟動

子時，最好選擇EcoRI和SacI,可以做到不破壞Fl的基因和啟動子。組裝后的重組質(zhì)粒

還缺少終止子和標記基因，

(3)

利用PCR技術擴增Fhb7基因的前提是要有一段已知的Fhb7(目的)基因的核昔酸序列用

于設計引物。復性時，引物與模板鏈結合，溫度為50℃左右，接著在Taq酶或耐高溫的DNA

聚合能的催化下從引物開始進行互補鏈的合成。

(4)

艾弗里等人的肺炎雙球菌轉化實驗中，S型菌的DNA將R型菌轉化為S型菌，說明DNA

可以從一種生物個體轉移到另一種生物個體，為基因，程埋論的建立提供了啟示。

【點睛】

本題主要考查基因工程、PCR的操作和原理，識記和理解具體操作即可解答。

2.（2022?青海?海東市第?中學，?模）黃萎病是危害棉花種植的常見疾病，其病原菌主要為

大麗輪枝菌和黑白輪枝菌，科學家通過基因工程技術將抗黃萎病基因D導入棉花，獲得抗

黃萎病棉花。圖中Ampr表示氨羊青霉素抗性基因，Tetr表示四環(huán)素抗性基因，Bell>HndlH

和BamHI為限制酶。請回答下列問題：

（1）獲得堿基序列未知的基因D的方法一般為o利用PCR技術擴增基因D時，設計引

物序列的主要依據(jù)是o

（2）將目的基因D和Ti質(zhì)粒連接構建重組質(zhì)粒時，切割Ti質(zhì)粒應選用的限制酹是,

原因是______;可利用含的培養(yǎng)基對導入重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌進行篩選。

⑶農(nóng)桿菌能夠感染棉花的愈傷組織細胞，與這些細胞可以分泌大量的有關。種植抗

黃萎病棉花在環(huán)境保護方面的意義主要表現(xiàn)在______。

【答案】（1）從DNA文庫中獲取與D基因兩端的部分核甘酸序列堿基互補配對

（2）Hindlll和BamH1雙酶切產(chǎn)生不同的黏性末端，防止自身環(huán)化和倒接，保證了目的

基因準確插入到T-DNA內(nèi)部氨茉青霉素

（3）酚類化合物減少化學農(nóng)藥的用量，減少環(huán)境污染和對人類的危害，對保護環(huán)境有

益

【解析】

【分析】

基因工程技術的基本步驟：（1）目的基因的獲?。悍椒ㄓ袕幕蛭膸熘蝎@取、利用PCR技

術擴增和人工合成。（2）基因表達載體的構建：是基因工程的核心步驟，基因表達載體包括

目的基因、啟動子、終止子和標記基因等。（3）將目的基因?qū)胧荏w細胞：根據(jù)受體細胞不

同，導入的方法也不一樣.將目的基因?qū)胫参锛毎姆椒ㄓ修r(nóng)桿菌轉化法、基因槍法和花

粉管通道法；將目的基因?qū)雱游锛毎钣行У姆椒ㄊ秋@微注射法；將目的基因?qū)胛⑸?/p>

細胞的方法是感受態(tài)細胞法。（4）目的基因的檢測與鑒定：分子水平上的檢測：①檢測轉基

因生物染色體的DNA是否插入目的基因—DNA分子雜交技術：②檢測目的基因是否轉錄

出了mRNA—分子雜交技術；③檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)一抗原一抗體雜交技術。

個體水平上的鑒定：抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等。

（I）

獲取目的基因的方法有從基因文庫中獲取、人工合成和PCR技術擴增等，但要獲得堿基序

列未知的D基因，需要通過從DNA文庫中獲取的方法。設計引物序列的主要依據(jù)是與D

基因兩端的部分核甘酸序列堿基互補配對。

（2）

為了保證目的基因能夠插入到T-DNA上，T-DNA上沒有BelI的切點，所以不選Bell,

T-DNA上有HindHI和BamHI的切點,同時D基因兩端也分別含有HindlH和BamHI的切

點，由于雙酶切可產(chǎn)生不同的黏性末端，能防止自身環(huán)化和倒接，并保證目的基因準確插入

到T-DNA內(nèi)部，故選擇限制酶為HindHI和BamHl。四環(huán)素抗性基因被BamHI破壞,質(zhì)

粒中的氨羊青霉素抗性基因能表達出相關氨芾青霉素抗性，因而可在培養(yǎng)基中加入氨革青毒

素，含有重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌能生存。

（3）

農(nóng)桿菌能夠感染棉花的愈傷組織細胞，與這些細胞可以分泌大旱的酚類化合物，吸引農(nóng)桿菌。

種植抗黃萎病棉花在環(huán)境保護方面的意義主要表現(xiàn)在減少化學農(nóng)藥的用顯,減少環(huán)境污染和

對人類的危害，對保護環(huán)境有益。

3.（2022?重:慶南開中學模擬預測）目前全球新冠肺炎疫情仍在流行。請I可答下列問題：

（I）判斷是否感染新冠肺炎病毒常用的方法是對疑似患者進行檢測（答2種）。

⑵FI前，接種安全有效的疫苗是防治新冠肺炎最有效的措施。中國科學家分別從①減毒活

疫苗，②滅活病毒疫苗、③重組蛋白疫苗、④重組病毒載體疫苗（通常選用復制缺陷型腺病

毒為載體），⑤DNA疫苗、⑥mRNA疫苗六大技術方向推進新型冠狀病毒疫苗的設計和研發(fā)。

上述疫苗成分中含有有活性的病毒的是（填序號①?⑥），從疫苗成分的角度分析，⑤

比③對冷鏈運輸要求低的原因是。

（3）滅活病毒疫苗的制備原理是用各種理化方法滅活病原微生物及其代謝產(chǎn)物，使其喪失

，但保持病毒的免疫原性，之后再通過純化等步驟制備出候選疫苗，這種疫苗易于實

現(xiàn)（填''體液”或“細胞”或“特異性”）免疫且應答效果較好。

⑷新型冠狀病毒是一種單鏈RNA病毒，其表面的S蛋白是該病毒侵染人體細胞的關鍵蛋白，

科學家欲利用大腸桿菌作為工程菌批量生產(chǎn)S蛋白以制備重組蛋白疫苗。已知TeU為四環(huán)素

抗性基因，LacZ，基因的表達產(chǎn)物能使白色的大腸桿菌菌落變成藍色，EcoRI的識別序列為

,下圖為部分流程圖。

—CTTAAG—

2019-nCoV

過程①s基因

重弟,

質(zhì)粒X過程②

復制原點

從2019-nCoV基因組中分離出的S基因不能直接與質(zhì)粒重組，其原因是,得到的S編

碼序列片段需要在兩端加上____序列后才能與質(zhì)粒連接。過程②除了得到重組質(zhì)粒外，還

可能得到另外2種片段大小不一的結合產(chǎn)物，為篩選導入重組質(zhì)粒的大腸桿菌，應_____。

最后，通過抗原-抗體雜交技術檢測大腸桿菌是否表達出目標產(chǎn)物。

【答案】(1)核酸和抗原

(2)①④##④①蛋白質(zhì)空間結構易受溫度影響，而DNA熱穩(wěn)定性高

(3)致病性特異性

(4)2019-nCoV的基因為單鏈RNA,不能直接與DNA相連-TTAA-應在培養(yǎng)基加入

四環(huán)素，篩選白色菌落

【解析】

【分析】

疫苗是將病原微生物及其代謝產(chǎn)物，經(jīng)過人，減毒、滅活或利用基因工程等方法制成的用于

預防傳染病的自動免疫制劑。疫苗保留了病原菌刺激動物體免疫系統(tǒng)的特性。當動物體接觸

到這種不具傷害力的病原菌后，免疫系統(tǒng)便會產(chǎn)生一定的保護物質(zhì)，如抗體等，當動物再次

接觸到這種病原菌時，動物體的免疫系統(tǒng)便會依循其原有的記憶，制造更多的保護物質(zhì)來阻

止病原菌的傷害。

(1)

新型冠狀病毒感染者體內(nèi)含有新冠病毒以及機體產(chǎn)生的與新冠病毒特異性結合的抗體，故判

斷是否感染新冠肺炎病毒常用的方法是對疑似患者進行核酸和抗原檢測。

(2)

①減毒活疫苗、②滅活病毒疫苗、③重組蛋白疫苗、④重組病毒載體疫苗、⑤DNA疫苗、

⑥mRNA疫苗中減毒疫苗使病甫失去致病性，但保留了原有的增殖能力和免疫原性，有活

性，重組病毒載體疫苗是以病毒作為載體，病毒有活性，所以有活性病毒為①④,從疫苗成

分的角度分析，⑤為核酸疫苗，③為蛋白質(zhì)類疫苗，蛋白質(zhì)空間結構易受溫度影響，而DNA

熱穩(wěn)定性高，因此⑤比③對冷鏈運輸要求低。

(3)

滅活病毒疫苗經(jīng)過"滅活'’處理后喪失致病性，但保持病毒的免疫原性，其抗原仍能引起機體

產(chǎn)牛特異性能疫，這種疫苗易干實現(xiàn)特異性免疫H應答效果較好。

(4)

因為2019-nCoV的核酸為單鏈RNA,獲得的基因也為單鏈RNA,不能直接與雙鏈DNA相

連，故從2019-nCoV基因組中分離出的S基因不能直接與質(zhì)粒重組。據(jù)圖可知，EcoRI酶

切后的黏性末端暴露出的堿基為-AATT,故過程①得到的S編碼序列片段兩端需要分另L加上

-TTAA-序列后才能與質(zhì)粒連接。分析題意可知，質(zhì)粒上LacZ基因會被EcoRI破壞，質(zhì)粒

上有四環(huán)素抗性基因，故為篩選導入重組質(zhì)粒的大腸桿菌，可在培養(yǎng)基中加入四環(huán)素，則在

該種培養(yǎng)基上含重組質(zhì)粒的大腸桿菌可以存活；又因重組質(zhì)粒的LacZ基因被破壞，故其不

能變成藍色，為白色，故篩選出白色菌落即可。

4.(2022,廣東實驗中學模擬預測)人體內(nèi)的t-PA蛋白能高效降解由纖維蛋白凝聚而成的血

栓，是心梗和腦血栓的急救藥。通過基因工程技術可以大量制備基因工程藥物t-PA。

(I)研究人員采用PCR技術可以獲得大量t-PA基因，PCR的原理是o此外,

大量獲得1-PA基因的方法還有(答出1種)。

(2)高質(zhì)量的DNA模板是成功擴增目的基因的前提條件之一，在制備DNA模板時，可以用

高溫處理的方法去除其中的蛋白質(zhì)，原因是。

(3)研究表明，為心梗患者注射大量t-PA會誘發(fā)顱內(nèi)出血，其原因在于t-PA與纖維蛋白結合

的特異性不高，若將t-PA第84位的半胱氨酸換成絲氨酸，能顯著降低出血副作用。據(jù)此，

先對天然的(-PA基因進行序列改造，然后再采取傳統(tǒng)的基因工程方法表達該改造后的基因，

可制造出性能優(yōu)異的改良t-PA蛋白。(注：如圖1表示相關的目的基因、載體及限制醐。

pCLYll為質(zhì)粒，新霉素為抗生素。）請回答下列問題:

①以上制造出性能優(yōu)異的改良1-PA蛋白的過程被稱為。已知人1-PA基因第84

位半胱氨酸的模板鏈堿基序列為ACA,而絲氨酸的密碼子為UCU,因此改造后的基因決定

第84位絲氨酸的模板鏈的堿基序列應設計為o

②如圖所示，需選用限制酶Xmal和切開質(zhì)粒pCLYll,才能與t-PA改良基因

高效連接。與單一酶酶切相比，本操作采用的雙酶切方法的優(yōu)點是___________。

③將連接好的DNA分子導入大腸桿菌，含t-PA改良基因重組DNA分子的細胞應具有的性

狀是________

A.新霉素抗性且呈藍色B.新霉素敏感且呈藍色

C.新街素抗性且呈白色D.新霍素敏感且呈白色

【答案】（1）DNA半保留復制（DNA雙鏈復制）（化學方法）人工合成,、從基因文庫

中獲取

（2）蛋白質(zhì)在高溫條件下會變性失活，而DNA雖然在高溫時會變性，但在低溫時乂會復性。

（3）蛋白質(zhì)工程AGABglll防止質(zhì)粒載體（和目的基因）自身環(huán)化C

【解析】

【分析】

目的基因的獲取可以從基因文庫中提取，可以使用PCR進行擴增獲得。對于基因比較小，

核甘酸序列己知，也可以直接使用DNA合成儀用化學方法直接人工合成。

（I）

PCR是指體外合成DNA的技術，其原理是DNA半保留復制。對于基因比較小，核甘酸序

列已知，也可以直接使用DNA合成儀用化學方法直接人工合成.，此外還可從基因文庫中直

接獲取。

（2）

根據(jù)蛋白質(zhì)在高溫條件下會變性失活，而DNA雖然在高溫時會變性，但在低溫時又會復性

的特征，在在制備DNA模板時，可以用高溫處理的方法去除其中的蛋白質(zhì)，從而獲得較純

凈的DNA模板。

（3）

①天然的t-PA基因控制t-PA蛋白的合成，改良t-PA蛋白需要對天然的t-PA基因進行序列

改造，然后用改造的基因作為目的基因讓其表達，從而實現(xiàn)對天然蛋白質(zhì)的改造，題中性能

優(yōu)異的改良t-PA蛋白的過程被稱為蛋白質(zhì)工程，已知人t-PA基因第84位半胱氨酸的模板

鏈堿基序列為ACA,而絲氨酸的密碼子為UCU,根據(jù)堿基互補配對原則可推測，改造后的

基因決定第84位絲氨酸的模板鏈的堿基序列應設計為AGAO

②目的基因兩端的黏性末湍圖中已經(jīng)給出，觀察各限制爵的識別序列可知，限制酶Xmal和

BglH切割產(chǎn)牛的粘性末端能與目的某因的黏性末端堿某互補，要相杷目的某因與質(zhì)粒

pCLYll（運載體）拼接起來需要得到相同的黏性末端，因此質(zhì)粒pCLYll（運載體）也需

要限制酶Xma和Bglll切割；基因工程中最核心的一個環(huán)節(jié)為基因表達載體的構建，其的

是讓目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在并且遺傳給下一代,同時使R的基因能夠表達和發(fā)揮作

用，這里用兩種不同的限制酶切割質(zhì)粒的目的是為了使其呈現(xiàn)兩種不同的黏性末端分別與FI

的基因的兩個黏性末端連接，這樣可以保證目的基因和質(zhì)粒的正向連接，同時也可避免