第60講基因工程的應(yīng)用和生物技術(shù)的安全性與倫理問題(時間:30分鐘滿分:36分)基礎(chǔ)強化練選擇題:1~6題,每題2分。1.(基因工程的應(yīng)用|2024·梅州模擬)下列生物技術(shù)操作不會達(dá)成預(yù)期目標(biāo)的是()[A]將腸乳糖酶基因?qū)肽膛Ｈ橄偌?xì)胞,培育產(chǎn)低乳糖牛乳的奶牛[B]將胰島素基因表達(dá)質(zhì)粒轉(zhuǎn)入酵母菌,篩選獲得產(chǎn)胰島素工程菌[C]將體外改造后能識別特定癌細(xì)胞的T細(xì)胞回輸患者,進(jìn)行癌癥治療[D]將花青素代謝相關(guān)基因?qū)胫参矬w細(xì)胞,獲得具有特定花色的植株2.(試管嬰兒與設(shè)計試管嬰兒|2024·鄭州期中)“試管嬰兒”誕生后,繼而出現(xiàn)了“設(shè)計試管嬰兒技術(shù)”,下列與二者有關(guān)的說法正確的是()[A]“設(shè)計試管嬰兒”和“試管嬰兒”都要進(jìn)行胚胎選擇,但二者選擇的目的不同[B]“設(shè)計試管嬰兒”的技術(shù)屬于無性繁殖[C]二者在移植前均利用了體外受精技術(shù)、胚胎移植技術(shù)和遺傳學(xué)診斷技術(shù)[D]“設(shè)計試管嬰兒”必須得到政府的審批,而“試管嬰兒”則不需要3.(轉(zhuǎn)基因生物的安全性|2024·張掖一模)科學(xué)家們利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)培育出大批具有抗蟲、抗病、抗除草劑和耐儲藏等新性狀的作物,下列有關(guān)說法錯誤的是()[A]若轉(zhuǎn)基因植物的外源基因來源于自然界,則不存在安全性問題[B]隨著除草劑的大量應(yīng)用,農(nóng)田雜草對除草劑抗性逐漸增強[C]在抗除草劑轉(zhuǎn)基因作物農(nóng)田中使用除草劑仍會影響農(nóng)產(chǎn)品的食用安全性[D]將必需氨基酸含量多的蛋白質(zhì)編碼基因?qū)胫参?可提高植物的營養(yǎng)價值4.(基因工程的應(yīng)用|2024·北京一模)蛛絲蛋白是一種特殊纖維蛋白,具有強度高、韌性大等特點,在人工肌腱等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著誘人的前景。某研究小組提取一種蜘蛛中的蛛絲蛋白基因,將其導(dǎo)入大腸桿菌生產(chǎn)蛛絲蛋白。下列敘述正確的是()[A]構(gòu)建蛛絲蛋白基因表達(dá)載體需要限制酶和DNA聚合酶[B]可通過顯微注射的方法將蛛絲蛋白基因直接導(dǎo)入大腸桿菌[C]基因表達(dá)載體上的復(fù)制原點可調(diào)控蛛絲蛋白基因的表達(dá)[D]可通過蛋白質(zhì)工程設(shè)計與改造蛛絲蛋白的結(jié)構(gòu)以增強其韌性5.(蛋白質(zhì)工程|2024·成都模擬)利用AI(人工智能)破解蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能之謎,建立蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)計和優(yōu)化,會給未來蛋白質(zhì)工程的發(fā)展帶來翻天覆地的變化。關(guān)于該技術(shù)的實施下列說法錯誤的是()[A]用AI預(yù)測新型蛋白質(zhì)的基因結(jié)構(gòu)應(yīng)依據(jù)中心法則原理[B]可以通過改造或合成基因來獲得AI設(shè)計的蛋白質(zhì)[C]根據(jù)設(shè)計的某種蛋白質(zhì)的氨基酸序列推理的基因序列中包含啟動子和終止子[D]用蛋白質(zhì)的氨基酸序列推測的RNA編碼序列有多種可能6.(蛋白質(zhì)工程綜合|2024·北京一模)人白細(xì)胞介素2(IL2)是一種細(xì)胞因子,含有3個半胱氨酸,分別位于第58、105、125位,其中58位與105位半胱氨酸之間形成的二硫鍵對保持IL2活性起重要作用。用大腸桿菌生產(chǎn)IL2,為保證產(chǎn)物活性,將IL2基因中編碼125位半胱氨酸的序列突變?yōu)榻z氨酸序列。下列敘述錯誤的是()[A]突變的IL2基因的序列發(fā)生了堿基的增添[B]天然的和基因工程生產(chǎn)的IL2均在核糖體上合成[C]突變的IL2基因的表達(dá)降低了二硫鍵錯配的可能[D]大腸桿菌中IL2基因的復(fù)制和表達(dá)遵循中心法則能力提升練選擇題:7~9題,每題4分。7.(生物技術(shù)的安全性|2024·成都模擬)生物技術(shù)是把雙刃劍,造福人類的同時也帶來了安全性和倫理問題,人們必須高度重視。下列敘述錯誤的是()[A]利用核移植技術(shù)獲得胚胎,從中分離出ES細(xì)胞治療白血病涉及倫理問題[B]若有國家把研制出的新型鼠痘病毒作為生物武器,將會威脅人類安全[C]研究轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物時應(yīng)采取多種方法防止轉(zhuǎn)基因花粉的傳播[D]干細(xì)胞的研究具有廣闊的應(yīng)用前景,應(yīng)大力支持和發(fā)展,不需要監(jiān)管8.(基因工程綜合|2024·重慶模擬)常見的啟動子可分為三類:組成型啟動子,驅(qū)動基因在所有細(xì)胞、組織和器官中持續(xù)表達(dá);組織特異型啟動子,調(diào)控基因只在某些特定的部位中表達(dá);誘導(dǎo)型啟動子,通常在光、鹽等信號作用下,使目的基因的轉(zhuǎn)錄水平有所提高。下列相關(guān)敘述錯誤的是()[A]細(xì)胞分化與組織特異型啟動子的調(diào)控和組成型啟動子均有關(guān)[B]膀胱生物反應(yīng)器的構(gòu)建需要將目的基因連接在誘導(dǎo)型啟動子的下游[C]乳腺生物反應(yīng)器的構(gòu)建需要將目的基因連接在組織特異型啟動子的下游[D]培養(yǎng)耐鹽植物時,可將鹽誘導(dǎo)型啟動子與目的基因相連9.(基因工程與蛋白質(zhì)工程綜合|2024·惠州模擬)嵌合抗原受體T細(xì)胞(CART)是癌癥治療的研究熱點。其原理是將CAR基因?qū)隩細(xì)胞獲得CART細(xì)胞,進(jìn)而表達(dá)出特異性更強的癌細(xì)胞抗原受體蛋白(CAR)。相比自然狀態(tài)下的細(xì)胞毒性T細(xì)胞,CART細(xì)胞對腫瘤細(xì)胞的殺傷性、靶向性更強,治療流程如圖。下列敘述正確的是()[A]步驟②屬于生物工程中的細(xì)胞工程[B]CART細(xì)胞的CAR能特異性識別并殺傷癌細(xì)胞[C]步驟④可選用動物病毒或噬菌體作為載體[D]步驟⑤需定期更換培養(yǎng)液以補充營養(yǎng)物質(zhì)并清除代謝廢物10.(12分)(基因工程與蛋白質(zhì)工程綜合|2024·重慶三模)目前用于治療人類疾病的單克隆抗體大多數(shù)是鼠源單抗,人體對鼠源單抗有一定的排斥反應(yīng)?？蒲腥藛T根據(jù)抗體的結(jié)構(gòu)特點對鼠源單抗進(jìn)行改造,思路如圖甲。獲得相關(guān)基因后,利用PCR技術(shù)進(jìn)行融合得到目的基因,將其與乳腺細(xì)胞表達(dá)載體PBCⅠ構(gòu)建形成重組DNA分子。目的基因、表達(dá)載體PBCⅠ的結(jié)構(gòu)如圖乙所示。請回答下列問題。注:P1為山羊乳腺中特異表達(dá)的基因啟動子,P2為四環(huán)素誘導(dǎo)啟動子(必須在四環(huán)素存在時才能起作用);限制酶MboⅠ、XbaⅠ、ScaⅠ的識別序列均不相同。(1)圖甲所示的改造思路屬于工程的范疇,鼠源單抗的(填“可變區(qū)”或“恒定區(qū)”)易被免疫細(xì)胞識別引發(fā)排斥反應(yīng)。

(2)構(gòu)建重組DNA分子時,應(yīng)選擇限制酶切割目的基因與PBCⅠ載體,以便后續(xù)通過(填“紅色”“藍(lán)色”或“紫色”)熒光檢測篩選。

(3)通常將重組DNA分子導(dǎo)入小鼠的(填細(xì)胞名稱),在培養(yǎng)液中加入以篩選目標(biāo)細(xì)胞,再經(jīng)過工程獲得大量轉(zhuǎn)基因小鼠。

(4)通過抗原—抗體雜交技術(shù)檢測轉(zhuǎn)基因小鼠乳汁中的改造抗體水平,發(fā)現(xiàn)其含量較低,原因可能是、抗體的組裝及分泌過程受阻等。

第60講基因工程的應(yīng)用和生物技術(shù)的安全性與倫理問題1.A培育轉(zhuǎn)基因動物時,應(yīng)將相應(yīng)的基因表達(dá)載體導(dǎo)入受精卵中;將花青素代謝基因?qū)胫参矬w細(xì)胞,再經(jīng)植物組織培養(yǎng)可獲得具有特定花色的植株。2.A“試管嬰兒”選擇的是發(fā)育良好的胚胎,而“設(shè)計試管嬰兒”要進(jìn)行遺傳學(xué)診斷,以獲得性狀符合人們要求的胚胎;“設(shè)計試管嬰兒”利用了體外受精、胚胎移植、植入前胚胎遺傳學(xué)診斷等技術(shù),“試管嬰兒”不需要進(jìn)行遺傳學(xué)診斷,二者都是有性生殖;“設(shè)計試管嬰兒”技術(shù)必須獲得政府部門的相關(guān)批準(zhǔn)證書,以防該技術(shù)的濫用,“試管嬰兒”技術(shù)也需要得到政府的審批。3.A即使轉(zhuǎn)基因植物的外源基因來源于自然界,也可能存在安全性問題;除草劑可對農(nóng)田雜草進(jìn)行定向選擇,隨著除草劑的大量應(yīng)用,抗除草劑的雜草逐漸增多,抗性也逐漸增強;轉(zhuǎn)基因作物上會殘留農(nóng)藥,引起食品安全問題;必需氨基酸是人體細(xì)胞中不能合成的、只能從外界獲取的氨基酸,因此,將必需氨基酸含量多的蛋白質(zhì)編碼基因?qū)胫参?可提高植物的營養(yǎng)價值。4.D構(gòu)建蛛絲蛋白基因表達(dá)載體需要限制酶和DNA連接酶;向大腸桿菌導(dǎo)入外源基因時,需構(gòu)建基因表達(dá)載體,以保證目的基因能穩(wěn)定存在,通常用Ca2+處理大腸桿菌,使其易于吸收環(huán)境中的基因表達(dá)載體;基因表達(dá)載體上的啟動子可調(diào)控蛛絲蛋白基因的表達(dá);若需對蛛絲蛋白進(jìn)行設(shè)計和改造以增強其韌性,可通過蛋白質(zhì)工程來實現(xiàn)。5.C用AI預(yù)測新型蛋白質(zhì)的基因結(jié)構(gòu)依據(jù)的原理是中心法則,從蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)反推出氨基酸序列,再反推出相應(yīng)基因序列;對蛋白質(zhì)的改造是通過改造或合成基因來完成的;啟動子和終止子為非編碼區(qū),故由氨基酸序列推測的基因序列中不包含啟動子和終止子;因為一種氨基酸可能對應(yīng)多種密碼子(即密碼子具有簡并性),故用蛋白質(zhì)的氨基酸序列推測的RNA編碼序列有多種可能。6.A由題意可知,為保證產(chǎn)物活性,將IL2基因中編碼125位半胱氨酸的序列突變?yōu)榻z氨酸序列,只是一個氨基酸發(fā)生了改變,應(yīng)該是發(fā)生了堿基替換,而不是堿基的增添;天然的和基因工程生產(chǎn)的IL2的本質(zhì)都是蛋白質(zhì),都是在核糖體上合成的;58位與105位半胱氨酸之間形成的二硫鍵對保持IL2活性起重要作用,突變的IL2基因的表達(dá)產(chǎn)物中第125位的半胱氨酸被替換,無法參與二硫鍵的形成,降低了二硫鍵錯配的可能;正?；蚝屯蛔兓虻膹?fù)制和表達(dá)都遵循中心法則。7.D從人胚胎分離出ES細(xì)胞治療白血病,會涉及胚胎的處理問題,進(jìn)而產(chǎn)生倫理問題;研制出的新型鼠痘病毒,若作為生物武器,殺傷力強、傳播廣泛、難預(yù)防,會威脅人類安全;研究轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物時應(yīng)采取多種方法防止轉(zhuǎn)基因花粉的傳播,以防止基因污染的發(fā)生;干細(xì)胞的研究可治療很多疾病,但也可能會向著克隆人的方向發(fā)展,帶來倫理問題,因此需要嚴(yán)格監(jiān)管。8.B由題意可知,組成型啟動子能在所有細(xì)胞發(fā)揮作用,組織特異型啟動子,在某些特定的細(xì)胞中發(fā)揮作用,所以細(xì)胞分化與組成型啟動子和組織特異型啟動子均有關(guān);膀胱生物反應(yīng)器和乳腺生物反應(yīng)器都需要將目的基因連接在相應(yīng)的組織特異型啟動子的下游,保證基因在特定的細(xì)胞中表達(dá);將鹽誘導(dǎo)型啟動子與目的基因相連,當(dāng)植物處于高鹽環(huán)境時,目的基因表達(dá)增加,使植物表現(xiàn)出耐鹽性狀。9.D分析題意,步驟②是根據(jù)靶抗原設(shè)計CAR結(jié)構(gòu),是從蛋白質(zhì)的預(yù)期功能出發(fā),屬于蛋白質(zhì)工程;CAR是CART細(xì)胞表面的癌細(xì)胞抗原受體,受體具有識別作用,殺傷癌細(xì)胞是T細(xì)胞的功能;噬菌體的宿主細(xì)胞是細(xì)菌,因此將CAR基因?qū)隩細(xì)胞不能用噬菌體作為載體;步驟⑤是進(jìn)行動物細(xì)胞培養(yǎng),為補充營養(yǎng)物質(zhì)并清除代謝廢物,防止細(xì)胞代謝物積累對細(xì)胞自身造成危害,需定期更換培養(yǎng)液。10.【答案】(除標(biāo)注外,每空2分)(1)蛋白質(zhì)恒定區(qū)(1分)(2)ScaⅠ和XbaⅠ紅色(1分)(3)受精卵(1分)四環(huán)素胚胎(1分)(4)山羊乳腺特異表達(dá)啟動子在小鼠中作用效果不理想【解析】(1)改造抗體,產(chǎn)生了自然界中原來沒有的蛋白質(zhì),屬于蛋白質(zhì)工程的內(nèi)容;由于改造后的抗體是用人源的恒定區(qū)取代了鼠源的恒定區(qū),推測出鼠源單抗的恒定區(qū)易引發(fā)排斥反應(yīng)。(2)為了保證目的基因能夠按照正確的方向轉(zhuǎn)錄,只能選用ScaⅠ和XbaⅠ這兩個酶切割