2024版新教材高考生物全程一轮总复习第十二单元生物技术与工程课堂互动探究案6基因工程及生物技术的安全性与伦理问题（课件+课后定时检测案+课前自主预习案+学生用书）（4份）
(共143张PPT)
基因工程及生物技术的安全性与伦理问题
课前自主预习案
课堂互动探究案
课前自主预习案
素能目标★考向导航
基础梳理——系统化
知识点一 基因工程的概念分析
基因重组
受体
分子
生物类型
生物产品
知识点二 基因工程的操作工具
3种工具，其中有两种工具酶
1．限制性内切核酸酶（又称限制酶）
（1）来源：主要是从 生物中分离纯化出来的。
（2）作用：识别双链DNA分子的某种特定的 ，并切开特定部位的两个核苷酸之间的 。
（3）结果：产生 或平末端。
原核
核苷酸序列
磷酸二酯键
黏性末端
特别提醒
正确认识限制酶
①限制酶是一类酶，而不是一种酶。
②将一个基因从DNA分子上切割下来，需要切两处，同时产生四个黏性末端或平末端。
③不同DNA分子用同一种限制酶切割，产生的末端都相同，同一个DNA分子用不同的限制酶切割，产生的末端一般不相同。
④限制酶切割位点应位于标记基因之外，不能破坏标记基因，以便进行检测。
⑤限制酶不切割自身DNA的原因是原核生物中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。
2．DNA连接酶
种类 E.coli DNA连接酶 T4 DNA连接酶
来源 _________ T4噬菌体
特点 只缝合 末端 缝合 末端和平末端
作用 恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的 ，连接两个DNA片段 大肠杆菌
黏性
黏性
磷酸二酯键
3.载体
（1）作用：携带外源DNA片段进入 。
（2）种类： 、噬菌体、 等。
受体细胞
质粒
动植物病毒
限制酶切割位点
标记基因
特别提醒
基因载体与膜载体的区别
基因工程中的载体是DNA分子，能将目的基因导入受体细胞内，它能在宿主细胞内稳定存在，并可对目的基因进行大量复制；膜载体是蛋白质，与细胞膜的通透性有关。
知识点三 基因工程的基本操作程序
1．目的基因的筛选与获取
（1）目的基因：用于 或获得 等的基因。
改变受体细胞性状
预期表达产物
结构和功
能清晰
PCR技术
_________
2．基因表达载体的构建
（1）构建基因表达载体的目的：
①使目的基因在受体细胞中 ，并且可以 给下一代。
②使目的基因能够 和发挥作用。
（2）基因表达载体的组成：
稳定存在
遗传
表达
上游
RNA聚合酶
下游
标记基因
3．将目的基因导入受体细胞
该过程未涉及碱基互补配对
项目 植物细胞 动物细胞 微生物细胞
常用方法 法、 法 技术 Ca2＋处理法
受体细胞 受精卵、体细胞 ________ 原核细胞
农杆菌转化
花粉管通道
显微注射
受精卵
4.目的基因的检测与鉴定
检测目的 检测方法 判断标准
目的基因是否插入转基因生物的DNA 技术 是否出现杂交带
目的基因是否转录出了mRNA 分子杂交技术 是否出现_______
目的基因是否翻译出蛋白质 技术 是否出现杂交带
个体水平的鉴定 如抗虫、抗病的接种实验 是否表现出相应的特性
DNA分子杂交
杂交带
抗原—抗体杂交
知识点四 基因工程的应用
1．基因工程在农牧业方面的应用
（1）转基因 植物；（2）转基因 植物；（3）转基因
植物；（4）改良植物的品质；（5）提高动物的 ；（6）改善畜产品的品质。
2．基因工程在医药卫生领域的应用
（1）对 进行基因改造，使它们能够生产药物。
（2）让哺乳动物批量生产 。
（3）可能使建立 工厂的设想成为现实。
3．在食品工业方面的应用：利用工程菌生产食品工业用酶、
等。
抗虫
抗病
抗除草剂
生长速率
微生物或动植物的细胞
药物
移植器官
氨基酸和维生素
知识点五 蛋白质工程
基因合成
新的蛋
白质
蛋白质结构
脱氧核苷酸序列
知识点六 生物技术的安全性与伦理问题
1．转基因产品的安全性
（1）引发对转基因产品安全性争论的原因
①基因工程对原本是自然造就的生命形式进行了改造，使之具有了 。
②人们所生活的国家或社会， 、意识形态、宗教信仰、
水平、历史背景、传统文化和 观念等的差异，决定了人们具有不同的价值观取向。
（2）理性看待转基因技术
①以完备的 为基础，即清晰地了解 的原理和操作规程。
②应该看到人们的观点受到许多复杂的 、经济和文化等因素的影响。
③要靠确凿的 和严谨的 进行思考和辩论。
全新特征
政治制度
经济发展
伦理道德
相关科学知识
转基因技术
政治
证据
逻辑
2．关注生殖性克隆人
（1）生殖性克隆与治疗性克隆
①生殖性克隆：指通过克隆技术产生_________________。
②治疗性克隆：指利用克隆技术产生 ，用来修复或替代受损的细胞、组织和器官，达到治疗疾病的目的。
（2）生殖性克隆人面临的伦理问题
①生殖性克隆人“有违 ”。
②生殖性克隆人是人为地制造在 上和 上都不健全的人。
③克隆技术还不成熟，生殖性克隆人会面临 、死胎和 等问题。
独立生存的新个体
特定的细胞、组织和器官
人类尊严
心理
社会地位
流产
畸形儿
（3）警惕用新技术研究生殖性克隆人
①利用 技术，有可能产生人的iPS细胞，从而产生克隆人。
②如果按照“人类基因组编写计划”合成人类的 ，就有可能造出“无父母”人类或者拥有相同基因组的“克隆人”。
化学诱导多能干细胞
整个基因组
3．禁止生物武器
（1）种类：包括 类、病毒类和 类等。
（2）特点：致病能力强、攻击范围广。
（3）散布途径：直接或者通过 、生活必需品和 等散布，经由 等侵入人、畜体内，造成大规模伤亡，也能大量损害植物。
致病菌
生化毒剂
食物
带菌昆虫
呼吸道、消化道和皮肤
基能过关——问题化
一、判一判（判断正误并找到课本原话）
（一）重组DNA技术的基本工具
1．基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫作重组DNA技术。（选择性必修3 P67正文）（ ）
2．基因工程中用到的工具酶有限制酶、DNA连接酶、载体。（选择性必修3 P70正文）（ ）
3．限制酶能够识别双链DNA分子中特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的氢键断开。（选择性必修3 P71正文）（ ）
4．基因工程中实际用到的质粒都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的。（选择性必修3 P72正文）（ ）
5．质粒上标记基因的存在便于重组分子的筛选。（选择性必修3 P72正文）（ ）
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√
√
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（二）基因工程的基本操作程序
1．引物是一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸。（选择性必修3 P77相关信息）（ ）
2．构建基因表达载体是转基因工程的核心工作。（选择性必修3 P80正文）（ ）
3．启动子是一段有特殊序列结构的DNA片段，它是RNA聚合酶识别和结合的部分，有了它才能驱动DNA的复制过程。（选择性必修3 P80正文）（ ）
4．构建基因表达载体过程中通常用同种限制酶切割质粒和目的基因。（选择性必修3 P80正文）（ ）
5．转化是指目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。（选择性必修3 P81正文）（ ）
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√
√
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（三）基因工程的应用及蛋白质工程的原理和应用
1．科学家将外源生长素基因导入鲤鱼，转基因鲤鱼的生长速率提高了42%～115%。（选择性必修3 P89正文）（ ）
2．干扰素是一种具有干扰病毒复制作用的糖蛋白，在临床上被广泛应用。（选择性必修3 P90资料卡）（ ）
3．基因工程中可以将目的基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起，得到乳腺生物反应器。（选择性必修3 P90正文）（ ）
4．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，是包含多学科的综合科技工程。（选择性必修3 P93正文）（ ）
×
√
√
√
（四）生物技术的安全性与伦理问题
1．基因工程中研究最早、最广泛和取得实际应用成果最多的领域是微生物基因工程。（选择性必修3 P101正文）（ ）
2．人们所生活的国家或社会，政治制度、意识形态、宗教信仰、经济发展水平、历史背景、传统文化和伦理道德观念等的差异，决定了人们具有相同的价值观取向。（选择性必修3 P103正文）（ ）
3．理性看待转基因技术最重要的是，要靠确凿的证据和严谨的逻辑进行思考和辩论。（选择性必修3 P103正文）（ ）
4．我国对转基因技术的方针是研究上要大胆，坚持自主创新；推广上要慎重，做到确保安全；管理上要严格，坚持依法监管。（选择性必修3 P104正文）（ ）
√
√
√
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5．很多生物学家认为，克隆技术已经很成熟，可以推广使用，甚至可以克隆人。（选择性必修3 P107正文）（ ）
6．生殖性克隆人破坏了人类基因多样性的天然属性，不利于人类的生存和进化。（选择性必修3 P108正文）（ ）
7．生物武器相对容易获得，也便于携带和施放，但不会引起公众恐慌。（选择性必修3 P112正文）（ ）
8．1972年4月，苏联、美国、英国分别在其首都签署了《禁止试制、生产和储存并销毁细菌（生物）和毒剂武器公约》（简称《禁止生物武器公约》）。（选择性必修3 P113正文）（ ）
×
×
√
√
三、连一连
生物武器的种类
三、议一议
【教材易漏拾遗】
1．[选择性必修3 P71正文拓展]限制酶主要来源于原核生物，为什么不能切割自身DNA分子？
提示：限制酶具有特异性，即一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的位点进行切割。限制酶不切割自身DNA分子的原因是原核生物DNA分子中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。
2．[选择性必修3 P72正文拓展]DNA连接酶和DNA聚合酶是一回事吗？为什么？
提示：不是。DNA连接酶连接的是两个DNA片段，而DNA聚合酶是把单个的脱氧核苷酸连接到已有的DNA片段上。
3．[选择性必修3 P80正文拓展]构建基因表达载体的目的是什么？
提示：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代；同时，使目的基因能够表达和发挥作用。
4．[选择性必修3 P80正文拓展]为什么不能将目的基因插入载体的标记基因中？
提示：标记基因用于鉴定目的基因是否成功导入受体细胞，以便将含目的基因的细胞筛选出来，若标记基因中有目的基因插入，则标记基因被破坏，无法进行筛选。
5．[选择性必修3 P93正文拓展]基因工程能否完全满足人们生产和生活的需要，为什么？
提示：不能，因为基因工程原则上只能生产自然界中已存在的蛋白质，不能完全满足人类的需要。
6．[选择性必修3 P94正文拓展]蛋白质工程为什么通过对基因进行操作来实现对天然蛋白质的改造？
提示：①蛋白质具有十分复杂的空间结构，基因的结构相对简单，容易改造；②改造后的基因可以遗传给下一代，被改造的蛋白质无法遗传。
7．[选择性必修3 P103正文拓展]转入生长激素基因的鱼生长速度快，饵料转化率高。但鱼类易于逃逸、扩散，因此转基因鱼存在生态安全性问题，我国科学家只将三倍体的转基因鱼投入自然系统。请根据材料思考回答下列问题：
（1）转基因鱼成功的物质基础是什么？
（2）试从保障生态安全性问题分析只投放三倍体鱼的原因。
提示：转基因技术能够进行的物质基础是各种细胞生物都以DNA分子作为遗传物质。
提示：三倍体鱼不能繁殖，可以人工控制养殖数量和范围，避免发生杂交、竞争，引起生态危机。
8．[选择性必修3 P106正文发掘]生殖性克隆与治疗性克隆最主要的区别是什么？
提示：克隆的目的不同，生殖性克隆的目的是用于生育，产生新个体；治疗性克隆的目的是治疗人类疾病。
9．[选择性必修3 P112正文发掘]对待生物武器的态度与转基因安全性的态度有何不同？
提示：对待生物武器的态度是在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器，并反对生物武器及其技术和设备的扩散。对待转基因生物的安全性的态度是趋利避害，而不能因噎废食。
课堂互动探究案
考点一 基因工程的概念及操作工具
任务1 完善基因工程的理论基础
任务2 与DNA有关的酶的比较
名称 作用部位 作用底物 作用结果
限制酶 DNA 将DNA切成两个片段
DNA连接酶 DNA片段 将两个DNA片段连接为一个DNA分子
DNA聚合酶 磷酸二酯键 将单个脱氧核苷酸依次连接到DNA单链末端
DNA酶 DNA 将DNA片段水解为单个脱氧核苷酸
解旋酶 碱基对之间的氢键 将双链DNA分子局部解旋为单链，形成两条长链
RNA聚合酶 核糖核苷酸 将单个核糖核苷酸依次连接到RNA单链末端
磷酸二酯键
磷酸二酯键
脱氧核苷酸
磷酸二酯键
DNA
磷酸二酯键
任务3 明确载体上标记基因的标记原理
载体上的标记基因一般是一些抗生素的抗性基因。目的基因要转入的受体细胞没有抵抗相关抗生素的能力。当含有抗生素抗性基因的载体进入受体细胞后，抗性基因在受体细胞内表达，使受体细胞能够抵抗相应抗生素，所以在受体细胞的培养体系中加入该种抗生素就可以只保留转入载体的受体细胞，原理如图所示：
1.基因载体与膜载体的区别
基因工程中的载体是DNA分子，能将目的基因导入受体细胞内，它能在宿主细胞内稳定存在，并可对目的基因进行大量复制；膜载体是蛋白质，与细胞膜的通透性有关。
2．正确认识限制酶
（1）限制酶是一类酶，而不是一种酶。
（2）将一个基因从DNA分子上切割下来，需要切两处，同时产生四个黏性末端或平末端。
（3）不同DNA分子用同一种限制酶切割，产生的末端都相同，同一个DNA分子用不同的限制酶切割，产生的末端一般不相同。
（4）限制酶切割位点应位于标记基因之外，不能破坏标记基因，以便进行检测。
（5）限制酶不切割自身DNA的原因是原核生物中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。
考向一 基因工程操作工具的基础考查
1.用Xho Ⅰ和Sal Ⅰ两种限制性内切核酸酶分别处理同一DNA片段，酶切位点及酶切产物分离结果如图。以下叙述错误的是（ ）
A．图1中两种酶识别的核苷酸序列不同
B．图2中酶切产物可用于构建重组DNA
C．泳道①中是用SalⅠ处理得到的酶切产物
D．图中被酶切的DNA片段是单链DNA
答案：D
解析：限制酶识别特定的核苷酸序列，不同的限制酶能识别不同的核苷酸序列，由电泳图可知XhoⅠ和SalⅠ两种酶分别切割时，识别的序列不同，A正确；同种限制酶切割出的DNA片段，具有相同的黏性末端，再用DNA连接酶进行连接，可以构成重组DNA，B正确；SalⅠ将DNA片段切成4段，XhoⅠ将DNA片段切成3段，根据电泳结果可知泳道①为SalⅠ，泳道②为XhoⅠ，C正确；限制酶切割双链DNA，酶切后的DNA片段仍然是双链DNA为主，只在黏性末端出现部分单链，D错误。
2．[2023·江苏省东台中学高三检测]“工欲善其事，必先利其器”。限制性内切核酸酶、DNA连接酶的发现为DNA切割、连接、功能基因的获得以及表达载体的构建创造了条件，下列关于限制性内切核酸酶和DNA连接酶的叙述，正确的是（ ）
A．两者都是从原核生物中分离纯化出来的
B．两者的催化都会导致磷酸二酯键数目的改变
C．限制性内切核酸酶都能在特定位点切割产生黏性末端
D．T4 DNA连接酶只能连接双链DNA片段互补的黏性末端
答案：B
3．下列关于载体的叙述中，错误的是（ ）
A．载体与目的基因结合后，实质上就是一个重组DNA分子
B．对某种限制酶而言，载体最好只有一个切点，但还要有其他多种酶的切点
C．目前常用的载体有质粒、λ噬菌体的衍生物和动植物病毒
D．载体具有某些标记基因，便于对其进行切割
解析：载体与目的基因结合后会形成一个重组DNA分子，A正确；载体中，对某种限制酶而言，最好只有一个切点，但还要有其他多种限制酶的切点，便于与目的基因定向连接，B正确；目前常用的载体有质粒、λ噬菌体的衍生物和动植物病毒，C正确；载体上要具有某些标记基因，便于筛选重组DNA分子，D错误。
答案：D
4．近年诞生的 CRISPR/Cas9基因编辑技术可进行基因定点编辑。 CRISPR/Cas9系统主要包括Cas9（限制性内切核酸酶）和向导RNA，其原理是由向导RNA引导Cas9到一个特定的基因位点进行切割（上述过程见下图）。下列相关叙述正确的是（ ）
A．CRISPR/Cas9的组成物质是在核糖体上合成的
B.向导RNA的合成需要逆转录酶的参与
C．基因的定点编辑过程只涉及碱基A—U，G—C的互补配对
D．切割后形成的每个DNA片段均含有两个游离的磷酸基团
答案：D
解析：CRISPR/Cas9系统主要包括Cas9(限制性内切核酸酶)和向导RNA，前者是在核糖体上合成，后者是通过转录形成的，其场所不在核糖体，A错误；向导RNA可通过转录形成，逆转录酶以RNA为模板合成DNA，B错误；向导RNA和目标DNA互补配对过程中，涉及的配对方式有A—U，G—C，T—A，C—G，C错误；由于DNA分子是双链结构，因此切割后形成的每个DNA分子的片段中均含有2个游离的磷酸基团，D正确。
考向二 基因工程操作工具的综合考查
5.[2023·湖北高三模拟]大米的铁含量极低，科研人员通过基因工程、植物组织培养等现代生物技术，培育出了铁含量比普通大米高60%的转基因水稻，改良了稻米的营养品质。下图为培育转基因水稻过程示意图，其中①～⑥为过程，EcoRⅠ、Hind Ⅲ、BamHⅠ为限制酶。
（1）该转基因水稻培育过程中选取目的基因用到的限制酶是 。这么操作的优点是 。（回答3点）
（2）PCR是获取大量目的基因的一种方法，反应体系的成分中有两种引物，对两种引物的设计要求之一是：两种引物之间不能碱基互补配对，试分析原因 ；
下图展示了用PCR技术从DNA分子中获取铁合蛋白基因的过程，A、B、C、D是四种引物，选择图中的 引物通过PCR三次循环就可将铁合蛋白基因分离出来。
BamHⅠ和HindⅢ
防止自身环化，避免反向连接，
防止目的基因被破坏
防止引物之间结合形成双链，并因此降低了引物与DNA模板链结合的效率
B和C
（3）图中④⑤⑥过程，属于 技术，制备的培养基是由无机营养成分、有机营养成分、 四部分组成。
植物组织培养
激素、琼脂
考点二 基因工程的基本操作程序及应用
任务1 结合抗虫棉的培育过程图填空
（1）从图中可以看出，目的基因是 ，使用的载体是 ，将目的基因表达载体导入受体细胞的方法是 。
（2）请写出两种检测目的基因是否表达的方法： 。
Bt毒蛋白基因
Ti质粒
农杆菌转化法
抗原—抗体杂交法、
用棉叶饲喂棉铃虫
任务2 观察基因工程的操作过程，分析每一步骤的操作程序
PCR
人工合成
基因文库
启动子
标记基因
农杆菌转化法
花粉管通道法
显微注射
DNA分子杂交
分子杂交
抗原—抗体杂交
个体生物学水平
任务3 目的基因的检测和鉴定
是否出现杂交带
是否出现杂交带
是否出现杂交带
是否抗虫；是否抗病
任务4 完善基因工程的应用
技术名称 应用
植物基 因工程 培育转基因抗虫植物、转基因抗病植物和转基因 植物，利用转基因改良植物的品质
动物基 因工程 提高动物生长速率，改善畜产品的品质，用转基因动物生产 ，用转基因动物作 的供体
基因治疗 把 导入病人体内，使其表达产物发挥作用，从而治疗疾病，分为体内基因治疗和体外基因治疗
抗除草剂
药物
器官移植
正常基因
任务5 获取目的基因
1.基因工程操作的四个易错点
（1）目的基因的插入位点不是随意的，基因表达需要启动子与终止子的调控，所以目的基因应插入启动子与终止子之间的部位。
（2）基因工程操作过程中只有第三步（将目的基因导入受体细胞）没有碱基互补配对现象。
（3）农杆菌转化法原理：农杆菌易感染双子叶或裸子植物的细胞，并将其Ti质粒上的T DNA转移并整合到受体细胞染色体DNA上。
（4）启动子≠起始密码子，终止子≠终止密码子
启动子和终止子位于DNA片段上，分别控制转录过程的启动和终止；起始密码子和终止密码子位于mRNA上，分别控制翻译过程的启动和终止。
2．限制酶的选择技巧
（1）根据目的基因两端的限制酶切点来确定限制酶的种类
①应选择切点位于目的基因两端的限制酶，如图甲可选择PstⅠ。
②不能选择切点位于目的基因内部的限制酶，如图甲不能选择SmaⅠ。
③为避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒，如图甲也可选择用Pst Ⅰ和EcoR Ⅰ两种限制酶（但要确保质粒上也有这两种酶的切点）。
（2）根据质粒的特点来确定限制酶的种类
①所选限制酶要与切割目的基因的限制酶一致，以确保产生相同的黏性末端。
②质粒作为载体必须具备标记基因等，所以所选择的限制酶尽量不要破坏这些结构，如图乙中限制酶Sma Ⅰ会破坏标记基因。如果所选酶的切点不止一个，则切割重组后可能会丢失某些片段，若丢失的片段含复制原点，则切割重组后的片段进入受体细胞后将不能自主复制。
考向一 对基因工程的操作程序的考查
1．[经典模拟]如图表示用化学方法合成目的基因Ⅰ的过程。据图分析，下列叙述正确的是（ ）
A．过程①需要DNA连接酶
B．过程②需要限制性内切核酸酶
C．目的基因Ⅰ的碱基序列是已知的
D．若某质粒能与目的基因Ⅰ重组，则该质粒和目的基因Ⅰ的碱基序列相同
答案：C
解析：过程①仅仅是单链a和单链b之间形成氢键，不需要DNA连接酶，A错误；过程②与过程①的本质相同，故不需要DNA限制性内切核酸酶，B错误；图中显示的是人工合成基因的流程图，因此需要知道目的基因Ⅰ的碱基序列，C正确；形成重组DNA分子的过程中，质粒与目的基因Ⅰ的碱基序列是不可能相同的，D错误。
2. 甲基对硫磷是常见的农药污染物。科研人员尝试改造并分离得到能够降解甲基对硫磷的微生物。下列操作中错误的是（ ）
A．构建含有甲基对硫磷分解酶基因的表达载体
B．将甲基对硫磷分解酶基因表达载体导入受体菌
C.用甲基对硫磷为唯一碳源的培养基选择所需工程菌
D．提取工程菌的质粒并检测甲基对硫磷基因的含量
答案：D
解析：要改造能够降解甲基对硫磷的微生物，需要构建含有甲基对硫磷分解酶基因的表达载体，A正确；将甲基对硫磷分解酶基因表达载体导入受体菌，是基因表达载体的构建，是基因工程的核心步骤，B正确；甲基对硫磷是一种含碳农药，故用甲基对硫磷为唯一碳源的培养基选择所需工程菌，C正确；目的基因的检测和鉴定应重点监测目的基因的插入与否及插入后的表达结果，可采用DNA分子杂交技术等手段，而非提取工程菌的质粒并检测甲基对硫磷基因的含量，D错误。
考向二 基因工程的综合考查
3．[2023·重庆市江津中学高三模拟]黄萎病是危害棉花种植的常见疾病，科学家通过基因工程技术将抗
黄萎病基因——葡萄糖氧化酶基因（GO）导入棉花，获得抗黄萎病棉花。已知T DNA上的基因在农杆菌中不表达，在植物细胞中可以表达，请将转基因棉花培育步骤补充完整：
（1）构建上图所示重组Ti质粒，用 处理农杆菌，使重组Ti质粒进入农杆菌中，将农杆菌接种到含 的LB液体培养基中振荡培养。培养适宜时间后，离心，去除上清液，加入适量MS液体培养基，可通过测定菌液在600 nm波长处的OD值来确定农杆菌密度是否适宜。
（2）切取经 培养的棉花幼苗的下胚轴，直接转入菌液中侵染5～10 min后，倒出菌液，用灭菌滤纸吸取下胚轴表面多余菌液，将下胚轴放入愈伤组织诱导培养基中培养2天。2天后，向培养基中加入适量 和青霉素，其目的是筛选出转化成功的棉花细胞和 。
CaCl2
卡那霉素
无菌
草丁膦
抑制农杆菌生长
（3）将所得愈伤组织接种到适宜培养基中培养，诱导形成胚状体，在适宜人工条件下继续发育成棉花幼苗。利用 技术检测棉花细胞是否合成 ，选出抗黄萎病棉花。
通过 可以从个体水平上鉴定该棉花对黄萎病的抗性。
抗原－抗体分子杂交
葡萄糖氧化酶
病原体感染实验
考点三 DNA的粗提取与鉴定及PCR技术
任务1 完善实验原理
（1）DNA与蛋白质在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同
溶解规律 2 mol/L NaCl溶液 0.14 mol/L
NaCl溶液
DNA . .
蛋白质 NaCl溶液物质的量浓度从2 mol/L逐渐降低的过程中，溶解度逐渐 . 部分发生盐析沉淀 .
溶解
析出
增大
溶解
（2）DNA不溶于 ，但是细胞中的某些蛋白质则溶于酒精，利用这一原理可将DNA与蛋白质进一步分离。
（3）DNA与二苯胺在沸水浴加热，呈 色。
酒精溶液
蓝
任务2 实验步骤
①称取30 g洋葱，切碎，加入10 mL研磨液，充分研磨。
②漏斗中垫 ，将研磨液过滤到烧杯中， ℃处理，取上清液。
③在上清液中加入体积相等的、预冷的 溶液，静置2～3 min，用玻璃棒沿同一方向搅拌，卷起丝状物，并用滤纸吸去水分。
④取两支20 mL的试管编号A、B，各加入2 mol/L的 溶液5 mL，将丝状物溶于B试管的NaCl溶液中。然后向两支试管中各加入4 mL的 。混匀后，将试管置于 中加热5 min。
⑤结果观察：A试管 ，B试管 。
纱布
4
酒精
NaCl
二苯胺试剂
沸水
不变蓝
变蓝
任务3 通过PCR技术（聚合酶链式反应）扩增DNA片段
（1）PCR原理：在一定的缓冲溶液中提供 ，分别与两条模板链相结合的两种 ，四种脱氧核苷酸，耐高温的 ，同时控制温度使DNA复制在体外反复进行。
（2）PCR的反应过程
① ：当温度上升到 以上时，双链DNA解聚为单链，如下图：
DNA模板
引物
DNA聚合酶
变性
90 ℃
：系统温度下降至 左右时，两种 通过碱基互补配对与两条单链DNA结合，如下图：
③ ：当系统温度上升至72 ℃左右，溶液中的四种脱氧核苷酸（A、T、G、C）在 的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链，如下图：
复性
50 ℃
引物
延伸
耐高温的DNA聚合酶
（3）结果
①PCR一般要经历三十多次循环，每次循环可以分为 、复性和 三步。
②两引物间固定长度的DNA序列呈 扩增（即 ）。
变性
延伸
指数
2n
1.DNA粗提取过程中的注意事项
（1）破碎细胞应彻底、充分。
（2）酒精必须经过充分预冷后才能使用。
（3）实验过程中，搅拌时玻璃不能直插烧杯底部，并且搅拌要轻缓，并沿一个方向搅拌以便获得完整的DNA分子。
（4）将丝状物溶于2 mol/L的NaCl溶液中时，需要不断搅拌以增加溶解的DNA的量。
（5）二苯胺试剂要现配现用，否则会影响鉴定的效果。
2．琼脂糖凝胶电泳注意事项
（1）为避免外源DNA等的影响，实验中的微量离心管、一次性吸液枪头和蒸馏水等使用前必须进行高压蒸汽灭菌处理。
（2）缓冲液和酶应分装成小份，并在－20℃储存。使用前，放在冰块上缓慢融化。
（3）移液器每吸取一种试剂后，都必须更换枪头。
（4）操作时，戴好一次性手套。
3．PCR与DNA复制的比较
（1）DNA复制与PCR技术的区别
①解旋方式：DNA复制是解旋酶催化；PCR技术是DNA在高温作用下变性解旋。
②场所：DNA复制在细胞内（主要在细胞核内）；PCR技术在细胞外（主要在PCR扩增仪内）。
③酶：DNA复制需要DNA解旋酶、普通的DNA聚合酶等；PCR技术需要耐热的DNA聚合酶。
④温度条件：DNA复制需要在细胞内的温度条件下进行；PCR技术需控制温度，在较高温度下进行。
⑤合成的对象：DNA复制的合成对象是DNA分子；PCR技术合成的对象是DNA片段或基因。
⑥引物：DNA复制的引物是RNA；PCR技术的引物是DNA或RNA。
（2）DNA复制与PCR技术的联系
①模板：均需要脱氧核苷酸链作为模板进行物质合成。
②原料：均为四种脱氧核苷酸。
③酶：均需要DNA聚合酶进行催化。
考向一 对DNA粗提取过程的考查
1.图1、2分别为“DNA的粗提取与鉴定”实验中部分操作步骤示意图，下列叙述不正确的是（ ）
A．图1、2中加入蒸馏水稀释的目的相同
B．图1中完成过滤之后保留滤液
C．图2中完成过滤之后弃去滤液
D．在图1鸡血细胞液中加入少许嫩肉粉有助于去除杂质
答案：A
解析：图1中加入蒸馏水的目的是使鸡血细胞吸水涨破，释放其中的核物质，图2中加入蒸馏水的目的是降低NaCl的浓度，使DNA的溶解度降低而析出，A错误；DNA溶于水，图1中完成过滤后，DNA溶解于滤液中，需保留滤液，B正确；图2中DNA已析出，则过滤后弃去滤液，保留含DNA的黏稠物，C正确；在图1中鸡血细胞液中加入少许嫩肉粉，其中的木瓜蛋白酶能分解DNA中的杂质蛋白，有利于去除杂质蛋白，D正确。
2．下列关于“DNA的粗提取与鉴定”实验叙述，错误的是（ ）
A．酵母和菜花均可作为提取DNA的材料
B．DNA既溶于2 mol/L NaCl溶液也溶于蒸馏水
C．过滤时用滤纸代替纱布效果更好
D．DNA溶液加入二苯胺试剂沸水浴加热，冷却后变蓝
解析：只要含DNA的生物材料原则上都可进行本实验，只是DNA含量高的成功的可能性更大，所以酵母和菜花均可作为提取DNA的材料，A正确；DNA在2 mol/L NaCl溶液中溶解度较大，也可溶解于蒸馏水中，B正确；DNA会被吸附到滤纸上而大量损失，影响最终提取的DNA量，C错误；DNA溶液加入二苯胺试剂沸水浴加热，冷却后变蓝，故D正确。
答案：C
考向二 对PCR技术的考查
3.目前广泛应用的新型冠状病毒检测方法是实时荧光RT－PCR技术。RT－PCR是将RNA逆转录（RT）和cDNA的聚合酶链式扩增反应相结合的技术，具体过程如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．与该mRNA结合的引物，可以是A也可以是B
B.引物A与引物B的基本单位都是脱氧核苷酸
C．过程Ⅱ通过控制温度的变化实现目标序列的循环扩增
D．该反应体系中应加入逆转录酶、TaqDNA聚合酶等物质
答案：A
解析：通过图示可知，与该mRNA结合的是引物A，A错误；引物A与引物B是一段DNA序列，其基本单位都是脱氧核苷酸，B正确；过程Ⅱ为PCR的反应阶段，通过控制温度的变化实现变性、复性、延伸，实现目标序列的循环扩增，C正确；RT－PCR反应体系中应加入缓冲液、引物、四种脱氧核糖核苷酸、逆转录酶、Taq DNA聚合酶等物质，D正确。
4．荧光定量PCR技术可定量检测样本中某种DNA含量。其原理是在PCR体系中每加入一对引物的同时加入一个与某条模板链互补的荧光探针（探针是指以放射性同位素、生物素或荧光染料等进行标记的已知核苷酸序列的核酸片段），当Taq DNA聚合酶催化子链延伸至探针处，会水解探针，使荧光监测系统接收到荧光信号，即每扩增一次，就有一个荧光分子生成。下列相关叙述错误的是（ ）
A．引物与探针均具特异性，与模板结合时遵循碱基互补配对原则
B．反应最终的荧光强度与起始状态模板DNA含量呈正相关
C．若用cDNA（部分基因文库）作模板，上述技术也可检测某基因的转录水平
D．Taq DNA聚合酶催化DNA的合成方向总是从子链的3′端向5′端延伸
答案：D
考向三 PCR技术的应用
5.[2023·四省八校高三开学考试]用PCR技术将DNA分子中的A1片段进行扩增，实验中设计了引物Ⅰ、Ⅱ，其连接部位如图所示，X为某限制酶的识别序列。扩增后得到的绝大部分DNA片段是下图中的（ ）
答案：D
解析：利用PCR技术将DNA分子中的A1片段进行扩增，当引物与母链通过碱基互补配对结合后，子链延伸的方向总是从5′端到3′端，据此依题意和图示分析可知，A、B、C均错误，D正确。
6．SRY基因为Y染色体上的性别决定基因，可用SRY－PCR法鉴定胚胎性别，其基本程序如图。相关说法正确的是（ ）
A．PCR扩增的操作步骤依次是：高温变性、中温复性、低温延伸
B．上述过程需要使用的工具酶之一是RNA聚合酶
C．PCR技术中以核糖核苷酸为原料，以指数方式扩增
D．SRY探针能与雄性胚胎样品中DNA配对
答案：D
解析：PCR扩增的操作步骤依次是高温变性、低温复性及适温延伸等，A错误；上述过程需要使用的工具酶之一是耐高温的DNA聚合酶，B错误；PCR技术的原理是DNA双链的复制，其产物是大量的DNA，所以需要以脱氧核苷酸为原料，C错误；SRY基因为Y染色体上的性别决定基因，SRY探针是用位于Y染色体上的性别决定基因(SRY基因)制成的，因此SRY探针能与雄性胚胎样品中DNA配对，D正确。
考点四 蛋白质工程、转基因技术的安全性及生物武器
任务1 完善蛋白质工程概念的相关填空
蛋白质工程 具体内容
别称 第二代基因工程
目标 获得 的蛋白质
原理 由于基因决定蛋白质，因此要对蛋白质结构进行改造，
必须从 入手
手段 ，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质
关键技术 .
基础 蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系
结果 改造了现有蛋白质或制造出 .
满足人类生产和生活需求
基因
基因修饰或基因合成
基因工程
新的蛋白质
任务2 完善转基因技术的安全性的相关内容
（1）安全性问题
① 安全：滞后效应、 、营养成分改变等。
②生物安全：对 的影响等。
③环境安全：对 的影响等。
（2）理性看待转基因技术
①需要正确的社会舆论导向： ，不能因噎废食。
②制定 ，最大程度保证转基因技术和产品的安全性。
任务3 完善生物武器的相关内容（生物武器的特点）
①致病力强、 ；②污染面广、危害时间长；③难以防治；④具有一定的 ；⑤受 影响大。
食品
过敏原
生物多样性
生态系统稳定性
趋利避害
政策和法规
传染性大
潜伏期
自然条件
任务4 蛋白质工程与基因工程的区别和联系
项目 蛋白质工程 基因工程
区 别 过 程 预期蛋白质的 →设计预期的蛋白质 →推测应有的氨基酸 . →找到并改变相对应的脱氧核苷酸 . （基因）或合成新的基因→获得所需要的蛋白质 的筛选与获取→ .的构建→将目的基因导入 →目的基因的 .
实 质 定向改造或生产人类所需要的蛋白质 定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需的生物类型或生物产品
结 果 生产自然界中没有的蛋白质 生产自然界中已有的蛋白质
联系 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，因为对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质，都必须通过 来实现 功能
结构
序列
序列
目的基因
基因表达载体
受体细胞
检测与鉴定
基因修饰或基因合成
任务5 填写蛋白质工程流程图中字母代表的含义
A. ，B. ，C. ，
D. ，E. 。
转录
翻译
分子设计
氨基酸序列
预期功能
1.转基因生物存在安全性问题的原因
（1）目前对基因的结构、调控机制及基因间的相互作用了解有限。
（2）目的基因往往是异种生物的基因。
（3）外源基因插入宿主细胞基因组的部位往往是随机的。
2．根据改造蛋白质的部位的多少，对蛋白质的改造可分为三类：
（1）“大改”：设计并制造出自然界不存在的全新蛋白质。
（2）“中改”：在蛋白质分子中替换某一个肽段或某一个特定的结构域。
（3）“小改”：改造蛋白质分子中的几个氨基酸残基。
考向一 对蛋白质工程的考查
1.[2023·宁夏石嘴山三中高三月考]目前科学家们通过蛋白质工程制造出了蓝色荧光蛋白、黄色荧光蛋白等。采用蛋白质工程技术制造出蓝色荧光蛋白过程的正确顺序是（ ）
①推测蓝色荧光蛋白的氨基酸序列和基因的核苷酸序列
②蓝色荧光蛋白的功能分析和结构设计序列
③蓝色荧光蛋白基因的合成
④表达出蓝色荧光蛋白
A．①②③④ B．②①③④
C．②③①④ D．④②①③
答案：B
解析：蛋白质工程的基本途径是：从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列(基因)或合成新的基因→找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋白质→相应的表达。因此，采用蛋白质工程技术制造出蓝色荧光蛋白过程的正确顺序是：②蓝色荧光蛋白的功能分析和结构设计→①推测蓝色荧光蛋白的氨基酸序列和基因的核苷酸序列→③蓝色荧光蛋白基因的合成→④表达出蓝色荧光蛋白。
2．下图表示蛋白质工程的操作过程，相关说法不正确的是（ ）
A．蛋白质工程中对蛋白质分子结构的了解是非常关键的工作
B．蛋白质工程是完全摆脱基因工程技术的一项全新的生物工程技术
C．a、b过程分别是转录、翻译
D．蛋白质工程中可能构建出一种全新的基因
答案：B
解析：蛋白质工程中了解蛋白质分子结构如蛋白质的空间结构、氨基酸的排列顺序等，对于合成或改造基因至关重要；蛋白质工程的进行离不开基因工程，对蛋白质的改造是通过对基因的改造来完成的；图中a、b过程分别是转录、翻译过程；蛋白质工程中可根据已经明确的蛋白质的结构构建出一种全新的基因。
考向二 转基因技术安全性的考查
3.下列关于转基因生物安全性的叙述中，错误的是（ ）
A．我国已经对转基因食品和转基因农产品强制实施了产品标识制度
B．国际上大多数国家都在转基因食品标签上警示性注明可能的危害
C．开展风险评估、预警跟踪和风险管理是保障转基因生物安全的前提
D．目前对转基因生物安全性的争论主要集中在食用安全性和环境安全性上
答案：B
解析：为了维护消费者对转基因产品的知情权和选择权，我国对转基因食品和转基因农产品实行了标识制度，A正确；转基因食品上只标明原料来自转基因生物，并未标明其危害，B错误；为保障转基因生物的安全性，可开展风险评估、预警跟踪和风险管理等措施，C正确；转基因生物是否安全的争论主要集中在它是否能保证食用安全及环境安全上，D正确。
4．病毒疫苗的研制是现代生物技术应用最广泛的领域，现在研发的第二、三代病毒疫苗都基于DNA重组技术而建立。请分析并回答下列问题：
（1）第二代疫苗是以编码病毒抗原蛋白的RNA为模板，经 .
酶的作用而获得目的基因，再利用 这些工具酶来构建重组质粒。形成的重组质粒与经过 处理的大肠杆菌细胞混合可转化大肠杆菌，再扩增大肠杆菌以获得大量的抗原蛋白。
逆转录
限制酶和DNA连接酶
氯化钙溶液(Ca2＋)
（2）在构建好的重组质粒中，引导目的基因表达的序列是 ，它是 的识别和结合位点。
（3）第三代疫苗即“DNA疫苗”，是将编码某种抗原蛋白的DNA注射到动物体内，该DNA可在生物体内 出相应的抗原蛋白。
（4）现代对于基因工程产品安全性的争论越来越激烈，转基因生物的安全性主要体现在 、 、 三个方面。
启动子
RNA聚合酶
转录、翻译
食品安全
生物安全
环境安全
限制性内切核酸
DNA连接
目的基因
基因表达载体
受体
目的基因
热稳定
医药
[长句应答必备]
1．限制酶具有特异性，即一种限制酶只能识别特定的核苷酸序列，并在特定的位点上切割DNA分子。
2．DNA连接酶的作用部位是磷酸二酯键。
3．质粒是常用的载体，它是一种小型的双链环状DNA分子，具有一个至多个限制酶切割位点及标记基因。
4．基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。
5．目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法；导入动物细胞常用显微注射法，导入微生物细胞常用感受态细胞法。
[等级选考研考向]
1．[2023·浙江1月]以哺乳动物为研究对象的生物技术已获得了长足的进步。对生物技术应用于人类，在安全与伦理方面有不同的观点，下列叙述正确的是（ ）
A．试管婴儿技术应全面禁止
B．治疗性克隆不需要监控和审查
C．生殖性克隆不存在伦理道德方面的风险
D．我国不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验
答案：D
解析：试管婴儿属于有性生殖，合理范围内，试管婴儿技术是可以使用的，A错误；治疗性克隆要在严格监管下进行，B错误；生殖性克隆会引起严重的道德、伦理、社会和法律问题，C错误。
2．[2022·辽宁卷]抗虫和耐除草剂玉米双抗12－5是我国自主研发的转基因品种。为给监管转基因生物安全提供依据，采用PCR方法进行目的基因监测，反应程序如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A．预变性过程可促进模板DNA边解旋边复制
B．后延伸过程可使目的基因的扩增更加充分
C．延伸过程无需引物参与即可完成半保留复制
D．转基因品种经检测含有目的基因后即可上市
答案：B
解析：预变性是使引物完全变性解开，A错误；后延伸过程是为了让引物延伸完全并让单链产物完全退火形成双链结构，可使目的基因的扩增更加充分，B正确；延伸过程需引物参与，C错误；转基因品种不只需要检测是否含有目的基因，还要检测是否表达，还有安全性问题，D错误。
3．[2022·江苏卷]采用基因工程技术调控植物激素代谢，可实现作物改良。下列相关叙述不合理的是（ ）
A．用特异启动子诱导表达iaaM（生长素合成基因）可获得无子果实
B．大量表达ipt（细胞分裂素合成关键基因）可抑制芽的分化
C．提高ga2ox（氧化赤霉素的酶基因）的表达水平可获得矮化品种
D．在果实中表达acs（乙烯合成关键酶基因）的反义基因可延迟果实成熟
答案：B
解析：生长素能促进果实发育，用特异启动子诱导表达iaaM(生长素合成基因)可获得无子果实，A正确；大量表达ipt(细胞分裂素合成关键基因)，细胞分裂素含量升高，细胞分裂素和生长素的比例高时，有利于芽的分化，B错误；赤霉素能促进细胞伸长，从而引起茎秆伸长和植物增高，提高ga2ox(氧化赤霉素的酶基因)的表达水平使赤霉素含量降低从而能获得矮化品种，C正确；乙烯有催熟作用，在果实中表达acs(乙烯合成关键酶基因)的反义基因，即是抑制乙烯的合成，果实成熟会延迟，D正确。
4．[2022·广东卷]“绿水逶迤去，青山相向开”大力发展低碳经济已成为全社会的共识。基于某些梭菌的特殊代谢能力，有研究者以某些工业废气（含CO2等一碳温室气体，多来自高污染排放企业）为原料，通过厌氧发酵生产丙酮，构建一种生产高附加值化工产品的新技术。
回答下列问题：
（1）研究者针对每个需要扩增的酶基因（如图）设计一对 ，利用PCR技术，在优化反应条件后扩增得到目标酶基因。
（2）研究者构建了一种表达载体pMTL80k，用于在梭菌中建立多基因组合表达库，经筛选后提高丙酮的合成量。该载体包括了启动子、终止子及抗生素抗性基因等，其中抗生素抗性基因的作用是 ，终止子的作用是______________________________。
引物
作为标记基因，筛选含有基因表达载体的受体细胞
终止转录，使转录在需要的地方停下来
（3）培养过程中发现重组梭菌大量表达上述酶蛋白时，出现了生长迟缓的现象，推测其原因可能？
此外丙酮的积累会伤害细胞，需要进一步优化菌株和工艺才能扩大应用规模。
（4）这种生产高附加值化工产品的新技术，实现了 ，体现了循环经济特点。从“碳中和”的角度看，该技术的优势在于______________________________________________________，
具有广泛的应用前景和良好的社会效益。
二氧化碳等气体用于大量合成丙酮，而不是用于重组梭菌的生长
废物的资源化
不仅不排放二氧化碳，而且还可以消耗工业废气中的二氧化碳
5．[2022·河北卷] 蛋白酶抑制剂基因转化是作物抗虫育种的新途径。某研究团队将胰蛋白酶抑制剂（NaPI）和胰凝乳蛋白酶抑制剂（StPin1A）的基因单独或共同转化棉花，获得了转基因植株。回答下列问题：
（1）蛋白酶抑制剂的抗虫机制是
______________________________________________________。
（2） 是实施基因工程的核心。
（3）利用农杆菌转化法时，必须将目的基因插入到质粒的 上，此方法的不足之处是 。
（4）为检测目的基因在受体细胞基因组中的整合及其转录和翻译，可采用的检测技术有 （写出两点即可）。
调节害虫胰蛋白酶活性，从而使害虫不能正常消化食物，达到抗虫的目的
基因表达载体的构建
T－DNA
该方法不适用于单子叶植物
基因—DNA分子杂交技术、
mRNA—分子杂交技术、
抗原—抗体杂交技术
（5）确认抗虫基因在受体细胞中稳定表达后，还需进一步做抗虫
以鉴定其抗性程度。下图为三种不同遗传操作产生的转基因棉花抗虫实验结果，据结果分析 （填“NaPI”或“StPin1A”或“NaPI＋StPin1A”）转基因棉花的抗虫效果最佳，其原因是 。
效果
NaPI
饲喂NaPI转基因的虫体质量较对照组差，且每株棉铃数较对照组少
（6）基因突变可产生新的等位基因，在自然选择的作用下，昆虫种群的基因频率会发生 。导致昆虫朝着一定的方向不断进化。据此推测，胰蛋白酶抑制剂转基因作物长期选择后，某些害虫具有了抗胰蛋白酶抑制剂的能力，其分子机制可能？（写出两点即可）。
定向改变
由于害虫发生基因突变后，在胰蛋白酶抑制剂的选择下，抗性基因频率逐渐增高，从而提升了其抗胰蛋白酶抑制剂的能力，或胰蛋白酶抑制剂基因发生突变后不能编码出胰蛋白酶抑制剂
6．[2022·湖南卷]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 。
氨基酸序列多肽链
mRNA
密码子的简并性
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）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________________________________。
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）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____________________________________________。
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，用注射器取同一种动物(如家兔)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时间
[国考真题研规律]
7．[2022·全国乙卷]新冠疫情出现后，病毒核酸检测和疫苗接种在疫情防控中发挥了重要作用。回答下列问题。
（1）新冠病毒是一种RNA病毒，检测新冠病毒RNA（核酸检测）可以采取RT PCR法。这种方法的基本原理是先以病毒RNA为模板合成cDNA，这一过程需要的酶是 ，再通过PCR技术扩增相应的DNA片段。根据检测结果判断被检测者是否感染新冠病毒。
（2）为了确保新冠病毒核酸检测的准确性，在设计PCR引物时必须依据新冠病毒RNA中的 来进行。PCR过程每次循环分为3步，其中温度最低的一步是 。
反转录酶
特定核苷酸序列
复性
（3）某人同时进行了新冠病毒核酸检测和抗体检测（检测体内是否有新冠病毒抗体），若核酸检测结果为阴性而抗体检测结果为阳性，说明 （答出1种情况即可）；若核酸检测和抗体检测结果均为阳性，说明 。
（4）常见的病毒疫苗有灭活疫苗、蛋白疫苗和重组疫苗等。已知某种病毒的特异性蛋白S（具有抗原性）的编码序列（目的基因）。为了制备蛋白疫苗，可以通过基因工程技术获得大量蛋白S。基因工程的基本操作流程是_____________________________________。
曾经感染过新冠病毒但已康复
已感染新冠病毒，还未康复(或为患者)
蛋白S基因的获取→构建蛋白S基因表达载体→导入受体细胞(微生物)→蛋白S基因的检测与鉴定(检测受体能否产生蛋白S)课前自主预习案6 基因工程及生物技术的安全性与伦理问题
素能目标★考向导航
基础梳理——系统化
知识点一 基因工程的概念分析
知识点二 基因工程的操作工具
3种工具，其中有两种工具酶
1．限制性内切核酸酶（又称限制酶）
（1）来源：主要是从 生物中分离纯化出来的。
（2）作用：识别双链DNA分子的某种特定的 ，并切开特定部位的两个核苷酸之间的 。
（3）结果：产生 或平末端。
特别提醒
正确认识限制酶
①限制酶是一类酶，而不是一种酶。
②将一个基因从DNA分子上切割下来，需要切两处，同时产生四个黏性末端或平末端。
③不同DNA分子用同一种限制酶切割，产生的末端都相同，同一个DNA分子用不同的限制酶切割，产生的末端一般不相同。
④限制酶切割位点应位于标记基因之外，不能破坏标记基因，以便进行检测。
⑤限制酶不切割自身DNA的原因是原核生物中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。
2．DNA连接酶
种类 E.coliDNA连接酶 T4DNA连接酶
来源 T4噬菌体
特点 只缝合 末端 缝合 末端和平末端
作用 恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的 ，连接两个DNA片段
3.载体
（1）作用：携带外源DNA片段进入 。
（2）种类： 、噬菌体、 等。
特别提醒
基因载体与膜载体的区别
基因工程中的载体是DNA分子，能将目的基因导入受体细胞内，它能在宿主细胞内稳定存在，并可对目的基因进行大量复制；膜载体是蛋白质，与细胞膜的通透性有关。
知识点三 基因工程的基本操作程序
1．目的基因的筛选与获取
（1）目的基因：用于 或获得 等的基因。
2．基因表达载体的构建
（1）构建基因表达载体的目的：
①使目的基因在受体细胞中 ，并且可以 给下一代。
②使目的基因能够 和发挥作用。
（2）基因表达载体的组成：
3．将目的基因导入受体细胞
该过程未涉及碱基互补配对
项目 植物细胞 动物细胞 微生物细胞
常用方法 法、 法 技术 Ca2＋处理法
受体细胞 受精卵、体细胞 原核细胞
4.目的基因的检测与鉴定
检测目的 检测方法 判断标准
目的基因是否插入转基因生物的DNA 技术 是否出现杂交带
目的基因是否转录出了mRNA 分子杂交技术 是否出现
目的基因是否翻译出蛋白质 技术 是否出现杂交带
个体水平的鉴定 如抗虫、抗病的接种实验 是否表现出相应的特性
知识点四 基因工程的应用
1．基因工程在农牧业方面的应用
（1）转基因 植物；（2）转基因 植物；（3）转基因 植物；（4）改良植物的品质；（5）提高动物的 ；（6）改善畜产品的品质。
2．基因工程在医药卫生领域的应用
（1）对 进行基因改造，使它们能够生产药物。
（2）让哺乳动物批量生产 。
（3）可能使建立 工厂的设想成为现实。
3．在食品工业方面的应用：利用工程菌生产食品工业用酶、 等。
知识点五 蛋白质工程
知识点六 生物技术的安全性与伦理问题
1．转基因产品的安全性
（1）引发对转基因产品安全性争论的原因
①基因工程对原本是自然造就的生命形式进行了改造，使之具有了 。
②人们所生活的国家或社会， 、意识形态、宗教信仰、 水平、历史背景、传统文化和 观念等的差异，决定了人们具有不同的价值观取向。
（2）理性看待转基因技术
①以完备的 为基础，即清晰地了解 的原理和操作规程。
②应该看到人们的观点受到许多复杂的 、经济和文化等因素的影响。
③要靠确凿的 和严谨的 进行思考和辩论。
2．关注生殖性克隆人
（1）生殖性克隆与治疗性克隆
①生殖性克隆：指通过克隆技术产生____________________________。
②治疗性克隆：指利用克隆技术产生 ，用来修复或替代受损的细胞、组织和器官，达到治疗疾病的目的。
（2）生殖性克隆人面临的伦理问题
①生殖性克隆人“有违 ”。
②生殖性克隆人是人为地制造在 上和 上都不健全的人。
③克隆技术还不成熟，生殖性克隆人会面临 、死胎和 等问题。
（3）警惕用新技术研究生殖性克隆人
①利用 技术，有可能产生人的iPS细胞，从而产生克隆人。
②如果按照“人类基因组编写计划”合成人类的 ，就有可能造出“无父母”人类或者拥有相同基因组的“克隆人”。
3．禁止生物武器
（1）种类：包括 类、病毒类和 类等。
（2）特点：致病能力强、攻击范围广。
（3）散布途径：直接或者通过 、生活必需品和 等散布，经由 等侵入人、畜体内，造成大规模伤亡，也能大量损害植物。
基能过关——问题化
一、判一判（判断正误并找到课本原话）
（一）重组DNA技术的基本工具
1．基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫作重组DNA技术。（选择性必修3P67正文）（ ）
2．基因工程中用到的工具酶有限制酶、DNA连接酶、载体。（选择性必修3P70正文）（ ）
3．限制酶能够识别双链DNA分子中特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的氢键断开。（选择性必修3P71正文）（ ）
4．基因工程中实际用到的质粒都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的。（选择性必修3P72正文）（ ）
5．质粒上标记基因的存在便于重组分子的筛选。（选择性必修3P72正文）（ ）
（二）基因工程的基本操作程序
1．引物是一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸。（选择性必修3P77相关信息）（ ）
2．构建基因表达载体是转基因工程的核心工作。（选择性必修3P80正文）（ ）
3．启动子是一段有特殊序列结构的DNA片段，它是RNA聚合酶识别和结合的部分，有了它才能驱动DNA的复制过程。（选择性必修3P80正文）（ ）
4．构建基因表达载体过程中通常用同种限制酶切割质粒和目的基因。（选择性必修3P80正文）（ ）
5．转化是指目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。（选择性必修3P81正文）（ ）
（三）基因工程的应用及蛋白质工程的原理和应用
1．科学家将外源生长素基因导入鲤鱼，转基因鲤鱼的生长速率提高了42%～115%。（选择性必修3P89正文）（ ）
2．干扰素是一种具有干扰病毒复制作用的糖蛋白，在临床上被广泛应用。（选择性必修3P90资料卡）（ ）
3．基因工程中可以将目的基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起，得到乳腺生物反应器。（选择性必修3P90正文）（ ）
4．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，是包含多学科的综合科技工程。（选择性必修3P93正文）（ ）
（四）生物技术的安全性与伦理问题
1．基因工程中研究最早、最广泛和取得实际应用成果最多的领域是微生物基因工程。（选择性必修3P101正文）（ ）
2．人们所生活的国家或社会，政治制度、意识形态、宗教信仰、经济发展水平、历史背景、传统文化和伦理道德观念等的差异，决定了人们具有相同的价值观取向。（选择性必修3P103正文）（ ）
3．理性看待转基因技术最重要的是，要靠确凿的证据和严谨的逻辑进行思考和辩论。（选择性必修3P103正文）（ ）
4．我国对转基因技术的方针是研究上要大胆，坚持自主创新；推广上要慎重，做到确保安全；管理上要严格，坚持依法监管。（选择性必修3P104正文）（ ）
5．很多生物学家认为，克隆技术已经很成熟，可以推广使用，甚至可以克隆人。（选择性必修3P107正文）（ ）
6．生殖性克隆人破坏了人类基因多样性的天然属性，不利于人类的生存和进化。（选择性必修3P108正文）（ ）
7．生物武器相对容易获得，也便于携带和施放，但不会引起公众恐慌。（选择性必修3P112正文）（ ）
8．1972年4月，苏联、美国、英国分别在其首都签署了《禁止试制、生产和储存并销毁细菌（生物）和毒剂武器公约》（简称《禁止生物武器公约》）。（选择性必修3P113正文）（ ）
三、连一连
生物武器的种类
三、议一议
【教材易漏拾遗】
1．[选择性必修3P71正文拓展]限制酶主要来源于原核生物，为什么不能切割自身DNA分子？
2．[选择性必修3P72正文拓展]DNA连接酶和DNA聚合酶是一回事吗？为什么？
3．[选择性必修3P80正文拓展]构建基因表达载体的目的是什么？
4．[选择性必修3P80正文拓展]为什么不能将目的基因插入载体的标记基因中？
5．[选择性必修3P93正文拓展]基因工程能否完全满足人们生产和生活的需要，为什么？
6．[选择性必修3P94正文拓展]蛋白质工程为什么通过对基因进行操作来实现对天然蛋白质的改造？
7．[选择性必修3P103正文拓展]转入生长激素基因的鱼生长速度快，饵料转化率高。但鱼类易于逃逸、扩散，因此转基因鱼存在生态安全性问题，我国科学家只将三倍体的转基因鱼投入自然系统。请根据材料思考回答下列问题：
（1）转基因鱼成功的物质基础是什么？
（2）试从保障生态安全性问题分析只投放三倍体鱼的原因。
8．[选择性必修3P106正文发掘]生殖性克隆与治疗性克隆最主要的区别是什么？
9．[选择性必修3P112正文发掘]对待生物武器的态度与转基因安全性的态度有何不同？
课前自主预习案6
基础梳理——系统化
【知识点一】
基因重组 受体 分子 生物类型 生物产品
【知识点二】
1．(1)原核 (2)核苷酸序列 磷酸二酯键 (3)黏性末端
2．大肠杆菌 黏性 黏性 磷酸二酯键
3．(1)受体细胞 (2)质粒 动植物病毒 (3)限制酶切割位点 标记基因
【知识点三】
1．(1)改变受体细胞性状 预期表达产物 (2)结构和功能清晰 PCR技术
2．(1)稳定存在 遗传 表达 (2)上游 RNA聚合酶 下游 标记基因
3．农杆菌转化 花粉管通道 显微注射 受精卵
4．DNA分子杂交 杂交带 抗原—抗体杂交
【知识点四】
1．(1)抗虫 (2)抗病 (3)抗除草剂 (5)生长速率
2．(1)微生物或动植物的细胞 (2)药物 (3)移植器官
3．氨基酸和维生素
【知识点五】
基因合成 新的蛋白质 蛋白质结构 脱氧核苷酸序列
【知识点六】
1．(1)全新特征 政治制度 经济发展 伦理道德 (2)相关科学知识 转基因技术 政治 证据 逻辑
2．(1)独立生存的新个体 特定的细胞、组织和器官
(2)人类尊严 心理 社会地位 流产 畸形儿 (3)化学诱导多能干细胞 整个基因组
3．(1)致病菌 生化毒剂 (3)食物 带菌昆虫 呼吸道、消化道和皮肤
基能过关——问题化
一、判一判
(一)重组DNA技术的基本工具
1．√ 2.× 3.× 4.√ 5.√
(二)基因工程的基本操作程序
1．√ 2.√ 3.× 4.√ 5.√
(三)基因工程的应用及蛋白质工程的原理和应用
1．× 2.√ 3.√ 4.√
(四)生物技术的安全性与伦理问题
1．√ 2.× 3.√ 4.√ 5.× 6.√ 7.× 8.√
二、连一连
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三、议一议
1．提示：限制酶具有特异性，即一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的位点进行切割。限制酶不切割自身DNA分子的原因是原核生物DNA分子中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。
2．提示：不是。DNA连接酶连接的是两个DNA片段，而DNA聚合酶是把单个的脱氧核苷酸连接到已有的DNA片段上。
3．提示：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代；同时，使目的基因能够表达和发挥作用。
4．提示：标记基因用于鉴定目的基因是否成功导入受体细胞，以便将含目的基因的细胞筛选出来，若标记基因中有目的基因插入，则标记基因被破坏，无法进行筛选。
5．提示：不能，因为基因工程原则上只能生产自然界中已存在的蛋白质，不能完全满足人类的需要。
6．提示：①蛋白质具有十分复杂的空间结构，基因的结构相对简单，容易改造；②改造后的基因可以遗传给下一代，被改造的蛋白质无法遗传。
7．提示：(1)转基因技术能够进行的物质基础是各种细胞生物都以DNA分子作为遗传物质。
(2)三倍体鱼不能繁殖，可以人工控制养殖数量和范围，避免发生杂交、竞争，引起生态危机。
8．提示：克隆的目的不同，生殖性克隆的目的是用于生育，产生新个体；治疗性克隆的目的是治疗人类疾病。
9．提示：对待生物武器的态度是在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器，并反对生物武器及其技术和设备的扩散。对待转基因生物的安全性的态度是趋利避害，而不能因噎废食。课堂互动探究案6 基因工程及生物技术的安全性与伦理问题
考点一 基因工程的概念及操作工具
任务1 完善基因工程的理论基础
任务2 与DNA有关的酶的比较
名称 作用部位 作用底物 作用结果
限制酶 DNA 将DNA切成两个片段
DNA连接酶 DNA片段 将两个DNA片段连接为一个DNA分子
DNA聚合酶 磷酸二酯键 将单个脱氧核苷酸依次连接到DNA单链末端
DNA酶 DNA 将DNA片段水解为单个脱氧核苷酸
解旋酶 碱基对之间的氢键 将双链DNA分子局部解旋为单链，形成两条长链
RNA聚合酶 核糖核苷酸 将单个核糖核苷酸依次连接到RNA单链末端
任务3 明确载体上标记基因的标记原理
载体上的标记基因一般是一些抗生素的抗性基因。目的基因要转入的受体细胞没有抵抗相关抗生素的能力。当含有抗生素抗性基因的载体进入受体细胞后，抗性基因在受体细胞内表达，使受体细胞能够抵抗相应抗生素，所以在受体细胞的培养体系中加入该种抗生素就可以只保留转入载体的受体细胞，原理如图所示：
1.基因载体与膜载体的区别
基因工程中的载体是DNA分子，能将目的基因导入受体细胞内，它能在宿主细胞内稳定存在，并可对目的基因进行大量复制；膜载体是蛋白质，与细胞膜的通透性有关。
2．正确认识限制酶
（1）限制酶是一类酶，而不是一种酶。
（2）将一个基因从DNA分子上切割下来，需要切两处，同时产生四个黏性末端或平末端。
（3）不同DNA分子用同一种限制酶切割，产生的末端都相同，同一个DNA分子用不同的限制酶切割，产生的末端一般不相同。
（4）限制酶切割位点应位于标记基因之外，不能破坏标记基因，以便进行检测。
（5）限制酶不切割自身DNA的原因是原核生物中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。
考向一基因工程操作工具的基础考查
1.用XhoⅠ和SalⅠ两种限制性内切核酸酶分别处理同一DNA片段，酶切位点及酶切产物分离结果如图。以下叙述错误的是（ ）
A．图1中两种酶识别的核苷酸序列不同
B．图2中酶切产物可用于构建重组DNA
C．泳道①中是用SalⅠ处理得到的酶切产物
D．图中被酶切的DNA片段是单链DNA
2．[2023·江苏省东台中学高三检测]“工欲善其事，必先利其器”。限制性内切核酸酶、DNA连接酶的发现为DNA切割、连接、功能基因的获得以及表达载体的构建创造了条件，下列关于限制性内切核酸酶和DNA连接酶的叙述，正确的是（ ）
A．两者都是从原核生物中分离纯化出来的
B．两者的催化都会导致磷酸二酯键数目的改变
C．限制性内切核酸酶都能在特定位点切割产生黏性末端
D．T4 DNA连接酶只能连接双链DNA片段互补的黏性末端
3．下列关于载体的叙述中，错误的是（ ）
A．载体与目的基因结合后，实质上就是一个重组DNA分子
B．对某种限制酶而言，载体最好只有一个切点，但还要有其他多种酶的切点
C．目前常用的载体有质粒、λ噬菌体的衍生物和动植物病毒
D．载体具有某些标记基因，便于对其进行切割
4．近年诞生的 CRISPR/Cas9基因编辑技术可进行基因定点编辑。 CRISPR/Cas9系统主要包括Cas9（限制性内切核酸酶）和向导RNA，其原理是由向导RNA引导Cas9到一个特定的基因位点进行切割（上述过程见下图）。下列相关叙述正确的是（ ）
A．CRISPR/Cas9的组成物质是在核糖体上合成的
B.向导RNA的合成需要逆转录酶的参与
C．基因的定点编辑过程只涉及碱基A—U，G—C的互补配对
D．切割后形成的每个DNA片段均含有两个游离的磷酸基团
考向二基因工程操作工具的综合考查
5.[2023·湖北高三模拟]大米的铁含量极低，科研人员通过基因工程、植物组织培养等现代生物技术，培育出了铁含量比普通大米高60%的转基因水稻，改良了稻米的营养品质。下图为培育转基因水稻过程示意图，其中①～⑥为过程，EcoRⅠ、Hind Ⅲ、BamHⅠ为限制酶。
（1）该转基因水稻培育过程中选取目的基因用到的限制酶是 。这么操作的优点是 。（回答3点）
（2）PCR是获取大量目的基因的一种方法，反应体系的成分中有两种引物，对两种引物的设计要求之一是：两种引物之间不能碱基互补配对，试分析原因 ；下图展示了用PCR技术从DNA分子中获取铁合蛋白基因的过程，A、B、C、D是四种引物，选择图中的 引物通过PCR三次循环就可将铁合蛋白基因分离出来。
（3）图中④⑤⑥过程，属于 技术，制备的培养基是由无机营养成分、有机营养成分、 四部分组成。
考点二 基因工程的基本操作程序及应用
任务1 结合抗虫棉的培育过程图填空
（1）从图中可以看出，目的基因是 ，使用的载体是 ，将目的基因表达载体导入受体细胞的方法是 。
（2）请写出两种检测目的基因是否表达的方法： 。
任务2 观察基因工程的操作过程，分析每一步骤的操作程序
（1）—
↓
（2）—组成
↓
（3）—方法
↓
（4）
任务3 目的基因的检测和鉴定
任务4 完善基因工程的应用
技术名称 应用
植物基 因工程 培育转基因抗虫植物、转基因抗病植物和转基因 植物，利用转基因改良植物的品质
动物基 因工程 提高动物生长速率，改善畜产品的品质，用转基因动物生产 ，用转基因动物作 的供体
基因治疗 把 导入病人体内，使其表达产物发挥作用，从而治疗疾病，分为体内基因治疗和体外基因治疗
任务5 获取目的基因
1.基因工程操作的四个易错点
（1）目的基因的插入位点不是随意的，基因表达需要启动子与终止子的调控，所以目的基因应插入启动子与终止子之间的部位。
（2）基因工程操作过程中只有第三步（将目的基因导入受体细胞）没有碱基互补配对现象。
（3）农杆菌转化法原理：农杆菌易感染双子叶或裸子植物的细胞，并将其Ti质粒上的T DNA转移并整合到受体细胞染色体DNA上。
（4）启动子≠起始密码子，终止子≠终止密码子
启动子和终止子位于DNA片段上，分别控制转录过程的启动和终止；起始密码子和终止密码子位于mRNA上，分别控制翻译过程的启动和终止。
2．限制酶的选择技巧
（1）根据目的基因两端的限制酶切点来确定限制酶的种类
①应选择切点位于目的基因两端的限制酶，如图甲可选择PstⅠ。
②不能选择切点位于目的基因内部的限制酶，如图甲不能选择SmaⅠ。
③为避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒，如图甲也可选择用PstⅠ和EcoR Ⅰ两种限制酶（但要确保质粒上也有这两种酶的切点）。
（2）根据质粒的特点来确定限制酶的种类
①所选限制酶要与切割目的基因的限制酶一致，以确保产生相同的黏性末端。
②质粒作为载体必须具备标记基因等，所以所选择的限制酶尽量不要破坏这些结构，如图乙中限制酶SmaⅠ会破坏标记基因。如果所选酶的切点不止一个，则切割重组后可能会丢失某些片段，若丢失的片段含复制原点，则切割重组后的片段进入受体细胞后将不能自主复制。
考向一对基因工程的操作程序的考查
1．[经典模拟]如图表示用化学方法合成目的基因Ⅰ的过程。据图分析，下列叙述正确的是（ ）
A．过程①需要DNA连接酶
B．过程②需要限制性内切核酸酶
C．目的基因Ⅰ的碱基序列是已知的
D．若某质粒能与目的基因Ⅰ重组，则该质粒和目的基因Ⅰ的碱基序列相同
2. 甲基对硫磷是常见的农药污染物。科研人员尝试改造并分离得到能够降解甲基对硫磷的微生物。下列操作中错误的是（ ）
A．构建含有甲基对硫磷分解酶基因的表达载体
B．将甲基对硫磷分解酶基因表达载体导入受体菌
C.用甲基对硫磷为唯一碳源的培养基选择所需工程菌
D．提取工程菌的质粒并检测甲基对硫磷基因的含量
考向二基因工程的综合考查
3．[2023·重庆市江津中学高三模拟]黄萎病是危害棉花种植的常见疾病，科学家通过基因工程技术将抗
黄萎病基因——葡萄糖氧化酶基因（GO）导入棉花，获得抗黄萎病棉花。已知T DNA上的基因在农杆菌中不表达，在植物细胞中可以表达，请将转基因棉花培育步骤补充完整：
（1）构建上图所示重组Ti质粒，用 处理农杆菌，使重组Ti质粒进入农杆菌中，将农杆菌接种到含 的LB液体培养基中振荡培养。培养适宜时间后，离心，去除上清液，加入适量MS液体培养基，可通过测定菌液在600 nm波长处的OD值来确定农杆菌密度是否适宜。
（2）切取经 培养的棉花幼苗的下胚轴，直接转入菌液中侵染5～10 min后，倒出菌液，用灭菌滤纸吸取下胚轴表面多余菌液，将下胚轴放入愈伤组织诱导培养基中培养2天。2天后，向培养基中加入适量 和青霉素，其目的是筛选出转化成功的棉花细胞和 。
（3）将所得愈伤组织接种到适宜培养基中培养，诱导形成胚状体，在适宜人工条件下继续发育成棉花幼苗。利用 技术检测棉花细胞是否合成 ，选出抗黄萎病棉花。通过 可以从个体水平上鉴定该棉花对黄萎病的抗性。
考点三 DNA的粗提取与鉴定及PCR技术
任务1 完善实验原理
（1）DNA与蛋白质在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同
溶解规律 2 mol/L NaCl溶液 0.14 mol/L NaCl溶液
DNA
蛋白质 NaCl溶液物质的量浓度从2 mol/L逐渐降低的过程中，溶解度逐渐 部分发生盐析沉淀
（2）DNA不溶于 ，但是细胞中的某些蛋白质则溶于酒精，利用这一原理可将DNA与蛋白质进一步分离。
（3）DNA与二苯胺在沸水浴加热，呈 色。
任务2 实验步骤
①称取30 g洋葱，切碎，加入10 mL研磨液，充分研磨。
②漏斗中垫 ，将研磨液过滤到烧杯中， ℃处理，取上清液。
③在上清液中加入体积相等的、预冷的 溶液，静置2～3 min，用玻璃棒沿同一方向搅拌，卷起丝状物，并用滤纸吸去水分。
④取两支20 mL的试管编号A、B，各加入2 mol/L的 溶液5 mL，将丝状物溶于B试管的NaCl溶液中。然后向两支试管中各加入4 mL的 。混匀后，将试管置于 中加热5 min。
⑤结果观察：A试管 ，B试管 。
任务3 通过PCR技术（聚合酶链式反应）扩增DNA片段
（1）PCR原理：在一定的缓冲溶液中提供 ，分别与两条模板链相结合的两种 ，四种脱氧核苷酸，耐高温的 ，同时控制温度使DNA复制在体外反复进行。
（2）PCR的反应过程
① ：当温度上升到 以上时，双链DNA解聚为单链，如下图：
② ：系统温度下降至 左右时，两种 通过碱基互补配对与两条单链DNA结合，如下图：
③ ：当系统温度上升至72 ℃左右，溶液中的四种脱氧核苷酸（A、T、G、C）在 的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链，如下图：
（3）结果
①PCR一般要经历三十多次循环，每次循环可以分为 、复性和 三步。
②两引物间固定长度的DNA序列呈 扩增（即 ）。
1.DNA粗提取过程中的注意事项
（1）破碎细胞应彻底、充分。
（2）酒精必须经过充分预冷后才能使用。
（3）实验过程中，搅拌时玻璃不能直插烧杯底部，并且搅拌要轻缓，并沿一个方向搅拌以便获得完整的DNA分子。
（4）将丝状物溶于2 mol/L的NaCl溶液中时，需要不断搅拌以增加溶解的DNA的量。
（5）二苯胺试剂要现配现用，否则会影响鉴定的效果。
2．琼脂糖凝胶电泳注意事项
（1）为避免外源DNA等的影响，实验中的微量离心管、一次性吸液枪头和蒸馏水等使用前必须进行高压蒸汽灭菌处理。
（2）缓冲液和酶应分装成小份，并在－20℃储存。使用前，放在冰块上缓慢融化。
（3）移液器每吸取一种试剂后，都必须更换枪头。
（4）操作时，戴好一次性手套。
3．PCR与DNA复制的比较
（1）DNA复制与PCR技术的区别
①解旋方式：DNA复制是解旋酶催化；PCR技术是DNA在高温作用下变性解旋。
②场所：DNA复制在细胞内（主要在细胞核内）；PCR技术在细胞外（主要在PCR扩增仪内）。
③酶：DNA复制需要DNA解旋酶、普通的DNA聚合酶等；PCR技术需要耐热的DNA聚合酶。
④温度条件：DNA复制需要在细胞内的温度条件下进行；PCR技术需控制温度，在较高温度下进行。
⑤合成的对象：DNA复制的合成对象是DNA分子；PCR技术合成的对象是DNA片段或基因。
⑥引物：DNA复制的引物是RNA；PCR技术的引物是DNA或RNA。
（2）DNA复制与PCR技术的联系
①模板：均需要脱氧核苷酸链作为模板进行物质合成。
②原料：均为四种脱氧核苷酸。
③酶：均需要DNA聚合酶进行催化。
考向一对DNA粗提取过程的考查
1.图1、2分别为“DNA的粗提取与鉴定”实验中部分操作步骤示意图，下列叙述不正确的是（ ）
A．图1、2中加入蒸馏水稀释的目的相同
B．图1中完成过滤之后保留滤液
C．图2中完成过滤之后弃去滤液
D．在图1鸡血细胞液中加入少许嫩肉粉有助于去除杂质
2．下列关于“DNA的粗提取与鉴定”实验叙述，错误的是（ ）
A．酵母和菜花均可作为提取DNA的材料
B．DNA既溶于2 mol/L NaCl溶液也溶于蒸馏水
C．过滤时用滤纸代替纱布效果更好
D．DNA溶液加入二苯胺试剂沸水浴加热，冷却后变蓝
考向二对PCR技术的考查
3.目前广泛应用的新型冠状病毒检测方法是实时荧光RT－PCR技术。RT－PCR是将RNA逆转录（RT）和cDNA的聚合酶链式扩增反应相结合的技术，具体过程如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．与该mRNA结合的引物，可以是A也可以是B
B.引物A与引物B的基本单位都是脱氧核苷酸
C．过程Ⅱ通过控制温度的变化实现目标序列的循环扩增
D．该反应体系中应加入逆转录酶、TaqDNA聚合酶等物质
4．荧光定量PCR技术可定量检测样本中某种DNA含量。其原理是在PCR体系中每加入一对引物的同时加入一个与某条模板链互补的荧光探针（探针是指以放射性同位素、生物素或荧光染料等进行标记的已知核苷酸序列的核酸片段），当Taq DNA聚合酶催化子链延伸至探针处，会水解探针，使荧光监测系统接收到荧光信号，即每扩增一次，就有一个荧光分子生成。下列相关叙述错误的是（ ）
A．引物与探针均具特异性，与模板结合时遵循碱基互补配对原则
B．反应最终的荧光强度与起始状态模板DNA含量呈正相关
C．若用cDNA（部分基因文库）作模板，上述技术也可检测某基因的转录水平
D．Taq DNA聚合酶催化DNA的合成方向总是从子链的3′端向5′端延伸
考向三PCR技术的应用
5.[2023·四省八校高三开学考试]用PCR技术将DNA分子中的A1片段进行扩增，实验中设计了引物Ⅰ、Ⅱ，其连接部位如图所示，X为某限制酶的识别序列。扩增后得到的绝大部分DNA片段是下图中的（ ）
6．SRY基因为Y染色体上的性别决定基因，可用SRY－PCR法鉴定胚胎性别，其基本程序如图。相关说法正确的是（ ）
―→―→
A．PCR扩增的操作步骤依次是：高温变性、中温复性、低温延伸
B．上述过程需要使用的工具酶之一是RNA聚合酶
C．PCR技术中以核糖核苷酸为原料，以指数方式扩增
D．SRY探针能与雄性胚胎样品中DNA配对
考点四 蛋白质工程、转基因技术的安全性及生物武器
任务1 完善蛋白质工程概念的相关填空
蛋白质工程 具体内容
别称 第二代基因工程
目标 获得 的蛋白质
原理 由于基因决定蛋白质，因此要对蛋白质结构进行改造，必须从 入手
手段 ，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质
关键技术
基础 蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系
结果 改造了现有蛋白质或制造出
任务2 完善转基因技术的安全性的相关内容
（1）安全性问题
① 安全：滞后效应、 、营养成分改变等。
②生物安全：对 的影响等。
③环境安全：对 的影响等。
（2）理性看待转基因技术
①需要正确的社会舆论导向： ，不能因噎废食。
②制定 ，最大程度保证转基因技术和产品的安全性。
任务3 完善生物武器的相关内容（生物武器的特点）
①致病力强、 ；②污染面广、危害时间长；③难以防治；④具有一定的 ；⑤受 影响大。
任务4 蛋白质工程与基因工程的区别和联系
项目 蛋白质工程 基因工程
区 别 过 程 预期蛋白质的 →设计预期的蛋白质 →推测应有的氨基酸 →找到并改变相对应的脱氧核苷酸 （基因）或合成新的基因→获得所需要的蛋白质 的筛选与获取→ 的构建→将目的基因导入 →目的基因的
实 质 定向改造或生产人类所需要的蛋白质 定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需的生物类型或生物产品
结 果 生产自然界中没有的蛋白质 生产自然界中已有的蛋白质
联系 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，因为对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质，都必须通过 来实现
任务5 填写蛋白质工程流程图中字母代表的含义
A. ，B. ，C. ，
D. ，E. 。
1.转基因生物存在安全性问题的原因
（1）目前对基因的结构、调控机制及基因间的相互作用了解有限。
（2）目的基因往往是异种生物的基因。
（3）外源基因插入宿主细胞基因组的部位往往是随机的。
2．根据改造蛋白质的部位的多少，对蛋白质的改造可分为三类：
（1）“大改”：设计并制造出自然界不存在的全新蛋白质。
（2）“中改”：在蛋白质分子中替换某一个肽段或某一个特定的结构域。
（3）“小改”：改造蛋白质分子中的几个氨基酸残基。
考向一对蛋白质工程的考查
1.[2023·宁夏石嘴山三中高三月考]目前科学家们通过蛋白质工程制造出了蓝色荧光蛋白、黄色荧光蛋白等。采用蛋白质工程技术制造出蓝色荧光蛋白过程的正确顺序是（ ）
①推测蓝色荧光蛋白的氨基酸序列和基因的核苷酸序列
②蓝色荧光蛋白的功能分析和结构设计序列
③蓝色荧光蛋白基因的合成
④表达出蓝色荧光蛋白
A．①②③④ B．②①③④
C．②③①④D．④②①③
2．下图表示蛋白质工程的操作过程，相关说法不正确的是（ ）
A．蛋白质工程中对蛋白质分子结构的了解是非常关键的工作
B．蛋白质工程是完全摆脱基因工程技术的一项全新的生物工程技术
C．a、b过程分别是转录、翻译
D．蛋白质工程中可能构建出一种全新的基因
考向二转基因技术安全性的考查
3.下列关于转基因生物安全性的叙述中，错误的是（ ）
A．我国已经对转基因食品和转基因农产品强制实施了产品标识制度
B．国际上大多数国家都在转基因食品标签上警示性注明可能的危害
C．开展风险评估、预警跟踪和风险管理是保障转基因生物安全的前提
D．目前对转基因生物安全性的争论主要集中在食用安全性和环境安全性上
4．病毒疫苗的研制是现代生物技术应用最广泛的领域，现在研发的第二、三代病毒疫苗都基于DNA重组技术而建立。请分析并回答下列问题：
（1）第二代疫苗是以编码病毒抗原蛋白的RNA为模板，经 酶的作用而获得目的基因，再利用 这些工具酶来构建重组质粒。形成的重组质粒与经过 处理的大肠杆菌细胞混合可转化大肠杆菌，再扩增大肠杆菌以获得大量的抗原蛋白。
（2）在构建好的重组质粒中，引导目的基因表达的序列是 ，它是 的识别和结合位点。
（3）第三代疫苗即“DNA疫苗”，是将编码某种抗原蛋白的DNA注射到动物体内，该DNA可在生物体内 出相应的抗原蛋白。
（4）现代对于基因工程产品安全性的争论越来越激烈，转基因生物的安全性主要体现在 、 、 三个方面。
[网络建构提升]
[长句应答必备]
1．限制酶具有特异性，即一种限制酶只能识别特定的核苷酸序列，并在特定的位点上切割DNA分子。
2．DNA连接酶的作用部位是磷酸二酯键。
3．质粒是常用的载体，它是一种小型的双链环状DNA分子，具有一个至多个限制酶切割位点及标记基因。
4．基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。
5．目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法；导入动物细胞常用显微注射法，导入微生物细胞常用感受态细胞法。
[等级选考研考向]
1．[2023·浙江1月]以哺乳动物为研究对象的生物技术已获得了长足的进步。对生物技术应用于人类，在安全与伦理方面有不同的观点，下列叙述正确的是（ ）
A．试管婴儿技术应全面禁止
B．治疗性克隆不需要监控和审查
C．生殖性克隆不存在伦理道德方面的风险
D．我国不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验
2．[2022·辽宁卷]抗虫和耐除草剂玉米双抗12－5是我国自主研发的转基因品种。为给监管转基因生物安全提供依据，采用PCR方法进行目的基因监测，反应程序如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A．预变性过程可促进模板DNA边解旋边复制
B．后延伸过程可使目的基因的扩增更加充分
C．延伸过程无需引物参与即可完成半保留复制
D．转基因品种经检测含有目的基因后即可上市
3．[2022·江苏卷]采用基因工程技术调控植物激素代谢，可实现作物改良。下列相关叙述不合理的是（ ）
A．用特异启动子诱导表达iaaM（生长素合成基因）可获得无子果实
B．大量表达ipt（细胞分裂素合成关键基因）可抑制芽的分化
C．提高ga2ox（氧化赤霉素的酶基因）的表达水平可获得矮化品种
D．在果实中表达acs（乙烯合成关键酶基因）的反义基因可延迟果实成熟
4．[2022·广东卷]“绿水逶迤去，青山相向开”大力发展低碳经济已成为全社会的共识。基于某些梭菌的特殊代谢能力，有研究者以某些工业废气（含CO2等一碳温室气体，多来自高污染排放企业）为原料，通过厌氧发酵生产丙酮，构建一种生产高附加值化工产品的新技术。
回答下列问题：
（1）研究者针对每个需要扩增的酶基因（如图）设计一对 ，利用PCR技术，在优化反应条件后扩增得到目标酶基因。
（2）研究者构建了一种表达载体pMTL80k，用于在梭菌中建立多基因组合表达库，经筛选后提高丙酮的合成量。该载体包括了启动子、终止子及抗生素抗性基因等，其中抗生素抗性基因的作用是 ，终止子的作用是________________________________________________________________________。
（3）培养过程中发现重组梭菌大量表达上述酶蛋白时，出现了生长迟缓的现象，推测其原因可能是 ，此外丙酮的积累会伤害细胞，需要进一步优化菌株和工艺才能扩大应用规模。
（4）这种生产高附加值化工产品的新技术，实现了 ，体现了循环经济特点。从“碳中和”的角度看，该技术的优势在于________________________________________________________________________，
具有广泛的应用前景和良好的社会效益。
5．[2022·河北卷] 蛋白酶抑制剂基因转化是作物抗虫育种的新途径。某研究团队将胰蛋白酶抑制剂（NaPI）和胰凝乳蛋白酶抑制剂（StPin1A）的基因单独或共同转化棉花，获得了转基因植株。回答下列问题：
（1）蛋白酶抑制剂的抗虫机制是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（2） 是实施基因工程的核心。
（3）利用农杆菌转化法时，必须将目的基因插入到质粒的 上，此方法的不足之处是 。
（4）为检测目的基因在受体细胞基因组中的整合及其转录和翻译，可采用的检测技术有 （写出两点即可）。
（5）确认抗虫基因在受体细胞中稳定表达后，还需进一步做抗虫的 以鉴定其抗性程度。下图为三种不同遗传操作产生的转基因棉花抗虫实验结果，据结果分析 （填“NaPI”或“StPin1A”或“NaPI＋StPin1A”）转基因棉花的抗虫效果最佳，其原因是 。
（6）基因突变可产生新的等位基因，在自然选择的作用下，昆虫种群的基因频率会发生 。导致昆虫朝着一定的方向不断进化。据此推测，胰蛋白酶抑制剂转基因作物长期选择后，某些害虫具有了抗胰蛋白酶抑制剂的能力，其分子机制可能是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________（写出两点即可）。
6．[2022·湖南卷]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________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
[国考真题研规律]
7．[2022·全国乙卷]新冠疫情出现后，病毒核酸检测和疫苗接种在疫情防控中发挥了重要作用。回答下列问题。
（1）新冠病毒是一种RNA病毒，检测新冠病毒RNA（核酸检测）可以采取RT PCR法。这种方法的基本原理是先以病毒RNA为模板合成cDNA，这一过程需要的酶是 ，再通过PCR技术扩增相应的DNA片段。根据检测结果判断被检测者是否感染新冠病毒。
（2）为了确保新冠病毒核酸检测的准确性，在设计PCR引物时必须依据新冠病毒RNA中的 来进行。PCR过程每次循环分为3步，其中温度最低的一步是 。
（3）某人同时进行了新冠病毒核酸检测和抗体检测（检测体内是否有新冠病毒抗体），若核酸检测结果为阴性而抗体检测结果为阳性，说明 （答出1种情况即可）；若核酸检测和抗体检测结果均为阳性，说明 。
（4）常见的病毒疫苗有灭活疫苗、蛋白疫苗和重组疫苗等。已知某种病毒的特异性蛋白S（具有抗原性）的编码序列（目的基因）。为了制备蛋白疫苗，可以通过基因工程技术获得大量蛋白S。基因工程的基本操作流程是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
课堂互动探究案6
考点一
【任务驱动】
任务2 磷酸二酯键 磷酸二酯键 脱氧核苷酸 磷酸二酯键 DNA 磷酸二酯键
【过程评价】
1．解析：限制酶识别特定的核苷酸序列，不同的限制酶能识别不同的核苷酸序列，由电泳图可知XhoⅠ和SalⅠ两种酶分别切割时，识别的序列不同，A正确；同种限制酶切割出的DNA片段，具有相同的黏性末端，再用DNA连接酶进行连接，可以构成重组DNA，B正确；SalⅠ将DNA片段切成4段，XhoⅠ将DNA片段切成3段，根据电泳结果可知泳道①为SalⅠ，泳道②为XhoⅠ，C正确；限制酶切割双链DNA，酶切后的DNA片段仍然是双链DNA为主，只在黏性末端出现部分单链，D错误。
答案：D
2．答案：B
3．解析：载体与目的基因结合后会形成一个重组DNA分子，A正确；载体中，对某种限制酶而言，最好只有一个切点，但还要有其他多种限制酶的切点，便于与目的基因定向连接，B正确；目前常用的载体有质粒、λ噬菌体的衍生物和动植物病毒，C正确；载体上要具有某些标记基因，便于筛选重组DNA分子，D错误。
答案：D
4．解析：CRISPR/Cas9系统主要包括Cas9(限制性内切核酸酶)和向导RNA，前者是在核糖体上合成，后者是通过转录形成的，其场所不在核糖体，A错误；向导RNA可通过转录形成，逆转录酶以RNA为模板合成DNA，B错误；向导RNA和目标DNA互补配对过程中，涉及的配对方式有A—U，G—C，T—A，C—G，C错误；由于DNA分子是双链结构，因此切割后形成的每个DNA分子的片段中均含有2个游离的磷酸基团，D正确。
答案：D
5．答案：(1)BamHⅠ和HindⅢ 防止自身环化，避免反向连接，防止目的基因被破坏 (2)防止引物之间结合形成双链，并因此降低了引物与DNA模板链结合的效率 B和C (3)植物组织培养 激素、琼脂
考点二
【任务驱动】
任务1 (1)Bt毒蛋白基因 Ti质粒 农杆菌转化法 (2)抗原—抗体杂交法、用棉叶饲喂棉铃虫
任务2 (1)PCR 人工合成 基因文库 (2)启动子 标记基因 (3)农杆菌转化法 花粉管通道法 显微注射 (4)DNA分子杂交 分子杂交 抗原—抗体杂交 个体生物学水平
任务3 是否出现杂交带 是否出现杂交带 是否出现杂交带 是否抗虫；是否抗病
任务4 抗除草剂 药物 器官移植 正常基因
【过程评价】
1．解析：过程①仅仅是单链a和单链b之间形成氢键，不需要DNA连接酶，A错误；过程②与过程①的本质相同，故不需要DNA限制性内切核酸酶，B错误；图中显示的是人工合成基因的流程图，因此需要知道目的基因Ⅰ的碱基序列，C正确；形成重组DNA分子的过程中，质粒与目的基因Ⅰ的碱基序列是不可能相同的，D错误。
答案：C
2．解析：要改造能够降解甲基对硫磷的微生物，需要构建含有甲基对硫磷分解酶基因的表达载体，A正确；将甲基对硫磷分解酶基因表达载体导入受体菌，是基因表达载体的构建，是基因工程的核心步骤，B正确；甲基对硫磷是一种含碳农药，故用甲基对硫磷为唯一碳源的培养基选择所需工程菌，C正确；目的基因的检测和鉴定应重点监测目的基因的插入与否及插入后的表达结果，可采用DNA分子杂交技术等手段，而非提取工程菌的质粒并检测甲基对硫磷基因的含量，D错误。
答案：D
3．答案：(1)CaCl2(或Ca2＋) 卡那霉素 (2)无菌 草丁膦 抑制农杆菌生长 (3)抗原－抗体分子杂交 葡萄糖氧化酶 病原体感染实验
考点三
【任务驱动】
任务1 (1)溶解 析出 增大 溶解 (2)酒精溶液 (3)蓝
任务2 纱布 4 酒精 NaCl 二苯胺试剂 沸水 不变蓝 变蓝
任务3 (1)DNA模板 引物 DNA聚合酶 (2)变性 90 ℃ 复性 50 ℃ 引物 延伸 耐高温的DNA聚合酶 (3)变性 延伸 指数 2n
【过程评价】
1．解析：图1中加入蒸馏水的目的是使鸡血细胞吸水涨破，释放其中的核物质，图2中加入蒸馏水的目的是降低NaCl的浓度，使DNA的溶解度降低而析出，A错误；DNA溶于水，图1中完成过滤后，DNA溶解于滤液中，需保留滤液，B正确；图2中DNA已析出，则过滤后弃去滤液，保留含DNA的黏稠物，C正确；在图1中鸡血细胞液中加入少许嫩肉粉，其中的木瓜蛋白酶能分解DNA中的杂质蛋白，有利于去除杂质蛋白，D正确。
答案：A
2．解析：只要含DNA的生物材料原则上都可进行本实验，只是DNA含量高的成功的可能性更大，所以酵母和菜花均可作为提取DNA的材料，A正确；DNA在2 mol/L NaCl溶液中溶解度较大，也可溶解于蒸馏水中，B正确；DNA会被吸附到滤纸上而大量损失，影响最终提取的DNA量，C错误；DNA溶液加入二苯胺试剂沸水浴加热，冷却后变蓝，故D正确。
答案：C
3．解析：通过图示可知，与该mRNA结合的是引物A，A错误；引物A与引物B是一段DNA序列，其基本单位都是脱氧核苷酸，B正确；过程Ⅱ为PCR的反应阶段，通过控制温度的变化实现变性、复性、延伸，实现目标序列的循环扩增，C正确；RT－PCR反应体系中应加入缓冲液、引物、四种脱氧核糖核苷酸、逆转录酶、Taq DNA聚合酶等物质，D正确。
答案：A
4．答案：D
5．解析：利用PCR技术将DNA分子中的A1片段进行扩增，当引物与母链通过碱基互补配对结合后，子链延伸的方向总是从5′端到3′端，据此依题意和图示分析可知，A、B、C均错误，D正确。
答案：D
6．解析：PCR扩增的操作步骤依次是高温变性、低温复性及适温延伸等，A错误；上述过程需要使用的工具酶之一是耐高温的DNA聚合酶，B错误；PCR技术的原理是DNA双链的复制，其产物是大量的DNA，所以需要以脱氧核苷酸为原料，C错误；SRY基因为Y染色体上的性别决定基因，SRY探针是用位于Y染色体上的性别决定基因(SRY基因)制成的，因此SRY探针能与雄性胚胎样品中DNA配对，D正确。
答案：D
考点四
【任务驱动】
任务1 满足人类生产和生活需求 基因 基因修饰或基因合成 基因工程 新的蛋白质
任务2 (1)食品 过敏原 生物多样性 生态系统稳定性 (2)趋利避害 政策和法规
任务3 传染性大 潜伏期 自然条件
任务4 功能 结构 序列 序列 目的基因 基因表达载体 受体细胞 检测与鉴定 基因修饰或基因合成
任务5 转录 翻译 分子设计 氨基酸序列 预期功能
【过程评价】
1．解析：蛋白质工程的基本途径是：从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列(基因)或合成新的基因→找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋白质→相应的表达。因此，采用蛋白质工程技术制造出蓝色荧光蛋白过程的正确顺序是：②蓝色荧光蛋白的功能分析和结构设计→①推测蓝色荧光蛋白的氨基酸序列和基因的核苷酸序列→③蓝色荧光蛋白基因的合成→④表达出蓝色荧光蛋白。
答案：B
2．解析：蛋白质工程中了解蛋白质分子结构如蛋白质的空间结构、氨基酸的排列顺序等，对于合成或改造基因至关重要；蛋白质工程的进行离不开基因工程，对蛋白质的改造是通过对基因的改造来完成的；图中a、b过程分别是转录、翻译过程；蛋白质工程中可根据已经明确的蛋白质的结构构建出一种全新的基因。
答案：B
3．解析：为了维护消费者对转基因产品的知情权和选择权，我国对转基因食品和转基因农产品实行了标识制度，A正确；转基因食品上只标明原料来自转基因生物，并未标明其危害，B错误；为保障转基因生物的安全性，可开展风险评估、预警跟踪和风险管理等措施，C正确；转基因生物是否安全的争论主要集中在它是否能保证食用安全及环境安全上，D正确。
答案：B
4．答案：(1)逆转录 限制酶和DNA连接酶 氯化钙溶液(Ca2＋) (2)启动子 RNA聚合酶 (3)转录、翻译 (4)食品安全 生物安全 环境安全
课堂总结 网络聚焦大概念
①限制性内切核酸 ②DNA连接 ③目的基因 ④基因表达载体 ⑤受体 ⑥目的基因 ⑦热稳定 ⑧医药
历届真题 分类集训培素养
1．解析：试管婴儿属于有性生殖，合理范围内，试管婴儿技术是可以使用的，A错误；治疗性克隆要在严格监管下进行，B错误；生殖性克隆会引起严重的道德、伦理、社会和法律问题，C错误。
答案：D
2．解析：预变性是使引物完全变性解开，A错误；后延伸过程是为了让引物延伸完全并让单链产物完全退火形成双链结构，可使目的基因的扩增更加充分，B正确；延伸过程需引物参与，C错误；转基因品种不只需要检测是否含有目的基因，还要检测是否表达，还有安全性问题，D错误。
答案：B
3．解析：生长素能促进果实发育，用特异启动子诱导表达iaaM(生长素合成基因)可获得无子果实，A正确；大量表达ipt(细胞分裂素合成关键基因)，细胞分裂素含量升高，细胞分裂素和生长素的比例高时，有利于芽的分化，B错误；赤霉素能促进细胞伸长，从而引起茎秆伸长和植物增高，提高ga2ox(氧化赤霉素的酶基因)的表达水平使赤霉素含量降低从而能获得矮化品种，C正确；乙烯有催熟作用，在果实中表达acs(乙烯合成关键酶基因)的反义基因，即是抑制乙烯的合成，果实成熟会延迟，D正确。
答案：B
4．答案：(1)引物 (2)作为标记基因，筛选含有基因表达载体的受体细胞 终止转录，使转录在需要的地方停下来 (3)二氧化碳等气体用于大量合成丙酮，而不是用于重组梭菌的生长 (4)废物的资源化 不仅不排放二氧化碳，而且还可以消耗工业废气中的二氧化碳
5．答案：(1)调节害虫胰蛋白酶活性，从而使害虫不能正常消化食物，达到抗虫的目的
(2)基因表达载体的构建
(3)T－DNA 该方法不适用于单子叶植物
(4)基因—DNA分子杂交技术、mRNA—分子杂交技术、抗原—抗体杂交技术
(5)效果 NaPI 饲喂NaPI转基因的虫体质量较对照组差，且每株棉铃数较对照组少
(6)定向改变 由于害虫发生基因突变后，在胰蛋白酶抑制剂的选择下，抗性基因频率逐渐增高，从而提升了其抗胰蛋白酶抑制剂的能力，或胰蛋白酶抑制剂基因发生突变后不能编码出胰蛋白酶抑制剂
6．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，用注射器取同一种动物(如家兔)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时间
7．答案：(1)反转录酶 (2)特定核苷酸序列 复性
(3)曾经感染过新冠病毒但已康复 已感染新冠病毒，还未康复(或为患者)
(4)蛋白S基因的获取→构建蛋白S基因表达载体→导入受体细胞(微生物)→蛋白S基因的检测与鉴定(检测受体能否产生蛋白S)课后定时检测案43 基因工程及生物技术的安全性与伦理问题
[基础巩固练]——学业水平一、二
1．下列关于基因工程的叙述，错误的是（ ）
A．目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物
B．限制性内切核酸酶和DNA连接酶是两类常用的工具酶
C．人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性
D．载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞和促进目的基因的表达
2．下列关于蛋白质工程的说法，正确的是（ ）
A．蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作
B．蛋白质工程能生产出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子
C．对蛋白质的改造是通过直接改造相应的mRNA来实现的
D．蛋白质工程的流程和天然蛋白质合成的过程是相同的
3．下列有关生物技术安全性和伦理问题的观点，不合理的是（ ）
A．对于转基因技术，我们应该趋利避害，理性看待
B．我国禁止生殖性克隆和治疗性克隆
C．我国不发展、不生产、不储存生物武器，并反对其扩散
D．对于基因检测应该保护个人遗传信息隐私权
[提能强化练]——学业水平三、四
4．[经典高考]北极比目鱼中有抗冻基因，其编码的抗冻蛋白具有11个氨基酸的重复序列，该序列重复次数越多，抗冻能力越强，下图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图，有关叙述正确的是（ ）
A.过程①获取的目的基因，可用于基因工程和比目鱼基因组测序
B．将多个抗冻基因编码区依次相连形成能表达的新基因，不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白
C．过程②构成的重组质粒缺乏标记基因，需要转入农杆菌才能进行筛选
D．应用DNA探针技术，可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在及其完全表达
5．[2023·天津一中高三月考]为提高大豆对磷元素的吸收能力，研究人员利用农杆菌转化法将水稻的耐低磷基因OsPTF转移到大豆植株中，下图为重组Ti质粒上T－DNA的序列结构示意图。下列相关叙述不正确的是（ ）
A．以水稻RNA为模板通过逆转录及PCR扩增可获得大量OsPTF基因
B．RNA聚合酶与启动子1识别并结合后，启动抗除草剂基因的转录
C．可通过含除草剂的选择培养基筛选含有目的基因的大豆愈伤组织
D．用EcoRⅠ、BamHⅠ酶同时切重组Ti质粒后，经电泳分离至少得到两条不同长度的带
6．（不定项）如图为某种质粒的简图，小箭头所指分别为限制性内切核酸酶EcoRⅠ、BamHⅠ的酶切位点，P为转录的启动部位。已知目的基因的两端有EcoRⅠ、BamHⅠ的酶切位点，受体细胞为无任何抗药性的原核细胞。下列有关叙述不正确的是（ ）
A．将含有目的基因的DNA与质粒分别用EcoRⅠ酶切，在DNA连接酶作用下，生成由两个DNA片段之间连接形成的产物有两种
B.DNA连接酶的作用是将酶切后得到的黏性末端连接起来，形成一个重组质粒时形成两个磷酸二酯键
C．为了防止目的基因反向连接和质粒自行环化，酶切时可选用的酶是EcoRⅠ和BamHⅠ
D．受体细胞能在含青霉素的培养基中生长，表明该目的基因已成功导入该细胞
7．（不定项）根据某基因上游和下游的碱基序列，设计合成了该基因的两段引物（单链DNA）。引物与该基因变性DNA（单链DNA）结合为双链DNA的过程称为复性。如图是两引物的Tm（引物熔解温度，即50%的引物与其互补序列形成双链DNA分子时的温度）测定结果，下列叙述正确的是（ ）
A．通常引物1和引物2不能有碱基互补配对关系
B.两引物分别是子链延伸的起点，并可以反复利用
C．若两引物的脱氧核苷酸数相同，则可推测引物2的GC含量较高
D．复性所需温度与时间，取决于引物的长度、碱基组成及其浓度等因素
[大题冲关练]——综合创新·求突破
8．[2023·广东汕头市高三二模]叶绿体基因工程是指向叶绿体基因组中引入外源目的基因，并使之表达。Rubisco酶（简称R酶）是光合作用中CO2固定的关键酶，深红红螺菌的R酶活性是一般植物的4倍。科学家尝试将该菌的Rubisco基因（简称R基因）导入玉米叶绿体，提高玉米R酶活性，进而提高玉米光合能力。RbcL基因位于叶绿体DNA上，其产物参与光合作用过程。
（1）在构建基因表达载体中，使用了玉米叶绿体特异性基因RbcL基因的启动子和终止子，其目的是 。在构建该表达载体时，需要使用的工具酶有 。
（2）科学家试图修改R基因中部分碱基，以改变R酶部分氨基酸序列，以进一步提高R酶的活性，该操作属于 工程。
（3）获得成功转化R基因的玉米细胞，利用植物组织培养技术获得转基因植株，其中使用到三种培养基的主要激素配方如下（NAA是一种生长素类似物，6 BA是一种细胞分裂素）。其中培养基A主要作用是 ，诱导培养物生根的培养基编号为 。
培养基编号 A B C
NAA（mg/L） 0.5 0.05 0.1
6 BA（mg/L） 0.5 2.5 0.05
（4）试从安全性和实用性的角度分析叶绿体基因工程的优势________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
9．[2023·天津高三二模]针对新冠病毒（SARS－CoV－2）的重组蛋白疫苗、核酸疫苗（包括DNA疫苗和RNA疫苗）等疫苗都在研发当中。下图为其中一种疫苗的研发思路，图中①～⑦表示过程，箭头表示NcoⅠ、SphⅠ、NheⅠ、BamHⅠ的酶切位点（四种酶的识别序列详见表），标记基因SUC2控制合成蔗糖酶，使P型酵母菌能利用培养基中的蔗糖生存。
（1）图中①过程需要使用 酶先得到cDNA，再使用 技术扩增得到S基因。
（2）为使③过程顺利进行，需先使用限制酶 和 切割质粒B，选用两种限制酶对新冠病毒的S基因进行切割的目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________（答出一点即可）。
（3）图中表示筛选的过程是 （填编号），为达到利用标记基因筛选的目的，普通的P型酵母菌应该满足的条件是 。
（4）重组疫苗注入志愿者体内后，S蛋白基因指导合成的S蛋白作为 ，刺激机体产生能与之相结合的抗体，抗体的分泌量可作为检测疫苗对志愿者免疫效果的指标。参加临床试验的志愿者需要满足的条件之一是 （选填“有”或“无”）SARS－CoV－2感染史，理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
10．[2023·辽宁沈阳市高三二模]绞股蓝细胞中含有抗烟草花叶病毒（TMV）基因，能合成抗TMV蛋白，使绞股蓝叶片能抗TMV感染。科研人员利用转基因技术将绞股蓝细胞中的抗TMV基因转入烟草细胞，培育出了抗TMV的烟草，主要流程如图所示。请分析下图并回答问题：
（1）从绞股蓝细胞中提取抗TMV基因转录的RNA，合成目的基因。过程①需要的酶是 。利用PCR技术扩增目的基因时，反应体系中除有缓冲液、原料（dNTP）、目的基因外，还应含有 。
（2）由①获得的目的基因在构建表达载体时，应在目的基因的首端和尾端分别添加 ，同时为了与表达载体连接，通常在两端插入不同的限制性酶切位点，主要原因是 。由图可知，在过程③中应将目的基因插入Ti质粒的T－DNA上，同时该片段中还应有 抗性基因。
（3）将含抗TMV基因的烟草细胞经⑤获得再生植株的生物技术是 。这项技术不仅能实现快速繁殖作物还能保持优良品种的 。
（4）过程⑥在个体生物学水平鉴定，需要做 实验，可检测植株是否具有抗性以及抗性的强度。
11．超量表达P蛋白转基因玉米的获得与鉴定。在超量表达P基因载体的构建中，所用DNA片段和Ti质粒的酶切位点如图1所示，P蛋白在玉米株系的表达量如图2所示。
回答下列问题：
（1）强启动子是一段有特殊结构的DNA片段，能被 识别并结合，驱动基因的持续转录。为使P基因在玉米植株中超量表达，应优先选用 酶组合，将片段和Ti质粒切开后构建重组表达载体。T－DNA在该实验中的作用是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（2）将农杆菌浸泡过的玉米愈伤组织进行植物组织培养，培养基中需加入 进行筛选，筛选出的愈伤组织 形成丛芽，最终获得多个转基因玉米株系。
（3）据图2分析，选择a1、a2、a3玉米株系，作为超量表达P蛋白转基因玉米的生理特性研究的实验材料，理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
12．[2023·江苏省常熟市高三阶段抽测]新冠病毒是一种单链RNA病毒，常用“荧光RT—PCR技术”进行检测，方法是取检测者的mRNA逆转录出cDNA，并大量扩增，用荧光标记的新冠病毒核酸探针来检测PCR产物中是否含有新冠病毒的cDNA。请回答下列问题：
（1）“荧光RT—PCR技术”所用的试剂盒中通常都应该含有 、 、荧光标记的核酸探针、引物、dNTP、缓冲体系。
（2）如果要同时扩增两种基因，则试剂盒中的引物应该有 种。下图为新冠病毒的“ORFlab基因”对应的cDNA片段结构示意图，则与之对应的引物结合的部位应该是图中的 （子链延伸方向为其自身的5′→3′，用图中数字作答）。若已知该基因的引物Ⅰ，能否依据其碱基序列设计出另一种引物Ⅱ？ ，理由是________________________________________________________________________。
（3）在检测过程中，随着PCR的进行，反应产物不断累积，“杂交双链”荧光信号的强度也等比例增加。可通过荧光强度的变化监测产物量的变化从而得到一条荧光扩增曲线图（如下图）。
①“平台期”出现的最可能的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②理论上，在检测过程中，有荧光标记的“杂交双链”出现，则说明检测结果呈 （填“阴”或“阳”）性，但为了保证检测结果的准确性，一般要达到或超过阈值时才确诊。现有两个待检样本，检测时都出现了上述形态的曲线，但甲的a点比乙的a点明显左移。请给这种结果做出科学合理的解释（试剂盒合格且正常，操作过程规范且准确）：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
13．[2023·汾湖高级中学教学反馈测试]枯草芽孢杆菌可分泌纤维素酶。研究者筛选到一株降解纤维素能力较强的枯草芽孢杆菌菌株（B菌），从中克隆得到了一种纤维素酶（C1酶）基因。将获得的C1酶基因与高效表达载体（HT质粒）连接，再导入B菌，以期获得降解纤维素能力更强的工程菌。
（1）纤维素属于 糖，因此经过一系列酶催化最终可降解成单糖，该单糖是 。
（2）对克隆得到的C1酶基因测序，与数据库中的C1酶基因编码序列相比有两个碱基对不同，但两者编码出的蛋白的氨基酸序列相同，这是因为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）C1酶基因以B链为转录模板链，转录时mRNA自身的延伸方向为5′→3′。为了使C1酶基因按照正确的方向与已被酶切的HT质粒连接，克隆C1酶基因时在其两端添加了SmaⅠ和BamHⅠ的酶切位点。该基因内部没有这两种酶切位点。图1中酶切位点1和2所对应的酶分别是 。
（4）将纤维素含量为20%的培养基分为三组，一组接种工程菌，对照组1不进行处理，对照组2进行相应处理。在相同条件下培养96小时，检测培养基中纤维素的含量。结果（图2）说明工程菌降解纤维素的能力最强。对照组2的处理应为
________________________________________________________________________。
（5）预期该工程菌在处理废弃物来保护环境方面可能的应用________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。（举一例）
14．[2023·广州市高三年级阶段训练]虫草中的超氧化物歧化酶（PSSOD）具有抗衰老作用。研究人员培育了能合成PSSOD的转基因酵母菌。结合下图回答下列问题。
（注：HindⅢ和ApaLⅠ是两种限制酶，箭头表示酶的切割位置。）
（1）将图中的重组DNA分子用HindⅢ和ApaLⅠ完全酶切后，可得到 种DNA片段。
（2）作为受体细胞的酵母菌缺失URA3基因，必须在含有尿嘧啶的培养基中才能存活，为了筛选出成功导入表达载体的酵母菌，所使用的培养基 （填“需要”或“不需要”）添加尿嘧啶，理由是
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________________________________________________________________________。
（3）目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程，称为 。为了确定受体细胞中PSSOD基因是否转录，可用标记的 作探针与从受体细胞中提取的RNA进行分子杂交检测，分子杂交的原理是 。
（4）利用蛋白质工程获得活性更高的PSSOD时，需根据所设计蛋白质的结构推测其氨基酸序列，最终确定相对应的脱氧核苷酸序列并经 获得所需的基因。
课后定时检测案43
1．解析：目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物，A正确；限制性内切核酸酶和DNA连接酶是两类常用的工具酶，B正确；胰岛素具有生物活性，胰岛素原不具有生物活性，所以人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性，C正确；载体上的抗性基因可用于筛选含重组DNA的细胞，但不能促进目的基因的表达，D错误。
答案：D
2．解析：蛋白质工程是在分子水平上对现有蛋白质的基因分子进行操作，改造基因即改造蛋白质，而且可以遗传，A错误；蛋白质工程能生产出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子，B正确；对蛋白质的改造是通过直接改造决定蛋白质的基因来实现的，C错误；蛋白质工程的流程和天然蛋白质合成的过程是不完全相同的，D错误。
答案：B
3．答案：B
4．解析：过程①获得的目的基因已不含非编码区和内含子，因此不能用于比目鱼基因组测序，A错误；多个抗冻基因编码区依次相连形成的新基因表达的是多个抗冻蛋白的重复序列，而不是抗冻蛋白中11个氨基酸的重复序列，因此不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白，B正确；导入农杆菌是为了扩增和更易导入番茄细胞，C错误；DNA探针技术不能检测基因是否完全表达，目的基因的完全表达应该用抗原—抗体杂交技术检测表达产物蛋白质，D错误。
答案：B
5．解析：以水稻RNA为模板通过逆转录可以合成cDNA，然后再以cDNA为模板利用PCR技术可获得大量OsPTF基因，A正确；识图分析可知，抗除草剂基因位于启动子2的后面，因此RNA聚合酶与启动子2识别并结合后，启动抗除草剂基因的转录，B错误；由于图中T－DNA的序列中含有目的基因和抗除草剂基因，故可通过含除草剂的选择培养基筛选含有目的基因的大豆愈伤组织，C正确；用EcoRⅠ、BamHⅠ酶同时切重组Ti质粒后，会得到三种片段：含有耐低磷基因OsPTF的片段、含有除草剂基因的片段和只含启动子1的片段，因此经电泳分离至少得到两条带，即含耐低磷基因OsPTF的片段和含除草剂基因的片段，D正确。
答案：B
6．解析：DNA连接酶只能将具有相同黏性末端的DNA片段连接起来，因此将含有目的基因的DNA与质粒分别用EcoRⅠ酶切，在DNA连接酶作用下，由两个DNA片段之间连接形成的产物共有3种，即质粒与质粒的连接、目的基因与目的基因的连接、目的基因与质粒的连接，A错误；DNA连接酶的作用是将酶切后得到的具有相同黏性末端的DNA片段连接起来，形成一个重组质粒时可形成4个磷酸二酯键，B错误；EcoRⅠ和BamHⅠ切割形成的黏性末端不同，而DNA连接酶只能将具有相同黏性末端的DNA片段连接起来，因此为了防止目的基因反向连接和质粒自行环化，酶切时可选用的酶是EcoRⅠ和BamHⅠ，C正确；题图显示，在构建基因表达载体的过程中质粒中的青霉素抗性基因和四环素抗性基因都不会被破坏，导入普通质粒的大肠杆菌和导入重组质粒的大肠杆菌都能在含青霉素的培养基中生长，因此能在含青霉素的培养基中生长的受体细胞不一定含有目的基因，D错误。
答案：ABD
7．解析：通常引物1和引物2不能有碱基互补配对关系，否则引物之间会相互结合，A正确；两引物参与子链的形成，不能反复利用，B错误；若两引物的脱氧核苷酸数相同，引物2的熔解温度较高，推测G—C含量较高，C正确；结合以上分析可知，复性所需温度与时间，取决于引物的长度、碱基组成及其浓度等因素，D正确。
答案：ACD
8．解析：(1)启动子是RNA聚合酶识别和结合的位点，用于启动基因的转录，而终止子是基因转录的结束信号，故在构建基因表达载体中，使用了玉米叶绿体特异性基因RbcL基因的启动子和终止子，其目的是保证R基因可以在叶绿体中正常表达；表达载体构建需用到的工具酶有限制酶(切割目的基因和载体)和DNA连接酶(连接切割过的目的基因和载体)。(2)“修改R基因中部分碱基，以改变R酶部分氨基酸序列，以进一步提高R酶的活性”的目的是改造蛋白质，故属于蛋白质工程，该工程是在基因水平进行的操作。(3)在植物组织培养过程中，生长素和细胞分裂素的比例影响细胞的分化：当生长素与细胞分裂素的比例适中时，可诱导形成愈伤组织，故培养基A的主要作用是诱导脱分化形成愈伤组织；当生长素的比例大于细胞分裂素比例时，可诱导生根，故诱导培养物生根的培养基编号为C。(4)叶绿体基因工程还可以避免如花粉等的基因污染，其原因是叶绿体的基因不会进入花粉，从而避免了重组基因的扩散，具有安全性；此外由于目的基因导入的是叶绿体，有性生殖时后代不会发生性状分离，故具有一定的实用性。
答案：(1)保证R基因可以在叶绿体中正常表达 限制酶和DNA连接酶 (2)蛋白质 (3)诱导脱分化形成愈伤组织 C (4)安全性：外源基因不会随花粉扩散；实用性：其有性生殖时后代不会发生性状分离
9．解析：(1)利用RNA得到相应DNA的方法为逆转录，起作用的酶为逆转录酶，在体外将DNA扩增的技术是PCR(聚合酶链式反应)。(2)NcoⅠ的识别切割位点为，NheⅠ的识别切割位点为，C分子的两端分别有－GATC和GTAC－序列，根据碱基互补配对原则，可知需要用限制酶NcoⅠ、NheⅠ切割质粒B。由于同种限制酶切割得到的DNA片段两端黏性末端相同，用DNA连接酶连接时可出现S基因或载体的自身环化以及S基因与载体反向连接的现象，所以常选用两种限制酶对新冠病毒的S基因进行切割，目的是防止S基因自身环化、防止S基因与载体反向连接、防止载体自身环化。(3)图中表示筛选的过程是⑤(筛选含重组质粒的P型酵母菌)，其质粒上的标记基因SUC2能控制合成蔗糖酶，使P型酵母菌能利用培养基中的蔗糖生存，筛选时应使用以蔗糖为唯一碳源的培养基。为达到利用标记基因筛选的目的，普通的P型酵母菌应该满足的条件是自身不能合成蔗糖酶(普通的P型酵母菌不能利用培养基中的蔗糖生存)。(4)重组疫苗注入志愿者体内后，S蛋白基因指导合成的S蛋白作为抗原，刺激机体产生特异性免疫过程，机体免疫系统产生能与之相结合的抗体，抗体的分泌量可作为检测疫苗对志愿者免疫效果的指标。参加临床试验的志愿者需要满足无SARS－CoV－2感染史，即未感染过新冠病毒，因为有SARS－CoV－2感染史的志愿者血清中会存在一定量的相应抗体，对试验结果产生干扰。
答案：(1)逆转录 PCR (2)NcoⅠ NheⅠ 防止S基因自身环化、防止载体自身环化、防止S基因与载体反向连接 (3)⑤ 不能合成蔗糖酶 (4)抗原 无 有SARS－CoV－2感染史的志愿者血清中会存在一定量的相应抗体，对试验结果产生干扰
10．解析：(1)过程①为逆转录出单链的DNA，在合成双链的DNA，需要的酶是逆转录酶和DNA聚合酶。利用PCR技术可以扩增目的基因，PCR反应体系中除含缓冲液、模板DNA、四种脱氧核苷酸外，还应有引物和耐高温的DNA聚合酶(TaqDNA聚合酶)。(2)为了使目的基因能正常表达，构建基因表达载体时需要在目的基因的两端添加启动子和终止子。为了使目的基因能定向插入表达载体，避免自身环化，常常在目的基因的两端插入不同的限制性酶切位点。图中⑤过程在含有卡那霉素的培养基上培养，说明构建的重组质粒上含有的标记基因是卡那霉素抗性基因。(3)将离体的细胞培育成一个完整的植株采用的技术是植物组织培养技术。这种技术的繁殖方式为无性繁殖，能够保持优良品种的遗传特性。(4)若从个体水平鉴定，可通过接种烟草花叶病毒(TMV)的方法来确定植株是否具有抗性以及抗性的强度。
答案：(1)逆转录酶和DNA聚合酶 引物和TaqDNA聚合酶 (2)启动子和终止子 使目的基因能定向插入表达载体，避免自身环化 卡那霉素 (3)植物组织培养 遗传特性 (4)TMV接种
11．解析：(1)强启动子能驱动基因的持续转录，说明强启动子能被RNA聚合酶识别并结合。为使P基因在玉米植株中超量表达，同时确保强启动子和P基因不被破坏，故应优先选用BamHⅠ和SacⅠ酶组合，将片段和Ti质粒切开后，利用DNA连接酶构建重组表达载体。T－DNA在该实验中的作用是将强启动子和P基因带入玉米细胞并整合到玉米细胞的染色体DNA上。(2)由图1可知，潮霉素抗性基因位于Ti质粒的T－DNA，随T－DNA整合到玉米细胞的染色体上，故将农杆菌浸泡过的玉米愈伤组织进行植物组织培养，培养基中可加入潮霉素进行筛选，培养基中生长出的转基因玉米株系，就是所需的转基因玉米株系。(3)由图2可知，a1、a2、a3玉米株系的P蛋白表达量显著高于野生型玉米，所以可以选择a1、a2、a3玉米株系，作为超量表达P蛋白转基因玉米的生理特性研究的实验材料。
答案：(1)RNA聚合酶 BamHⅠ和SacⅠ 将强启动子和P基因带入玉米细胞并整合到玉米细胞染色体DNA上
(2)潮霉素 (再)分化 (3)a1、a2、a3玉米株系的P蛋白表达量显著高于野生型玉米
12．解析：(1)根据题目信息可知，荧光RT－PCR技术所用的试剂盒中通常都应该含有：逆转录酶、耐高温的DNA聚合酶(TaqDNA聚合酶)、引物、四种脱氧核苷酸、缓冲体系。(2)根据PCR技术的原理，在扩增DNA分子时每一条链均需与相应的引物结合才能进行扩增，因此如果要成功将上述两个独立基因分别扩增出来，则在试剂盒中的引物应该有4种；在利用PCR技术扩增DNA分子过程中，DNA聚合酶只能从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸，又由于DNA的两条链是反向平行的，所以引物与DNA分子单链的3′端(—OH)相结合即图示中的1和4所示部位。由于两段引物的碱基序列没有相关性，既不相同，也不互补，因此不能根据该基因的引物Ⅰ的碱基序列设计出另一种引物Ⅱ。(3)①分析荧光扩增曲线图，图中曲线通过荧光强度变化反映产物量的变化，因此曲线中“平台期”出现的最可能原因是试剂盒中的原料和探针数量一定，超出一定的循环数后，荧光标记的杂交双链不再增加。②理论上，在检测过程中，有荧光标记的“杂交双链”出现，则说明检测结果呈阳性，为了保证检测结果的准确性，一般要达到或超过阈值时才确诊。检测结果甲的a点比乙的a点明显左移，说明甲样本中的新冠病毒含量更高达到阈值所需的循环数更少。
答案：(1)逆转录酶 耐高温的DNA聚合酶(TaqDNA聚合酶) (2)4 4、1 不能 两段引物的碱基序列没有相关性(既不相同，也不互补) (3)试剂盒中的原料、引物和探针数量一定，超出一定的循环数后，荧光标记的“杂交双链”不再增加 阳 甲样本中的新冠病毒含量更高达到阈值所需的循环数更少
13．解析：(1)纤维素是葡萄糖聚合形成的多糖，所以经过酶的催化作用，最终降解为葡萄糖。(2)由于密码子具有简并性，所以即使克隆得到的C1酶基因测序，与数据库中的C1酶基因编码序列相比有两个碱基对不同，仍然可以编码相同的氨基酸。(3)根据题干信息“以B链为转录模板链，转录时mRNA自身的延伸方向为5′→3′”，所以B链的方向是从3′→5′，根据质粒上启动子的方向，所以B链3′应该用BamHⅠ进行切割，而其5′端应该用SmaⅠ进行切割。(4)本实验的目的是证明工程菌降解纤维素的能力最强，所以对照组1不作处理，组3是添加工程菌，组2的处理是直接用纤维素酶进行分解纤维素，即向培养基中接种纤维素酶(C1酶)。(5)该工程菌可以高效降解纤维素，所以可以降解秸秆，减少秸秆燃烧带来的空气污染。
答案：(1)多 葡萄糖 (2)密码子具有简并性，发生碱基的改变仍然编码同一种氨基酸 (3)BamHⅠ、SmaⅠ(顺序不能调换) (4)向培养基中接种纤维素酶(C1酶) (5)降解秸秆，减少秸秆燃烧带来的空气污染
14．解析：(1)图中基因表达载体含有1个HindⅢ切割位点和2个ApaLⅠ切割位点，因此将图中的基因表达载体用HindⅢ和ApaLⅠ完全酶切后，可得到3种DNA片段。(2)作为受体细胞的酵母菌缺失URA3基因，必须在含有尿嘧啶的培养基中才能存活，因此，图示表达载体上的URA3基因可作为标记基因，供鉴定和选择；因为只有含有重组质粒的酵母菌才能在该培养基上生存，因此为了筛选出成功导入表达载体的酵母菌，所使用的培养基不需要添加尿嘧啶。(3)目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程称为转化。为了确定受体细胞中PSSOD基因是否转录，可用标记的PSSOD基因作探针进行分子杂交检测，由于该检测中是RNA与DNA单链进行杂交，因此分子杂交的原理是碱基互补配对。(4)利用蛋白质工程获得活性更高的PSSOD时，需根据所设计蛋白质的结构推测其氨基酸序列，最终确定相对应的脱氧核苷酸序列，确定下来之后需要在原基因基础上进行基因修饰或者基因改造，甚至直接人工合成获得所需的基因。
答案：(1)3 (2)不需要 成功导入表达载体的酵母菌具有URA3基因 (3)转化 PSSOD基因的片段(“PSSOD基因”) 碱基互补配对 (4)基因修饰或基因合成(基因修饰或基因合成或人工合成)
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