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2024版高考生物一轮复习教材基础练第十一章生物技术与工程第3节基因工程及生物技术的安全性和伦理问题教学课件
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这是一份2024版高考生物一轮复习教材基础练第十一章生物技术与工程第3节基因工程及生物技术的安全性和伦理问题教学课件，共44页。PPT课件主要包含了教材知识萃取，教材素材变式，教材实验攻略等内容，欢迎下载使用。
知识点95 重组DNA技术的基本工具
1 我国华南农业大学科研人员利用农杆菌转化法将抗环斑病毒基因导入番木瓜,培育出转基因抗病番木瓜。下列叙述错误的是A.限制酶可在Ti质粒上切出一个切口暴露出两个游离的磷酸基团B.不同的限制酶切割DNA产生的末端一定不同C.可以用同种限制酶切割Ti质粒和含有抗环斑病毒基因的DNA片段D. T4 DNA连接酶既能连接黏性末端,又能连接平末端
1.B 限制酶可以识别双链DNA特定的核苷酸序列,并切开每条链中特定部位的磷酸二酯键,Ti质粒为环状DNA,故限制酶可在Ti质粒上切出一个切口暴露出两个游离的磷酸基团,A正确。不同的限制酶切割形成的末端可能相同,也可能不同,B错误。可以用同种限制酶切割Ti质粒(运载体)和含有抗环斑病毒基因(目的基因)的DNA片段,以形成相同的末端,便于连接,C正确。T4 DNA连接酶既能连接黏性末端,又能连接平末端,只是连接平末端的效率较低,D正确。
2 限制性内切酶EcRⅠ识别并切割 双链DNA,用EcRⅠ完全酶切果蝇基因组DNA,理论上得到DNA片段的平均长度(碱基对)约为A.6 B.250 C.4 000 D.24 000
2.C 据题意可知,限制性内切酶EcRⅠ的识别序列为 ,则理论上,该序列出现的概率为1/(4×4×4×4×4×4)=1/4 096,即4 096个碱基对序列中会出现一个限制性内切酶EcRⅠ的识别序列,故用限制性内切酶EcRⅠ完全酶切果蝇基因组DNA,理论上得到DNA片段的平均长度(碱基对个数)约为4 000,C项符合题意。
3 限制酶BamHⅠ和BglⅡ是两种常见的工具酶,它们的识别序列及切割位点依次为G↓GATCC和A↓GATCT。研究中用BamHⅠ切割DNA获得目的基因,用BglⅡ切割质粒,并连接得到重组质粒。下列相关叙述不正确的是 A.经限制酶BamHⅠ和BglⅡ切割后形成的黏性末端相同B.经这两种酶处理得到的重组质粒不能再被这两种酶所识别C.酶切过程中,需控制好酶浓度、温度和反应时间等因素D.分别用这两种限制酶切割,保证了目的基因定向插入质粒
3.D 由题干信息可知,限制酶BamHⅠ和BglⅡ的识别序列及切割位点依次为G↓GATCC和A↓GATCT,故经限制酶BamHⅠ和BglⅡ切割后形成的黏性末端相同,A正确。经这两种酶处理得到的重组质粒的相应部位的序列不能再被这两种酶识别,因此重组质粒不能再被这两种酶识别并切割,B正确。酶活性受温度的影响,酶切效率还会受酶浓度和反应时间的影响,因此,酶切过程中,需控制好酶浓度、温度和反应时间等因素,C正确。这两种酶切割形成的黏性末端相同,因此分别用这两种限制酶切割,不能保证目的基因定向插入质粒,D错误。
4 如图为某种质粒的简图,箭头所指分别为限制酶EcRⅠ、BamHⅠ的酶切位点,P为转录的启动部位。已知目的基因的两端均有EcRⅠ、BamHⅠ的酶切位点,受体细胞为无任何抗药性的原核细胞。下列叙述正确的是A.将含有目的基因的DNA与质粒分别用EcRⅠ切割,在DNA连接酶作用下,由两个DNA片段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.为了防止目的基因和质粒自身环化,切割时可选用的酶是EcRⅠ和BamHⅠD.能在含青霉素的培养基中生长的受体细胞中已成功导入该目的基因
4.C 将含有目的基因的DNA片段与质粒分别用EcRⅠ切割,那么酶切后二者的黏性末端相同,在DNA连接酶的作用下,由两个DNA片段连接形成的产物有三种,其中只有一种符合要求,A错误。DNA连接酶的作用是将双链DNA片段“缝合”起来,恢复被限制酶切开的磷酸二酯键,且形成重组质粒的过程中形成了4个磷酸二酯键,B错误。为了防止目的基因与质粒反向连接以及目的基因和质粒自身环化,切割时可选用的酶是EcRⅠ和BamHⅠ,这样切割后得到的DNA片段两侧的黏性末端不同,C正确。受体细胞为无任何抗药性的原核细胞,能在含青霉素的培养基中生长的受体细胞可能成功导入了目的基因,也可能只导入了不含目的基因的载体,D错误。
知识点96 基因工程的基本操作程序
1 随着科学技术的发展,获取目的基因的方法也越来越多,下列不属于获取目的基因的方法是A.通过PCR技术扩增B.从基因文库中获取C.利用DNA连接酶复制D.利用DNA合成仪通过化学方法人工合成
1.C 在序列已知的情况下,可利用PCR技术获取和扩增目的基因,A不符合题意。在序列未知的情况下,可以建立基因文库,从基因文库中获取目的基因,B不符合题意。利用DNA连接酶不能复制目的基因,C符合题意。在序列已知情况下,可利用DNA合成仪通过化学方法人工合成目的基因,D不符合题意。
2 下列关于基因表达载体的说法,不正确的是 A.不同的目的基因所需的启动子不一定相同B.启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位C.终止子位于基因的下游,能够终止翻译D.基因表达载体包含启动子、目的基因、终止子、标记基因等
2.C 不同的目的基因所需的启动子不一定相同,A正确。启动子是一段有特殊序列的DNA片段,是RNA聚合酶识别和结合的部位,可驱动基因转录出mRNA,B正确。终止子位于基因的下游,能够终止转录,C错误。基因表达载体包含启动子、目的基因、终止子、标记基因等,其中启动子和终止子与基因的表达直接相关,标记基因用于重组DNA分子的筛选,D正确。
3 某实验利用PCR技术获取目的基因,实验结果显示除目的基因条带(引物与模板完全配对)外,还有2条非特异条带(引物和模板不完全配对)。为了减少反应中非特异条带的产生,以下措施中有效的是A.增加模板DNA的量 B.延长热变性的时间C.延长延伸的时间D.提高复性的温度
3.D PCR过程中,引物和模板不完全配对会形成非特异条带,增加模板DNA的量不会减少反应中非特异条带的产生,A项错误;延长热变性的时间,有利于双链DNA解聚为单链,不能减少反应中非特异条带的产生,B项错误;延长延伸的时间,有利于合成新的DNA链,但不能减少反应中非特异条带的产生,C项错误;在一定温度范围内,选择较高的复性温度可减少引物和模板间的非特异性结合,D项正确。
4 研究人员将一种海鱼的抗冻蛋白基因afp整合到土壤农杆菌的Ti质粒上,然后用它侵染番茄细胞,获得了抗冻的番茄品种。以下说法正确的是A.目的基因的筛选与获取是培育转基因生物的核心工作B.海鱼的抗冻蛋白基因afp是培育抗冻番茄用到的目的基因C.构建含有afp基因的Ti质粒需要限制酶、DNA连接酶和核酸酶D.只要检测出番茄细胞中含有afp基因,就代表抗冻番茄培育成功
4.B 基因表达载体的构建是培育转基因生物的核心工作,A错误。题述研究的目的是获得抗冻的番茄品种,因此抗冻蛋白基因afp是培育抗冻番茄用到的目的基因,B正确。构建含有afp基因的Ti质粒需要限制酶、DNA连接酶,不需要核酸酶,C错误。番茄需要具有抗冻性状才能代表抗冻番茄培育成功,含有的afp基因若不表达,则表示抗冻番茄的培育存在问题,D错误。
5 我国科学家在进行抗虫棉的培育过程中独创了花粉管通道法,该方法有多种操作方式。如图表示用花粉管通道法将目的基因转移到受体细胞的流程。下列相关说法正确的是A.花粉管通道法无需等到雌蕊成熟B.花粉管通道法后续需要植物组织培养C.花粉管通道法可用于玉米等单子叶植物的转基因培育D.外源DNA不需要构建基因表达载体,就能借助花粉管通道进入受体细胞并表达
5.C 传粉过程需要在雌蕊成熟后才能进行,因此,花粉管通道法需要等到雌蕊成熟,A错误。花粉管通道法可将外源DNA导入受精卵,可以直接实现转基因植物的自然生成,无需组织培养,B错误。花粉管通道法可用于玉米等单子叶植物的转基因培育,C正确。要让目的基因进入受体细胞后能稳定存在并得到复制和表达,不管采用什么导入方法,都需要构建基因表达载体才能实现,D错误。
6 科学家将苏云金杆菌中的Bt抗虫蛋白基因(Bt基因)导入棉花的愈伤组织细胞,鉴定后,将含抗虫基因的受体细胞利用植物组织培养技术培育成棉花植株。经棉铃虫饲喂实验,发现棉花植株并无抗虫性状,科学家提取棉花叶片细胞中的有关成分进行了如下操作,下列分析错误的是A.提取细胞中的蛋白质,采用抗原—抗体杂交技术进行检测,若能检测到Bt抗虫蛋白,则可能是抗虫基因表达效率低B.若经检测确定细胞中无Bt抗虫蛋白,可采用PCR等技术检测细胞中的RNA,若测到Bt抗虫蛋白的mRNA,则可能是抗虫基因能转录,但不能正常翻译C.若经检测确定细胞中无Bt抗虫蛋白的mRNA,可采用PCR等技术检测细胞中的DNA,若能检测到抗虫基因,则可能是抗虫基因反向插入载体中D.若经检测确定细胞中无抗虫基因,则可能是将没有目的基因的载体导入受体细胞中
6.D 抗原、抗体能特异性结合,可提取细胞中的蛋白质,采用抗原—抗体杂交技术进行检测,若能检测到Bt抗虫蛋白,则说明抗虫基因能表达;棉花植株无抗虫性状可能是因为抗虫基因表达效率低,合成的Bt抗虫蛋白太少,A正确。PCR技术的原理是碱基互补配对,采用PCR等技术检测细胞中的RNA,若测到Bt抗虫蛋白的mRNA,说明抗虫基因能转录;但经检测确定细胞中无Bt抗虫蛋白,说明抗虫基因可能不能正常翻译,导致棉花植株无抗虫性状,B正确。采用PCR等技术检测细胞中的DNA,能检测到抗虫基因,但经检测确定细胞中无Bt抗虫蛋白的mRNA,则可能是抗虫基因反向插入载体DNA分子中导致的,C正确。根据题干信息“鉴定后,将含抗虫基因的受体细胞利用植物组织培养技术培育成棉花植株”,说明导入受体细胞的载体DNA分子中含有目的基因,D错误。
7 RT-PCR是将RNA逆转录和cDNA的PCR相结合的技术,可利用此技术获取目的基因,具体过程如图所示。以下说法错误的是A.设计扩增目的基因的引物时需已知一段目的基因序列B.G—C含量高的引物在与模板链结合时,需要更高的温度C.过程Ⅰ需要加入模板、原料、耐高温的DNA聚合酶和引物A等D.过程Ⅱ拟对单链cDNA进行n次循环的扩增,理论上需要2n-1个引物B
7.C 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,设计扩增目的基因的引物时需已知一段目的基因序列,A正确。G—C之间有三个氢键,A—T之间有两个氢键,所以G、C含量越高的引物,在与模板链结合时所需温度越高,B正确。过程Ⅰ是逆转录过程,所以需要加入模板、缓冲液、原料、逆转录酶和引物A等,C错误。过程Ⅱ拟对单链cDNA进行n次循环的扩增,根据DNA的半保留复制可知理论上需要2n-1个引物B,D正确。
8 在乙肝病毒(HBV)的结构蛋白中,可用来制备疫苗的主要是HBsAg蛋白,HBsAg基因已在多种生物体系中成功表达。如图1表示研究人员用农杆菌转化法培育出转基因番茄的过程,用于生产可口服的乙肝病毒疫苗,根据所学知识回答下列问题:(1)可利用PCR技术扩增HBsAg基因片段,在PCR过程中需要用到 酶,还需要根据HBsAg基因两端已知的序列合成引物,扩增过程中应选择如图2中的引物 (填字母)。 (2)基因工程的核心步骤是 。由图1可知,过程①需要用到的限制酶是 ,目的基因HBsAg要插入农杆菌Ti质粒的 中,在培养农杆菌的培养基中添加 可筛选到含重组质粒的农杆菌。
8.【参考答案】 (1)Taq DNA聚合 B、C (2)构建基因表达载体(或“基因表达载体的构建”) HindⅢ和XhⅠ T-DNA 卡那霉素 (3) (4)脱分化再分化 乙肝病毒的抗体
(3)将含有HBSAg基因的农杆菌导入番茄细胞后,HBSAg基因在番茄植株中遗传信息传递的一般规律为 (用流程图表示)。(4)转基因番茄的细胞具有全能性,在一定的营养、激素以及无菌、适宜的pH和温度等条件下,转基因番茄的细胞可以形成愈伤组织,该过程称为 ,再通过 形成试管苗。用该植株结出的番茄果实饲喂小鼠,若在小鼠的血清中检测到 ,则说明转基因疫苗口服有效。
【解题思路】 (1)在PCR过程中需要用到耐高温的DNA聚合酶,即Taq DNA聚合酶。PCR扩增过程中子链的延伸方向为5'→3',因此需选择引物B和引物C。(2)基因工程的核心步骤是构建基因表达载体。据图1分析可知,若用限制酶SmaⅠ进行切割,会破坏HBsAg基因,因此应选择限制酶HindⅢ和XhⅠ对目的基因和质粒进行切割。目的基因要插入农杆菌Ti质粒的T-DNA上,利用Ti质粒T-DNA可转移的特点将目的基因转入受体细胞并整合到受体细胞的染色体DNA上。构建的基因表达载体中抗卡那霉素基因完整,抗四环素基因被破坏,因此需在培养农杆菌的培养基中添加卡那霉素,在该培养基上能生存的农杆菌含有重组质粒。(3)将含有HBSAg基因的农杆菌导入番茄细胞后,HBSAg基因在番茄植株细胞中能够进行复制,还能进行转录和翻译,表达出HBsAg蛋白,据此可得HBSAg基因在番茄植株中遗传信息传递的流程图,具体见答案。(4)转基因番茄的细胞可经脱分化形成愈伤组织,愈伤组织通过再分化可形成试管苗。HBsAg蛋白是乙肝病毒的结构蛋白,可用来制备疫苗,用转基因番茄植株结出的番茄果实饲喂小鼠,若在小鼠血清中检测到乙肝病毒的抗体,则说明转基因疫苗口服有效。
9 八氢番茄红素合酶(其基因用psy表示)和胡萝卜素脱饱和酶(其基因用crtI表示)共同参与β-胡萝卜素的合成。科学家将psy和crtI基因与pC1300dT载体结合后转入水稻,使水稻胚乳中富含β-胡萝卜素。pC1300dT载体含有2个T-DNA区,潮霉素抗性基因(hpt)在一个T-DNA区,目的基因在另一个T-DNA区。当双T区载体侵染植物时,2个T-DNA区独立转移。回答下列问题。(1)表达载体pC1300dT-psy/crtI的构建。psy和crtI基因均可在胚乳特异性谷蛋白启动子(Glup)的驱动下表达,并在终止子(ns)作用下终止转录。研究人员利用 双酶切表达载体pC1300dT和psy基因,回收目标基因和载体片段,连接形成中间载体pC1300dT-psy。利用 双酶切 载体和crtI基因。最后连接获得表达载体pC1300dT-psy/crtI (如图)。
(2)启动子通常具有物种及组织特异性,因此Glup应能够在 细胞内特异性表达。 (3)若想检测目的基因是否已整合到水稻细胞染色体DNA上,可用PCR技术分别对psy、crtI基因进行扩增检测,首先需要根据 分别设计两对引物。某研究人员设计引物时出错,导致下表中的②号引物不可使用,原因是 。 (4)通过PCR技术在水稻细胞内检测到psy/crtI基因,仍然不能确认转基因水稻培育成功,为什么?
9.【参考答案】 (1)HindⅢ和SalⅠ EcRⅠ和KpnⅠ pC1300dT-psy (2)水稻胚乳 (3)psy和crtI基因的脱氧核苷酸序列 引物自身折叠后会出现局部碱基互补配对而失效 (4)还需进行β-胡萝卜素含量检测(或还需进行转录水平、酶表达量等分子水平的检测以及个体生物学水平的鉴定)【解题思路】 (2)据题意可知,科学家通过基因工程使水稻胚乳中富含β-胡萝卜素,因此启动子Glup应能够在水稻胚乳细胞内特异性表达。(3)利用PCR技术扩增目的基因时,应根据目的基因的脱氧核苷酸序列设计引物。表中的②号引物自身折叠后会出现局部碱基互补配对而失效。(4)除检测目的基因是否导入植物细胞外,还需进行转录水平、酶表达量等分子水平的检测以及个体生物学水平的鉴定,这样才能确认转基因水稻培育是否成功。
教材实验12 DNA的粗提取与鉴定、DNA片段的扩增及电泳鉴定
1 下列关于DNA粗提取与鉴定的叙述,错误的是A.二苯胺试剂可以用来鉴定DNAB.DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同C.DNA可溶于酒精,蛋白质不溶于酒精D.实验中所用酒精的体积分数为95%
1.C 在一定温度下,DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色,因此二苯胺试剂可以作为鉴定DNA的试剂,A正确。DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同,可以利用不同浓度的NaCl溶液析出DNA,B正确。DNA不溶于酒精,但某些蛋白质溶于酒精,C错误。实验中用体积分数为95%的酒精析出DNA,D正确。
2 H18L是宫颈癌病毒(一种DNA病毒)特有的蛋白。科研人员利用转基因技术在植物细胞中表达H18L用于研究。研究发现,不同植物翻译时会有偏好的密码子,若提高H18L基因中编码受体细胞偏好的密码子对应的碱基序列比例,将大幅度提高翻译效率。为实现上述目的,需要对H18L基因序列进行改造。原理如图所示。回答下列问题:
回答下列问题:(1)步骤一:将预期的碱基序列设计在PCR的引物中,制备出PCR“体系1”和“体系2”,分别进行PCR扩增。①补全下表中的两个PCR体系的成分。②PCR扩增时,引物b、c与体系中加入的模板 (填“完全结合”或“部分结合”)。(2)步骤二:将体系1、2的产物(即图中的ef和gh)混合后,继续进行下一次PCR反应。在该PCR反应体系中经过高温变性后,当温度下降到50 ℃左右时,能够互补配对的DNA链相互结合,理论上有 种结合的可能,其中能进行进一步延伸的有 种。(3)步骤二的最终产物即为优化后的H18L基因序列,其长度为 bp。用 (填限制酶名称)处理该序列和载体,构建表达载体。再用 法将该载体转入植物的愈伤组织,生产H18L蛋白。
2. 【参考答案】 (1)H18L基因 耐高温的DNA聚合酶(Taq DNA聚合酶) 部分结合 (2)4 1 (3)942 BamHⅠ和XhⅠ 农杆菌转化【解题思路】 (1)PCR反应体系由引物、4 种dNTP、Taq DNA聚合酶、模板DNA和缓冲液组成。①扩增的是H18L基因,模板是H18L基因。酶是耐高温的DNA聚合酶,即Taq DNA聚合酶。②依据图中信息,与原模板相比,引物b、c替换了部分碱基,与模板无法完全结合,只能部分结合。(2)假定原本H18L基因中替换前的控制一个氨基酸的碱基对为ACT∥TGA,然后中间碱基对C∥G被替换为A∥T,设计引物b时该位置序列为TTA,设计引物c时该位置序列为AAT,反应体系1以引物a和b得到的产物有两种情况,即这三个碱基为ACT∥TGA和这三个碱基为AAT∥TTA;反应体系2以引物c和d得到的产物有两种情况,即这三个碱基为ACT∥TGA和这三个碱基为AAT∥TTA。将体系1、2的产物(即图中的ef和gh)混合后,继续进行下一次PCR反应,在该PCR反应体系中经过高温变性后,当温度下降到50 ℃左右时,能够互补配对的DNA链相互结合,理论上有4种结合的可能(①这三个碱基为ACT的e与这三个碱基为TGA的h相互结合;②这三个碱基为AAT的e与这三个碱基为TTA的h相互结合;③这三个碱基为TGA的f与这三个碱基为ACT的g相互结合;④这三个碱基为TTA的f与这三个碱基为AAT的g相互结合)。其中能进行进一步延伸的只有引物a与引物d结合的类型。(3)步骤二的最终产物即为优化后的H18L基因序列,其包含了两个限制酶的识别序列,故其长度为500+30+400+6+6=942(bp)。该DNA两端分别含有BamHⅠ和XhⅠ的识别序列,因此可用BamHⅠ和XhⅠ处理该序列和载体,构建表达载体。将目的基因导入植物愈伤组织常用的方法是农杆菌转化法。
知识点97 基因工程的应用和蛋白质工程
1 采用基因工程技术培育转基因羊作为乳腺生物反应器,使其能合成人凝血因子,且人凝血因子可随乳汁分泌,下列有关叙述不正确的是A.人凝血因子基因与载体的结合可能涉及碱基互补配对B.该转基因羊产生的生殖细胞中可能会含有人凝血因子基因C.该过程中将目的基因导入受体细胞常用的方法是显微注射法D.将含有人凝血因子基因的表达载体导入羊乳腺细胞中即可获得乳腺生物反应器
1.D 人凝血因子基因与载体的结合可能涉及碱基互补配对,A正确。该转基因羊是由含有人凝血因子基因的受精卵发育而来的,正常情况下,该转基因羊所有体细胞均含有人凝血因子基因,故其产生的生殖细胞中可能会含有人凝血因子基因,B正确。基因工程中,将目的基因导入动物细胞(受精卵)最常用的方法是显微注射法,C正确。用基因工程技术培育转基因羊作为乳腺生物反应器是让该羊所有乳腺细胞均可能产生人凝血因子,乳腺生物反应器所指对象为转基因羊,而将含有人凝血因子基因的表达载体导入羊乳腺细胞中,只能让受体乳腺细胞可能产生人凝血因子,不能获得乳腺生物反应器(转基因羊),D错误。
2 [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,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: 。
2.【参考答案】 (1)多肽链 mRNA 密码子具有简并性(一种氨基酸对应多个密码子) (2)从基因文库中获取 化学方法合成 DNA双链复制 (3)种类 不同肽链的氨基酸数目、排列顺序不同导致功能出现差异 (4)取四支试管,分别加入等量的生理盐水、蛋白质工程改造后的水蛭素、水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素,再向四支试管中各加入等量的新鲜血液,观察四支试管中血液的凝血情况【解题思路】 (1)蛋白质工程的流程一般为:预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列(基因)。故物质a是多肽链,物质b是mRNA。密码子的简并性指的是同一种氨基酸可以由几种不同的密码子决定。(2)获得目的基因的常用方法有从基因文库中获取、化学合成法和利用PCR技术扩增等。(3)由题图可知,将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后,水解产物中的肽含量差别不大,但抗凝血活性差别较大,推测两种处理后酶解产物的抗凝血活性差异主要与肽的种类有关。不同肽的功能不同主要与氨基酸的数目、排列顺序不同有关。
知识点98 生物技术的安全性和伦理问题
1 下列不属于转基因生物优点的是A.解决粮食短缺问题B.减少农药的使用,减轻环境污染C.增加食品营养,提高附加价值D.可能产生人体的抗原性物质
1.D 转基因技术的优点有很多,如解决粮食短缺问题;减少农药的使用,避免污染环境;增加食品营养,提高附加价值等。D项内容不是转基因生物的优点,而是弊端,对人体不利。
2 下列哪项不属于生殖性克隆人面临的伦理问题A.孕育的健康个体可能极少B.会产生“无父母”的孩子C.可以帮助不孕者拥有自己的后代D.冲击了现有的一些有关婚姻、家庭、两性关系的伦理道德观念
2.C 通过克隆技术产生人类个体的成功率低,孕育的健康个体可能极少,A不符合题意。生殖性克隆是指通过克隆技术产生独立生存的新个体,克隆人只是某些人出于某种目的制造出的“产品”,没有“父母”,这可能导致他们在心理上受到伤害,B不符合题意。生殖性克隆给不孕者带来希望,使这样的家庭可以拥有自己的后代,不属于生殖性克隆人面临的伦理问题,C符合题意。生殖性克隆属于无性繁殖,冲击了现有的一些有关婚姻、家庭、两性关系的伦理道德观念,D不符合题意。
3 下列有关生物武器的叙述,错误的是 A.生物武器的种类包括致病菌类、病毒类、毒品、生化毒剂类等B.鼠疫、炭疽、霍乱等疾病的病原体都可以用来制造生物武器C.生物武器可以直接散布或通过食物、生活必需品等散布D.中国政府主张全面禁止和彻底销毁生物武器
3.A 生物武器的种类包括致病菌类、病毒类、生化毒剂类等,A错误。鼠疫、炭疽、霍乱等疾病属于致命的传染性疾病,其病原体可以用来制造生物武器,B正确。生物武器可直接散布或者通过食物、生活必需品等散布,经由呼吸道、消化道和皮肤侵入人、畜体内,造成大规模伤亡,也能大量损害植物;我国主张全面禁止和彻底销毁生物武器等各类大规模杀伤性武器,C、D正确。
4 下列有关生物技术安全性及伦理问题的叙述,正确的是 A.设计试管婴儿的实质是根据遗传学鉴定,选择性移植体外受精形成的胚胎B.治疗性克隆的研究很可能会过渡到生殖性克隆,故应予以禁止C.只要平时多注重环境消毒,就可彻底防止生物武器扩散D.种植抗虫棉可以减少农药的使用量,对环境不会产生负面影响
4.A 设计试管婴儿实质是选择性移植体外受精形成的胚胎,应正确判断其利与弊,有利方面如解决了不育问题,提供骨髓中造血干细胞救治患致命贫血病的人等,A正确。我国禁止生殖性克隆人,但不反对治疗性克隆的研究,B错误。生物武器具有强大的传染性和致病力,故防止生物武器扩散,应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,而不是多消毒就行,C错误。种植抗虫棉可以减少农药的使用,保护环境,但转基因植物可能会与野生植物杂交,造成基因污染,对环境产生负面影响,D错误。
知识点95 重组DNA技术的基本工具
1 我国华南农业大学科研人员利用农杆菌转化法将抗环斑病毒基因导入番木瓜,培育出转基因抗病番木瓜。下列叙述错误的是A.限制酶可在Ti质粒上切出一个切口暴露出两个游离的磷酸基团B.不同的限制酶切割DNA产生的末端一定不同C.可以用同种限制酶切割Ti质粒和含有抗环斑病毒基因的DNA片段D. T4 DNA连接酶既能连接黏性末端,又能连接平末端
1.B 限制酶可以识别双链DNA特定的核苷酸序列,并切开每条链中特定部位的磷酸二酯键,Ti质粒为环状DNA,故限制酶可在Ti质粒上切出一个切口暴露出两个游离的磷酸基团,A正确。不同的限制酶切割形成的末端可能相同,也可能不同,B错误。可以用同种限制酶切割Ti质粒(运载体)和含有抗环斑病毒基因(目的基因)的DNA片段,以形成相同的末端,便于连接,C正确。T4 DNA连接酶既能连接黏性末端,又能连接平末端,只是连接平末端的效率较低,D正确。
2 限制性内切酶EcRⅠ识别并切割 双链DNA,用EcRⅠ完全酶切果蝇基因组DNA,理论上得到DNA片段的平均长度(碱基对)约为A.6 B.250 C.4 000 D.24 000
2.C 据题意可知,限制性内切酶EcRⅠ的识别序列为 ,则理论上,该序列出现的概率为1/(4×4×4×4×4×4)=1/4 096,即4 096个碱基对序列中会出现一个限制性内切酶EcRⅠ的识别序列,故用限制性内切酶EcRⅠ完全酶切果蝇基因组DNA,理论上得到DNA片段的平均长度(碱基对个数)约为4 000,C项符合题意。
3 限制酶BamHⅠ和BglⅡ是两种常见的工具酶,它们的识别序列及切割位点依次为G↓GATCC和A↓GATCT。研究中用BamHⅠ切割DNA获得目的基因,用BglⅡ切割质粒,并连接得到重组质粒。下列相关叙述不正确的是 A.经限制酶BamHⅠ和BglⅡ切割后形成的黏性末端相同B.经这两种酶处理得到的重组质粒不能再被这两种酶所识别C.酶切过程中,需控制好酶浓度、温度和反应时间等因素D.分别用这两种限制酶切割,保证了目的基因定向插入质粒
3.D 由题干信息可知,限制酶BamHⅠ和BglⅡ的识别序列及切割位点依次为G↓GATCC和A↓GATCT,故经限制酶BamHⅠ和BglⅡ切割后形成的黏性末端相同,A正确。经这两种酶处理得到的重组质粒的相应部位的序列不能再被这两种酶识别,因此重组质粒不能再被这两种酶识别并切割,B正确。酶活性受温度的影响,酶切效率还会受酶浓度和反应时间的影响,因此,酶切过程中,需控制好酶浓度、温度和反应时间等因素,C正确。这两种酶切割形成的黏性末端相同,因此分别用这两种限制酶切割,不能保证目的基因定向插入质粒,D错误。
4 如图为某种质粒的简图,箭头所指分别为限制酶EcRⅠ、BamHⅠ的酶切位点,P为转录的启动部位。已知目的基因的两端均有EcRⅠ、BamHⅠ的酶切位点,受体细胞为无任何抗药性的原核细胞。下列叙述正确的是A.将含有目的基因的DNA与质粒分别用EcRⅠ切割,在DNA连接酶作用下,由两个DNA片段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.为了防止目的基因和质粒自身环化,切割时可选用的酶是EcRⅠ和BamHⅠD.能在含青霉素的培养基中生长的受体细胞中已成功导入该目的基因
4.C 将含有目的基因的DNA片段与质粒分别用EcRⅠ切割,那么酶切后二者的黏性末端相同,在DNA连接酶的作用下,由两个DNA片段连接形成的产物有三种,其中只有一种符合要求,A错误。DNA连接酶的作用是将双链DNA片段“缝合”起来,恢复被限制酶切开的磷酸二酯键,且形成重组质粒的过程中形成了4个磷酸二酯键,B错误。为了防止目的基因与质粒反向连接以及目的基因和质粒自身环化,切割时可选用的酶是EcRⅠ和BamHⅠ,这样切割后得到的DNA片段两侧的黏性末端不同,C正确。受体细胞为无任何抗药性的原核细胞,能在含青霉素的培养基中生长的受体细胞可能成功导入了目的基因,也可能只导入了不含目的基因的载体,D错误。
知识点96 基因工程的基本操作程序
1 随着科学技术的发展,获取目的基因的方法也越来越多,下列不属于获取目的基因的方法是A.通过PCR技术扩增B.从基因文库中获取C.利用DNA连接酶复制D.利用DNA合成仪通过化学方法人工合成
1.C 在序列已知的情况下,可利用PCR技术获取和扩增目的基因,A不符合题意。在序列未知的情况下,可以建立基因文库,从基因文库中获取目的基因,B不符合题意。利用DNA连接酶不能复制目的基因,C符合题意。在序列已知情况下,可利用DNA合成仪通过化学方法人工合成目的基因,D不符合题意。
2 下列关于基因表达载体的说法,不正确的是 A.不同的目的基因所需的启动子不一定相同B.启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位C.终止子位于基因的下游,能够终止翻译D.基因表达载体包含启动子、目的基因、终止子、标记基因等
2.C 不同的目的基因所需的启动子不一定相同,A正确。启动子是一段有特殊序列的DNA片段,是RNA聚合酶识别和结合的部位,可驱动基因转录出mRNA,B正确。终止子位于基因的下游,能够终止转录,C错误。基因表达载体包含启动子、目的基因、终止子、标记基因等,其中启动子和终止子与基因的表达直接相关,标记基因用于重组DNA分子的筛选,D正确。
3 某实验利用PCR技术获取目的基因,实验结果显示除目的基因条带(引物与模板完全配对)外,还有2条非特异条带(引物和模板不完全配对)。为了减少反应中非特异条带的产生,以下措施中有效的是A.增加模板DNA的量 B.延长热变性的时间C.延长延伸的时间D.提高复性的温度
3.D PCR过程中,引物和模板不完全配对会形成非特异条带,增加模板DNA的量不会减少反应中非特异条带的产生,A项错误;延长热变性的时间,有利于双链DNA解聚为单链,不能减少反应中非特异条带的产生,B项错误;延长延伸的时间,有利于合成新的DNA链,但不能减少反应中非特异条带的产生,C项错误;在一定温度范围内,选择较高的复性温度可减少引物和模板间的非特异性结合,D项正确。
4 研究人员将一种海鱼的抗冻蛋白基因afp整合到土壤农杆菌的Ti质粒上,然后用它侵染番茄细胞,获得了抗冻的番茄品种。以下说法正确的是A.目的基因的筛选与获取是培育转基因生物的核心工作B.海鱼的抗冻蛋白基因afp是培育抗冻番茄用到的目的基因C.构建含有afp基因的Ti质粒需要限制酶、DNA连接酶和核酸酶D.只要检测出番茄细胞中含有afp基因,就代表抗冻番茄培育成功
4.B 基因表达载体的构建是培育转基因生物的核心工作,A错误。题述研究的目的是获得抗冻的番茄品种,因此抗冻蛋白基因afp是培育抗冻番茄用到的目的基因,B正确。构建含有afp基因的Ti质粒需要限制酶、DNA连接酶,不需要核酸酶,C错误。番茄需要具有抗冻性状才能代表抗冻番茄培育成功,含有的afp基因若不表达,则表示抗冻番茄的培育存在问题,D错误。
5 我国科学家在进行抗虫棉的培育过程中独创了花粉管通道法,该方法有多种操作方式。如图表示用花粉管通道法将目的基因转移到受体细胞的流程。下列相关说法正确的是A.花粉管通道法无需等到雌蕊成熟B.花粉管通道法后续需要植物组织培养C.花粉管通道法可用于玉米等单子叶植物的转基因培育D.外源DNA不需要构建基因表达载体,就能借助花粉管通道进入受体细胞并表达
5.C 传粉过程需要在雌蕊成熟后才能进行,因此,花粉管通道法需要等到雌蕊成熟,A错误。花粉管通道法可将外源DNA导入受精卵,可以直接实现转基因植物的自然生成,无需组织培养,B错误。花粉管通道法可用于玉米等单子叶植物的转基因培育,C正确。要让目的基因进入受体细胞后能稳定存在并得到复制和表达,不管采用什么导入方法,都需要构建基因表达载体才能实现,D错误。
6 科学家将苏云金杆菌中的Bt抗虫蛋白基因(Bt基因)导入棉花的愈伤组织细胞,鉴定后,将含抗虫基因的受体细胞利用植物组织培养技术培育成棉花植株。经棉铃虫饲喂实验,发现棉花植株并无抗虫性状,科学家提取棉花叶片细胞中的有关成分进行了如下操作,下列分析错误的是A.提取细胞中的蛋白质,采用抗原—抗体杂交技术进行检测,若能检测到Bt抗虫蛋白,则可能是抗虫基因表达效率低B.若经检测确定细胞中无Bt抗虫蛋白,可采用PCR等技术检测细胞中的RNA,若测到Bt抗虫蛋白的mRNA,则可能是抗虫基因能转录,但不能正常翻译C.若经检测确定细胞中无Bt抗虫蛋白的mRNA,可采用PCR等技术检测细胞中的DNA,若能检测到抗虫基因,则可能是抗虫基因反向插入载体中D.若经检测确定细胞中无抗虫基因,则可能是将没有目的基因的载体导入受体细胞中
6.D 抗原、抗体能特异性结合,可提取细胞中的蛋白质,采用抗原—抗体杂交技术进行检测,若能检测到Bt抗虫蛋白,则说明抗虫基因能表达;棉花植株无抗虫性状可能是因为抗虫基因表达效率低,合成的Bt抗虫蛋白太少,A正确。PCR技术的原理是碱基互补配对,采用PCR等技术检测细胞中的RNA,若测到Bt抗虫蛋白的mRNA,说明抗虫基因能转录;但经检测确定细胞中无Bt抗虫蛋白,说明抗虫基因可能不能正常翻译,导致棉花植株无抗虫性状,B正确。采用PCR等技术检测细胞中的DNA,能检测到抗虫基因,但经检测确定细胞中无Bt抗虫蛋白的mRNA,则可能是抗虫基因反向插入载体DNA分子中导致的,C正确。根据题干信息“鉴定后,将含抗虫基因的受体细胞利用植物组织培养技术培育成棉花植株”,说明导入受体细胞的载体DNA分子中含有目的基因,D错误。
7 RT-PCR是将RNA逆转录和cDNA的PCR相结合的技术,可利用此技术获取目的基因,具体过程如图所示。以下说法错误的是A.设计扩增目的基因的引物时需已知一段目的基因序列B.G—C含量高的引物在与模板链结合时,需要更高的温度C.过程Ⅰ需要加入模板、原料、耐高温的DNA聚合酶和引物A等D.过程Ⅱ拟对单链cDNA进行n次循环的扩增,理论上需要2n-1个引物B
7.C 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,设计扩增目的基因的引物时需已知一段目的基因序列,A正确。G—C之间有三个氢键,A—T之间有两个氢键,所以G、C含量越高的引物,在与模板链结合时所需温度越高,B正确。过程Ⅰ是逆转录过程,所以需要加入模板、缓冲液、原料、逆转录酶和引物A等,C错误。过程Ⅱ拟对单链cDNA进行n次循环的扩增,根据DNA的半保留复制可知理论上需要2n-1个引物B,D正确。
8 在乙肝病毒(HBV)的结构蛋白中,可用来制备疫苗的主要是HBsAg蛋白,HBsAg基因已在多种生物体系中成功表达。如图1表示研究人员用农杆菌转化法培育出转基因番茄的过程,用于生产可口服的乙肝病毒疫苗,根据所学知识回答下列问题:(1)可利用PCR技术扩增HBsAg基因片段,在PCR过程中需要用到 酶,还需要根据HBsAg基因两端已知的序列合成引物,扩增过程中应选择如图2中的引物 (填字母)。 (2)基因工程的核心步骤是 。由图1可知,过程①需要用到的限制酶是 ,目的基因HBsAg要插入农杆菌Ti质粒的 中,在培养农杆菌的培养基中添加 可筛选到含重组质粒的农杆菌。
8.【参考答案】 (1)Taq DNA聚合 B、C (2)构建基因表达载体(或“基因表达载体的构建”) HindⅢ和XhⅠ T-DNA 卡那霉素 (3) (4)脱分化再分化 乙肝病毒的抗体
(3)将含有HBSAg基因的农杆菌导入番茄细胞后,HBSAg基因在番茄植株中遗传信息传递的一般规律为 (用流程图表示)。(4)转基因番茄的细胞具有全能性,在一定的营养、激素以及无菌、适宜的pH和温度等条件下,转基因番茄的细胞可以形成愈伤组织,该过程称为 ,再通过 形成试管苗。用该植株结出的番茄果实饲喂小鼠,若在小鼠的血清中检测到 ,则说明转基因疫苗口服有效。
【解题思路】 (1)在PCR过程中需要用到耐高温的DNA聚合酶,即Taq DNA聚合酶。PCR扩增过程中子链的延伸方向为5'→3',因此需选择引物B和引物C。(2)基因工程的核心步骤是构建基因表达载体。据图1分析可知,若用限制酶SmaⅠ进行切割,会破坏HBsAg基因,因此应选择限制酶HindⅢ和XhⅠ对目的基因和质粒进行切割。目的基因要插入农杆菌Ti质粒的T-DNA上,利用Ti质粒T-DNA可转移的特点将目的基因转入受体细胞并整合到受体细胞的染色体DNA上。构建的基因表达载体中抗卡那霉素基因完整,抗四环素基因被破坏,因此需在培养农杆菌的培养基中添加卡那霉素,在该培养基上能生存的农杆菌含有重组质粒。(3)将含有HBSAg基因的农杆菌导入番茄细胞后,HBSAg基因在番茄植株细胞中能够进行复制,还能进行转录和翻译,表达出HBsAg蛋白,据此可得HBSAg基因在番茄植株中遗传信息传递的流程图,具体见答案。(4)转基因番茄的细胞可经脱分化形成愈伤组织,愈伤组织通过再分化可形成试管苗。HBsAg蛋白是乙肝病毒的结构蛋白,可用来制备疫苗,用转基因番茄植株结出的番茄果实饲喂小鼠,若在小鼠血清中检测到乙肝病毒的抗体,则说明转基因疫苗口服有效。
9 八氢番茄红素合酶(其基因用psy表示)和胡萝卜素脱饱和酶(其基因用crtI表示)共同参与β-胡萝卜素的合成。科学家将psy和crtI基因与pC1300dT载体结合后转入水稻,使水稻胚乳中富含β-胡萝卜素。pC1300dT载体含有2个T-DNA区,潮霉素抗性基因(hpt)在一个T-DNA区,目的基因在另一个T-DNA区。当双T区载体侵染植物时,2个T-DNA区独立转移。回答下列问题。(1)表达载体pC1300dT-psy/crtI的构建。psy和crtI基因均可在胚乳特异性谷蛋白启动子(Glup)的驱动下表达,并在终止子(ns)作用下终止转录。研究人员利用 双酶切表达载体pC1300dT和psy基因,回收目标基因和载体片段,连接形成中间载体pC1300dT-psy。利用 双酶切 载体和crtI基因。最后连接获得表达载体pC1300dT-psy/crtI (如图)。
(2)启动子通常具有物种及组织特异性,因此Glup应能够在 细胞内特异性表达。 (3)若想检测目的基因是否已整合到水稻细胞染色体DNA上,可用PCR技术分别对psy、crtI基因进行扩增检测,首先需要根据 分别设计两对引物。某研究人员设计引物时出错,导致下表中的②号引物不可使用,原因是 。 (4)通过PCR技术在水稻细胞内检测到psy/crtI基因,仍然不能确认转基因水稻培育成功,为什么?
9.【参考答案】 (1)HindⅢ和SalⅠ EcRⅠ和KpnⅠ pC1300dT-psy (2)水稻胚乳 (3)psy和crtI基因的脱氧核苷酸序列 引物自身折叠后会出现局部碱基互补配对而失效 (4)还需进行β-胡萝卜素含量检测(或还需进行转录水平、酶表达量等分子水平的检测以及个体生物学水平的鉴定)【解题思路】 (2)据题意可知,科学家通过基因工程使水稻胚乳中富含β-胡萝卜素,因此启动子Glup应能够在水稻胚乳细胞内特异性表达。(3)利用PCR技术扩增目的基因时,应根据目的基因的脱氧核苷酸序列设计引物。表中的②号引物自身折叠后会出现局部碱基互补配对而失效。(4)除检测目的基因是否导入植物细胞外,还需进行转录水平、酶表达量等分子水平的检测以及个体生物学水平的鉴定,这样才能确认转基因水稻培育是否成功。
教材实验12 DNA的粗提取与鉴定、DNA片段的扩增及电泳鉴定
1 下列关于DNA粗提取与鉴定的叙述,错误的是A.二苯胺试剂可以用来鉴定DNAB.DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同C.DNA可溶于酒精,蛋白质不溶于酒精D.实验中所用酒精的体积分数为95%
1.C 在一定温度下,DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色,因此二苯胺试剂可以作为鉴定DNA的试剂,A正确。DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同,可以利用不同浓度的NaCl溶液析出DNA,B正确。DNA不溶于酒精,但某些蛋白质溶于酒精,C错误。实验中用体积分数为95%的酒精析出DNA,D正确。
2 H18L是宫颈癌病毒(一种DNA病毒)特有的蛋白。科研人员利用转基因技术在植物细胞中表达H18L用于研究。研究发现,不同植物翻译时会有偏好的密码子,若提高H18L基因中编码受体细胞偏好的密码子对应的碱基序列比例,将大幅度提高翻译效率。为实现上述目的,需要对H18L基因序列进行改造。原理如图所示。回答下列问题:
回答下列问题:(1)步骤一:将预期的碱基序列设计在PCR的引物中,制备出PCR“体系1”和“体系2”,分别进行PCR扩增。①补全下表中的两个PCR体系的成分。②PCR扩增时,引物b、c与体系中加入的模板 (填“完全结合”或“部分结合”)。(2)步骤二:将体系1、2的产物(即图中的ef和gh)混合后,继续进行下一次PCR反应。在该PCR反应体系中经过高温变性后,当温度下降到50 ℃左右时,能够互补配对的DNA链相互结合,理论上有 种结合的可能,其中能进行进一步延伸的有 种。(3)步骤二的最终产物即为优化后的H18L基因序列,其长度为 bp。用 (填限制酶名称)处理该序列和载体,构建表达载体。再用 法将该载体转入植物的愈伤组织,生产H18L蛋白。
2. 【参考答案】 (1)H18L基因 耐高温的DNA聚合酶(Taq DNA聚合酶) 部分结合 (2)4 1 (3)942 BamHⅠ和XhⅠ 农杆菌转化【解题思路】 (1)PCR反应体系由引物、4 种dNTP、Taq DNA聚合酶、模板DNA和缓冲液组成。①扩增的是H18L基因,模板是H18L基因。酶是耐高温的DNA聚合酶,即Taq DNA聚合酶。②依据图中信息,与原模板相比,引物b、c替换了部分碱基,与模板无法完全结合,只能部分结合。(2)假定原本H18L基因中替换前的控制一个氨基酸的碱基对为ACT∥TGA,然后中间碱基对C∥G被替换为A∥T,设计引物b时该位置序列为TTA,设计引物c时该位置序列为AAT,反应体系1以引物a和b得到的产物有两种情况,即这三个碱基为ACT∥TGA和这三个碱基为AAT∥TTA;反应体系2以引物c和d得到的产物有两种情况,即这三个碱基为ACT∥TGA和这三个碱基为AAT∥TTA。将体系1、2的产物(即图中的ef和gh)混合后,继续进行下一次PCR反应,在该PCR反应体系中经过高温变性后,当温度下降到50 ℃左右时,能够互补配对的DNA链相互结合,理论上有4种结合的可能(①这三个碱基为ACT的e与这三个碱基为TGA的h相互结合;②这三个碱基为AAT的e与这三个碱基为TTA的h相互结合;③这三个碱基为TGA的f与这三个碱基为ACT的g相互结合;④这三个碱基为TTA的f与这三个碱基为AAT的g相互结合)。其中能进行进一步延伸的只有引物a与引物d结合的类型。(3)步骤二的最终产物即为优化后的H18L基因序列,其包含了两个限制酶的识别序列,故其长度为500+30+400+6+6=942(bp)。该DNA两端分别含有BamHⅠ和XhⅠ的识别序列,因此可用BamHⅠ和XhⅠ处理该序列和载体,构建表达载体。将目的基因导入植物愈伤组织常用的方法是农杆菌转化法。
知识点97 基因工程的应用和蛋白质工程
1 采用基因工程技术培育转基因羊作为乳腺生物反应器,使其能合成人凝血因子,且人凝血因子可随乳汁分泌,下列有关叙述不正确的是A.人凝血因子基因与载体的结合可能涉及碱基互补配对B.该转基因羊产生的生殖细胞中可能会含有人凝血因子基因C.该过程中将目的基因导入受体细胞常用的方法是显微注射法D.将含有人凝血因子基因的表达载体导入羊乳腺细胞中即可获得乳腺生物反应器
1.D 人凝血因子基因与载体的结合可能涉及碱基互补配对,A正确。该转基因羊是由含有人凝血因子基因的受精卵发育而来的,正常情况下,该转基因羊所有体细胞均含有人凝血因子基因,故其产生的生殖细胞中可能会含有人凝血因子基因,B正确。基因工程中,将目的基因导入动物细胞(受精卵)最常用的方法是显微注射法,C正确。用基因工程技术培育转基因羊作为乳腺生物反应器是让该羊所有乳腺细胞均可能产生人凝血因子,乳腺生物反应器所指对象为转基因羊,而将含有人凝血因子基因的表达载体导入羊乳腺细胞中,只能让受体乳腺细胞可能产生人凝血因子,不能获得乳腺生物反应器(转基因羊),D错误。
2 [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,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: 。
2.【参考答案】 (1)多肽链 mRNA 密码子具有简并性(一种氨基酸对应多个密码子) (2)从基因文库中获取 化学方法合成 DNA双链复制 (3)种类 不同肽链的氨基酸数目、排列顺序不同导致功能出现差异 (4)取四支试管,分别加入等量的生理盐水、蛋白质工程改造后的水蛭素、水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素,再向四支试管中各加入等量的新鲜血液,观察四支试管中血液的凝血情况【解题思路】 (1)蛋白质工程的流程一般为:预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列(基因)。故物质a是多肽链,物质b是mRNA。密码子的简并性指的是同一种氨基酸可以由几种不同的密码子决定。(2)获得目的基因的常用方法有从基因文库中获取、化学合成法和利用PCR技术扩增等。(3)由题图可知,将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后,水解产物中的肽含量差别不大,但抗凝血活性差别较大,推测两种处理后酶解产物的抗凝血活性差异主要与肽的种类有关。不同肽的功能不同主要与氨基酸的数目、排列顺序不同有关。
知识点98 生物技术的安全性和伦理问题
1 下列不属于转基因生物优点的是A.解决粮食短缺问题B.减少农药的使用,减轻环境污染C.增加食品营养,提高附加价值D.可能产生人体的抗原性物质
1.D 转基因技术的优点有很多,如解决粮食短缺问题;减少农药的使用,避免污染环境;增加食品营养,提高附加价值等。D项内容不是转基因生物的优点,而是弊端,对人体不利。
2 下列哪项不属于生殖性克隆人面临的伦理问题A.孕育的健康个体可能极少B.会产生“无父母”的孩子C.可以帮助不孕者拥有自己的后代D.冲击了现有的一些有关婚姻、家庭、两性关系的伦理道德观念
2.C 通过克隆技术产生人类个体的成功率低,孕育的健康个体可能极少,A不符合题意。生殖性克隆是指通过克隆技术产生独立生存的新个体,克隆人只是某些人出于某种目的制造出的“产品”,没有“父母”,这可能导致他们在心理上受到伤害,B不符合题意。生殖性克隆给不孕者带来希望,使这样的家庭可以拥有自己的后代,不属于生殖性克隆人面临的伦理问题,C符合题意。生殖性克隆属于无性繁殖,冲击了现有的一些有关婚姻、家庭、两性关系的伦理道德观念,D不符合题意。
3 下列有关生物武器的叙述,错误的是 A.生物武器的种类包括致病菌类、病毒类、毒品、生化毒剂类等B.鼠疫、炭疽、霍乱等疾病的病原体都可以用来制造生物武器C.生物武器可以直接散布或通过食物、生活必需品等散布D.中国政府主张全面禁止和彻底销毁生物武器
3.A 生物武器的种类包括致病菌类、病毒类、生化毒剂类等,A错误。鼠疫、炭疽、霍乱等疾病属于致命的传染性疾病,其病原体可以用来制造生物武器,B正确。生物武器可直接散布或者通过食物、生活必需品等散布,经由呼吸道、消化道和皮肤侵入人、畜体内,造成大规模伤亡,也能大量损害植物;我国主张全面禁止和彻底销毁生物武器等各类大规模杀伤性武器,C、D正确。
4 下列有关生物技术安全性及伦理问题的叙述,正确的是 A.设计试管婴儿的实质是根据遗传学鉴定,选择性移植体外受精形成的胚胎B.治疗性克隆的研究很可能会过渡到生殖性克隆,故应予以禁止C.只要平时多注重环境消毒,就可彻底防止生物武器扩散D.种植抗虫棉可以减少农药的使用量,对环境不会产生负面影响
4.A 设计试管婴儿实质是选择性移植体外受精形成的胚胎,应正确判断其利与弊,有利方面如解决了不育问题,提供骨髓中造血干细胞救治患致命贫血病的人等,A正确。我国禁止生殖性克隆人,但不反对治疗性克隆的研究,B错误。生物武器具有强大的传染性和致病力,故防止生物武器扩散,应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,而不是多消毒就行,C错误。种植抗虫棉可以减少农药的使用,保护环境,但转基因植物可能会与野生植物杂交,造成基因污染,对环境产生负面影响,D错误。
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