新教材2024高考生物二輪專題復習專題七生物技術與工程第3講基因工程和生物技術的安全性與倫理問題教師用書

第3講基因工程和生物技術的安全性與倫理問題聚焦新課標：5.1基因工程是一種重組DNA技術；5.2蛋白質工程是基因工程的延伸；6.1轉基因產品的安全性引發(fā)社會的廣泛關注；6.2中國禁止生殖性克隆人；6.3世界范圍內應全面禁止生物武器?；A自查·明晰考位縱引橫連——建網絡提醒：特設長句作答題，訓練文字表達能力邊角掃描——全面清提醒：判斷正誤并找到課本原話1．切割質粒的限制性內切核酸酶均能特異性地識別6個核苷酸序列。(選擇性必修3P71)()2．DNA連接酶和DNA聚合酶是一回事。(選擇性必修3P72“旁欄思考”)()3．載體質粒通常采用抗生素合成基因作為篩選的標記基因。(選擇性必修3P72正文)()4．目的基因就是指編碼蛋白質的基因。(選擇性必修3P76正文)()5．人畜食用Bt抗蟲蛋白會中毒。(選擇性必修3P77“相關信息”)()6．用PCR方法擴增目的基因時不必知道基因的全部序列。(選擇性必修3P77“相關信息”)()7．基因表達載體中含有啟動子和密碼子。(選擇性必修3P80正文和圖36)()8．干擾素是我國批準生產的第一個基因工程藥物。(選擇性必修3P90“資料卡”)()9．對蛋白質的改造是通過直接改造相應的mRNA來實現(xiàn)的。(選擇性必修3P93正文)()10．轉基因作為一項技術本身是中性的。(選擇性必修3P103正文)()11．治療性克隆是指利用克隆技術獲得胚胎，并將胚胎孕育成為個體的克隆性技術。(選擇性必修3P106正文)()考點梳理·整合突破整合考點22“功能強大”的基因工程任務驅動任務1理解基因工程的理論基礎任務2理清基因工程的3種操作工具任務3掌握基因工程的操作步驟任務4圖解記憶蛋白質工程任務5完善PCR技術原理與條件任務6完善PCR技術的過程任務7DNA的粗提取與鑒定任務8DNA片段的擴增及電泳鑒定過程評價評價1依托真題歸類比較再體驗，明考向1.[2023·浙江6月]某研究小組利用轉基因技術，將綠色熒光蛋白基因(GFP)整合到野生型小鼠Gata3基因一端，如圖甲所示。實驗得到能正常表達兩種蛋白質的雜合子雌雄小鼠各1只，交配以期獲得Gata3－GFP基因純合子小鼠。為了鑒定交配獲得的4只新生小鼠的基因型，設計了引物1和引物2用于PCR擴增，PCR產物電泳結果如圖乙所示。下列敘述正確的是()A．Gata3基因的啟動子無法控制GFP基因表達B．翻譯時先合成Gata3蛋白，再合成GFP蛋白C．2號條帶的小鼠是野生型，4號條帶的小鼠是Gata3－GFP基因純合子D．若用引物1和引物3進行PCR，能更好地區(qū)分雜合子和純合子2.[2023·新課標卷]某同學擬用限制酶(酶1、酶2、酶3和酶4)、DNA連接酶為工具，將目的基因(兩端含相應限制酶的識別序列和切割位點)和質粒進行切割、連接，以構建重組表達載體。限制酶的切割位點如圖所示。下列重組表達載體構建方案合理且效率最高的是()A．質粒和目的基因都用酶3切割，用E.coliDNA連接酶連接B．質粒用酶3切割、目的基因用酶1切割，用T4DNA連接酶連接C．質粒和目的基因都用酶1和酶2切割，用T4DNA連接酶連接D．質粒和目的基因都用酶2和酶4切割，用E.coliDNA連接酶連接3．[2023·湖北卷]用氨芐青霉素抗性基因(AmpR)、四環(huán)素抗性基因(TetR)作為標記基因構建的質粒如圖所示。用含有目的基因的DNA片段和用不同限制酶酶切后的質粒，構建基因表達載體(重組質粒)，并轉化到受體菌中。下列敘述錯誤的是()A．若用HindⅢ酶切，目的基因轉錄的產物可能不同B．若用PvuⅠ酶切，在含Tet(四環(huán)素)培養(yǎng)基中的菌落，不一定含有目的基因C．若用SphⅠ酶切，可通過DNA凝膠電泳技術鑒定重組質粒構建成功與否D．若用SphⅠ酶切，攜帶目的基因的受體菌在含Amp(氨芐青霉素)和Tet的培養(yǎng)基中能形成菌落4．[2023·廣東卷]“DNA粗提取與鑒定”實驗的基本過程是：裂解→分離→沉淀→鑒定。下列敘述錯誤的是()A．裂解：使細胞破裂釋放出DNA等物質B．分離：可去除混合物中的多糖、蛋白質等C．沉淀：可反復多次以提高DNA的純度D．鑒定：加入二苯胺試劑后即呈現(xiàn)藍色評價2依托教材專練長句表述，提考能5.(選擇性必修3P71“旁欄思考”)限制酶來源于原核生物，為什么不能切割自己的DNA分子？________________________________________________________________________________________________________________________________________________6．(選擇性必修3P72正文拓展)天然的DNA分子是否可以直接用作基因工程載體？為什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________7．(選擇性必修3P77“相關信息”改編)PCR的引物實質是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________8．(選擇性必修3P80正文)為什么切割含有目的基因的DNA片段和載體要選用同一種限制酶？是否只能用同一種限制酶？________________________________________________________________________________________________________________________________________________9．(選擇性必修3P81正文)在用農桿菌轉化法將目的基因導入植物細胞的過程中，為什么一定要將目的基因插入到Ti質粒的T-DNA上？________________________________________________________________________________________________________________________________________________10．(選擇性必修3P94正文)對天然蛋白質進行改造，你認為應該直接對蛋白質分子進行操作，還是通過對基因的操作來實現(xiàn)？原因是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________評價3依托真題歸類比較再探究，強素養(yǎng)11.[2023·天津卷]基因工程：制備新型酵母菌(1)已知酵母菌不能吸收淀粉，若想使新型酵母菌可以直接利用淀粉發(fā)酵，則應導入多步分解淀粉所需的多種酶，推測這些酶生效的場所應該是_________(填“細胞內”和“細胞外”)(2)同源切割是一種代替限制酶、DNA連接酶將目的基因導入基因表達載體的方法。當目的基因兩側的小段序列與基因表達載體上某序列相同時，就可以發(fā)生同源切割，將目的基因直接插入。研究人員，運用同源切割的方式，在目的基因兩端加上一組同源序列A.B，已知酵母菌體內DNA有許多A-B序列位點可以同源切割插入。構建完成的目的基因結構如圖，則應選擇圖中的引物_________對目的基因進行PCR。(3)已知酵母菌不能合成尿嘧啶，因此尿嘧啶合成基因(UGA)常用作標記基因，又知尿嘧啶可以使5-氟乳清酸轉化為對酵母菌有毒物質。(ⅰ)導入目的基因的酵母菌應在_________的培養(yǎng)基上篩選培養(yǎng)。由于需要導入多種酶基因，需要多次篩選，因此在導入一種目的基因后，要切除UGA基因，再重新導入。研究人員在UGA基因序列兩端加上酵母菌DNA中不存在的同源C.C′序列，以便對UGA基因進行切除。C.C′的序列方向將影響切割時同源序列的配對方式，進而決定DNA片段在切割后是否可以順利重連，如圖，則應選擇方式_________進行連接。(ⅱ)切去UGA基因的酵母菌應在_____________的培養(yǎng)基上篩選培養(yǎng)。(4)綜上，目的基因、標記基因和同源序列在導入酵母菌的基因表達載體上的排列方式應該如圖__________。12．[2023·山東卷]科研人員構建了可表達J-V5融合蛋白的重組質粒并進行了檢測，該質粒的部分結構如圖甲所示，其中V5編碼序列表達標簽短肽V5。(1)與圖甲中啟動子結合的酶是_____________。除圖甲中標出的結構外，作為載體，質粒還需具備的結構有___________________________(答出2個結構即可)。(2)構建重組質粒后，為了確定J基因連接到質粒中且插入方向正確，需進行PCR檢測，若僅用一對引物，應選擇圖甲中的引物_________。已知J基因轉錄的模板鏈位于b鏈，由此可知引物F1與圖甲中J基因的_______________(填“a鏈”或“b鏈”)相應部分的序列相同。(3)重組質粒在受體細胞內正確表達后，用抗J蛋白抗體和抗V5抗體分別檢測相應蛋白是否表達以及表達水平，結果如圖乙所示。其中，出現(xiàn)條帶1證明細胞內表達了_________，條帶2所檢出的蛋白_________(填“是”或“不是”)由重組質粒上的J基因表達的。13．[2023·廣東卷]種子大小是作物重要的產量性狀。研究者對野生型擬南芥(2n＝10)進行誘變篩選到一株種子增大的突變體。通過遺傳分析和測序，發(fā)現(xiàn)野生型DA1基因發(fā)生一個堿基G到A的替換，突變后的基因為隱性基因，據此推測突變體的表型與其有關，開展相關實驗。回答下列問題：(1)擬采用農桿菌轉化法將野生型DA1基因轉入突變體植株，若突變體表型確由該突變造成，則轉基因植株的種子大小應與_________植株的種子大小相近。(2)用PCR反應擴增DA1基因，用限制性核酸內切酶對PCR產物和_________進行切割，用DNA連接酶將兩者連接。為確保插入的DA1基因可以正常表達，其上下游序列需具備__________________。(3)轉化后，T-DNA(其內部基因在減數(shù)分裂時不發(fā)生交換)可在基因組單一位點插入也可以同時插入多個位點。在插入片段均遵循基因分離及自由組合定律的前提下，選出單一位點插入的植株，并進一步獲得目的基因穩(wěn)定遺傳的植株(如圖)，用于后續(xù)驗證突變基因與表型的關系。①農桿菌轉化T0代植株并自交，將T1代種子播種在選擇培養(yǎng)基上，能夠萌發(fā)并生長的陽性個體即表示其基因組中插入了____________________________________。②T1代陽性植株自交所得的T2代種子按單株收種并播種于選擇培養(yǎng)基，選擇陽性率約_________%的培養(yǎng)基中幼苗繼續(xù)培養(yǎng)。③將②中選出的T2代陽性植株_________(填“自交”“與野生型雜交”或“與突變體雜交”)所得的T3代種子按單株收種并播種于選擇培養(yǎng)基，陽性率達到_________%的培養(yǎng)基中的幼苗即為目標轉基因植株。為便于在后續(xù)研究中檢測該突變，研究者利用PCR擴增野生型和突變型基因片段，再使用限制性核酸內切酶X切割產物，通過核酸電泳即可進行突變檢測，相關信息見下圖，在電泳圖中將酶切結果對應位置的條帶涂黑。模擬預測·題組集訓題組預測一聚焦基因工程1．[2023·山東青島統(tǒng)考三模]免疫PCR是一種微量抗原檢測系統(tǒng)，利用該技術可檢測牛乳中微量抗生素。大致檢測步驟是，將抗體1固定在微板上，沖洗后加入待檢的牛乳，再加入DNA標記的抗體2，PCR擴增及產物檢測。下列敘述錯誤的是()A．圖中的抗體1和抗體2均需要與抗生素特異性結合B．第三次沖洗的目的是除去游離的抗體2以避免出現(xiàn)假陽性C．在PCR擴增過程中，子鏈的合成均是從5′端向3′端延伸的D．可用牛乳蛋白基因的DNA片段作為標記DNA與抗體2相連2．[2023·廣東省揭陽市高三質量測試]斑點印跡雜交是一種簡單的DNA分子雜交技術，其技術流程如圖。據此分析，下列說法正確的是()A．放射性自顯影技術可顯示原培養(yǎng)皿中含目的基因的菌落位置B．p和q片段能夠雜交的主要原因是兩單鏈的堿基排列順序相同C．p和q片段的雜交雙鏈區(qū)域形成過程中有氫鍵和磷酸二酯鍵生成D．斑點印跡雜交技術可用于檢測目的基因是否在受體細胞中成功表達3．[2023·山東青島統(tǒng)考三模](不定項)20世紀70年代，F(xiàn)redsanger發(fā)明了雙脫氧終止法對DNA進行測序。其原理如圖，在4支試管中分別加入4種脫氧核苷三磷酸(dNTP)和1種雙脫氧核苷三磷酸(ddNTP)；ddNTP可以與dNTP競爭核苷酸鏈延長位點，并終止DNA片段的延伸。在4支試管中DNA鏈將會分別在A、G、C及T位置中止，并形成不同長度的DNA片段。這些片段隨后可被電泳分開并顯示出來。下列說法中錯誤的是()A．這種測序方法需要引物和耐高溫的DNA聚合酶B．電泳圖譜中的箭頭所指的DNA片段以鳥嘌呤結尾C．測得未知DNA的序列為5′—GATTCGAGCTGA—3′D．ddNTP與dNTP競爭的延長位點是核苷酸鏈的5′末端4．[2023·山東青島統(tǒng)考一模]科研人員克隆了豬白細胞抗原基因(SLA-2基因)，構建了該基因的真核表達載體，進行了豬腎上皮細胞表達研究。實驗的主要流程如下，請回答：(1)過程①中，PCR擴增SLA-2的原理是_________，下列4種引物中應選擇的是_________。a5′－GCTCTAGAATGCGGGTCAGGGGCCCTCAAGCCATCCTCb5′－GTTGCGGCCGCTCACACTCTAGGATCCTTGGTAAGGGACACc5′－GCGATCATGCGGGTCAGGGGCCCTCAAGCCATCCTCd5′－GTTTGATCACTCACACTCTAGGATCCTTGGTAAGGGACAC(2)過程②將重組質粒導入大腸桿菌的目的是___________________________，該過程需要用_________處理大腸桿菌，使其成為感受態(tài)細胞。然后將大腸桿菌涂布在含有_________(抗生素)的培養(yǎng)基上培養(yǎng)。(3)科研中常用嘌呤霉素對真核細胞進行篩選，一般選擇最低致死濃度的前一個濃度作為篩選濃度的原因是：既可以讓大部分沒有抗性的細胞死亡又不會讓____________________________。實驗結果如圖，根據實驗結果最佳的嘌呤霉素篩選濃度為_________。(4)過程⑦研究人員用小鼠抗SLA抗原肽單克隆抗體檢測腎上皮細胞生產的抗原肽，其原理是__________________，單克隆抗體能檢測其是否具有正確的_________，從而是否具有生物活性。題組預測二聚焦蛋白質工程5．[2023·北京市四中高三期中]快速、準確地確定蛋白質的三維空間結構，一直是生命科學領域的研究熱點和難點。人工智能程序AlphaFold2對大部分蛋白質結構的預測極為精準，接近真實的蛋白質結構，達到了人類利用冷凍電鏡等復雜儀器觀察預測的水平。下列相關敘述不正確的是()A．蛋白質的氨基酸序列是預測其空間結構的重要基礎B．預測、設計并制造新蛋白質的技術屬于蛋白質工程C.結構預測能幫助揭示蛋白質分子間相互作用的機制D．依據新蛋白質的氨基酸序列能推出唯一的基因序列6．[2023·四川南充統(tǒng)考三模]胰島素是治療糖尿病的特效藥，但天然胰島素在人體內的壽命只有幾個小時。重癥患者每天需要注射多次藥物，增加了痛苦。通過蛋白質工程改變蛋白質的空間結構，以延長蛋白質的半衰期，可得到長效胰島素，還可以增強其穩(wěn)定性。下圖是通過蛋白質工程獲得長效胰島素的過程。請分析回答：(1)構建新的蛋白質模型是蛋白質工程的關鍵，圖中構建新蛋白質模型的主要依據是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)通過人工合成DNA形成的新基因應與_________結合后，轉移到__________________中，才能準確表達。(3)若要利用大腸桿菌生產上述長效胰島素，需要用到的生物工程有__________________和發(fā)酵工程。(4)圖解中從新的胰島素模型到新的胰島素基因的基本思路是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。專題拓展·素養(yǎng)落地22PCR技術中的引物的設計知識拓展1.設計引物的原則引物是根據目的基因特有的一段已知的核苷酸序列設計合成的，能與目的基因的模板鏈通過堿基互補配對特異性地結合。設計引物的主要原則為①引物長度應大于16個核苷酸，可防止隨機結合；②引物與靶序列間的T不應過低；③引物不應有發(fā)夾結構，即不能有4bp以上的回文序列；④2個引物間不應有4bp以上的互補序列或同源序列，在3′端不應有任何互補的堿基；⑤引物中堿基的分布盡可能均勻，G＋C含量接近50%。⑥引物5′端可以修飾，3′端不可修飾。a.引物的5′端決定著PCR產物的長度，它對擴增特異性影響不大。因此，可以被修飾而不影響擴增的特異性。引物5′端修飾包括：加酶切位點，加標記熒光，引入點突變、插入突變、缺失突變序列；引入啟動子序列等。b.引物的延伸是從3′端開始的，不能進行任何修飾。c.在引物的5′端連接一對限制酶的識別序列，這樣便于目的基因連接到載體上。引物5′端鏈接限制酶的識別序列(兩種引物兩種限制酶)雙酶切優(yōu)點：防止自連2．引物的處理由于引物延伸從3′端開始，3′端不能進行任何修飾，引物5′端對擴增特異性影響不大，因此，可給予修飾而不影響擴增特異性。引物5′端修飾包括加酶切位點、標記生物素、熒光等。為了使經PCR擴增的目的基因能與運載體正常結合，需要在2種引物的5′端添加不同的限制酶的識別序列。在2種引物的5′端上添加不同的限制酶識別序列，是為了保證目的基因定向插入運載體并可避免目的基因自身環(huán)化。3．引物具有以下幾個特點：引物能與DNA模板通過堿基互補配對結合；2種引物之間不能互補配對；某一引物不能自身折疊出現(xiàn)局部堿基互補配對；需要在2種引物的5′端添加不同的限制酶的識別序列；引物不能太短。專項提升1.請回答基因工程方面的有關問題(1)通過PCR技術可在DNA分子中專一性擴增出某目的基因，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)請回答基因工程方面的有關問題：設計引物是PCR技術關鍵步驟之一某同學設計的2組引物都不合理，請分別說明理由。第1組：_________________________________________________________________第2組：_________________________________________________________________(3)科研過程中，可用PCR技術檢測受體細胞是否成功轉入了目的基因。提取轉化后的細胞的全部DNA分子，用目的基因的引物擴增。擴增完畢后，檢測發(fā)現(xiàn)擴增產物中除目的基因外，還有其他不同大小片段的非目的基因片段，可能的原因一般有_________。①模板受到污染；②退火溫度過高；③引物太短；④延伸溫度偏低。2．[2023·山東淄博統(tǒng)考一模]重疊延伸PCR技術是采用具有互補末端的引物，使PCR產物形成了重疊鏈，從而在隨后的擴增反應中通過重疊鏈的延伸，將不同來源的擴增片段重疊拼接起來的技術，可通過定點誘變在體外改造DNA分子，并將改造后的目的基因導入質粒構建目的基因表達載體。(1)上圖所示的重疊延伸PCR技術中，PCR1的引物是__________________。PCR4可獲得大量定點誘變目的基因，此時的引物為__________________。PCR3時模板DNA不能選擇DNA分子③的原因是_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)為使重疊延伸PCR技術改造后的目的基因(該基因序列不含圖中限制酶的識別序列)能與載體正確連接，PCR4時，應在基因上、下游引物的_________端分別添加限制酶____________的酶切位點。(3)將目的基因、質粒及大腸桿菌混合，溫育一段時間后涂在含四環(huán)素的平板上培養(yǎng)，一段時間后平板上長出菌落。這些菌落的菌體內_________(填“一定”或“不一定”)含有目的基因，理由是_____________________________________________。考點梳理·整合突破整合考點23生物技術的安全性與倫理問題任務驅動任務1理清治療性克隆與生殖性克隆的關系類型項目治療性克隆生殖性克隆區(qū)別目的從胚胎中獲取_________用于醫(yī)學研究和治療用于生育，獲得人的復制品水平細胞水平水平聯(lián)系都屬于_________生殖；產生的新個體或新組織，_________相同任務2比較試管嬰兒和設計試管嬰兒的異同點(1)試管嬰兒主要是解決不孕夫婦的生育問題，設計試管嬰兒用于白血病、貧血癥等疾病的治療。(2)兩者都是體外受精，并進行體外__________________________________________，都要經過胚胎移植，都是有性生殖。過程評價評價1依托真題歸類比較再體驗，明考向1.[2023·浙江1月]以哺乳動物為研究對象的生物技術已獲得了長足的進步。對生物技術應用于人類，在安全與倫理方面有不同的觀點，下列敘述正確的是()A．試管嬰兒技術應全面禁止B．治療性克隆不需要監(jiān)控和審查C．生殖性克隆不存在倫理道德方面的風險D．我國不贊成、不允許、不支持、不接受任何生殖性克隆人實驗評價2依托教材專練長句表述，提考能2.(選擇性必修3P102“相關信息”)在轉基因研究工作中，我國科學家將來自玉米的α-淀粉酶基因與目的基因一起轉入植物中，其原因是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________3．(選擇性必修3P107“思考·討論”拓展)治療性克隆與生殖性克隆的主要區(qū)別是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________4．(選擇性必修3P113“思考·討論”節(jié)選)在戰(zhàn)爭中，為預防敵方使用生物武器，你認為參戰(zhàn)部隊采取的最有效措施是什么？請簡述這一措施的原理。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________評價3依托真題歸類比較再探究，強素養(yǎng)5.[2021·河北卷]采礦污染和不當使用化肥導致重金屬鎘(Cd)在土壤中過量積累。利用植物修復技術將土壤中的Cd富集到植物體內，進行后續(xù)處理(例如，收集植物組織器官異地妥善儲存)，可降低土壤中Cd的含量。為提高植物對Cd污染土壤的修復能力，研究者將酵母液泡Cd轉運蛋白(YCF1)基因導入受試植物，并檢測了相關指標?；卮鹣铝袉栴}：(1)為獲取YCF1基因，將酵母細胞的全部DNA提取、切割后與載體連接，導入受體菌的群體中儲存，這個群體稱為_____________。(2)將DNA序列插入Ti質粒構建重組載體時，所需要的兩種酶是_________________。構建的重組基因表達載體中必須含有標記基因，其作用是________________________________________________________________________。(3)進行前期研究時，將含有YCF1基因的重組載體導入受試雙子葉植物印度芥菜，采用最多的方法是__________。研究者進一步獲得了轉YCF1基因的不育楊樹株系，采用不育株系作為實驗材料的目的是______________________________________________________________________________________________________________________________。(4)將長勢一致的野生型和轉基因楊樹苗移栽到Cd污染的土壤中，半年后測定植株干重(圖1)及不同器官中Cd含量(圖2)。據圖1可知，與野生型比，轉基因植株對Cd具有更強的______________(填“耐性”或“富集能力”)；據圖2可知，對轉基因植株的______________進行后續(xù)處理對于緩解土壤Cd污染最為方便有效。(5)已知YCF1特異定位于轉基因植物細胞的液泡膜上。據此分析，轉基因楊樹比野生型能更好地適應高Cd環(huán)境的原因是_________________________________________。相較于草本植物，采用楊樹這種喬木作為Cd污染土壤修復植物的優(yōu)勢在于_____________________________________________(寫出兩點即可)。模擬預測·題組集訓題組預測一聚焦生物技術的安全性和倫理問題1．[2023·北京朝陽統(tǒng)考一模]生物武器作為一種大規(guī)模殺傷性武器，在人類歷史上造成了嚴重的威脅與傷害，全人類需要嚴格禁止生物武器。以下做法錯誤的是()A．遵守不發(fā)展、不生產、不儲存生物武器公約B．發(fā)展生物安全前瞻科技、儲備生物防御技術C．設立相關法律條例保護人類遺傳資源信息D．改變致病微生物的表面抗原使其難以檢測2．[2022·湖北省武漢市高三模擬]下列關于“克隆羊”“試管羊”“轉基因羊”的說法，合理的是()A．這三種羊都是無性繁殖的產物B．在培育過程中都需要使用二氧化碳培養(yǎng)箱C．在培育過程中都需要用到核移植技術D．在培育過程中都需要采集良種公羊的精子3．[2023·江蘇省鎮(zhèn)江市高三調研](不定項)下列關于生物工程和技術的說法正確的是()A．從某生物cDNA文庫中獲取的目的基因不含啟動子B．PCR反應中溫度的周期性改變是為了TaqDNA聚合酶催化不同的反應C．蛋白質工程實施過程中可對關鍵氨基酸直接置換或增刪D．外源基因可通過花粉擴散到轉基因植物的近緣生物中4．[2023·北京市朝陽區(qū)高三期中]表中關于轉基因作物的觀點和理由，合理的是()選項觀點理由A與傳統(tǒng)作物的味道、色彩不同的不一定是轉基因作物雜交育種、誘變育種也能培育出來B應避免攝入轉基因食品沒有或很少有害蟲吃轉基因作物，說明它們抗蟲，同時也威脅人體健康C只吃應季水果反季水果都來自轉基因作物D用轉基因作物替代現(xiàn)有全部農作物轉基因農作物性狀優(yōu)良，沒有任何風險題組預測二綜合考查生物技術的安全性與倫理問題5．[2023·廣東韶關統(tǒng)考二模]不同動物細胞膜表面的分子標簽(MHC，主要組織相容性抗原)具有特異性，使得即使在相同抗原的刺激下，與人類相比，所產生的免疫反應也有很大的差異性，為此，構建人MHC轉基因小鼠模型并應用于疫苗研發(fā)，具有重要的價值。如圖是人MHC轉基因小鼠模型的構建過程。(1)過程①用___________處理可以獲取更多的卵(母)細胞，過程③所用的技術是________________________________________________________________________。將早期胚胎植入代孕母鼠前，需對受體進行________________________________________________________________________。(2)圖中X表示_________過程。從基因組數(shù)據庫中查詢人MHC的mRNA的核苷酸序列，以便根據這一序列設計合成_________用于PCR擴增，PCR擴增過程第一輪循環(huán)的模板是_______________________________。(3)通過上述途徑和雜交選育雖然可獲得含有人源MHC基因的純合子代小鼠，但該模型小鼠還不是理想的模型動物，理由是_________________________________________________，表達的產物會干擾疫苗的篩選或評價。欲獲得理想的模型動物，后續(xù)的實驗設想是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。專題拓展·素養(yǎng)落地23基因組編輯技術知識拓展1.基因組編輯的含義：對基因進行定點“修改”，以改變目的基因的序列和功能，進行基因治療和物種改良。2．應用最廣泛的技術：CRISPR/Cas93．CRISPR/Cas9組分及功能：短鏈RNA(sgRNA、向導RNA)作為“向導”，部分序列通過堿基互補配對，與目的基因中希望被編輯的DNA序列結合細菌的核酸酶Cas9與短鏈RNA結合，切割與向導RNA結合的DNA，使DNA雙鏈斷裂4.CRISPR/Cas9技術的主要應用：(1)基因敲除。(2)特異突變引入。(3)定點轉基因。5．CRISPR/Cas9技術的風險：(1)基因組編輯技術本身存在著識別準確性等方面的問題。(2)對人類基因進行“改造”時要嚴格遵守法律法規(guī)，不能違反人類的倫理道德。專項提升1.基因組編輯技術是指將外源DNA片段導入染色體DNA特定位點或刪除基因內部特定片段，是一種對生物體基因組特定目標基因進行修飾的技術。如圖是對某生物B基因進行基因編輯的過程，該過程中用sgRNA指引限制性內切核酸酶Cas9結合到特定的靶位點。下列相關敘述錯誤的是()A．sgRNA的全部堿基序列與靶基因序列完全互補B．限制性內切核酸酶Cas9可斷裂核苷酸之間的磷酸二酯鍵C．根據上述處理前后生物體的功能變化，可推測B基因的功能D．使用該項基因組編輯技術來預防人的某些疾病時需要審批2．人體移植器官短缺是一個世界性難題。目前，科學家正試圖利用基因工程方法對豬的器官進行改造，再結合克隆技術，培養(yǎng)出沒有免疫排斥反應的轉基因克隆豬器官。下圖為科學家借助CRISPR/Cas9基因組編輯技術剔除豬抗原決定簇基因的示意圖(不同的sgRNA可以識別不同的DNA序列)，請回答下列問題：(1)DNA重組技術主要用到的工具酶包括DNA連接酶和______________________。圖中充當該酶的物質是________________________。(2)Cas9-sgRNA復合體能夠精準識別某核苷酸序列的原因可能是________________________________________________________。(3)培育轉基因豬時，應使用_________技術將剔除了豬抗原決定簇基因的基因表達載體導入豬成纖維細胞中，再將該細胞的細胞核注入______________________的去核卵母細胞中，構建重構胚。第3講基因工程和生物技術的安全性與倫理問題縱引橫連——建網絡①理性②生殖性克隆人③致病菌類、病毒類、生化毒劑類等④限制性內切核酸酶和DNA連接酶⑤PCR⑥目的基因、啟動子、終止子、標記基因等⑦花粉管通道法、農桿菌轉化法⑧PCR技術、抗原—抗體雜交⑨植物的品質⑩改造或合成基因邊角掃描——全面清1．×2.×3.×4.×5.×6.√7.×8.√9.×10.√11.×整合考點22任務驅動任務1基因中心法則遺傳密碼載體RNA脫氧核苷酸雙螺旋結構任務2①磷酸二酯鍵②黏性末端或平末端③磷酸二酯鍵④黏性末端⑤平末端⑥質粒、動植物病毒、λ噬菌體的衍生物等⑦能自我復制、有一個至多個限制酶切割位點、有標記基因任務3①基因文庫②識別和結合③轉錄④農桿菌轉化法⑤顯微注射技術任務4①合成基因②新的蛋白質③蛋白質結構④脫氧核苷酸序列過程評價1．解析：分析題圖可知，啟動子在左側，GFP基因整合Gata3基因的右側，啟動子啟動轉錄后，可以使GFP基因轉錄，Gata3基因的啟動子能控制GFP基因的表達，A錯誤；因啟動子在左側，轉錄的方向向右，合成的mRNA從左向右為5′→3′，剛好是翻譯的方向，所以翻譯時先合成Gata3蛋白，再合成GFP蛋白，B正確；整合GFP基因后，核酸片段變長，2號個體只有大片段，所以是Gata3－GFP基因純合子，4號個體只有小片段，是野生型，C錯誤；若用引物1和引物3進行PCR，雜合子和Gata3－GFP基因純合子均能擴出條帶，僅有Gata3基因時無法擴出條帶，不利于區(qū)分雜合子和純合子，D錯誤。答案：B2．解析：只用一種限制酶切割質粒和目的基因，會使質粒和目的基因發(fā)生自身環(huán)化或者使目的基因在質粒中反向連接，A錯誤；用酶1切割目的基因，產生的是黏性末端，用酶3切割質粒，產生的是平末端，無法連接，B錯誤；質粒和目的基因都用酶1和酶2切割后，可使用T4DNA連接酶連接，使目的基因定向插到質粒中，C正確；酶2和酶4切割后產生的黏性末端相同，易導致目的基因和質粒自身環(huán)化或者使目的基因在質粒中反向連接，并且用酶4切割會破壞標記基因，D錯誤。答案：C3．解析：若用HindⅢ酶切，目的基因可能正向插入，也可能反向插入，轉錄的產物可能不同，A正確；若用PvuⅠ酶切，重組質粒和質粒中都有四環(huán)素抗性基因(TetR)，因此在含Tet(四環(huán)素)培養(yǎng)基中的菌落，不一定含有目的基因，B正確；DNA凝膠電泳技術可以分離不同大小的DNA片段，重組質粒的大小與質粒不同，能夠鑒定重組質粒構建成功與否，C正確；SphⅠ的酶切位點位于四環(huán)素抗性基因中，若用SphⅠ酶切，重組質粒中含氨芐青霉素抗性基因(AmpR)，因此攜帶目的基因的受體菌在含Amp(氨芐青霉素)的培養(yǎng)基中能形成菌落，在含Tet的培養(yǎng)基中不能形成菌落，D錯誤。答案：D4．解析：裂解是加蒸餾水讓細胞吸水漲破，釋放出DNA等物質，A正確；DNA在不同濃度的NaCl溶液中溶解度不同，能溶于2mol/L的NaCl溶液，將溶液過濾，即可將混合物中的多糖、蛋白質等與DNA分離，B正確；DNA不溶于酒精，而某些蛋白質溶于酒精，可以反復多次用酒精沉淀出DNA，提高DNA純度，C正確；將DNA溶解于NaCl溶液，加入二苯胺試劑，沸水浴5min，待冷卻后，能呈現(xiàn)藍色，D錯誤。答案：D5．答案：限制酶具有特異性，即一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并在特定的位點上進行切割。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被修飾。6．答案：不可以。具有能自我復制、有一個或多個限制酶切割位點、有標記基因及對受體細胞無害等特點的DNA分子才可以直接用作基因工程的載體。實際上天然的DNA分子一般不完全具備上述條件，往往需要進行人工改造后才能用于基因工程操作。7．答案：引物是一小段能與DNA母鏈的一段堿基序列互補配對的短單鏈核酸，用于PCR的引物長度通常為20～30個核苷酸。8．答案：選用同一種限制酶切割會產生相同的黏性末端，可以在DNA連接酶的作用下將切割的目的基因和載體連接起來。也可以使用能產生相同末端的限制酶切割。9．答案：Ti質粒上的T-DNA也稱為可轉移的DNA，可轉移至受體細胞，并且整合到受體細胞染色體DNA上。10．應該通過對基因的操作來實現(xiàn)對天然蛋白質的改造。主要原因有：①蛋白質具有十分復雜的空間結構，基因的結構相對簡單，容易改造；②改造后的基因可以遺傳給下一代，被改造的蛋白質無法遺傳。11．解析：(1)由于酵母菌不能吸收淀粉，所以導入分解淀粉的酶發(fā)揮作用的場所在細胞外。(2)根據題干信息“當目的基因兩側的小段序列與基因表達載體上某序列相同時，就可以發(fā)生同源切割，將目的基因直接插入”，要保證目的基因兩側的小段序列與基因表達載體上某序列相同，需要選擇P1和P6這對引物進行PCR。(3)(ⅰ)選擇了尿嘧啶合成基因(UGA)常用作標記基因，則應該將酵母菌放在缺乏尿嘧啶的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，如果導入成功，則形成菌落；如果沒有導入，則缺乏尿嘧啶，不能生存；方式1，C和C′方向相反，如果切割，則末端在一條鏈上，不能連接，所以選擇方式2，連接方向相同，切割后形成末端，便于連接。(ⅱ)由于尿嘧啶可以使5-氟乳清酸轉化為對酵母菌有毒物質，所以應該在含有5-氟乳清酸的培養(yǎng)基上，如果切割成功，則不含尿嘧啶，形成菌落，如果切割不成功，則會產生有毒物質，不能形成菌落。(4)根據前面分析，C和C′的中間插入UGA，A和B之間插入的目的基因，所以圖3正確。答案：(1)細胞外(2)P1和P6(3)缺乏尿嘧啶2含有5-氟乳清酸(4)312．解析：(1)基因表達載體的構建中啟動子是為了啟動下游基因的“表達”，表達首先需要轉錄，因此RNA聚合酶識別和結合的部位才是轉錄的起始。作為運載體必須具備的條件：①要具有限制酶的切割位點；②要有標記基因(如抗性基因)，以便于篩選；③能在宿主細胞中穩(wěn)定存在并復制；④是安全的，對受體細胞無害，而且要易從供體細胞分離出來，圖中甲有啟動子和終止子等，因此質粒還需具備的結構有限制酶的切割位點、標記基因、復制原點等。(2)據圖甲可知，引物F2與R1或F1與R2結合部位包含J基因的堿基序列，因此推測為了確定J基因連接到質粒中且插入方向正確，進行PCR檢測時，若僅用一對引物，應選擇圖甲中的引物F2和R1或F1與R2。b是模板鏈，而根據圖上啟動子和終止子的位置可知轉錄方向是圖上從左向右，對應的模板鏈方向應該是3′→5′，非模板鏈(也就是a鏈)是5′→3′；考慮到DNA復制的方向是子鏈的5′→3′，引物基礎上延伸的方向肯定是5′→3′，所以引物結合的單鏈其方向是3′→5′；圖中F1是前引物，在左側，所以其配對的單鏈是3′→5′的b鏈，故其序列應該與a鏈相應部分的序列相同。(3)據圖乙可知，用抗J蛋白抗體和抗V5抗體分別檢測，均出現(xiàn)條帶1，說明條帶1是J-V5融合蛋白?？笿蛋白抗體檢測出現(xiàn)條帶2，抗V5抗體檢測不出現(xiàn)條帶2，說明條帶2所檢出的蛋白不是由重組質粒上的J基因表達的。答案：RNA聚合酶限制酶切割位點、標記基因、復制原點等(2)F2和R1或F1與R2a鏈(3)J-V5融合蛋白不是13．解析：(1)根據題干信息可知，突變后的基因為隱性基因，則野生型DA1基因為顯性基因，因此采用農桿菌轉化法將野生型DA1基因轉入突變體植株，若突變體表型確由該突變造成，則轉基因植株的種子大小應與野生型植株的種子大小相近。(2)利用PCR技術擴增DA1基因后，應該用同種限制性核酸內切酶對DA1基因和運載體(Ti質粒)進行切割，再用DNA連接酶將兩者連接起來；在基因表達載體中，啟動子位于目的基因的首端，終止子位于目的基因的尾端，因此為確保插入的DA1基因可以正常表達，其上下游序列需具備啟動子和終止子。(3)①根據題干信息和圖形分析，將T0代植株的花序浸沒在農桿菌(T-DNA上含有DA1基因和卡那霉素抗性基因)液中轉化，再將獲得的T1代種子播種在選擇培養(yǎng)基(含有卡那霉素)上，若在選擇培養(yǎng)基上有能夠萌發(fā)并生長的陽性個體，則說明含有卡那霉素抗性基因，即表示其基因組中插入DA1基因和卡那霉素抗性基因。②T1代陽性植株都含有DA1基因，由于T-DNA(其內部基因在減數(shù)分裂時不發(fā)生交換)可在基因組單一位點插入也可以同時插入多個位點，所以不確定是單一位點插入還是多位點插入，若是單一位點插入，相當于一對等位基因的雜合子，其自交后代應該出現(xiàn)3∶1的性狀分離比，而題干要求選出單一位點插入的植株，因此應該選擇陽性率約75%的培養(yǎng)基中繼續(xù)培養(yǎng)幼苗。③將以上獲得的T2代陽性植株自交，再將得到的T3代種子按單株收種并播種于選擇培養(yǎng)基上，若某培養(yǎng)基上全部為具有卡那霉素抗性的植株即為需要選擇的植株，即陽性率達到100%的培養(yǎng)基中的幼苗即為目標轉基因植株。根據圖形分析，野生型和突變型基因片段的長度都是150bp，野生型的基因沒有限制性核酸內切酶X的切割位點，而突變型的基因有限制性核酸內切酶X的切割位點，結合圖中的數(shù)據分析可知電泳圖中，野生型只有150bp，突變型有50bp和100bp，如圖：答案：(1)野生型(2)運載體(Ti質粒)啟動子和終止子(3)DA1基因和卡那霉素抗性基因75自交100模擬預測·題組集訓1．解析：圖中的抗體1和抗體2均需要與抗生素特異性結合，形成抗體1—抗生素—抗體2復合物，A正確；如果第三次沖洗不充分，可能使殘留的、呈游離狀態(tài)的抗體2上的DNA也作為PCR的模板參與擴增，會出現(xiàn)假陽性現(xiàn)象，B正確；DNA的合成方向都是由5′端向3′端延伸的，C正確；若圖示中的DNA用牛乳基因中的DNA片段，經過PCR擴增后的產物中，不僅有抗體2上的DNA擴增產物，還可能有牛乳中本身含有的牛乳基因片段的擴增產物，使檢測結果偏大，D錯誤。答案：D2．解析：斑點印跡雜交技術是將目的基因片段用放射性同位素或熒光進行標記，與受體細胞的基因組DNA進行雜交，如果目的基因整合到受體細胞上，那么標記基因就會與其結合，通過放射性自顯影就可以檢測出整合有目的基因的受體細胞。所以該技術可以顯示原培養(yǎng)基中含目的基因的菌落位置，A正確；p和q雜交是因為兩單鏈的堿基可以互補配對，B錯誤；在雜交過程中，雙鏈區(qū)域會有氫鍵形成，但不會形成磷酸二酯鍵，C錯誤；斑點印跡雜交是一種簡單的DNA分子雜交技術，該技術可以檢測目的基因的導入和轉錄，但無法用于檢測目的基因是否在受體細胞中表達，目的基因是否在受體細胞中表達常用抗原—抗體雜交法，D錯誤。答案：A3．解析：PCR測序方法需要引物和耐高溫的DNA聚合酶(TaqDNA聚合酶)，A正確；電泳圖譜中的箭頭所指的DNA片段以鳥嘌呤(G)結尾，B正確；由圖可知測得未知DNA的序列為5′—TCAGCTCGAATC—3′，C錯誤；ddNTP與dNTP競爭的延長位點是核苷酸鏈的3′末端，D錯誤。答案：CD4．解析：(1)PCR是在體外進行DNA復制，原理是DNA復制；引物需與經限制酶剪切過的黏性末端互補配對，經分析表格中相關限制酶的切割位點和引物序列，只有c能和Sau3AⅠ切割的黏性末端配對。(2)將重組質粒導入大腸桿菌的目的是擴增重組DNA分子，用于下一步的抗性檢測；大腸桿菌通常在低溫條件下，用Ca2＋處理，使其轉化為感受態(tài)細胞；據圖分析，在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基中培養(yǎng)可達到篩選的目的。(3)最低致死濃度既可以讓大部分沒有抗性的細胞死亡又不會讓具有抗性的細胞死亡；根據實驗結果分析，最佳的嘌霉素篩選濃度為80μg/mL；(4)檢測抗原肽的原理是抗原—抗體雜交；利用單克隆抗體能檢測其抗原基因是否正確表達從而產生正確的抗原肽。答案：(1)DNA復制c(2)擴增重組DNA分子Ca2＋氨芐青霉素(3)具有抗性的細胞死亡80μg/mL(4)抗原—抗體雜交抗原肽5．解析：蛋白質多樣性與組成蛋白質的氨基酸的種類、數(shù)目、排列順序及肽鏈盤曲折疊形成的蛋白質的空間結構不同有關，因此蛋白質的氨基酸序列是預測其空間結構的重要基礎，A正確；蛋白質工程是指以蛋白質分子的結構規(guī)律及其生物功能的關系作為基礎，通過化學、物理和分子生物學的手段進行基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質進行改造，或制造一種新的蛋白質，以滿足人類對生產和生活的需求，因此預測、設計并制造新蛋白質的技術屬于蛋白質工程，B正確；結構與功能相適應，結構預測能幫助揭示蛋白質分子間相互作用的機制，C正確；一個氨基酸的密碼子可能有多個，因此依據新蛋白質的氨基酸序列推出多個基因序列不止一種，D錯誤。答案：D6．解析：(1)分析圖可知，圖中改造胰島素用到的主要生物工程是蛋白質工程，該技術是根據蛋白質的預期功能對蛋白質結構進行分子設計，圖中構建新蛋白質模型的主要依據是胰島素的預期功能。(2)人工合成形成的新的胰島素基因必須與相應的載體結合，并導入大腸桿菌等受體細胞內，通過新的胰島素基因在工程菌體內正確表達以獲得目的蛋白質(新的胰島素)。(3)若要利用大腸桿菌生產長效胰島素，需先根據新的胰島素的功能設計其結構，然后人工合成新的胰島素基因，并將新的胰島素基因導入受體細胞，然后通過培養(yǎng)受體細胞獲得新的胰島素，因此該過程涉及的生物工程包括基因工程、蛋白質工程和發(fā)酵工程。(4)圖中由新的胰島素模型到新的胰島素基因，其基本設計思路是：根據新的胰島素模型的結構特點(即其中氨基酸的序列)，推測出控制其合成的新的胰島素基因的結構(即新基因中的脫氧核苷酸序列)，然后利用DNA合成儀合成新的胰島素基因。答案：(1)蛋白質(胰島素)的預期功能(2)載體大腸桿菌等受體細胞(3)蛋白質工程、基因工程(4)根據新的胰島素中氨基酸的序列，推測出其基因中的脫氧核苷酸序列，然后利用DNA合成儀來合成新的胰島素基因專題拓展·素養(yǎng)落地?專項提升1．答案：(1)引物是根據目的基因的一段已知核苷酸序列設計合成的(或引物能與目的基因通過堿基互補配對結合)(2)第1組：引物Ⅰ和引物Ⅱ局部發(fā)生堿基互補配對而失效；第2組：引物Ⅰ′自身折疊后會出現(xiàn)局部堿基互補配對而失效。(3)①③2．解析：(1)由于DNA合成的方向是從子鏈的5′端到3′端延伸的，根據PCR1的產物，可知引物是引物A、引物C。根據PCR2的產物，PCR2的引物為引物B、引物C，將DNA分子②④混合后退火可得到③⑤，PCR3獲得DNA⑥，DNA⑥分子的3′端與引物D互補配對，5′端與引物C互補配對，所以PCR4的引物為引物C、引物D；PCR3為了獲得重疊鏈，模板DNA不能選擇DNA分子③的原因是子鏈的延伸方向只能從5′→3′，以DNA分子③作模板時子鏈不能延伸。(2)為使重疊延伸PCR技術改造后的目的基因能與載體正確連接，PCR4時，應在基因上、下游引物的5′端分別添加限制酶，因為5′端對擴增特異性影響不大，引物的延伸是從5′端開始的，不能進行任何修飾。目的基因應插在啟動子和終止子之間，由于pstⅠ靠近終止子，所以應在基因上、下游引物的5′端分別添加限制酶KpnⅠ、EcoRⅠ。(3)目的基因、質粒及大腸桿菌混合，可能有一些質粒與目的基因成功連接，可能也有些質粒沒有與目的基因連接，這些質粒若成功導入大腸桿菌，由于質粒上有四環(huán)素抗性基因，所以都能在含四環(huán)素的平板上長出菌落，所以這些菌落不一定含有目的基因。答案：(1)引物A、引物C引物C、引物D子鏈的延伸方向只能從5′→3′，以DNA分子③作模板時子鏈不能延伸(2)5′KpnⅠ、EcoRⅠ(3)不一定含有空白質粒的大腸桿菌也能在該培養(yǎng)上生長整合考點23任務驅動任務1干細胞個體無性遺傳信息任務2(2)早期胚胎培養(yǎng)過程評價1．解析：我國政府一再重申四不原則：不贊成、不允許、不支持、不接受任何生殖性克隆人實驗，但治療性克隆可在有效監(jiān)控和嚴格審查下實施，A錯誤，D正確；我國政府同樣重視治療性克隆所涉及的倫理問題，主張對治療性克隆進行有效監(jiān)控和嚴格審查，B錯誤；生殖性克隆人沖擊了現(xiàn)有的一些有關婚姻、家庭和兩性關系的倫理道德觀念，C錯誤。答案：D2．答案：由于α-淀粉酶基因可以阻斷淀粉儲藏使花粉失去活性，因而可以防止轉基因花粉的傳播。3．答案：在治療性克隆中獲得的早期胚胎用于獲得胚胎干細胞，然后誘導胚胎干細胞分化出所需的特定的細胞、組織和器官；在生殖性克隆中獲得的胚胎則通過胚胎移植移植到母體的子宮內，由母體孕育出嬰兒。4．答案：最有效的措施是接種常見病原體的疫苗，目的是使參戰(zhàn)人員體內產生相應的抗體。5．解析：(1)為獲取YCF1基因，將酵母細胞的全部DNA提取、切割后與載體連接，導入受體菌的群體中儲存，這個群體含有酵母菌的全部基因，稱為基因組文庫。(2)將DNA序列插入Ti質粒構建重組載體時，需要用限制酶切割供體DNA和質粒，以產生相同的黏性末端，然后用DNA連接酶進行連接?；虮磉_載體中的標記基因可用于目的基因的篩選和鑒定。(3)農桿菌容易侵染雙子葉植物，其質粒中的T－DNA可轉移并插入到受體細胞DNA中，將含有YCF1基因的重組載體導入受試雙子葉植物印度芥菜，采用最多的方法是農桿菌轉化法?？紤]轉基因技術的安全性，采用不育株系作為實驗材料，可避免目的基因在自然界