2024版高考題分類訓練專題-專題21基因工程和生物技術的安全性與倫理問題題組1

專題二十一基因工程和生物技術的安全性與倫理問題題組一一、選擇題1.[2023廣東，2分]“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(D)A.裂解：使細胞破裂釋放出DNA等物質(zhì)B.分離：可去除混合物中的多糖、蛋白質(zhì)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[解析]DNA粗提取與鑒定實驗的基本過程是：裂解、分離、沉淀、鑒定。裂解的目的是使細胞破裂，釋放出DNA等物質(zhì)，A正確。DNA不溶于酒精，但某些蛋白質(zhì)溶于酒精，利用這一原理，可以初步分離DNA與蛋白質(zhì)等，DNA分離過程中混合物中的多糖、蛋白質(zhì)等可被去除，B正確。DNA在不同濃度的NaCl溶液中溶解度不同，通過控制NaCl溶液的濃度去除雜質(zhì)，可反復多次以提高DNA的純度，C正確。進行DNA鑒定時可以使用二苯胺試劑，但要進行沸水浴加熱后才能觀察到顏色變化，D錯誤。2.[2023浙江1月選考，2分]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(D)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[解析]試管嬰兒屬于有性生殖，合理范圍內(nèi)，試管嬰兒技術是可以使用的，A錯誤；對治療性克隆要進行有效監(jiān)控和嚴格審查，B錯誤；生殖性克隆會引起嚴重的道德、倫理、社會和法律問題，C錯誤。3.[2021湖北，2分]某實驗利用PCR技術獲取目的基因，實驗結果顯示除目的基因條帶（引物與模板完全配對）外，還有2條非特異條帶（引物和模板不完全配對）。為了減少反應中非特異條帶的產(chǎn)生，以下措施中有效的是(D)A.增加模板DNA的量 B.延長熱變性的時間C.延長延伸的時間 D.提高復性的溫度[解析]PCR過程中，引物和模板不完全配對會形成非特異條帶，增加模板DNA的量不會減少反應中非特異條帶的產(chǎn)生，A項錯誤；延長熱變性的時間，有利于雙鏈DNA解聚為單鏈，不能減少反應中非特異條帶的產(chǎn)生，B項錯誤；延長延伸的時間，有利于合成新的DNA鏈，但不能減少反應中非特異條帶的產(chǎn)生，C項錯誤；在一定溫度范圍內(nèi)，選擇較高的復性溫度可減少引物和模板間的非特異性結合，D項正確。二、非選擇題4.[2023全國甲理綜節(jié)選，11分]接種疫苗是預防傳染病的一項重要措施，乙肝疫苗的使用可有效阻止乙肝病毒的傳播，降低乙型肝炎發(fā)病率。乙肝病毒是一種DNA病毒。重組乙肝疫苗的主要成分是利用基因工程技術獲得的乙肝病毒表面抗原（一種病毒蛋白）。回答下列問題。（1）接種上述重組乙肝疫苗不會在人體中產(chǎn)生乙肝病毒，原因是重組乙肝疫苗的主要成分是乙肝病毒表面抗原，由于不含乙肝病毒的遺傳物質(zhì)，接種該疫苗不會在人體中產(chǎn)生乙肝病毒（3分）。[解析]重組乙肝疫苗的主要成分是乙肝病毒表面抗原，由于不含乙肝病毒的遺傳物質(zhì)，故接種該疫苗不會在人體中產(chǎn)生乙肝病毒。（2）制備重組乙肝疫苗時，需要利用重組表達載體將乙肝病毒表面抗原基因（目的基因）導入酵母細胞中表達。重組表達載體中通常含有抗生素抗性基因，抗生素抗性基因的作用是鑒別受體細胞（酵母菌）中是否含有目的基因（乙肝病毒表面抗原基因），從而將含有目的基因的受體細胞篩選出來。能識別載體中的啟動子并驅(qū)動目的基因轉錄的酶是RNA聚合酶。[解析]抗生素抗性基因為標記基因，其作用是鑒別受體細胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的受體細胞篩選出來。啟動子是一段有特殊序列結構的DNA片段，位于基因的上游，它是RNA聚合酶識別和結合的部位，有了它才能驅(qū)動基因轉錄出mRNA，最終獲得所需要的蛋白質(zhì)。（3）若要通過實驗檢測目的基因在酵母細胞中是否表達出目的蛋白，請簡要寫出實驗思路。[答案]從轉基因酵母菌中提取蛋白質(zhì)，用相應的抗體進行抗原—抗體雜交，觀察是否有雜交帶出現(xiàn)。（4分）[解析]若要通過實驗檢測目的基因在酵母細胞中是否表達出目的蛋白，應從轉基因生物中提取蛋白質(zhì)，用相應的抗體進行抗原—抗體雜交，若有雜交帶出現(xiàn)，表明目的基因已表達出目的蛋白。5.[2022湖南節(jié)選，13分]水蛭是我國的傳統(tǒng)中藥材，主要藥理成分水蛭素為水蛭蛋白中重要成分之一，具有良好的抗凝血作用。擬通過蛋白質(zhì)工程改造水蛭素結構，提高其抗凝血活性。回答下列問題:（1）蛋白質(zhì)工程流程如圖所示，物質(zhì)a是多肽鏈，物質(zhì)b是mRNA。在生產(chǎn)過程中，物質(zhì)b可能不同，合成的蛋白質(zhì)空間構象卻相同，原因是密碼子的簡并（一種氨基酸對應多個密碼子）（2分）。[解析]蛋白質(zhì)工程的流程一般為:預期蛋白質(zhì)功能→設計預期的蛋白質(zhì)結構→推測應有的氨基酸序列→找到對應的脫氧核苷酸序列（基因）。密碼子的簡并指的是同一種氨基酸可以由幾種不同的密碼子決定。（2）PCR技術遵循的基本原理是DNA雙鏈復制（2分）。[解析]PCR技術遵循的基本原理是DNA雙鏈復制。（3）將提取的水蛭蛋白經(jīng)甲、乙兩種蛋白酶水解后，分析水解產(chǎn)物中的肽含量及其抗凝血活性，結果如圖所示。推測兩種處理后酶解產(chǎn)物的抗凝血活性差異主要與肽的種類（填“種類”或“含量”）有關，其活性不同的原因是不同肽鏈的氨基酸數(shù)目、排列順序不同導致功能出現(xiàn)差異（2分）。[解析]由題圖可知，將提取的水蛭蛋白經(jīng)甲、乙兩種蛋白酶水解后，水解產(chǎn)物中的肽含量差別不大，但抗凝血活性差別較大，推測兩種處理后酶解產(chǎn)物的抗凝血活性差異主要與肽的種類有關。不同肽的功能不同主要與氨基酸的數(shù)目、排列順序不同有關。（4）若要比較蛋白質(zhì)工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解產(chǎn)物和天然水蛭素的抗凝血活性差異，簡要寫出實驗設計思路：取四支試管，分別加入等量的生理鹽水、蛋白質(zhì)工程改造后的水蛭素、水蛭蛋白酶解產(chǎn)物和天然水蛭素，再向四支試管中各加入等量的新鮮血液，觀察四支試管中血液的凝血情況（4分）。6.[2021全國甲理綜，15分]PCR技術可用于臨床的病原菌檢測。為檢測病人是否感染了某種病原菌,醫(yī)生進行了相關操作:①分析PCR擴增結果;②從病人組織樣本中提取DNA;③利用PCR擴增DNA片段;④采集病人組織樣本。回答下列問題:（1）若要得到正確的檢測結果,正確的操作順序應該是④②③①（3分）（用數(shù)字序號表示）。[解析]用PCR技術進行臨床的病原菌檢測時，首先應采集病人組織樣本，從病人組織樣本中提取DNA，再利用PCR技術擴增DNA片段，分析PCR擴增結果。（2）操作③中使用的酶是熱穩(wěn)定DNA聚合酶（Taq酶）。PCR反應中的每次循環(huán)可分為變性、復性、延伸三步,其中復性的結果是兩種引物分別與兩條單鏈DNA模板結合（3分）。[解析]利用PCR擴增DNA片段過程中使用的酶是熱穩(wěn)定DNA聚合酶（Taq酶）。PCR由變性—復性—延伸三個基本反應步驟構成，其中復性的結果是兩種引物分別與兩條單鏈DNA模板結合。（3）為了做出正確的診斷，PCR反應所用的引物應該能與病原菌DNA特異性結合。[解析]要擴增病原菌DNA，設計的引物應該能和病原菌DNA特異性結合。（4）PCR（多聚酶鏈式反應）技術是指根據(jù)DNA半保留復制的原理，在體外提供參與DNA復制的各種組分與反應條件，對目的基因的核苷酸序列進行大量復制的技術（3分）。該技術目前被廣泛地應用于疾病診斷等方面。[解析]多聚酶鏈式反應PCR是一項根據(jù)DNA半保留復制的原理，在體外提供參與DNA復制的各種組分與反應條件，對目的基因的核苷酸序列進行大量復制的技術。7.[2021海南，11分]CRISPR/Cas9是一種高效的基因編輯技術，Cas9基因表達的Cas9蛋白像一把“分子剪刀”，在單鏈向?qū)NAsgRNA引導下，切割DNA雙鏈以敲除目標基因或插入新的基因。（1）過程①中，為構建CRISPR/Cas9重組質(zhì)粒，需對含有特定sgRNA編碼序列的DNA進行酶切處理，然后將其插入到經(jīng)相同酶切處理過的質(zhì)粒上，插入時所需要的酶是DNA連接酶（1分）[解析]基因工程中所需的工具酶有限制酶和DNA連接酶，限制酶負責“切割”，DNA連接酶負責“連接”。（2）過程②中，將重組質(zhì)粒導入大腸桿菌細胞的方法是感受態(tài)細胞法（1分）。[解析]將目的基因?qū)氪竽c桿菌細胞常用的方法是感受態(tài)細胞法。（3）過程③~⑤中，sgRNA與Cas9蛋白形成復合體，該復合體中的sgRNA可識別并與目標DNA序列特異性結合，二者結合所遵循的原則是堿基互補配對原則（1分）。隨后，Cas9蛋白可切割目標DNA上特定的核苷酸（2[解析]sgRNA與Cas9蛋白形成的復合體中的sgRNA可通過堿基互補配對原則與目標DNA序列特異性結合。由題圖可知，Cas9蛋白在功能上屬于限制酶，可切割目標DNA（4）利用CRISPR/Cas9基因編輯技術敲除一個長度為1200bp的基因，在DNA水平上判斷基因敲除是否成功所采用的方法是DNA分子雜交技術（1分），基因敲除成功的判斷依據(jù)是不出現(xiàn)雜交帶（2[解析]在DNA水平上,可利用DNA分子雜交技術判斷基因敲除是否成功，若不出現(xiàn)雜交帶，則說明基因敲除成功。（5）某種蛋白酶可高效降解羽毛中的角蛋白?？蒲腥藛T將該蛋白酶基因插入到CRISPR/Cas9質(zhì)粒中獲得重組質(zhì)粒，隨后將其導入到大腸桿菌細胞，通過基因編輯把該蛋白酶基因插入到基因組DNA中，構建得到能大量分泌該蛋白酶的工程菌。據(jù)圖簡述CRISPR/Cas9重組質(zhì)粒在受體細胞內(nèi)，將該蛋白酶基因插入到基因組DNA的編輯過程：CRISPR/Cas9重組質(zhì)粒中的sgRNA編碼序列、Cas9基因分別在受體細胞內(nèi)進行轉錄和表達，sgRNA編碼序列轉錄的產(chǎn)物是sgRNA，Cas9基因表達的產(chǎn)物是Cas9蛋白，二者形成復合體，該復合體中的sgRNA可引導識別目標DNA序列，并與之結合，Cas9蛋白在特定位點對基因組DNA進行切割，以便蛋白酶基因插入到基