整合訓練(十七)基因工程和生物技術的安全性與倫理問題全員必做題1.[2022·江蘇省海安市高三學業質量監測]RT-PCR是將RNA的逆轉錄和cDNA的聚合酶鏈式擴增相結合的技術。目前國際上均以RT-PCR檢測呈陽性作為感染新型冠狀病毒肺炎的“金標準”。相關敘述錯誤的是()A．RT-PCR反應體系中需要添加逆轉錄酶和耐高溫的DNA聚合酶B．RT-PCR也需要經過高溫變性、低溫復性和中溫延伸C．RT-PCR模擬了新冠病毒在人體細胞內增殖的主要過程D．標本保存與運輸不當可能導致RT-PCR檢測呈假陰性2．[2022·湖北省恩施州高三教學質量監測]下圖是利用DNA重組技術生產能降解農藥馬拉硫磷的CarE制劑的流程。下列敘述正確的是()A．重組DNA技術的核心是將CarE基因導入受體細胞B．過程①是在小菜蛾細胞的細胞核中進行的C．過程②獲取的CarE基因中不含有啟動子和終止子D．重組表達載體的制備過程中需要限制酶和DNA聚合酶3．[2022·山東省泰安肥城市高三一摸]農桿菌Ti質粒上的T-DNA可以轉移并隨機插入到被侵染植物的染色體DNA中。研究者將下圖中被侵染植物的DNA片段連接成環，并以此環為模板進行PCR，擴增出T-DNA插入位置兩側的未知序列，以此可確定T-DNA插入的具體位置。下列說法不正確的是()注：子鏈從引物的3′端開始延伸。A．PCR擴增依據的是DNA分子雙鏈復制的原理B．進行PCR擴增需要耐高溫的DNA聚合酶C．利用圖中的引物②、③組合可擴增出兩側的未知序列D．通過與受體細胞的基因組序列比對，可確定T-DNA的插入位置4．[2022·江蘇省南通市高三期末質量調研](不定項選擇)亨廷頓舞蹈病是一種由于亨廷頓蛋白(HTT)基因突變所導致的疾病。我國科學家利用基因編輯技術(CRISPR/Cas9)，成功培育出世界首例亨廷頓舞蹈病的基因“敲入”豬模型，操作過程如下圖所示。下列說法正確的是()A．上述操作過程的原理有基因重組、動物細胞核全能性等B．過程②為動物細胞融合技術，通常采用滅活病毒誘導C．過程④為胚胎分割，該技術關鍵是將內細胞團均等分割D．基因“敲入”豬模型所攜帶的人突變HTT基因可遺傳給后代5．[2022·山東省青島市高三期初考試]哺乳動物的單倍體胚胎干細胞(haESCs)是指只含有一套染色體(性染色體只含X染色體)，擁有類似于正常胚胎干細胞特性的細胞類群，可分為孤雌單倍體胚胎干細胞和孤雄單倍體胚胎干細胞兩種類型，在研究隱性基因突變、表觀遺傳修飾和配子發育中具有獨特的優勢。下列說法錯誤的是()A．在體外培養條件下，haESCs可以只增殖而不發生細胞分化B．推測僅攜帶Y染色體的早期單倍體胚胎可能難以發育到囊胚階段C．haESCs與成體干細胞類似，可誘導分化成各種功能的細胞、組織和器官D．haESCs中通常不含等位基因，為獲取遺傳操作的動物模型提供了新思路6．[2022·江蘇省海安市高三學業質量監測]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，SLA-2基因長度為1100bp，質粒B的總長度為4445bp，其限制酶切位點后的數字表示距復制原點的距離。請回答：限制酶BclⅠNotⅠXbaⅠSan3AⅠ識別序列及切割位點T↓GATCAGC↓GGCCGCT↓CTAGA↓GATC(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________。a.5′-GCTCTAGAATGCGGGTCAGGGGCCCTCAAGCCATCCTCb．5′-GTTGCGGCCGCTCACACTCTAGGATCCTTGGTAAGGGACACc．5′-GCGATCATGCGGGTCAGGGGCCCTCAAGCCATCCTCd．5′-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，使其成為感受態細胞。然后將大腸桿菌涂布在含有____________(抗生素)的培養基上培養。(3)若用San3AⅠ和XbaⅠ完全酶切質粒C后電泳，請畫出可能得到的電泳條帶。(4)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________。(5)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。重點選做題7.[2022·江蘇省百校聯考高三年級考試](不定項選擇)菊花是一種雙子葉植物，易感桃蚜。桃蚜不但直接影響植物生長，還是多種植物病毒的傳播媒介。雪花蓮凝集素基因GNA的表達產物能有效抑制桃蚜生長。某科研團隊運用農桿菌轉化法獲得了轉GNA基因菊花。下列有關敘述正確的是()A．受體細胞可以選擇菊花葉片細胞或桃蚜細胞B．將目的基因GNA插入到Ti質粒的T-DNA上構建表達載體C．菊花外植體產生的酚類化合物能吸引農桿菌移向受體細胞D．應用抗蟲接種實驗，檢測轉基因菊花對桃蚜的抗性及抗性的程度8．[2022·江蘇省南通市高三期初測](不定項選擇)下圖為目的基因結構示意圖及幾種限制酶的酶切位點，下列相關敘述錯誤的是()A．圖中所示目的基因可能來源于真核生物，也可能來源于原核生物B．噬菌體可以作為運載體將重組DNA導入動物細胞獲得轉基因動物C．PCR技術擴增該基因時，形成磷酸二酯鍵所需要的能量可由dNTP直接提供D．用圖中目的基因和質粒構建重組質粒時，只能用SmaⅠ酶切割9．[2022·山東省濟南大學城高三月考]PHB2蛋白具有抑制細胞增殖的作用。為初步探究某動物PHB2蛋白抑制人宮頸癌細胞增殖的原因，研究者從基因數據庫中獲取了該蛋白的基因編碼序列(簡稱phb2基因)，大小為0.9kb(1kb＝1000堿基對)，利用大腸桿菌表達該蛋白。回答下列問題：(1)為獲取phb2基因，提取該動物肝臟組織的總RNA，再經________過程得到cDNA，將其作為PCR反應的模板，并設計一對特異性引物來擴增目的基因。(2)圖1為所用載體圖譜示意圖，圖中限制酶的識別序列及切割位點見下表。為使phb2基因(該基因序列不含圖1中限制酶的識別序列)與載體正確連接，在擴增的phb2基因兩端分別引入________和________兩種不同限制酶的識別序列。經過這兩種酶酶切的phb2基因和載體進行連接時，可選用________(填“E.coliDNA連接酶”或“T4DNA連接酶”)。相關限制酶的識別序列及切割位點注：箭頭表示切割位點。(3)轉化前需用CaCl2處理大腸桿菌細胞，使其處于____________的生理狀態，以提高轉化效率。(4)將轉化后的大腸桿菌接種在含氨芐青霉素的培養基上進行培養，隨機挑取菌落(分別編號為1、2、3、4)培養并提取質粒，用(2)中選用的兩種限制酶進行酶切，酶切產物經電泳分離，結果如圖2，________號菌落的質粒很可能是含目的基因的重組質粒。注：M為指示分子大小的標準參照物；小于0.2kb的DNA分子條帶未出現在圖中。注：間期包括G1期、S期和G2期(5)將純化得到的PHB2蛋白以一定濃度添加到人宮頸癌細胞培養液中，培養24小時后，檢測處于細胞周期(示意圖見圖3)不同時期的細胞數量，統計結果如圖4。分析該蛋白抑制人宮頸癌細胞增殖可能的原因是將細胞阻滯在細胞周期的________(填“G1”或“S”或“G2/M”)期。注：G2/M表示G2和M。10．[2022·山東省煙臺市、德州市高三一模]2020年8月16日，由我國軍事醫學研究院陳薇院士團隊及康希諾生物聯合申報的腺病毒載體新冠疫苗被授予專利權，是我國首個新冠疫苗專利。全面接種新冠疫苗，建立免疫屏障，可有效防止新冠病毒大規模傳染。(1)新冠病毒是一種RNA病毒，通過其表面的S蛋白與宿主細胞膜表面ACE2受體結合而完成感染。研制疫苗時，通過RT-PCR(反轉錄—聚合酶鏈式反應)獲取S蛋白基因所需要的酶是________________________。據圖1分析，選擇的引物是________________，其作用是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)PCR的產物一般通過電泳來鑒定，結果如圖2所示。1號泳道為標準(Marker)，2號泳道為陽性對照(提純的S蛋白基因片段)，3號泳道為實驗組。標準(Marker)的實質為________________________________，3號泳道的雜帶出現的原因一般有______________________________(至少答出兩點)。(3)腺病毒是一種DNA病毒，基因組中的E1區蛋白與腺病毒的復制有關而且對宿主細胞的毒性很強。科研中將去除E1基因構建的復制缺陷型腺病毒作為運載S蛋白基因的載體，經過改造后的腺病毒應該具備的特點有________________________________________(至少答出兩點)。試說明科研中選用復制缺陷型腺病毒做載體制備新冠疫苗的原因是________________________________________。11．[2022·山東省臨沂市高三檢測]鐮孢菌引起的小麥赤霉病被稱為小麥“癌癥”，是威脅糧食安全的重大國際性難題。我國科學家從小麥近緣屬植物長穗偃麥草中首次克隆出主效抗赤霉病基因Fhb7(編碼一種谷胱甘肽S轉移酶)，為解決小麥赤霉病的世界性難題提供了“金鑰匙”。研究發現，用光誘導型啟動子(PrbcS)能夠使Fhb7基因表達，其結合T基因后能使Fhb7基因更高水平表達。(1)PrbcS是一段有特殊結構的DNA片段，能被____________識別并結合，驅動基因的持續________。(2)通過PCR技術擴增Fhb7基因片段，反應過程一般由95℃熱變性、55～60℃引物和模板配對、72℃延伸三個步驟，經過多次循環完成。延伸階段選用72℃綜合考慮了兩個因素，這兩個因素是________________________和________________________，若研究人員在反應緩沖溶液中加入4種dNTP時，誤加入了單一種類的ddNTP(即2、3雙脫氧核苷三磷酸，在脫氧核糖的3位置缺少一個羧基)，則子鏈會停止延伸，分析其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)下圖中甲、乙均為Fhb7基因表達載體構建過程中的中間載體，請分析重組載體的部分構建過程。注：Kmr為卡那霉素抗性基因，origin為復制原點，其余為限制酶酶切位點區別含有中間載體甲-PrbcS-*T與含有重組載體乙-PrbcS→*T的微生物的方法是________________________________。經酶切后凝膠電泳，測得2B片段為0.3kb，經圖示信息分析，PrtbcS-*T的長度約為________。據圖分析，形成重組載體乙-PrbcS-*T需要使用限制酶________切割，圖中重組載體乙-PrbcS-*T問號處有________種限制酶的酶切位點。整合訓練（十七）1．解析：逆轉錄酶在RNA的逆轉錄過程中發揮作用，耐高溫的DNA聚合酶在cDNA的聚合酶鏈式擴增中發揮作用，故該反應體系中需加入逆轉錄酶和耐高溫的DNA聚合酶，A正確；該技術包括cDNA的聚合酶鏈式擴增過程，故需要經過高溫變性、低溫復性和中溫延伸，B正確；新冠病毒屬于自我復制型的RNA病毒，其在宿主細胞內不進行逆轉錄過程，C錯誤；若在標本運輸、保存中出現了損壞和污染，導致新冠病毒核酸破壞而無法檢測，可能導致RT-PCR檢測呈假陰性，D正確。答案：C2．解析：重組DNA技術的核心是基因表達載體的構建，A錯誤；過程①表示通過反轉錄法合成目的基因，該過程是在體外進行的，不是在小菜蛾細胞的細胞核中進行的，B錯誤；目的基因是通過逆轉錄法獲得的，該方法獲得的目的基因不含啟動子和終止子，因此過程②獲取的CarE基因中不含有啟動子和終止子，C正確；重組表達載體的制備過程中需要限制酶和DNA連接酶，D錯誤。答案：C3．解析：PCR擴增依據的是DNA分子雙鏈復制的原理，是體外擴增DNA的一種方式，A正確；PCR技術需要在高溫條件下進行變性，故進行PCR擴增需要耐高溫的DNA聚合酶，B正確；由于DNA的兩條鏈反向平行，且子鏈從引物的3′端開始延伸，故利用圖中的引物①、④組合可擴增出兩側的未知序列，C錯誤；通過與受體細胞的基因組序列比對，可確定T-DNA的插入位置，D正確。答案：C4．解析：上述操作中基因編輯技術的原理是基因重組，過程①②是細胞核移植技術，體現的生物學原理是動物細胞核的全能性，A正確；過程②是將細胞核移入去核的卵細胞中，所利用的生物技術是細胞核移植技術，B錯誤；過程④為胚胎分割，該技術關鍵是將內細胞團均等分割，否則影響分割后胚胎的恢復和進一步發育，C正確；基因“敲入”豬模型所攜帶的人突變HTT基因屬于基因重組，可遺傳給后代，D正確。答案：ACD5．解析：單倍體胚胎干細胞擁有類似于正常胚胎干細胞特性的細胞類群，在體外培養條件下，單倍體胚胎干細胞同樣具有胚胎干細胞的特點，也可增殖而不發生細胞分化，A正確；根據題干信息“單倍體胚胎干細胞性染色體只含X染色體”推測，僅攜帶Y染色體的早期單倍體胚胎可能難以發育到囊胚階段，B正確；單倍體胚胎干細胞類似于正常胚胎干細胞，具有發育的全能性，可誘導分化成各種功能的細胞、組織和器官，而成體干細胞來源于已經分化組織中的未分化細胞，如造血干細胞，其只能分化為所來源的組織和器官的類型的細胞，C錯誤；單倍體胚胎干細胞中不含等位基因，動物細胞核具有全能性，需要核移植技術才能培育成單倍體動物，為獲取遺傳操作的動物模型提供了新思路，D正確。答案：C6．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San3AⅠ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，使其轉化為感受態細胞；據圖分析，在含氨芐青霉素的培養基中培養可達到篩選的目的。（3）由圖可知，質粒C共有（4445＋1100）＝5545bp，用San3AⅠ和XbaⅠ完全酶切質粒C后，可能產生以下長度的片段：5545bp，3620bp，1925bp，具體分析見下圖。所以酶切后可能得到的電泳條帶如圖所示：（4）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，最佳的嘌呤霉素篩選濃度為80μg/mL。（5）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）見解析（4）具有抗性的細胞死亡80μg/mL（5）抗原—抗體雜交抗原肽7．解析：分析題意可知，科學家將目的基因導入了菊花細胞，故受體細胞可以選擇菊花葉片細胞，但不能選擇桃蚜細胞，A錯誤；基因工程中構建表達載體時，由于T-DNA可以轉移到受體細胞內，可以將目的基因GNA插入到Ti質粒的T-DNA上，B正確；菊花外植體產生的酚類化合物能吸引農桿菌移向受體細胞，有利于目的基因成功導入，C正確；已知雪花蓮凝集素基因GNA的表達產物能有效抑制桃蚜生長，故應用抗蟲接種實驗，檢測轉基因菊花對桃蚜的抗性及抗性的程度，D正確。答案：BCD8．解析：圖中基因的編碼區存在外顯子和內含子，因此該目的基因來源于真核生物，A錯誤；將重組DNA導入動物細胞的方法是顯微注射法，B錯誤；dNTP含有高能磷酸鍵，在PCR技術擴增該基因時，可以在形成磷酸二酯鍵時提供能量，C正確；SmaⅠ酶的酶切位點在編碼區，會破壞目的基因，所以不能用SmaⅠ酶切割目的基因，D錯誤。答案：ABD9．解析：（1）利用RNA獲得cDNA的過程稱為逆轉錄。（2）根據啟動子和終止子的生理作用可知，目的基因應導入啟動子和終止子之間。由圖中看出，兩者之間存在于三種限制酶切點，但是由于KpnⅠ在質粒上不止一個酶切位點，所以應該選擇EcoRⅠ和PvitⅡ兩種不同限制酶的識別序列；根據PvitⅡ的酶切序列，切出了平末端，所以構建基因表達載體時，應該用T4DNA連接酶連接質粒和目的基因。（3）轉化時用CaCl2處理大腸桿菌細胞，使其處于感受態的生理狀態，以提高轉化效率。（4）由于這些菌落都可以生長在含有氨芐青霉素的培養基中，因此都含有質粒，重組質粒包含了目的基因和質粒，如果用EcoRⅠ和PvitⅡ兩種酶切割重組質粒電泳后將獲得含有質粒和目的基因兩條條帶，由于phb2基因大小為0.9kb，所以對應電泳圖是菌落3。（5）比較圖4中G1期和S期細胞減少，而G2期細胞數目明顯增多，說明了G1期和S期細胞可以進入G2期，而G2期的細胞沒有能夠完成分裂進入G1期，因此PHB2蛋白應該作用于G2/M期。答案：（1）逆轉錄（2）EcoRⅠPvitⅡT4DNA連接酶（3）感受態（4）3（5）G2/M10．解析：（1）通過RT-PCR（反轉錄—聚合酶鏈式反應）獲取S蛋白基因，該技術需要脫氧核苷酸、逆轉錄酶、TaqDNA聚合酶及引物。由于DNA子鏈從5′端向3′端延伸，則據圖1分析，選擇的引物是Ⅱ、Ⅲ，引物可以使TaqDNA聚合酶能夠從引物的3′端開始連接脫氧核苷酸。（2）標準（Marker）的實質為不同已知長度的DNA片段混合物，若實驗的模板受到污染、引物的特異性不強、退火溫度偏低，則3號泳道會出現雜帶。（3）經過改造后的腺病毒應該具備能夠侵染宿主細胞；具有多個限制酶切位點；不能復制等特點。疫苗制備中選取復制缺陷型腺病毒作為載體可以防止病毒在人體內進行增殖，進而提高疫苗的安全性。答案：（1）逆轉錄酶、TaqDNA聚合酶Ⅱ、Ⅲ使T