2025届高三生物学二轮复习课件专题十三 生物技术与工程：基因工程与生物技术的安全性与伦理问题

专题十三 生物技术与工程： 基因工程与生物技术的安全性与伦理问题 高考生物学二轮复习易错点剖析与强化训练 标题内容 您的内容打在这里，或者通过复制您的文本后，在此框中选择粘贴，并选择只保留文字。 明辨限制酶的特点与使用特点 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，并在特定的位点上进行切割；限制酶不切割自身DNA的原因是原核生物DNA分子中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。 在获取目的基因和切割载体时通常用同一种限制酶，以获得相同的黏性末端。但如果用两种不同限制酶切割后形成的黏性末端相同，在DNA连接酶的作用下目的基因与载体也可以连接起来。 概念混淆 标题内容 您的内容打在这里，或者通过复制您的文本后，在此框中选择粘贴，并选择只保留文字。 明辨限制酶的特点与使用特点 不破坏目的基因原则：如图甲中可选择PstⅠ，而不选择SmaⅠ。 保留标记基因、启动子、终止子、复制原点原则：质粒作为载体必须具备标记基因，所以所选择的限制酶尽量不要破坏这些结构，如图乙中不选择SmaⅠ。 确保出现相同黏性末端原则：通常选择与切割目的基因相同的限制酶，如图甲中PstⅠ；为避免目的基因和质粒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PstⅠ和EcoRⅠ两种限制酶。 概念混淆 明辨限制酶的特点与使用特点 1.1972年，伯格首先在体外进行了DNA改造的研究，成功地构建了第一个体外重组DNA分子。下列叙述错误的是（ ） A.限制酶和其他酶一样具有专一性，只能识别特定的核苷酸序列 B.质粒是只存在于细菌细胞质中能自主复制的小型环状DNA分子 C.用限制酶酶切获得一个外源基因时，若得到两个切口，有4个磷酸二酯键被断开 D.DNA连接酶能连接同种限制酶切开的两个DNA片段，重新形成磷酸二酯键 解析：限制酶具有专一性，识别特定核苷酸序列并切割DNA，A项正确。质粒是存在于细菌细胞质中的一种小型环状DNA分子，能够自主复制，但并非只存在于细菌中，B项错误。限制酶切割DNA形成两个切口，每个切口断开两个磷酸二酯键，共四个，C项正确。DNA连接酶连接两个DNA斤段，形成磷酸二酯键，D项正确。因此，错误的描述是B项。 B 明辨限制酶的特点与使用特点 2.基因工程需要多种酶的参与。下列有关叙述正确的是（ ） A.限制酶主要存在于原核细胞中，可识别DNA或RNA上的核苷酸序列 B.DNA连接酶不能识别DNA上的核苷酸序列，连接具有黏性末端的DNA片段的过程中会发生碱基互补配对 C.解旋酶可破坏磷酸二酯键和氢键，用于在DNA复制过程中解开DNA双螺旋 D.成熟mRNA经逆转录酶催化形成的DNA能直接转录翻译合成蛋白质 解析：限制酶主要存在于原核细胞中，只能识别双链DNA分子上的核苷酸序列，A错误；DNA连接酶不能识别DNA上的核苷酸序列，DNA连接酶作用过程中，具有黏性末端的两个DNA片段的黏性末端会自发互补配对，B正确；在DNA复制过程中，解旋酶可破坏氢键，使DNA双螺旋解开，C错误；成熟mRNA经逆转录酶催化形成的DNA缺少启动子和终止子，不能直接转录翻译合成蛋白质，D错误。 B 标题内容 您的内容打在这里，或者通过复制您的文本后，在此框中选择粘贴，并选择只保留文字。 DNA的粗提取与鉴定的注意事项 如果以菜花为实验材料，由于它的硬度较高，容易出现研磨不充分的情况，需要延长研磨的时间。如果以洋葱为实验材料，它的气味相对刺激，可以为学生准备护目镜，并注意通风。不同的实验材料，其DNA的含量有所差别，香蕉、草莓、鱼白等材料中的DNA含量较高。 DNA与二苯胺试剂作用呈现蓝色。鉴定时溶液蓝色的深浅，与溶液中DNA含量的多少有关。 概念混淆 DNA的粗提取与鉴定的注意事项 3.“DNA粗提取与鉴定”实验的基本过程是：裂解→分离→沉淀→鉴定。下列叙述错误的是（ ） A.裂解：使细胞破裂释放出DNA等物质 B.分离：可去除混合物中的多糖、蛋白质等 C.沉淀：可反复多次以提高DNA的纯度 D.鉴定：加入二苯胺试剂后即呈现蓝色 解析：A、裂解是加蒸馏水让细胞吸水涨破，释放出DNA等物质，A正确；B、DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，能溶于2mol/L的NaCl溶液，将溶液过滤，即可将混合物中的多糖、蛋白质等与DNA分离，B正确；C、DNA不溶于酒精，而某些蛋白质溶于酒精，可以反复多次用酒精沉淀出DNA，提高DNA纯度，C正确；D、将DNA溶解于NaCl，加入二苯胺试剂，沸水浴五分钟，待冷却后，能呈现蓝色，D错误。故选D。 D DNA的粗提取与鉴定的注意事项 4.某实验小组进行“DNA的粗提取与鉴定”实验，如下为实验流程：取材→破碎细胞→获得滤液→去除杂质→进一步提纯→DNA鉴定，相关叙述正确的是（ ） A.取材时可选用猪血、洋葱、香蕉、菜花等富含DNA的材料进行实验 B.在液体培养液中培养的大肠杆菌也可作为实验材料 C.提纯时在滤液中加入2mol/L的NaCl溶液后会出现白色丝状物DNA D.DNA鉴定时可通过是否加入二苯胺试剂设置对照实验来观察实验现象 解析：A、哺乳动物成熟的红细胞中没有细胞核和细胞器，因此不能采用猪血来提取DNA，A错误；B、在液体培养液中培养的大肠杆菌也可作为实验材料，大肠杆菌是细菌，含有拟核和质粒，DNA含量也较多，适合提取DNA，B正确；C、DNA在0.14mol/L的氯化钠中溶解度最低，在2mol/L的氯化钠中溶解度最大，因此在2mol/L的NaCl溶液中，不会析出白色丝状物DNA，C错误；D、DNA鉴定时可取两支20ml的试管，各加入物质的量浓度为2mol/L的NaCl溶液5ml，将丝状物放入其中一支试管中，用玻璃棒搅拌，使丝状物溶解。然后，向两支试管中各加入4ml的二苯胺试剂，混合均匀后，将试管置于沸水中加热5min，待试管冷却后，比较两支试管溶液颜色的变化，看看溶解有DNA的溶液是否变蓝，因此DNA鉴定时可通过是否加入DNA设置对照实验来观察实验现象，D错误。 B 标题内容 您的内容打在这里，或者通过复制您的文本后，在此框中选择粘贴，并选择只保留文字。 基因表达载体的构建总结 需要用到的工具：限制酶、DNA连接酶、载体。 基因表达载体组成包含目的基因、启动子、终止子、标记基因等。 基因表达载体要能在受体细胞中稳定存在并且可以遗传给下一代，还要能表达和发挥作用。 启动子(DNA片段)≠起始密码子(RNA)；终止子(DNA片段)≠终止密码子(RNA)。 目的基因的插入位点不是随意的，基因表达需要启动子和终止子的调控，所以目的基因应插入启动子和终止子之间的部位。 构建基因表达载体一般用同种限制酶切割载体和目的基因。也可用两种限制酶切割，以避免质粒或目的基因自身连接。 限制酶切割载体时不能破坏标记基因，以避免标记基因不能表达，不能筛选出含有目的基因的受体细胞。 概念混淆 基因表达载体的构建总结 5.生物反应器是利用生物体所具有的生物功能，在体外或体内通过生化反应或生物自身的代谢获得目标产物的装置系统、细胞、组织器官等等。由此发展了动物乳腺生物反应器、动物膀胱生物反应器等。下列说法错误的是（ ） A.膀胱生物反应器优于乳腺生物反应器的方面包括不受性别、发育时期等的限制 B.制备动物乳腺生物反应器时，需将目标产物的基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起 C.为使目的基因能够在膀胱上皮细胞中特异性表达，在构建基因表达载体时需选择膀胱上皮细胞蛋白基因的启动子 D.将目的基因导入动物细胞常用体细胞做受体细胞，采用显微注射技术进行操作 解析：A、雌性动物发育到一定阶段才能产生乳汁，乳腺生物反应器往往受动物生长发育的阶段和性别的限制，而膀胱生物反应器不受性别和年龄的限制，A正确；B、构建乳腺生物反应器时，需将药用蛋白基因和乳腺蛋白基因的启动子等重组在一起，以保证药用蛋白基因能在乳腺中正常表达，B正确；C、启动子是RNA聚合酶识别、结合和开始转录的一段DNA序列，它含有RNA聚合酶特异性结合和转录起始所需的保守序列，重组表达载体中含有膀胱中特异表达基因的启动子，以便于特异性表达基因的转录与翻译，C正确；D、动物受精卵全能性最高，应用显微注射技术将表达载体导入受精卵来获得转基因动物，D错误。 D 基因表达载体的构建总结 6.植物生物反应器主要以整株植物、植物组织或植物悬浮细胞为加工场所，生产药物蛋白。叶绿体遗传转化体系是近几年发展起来的一种新的植物生物反应器。叶绿体转化主要是利用同源重组原理，将外源目的基因整合到目标叶绿体基因组中，是一种高表达、安全性极高的遗传转化方法。下列相关叙述错误的是（ ） A.植物生物反应器涉及的现代生物学技术是基因工程和植物细胞工程技术 B.构建的基因表达载体中含有叶绿体特异性启动子，使得目的基因只能在叶绿体中表达 C.植物叶绿体表达体系可以防止转基因作物中的目的基因通过花粉在自然界扩散 D.把目的基因导入叶绿体DNA中，将来产生的配子一定含有此目的基因 解析：植物生物反应器首先需要用基因工程技术将目的基因导入植物细胞，其次需要采用植物细胞工程技术将转基因植物细胞培育成转基因植株或转基因植物组织或转基因植物悬浮细胞，因此涉及基因工程和植物细胞工程技术，A正确；要使得目的基因只能在叶绿体中表达，则构建的基因表达载体中要含有叶绿体特异性启动子，B正确；由于受精卵中的细胞质几乎全部来自卵细胞，因此植物叶绿体表达体系可以防止转基因作物中的目的基因通过花粉在自然界扩散，C正确；把目的基因导入叶绿体DNA中，叶绿体DNA存在于细胞质中，在配子产生过程中随机进入子细胞，所以将来产生的配子中不一定含有目的基因，D错误。 D 标题内容 您的内容打在这里，或者通过复制您的文本后，在此框中选择粘贴，并选择只保留文字。 农杆菌转化法易错总结 农杆菌特点：易感染双子叶植物和裸子植物，对大多数单子叶植物没有感染能力。 原理：Ti质粒上的T-DNA可以转移到受体细胞，并整合到受体细胞染色体的DNA上。 农杆菌的作用是感染植物细胞，把目的基因插入到植物细胞的染色体的DNA上 。 用农杆菌感染时，优先选择受伤的(受伤的/完好的)叶片与重组质粒的农杆菌培养，选用该叶片的理由是叶片伤口处的细胞可释放大量的酚类物质，可吸引农杆菌。 若要利用农杆菌转化法转化单子叶植物细胞，可采取添加酚类物质，其目的是吸引农杆菌移向受体细胞，有利于目的基因成功转化 。 利用Ti质粒构建重组质粒的目的是：将目的基因插入到Ti质粒上的T-DNA上，利用其将目的基因导入受体细胞并整合到受体细胞染色体DNA上，使目的基因的遗传特性稳定维持和表达 。 概念混淆 农杆菌转化法易错总结 7.科研人员利用农杆菌转化法将水稻的耐低磷OsPTF基因转移到大豆植株中，获得转基因大豆。下列相关表述正确的是（ ） A.将水稻的耐低磷OsPTF基因转移到大豆植株中，该过程发生的变异类型为基因重组 B.构建含有OsPTF基因的Ti质粒需要限制酶、DNA连接酶和核酸酶 C.只要检测出大豆细胞中含有OsPTF基因的表达产物，就代表转基因大豆培育成功 D.土壤农杆菌能在自然条件下侵染单子叶植物和裸子植物，对大多数双子叶植物没有侵染能力 解析：A、将水稻的耐低磷OSPTF基因转移到大豆植株中，属于基因工程，该过程发生的变异为基因重组，A正确；B、构建含有OSPTF基因的Ti质粒需要限制酶、DNA连接酶，不需要核酸酶，B错误；C、转基因大豆培育是否成功还需要进行个体生物学水平上的耐低磷实验，C错误；D、农杆菌是一种在土壤中生活的微生物，能在自然条件下侵染双子叶植物和裸子植物，而对大多数单子叶植物没有侵染能力，D错误。 A 农杆菌转化法易错总结 8.生物技术是应用生命科学的研究成果，对生物或生物的成分、产物进行改造和利用的技术。下列有关生物技术相关操作的描述，正确的是（ ） A.利用植物体细胞杂交获得杂种植株的过程中可以使用灭活的病毒促进原生质体融合 B.利用茎尖组织培养获得的脱毒苗必须检测其抗病毒能力 C.在分割囊胚阶段的胚胎时，要注意将内细胞团均等分割，并对其取样做DNA分析，进行性别鉴定 D.农杆菌转化法中一般会涉及两次DNA片段拼接和两次基因导入受体细胞 解析：A、灭活病毒是诱导动物细胞融合的方法，而不能诱导植物细胞原生质体融合，A错误；B、利用组织培养技术培育的脱毒苗，没有受到病毒感染，但不具有抗病毒性状，不需要检测其抗病毒能力，B错误；C、在分割囊胚阶段的胚胎时，要注意将内细胞团均等分割，但做DNA分析和进行性别鉴定是取滋养层细胞进行的，C错误；D、农杆菌转化法包括将目的基因拼接到Ti质粒的T-DNA上并导入农杆菌，然后农杆菌感染植物并将T-DNA整合到植物细胞染色体DNA上，D正确。故选D。 D 标题内容 您的内容打在这里，或者通过复制您的文本后，在此框中选择粘贴，并选择只保留文字。 转基因生物的优缺点比较 概念混淆 优点 缺点 (1)解决粮食短缺问题；(2)减少农药使用，从而减少环境污染；(3)节省生产成本，降低粮食售价；(4)增加食物营养，提高附加价值；(5)增加食物种类，提升食物品质；(6)提高生产效率，带动相关产业发展 (1)可能产生新病毒和新的过敏原；(2)可能产生抗除草剂的杂草；(3)可能使疾病的传播跨越物种障碍；(4)可能会损害生物多样性；(5)可能干扰生态系统的稳定性 转基因生物的优缺点比较 9.海南作为中国唯一的热带岛屿省份，其种业发展在气候、资源、科技等方面均有明显优势。在海南，从常见的杂交水稻、高产玉米，到转基因抗虫棉花、耐热菊花，诸多优质新品种在这里被评议审定、种植推广。下列有关叙述错误的是（ ） A.转基因产品需要经过一系列的安全性评价，符合相应标准后才能上市 B.我国对转基因技术的方针是研究上要大胆、推广上要慎重、管理上要严格 C.我国制定的有关法规最大程度保证了转基因技术和已上市转基因产品的安全性 D.对植物的基因改造是基因工程中研究最广泛和取得实际应用成果最多的领域 解析：A、转基因作为一项技术本身是中性的，由这项技术研发出来的产品需要经过一系列的安全性评价，符合相应标准后才能上市，A正确；B、针对转基因技术的应用，各个国家都制定了符合本国利益的法规和政策。我国对转基因技术的方针是一贯的、明确的，就是研究上要大胆，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，B正确；C、国家有关部门制定实施了《农业转基因生物安全评价管理办法》《农业转基因生物进口安全管理办法》，这些法规的制定既维护了消费者对转基因产品的知情权和选择权，又最大程度地保证了转基因技术和已经上市的转基因产品的安全性，C正确；D、对微生物的基因改造是基因工程中研究最广泛和取得实际应用成果最多的领域，D错误。故选D。 D 转基因生物的优缺点比较 10.关于转基因技术的安全性各有说辞，下列说辞合理的是（ ） A.外来基因和受体的基因都由4种脱氧核苷酸构成，所以转基因技术是安全的 B.转基因抗虫棉能毒杀棉铃虫，所以抗虫棉棉花制品对人体是有害的 C.若某转基因大豆易诱发人体强烈的过敏反应，则该转基因大豆不宜推广 D.若食用某转基因鲤鱼被证明是安全的，则该转基因鲤鱼可以放养到自然水域 解析：A、人工移植外来基因可能令生物产生“非预期后果”，到现在为止还没有足够的科学手段去评估转基因生物及食品的风险，如含有抗虫害基因的食品是否会威胁人类健康，转基因产品对环境的影响，转基因产品是否会破坏生物多样性，转基因对生物个体的影响，转基因产品带来的伦理问题等等，A错误；B、转基因抗虫棉能毒杀棉铃虫，但抗虫棉棉花制品不会对人体造成伤害，B错误；C、若某转基因大豆易诱发人体强烈的过敏反应，则该转基因大豆不宜推广，C正确；D、虽食用某转基因鲤鱼被证明是安全的，若放养到自然水域有可能对非转基因鱼造成竞争，因此该转基因鲤鱼不可以放养到自然水域，D错误。 C 标题内容 您的内容打在这里，或者通过复制您的文本后，在此框中选择粘贴，并选择只保留文字。 试管婴儿和设计试管婴儿的异同点 过程区别：设计试管婴儿比试管婴儿多出的过程是上图中的d。 所用技术手段不同：设计试管婴儿胚胎移植前需要进行遗传学诊断，而试管婴儿无须进行遗传学诊断。 应用不同：试管婴儿主要解决不孕夫妇的生育问题，而设计试管婴儿主要用于白血病、贫血症的治疗。 相同点：两者都是体外受精，并进行体外早期胚胎培养，都要经过胚胎移植，都是有性生殖。 概念混淆 试管婴儿和设计试管婴儿的异同点 11.2020年12月26日，《中华人民共和国刑法修正案（十一）》正式通过。刑法第三百三十六条明确规定，严禁将基因编辑、克隆的人类胚胎植入人体或者动物体内，或者将基因编辑、克隆的动物胚胎植入人体内。下列有关生物技术的安全性与伦理问题的叙述，正确的是（ ） A.“设计试管婴儿”需用到体外受精、胚胎培养、胚胎分割等技术 B.治疗性克隆虽然不产生个体，但也需要进行监控和审查 C.食用转基因食品时，食品中的基因会整合到人的基因组中 D.若转基因植物的外源基因来自自然界，则不会存在安全性问题 解析：A、“设计试管婴儿”需用到体外受精、胚胎培养技术，未用到胚胎分割技术，A错误；B、我国政府同样重视治疗性克隆所涉及的伦理问题，主张对治疗性克隆进行有效监控和严格审查，B正确；C、基因进入人体后会被酶分解成小分子，不可能通过食物将外来遗传信息整合到人的基因组中，C错误；D、转基因技术的安全性问题需要经过验证才能得到证实，即使转基因植物的外源基因来自自然界，也可能存在安全性问题，D错误。 B 试管婴儿和设计试管婴儿的异同点 12.“设计试管婴儿”是指将体外受精形成的胚胎植入母体孕育前，对胚胎进行遗传学诊断，当检测结果符合人们需要时，再把胚胎植入母体孕育。下列有关叙述正确的是（ ） A.“设计试管婴儿”应用了体细胞核移植、早期胚胎培养、胚胎移植等技术 B.“设计试管婴儿”往往需要对胚胎进行遗传学诊断 C.“设计试管婴儿”和“试管婴儿”都是无性生殖 D.“设计试管婴儿”技术不符合伦理道德，我们应该强力禁止 解析：“设计试管婴儿”没有应用体细胞核移植技术，A错误；“设计试管婴儿”技术往往需要对胚胎进行遗传学诊断，B正确；“设计试管婴儿”和“试管婴儿”都需要进行体外受精获得胚胎，都是有性生殖，C错误；“设计试管婴儿”不同于为解决不育夫妇的生育问题而发明的试管婴儿技术，有时“设计试管婴儿”是为了救治病人，需要婴儿骨髓、脐带血中的造血干细胞等，一般不会对婴儿产生损害，此时该技术符合伦理道德，D错误。 B $$