第10单元 7 第49讲 DNA的粗提取与鉴定、PCR及电泳、蛋白质工程、生物技术的安全性与伦理问题（课件PPT）-【金版新学案】2026年高考生物高三总复习大一轮复习讲义（人教版 不定项）

该高中生物学高考复习课件聚焦生物技术与工程核心考点，涵盖DNA粗提取与鉴定、PCR及电泳、蛋白质工程、转基因安全性等课标要求内容，通过考情分析近5年高考真题分布，明确实验操作、原理分析、伦理评价等高频考查维度，分考点梳理必背知识与操作流程，归纳实验题、论述题等常考题型，对接高考评价体系。 课件以高考真题训练为特色，含2024山东卷DNA提取实验、河北卷PCR操作等真题解析，结合科学思维（如PCR引物设计原理分析）、探究实践（DNA鉴定实验误差分析），指导学生突破实验题易错点（如二苯胺加热条件），通过知识小结与课时测评帮助学生系统备考，为教师提供精准复习教学指导。

第49讲　DNA的粗提取与鉴定、PCR及电泳、 蛋白质工程、生物技术的安全性与伦理问题 第十单元 生物技术与工程 高三一轮复习讲义 人教版　(不定项) 课标要求 1.说明基因工程在农牧、食品及医药等行业的广泛应用改善了人 类的生活品质。 2.说明依据人类需要对原有蛋白质结构进行基因改造、生产目标 蛋白的过程。 3.探讨转基因技术应用过程中带来的影响，说出生殖性克隆人面 临的伦理问题。 考情分析 1.基因工程的应用 (2024·河北卷T22；2024·江西卷T12；2024·江苏卷T20；2022·河北卷T24；2022·广东卷T22；2022·全国乙卷T38) 2.蛋白质工程的原理和应用 (2022·湖南卷T22；2021·辽宁卷T14) 3.DNA的粗提取与鉴定，DNA片段的扩增与电泳鉴定 (2024·山东卷T13；2024·安徽卷T14；2024·吉林卷T7；2023·广东卷T11；2023·江苏卷T22) 4.生物技术的安全性与伦理问题 (2024·广东卷T18；2024·浙江1月选考T1；2023·浙江1月选考T2；2022·辽宁卷T12；2022·北京卷T21) 考点一　DNA的粗提取与鉴定、PCR扩增及电泳鉴定 考点二　基因工程的应用及蛋白质工程 考点三　转基因产品的安全性，关注生殖性克隆人、禁止生物武器 知识小结 真题体验 课时测评 情境命题 内容索引 DNA的粗提取与鉴定、PCR扩增及电泳鉴定 考点一 返回 必备知识 整合 1.DNA的粗提取与鉴定 (1)基本原理 2mol/L 二苯 胺 (2)操作流程 95% 2.DNA片段的扩增及电泳鉴定 (1)实验基础 ①PCR原理：利用了______________原理。 ②电泳：DNA分子具有可解离的基团，在一定的pH下，这些基团可以带上正电荷或负电荷。在电场的作用下，这些带电分子会向着与它所带电荷______的电极移动，这个过程就是电泳。 ③PCR的产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定。在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的____________等有关。 DNA的热变性 相反 大小和构象 (2)PCR实验操作步骤 微量移液器 离心管 底部 (3)DNA的电泳鉴定：凝胶中的DNA分子通过染色，在波长为________的紫外灯下被检测出来。 提醒　①为避免外源DNA等因素的污染，PCR实验中使用的微量离心管、枪头等在使用前必须进行高压灭菌处理。②在向微量离心管中添加反应组分时，每吸取一种试剂后，移液器上的枪头都必须更换，避免试剂的污染。③电泳时，DNA的相对分子量越大，迁移速率越慢；DNA的相对分子量越小，迁移速率越快。 300 nm 1.正误判断 (1)(2023·广东卷)DNA鉴定：加入二苯胺试剂后即呈现蓝色。 (　　) (2)(2022·山东卷)粗提取DNA时的过滤液沉淀过程在4 ℃冰箱中进行是为了防止DNA降解。 (　　) (3)(2022·湖北卷)动、植物细胞DNA的提取必须在无菌条件下进行。 (　　) (4)(2022·辽宁卷)PCR技术中的DNA延伸过程无需引物参与即可完成半保留复制。 (　　) 考教衔接 × √ × × 2.语言组织 PCR的产物一般通过________________来鉴定。在凝胶中DNA分子的迁移速率与____________、________________________等有关。凝胶中的DNA分子通过染色，可以在波长为300 nm的紫外灯下被检测出来。 琼脂糖凝胶电泳 凝胶的浓度 DNA分子的大小和构象 3.情境分析 PCR扩增的产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定，思考下列问题。 (1)是否成功扩增出DNA片段，判断的依据是什么？ 提示：可以通过在紫外灯下直接观察DNA条带的分布及粗细程度来评价扩增的结果。 (2)进行电泳鉴定的结果如果不止一条条带，请分析产生这个结果的可能 原因。 提示：如果扩增结果不止一条条带，可能的原因有：引物设计不合理，它们与非目的序列有同源性或容易聚合形成引物二聚体；复性温度过低；DNA聚合酶的质量不好等。 考向1 DNA粗提取与鉴定的实验分析 1.(2024·安徽卷)下列关于“DNA粗提取与鉴定”实验的叙述，错误的是 A.实验中如果将研磨液更换为蒸馏水，DNA提取的效率会降低 B.利用DNA和蛋白质在酒精中的溶解度差异，可初步分离DNA C.DNA在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同，该原理可用于纯化DNA粗 提物 D.将溶解的DNA粗提物与二苯胺试剂反应，可检测溶液中是否含有蛋白质杂质 关键能力 提升 √ 研磨液有利于DNA的溶解，换为蒸馏水，DNA提取的效率会降低，A正确；DNA不溶于酒精溶液，但细胞中的某些蛋白质溶于酒精，可初步分离DNA，B正确；DNA在NaCl溶液中的溶解度随着NaCl浓度的变化而改变，因此可用不同浓度的NaCl溶液对DNA进行粗提取的纯化，C正确；在沸水浴的条件下，DNA遇二苯胺会变蓝色，二苯胺试剂用于鉴定DNA，D错误。 考向2 PCR扩增与鉴定辨析 2.(2024·吉林卷)关于采用琼脂糖凝胶电泳鉴定PCR产物的实验，下列叙述正确的是  A.琼脂糖凝胶浓度的选择需考虑待分离DNA片段的大小 B.凝胶载样缓冲液中指示剂的作用是指示DNA分子的具体位置 C.在同一电场作用下，DNA片段越长，向负极迁移速率越快 D.琼脂糖凝胶中的DNA分子可在紫光灯下被检测出来 √ 琼脂糖凝胶的浓度会影响DNA分子在凝胶中的迁移率和分辨率，琼脂糖凝胶的浓度通常是根据所需分离的DNA片段大小来选择的。对于较大的DNA片段，比如基因组DNA或质粒DNA，通常选择较低浓度的琼脂糖凝胶，因为它们需要更大的孔径来有效迁移。而对于较小的DNA片段，比如PCR产物或酶切片段，则需要选择较高浓度的琼脂糖凝胶，以提供更好的分辨率和分离效果，A正确。凝胶载样缓冲液指示剂通常是一种颜色较深的染料，可以作为电泳进度的指示分子，当溴酚蓝(指示剂)到凝胶2/3处时(可看蓝色条带)，则停止电泳，B错误。 DNA分子具有可解离的基因，在一定的pH下，这些基因可以带上正电荷或负电荷，在电场的作用下，这些带电分子会向着与它所带电荷相反的电极移动。在琼脂糖凝胶电泳中，当电场作用时，DNA片段实际上是向正极迁移的，而不是向负极迁移。同时，DNA片段的迁移速率与其大小成反比，即DNA片段越长，迁移速率越慢，C错误。琼脂糖凝胶中的DNA分子需染色后，才可在波长为300 nm的紫外灯下被检测出来，D错误。 3.(2024·浙江6月选考)阅读下列材料，完成下面小题。 　　疟疾是一种严重危害人类健康的红细胞寄生虫病，可用氯喹治疗。疟原虫pfcrt基因编码的蛋白，在第76位发生了赖氨酸到苏氨酸的改变，从而获得了对氯喹的抗性。对患者进行抗性筛查，区分氯喹敏感患者和氯喹抗性患者，以利于分类治疗。 　　研究人员根据pfcrt基因的序列，设计 了F1、F2、R1和R2等4种备选引物，用于 扩增目的片段，如图甲所示。为选出正确 和有效的引物，以疟原虫基因组DNA为模 板进行PCR，产物的电泳结果如图乙所示。 (1)下列关于引物F1、F2、R1和R2的叙述，错误的是 A.F1-R1引物可用于特异性地扩增目的 片段 B.F1-R2引物不能用于特异性地扩增目 的片段 C.F2为无效引物，没有扩增功能，无法 使用 D.R2引物可用于特异性地扩增目的片段 √ 根据图乙结果显示可知，F1-R1引物只 扩增出一条片段，说明能够用于特异性 扩增目的片段，A正确；根据图乙信息 可知，F1-R2引物扩增条带为三条，说 明其不能用于特异性扩增目的片段，B 正确；根据图乙信息可知，F1-R1能扩 增目的片段，F2-R1无法扩增目的片段， 所以F2为无效引物，没有扩增功能，无 法使用，C正确；根据图乙显示可知， F1-R1引物只扩增出一条片段，F1-R2引物扩增条带为三条，说明R2引物无法特异性地扩增目的片段，D错误。 (2)为了筛查疟原虫感染者，以及区分对氯喹的敏感性。现有6份血样，处理后进行PCR。产物用限制酶ApoⅠ消化，酶解产物的电泳结果如图 所示。 1～6号血样中，来自于氯喹抗性患者的是 A.1号和6号 B.2号和4号 C.3号和5号 D.1号、2号、4号和6号 √ 根据题干信息可知， 疟原虫pfcrt基因编码 的蛋白，在第76位发 生了赖氨酸到苏氨酸 的改变，从而获得了 对氯喹的抗性。根据酶切位点可知，在具有氯喹抗性的基因组没有ApoⅠ酶切位点，而敏感性基因组中具有该酶切位点，因此对6份血样处理后进行PCR，产物用限制酶ApoⅠ消化，酶解产物的电泳出现两条带则为敏感性，只有一条带的为抗性，所以1～6号血样中，来自于氯喹抗性患者的是2号和4号，B正确。 返回 基因工程的应用及蛋白质工程 考点二 返回 1.基因工程的应用 (1)基因工程的一般应用 必备知识 整合 生 乳腺(房)生物 反应器 长 器官移植 (2)乳腺生物反应器 乳腺中特异表达的 基因的启动子 受精卵 显微注射 需的药物 所 提醒　乳腺生物反应器是利用转基因动物的乳汁生产药用蛋白，而膀胱生物反应器是利用转基因动物的尿液生产药用蛋白，乳腺生物反应器是处于生殖期的雌性动物才可生产药用蛋白，而膀胱生物反应器则是任何生长期的雌雄动物均可生产。 2.蛋白质工程的原理和应用 (1)蛋白质工程的概念 生物功能 蛋白质 合成基因 (2)蛋白质工程的基本原理 脱氧核苷 酸序列 蛋白质结构 氨基酸序列 (3)蛋白质工程的应用 ①医药工业方面：研发药物，如延长干扰素的保存时间；降低小鼠单克隆抗体诱发免疫反应的强度。 ②其他工业方面：改进_____的性能或开发新的工业用酶。 ③农业方面：通过改造某些_______________________，增加粮食产量；改造微生物______________，设计优良微生物农药，防治病虫害。 酶 参与调控光合作用的酶 蛋白质的结构 1.正误判断 (1)乳腺生物反应器是将药用蛋白基因导入动物的乳腺细胞中。 (　　) (2)用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类一般称为基因工程菌。 (　　) (3)由大肠杆菌工程菌获得人的干扰素后可直接应用。 (　　) 考教衔接 × × √ 2.情境分析 基因工程用于提高植物抗逆能力，请思考回答下列转基因抗虫棉的相关 问题： (1)从环境保护角度出发，分析转基因抗虫棉与普通棉相比在害虫防治方面的优越性有哪些？ 提示：减少了化学农药的使用量，降低了环境污染。 (2)种植转基因抗虫棉若干年后，害虫会不会对转基因抗虫棉产生抗性呢？ 提示：会。害虫会因遗传物质发生改变产生对转基因抗虫棉的抗性。 考向1 基因工程的应用实例分析 1.(2024·江西卷)γ-氨基丁酸在医药等领域有重要的应用价值。利用L-谷氨酸脱羧酶(GadB)催化L-谷氨酸脱羧是高效生产γ-氨基丁酸的重要途径之一。研究人员采用如图方法将酿酒酵母S的L-谷氨酸脱羧酶基因(gadB)导入生产菌株E.coli A，构建了以L-谷氨酸钠为底物高效生产γ-氨基丁酸的菌株E.coli B。下列叙述正确的是 A.上图表明，可以从酿酒酵母S中分离得 到目的基因gadB B.E.coli B发酵生产γ-氨基丁酸时，L-谷 氨酸钠的作用是供能 C.E.coli A和E.coli B都能高效降解γ-氨基 丁酸 D.可以用其他酶替代NcoⅠ和KpnⅠ构建重组质粒 关键能力 提升 √ 不能直接从酿酒酵母S中分 离得到目的基因gadB，只能 分离得到含有目的基因gadB 序列的染色体DNA，如题图 所示，若要获取目的基因， 需要进行PCR，A错误；题 意显示，用L-谷氨酸脱羧酶(GadB)催化L-谷氨酸脱羧是高效生产γ-氨基丁酸的重要途径之一，E.coli B中能表达L-谷氨酸脱羧酶(GadB)，因此可用E.coli B发酵生产γ-氨基丁酸，该过程中L-谷氨酸钠的作用不是供能，B错误； 由题意可知，构建的E.coli B 可以高效生产γ-氨基丁酸， 未提及E.coli A和E.coli B 能高效降解γ-氨基丁酸，C 错误；图中质粒下方括号 内备注含多克隆位点，表 明质粒上含有多种限制酶 的识别序列，除了NcoⅠ和KpnⅠ外还有其他的限制酶可选，此外，PCR产物也未必非要用这两种酶，而是可以用同尾酶替代，D正确。 考向2 蛋白质工程应用实例 2．(不定项)(2025·吉林长春模拟)胰岛素用 于治疗糖尿病，但胰岛素注射后易在皮下 堆积，需较长时间才能进入血液，进入血 液后又易被分解，因此治疗效果受到影 响。下图是新的速效胰岛素的生产过程， 有关叙述错误的是 A．新的胰岛素的产生是依据基因工程原 理完成的 B．新的胰岛素生产过程中不涉及中心法则 C.新的胰岛素产生过程中最困难的一步是由胰岛素分子结构推测氨基酸序列 D．若用大肠杆菌生产新的胰岛素，常用Ca2＋处理大肠杆菌 √ √ √ 新的胰岛素的产生是依据蛋白质工程 原理完成的，A错误；新的胰岛素生 产过程中涉及转录、翻译的过程，其 涉及中心法则，B错误；新的胰岛素 产生过程中最困难的一步是设计新的 胰岛素分子的空间结构，C错误；把 目的基因导入大肠杆菌，常用Ca2＋ 处理大肠杆菌，使其处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，利于重组质粒的进入，D正确。 返回 转基因产品的安全性，关注生殖性克隆人、禁止生物武器 考点三 返回 1.对转基因产品安全性的争论 必备知识 整合 经济发展水平 安全性 2.关注生殖性克隆人 (1)生殖性克隆与治疗性克隆 ①生殖性克隆是指通过克隆技术产生独立生存的新个体。 ②治疗性克隆是指利用克隆技术产生________________________，用它们来修复或替代受损的细胞、组织和器官，从而达到治疗疾病的目的。 (2)生殖性克隆人面临的伦理问题 ①生殖性克隆人“有违人类尊严”。 ②生殖性克隆人是人为地制造在心理上和社会地位上都不健全的人。 ③克隆技术还不成熟，生殖性克隆人会面临流产、死胎和畸形儿等问题。 特定的细胞、组织和器官 3.警惕用新技术研究生殖性克隆人 (1)利用____________________技术，有可能产生人的iPS细胞，从而产生克隆人。 (2)如果按照“人类基因组编写计划”合成人类的____________，就有可能造出“无父母”人类或者拥有相同基因组的“克隆人”。 4.禁止生物武器 (1)种类：包括致病菌类、病毒类和生化毒剂类等。 (2)特点：致病能力强、攻击范围广。 (3)散布途径：直接或者通过食物、生活必需品和带菌昆虫等散布，经由呼吸道、消化道和皮肤等侵入人、畜体内，造成大规模伤亡，也能大量损害植物。 化学诱导多能干细胞 整个基因组 1.正误判断 (1)通过转基因技术生产药物只是转基因微生物方面的应用。 (　　) (2)转基因抗虫植物也抗病，种植过程中可以不施农药。 (　　) (3)如转基因植物的外源基因来源于自然界，则不会存在安全性问题。 (　　) (4)生殖性克隆人冲击了现有的一些有关婚姻、家庭和两性关系的伦理道德观念。 (　　) (5)天花病毒、波特淋菌、霍乱弧菌和炭疽杆菌都可以用来制造生物武器。 (　　) 考教衔接 × × × √ √ 2.情境分析 下面是试管婴儿及克隆人的培育流程图，回答下列问题。 Ⅰ.试管婴儿与设计试管婴儿的培育过程： Ⅱ.克隆人的培育过程： (1)Ⅰ中，________是试管婴儿的培育过程，__________是设计试管婴儿培育的过程。 (2)试管婴儿技术与克隆技术在技术环节上的主要差异是什么？ 提示：前者需要经过体外受精，后者需要用到动物细胞核移植技术。试管婴儿技术属于有性生殖，克隆技术属于无性生殖。 (3)治疗性克隆与生殖性克隆过程中胚胎的处理方式相同吗？有什么区别？ 提示：不相同。治疗性克隆获得的早期胚胎主要用于获得胚胎干细胞，然后诱导胚胎干细胞分化出所需的特定的组织、细胞和器官；在生殖性克隆过程中，获得的胚胎移入母体的子宫内发育成婴儿。 ①②③ ①②④⑤ 考向1 转基因产品的安全性 1.(2025·太原模拟)对转基因生物的安全性发生争论，与科学发展水平的限制有密切关系。下面关于基因的相关知识中，不可能是争论原因的是 A.对基因的结构和调控机制等的了解仍相当有限 B.所转移的基因有不少是异种生物的基因 C.外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的 D.DNA重组技术需要有精心设计的“分子工具” 关键能力 提升 √ 转基因生物是否安全关键在转移后的基因，而技术操作过程中所需的“分子工具”与转基因生物的安全性的关系不大，D符合题意。 考向2 理性看待克隆人 2.(2023·浙江1月选考)以哺乳动物为研究对象的生物技术已获得了长足的进步。对生物技术应用于人类，在安全与伦理方面有不同的观点，下列叙述正确的是 A.试管婴儿技术应全面禁止 B.治疗性克隆不需要监控和审查 C.生殖性克隆不存在伦理道德方面的风险 D.我国不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验 √ 试管婴儿技术必须获得政府部门的相关批准，以防该技术滥用，但不是全面禁止，A错误；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错误；生殖性克隆人冲击了现有的一些有关婚姻、家庭和两性关系的伦理道德观念，C错误；我国政府一再重申四不原则：不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验，D正确。 考向3 有关禁止生物武器的理解 3.(2025·南京模拟)下列关于生物武器的说法，错误的是 A.我们对待生物武器的态度应明确而坚定，坚决禁止研制生物武器 B.生物武器是利用致病菌、病毒或生化毒剂等形成杀伤力的 C.为了国家安全，可以进行必要的小范围的生物武器研究 D.生物武器不只是对敌方人员有伤害 √ 生物武器几乎对所有人都具有杀伤力，是一种不人道的武器，应坚决禁止，C错误。 返回 知 识 小 结 返回 返回 真 题 体 验 返回 1.(2024·山东卷)关于“DNA的粗提取与鉴定”实验，下列说法正确的是 A.整个提取过程中可以不使用离心机 B.研磨液在4 ℃冰箱中放置几分钟后，应充分摇匀再倒入烧杯中 C.鉴定过程中DNA双螺旋结构不发生改变 D.仅设置一个对照组不能排除二苯胺加热后可能变蓝的干扰 √ 在DNA的粗提取与鉴定实验中，可将获得的研磨液用纱布过滤后，在 4 ℃的冰箱中放置几分钟，再取上清液，也可以直接将研磨液用离心机进行离心后取上清液，A正确；研磨液在4 ℃冰箱中放置几分钟后，DNA在上清液中，应取上清液倒入烧杯中，B错误；鉴定过程中用沸水浴加热，DNA双螺旋结构会发生改变，C错误；加入二苯胺试剂后沸水浴处理的时间至少5分钟，且要等到冷却后再观察结果，这样才可以观察到较为明显的实验结果，仅设置一个对照组可以排除二苯胺加热后可能变蓝的干扰，D错误。 2.(2024·河北卷)下列相关实验操作正确的是 A.配制PCR反应体系时，加入等量的4种核糖核苷酸溶液作为扩增原料 B.利用添加核酸染料的凝胶对PCR产物进行电泳后，在紫外灯下观察结果 C.将配制的酵母培养基煮沸并冷却后，在酒精灯火焰旁倒平板 D.将接种环烧红，迅速蘸取酵母菌液在培养基上划线培养，获得单菌落 √ PCR的原理是DNA半保留复制，DNA的单体是脱氧核糖核苷酸，配制PCR反应体系时，加入4种脱氧核糖核苷酸的等量混合液作为扩增原料，A错误；琼脂糖凝胶制备中加入的核酸染料能与DNA分子结合，凝胶中的DNA分子通过染色，可以在波长为300 nm的紫外灯下被检测出来，B正确；将配制的酵母培养基高压蒸汽灭菌，冷却到不烫手(50 ℃左右)后，在酒精灯火焰旁倒平板，C错误；将接种环烧红，待冷却后(避免菌种被烫死)，蘸取酵母菌液在培养基上划线培养，获得单菌落，D错误。 3.(2023·广东卷)“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 √ DNA粗提取与鉴定实验的基本过程是：裂解→分离→沉淀→鉴定。裂解的目的是使细胞破裂，释放出DNA等物质，A正确；DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精，利用这一原理，可以初步分离DNA与蛋白质，DNA分离过程中混合物中的多糖、蛋白质等可被去除，B正确；DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，通过控制NaCl溶液的浓度去除杂质，可反复多次以提高DNA的纯度，C正确；进行DNA鉴定时可以使用二苯胺试剂，但要进行沸水浴加热后才能观察到颜色变化，D错误。 4.(2024·浙江1月选考)关于生物技术的安全与伦理问题在我国相关法规明令禁止的是 A.试管动物的培育 B.转基因食品的生产 C.治疗性克隆的研究 D.生物武器的发展和生产 √ 试管动物的培育属于胚胎工程，没有禁止，A正确；我国目前不反对转基因食品的生产，B正确；中国政府禁止生殖性克隆，不反对治疗性克隆，C正确；生物武器致病能力强、攻击范围广，世界范围内应全面禁止生物武器，D错误。 返回 基因编辑 情境 命题49 返回 情境素材 　　CRISPR/Cas9基 因编辑系统是由Cas9 核酸酶与单链向导RNA (sgRNA)形成的稳定核 糖核蛋白复合物，能识 别和切割特定的核苷酸 片段，该系统可用于基 因的敲除、编辑、表达调控等诸多领域。如图为酿脓链球菌Cas9核酸酶(SpyCas9)在sgRNA指导下，对靶位点进行切割产生DNA双链断裂的过程示意图。 角度一　获取信息，解答问题 (1)CRISPR/Cas9系统所含有的化学组分与细胞内的________(细胞器)相似，研究发现该系统仅存在于细菌和古菌中，是这些原核生物经过长期进化形成的抵御________、______等入侵的免疫机制。 命题角度 核糖体 噬菌体 质粒 CRISPR/Cas9系统是由 一条单链向导RNA和 Cas9核酸酶组成的核糖 核蛋白复合物，核糖体 也是由RNA和蛋白质组 成的，故细胞中与 CRISPR/Cas9系统在物 质组成上最相似的结构是核糖体。由于该基因编辑系统能识别和切割特定的核苷酸片段，即能将外源DNA切断，使其不能表达，所以该系统仅存在于细菌和古菌中，是这些原核生物经过长期进化形成的抵御噬菌体、质粒等入侵的免疫机制。 (2)早期CRISPR/Cas9基因编辑技术的应用有一些限制条件：首先，待编辑的区域附近需要存在相对保守的PAM序列(NGG，N为任意碱基)；其次，sgRNA的______端要与PAM上游的序列碱基互补配对。sgRNA双链区和识别序列的杂合区相比较，后者特有的碱基配对方式是________。对PAM序列的依赖妨碍了CRISPR/Cas9的应用，研究人员尝试通过突变的方法拓宽PAM序列的范围， 研制出的SpG突变体需要 的PAM序列为NGN，该突 变将PAM序列的范围扩大 到原来的___倍。 5' A－T 4 根据图示可知，sgRNA 的5'端要与PAM上游的 序列碱基互补配对。 sgRNA双链区是由RNA 和RNA配对形成的(碱基 配对方式为A－U、 U－A、G－C、C－G)， 而其识别序列的杂合区是RNA和DNA的碱基配对(碱基配对方式为A－T、U－A、G－C、C－G)，所以后者特有的碱基配对方式是A－T。 早期CRISPR/Cas9基因编辑技术应用时，待编辑的区域附近需要存在相对保守的PAM序列(NGG，N为任意碱基)；若SpG突变体需要的PAM序列为NGN，即PAM序列由NGG变为NGA、NGC、NGG、NGT，所以该突变将PAM序列的范围扩大到原来的4倍。 角度二　原理分析，长句表达 (3)CRISPR/Cas9基因编辑技术可用于外源基因导入，与传统的基因工程相比，其明显的优点是___________________________________________________________________ ___________________。虽然CRISPR/Cas9基因编辑技术在科学研究中有着广泛的应用，但是科学界仍然反对对人类进行基因编辑。你认为可能的原因是______________ ___________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________。同时，CRISPR/Cas9基因编 辑技术有时存在编辑对象出错而造成脱靶。 实验发现，向导RNA的序列长短影响成功 率，序列越短脱靶率越高。试分析脱靶最 可能的原因：_________________________ _____________________________________ _________________________________________________。 该技术目的性强，靶向准确，避免了因目的基因随机插入宿主细胞DNA引起 的生物安全性问题 一方面存在伦理 道德方面的问题，另一方面是技术本身还是存在一些不完善的地方，比如生物体内的基因和性状并非一一对应，被敲除基因可能存在一因多效的现象，从而影响其他性状的表达过程 由于向导RNA序列短，特异 性不够高，其他DNA序列也含有与向导 RNA互补配对的序列，造成向导RNA错误结合而脱靶 CRISPR/Cas9基因编辑 技术可用于外源基因导 入，与传统的基因工程 相比，其明显的优点是 该技术目的性强，靶向 准确，避免了因目的基 因随机插入宿主细胞 DNA引起的生物安全性问题。 返回 虽然基因编辑技术在科学研 究中有着广泛的应用，但是 科学界仍然反对对人类进行 基因编辑，其原因是一方面 存在伦理道德方面的问题， 另一方面是技术本身还是存 在一些不完善的地方，比如 生物体内的基因和性状并非一一对应，被敲除基因可能存在一因多效的现象，从而影响其他性状的表达过程。脱靶的原因可能是由于向导RNA序列短，特异性不够高，其他DNA序列也可能含有与向导RNA互补配对的序列，所以容易造成向导RNA错误结合而脱靶。 返回 课 时 测 评 返回 1.下图是“DNA的粗提取与鉴定”实验中的两个操作步骤示意图。下列叙述错误的是 A.选用植物细胞提取DNA 时需先研磨破碎细胞 B.图2所示实验操作中有一 处明显错误，可能导致试管 2中蓝色变化不明显 C.图1所示操作的原理是DNA不能溶于酒精，而蛋白质等杂质能溶于酒精 D.图2试管1的作用是证明物质的量浓度为2 mol/L的NaCl溶液遇二苯胺试剂出现蓝色 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 15 提取植物材料的DNA应 先破坏细胞结构让DNA 释放出来，A正确；图2 所示实验的试管中溶液 的液面高于烧杯中的液 面，可能导致加热不充 分，试管2中蓝色变化不明显，B正确；图1所示操作的原理是DNA不能溶于酒精，而有些蛋白质可以溶于酒精，C正确；图2试管1起对照作用，目的是证明沸水浴下物质的量浓度为2 mol/L的NaCl溶液遇二苯胺试剂不会出现蓝色，而DNA遇二苯胺试剂出现蓝色，D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 15 2.(2021·山东卷)粗提取DNA时，向鸡血细胞液中加入一定量的蒸馏水并搅拌，过滤后所得滤液进行下列处理后再进行过滤，在得到的滤液中加入特定试剂后容易提取出DNA相对含量较高的白色丝状物的处理方式是 A.加入适量的木瓜蛋白酶 B.37～40 ℃的水浴箱中保温10～15分钟 C.加入与滤液体积相等的、体积分数为95％的冷却的酒精 D.加入NaCl调节浓度至2 mol/L→过滤→调节滤液中NaCl浓度至0.14 mol/L √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 15 木瓜蛋白酶可以水解DNA中的蛋白质类杂质，由于酶具有专一性，不能水解DNA，过滤后在得到的滤液中加入特定试剂后容易提取出DNA相对含量较高的白色丝状物，A正确；37～40 ℃的水浴箱中保温10～15分钟不能去除滤液中的杂质，应该放在60～75 ℃的水浴箱中保温10～15分钟，使蛋白质变性析出，B错误；向鸡血细胞液中加入一定量的蒸馏水并搅拌，过滤后在得到的滤液中加入与滤液体积相等的、体积分数为95％的冷却的酒精，此时DNA析出，不会进入滤液中，C错误；加入NaCl调节浓度至2 mol/L→过滤→调节滤液中NaCl浓度至0.14 mol/L，DNA在0.14 mol/L的NaCl溶液中溶解度小，DNA析出，不会进入滤液中，D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 15 3.(2025·厦门模拟)如图表示PCR过程中某个阶段反应体系的情况，①②③④表示相关物质，L、R表示方向。下列叙述正确的是 A.②链从L到R的方向为3'→5'，①②链均可作为子链合成的模板 B.PCR过程需要通过解旋酶断开氢键，且为边解旋边复制 C.以1个DNA为模板经3次循环需消耗8个引物③ D.物质③的5'端添加了某序列，至少需经2次循环才可获得该序列的双链产物 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 15 由DNA分子中两条链的反向平行关系可知，②链从L到R的方向为5'→3'，A错误；PCR过程是通过高温将双链DNA之间的氢键断开，并且是全部解旋之后才进行复制，B错误；以1个DNA为模板经3次循环产生的DNA分子数目为23＝8，需消耗7个引物③，C错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 15 4.(2025·无锡模拟)如图是蛋白质工程中改造目的基因的一种技术路线。S1核酸酶可以去除双链DNA突出的单链区；外切核酸酶Ⅲ只能从DNA双链的3'末端逐个水解单核苷酸，可以产生不同长度的5'突出末端。下列叙述错误的是 A.步骤一需使用两种限 制酶切割目的基因片段 B.步骤二、三分别使用 了S1核酸酶、外切核酸 酶Ⅲ C.步骤四宜选用T4 DNA连接酶处理DNA片段 D.质粒载体2中目的基因片段N的长度有多种 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 15 由图可知，经步骤一 酶切后的DNA片段一 端是平末端，另一端 是黏性末端，故步骤 一需要使用两种限制 酶切割目的基因片段， A正确；外切核酸酶Ⅲ只能从DNA双链的3'末端逐个水解单核苷酸，可以产生不同长度的5'突出末端，由图可知，步骤二使用的是外切核酸酶Ⅲ，步骤三使用的是S1核酸酶，B错误； 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 15 T4 DNA连接酶可连接平末端，故步骤四宜选用T4 DNA连接酶处理DNA片段，C正确；质粒载体2中目的基因片段N的长度有多种，因为外切核酸酶Ⅲ处理后可以获得不同长度的5'突出末端，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 15 5.(2022·重庆卷)将人胰岛素A链上1个天冬氨酸替换为甘氨酸，B链末端增加2个精氨酸，可制备出一种人工长效胰岛素。下列关于该胰岛素的叙述，错误的是 A.进入人体后需经高尔基体加工 B.比人胰岛素多了2个肽键 C.与人胰岛素有相同的靶细胞 D.可通过基因工程方法生产 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 15 胰岛素作用于细胞表面的受体，不需要高尔基体的加工，A错误；人工长效胰岛素比人胰岛素的B链上多了2个精氨酸，氨基酸与氨基酸之间通过肽键连接，故多了2个肽键，B正确；人工长效胰岛素和人胰岛素作用相同，都是降血糖的作用，故靶细胞相同，C正确；人工长效胰岛素是对天然蛋白质的改造，需要通过基因工程方法生产，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 15 6.(2025·石家庄模拟)枯草杆菌蛋白酶能催化蛋白质水解为氨基酸，在有机溶剂中也能催化多肽的合成，被广泛应用于洗涤剂、制革及丝绸工业。通过将枯草杆菌蛋白酶分子表面的Asp(99)和Glu(156)改成Lys，使其在pH＝6时的活力提高了10倍。下列说法正确的是 A.需要通过改造基因实现对蛋白质中氨基酸的替换 B.该成果体现了蛋白质工程在培育新物种方面具有独特的优势 C.经蛋白质工程改造后的枯草杆菌蛋白酶活性提高这一性状不可遗传 D.蛋白质工程最终要达到的目的是获取编码蛋白质的基因序列信息 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 15 氨基酸的排列顺序是由基因决定的，因此完成氨基酸的替换需要通过改造基因实现，A正确；该成果培育了新品种，而不是新物种，B错误；经蛋白质工程改造后的枯草杆菌蛋白酶的基因发生了改变，因此经蛋白质工程改造后的枯草杆菌蛋白酶活性提高这一性状可以遗传，C错误；蛋白质工程是在深入了解蛋白质分子的结构与功能关系的基础上进行的，虽然合成了改造的基因，但它最终要达到的目的是改造现有蛋白质或制造新的蛋白质，满足人类的需求，D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 15 7.(2025·沈阳模拟)下列关于用转基因动物作器官移植供体的研究的叙述，错误的是 A.人体移植器官短缺和免疫排斥是目前制约人体器官移植的两大难题 B.猪的内脏构造、大小和血管分布与人的极为相似 C.灵长类动物体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒少于猪 D.无论以哪种动物作为供体，都需要在其基因组中导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 15 目前，人体移植器官短缺和免疫排斥是制约人体器官移植的两大难题，A正确；猪的内脏构造、大小和血管分布与人的极为相似，且猪体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒远少于灵长类动物，B正确，C错误；无论以哪种动物作为供体，都需要在其基因组中导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因，再结合克隆技术，培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆器官，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 15 8.(2025·大连模拟)有人认为转基因食品是有害的，比如抗“草甘膦”(除草剂)转基因农作物的种植，使喷洒除草剂的人患癌症。以下说法正确 的是 A.吃了转基因食品，则其中的基因会整合到人的基因组中 B.严格管理好目的基因及其表达部位，则转基因食品的安全性可以得到 保障 C.若食用转基因大米，就一定会对人的健康造成危害 D.抗除草剂植物生产的食品会导致人患癌症 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 15 吃了转基因食品，其中的基因会被消化分解，不会整合到人的基因组中，A错误；严格管理好目的基因和控制好目的基因的表达部位，则转基因食品安全可以得到保障，B正确；转基因大米经过严格鉴定后种植，不一定会对人的健康造成危害，C错误；抗除草剂植物生产的食品经过严格检验安全后方可作为食品，不会导致人患癌症，D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 15 9.(2024·杭州检测)下列有关生物技术安全及伦理性的问题，表述正确的是 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，就可彻底防治生物武器带来的危害 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 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 15 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，有利方面包括：解决了不育问题，提供骨髓中造血干细胞救治患者等，A正确；我国禁止生殖性克隆人，但不反对治疗性克隆研究，B错误；生物武器具有强大的传染性和致病力，故要防治生物武器带来的危害，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，而不是简单的多消毒就行，C错误；种植抗虫棉可以减少农药的使用量，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，可能会对生物多样性构成潜在的风险和威胁，D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 15 √ 10．(不定项)(2025·青岛模拟)生殖性克隆是指通过克隆技术产生独立生存的新个体。治疗性克隆是指通过克隆技术获得重组胚胎，然后从早期胚胎中分离出胚胎干细胞，使之定向分化为特定的细胞、组织和器官，用于替代疗法。下列叙述错误的是 A．生殖性克隆需将细胞核移植到去核卵母细胞中 B．生殖性克隆需借助早期胚胎培养技术 C．治疗性克隆需借助胚胎移植技术 D．治疗性克隆需要的胚胎干细胞可来自囊胚 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 15 生殖性克隆需将细胞核移植到去核卵母细胞中构建形成重组细胞，A正确；生殖性克隆需借助动物细胞核移植技术、动物细胞培养技术、早期胚胎培养技术和胚胎移植技术，B正确；治疗性克隆是利用克隆技术生产特定的细胞、组织和器官，用它们来修复或替代受损的细胞、组织和器官，以达到治疗疾病的目的，不需要借助胚胎移植技术，C错误；治疗性克隆需要的胚胎干细胞可来自囊胚中的内细胞团，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 15 √ √ 11．(不定项)(2025·吉林模拟)人民网报道“一对名为露露和娜娜的基因编辑婴儿于2018年11月在中国健康诞生。这对双胞胎的一个基因经过修改，使她们出生后即能天然抵抗艾滋病。这是世界首例免疫艾滋病的基因编辑婴儿”。下列有关说法正确的是 A．基因编辑制造人类的行为是违背伦理道德的 B．基因编辑技术，可改变人类进化的速度和方向，有利于人类的进化 C．通过基因编辑技术改变了人类的遗传物质，使人类进化成新物种 D．基因编辑技术可用于疾病预防领域研究，但不能用于编辑婴儿 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 15 基因编辑制造人类的行为不符合伦理道德，A正确；基因编辑技术，只是对个别人个别基因进行编辑，不一定改变人类进化的速度，进化的方向是由自然选择决定的，B错误；基因编辑技术改变了人类的遗传物质，但并没有出现生殖隔离，即没有形成新物种，C错误；基因编辑技术可用于疾病预防领域研究，但不能用于编辑婴儿，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 15 √ √ √ 12．(不定项)(2025·湖南湘潭模拟)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．人被带有生物战剂的昆虫叮咬后，会通过血液传染而患病 B．我国政府的态度是禁止生殖性克隆人，但不反对治疗性克隆 C．我国已经对转基因食品和转基因农产品强制实施了产品标识制度 D．设计试管婴儿可确定婴儿性别，通过此项技术可保证人口正常的性别比例 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 15 人被带有生物战剂的昆虫叮咬后，会通过血液传染而患病，如疟疾等，A正确；我国政府的态度是禁止生殖性克隆人，但不反对治疗性克隆，不接受任何生殖性克隆人的实验，原因是克隆人冲击了现有的婚姻、家庭和两性关系等传统的伦理道德观念，并很可能孕育出有严重生理缺陷的孩子，B正确；我国有关部门制定实施了《农业转基因生物标识管理办法》，要求对转基因产品及其加工品加贴标注，以方便消费者自主选择，C正确；通过试管婴儿这种技术出生的人口占比较小，并不能保证人口正常的性别比例，D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 15 13.(10分)(2023·海南卷)基因递送是植物遗传改良的重要技术之一，我国多个实验室合作开发了一种新型基因递送系统(切－浸－生芽Cut－Dip－Budding，简称CDB法)。图1与图2分别是利用常规转化法和CDB法在某植物中递送基因的示意图。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 15 回答下列问题。 (1)图1中，从外植体转变成愈伤组织的过程属于_________；从愈伤组织到幼苗的培养过程需要的激素有生长素和___________，该过程还需要光照，其作用是_______ ____________________________________。 脱分化 细胞分裂素 诱导叶绿素的形成，使幼苗能够进行光合作用 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 15 外植体经过脱分化形成愈伤组 织，愈伤组织经过再分化形成 幼苗，再分化培养基需要有一 定比例的生长素和细胞分裂素。 叶绿素的形成需要光，故再分 化过程中需要适宜的光照以诱 导叶绿素的形成。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 15 (2)图1中的愈伤组织，若不经过共培养环节，直接诱导培养得到的植株可以保持植株A的__________。图1中，含有外源基因的转化植株A若用于生产种子，其包装需标注______________。 遗传特性 转基因种子 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 15 图1中，若不经过愈伤组织与含 重组载体的农杆菌共培养环节， 直接诱导培养植株，则获得的植 株遗传物质全部来自植株A，这 种无性繁殖的方式可以保持植株 A的遗传特性。为遵守我国对农 业转基因生物实行的标识制度， 需对含有外源基因的转化植株 A生产的种子的包装标注“转基 因种子”。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 15 (3)图1与图2中，农杆菌侵染植物细胞时，可将外源基因递送到植物细胞中的原因是________________________________________________________ __________________________________________。 农杆菌细胞内含Ti质粒，当它侵染植物细胞后，能将Ti质粒上的T-DNA转移并整合到受体细胞染色体DNA上 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 15 (4)已知某酶(PDS)缺失会导致植株白化。某团队构建了用于敲除PDS基因的CRISPR/Cas9基因编辑载体(含有绿色荧光蛋白标记基因)，利用图2中的CDB法将该重组载体导入植株B，长出毛状根，成功获得转化植株B。据此分析，从毛状根中获得阳性毛状根段的方 法是_____________________________。图2中， 鉴定导入幼苗中的基因编辑载体是否成功发挥 作用的方法是____________________________ ________________________________________， 依据是__________________________________ ________________________________________ _________________________________。 检测毛状根段是否有绿色荧光 植物PDS中靶区域测序(或根据PDS基因的碱基序列设计引物进行PCR扩增) 若导入幼苗的基因编辑载体成功发挥作 用，则PDS基因被敲除，靶基因的测序就会出 现序列缺失(或PCR无法扩增出条带) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 15 用含有重组载体的农杆菌液处理植 株B后长出的毛状根中若含有基因 编辑载体(阳性毛状根)，则该基因 编辑载体中的绿色荧光蛋白基因可 以在毛状根中表达，故可通过观察 其是否含有绿色荧光筛选阳性毛状 根。若导入幼苗中的基因编辑载体 成功发挥作用，则PDS基因被敲除， 靶基因测序就会出现序列缺失，或 用另一种方法，根据PDS基因的碱 基序列设计引物进行PCR扩增，不会出现扩增条带。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 15 (5)与常规转化法相比，采用CDB法进行基因递送的优点是______________ _____________________________________(答出2点即可)。 作，不需要进行植物组织培养，操作简便 不需要无菌操 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 15 对比图1与图2可知，与常规转化法相比，用CDB法进行基因递送不需要进行植物组织培养，不需要无菌操作，操作简便。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 15 14.(10分)(2024·安徽卷)丁二醇广泛应用于化妆品和食品等领域。兴趣小组在已改造的大肠杆菌中引入合成丁二醇的关键基因X，以提高丁二醇的产量。回答下列问题。 (1)扩增X基因时，PCR反应中需要使用Taq DNA聚合酶，原因是________ ________________________________________________________________ ______________________________________________________________。 反应中，需要利用高温使DNA双链解旋，普通的DNA聚合酶在高温下会变性失活，而Taq DNA聚合酶能够耐高温，在高温条件下依然具有活性 在PCR 在PCR反应中，变性的温度需要90 ℃以上，需要利用高温使DNA双链解旋，普通的DNA聚合酶在高温下会变性失活，而Taq DNA聚合酶能够耐高温，在高温条件下依然具有活性，因此扩增X基因时，PCR反应中需要使用Taq DNA聚合酶。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 15 (2)使用BamHⅠ和SalⅠ限制酶处理质粒和X基因，连接后转化大肠杆菌，并涂布在无抗生素平板上(如图)。在 此基础上，进一步筛选含目的基因 菌株的实验思路是______________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ _____。 在平板中添加氯霉素，再将在含氯霉素的培养基中生长的菌落利用影印法影印到添加四环素的培养基中，在含有四环素的培养基中不能正常生长的菌落由导入目的基因的菌株形成 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 15 据图可知，使用BamHⅠ和SalⅠ限制 酶处理质粒和X基因，四环素抗性基 因被破坏，氯霉素抗性基因保留，因 此能在氯霉素培养基上生存，不能在 四环素培养基上生存的大肠杆菌即是 含目的基因菌株，因此实验思路为： 在平板中添加氯霉素，再将在含氯霉 素的培养基中生长的菌落利用影印 法影印到添加四环素的培养基中， 在含有四环素的培养基中不能正常生长的菌落由导入目的基因的菌株形成。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 15 (3)研究表明，碳源和氮源的种类、浓度及其比例会影响微生物生长和发酵产物积累。如果培养基中碳源相对过多，容易使其氧化不彻底，形成较多的______________，引起发酵液pH值下降。兴趣小组通过单因子实验确定了木薯淀粉和酵母粉的最适浓度分别为100 g·L－1和15 g·L－1。在此基础上，设置不同浓度的木薯淀粉(90 g·L－1、100 g·L－1、110 g·L－1)和酵母粉(12 g·L－1、15 g·L－1、18 g·L－1)筛选碳源和氮源浓度的最佳组合，以获得较高发酵产量，理论上应设置_____(填数字)组实验(重复组不计算在内)。 乳酸或有机酸 9 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 15 碳源是微生物生长所需的主要能量来源，而氮源则是构成细胞物质和合成蛋白质、核酸等生物大分子的基本原料。当培养基中碳源相对过多时，微生物可能会优先利用碳源进行能量代谢，而氮源的消耗相对较慢。这会导致碳源氧化不完全，形成较多的乳酸或有机酸。这些乳酸或有机酸会在溶液中解离，使发酵液的pH值下降。因为要筛选碳源和氮源浓度的最佳组合，木薯淀粉浓度有3种，酵母粉浓度也有3种，因此理论上应设置3×3＝9组实验。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 15 (4)大肠杆菌在发酵罐内进行高密度发酵时，温度会升高，其原因是______ _______________________________。 菌进行细胞呼吸时会释放大量热量 大肠杆 大肠杆菌进行细胞呼吸时会释放大量能量，绝大多数以热能形式释放，因此大肠杆菌在发酵罐内进行高密度发酵时，温度会升高。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 15 (5)发酵工业中通过菌种选育、扩大培养和发酵后，再经________________ _____，最终获得发酵产品。 提取、分离、纯 化 发酵工程一般包括菌种的选育，扩大培养，培养基的配制、灭菌，接种，发酵，产品分离、提纯等方面，因此发酵工业中通过菌种选育、扩大培养和发酵后，再经提取、分离、纯化，最终获得发酵产品。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 15 15.(10分)(2024·河北卷)新城疫病毒可引起家禽急性败血性传染病，我国科学家将该病毒相关基因改造为r2HN，使其在水稻胚乳特异表达，制备获得r2HN疫苗，并对其免疫效果进行了检测。回答下列问题。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 15 (1)实验所用载体的部分结构及其限制酶识别位点如图1所示。其中GtP为启动子，若使r2HN仅在水稻胚乳表达，GtP应为______________________ 启动子。Nos为终止子，其作用为__________。r2HN基因内部不含载体的限制酶识别位点。因此，可选择限制酶__________和__________对r2HN基因与载体进行酶切，用于表达载体的构建。 在胚乳中特异性表达的 终止转录 HindⅢ EcoRⅠ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 15 利用水稻细胞培育能表达r2HN 的水稻胚乳细胞生物反应器， 在胚乳中特异性表达的启动子 在水稻胚乳细胞中更容易被 RNA聚合酶识别和结合而驱 动转录。Nos为终止子，终止子可以终止转录。r2HN基因内部不含载体的限制酶识别位点。KpnⅠ破坏了启动子序列不能选用，SacⅠ位于终止子序列之外不能选用，则为了将目的基因插入到载体的启动子和终止子之间，则需要用限制酶HindⅢ和EcoRⅠ对r2HN基因与载体进行酶切，用于表达载体的构建。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 15 (2)利用____________法将r2HN基因导入水稻愈伤组织。为检测r2HN表达情况，可通过PCR技术检测______________，通过_______________技术检测是否翻译出r2HN蛋白。 农杆菌转化 r2HNmRNA 抗原－抗体杂交 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 15 获得水稻愈伤组织后，通过农杆菌的侵染，使目的基因进入水稻细胞并完成转化。为检测r2HN表达情况，可通过PCR技术检测转录的r2HNmRNA，可从转基因水稻中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原－抗体杂交检测是否翻译出r2HN蛋白。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 15 (3)获得转基因植株后，通常选择单一位点插入目的基因的植株进行研究。此类植株自交一代后，r2HN纯合体植株的占比为______。选择纯合体进行后续研究的原因是________________________________。 1/4 纯合体自交后代不发生性状分离 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 15 获得转基因植株后，通常选择单一位点插入目的基因的植株进行研究。单一位点插入目的基因的植株，相当于杂合子，杂合子自交，后代含有r2HN基因的纯合子为1/4。由于纯合体自交后代不发生性状分离，具有遗传的稳定性，所以选择纯合体进行后续研究。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 15 (4)制备r2HN疫苗后，为研究其免疫效果，对实验组鸡进行接种，对照组注射疫苗溶剂。检测两组鸡体内抗新城疫病毒抗体水平和特异应答的 CD8＋T细胞(细胞毒性T细胞)水平，结果如图2所示。据此分析，获得的r2HN疫苗能够成功激活鸡的______免疫和______免疫。 体液 细胞 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 15 据图可知，实验组的抗体水平和CD8＋T细胞水平都比对照组高，说明通过体液免疫产生了抗体，通过细胞免疫产生了细胞毒性T细胞，即r2HN疫苗能够成功激活鸡的体液免疫和细胞免疫。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 15 (5)利用水稻作为生物反应器生产r2HN疫苗的优点是___________________ ____________________________。(答出两点即可) 不受性别的限制、可 大量种植、成本低、安全性高 通过水稻作为生物反应器生产r2HN疫苗具有不受性别的限制、可大量种植、成本低、安全性高等优点。 返回 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 15 谢 谢 观 看 DNA的粗提取与鉴定、PCR及电泳、蛋白质工程、生物技术的安全性与伦理问题 $