专题22 高效复习必备&考点内容梳理(精讲册)-【实战高考】2026年高考生物总复习（山东专版）

专题22 基因工程及生物技术的安全性与伦理问题 ⊙ 高边复习必备 ①基因工程的概念及理解；②基因工程的操作工具；③基因工程的操作步骤及应用；④PCR技 复习要点 术和琼脂糖凝胶电泳；⑤蛋白质工程及应用；⑥生物技术的安全性与伦理问题 1.考查题型：选择题和非选择题。 2.命题趋势：①DNA核苷酸序列与引物序列的结合，如2024年山东卷第5题；②DNA粗提取实验， 考情 如2022年山东卷第13题、2021年山东卷第13题；③PCR技术、电泳技术与基因工程、DNA复制、转 录、翻译、引物与限制酶的选择综合考查，如2025年山东卷第25题、2024年山东卷第25题、2023年 山东卷第25题、2022年山东卷第25题、2021年山东卷第25题、2020年山东卷第25题 专总内容梳理 考点1 重组DNA技术的基本工具（山东高考6年8考）】 、限制性内切核酸酶（限制酶） 一“分子手术刀” 来源 主要是原核生物 具体作用 识别并切割双链DNA分子的特定核苷酸序列 作用化学键 磷酸二酯键 限制酶切割DNA分子产生的末端通常有如图所示两种形式。 作用 Eco R I(在G与A之间切割 SmaI(在G与C之间切割 作用结果 5'GAA:TTC3' 3'GTm:AAC6一 AATTC 3'ccc.ccc5→ccC 5'CCC:GGG3' GGG CTTAA G GGG CCC 中轴线 黏性末端 中轴线 平末端 二、DNA连接酶 “分子缝合针” 作用 将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的磷酸二酯键 来自大肠杆菌，连接互补的黏性末端和平末端，但连接平末端的效率要远远低于 E.coli DNA连接酶 分类 T4DNA连接酶 T4DNA连接酶 来自T4噬菌体，连接互补的黏性末端和平末端 三、基因进人受体细胞的载体——“分子运输车” 作用 将目的基因导入受体细胞 裸露的（不与组蛋白结合）、结构简单、独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核 定义 质粒 DNA之外，并具有自我复制能力的环状双链DNA分子 种类 (最常用) 结构 具有复制原点（在细胞中能够自我复制）、标记基因（便于重组DNA分子的筛 特点 选)、一个至多个限制酶切割位点（供目的基因插入） 其他载体 噬菌体、动植物病毒等 369 讲解 实战高考·生物学 【误区警示】(I)DNA连接酶和DNA聚合酶、RNA聚合酶的异同 类型 DNA连接酶 DNA聚合酶 RNA聚合酶 作用化学键 磷酸二酯键（不作用于氢键） 磷酸二酯键和氢键 参与过程 基因表达载体的构建 PCR、DNA复制 转录 作用时是否需要模板 不需要模板 需要模板 需要模板 作用时是否需要引物 不需要引物 需要引物 不需要引物 将单个脱氧核苷酸加到 解旋并将游离的核糖核苷酸合成 作用机理 连接两个DNA片段 已有的核酸片段的3'端 RNA链 (2)限制酶的识别序列一般由6个核苷酸组成，少数由4个、8个或其他数量的核苷酸组成。 (3)在切割含目的基因的DNA分子时，需用限制酶切割两次此DNA分子，产生4个末端。只有 这样，才能使目的基因的两端都有可连接的黏性末端或平末端。 考点2基因工程的基本操作程序及应用（山东高考6年9考） 一、基因工程的基本操作程序 1.目的基因的筛选与获取 (1)目的基因：在基因工程的设计和操作中，用于改变受体细胞性状或获得预期表达产物等的 基因，主要是指编码蛋白质的基因。 (2)筛选目的基因的方法：①从相关的已知结构和功能清晰的基因中进行筛选；②利用序列数 据库和序列比对工具进行筛选。 (3)获取目的基因的方法：PCR、人工合成法、基因文库法等。 原理：DNA半保留复制 条件：引物、DNA模版、4种脱氧核苷酸、耐高温的DNA聚合酶(TaqDNA聚合酶) ,变性：90℃以上时，双链DNA受热变性解聚为单链 复性：50℃左右时，引物与单链相应互补序列结合 PCR<过程{↓ 延伸：72℃左右时，在TaqDNA聚合酶的作用下合成子链 、循环 结果：每次循环后目的基因的量增加一倍，即呈指数形式扩增（约为2m,其中为扩增循环的次数） 、产物的鉴定：琼脂糖凝胶电泳 2.基因表达载体的构建 (1)构建基因表达载体的目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在并且遗传给下一代；同时，使 目的基因能够表达和发挥作用。 (2)基因表达载体的构建过程及组成 质粒 外源DNA 目的基因：人们所需要的基因 同一种限制酶或产生相 厂位置：基因的上游 同末端的限制酶切割 表达载体 子L功能：RNA聚合酶识别和结合的部位，开始转录 一个切口， 、+DNA连接酶→ 两个切口，获 复制原点 厂位置：基因的下游 两个黏性末端 得目的基因 终止子气功能：终止转录 标记基因：用于筛选含质粒的宿主细胞 基因表达载体 370 O专题22基因工程及生物技术的安全性与伦理问题 3.将目的基因导入受体细胞 生物种类 植物 动物 微生物 农杆菌转化法、花粉管通 常用方法 显微注射法 Ca2+处理法 道法 受体细胞 体细胞或受精卵 受精卵 大肠杆菌或酵母菌 农杆菌转化法：将目的基因 将含有目的基因的表达载体 Ca2+处理细胞→细胞处于一种 插入Ti质粒的TDNA 提纯→取卵（受精卵）→显微能吸收周围环境中DNA分子 转化过程 中农杆菌→导入植物细 注射→受精卵发育→获得具 的生理状态（感受态）→基因表 胞→整合到受体细胞的染色 有新性状的动物 达载体导入 体DNA上→表达 4.目的基因的检测与鉴定 检测水平 检测目的 检测方法 目的基因是否插入转基因生物染色 PCR、DNA分子杂交 体DNA上 分子水平 目的基因是否转录出了mRNA RCR、核酸分子杂交 目的基因是否翻译出蛋白质 抗原一抗体杂交 个体水平 转基因生物是否表现出相应的特性 检测目标性状的有无 归纳提升启动子的分类 组成型启动子 在多数或全部组织中保持持续的驱动转录活性 诱导型启动子 受外界化学或物理信号调控驱动下游基因转录，如乳糖操纵子 具有组织特异性（在特定的组织或器官中驱动下游基因转录）或者发育时期特异 组织特异型启动子 性（在特定发育时期驱动下游基因转录），如水稻胚乳细胞启动子 三，DNA的两个重要实验 1.DNA的粗提取与鉴定 (1)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 实验 粗提取 白质； 原理 (2)DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，它能溶于2mol/L的NaCI溶液 鉴定 DNA十二苯胺试剂 沸水浴，蓝色 371 讲解册 实战高考·生物学 续表 取材、研磨)裂解，释放DNA和蛋白质等混合物 去除滤液中 的杂质 分离，4℃冰箱静置或离心(1500rmin离心5min),去除多糖、蛋白质等杂质 实验 步骤 DNA 在上清液中加人等体积的、预冷的体积分数为95%的酒精溶液DNA不溶于酒精， 的析出 某些蛋白质溶于酒精)或10000 r/min离心5min,弃上清液，管底即为粗提取的DNA DNA 的鉴定 用2mol/L的NaCl溶液溶解，然后加人二苯胺试剂，混匀后沸水加热5min (1)过滤时应选用纱布而不是滤纸。如果用滤纸，可能会把DNA分子吸附在滤纸上。 (2)体积分数为95%的酒精预冷的目的是防止DNA酶降解DNA。 注意 (3)粗提取的DNA中可能含有核蛋白、多糖等杂质。 事项 (4)加入酒精和用玻璃棒搅拌时，动作要轻缓，以免加剧DNA分子的断裂，导致DNA分子不能 形成丝状沉淀。 (5)提取DNA不能用哺乳动物成熟红细胞做实验材料，因为该细胞中不含DNA 2.DNA片段的扩增及电泳鉴定 (1)实验基础 ①PCR原理：DNA的半保留复制。 ②电泳：DNA分子具有可解离的基团，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相反的电极移动，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分子的大小和构象等有关。 (2)PCR实验操作步骤（如图）。 移液用微量移液器按照配方或PCR试剂盒的说明书，向微量离心管中依次加人各组分 混合盖严离心管的盖子 离心将微量离心管放在离心机里，离心约10s,使反应液集中在管的底部 反应设置好PCR仪的循环程序，将装有反应液的微量离心管放在PCR仪中进行反应 (3)DNA的电泳鉴定：凝胶中的DNA分子通过染色，可以在波长300nm的紫外灯下被检测出 来。 考点3蛋白质工程和生物技术的安全性与伦理问题（山东高考6年0考） 一、蛋白质工程 蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程。目前，它已成为研究蛋白质结 构和功能的重要手段，并将广泛应用于农业、医药工业和其他工业生产中。 372 Q专题22基因工程及生物技术的安全性与伦理问题 设计基础：以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系为基础 改造或合成基因 操作 蛋 手 白 预期蛋白质的功能一→设计预期的蛋白质结构一推测应有的氨基 设计 质 流程 酸序列→找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列基因成合成新的 改造现有蛋白质， 工 基因一→获得所需要的蛋白质 或制造出新的蛋 结果 程 白质 应用：研发药物如（胰岛素）等 二、生物技术的安全性与伦理问题 1.理性看待转基因技术 (1)转基因技术需要以完备的相关科学知识为基础，即清晰地了解转基因技术的原理和操作规 程；还应该看到人们的观点受到许多复杂的政治、经济和文化等因素的影响；最重要的是，要靠 确凿的证据和严谨的逻辑进行思考和辩论。 (2)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评 价，符合相应的标准后才能上市。 (3)制定法规和政策，利用法制手段确保转基因生物的安全性。 2.治疗性克隆与生殖性克隆的关系 项目 治疗性克隆 生殖性克隆 目的 从胚胎中获取干细胞用于医学研究和治疗 用于生育，获得人的复制品 区别 水平 细胞水平 个体水平 联系 都属于无性生殖；产生的新个体或新组织，遗传信息相同 3.区分试管婴儿和设计试管婴儿 ④ 遗传学诊断 精子 体外受精 ① 受精卵②早期胚胞③ →胚胎移植 卵子 (1)设计试管婴儿比试管婴儿多出的是过程④（基因检测）。 (2)试管婴儿主要解决不孕夫妇的生育问题，设计试管婴儿用于白血病、贫血症等疾病的治疗。 (3)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。 4.生物武器的种类和特点 (1)生物武器的种类 生物武器包括致病菌类、病毒类和生化毒剂类等。生物武器的致病能力强、攻击范围广。 (2)对生物武器的威胁，不能掉以轻心 彻底销毁生物武器是全世界爱好和平的人民的共同期望。1984年，我国加入《禁止发展、生 产、储存细菌（生物）及毒素武器和销毁此种武器公约》（简称《禁止生物武器公约》）。我国支持 《禁止生物武器公约》的宗旨和目标，全面、严格履行公约义务，支持不断加强公约的约束力，并 主张全面禁止和彻底销毁生物武器等各类大规模杀伤性武器。 373