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第 18 讲 基因工程
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一、考情分析：析考情、掌规律、明预测……………1
二、知识建构：理知识、建网络、知联系……………2
三、考点突破：考向延伸、规律探寻、题型归纳……3
考点01 基因工程……3 考点02 生物技术的安全性与伦理问题……18
考向1 基因工程的理论基础 考向1 理性看待转基因技术
核心提炼
考向2 PCR
考向探究
考向2 克隆技术的应用
考向3 蛋白质工程
真题研析
真题训练、命题规律总结
规律探寻
题型01 基因工程的基本操作
题型归纳
题型02 PCR和凝胶电泳 题型01 生物技术的安全性与伦理问题
以题定考
题型03 基因工程和蛋白质工程的综合应用
四、情境探究…………………………………………21
1.限制酶的选择技巧；2、PCR技术
考点要求 考题统计 考情分析
2023湖北卷（2分） 【命题规律】
基因工程是高考考査的热点、重点和
2023广东卷（9分）
难点。近几年考查的内容比例和难度均有
2023山东卷（7分）
所增加，各种题型均有，以非选择题为
基因工程
2023 湖北（7分） 主，对能力要求较高，与最新理论和技术
联系密切，题目信息量大，情境新颖，大
2022湖南卷（12分）
多来自大学教材和最新科研论文，核心素
2022重庆卷（2分） 养侧重对科学思维和科学探究的考查。
【命题预测】
此部分内容会以选择题和非选择题的
2023浙江卷（2分） 形式出现在高考试题中，试题的情境专业
生物技术的安全 性较强，涉及 PCR技术、电泳技术和基因
2023北京卷（2分）
性与伦理问题 表达的调控机制，可结合生活、生产、临
床实践，探究科技前沿，渗透生命观念和
社会责任。考点01 基因工程
★ 考向1 基因工程的理论基础
1、基因工程的理论基础
①基因是控制生物性状的遗传物质的结构和功能的基本单位。
②遗传信息的传递都遵循中心法则。
外源基因在受 理论 ③生物界共用一套遗传密码。
基础
体细胞内表达
复 重组DNA： 转录 翻译
制 RNA 蛋白质
载体+目的基因
①DNA的基本组成单位都是四种脱氧核苷酸。
②DNA分子都遵循碱基互补配对原则。
基因拼接 ③双链DNA分子的空间结构都是双螺旋结构。
2、基因工程的基本操作程序
（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。
（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、
终止子和标记基因等，启动子在基因的首段，它是 RNA聚合酶的结合位点，能控制着转录的
开始；终止子在基因的尾端，它控制着转录的结束；标记基因便于目的基因的鉴定和筛选。
（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样，将目的基因导入
植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。
（4）目的基因的检测与鉴定。 分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插
入目的基因--DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子杂交技术；③检
测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术，个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴
定、活性鉴定等。
易错警示：辨析农杆菌转化法中的两次拼接与两次导入
（1）两次拼接：第一次拼接是将目的基因拼接到 Ti质粒的T-DNA中；第二次拼接指被插入
目的基因的T-DNA被拼接到受体细胞染色体的DNA上。
（2）两次导入：第一次导入是将含目的基因的 Ti质粒导入农杆菌；第二次导入是将含目的
基因的T-DNA导入受体细胞。
3、DNA的粗提取与鉴定
（1）原理：利用DNA、RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面的差异，提取 DNA，去
除其他成分。
（2）DNA性质：DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精；DNA能溶于2mol/L的NaCl溶液。
（3）鉴定：在一定温度下，DNA遇二苯胺试剂呈蓝色
（4）实验流程：研磨→过滤→离心→加冷酒精→鉴定
★ 考向2 PCR
1、PCR的原理与条件等2、PCR反应过程
第一步：加热至90～95℃DNA解链；
第二步：冷却到55～60℃，引物结合到互补DNA链；
第三步：加热至70～75℃，热稳定DNA聚合酶从引物起始互补链的合成。
★ 考向3 蛋白质工程
1、蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过改造或合
成基因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。
2、基因工程原则上只能生产自然界中已存在的蛋白质，这些天然蛋白质是生物在长期进化过
程中形成的，它们的结构和功能符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合人类生产和生
活的需要。
3、蛋白质工程的基本思路是：从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有
的氨基酸序列→找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列（基因）或合成新的基因→获得所需要
的蛋白质（如下图）。
1、（2023·广东）“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
2．（2023·湖北）用氨苄青霉素抗性基因（AmpR）、四环素抗性基因（TetR）作为标记基因构
建的质粒如图所示。用含有目的基因的DNA片段和用不同限制酶酶切后的质粒，构建基因表达载体（重组质粒），并转化到受体菌中。下列叙述错误的是（ ）
A．若用HindⅢ酶切，目的基因转录的产物可能不同
B．若用PvuⅠ酶切，在含Tet（四环素）培养基中的菌落，不一定含有目的基因
C．若用SphⅠ酶切，可通过DNA凝胶电泳技术鉴定重组质粒构建成功与否
D．若用SphⅠ酶切，携带目的基因的受体菌在含Amp（氨苄青霉素）和Tet的培养基中能
形成菌落
3、（2023·山东）科研人员构建了可表达J-V5融合蛋白的重组质粒并进行了检测，该质粒的
部分结构如图甲所示，其中V5编码序列表达标签短肽V5。
（1）与图甲中启动子结合的酶是 。除图甲中标出的结构外，作为载体，质粒还
需具备的结构有 （答出2个结构即可）。
（2）构建重组质粒后，为了确定J基因连接到质粒中且插入方向正确，需进行PCR检测，若
仅用一对引物，应选择图甲中的引物 。已知J基因转录的模板链位于b链，由此
可知引物F1与图甲中J基因的 （填“a链”或“b链”）相应部分的序列相同。
（3）重组质粒在受体细胞内正确表达后，用抗J蛋白抗体和抗V5抗体分别检测相应蛋白是
否表达以及表达水平，结果如图乙所示。其中，出现条带1证明细胞内表达了 ，
条带2所检出的蛋白 （填“是”或“不是”）由重组质粒上的J基因表达的。
4．（2023·湖北）某病毒对动物养殖业危害十分严重。我国学者拟以该病毒外壳蛋白A为抗
原来制备单克隆抗体，以期快速检测该病毒，其主要技术路线如图所示。回答下列问题：
（1）与小鼠骨髓瘤细胞融合前，已免疫的脾细胞（含浆细胞） （填“需要”或“不
需要”）通过原代培养扩大细胞数量；添加脂溶性物质PEG可促进细胞融合，该过程中PEG
对细胞膜的作用是 。
（2）在杂交瘤细胞筛选过程中，常使用特定的选择培养基（如HAT培养基），该培养基对
和 生长具有抑制作用。
（3）单克隆抗体筛选中，将抗体与该病毒外壳蛋白进行杂交，其目的是 。
（4）构建重组质粒需要使用DNA连接酶。下列属于DNA连接酶底物的是 。
5、（2023·全国）GFP是水母体内存在的能发绿色荧光的一种蛋白。科研人员以GFP基因为材
料，利用基因工程技术获得了能发其他颜色荧光的蛋白，丰富了荧光蛋白的颜色种类。回答
下列问题。
（1）构建突变基因文库，科研人员将GFP基因的不同突变基因分别插入载体，并转入大肠杆
菌制备出GFP基因的突变基因文库。通常，基因文库是指 。
（2）构建目的基因表达载体。科研人员从构建的GFP突变基因文库中提取目的基因（均为突
变基因）构建表达载体，其模式图如下所示（箭头为GFP突变基因的转录方向）。图中①为
；②为 ，其作用是 ；图中氨苄青霉素抗性基因是一种标记基因，其作用是
。（3）目的基因的表达。科研人员将构建好的表达载体导入大肠杆菌中进行表达，发现大肠杆
菌有的发绿色荧光，有的发黄色荧光，有的不发荧光。请从密码子特点的角度分析，发绿色
荧光的可能原因是 （答出1点即可）。
（4）新蛋白与突变基因的关联性分析。将上述发黄色荧光的大肠杆菌分离纯化后，对其所含
的GFP突变基因进行测序，发现其碱基序列与GFP基因的不同，将该GFP突变基因命名为
YFP基因（黄色荧光蛋白基因）。若要通过基因工程的方法探究YFP基因能否在真核细胞中表
达，实验思路是 。
基因工程和蛋白质工程代表了生物科学技术的前沿，体现了生物科学的应用性和创新
性，因此在高考命题中基因工程是高频考点，也是必考点，试题情境专业性较强，常涉及
PCR技术、电泳技术和基因表达的调控机制等，结合生活、生产、临床实践，探究科技前
沿，渗透生命观念和社会责任。
题型01 基因工程的基本操作
1、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
列相关叙述正确的是（ ）
A．不同的DNA分子必须用同一种限制酶切割，才能产生相同的黏性末端
B．DNA连接酶、DNA聚合酶，RNA聚合酶和逆转录酶都能催化形成磷酸二酯键
C．当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA的两条链分别切开时，产生的是平末端
D．E·coliDNA连接酶既能连接黏性末端又能连接平末端2、限制酶、DNA连接酶等的发现为DNA分子的切割，连接及基因表达载体的构建创造了条
件。下列关于重组DNA技术基本工具的叙述，正确的是（ ）
A．限制酶在原核细胞内的主要作用是切割修剪自身的DNA
B．噬菌体、动植物病毒均可作为载体将外源基因导入受体细胞
C．用作载体的质粒DNA分子上可以不含有限制酶切割位点
D．DNA 连接酶可连接DNA分子两条链中碱基对之间的氢键
3、CD163蛋白是PRRSV病毒感染家畜的受体。为实时监控CD163蛋白的表达和转运过程，将
红色荧光蛋白RFP基因与CD163基因拼接在一起（如下图），使其表达成一条多肽。该拼接
过程的关键步骤是除去（ ）
A．CD163基因中编码起始密码子的序列 B．CD163基因中编码终止密码子的序列
C．RFP基因中编码起始密码子的序列 D．RFP基因中编码终止密码子的序列
4、将溶葡球菌酶基因转入奶牛基因组中获得转基因牛，在其乳腺中表达的溶葡球菌酶可以有
效预防由葡萄球菌引起的乳房炎，使感染率下降。下列叙述错误的是（ ）
A．上述操作至少需要三种分子工具：限制酶、DNA聚合酶、载体
B．可以通过PCR以及构建基因文库等方法来获取溶葡球菌酶基因
C．构建基因表达载体时，需加入乳腺中特异表达的基因的启动子
D．溶葡球菌酶基因与奶牛DNA都为双螺旋结构是二者拼接的基础
5、用氨苄青霉素抗性基因(AmpR)、四环素抗性基因(TetR)作为标记基因构建的质粒如图所
示。用含有目的基因的 DNA片段和用不同限制酶酶切后的质粒,构建基因表达载体(重组质
粒),并转化到受体菌中。下列叙述错误的是 ( )
A.若用Hind Ⅲ酶切,目的基因转录的产物可能不同
B.若用PvuⅠ酶切,在含Tet(四环素)培养基中的菌落,不一定含有目的基因
C.若用SphⅠ酶切,可通过DNA凝胶电泳技术鉴定重组质粒构建成功与否D.若用SphⅠ酶切,携带目的基因的受体菌在含Amp(氨苄青霉素)和Tet的培养基中能形成菌
落
6、科研人员构建了可表达J-V5融合蛋白的重组质粒并进行了检测,该质粒的部分结构如图甲
所示。其中V5编码序列表达标签短肽V5。
(1)与图甲中启动子结合的酶是 。除图甲中标出的结构外,作为载体,质粒还需具
备的结构有 (答出2个结构即可)。
(2)构建重组质粒后,为了确定J基因连接到质粒中且插入方向正确,需进行PCR检测,若仅用
一对引物,应选择图甲中的引物 。已知J基因转录的模板链位于b链,由此可知引物
F1与图甲中J基因的 (填“a链”或“b链”)相应部分的序列相同。
(3)重组质粒在受体细胞内正确表达后,用抗J蛋白抗体和抗V5抗体分别检测相应蛋白是否表
达以及表达水平,结果如图乙所示。其中,出现条带1证明细胞内表达了 ,条带
2所检出的蛋白 (填“是”或“不是”)由重组质粒上的J基因表达的。
7、种子大小是作物重要的产量性状。研究者对野生型拟南芥(2n=10)进行诱变,筛选到一株种
子增大的突变体。通过遗传分析和测序,发现野生型DA1基因发生一个碱基G到A的替换,突
变后的基因为隐性基因,据此推测突变体的表型与其有关,开展相关实验。
回答下列问题:
(1)拟采用农杆菌转化法将野生型DA1基因转入突变体植株,若突变体表型确由该突变造成,则
转基因植株的种子大小应与 植株的种子大小相近。
(2)用PCR反应扩增DA1基因,用限制性核酸内切酶对PCR产物和 进行切割,用
DNA 连接酶将两者连接。为确保插入的 DA1基因可以正常表达,其上下游序列需具备
。
(3)转化后,T-DNA(其内部基因在减数分裂时不发生交换)可在基因组单一位点插入也可以同时
插入多个位点。在插入片段均遵循基因分离及自由组合定律的前提下,选出单一位点插入的植
株,并进一步获得目的基因稳定遗传的植株(图1),用于后续验证突变基因与表型的关系。图1
①农杆菌转化T 代植株并自交,将T 代种子播种在选择培养基上,能够萌发并生长的阳性个体
0 1
即表示其基因组中插入了 。
②T 代阳性植株自交所得的T 代种子按单株收种并播种于选择培养基,选择阳性率约 %的
1 2
培养基中幼苗继续培养。
③将②中选出的T 代阳性植株 (填“自交”“与野生型杂交”或“与突变体杂
2
交”)所得的T 代种子按单株收种并播种于选择培养基,阳性率达到 %的培养基中的幼苗
3
即为目标转基因植株。
为便于在后续研究中检测该突变,研究者利用PCR扩增野生型和突变型基因片段,再使用
限制性核酸内切酶X切割产物,通过核酸电泳即可进行突变检测,相关信息见图2,在电泳图3
中将酶切结果对应位置的条带涂黑。
图2
图3
题型02 PCR和凝胶电泳
8、RT-PCR是将RNA的逆转录和cDNA的聚合酶链式扩增相结合的技术。目前国际均以RT-PCR
检测呈阳性作为感染新型冠状病毒肺炎的“金标准”相关叙述错误的是（ ）
A．RT-PCR反应体系中需要添加逆转录酶和耐高温的DNA聚合酶B．RT-PCR也需要经过高温变性、低温复性和中温延伸
C．RT-PCR模拟了新冠病毒在人体细胞内增殖的主要过程
D．标本保存与运输不当可能导致RT-PCR检测呈假阴性
9、抗虫和耐除草剂玉米双抗12-5是我国自主研发的转基因品种。为给监管转基因生物安全
提供依据,采用PCR方法进行目的基因监测,反应程序如图所示。下列叙述正确的是 ( )
A.预变性过程可促进模板DNA边解旋边复制
B.后延伸过程可使目的基因的扩增更加充分
C.延伸过程无需引物参与即可完成半保留复制
D.转基因品种经检测含有目的基因后即可上市
10、纤毛是广泛存在的细胞表面结构,功能异常可引发多种疾病。因此,研究纤毛形成的作用机
制具有重要意义。请回答下列问题。
图Ⅰ
(1)纤毛结构如图Ⅰ所示,由细胞膜延伸形成的纤毛膜主要由 组成。基体由中心体
转变而来,中心体在有丝分裂中的功能是 。
(2)某病人肾小管上皮细胞纤毛异常,为了分析纤毛相关基因X是否发生了变异,对基因X进行了
PCR扩增与产物测序。从细胞样品中分离 DNA时,可通过交替调节盐浓度将与核蛋白结合的
DNA分离出来,溶液中添加NaCl至2.0 mol/L的目的是 。PCR扩增时,需在 催化下,在引物的 端进行DNA链的延伸,获得扩增产物用于测序。
(3)为研究蛋白质X在细胞中的定位,构建绿色荧光蛋白GFP与X的融合蛋白,融合蛋白具有绿
色荧光,可指示其在细胞内位置。将X-GFP基因融合片段M导入如图Ⅱ所示载体质粒Y,构建
Y-M重组质粒(在EcoRⅤ位点插入片段)。请完成下表。
图Ⅱ
图Ⅲ
分步实验目标 简易操作、结果、分析
PCR 鉴 定 正
向 重 组 质 粒 ①选择图Ⅱ引物 ;②PCR目的产物约为 bp
Y-M
确保 M 及连
③质粒测序,图Ⅲ中正确的是 (选填序列编号)
接处序列正确
检测融合蛋白 ④对照质粒Y-GFP(仅表达GFP)与实验质粒Y-M分别导入细胞,发现对照组整个定位 细胞均有绿色荧光而实验组荧光集中在纤毛基部,说明
(4)为研究另一纤毛病相关基因Z表达的变化,采用荧光定量PCR法检测健康人与病人基因Z的
转录水平。采集样本、提取总 RNA,经 形成cDNA作为模板,PCR扩增结果显示,在总
cDNA模板量相等的条件下,健康人Ct值为15,而病人Ct值为20(Ct值是产物荧光强度达到设
定阈值时的PCR循环数)。从理论上估算,在PCR扩增20个循环的产物中,健康人样品的目的
产物大约是病人的 倍。
11、.核酸检测阳性是确诊新冠肺炎的重要标准，新冠病毒是RNA病毒，核酸检测是通过荧光
定量PCR检测受测者体内是否有病毒的核酸。以下是核酸检测过程图：
由图可知，具体检测过程是：
(1)首先采集受测者的痰液、咽拭子、血液等样本，从中提取病毒的________，通过_______过
程得到cDNA，再在体外利用________技术对cDNA进行扩增，该技术包括________三个步骤。
(2)PCR 技术扩增目的基因的前提是______________________。
(3)诱导动物细胞融合的过程中常用到灭活的病毒，灭活是指用物理或化学手段使病毒失去
________， 但并不破坏病毒的________________结构。
(4)除核酸检测外，抗体检测也是筛查新冠肺炎患者的重要手段，其原理是：____________。
如果检测结果为阳性，则表明：_________________（答出两种可能的原因）。
(5)有报道称，某荷兰学者获得了一种能特异中和新冠病毒的单克隆抗体，该抗体通过结合冠
状病毒刺突蛋白，改变其结构，使得其无法结合宿主细胞，理论上具有防止多种冠状病毒感
染的潜力，也可用于新冠病毒感染者的检测与治疗。单克隆抗体具有____________的优点，
但目前科学家并没有大规模生产新冠病毒的单克隆抗体用于临床疗，请分析可能的原因是________________________________。
12、金属硫蛋白(MT)是一类广泛存在的金属结合蛋白,某研究小组计划通过多聚酶链式反应
(PCR)扩增获得目的基因,构建转基因工程菌,用于重金属废水的净化处理。PCR扩增过程示意
图如下,请回答下列问题:
(1)从高表达MT蛋白的生物组织中提取mRNA,通过 获得 用于PCR扩增。
(2)设计一对与MT基因两端序列互补配对的引物(引物1和引物2),为方便构建重组质粒,在引
物中需要增加适当的 位点。设计引物时需要避免引物之间形成
,而造成引物自连。
(3)图中步骤1代表 ,步骤2代表退火,步骤3代表延伸,这三个步骤组成一轮循环。
(4)PCR扩增时,退火温度的设定是成败的关键。退火温度过高会破坏 的碱基
配对。退火温度的设定与引物长度、碱基组成有关,长度相同但 的引物需要设定
更高的退火温度。
(5)如果PCR反应得不到任何扩增产物,则可以采取的改进措施有 (填序号:①升高退
火温度 ②降低退火温度 ③重新设计引物)。
题型03 基因工程和蛋白质工程的综合应用
13、挽救终末期心脏病患者需要心脏移植，但移植过程中会发生缺血再灌注损伤（IRI），导
致心脏坏死。研究发现，IRI通过促进Caspase8等一系列凋亡基因的表达，导致细胞凋亡最终
引起器官坏死。Caspase8基因合成的小干扰RNA（siRNA）可以使Caspase8基因沉默，有效抑
制IRI所致的器官损伤，如图所示。下列说法错误的是（ ）A．重组质粒除了包含目的基因、标记基因外，还必须有启动子和终止子
B．细胞凋亡中会发生Casepase8DNA→Casepase8RNA→Casepase8蛋白的过程
C．基因沉默复合物，抑制基因表达的翻译过程，使Caspase8基因沉默
D．为提高器官成活率，供者应与受者的主要HLA（组织相容性抗原）完全一致
14、腈水合酶(N )广泛应用于环境保护和医药原料生产等领域,但不耐高温,利用蛋白质工程
0
技术在N 的α和β亚基之间加入一段连接肽,可获得热稳定的融合型腈水合酶(N )。下列有
0 1
关叙述错误的是( )
A.N 与N 氨基酸序列的差异是影响其热稳定性的原因之一
1 0
B.加入连接肽需要通过改造基因实现
C.获得N 的过程需要进行转录和翻译
1
D.检测N 的活性时先将N 与底物充分混合,再置于高温环境
1 1
15、为利用链霉菌生产药物A，研究者构建重组DNA并导入链霉菌。重组DNA含启动子P、
药物A基因和Neo基因（卡那霉素抗性基因）。培养和筛选过程如下图所示。
下列叙述不正确的是（ ）
A．导入成功的链霉菌细胞内可能发生基因重组
B．诱变处理使培养液中的链霉菌产生不同突变
C．卡那霉素抗性强弱可反映药物A基因的表达量D．应选用培养基b上的菌株进一步鉴定以生产药物A
16、猪胰岛素用于人体时，降低血糖效果不明显，原因是猪胰岛素分子中有一个氨基酸与人
的不同。为了使猪胰岛素能用于治疗人类的糖尿病，以下操作中最佳方案是（ ）
A．修饰和改造猪胰岛素中的氨基酸种类与序列
B．将猪胰岛素和人胰岛素进行拼接组成新的胰岛素
C．将猪和人的胰岛素混合在一起治疗人体糖尿病
D．根据人胰岛素氨基酸排列顺序设计制造一种全新的胰岛素
17、已知新冠病毒的S抗原基因编码的S蛋白在感染人体细胞的过程中起到关键作用，S蛋白
与人细胞膜上ACE2受体结合后，新冠病毒入侵人体细胞。我国陈薇院士团队成功开发了一种
以人复制缺陷腺病毒为载体的重组新型冠状病毒基因疫苗，目前已获批上市。回答下列问题：
(1)制备腺病毒载体新冠疫苗时，首先需在_____的作用下，以新冠病毒的遗传物质RNA为模
板经过逆转录得到S抗原基因后，利用PCR技术扩增S抗原基因的体系中需加入_____酶。
(2)腺病毒DNA上有_____，便于S抗原基因插入，S抗原基因整合进腺病毒基因组时，需将S
抗原基因插在腺病毒载体的启动子和终止子之间，使S抗原基因能_____，从而激发人体产生
抵抗新冠病毒的抗体和记忆细胞。
(3)研究人员还可将S蛋白注入动物体内，一段时间后从其脾脏中获取浆细胞，与骨髓瘤细胞
融合，并利用选择培养基筛选出_____的杂交瘤细胞。接着经过多次筛选并在体外培养，获得
针对S蛋白的单克隆抗体，该单克隆抗体最主要优点是_____。
(4)将新冠病毒灭活制成的灭活疫苗对预防新冠肺炎也有很好的效果，这种疫苗免疫程序是两
针免疫，接种间隔为3-8周，间隔时间过长、过短都可能影响免疫预防的效果，原因可能是
_____。
18、已知生物体内有一种蛋白质(P),该蛋白质是一种转运蛋白,由305个氨基酸组成。如果将
P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸,240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸,改变后的蛋白质(P )不
1
但保留P的功能,而且具有了酶的催化活性。回答下列问题:
(1)从上述资料可知,若要改变蛋白质的功能,可以考虑对蛋白质的 进行改造。
(2)以P基因序列为基础,获得P 基因的途径有修饰 基因或合成 基因。所获得的基
1
因表达时是遵循中心法则的,中心法则的全部内容包括 的复制;以及遗传信息在不同分子
之间的流动,即: 。
(3)蛋白质工程也被称为第二代基因工程,其基本途径是从预期蛋白质功能出发,通过
和 ,进而确定相对应的脱氧核苷酸序列,据此获得基因,再经表达、纯化获得蛋白质,之后还需要对蛋白质的生物 进行鉴定。
19、据报道，研究人员提取了重症联合免疫缺陷患儿的骨髓， 插入目的基因拷贝， 将修饰
的细胞重新输回患者体内。最终结果令人惊叹：经过治疗，16 名患儿中有 14 名免疫系统
得到了修复，还有很多基本治愈。这是基因治疗的典型成功案例。理论上， 基因治疗可以
治愈很多人类遗传疾病。但实际上， 科研人员实施安全有效的基因治疗却并非易事，他们
面临许多挑战， 首先要明确疾病的遗传基础， 其次要寻找合适的载体作用于机体的发病组
织，同时还要能避免意外的后果。经过科研人员的不懈努力和探索，基因治疗技术进步明显，
终于顺利地获得了临床批准。根据以上材料， 回答以下问题：
(1)基因治疗属于_______（生物技术）的应用范畴，这种技术的生物学原理是
________________________。
(2)对遗传病患者实施基因治疗，获得目的基因后，需构建包括_____________ （至少答三
个）的基因表达载体。
(3)基因治疗常选用逆转录病毒作为目的基因载体， 但需敲除病毒的包装蛋白基因，原因 是
____________________________________________。
(4)构建基因表达载体后， 可______________________ ；也可在体外将基因表达载体导入 受
体细胞， 形成______________________ ，体外培养后再输回患者体内。
(5)从遗传物质变化和免疫调节角度看，基因治疗可能导致的意外后果分别是___________。种类 植物细胞 动物细胞 微生物细胞
农杆菌转化法、基因枪
常用方法 显微注射技术 感受态细胞法
法、花粉管通道法
受体细胞 体细胞 受精卵 原核细胞
以农杆菌转化法为例：
提纯含目的基 Ca2＋处理细胞
将目的基因插入Ti质粒的
因的表达载体 ↓
TDNA上
↓ 感受态细胞
↓
显微注射 ↓
转入农杆菌中
转化过程 ↓ 基因表达载体与
↓
受精卵发育 感受态细胞混合
导入植物细胞
↓ ↓
↓
具有新性 感受态细胞
整合到受体细胞的 DNA
状的个体 吸收DNA分子
上
考点02 生物技术的安全性与伦理问题
★ 考向1 理性看待转基因技术
1、理性看待转基因技术
（1）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。
（2）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。
（3）要靠确凿的证据和严谨的逻辑进行思考和辩论。
2、禁止生物武器
（1）种类：致病菌类、病毒类、生化毒剂类等
（2）我国政府的态度：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。
★ 考向2 克隆技术的应用
1、生殖性克隆和治疗性克隆的比较
类型 生殖性克隆 治疗性克隆
目的 产生独立生存的新个体 治疗疾病水平 个体水平 细胞水平
联系 都属于无性生殖；产生新个体或新组织，遗传信息相同
1（2023·浙江）以哺乳动物为研究对象的生物技术已取得了长足的进步。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
基因工程和蛋白质工程代表了生物科学技术的前沿，体现了生物科学的应用性和创新
性，基因工程在应用过程中涉及的安全问题和伦理问题是社会关注的热点问题，探究科技
前沿的同时，渗透生命观念和社会责任。
题型01 生物技术的安全性与伦理问题
1、社会上流传着一些与生物有关的说法,有些有一定的科学依据,有些违反生物学原理。以下
说法中有科学依据的是( )
A.长时间炖煮会破坏食物中的一些维生素
B.转基因抗虫棉能杀死害虫就一定对人有毒
C.消毒液能杀菌,可用来清除人体内新冠病毒
D.如果孩子的血型和父母都不一样,肯定不是亲生的
2、生物技术安全性和伦理问题是社会关注的热点。下列叙述,错误的是( )
A.应严格选择转基因植物的目的基因,避免产生对人类有害的物质
B.当今社会的普遍观点是禁止克隆人的实验,但不反对治疗性克隆
C.反对设计试管婴儿的原因之一是有人滥用此技术选择性设计婴儿D.生物武器是用微生物、毒素、干扰素及重组致病菌等来形成杀伤力
3、下列关于转基因生物安全性的叙述中,错误的是( )
A.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
B.国际上大多数国家都在转基因食品标签上警示性注明可能的危害
C.开展风险评估、预警跟踪和风险管理是保障转基因生物安全的前提
D.目前对转基因生物安全性的争论主要集中在食用安全性和环境安全性上
4、嵌合病毒是一种基因工程重组病毒，即利用一些已知特性的病毒株作为受体，以另一病毒
株作为供体提供结构蛋白基因，替换掉受体株的相应位置的基因，从而构建出一种新型病毒。
作为重组病毒，嵌合病毒在安全性上有一定的风险，其可能被制成生物武器。下列相关叙述
错误的是（ ）
A．嵌合病毒的生物特性由受体病毒株和供体病毒株共同决定
B．由嵌合病毒制成的生物武器可能具有目前人类难以预防和治疗的特点
C．由嵌合病毒制成的生物武器可能使受害国居民感染而施放国的人不易感染
D．人体对嵌合病毒不能产生免疫反应，这导致嵌合病毒具有极大的危害性
6、下列关于生物技术的应用理解不正确的是（ ）
A．“设计试管婴儿”属于生殖性克隆，故引发了关于伦理道德的讨论
B．利用基因工程培养工程菌，是因为微生物具有结构和遗传物质简单，生长繁殖快等优
点
C．保护野生动物的目的就是要不只是要保留物种，更重要的是保留基因
D．制备单克隆抗体的过程中有细胞培养的过程，但是培养基成分与细胞培养可以有差异
1、理性看待转基因技术
（1）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。
（2）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。
（3）要靠确凿的证据和严谨的逻辑进行思考和辩论。1、限制酶的选择技巧
（1）根据目的基因两端的限制酶切点选择限制酶
①应选择切点位于目的基因两端的限制酶，不能选择切点位于目的基因内部的限制酶，如图
甲不能选择SmaⅠ。
②为避免目的基因和质粒的自身环化和反向连接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和质
粒，如图甲可选择用 PstⅠ和EcoRⅠ两种限制酶(但要确保质粒上也有这两种酶的切点，如图
乙)
(2)根据质粒的特点选择限制酶(如图)
例1、科学家从大量木乃伊中获得少量木乃伊DNA，进行克隆，复制了2400年前的DNA。
兴趣小组同学模拟了其中部分研究过程，设计了如下实验(MspⅠ、BamHⅠ、MboⅠ、SmaⅠ为4种
限制性内切核酸酶，它们识别的碱基序列和酶切位点分别为C↓CGG、G↓GATCC、↓GATC、
CCC↓GGG，如图所示)。请回答以下问题：(1)从解旋过程进行分析，PCR 扩增木乃伊基因与体内 DNA 复制过程不相同的地方是
______________________________________________________________(答出两点)。
(2)若将图乙中质粒和图甲中木乃伊基因通过同种限制酶处理后，构建重组质粒，应选用的限
制酶是________，选择理由是_______________________________________________________
(3)经检测，部分含有重组质粒的大肠杆菌菌株中目的基因不能正确表达，最可能的原因是
___________________________________________________________
(4)据图丙分析，培养基除了含有细菌生长繁殖必需的成分外，培养基 A、B还应分别含有
________。从检测筛选的结果分析，含有目的基因的是________菌落中的细菌。
例2、利用枯草芽孢杆菌的发酵可以生产亮氨酸脱氢酶。在启动子和亮氨酸脱氢酶基因之间
插入信号肽（SPN）基因并将重组质粒导入枯草芽孢杆菌构建工程菌，可提高亮氨酸脱氢酶
的生产水平。重组质粒的构建如图所示，KmR为卡那霉素抗性基因，ApR为氨苄青霉素抗性
基因，图中各限制酶切割产生的黏性末端不同。下列叙述正确的是（ ）A．重组质粒pMA5-SPN-leudh除图中标注外还应具有终止子、复制原点等结构
B．构建重组质粒用Nde I和BamHI两种酶有助于正确插入目的基因
C．图中KmR和ApR存在于质粒中的作用是便于重组DNA分子的筛选
D．图中各限制酶切开的是氢键和磷酸二酯键，切下的DNA片段拼接需依靠DNA连接酶
例3、某同学拟用限制酶（酶1、酶2、酶3和酶4）、DNA连接酶为工具，将目的基因（两端
含相应限制酶的识别序列和切割位点）和质粒进行切割、连接，以构建重组表达载体。限制
酶的切割位点如图所示。
下列重组表达载体构建方案合理且效率最高的是（ ）
A．质粒和目的基因都用酶3切割，用E. coli DNA连接酶连接B．质粒用酶3切割、目的基因用酶1切割，用T4 DNA连接酶连接
C．质粒和目的基因都用酶1和酶2切割，用T4 DNA连接酶连接
D．质粒和目的基因都用酶2和酶4切割，用E. coli DNA连接酶连接
2、PCR技术
（1）原理：DNA半保留复制
（2）反应场所：PCR扩增仪
（3）条件：Mg2+缓冲仪、DNA模板、2种引物、4种脱氧核苷酸、耐高温的DNA聚合酶
（4）过程：变性→复性→延伸
例1、DNA分子杂交时，常需要大量的单链DNA探针。不对称PCR是一种常见的单链DNA
探针制备方法，其原理是反应体系中加入一对数量不相等的引物。在 PCR反应的早期10～15
个循环中，扩增产物主要是双链DNA，当后期数量较少的限制性引物耗尽后，数量较多的非
限制性引物将引导合成大量目标DNA单链。
(1)若A链为所需的DNA分子探针，则非限制性引物应选用引物____________；PCR反应缓
冲体系中一般要添加________以激活耐高温的DNA聚合酶。
(2)进行最初10～15个循环的目的是________________________________。如果体系中原模板
DNA的数量为a，最初10次循环产物为双链，后15次循环产物为单链，则最终获得的单链
探针数为________。因为DNA单链与双链的分子量不同，可通过________将单链探针DNA
分离出来。
(3)为精确控制产物生成量，科学家尝试设计了较长的非限制性引物与较短的限制性引物，在
进行一定的循环次数后，适当提高复性温度以避免残留限制性引物与模板结合。高复性温度
条件下限制性引物不能结合模板链的原因是_________________________________________。
例2、下图表示 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
