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第35 讲 基因工程及生物技术的安全性与伦理问题
内容要求——明考向
近年考情——知规律
（1）概述基因工程的诞生；（2）阐明基因工程的原理及
技术（含PCR 技术）；（3）举例说明基因工程在农牧、
食品及医药等行业的应用；（4）概述蛋白质工程的原
理及应用；（5）举例说出日常生活中的转基因产品及
影响；（6）中国禁止生殖性克隆人；（7）举例说明生物
武器对人类的威胁；（8）DNA 的粗提取与鉴定（活
动）；（9）利用PCR 扩增DNA 片段并完成电泳鉴定，
或运用软件进行虚拟PCR 实验（活动）；（10）搜集文
献资料，就“转基因食品是否安全”展开辩论（活
动）；（11）搜集“转基因食品是否安全”及关于设计
试管婴儿的资料（活动）。
2021·湖北卷（7）、2021·辽
宁卷（24）、2021·天津卷
（16）、2021·全国乙卷
（38）、2021·山东卷（25）、
2021·全国甲卷（38）、
2021·河北卷（24）、2021·
广东卷，（22）、2020·全国
卷Ⅲ（38）、2019·全国卷
Ⅰ（38）
考点一 重组DNA 技术的基本工具与基本操作程序
INCLUDEPICTURE "E:\\丁苗苗\\课件\\一轮\\2023 版 创新设计 高考总复习
生物学（配人教版）Q 新教材（琼津京… ）\\ 考点自主梳理.tif" \*
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1.基因工程的概念
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1
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2.基因工程的基本工具 3 种工具，其中有2 种工具酶
（1）限制性内切核酸酶 限制酶是一类酶，而不是一种酶
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生物学（配人教版）Q 新教材（琼津京…）\\r1.TIF" \* MERGEFORMATINET
提醒 ①将一个基因从DNA 分子上切割下来需要切两处，同时产生四个黏性末
端或平末端。
②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。
（2）DNA 连接酶
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2
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（3）载体
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3.基因工程的基本操作程序
（1）目的基因的筛选与获取
①目的基因的获取方法：人工合成目的基因、利用PCR 获取和扩增目的基因、通
过构建基因文库来获取目的基因。
②利用PCR 获取和扩增目的基因
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3
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提醒 ①在PCR 过程中实际加入的为dNTP（即dATP、dGTP、dTTP、dCTP），既可
作为合成DNA 子链的原料，又可为DNA 的合成提供能量。
②引物是一小段单链的DNA 或RNA，作为新子链的合成起点，只能结合在母链
的3′端，使DNA 聚合酶能够从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸。
③真核细胞和细菌的DNA 聚合酶都需要Mg2＋激活。因此，PCR 反应缓冲溶液中
一般要添加Mg2＋。
（2）基因表达载体的构建——核心
①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组成：
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③构建过程：
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（3）将目的基因导入受体细胞
只有该步骤没涉及到碱基互补配对原则
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提醒 ①农杆菌转化法中的两次拼接和两次导入
第一次拼接是将目的基因拼接到Ti 质粒的T－DNA 上，第二次拼接（非人工操
作）是指插入目的基因的T－DNA 拼接到受体细胞的染色体DNA 上；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（非人工操作）是指含目的基因
的T－DNA 导入受体细胞。
②导入的目的基因，可能存在于细胞质中，也可能整合到染色体DNA 上。存在于
染色体DNA 上的目的基因有可能通过花粉传播进入杂草或其他作物中，造成
“基因污染”。
（4）目的基因的检测与鉴定
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（1）DNA 连接酶能将两碱基间的氢键连接起来（×）
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（2）E.coli DNA 连接酶既可连接平末端，又可连接黏性末端（×）
（3）限制酶也可以识别和切割RNA（×）
（4）质粒是小型环状DNA 分子，是基因工程常用的载体（√）
（5）外源DNA 必在位于重组质粒的启动子和终止子之间才能进行复制（×）
（6）用PCR 方法扩增目的基因时需要设计两种引物（√）
（7）用PCR 方法扩增目的基因时不必知道基因的全部序列（√）
（8）为培育抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体
（×）
（9）应用DNA 探针技术，可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在及其是
否完全表达（×）
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1.天然的质粒是否可以直接用做基因工程载体？为什么？
提示 不可以。具有能自我复制、有一个或多个限制
切割位点、有
基因及
酶
标记
对
受体
胞无害等特点的
粒才可以直接用作基因工程的
体。
上天然的
粒
细
质
载
实际
质
一般不完全具
上述条件，往往需要
行人工改造后才能用于基因工程操作。
备
进
2.PCR 可以扩增mRNA 吗？
提示 不可以，因为PCR 是用DNA 双
做模板的，不能直接用
链
单链RNA 做
PCR，必
把
须
mRNA 逆
成
转录
单链cDNA 之后再做PCR。
3.你知道新型冠状病毒核酸检测试剂盒的检测原理吗？
提示 新型冠状病毒核酸
盒是用于快速
行体外定性
新
检测试剂
进
检测
型冠状病毒
的医
用品，它的工作原理是通
提取病人
本中的
疗检测
过
样
RNA，
行反
聚合
进
转录
式反（
酶链
应RT－PCR），通
增反
将
本中微量的病毒信息
行放大，最后
过扩
应
样
进
以
光的方式
取信号。如果
荧
读
PCR 之后信号
阳性，那么就可以
本中存在
为
认为样
病毒（已
感染），反之表明
本中没有病毒（未感染）。
经
样
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生物学（配人教版）Q 新教材（琼津京… ）\\ 重点疑难突破.tif" \*
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1.限制酶的选择方法
根据目的基因两端的限制酶切割位点、质粒上的限制酶切割位点以及是否破坏目
的基因和标记基因等来确定限制酶的种类。
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生物学（配人教版）Q 新教材（琼津京…）\\X292.tif" \* MERGEFORMATINET
（1）应选择酶切位点位于目的基因两端的限制酶，如图甲可选择Pst Ⅰ；不能选择
酶切位点位于目的基因内部的限制酶，如图甲不能选择SmaⅠ。
（2）为避免目的基因及质粒的自身环化、反向连接，也可使用不同的限制酶（非同
尾酶）切割目的基因所在片段和质粒（双酶切），如图甲可选择用Pst Ⅰ和EcoRⅠ
两种限制酶（但要确保质粒上也有这两种酶的切割位点）。
（3）切割质粒的限制酶不能同时切开质粒上的所有标记基因，即至少要保留一个
标记基因，以用于重组DNA 的鉴定和筛选，如图乙中的质粒不能使用Sma Ⅰ切
割。
2.标记基因的作用
标记基因可用于检测目的基因是否导入受体细胞：
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3.启动子、起始密码子、终止子、终止密码子的区别
位置
作用
启动子
位于DNA 分子上
RNA 聚合酶识别和结合位点，启动转录
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过程
起始
密码子
位于mRNA 分子上
决定翻译的开始
终止子
位于DNA 分子上
决定转录的结束
终止
密码子
位于mRNA 分子上
决定翻译的结束
4.农杆菌转化法分析
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（1）构建基因表达载体需要两种工具酶：限制酶和DNA 连接酶。
（2）基因表达载体（重组质粒）导入农杆菌细胞时，要用Ca2＋处理农杆菌细胞，使
其处于感受态，有利于重组质粒的导入。
（3）将导入目的基因的受体细胞培育成完整的植株要用到植物组织培养技术。
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生物学（配人教版）Q 新教材（琼津京…）\\命题规律探究.tif" \*
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考向1 基因工程的基本工具，考查科学思维能力
1.（2021·湖北卷，7）限制性内切酶EcoR Ⅰ识别并切割 INCLUDEPICTURE "E:\
\丁苗苗\\课件\\一轮\\2023 版 创新设计 高考总复习 生物学（配人教版）Q 新教
材（琼津京…）\\21S106.tif" \* MERGEFORMATINET
双链DNA，
用EcoR Ⅰ完全酶切果蝇基因组DNA，理论上得到DNA 片段的平均长度（碱基
对）约为（ ）
A.6
B.250
C.4 000
D.24 000
答案 C
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解析 据
意可知，
题
限制性内切核酸酶EcoR Ⅰ的
序列
识别
为
INCLUDEPICTURE "E:\\丁苗苗\\
件
课
\\一轮\\2023 版
新
高考
复
生
创
设计
总
习
物学（配人教版）Q 新教材（
津京…）
琼
\\21S106.TIF" \* MERGEFORMATINET
理
上，序列出
的概率
则
论
该
现
为1/（4×4×4×4×4×4）＝1/4 096，
即4 096 个碱基
序列中会出
一个限制性内切核酸
对
现
酶EcoR Ⅰ的
序列，故
识别
用限制性内切核酸酶EcoR Ⅰ完全
切果
基因
酶
蝇
组DNA，理
上得到
论
DNA 片段
的平均
度（碱基
个数）
长
对
约为4 000，C 符合
意。
题
2.（2021·全国乙卷，38）用DNA 重组技术可以赋予生物以新的遗传特性，创造出更
符合人类需要的生物产品。在此过程中需要使用多种工具酶，其中4 种限制性内
切核酸酶的切割位点如图所示。
INCLUDEPICTURE "E:\\丁苗苗\\课件\\一轮\\2023 版 创新设计 高考总复习
生物学（配人教版）Q 新教材（琼津京…）\\21S38.tif" \* MERGEFORMATINET
回答下列问题：
（1）常用的DNA 连接酶有E.coliDNA 连接酶和T4 DNA 连接酶。上图中
酶切割后的DNA 片段可以用E.coli DNA 连接酶连接。上图中
酶切割后的DNA 片段可以用T4 DNA 连接酶连接。
（2）DNA 连接酶催化目的基因片段与质粒载体片段之间形成的化学键是
。
（3）DNA 重组技术中所用的质粒载体具有一些特征。如质粒DNA 分子上有复制
原点，可以保证质粒在受体细胞中能 ；质粒DNA 分子上有
，便于外源DNA 插入；质粒DNA 分子上有标记基因（如某种抗生素抗性基因），
利用抗生素可筛选出含质粒载体的宿主细胞，方法是
__________________________________________________________________。
（4）表达载体含有启动子，启动子是指__________________________________。
答案 （1）EcoR Ⅰ、Pst Ⅰ EcoR Ⅰ、Sma Ⅰ、Pst Ⅰ、EcoR Ⅴ （2）磷酸二酯键
（3）自我复制 限制酶切割位点 用含有该抗生素的培养基培养宿主细胞，能够
存活的即为含有质粒载体的宿主细胞 （4）RNA 聚合酶识别、结合和驱动转录的
一段DNA 序列
解析 （1）由
可以看出，
题图
EcoRⅠ、Sma Ⅰ、Pst Ⅰ、EcoR Ⅴ切割后分
形成黏
别
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性末端、平末端、黏性末端和平末端，E.coli DNA
接
可用于
接黏性末端，
连
酶
连
T4
DNA
接
可用于
接黏性末端和平末端。（
连
酶
连
2）DNA
接
催化
连
酶
DNA
的
链
5′端
与另一DNA
的
链
3′端生成磷酸二
。（
酯键
3）复制原点是在基因
上复制起始的一
组
段序列，可以保
粒在宿主
胞中
行自我复制。粒上有限制
切割位点，
证质
细
进
质
酶
该
位点可被限制
切开并使外源目的基因插入其中。若
粒
酶
质
DNA 分子上有某种抗
生素抗性基因，
可以用含有
抗生素的培养基培养宿主
胞，能
存活的即
则
该
细
够
为
含有
粒
体的宿主
胞。（
质
载
细
4）启
子是
动
RNA 聚合
和
合的部位，有了它
酶识别
结
才能
基因
出
驱动
转录
mRNA，最
得所需要的蛋白
。
终获
质
考向2 结合PCR 技术的应用，考查科学思维能力
3.（2021·湖北卷，16）某实验利用PCR 技术获取目的基因，实验结果显示除目的基
因条带（引物与模板完全配对）外，还有2 条非特异条带（引物和模板不完全配对）
为了减少反应中非特异条带的产生，以下措施中有效的是（ ）
A.增加模板DNA 的量
B.延长热变性的时间
C.延长延伸的时间
D.提高复性的温度
答案 D
解析 PCR
程中，引物和模板不完全配
会形成非特异条
，增加模板
过
对
带
DNA 的
量不会减少反
中非特异条
的
生，
应
带
产
A
；延
性的
，有利于双
错误
长热变
时间
链
DNA 解聚
，不能减少反
中非特异条
的
生，
为单链
应
带
产
B
；延
延伸的
，
错误
长
时间
有利于合成新的DNA
，但不能减少反
中非特异条
的
生，
链
应
带
产
C
；在一定
错误
温度范
内，
围
选择
高的复性温度可减少引物和模板
的非特异性
合，
较
间
结
D 正确。
4.（2021·全国甲卷，38）PCR 技术可用于临床的病原菌检测。为检测病人是否感染
了某种病原菌，医生进行了相关操作：①分析PCR 扩增结果；②从病人组织样本
中提取DNA；③利用PCR 扩增DNA 片段；④采集病人组织样本。回答下列问题：
（1）若要得到正确的检测结果，正确的操作顺序应该是 （用数字序号表
示）。
（2）操作③中使用的酶是
。PCR 反应中的每次循环可分为变性、复性、
三步，其中复性的结果是 。
（3）为了做出正确的诊断，PCR 反应所用的引物应该能与 特异性结合。
（4）PCR（聚合酶链式反应）技术是指 。该技
术目前被广泛地应用于疾病诊断等方面。
答案 （1）④②③① （2）耐高温的DNA 聚合酶 延伸 两种引物通过碱基互补
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配对分别与两条单链DNA 模板结合 （3）病原菌DNA （4）一种在生物体外快
速扩增特定DNA 片段的技术
解析 （1）了
病人是否感染了某种病原菌，首先
采集病人
本，然后
为
检测
应
组织样
从病人
本中提取
组织样
DNA，利用PCR
增
扩
DNA 片段后，再分析PCR
增
果
扩
结
，
所以正确的操作
序是
顺
④②③①。（2）PCR 技
中用到的
术
DNA 聚合
是耐高温的
酶
DNA 聚合
，
酶
PCR 反
中的每次循
应
环可分
性、复性和延伸三步。复性是温度
为变
下降到50 ℃左右，两种引物通
碱基互
配
与两条
过
补
对
单链DNA
合。
（
结
3）PCR 反
所用引物要根据需要
增的目
应
扩
标DNA 的碱基序列来
，要
是否感染病
设计
检测
原菌，
根据
病原菌的
应
该
DNA 碱基序列合成引物，这样PCR 反
所用的引物会
应
与某种病原菌的DNA 特异性
合。（
结
4）PCR 技
是一
在生物体外复制特定
术
项
DNA 片段的核酸合成技
，通
一技
，可以在短
内大量
增目的基因。
术
过这
术
时间
扩
考向3 结合基因工程的操作程序，考查科学实践能力
5.（2022·中原名校
盟）
联
某质粒上有Sal Ⅰ、Hind Ⅲ、BamH Ⅰ三种限制酶切割位
点，同时还含有抗四环素基因和抗氨苄青霉素基因。利用此质粒获得转基因抗盐
烟草的过程，如下图所示。请回答下列问题：
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生物学（配人教版）Q 新教材（琼津京…）\\1S721.tif" \* MERGEFORMATINET
（1）将目的基因导入植物细胞，采用最多的方法是农杆菌转化法。其中用到的质粒
是 ；该质粒含有一段特殊的DNA 片段，称为 。该方法中农杆菌
的作用是__________________________________________________。
（2）在构建重组质粒时，和只用一种酶切割目的基因的两端及质粒相比，选用
Hind Ⅲ和Sal Ⅰ两种酶的好处是________________________________________。
（3）含有目的基因的农杆菌可根据标记基因进行筛选。若农杆菌在含有氨苄青霉
素和四环素的培养基上都可以生长繁殖，农杆菌中是否已含有目的基因？
（填“是”或“否”）。为什么？________________________________________。
（4）将已经转化的农杆菌进行如下操作，筛选出符合要求的农杆菌。先把转化的农
杆菌接种到A 培养基中培养，长出菌落后，用无菌牙签挑取A 上的单个菌落，分别
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接种到B（含氨苄青霉素）和C（含四环素和氨苄青霉素）两个培养基的相同位置
上，一段时间后，菌落的生长状况如图所示。含目的基因的菌落位于B 或C 上的哪
些菌落中？请在图中相应的位置上圈出来。
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答案 （1）Ti 质粒 TDNA 感染烟草细胞，把目的基因插入到烟草细胞的染色
体DNA 上 （2）防止目的基因自连和质粒自连，以提高带有目的基因的重组质粒
的合成效率；防止目的基因与质粒反向连接
（3）否 含有目的基因的质粒中抗四环素基因被破坏
（4）
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如何筛选出含有目的基因的受体细胞
（1）原理：将目的基因插入含有两种抗生素抗性基因的载体
，如果插入某种抗生
时
素抗性基因内部，会
致
抗生素抗性基因失活。如下
，目的基因插入四
素
则
导
该
图
环
抗性基因内部，
四
素抗性基因失活。
则
环
（2）被
化的
菌有三种：含
状目的基因的
菌、含重
粒的
菌、含自身
转
细
环
细
组质
细
环
化
粒的
菌。
质
细
（3）
方法：将混合
理后的
菌先放在含氨
青霉素的培养基上培养，能生
筛选
处
细
苄
长
的是含重
粒的
菌和含自身
化
粒的
菌，如
组质
细
环
质
细
图1、2、3、4、5 菌落，再利用
无菌的
布影印到含有四
素的培养基上，如
能生
的菌落
绒
环
图
长
为2、3、4，
在含
则
四
素培养基上不生
的即
含有目的基因的菌落，如
环
长
为
图1、5 菌落。最后，可在含
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氨
青霉素的培养基上挑取
苄
1、5 菌落
行培养。
进
INCLUDEPICTURE "E:\\丁苗苗\\
件
课
\\一轮\\2023 版
新
高考
复
创
设计
总
习
生物学（配人教版）Q 新教材（
津京…）
琼
\\R22.TIF" \* MERGEFORMATINET
考点二 DNA 的粗提取与鉴定、DNA 片段的扩增及电泳鉴定
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1.DNA 的粗提取与鉴定
（1）原理
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（2）方法步骤
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提醒 ①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。
②本实验不能用哺乳动物成熟的红细胞作为实验材料，原因是哺乳动物成熟的红
细胞无细胞核（无DNA）。可选用鸡血细胞作为材料。
2.DNA 片段的扩增及电泳鉴定
（1）实验基础
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（2）PCR 实验操作步骤
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（3）DNA 的测定：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。
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、枪头和
蒸馏水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。
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（1）在溶有DNA 的NaCl 溶液中，加入二苯胺试剂即呈蓝色（×）
（2）DNA 不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精（√）
（3）进行DNA 片段的扩增及电泳鉴定实验所需的缓冲液和酶应分装成小份，并在
20 ℃储存（×）
（4）在凝胶中DNA 分子的迁移速率只与DNA 分子的大小相关（×）
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性必修
选择
3 P74“探究·
践
实
”
1.DNA 的粗提取实验中过滤能否用滤纸代替纱布？
提示 不可以，因为DNA 会被吸附到
上而大量
失，影响最
提取的
滤纸
损
终
DNA
量。
性必修
选择
3 P84“探究·
践
实
”
2.DNA 片段电泳鉴定的原理是什么？
提示 DNA 分子在碱性条件下（pH 8.0 的
冲液）
，在
力的
下，从
缓
带负电
电场
驱动
极向正极在
脂糖凝胶的孔洞中蠕
；核酸染料
正
，在
力的
下，从
负
琼
动
带
电
电场
驱动
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正极向
极运
，遇到
负
动
DNA 就嵌入其中完成染色，但
个
色可
光下看不到，
这
颜
见
需要紫外光激
。
发
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考向1 结合DNA 的粗提取和鉴定，考查科学探究能力
1.（2019·江
卷，
苏
10）下列关于DNA 粗提取与鉴定的叙述，错误的是（ ）
A.用同样方法从等体积兔血和鸡血中提取的DNA 量相近
B.DNA 析出过程中，搅拌操作要轻柔以防DNA 断裂
C.预冷的乙醇可用来进一步纯化粗提的DNA
D.用二苯胺试剂鉴定DNA 需要进行水浴加热
答案 A
解析 哺乳
物成熟的
胞中无
胞核和
胞器，不能提取到
动
红细
细
细
DNA，
血、菜
鸡
花、豌豆、菠菜等都具有
胞核，可以通
不同的方法提取
细
过
DNA，用同
方法从等
样
体
兔血和
血中提取的
积
鸡
DNA 量差异很大，A
；
防止
错误
为
DNA 断裂，在DNA
析出
程中
拌操作要
柔且沿着一个方向，
过
搅
轻
B 正确；DNA 不溶于酒精溶液，但是
胞中的某些蛋白
溶于酒精溶液，
冷的酒精溶液可用来
一步
化粗提的
细
质
预
进
纯
DNA，C 正确；在沸水浴的条件下，DNA 遇二苯胺会被染成
色，因此，用二苯胺
蓝
定
试剂鉴
DNA 需要
行水浴加
，
进
热
D 正确。
2.（2021·山
卷，
东
13）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→加入NaCl 调节浓度至0.14 mol/L
答案 A
解析 粗提取DNA
，向
血
胞溶液中加入一定量的蒸
水，血
胞吸水
时
鸡
细
馏
鸡
细
涨
破，放内容物，
后
释
过滤
DNA 存在于
液中，但
滤
DNA 主要与蛋白
合以染色体
质结
的形式存在，所以使用木瓜蛋白
，可以分解蛋白
，
酶
质
DNA 仍然存在于得到的滤
液中，然后加入体
分数
积
为95%的冷却的酒精，使其溶解度下降，DNA 析出，呈白
色
状物。
丝
A 正确；保温不会分解蛋白
，也不会析出
质
DNA，B
；
错误C
是最后
选项
析出DNA
使用，属于提
步
，
时
纯
骤C
；加入
错误
NaCl
度至
调节浓
2 mol/L，此
度
浓
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下DNA 溶解度高，溶解在
液中，而逐
滤
渐调节NaCl
度至
浓
0.14 mol/L 的
程中，
过
DNA 溶解度下降，会析出，与
干后面
题
“得到的
液中加入特定
滤
试剂……”不相
符，D
。
错误
考向2 围绕DNA 片段的扩增及电泳鉴定，考查社会责任
3.（2022·河北衡水
研）
调
下列有关电泳的叙述，不正确的是（ ）
A.电泳是指带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程
B.待测样品中DNA 分子的大小和构象、凝胶的浓度等都会影响DNA 在电泳中的
迁移速率
C.进行电泳时，带电粒子会向着与其所带电荷相同的电极移动
D.PCR 的产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定
答案 C
解析 DNA 分子具有可解离的基
，在一定的
团
pH 下，
些基
可以
上正
荷
这
团
带
电
或
荷，在
的作用下，些
分子会向着与它所
荷相反的
极移
，
负电
电场
这
带电
带电
电
动
个
程就是
泳，即
粒子在
的作用下
生迁移的
程，
这
过
电
带电
电场
发
过
A 正确，C 错误。
4.（2022·山
南
研）
东济
调
人类胰岛素基因位于第11 号染色体上，长度为8 416 bp，
人类胰岛素的氨基酸序列已知。回答下列相关问题。
INCLUDEPICTURE "E:\\丁苗苗\\课件\\一轮\\2023 版 创新设计 高考总复习
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（1）上图是利用PCR 技术获取人胰岛素基因的方法，除了此方法外，还可以利用
的方法是______________________________________________。
（2）利用PCR 技术获取人胰岛素基因，在缓冲液中除了要添加模板和引物外，还
需要添加的物质有_____________________________________________。
（3）经过 轮循环可以得到所需的目的基因，一个DNA 分子经过5 轮循环，
需要引物A 个，从PCR 的过程和DNA 分子的特点，试着写出设计引物需
要注意的问题：___________________________________________、
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______________________________________________（答出2 点即可）。
（4）利用SDS－凝胶电泳分离不同DNA 分子，迁移速度取决于 。
（5）利用图示方法获取的目的基因，直接构建基因表达载体后导人大肠杆菌，
（填“ 能” 或“ 不能”）表达出人胰岛素，理由是
_________________________________________。
答案 （1）从基因文库获取或人工合成 （2）四种脱氧核苷酸和耐高温的DNA 聚
合酶 （3）3 31 引物自身不能有互补序列；引物之间不能有互补序列
（4）DNA 分子的大小 （5）不能 因为此方法获得的目的基因中含有内含子，大
肠杆菌无法正常识别内含子，而对内含子部分转录的mRNA 进行翻译，导致合成
的蛋白质出现错误
解析 （3）
中引物
题图
A 和引物B 在DNA 片段内部，根据PCR 的
程和
过
DNA 分
子半保留复制的特点可知，前两
循
生的
轮
环产
4 个DNA 分子的两条
均不等
，
链
长
第三
循
生的
轮
环产
DNA 分子存在等
的两条核苷酸
，即目的基因。其
程
如
长
链
过
图
下：
INCLUDEPICTURE "E:\\丁苗苗\\
件
课
\\一轮\\2023 版
新
高考
复
创
设计
总
习
生物学（配人教版）Q 新教材（
津京…）
琼
\\F291.TIF" \* MERGEFORMATINET
第一
：
轮
INCLUDEPICTURE "E:\\丁苗苗\\
件
课
\\一轮\\2023 版
新
高考
复
创
设计
总
习
生物学（配人教版）Q 新教材（
津京…）
琼
\\F292.TIF" \* MERGEFORMATINET
第二
：
轮
由①得到的DNA 分子如下：
INCLUDEPICTURE "E:\\丁苗苗\\
件
课
\\一轮\\2023 版
新
高考
复
创
设计
总
习
生物学（配人教版）Q 新教材（
津京…）
琼
\\F293.TIF" \* MERGEFORMATINET
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由②得到的DNA 分子如下：
INCLUDEPICTURE "E:\\丁苗苗\\
件
课
\\一轮\\2023 版
新
高考
复
创
设计
总
习
生物学（配人教版）Q 新教材（
津京…）
琼
\\F294.TIF" \* MERGEFORMATINET
第三
：由
轮
①可得
INCLUDEPICTURE "E:\\丁苗苗\\
件
课
\\一轮\\2023 版
新
高考
复
创
设计
总
习
生物学（配人教版）Q 新教材（
津京…）
琼
\\F295.TIF" \* MERGEFORMATINET
由②可得
INCLUDEPICTURE "E:\\丁苗苗\\
件
课
\\一轮\\2023 版
新
高考
复
创
设计
总
习
生物学（配人教版）Q 新教材（
津京…）
琼
\\F296.TIF" \* MERGEFORMATINET
从理
上推
，一个
论
测
DNA 分子经n 次循
合成的
环
DNA 分子为2n个，脱氧核苷酸
数
链
为2n＋1，新合成的脱氧核苷酸
数
链
为2n＋1－2，而每合成一条脱氧核苷酸
需
链
要一个引物，所以共需要消耗2n＋1－2 个引物，即25＋1－2＝62 个，其中引物A 为
31 个。
引物
需要注意以下几点：引物自身及引物之
不能有互
序列，以防
设计
时
间
补
止自身或相互
接，引物
度适当，引物能与目的基因两
特异性
合等。（
连
长
侧
结
4）在
凝胶中DNA 分子的迁移速度与凝胶的
度、
浓
DNA 分子的大小和构象等有关。（5）
示
得的目的基因含有外
子和内含子，因此直接将含有此目
图
获
显
的基因的表达载
体
入大
杆菌并不能表达出胰
素，原因是大
杆菌无法正常
内含子而
导
肠
岛
肠
识别
对
内含子部分
的
转录
mRNA
行翻
，
致合成的蛋白
出
。
进
译
导
质
现错误
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考点三 基因工程的应用及蛋白质工程
INCLUDEPICTURE "E:\\丁苗苗\\课件\\一轮\\2023 版 创新设计 高考总复习
生物学（配人教版）Q 新教材（琼津京… ）\\ 考点自主梳理.tif" \*
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1.基因工程的应用
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提醒
①动物基因工程主要是为了改善畜产品的品质，而不是为了产生体型巨大的个体。
②原核生物的基因（如抗虫基因）可以作为真核生物（棉花）的目的基因。
③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，乳腺生物反应器需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 第二代基因工程，可生产自然界中不存在的蛋白质
（1）概念
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）操作手段和结果
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（3）基本思路
3.蛋白质工程与基因工程的区别和联系
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（1）将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，获得能产生人干扰素的菌株
（√）
（2）利用乳腺生物反应器能够获得一些重要的医药产品，如人的血清白蛋白，这是
因为将人的血清白蛋白基因导入了动物的乳腺细胞中（×）
（3）由大肠杆菌工程菌获得人的干扰素后可直接应用（×）
（4）蛋白质工程的目的是改造或合成人类需要的蛋白质（√）
（5）蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子的结
构（×）
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1.基因工程培育的抗虫、抗病作物有哪些优点？
提示 减少
境
染，降低生
成本。
环
污
产
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2.蛋白质工程为什么通过对基因操作来实现对天然蛋白质的改造？
提示 ①蛋白
具有十分
质
复
的空
构，基因的
构相
，容易改造；
杂
间结
结
对简单
②改
造后的基因可以
下一代，被改造的蛋白
无法
。
遗传给
质
遗传
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考向1 结合基因工程的应用考查科学探究的能力
1.（2021·山
威海一模）
东
下列生物技术操作对遗传物质的改造，不能遗传给子代的
是（ ）
A.将含胰岛素基因的表达载体转入大肠杆菌，筛选获得的基因工程菌
B.通过植物体细胞杂交获得的番茄—马铃薯杂种植株
C.将腺苷酸脱氨酶基因转入淋巴细胞后回输患者，进行基因治疗
D.将生长激素基因导入奶牛受精卵，培育出能分泌含生长激素乳汁的奶牛
答案 C
解析 将含胰
素基因的表达
体
入大
杆菌，
得的基因工程菌可以通
岛
载
转
肠
筛选获
二分裂的方式
子代，
过
遗传给
A 不符合
意；通
植物体
胞
交
得的番茄—
题
过
细
杂
获
马
薯
种植株，
物
生改
，可以通
无性繁殖
子代，
铃
杂
遗传
质发
变
过
遗传给
B 不符合
意
题
将腺苷酸脱氨
基因
入淋巴
胞，只是淋巴
酶
转
细
胞含有
个基因，其生殖
胞没
细
这
细
有
基因，因此不能
子代，
该
遗传给
C 符合
意；将生
激素基因
入奶牛受精卵，
题
长
导
受精卵含有生
激素基因，受精卵培育成的奶牛含有
基因，因此可以
子
长
该
遗传给
代，D 不符合
意。
题
2.（2021·山
青
期中）
东
岛
采用基因工程技术将人凝血因子基因导入山羊受精卵，培
育出了转基因羊。但是，人凝血因子只存在于该转基因羊的乳汁中。以下有关叙述，
正确的是（ ）
A.人体细胞中凝血因子基因编码区的碱基对数目等于凝血因子氨基酸数目的3 倍
B.该技术的利用可以定向改变生物的遗传性状，使种群的基因库发生改变
C.在转基因羊中，人凝血因子基因存在于乳腺细胞，而不存在于其他体细胞中
D.人凝血因子基因开始转录后，DNA 连接酶以DNA 分子的一条链为模板合成
mRNA
答案 B
解析 因
真核生物的基因中存在非
区，而
蛋白
的是
区的外
子
为
编码
编码
质
编码
显
，
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并且
止密
子不
氨基酸，所以凝血因子基因
区的碱基
数目
大于凝
终
码
编码
编码
对
应
血因子氨基酸数目的3 倍，A
；技
可以定向改
生物的
性
错误该
术
变
遗传
状（使
基
转
因山羊的乳汁中含有人凝血因子），使种群的基因
生改
，
库发
变B 正确；因
目的
为
基因
入受精卵中，而
基因羊的每一个体
胞都是由受精卵有
分裂而来的，
导
转
细
丝
所以
基因羊的所有体
胞都含有人凝血因子基因，
转
细
C
；人凝血因子基因开
错误
始
后，
转录
RNA 聚合
以
酶
DNA 分子的一条
模板，同
以核糖核苷酸
原料
链为
时
为
催化合成mRNA，D
。
错误
考向2 结合蛋白质工程考查科学思维能力
3.（2021·广
卷，
东
22）非细胞合成技术是一种运用合成生物学方法，在细胞外构建
多酶催化体系，获得目标产物的新技术，其核心是各种酶基因的挖掘、表达等。中
国科学家设计了4 步酶促反应的非细胞合成路线（见下图），可直接用淀粉生产肌
醇（重要的医药食品原料），以期解决高温强酸水解方法造成的严重污染问题，并
可以提高产率。
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回答下列问题：
（1）研究人员采用PCR 技术从土壤微生物基因组中扩增得到目标酶基因。此外，
获得酶基因的方法还有_________________________________（答出两种即可）。
（2）高质量的DNA 模板是成功扩增出目的基因的前提条件之一。在制备高质量
DNA 模板时必须除去蛋白，方法有______________________________________
_____________________________（答出两种即可）。
（3）研究人员使用大肠杆菌BL21 作为受体细胞、pET20b 为表达载体分别进行4
种酶的表达。表达载体转化大肠杆菌时，首先应制备 细胞。为了检测目的
基因是否成功表达出酶蛋白，需要采用的方法有 。
（4）依图所示流程，在一定的温度、pH 等条件下，将4 种酶与可溶性淀粉溶液混合
组成一个反应体系。若这些酶最适反应条件不同，可能导致的结果是
。在分子水平上，可以通过改变 ，从而改变蛋白质的结构，实现
对酶特性的改造和优化。
答案 （1）从基因文库中获取、人工合成 （2）酶解法或高温处理 （3）感受态
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抗原—抗体杂交技术 （4）不能获得肌醇或肌醇产量较低 酶相对应的脱氧核苷
酸序列
解析 （1）
得目的基因的方法除
获
PCR 技
外，
有从基因文
中
取、人工合
术
还
库
获
成等方法。（2）蛋白
可分解蛋白
，但不会分解
酶
质
DNA；蛋白
在高温条件下会
质
变
性失活，而DNA
然在高温
会
性，但在低温
又会复性，因此在制
高
量
虽
时
变
时
备
质
的DNA 模板
，去除蛋白可采用
解法或高温
理。（
时
酶
处
3）将大
杆菌作
基因工
肠
为
程的受体
胞
，首先
用
细
时
应
Ca2＋
理，使其成
能吸收外界
处
为
DNA 的感受
胞。
态细
目的基因是否成功表达出
蛋白可采用抗原—抗体
交技
。
检测
酶
杂
术
（4）的作用条件有适宜的温度、
酶
pH 等，温度
低，的活性会降低，温度
高、
过
酶
过
酸
强
或
碱的情况下，的活性会降低甚至失活，依据
所示流程，在一定的温
强
酶
题图
度、pH 等条件下，将4 种
与可溶性淀粉溶液混合
成一个反
体系，
酶
组
应
这4 种
的
酶
最适反
条件不同，会
致可溶性淀粉的分解效率降低。可通
蛋白
工程
应
导
过
质
实现
特性的改造和
化，在分子水平上，改
相
的脱氧核苷酸序列，从而改
对酶
优
变酶
对应
蛋白的
构，最
化
特性的目的。
变酶
结
终实现优
酶
考点四 生物技术的安全性与伦理问题
INCLUDEPICTURE "E:\\丁苗苗\\课件\\一轮\\2023 版 创新设计 高考总复习
生物学（配人教版）Q 新教材（琼津京… ）\\ 考点自主梳理.tif" \*
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1.转基因产品的安全性
（1）争论焦点：在转基因食品的安全性等方面发生激烈的争论。
（2）正确态度：理性看待转基因技术要做到建立在完备的相关科学知识基础之上；
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；要靠确凿的证
据和严谨的逻辑进行思考和辩论。
（3）我国方针：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。
2.关注生殖性克隆人
（1）生殖性克隆和治疗性克隆
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，从而达到治疗疾病的目的。
（2）我国禁止生殖性克隆人的“四不”原则：不赞成、不允许、不支持、不接受任何
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生殖性克隆人实验。
（3）警惕用细胞研究和人类基因组编写计划等新技术研究生殖性克隆人。
3.禁止生物武器
（1）生物武器
①种类：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。
（2）禁止生物武器
我国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。
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生物学（配人教版）Q 新教材（琼津京…）\\易错辨析.TIF" \*
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（1）科学家将外源生长素基因导入动物体内，以提高动物的生长速率（×）
（2）转入油菜的抗除草剂基因，可能通过花粉传入环境中（√）
（3）如果转基因植物的外源基因源于自然界，则不会存在安全性问题（×）
（4）生殖性克隆和治疗性克隆两者有着本质的区别（√）
（5）“设计试管婴儿”与“试管婴儿”相比在植入前需要对胚胎进行遗传学诊断
（√）
（6）中国政府禁止生殖性克隆，但不反对治疗性克隆（√）
（7）中国反对生物武器，但中国在特殊情况下可以生产生物武器（×）
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生物学（配人教版）Q 新教材（琼津京…）\\命题规律探究.tif" \*
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考向 结合生物技术的安全性和伦理问题，考查社会责任
1.（2021·北京
一模）
顺义
现代生物技术造福人类的同时，也可能引起一系列的安全
和伦理问题，下列说法不恰当的是（ ）
A.我国政府不支持任何生殖性克隆人实验
B.我国主张全面禁止和彻底销毁生物武器
C.只要有证据表明转基因产品有害，就应禁止该技术的应用
D.我国已经对转基因食品和转基因农产品实施产品标识制度
答案 C
解析 我国政府禁止生殖性克隆人，持四不原（不
成、不允
、不支持、不接
坚
则
赞
许
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受任何生殖性克隆人
），但不反
治
性克隆，
实验
对
疗
A 正确；我国主
全面禁止和
张
底
生物武器等各
大
模
性武器，
彻
销毁
类
规
杀伤
B 正确；于
基因
品，我
对
转
产
们应该
客
公正地看待它，有益的推广，有害的禁止，但不能禁止
技
的
用，
观
该
术
应
C
；
错误
我国已
基因食品和
基因
品
施
品
制度，以尊重人
的知情
经对转
转
农产
实
产
标识
们
权
和
，
选择权
D 正确。
2.（2021·山
百
盟
考）
东
师联
联
2018 年11 月，世界首例免疫艾滋病的基因编辑婴儿
诞生。这项研究用到了能够精确定位并修饰基因的基因编辑技术，即基因编辑时
用约为头发二十分之一细的针把Cas9 蛋白和特定的RNA 引导序列注入受精卵中，
对CCR5 基因进行修改，预期婴儿出生后能天然抵抗人类免疫缺陷病毒，关于该
技术的安全性问题，下列说法错误的是（ ）
A.基因编辑时，引导序列可能发生变异，导致剪切错误，造成不可预知的后果
B.经过基因编辑的个体，有可能影响基因选择性表达，而导致其他疾病的产生
C.将基因编辑技术应用于治疗性克隆，符合人类伦理道德
D.只要加强监管、完善法律法规、完善技术手段，不需担心基因编辑技术的安全性
答案 D
解析 基因
的引
序列是
编辑时
导
RNA，RNA 的碱基序列改
可能
致
，
变
导
识别错误
致剪切
，造成不可
知的后果，
导
错误
预
A 正确；基因
后，基因的序列
生改
，
编辑
发
变
基因的表达具有
性，可能会受到影响，基因
性表达受干
后，容易
致某
选择
选择
扰
导
些疾病的
生，
产
B 正确；生殖性克隆不符合人
理道德，治
性克隆符合人
类伦
疗
类伦
理道德，将基因
技
用于治
性克隆，符合人
理道德，
编辑
术应
疗
类伦
C 正确；可以加
管、完善法律法
、完善技
手段，但基因
技
仍存在一定的安全性
强监
规
术
编辑
术
问题，
D
。
错误
3.（2022·福建宁德期末）中国首例设计试管婴儿的父母均为地中海贫血基因的携
带者，为了挽救患有重度地中海贫血的姐姐，用他的脐带血帮助姐姐进行造血干
细胞移植。下列相关说法正确的是（ ）
A.该婴儿的获得运用了体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植和基因工程等技术
B.移植前需对胚胎进行遗传学诊断
C.姐姐康复后所生的孩子不含地中海贫血基因
D.表明我国已放开设计试管婴儿技术的研究与应用
答案 B
解析
管
儿运用了体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植和
学
断等
设计试
婴
遗传
诊
技
，
术
A
；移植前需
胚胎
行
学
断，从中
符合要求的胚胎，
错误
对
进
遗传
诊
选择
B 正
确；姐姐
行造血干
胞移植没有改
其基因，故姐姐康复后所生的孩子仍含地
进
细
变
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中海
血基因，
贫
C
；
管
儿会
来
理道德
，我国未放开
管
错误设计试
婴
带
伦
问题
设计试
儿技
的研究与
用，
婴
术
应
D
。
错误
重温真题 经典再现
1.（2020·天津卷，6）在天花病毒的第四代疫苗研究中，可利用天花病毒蛋白的亚单
位（在感染和致病过程中起重要作用的成分）制作疫苗。注射该疫苗可诱导机体产
生识别天花病毒的抗体。下列分析错误的是（ ）
A.可通过基因工程途径生产这种疫苗
B.天花病毒蛋白的亚单位是该病毒的遗传物质
C.该方法制备的疫苗不会在机体内增殖
D.天花病毒蛋白的亚单位是疫苗中的抗原物质
答案 B
解析
述疫苗是利用天花病毒蛋白的
位制作的，而利用基因工程可生
已
题
亚单
产
存在的蛋白
或
质
多
，故可通
基因工程途径生
种疫苗，
肽
过
产这
A 正确；天花病毒的
物
是核酸，
遗传
质
B
；方法制
的疫苗的本
是蛋白
的
位，不会在机
错误该
备
质
质
亚单
体中增殖，C 正确；干信息
示，天花病毒蛋白的
位是在感染和致病
程中
题
显
亚单
过
起重要作用的成分，而抗原是能
刺激机体
生（特异性）免疫
答的物
，因此
够
产
应
质
天花病毒蛋白的
位是疫苗中的抗原物
，
亚单
质
D 正确。
2.（2020·北京卷，12）为了对重金属污染的土壤进行生物修复，研究者将从杨树中
克隆的重金属转运蛋白（HMA3）基因与外源高效启动子连接，导入杨树基因组中
（如图）。
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为检测获得的转基因杨树苗中是否含有导入的HMA3 基因，同时避免内源HMA3
基因的干扰，在进行PCR 扩增时，应选择的引物组合是（ ）
A.①＋③
B.①＋②
C.③＋②
D.③＋④
答案 B
解析
示中克隆的重金属
运蛋白（
图
转
HMA3）基因与外源高效启
子
接，入
动
连
导
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基因
中，若要
得的
基因
苗中是否含有
入的
杨树
组
检测获
转
杨树
导
HMA3 基因，同
避免内源
时
HMA3 基因的干
，可利用
入的
扰
导
HMA3 基因与外源高效启
子
动
连
接的特点
行
，即需要
是否含有高效启
子序列和
进
检测
检测
动
HMA3 基因序列，在
引物①和③中
引物
应选择
①，引物②和④中可
任意一种，
合可得
的
选择
综
应选择
引物
合是
组
①＋②，即B 正确，A、C、D
。
错误
3.（2021·
宁卷，
辽
24
）
节选PHB2 蛋白具有抑制细胞增殖的作用。为初步探究某动
物PHB2 蛋白抑制人宫颈癌细胞增殖的原因，研究者从基因数据库中获取了该蛋
白的基因编码序列（简称phb2 基因），大小为0.9 kb（1kb＝1 000 碱基对），利用大
肠杆菌表达该蛋白。回答下列问题：
（1）为获取phb2 基因，提取该动物肝脏组织的总RNA，再经 过程得到
cDNA，将其作为PCR 反应的模板，并设计一对特异性引物来扩增目的基因。
（2）图1 为所用载体图谱示意图，图中限制酶的识别序列及切割位点见下表。为使
phb2 基因（该基因序列不含图1 中限制酶的识别序列）与载体正确连接，在扩增的
phb2 基因两端分别引入 和 两种不同限制酶的识别序列。经过这
两种酶酶切的phb2 基因和载体进行连接时，可选用 （填“E.coliDNA 连
接酶”或“T4 DNA 连接酶”）。
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图1
相关限制酶的识别序列及切割位点
名称
识别序列
及切割位点
名称
识别序列
及切割位点
Hind Ⅲ
A↓AGCTT
TTCGA↑A
EcoR Ⅰ
G↓AATTC
CTTAA↑G
PvitⅡ
CAG↓CTG
GTC↑GAC
Pst Ⅰ
CTGC↓AG
GA↑CGTC
Kpn Ⅰ
G↓GTACC
BamH Ⅰ
G↓GATCC
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CCATG↑G
CCTAG↑G
注：箭
表示切割位点
头
（3）转化前需用CaCl2处理大肠杆菌细胞，使其处于 的生理状态，以提高
转化效率。
（4）将转化后的大肠杆菌接种在含氨苄青霉素的培养基上进行培养，随机挑取菌
落（分别编号为1、2、3、4）培养并提取质粒，用（2）中选用的两种限制酶进行酶切，
酶切产物经电泳分离，结果如图2， 号菌落的质粒很可能是含目的基因的
重组质粒。
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图2
注：M
指示分子大小的
准参照物；小于
为
标
0.2 kb 的DNA 分子条
未出
在
中
带
现
图
答案 （1）逆转录 （2）EcoR Ⅰ Pvit Ⅱ T4DNA 连接酶 （3）感受态
（4）3
解析 （1）利用RNA
得
获
cDNA 的
程称
逆
。（
过
为
转录
2）根据启
子和
止子的
动
终
生理作用可知，目的基因
入启
子和
止子之
。
应导
动
终
间图1 中可看出，两者之
存
间
在于三种限制
切点，但是由于
酶
KpnⅠ在
粒上不止一个
切位点，所以
质
酶
应该选
择EcoR Ⅰ和Pvit Ⅱ两种不同限制
的
序列；根据
酶
识别
Pvit Ⅱ的
切序列，切出
酶
了平末端，所以构建基因表达载体
，
用
时
应该
T4 DNA
接
接
粒和目的基
连
酶连
质
因。（3）化
用
转
时
CaCl2
理大
杆菌
胞，使其
于感受
的生理状
，以提高
处
肠
细
处
态
态
化效率。（
转
4）由于
些菌落都可以生
在含有氨
青霉素的培养基中，因此都含
这
长
苄
有
粒，重
粒包含了目的基因和
粒，如果用
质
组质
质
EcoR Ⅰ和Pvit Ⅱ两种
切割
酶
重
粒
泳后将
得含有
粒和目的基因两条条
，由于
组质
电
获
质
带
phb2 基因大小为0.9
kb，所以
菌落
对应
3 的
泳
。
电
图
4.（2020·全国卷Ⅲ，38 改
）
编W 是一种具有特定功能的人体蛋白质。某研究小组拟
仿照制备乳腺生物反应器的研究思路，制备一种膀胱生物反应器来获得W，基本
过程如图所示。
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回答下列问题：
（1）步骤①中需要使用的工具酶有 。步
骤②和③所代表的操作分别是 和 。步骤④称为 。
（2）与乳腺生物反应器相比，用膀胱生物反应器生产W 的优势在于不受转基因动
物的 （答出2 点即可）的限制。
（3）一般来说，在同一动物个体中，乳腺上皮细胞与膀胱上皮细胞的细胞核中染色
体DNA 所含的遗传信息 （填“ 相同” 或“ 不同”），原因是
___________________________________________________________。
（4）从上述流程可知，制备生物反应器涉及胚胎工程，胚胎工程中所用到的主要技
术有 （答出2 点即可）。
答案 （1）限制性内切核酸酶、DNA 连接酶 显微注射 体外培养 胚胎移植
（2）性别、年龄 （3）相同 两种上皮细胞都是体细胞，且来源于同一个受精卵
（4）体外受精、胚胎移植
解析 （1）步骤①是基因表达
体的构建
程，
程需要使用的工具
有限制
载
过
该过
酶
性内切核酸
（限制
）和
酶
酶
DNA
接
，用限制
分
切割
体和目的基因，用
连
酶
酶
别
载
DNA
接
将目的基因和
体
接起来。步
连
酶
载
连
骤②和③所代表的操作分
是
微注
别
显
射和体外培养。步骤④是将早期胚胎植入到代孕母体内，称
胚胎移植。
为
（2）与乳腺生物反
器相比，用膀胱生物反
器生
应
应
产W 的
在于不受
基因
优势
转
动
物的性
和年
的限制。（
别
龄
3）乳腺上皮
胞和膀胱上皮
胞都是体
胞。一般来
细
细
细
说，
在同一
物个体中，其体
胞都是由同一个受精卵分裂、分化而来的，
动
细
胞在分裂
细
、
分化
程中，其
胞核中染色体
过
细
DNA 所含的
信息一般是不
的，因此两种上
遗传
变
皮
胞的染色体
细
DNA 所含的
信息相同。（
遗传
4）据
述流程可知，胚胎工程中所
题
用到的主要技
有体外受精、胚胎移植等。
术
5.（2021·河北卷，24）采矿污染和不当使用化肥导致重金属镉（Cd）在土壤中过量
积累。利用植物修复技术将土壤中的Cd 富集到植物体内，进行后续处理（例如，收
集植物组织器官异地妥善储存），可降低土壤中Cd 的含量。为提高植物对Cd 污染
土壤的修复能力，研究者将酵母液泡Cd 转运蛋白（YCFl）基因导入受试植物，并
检测了相关指标。
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回答下列问题：
（1）为获取YCFl 基因，将酵母细胞的全部DNA 提取、切割后与载体连接，导入受
体菌的群体中储存，这个群体称为 。
（2）将DNA 序列插入Ti 质粒构建重组载体时，所需要的两种酶是 。
构建的重组基因表达载体中必须含有标记基因，其作用是
。
（3）进行前期研究时，将含有YCFl 基因的重组载体导入受试双子叶植物印度芥菜，
采用最多的方法是 。研究者进一步获得了转YCFl 基因的不育
杨树株系，采用不育株系作为实验材料的目的是
。
（4）将长势一致的野生型和转基因杨树苗移栽到Cd 污染的土壤中，半年后测定植
株干重（图1）及不同器官中Cd 含量（图2）。据图1 可知，与野生型比，转基因植株
对Cd 具有更强的 （填“耐性”或“富集能力”）；据图2 可知，对转基因
植株的 进行后续处理对于缓解土壤Cd 污染最为方便有效。
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（5）已知YCFl 特异定位于转基因植物细胞的液泡膜上。据此分析，转基因杨树比
野生型能更好地适应高Cd 环境的原因是 。
相较于草本植物，采用杨树这种乔木作为Cd 污染土壤修复植物的优势在于
（写出两点即可）。
答案 （1）基因文库 （2）限制酶和DNA 连接酶 供重组DNA 的鉴定与选择
（3）农杆菌转化法 避免目的基因在自然界中传播 （4）耐性 叶 （5）转基因杨
树可利用Cd 转运蛋白将Cd 搬运至液泡内，防止Cd 破坏细胞核以及各种细胞器，
减少Cd 对细胞的损伤 杨树是多年生植物，更有利于持续储存Cd，且杨树更高
大，吸收的Cd 更多（写出两点即可）
解析 （1）将含有某种生物不同基因的
多
许
DNA 片段，入受体菌的群体中
存
导
储
，
各个受体菌分
含有
种生物的不同的基因，称
基因文
。（
别
这
为
库
2）构建基因表达载
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体
，需用限制
分
切割含目的基因的
时
酶
别
DNA 和
粒，用
质
DNA
接
将目的基
连
酶
因片段与切割后的
粒
接。基因表达
体上的
基因可用来
受体
胞中
质
连
载
标记
鉴别
细
是否含有目的基因，从而将含有目的基因的
胞
出来。（
细
筛选
3）将目的基因
入植
导
物
胞的常用方法是
杆菌
化法。用不育
株系作
材料可避免花粉
细
农
转
杨树
为实验
传
播造成的基因
染
。（
污
问题
4）从题图1 可知，基因植株的干重比野生型大，明
转
说
其对Cd 的耐性更
。由
强
题图2 可知，与野生型相比，基因植株叶中
转
Cd 含量比根
和茎中Cd 含量增加的幅度大，因此
基因植株的叶
行后
理，更有助于
对转
进
续处
缓
解土壤Cd
染。（
污
5）由于YCFl 特异定位于植物
胞的液泡膜上，可将
细
Cd
运至
转
液泡中，防止Cd 破坏
胞核以及各种
胞器，减少
细
细
Cd
胞的
，从而使
基
对细
损伤
转
因
能更好地适
高
杨树
应
Cd
境。相
于草本植物，
是多年生植物，更有利于
环
对
杨树
持
存
续储
Cd，且
更高大，
杨树
对Cd
染土壤的修复更具
。
污
优势
课后·分层训练
（
：
时间
35 分
）
钟
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考点一 重组DNA 技术的基本工具与基本操作程序
1.（2022·
北育才中学
考）
东
联
下列有关DNA 连接酶的说法，正确的是（ ）
A.DNA 连接酶和限制酶的作用恰好相反，DNA 连接酶可以将限制酶切开的双链
DNA 片段“缝合”起来
B.DNA 连接酶和DNA 聚合酶一样能连接单链DNA 片段
C.E.coli DNA 连接酶可以连接有平末端的DNA 片段，也能连接有黏性末端的
DNA 片段
D.T4 DNA 连接酶只能连接有平末端的DNA 片段
答案 A
解析 DNA
接
不能
接
连
酶
连
单链DNA 片段，DNA 聚合
是将
个脱氧核苷酸加
酶
单
到已有的核苷酸片段上，B
；
错误
E.coli DNA
接
只能
接有黏性末端的
连
酶
连
DNA
片段，C
；
错误T4 DNA
接
既可以
接有黏性末端的
连
酶
连
DNA 片段，也可以
接有
连
平末端的DNA 片段，D
。
错误
2.（2022·北京民族大学附中期末）下图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以
下相关叙述，正确的是（ ）
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生物学（配人教版）Q 新教材（琼津京…）\\X316.tif" \* MERGEFORMATINET
A.⑤只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异
B.③侵染植物细胞后，重组Ti 质粒整合到④的染色体上
C.④的染色体上若含抗虫基因，则⑤就表现出抗虫性状
D.②的构建需要限制性内切核酸酶和DNA 聚合酶参与
答案 A
解析 ⑤
基因植物，只要表
出抗虫性状就
明
入的目的基因成功表达了
为转
现
说
转
，
基因工程的原理是基因重
，属于可
异，
组
遗传变
A 正确；③侵染植物
胞后，重
细
组
Ti
粒上的
质
T－DNA 整合到棉花
胞的染色体上，
细
B
；受体
胞的染色体上
错误
细
可能含抗虫基因，但不代表
基因就一定成功表达，因此不能确定
该
⑤是否表
出
现
抗虫性状，C
；基因表达
体的构建需要限制性内切核酸
和
错误
载
酶
DNA
接
参
连
酶
与，D
。
错误
3.（2021·山
宁
考）
东济
联
图甲、乙中标注了相关限制酶的酶切位点。下列关于培育
转基因大肠杆菌的叙述错误的是（ ）
INCLUDEPICTURE "E:\\丁苗苗\\课件\\一轮\\2023 版 创新设计 高考总复习
生物学（配人教版）Q 新教材（琼津京…）\\F299.TIF" \* MERGEFORMATINET
A.若通过PCR 获取该目的基因，应该选用引物甲和引物丙
B.图中质粒和目的基因构建表达载体，应选用Bcl Ⅰ和Hind Ⅲ剪切
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C.若将基因表达载体导入受体细胞中，需选用Ca2＋处理法
D.在受体细胞中，氨苄青霉素抗性基因和目的基因可同时表达
答案 D
解析 通过PCR
取目的基因
，两种引物分
和目的基因的两条
合，并
获
时
别
单链结
沿相反的方向合成子
，故
用引物甲和引物丙，
链
选
A 正确；由甲
可知，
用
图
选
BamHⅠ会破坏两种抗性基因，合乙
可确定
结
图
应选择BclⅠ和HindⅢ剪切，B 正
确；将目的基因
入大
杆菌常采用
导
肠
Ca2＋
理法，
处
C 正确；构建重
粒
目的基
组质
时
因插入氨
青霉素抗性基因中，故氨
青霉素抗性基因被破坏不能表达，
苄
苄
D
。
错误
考点二 DNA 的粗提取与鉴定、DNA 片段的扩增及电泳鉴定
4.（2020·江
卷，
苏
17）生物学实验常呈现“五颜六色”的变化。下列实验中溶液颜
色变化的叙述正确的是（ ）
A.在新鲜的梨汁中加入斐林试剂，混匀后在加热条件下由无色变成砖红色
B.在厌氧发酵的果汁中加入酸性重铬酸钾溶液，混匀后由蓝色变成灰绿色
C.在DNA 溶液中加入二苯胺试剂，混匀后在沸水浴条件下逐渐变成蓝色
D.在氨基酸溶液中加入双缩脲试剂，混匀后逐渐变成紫色
答案 C
解析 斐林
色，在新
的梨汁中加入斐林
，混匀后在加
条件下由
试剂为蓝
鲜
试剂
热
色
成
色，
蓝
变
砖红
A
；氧
酵
果汁中有酒精生成，在
氧
酵的果汁中加
错误厌
发
时
厌
发
入酸性重
酸
溶液，混匀后由橙色
成灰
色，
铬
钾
变
绿
B
；在
错误
DNA 溶液中加入二
苯胺
，混匀后在沸水浴条件下逐
成
色，
试剂
渐变
蓝
C 正确；蛋白
和多
中含有
质
肽
肽
，与双
可
生作用，生紫色反
，但氨基酸中不含有
，不能与双
键
缩脲试剂
发
产
应
肽键
生紫色反
，
缩脲试剂发
应
D
。
错误
考点三 基因工程的应用及蛋白质工程
5.（2022·山西太原
）
质检中华鲟是地球上最古老的脊椎动物之一，被誉为“水中大
熊猫”。研究者试图利用蛋白质工程技术改造中华鲟体内的某些蛋白质，使其更加
适应现在的水域环境。以下说法错误的是（ ）
A.该工程可以定向改变蛋白质分子的结构
B.改造蛋白质是通过改造基因而实现的
C.中华鲟的相关蛋白质被改造的过程同样遵循中心法则
D.改造后的中华鲟产生的后代不具有改造后的蛋白质
答案 D
解析 可以通
改造
过
基因来定向改
蛋白
分子的
构，
变
质
结
A、B 正确；蛋白
工程
质
的
思路
上是中心法
的逆推，因此中
的相关蛋白
被改造的
程同
设计
实际
则
华鲟
质
过
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遵循中心法
，
样
则C 正确；蛋白
工程改造的是基因，可以
子代，因此改造
质
遗传给
后的中
生的后代也具有改造后的蛋白
，
华鲟产
质
D
。
错误
6.（2022·安徽合肥市
）
质检红细胞生成素（EPO）是体内促进红细胞生成的一种激
素物质，是当今最成功的基因工程药物，可用于治疗肾衰性贫血等疾病。由于天然
EPO 来源极为有限，目前临床使用的红细胞生成素主要来自基因工程技术生产的
重组人红细胞生成素（rhEPO）。其简要生产流程如图，下列相关叙述正确的是（
）
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A.过程①用到的工具酶有DNA 聚合酶、限制酶和DNA 连接酶
B.构建的重组表达载体中终止子的作用是终止翻译过程
C.检测重组细胞是否表达出rhEPO 常用抗原—抗体杂交技术
D.用乳腺生物反应器生产EPO 可将人EPO 基因导入哺乳动物体细胞获得
答案 C
解析
程
过
①构建基因表达
体，需用限制
切割目的基因和
体，并用
载
酶
载
DNA 连
接
接，
程无需
酶连
该过
DNA 聚合
参与，
酶
A
；止子的作用是
止
程，
错误终
终
转录过
B
；
重
胞是否表达出
错误
检测
组细
rhEPO，可利用抗原—抗体特异性
合的原理，
结
采用抗原—抗体
交技
，
杂
术检测C 正确；采用
胞培养生
细
产EPO 成本比
高，可以
较
采用乳腺生物反
器，将基因表达
体
入雌性哺乳
物受精卵中，使
应
载
转
动
EPO 基因
在
基因
物的乳腺
胞中表达，通
分泌的乳汁来生
转
动
细
过
产EPO，目前
不能直接
还
用高度分化的体
胞克隆哺乳
物，
细
动
D
。
错误
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7.（2021·山
州一模）
东滨
构建基因表达载体时，可利用碱性磷酸单酯酶催化载体的
5′－P 变成5′－OH，如图所示。将经过该酶处理的载体与外源DNA 连接时，由于
5′－OH 与3′－OH 不能连接而形成切口（nick）。下列说法错误的是（ ）
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A.经碱性磷酸单酯酶处理的载体不会发生自身环化
B.外源DNA 也必须用碱性磷酸单酯酶处理
C.T4 DNA 连接酶可连接黏性末端和平末端
D.重组DNA 经过2 次复制可得到不含nick 的子代DNA
答案 B
解析 将
碱性磷酸
理的
体与外源
经过
单酯酶处
载
DNA
接
，由于
连
时
5′－OH 与3′
－OH 不能
接而形成切口（
连
nick），因此
碱性磷酸
理的
体不会
生
经
单酯酶处
载
发
自身
化，
环
A 正确；外源DNA 不能用碱性磷酸
理，如用碱性磷酸
单酯酶处
单酯酶
理，
体与外源
处
载
DNA 不能
接形成重
连
组DNA，B
；
错误
T4 DNA
接
可
接
连
酶
连
黏性末端和平末端，C 正确；DNA
行半保留复制，
进
1 个重组DNA 经过2 次复制，
可得到2 个不含nick 的子代DNA，D 正确。
8.（2022·
一附中
研）
华师
调
图1 为生产转基因抗虫棉时使用的质粒，图2 为生产转
基因抗虫棉时所用目的基因侧翼涉及的限制酶的酶切位点。
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（1）为了高效地构建基因表达载体，最好选用 （填限制酶名称）同时酶
切质粒和目的基因。
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（2）为了筛选出基因表达载体，需要将DNA 连接酶处理后的溶液与大肠杆菌混合
在一起进行培养，为了促使大肠杆菌吸收外源DNA，需要用 处理大肠杆
菌使其处于感受态。随后再将大肠杆菌涂布在含 的培养基中培养，一般
情况下这样培养出来的大肠杆菌有两种类型：一种是结合了目的基因的质粒，一
种是未结合目的基因的质粒。可以加入 分别去切割两种质粒，其中结合
了目的基因的质粒在酶切后能产生目的基因。
（3）图示质粒在设计时插入了T－DNA 序列，并且将启动子、多克隆位点和终止
子序列插入到T－DNA 中（注：插入不会破坏T－DNA 的作用），T－DNA 的作用
是 。
（4）有人担心基因工程中使用的抗性基因可转移至近缘生物中，本例中的质粒能
否有助于降低氨苄青霉素抗性基因转移到近缘生物的风险？
______________________________________________________
为什么？__________________________________________________
答案 （1）HindⅢ和BamHⅠ
（2）CaCl2（或Ca2＋） 氨苄青霉素 HindⅢ和BamHⅠ
（3）将插入T－DNA 中的DNA 序列转移并整合到受体细胞染色体DNA 上
（4）能 只有T－DNA 之间的DNA 序列可以转移至染色体DNA 上，本例中氨苄
青霉素抗性基因不能转移到染色体DNA 上，个体发育过程中会随着细胞分裂而
逐渐丢失，因而不会转移至近缘生物中
解析 （1）高效构建基因表达
体宜采用双
切，即
用
载
酶
选
HindⅢ和BamHⅠ同时
切割
粒和目的基因。（
质
2）使用Ca2＋或CaCl2
理可以使大
杆菌
于易于吸收
处
肠
处
外源DNA 的感受
。
需要用到抗性基因，在本
粒中抗性基因是氨
青霉
态筛选时
质
苄
素抗性基因，因此在重
体
需要用
组
筛选时
到含氨
青霉素的培养基。使用
苄
DNA 连
接
接后的重
粒中，原来切割
粒和目的基因的限制
切位点在重
酶连
组质
质
酶酶
组质
粒中再次出
，可以使用同
的限制（
现
样
酶HindⅢ和BamHⅠ）将重
粒再次切开
组质
。
（3）T－DNA 的作用是将相
的
应
DNA 序列
移并整合到受体
胞染色体
转
细
DNA 上
（4）因为T－DNA 中插入启
子、多克隆位点和
止子之后并不影响
动
终
T－DNA 的
作用，所以T－DNA 会把T－DNA 中插入的DNA 片段
移到染色体
转
DNA 上，这
氨
青霉素抗性基因将无法
移到染色体
样
苄
转
DNA 上而保留在
胞
中，
胞
细
质
细
质
中的DNA 无法稳定的保存和复制，将会随着个体
育
程中
胞分裂次数的增
发
过
细
加而
失，从而降低了抗性基因
移的
。
丢
转
风险
9.（2021·天津卷，16）乳酸菌是乳酸的传统生产菌，但耐酸能力较差，影响产量。酿
酒酵母耐酸能力较强，但不产生乳酸。研究者将乳酸菌的乳酸脱氢酶基因（LDH）
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导入酿酒酵母，获得能产生乳酸的工程菌株。下图1 为乳酸和乙醇发酵途径示意
图，图2 为构建表达载体时所需的关键条件。
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（1）乳酸脱氢酶在转基因酿酒酵母中参与厌氧发酵的场所应为 。
（2）获得转基因酿酒酵母菌株的过程如下：
①设计引物扩增乳酸脱氢酶编码序列。
为使扩增出的序列中编码起始密码子的序列由原核生物偏好的GTG 转变为真核
生物偏好的ATG，且能通过双酶切以正确方向插入质粒，需设计引物1 和2。其中
引物1 的5′端序列应考虑 和 。
②将上述PCR 产物和质粒重组后，导入大肠杆菌，筛选、鉴定，扩增重组质粒。重
组质粒上有 ，所以能在大肠杆菌中扩增。启动子存在物种特异性，易被本
物种的转录系统识别并启动转录，因此重组质粒上的乳酸脱氢酶编码序列
（填“能”或“不能”）在大肠杆菌中高效表达。
③提取重组质粒并转入不能合成尿嘧啶的酿酒酵母菌株，在 的固体培养
基上筛选出转基因酿酒酵母，并进行鉴定。
（3）以葡萄糖为碳源，利用该转基因酿酒酵母进行厌氧发酵，结果既产生乳酸，也
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产生乙醇。若想进一步提高其乳酸产量，下列措施中不合理的是 （单选）。
A.进一步优化发酵条件
B.使用乳酸菌LDH 基因自身的启动子
C.敲除酿酒酵母的丙酮酸脱羧酶基因
D.对转基因酿酒酵母进行诱变育种
答案 （1）细胞质基质 （2）①包含BamHⅠ的识别序列 将GTG 改为ATG ②
原核生物复制原点 不能 ③缺失尿嘧啶 （3）B
解析 （1）酵母
胞
氧
酵即无氧呼吸的
所
胞
基
。（
细
厌
发
场
为细
质
质
2）①
引
设计
物1
的5′端序列，考
将
起始密
子的序列由原核生物偏好的
应
虑
编码
码
GTG
真核
转变为
生物偏好的ATG，以便目的基因在酵母
胞中更好的表达；由
细
图2 乳酸脱
基
氢酶
因（LDH）左
含
侧
GTG 序列可知，基因左
与
粒上的启
子相
接，引物
该
侧应
质
动
连
则
1 的5′端需要引入BamHⅠ的
序列。
识别
②将重
粒
入大
杆菌，重
粒上
组质
导
肠
组质
有原核生物复制原点，所以能在大
杆菌中
增。由于启
子存在物种特异性，而
肠
扩
动
重
粒上
有
酒酵母基因的启
子，故重
粒上的乳酸脱
序列在
组质
带
酿
动
组质
氢酶编码
大
杆菌中不能高效表达。
肠
③在缺乏尿
的
培养基上，不能
嘧啶
选择
合成尿
的
嘧啶
酒酵母菌株不能生存，
入重
粒的
酒酵母菌株因
得了尿
合成
酿
导
组质
酿
为获
嘧啶
酶
基因而可以正常生存，从而起到
作用。（
筛选
3）一步
化
酵条件，使其更有利
进
优
发
于
基因
酒酵母的繁殖，可以提高其乳酸
量，
转
酿
产
A 正确；由于启
子存在物种特
动
异性，使用乳酸菌LDH 基因自身的启
子，在酵母
胞中不能高效表达，
动
细
B
；
错误
敲除
酒酵母的丙
酸脱
基因，使
酒酵母不能
生乙醇，从而提高乳酸
酿
酮
羧酶
酿
产
产
量，C 正确；
基因
酒酵母
行
育种，可能会出
乳酸的高
菌株，
对转
酿
进
诱变
现
产
D 正
确。
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