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第42 讲 基因工程以及生物技术的安全性和伦理问题
目 录
01 考情解码·考点定标................................................2
02 体系构建·思维领航................................................3
03 考点突破·考向探究................................................3
考点一 重组DNA 技术的基本工具 ..............................................5
知识点1 限制性内切核酸酶和DNA 连接酶...................................5
知识点2 基因进入受体细胞的载体和DNA 的粗提取与鉴定.....................5
考向1 限制性内切核酸酶和DNA 连接酶.....................................8
考向2 基因进入受体细胞的载体和DNA 的粗提取与鉴定......................9
考点二 基因工程的基本操作程序 ............................................11
知识点1 目的基因的筛选与获取基因表达载体的构建.......................11
知识点2 将目的基因导入受体细胞和目的基因的检测与鉴定.................12
考向1 目的基因的筛选与获取基因表达载体的构建..........................15
考向2 将目的基因导入受体细胞和目的基因的检测与鉴定....................15
考点三 基因工程和蛋白质工程的应用 ........................................16
知识点1 基因工程的应用...............................................16
知识点2 蛋白质工程的原理和应用.......................................17
考向1 基因工程的应用..................................................19
考向2 蛋白质工程的原理和应用..........................................19
考点四 生物技术的安全性与伦理问题 ........................................20
知识点1 转基因产品的安全性...........................................20
知识点2 关注生殖性克隆人.............................................20
知识点3 禁止生物武器.................................................21
考向1 转基因产品的安全性..............................................22
考向2 关注生殖性克隆人和禁止生物武器..................................22
04 真题感知·命题洞见（含2025 年高考真题）..........................22
05 学以致用·能力提升..............................................25
一、教材知识链接..........................................................................................................................................25
二、教材深挖拓展..........................................................................................................................................25
三、情境创新素材..........................................................................................................................................27
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考点要求
考查形式
2025 年
2024 年
2023 年
基因工程
选择题
非选择题
新课标Ⅱ卷，T37,15
分
山西卷，T21,10 分
山东卷，T25,12 分
河北卷T22，7 分
全国卷T38，10 分
黑吉辽卷T25，12 分
新课标卷T6，6 分
湖北卷T22，3 分
广东卷T20，4 分
蛋白质工程
选择题
非选择题
浙江卷T23，14 分
考情分析：
1．从命题题型和内容上看，高考中基因工程和生物技术的安全性与伦理问题，核心以选择题、非选择题
（填空题、简答题、论述题） 呈现，偶见图文结合题（如结合流程图、表格分析）。
选择题：侧重基础概念辨析，选项多围绕具体技术的安全风险（如转基因食品）、伦理争议点（如生殖性
克隆）设置，考查对核心知识点的精准记忆。非选择题：常结合实际案例（如基因编辑婴儿、转基因作物
推广），要求分析风险、阐述伦理立场，部分需结合基因工程技术原理（如CRISPR-Cas9），考查逻辑推
理和文字表达能力。
2．从命题思路上看，从以下几个方面进行考查
(1)限制酶、DNA 连接酶、载体（质粒等）的作用特点与选择依据，常结合具体情境判断工具使用合理
性。；
(2)转基因作物（抗虫、抗逆）、转基因动物（生物反应器）、基因治疗（遗传病治疗）、DNA 探针（疾
病诊断）等，结合案例分析技术优势与潜在问题；
(3)与基因重组、中心法则、细胞工程等知识点的综合考查，如转基因植物培育与植物组织培养的结合。。
复习目标：
1．阐明基因工程的基本操作程序主要包括目的基因的筛选与获取、基因表达载体的构建、将目的基因导
入受体细胞和目的基因的检测与鉴定等步骤。(生命观念)
2．掌握人们根据基因工程原理，进行蛋白质设计和改造，可以获得性状和功能更符合人类需求的蛋白
质。(科学思维)
3．举例说明历史上生物武器对人类造成了严重的威胁与伤害以及转基因产品对人类生活的帮助。(社会责
任)
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考点一 重组DNA 技术的基本工具
知识夯基
知识点1 限制性内切核酸酶和DNA 连接酶
1．切割DNA 分子的工具是 ，简称 ，这类酶主要是从 中分离纯化出来的。它们能
够 的特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的 断开，产生 两种形式的末
端。
2．DNA 连接酶分为两类，一类是 ，另一类是 。后者既可以“缝合”双链DNA 片段互补的
，又可以“缝合”双链DNA 片段的 ，但连接平末端的效率相对较低。
3．质粒是一种 的、 、独立于 ，并具有 能力的 。
知识点2 基因进入受体细胞的载体和DNA 的粗提取与鉴定
1．在基因工程操作中，真正被用作载体的质粒，都是在天然质粒的基础上进行过 的。这些质粒
上常有特殊的 基因，如 、 等，便于重组DNA 分子的筛选（如下图）。
大肠杆菌及质粒结构模式图
2．在基因工程中使用的载体除 外，还有 、 等。它们的来源不同，在大小、结
构、复制方式以及可以插入外源DNA 片段的大小上也有很大差别。
3．载体必须具备的条件：① ② ，以便与外源基因连接。③具有 。
4．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 在
的NaCl 溶液中 ，它能溶于2 mol/L 的NaCl 溶液。在一定温度下，DNA 遇 试剂会呈现
，因此二苯胺试剂可以作为鉴定DNA 的试剂。
重难点透析 基因工程的探索以及基本工具细节知识点
基因工程探索：1．基因工程是指按照人们的愿望，通过转基因等技术，赋予生物新的遗传特性，创造出
更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。从技术操作层面看，由于基因工程是在DNA 分子水平上进行
设计和施工的，因此又叫作重组DNA 技术。
2．1944 年，艾弗里等人通过肺炎链球菌的转化实验，不仅证明了遗传物质是DNA，还证明了DNA 可以在同
种生物的不同个体之间转移。
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3．1958 年，梅塞尔森和斯塔尔用实验证明了DNA 的半保留复制。随后不久，克里克提出中心法则。
4．1967 年，科学家发现，在细菌拟核DNA 之外的质粒有自我复制能力，并可以在细菌细胞间转移。
5．1973 年，科学家证明质粒可以作为基因工程的载体，构建重组DNA，导入受体细胞，使外源基因在原核
细胞中成功表达，并实现物种间的基因交流。至此，基因工程正式问世。
6．1983 年，科学家采用农杆菌转化法培育出世界上第一例转基因烟草。此后，基因工程进入了迅速发展
的阶段。
7．1985 年，穆里斯等人发明PCR，为获取目的基因提供了有效手段。
8．限制酶的切割位置及结果
9．DNA 连接酶的作用
E．coli DNA 连接酶和T4 DNA 连接酶均可将黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，相当于把梯子两边扶手的
断口连接起来。如下图所示：
(1)DNA 连接酶的作用部位为①，恢复磷酸二酯键。
(2)磷酸二酯键指的是上图圆圈中的化学键，限制酶切割或DNA 连接酶连接的是圆圈中的化学键，箭头指的
化学键属于一个核苷酸的内部结构。
(3)与限制酶的关系
10．与DNA 分子相关的四种酶的比较
项目
限制酶
DNA
连接酶
DNA
聚合酶
解旋酶
作用
底物
DNA
分子
DNA
分子片段
脱氧
核苷酸
DNA
分子
作用
部位
磷酸
二酯键
磷酸
二酯键
磷酸
二酯键
碱基对间
的氢键
作用
特点
切割目的基因及
载体，特异性识
别双链DNA 分子
将双链DNA 片段
“缝合”起来，
将单个脱氧核苷
酸添加到脱氧核
将DNA 两条链之
间的氢键打开
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的特定核苷酸序
列，使特定部位
的磷酸二酯键断
开
恢复磷酸二酯键
苷酸链上
作用
结果
形成黏性末端或
平末端
形成重组DNA 分
子
形成新的DNA 分
子
形成单链DNA 分
子
应用
基因工程
基因工程、
DNA 复制
DNA 复制
[温馨提示](1)将一个基因从DNA 分子上切割下来，需要切两处，同时产生4 个黏性末端或平末端。
(2)不同DNA 分子用同一种限制酶切割产生的黏性末端都相同，同一种DNA 分子用不同的限制酶切割，产生
的黏性末端也可能相同。
(3)判断两个末端是否为同一种限制酶切割产生的方法：将其中一个末端旋转180°，若与另一个完全相同，
则说明这两个末端是由同一种限制酶切割产生的。
11.切割不同的DNA 片段但产生相同的黏性末端的一类限制酶称为同尾酶。这类酶的特点：①识别的序列不
同，但可以切割产生相同的黏性末端，且切割产生的黏性末端可以相互配对；②两个同尾酶切割的DNA 片
段连接后，一般情况下，不能再被原来的限制酶识别。如BamH Ⅰ和Bgl Ⅱ就是常见的同尾酶。
限制酶
识别序列和切割位点
产物
BamH Ⅰ
Bgl Ⅱ
12.（1） 两种载体的不同：基因工程中的载体与细胞膜上物质运输的载体不同，前者的实质是DNA 分子，
能将目的基因导入受体细胞，后者是蛋白质，与细胞膜的选择透过性有关。
（2） 载体需要加工：一般来说，天然载体不能同时满足所有条件，要对其进行人工改造才可以使用。
13．标记基因的筛选原理
(1)前提：载体上的标记基因一般是一些抗生素的抗性基因。目的基因要转入的受体细胞没有抵抗相关抗
生素的能力。
(2)过程：含有某抗生素抗性基因的载体导入受体细胞，抗性基因在受体细胞内表达，受体细胞对该抗生
素产生抗性，然后在培养基中加入该抗生素。
(3)结果：在培养基上，被抗生素杀死的是没有抗性的受体细胞，未被杀死的具有抗性的受体细胞得以筛
选出来。
(4)原理如下图所示：
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[温馨提示] (1)将外源基因直接导入受体细胞是不可行的，因为如果没有载体，导入受体细胞后，目的
基因无法进行自我复制和稳定存在以及表达。
(2)质粒上的一些抗生素抗性基因作为标记基因，作用是检测目的基因是否导入受体细胞。
考向研析
考向1 限制性内切核酸酶和DNA 连接酶
例1．限制酶和DNA 连接酶是基因工程的工具酶，以下说法正确的是( )
A．DNA 连接酶能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段上形成磷酸二酯键
B．限制酶只能切割双链DNA 片段，不能切割烟草花叶病毒的核酸
C．T4 DNA 连接酶只能连接黏性末端
D．限制酶主要从原核生物中分离纯化而来所以也能剪切自身的DNA
【变式训练1·变载体】图1 表示某种DNA 分子上的多种限制酶切割位点，图2 表示EcoR Ⅰ、BamH
Ⅰ、Sau3A Ⅰ三种限制酶识别序列和切割位点，下列相关叙述错误的是( )
A．获取该目的基因可采用EcoR Ⅰ 和BamH Ⅰ 进行酶切
B．图2 所示的三种限制酶使特定碱基序列的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开
C．可以用Sau3A Ⅰ和BamH Ⅰ酶切该DNA 分子，产生不同的黏性末端
D．能被Sau3A Ⅰ切割的序列不一定能被BamH Ⅰ切割
选C。EcoR Ⅰ和BamH Ⅰ的酶切位点位于目的基因的两侧，获取该目的基因可采用EcoR Ⅰ和BamH Ⅰ进行
酶切，A 正确；限制酶的作用是使特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，B 正确；Sau3A Ⅰ和
BamH Ⅰ识别的碱基序列不同，酶切目的基因产生的黏性末端相同，但是目的基因内部含有Sau3A Ⅰ识别
的序列，所以不能使用Sau3A Ⅰ切割该DNA 来获取目的基因，C 错误；Sau3A Ⅰ和BamH Ⅰ识别的碱基序
列不同，BamH Ⅰ识别的序列中包含Sau3A Ⅰ识别的序列，但Sau3A Ⅰ识别的序列BamH Ⅰ不一定能识别，
所以能被Sau3A Ⅰ切割的序列不一定能被BamH Ⅰ切割，D 正确。
【变式训练2·变考法】已知某种限制性内切核酸酶在一线性DNA 分子上有3 个酶切位点，如下图中
箭头所指。如果该线性DNA 分子在3 个酶切位点上都被该酶切断，则会产生a、b、c、d 四种不同长度的
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DNA 片段。现有多个上述线性DNA 分子，若在每个DNA 分子上至少有1 个酶切位点被该酶切断，则从理论上
讲，经该酶酶切后，这些线性DNA 分子最多能产生长度不同的DNA 片段种类数是( )
A．3 B．4 C．9 D．12
考向2 基因进入受体细胞的载体和DNA 的粗提取与鉴定
例2．下列有关基因工程中载体的说法，正确的是( )
A．被用作载体的质粒都是未经人工改造的天然质粒
B．所有的质粒都可以作为基因工程中的载体
C．质粒是一种独立于细菌拟核外的链状DNA 分子
D．作为载体的质粒DNA 分子上应有对重组DNA 进行鉴定和选择的标记基因
。在基因工程操作中，被用作载体的质粒是在天然质粒的基础上进行过人工改造的，A 错误；作为基因工
程的载体，必须具备一定的条件，而自然界中的质粒不一定具备相应的条件，因此不是所有的质粒都可以
作为基因工程中的载体，B 错误；质粒是一种独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA 之外的环状双链
DNA 分子，C 错误；作为载体的质粒DNA 分子上应有标记基因，便于对重组DNA 进行鉴定和选择，D 正确。
【变式训练1·变考法】某细菌质粒如下图所示，通过标记基因可以推知外源基因插入的位置，图示
中的a、b、c 是外源基因插入位置，请根据表中提供的细菌生长情况，推测①②③三种重组后细菌的外源
基因插入点，正确的一组是( )
细菌
细菌在含氨苄青霉素的培养基上的生长
状况
细菌在含四环素的培养基上的生长状况
①
能生长
能生长
②
能生长
不能生长
③
不能生长
能生长
A.①是c；②是b；③是a
B．①是a 和b；②是a；③是b
C．①是a 和b；②是b；③是a
D．①是c；②是a；③是b
【变式训练2·变载体】在基因工程中，筛选含有目的基因的受体细胞过程特别重要。下图中pUC18
是一种常用质粒，其中ori 为复制原点，AmpR为氨苄青霉素抗性基因，LacZ 基因能合成某种酶，该酶能将
无色染料X-gal 变成蓝色。已知目的基因插入的位置如图所示，为快速筛选出获得目的基因的大肠杆菌，
平板培养基内除了大肠杆菌生长所必需的营养物质和琼脂外，还必须加入( )
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A．氨苄青霉素
B．无色染料X-gal
C．氨苄青霉素和无色染料X-gal
D．氨苄青霉素或无色染料X-gal
考点二 基因工程的基本操作程序
知识夯基
知识点1 目的基因的筛选与获取基因表达载体的构建
1．培育转基因抗虫棉主要需要四个步骤： 、 、 、 。
2．PCR 是聚合酶链式反应的缩写。它是一项根据 的原理，在体外提供参与DNA 复制的各种组分与
反应条件，对目的基因的核苷酸序列进行 的技术。
3．PCR 技术可以分为 、 和 三步。（如下图）
4．PCR 反应过程可以在 （PCR 仪）中自动完成，完成以后，常采用 来鉴定PCR 的产物。
5．基因表达载体要包括以下四个基本的结构： 、 、 、 。
6．构建基因表达载体的目的： 。
7．启动子位于目的基因的 ，它是 识别和结合的部位。
8．标记基因的作用： 。
9．熟悉基因表达载体构建的过程。
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知识点2 将目的基因导入受体细胞和目的基因的检测与鉴定
1．花粉管通道法有多种操作方式。例如，可以用 将含目的基因的DNA 溶液直接注入子房中；可以
在植物受粉后的一定时间内，剪去 ，将DNA 溶液滴加在 上，使目的基因借助 进
入胚囊。除此之外，将目的基因导入植物细胞常用的方法还有 法。
2．转化是指 的过程。
3．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。农杆菌细胞内含有 质粒，当它侵染植物细胞后，能将 质粒上的T
－DNA（可转移的DNA）转移到被侵染的细胞，并且将其整合到该细胞的 。根据农杆菌的这种特点，
如果将目的基因插入Ti 质粒的T－DNA 中，通过农杆菌的转化作用，就可以使目的基因进入植物细胞。
（如下图）
4．检查转基因抗虫棉是否培育成功，首先是分子水平的检测，包括通过 等技术检测 或
检测 ；从转基因棉花中提取蛋白质，用相应的抗体进行 杂交，检测 等。
其次，还需要进行 水平的鉴定。例如，通过采摘抗虫棉的叶片饲喂棉铃虫来确定Bt 基因是否赋予
了棉花抗虫特性以及抗性的程度。
5．培育转基因抗虫棉的四个步骤，其实就反映了基因工程的基本操作程序。
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基因工程的基本操作流程图
6．在获得转基因产品的过程中，还可以通过构建 来获取目的基因。
7．将目的基因导入动物受精卵最常用的一种方法是利用 将目的基因注入动物的受精卵中，这个
受精卵将发育成为具有新性状的动物。在基因工程操作中，常用原核生物作为受体细胞，其中以
应用最为广泛。研究人员一般先用 处理大肠杆菌细胞，使细胞处于一种能 的生理状态，
然后再将重组的基因表达载体导入其中。
【易错提醒】
1．PCR 反应过程模型
图形显示一轮循环产生的子链长度小于模板链的长度，到第三轮循环时，才开始出现2 个两条脱氧核
苷酸链等长的子代DNA。
2．PCR 中的数量关系
循环次数
1
2
3
n
DNA 分子数
2
4
8
2n
含引物的DNA 分子数
2
4
8
2n
含其中一种引物的DNA 分子数
1＝21－1
3＝22－1
7＝23－1
2n－1
同时含两种引物的DNA 分子数
0＝21—2
2＝22－2
6＝23－2
2n－2
共消耗引物的分子数
2＝22－2
6＝23－2
14＝24－2
2n＋1－2
含脱氧核苷酸链等长的DNA 分子数
0＝21－2
0＝22－4
2＝23－6
2n－2n
3.PCR 与体内DNA 复制的比较
类型
体内DNA 复制
PCR
时期
细胞分裂前的间期
人工控制，随时进行
场所
细胞内
细胞外
是否需要ATP
需要
不需要
解旋
在解旋酶作用下，细胞提供能
量，部分DNA 双链解开
90 ℃以上高温解聚，DNA 双链全
部解开，不需要解旋酶
酶
解旋酶、DNA 聚合酶、DNA 连接酶
等
耐高温的DNA 聚合酶
合成
一条链连续合成；另一条链不连
分别从两种引物的3′端开始延
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子链
续合成，再由DNA 连接酶连接或
两条链均连续合成
伸，都是连续合成
过程
循环次数
受生物体自身控制
一般要经历30 次
产物
完整DNA
两种引物之间的DNA 片段
相同点
(1)都需要提供DNA 模板；(2)都需要在一定环境中进行；(3)DNA 合成
方向都是从子链的5′端向3′端延伸
[温馨提示] (1)复性不一定均为引物与DNA 模板结合。复性时，引物与DNA 模板的结合是随机的，也
存在DNA 解开的两条链的结合。
(2)PCR 反应的结果不都是所需的DNA 片段。因为第一轮循环得到的DNA 片段只有一种引物，比所需的
DNA 片段要长，从第二轮循环才出现所需的DNA 片段，这样的片段存在两种引物。
[温馨提示] (1)基因表达载体≠载体：基因表达载体与载体相比增加了目的基因。
(2)目的基因的插入位点不是随意的：基因表达载体需要启动子与终止子的调控，所以目的基因应插
入启动子和终止子之间的部位，若目的基因插入启动子部位，启动子将失去原有功能。
4、与膜载体的区别：基因工程中的载体是DNA 分子，能将目的基因导入受体细胞内，并利用它在宿主细
胞内对目的基因进行大量复制；膜载体是蛋白质，与细胞膜的通透性有关。
【名师提醒】
教材隐性知识：1．(教材P77 相关信息)Bt 抗虫蛋白基因表达的Bt 抗虫蛋白抗虫的原理是什么？是否
对人畜有害？
2．(教材P77 相关信息)什么是PCR 反应中的引物？在PCR 操作中为什么加入Mg2＋？
3．(教材P79 旁栏思考)用PCR 可以扩增mRNA 吗？
【易错辨析】
(1)PCR 反应中温度的周期性改变是为了DNA 聚合酶催化不同的反应。( )
(2)用PCR 方法扩增目的基因时不必知道基因的全部序列。( )
(3)PCR 体系中一定要添加从受体细胞中提取的DNA 聚合酶。( )
(4)表达载体的复制和目的基因的表达均启动于复制原点。( )
(5)外源DNA 必须位于重组质粒的启动子上游或终止子的下游才能进行表达。( )
考向研析
考向1 目的基因的筛选与获取基因表达载体的构建
例1、下列有关体内DNA 复制与PCR 比较的叙述，错误的是( )
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A．二者子链的延伸方向相同，均为5′端→3′端
B．二者均需要解旋酶破坏氢键来实现解旋
C．体内DNA 复制需要能量，PCR 反应也需要能量
D．二者遵循的碱基互补配对方式相同
【变式训练1·变载体】用PCR 技术特异性地拷贝“X 基因”，两种引物及其与模板链的结合位置如下
图所示。经四轮循环后产物中有五种不同的DNA 分子，下列叙述错误的是( )
A．第一轮循环得到2 个DNA 分子，即①②各1 个
B．第二轮循环得到4 个DNA 分子，即①②③④各1 个
C．第三轮循环得到8 个DNA 分子，其中有2 个是等长的，也就是有2 个X 基因
D．第四轮循环得到16 个DNA 分子，其中有4 个X 基因
【变式训练2·变考法】下列有关获取目的基因的叙述，错误的是( )
A．目的基因就是编码蛋白质的基因
B．筛选和获取目的基因是基因工程的第一步
C．来自苏云金杆菌的Bt 基因可作为培育转基因抗虫棉的目的基因
D．序列比对工具的应用为科学家找到合适的目的基因提供了更多的机会
考向2 将目的基因导入受体细胞和目的基因的检测与鉴定
例2．下图为利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述错误的是( )
A．②的构建需要限制性内切核酸酶和DNA 连接酶参与
B．③侵染植物细胞后，重组Ti 质粒上的T-DNA 整合到④的染色体DNA 分子上
C．④的染色体上若含抗虫基因，则⑤就表现出抗虫性状
D．⑤只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异
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【变式训练1·变考法】为增加玉米抗旱性，研究者构建含有某微生物抗旱基因E 的重组质粒，采用
农杆菌转化法转入玉米幼胚组织细胞中，用E 蛋白的抗体进行抗原—抗体杂交检测后，进一步筛选出抗旱
的转基因玉米。下列相关叙述错误的是( )
A．提取该微生物的mRNA 逆转录为cDNA，通过PCR 获得大量目的基因
B．重组Ti 质粒进入玉米幼胚组织细胞后表达出抗旱性状不可遗传，后代需再次导入重组Ti 质粒
C．用农杆菌转化法将E 基因转入玉米幼胚组织细胞后，可经组织培养获得转基因植株
D．用E 蛋白的抗体进行抗原—抗体杂交，可在分子水平检测转基因玉米的抗旱性状
【变式训练2·变载体】下列关于PCR 操作过程的叙述，错误的是( )
A．PCR 实验中使用的微量离心管、枪头、缓冲液以及蒸馏水等在使用前必须进行高压灭菌处理
B．琼脂糖溶液中加入的核酸染料利于DNA 在300 nm 紫外灯下被检测
C.将PCR 所用的缓冲液和酶从冰箱拿出后，放在高温环境中迅速融化，以减少酶活性的丧失
D．在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
考点三 基因工程和蛋白质工程的应用
知识夯基
知识点1 基因工程的应用
1．基因工程在农牧业方面的应用
(1)转基因抗虫植物：从某些生物中分离出具有 ，将它导入作物中培育出具有抗虫性的作物。
(2)转基因抗病植物：将来源于某些病毒、真菌等的 导入植物中，培育出转基因抗病植物。
(3)转基因抗除草剂植物：将 某种除草剂的基因导入作物，可以培育出抗除草剂的作物品种。
(4)改良植物的品质：将某种必需氨基酸含量多的 导入植物中，可以提高这种氨基酸的含量。将
与植物
导入矮牵牛中，使它呈现出自然界没有的颜色变异，大大提高了它的观赏价值。
(5)提高动物的生长速率：由于 的表达可以使转基因动物生长得更快，因此可将这类基因导入动
物体内，以提高动物的生长速率。
(6)改善畜产品的品质：将
导入奶牛基因组，使获得的转基因牛分泌的 中，乳糖的含量
大大降低，而其他营养成分不受影响。
2．科学家将药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的 等调控元件重组在一起，通过 的
方法导入哺乳动物的受精卵中，由这个受精卵发育成的转基因动物在进入泌乳期后，可以通过分泌乳汁来
生产所需要的药物，这称为乳腺生物反应器或乳房生物反应器。
3．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 。
4．目前，科学家正尝试利用基因工程技术对猪的器官进行改造，采用的方法是在器官供体的基因组中导
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，然后再结合克隆技术，培育出
不会引起 反应的转基因克隆猪器官。
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知识点2 蛋白质工程的原理和应用
1．蛋白质工程是指 。
2．基因工程原则上只能生产自然界中 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→ →推测 →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）。
蛋白
工程的基本思路
质
【易错提醒】
1、基因工程菌与乳腺生物反应器的比较
比较内容
基因工程菌
乳腺生物反应器
含义
用基因工程的方法，使外
源基因得到高效表达的菌
类
让外源基因在哺乳动物的乳腺中特
异表达，利用动物的乳腺组织生产
药物蛋白
基因表达
细菌合成的药物蛋白可能
没有活性
合成的药物蛋白与天然蛋白相同
受体细胞
微生物细胞
哺乳动物受精卵
目的基因
导入方式
Ca2＋处理法
显微注射法
药物提取
从微生物细胞或其培养液
中提取
从哺乳动物乳汁中提取
2、基因工程与蛋白质工程
项目
基因工程
蛋白质工程
过程
目的基因的筛选与获取→基因
表达载体的构建→将目的基因
导入受体细胞→目的基因的检
测与鉴定
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
实质
定向改造生物的遗传特性，以
获得人类所需的生物类型和生
物产品
定向改造或生产人类所需的蛋白质
结果
只能生产自然界已存在的蛋白
质
可生产自然界没有的蛋白质
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【名师提醒】
教材隐性知识：(选择性必修3 P90 正文信息)利用转基因技术获得的已整合药用蛋白基因的转基因小
鼠分泌的乳汁中检测不到药用蛋白，根据中心法则分析，其可能的原因是 。
(选择性必修3 P94 图3－17)对天然蛋白质进行改造，你认为应该直接对蛋白质分子进行操作，还是
通过对基因的操作来实现？原因是什么？___________________________________。
【易错辨析】
(1)科学家利用转基因技术培育了抗玉米螟的玉米，种植该玉米的农田就不需要进行防虫管理了。(
)
(2)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。( )
(3)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。( )
(4)由大肠杆菌工程菌获得人的干扰素后可直接应用。( )
(5)蛋白质工程需要改变蛋白质分子的所有氨基酸序列。( )
(6)蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改造分子的结构。( )
考向研析
考向1 基因工程的应用
例1．基因工程自20 世纪70 年代兴起后，得到飞速的发展，下列相关叙述错误的是( )
A．利用基因工程技术，可以让哺乳动物批量生产药用蛋白
B．基因工程经常以抗生素抗性基因作为目的基因
C．转基因抗虫作物的种植，能有效减少化学杀虫剂的施用量
D．将病原体的抗原基因转入适当的微生物细胞，可获得用作疫苗的表达产物
【变式训练1·变载体】下图为获得抗除草剂转基因玉米A 的技术路线，下列相关叙述错误的是(
)
注：报告基因是一种编码可被检测的蛋白质或酶的基因。
A．采用PCR 扩增目的基因时，设计的引物间要避免形成氢键
B．为防止酶切产物自身环化，构建表达载体需用两种不同的限制酶
C．检测是否转化成功，需要依次利用抗生素抗性基因和报告基因
D．利用T-DNA 可以将目的基因插入农杆菌的染色体DNA 上
【变式训练2·变考法】某实验小组将人生长激素基因导入大肠杆菌以制备工程菌，下列相关叙述错
误的是( )
A．人生长激素基因可以下丘脑细胞的mRNA 为模板通过逆转录获得
B．将人的生长激素基因导入大肠杆菌，需要处理大肠杆菌，使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA 分
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子的生理状态
C．利用基因工程菌制备的生长激素需要与天然产品的功能进行活性比较
D．与人细胞分泌的天然生长激素相比，基因工程菌无法对生长激素进行进一步加工和修饰
考向2 蛋白质工程的原理和应用
例2．下列有关基因工程和蛋白质工程的叙述，不正确的是( )
A．将基因表达载体导入小鼠的受精卵中常用显微注射法
B．设计扩增目的基因的引物时，不必考虑表达载体的序列
C．蛋白质工程是通过改造或合成基因，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新蛋白质的技术
D．蛋白质工程的流程和天然蛋白质合成的过程有所差别
【变式训练1·变考法】下图是蛋白质工程的示意图，下列有关叙述正确的是( )
A．蛋白质工程的顺序是A、B、C、D、E、F、G
B．A、B 过程是在细胞核内完成的，C 过程是在细胞质内完成的
C．G 过程的完成依赖于改造或合成基因
D．C 过程可在大肠杆菌中由内质网和高尔基体完成
。
【变式训练2·变载体】T4 溶菌酶在温度较高时易失去活性，研究人员对编码T4 溶菌酶的基因进行改
造，使T4 溶菌酶的第3 位的异亮氨酸变为半胱氨酸，该半胱氨酸与第97 位的半胱氨酸之间形成了一个二
硫键，提高了T4 溶菌酶的耐热性。下列叙述正确的是( )
A．T4 溶菌酶耐热性提高的原因是组成该酶的氨基酸种类和数量发生了改变
B．T4 溶菌酶的改造属于蛋白质工程的范畴，自然界中的酶都可通过蛋白质工程进行改造
C．蛋白质工程与中心法则的流动方向一致，即DNA→mRNA→蛋白质
D．若高温使蛋白质分子的空间结构发生改变，蛋白质的功能也会受到影响
考点四 生物技术的安全性与伦理问题
知识夯基
知识点1 转基因产品的安全性
1．对微生物的基因改造是基因工程中研究最早、最广泛和取得实际应用成果最多的领域，这是因为微生
物具有 、 、对环境因素 和容易进行 操作等优点。
2．在转基因研究工作中，科学家会采取很多方法防止 。例如，我国科学家将来自玉米的α淀粉
酶基因与目的基因一起转入植物中，由于α淀粉酶基因可以阻断淀粉储藏使花粉失去活性，因而可以防止
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转基因花粉的传播。
知识点2 关注生殖性克隆人
1．生殖性克隆是指 。治疗性克隆是指利 。两者有着本质的区别。
2．有的伦理学家认为，生殖性克隆人是在人为地制造在心理上和社会地位上都不健全的人，严重地违反
了人类 ，是克隆技术的滥用。
3．我国政府一再重申四不原则：不赞成、不允许、不支持、 任何生殖性克隆人实验。
4．试管婴儿与设计试管婴儿
试管婴儿与设计试管婴儿都是有性生殖，都要通过① ，并进行②体 和③ ，不同
的是设计试管婴儿胚胎移植前需进行 。
知识点3 禁止生物武器
1、生物武器包括致病菌类、病毒类和 等，例如，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。
2、生物武器的致病能力强、 。它可以直接或者通过食物、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。
【易错提醒】
1、试管婴儿和“设计试管婴儿”的异同点
项目
试管婴儿
“设计试管婴儿”
不
同
点
技术
手段
无须进行遗传学诊断
进行遗传学诊断
应用
主要解决不孕不育夫妇的
生育问题
主要用于白血病、贫血
症等遗传疾病的预测及
治疗
相同点
二者都是体外受精、体外进行早期胚胎培养，再经
过胚胎移植，从生殖方式上都为有性生殖
【名师提醒】
教材隐性知识：1．(教材P102 相关信息)我国科学家将来自玉米的α-淀粉酶基因与目的基因一起转
入植物中，可以有效防止基因污染。你知道是什么原因吗？
2．(教材P105 思维训练)对某种转基因食品而言，证明它安全与证明它不安全，哪个获取所需证据的
难度大？为什么？
【易错辨析】
(1)高产青霉素菌株属于转基因成果。( )
(2)转基因技术是高科技的分子生物学技术，对利用其开发出来的产品产生争论是一种对科学的无知。(
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)
(3)转基因技术及其应用是伴随着质疑、担忧甚至反对的声音而不断发展的。( )
(4)我国政府主张对治疗性克隆和生殖性克隆的有效监控并进行严格审查。( )
(5)“设计试管婴儿”技术与试管婴儿技术没有什么不同。( )
(6)生物武器可通过吸入、误食、接触带菌物品，被带菌昆虫叮咬等侵入人体。( )
考向研析
考向1 转基因产品的安全性
例1．随着转基因技术的发展，“基因污染”应运而生，下列关于基因污染的叙述，不正确的是(
)
A．外源基因可通过转基因作物的花粉散落到该作物的近亲作物上，从而污染生物基因库
B．基因污染是一种不可以扩散的污染
C．杂草、害虫从它的近亲处获得抗性基因，可能会破坏生态系统的稳定性
D．转基因生物有可能成为入侵的外来物种，威胁生态系统中其他生物的生存
【变式训练1·变载体】转基因技术就是把某一物种具有的特定基因进行分离，并把它转移到另一物
种中去，从而使这一物种具有组合基因。然而，转基因技术也可能会带来负面影响。下列选项中不是由转
基因生物带来的弊端的是( )
A．在转基因生物的食品加工中带来食品污染
B．转基因生物的大规模繁殖导致生态入侵
C．使近亲野生物种具有抗性基因，可能会变成“超级杂草”
D．对生物多样性产生的影响，如抗除草剂作物的产生会破坏农田生物多样性
【变式训练2·变考法】下列关于转基因生物安全性的叙述，错误的是( )
A．转入外源基因的烟草不存在安全性问题
B．转基因生物有可能成为“外来物种”，影响生态系统的稳定性
C．抗除草剂基因有可能通过花粉传播进入杂草，使之成为“超级杂草”
D．转基因技术可培育出新的致病微生物，制成生物武器之后可能很难对付
考向2 关注生殖性克隆人和禁止生物武器
例2.下列关于治疗性克隆和生殖性克隆的说法，错误的是 ( )
A．使用病人自己的细胞产生胰岛细胞以治疗糖尿病属于治疗性克隆
B．将一个克隆的胚胎移植到一个女性子宫中发育成婴儿的过程属于生殖性克隆
C．治疗性克隆属于无性生殖，生殖性克隆属于有性生殖
D．治疗性克隆和生殖性克隆均需要应用动物细胞培养和核移植技术
【变式训练1·变考法】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。此前，二
人曾育有一女，此女患有重度地中海贫血。为了再生一个健康的孩子，用孩子的脐带血帮助姐姐进行造血
干细胞移植，设计了这个婴儿。下列有关说法不合理的是( )
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A．“设计试管婴儿”利用体外受精、胚胎移植、植入前胚胎遗传学诊断技术等
B．“设计试管婴儿”与试管婴儿均为有性生殖
C．“设计试管婴儿”与试管婴儿都要进行胚胎选择，但两者选择的目的不同
D．设计婴儿性别是“设计试管婴儿”的第一步
【变式训练2·变载体】下列有关生物武器的叙述，错误的是( )
A．生物武器的种类包括致病菌类、病毒类、毒品、生化毒剂等
B．鼠疫、炭疽、霍乱等的病原体都可以用来制造生物武器
C．生物武器可以直接散布或通过食物、生活必需品等散布
D．我国主张全面禁止和彻底销毁生物武器
1．(2024·黑吉辽选择考)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
2．(2024·湖南选择考)某同学将质粒DNA 进行限制酶酶切时，发现DNA 完全没有被酶切，分析可能的
原因并提出解决方法。下列叙述错误的是( )
A．限制酶失活，更换新的限制酶
B．酶切条件不合适，调整反应条件如温度和酶的用量等
C．质粒DNA 突变导致酶识别位点缺失，更换正常质粒DNA
D．酶切位点被甲基化修饰，换用对DNA 甲基化不敏感的限制酶
3．(2024·山东等级考)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
4．(2024·湖南选择考改编)最早的双脱氧测序法是PCR 反应体系中，分别再加入一种少量的双脱氧核
苷三磷酸(ddATP、ddCTP、ddGTP 或ddTTP)，子链延伸时，双脱氧核苷三磷酸也遵循碱基互补配对原则，以
加入ddATP 的体系为例：若配对的为ddATP，延伸终止；若配对的为脱氧腺苷三磷酸(dATP)，继续延伸；
PCR 产物变性后电泳检测。通过该方法测序某疾病患者及对照个体的一段序列，结果如图所示。下列叙述
正确的是( )
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A．上述PCR 反应体系中需加入两种引物
B．电泳时产物的片段越小，迁移速率越慢
C．5′—CTACCCGTGAT—3′为对照个体的一段序列
D．患者该段序列中某位点的碱基C 突变为G
5．(2024·黑吉辽选择考)将天然Ti 质粒改造成含有Vir 基因的辅助质粒(辅助TDNA 转移)和不含有
Vir 基因、含有TDNA 的穿梭质粒，共同转入农杆菌，可提高转化效率。细菌和棉花对密码子偏好不同，为
提高翻译效率，增强棉花抗病虫害能力，进行如下操作。回答下列问题。
注：F1—F3，R1—R3 表示引物；TDNALB 表示左边界；TDNARB 表示右边界；Ori 表示复制原点；KanR表
示卡那霉素抗性基因；HygBR表示潮霉素B 抗性基因。
(1)从苏云金杆菌提取DNA 时，需加入蛋白酶，其作用是
________________________________________________________________________。提取过程中加入体积
分数为95%的预冷酒精，其目的是____________________________________________________________。
(2)本操作中获取目的基因的方法是________和________________。
(3)穿梭质粒中p35s 为启动子，其作用是_____________________，驱动目的基因转录；插入两个
p35s 启动子，其目的可能是________________________________________。
(4)根据图中穿梭质粒上的KanR和HygBR两个标记基因的位置，用________________基因对应的抗生素
初步筛选转化的棉花愈伤组织。
(5)为检测棉花植株是否导入目的基因，提取棉花植株染色体DNA 作模板，进行PCR，应选用的引物是
________和________。
(6)本研究采用的部分生物技术属于蛋白质工程，理由是________(单选)。
A．通过含有双质粒的农杆菌转化棉花细胞
B．将苏云金杆菌Bt 基因导入棉花细胞中表达
C．将1—1 362 基因序列改变为棉花细胞偏好密码子的基因序列
D．用1—1 362 合成基因序列和1 363—1 848 天然基因序列获得改造的抗虫蛋白
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6.（2025 河北卷，22（1）（2））为治理水体中对生物有群害的锅污染,研究者构建了分泌信号脑 SP7、福
离子结合蛋白 CADR、定位于细胞壁的蛋白 GP1 和黄色荧光蛋白 YFP 编码序列融合表达的载体,转入单
细胞衣,实现 CADR 大量合成、分泌并定位于细胞壁,以吸附水体中的镉离子。回答下列问题:
(1)在DNA 聚合酶、引物、模板DNA 和脱氧核苷酸中,随着PCR 反应进行,分子数量逐渐减少的是 和_
。模板与引物在PCR 反应的 阶段开始结合。PCR 使用的DNA 聚合酶需耐高温,其原
因为 。
(2) 载体中可用的酶切位点信息和拟构建载体的部分结构如图1 所示。在将CADR、GPI 和YFP 基因逐个
构建到载体时,为避免错误连接,需向以上三个基因的两端分别添加限制酶识别序列,其中 GP1 两端应添
(填两种限制酶)的识别序列。用DNA 连接连接时,可化载体和目的基因之间形成
长句作答类
一、教材知识链接
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1．限制酶主要从原核生物中分离得到的原因：
2．质粒载体作为基因工程的工具，应具备的基本条件：
3．目前，在PCR 反
应中使用Taq DNA 聚合酶，而不使用大肠杆菌DNA 聚合酶的主要原因：
4．启动子的位置和
生物作用：
。
5．终止子的位置和生物作用：
6．农杆菌转化法中农杆
菌的作用：
。
7．转移的基因能在受体细胞内表达的原因：
8．原核生物作为
转基因受体细胞的优点：
9．用两种不同限制酶同时处理质粒和含目的基因的片段的主要优点：
10．现
要通过基因工程的方法获得某蛋白，若在启动子的下游直接接上编码该蛋白的DNA 序列(TTCGCTTCT…
CAGGAAGGA)，则所构建的表达载体转入宿主细胞后不能翻译出该蛋白，原因是
11．
不同生物的DNA 能拼接的原因：
。
12．基因工程检测目的基因是否导入、转录、翻译的方法依次为：
13．目
的基因能否在受体细胞中稳定遗传的关键是
14．蛋白质工程的目标是
。
15．不能直接对天然的蛋白质进行改造的原因：
二、教材深挖拓展
1．下图是某同学画出的限制酶BamH Ⅰ
和Hind Ⅲ
切割产生的黏性末端，判断他的
写法是否正确？如果不正确，请改正。
2．若PCR 扩增过程加入模板DNA 片段a 个，经过n 次循环后，产生的DNA 片段中含有模板DNA 片段的DNA
个数为_
个，试分析原因： 。
3．某同学认为PCR 过程中不同的DNA 片段变性时温度是不同的，你认为他的说法正确吗？ 。说
明你的理由：
4．培育转基因生物的核心工作是 。构建基因表达载体的
目的： 。
5.通过PCR 技术获取足够量的目的基因后，能够直接导入受体细胞吗？ 。原因是
6.农杆菌转化法要将目的基因插入农杆菌质粒的T-DNA 片段的原因是
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。
7．如果改用花粉管通道法将目的基因导入受体细胞，与农杆菌转化法相比，其具有的优点是
。
答案：操作简便；无需组织培养即可获得植株(答出一点即可，其他答案合理也可)
8．加工转化糖浆时，采用什么方法使工业用酶的纯度更高，而且它的生产成本显著降低，生产效率较高？
。
9.为了生产药物，常把药用蛋白基因构建的表达载体导入大肠杆菌或酵母菌细胞中构建工程菌，选用细菌
或酵母菌作为受体细胞的优点有哪些？
__
_
。
10.与乳腺生物反应器相比，膀胱生物反应器的优点是
11．某同学认为只要知道了氨基酸的序列就可以利用蛋白质工程制造出各种特定功能的蛋白质，你认为他
的说法科学吗？ 。说明你的理由： 。
12.利用蛋白质工程将干扰素分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，如何对现有的基因进行改造？
。
13.有人认为转基因生物都是不安全的，应禁止一切转基因生物的推广，你怎样看待。
。
14．举例说明在基因研究工作中，科学家是如何采取多种方法防止基因污染的。
。
15．核移植技术使“克隆人”成为可能，该问题引起广泛讨论和争议。你想克隆自己吗？ ，
原因是 。
16．我国允许治疗性克隆，治疗性克隆的优势是 。
三、新情境素材速递
1、在基因工程操作中，科研人员利用识别两种不同识别序列的限制酶(R1 和R2)处理基因表达载体，
进行聚丙烯酰胺凝胶电泳检测，结果如下图所示。
试探究：
(1)该载体是环形DNA 还是链状DNA？说明理由。(科学思维)
(2)两种限制酶在载体上的酶切位点各有几个？(科学思维)
(3)限制酶R1 与R2 的酶切位点的最短距离是多少？(科学思维)
2、我国研制的重组新冠病毒疫苗已在全世界广泛应用。重组新冠病毒疫苗的制备流程如下图所示。
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试探究：
(1)上述过程中④的目的是什么？(生命观念)
(2)上述过程②③代表什么含义？获得的S 蛋白基因中是否含有启动子？(科学思维)
(3)新冠病毒疫苗制备后，经过一段时间，可能起不到良好的预防作用，可能的原因有哪些？(社会责
任)
3、科学家对鼠源杂交瘤抗体进行改造，生产出效果更好的鼠—人嵌合抗体，用于癌症治疗。下图表
示形成鼠—人嵌合抗体的过程。
试探究：
(1)改造鼠源杂交瘤抗体，是对人抗体和鼠抗体直接进行操作吗？操作的思路应该是什么？(科学思
维)
(2)经过改造的鼠—人嵌合抗体，与鼠源杂交瘤抗体相比较，突出的优点是什么？(生命观念)
4、1984 年第一例转基因鱼在我国诞生以来，转基因鱼研究已取得了长足进步。如转入生长激素基因
的鱼生长速度快、饵料转化率高，但鱼类易于逃逸、扩散，因此转基因鱼的生态安全性问题值得研究。最
近，我国科学家只将三倍体的转基因鱼投入自然系统。
试探究：
(1)转基因鱼通过较高的能量转化效率取得较高的特定生长率，以致生长速度大于非转基因鱼，蛋白
质转换效率也显著高于非转基因鱼。试分析可能的原因。(科学思维)
(2)鱼类易于逃逸、扩散，因此转基因鱼的生态安全性问题值得研究，试分析其易引起生态安全性问
题的原因。(社会责任)
(3)试从保障生态安全的角度分析只投放三倍体鱼的原因。(社会责任)
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