学年高二生物人教版选修3文档专题1 细胞工程 13 Word版含答案Word文档格式.docx

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成果

转基因抗虫棉、转基因抗虫水稻等

抗烟草花叶病毒的转基因烟草和抗病毒的转基因小麦、甜椒、番茄等

意义

减少了化学农药的使用，降低了生产成本，减少了环境污染，降低了对人体健康的损害

2.抗逆转基因植物

抗逆基因

作用

调节细胞渗透压基因

改变细胞内渗透压，提高抗盐碱、抗干旱能力

抗盐、抗旱烟草

抗冻蛋白基因

提高耐寒能力

耐寒番茄

抗除草剂基因

抗除草剂

抗除草剂玉米

3.利用转基因改良植物的品质

（1）方法：

将优良性状基因导入植物，获得优良品质的植物。

（2）意义：

改良植物的某些品质。

合作探究

1.提高农作物的抗逆能力

（1）转基因抗虫棉的目的基因是什么？

是从哪种生物获取的？

抗虫棉能抗病毒、细菌、真菌吗？

答案　Bt毒蛋白基因；

目的基因是从苏云金芽孢杆菌体内提取出来的；

不能，因为抗虫基因具有专一性。

（2）对于基因工程生产的抗虫棉是否取得最后的成功，最简单的检测方法是什么？

这种检测属于哪一层次？

答案　让害虫去吃转基因棉花的植株，观察害虫的生存状况来鉴定植株是否具有相应的抗虫性状。

这属于个体水平上的检测。

（3）从基因与性状的关系角度思考，利用转基因改良植物品质的途径有哪些？

答案　①直接导入控制该性状的结构蛋白基因。

②导入与该性状有关的某种酶的基因。

2.培育抗逆作物的意义

（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。

答案　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？

为什么？

答案　会。

害虫会因基因突变产生对转基因抗虫棉的抗性。

1.判断正误

（1）种植转基因抗虫棉的农田不需要进行防虫管理（　　）

（2）转基因抗病植物不受细菌、真菌或病毒的危害，种植过程中不需要使用农药（　　）

（3）植物基因工程主要用于提高农作物产量（　　）

（4）转基因作物减少了化学农药的使用，降低了生产成本，减少了环境污染，但增加了对人体健康的损害（　　）

答案　

（1）×

（2）×

　（3）×

　（4）×

2.目前人类利用基因工程的方法成功培育出转基因抗虫棉，以下说法正确的是（　　）

A.苏云金芽孢杆菌的毒蛋白基因与质粒结合后直接进入棉花的叶肉细胞表达

B.抗虫基因导入棉花叶肉细胞后，可通过传粉、受精的方法，使抗虫性状遗传下去

C.标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因

D.转基因抗虫棉经过种植，棉铃虫不会产生抗性，这样可以有效消灭棉铃虫

答案　C

解析　苏云金芽孢杆菌的毒蛋白基因与质粒结合后需用农杆菌转化法导入棉花的叶肉细胞，不能直接进入棉花的叶肉细胞表达，A项错误；

叶肉细胞是体细胞，其基因不能通过有性生殖进行遗传，可以通过植物组织培养技术，使抗虫性状遗传下去，B项错误；

构建好的基因表达载体中必须含有标记基因，以便于确定目的基因是否进入受体细胞内，C项正确；

棉铃虫抗性的产生是基因突变的结果，但抗虫棉的自然选择会使棉铃虫的抗性基因频率升高，D项错误。

二、动物基因工程的前景

应用　　　

基因来源

提高动物的生长速度

外源生长激素基因

转基因绵羊、转基因鲤鱼

改善畜产品的品质

肠乳糖酶基因

转基因牛分泌的乳汁中乳糖含量大大减低

转基因动物生产药物

药用蛋白基因＋乳腺蛋白基因的启动子

乳腺生物反应器

转基因动物作器官移植的供体

抑制或除去抗原决定基因

利用克隆技术培育没有免疫排斥反应的猪器官

1.关于动物基因工程改良的动物品种

（1）为提高动物的生长速率，需将外源生长激素基因导入动物体内，应该选择哪种细胞作为受体细胞？

试分析其原因。

答案　受精卵。

受精卵体积较大，操作较容易，含营养物质丰富，也能保障发育成的个体所有细胞都含有外源基因，全能性较高。

（2）为什么将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组能降低牛奶中的乳糖含量？

答案　肠乳糖酶基因在奶牛乳腺细胞中表达出乳糖酶，可以分解乳汁中的乳糖。

2.分析用转基因动物生产药物的过程，思考以下问题：

（1）就药物基因而言，最理想的表达场所是哪里？

答案　转基因动物的乳腺。

（2）乳腺生物反应器有哪些优点？

答案　产量高、质量好、成本低、易提取。

（3）讨论用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程是怎样的？

答案　①获取目的基因；

②构建基因表达载体；

③显微注射导入哺乳动物受精卵中；

④将受精卵送入母体内发育成转基因动物。

3.用转基因动物作器官移植的供体时，应采取什么措施？

答案　抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因。

3.判断正误

（1）动物基因工程的主要前景是提高动物生长的速度（　　）

（2）培育转基因动物常用显微注射技术将外源基因导入受精卵（　　）

（3）抑制或除去抗原决定基因可以培育没有免疫排斥反应的猪器官（　　）

（4）利用小型猪来解决人类移植器官短缺问题，首先要解决免疫排斥难题（　　）

（5）利用动物乳腺生物反应器技术时，受体细胞应为受精卵或体细胞（　　）

（6）乳腺生物反应器，需将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起（　　）

（2）√　（3）√　（4）√　（5）×

　（6）√

4.上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋白的转基因牛，他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高30多倍。

“转基因动物”是指（　　）

A.提供基因的动物

B.基因组中增加外源基因的动物

C.能产生白蛋白的动物

D.能表达基因信息的动物

问题导析　

（1）转基因生物是指利用基因工程技术导入外源基因培育出的能够将新性状稳定地遗传给后代的基因工程生物。

（2）转基因牛携带有外源的白蛋白基因。

答案　B

三、基因工程药物及基因治疗

1.基因工程药物

（1）概念：

基因工程药物是指利用转基因的工程菌生产的药物。

（2）原理：

通过基因工程技术，使外源基因在工程菌细胞内高效表达。

（3）成果：

人胰岛素、细胞因子、抗体、疫苗、激素等。

（4）作用：

预防和治疗人类肿瘤、心血管疾病、遗传病、各种传染病、糖尿病、类风湿等疾病。

2.基因治疗

把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。

（2）成果：

将腺苷酸脱氨酶基因转入患者的淋巴细胞中。

（3）途径：

分为体内基因治疗和体外基因治疗。

（4）现状：

处于初期的临床试验阶段。

1.关于基因工程药物

（1）通过基因工程直接得到的药物有什么特点？

答案　利用基因工程生产的药物一般都是蛋白质类产品。

（2）利用转基因细菌能否直接生产干扰素等化学本质为糖蛋白的药物？

答案　利用转基因细菌不能直接生产糖蛋白类的产品，因为细菌中只有核糖体，没有内质网和高尔基体等其他细胞器。

2.分析教材P23复合型免疫缺陷症的基因治疗，回答下列问题：

（1）研究人员将腺苷酸脱氨酶基因转入患者的什么细胞？

为什么不能转入其他的体细胞？

答案　淋巴细胞。

腺苷酸脱氨酶是人体免疫系统发挥正常功能所必需的，淋巴细胞中具有这种酶才能产生抗体等免疫物质。

（2）如何鉴定该患者是否治疗成功？

答案　鉴定患者产生抗体的能力是否明显改善，免疫能力是否明显提高。

（3）经基因治疗的患者体内是否还存在缺陷基因？

答案　存在。

基因治疗只是导入正常基因，并没有去除缺陷基因。

5.判断正误

（1）用基因工程方法，转入外源基因的菌类细胞株系一般称为工程菌（　　）

（2）将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，能获得产生人干扰素的菌株（　　）

（3）治疗遗传性疾病最有效的手段就是基因治疗（　　）

（4）把缺陷基因除去，就可以达到治疗疾病的目的（　　）

（5）某些动物病毒可作为基因治疗的载体（　　）

（6）基因治疗过程中，由于正常基因的表达掩盖了病变基因的表达，从而达到治疗疾病的目的（　　）

（2）√　（3）√　（4）×

　（5）√　（6）√

6.《人类基因治疗》报道，在美国佛罗里达大学基因治疗中心接受基因治疗的三名遗传性失明患者都重新获得了一定的视力，并且没有严重的副作用。

基因治疗是指（　　）

A.把健康外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的

B.对有缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复正常，达到治疗疾病的目的

C.运用人工诱变方法，使有基因缺陷的细胞发生基因突变，从而恢复正常

D.运用基因工程技术，把有缺陷的基因切除，达到治疗疾病的目的

答案　A

解析　基因治疗只是将正常的基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，而细胞中的缺陷基因并未修复，和正常基因同时存在，基因治疗也不是切除病变基因或诱发其突变，因而B、C、D的说法都不符合基因治疗的概念。

1.提高农作物抗盐碱和抗干旱能力的目的基因是（　　）

A.抗除草剂基因

B.调节细胞渗透压的基因

C.抗冻蛋白基因

D.Bt毒蛋白基因

答案　B

解析　由于盐碱和干旱对农作物的危害与细胞内渗透压调节有关，所以可以利用一些调节细胞渗透压的基因来提高农作物抗盐碱和抗干旱的能力。

2.转基因食品已大量进入我们的日常生活，如转基因西红柿、转基因草莓等，涉及的问题甚至关系到国家之间的贸易竞争，如图为“霸占中国市场的转基因大豆油”的部分图示。

下列关于转基因大豆的叙述，不正确的是（　　）

A.培育过程中可能用到抗病、抗虫等抗性基因

B.目的基因的受体细胞可以是大豆受精卵，也可以是体细胞

C.转基因大豆的种植过程中减少了农药等的使用量，生产成本更低

D.固氮菌的固氮基因也是必需的目的基因之一

答案　D

解析　豆科植物可与含固氮基因的根瘤菌共生，故固氮基因并非必需的目的基因。

3.关于用转基因动物作器官移植供体的研究的叙述，不正确的是（　　）

A.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

解析　猪体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒远远少于灵长类动物，是目前人体最理想的器官供体。

4.动物乳腺生物反应器是一项利用转基因动物的乳腺代替传统的生物发酵，进行大规模生产可供治疗人类疾病或用于保健的活性蛋白质的现代生物技术。

目前科学家已在牛和羊等动物的乳腺生物反应器中表达出了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素等重要药品。

大致过程如图所示：

下列有关说法，错误的是（　　）

A.通过③形成的重组质粒具有人的药用蛋白基因、启动子、终止子和标记基因即可

B.④通常采用显微注射技术

C.在转基因母牛的乳腺细胞中人的药用蛋白基因才会得以表达，因此可以从乳汁中提取药物

D.该技术生产药物的优点是产量高、质量好、易提取

解析　要让药用蛋白基因在乳腺细胞内表达并分泌含药物的乳汁，重组质粒上还必须具有乳腺蛋白基因的启动子等调控组件，A项错误；

转基因动物通常利用的受体细胞是受精卵，采用显微注射技术，B项正确；

只有母牛到达泌乳期，乳腺细胞才会表达相应的药用蛋白基因，乳汁中含有药物，C正确；

从乳汁里提取药物，优点突出，使动物本身成为“批量生产药物的工厂”，D项正确。

5.科学家们对一位缺乏腺苷酸脱氨酶基因而患先天性体液免疫缺陷症的美国女孩进行基因治疗，其方法是首先将患者的白细胞取出做体外培养，然后用逆转录病毒将正常腺苷酸脱氨酶基因转入人工培养的白细胞中，再将这些转基因白细胞回输到患者体内，经过多次治疗，患者的免疫功能趋于正常。

（1）基因治疗是把健康的导入有的细胞中，以达到治疗疾病的目的。

（2）在基因治疗过程中，逆转录病毒的作用相当于基因工程中基因操作工具中的。

此基因工程中的目的基因是，

目的基因的受体细胞是。

（3）将转基因白细胞多次回输到患者体内后，免疫能力趋于正常是由于白细胞中能合成。

（4）人的腺苷酸脱氨酶基因与胰岛素基因相比，其主要差别是。

答案　

（1）外源基因　基因缺陷　

（2）载体（或基因的运载工具）　腺苷酸脱氨酶基因　白细胞　（3）腺苷酸脱氨酶　（4）脱氧核苷酸的排列顺序不同

解析　基因治疗就是把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。

逆转录病毒的作用是作为载体，将目的基因（腺苷酸脱氨酶基因）导入白细胞中，目的基因在受体细胞中经过转录和翻译，表达产生腺苷酸脱氨酶。

人的不同基因所含有的脱氧核苷酸的排列顺序是不同的。

[基础过关]

1.能够使植物体表达动物蛋白的育种方法是（　　）

A.单倍体育种B.杂交育种

C.基因工程育种D.多倍体育种

解析　要让动物蛋白在植物体内表达，必须将控制动物蛋白合成的相关基因导入植物细胞中并让其表达，因此需要通过基因工程技术才能实现。

2.转基因技术在植物品种改良方面应用广泛，其中一项基因工程就是改造CO2固定酶。

其目的是（　　）

A.提高光合作用效率B.延长果实的储藏期

C.培育新作物品种D.提高植物的抗性

解析　光合作用是植物利用光能将CO2和H2O合成可以贮存能量的有机物。

改造CO2固定酶，其目的是为了提高光合作用效率。

3.利用基因工程技术将生长激素基因导入绵羊体内，转基因绵羊生长速率比一般的绵羊提高30%，体型大50%，在基因操作过程中生长激素基因的受体细胞最好采用（　　）

A.乳腺细胞　　B.体细胞　　C.受精卵　　D.精巢

解析　转基因羊全身所有的组织细胞均来自受精卵的有丝分裂，遗传物质都与受精卵完全相同，且受精卵体积较大，容易操作，也能保证发育成的个体的所有细胞都含有生长激素基因。

故正确答案为C。

4.下列有关动物基因工程的说法，错误的是（　　）

A.将外源生长激素基因导入动物体内可提高动物生长速度

B.将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组中，使获得的转基因牛分泌的乳汁中乳糖的含量大大降低

C.利用基因工程技术，得到的乳腺生物反应器可以解决很多重要的药品的生产问题

D.用转基因动物作为器官移植的供体时，由于导入的是调节因子，而不是目的基因，因此无法抑制抗原的合成

解析　用转基因动物作为器官移植的供体时，可将器官供体基因组导入某种调节因子，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，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆器官。

5.治疗白化病、苯丙酮尿症等人类遗传病的根本途径是（　　）

A.口服化学药物

B.注射化学药物

C.采取基因治疗法

D.利用辐射或药物诱发使致病基因突变

解析　遗传病是受基因控制的，要想彻底根治，只有通过基因工程技术，将正常的基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，这就是基因治疗。

虽然用辐射或药物诱发致病基因突变，可以改变原有的异常基因，但在一般情况下，突变大多是有害的，很可能引起另一种疾病，A、B项所提到的方法不能根治。

6.应用基因工程技术诊断疾病的过程中，必须使用基因探针才能达到检测疾病的目的。

这里的基因探针是指（　　）

A.用于检测疾病的医疗器械

B.用放射性同位素或荧光分子等标记的DNA分子

C.合成β－珠蛋白的DNA

D.合成苯丙氨酸羟化酶的DNA片段

解析　基因探针是用放射性同位素或荧光分子等标记的DNA分子。

7.下列不属于利用基因工程技术制取的药物是（　　）

A.从大肠杆菌体内制取白细胞介素

B.在酵母菌体内获得干扰素

C.在青霉菌体内获取青霉素

D.在大肠杆菌体内获取胰岛素

解析　运用基因工程技术可以使外源基因在受体细胞中表达生产基因产品，A、B、D均为外源基因的表达，而青霉菌产生青霉素是一种正常基因的正常表达，故青霉素不属于基因工程药物。

8.腺苷酸脱氨酶（ADA）基因缺陷症是一种免疫缺陷病，对患者采用基因治疗的方法是：

取出患者的淋巴细胞，进行体外培养时转入正常ADA基因，再将这些淋巴细胞注射入患者体内，使其免疫功能增强，能正常生活。

下列有关叙述中，不正确的是（　　）

A.正常ADA基因替换了患者的缺陷基因

B.正常ADA基因通过控制ADA的合成来影响免疫功能

C.淋巴细胞需在体外扩增后再注射入患者体内

D.腺苷酸脱氨酶（ADA）基因缺陷症属于先天性免疫缺陷病

解析　基因治疗是将正常的基因导入到有基因缺陷的细胞中，正常的ADA基因可以控制合成正常的ADA来影响免疫功能；

为获得大量含ADA正常基因的淋巴细胞，需在体外扩增后再注入患者体内；

腺苷酸脱氨酶（ADA）基因缺陷症属于先天性免疫缺陷病。

[能力提升]

9.下列关于基因工程成果的概述，不正确的是（　　）

A.在医药卫生方面，主要用于诊断治疗疾病

B.在农业上主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗性的农作物

C.在畜牧养殖业上培育出了品质优良的动物

D.在环境保护方面主要用于环境监测和对污染环境的净化

解析　基因工程在医药卫生方面的应用，主要是用于生产药物，基因治疗现在处于临床试验阶段。

10.以下说法正确的是（　　）

A.用基因工程培育的抗虫植物也能抗病毒

B.基因工程在畜牧业上的应用主要是培育体型巨大、品质优良的动物

C.基因工程可用来培育高产、稳产、品质优良和抗逆性强的作物

D.科学家将必需氨基酸含量多的蛋白质导入植物中，或者改变这些氨基酸合成途径中某种关键酶的活性，以提高氨基酸的含量

解析　基因工程可定向改变生物的性状，可以将各种不同生物的基因组合到一种生物体内，从而获得优良品种；

基因工程培育的抗虫棉只能抗某种虫害，不能抗病毒；

基因工程用于畜牧业是想获得优良的品种，但不一定是体型巨大的个体；

导入氨基酸含量多的蛋白质并不能提高此种植物将来的氨基酸含量。

11.应用生物工程技术可获得人们需要的生物新品种或新产品。

请据图回答下列问题：

（1）要获得抗虫基因，可采用

等方法，基因工程的核心是。

（2）如果要获得一只含目的基因的小鼠，则选择的受体细胞通常是，原因是

。

若用大肠杆菌储存目的基因，则需先将其处理为

细胞。

（3）在培育转人生长激素基因牛的过程中，①过程需要的工具酶是，

②过程常用的方法是。

（4）转人生长激素基因牛可通过分泌的乳汁来生产人生长激素，在基因表达载体中，人生长激素基因的首端必须含有。

答案　

（1）从基因文库中获得目的基因、PCR技术扩增目的基因、人工合成　基因表达载体的构建　

（2）受精卵　动物受精卵具有全能性（动物不能像植物那样，利用一个除受精卵以外的独立的体细胞直接培养成完整的个体）　感受态　（3）限制酶、DNA连接酶　显微注射技术　（4）启动子

解析　

（1）获得目的基因的方法有从基因文库中获取目的基因、PCR技术扩增目的基因、人工合成目的基因等，基因工程的核心是基因表达载体的构建。

（2）动物受精卵具有全能性，能发育成完整个体，要获得一只含目的基因的小鼠，则选择的受体细胞通常是受精卵。

（3）①是目的基因与载体结合的过程，需要限制酶、DNA连接酶；

②是重组质粒导入受体细胞的过程，常用的方法是显微注射技术。

（4）基因表达载体的首端必须有启动子。

12.酵母菌的维生素、蛋白质含量高，可生产食品和药品等。

科学家将大麦细胞的LTP1基因植入啤酒酵母菌中，获得的啤酒酵母菌种可产生LTP1蛋白，并酿出泡沫丰富的啤酒。

基本操作过程如下：

（1）该技术定向改变了酵母菌的性状，这在可遗传变异的来源中属于。

（2）从大麦细胞中可直接分离获得LTP1基因，还可采用方法获得目的基因。

本操作中为了将LTP1基因导入酵母菌细胞内，所用的载体是。

（3）此操作中可以分别用含有青霉素、四环素的两种选择培养基进行筛选，则有C进入的酵母菌在选择培养基上的生长情况是

（4）除了看啤酒泡沫丰富与否外，还可以怎样检测LTP1基因在啤酒酵母菌中的表达？

答案　

（1）基因重组　

（2）人工合成　质粒　（3）在含有青霉素的培养基上能存活，但不能在含有四环素的培养基上存活　（4）检验转基因啤酒酵母菌能否产生LTP1蛋白

解析　

（1）基因重组一般是指在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。

题目中将大麦的LTP1基因重组入啤酒酵母菌中，也属于基因重组。

（2）获得目的基因有两条途径：

①用“鸟枪法”直接分离获得目的基因；

②用人工合成的方法获得目的基因。

基因工程中常用的载体是质粒。

（3）质粒中含有抗青霉素基因和抗四环素基因，重组质粒中抗四环素基因已遭破坏，如果成功导入受体细胞，则重组酵母菌在有青霉素的培养基上能存活，但不能在含有四环素的培养基上存活。

（4）目的基因是否表达，可以通过检测特定的性状或者目的基因是否合成相应的蛋白质进行确定。

13.利用动物乳腺生产产品的技术称为动物乳腺反应器技术。

该技术生产的药用蛋白具有表达效率高、成本低、安全性高、易于分离纯化的优点，可产生乙肝表面抗原及抗凝血酶Ⅲ等医药产品，造福人类健康。

下图为利用生物技术获得这一生物新品种和抗虫棉的过程，据图回答：

（1）在基因工程中，A表示，如果直接从苏云金芽孢杆菌中获得抗虫基因，①过程使用的酶的功能特点是

，B表示。

（2）在研究过程中，研究人员首先从相关基因组中获取了目的基因，并采用技术对目的基因进行了扩增，然后将目的基因与质粒等载体组合形成了重组载体。

在重组载体的构建过程中需要的工具酶有。

（3）基因表达载体的构建是基因工程的核心，一个完整的基因表达载体至少包括哪些部分？

（4）将目的基因导入受体细胞的过程中，在③过程中一般采用；

在②过程中一般采用，受体细胞一般是。

（5）由于转基因表达产物存在于山羊的乳汁中，检测其体内是否出现药用蛋白，在分子水平上的检测方法及结果是什么？

（6）要确定目的基因（抗虫基因）导入棉花