生物选择性必修3 第3节 基因工程的应用.docx

1、生物选择性必修3 第3节 基因工程的应用第3节基因工程的应用基因工程在农牧业方面的应用自主梳理(1)从苏云金杆菌中分离出Bt抗虫基因导入棉花中，可培育出抗虫棉。()(2)将与叶绿素代谢相关的基因导入矮牵牛，可培育出自然界没有的颜色变异。()提示：将与花青素代谢相关的基因导入矮牵牛，可培育出自然界没有的颜色变异。(3)将植物生长素基因导入鲤鱼培育出的转基因鲤鱼生长速率大大提高。()提示：植物激素无法对动物起作用，应导入外源生长激素基因。典型例题 (2020西峡一高高二期末)下列有关基因工程在农牧业方面应用的叙述，错误的是()A.将来源于某些病毒、真菌等的抗病基因导入植物，可培育出转基因抗病植物B

2、.将降解或抵抗某种除草剂的基因导入作物，可培育出转基因抗除草剂作物C.将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物，可提高植物的营养价值D.将基因工程生产的肠乳糖酶作为药物添加在牛奶中，可解决人的乳糖不耐受问题解析肠乳糖酶属于蛋白质，口服会被胃蛋白酶消化而失效，D错误。答案D变式训练 (2020四川省绵阳南山中学高二月考)SOD是一种抗氧化酶，它能将O转化成H2O2，增强植物的抗逆性。下图为培育农作物新品种的一种方式。以下叙述正确的是()A.过程可以用动物病毒作为运载体B.从该农作物新品种的细胞中检测出了SOD基因，说明该基因工程成功了C.新品种的获得属于可遗传的变异，可能将抗逆性状遗传给子代D

3、.基因工程又叫DNA重组技术，所用工具酶有限制酶、DNA连接酶和载体解析病毒的寄生具有专一性，所以过程不能用动物病毒作为载体，A错误；从该农作物新品种的细胞中检测出具有活性的SOD才能说明该基因工程成功了，B错误；新品种的遗传物质发生了改变，属于可遗传的变异，抗逆性状可通过基因的传递遗传给子代，C正确；载体通常有质粒、动植物病毒和噬菌体，不是工具酶，D错误。答案C联想质疑普通鲤鱼与转基因鲤鱼将乳糖酶基因导入奶牛基因组，解决乳糖不耐受问题1.转基因技术在农牧业上主要有哪两大用途？提示：改良动植物品种；提高作物和畜产品产量。2.将外源生长激素基因导入鲤鱼体内时，应选择什么方法？提示：显微注射法。,

4、基因工程在医药卫生领域的应用自主梳理(1)利用基因工程生产的细胞因子、抗体、疫苗和激素等药物，可用于人类肿瘤、心血管疾病、传染病、糖尿病和类风湿性关节炎等的预防和治疗。()(2)干扰素是一种具有干扰病毒复制作用的糖蛋白，在临床上广泛用于病毒感染性疾病的治疗，对于癌症则没有效果。()提示：干扰素对于治疗乳腺癌、淋巴癌、多发骨髓瘤等也有一定的疗效。(3)将药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起，通过显微注射法导入哺乳动物的受精卵中制成乳腺生物反应器。()典型例题 (2020天津等级考，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

5、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解析题述疫苗是利用天花病毒蛋白的亚单位制作的，而利用基因工程可生产已存在的蛋白质或多肽，故可通过基因工程途径生产这种疫苗，A正确；天花病毒的遗传物质是核酸，B错误；该方法制备的疫苗的本质是蛋白质的亚单位，不会在机体中增殖，C正确；题干信息显示，天花病毒蛋白的亚单位是在感染和致病过程中起重要作用的成分，而抗原是能够刺激机体产生(特异性)免疫应答的物质，因此天花病毒

6、蛋白的亚单位是疫苗中的抗原物质，D正确。答案B变式训练 (2020大庆市第十中学高二期末)动物基因工程前景广阔，最令人兴奋的是利用基因工程技术使哺乳动物成为乳腺生物反应器，以生产所需要的药品，如转基因动物生产人的生长激素。科学家培养转基因动物成为乳腺生物反应器时()A.仅仅利用了基因工程技术B.不需要乳腺蛋白基因的启动子C.利用农杆菌转化法将人的生长激素基因导入受精卵中D.需要进入泌乳期才能成为“批量生产药物的工厂”解析科学家培养转基因动物时除涉及基因工程外，还涉及其他现代生物技术如胚胎移植等，A错误；构建重组质粒需要将人的生长激素基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控元件重组在一起，B错误；将重组

7、质粒导入动物受精卵，常通过显微注射法导入哺乳动物的受精卵中，然后将受精卵送入母体内使其生长发育成转基因动物，C错误；由于转入的目的基因在乳腺中可以高效表达，利用乳腺可以分泌蛋白的特性(人的生长激素属于分泌蛋白)，所以在进入泌乳期能大量产生人的生长激素，D正确。答案D联想质疑猪的内脏与人的比较乳腺生物反应器1.将药用蛋白基因和在乳腺中特异性表达的蛋白质编码基因的启动子等调控元件重组在一起，构建出基因表达载体，将其导入牛的受精卵后，还需要借助哪些技术手段，才能尽可能多地制造出乳腺生物反应器？提示：早期胚胎培养技术、胚胎分割技术、胚胎移植技术等。2.将Bt抗虫基因导入棉花叶肉细胞后，要想获得一个完整

8、的转基因植株，还需要借助什么技术手段？该技术属于什么工程领域？提示：植物组织培养技术；植物细胞工程。基因工程在食品工业方面的应用自主梳理(1)阿斯巴甜是一种工业甜味剂，其主要由天冬氨酸和苯丙氨酸形成。()(2)大多数奶酪的生产需要使用凝乳酶来凝聚固化奶中的蛋白质，传统的制备凝乳酶的方法是通过杀死未断奶的小牛，将它的第四胃的黏膜取出来进行提取。()(3)利用基因工程可以培育出能降解多种污染物的“超级细菌”来处理环境污染。()典型例题 (2020湘潭一中高二期末)下列关于基因工程在食品工业上应用的叙述，错误的是()A.加工烘烤食品、制造生物能源所用到的脂酶可以通过基因工程技术大量生产B.只有将编码

9、牛凝乳酶的基因导入黑曲霉、酵母菌等真核细胞，才能利用基因工程技术生产凝乳酶C.利用基因工程生产出的加工转化糖浆所需要的淀粉酶，纯度更高，而且成本显著降低D.能够分解“石油”的超级细菌在代谢上属于异养型解析将编码牛凝乳酶的基因导入大肠杆菌细胞，也能利用基因工程技术生产凝乳酶，B错误。答案B变式训练 (2020周口高二月考)下列有关基因工程的应用中，最可能产生对人类不利的是()A.制造“工程菌”用于药品生产 B.制造“超级菌”分解石油、农药C.重组DNA诱发受体细胞基因突变 D.导入外源基因替换缺陷基因解析重组DNA诱发受体细胞基因突变，在导入目的基因的同时，可能使受体生物发生了对人类不利改变。答

10、案C联想质疑思维导图晨读必背1.科学家将来源于某些病毒、真菌等的抗病基因导入植物中，培育出了转基因抗病植物。2.将降解或抵抗某种除草剂的基因导入植物，培育出转基因抗除草剂的作物品种。3.将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物中，可以提高这种氨基酸的含量。4.科学家将药用蛋白基因与乳腺中特异性表达的基因的启动子等调控元件重组在一起，通过显微注射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。随堂检测1.(2020河师大附中高二期末)通过基因工程技术，可以将抗草甘膦基因导入大豆，培育出抗除草剂作物。下列相关叙述，错误的是()A.构

11、建基因表达载体时要用到耐高温的DNA聚合酶和DNA连接酶B.可以用农杆菌转化法将目的基因导入受体细胞C.培育过程需要借助植物组织培养技术D.需要在个体水平上对目的基因进行检测和鉴定解析构建基因表达载体不需要耐高温的DNA聚合酶，需要的是限制性内切核酸酶和DNA连接酶，A错误。答案A2.(2020唐山一中高二期末)下列关于利用乳腺生物反应器生产药用蛋白的叙述，错误的是()A.需要将编码药用蛋白的基因与能在乳腺中特异性表达的基因的启动子等调控元件重组在一起B.可以使用感受态细胞转化法将基因表达载体导入受体C.需要借助于早期胚胎培养和胚胎移植技术培育出转基因动物D.药物的生产会受到转基因动物性别和年

12、龄的限制解析培育转基因动物，通常采用显微注射法将目的基因导入动物受精卵，B错误。答案B3.(2020莱芜一中高二期末)将编码牛凝乳酶的基因导入微生物细胞，可利用发酵技术批量生产凝乳酶。下列不适宜作为受体细胞的是()A.酵母菌 B.黑曲霉C.大肠杆菌 D.T2噬菌体解析T2噬菌体属于病毒，没有细胞结构，不能作为基因工程的受体细胞，D错误。答案D4.(2020青岛高二期末)从转基因牛、羊乳汁中提取药物工艺简单，甚至可直接饮用治病。如果将药用蛋白基因转入动物如牛、羊的膀胱上皮细胞中，从转基因牛、羊尿液中提取药物比从乳汁中提取药物的更大优越性在于()A.技术简单B.膀胱上皮细胞容易表达药用蛋白C.膀胱

13、上皮细胞全能性较高D.无论是雌性还是雄性个体，在任何发育时期都可以产生所需药物解析利用动物乳腺生物反应器生产药物要受动物性别和发育期的限制，若从尿液中获取药物，则无论是雌性还是雄性个体，在任何发育期都可以产生所需药物。答案D5.(2020黑龙江高二期末)“基因剪刀手”杨璐菡扫除了猪器官用于人体移植的最大障碍，其研究成果使得美国科学杂志打破惯例提前发表科研成果，该技术将为全球上百万病人带来希望。从2014年起，杨璐菡作为异种器官移植课题带头人，带领10个人的科研团队利用新发明的“基因剪刀”技术，敲除猪基因组中可能的致病基因。“基因敲除”技术的主要过程示意图如下：请根据题述内容回答下列问题：(1)

14、“基因敲除”技术的原理是_，将neoR基因插入到靶基因过程中使用的工具酶是_和_。(2)将突变基因DNA导入胚胎干细胞之前要_，该操作的目的是_，该步骤中常用不同的限制酶进行切割，这样做的优点在于可以防止_。(3)要获得一只含失活靶基因的小鼠，则选择的受体细胞应是_，图中的neoR基因的作用是_。(4)用于器官移植的猪最终需要完成基因改造及PERV(猪内源性逆转录病毒)的删除等工作，改造过的猪胚胎可植入母猪体内，胚胎在母猪体内存活的原因是_。解析(1)由图可知，“基因敲除”技术的实质就是使靶基因失活，方法是靶基因和neoR基因的拼接，所以原理是基因重组，基因拼接技术使用的工具酶是限制酶和DNA

15、连接酶。(2)依据基因工程的操作程序，将突变基因DNA导入胚胎干细胞之前要进行基因表达载体的构建，从而有利于目的基因在受体细胞中稳定存在并发挥作用。用同一种限制酶剪切DNA片段，片段两端黏性末端相同，这样会导致被剪切片段自身环化。(3)培育转基因动物，由于体细胞体外培养不能发育成个体，受体细胞一般用受精卵，neoR基因的作用是使靶基因失活。(4)胚胎工程中外来胚胎可以在受体子宫存活的基础是子宫不对外来胚胎产生免疫排斥反应，这也是改造过的猪胚胎可植入母猪体内存活的原因。答案(1)基因重组限制酶DNA连接酶(2)构建基因表达载体使目的基因在受体细胞中稳定存在并发挥作用质粒和含目的基因的外源DNA片

16、段自身环化(3)受精卵获得失活的靶基因(4)受体对移入子宫的外来胚胎不发生免疫排斥反应课时作业(时间：30分钟)知识点1基因工程在农牧业上的应用1.(2020四川雅安中学高二期中)草甘膦是一种广泛应用的除草剂，能不加选择地杀死各种杂草和农作物，将抗草甘膦基因转入油菜中，使油菜能抗草甘膦。在转基因油菜种植多年后，调查发现在公路边的野生油菜有80%含有抗草甘膦基因。下列叙述正确的是()A.80%的野生油菜体内出现抗草甘膦基因是人工选择的结果B.含抗草甘膦基因的野生油菜是经自然选择进化出的新物种C.野生油菜体内的抗草甘膦基因主要源自转基因油菜的花粉D.大量使用单一除草剂可以减轻环境污染，提高农作物产

17、量解析转基因油菜与野生油菜杂交，会将抗草甘膦基因传递给野生油菜所产生的后代，从而使野生油菜也获得抗草甘膦的性状，A错误；含抗草甘膦基因的野生油菜并不是新物种，因为它仍可以与油菜杂交，产生后代，没有出现生殖隔离，B错误；转基因油菜与野生油菜杂交(在转基因油菜作为父本，提供花粉的情况下)，会将抗草甘膦基因传递给野生油菜所产生的后代，C正确；大量使用单一除草剂会加重环境污染，D错误。答案C2.(2020辽宁葫芦岛第一高级中学高二期中)科学家运用转基因技术，将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因DXT转移到大白菜细胞中，培育出抗虫效果很好的优质大白菜。下列说法正确的是()A.DXT基因的编码区由内含子和外显子组成

18、B.DXT基因能在大白菜细胞中正常表达C.转基因大白菜培育的过程中，可以用灭活的病毒作为载体D.转基因大白菜能抵抗各种害虫解析苏云金芽孢杆菌属于原核生物，原核生物基因编码区是连续的，没有内含子，A错误；所有生物共用一套密码子，所以DXT基因能在大白菜细胞中正常表达，B正确；灭活病毒可用于动物细胞融合，不能用作基因工程的载体，C错误；转基因大白菜只能抵抗特定害虫，D错误。答案B3.(2020大名县第一中学高二期末)科学家构建了含有大洋鳕鱼抗冻蛋白基因启动子和大鳞鲑鱼生长激素基因的表达载体，并将其导入了大西洋鲑的细胞中，获得了生长速度加快的转基因大西洋鲑。相关叙述正确的是()A.转基因大西洋鲑体内

19、抗冻蛋白明显增加B.构建基因表达载体需要限制酶和DNA聚合酶C.大鳞鲑鱼生长激素基因不能通过PCR技术扩增获得D.转基因大西洋鲑生长激素含量增加导致生长速度加快解析转基因大西洋鲑体内抗冻蛋白有所增加，但是不会明显增加，A错误；构建基因表达载体需要限制酶和DNA连接酶，B错误；大鳞鲑鱼生长激素基因能通过PCR技术扩增获得，C错误；转基因大西洋鲑生长激素含量增加导致生长速度加快，D正确。答案D4.(2020大名县第一中学高二期末)1987年，美国科学家将萤火虫的荧光素基因转入烟草植物细胞，获得高水平的表达。长成的植物通体光亮，堪称自然界的奇迹。这一研究成果表明()萤火虫与烟草植物的DNA结构基本相

20、同萤火虫与烟草植物共用一套遗传密码烟草植物体内合成了荧光素萤火虫和烟草植物合成蛋白质的方式基本相同A.和 B.和C.和 D.解析荧光素基因转入烟草植物细胞能够表达，首先说明萤火虫与烟草植物的DNA结构都是双螺旋结构，其次它们都共用一套遗传密码，烟草通体光亮，说明其合成了荧光素，由于萤火虫和烟草都是真核生物，所以它们合成蛋白质都要经过转录和翻译。答案D5.(2020北京高三期末)缺乏维生素A就容易导致出现夜盲症，营养不良，甚至有一些能够威胁到生命。而胡萝卜素可以在人体内转化成维生素A。科学家尝试通过转基因技术生产富含胡萝卜素的大米。八氢番茄红素合酶(其基因用psy表示)和胡萝卜素脱饱和酶(其基因

21、用crtl表示)参与胡萝卜素的合成。根据以上信息分析正确的是()A.重组质粒中的目的基因含有psy基因和crtl基因B.构建重组质粒需要限制酶、DNA连接酶和核酸酶C.可通过显微注射法将目的基因导入水稻受体细胞D.PCR既可扩增特定基因也可检测目的基因表达解析根据“八氢番茄红素合酶和胡萝卜素脱饱和酶参与胡萝卜素的合成”可知，重组质粒中的目的基因含有psy基因和crtl基因，A正确；构建重组质粒需要限制酶、DNA连接酶，不需要核酸酶，B错误；可通过农杆菌转化法将目的基因导入水稻受体细胞，C错误；PCR可扩增特定基因，但要检测目的基因是否表达应该用抗原抗体杂交法，D错误。答案A知识点2基因工程在医

22、药卫生和食品工业方面的应用6.(2020丘北县第二中学校高一月考)1979年，科学家成功培育出了能够产生人胰岛素的大肠杆菌。通过体外培养能够大量生产人胰岛素，为糖尿病病人带来福音。培育产生人胰岛素大肠杆菌的目的基因是()A.大肠杆菌质粒中的标记基因B.人体细胞控制胰岛素合成的基因C.大肠杆菌质粒中的抗性基因D.大肠杆菌拟核中控制胰岛素合成的基因解析科学家成功培育出了能够产生人胰岛素的大肠杆菌，该大肠杆菌能产生人的胰岛素，故目的基因是来自于人体细胞中控制胰岛素合成的基因。答案B7.(2020安徽师范大学附属中学高二期中)蜘蛛丝(丝蛋白)被称为“生物钢”，有着超强的抗张强度，可制成防弹背心、降落伞

23、绳等。蜘蛛丝还可被制成人造韧带和人造肌腱。科学家研究出集中生产蜘蛛丝的方法培育转基因羊作为乳腺生物反应器。下列有关乳腺生物反应器的说法，错误的是()A.将蜘蛛丝蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等结合在一起构建成表达载体B.将含有丝蛋白基因的表达载体导入动物乳腺细胞中即可获得乳腺生物反应器C.与乳腺生物反应器相比，膀胱生物反应器不受性别等限制，受体来源更广泛D.转基因动物产生的生殖细胞可能含有药用蛋白基因解析该过程需要将蜘蛛丝蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等结合在一起构建成表达载体，再通过显微注射导入受精卵中，A正确；将含有丝蛋白基因的表达载体导入动物受精卵中才可获得乳腺生物反应器，B错误；与乳腺

24、生物反应器(只能选雌性)相比，膀胱生物反应器不受性别等限制，受体来源更广泛，C正确；转基因动物产生的生殖细胞可能含有药用蛋白基因，因为体细胞中含有药用蛋白基因，D正确。答案B8.(2020福建省福州第一中学高二期中)利用乳房生物反应器生产人白蛋白的转基因牛的相关叙述中，正确的是()A.“转基因动物”是指体细胞中出现了新基因的动物B.所谓“提高基因表达水平”是指设法使牛的乳腺细胞中含有更多的人白蛋白基因C.人们只有在转基因牛的乳汁中才能获取人白蛋白，是因为人白蛋白基因只在转基因牛的乳腺细胞中是纯合的，而在其他细胞中则是杂合的D.转基因牛的肌肉细胞中也有人白蛋白基因，但因种种原因，不发生转录、翻译

25、，故不能合成人白蛋白解析“转基因动物”是指体细胞中导入外源基因的动物，其所获得的目的基因是指原来就存在于其他生物体内的正常基因，并非是“新”基因，A错误；所谓“提高基因表达水平”是指设法加快目的基因通过转录、翻译产生相应蛋白质的速度，使牛的乳腺细胞中合成更多的人白蛋白，B错误；只有在转基因牛的乳汁中才能获取人白蛋白，是因为人白蛋白基因只有在乳腺细胞表达，而在其他细胞中不表达，C错误；转基因牛的肌肉细胞中虽也含有人白蛋白基因，但人白蛋白基因只有在乳腺细胞中才能表达，D正确。答案D9.(2020江西高二期末)采用基因工程技术培育转基因羊，使其能合成人凝血因子且只存在于乳汁中。下列有关叙述，正确的是

26、()A.该过程的核心技术是获取人凝血因子基因B.显微注射前需要将含有人凝血因子基因的表达载体提纯C.在该转基因羊中，人凝血因子基因只存在于乳腺细胞中D.人凝血因子基因与载体的结合不涉及碱基互补配对解析基因工程的核心技术是构建基因表达载体，A错误；将目的基因导入受体细胞之前需要构建基因表达载体，显微注射前需要将含有人凝血因子基因的表达载体提纯，B正确；用基因工程技术将人凝血因子基因导入山羊受精卵，所形成的转基因羊中，人凝血因子基因存在于所有的体细胞中，C错误；人凝血因子基因与载体的结合涉及碱基互补配对，D错误。答案B10.(2020黑龙江高二期末)美、英研究人员在2002年相继宣布，“敲除排斥基

27、因”的猪已经降生。人们可望利用这种猪大量“生产”适用于移植手术的器官。在此之前如果把猪器官移植给人体，人类的免疫系统能识别猪细胞上的某种物质，从而发生强烈的排异反应。该物质所处的位置和化学成分分别是()A.细胞膜胆固醇B.细胞膜糖与蛋白质的复合物C.细胞质蛋白质D.细胞核脱氧核糖核酸解析由题干信息“人体的免疫系统能识别猪细胞上的某种物质，从而发生强烈的排斥反应”可知：该种物质是糖蛋白(糖与蛋白质的复合物)，分布在细胞膜上。答案B11.(2020江苏启东中学高二期末)环境雌激素(EEs)影响动物和人类的性腺发育。斑马鱼在EEs的诱导下，会表达出卵黄蛋白原(vtg)。已知绿色荧光蛋白(GFP)基因

28、能使斑马鱼发光，欲获得能检测水中是否含有EEs的转基因斑马鱼，下列操作合理的是()A.将vtg基因的启动子与GFP基因重组B.将EEs基因的启动子与GFP基因重组C.将GFP基因的启动子与GFP基因重组D.将GFP基因的启动子与vtg基因重组解析EEs能诱导斑马鱼表达出卵黄蛋白原(vtg)，绿色荧光蛋白(GFP)基因能使斑马鱼发光，基因表达载体的组成包括启动子、目的基因、标记基因和终止子等，因此，欲获得能检测水中是否含有EEs的转基因斑马鱼，需要将vtg基因的启动子与GFP基因重组。答案A12.(2020吉林高三期末)科学家将某药物蛋白合成基因转移到白色来亨鸡胚胎细胞的DNA中，发育后的雌鸡就

29、能产出含该药物蛋白的鸡蛋，在每一只鸡蛋的蛋清中都含有大量的药物蛋白；而且这些鸡蛋孵出的鸡，仍能产出含该药物蛋白的鸡蛋。据此分析不正确的是()A.这些鸡是基因工程的产物B.这种变异属于可遗传的变异C.食用此鸡蛋后药用蛋白可发挥作用D.该种变异属于定向变异解析这些鸡是将某药物蛋白合成基因转移到白色来亨鸡胚胎细胞的DNA中获得的，是基因工程的产物，A正确；这种变异属于基因重组，是可遗传的变异，B正确；食用此鸡蛋后，药用蛋白会被水解，不能再发挥作用，C错误；转基因技术可以定向改造生物的性状，故该种变异属于定向变异，D正确。答案C13.(2020上海高二期末)100多年前，“疫苗之父”巴斯德开创了第一次疫苗革命，其特点是接种灭活或减毒的病原微生物。20世纪70年代开始，现代生物技术的迅猛发展开创了第二次疫苗革命，使疫苗的研制进入分子水平，图1是1986年通过基因工程制备乙型肝炎表面抗原(HbsAg)从而获得乙肝疫苗的过程。图1在如图1步骤和的过程中，需要用合适的限制酶切割乙