新教材 精品生物 选择性必修三 第3章 第3节 基因工程的应用.docx

1、新教材 精品生物 选择性必修三 第3章 第3节 基因工程的应用第3节 基因工程的应用一、基因工程在农牧业方面的应用1转基因抗虫植物(1)方法：从某些生物中分离出具有抗虫功能的基因，将它导入作物中培育出具有抗虫性的作物。(2)成果：转基因抗虫棉花、玉米、大豆、水稻和马铃薯等。2转基因抗病植物(1)背景：许多栽培作物由于自身缺少抗病基因，因此用常规育种的方法很难培育出抗病新品种。(2)方法：将来源于某些病毒、真菌等的抗病基因导入植物，培育出转基因抗病植物。(3)成果：转基因抗病毒甜椒、番木瓜和烟草等。3转基因抗除草剂植物(1)背景：杂草常常危害农业生产，而大多数除草剂不仅能杀死田间杂草，还会损伤作

2、物，导致作物减产。(2)方法：将降解或抵抗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。(3)成果：转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等。4改良植物的品质优良基因成果必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因富含赖氨酸的转基因玉米与植物花青素代谢有关的基因转基因矮牵牛5.提高动物的生长速率(1)基因：外源生长激素基因。(2)成果：转基因鲤鱼。6改善畜产品的品质(1)基因：肠乳糖酶基因。(2)成果：转基因牛分泌的乳汁中，乳糖含量大大降低，而其他营养成分不受影响。(1)转基因抗虫棉的Bt抗虫蛋白基因能抗病毒、细菌、真菌()(2)“转基因植物”是指植物体细胞中出现了新基因的植物()答案(1)(2)

3、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。提示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？提示会；害虫会因遗传物质发生改变产生对转基因抗虫棉的抗性。二、基因工程在医药卫生领域的应用1利用微生物或动植物细胞生产药物成果：细胞因子、抗体、疫苗、激素等。2利用哺乳动物生产药物(1)方法：将药用蛋白基因和乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起，通过显微注射的方法导入哺乳动物的受精卵中，由该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。(2)成果：利用乳腺生物反应器生

4、产抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素、抗胰蛋白酶等。3建立移植器官工厂(1)方法：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，培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。(2)优点：解决移植器官短缺问题；避免免疫排斥。(1)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()(2)利用基因工程菌可生产人的胰岛素等()答案(1)(2)请完善构建乳腺生物反应器的流程图。三、基因工程在食品工业方面的应用1基因工程菌：用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类。2成果(1

5、)凝乳酶：将编码牛凝乳酶的基因导入大肠杆菌、黑曲霉或酵母菌的基因组中，再通过工业发酵批量生产凝乳酶。(2)淀粉酶、脂酶等：构建基因工程菌，然后用发酵技术大量生产；产品纯度更高，生产成本显著降低，生产效率较高。3其他应用：利用“超级细菌”来处理环境污染，利用经过基因改造的微生物生产能源。1乳腺生物反应器的构建过程是将药用蛋白基因和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通过分泌乳汁来生产所需要的药物。2利用基因工程解决移植器官短缺问题并可避免免疫排斥。3利用基因工程菌除了可以生产药物，还能生产食品工业用酶、氨基酸和

6、维生素等。1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，即可通过传粉、受精，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转基因抗虫棉即使经过多代种植，棉铃虫也不会产生抗性，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，需要将重组质粒先导入农杆菌，运用农杆菌转化法将目的基因导入棉花的叶肉细胞中再表达，A项错误；抗虫基因导入棉花叶肉细胞后，只有将叶肉细胞通过植物组织培养才可将该基因传给后代，由于生殖细胞中无抗虫基因，凭借传粉、受

7、精的有性生殖方法无法将其抗虫性状遗传给后代，B项错误；标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来，C项正确；转基因抗虫棉经过多代种植后，棉铃虫可能会产生抗性，使抗虫效果有所下降，D项错误。2下列有关目的基因的操作能够改善产品品质的是()A将草鱼的生长激素基因导入鲤鱼体内B将肠乳糖酶的基因导入奶牛的基因组C将人血清白蛋白的基因改造后在山羊的乳腺中表达D将Bt抗虫蛋白基因整合到烟草或棉花的基因组并实现表达答案B解析将草鱼的生长激素基因导入鲤鱼体内是提高鲤鱼的生长速率；导入肠乳糖酶基因的奶牛的牛奶中乳糖含量降低，改善了牛奶的品质；将人血清白蛋白的基因改造后在山羊

8、的乳腺中表达是乳腺生物反应器的应用；Bt抗虫蛋白基因是抗虫基因，能够提高植物的抗虫能力。3在实验室里用四环素培育转基因的雄性蚊子，这些蚊子与雌性蚊子交配的后代也需要四环素才能生存，但实质上不可能找到，于是会慢慢死去。该技术有望减少登革热等疾病的发生。下列关于该技术的说法正确的是()A转基因技术能定向改变蚊子的基因，属于基因突变B该转基因蚊子属于新的物种C需要四环素才能生存这一特性是基因和环境共同作用的结果D该技术的其中一个环节是构建基因表达载体，需要用到限制酶和DNA聚合酶答案C解析转基因技术能定向改变蚊子的基因，属于基因重组，A项错误；该转基因蚊子具有新的基因，但仍能与雌性蚊子交配产生后代，

9、没有出现生殖隔离，所以不属于新的物种，B项错误；该技术的其中一个环节是构建基因表达载体，需要用到限制酶和DNA连接酶，D项错误。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。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，其大致过程如图所示。下列有关说法错误的是()A通过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、

10、质量好、易提取答案A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，重组质粒上必须具有乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件，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项正确；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下列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

11、，都需要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答案C解析目前，人体移植器官短缺是一个世界性难题，为此，人们不得不把目光移向寻求可替代的移植器官；由于猪的内脏构造、大小、血管分布与人极为相似，而且猪体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒要远远少于灵长类动物，科学家由此提出是否可以用猪的器官来解决人类器官来源不足的问题。实现这一目标的最大难题是免疫排斥，选项A、B正确，选项C错误；目前科学家正试图利用基因工程方法对猪的器官进行改造，采用的方法是将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，再结合克隆技术，培育出没有免疫排斥反

12、应的转基因克隆猪器官，选项D正确。6在某些深海鱼中发现的抗冻蛋白基因afp对提高农作物的抗寒能力有较好的应用价值。如图所示是获得转基因莴苣的技术流程，请据图回答下列问题：(1)获取目的基因的主要途径包括通过构建基因文库来获取目的基因和_。(2)如果受体细胞C1是土壤农杆菌，则将目的基因导入它的_上，使目的基因进入受体细胞C2，并将其插入受体细胞C2中的_上，使目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达，形成转基因莴苣，经过程获得的转基因莴苣中的目的基因是否表达，在分子水平上可用_法进行检测。(3)基因工程的应用除了以上之外还有很多，如用转基因动物作器官移植的供体，其主要优点是避免_反应。答案(1)利

13、用PCR获取和扩增目的基因(2)Ti质粒的TDNA染色体DNA抗原抗体杂交(3)免疫排斥解析(2)将目的基因导入植物受体细胞最常用的方法是农杆菌转化法，将目的基因导入它的Ti质粒的TDNA上，使目的基因进入受体细胞C2，并将其插入受体细胞C2中的染色体DNA上，使目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达，形成转基因莴苣。检测目的基因是否翻译成蛋白质，方法是从转基因生物中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原抗体杂交。A组基础对点练题组一基因工程在农牧业方面的应用1下表有关基因表达的选项中，不可能的是()选项基因表达的细胞表达产物A细菌抗虫蛋白基因抗虫棉叶肉细胞细菌抗虫蛋白B人酪氨酸酶基因正常人皮肤细胞人

14、酪氨酸酶C动物胰岛素基因大肠杆菌工程菌细胞动物胰岛素D兔血红蛋白基因兔成熟红细胞兔血红蛋白答案D解析兔成熟红细胞没有细胞核和众多细胞器，无法表达出兔的血红蛋白，D错误。2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多倍体育种答案C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。31987年，美国科学家将萤火虫的荧光素基因转入烟草植物细胞并获得高水平的表达。长成的烟草植株通体光亮，堪称自然界的奇迹。这一研究成果表明()萤火虫与烟草的DNA结构基本相同萤火虫与烟草共用一套遗传密码 烟草

15、体内合成了荧光素萤火虫和烟草合成蛋白质的方式基本相同A BC D答案D解析萤火虫与烟草的遗传物质都是双链DNA，这是完成基因重组的基础，正确；自然界的所有生物几乎都共用一套遗传密码，即无论在高等生物还是低等生物中，相同的密码子决定的氨基酸种类都相同，正确；萤火虫的荧光素基因导入烟草细胞使得该植株通体光亮，可见荧光素基因在该植株中成功表达，正确；基因的表达包括转录和翻译，最后合成出蛋白质，正确。4科学家利用基因工程培育出了耐盐的转基因棉花新品系，下列相关叙述错误的是()A可通过农杆菌转化法将重组质粒导入受体细胞B含耐盐基因的棉花细胞可经植物组织培养获得完整植株C可用较高浓度的盐水浇灌来鉴定棉花植

16、株的耐盐性D如果目的基因的核苷酸序列是全部未知的，可用PCR技术得到大量目的基因答案D解析棉花是双子叶植物，可通过农杆菌转化法将重组质粒导入棉花受体细胞，A正确；植物组织培养技术可以保持亲本的优良性状，含耐盐基因的棉花细胞经植物组织培养可获得耐盐的植株，B正确；棉花植株是否耐盐，主要看植株能否在高浓度的盐溶液中生活，因此，可以用较高浓度的盐水浇灌来鉴定棉花植株的耐盐性，C正确；利用PCR技术获得大量目的基因时，需要提供DNA的模板和引物，D错误。5科学家在河南华溪蟹中找到了金属硫蛋白基因，并以质粒为载体，采用转基因方法培育出了硫吸收能力极强的转基因烟草。下列有关该烟草培育的说法正确的是()A金

17、属硫蛋白基因需插入到质粒上，才能转移到受体细胞中B需用特定的限制酶切割烟草的核酸C同种限制酶既可以切割含目的基因的DNA片段又可以切割质粒，因此不具有专一性D转基因烟草与原烟草相比基因组成发生了变化，导致两者出现生殖隔离答案A解析在基因工程中，需用特定的限制酶切割目的基因和载体，而不是切割烟草的核酸，B错误；限制酶具有专一性，能识别特定的脱氧核苷酸序列，C错误；转基因烟草与原烟草之间一般不会出现生殖隔离，D错误。题组二基因工程在医药卫生及食品工业方面的应用6上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带人白蛋白基因的转基因牛。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用蛋白

18、含量提高了30多倍。下列有关叙述正确的是()A“转基因动物”是指体细胞中出现了新基因的动物B“提高基因的表达水平”是指设法使牛的乳腺细胞中含有更多的人白蛋白基因C只在转基因牛乳汁中才能获取人白蛋白，是因为人白蛋白基因只在牛乳腺细胞中是纯合的D转基因牛的肌肉细胞中也有人白蛋白基因，但不发生转录、翻译，故不能合成人白蛋白答案D解析转基因动物是指细胞中被转入了外源基因的动物，并非出现新基因，故A错误；“提高基因的表达水平”是指增强白蛋白基因的表达，白蛋白基因数目没有增多，故B错误；“转基因动物”一般用到的受体细胞是受精卵，发育个体的几乎所有细胞中都有相同的外源基因，故C错误；转基因牛的白蛋白基因也是

19、选择性表达的，在肌肉细胞中不能表达，故D正确。7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率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答案D解析用转基因动物作为器官移植的供体时，可将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，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。8转基因食品已大量进入我们

20、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，D项错误。9用基因工程技术可以获得人们需要的生物新品种或新产品。请根据下列材料回答问题：材料一蜘蛛丝(丝蛋白)被称为“生物钢”，有着超强的抗张度，可制成防弹背心、降

21、落伞绳等。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蜘蛛羊。材料二注射疫苗往往会在儿童和部分成年人身上引起痛苦。将疫苗藏身水果蔬菜中，人们在食用这些转基因植物的同时也获得免疫力，因而无需免疫接种，这一新概念将引起疫苗研究的一场革命。(1)图中，过程所需要的工具酶有_，构建的蜘蛛丝蛋白基因表达载体一般由_、_、启动子、终止子等部分组成。(2)过程将重组质粒导入山羊受体细胞时，采用最多也最有效的方法是_。通过过程培育的蜘蛛羊可以作为乳腺生物反应器，从_中提取所需要的蜘蛛丝蛋白。(3)通过培育转基因莴苣，相比诱变育种和杂交育种方法，具有_等突出优点。答案(1)限制

22、酶、DNA连接酶目的基因标记基因(2)显微注射技术乳汁(3)目的性强，能克服远缘杂交不亲和的障碍(或能有效地打破物种间的生殖隔离界限)B组综合强化练10我国转基因技术发展态势良好，农业部依法批准发放了转植酸酶基因玉米、转基因抗虫水稻的生产应用安全证书。下列关于转基因玉米和转基因水稻的叙述不正确的是()A转植酸酶基因玉米的外源基因是植酸酶基因B转基因抗虫水稻能产生杀虫蛋白是外源基因在其体内得以表达的结果C转基因抗虫水稻是否具有抗虫性，可通过饲养卷叶螟进行检测D转基因抗虫水稻的外源基因是几丁质酶基因答案D解析转植酸酶基因玉米的外源基因是植酸酶基因，转基因抗虫水稻的外源基因是抗虫蛋白基因，检测目的基

23、因是否表达最简便的方法是个体水平的检测。11科学家已能运用基因工程技术，让羊合成并由乳腺分泌抗体，下列相关叙述中，正确的是()该技术将导致定向变异DNA连接酶把目的基因与载体黏性末端的碱基连接起来蛋白质中的氨基酸序列可为合成目的基因提供资料受精卵是理想的受体A BC D答案B解析基因工程可将控制特定性状的外源基因导入受体细胞，从而定向改造生物的性状；在基因工程操作程序中，所用的DNA连接酶连接的不是目的基因与载体黏性末端的碱基，该酶只能催化断开的DNA片段重新形成磷酸二酯键；由蛋白质中的氨基酸序列可推知相应的mRNA中核糖核苷酸序列，进而可推测相应基因中脱氧核苷酸的排列顺序，从而可以用化学合成

24、方法人工合成目的基因；受精卵体积较大，操作较容易，是理想的受体。12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答案D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。13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

25、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将人的生长激素基因导入哺乳动物卵细胞中D需要进入泌乳期才能成为“批量生产药物的工厂”答案D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；生产生长激素时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组件重组在一起，通过显微注射技术导入哺乳动物的受精卵中，然后将受精卵培养形成早期胚胎后送入母体子宫内使其生长发育成转基因动物。14应用基因工程的方法，可将酵母菌制造成基因工程菌，用于生产乙肝疫苗，在制造该基因工程菌时，应向酵母菌中导

26、入()A乙肝病毒的表面抗原B抗乙肝病毒抗体的基因C抗乙肝病毒的抗体D乙肝病毒的表面抗原基因答案D15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答案C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项所述均为外源基因的表达，而青霉菌产生青霉素是一种自身基因的正常表达，故C项符合题意。16(2017全国，38)几丁质是许多真菌细胞壁的重要成分，几丁质酶可催化几丁质水解。通过基因工程将几丁质酶基因转入植物体内，可增强其抗真菌病的能力。回答下列问题：(1)在进行基因工程操作

27、时，若要从植物体中提取几丁质酶的mRNA，常选用嫩叶而不选用老叶作为实验材料，原因是_。提取RNA时，提取液中需添加RNA酶抑制剂，其目的是_。(2)以mRNA为材料可以获得DNA，其原理是_。(3)若要使目的基因在受体细胞中表达，需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导入受体细胞，原因是_(答出两点即可)。(4)当几丁质酶基因和质粒载体连接时，DNA连接酶催化形成的化学键是_。(5)若获得的转基因植株(几丁质酶基因已经整合到植物的基因组中)抗真菌病的能力没有提高，根据中心法则分析，其可能的原因是_。答案(1)嫩叶中基因表达强烈，相应的mRNA较多(或嫩叶组织细胞易破碎)防止提取的mRNA被RN

28、A酶降解(2)在逆转录酶的作用下，以mRNA为模板按照碱基互补配对原则合成DNA(3)质粒载体中有启动子、终止子，便于目的基因的表达；质粒中有标记基因便于筛选；质粒中含有复制原点等(4)磷酸二酯键(5)几丁质酶基因没有转录或转录的mRNA没有翻译解析(1)由于嫩叶中几丁质酶转录的mRNA较多，因此在进行基因工程操作时，常选用嫩叶而不选用老叶作为实验材料。提取RNA时，提取液中需添加RNA酶抑制剂，其目的是防止提取的mRNA被RNA酶降解。(2)以mRNA为材料可以获得DNA，原理是mRNA可根据碱基互补配对原则逆转录为DNA。(5)基因表达包括转录和翻译两个步骤，若获得的转基因植株(几丁质酶基因已经整合到植物的基因组中)抗真菌病的能力没有提高，其可能的原因是几丁质酶基因没有转录或转录的mRNA没有翻译。17(2018海南，31，改编)甜蛋白是一种高甜度的特殊蛋白质。为了改善黄瓜的品质，科学家采用农杆菌转化法将一种甜蛋白基因成功导入黄瓜细胞，得到了转基因植株。回答下列问题：(1)若在转基因黄瓜中检测到这种甜蛋白，则表明该重组质粒中_已转移到植物细胞中且能够表达；用该转基因黄瓜的某一植