资源简介

高二 年级 生物 学科 选择性必修三 课时教学设计
课题 基因工程的应用 课时 2
主备 辅备
课型 新授课 □复习课 □习题/试卷讲评课 □实践活动课
一、教学内容分析
课程标准要求： 1.基于基因工程应用的事实，参与有关推广和应用基因工程产品的讨论，并理性做出决策。 2.认同基因工程给农牧、食品及医药等行业带来了深刻变化，产生了巨大的社会效益和经济效益。 （二）核心素养要求： 1.文化基础：基因工程在农牧业、医药卫生和食品工业等方面的应用。 2.自主发展：基因工程的应用及价值。 3.社会参与：关注基因工程的发展，认同基因工程的价值。 （三）前后知识联系： 学生已经学过(重组DNA技术的工具)，本节课的内容就是在此基础上的发展。由于它还与后面的(蛋白质工程)有联系,所以在本学科中的作用是（承上启下）。
二、学情分析
在本节课的教学中，学生可能遇到的问题（或困难、障碍）是：（不能正确理解基因工程的应用），产生这一问题的原因是（基因工程的应用比较难），解决的关键办法是（理论联系生活实际，多使用多媒体，激发学生的兴趣。）
三、重点难点分析
1.教学重点是(基因工程在农牧业、医药卫生和食品工业等方面的应用)，解决重点的关键是(在教学中要善于联系生活，从生活中来，到生活中去 )。 2.教学难点是说出基因表达载体的组成(乳腺生物反应器的应用)，解决难点的关键是( 运用图示和演示实验等方法阐释，以及利用生活实际中的问题与生物知识相联系)。
四、教学活动设计 基于问题解决的设计 □讲授式设计 □自主探究式设计 □合作交流式设计
活动程序一 【深度学习】 课前自学、导学（用时5分钟内）
师生 活动 教师对上次课限时训练讲评。 图文情境导入： 展示医学中重组胰岛素产品，介绍分析胰岛素的发展过程。 胰岛素是治疗糖尿病的特效药物。传统生产胰岛素的方法是从猪、牛等动物的胰腺中提取。曾经生产供一位糖尿病病人使用一年的胰岛素，需要上千头牛，生产的成本非常高。1978年，科学家将鳊码人胰岛素的基因导入大肠杆菌细胞中，使大肠杆菌表达重组人胰岛素。我国拥有自主知识产权的基因工程药物——重组人胰岛素已经研制成功并得到广泛应用。 展示学习目标： 4、学生自主梳理本课知识，发现问题：
【设计意图】
活动程序二 【深度学习】即本课学习 教师根据本次课教学需要组合选用自学、互学、模仿等相关环节，用时25-40分钟。
大问题一（请列出具体学习任务简称）：通过情境导入和新课知识初步了解，形成必要的知识储备。
呈现知识小问题串或情境或知识清单 问题1 转基因抗虫水稻能抗病毒、细菌、真菌吗？ 问题2 从环境保护角度出发，分析转基因抗虫水稻与普通水稻相比，在害虫防治方面有哪些优越性？ 问题3 转基因育种与传统育种方法相比较有哪些优点？
【模仿变通】变式、训练 例题一 1．农业害虫不会对转基因抗虫作物产生抗性。 ( ) 2．培育转基因抗病植物的目的基因主要来源于病毒、真菌。 ( ) 3．基因工程中，要培育转基因植物和动物，选用的受体细胞都是受精卵。( ) ( ) 4．利用工程菌可生产人的胰岛素等某些激素。 ( ) 5．乳腺反应器就是把药用蛋白基因导入动物的乳腺细胞中。 ( ) 变式题二(2020·陕西咸阳实验中学高二期中)下列关于培育转基因抗虫棉的叙述,正确的是(　　) A.DNA连接酶能把Bt抗虫蛋白基因与噬菌体相连接 B.Bt抗虫蛋白基因可借助花粉管通道进入受体细胞 C.Bt 抗虫蛋白对害虫和人都有不同程度的毒害作用 D.需制备好相应抗原来检测 Bt 抗虫蛋白 答案B 解析培育转基因植物常用农杆菌转化法,可用DNA连接酶将编码Bt 抗虫蛋白的基因与农杆菌的Ti质粒相连接,构建基因表达载体,A项错误;在植物细胞基因工程中,可利用农杆菌转化法将目的基因导入受体细胞,也可以利用花粉管通道法将目的基因导入受精卵中,B项正确;Bt 抗虫蛋白对哺乳动物无毒害作用,C项错误;要检测目的基因是否成功翻译,可用抗原—抗体杂交技术进行检测,目的基因翻译的蛋白质作为抗原,故需制备好相应抗体来检测Bt 抗虫蛋白,D项错误
【师生活动】任务一：学生自主阅读课本，完成下列问题。 （一）阅读课本87、88和89页，了解基因工程在农牧业方面应用的规模，明确基因工程在农牧业上的具体应用有哪些？ ⊙ 美国是转基因作物种植面积最大的国家，转基因棉花、大豆、玉米的种植面积占相关作物种植面积的比例超过90%。 ⊙ 2017年，我国转基因作物的种植面积位居世界第八位，商业化种植的转基因作物有棉花和番木瓜。 ⊙ 2015年11月，第一种用于食用的转基因动物——大西洋鲑（俗称“三文鱼”）在美国获得批准上市。 PPT展示相关的转基因作物并进行简介。 转基因抗虫植物（水稻） 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，我国已批准的商业化品种有转基因抗虫棉（水稻未获审批）。 转基因抗病毒植物（番木瓜） 将来源于某些病毒、真菌等的抗病基因导入植物，培育出转基因抗病毒植物，我国已批准的商业化品种有转基因抗病毒番木瓜、辣椒。 转基因抗除草剂植物（玉米） 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品种。我国的抗除草剂大豆品种已于2019年打开了阿根廷市场。 改良植物的品质 转基因玉米、水稻（提高赖氨酸等必需氨基酸的含量）。变色矮牵牛，科学家最早希望通过转入花青素基因获得花色更深的矮牵牛，却因为RNA干扰，获得了许多变色矮牵牛。 提高动物的生长速率 科学家将生长素基因导入动物体内，以提高动物的生长速率，如朱作言等育成了转基因鲤鱼（冠鲤）。但冠鲤至今并未获得审批。改良畜产品的品质 内蒙古农业大学育成了世界上第一例转基因低乳糖牛，其所产牛奶中乳糖含量低，是众多乳糖不耐受患者的福音。
【设计意图】从实例中概括概念，培养学生沟通、交流能力，增强团队合作意识，提升学生的概括总结能力。
大问题二（请列出具体学习任务简称）：基因工程在医药卫生领域的应用有哪些？
呈现知识小问题串或情境或知识清单 问题1 干扰素是糖蛋白，科学家用基因工程的方法分别从大肠杆菌及酵母菌细胞内获得的干扰素，二者的生物活性是否相同？ 问题2 选用细菌或酵母菌作为受体细胞的优点有哪些？ 问题3 要确保干扰素基因在乳腺细胞中特异性表达，构建基因表达载体时有什么要求？培养乳腺生物反应器转基因动物时为什么要选用乳腺中特异性表达的基因的启动子？
【模仿变通】变式、训练 例题2.(2020·河北邢台一中高二期末)科学家已能运用基因工程技术,让羊的乳腺合成并分泌人体的某些抗体,以下叙述不正确的是(　　) A.该技术可导致定向变异 B.表达载体中需要加入乳腺蛋白基因的特异性启动子 C.目的基因是抗原合成基因 D.受精卵是理想的受体细胞 答案C 解析由题意分析可知该技术为基因工程技术,将目的基因导入受体细胞,可以定向改变生物性状,故A项正确;运用基因工程技术,让羊的乳腺生产抗体,则表达载体中目的基因上游要加入羊乳腺蛋白基因的启动子,故B项正确;目的基因是人体内控制某些抗体合成的基因,故C项错误;受精卵常作为动物基因工程的受体细胞,故D项正确。 变式题2.(2020·山东夏津第一中学高二期中)近年来基因工程的发展非常迅猛,下列不属于基因工程应用的是(　　) A.克隆猴“中中”和“华华” B.利用乳腺生物反应器生产药物 C.制造一种能分解石油的“超级细菌” D.制造一种能产生干扰素的工程菌 答案A 解析克隆猴“中中”和“华华”应用了动物细胞核移植技术,A项符合题意;利用乳腺生物反应器生产药物,这属于动物基因工程的应用,B项不符合题意;制造一种能分解石油的“超级细菌”,这属于基因工程的应用,C项不符合题意;制造一种能产生干扰素的工程菌,这属于基因工程的应用,D项不符合题意。
【师生活动】任务二：学生自主阅读课本，完成下列问题。 （一）阅读课本90页和91页第1段，明确基因工程在医药卫生领域的应用有哪些方面？ 1.利用微生物或动植物生产药物 【资料卡】 干扰素是一种具有干扰病毒复制作用的糖蛋白，在临床上被广泛用于治疗病毒感染性疾病。此外，感染素对治疗乳腺癌、淋巴癌、多发骨髓瘤和某些白血病等也有一定的疗效。传统产生干扰素的方法是从人血液中的白细胞内提取，每300mL血液只能提取出1mg干扰素。1980～1982年，科学家用基因工程方法从打大肠杆菌及酵母菌细胞内获得了干扰素，从1kg培养物中可以得到20～40mg干扰素。1993年，我国批准生产重组让你干扰素α-1b，它是我国批准的第一个基因工程药物，目前主要用于治疗慢性乙型肝炎、慢性丙型肝炎等。 2.利用哺乳动物生产药物 PPT展示“乳腺生物反应器”生产含有生长激素的牛奶流程图。 向学生补充嵌合抗体的制作和其优点。 抗体恒定区（C区）在不同物种中存在差异，因此鼠源单抗会被人体免疫系统识别为抗原。科学家设法将鼠源抗体的恒定区 （C区）替换成人的，或者只保留鼠源抗体中对抗原识别起决定性作用的部分（CDRs）。这两类的抗体都可以通过设计嵌合基因通过基因工程来实现工业化生产。不过，最安全的还是全人源化抗体。 免疫系统的“自我”识别是胚胎发育阶段发展出来的。在小鼠免疫系统发展出自我识别之前替换成人的抗体生成基因，就可以产生出全人源化抗体（并被小鼠识别为自我）。 3.建立移植器官工厂 2021年底在美国纽约，科学家通过基因编辑，敲除了猪体内会导致人体免疫反应的基因，然后将基因编辑猪的肾脏移植入人体（已脑死亡并发肾衰竭，家属知情同意），病人的肾脏又继续工作了2个月。 （注：人类胚胎的基因编辑仍不属于法律许可范畴） 任务三：学生自主阅读课本，完成下列问题。 （一）阅读课本91页第2--5段，明确基因工程可以在食品工业方面有哪些应用？优点有哪些？ 分析两种凝乳酶的制备方法 传统制备方法：杀死未断奶的小牛，将其第四胃的黏膜取出来提取。 基因工程技术：将编码牛凝乳酶的基因导入大肠杆菌、黑曲霉、酵母菌的基因组中，再通过工业发酵批量生产凝乳酶。 Ⅰ.利用基因工程菌生产酶、氨基酸和维生素等，应用于食品工业 1.氨基酸用作甜味剂 ● 阿斯巴甜主要由天冬氨酸和苯丙氨酸形成 ● 凝乳酶用于奶酪生产；淀粉酶用于糖浆生产；酯酶；脂酶等用于烘培食品 Ⅱ.基因工程技术获得的工业用酶纯度高，成本低，生产效率更高 【到社会中去】 转基因技术自诞生以来，发展迅速，研发对象已涵盖至少35科、200多种的植物，涉及大豆、玉米和棉花等重要作物，以及牧草、花卉和林木等。请调查： 1. 目前我国批准发放了哪些转基因作物的生产应用安全证书和进口安全证书？ 截至2019年年底，我国批准发放过转基因耐储藏番茄、转基因抗虫棉、改变花色的转基因矮牵牛、转基因抗病辣椒、转基因抗病番木瓜、转基因抗虫水稻、转植酸酶基因玉米以及转基因耐除草剂大豆的生产应用安全证书；批准了转基因棉花、大豆、玉米、油菜、甜菜和番木瓜的进口安全证书，但我国进口的基本上是转基因棉花的纤维，其他进口转基因作物的用途仅限于用作加工原料；我国没有批准任何一种转基因粮食作物种子进口到我国境内商业化种植。 2. 你或你的亲朋好友在日常生活中使用的生物产品，哪些在生产过程中用到了转基因技术？ 提示：根据实际情况回答
【设计意图】通过问答式教学引发学生求知欲望，通俗易懂 理解到位
活动程序三【学以致用】：检测反馈 约占本次课的10分钟内
【目标检测题】 1．抗病毒转基因植物成功表达后，以下说法正确的是(　B　) A．抗病毒转基因植物可以抵抗所有病毒 B．抗病毒转基因植物对病毒的抗性具有局限性或特异性 C．抗病毒转基因植物可以抗害虫 D．抗病毒转基因植物可以稳定遗传，不会变异 2．下列有关乳腺生物反应器的叙述错误的是(　B　) A．动物基因结构与人类基因结构相同 B．乳腺生物反应器生产的药物是自然界没有的 C．可从具有目的基因的转基因雌性动物乳汁中提取药物 D．乳腺生物反应器是转基因技术在畜牧业中的应用 3.糖尿病已经成为危害人类健康的严重疾病之一，注射胰岛素是目前治疗糖尿病最为有效的途径和手段。如何生产优质而不昂贵的人胰岛素，是当下医药界急需攻克的科学难题。下图为利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图，请回答： (1)在基因表达载体中，________是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA。 (2)图中细胞1是________细胞。过程②必需的酶是________。过程③④⑤为利用________技术扩增目的基因，此过程必需的酶是________。过程③断开的是________键，在体外进行PCR操作时，实现该过程的处理方法是________。能否利用人的皮肤细胞来完成过程①，为什么？__________________________。 (3)为便于重组DNA的鉴定和选择，图中C的组成必须有________；为使过程⑧更易进行，可用________处理大肠杆菌。
活动程序四 【课堂小结】用时5分钟内
基因工程的应用 基因工程在农牧业方面的应用 转基因抗虫、抗病、抗除草剂植物 改良植物的品质、提高动物的生长速率 改良畜产品的品质 基因工程在医药卫生领域的应用 基因工程在食品工业方面的应用
【学以致用】作业设计之限时训练 分ABC三层，学生选择AB或BC题做。用时30-45分钟，限时完成
A组题 1．葡萄糖异构酶(GI)在工业上应用广泛，为提高其热稳定性，我国科学家运用蛋白质工程把其第138位甘氨酸(Gly)替换为脯氨酸(Pro)，由于脯氨酸侧链的吡咯环填充了第138位氨基酸附近的空洞，使酶的热稳定性明显提高。下列叙述正确的是（ ） A．改造后的葡萄糖异构酶是自然界已存在的蛋白质 B．蛋白质工程和基因工程的根本区别是操作对象的差异 C．获得改造葡萄糖异构酶的过程不需要基因工程参与 D．根据蛋白质的氨基酸序列推测出的DNA的碱基序列不是唯一的 【答案】D 【分析】1、蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。（基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质）。 2、蛋白质工程的基本途径：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，找到相对应的脱氧核苷酸序列（基因）以上是蛋白质工程特有的途径。 【详解】A、葡萄糖异构酶的改造过程属于蛋白质工程 ，蛋白质工程的实质是定向改造或生产人类所需蛋白质，故蛋白质工程可以获得满足人类生产和生活需求的蛋白质，改造后的葡萄糖异构酶不是自然界已存在的蛋白质，A错误； B、蛋白质工程和基因工程都要对基因进行操作，其操作对象相同，B错误； C、蛋白质工程要通过基因工程实施，需要限制酶、DNA连接酶和运载体作为工具，C错误； D、一种氨基酸可能对应多种密码子，所以根据蛋白质的氨基酸序列推测出的mRNA的碱基序列不是唯一的，D正确。 故选D。 2．科学家将萤火虫的荧光素基因转入烟草植物细胞中，获得高水平的表达。长成的植物通体光亮。这一研究成果表明①萤火虫与烟草植物的DNA 结构基本相同 ②萤火虫与烟草植物共用一套密码子 ③烟草植物体内合成了荧光素 ④萤火虫和烟草植物合成蛋白质的原理基本相同（ ） A．①③ B．②③ C．①④ D．①②③④ 【答案】D 【分析】1、基因工程又叫DNA重组技术，是指按照人们的意愿，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。基因工程技术的原理是基因重组。 2、不同生物的基因之所以能拼接，基础是生物的基因都具有相同的结构，都是具有双螺旋结构的DNA。 【详解】①科学家将萤火虫的荧光素和荧光酶基因转入烟草细胞后，相关基因需整合到烟草细胞的染色体的DNA上才能在植物体不同细胞得以表达，使植物通体光亮，说明萤火虫与烟草的DNA结构基本相同，①正确； ②荧光素和荧光酶基因转入烟草细胞后能成功表达，说明这两种生物共用一套遗传密码子，②正确； ③将萤火虫的荧光素基因转入烟草植物细胞中，烟草植物通体光亮，说明在烟草体内合成了荧光素和荧光酶，③正确； ④荧光素和荧光酶基因转入烟草细胞后能成功表达，说明萤火虫和烟草合成蛋白质的方式基本相同，都是先转录再翻译形成蛋白质，④正确。 综上所述，即ABC错误，D正确。 故选D。 3．番茄中的PG基因控制合成的多聚半乳糖醛酸酶，能破坏细胞壁使番茄软化。科学家将抗PG基因导入番茄细胞，其合成的mRNA能与PG基因合成的mRNA相结合，从而培育出抗软化的转基因番茄。下列叙述错误的是（ ） A．PG基因与抗PG基因的区别是模板链的碱基序列不同 B．利用PCR技术可检测抗PG基因是否正常转录 C．转基因番茄可能会由于花粉扩散导致基因污染问题 D．抗PG基因通过抑制PG基因的转录使其mRNA无法合成 【答案】D 【分析】真核细胞基因的表达包括转录和翻译，转录指的是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程，翻译指的是以mRNA为模板合成蛋白质的过程。 【详解】A、根据题干信息可知，抗PG基因合成的mRNA与PG基因合成的mRNA相结合，因此可以推测，PG基因和抗PG基因是同一段DNA分子序列，转录时模板链不同，所以转录产生的mRNA能发生碱基互补配对，A正确； B、可以提取RNA，进行逆转录形成DNA，再进行PCR扩增，最后通过电泳检测PCR产物来判断抗PG基因是否正常转录，B正确； C、若抗PG基因整合到染色体DNA上，则花粉中可能含有抗PG基因，转基因番茄可能会由于花粉扩散到其他植物导致基因污染问题，C正确； D、抗PG基因合成的mRNA与PG基因合成的mRNA相结合，从而阻止了PG基因的mRNA的翻译过程，使细胞不能合成PG蛋白，D错误。 故选D。 4．我国是农业大国，在科学研究上育种技术正处于传统育种向生物育种的快速转变。下列有关育种说法正确的是（ ） A．杂交育种与基因工程育种原理相同，后者可以实现不同物种的基因交流 B．单倍体育种均可得到稳定遗传的纯合子 C．多倍体育种原理是染色体变异，所得植株其生长周期短 D．诱变育种处理大量实验材料，就能得到所需新品种 【答案】A 【分析】杂交育种是将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。通俗地说，基因工程就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向改造生物的遗传性状。单倍体育种常用的方法是花药离体培养。人工诱导多倍体最常用而且最有效的方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。诱变育种是指利用物理因素或化学因素来处理生物，使生物发生基因突变。 【详解】A、杂交育种与基因工程育种的原理都是基因重组，后者可以打破生殖隔离，实现不同物种的基因交流，A正确； B、单倍体育种，若其花药来自二倍体植株，则培育的新品种是可稳定遗传的纯合子；若其花药来自多倍体植株，则培育得到的新品种不一定是稳定遗传的纯合子，B错误； C、多倍体育种原理是染色体变异，所得植株其生长周期延长，C错误； D、诱变育种的原理是基因突变，由于基因突变是不定向的、低频率的，需要处理大量实验材料，经过筛选培育才能得到所需新品种，D错误。 故选A。 5．科学家运用基因工程技术，将人血清白蛋白基因导入山羊的受精卵中，培育出羊乳腺生物反应器，使羊乳汁中含有血清白蛋白。以下相关叙述正确的是（ ） A．该转基因羊中的血清白蛋白基因只存在于乳腺细胞中 B．可用显微注射技术将含有目的基因的表达载体导入羊的乳腺细胞中 C．血清白蛋白基因需要与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件进行重组 D．利用乳腺生物反应器生产药物不受性别和生殖期的限制 【答案】C 【分析】转基因动物生产药物： （1）基因来源：药用蛋白基因+乳腺组织特异性表达的启动子（原理：基因的选择性表达）。 （2）成果：乳腺生物反应器。 （3）过程：将药物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，导入哺乳动物的受精卵中，最终培育的转基因动物进入泌乳期后，可以通过分泌的乳汁生产所需要的药物。 【详解】A、本过程是把人血清白蛋白基因导入山羊的受精卵中，因此在山羊的各个细胞中都含有血清白蛋白基因，A错误； B、以动物细胞作为受体细胞时，常采用显微注射技术将含有目的基因的表达载体导入羊的受精卵（全能性高）中，B错误； C、若想血清白蛋白基因在乳腺中表达，则应将血清白蛋白基因需要与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件进行重组，C正确； D、由于只有雌性动物在哺乳期才会分泌乳汁，因此药物的生产会受到转基因动物性别和年龄的限制，D错误。 故选C。 B组题 6．人们对转基因生物安全性的关注，随着转基因成果的不断涌现而与日俱增。下列有关转基因成果的叙述，错误的是（　　） A．对微生物的基因改造是基因工程取得实际应用成果最多的领域 B．利用转基因小鼠Ⅰ型糖尿病模型可以模拟该病的发生和发展过程 C．啤酒酵母双乙酰浓度过高会影响啤酒的风味和口感，利用转基因工程菌可以减少它的生成 D．种植的转基因作物中大豆和棉花最多，其次是玉米和油菜 【答案】D 【分析】转基因生物的安全性问题：食物安全(滞后效应、过敏源、营养成分改变)、生物安全(对生物多样性的影响)、环境安全(对生态系统稳定性的影响)。对待转基因技术的利弊，正确的做法应该是趋利避害，不能因噎废食。 【详解】A、微生物具有生理结构和遗传物质简单、生长繁殖快、对环境因素敏感、容易进行遗传物质操作等优点，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，A正确； B、利用转基因小鼠Ⅰ型糖尿病模型可以模拟该病的发生和发展过程，属于基因工程的应用，B正确； C、啤酒酵母双乙酰浓度过高会影响啤酒的风味和口感，利用转基因工程菌可以减少它的生成，缩短啤酒的发酵周期，属于基因工程的应用，C正确； D、种植的转基因作物中大豆和玉米最多，其次是棉花和油菜，D错误。 故选D。 7．下列关于发酵工程的应用，叙述不正确的是（　　） A．在弱碱性条件下会积累谷氨酸 B．在青贮饲料中添加乳酸菌，可提高饲料的品质，动物食用后还能提高免疫力 C．可以将乙型肝炎病毒的抗体基因转入酵母菌，通过发酵工程制备乙型肝炎疫苗 D．苏云金杆菌不仅能防治棉铃虫，还能防治多种农林害虫 【答案】C 【分析】利用青贮原料上存在的乳酸菌等微生物，通过厌氧呼吸将青贮原料中的碳水化合物转化成有机酸，抑制有害菌的生长，从而实现长期保存饲料及其营养物质的目的。同时，微生物的活动使青贮饲料带有芳香酸甜的味道，提高了家畜的适口性。 【详解】A、谷氨酸的发酵生产在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸；在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷胺酰胺，A正确； B、在青贮饲料中添加乳酸菌，通过乳酸菌的发酵，可以提高饲料品质，使饲料保鲜，同时提高动物免疫力，B正确； C、可以将乙型肝炎病毒的抗原基因转入酵母菌，通过发酵工程制备乙型肝炎疫苗，C错误； D、通过发酵工程生产的苏云金杆菌可制成微生物农药，用来防治多种农林虫害，这属于生物防治的实例，D正确。 故选C。 8．家蚕细胞具有高效表达外源基因的能力，将人干扰素基因导入家蚕细胞并大规模培养，可以提取干扰素用于制药，但是获得的干扰素在体外不易保存。下列说法错误的是（ ） A．可从免疫细胞中提取干扰素基因的mRNA，经逆转录获取目的基因 B．可用质粒和目的基因构建重组载体后导入家蚕的受精卵 C．检验干扰素基因是否已经导入家蚕细胞时，可使用PCR技术 D．利用蛋白质工程对干扰素进行改造时，应从干扰素的氨基酸序列出发 【答案】D 【分析】1、基因工程的基本操作步骤主要包括四步：①目的基因的获取；②基因表达载体的构建；③将目的基因导入受体细胞；④目的基因的检测与鉴定。 2、蛋白质工程的过程：预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列（基因）。 3、杂交瘤细胞的特点：既能大量增殖，又能产生特异性抗体。 【详解】A、干扰素是在人体中是由免疫细胞合成并分泌的一种糖蛋白，可从健康人体的外周静脉血分离能合成干扰素的免疫细胞，从中提取mRNA，经反转录（逆转录）获取目的基因，A正确； B、受精卵具有表达全能性的物质，则质粒和目的基因构建重组载体后导入家蚕的受精卵，B正确； C、可使用PCR技术，检验干扰素基因是否已经导入家蚕细胞，C正确； D、利用蛋白质工程对干扰素进行改造时，应从预期的蛋白质功能出发，D错误。 故选D。 9．异丁醇是一种新型能源。科研人员研究了酿酒酵母的异丁醇合成途径（如图1），尝试对其进行改造，以期实现大规模生产（如图2）。其中，质粒pUC18可实现目的基因在真核、原核细胞中过表达。 注：Ampr为氨苄青霉素抗性基因，氨苄青霉素可抑制细菌细胞壁的形成，对真核生物生长无影响his为组氨酸合成酶基因，组氨酸是微生物生长所必需限制性内切核酸酶识别序列及切割位点：BamHI：5’-G↓GATCC-3’ XhoI：5’-C↓TCGAG-3’ Sau3AI：5’-↓GATC-3’ SacI：5’-GAGCT↓C-3’ (1)为实现异丁醇大规模生产，可选取的目的基因是____。 A．酶A基因 B．酶B抑制基因 C．酶E基因 D．酶F抑制基因 (2)若选用XhoI和Sau3AI对质粒pUC18进行切割，为实现其与目的基因的连接，可在目的基因两端添加 。（编号选填） ①XhoI和Sau3AI的识别序列 ②XhoI和BamHI的识别序列 ③SacI和Sau3AI的识别序列 ④SacI和BamHI的识别序列 (3)下列关于培养基I~ III的叙述正确的是____。 A．培养基I是鉴别培养基 B．培养基II可形成单个菌落 C．培养基I和II的营养成分相同 D．培养基I和III的营养成分相同 (4)启动子的表达具有物种特异性，为了大量获得重组质粒并高效筛选异丁醇生产菌种，图10中的大肠杆菌和酿酒酵母需具备的特点是____。 A．氨苄青霉素抗性大肠杆菌 B．氨苄青霉素敏感大肠杆菌 C．组氨酸合成正常酿酒酵母 D．组氨酸合成缺陷酿酒酵母 (5)线性化后的重组质粒可随机整合到酿酒酵母的染色体DNA中并稳定表达。经上述流程获得的异丁醇生产菌种在适宜条件下培养，异丁醇产量较野生型酿酒酵母减少，试分析此类菌种异丁醇产量减少的原因。 。 为初步筛选异丁醇高产菌种，科研人员构建了相关载体，并导入异丁醇生产菌种，载体的部分序列及筛选原理如图3。 (6)已知BmoR基因的编码链序列为5’-GTGTTAATAT······GATTCATGAA-3’，若将其编码的亮氨酸替换为天冬氨酸，可提高BmoR蛋白与异丁醇的结合能力。现利用PCR技术定点突变改造BmoR蛋白，需设计的引物的序列是 。（编号选填）（密码子：亮氨酸5’-UUA-3’，天冬氨酸5’-GAC-3’） ①5’- ATATGTCCAC -3’ ②5’-GTGGACATAT -3’ ③5’- GATTCATGAA -3’ ④5’-TTCATGAATC -3’ (7)结合图3及所学知识，分析利用上述载体筛选异丁醇高产菌种的原理 。 (8)发酵罐是发酵工程中常用的生物反应器，其主要作用是____。 A．隔绝外界空气 B．模拟微生物细胞代谢所需环境 C．杀灭微生物的芽孢 D．提供液体环境便于收集发酵液 【答案】(1)AD (2)①② (3)C (4)BD (5)线性化质粒随机整合到酿酒酵母的染色体DNA的过程中可能破坏了酿酒酵母的正常基因（包括异丁醇合成途径中的关键酶基因、酿酒酵母正常生长代谢需表达的基因），使酿酒酵母正常的新陈代谢（正常生长发育、正常合成异丁醇）受损，异丁醇产量降低 (6)②④ (7)少量异丁醇与BmoR蛋白结合无法激活启动子，大量异丁醇与BmoR蛋白结合可激活启动子，进而使荧光蛋白GFP基因表达，产生荧光蛋白。故可通过检测异丁醇生产菌种中是否有荧光（或荧光强度）来筛选高产菌种。 (8)B 【分析】基因工程技术的基本步骤： （1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。 （2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。 （3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。 （4）目的基因的检测与鉴定。 【详解】（1）据图分析可知：丙酮酸一方面在A酶、B酶、C酶、D酶的作用下生成异丁醇，另一方面，丙酮酸分别在E酶、F酶的作用下生成乙醇，因此为实现异丁醇大规模生产，可选取的目的基因是酶A基因、酶F抑制基因，AD正确，BC错误。 故选AD。 （2）若选用XhoI和Sau3AI对质粒pUC18进行切割后，为切出相同的黏性末端并且防止目的基因自身环化，应选用了XhoI和Sau3AI或XhoI和BamHI的识别序列对目的基因所在DNA进行切割，因此，可在人APP基因两端分别添加XhoI和Sau3AI或XhoI和BamHI的识别序列，即①②。 （3）A、培养基I是选择培养基，A错误； B、培养基II并不能形成单个菌落，B错误； C、培养基I和II的营养成分相同，都具备水、碳源、氮源、无机盐，C正确； D、培养基I用来培养大肠杆菌，培养基III用来培养酵母菌，因此培养基I和III的营养成分不同，D错误。 故选C。 （4）启动子的表达具有物种特异性，为了大量获得重组质粒并高效筛选异丁醇生产菌种，图10中的大肠杆菌和酿酒酵母需具备的特点是氨苄青霉素敏感大肠杆菌、组氨酸合成缺陷酿酒酵母，AC错误，BD正确。 故选BD。 （5）线性化质粒随机整合到酿酒酵母的染色体DNA的过程中可能破坏了酿酒酵母的正常基因（包括异丁醇合成途径中的关键酶基因、酿酒酵母正常生长代谢需表达的基因），使酿酒酵母正常的新陈代谢（正常生长发育、正常合成异丁醇）受损，异丁醇产量降低。 （6）BmoR基因的编码链序列为5’-GTGTTAATAT······GATTCATGAA-3’，现将其编码的亮氨酸替换为天冬氨酸，又因为密码子：亮氨酸5’-UUA-3’，天冬氨酸5’-GAC-3’，因此利用PCR技术定点突变改造BmoR蛋白，需设计的引物的序列是5’-GTGGACATAT -3’， 5’-TTCATGAATC -3’，即②④。 （7）少量异丁醇与BmoR蛋白结合无法激活启动子，大量异丁醇与BmoR蛋白结合可激活启动子，进而使荧光蛋白GFP基因表达，产生荧光蛋白。故可通过检测异丁醇生产菌种中是否有荧光（或荧光强度）来筛选高产菌种。 （8）发酵罐是发酵工程中常用的生物反应器，其主要作用是模拟微生物细胞代谢所需环境，ACD错误，B正确。 故选B。 C组题
六、课后教学反思

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