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第二节　基因工程的应用价值
[学习目标]　1.举例说出基因工程在农牧业、医药业和食品业等方面的应用价值。2.阐明乳腺生物反应器的制备过程。
一、基因工程在农牧业中的应用价值
1．转基因生物：利用基因工程技术培育的、能稳定遗传__________所决定的性状的生物。
2．植物基因工程硕果累累
(1)转基因抗病植物的生产带来效益
①科学家将番木瓜环斑病毒毒株中的____________转入番木瓜细胞内，培育出具有很强抗病性能的转基因品系——“华农1号”。
②科学家将病毒的复制酶基因和________基因以及______酶基因、植物抗病毒基因导入小麦、甜椒或番茄等作物，获得了抗病的小麦、甜椒或番茄等新品种。
(2)转基因抗虫植物已广泛投入生产
①科学家已将从苏云金杆菌中分离出来的编码苏云金杆菌__________的基因导入棉细胞，培育出了转基因抗虫棉。
②转基因抗虫水稻、玉米、大豆等品种也培育成功。
(3)转基因抗逆植物的培育带来新希望
①科学家已经成功地将__________基因转入番茄细胞，培育出转基因抗冻番茄。
②科学家已经成功地向某些作物转入一些可以调节细胞______的基因来提高作物的抗盐碱和抗干旱的能力。
3．动物基因工程显示出诱人的应用前景
(1)改善畜牧产品的品质
①基因：ω－3脂肪酸去饱和酶基因。
②成果：培育成可产生较多__________的转基因猪。
(2)提高动物的生长速度
①基因：____________基因。
②成果：转基因绵羊和转基因三文鱼。
4．运用基因工程改良动植物品种的优点：能打破常规育种难以突破的____________的界限。
判断正误
(1)转入外源生长素基因的转基因动物生长速度更快(　　)
(2)转基因抗虫棉的Bt毒蛋白基因能抗病毒、细菌、真菌(　　)
任务一：分析转基因植物与转基因动物
1．如图是世界推广种植面积最广的4种转基因植物，其中有转基因抗虫植物、转基因抗病植物，试分析推广优势。
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2．在种植转基因作物时，一般要将转基因作物与非转基因作物进行间行种植，其目的是什么？
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3．培育转基因植物和转基因动物用到的技术主要有哪些？
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1．番茄营养丰富，是人们喜爱的蔬菜。普通番茄细胞中含有多聚半乳糖醛酸酶的控制基因，控制细胞产生多聚半乳糖醛酸酶，该酶能破坏细胞壁，使番茄软化，不耐贮藏。科学家通过基因工程将一种抗多聚半乳糖醛酸酶的基因导入番茄细胞，获得了抗软化番茄。下列关于培育抗软化番茄的叙述，错误的是(　　)
A．运载工具可以是质粒
B．受体细胞是番茄细胞
C．目的基因为多聚半乳糖醛酸酶基因
D．目的基因的表达延缓了番茄的软化
2．(多选)目前人类利用基因工程的方法成功培育出转基因抗虫棉，下列说法不正确的是(　　)
A．苏云金杆菌的Bt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．种植转基因抗虫棉不会对棉铃虫的抗性产生影响
二、基因工程在食品业和医药业中的应用价值
1．基因工程在食品业中的应用价值
(1)植物品质改良：主要包括植物________、糖类、脂肪品质的改良以及维生素____________的改良。
(2)基因工程在______________、助鲜剂、甜味剂等食品添加剂的生产，以及广泛应用于食品制造业的淀粉酶、__________、脂肪酶、蛋白酶的大规模生产方面也大显身手。
2．基因工程在医药业中的应用价值
(1)基因工程药物
①利用转基因工程菌生产药物
②利用生物反应器生产药物
a．生物反应器的种类：乳腺生物反应器、______生物反应器、______生物反应器等。
b．乳腺生物反应器的构建
(2)基因治疗
①概念：利用正常基因置换或弥补缺陷基因的治疗方法，包括基因诊断、____________、__________、目的基因导入等多项技术。
②类型
种类 概念
体内基因治疗 将分离出来的带有治疗作用的基因通过载体转入患者体内的某些细胞，直接______________缺陷基因的功能
体外基因治疗 采用转基因技术将带有治疗作用的基因导入病毒基因组，再用病毒感染受体细胞，治疗基因整合到受体基因组后，受体细胞经__________培养、增殖后导入患者体内
判断正误
(1)用大肠杆菌生产的人的胰岛素没有活性(　　)
(2)药用蛋白基因只在乳腺细胞中表达，原因是药用蛋白基因只存在于乳腺细胞中，其他细胞中没有(　　)
(3)基因治疗有体内途径和体外途径(　　)
(4)在青霉菌体内获取青霉素属于利用基因工程技术制取药物(　　)
任务二：分析生物反应器的构建及优势
利用生物反应器生产药物，使一些传统生产成本高、产量低的蛋白质类药物的产量大大增加，同时价格大大降低，为人类健康带来福音。回答下列问题：
(1)培育乳腺生物反应器转基因动物时，为什么要选用乳腺蛋白基因的启动子等调控组件与药用蛋白基因重组在一起？
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(2)与工厂化生产药用蛋白相比，用动物乳腺作为反应器生产药用蛋白的优势有哪些？
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(3)试比较乳腺生物反应器和膀胱生物反应器的优劣。
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任务三：分析基因治疗的过程
有证据表明，基因工程(基因治疗)为遗传病的治疗开辟了新途径(如图)。回答下列问题：
(1)根据上述两种基因治疗途径示意图，说出两种基因治疗途径的区别。
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(2)已知白化病是一类较为常见的遗传病，患者体内缺少一种酪氨酸酶。人体中酪氨酸酶基因位于体细胞第11号常染色体上。尝试根据基因治疗的原理，设计一套治疗白化病的基因治疗方案。
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　乳腺生物反应器与工程菌生产药物的区别(在生产人的药用蛋白方面)
比较内容 乳腺生物反应器 工程菌
基因结构 动物基因结构与人类的基因结构基本相同 细菌和酵母菌的基因结构与人类有较大差异
基因表达 合成的药用蛋白与天然蛋白质相同 细菌合成的药用蛋白可能没有活性
生产条件 不需严格灭菌；温度等外界条件对其影响不大 需严格灭菌；严格控制工程菌所需的温度、pH、营养物质浓度等外界条件
药物提取 从动物乳汁中提取 从微生物细胞或其培养液中提取
3．目前常用的生物反应器有乳腺生物反应器和膀胱生物反应器。采用基因工程将人凝血因子基因导入山羊受精卵，成功培育出了人凝血因子只存在于乳汁中的转基因羊。下列相关说法错误的是(　　)
A．构建乳腺生物反应器时，需将药用蛋白基因和乳腺蛋白基因的启动子等重组在一起
B．在转基因动物的乳腺细胞或膀胱上皮细胞以外的细胞中不含有药用蛋白基因
C．与乳腺生物反应器相比，膀胱生物反应器不受性别和年龄的限制
D．用显微注射技术将表达载体导入受精卵细胞来获得转基因动物
4．免疫缺陷病患者因缺失ada基因而患该病，实验人员利用基因治疗将人正常的ada基因转入该病患者的T细胞中，可改善患者的免疫功能，具体过程如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．ada基因是从人体细胞中直接分离出来的
B．所有遗传病都可以通过基因治疗治愈
C．基因治疗的实质是对缺陷的细胞进行基因修复
`D.病毒的作用是作为携带ada基因的载体
答案精析
一、
梳理教材新知
1．外源基因　
2．(1)①复制酶基因　②衣壳蛋白　几丁质　
(2)①Bt毒蛋白　(3)①抗冻蛋白　②渗透压　
3．(1)②ω－3脂肪酸　(2)①外源生长激素　
4．物种之间　
判断正误
(1)×　(2)×
提示　(1)转入外源生长激素基因的转基因动物生长速度更快。(2)转基因抗虫棉的Bt毒蛋白基因对棉铃虫有抗性。
探究核心知识
任务一
1．减少了化学农药的使用量，降低了生产成本，同时降低了环境污染。
2．降低害虫种群中抗性基因频率的增长速率。
3．转基因植物：基因工程、植物组织培养。转基因动物：基因工程、动物细胞培养、早期胚胎培养、胚胎移植等。
落实思维方法
1．C　[目的基因为抗多聚半乳糖醛酸酶基因，C错误。]
2．ABD　[苏云金杆菌的Bt毒蛋白基因与质粒结合后需要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导入受体细胞内，C正确；棉铃虫抗性的产生是基因突变的结果，且转基因抗虫棉可以对棉铃虫的抗性进行筛选，使棉铃虫的抗性基因频率升高，D错误。]
二、
梳理教材新知
1．(1)蛋白质　种类和含量　(2)氨基酸　纤维素酶　
2．(1)②a.膀胱　输卵管　b．启动子　受精卵　(2)①基因分离　载体构建　②纠正或弥补　体外　
判断正误
(1)√　(2)×　(3)√　(4)×
提示　(2)药用蛋白基因只在乳腺细胞中表达的原因是药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子重组。(4)在青霉菌体内获取青霉素属于发酵工程。
探究核心知识
任务二
(1)目的是让药用蛋白基因只在乳腺细胞中表达。
(2)①动物乳腺有完整的蛋白质翻译后修饰系统，生产的蛋白质活性高，更稳定。②产物直接经乳汁分泌，易提取。
(3)二者均提高药用蛋白产量，易于提取。但乳腺生物反应器必须是在雌性个体发育到泌乳期才能获得产物；而膀胱生物反应器不受性别和发育时期的限制，受体来源广泛且可以在生物发育的任何时期提取药物。
任务三
(1)体外途径是先从病人体内获得某种细胞进行培养，然后体外完成转移，再筛选成功转移的细胞增殖培养，最后重新输回患者体内；体内途径是用基因工程的方法直接将目的基因导入人体组织细胞中。
(2)可以采用基因治疗的体外途径，首先获取正常酪氨酸酶基因，然后将该基因插入载体中，再将携带正常酪氨酸酶基因的载体导入受体细胞中，酪氨酸酶基因整合到受体细胞的基因组中，然后将携带正常酪氨酸酶基因的受体细胞输回到患者体内。
落实思维方法
3．B　[构建乳腺生物反应器时，需将药用蛋白基因和乳腺蛋白基因的启动子等重组在一起，以保证药用蛋白基因能在乳腺中正常表达，A正确；受体细胞是动物的受精卵，所以药用蛋白基因存在于转基因动物的所有细胞中，只在乳腺细胞或膀胱上皮细胞中选择性表达，B错误；雌性山羊发育到一定阶段才能产生乳汁，乳腺生物反应器往往受生长发育阶段和性别的限制，而膀胱生物反应器不受性别和年龄的限制，C正确；动物受精卵全能性最高，应用显微注射技术将表达载体导入受精卵来获得转基因动物，D正确。]
4．D　[图中所示ada基因是从基因文库中获取的，A错误；基因治疗只能治疗基因异常导致的疾病，如白化病、红绿色盲等，而不能治愈所有遗传病，B错误；基因治疗是指利用正常基因置换或弥补缺陷基因的治疗方法，而不是对有遗传缺陷的细胞进行基因修复，C错误。](共74张PPT)
第二节
第三章 基因工程
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基因工程的应用价值
学习目标
1.举例说出基因工程在农牧业、医药业和食品业等方面的应用价值。
2.阐明乳腺生物反应器的制备过程。
内容索引
一、基因工程在农牧业中的应用价值
二、基因工程在食品业和医药业中的应用价值
课时对点练
基因工程在农牧业中的应用价值
一
梳理　教材新知
1.转基因生物：利用基因工程技术培育的、能稳定遗传 所决定的性状的生物。
2.植物基因工程硕果累累
(1)转基因抗病植物的生产带来效益
①科学家将番木瓜环斑病毒毒株中的 转入番木瓜细胞内，培育出具有很强抗病性能的转基因品系——“华农1号”。
②科学家将病毒的复制酶基因和 基因以及 酶基因、植物抗病毒基因导入小麦、甜椒或番茄等作物，获得了抗病的小麦、甜椒或番茄等新品种。
外源基因
复制酶基因
衣壳蛋白
几丁质
(2)转基因抗虫植物已广泛投入生产
①科学家已将从苏云金杆菌中分离出来的编码苏云金杆菌 的基因导入棉细胞，培育出了转基因抗虫棉。
②转基因抗虫水稻、玉米、大豆等品种也培育成功。
(3)转基因抗逆植物的培育带来新希望
①科学家已经成功地将 基因转入番茄细胞，培育出转基因抗冻番茄。
②科学家已经成功地向某些作物转入一些可以调节细胞 的基因来提高作物的抗盐碱和抗干旱的能力。
Bt毒蛋白
抗冻蛋白
渗透压
3.动物基因工程显示出诱人的应用前景
(1)改善畜牧产品的品质
①基因：ω－3脂肪酸去饱和酶基因。
②成果：培育成可产生较多 的转基因猪。
(2)提高动物的生长速度
①基因： 基因。
②成果：转基因绵羊和转基因三文鱼。
4.运用基因工程改良动植物品种的优点：能打破常规育种难以突破的____
_____的界限。
ω－3脂肪酸
外源生长激素
物种
之间
(1)转入外源生长素基因的转基因动物生长速度更快(　　)
提示　转入外源生长激素基因的转基因动物生长速度更快。
×
(2)转基因抗虫棉的Bt毒蛋白基因能抗病毒、细菌、真菌(　　)
×
提示　转基因抗虫棉的Bt毒蛋白基因对棉铃虫有抗性。
任务一：分析转基因植物与转基因动物
1.如图是世界推广种植面积最广的4种转基因植物，其中有转基因抗虫植物、转基因抗病植物，试分析推广优势。
探究　核心知识
提示　减少了化学农药的使用量，降低了生产成本，同时降低了环境污染。
2.在种植转基因作物时，一般要将转基因作物与非转基因作物进行间行种植，其目的是什么？
提示　降低害虫种群中抗性基因频率的增长速率。
提示　转基因植物：基因工程、植物组织培养。转基因动物：基因工程、动物细胞培养、早期胚胎培养、胚胎移植等。
3.培育转基因植物和转基因动物用到的技术主要有哪些？
1.番茄营养丰富，是人们喜爱的蔬菜。普通番茄细胞中含有多聚半乳糖醛酸酶的控制基因，控制细胞产生多聚半乳糖醛酸酶，该酶能破坏细胞壁，使番茄软化，不耐贮藏。科学家通过基因工程将一种抗多聚半乳糖醛酸酶的基因导入番茄细胞，获得了抗软化番茄。下列关于培育抗软化番茄的叙述，错误的是
A.运载工具可以是质粒
B.受体细胞是番茄细胞
C.目的基因为多聚半乳糖醛酸酶基因
D.目的基因的表达延缓了番茄的软化
落实　思维方法
√
目的基因为抗多聚半乳糖醛酸酶基因，C错误。
2.(多选)目前人类利用基因工程的方法成功培育出转基因抗虫棉，下列说法不正确的是
A.苏云金杆菌的Bt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.种植转基因抗虫棉不会对棉铃虫的抗性产生影响
√
√
√
苏云金杆菌的Bt毒蛋白基因与质粒结合后需要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导入受体细胞内，C正确；
棉铃虫抗性的产生是基因突变的结果，且转基因抗虫棉可以对棉铃虫的抗性进行筛选，使棉铃虫的抗性基因频率升高，D错误。
基因工程在食品业和医药业中的应用价值
二
1.基因工程在食品业中的应用价值
(1)植物品质改良：主要包括植物 、糖类、脂肪品质的改良以及维生素 的改良。
(2)基因工程在 、助鲜剂、甜味剂等食品添加剂的生产，以及广泛应用于食品制造业的淀粉酶、 、脂肪酶、蛋白酶的大规模生产方面也大显身手。
梳理　教材新知
蛋白质
种类和含量
氨基酸
纤维素酶
2.基因工程在医药业中的应用价值
(1)基因工程药物
①利用转基因工程菌生产药物
②利用生物反应器生产药物
a.生物反应器的种类：乳腺生物反应器、 生物反应器、 生物反应器等。
b.乳腺生物反应器的构建
膀胱
输卵管
启动子
受精卵
(2)基因治疗
①概念：利用正常基因置换或弥补缺陷基因的治疗方法，包括基因诊断、
、 、目的基因导入等多项技术。
②类型
基因分离
载体构建
种类 概念
体内基因治疗 将分离出来的带有治疗作用的基因通过载体转入患者体内的某些细胞，直接 缺陷基因的功能
体外基因治疗 采用转基因技术将带有治疗作用的基因导入病毒基因组，再用病毒感染受体细胞，治疗基因整合到受体基因组后，受体细胞经 培养、增殖后导入患者体内
纠正或弥补
体外
(1)用大肠杆菌生产的人的胰岛素没有活性(　　)
(2)药用蛋白基因只在乳腺细胞中表达，原因是药用蛋白基因只存在于乳腺细胞中，其他细胞中没有(　　)
提示　药用蛋白基因只在乳腺细胞中表达的原因是药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子重组。
√
(3)基因治疗有体内途径和体外途径(　　)
(4)在青霉菌体内获取青霉素属于利用基因工程技术制取药物(　　)
×
提示　在青霉菌体内获取青霉素属于发酵工程。
×
√
任务二：分析生物反应器的构建及优势
利用生物反应器生产药物，使一些传统生产成本高、产量低的蛋白质类药物的产量大大增加，同时价格大大降低，为人类健康带来福音。回答下列问题：
(1)培育乳腺生物反应器转基因动物时，为什么要选用乳腺蛋白基因的启动子等调控组件与药用蛋白基因重组在一起？
探究　核心知识
提示　目的是让药用蛋白基因只在乳腺细胞中表达。
(2)与工厂化生产药用蛋白相比，用动物乳腺作为反应器生产药用蛋白的优势有哪些？
提示　①动物乳腺有完整的蛋白质翻译后修饰系统，生产的蛋白质活性高，更稳定。
②产物直接经乳汁分泌，易提取。
(3)试比较乳腺生物反应器和膀胱生物反应器的优劣。
提示　二者均提高药用蛋白产量，易于提取。但乳腺生物反应器必须是在雌性个体发育到泌乳期才能获得产物；而膀胱生物反应器不受性别和发育时期的限制，受体来源广泛且可以在生物发育的任何时期提取药物。
任务三：分析基因治疗的过程
有证据表明，基因工程(基因治疗)为遗传病的治疗开辟了新途径(如图)。回答下列问题：
(1)根据上述两种基因治疗途径示意图，说出两种基因治疗途径的区别。
提示　体外途径是先从病人体内获得某种细胞进行培养，然后体外完成转移，再筛选成功转移的细胞增殖培养，最后重新输回患者体内；体内途径是用基因工程的方法直接将目的基因导入人体组织细胞中。
(2)已知白化病是一类较为常见的遗传病，患者体内缺少一种酪氨酸酶。人体中酪氨酸酶基因位于体细胞第11号常染色体上。尝试根据基因治疗的原理，设计一套治疗白化病的基因治疗方案。
提示　可以采用基因治疗的体外途径，首先获取正常酪氨酸酶基因，然后将该基因插入载体中，再将携带正常酪氨酸酶基因的载体导入受体细胞中，酪氨酸酶基因整合到受体细胞的基因组中，然后将携带正常酪氨酸酶基因的受体细胞输回到患者体内。
乳腺生物反应器与工程菌生产药物的区别(在生产人的药用蛋白方面)
核心归纳
比较内容 乳腺生物反应器 工程菌
基因结构 动物基因结构与人类的基因结构基本相同 细菌和酵母菌的基因结构与人类有较大差异
基因表达 合成的药用蛋白与天然蛋白质相同 细菌合成的药用蛋白可能没有活性
生产条件 不需严格灭菌；温度等外界条件对其影响不大 需严格灭菌；严格控制工程菌所需的温度、pH、营养物质浓度等外界条件
药物提取 从动物乳汁中提取 从微生物细胞或其培养液中提取
3.目前常用的生物反应器有乳腺生物反应器和膀胱生物反应器。采用基因工程将人凝血因子基因导入山羊受精卵，成功培育出了人凝血因子只存在于乳汁中的转基因羊。下列相关说法错误的是
A.构建乳腺生物反应器时，需将药用蛋白基因和乳腺蛋白基因的启动子
等重组在一起
B.在转基因动物的乳腺细胞或膀胱上皮细胞以外的细胞中不含有药用蛋
白基因
C.与乳腺生物反应器相比，膀胱生物反应器不受性别和年龄的限制
D.用显微注射技术将表达载体导入受精卵细胞来获得转基因动物
√
落实　思维方法
构建乳腺生物反应器时，需将药用蛋白基因和乳腺蛋白基因的启动子等重组在一起，以保证药用蛋白基因能在乳腺中正常表达，A正确；
受体细胞是动物的受精卵，所以药用蛋白基因存在于转基因动物的所有细胞中，只在乳腺细胞或膀胱上皮细胞中选择性表达，B错误；
雌性山羊发育到一定阶段才能产生乳汁，乳腺生物反应器往往受生长发育阶段和性别的限制，而膀胱生物反应器不受性别和年龄的限制，C正确；
动物受精卵全能性最高，应用显微注射技术将表达载体导入受精卵来获得转基因动物，D正确。
4.免疫缺陷病患者因缺失ada基因而患该病，实验人员利用基因治疗将人正常的ada基因转入该病患者的T细胞中，可改善患者的免疫功能，具体过程如图所示。下列说法正确的是
A.ada基因是从人体细胞中直接分离出来的
B.所有遗传病都可以通过基因治疗治愈
C.基因治疗的实质是对缺陷的细胞进行基因修复
D.病毒的作用是作为携带ada基因的载体
√
图中所示ada基因是从基因文库中获取的，A错误；
基因治疗只能治疗基因异常导致的疾病，如白化病、红绿色盲等，而不能治愈所有遗传病，B错误；
基因治疗是指利用正常基因置换或弥补缺陷基因的治疗方法，而不是对有遗传缺陷的细胞进行基因修复，C错误。
网络构建
课时对点练
三
题组一　基因工程在农牧业中的应用价值
1.下列转基因植物与所选用的目的基因对应错误的是
A.抗虫棉——Bt毒蛋白基因
B.抗病毒转基因烟草——几丁质酶基因
C.抗盐碱和抗旱植物——调节细胞渗透压的基因
D.耐寒的番茄——抗冻基因
√
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14
培育抗虫棉时，所用的目的基因是来自细菌的Bt毒蛋白基因，A正确；
几丁质酶基因和抗毒素合成基因等一般是抗真菌转基因植物的目的基因，B错误；
培育抗盐碱和抗旱植物时，所用的目的基因是调节细胞渗透压的基因，C正确；
培育耐寒的番茄时，所用的目的基因是抗冻蛋白基因，D正确。
15
16
2.下列关于植物基因工程应用的说法，错误的是
A.将动物的某种蛋白质基因导入植物体中用来生产该蛋白质
B.植物基因工程可用来培育高产、稳产和抗逆性强的作物
C.利用基因工程可以改造植物细胞的基因，使其能够生产人类所需要的
药物
D.通过植物基因工程培育的抗虫植物必然可以抗病毒
√
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11
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14
所有生物共用一套遗传密码，因此可将动物的某种蛋白质基因导入植物体中用来生产该蛋白质，A正确；
可以将一些特定基因导入植物细胞内，从而培育出高产、稳产和抗逆性强的作物，B正确；
用基因工程培育的抗虫植物只含有抗虫特性，不能抗病毒，D错误。
15
16
3.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。下列相关叙述正确的是
A.转基因大西洋鲑体内抗冻蛋白明显增加
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
√
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14
分析题干信息可知，转基因大西洋鲑体内生长激素明显增加，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。
15
16
4.运用现代生物技术的育种方法，将抗菜青虫的 Bt基因转移到优质油菜中，培育出转基因抗虫的油菜品种，这一品种在生长过程中能产生特异的杀虫蛋白，对菜青虫有显著抗性，能大大减轻菜青虫对油菜的危害，提高油菜产量，减少农药使用。根据以上信息判断，下列叙述正确的是
A.Bt基因的化学成分是蛋白质
B.Bt基因中有菜青虫的遗传物质
C.转基因抗虫油菜能产生杀虫蛋白是由于具有Bt基因
D.转基因抗虫油菜产生的杀虫蛋白是无机物
√
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基因通常是具有遗传效应的DNA片段，因此Bt基因的化学成分是核酸而不是蛋白质，A错误；
由题干信息“将抗菜青虫的Bt基因转移到优质油菜中，培育出转基因抗虫的油菜品种”可知，Bt基因不是来源于菜青虫，因此不含有菜青虫的遗传物质，B错误；
转基因抗虫油菜能产生杀虫蛋白是由于具有Bt基因，Bt基因能控制杀虫蛋白的合成，C正确；
转基因抗虫油菜产生的杀虫蛋白属于有机物，D错误。
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5.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.构建基因表达载体时要用到热稳定的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的表达情况进行检测和鉴定
√
构建基因表达载体不需要用热稳定的DNA聚合酶，需要的是限制性内切核酸酶和DNA连接酶，A错误。
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题组二　基因工程在食品业和医药业中的应用价值
6.(2023·南京高二质检)科学家培养出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。下列叙述正确的是
A.用显微注射技术将人的生长激素基因导入小鼠的膀胱上皮细胞
B.人的生长激素基因只存在于小鼠的膀胱上皮细胞中
C.在小鼠体内检测到人的生长激素基因，说明成功获得转基因小鼠
D.膀胱生物反应器与乳腺生物反应器相比，受体不受性别限制、来源广泛
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膀胱生物反应器需要用显微注射技术将人的生长激素基因导入小鼠受精卵，进行早期胚胎培养后移植入母体，发育成转基因小鼠，A错误；
人的生长激素基因存在于小鼠的所有细胞中，但只在小鼠的膀胱上皮细胞中表达，B错误；
在小鼠体内检测到人的生长激素基因只能说明目的基因成功导入，但不一定能成功表达，因此不一定能成功获得转基因小鼠，C错误。
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7.应用基因工程方法，可将酵母菌制造成“工程菌”，用于生产乙肝疫苗，在制造该“工程菌”时，应向酵母菌导入
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的基因
√
乙肝疫苗是指减毒或灭毒的乙肝病毒，利用基因工程生产乙肝疫苗时，应向酵母菌导入目的基因，即乙肝病毒的表面抗原的基因。
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8.下列有关基因治疗的叙述，正确的是
A.与体外基因治疗相比，体内基因治疗的效果较为可靠
B.基因治疗是把缺陷基因诱变成正常基因
C.基因治疗可以治愈所有的单基因遗传病
D.基因治疗的靶细胞若是体细胞，则获得的性状一般不会遗传给下一代
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9.(2024·盐城高二期中)基因工程自20世纪70年代兴起后，在农牧业、医药卫生和食品工业等方面得到了飞速的发展。下列关于基因工程应用的叙述，正确的是
A.喷施除草剂后，杂草被杀死而抗除草剂玉米不会受到损伤
B.将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，可增加乳汁中乳糖含量
C.由大肠杆菌工程菌获得人的干扰素后可直接应用
D.将牛凝乳酶导入黑曲霉中，再通过工业发酵可生产凝乳酶
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抗除草剂玉米含有抗性基因，则喷施除草剂后，杂草被杀死而抗除草剂玉米不会受到损伤，A正确；
将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，乳糖酶可降解乳糖，可降低乳汁中乳糖含量，B错误；
大肠杆菌细胞中缺少内质网、高尔基体等细胞器，获得人的干扰素后要经过进一步的修饰才具有生物活性，C错误；
将牛凝乳酶基因导入黑曲霉中，再通过工业发酵可生产凝乳酶，D错误。
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10.(2022·江苏，6)采用基因工程技术调控植物激素代谢，可实现作物改良。下列相关叙述不合理的是
A.用特异启动子诱导表达iaaM(生长素合成基因)可获得无子果实
B.大量表达ip(细胞分裂素合成关键基因)可抑制芽的分化
C.提高ga2ox(氧化赤霉素的酶基因)的表达水平可获得矮化品种
D.在果实中表达acs(乙烯合成关键酶基因)的反义基因可延迟果实成熟
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生长素能促进果实发育，用特异启动子诱导表达iaaM(生长素合成基因)可获得无子果实，A不符合题意；
大量表达ip(细胞分裂素合成关键基因)，细胞分裂素含量升高，细胞分裂素与生长素的比值高时，有利于芽的分化，B符合题意；
赤霉素能促进细胞伸长，从而引起茎秆伸长和植物增高，提高ga2ox(氧化赤霉素的酶基因)的表达水平使赤霉素含量降低从而能获得矮化品种，C不符合题意；
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乙烯能促进果实成熟，在果实中表达acs(乙烯合成关键酶基因)的反义基因，即抑制乙烯的合成，果实成熟会延迟，D不符合题意。
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11.(多选)普通番茄细胞中含有控制多聚半乳糖醛酸酶(简称PG)的基因(PG基因)，多聚半乳糖醛酸酶能使番茄细胞壁破坏而不耐储藏。科学家将抗PG基因导入番茄细胞，使抗PG基因合成的mRNA与PG基因合成的mRNA相结合，从而培育出抗软化、保鲜时间长的转基因番茄。下列叙述正确的是
A将抗PG基因导入番茄细胞所需要的工具酶有限制酶和DNA连接酶
B.抗PG基因能阻止PG基因表达的翻译过程，使细胞不能合成PG
C.常用显微注射法将抗PG基因表达载体导入番茄体细胞
D.为了避免转基因作物中的外源基因扩散到其他同类作物，可将抗PG基因整
合到叶绿体DNA上
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抗PG基因合成的mRNA与PG基因合成的mRNA相结合，阻止了PG基因的mRNA和核糖体结合，不能进行翻译过程，使细胞不能合成PG，B正确；
将目的基因导入植物细胞的常用方法是农杆菌转化法，通常用显微注射法将目的基因导入动物细胞，C错误；
将抗PG基因整合到叶绿体DNA上，抗PG基因不能通过花粉传给后代，从而在一定程度上避免转基因作物中的外源基因扩散到其他同类作物，D正确。
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12.(多选)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。下列有关说法正确的是
A.通过过程③形成的重组质粒具有人的药用蛋
白基因、乳腺蛋白基因的启动子和终止子、
标记基因等
B.过程④通常采用显微注射法
C.只有转基因母牛乳腺细胞中具有人的药用蛋白基因
D.该技术生产药物的优点有产量高、质量好、易提取等
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过程③表示构建基因表达载体，完整的
基因表达载体包括目的基因、乳腺蛋白
基因的启动子和终止子、标记基因、复
制原点等，A正确；
过程④表示将重组质粒导入动物受精卵，常用显微注射法，B正确；
转基因母牛是由含有人的药用蛋白基因的受精卵发育而来的，故其所有细胞中均含有人的药用蛋白基因，但该基因只在转基因母牛的乳腺细胞中表达，C错误。
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13.(多选)CAR－T技术是近几年治疗肿瘤的一种新型细胞疗法，它通过收集患者T细胞并对其进行遗传修饰，使之携带能指导嵌合抗原受体(CAR)合成的新基因(具体修饰过程如图)。最后，将这些修饰过的CAR－T细胞输回患者体内，从而使CAR指导T细胞靶向高效杀死肿瘤细胞。据图分析，下列说法正确的是
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A.构建CAR－T细胞所使用的目的基因是
TCR跨膜区基因和抗体基因
B.①是指目的基因的获取，②是指基因表
达载体的构建
C.重组分子导入T细胞后，应当采用DNA
分子杂交法来检验指导CAR合成的基因是否表达成功
D.CAR－T技术融合了体内基因治疗的方法
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由题图分析可知，构建CAR－T细胞
所使用的目的基因是TCR跨膜区基因
和抗体基因，A正确；
检测目的基因是否表达采用的是抗原
—抗体杂交技术，C错误；
根据题干信息“收集患者T细胞并对其进行遗传修饰，使之携带能指导嵌合抗原受体(CAR)合成的新基因”“将这些修饰过的CAR－T细胞输回患者体内”可知，CAR－T技术融合了体外基因治疗的方法，D错误。
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14.(多选)通过下列各生物技术操作对遗传物质进行的改造，能够遗传给后代的有
A.将胰岛素基因表达载体转入大肠杆菌，筛选获得基因工程菌
B.将花青素代谢基因导入植物体细胞，经植物组织培养获得花色变异植株
C.将肠乳糖酶基因导入奶牛受精卵，培育出产低乳糖牛乳的奶牛
D.将腺苷脱氨酶基因转入淋巴细胞后回输患者，进行基因治疗
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将胰岛素基因表达载体转入大肠杆菌，筛选获得的基因工程菌含有相应的遗传物质，可遗传给后代，A符合题意；
将花青素代谢基因导入植物体细胞，经植物组织培养获得的花色变异植株细胞中都含有花青素代谢基因，因而能遗传给后代，B符合题意；
向奶牛受精卵中导入肠乳糖酶基因，培育出的奶牛可合成乳糖酶，乳糖酶分解乳糖，使牛乳中乳糖含量降低，说明乳糖酶基因成功表达，由受精卵发育成的个体的体细胞中均含有该基因，该基因能遗传给后代，C符合题意；
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将腺苷脱氨酶基因导入淋巴细胞，不影响生殖细胞中的基因，故不能遗传给后代，D不符合题意。
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15.(2021·北京，16改编)新型冠状病毒疫苗有多种，其中我国科学家已研发出的腺病毒载体重组新型冠状病毒疫苗(重组疫苗)是一种基因工程疫苗，其基本制备步骤是：将新型冠状病毒的S基因连接到位于载体上的腺病毒基因组DNA中，重组载体经扩增后转入特定动物细胞，进而获得重组腺病毒并制成疫苗。
(1)新型冠状病毒是RNA病毒，一般先通过_______得到cDNA，经______
_____获取S基因，酶切后再连接到载体。
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逆转录
PCR
扩增
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新型冠状病毒是RNA病毒，其遗传物质是RNA，若要得到与其对应的cDNA，则要进行逆转录。需要通过PCR扩增技术用cDNA扩增出目的基因即S基因。
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(2)重组疫苗中的S基因应编码_____。
A.病毒与细胞识别的蛋白
B.与病毒核酸结合的蛋白
C.催化病毒核酸复制的酶
D.帮助病毒组装的蛋白
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A
重组疫苗中的S基因编码的蛋白质应是能被免疫细胞识别并使机体产生免疫反应的蛋白质，即病毒与细胞识别的蛋白。
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(3)为保证安全性，制备重组疫苗时删除了腺病毒的某些基因，使其在人体中无法增殖，但重组疫苗仍然可以诱发人体产生针对新型冠状病毒的特异性免疫应答。该疫苗发挥作用的过程是：接种疫苗→_____________
__________→__________→诱发特异性免疫反应。
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(重组腺病毒)
进入细胞
表达抗原
接种疫苗后，重组腺病毒进入人体细胞，在人体细胞中表达抗原，进而诱发人体产生特异性免疫反应。
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(4)重组疫苗只需注射一针即可完成接种。数周后，接种者体内仍然能检测到重组腺病毒DNA，但其DNA不会整合到人的基因组中。请由此推测只需注射一针即可起到免疫保护作用的原因。
_____________________________________________________________。
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重组腺病毒DNA在人体细胞中持续表达抗原，反复刺激机体免疫系统
由于接种者在接种数周后体内仍然能检测到重组腺病毒DNA，说明重组腺病毒DNA可在人体细胞中持续表达抗原，进而反复刺激机体免疫系统，故重组疫苗只需注射一针即可起到免疫保护作用。
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16.(2024·南通高二期末)利用乳腺生物反应器可生产人白细胞介素2(hIL－2)和与其具有协同作用的融合蛋白(由两个单独基因编码的结构域组成的蛋白质)药物，但融合蛋白常难以发挥各组分的正常功能。研究发现，口蹄疫病毒2A肽(FMDV 2A)是一种“自切割”多肽，能将自身切成
4个片段，可用于构建多基因表达载体。如图是构建
FMDV 2A介导的hIL－2基因和增强型绿色荧光蛋白
(EGFP)基因乳腺特异性表达载体，并验证其在乳腺
上皮细胞中表达的主要过程，以期为提高乳腺生物
反应器生产药物的效能奠定基础。请回答下列问题：
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(1)过程①应选用的引物是______________；该过程除加入引物外，还需加入________
__________________________________________________。
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引物2和引物3
的DNA聚合酶(Taq酶)、4种脱氧核苷三磷酸(dNTP)等　
热稳定
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引物需要与模板的3′端结合，驱动子链的复制，且一对引物方向通常是相反的，据图可知，过程①要扩增目的基因，应保证引物在其两端，故选择的是引物2和引物3；PCR扩增过程除加入引物外，还需加入热稳定的DNA聚合酶(Taq酶)、4种脱氧核苷三磷酸(dNTP)等。
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(2)下面4种引物可用于过程①的是_________。
P1：5′－CCCTCGAGATGTACAGGATCCTG
TACAT－3′
P2：5′－CCATCGATTCAAGTTAGTGTTGA
GATGA－3′
P3：5′－CCCTCGAGATGTACAGGATGCA
ACTCCT－3′
P4：5′－CCGAGCTCAGTGTTGAGATGAATCGATC－3′
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P2和P3
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为避免反向连接和自身环化，构建基因表达载体时通常需要两种酶进行切割，图示质粒2上有四种酶的酶切位点，结合目的基因、质粒2及最终重组质粒的位点可知，选择的限制酶是XhoⅠ和ClaⅠ，根据两种酶的识别序列可知，应选择P2和P3作引物，
不选P1，因为P1中存在碱基互补配对，从而折叠形成发夹结构。
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(3)过程③中，使用人工膜制成的脂质体将质粒3导入受体细胞，其主要原理是________________________。
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生物膜具有一定的流动性
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过程③中，使用人工膜制成的脂质体将重组质粒导入受体细胞，人工膜制成的脂质体和受体的细胞质膜成分相似，通过相似相溶的方式将重组质粒导入受体细胞，依据的主要原理是生物膜具有一定的流动性。
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(4)将转染后的山羊乳腺上皮细胞置于含________的培养液中培养、筛选；将筛选出的细胞置于含催乳素的培养液中培养，利用荧光显微镜观察________________，进一步筛选出转染成功的细胞，培养液中加入催乳素的作用是__________________
______。
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新霉素
是否有绿色荧光
诱导乳腺蛋白基因
表达
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据图可知，质粒和重组质粒中的标记基因是Neor，因此将转染后的山羊乳腺上皮细胞置于含新霉素的培养液中培养；利用荧光显微镜观察山羊乳腺上皮细胞中是否有绿色荧光，以筛选出转染成功的细胞；培养液中加入催乳素的作用是诱导乳腺蛋白基因表达。
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(5)过程④中，乳腺上皮细胞中检测到游离的hIL－2蛋白和EGFP蛋白，原因是__________
_________________________________________________。与生产融合蛋白药物相比，此项研究有望提高乳腺生物反应器生产药物的效能，主要表现是_______________________
__________________________。
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割，使融合蛋白形成游离的hIL－2蛋白和
EGFP蛋白
2A肽自切
实现了两个基因的合并表达，能够使两者同时起作用
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由题干信息可知，2A肽是一种“自切割”多肽，过程④中，乳腺上皮细胞中检测到游离的hIL－2蛋白和EGFP蛋白，说明目的基因成功表达，由于2A肽自切割，将融合蛋白切割成游离的hIL－2蛋白和EGFP蛋白。与生产融合蛋白药物(融合蛋白常
难以发挥各组分的正常功能)相比，此项研究通过多基因表达载体的构建，实现了两个基因的合并表达，能够使两者同时起作用。
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16作业19　基因工程的应用价值
(分值：100分)
第1～14题，每题5分，共70分。
题组一　基因工程在农牧业中的应用价值
1．下列转基因植物与所选用的目的基因对应错误的是(　　)
A．抗虫棉——Bt毒蛋白基因
B．抗病毒转基因烟草——几丁质酶基因
C．抗盐碱和抗旱植物——调节细胞渗透压的基因
D．耐寒的番茄——抗冻基因
2．下列关于植物基因工程应用的说法，错误的是(　　)
A．将动物的某种蛋白质基因导入植物体中用来生产该蛋白质
B．植物基因工程可用来培育高产、稳产和抗逆性强的作物
C．利用基因工程可以改造植物细胞的基因，使其能够生产人类所需要的药物
D．通过植物基因工程培育的抗虫植物必然可以抗病毒
3．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。下列相关叙述正确的是(　　)
A．转基因大西洋鲑体内抗冻蛋白明显增加
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
4．运用现代生物技术的育种方法，将抗菜青虫的 Bt基因转移到优质油菜中，培育出转基因抗虫的油菜品种，这一品种在生长过程中能产生特异的杀虫蛋白，对菜青虫有显著抗性，能大大减轻菜青虫对油菜的危害，提高油菜产量，减少农药使用。根据以上信息判断，下列叙述正确的是(　　)
A．Bt基因的化学成分是蛋白质
B．Bt基因中有菜青虫的遗传物质
C．转基因抗虫油菜能产生杀虫蛋白是由于具有Bt基因
D．转基因抗虫油菜产生的杀虫蛋白是无机物
5．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．构建基因表达载体时要用到热稳定的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的表达情况进行检测和鉴定
题组二　基因工程在食品业和医药业中的应用价值
6．(2023·南京高二质检)科学家培养出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。下列叙述正确的是(　　)
A．用显微注射技术将人的生长激素基因导入小鼠的膀胱上皮细胞
B．人的生长激素基因只存在于小鼠的膀胱上皮细胞中
C．在小鼠体内检测到人的生长激素基因，说明成功获得转基因小鼠
D．膀胱生物反应器与乳腺生物反应器相比，受体不受性别限制、来源广泛
7．应用基因工程方法，可将酵母菌制造成“工程菌”，用于生产乙肝疫苗，在制造该“工程菌”时，应向酵母菌导入(　　)
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的基因
8．下列有关基因治疗的叙述，正确的是(　　)
A．与体外基因治疗相比，体内基因治疗的效果较为可靠
B．基因治疗是把缺陷基因诱变成正常基因
C．基因治疗可以治愈所有的单基因遗传病
D．基因治疗的靶细胞若是体细胞，则获得的性状一般不会遗传给下一代
9．(2024·盐城高二期中)基因工程自20世纪70年代兴起后，在农牧业、医药卫生和食品工业等方面得到了飞速的发展。下列关于基因工程应用的叙述，正确的是(　　)
A．喷施除草剂后，杂草被杀死而抗除草剂玉米不会受到损伤
B．将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，可增加乳汁中乳糖含量
C．由大肠杆菌工程菌获得人的干扰素后可直接应用
D．将牛凝乳酶导入黑曲霉中，再通过工业发酵可生产凝乳酶
10．(2022·江苏，6)采用基因工程技术调控植物激素代谢，可实现作物改良。下列相关叙述不合理的是(　　)
A．用特异启动子诱导表达iaaM(生长素合成基因)可获得无子果实
B．大量表达ip(细胞分裂素合成关键基因)可抑制芽的分化
C．提高ga2ox(氧化赤霉素的酶基因)的表达水平可获得矮化品种
D．在果实中表达acs(乙烯合成关键酶基因)的反义基因可延迟果实成熟
11．(多选)普通番茄细胞中含有控制多聚半乳糖醛酸酶(简称PG)的基因(PG基因)，多聚半乳糖醛酸酶能使番茄细胞壁破坏而不耐储藏。科学家将抗PG基因导入番茄细胞，使抗PG基因合成的mRNA与PG基因合成的mRNA相结合，从而培育出抗软化、保鲜时间长的转基因番茄。下列叙述正确的是(　　　　)
A将抗PG基因导入番茄细胞所需要的工具酶有限制酶和DNA连接酶
B．抗PG基因能阻止PG基因表达的翻译过程，使细胞不能合成PG
C．常用显微注射法将抗PG基因表达载体导入番茄体细胞
D．为了避免转基因作物中的外源基因扩散到其他同类作物，可将抗PG基因整合到叶绿体DNA上
12．(多选)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。下列有关说法正确的是(　　　　)
A．通过过程③形成的重组质粒具有人的药用蛋白基因、乳腺蛋白基因的启动子和终止子、标记基因等
B．过程④通常采用显微注射法
C．只有转基因母牛乳腺细胞中具有人的药用蛋白基因
D．该技术生产药物的优点有产量高、质量好、易提取等
13．(多选)CAR－T技术是近几年治疗肿瘤的一种新型细胞疗法，它通过收集患者T细胞并对其进行遗传修饰，使之携带能指导嵌合抗原受体(CAR)合成的新基因(具体修饰过程如图)。最后，将这些修饰过的CAR－T细胞输回患者体内，从而使CAR指导T细胞靶向高效杀死肿瘤细胞。据图分析，下列说法正确的是(　　　　)
A．构建CAR－T细胞所使用的目的基因是TCR跨膜区基因和抗体基因
B．①是指目的基因的获取，②是指基因表达载体的构建
C．重组分子导入T细胞后，应当采用DNA分子杂交法来检验指导CAR合成的基因是否表达成功
D．CAR－T技术融合了体内基因治疗的方法
14．(多选)通过下列各生物技术操作对遗传物质进行的改造，能够遗传给后代的有(　　　　)
A．将胰岛素基因表达载体转入大肠杆菌，筛选获得基因工程菌
B．将花青素代谢基因导入植物体细胞，经植物组织培养获得花色变异植株
C．将肠乳糖酶基因导入奶牛受精卵，培育出产低乳糖牛乳的奶牛
D．将腺苷脱氨酶基因转入淋巴细胞后回输患者，进行基因治疗
15．(12分)(2021·北京，16改编)新型冠状病毒疫苗有多种，其中我国科学家已研发出的腺病毒载体重组新型冠状病毒疫苗(重组疫苗)是一种基因工程疫苗，其基本制备步骤是：将新型冠状病毒的S基因连接到位于载体上的腺病毒基因组DNA中，重组载体经扩增后转入特定动物细胞，进而获得重组腺病毒并制成疫苗。
(1)新型冠状病毒是RNA病毒，一般先通过____________得到cDNA，经____________获取S基因，酶切后再连接到载体。
(2)重组疫苗中的S基因应编码__________。
A．病毒与细胞识别的蛋白
B．与病毒核酸结合的蛋白
C．催化病毒核酸复制的酶
D．帮助病毒组装的蛋白
(3)为保证安全性，制备重组疫苗时删除了腺病毒的某些基因，使其在人体中无法增殖，但重组疫苗仍然可以诱发人体产生针对新型冠状病毒的特异性免疫应答。该疫苗发挥作用的过程是：接种疫苗→__________________________→____________________→诱发特异性免疫反应。
(4)重组疫苗只需注射一针即可完成接种。数周后，接种者体内仍然能检测到重组腺病毒DNA，但其DNA不会整合到人的基因组中。请由此推测只需注射一针即可起到免疫保护作用的原因。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
16.(18分)(2024·南通高二期末)利用乳腺生物反应器可生产人白细胞介素2(hIL－2)和与其具有协同作用的融合蛋白(由两个单独基因编码的结构域组成的蛋白质)药物，但融合蛋白常难以发挥各组分的正常功能。研究发现，口蹄疫病毒2A肽(FMDV 2A)是一种“自切割”多肽，能将自身切成4个片段，可用于构建多基因表达载体。如图是构建FMDV 2A介导的hIL－2基因和增强型绿色荧光蛋白(EGFP)基因乳腺特异性表达载体，并验证其在乳腺上皮细胞中表达的主要过程，以期为提高乳腺生物反应器生产药物的效能奠定基础。请回答下列问题：
(1)过程①应选用的引物是__________________；该过程除加入引物外，还需加入____________________________________________。
(2)下面4种引物可用于过程①的是____________。
P1：5′－CCCTCGAGATGTACAGGATCCTGTACAT－3′
P2：5′－CCATCGATTCAAGTTAGTGTTGAGATGA－3′
P3：5′－CCCTCGAGATGTACAGGATGCAACTCCT－3′
P4：5′－CCGAGCTCAGTGTTGAGATGAATCGATC－3′
(3)过程③中，使用人工膜制成的脂质体将质粒3导入受体细胞，其主要原理是____________________________________________________。
(4)将转染后的山羊乳腺上皮细胞置于含________________的培养液中培养、筛选；将筛选出的细胞置于含催乳素的培养液中培养，利用荧光显微镜观察____________________________，进一步筛选出转染成功的细胞，培养液中加入催乳素的作用是___________________。
(5)过程④中，乳腺上皮细胞中检测到游离的hIL－2蛋白和EGFP蛋白，原因是____________________________________________________________________________。与生产融合蛋白药物相比，此项研究有望提高乳腺生物反应器生产药物的效能，主要表现是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案精析
1．B　[培育抗虫棉时，所用的目的基因是来自细菌的Bt毒蛋白基因，A正确；几丁质酶基因和抗毒素合成基因等一般是抗真菌转基因植物的目的基因，B错误；培育抗盐碱和抗旱植物时，所用的目的基因是调节细胞渗透压的基因，C正确；培育耐寒的番茄时，所用的目的基因是抗冻蛋白基因，D正确。]
2．D　[所有生物共用一套遗传密码，因此可将动物的某种蛋白质基因导入植物体中用来生产该蛋白质，A正确；可以将一些特定基因导入植物细胞内，从而培育出高产、稳产和抗逆性强的作物，B正确；用基因工程培育的抗虫植物只含有抗虫特性，不能抗病毒，D错误。]
3．D　[分析题干信息可知，转基因大西洋鲑体内生长激素明显增加，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。]
4．C　[基因通常是具有遗传效应的DNA片段，因此Bt基因的化学成分是核酸而不是蛋白质，A错误；由题干信息“将抗菜青虫的Bt基因转移到优质油菜中，培育出转基因抗虫的油菜品种”可知，Bt基因不是来源于菜青虫，因此不含有菜青虫的遗传物质，B错误；转基因抗虫油菜能产生杀虫蛋白是由于具有Bt基因，Bt基因能控制杀虫蛋白的合成，C正确；转基因抗虫油菜产生的杀虫蛋白属于有机物，D错误。]
5．A　[构建基因表达载体不需要用热稳定的DNA聚合酶，需要的是限制性内切核酸酶和DNA连接酶，A错误。]
6．D　[膀胱生物反应器需要用显微注射技术将人的生长激素基因导入小鼠受精卵，进行早期胚胎培养后移植入母体，发育成转基因小鼠，A错误；人的生长激素基因存在于小鼠的所有细胞中，但只在小鼠的膀胱上皮细胞中表达，B错误；在小鼠体内检测到人的生长激素基因只能说明目的基因成功导入，但不一定能成功表达，因此不一定能成功获得转基因小鼠，C错误。]
7．D　[乙肝疫苗是指减毒或灭毒的乙肝病毒，利用基因工程生产乙肝疫苗时，应向酵母菌导入目的基因，即乙肝病毒的表面抗原的基因。]
8．D
9．A　[抗除草剂玉米含有抗性基因，则喷施除草剂后，杂草被杀死而抗除草剂玉米不会受到损伤，A正确；将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，乳糖酶可降解乳糖，可降低乳汁中乳糖含量，B错误；大肠杆菌细胞中缺少内质网、高尔基体等细胞器，获得人的干扰素后要经过进一步的修饰才具有生物活性，C错误；将牛凝乳酶基因导入黑曲霉中，再通过工业发酵可生产凝乳酶，D错误。]
10．B　[生长素能促进果实发育，用特异启动子诱导表达iaaM(生长素合成基因)可获得无子果实，A不符合题意；大量表达ip(细胞分裂素合成关键基因)，细胞分裂素含量升高，细胞分裂素与生长素的比值高时，有利于芽的分化，B符合题意；赤霉素能促进细胞伸长，从而引起茎秆伸长和植物增高，提高ga2ox(氧化赤霉素的酶基因)的表达水平使赤霉素含量降低从而能获得矮化品种，C不符合题意；乙烯能促进果实成熟，在果实中表达acs(乙烯合成关键酶基因)的反义基因，即抑制乙烯的合成，果实成熟会延迟，D不符合题意。]
11．ABD　[抗PG基因合成的mRNA与PG基因合成的mRNA相结合，阻止了PG基因的mRNA和核糖体结合，不能进行翻译过程，使细胞不能合成PG，B正确；将目的基因导入植物细胞的常用方法是农杆菌转化法，通常用显微注射法将目的基因导入动物细胞，C错误；将抗PG基因整合到叶绿体DNA上，抗PG基因不能通过花粉传给后代，从而在一定程度上避免转基因作物中的外源基因扩散到其他同类作物，D正确。]
12．ABD　[过程③表示构建基因表达载体，完整的基因表达载体包括目的基因、乳腺蛋白基因的启动子和终止子、标记基因、复制原点等，A正确；过程④表示将重组质粒导入动物受精卵，常用显微注射法，B正确；转基因母牛是由含有人的药用蛋白基因的受精卵发育而来的，故其所有细胞中均含有人的药用蛋白基因，但该基因只在转基因母牛的乳腺细胞中表达，C错误。]
13．AB　[由题图分析可知，构建CAR－T细胞所使用的目的基因是TCR跨膜区基因和抗体基因，A正确；检测目的基因是否表达采用的是抗原—抗体杂交技术，C错误；根据题干信息“收集患者T细胞并对其进行遗传修饰，使之携带能指导嵌合抗原受体(CAR)合成的新基因”“将这些修饰过的CAR－T细胞输回患者体内”可知，CAR－T技术融合了体外基因治疗的方法，D错误。]
14．ABC　[将胰岛素基因表达载体转入大肠杆菌，筛选获得的基因工程菌含有相应的遗传物质，可遗传给后代，A符合题意；将花青素代谢基因导入植物体细胞，经植物组织培养获得的花色变异植株细胞中都含有花青素代谢基因，因而能遗传给后代，B符合题意；向奶牛受精卵中导入肠乳糖酶基因，培育出的奶牛可合成乳糖酶，乳糖酶分解乳糖，使牛乳中乳糖含量降低，说明乳糖酶基因成功表达，由受精卵发育成的个体的体细胞中均含有该基因，该基因能遗传给后代，C符合题意；将腺苷脱氨酶基因导入淋巴细胞，不影响生殖细胞中的基因，故不能遗传给后代，D不符合题意。]
15．(1)逆转录　PCR扩增　(2)A　(3)(重组腺病毒)进入细胞　表达抗原　(4)重组腺病毒DNA在人体细胞中持续表达抗原，反复刺激机体免疫系统
解析　(1)新型冠状病毒是RNA病毒，其遗传物质是RNA，若要得到与其对应的cDNA，则要进行逆转录。需要通过PCR扩增技术用cDNA扩增出目的基因即S基因。(2)重组疫苗中的S基因编码的蛋白质应是能被免疫细胞识别并使机体产生免疫反应的蛋白质，即病毒与细胞识别的蛋白。(3)接种疫苗后，重组腺病毒进入人体细胞，在人体细胞中表达抗原，进而诱发人体产生特异性免疫反应。(4)由于接种者在接种数周后体内仍然能检测到重组腺病毒DNA，说明重组腺病毒DNA可在人体细胞中持续表达抗原，进而反复刺激机体免疫系统，故重组疫苗只需注射一针即可起到免疫保护作用。
16．(1)引物2和引物3　热稳定的DNA聚合酶(Taq酶)、4种脱氧核苷三磷酸(dNTP)等　(2)P2和P3　(3)生物膜具有一定的流动性　(4)新霉素　是否有绿色荧光　诱导乳腺蛋白基因表达　(5)2A肽自切割，使融合蛋白形成游离的hIL－2蛋白和EGFP蛋白　实现了两个基因的合并表达，能够使两者同时起作用
解析　(1)引物需要与模板的3′端结合，驱动子链的复制，且一对引物方向通常是相反的，据图可知，过程①要扩增目的基因，应保证引物在其两端，故选择的是引物2和引物3；PCR扩增过程除加入引物外，还需加入热稳定的DNA聚合酶(Taq酶)、4种脱氧核苷三磷酸(dNTP)等。(2)为避免反向连接和自身环化，构建基因表达载体时通常需要两种酶进行切割，图示质粒2上有四种酶的酶切位点，结合目的基因、质粒2及最终重组质粒的位点可知，选择的限制酶是XhoⅠ和ClaⅠ，根据两种酶的识别序列可知，应选择P2和P3作引物，不选P1，因为P1中存在碱基互补配对，从而折叠形成发夹结构。(3)过程③中，使用人工膜制成的脂质体将重组质粒导入受体细胞，人工膜制成的脂质体和受体的细胞质膜成分相似，通过相似相溶的方式将重组质粒导入受体细胞，依据的主要原理是生物膜具有一定的流动性。(4)据图可知，质粒和重组质粒中的标记基因是Neor，因此将转染后的山羊乳腺上皮细胞置于含新霉素的培养液中培养；利用荧光显微镜观察山羊乳腺上皮细胞中是否有绿色荧光，以筛选出转染成功的细胞；培养液中加入催乳素的作用是诱导乳腺蛋白基因表达。(5)由题干信息可知，2A肽是一种“自切割”多肽，过程④中，乳腺上皮细胞中检测到游离的hIL－2蛋白和EGFP蛋白，说明目的基因成功表达，由于2A肽自切割，将融合蛋白切割成游离的hIL－2蛋白和EGFP蛋白。与生产融合蛋白药物(融合蛋白常难以发挥各组分的正常功能)相比，此项研究通过多基因表达载体的构建，实现了两个基因的合并表达，能够使两者同时起作用。

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