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第二节　基因工程的应用价值
知识点一　基因工程在农牧业中的应用价值
1.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
2.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，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
3.我国科学家将人类的生长激素（GH）基因导入鲤鱼的受精卵，培育出能快速生长的转基因鲤鱼。下列叙述错误的是（　　）
A.转基因鲤鱼可以合成GH，说明转基因鲤鱼和人共用一套遗传密码
B.GH基因在转基因鲤鱼和人细胞内的表达过程均需要核糖体和线粒体参与
C.GH基因在转基因鲤鱼和人细胞内转录时形成的碱基对种类不同
D.若替换转基因鲤鱼GH基因中的一个碱基对，则仍可能在其体内检测到GH
知识点二　基因工程在食品业、医药业中的应用价值
4.（2024·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
5.（2024·扬州高二期中）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
6.戊型肝炎病毒是一种RNA病毒，其基因组中ORF2基因编码的pORF2蛋白是戊型肝炎病毒的表面抗原。我国科研人员利用基因工程，将编码pORF2的DNA导入大肠杆菌细胞，最终从大肠杆菌中提取pORF2蛋白并制成疫苗。下列分析正确的是（　　）
A.利用特定引物对病毒 RNA进行PCR扩增即可获得目的基因
B.戊型肝炎病毒与大肠杆菌遗传物质相同，所以能实现基因的重组
C.构建基因表达载体时，需将编码pORF2的DNA与启动子连接
D.利用该方法获得的疫苗会诱发细胞免疫产生记忆T细胞
7.如图是科研人员利用乙烯合成酶的反义基因，通过转基因技术获得耐储存的转基因番茄的过程。下列相关叙述错误的是（　　）
A.该转基因技术所用的目的基因是乙烯合成酶基因
B.乙烯合成酶的反义基因与乙烯合成酶基因的区别是转录的模板链不同
C.由图可知过程⑤依据的原理是碱基互补配对原则
D.转基因番茄中乙烯含量低的原因可能是乙烯合成酶基因的翻译过程受阻
8.（多选）（2024·江苏东台中学高二月考）青蒿素是治疗疟疾的重要药物，研究人员已弄清青蒿细胞中青蒿素的合成途径（图中实线方框内所示），并发现酵母细胞也能产生合成青蒿素的中间产物FPP（图中虚线方框内所示）。下列说法正确的是（　　）
A.利用植物组织培养技术生产青蒿素时，常用紫外线对接种室消毒
B.将ADS基因导入酵母细胞，可以培育生产青蒿素的转基因酵母菌
C.可利用PCR和电泳等技术检测转基因酵母是否转录出ADS基因的mRNA
D.抑制FPP转化为固醇的途径，可以提高转基因酵母生产青蒿素的产量
9.（多选）（2024·徐州高二期中）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.将腺苷脱氨酶基因导入淋巴细胞后回输患者，进行基因治疗
10.（2024·江苏扬州检测）稻米的直链淀粉是由蜡质基因（waxy）控制合成的淀粉合成酶（GBSS）催化形成，直链淀粉含量高的米饭质地和适口性不高。将waxy反义基因片段导入水稻细胞抑制内源基因表达，可降低直链淀粉含量。为防止同时导入的标记基因影响，科研人员构建了2种载体，通过共转化以期获得含有目的基因、不含标记基因和报告基因（gus）的转基因水稻，相关流程如下图。请回答下列问题。
（1）waxy反义基因片段导入水稻细胞后可抑制内源基因表达，原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
为构建反义基因与gus的融合基因，在利用PCR技术获取反义基因与gus过程中，需要在设计的两对引物　　　　端分别添加限制酶　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　的识别序列。
（2）过程③中将农杆菌1、2按照1∶9比例充分混匀感染水稻愈伤组织，3天后转入含有　　　　　的选择培养基筛选抗性愈伤组织。
（3）提取T0代植株的基因组DNA，根据反义基因和gus基因部分序列设计引物进行PCR1检测，同时根据反义基因和终止子的部分序列设计引物进行PCR2检测，结果如下图，其中M为标准参照，1为阳性对照，2为阴性对照，3～8号为抗性植株DNA的PCR产物。其中2是根据　　　　　的DNA为模板进行PCR的结果，据图可以确定　　　　　号植株为共转化失败的水稻。
（4）过程⑤将共转化成功的T0代植株进行自交，收获种子，取半粒种子进行GUS检测（gus的表达产物能使白色X-Gluc水解生成蓝色产物）。选择检测结果为　　　　　色的种子种植得到T1代植株。最终还需检测　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，
才可判断是否改良成功。
第二节　基因工程的应用价值
1.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。
2.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。
3.C　GH基因的表达分为转录和翻译两个过程，翻译的场所在核糖体，所需要的能量由线粒体提供，鲤鱼和人细胞中都含有核糖体和线粒体，B正确；GH基因在转基因鲤鱼和人细胞内转录时形成的碱基对种类相同，都是A—U、T—A、G—C、C—G，C错误；由于密码子具有简并性，因此若替换转基因鲤鱼GH基因中的一个碱基对，转录出的mRNA上密码子对应的氨基酸种类不变，则仍可能在其体内检测到GH，D正确。
4.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。
5.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。
6.C　需先将病毒的RNA逆转录成DNA，再根据DNA序列设计出特异性的引物进行PCR扩增目的基因，A错误；戊型肝炎病毒的遗传物质是RNA，大肠杆菌的遗传物质是DNA，B错误；基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子、标记基因等部分，要使目的基因在受体细胞中特异性表达，在构建基因表达载体时，需将目的基因ORF2的DNA与启动子连接等调控组件重组在一起，C正确；该蛋白疫苗不会侵染细胞，不产生细胞免疫，但疫苗属于抗原，会刺激机体产生体液免疫，可以产生记忆细胞（记忆B细胞），D错误。
7.A　该转基因技术所用的目的基因是乙烯合成酶的反义基因，A错误；乙烯合成酶的反义基因与乙烯合成酶基因都是由α链和β链组成的，区别是转录的模板链相反，使转录出的mRNA能互补配对，形成双链RNA，B正确；过程⑤依据的原理是碱基互补配对原则，乙烯合成酶基因的反义拷贝转录出的反义mRNA与乙烯合成酶基因转录出的mRNA结合，可能会使乙烯合成酶基因的翻译过程受阻，C、D正确。
8.BCD　利用植物组织培养技术生产青蒿素时，常用紫外线对接种室灭菌，A错误；将ADS基因导入酵母细胞，可以培育生产青蒿素的转基因酵母菌，从而实现青蒿素的工业化生产，B正确；可利用PCR和电泳等技术检测转基因酵母是否转录出ADS基因的mRNA：若出现杂交带，则证明转录成功，C正确；据图可知，抑制FPP转化为固醇的途径，可以促进ADS酶转化为青蒿酸前体进而转变为青蒿素的途径，即提高转基因酵母生产青蒿素的产量，D正确。
9.ABC　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，其含有相应的遗传物质，且可遗传给后代，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。
10.（1）反义基因转录形成的mRNA可与内源基因mRNA结合，抑制翻译　5'　SalⅠ和BamHⅡ　BamHⅡ和HindⅢ
（2）潮霉素　（3）非转基因水稻　5、6　（4）白　稻米中直链淀粉的含量
解析：（1）由于反义基因转录形成的mRNA可与内源基因mRNA碱基互补配对，从而使核糖体不能与mRNA结合，因此抑制翻译过程，所以waxy反义基因片段导入水稻细胞后可抑制内源基因表达；为构建反义基因与gus的融合基因，从图中看出，在反义基因两端存在SalⅠ和BamHⅡ限制酶切位点，而在gus基因两端存在BamHⅡ和HindⅢ限制酶切位点，DNA聚合酶延伸时，将脱氧核苷酸加到引物的3'端，为了不破坏目的基因，该限制酶识别序列应添加在引物的5'端，所以利用PCR技术获取反义基因与gus过程中，需要在设计的两对引物5'端分别添加SalⅠ和BamHⅡ、BamHⅡ和HindⅢ的酶切位点。（2）从图中看出T-DNA的序列中含有潮霉素抗性基因，而四环素抗性基因没有在T-DNA序列，所以需要将愈伤组织转移至含有潮霉素的选择培养基中筛选抗性愈伤组织；愈伤组织转入再生培养基经再分化形成胚状体。（3）1为阳性对照，即含有目的基因的片段，2为阴性对照，即是根据非转基因水稻的DNA为模板扩增的结构。在左图是根据反义基因和gus基因部分序列设计引物进行PCR1检测，右图是根据反义基因和终止子的部分序列设计引物进行 PCR2检测，5号和6号在左图中存在序列，而在右图中没有终止子，所以是共转化失败的水稻。（4）实验的目的是通过共转化以期获得含有目的基因、不含标记基因和报告基因（gus）的转基因水稻，而gus的表达产物能使白色X-Gluc 水解生成蓝色产物，所以进行GUS检测时，如果是白色，则不含GUS，选择检测结果为白色的种子种植，由于直链淀粉含量高的米饭质地和适口性不高，所以最终还要检测稻米中直链淀粉的含量。
1 / 4第二节　基因工程的应用价值
导学 聚焦 1.举例说出基因工程在农牧业、食品业和医药业等方面的应用价值。 2.阐明乳腺生物反应器的制备过程
知识点（一）　 基因工程在农牧业中的应用价值
1.转基因生物
（1）概念：利用　　　　　　技术培育的、能稳定遗传　　　　　　所决定的性状的生物，称为转基因生物。
（2）类型：　　　　　　　　、转基因动物或转基因植物。
2.植物基因工程硕果累累
3.动物基因工程显示出诱人的应用前景
（1）改善　　　　　　的品质。例如，将　　　　　　　　　　　　　　基因转入猪胚胎细胞中，培育成可产生较多ω 3脂肪酸的转基因猪。
（2）提高动物的　　　　　　。例如，将　　　　　　　　基因导入动物细胞，使转基因动物生长速度明显提高。
（3）改良动植物品种，能打破　　　　　　　　　　　　　　。
4.基于上述学习，判断下列相关表述的正误
（1）转入外源生长素基因的转基因动物，生长速度更快。（　　）
（2）运用基因工程改良动植物品种，最突出的优点是能打破常规育种难以突破的物种之间的界限。（　　）
（3）基因工程育种比传统育种所需的时间短，并且可以解决远缘亲本难以杂交的问题。（　　）
1.基因工程应用于提高植物抗逆能力。
（1）抗虫棉能抗病毒、细菌、真菌吗？为什么？
（2）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有哪些？
（3）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？
2.为提高动物的生长速度，需将外源生长激素基因导入动物体内，应该选择的受体细胞是什么？说明理由。
1.关于转基因作物中目的基因的三点提醒
（1）目的基因都是来自其他生物的能表现出优良性状的外源基因，并不都是来自细菌、病毒等微生物，如抗冻蛋白基因来自鱼类。
（2）有的目的基因控制蛋白质的合成，直接控制生物的某种性状，这反映了基因与性状的直接关系。
（3）有的目的基因通过控制酶的合成来控制代谢，进而控制生物的性状，这体现的是基因与性状的间接关系。
2.杂交育种和基因工程育种的特点比较
类型 杂交育种 基因工程育种
育种 特点 所需时间较长，无法完成远缘亲本的杂交 能定向改造生物体的性状，所需时间较短，能突破物种之间的界限
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.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
知识点（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）许多转基因食品已进入商业化生产，其中，　　　、　　　和油菜所占的种植面积很大。
（2）改良植物的品质，主要包括植物　　　　、糖类、脂肪品质的改良以及　　　　种类和含量的改良等。
（3）生产　　　　　　　　，如氨基酸、助鲜剂、甜味剂等。
（4）大规模生产食品工业用酶，如　　　　、　　　　　　、脂肪酶、蛋白酶等。
2.基因工程在医药业中的应用价值
（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
①生物反应器的种类：　　　　生物反应器、　　　　生物反应器、输卵管生物反应器等。
②乳腺生物反应器的构建
（3）基因治疗
①概念：利用　　　　　　　　　　　　　　　　　的治疗方法，包括基因诊断、基因分离、载体构建、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　　　　　　、增殖后导入患者体内
3.基于上述学习，判断下列相关表述的正误
（1）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。（　　）
（2）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、氨基酸和维生素等。（　　）
（3）用大肠杆菌生产的人的胰岛素没有活性。（　　）
（4）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只存在于乳腺细胞中，其他细胞中没有。（　　）
（5）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。（　　）
1.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？
（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？
（3）试比较乳腺生物反应器和膀胱生物反应器的优劣。
2.腺苷脱氨酶基因缺陷症是一种罕见的遗传性免疫缺陷疾病，是由于缺少腺苷脱氨酶而引起的。观察下列腺苷脱氨酶基因缺陷症的基因治疗示意图，回答有关问题：
（1）在该治疗方案中，逆转录病毒起什么作用？人的正常腺苷脱氨酶基因整合到该病毒核酸上相当于基因工程的哪一步骤？需要哪些酶参与？
（2）该基因治疗属于哪种途径？患者能否将正常腺苷脱氨酶基因遗传给后代？
乳腺生物反应器与工程菌生产药物的区别
项目 乳腺生物反应器 工程菌
含义 使外源基因在哺乳动物的乳腺中特异性表达，利用动物的乳腺组织生产药物蛋白 用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类细胞株系
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的基因结构有较大差异
基因表达 合成的药物蛋白与天然蛋白质相同 细菌细胞内缺少内质网、高尔基体等细胞器，合成的蛋白质可能不具有生物活性
受体细胞 动物受精卵 微生物细胞
目的基因 导入方式 显微注射法 感受态细胞法
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
1.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，下列说法错误的是（　　）
A.利用显微注射法将人的生长激素基因导入受体哺乳动物体内
B.需要将乳腺蛋白基因的启动子与目的基因重组在一起
C.动物必须是雌性才能满足要求
D.动物需要进入泌乳期才能成为“批量生产药物的工厂”
2.（2024·苏州高二检测）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
　
（1）转基因生物是利用基因工程技术培育的、能　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
的生物。
（2）构建乳腺生物反应器基因的表达载体时，需要的启动子是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（3）干扰素是一种几乎能抵抗所有病毒引起感染的糖蛋白，不直接利用转基因大肠杆菌生产干扰素的原因是什么？
1.（2024·无锡江阴中学高二调研）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
2.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物蛋白含量提高了30多倍，以下与此有关的叙述中，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.“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
3.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
4.利用转基因山羊乳腺生物反应器生产丁酰胆碱酯酶，可治疗有机磷中毒。下列叙述错误的是（　　）
A.应该用山羊乳腺蛋白基因的启动子构建基因表达载体
B.通过体细胞克隆可将丁酰胆碱酯酶基因传递给子代
C.通过显微注射技术将基因表达载体导入山羊乳腺细胞
D.山羊乳腺细胞可将肽链加工成具有一定空间结构的丁酰胆碱酯酶
5.基因治疗是人类疾病治疗的一种崭新手段，下列有关叙述正确的是（　　）
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，则获得的性状不会遗传给下一代
6.（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
第二节　基因工程的应用价值
【核心要点·巧突破】
知识点（一）
自主学习
1.（1）基因工程　外源基因　（2）转基因微生物　
2. 复制酶　 衣壳蛋白　 几丁质酶　 Bt毒蛋白　 抗冻蛋白　 渗透压
3.（1）畜牧产品　ω 3脂肪酸去饱和酶　（2）生长速度　外源生长激素　（3）物种之间的界限
4.（1）×　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）√
（3）√
互动探究
1.（1）提示：不能。抗虫基因具有专一性。
（2）提示：减少了化学农药的使用量，降低了环境污染。
（3）提示：降低害虫种群中抗性基因频率的增长速率。
2.提示：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生长激素基因，全能性较高。
学以致用
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；叶肉细胞是体细胞，其内的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。
知识点（二）
自主学习
1.（1）大豆　玉米　（2）蛋白质　维生素　（3）食品添加剂　（4）淀粉酶　纤维素酶
2.（2）①乳腺　膀胱　②启动子　（3）①正常基因置换或弥补缺陷基因　②纠正或弥补　体外培养
3.（1）√
（2）√
（3）√
（4）×　提示：药用蛋白基因转入哺乳动物的受精卵中，所以其存在于几乎所有的体细胞中。
（5）×　提示：青霉素是青霉菌自身基因表达产生的。
互动探究
1.（1）提示：目的是让药用蛋白基因只在乳腺细胞中表达。
（2）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）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。
2.（1）提示：逆转录病毒起载体作用。腺苷脱氨酶基因整合到该病毒核酸上相当于基因工程的基因表达载体的构建，需要逆转录酶、限制酶、DNA连接酶参与。
（2）提示：该基因治疗属于体外基因治疗途径，该治疗方案改变的是T淋巴细胞的基因，生殖细胞的遗传物质未曾改变，患者不能将正常腺苷脱氨酶基因遗传给后代。
学以致用
1.A　利用基因工程将人的生长激素基因导入受精卵中，A错误；需要将乳腺蛋白基因的启动子与目的基因重组在一起，使目的基因只在乳腺组织中特异性表达，B正确；动物必须是雌性才能满足要求，C正确；由于目的基因只在乳腺组织中特异性表达，因此受体动物需要进入泌乳期才能成为“批量生产药物的工厂”，D正确。
2.D　图中所示获取ada基因的方法是从基因文库中获取目的基因，A错误；基因治疗只能治疗因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。
【过程评价·勤检测】
网络构建
　（1）稳定遗传外源基因所决定的性状
（2）乳腺蛋白基因的启动子
（3）提示：因为大肠杆菌属于细菌，细菌中只有核糖体，没有内质网和高尔基体等其他细胞器，不能加工形成有活性的干扰素，需要再加工。
课堂演练
1.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。
2.D　体细胞中出现新基因有可能是基因突变导致的，A错误；“提高基因的表达水平”是指增强白蛋白基因表达，白蛋白基因数目没有增多，B错误；“转基因动物”一般用到的受体细胞是受精卵，发育成的个体几乎所有细胞中都有相同的外源基因，C错误；转基因牛的白蛋白基因也是选择性表达的，在肌肉细胞中不能表达，D正确。
3.D　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，在任何发育时期都可以产生所需药物。
4.C　要得到转基因山羊乳腺生物反应器，在构建基因表达载体时需要乳腺蛋白基因的启动子，使目的基因只在乳腺细胞中表达，A正确；通过显微注射技术将基因表达载体导入山羊受精卵，C错误；山羊乳腺细胞含有内质网和高尔基体，可将肽链加工成具有一定空间结构的丁酰胆碱酯酶，D正确。
5.D　相对来说，体外基因治疗的效果较为可靠，A错误；基因治疗是把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥作用，从而达到治疗疾病的目的，不是把缺陷基因诱变为正常基因，B错误；目前基因治疗处于初期的临床试验阶段，由于技术、伦理等因素的限制，基因治疗只能用于某些疾病的治疗，C错误；基因治疗的靶细胞若是体细胞，则获得的性状不会遗传给下一代，因为生殖细胞的基因型不变，D正确。
6.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。
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第二节　基因工程的应用价值
导学 聚焦 1.举例说出基因工程在农牧业、食品业和医药业等方面的应用价值。
2.阐明乳腺生物反应器的制备过程
核心要点·巧突破
01
过程评价·勤检测
02
课时训练·提素能
03
目录
CONTENTS
核心要点·巧突破
01
精准出击 高效学习
知识点（一）　 基因工程在农牧业中的应用价值
1. 转基因生物
（1）概念：利用 技术培育的、能稳定遗传
所决定的性状的生物，称为转基因生物。
（2）类型： 、转基因动物或转基因植物。
基因工程　
外源基
因　
转基因微生物　
2. 植物基因工程硕果累累
c
c
c
c
c
c
c
c
3. 动物基因工程显示出诱人的应用前景
（1）改善 的品质。例如，将
基因转入猪胚胎细胞中，培育成可产生较多ω 3脂肪
酸的转基因猪。
（2）提高动物的 。例如，将 基因
导入动物细胞，使转基因动物生长速度明显提高。
（3）改良动植物品种，能打破 。
畜牧产品　
ω 3脂肪酸去饱和
酶　
生长速度　
外源生长激素　
物种之间的界限　
4. 基于上述学习，判断下列相关表述的正误
（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）运用基因工程改良动植物品种，最突出的优点是能打破常规
育种难以突破的物种之间的界限。 （　√　）
（3）基因工程育种比传统育种所需的时间短，并且可以解决远缘
亲本难以杂交的问题。 （　√　）
×
√
√
1. 基因工程应用于提高植物抗逆能力。
（1）抗虫棉能抗病毒、细菌、真菌吗？为什么？
提示：不能。抗虫基因具有专一性。
（2）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有哪些？
提示：减少了化学农药的使用量，降低了环境污染。
（3）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。
2. 为提高动物的生长速度，需将外源生长激素基因导入动物体内，应
该选择的受体细胞是什么？说明理由。
提示：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生长激素基因，全能性
较高。
1. 关于转基因作物中目的基因的三点提醒
（1）目的基因都是来自其他生物的能表现出优良性状的外源基
因，并不都是来自细菌、病毒等微生物，如抗冻蛋白基因来
自鱼类。
（2）有的目的基因控制蛋白质的合成，直接控制生物的某种性
状，这反映了基因与性状的直接关系。
（3）有的目的基因通过控制酶的合成来控制代谢，进而控制生物
的性状，这体现的是基因与性状的间接关系。
2. 杂交育种和基因工程育种的特点比较
类型 杂交育种 基因工程育种
育种特
点 所需时间较长，无法
完成远缘亲本的杂交 能定向改造生物体的性状，所需时
间较短，能突破物种之间的界限
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
解析： 　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. 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
解析： 　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；叶肉细胞是体细胞，其内的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。
知识点（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）许多转基因食品已进入商业化生产，其中， 、
和油菜所占的种植面积很大。
（2）改良植物的品质，主要包括植物 、糖类、脂肪品
质的改良以及 种类和含量的改良等。
（3）生产 ，如氨基酸、助鲜剂、甜味剂等。
（4）大规模生产食品工业用酶，如 、 、
脂肪酶、蛋白酶等。
大豆　
玉
米　
蛋白质　
维生素　
食品添加剂　
淀粉酶　
纤维素酶　
（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
①生物反应器的种类： 生物反应器、 生物
反应器、输卵管生物反应器等。
②乳腺生物反应器的构建
乳腺　
膀胱　
2. 基因工程在医药业中的应用价值
c
c
（3）基因治疗
①概念：利用 的治疗方
法，包括基因诊断、基因分离、载体构建、目的基因导入等
多项技术。
②类型
正常基因置换或弥补缺陷基因　
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 、增殖后导入患者体内
纠正或弥补　
体外培养　
3. 基于上述学习，判断下列相关表述的正误
（1）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。 （　√　）
（2）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、氨基酸和维生素等。 （　√　）
（3）用大肠杆菌生产的人的胰岛素没有活性。 （　√　）
√
√
√
（4）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只
存在于乳腺细胞中，其他细胞中没有。 （　×　）
提示：药用蛋白基因转入哺乳动物的受精卵中，所以其存在
于几乎所有的体细胞中。
（5）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：青霉素是青霉菌自身基因表达产生的。
×
×
1. 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？
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。
2. 腺苷脱氨酶基因缺陷症是一种罕见的遗传性免疫缺陷疾病，是由于缺少腺苷脱氨酶而引起的。观察下列腺苷脱氨酶基因缺陷症的基因
治疗示意图，回答有关问题：
（1）在该治疗方案中，逆转录病毒起什么作用？人的正常腺苷脱
氨酶基因整合到该病毒核酸上相当于基因工程的哪一步骤？
需要哪些酶参与？
提示：逆转录病毒起载体作用。腺苷脱氨酶基因整合到该病
毒核酸上相当于基因工程的基因表达载体的构建，需要逆转
录酶、限制酶、DNA连接酶参与。
（2）该基因治疗属于哪种途径？患者能否将正常腺苷脱氨酶基因
遗传给后代？
提示：该基因治疗属于体外基因治疗途径，该治疗方案改变
的是T淋巴细胞的基因，生殖细胞的遗传物质未曾改变，患
者不能将正常腺苷脱氨酶基因遗传给后代。
乳腺生物反应器与工程菌生产药物的区别
项目 乳腺生物反应器 工程菌
含义 使外源基因在哺乳动物的乳
腺中特异性表达，利用动物
的乳腺组织生产药物蛋白 用基因工程的方法，使外源基因
得到高效表达的菌类细胞株系
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
的基因结构有较大差异
项目 乳腺生物反应器 工程菌
基因
表达 合成的药物蛋白与天然蛋白质相同 细菌细胞内缺少内质网、高尔基
体等细胞器，合成的蛋白质可能
不具有生物活性
受体细胞 动物受精卵 微生物细胞
目的基因导入方式 显微注射法 感受态细胞法
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
1. 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，下列说法错误的是（　　）
A. 利用显微注射法将人的生长激素基因导入受体哺乳动物体内
B. 需要将乳腺蛋白基因的启动子与目的基因重组在一起
C. 动物必须是雌性才能满足要求
D. 动物需要进入泌乳期才能成为“批量生产药物的工厂”
解析： 　利用基因工程将人的生长激素基因导入受精卵中，A
错误；需要将乳腺蛋白基因的启动子与目的基因重组在一起，
使目的基因只在乳腺组织中特异性表达，B正确；动物必须是
雌性才能满足要求，C正确；由于目的基因只在乳腺组织中特
异性表达，因此受体动物需要进入泌乳期才能成为“批量生产
药物的工厂”，D正确。
2. （2024·苏州高二检测）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
解析： 图中所示获取ada基因的方法是从基因文库中获取目的
基因，A错误；基因治疗只能治疗因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。
过程评价·勤检测
02
反馈效果 筑牢基础
（1）转基因生物是利用基因工程技术培育的、能
的生物。
（2）构建乳腺生物反应器基因的表达载体时，需要的启动子是
。
（3）干扰素是一种几乎能抵抗所有病毒引起感染的糖蛋白，不直接
利用转基因大肠杆菌生产干扰素的原因是什么？
提示：因为大肠杆菌属于细菌，细菌中只有核糖体，没有内质
网和高尔基体等其他细胞器，不能加工形成有活性的干扰素，
需要再加工。
稳定遗传外源基
因所决定的性状　
乳
腺蛋白基因的启动子　
1. （2024·无锡江阴中学高二调研）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
解析： 　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。
2. 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
因动物乳汁中的药物蛋白含量提高了30多倍，以下与此有关的叙述
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. “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
解析： 　体细胞中出现新基因有可能是基因突变导致的，A错
误；“提高基因的表达水平”是指增强白蛋白基因表达，白蛋白基
因数目没有增多，B错误；“转基因动物”一般用到的受体细胞是
受精卵，发育成的个体几乎所有细胞中都有相同的外源基因，C错
误；转基因牛的白蛋白基因也是选择性表达的，在肌肉细胞中不能
表达，D正确。
3. 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
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
任何发育时期都可以产生所需药物。
4. 利用转基因山羊乳腺生物反应器生产丁酰胆碱酯酶，可治疗有机磷
中毒。下列叙述错误的是（　　）
A. 应该用山羊乳腺蛋白基因的启动子构建基因表达载体
B. 通过体细胞克隆可将丁酰胆碱酯酶基因传递给子代
C. 通过显微注射技术将基因表达载体导入山羊乳腺细胞
D. 山羊乳腺细胞可将肽链加工成具有一定空间结构的丁酰胆碱酯酶
解析： 　要得到转基因山羊乳腺生物反应器，在构建基因表达载
体时需要乳腺蛋白基因的启动子，使目的基因只在乳腺细胞中表
达，A正确；通过显微注射技术将基因表达载体导入山羊受精卵，
C错误；山羊乳腺细胞含有内质网和高尔基体，可将肽链加工成具
有一定空间结构的丁酰胆碱酯酶，D正确。
5. 基因治疗是人类疾病治疗的一种崭新手段，下列有关叙述正确的是
（　　）
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，则获得的性状不会遗传给下一代
解析： 　相对来说，体外基因治疗的效果较为可靠，A错误；基
因治疗是把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥作
用，从而达到治疗疾病的目的，不是把缺陷基因诱变为正常基因，
B错误；目前基因治疗处于初期的临床试验阶段，由于技术、伦理
等因素的限制，基因治疗只能用于某些疾病的治疗，C错误；基因
治疗的靶细胞若是体细胞，则获得的性状不会遗传给下一代，因为
生殖细胞的基因型不变，D正确。
6. （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
解析： 　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。
课时训练·提素能
03
分级练习 巩固提升
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知识点一　基因工程在农牧业中的应用价值
1. 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
解析： 　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。
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2. 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，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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解析： 　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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3. 我国科学家将人类的生长激素（GH）基因导入鲤鱼的受精卵，培
育出能快速生长的转基因鲤鱼。下列叙述错误的是（　　）
A. 转基因鲤鱼可以合成GH，说明转基因鲤鱼和人共用一套遗传密码
B. GH基因在转基因鲤鱼和人细胞内的表达过程均需要核糖体和线粒
体参与
C. GH基因在转基因鲤鱼和人细胞内转录时形成的碱基对种类不同
D. 若替换转基因鲤鱼GH基因中的一个碱基对，则仍可能在其体内检
测到GH
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解析： 　GH基因的表达分为转录和翻译两个过程，翻译的场所
在核糖体，所需要的能量由线粒体提供，鲤鱼和人细胞中都含有核
糖体和线粒体，B正确；GH基因在转基因鲤鱼和人细胞内转录时
形成的碱基对种类相同，都是A—U、T—A、G—C、C—G，C错
误；由于密码子具有简并性，因此若替换转基因鲤鱼GH基因中的
一个碱基对，转录出的mRNA上密码子对应的氨基酸种类不变，则
仍可能在其体内检测到GH，D正确。
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知识点二　基因工程在食品业、医药业中的应用价值
4. （2024·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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解析： 　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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5. （2024·扬州高二期中）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
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解析： 　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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6. 戊型肝炎病毒是一种RNA病毒，其基因组中ORF2基因编码的
pORF2蛋白是戊型肝炎病毒的表面抗原。我国科研人员利用基因工
程，将编码pORF2的DNA导入大肠杆菌细胞，最终从大肠杆菌中
提取pORF2蛋白并制成疫苗。下列分析正确的是（　　）
A. 利用特定引物对病毒 RNA进行PCR扩增即可获得目的基因
B. 戊型肝炎病毒与大肠杆菌遗传物质相同，所以能实现基因的重组
C. 构建基因表达载体时，需将编码pORF2的DNA与启动子连接
D. 利用该方法获得的疫苗会诱发细胞免疫产生记忆T细胞
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解析： 　需先将病毒的RNA逆转录成DNA，再根据DNA序列设
计出特异性的引物进行PCR扩增目的基因，A错误；戊型肝炎病毒
的遗传物质是RNA，大肠杆菌的遗传物质是DNA，B错误；基因表
达载体包括目的基因、启动子、终止子、标记基因等部分，要使目
的基因在受体细胞中特异性表达，在构建基因表达载体时，需将目
的基因ORF2的DNA与启动子连接等调控组件重组在一起，C正
确；该蛋白疫苗不会侵染细胞，不产生细胞免疫，但疫苗属于抗
原，会刺激机体产生体液免疫，可以产生记忆细胞（记忆B细
胞），D错误。
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7. 如图是科研人员利用乙烯合成酶的反义基因，通过转基因技术获得耐储存的转基因番茄的过程。下列相关叙述错误的是（　　）
A. 该转基因技术所用的目的基因是乙烯合成酶基因
B. 乙烯合成酶的反义基因与乙烯合成酶基因的区别是转录的模板链
不同
C. 由图可知过程⑤依据的原理是碱基互补配对原则
D. 转基因番茄中乙烯含量低的原因可能是乙烯合成酶基因的翻译过
程受阻
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解析： 　该转基因技术所用的目的基因是乙烯合成酶的反义基
因，A错误；乙烯合成酶的反义基因与乙烯合成酶基因都是由α链
和β链组成的，区别是转录的模板链相反，使转录出的mRNA能互
补配对，形成双链RNA，B正确；过程⑤依据的原理是碱基互补配
对原则，乙烯合成酶基因的反义拷贝转录出的反义mRNA与乙烯合
成酶基因转录出的mRNA结合，可能会使乙烯合成酶基因的翻译过
程受阻，C、D正确。
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8. （多选）（2024·江苏东台中学高二月考）青蒿素是治疗疟疾的重
要药物，研究人员已弄清青蒿细胞中青蒿素的合成途径（图中实线
方框内所示），并发现酵母细胞也能产生合成青蒿素的中间产物
FPP（图中虚线方框内所示）。下列说法正确的是（　　）
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A. 利用植物组织培养技术生产青蒿素时，常用紫外线对接种室消毒
B. 将ADS基因导入酵母细胞，可以培育生产青蒿素的转基因酵母菌
C. 可利用PCR和电泳等技术检测转基因酵母是否转录出ADS基因的
mRNA
D. 抑制FPP转化为固醇的途径，可以提高转基因酵母生产青蒿素的产量
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解析： 　利用植物组织培养技术生产青蒿素时，常用紫外
线对接种室灭菌，A错误；将ADS基因导入酵母细胞，可以培育
生产青蒿素的转基因酵母菌，从而实现青蒿素的工业化生产，
B正确；可利用PCR和电泳等技术检测转基因酵母是否转录出
ADS基因的mRNA：若出现杂交带，则证明转录成功，C正确；
据图可知，抑制FPP转化为固醇的途径，可以促进ADS酶转化
为青蒿酸前体进而转变为青蒿素的途径，即提高转基因酵母生
产青蒿素的产量，D正确。
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9. （多选）（2024·徐州高二期中）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. 将腺苷脱氨酶基因导入淋巴细胞后回输患者，进行基因治疗
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解析： 　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，其含有相应的遗传物质，且可遗传给后代，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。
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10. （2024·江苏扬州检测）稻米的直链淀粉是由蜡质基因（waxy）
控制合成的淀粉合成酶（GBSS）催化形成，直链淀粉含量高的米
饭质地和适口性不高。将waxy反义基因片段导入水稻细胞抑制内
源基因表达，可降低直链淀粉含量。为防止同时导入的标记基因
影响，科研人员构建了2种载体，通过共转化以期获得含有目的基
因、不含标记基因和报告基因（gus）的转基因水稻，相关流程
如图。请回答下列问题。
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（1）waxy反义基因片段导入水稻细胞后可抑制内源基因表达，
原因是
。
为构建反义基因与gus的融合基因，在利用PCR技术获取反
义基因与gus过程中，需要在设计的两对引物 端分别
添加限制酶 、 的识
别序列。
反义基因转录形成的mRNA可与内源基因mRNA结
合，抑制翻译
5'
SalⅠ和BamHⅡ
BamHⅡ和HindⅢ
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解析： 由于反义基因转录形成的mRNA可与内源基因mRNA碱基互补配对，从而使核糖体不能与mRNA结合，因此抑制翻译过程，所以waxy反义基因片段导入水稻细胞后可抑制内源基因表达；为构建反义基因与gus的融合基因，从图中看出，在反义基因两端存在SalⅠ和BamHⅡ限制酶切位点，而在gus基因两端存在BamHⅡ和HindⅢ限制酶切位点，DNA聚合酶延伸时，将脱氧核苷酸加到引物的3'端，为了不破坏目的基因，该限制酶识别序列应添加在引物的5'端，所以利用PCR技术获取反义基因与gus过程中，需要在设计的两对引物5'端分别添加SalⅠ和BamHⅡ、BamHⅡ和HindⅢ的酶切位点。
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（2）过程③中将农杆菌1、2按照1∶9比例充分混匀感染水稻愈伤
组织，3天后转入含有 的选择培养基筛选抗性愈
伤组织。
解析： 从图中看出T-DNA的序列中含有潮霉素抗性基
因，而四环素抗性基因没有在T-DNA序列，所以需要将愈伤
组织转移至含有潮霉素的选择培养基中筛选抗性愈伤组织；
愈伤组织转入再生培养基经再分化形成胚状体。
潮霉素
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（3）提取T0代植株的基因组DNA，根据反义基因和gus基因部分
序列设计引物进行PCR1检测，同时根据反义基因和终止子
的部分序列设计引物进行PCR2检测，结果如图，其中M为
标准参照，1为阳性对照，2为阴性对照，3～8号为抗性植株
DNA的PCR产物。其中2是根据 的DNA为
模板进行PCR的结果，据图可以确定 号植株为共转
化失败的水稻。
非转基因水稻
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解析： 1为阳性对照，即含有目的基因的片段，2为阴
性对照，即是根据非转基因水稻的DNA为模板扩增的结
构。在如图是根据反义基因和gus基因部分序列设计引物进
行PCR1检测，右图是根据反义基因和终止子的部分序列设
计引物进行 PCR2检测，5号和6号在左图中存在序列，而在
右图中没有终止子，所以是共转化失败的水稻。
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（4）过程⑤将共转化成功的T0代植株进行自交，收获种子，取半
粒种子进行GUS检测（gus的表达产物能使白色X-Gluc水解
生成蓝色产物）。选择检测结果为 色的种子种植得到
T1代植株。最终还需检测 ，才可
判断是否改良成功。
白
稻米中直链淀粉的含量
解析： 实验的目的是通过共转化以期获得含有目的基
因、不含标记基因和报告基因（gus）的转基因水稻，而
gus的表达产物能使白色X-Gluc 水解生成蓝色产物，所以进
行GUS检测时，如果是白色，则不含GUS，选择检测结果为
白色的种子种植，由于直链淀粉含量高的米饭质地和适口性
不高，所以最终还要检测稻米中直链淀粉的含量。
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