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第3节　基因工程的应用
课时作业
(时间:30分钟　分值:49分)
第1～7题每题3分,第8题6分,共计27分。
基础对点练
知识点1　基因工程在农牧业方面的应用
1.基因工程成果令人叹为观止,下列属于基因工程成果的是(　　)
[A]“番茄—马铃薯”新物种
[B]高产的青霉素菌株
[C]将玉米细胞内的叶绿体移入菟丝子细胞内
[D]能进行生物固氮的酵母菌品种
【答案】 D
【解析】 “番茄—马铃薯”新物种、将玉米细胞内的叶绿体移入菟丝子细胞内都属于细胞工程技术的成果,高产的青霉素菌株是通过诱变育种培育的,均未利用基因工程技术;能进行生物固氮的酵母菌品种是通过基因工程技术将固氮菌的固氮基因转移到酵母菌细胞中实现的。
2.(2025·咸阳检测)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、品质优良和抗逆性强的作物
[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]通过基因工程培育的抗虫植物必然可以抗病毒
【答案】 D
【解析】 通过基因工程培育的抗虫植物只能抗某种虫害,不一定能抗病毒。
3.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]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]植物基因工程通常涉及基因工程、植物组织培养等技术
[D]将基因工程生产的肠乳糖酶作为药物与牛奶一同口服,可解决人的乳糖不耐受问题
【答案】 D
【解析】 肠乳糖酶的化学本质是蛋白质,会在消化道中被分解而失效,将基因工程生产的肠乳糖酶作为药物与牛奶一同口服,不能解决人的乳糖不耐受问题。
知识点2　基因工程在医药卫生及食品工业方面的应用
4.(2025·海口期末)下列生物技术对遗传物质的改造,不会遗传给子代的是(　　)
[A]将生长激素基因导入奶牛受精卵,培育出能分泌含生长激素乳汁的奶牛
[B]将鱼的抗冻蛋白基因导入番茄细胞,经组织培养获得耐寒能力增强的番茄植株
[C]将腺苷酸脱氨酶基因转入淋巴细胞后回输患者,进行基因治疗
[D]将编码牛凝乳酶基因的表达载体转入大肠杆菌,筛选获得基因工程菌
【答案】 C
【解析】 将腺苷酸脱氨酶基因转入淋巴细胞后回输患者,该患者体内只有部分淋巴细胞含有该腺苷酸脱氨酶基因,生殖细胞不含该基因,故不能遗传给后代。
5.下列关于用转基因动物作器官移植供体研究的叙述,错误的是(　　)
[A]人体移植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的极为相似
[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,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】 猪的内脏构造、大小和血管分布与人的极为相似,且猪体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒远少于灵长类动物。
6.某实验小组将人生长激素基因导入大肠杆菌以制备工程菌,下列相关叙述错误的是(　　)
[A]人生长激素基因可以下丘脑细胞的mRNA为模板通过逆转录获得
[B]将人的生长激素基因导入大肠杆菌,需要用Ca2+处理法
[C]利用基因工程菌制备的生长激素需要与天然产品的功能进行活性比较
[D]工程菌无法对生长激素进行正常的加工和修饰
【答案】 A
【解析】 人生长激素基因在垂体细胞中表达,在下丘脑细胞中不表达,因此下丘脑细胞中没有生长激素基因转录出的mRNA。
7.人抗凝血酶Ⅲ是一种分泌蛋白,可预防和治疗急慢性血栓。重组人抗凝血酶Ⅲ是利用动物乳腺生物反应器生产的重组蛋白药物。下列相关叙述错误的是(　　)
[A]可从人细胞中提取RNA后利用逆转录PCR技术获取目的基因
[B]目的基因的上游需连接在乳腺细胞中特异表达的基因的启动子
[C]用显微注射技术将表达载体导入乳腺细胞来获得转基因动物
[D]若用大肠杆菌作为受体细胞难以获得活性高的人抗凝血酶Ⅲ
【答案】 C
【解析】 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。
综合提升练
8.(2025·重庆检测)八氢番茄红素合酶(其基因用psy表示)和胡萝卜素脱饱和酶(其基因用crtI表示)参与β胡萝卜素的合成。pmi为磷酸甘露糖异构酶基因,它编码的蛋白质可使细胞在特殊培养基上生长。科学家将psy和crtI基因转入水稻,使水稻胚乳中富含β胡萝卜素,由此生产出的大米称为“黄金大米”。下列分析合理的是(　　)
[A]培育黄金大米运用了基因工程,其所需的工具酶有限制酶、DNA连接酶和质粒
[B]培育黄金大米过程中,psy、crtI和pmi等基因是目的基因
[C]PCR扩增目的基因时,复性过程中引物将与模板链的5'端结合
[D]在分子水平上可采用PCR等技术检测导入水稻的目的基因是否转录出mRNA
【答案】 D
【解析】 基因工程的工具酶有限制酶、DNA连接酶,质粒是载体;培育黄金大米过程中,psy、crtI是目的基因,pmi是标记基因;复性过程中引物将与模板链的3'端结合;在分子水平上可通过PCR等技术检测目的基因是否转录出了mRNA。
9.(12分)干扰素(IFN)是一类蛋白质,它作用于靶细胞产生抗病毒作用,还具有抑制癌细胞生长和调节免疫功能等作用。用基因工程来研究和生产干扰素成为科学家努力的目标,下图为通过基因工程技术获取干扰素的三条途径。请回答下列问题。
(1)为了快速获得更多的干扰素基因,常采用PCR技术进行扩增,该过程用到的酶是　　　
　　　　　　　　　。
(2)将IFN基因导入大肠杆菌一般先用　　　处理大肠杆菌,使其处于易吸收周围DNA的状态。图中①用到的技术为　　　 　　　。将IFN基因导入动物受精卵常用的方法是　　 　　。
(3)利用转基因牛生产干扰素时,需要将IFN基因与　　　　　　　　　的启动子等调控元件重组在一起;若要得到更多的乳腺生物反应器可以对图中②获得的　　　　　　　阶段的早期胚胎进行分割。
(4)在胚胎移植前,需对早期胚胎进行筛选和鉴定,科研人员取囊胚的　　　　细胞,利用SRY基因(位于Y染色体上的性别决定基因)制成的探针进行检测,将检测结果呈　　　　(填“阳”或“阴”)性的胚胎进行移植。
(5)利用农杆菌转化法将IFN基因导入植物细胞,常用Ti质粒作为载体的原因是
　。
【答案】 (除标注外,每空1分)
(1)耐高温的DNA聚合酶
(2)Ca2+　植物组织培养(2分)　显微注射法
(3)乳腺中特异表达的基因　桑葚胚或囊胚
(4)滋养层　阴(2分)
(5)Ti质粒上的TDNA可将目的基因转移到受体细胞中,并将其整合到受体细胞的染色体DNA上(2分)
【解析】 (1)PCR扩增所用的酶是耐高温的DNA聚合酶。
(2)将目的基因导入大肠杆菌等微生物之前需要先用Ca2+处理,使其处于易吸收周围DNA的状态。过程①由细胞培育成植株利用的技术是植物组织培养。将目的基因导入动物受精卵常用的方法是显微注射法。
(3)在利用转基因牛生产干扰素时,需要将IFN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;胚胎分割时的分割对象是桑葚胚或囊胚。
(4)乳腺生物反应器采用的是雌性生物。在进行胚胎移植之前,需对早期胚胎进行筛选和鉴定,取囊胚的滋养层细胞,利用SRY基因制成的探针进行检测,检测反应呈阴性的胚胎才是雌性胚胎,因此将检测结果呈阴性的胚胎进行移植。
(5)由于Ti质粒上的TDNA可将目的基因转移至受体细胞,并整合到受体细胞的染色体的DNA上,以保证目的基因稳定存在和表达,故选择Ti质粒作为载体。
10.(10分)(2025·孝感期末)异丁醇具有燃值高、能量密度高等优点,其开发和利用对优化我国能源结构和保护环境有非常重要的意义。科研人员构建了一种表达载体pUC18(如图1)导入酵母菌,用于过量表达ILV2、ILV5、ILV3、AR010基因,以期实现大规模生产异丁醇。图2是酵母细胞中葡萄糖代谢产生异丁醇、乙醇和乙酸的示意图,其中基因ADHs和ALDs分别控制E酶和F酶的合成。回答下列问题。
(1)将基因ILV2、ILV5、ILV3和AR010依次插入质粒上的目的基因插入位点,选用高表达启动子(pTEF1)和　　　　作为调控序列。pTEF1是　　　　　　识别并结合的位点。
(2)科研人员先将pUC18转化到大肠杆菌细胞中,以便筛选、保存和扩增重组质粒。重组质粒上的　　　 　(填“真核”或“原核”)生物复制原点使pUC18能在大肠杆菌中扩增。已知氨苄青霉素抑制细菌细胞壁的合成,pUC18中氨苄青霉素抗性基因的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)提取完整的重组pUC18并导入组氨酸缺陷型酿酒酵母细胞中,将菌株接种在培养基中以获得单菌落,该过程称为微生物的　　　　培养。除必要的营养物质,该选择培养基中需要添加的物质是　　 　　。
A.组氨酸　
B.氨苄青霉素　
C.琼脂
(4)根据图示酵母细胞葡萄糖的代谢途径,为了进一步提高异丁醇的产量,应对基因　　　　　　进行改造使其表达产物减少。
【答案】 (除标注外,每空1分)
(1)终止子　RNA聚合酶
(2)原核　作为标记基因用于筛选出含有重组质粒(或pUC18)的大肠杆菌细胞
(3)选择(2分)　C(2分)
(4)ADHs和ALDs(2分)
【解析】 (1)将基因ILV2、ILV5、ILV3和AR010依次插入质粒上的目的基因插入位点,选用高表达启动子(pTEF1)和终止子作为调控序列。pTEF1作为启动子,能驱动转录过程,是RNA聚合酶识别并结合的位点。
(2)由于大肠杆菌是原核生物,因此重组质粒上的原核生物复制原点使pUC18能在大肠杆菌中扩增。已知氨苄青霉素抑制细菌细胞壁的合成,pUC18中氨苄青霉素抗性基因可作为标记基因用于筛选出含有重组质粒(或pUC18)的大肠杆菌细胞。
(3)提取完整的重组pUC18并导入组氨酸缺陷型酿酒酵母细胞中,将菌株接种在培养基中以获得单菌落,该过程称为微生物的选择培养;该培养基中除必要的营养物质,还需要添加的物质是琼脂,因为菌落是在固体培养基上生长出来的。该培养基为选择培养基,不能添加组氨酸;氨苄青霉素对酵母菌没有选择作用,也不需要添加。
(4)根据酵母细胞中葡萄糖的代谢途径可知,若要提高异丁醇的产量,需抑制乙醇和乙酸的合成,即抑制基因ADHs和ALDs的表达,这样可以使更多的葡萄糖转化成异丁醇。第3节　基因工程的应用
[学习目标]　1.举例说出基因工程在农牧业、医药卫生和食品工业等方面的应用。2.认同基因工程的应用价值。3.关注基因工程的进展。
一、基因工程在农牧业方面的应用
1.基因工程在植物方面的应用
2.基因工程在动物方面的应用
二、基因工程在医药卫生领域的应用
应用 对基因的处理 成果
转基因微生物或动植物细胞生产药物 对微生物或动植物的细胞进行基因改造 生产细胞因子、抗体、疫苗和激素等药物
乳腺(或乳房)生物反应器生产药物 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 生产抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素和α抗胰蛋白酶等
转基因动物作器官移植的供体 抑制抗原决定基因的表达或除去抗原决定基因 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
三、基因工程在食品工业方面的应用
判断正误
(1)农业害虫不会对转基因抗虫作物产生抗性。(　　)
【答案】 ×
【提示】 农业害虫仍会对转基因抗虫作物产生抗性。
(2)“转基因植物”是指体细胞中出现了新基因的植物。(　　)
【答案】 ×
【提示】 体细胞中出现了新基因的植物不一定是转基因植物,如基因突变也可能出现新基因。
(3)基因工程中,要培育转基因植物和动物,选用的受体细胞是受精卵。(　　)
【答案】 ×
【提示】 培育转基因动物时,所选用的受体细胞一般是受精卵;培育转基因植物时,所选用的受体细胞可以是受精卵,也可以是体细胞。
(4)乳腺生物反应器就是把药用蛋白基因导入动物的乳腺细胞中。(　　)
【答案】 ×
【提示】 应把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,通过显微注射的方法导入哺乳动物的受精卵中。
(5)用大肠杆菌生产的人的胰岛素可能没有活性。(　　)
【答案】 √
任务一　分析基因工程在生物育种中的应用
　　下图为通过基因工程培育抗虫棉的过程,请回答下列问题。
(1)抗虫棉能抗病毒、细菌和真菌吗 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)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。
(4)与传统的杂交育种相比,利用基因工程技术育种的优点有哪些
【提示】 能克服远缘杂交不亲和的障碍;育种周期短。
典型例题
1.(2025·惠州检测)将控制甜菜碱、海藻糖等有机小分子合成的基因转入双子叶植物烟草细胞中,会使烟草的抗旱性增强。下列关于这类转基因烟草及其培育过程的说法,错误的是(　　)
[A]转基因烟草细胞中甜菜碱等有机小分子的合成量增加
[B]转基因烟草细胞的细胞液渗透压升高,可避免细胞过度失水
[C]将抗旱基因导入烟草细胞中常用农杆菌转化法
[D]可以在干旱条件下筛选出成功导入抗旱基因的烟草细胞
【答案】 D
【解析】 将控制甜菜碱、海藻糖等有机小分子合成的基因转入烟草细胞中后,细胞中甜菜碱等有机小分子的合成量会增加,进而使转基因烟草细胞的细胞液渗透压升高,避免细胞过度失水,因此会使烟草的抗旱性增强;将目的基因导入双子叶植物细胞常用农杆菌转化法;在干旱条件下筛选出的是成功导入抗旱基因并表达的烟草植株,而不是成功导入抗旱基因的烟草细胞。
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]将肠乳糖酶基因导入奶牛的基因组
[C]将降解或抵抗某种除草剂的基因导入玉米
[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,未改善产品品质;导入肠乳糖酶基因的奶牛所产的牛奶中乳糖含量降低,改善了牛奶的品质;将降解或抵抗某种除草剂的基因导入玉米是培育转基因抗除草剂植物,将Bt抗虫蛋白基因整合到烟草或棉花的基因组并表达能够提高植物的抗虫能力,以上均不属于改善产品品质。
任务二　分析基因工程在医药生产中的应用
　　资料1:干扰素是治疗癌症的重要药物,每300 L 人血液中只能提取出1 mg干扰素。某生物制药公司用如下方法生产干扰素(如图所示)。
资料2:科学家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,这称为乳腺生物反应器或乳房生物反应器。其基本过程如图所示:
(1)与大肠杆菌相比,用酵母菌生产干扰素的优势是什么
【提示】 酵母菌为真核生物,可通过内质网和高尔基体对产生的干扰素进行加工和修饰,从而产生有活性的干扰素。
(2)在乳腺生物反应器中,药用蛋白基因只存在于转基因动物的乳腺细胞中吗 培育乳腺生物反应器时要选用乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件与药用蛋白基因重组在一起,目的是什么
【提示】 不是,药用蛋白基因存在于转基因动物的几乎所有细胞中。目的是让药用蛋白基因只在乳腺细胞中特异表达。
(3)继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后,膀胱生物反应器的研究也取得了成功。科学家培育出一种转基因小鼠,其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。在研制膀胱生物反应器时,应使药用蛋白基因在什么细胞中特异表达 它与乳腺生物反应器有什么相同点和不同点
【提示】 应使药用蛋白基因在膀胱上皮细胞中特异表达。相同点是收集药用蛋白较容易,且不会对动物造成伤害。不同点是乳腺生物反应器必须是处于泌乳期的雌性动物才可生产药用蛋白,而膀胱生物反应器则是任何生长期的雌雄动物均可生产。
核心归纳
乳腺生物反应器与基因工程菌生产药物的比较
典型例题
3.人的血清白蛋白在临床上需求量很大。科学家培育出一种转基因山羊,其膀胱上皮细胞可以合成人的血清白蛋白并分泌到尿液中。下列叙述正确的是(　　)
[A]可从人体成熟的红细胞中获取血清白蛋白基因
[B]应选用膀胱上皮细胞作为目的基因的受体细胞
[C]人的血清白蛋白基因只存在于转基因山羊的膀胱上皮细胞中
[D]转基因山羊将人的血清白蛋白分泌到尿液中有利于该蛋白的收集
【答案】 D
【解析】 人体成熟的红细胞中细胞核退化消失,无法获取血清白蛋白基因;膀胱上皮细胞没有全能性,应选用受精卵作为目的基因的受体细胞,以培育出转基因山羊;人的血清白蛋白基因存在于转基因山羊几乎所有细胞中,但只在膀胱上皮细胞中表达;转基因山羊将人的血清白蛋白分泌到尿液中,只要收集尿液即可收集该蛋白。
任务三　分析基因工程在食品工业方面的应用
　　凝乳酶是一种最早在未断奶的小牛胃中发现的天门冬氨酸蛋白酶,可专一地切割牛乳中k酪蛋白的Phe 105Met 106之间的肽键,破坏酪蛋白胶束使牛奶凝结,凝乳酶的凝乳能力及蛋白水解能力使其成为干酪生产中形成质构和特殊风味的关键性酶,被广泛地应用于奶酪和酸奶的制作。
科学家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。
(1)用什么方法将编码牛凝乳酶的基因导入大肠杆菌基因组中
【提示】 Ca2+处理法。
(2)工业化生产过程中,最初多采用重组大肠杆菌或芽孢杆菌生产凝乳酶,现多采用重组毛霉生产,相较于大肠杆菌,毛霉作为受体细胞的优势是什么
【提示】 毛霉含有内质网和高尔基体,可对蛋白质进行加工和修饰。
(3)与从天然产物中提取的酶相比,利用基因工程技术获得的工业用酶的优点有哪些
【提示】 工业用酶的纯度更高,生产成本更低,生产效率较高。
典型例题
4.下列关于基因工程在食品工业方面应用的叙述,错误的是(　　)
[A]用于形成阿斯巴甜的主要氨基酸可以通过基因工程大规模生产
[B]基因工程获得凝乳酶时,需将编码凝乳酶的基因导入受体菌的基因组中
[C]相比从天然产物中提取的酶,用基因工程技术获得的工业用酶的纯度较低
[D]生产淀粉酶和脂肪酶时,可通过构建基因工程菌,用发酵技术大量生产
【答案】 C
【解析】 阿斯巴甜主要由天冬氨酸和苯丙氨酸形成,这两种氨基酸可以通过基因工程大规模生产;基因工程获得凝乳酶时,需将编码凝乳酶的基因导入受体菌,如大肠杆菌、黑曲霉等的基因组中;相比从天然产物中提取的酶,用基因工程技术获得的工业用酶的纯度较高;生产淀粉酶和脂肪酶时,可通过构建基因工程菌,用发酵技术大量生产。
随堂检测反馈
1.(2025·湛江检测)基因工程应用广泛,成果丰硕。下列属于基因工程的是(　　)
[A]通过物理辐射培育能产生大量青霉素的青霉菌
[B]利用体细胞杂交技术培育可结多种水果的植物
[C]通过转入能分解石油的相关酶基因来构造能降解石油的“超级细菌”
[D]利用发酵技术培养大量能产生干扰素的工程菌
【答案】 C
【解析】 通过物理辐射培育能产生大量青霉素的青霉菌,属于诱变育种,该过程没有采用基因工程技术,不属于基因工程的应用;利用体细胞杂交技术培育可结多种水果的植物属于植物细胞工程;通过转入能分解石油的相关酶基因来构造能降解石油的“超级细菌”属于基因工程的应用;利用发酵技术培养大量能产生干扰素的工程菌属于发酵技术。
2.转基因食品已大量进入我们的日常生活,如转基因西红柿、转基因草莓等,下图为“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(　　)
质量等级:一级 工艺:浸出 生产日期:瓶身所示 保质期:18个月 (请贮藏于避光及干燥处) 加工原料为转基因大豆
[A]培育过程中可能用到抗病、抗虫等抗性基因
[B]固氮菌的固氮基因也是必需的目的基因之一
[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]目的基因的受体细胞可以是大豆受精卵,也可以是体细胞
【答案】 B
【解析】 大豆可以和根瘤菌互利共生,不需要转入固氮菌的固氮基因。
3.W是一种具有特定功能的人体蛋白质。某研究小组拟制备乳腺生物反应器来获得大量W,基本过程如图所示。下列相关叙述正确的是(　　)
[A]①过程将W基因和载体拼接在一起可构建成所需要的表达载体
[B]②过程通常在显微镜下进行去核、注入等操作
[C]该过程培养的山羊只有乳腺细胞能分泌W,是因为只有乳腺细胞中含有W基因
[D]该山羊的性染色体组成可以是XX或XY
【答案】 B
【解析】 乳腺生物反应器中只有乳腺细胞表达W基因,在构建重组表达载体时,需将W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,故①过程将W基因和载体拼接在一起不一定可构建成所需要的表达载体;②为核移植,通常在显微镜下进行去核、注入等操作;该过程培养的山羊只有乳腺细胞能分泌W,是因为只有乳腺细胞中的W基因选择性表达;该基因工程是制备乳腺生物反应器来获得大量W,故该山羊应为雌羊,其性染色体组成应为XX。
4.我国科研人员将番木瓜环斑病毒(PRSV,一种单链RNA病毒)的复制酶基因转入番木瓜,培育出抗病毒番木瓜“华农一号”。“华农一号”能产生与PRSV的RNA形成局部双链的RNA,阻止病毒的复制。下列分析错误的是(　　)
[A]培育抗病毒番木瓜“华农一号”需要用到植物组织培养技术
[B]“华农一号”通过表达出复制酶使番木瓜获得对PRSV的抗性
[C]PCR扩增复制酶基因时,反应体系中需加入逆转录酶和Taq酶
[D]培育“华农一号”时,可以用不同的限制酶切割质粒和目的基因
【答案】 B
【解析】 由题可知,“华农一号”通过转录出相应的RNA与PRSV的复制酶基因(RNA)互补配对,从而抑制其转录过程,进而不能表达出复制酶,阻止病毒的复制,使番木瓜获得对PRSV的抗性。
5.(2025·北京月考)复合型免疫缺陷症患者缺失ada基因,利用基因工程技术将人正常ada基因以病毒为载体转入患者的T细胞中,再将携带ada基因的T细胞注入患者体内,可改善患者的免疫功能。下列相关叙述错误的是(　　)
[A]可通过PCR技术从正常人基因文库中大量获取正常ada基因
[B]ada基因整合到病毒核酸的过程中,需使用限制酶和DNA连接酶
[C]ada基因整合到病毒核酸上,并在病毒体内进行复制
[D]将正常ada基因转入患者的T细胞进行治疗的方法属于基因治疗
【答案】 C
【解析】 ada基因整合到病毒核酸上,并在人的T细胞内复制表达,病毒没有细胞结构,ada基因无法在病毒体内复制。
　　“中天杨”是由我国科学家采用生物转基因技术,历经多年培育成功的抗盐碱、耐干旱的杨树新品种。该品种以八里庄杨为实验材料,经转mtlD基因培育获得。下图为培育“中天杨”的操作流程,①～⑥表示操作过程,该过程中可能用到的限制酶如下表所示。回答下列问题。
注:Ti质粒中的TetR为四环素抗性基因,AmpR为氨苄青霉素抗性基因。
限制酶 切割位点
BclⅠ T↓GATCA
EcoRⅠ G↓AATTC
XbaⅠ T↓CTAGA
Sau3AⅠ ↓GATC
BamHⅠ G↓GATCC
(1)与杂交育种相比,基因工程育种的优点有②③④(填序号)。
①操作方法简便　②目的性强,能定向改造生物性状
③育种周期短　④不受生殖隔离限制,能克服远缘杂交不亲和障碍　⑤安全性高,对生态没有威胁
(2)过程①需要的酶是逆转录酶和耐高温的DNA聚合酶,过程②需要的工具酶是限制酶和DNA连接酶。
(3)采用PCR技术扩增目的基因时,在PCR反应体系中需加入引物,引物的作用是使DNA聚合酶能够从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸,若目的基因扩增3代,则共用引物14个。PCR完成以后,常采用琼脂糖凝胶电泳法来鉴定PCR的产物。
(4)培育转基因杨树的核心工作是基因表达载体的构建,在进行该工作时,应在mtlD基因的两侧添加限制酶XbaⅠ、BclⅠ的识别序列。
(5)将目的基因导入植物受体细胞除图示方法外,还有花粉管通道法。为了确认目的基因在植物细胞中是否成功表达,从分子水平通常使用抗原—抗体杂交法进行检测。
课时作业
(时间:30分钟　分值:49分)
第1～7题每题3分,第8题6分,共计27分。
基础对点练
知识点1　基因工程在农牧业方面的应用
1.基因工程成果令人叹为观止,下列属于基因工程成果的是(　　)
[A]“番茄—马铃薯”新物种
[B]高产的青霉素菌株
[C]将玉米细胞内的叶绿体移入菟丝子细胞内
[D]能进行生物固氮的酵母菌品种
【答案】 D
【解析】 “番茄—马铃薯”新物种、将玉米细胞内的叶绿体移入菟丝子细胞内都属于细胞工程技术的成果,高产的青霉素菌株是通过诱变育种培育的,均未利用基因工程技术;能进行生物固氮的酵母菌品种是通过基因工程技术将固氮菌的固氮基因转移到酵母菌细胞中实现的。
2.(2025·咸阳检测)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、品质优良和抗逆性强的作物
[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]通过基因工程培育的抗虫植物必然可以抗病毒
【答案】 D
【解析】 通过基因工程培育的抗虫植物只能抗某种虫害,不一定能抗病毒。
3.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]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]植物基因工程通常涉及基因工程、植物组织培养等技术
[D]将基因工程生产的肠乳糖酶作为药物与牛奶一同口服,可解决人的乳糖不耐受问题
【答案】 D
【解析】 肠乳糖酶的化学本质是蛋白质,会在消化道中被分解而失效,将基因工程生产的肠乳糖酶作为药物与牛奶一同口服,不能解决人的乳糖不耐受问题。
知识点2　基因工程在医药卫生及食品工业方面的应用
4.(2025·海口期末)下列生物技术对遗传物质的改造,不会遗传给子代的是(　　)
[A]将生长激素基因导入奶牛受精卵,培育出能分泌含生长激素乳汁的奶牛
[B]将鱼的抗冻蛋白基因导入番茄细胞,经组织培养获得耐寒能力增强的番茄植株
[C]将腺苷酸脱氨酶基因转入淋巴细胞后回输患者,进行基因治疗
[D]将编码牛凝乳酶基因的表达载体转入大肠杆菌,筛选获得基因工程菌
【答案】 C
【解析】 将腺苷酸脱氨酶基因转入淋巴细胞后回输患者,该患者体内只有部分淋巴细胞含有该腺苷酸脱氨酶基因,生殖细胞不含该基因,故不能遗传给后代。
5.下列关于用转基因动物作器官移植供体研究的叙述,错误的是(　　)
[A]人体移植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的极为相似
[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,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】 猪的内脏构造、大小和血管分布与人的极为相似,且猪体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒远少于灵长类动物。
6.某实验小组将人生长激素基因导入大肠杆菌以制备工程菌,下列相关叙述错误的是(　　)
[A]人生长激素基因可以下丘脑细胞的mRNA为模板通过逆转录获得
[B]将人的生长激素基因导入大肠杆菌,需要用Ca2+处理法
[C]利用基因工程菌制备的生长激素需要与天然产品的功能进行活性比较
[D]工程菌无法对生长激素进行正常的加工和修饰
【答案】 A
【解析】 人生长激素基因在垂体细胞中表达,在下丘脑细胞中不表达,因此下丘脑细胞中没有生长激素基因转录出的mRNA。
7.人抗凝血酶Ⅲ是一种分泌蛋白,可预防和治疗急慢性血栓。重组人抗凝血酶Ⅲ是利用动物乳腺生物反应器生产的重组蛋白药物。下列相关叙述错误的是(　　)
[A]可从人细胞中提取RNA后利用逆转录PCR技术获取目的基因
[B]目的基因的上游需连接在乳腺细胞中特异表达的基因的启动子
[C]用显微注射技术将表达载体导入乳腺细胞来获得转基因动物
[D]若用大肠杆菌作为受体细胞难以获得活性高的人抗凝血酶Ⅲ
【答案】 C
【解析】 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。
综合提升练
8.(2025·重庆检测)八氢番茄红素合酶(其基因用psy表示)和胡萝卜素脱饱和酶(其基因用crtI表示)参与β胡萝卜素的合成。pmi为磷酸甘露糖异构酶基因,它编码的蛋白质可使细胞在特殊培养基上生长。科学家将psy和crtI基因转入水稻,使水稻胚乳中富含β胡萝卜素,由此生产出的大米称为“黄金大米”。下列分析合理的是(　　)
[A]培育黄金大米运用了基因工程,其所需的工具酶有限制酶、DNA连接酶和质粒
[B]培育黄金大米过程中,psy、crtI和pmi等基因是目的基因
[C]PCR扩增目的基因时,复性过程中引物将与模板链的5'端结合
[D]在分子水平上可采用PCR等技术检测导入水稻的目的基因是否转录出mRNA
【答案】 D
【解析】 基因工程的工具酶有限制酶、DNA连接酶,质粒是载体;培育黄金大米过程中,psy、crtI是目的基因,pmi是标记基因;复性过程中引物将与模板链的3'端结合;在分子水平上可通过PCR等技术检测目的基因是否转录出了mRNA。
9.(12分)干扰素(IFN)是一类蛋白质,它作用于靶细胞产生抗病毒作用,还具有抑制癌细胞生长和调节免疫功能等作用。用基因工程来研究和生产干扰素成为科学家努力的目标,下图为通过基因工程技术获取干扰素的三条途径。请回答下列问题。
(1)为了快速获得更多的干扰素基因,常采用PCR技术进行扩增,该过程用到的酶是　　　
　　　　　　　　　。
(2)将IFN基因导入大肠杆菌一般先用　　　处理大肠杆菌,使其处于易吸收周围DNA的状态。图中①用到的技术为　　　 　　　。将IFN基因导入动物受精卵常用的方法是　　 　　。
(3)利用转基因牛生产干扰素时,需要将IFN基因与　　　　　　　　　的启动子等调控元件重组在一起;若要得到更多的乳腺生物反应器可以对图中②获得的　　　　　　　阶段的早期胚胎进行分割。
(4)在胚胎移植前,需对早期胚胎进行筛选和鉴定,科研人员取囊胚的　　　　细胞,利用SRY基因(位于Y染色体上的性别决定基因)制成的探针进行检测,将检测结果呈　　　　(填“阳”或“阴”)性的胚胎进行移植。
(5)利用农杆菌转化法将IFN基因导入植物细胞,常用Ti质粒作为载体的原因是
　。
【答案】 (除标注外,每空1分)
(1)耐高温的DNA聚合酶
(2)Ca2+　植物组织培养(2分)　显微注射法
(3)乳腺中特异表达的基因　桑葚胚或囊胚
(4)滋养层　阴(2分)
(5)Ti质粒上的TDNA可将目的基因转移到受体细胞中,并将其整合到受体细胞的染色体DNA上(2分)
【解析】 (1)PCR扩增所用的酶是耐高温的DNA聚合酶。
(2)将目的基因导入大肠杆菌等微生物之前需要先用Ca2+处理,使其处于易吸收周围DNA的状态。过程①由细胞培育成植株利用的技术是植物组织培养。将目的基因导入动物受精卵常用的方法是显微注射法。
(3)在利用转基因牛生产干扰素时,需要将IFN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;胚胎分割时的分割对象是桑葚胚或囊胚。
(4)乳腺生物反应器采用的是雌性生物。在进行胚胎移植之前,需对早期胚胎进行筛选和鉴定,取囊胚的滋养层细胞,利用SRY基因制成的探针进行检测,检测反应呈阴性的胚胎才是雌性胚胎,因此将检测结果呈阴性的胚胎进行移植。
(5)由于Ti质粒上的TDNA可将目的基因转移至受体细胞,并整合到受体细胞的染色体的DNA上,以保证目的基因稳定存在和表达,故选择Ti质粒作为载体。
10.(10分)(2025·孝感期末)异丁醇具有燃值高、能量密度高等优点,其开发和利用对优化我国能源结构和保护环境有非常重要的意义。科研人员构建了一种表达载体pUC18(如图1)导入酵母菌,用于过量表达ILV2、ILV5、ILV3、AR010基因,以期实现大规模生产异丁醇。图2是酵母细胞中葡萄糖代谢产生异丁醇、乙醇和乙酸的示意图,其中基因ADHs和ALDs分别控制E酶和F酶的合成。回答下列问题。
(1)将基因ILV2、ILV5、ILV3和AR010依次插入质粒上的目的基因插入位点,选用高表达启动子(pTEF1)和　　　　作为调控序列。pTEF1是　　　　　　识别并结合的位点。
(2)科研人员先将pUC18转化到大肠杆菌细胞中,以便筛选、保存和扩增重组质粒。重组质粒上的　　　 　(填“真核”或“原核”)生物复制原点使pUC18能在大肠杆菌中扩增。已知氨苄青霉素抑制细菌细胞壁的合成,pUC18中氨苄青霉素抗性基因的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)提取完整的重组pUC18并导入组氨酸缺陷型酿酒酵母细胞中,将菌株接种在培养基中以获得单菌落,该过程称为微生物的　　　　培养。除必要的营养物质,该选择培养基中需要添加的物质是　　 　　。
A.组氨酸　
B.氨苄青霉素　
C.琼脂
(4)根据图示酵母细胞葡萄糖的代谢途径,为了进一步提高异丁醇的产量,应对基因　　　　　　进行改造使其表达产物减少。
【答案】 (除标注外,每空1分)
(1)终止子　RNA聚合酶
(2)原核　作为标记基因用于筛选出含有重组质粒(或pUC18)的大肠杆菌细胞
(3)选择(2分)　C(2分)
(4)ADHs和ALDs(2分)
【解析】 (1)将基因ILV2、ILV5、ILV3和AR010依次插入质粒上的目的基因插入位点,选用高表达启动子(pTEF1)和终止子作为调控序列。pTEF1作为启动子,能驱动转录过程,是RNA聚合酶识别并结合的位点。
(2)由于大肠杆菌是原核生物,因此重组质粒上的原核生物复制原点使pUC18能在大肠杆菌中扩增。已知氨苄青霉素抑制细菌细胞壁的合成,pUC18中氨苄青霉素抗性基因可作为标记基因用于筛选出含有重组质粒(或pUC18)的大肠杆菌细胞。
(3)提取完整的重组pUC18并导入组氨酸缺陷型酿酒酵母细胞中,将菌株接种在培养基中以获得单菌落,该过程称为微生物的选择培养;该培养基中除必要的营养物质,还需要添加的物质是琼脂,因为菌落是在固体培养基上生长出来的。该培养基为选择培养基,不能添加组氨酸;氨苄青霉素对酵母菌没有选择作用,也不需要添加。
(4)根据酵母细胞中葡萄糖的代谢途径可知,若要提高异丁醇的产量,需抑制乙醇和乙酸的合成,即抑制基因ADHs和ALDs的表达,这样可以使更多的葡萄糖转化成异丁醇。(共47张PPT)
第3节　基因工程的
应用
1.举例说出基因工程在农牧业、医药卫生和食品工业等方面的应用。2.认同基因工程的应用价值。3.关注基因工程的进展。
[学习目标]
预习案·自主学习
一、基因工程在农牧业方面的应用
1.基因工程在植物方面的应用
抗虫
病毒、真菌
降解或抵抗某种除草剂
必需氨基酸含量
花青素
多
2.基因工程在动物方面的应用
外源生长激素
二、基因工程在医药卫生领域的应用
应用 对基因的处理 成果
转基因微生物或动植物细胞生产药物 对微生物或动植物的细胞进行 改造 生产细胞因子、抗体、疫苗和激素等药物
基因
乳腺(或乳房)生物反应器生产药物 将 基因与乳腺中特异表达的基因的 等调控元件重组在一起 生产抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素和α-抗胰蛋白酶等
转基因动物作器官移植的 供体 抑制 基因的表达或除去 基因 结合克隆技术培育出不会引起 反应的转基因克隆猪器官
药用蛋白
启动子
抗原决定
抗原决定
免疫排斥
三、基因工程在食品工业方面的应用
天冬氨酸
苯丙
氨酸
牛凝乳酶
大
黑曲霉
酵母菌
肠杆菌
判断正误
(1)农业害虫不会对转基因抗虫作物产生抗性。(　　)
×
(2)“转基因植物”是指体细胞中出现了新基因的植物。(　　)
×
【提示】 体细胞中出现了新基因的植物不一定是转基因植物,如基因突变也可能出现新基因。
(3)基因工程中,要培育转基因植物和动物,选用的受体细胞是受精卵。(　　)
×
【提示】 培育转基因动物时,所选用的受体细胞一般是受精卵;培育转基因植物时,所选用的受体细胞可以是受精卵,也可以是体细胞。
【提示】 农业害虫仍会对转基因抗虫作物产生抗性。
(4)乳腺生物反应器就是把药用蛋白基因导入动物的乳腺细胞中。(　　)
×
【提示】 应把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,通过显微注射的方法导入哺乳动物的受精卵中。
(5)用大肠杆菌生产的人的胰岛素可能没有活性。(　　)
√
探究案·互动探究
任务一　分析基因工程在生物育种中的应用
下图为通过基因工程培育抗虫棉的过程,请回答下列问题。
(1)抗虫棉能抗病毒、细菌和真菌吗 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)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。
(4)与传统的杂交育种相比,利用基因工程技术育种的优点有哪些
【提示】 能克服远缘杂交不亲和的障碍;育种周期短。
「典型例题」
1.(2025·惠州检测)将控制甜菜碱、海藻糖等有机小分子合成的基因转入双子叶植物烟草细胞中,会使烟草的抗旱性增强。下列关于这类转基因烟草及其培育过程的说法,错误的是(　　)
[A]转基因烟草细胞中甜菜碱等有机小分子的合成量增加
[B]转基因烟草细胞的细胞液渗透压升高,可避免细胞过度失水
[C]将抗旱基因导入烟草细胞中常用农杆菌转化法
[D]可以在干旱条件下筛选出成功导入抗旱基因的烟草细胞
D
【解析】 将控制甜菜碱、海藻糖等有机小分子合成的基因转入烟草细胞中后,细胞中甜菜碱等有机小分子的合成量会增加,进而使转基因烟草细胞的细胞液渗透压升高,避免细胞过度失水,因此会使烟草的抗旱性增强;将目的基因导入双子叶植物细胞常用农杆菌转化法;在干旱条件下筛选出的是成功导入抗旱基因并表达的烟草植株,而不是成功导入抗旱基因的烟草细胞。
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]将肠乳糖酶基因导入奶牛的基因组
[C]将降解或抵抗某种除草剂的基因导入玉米
[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
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,未改善产品品质;导入肠乳糖酶基因的奶牛所产的牛奶中乳糖含量降低,改善了牛奶的品质;将降解或抵抗某种除草剂的基因导入玉米是培育转基因抗除草剂植物,将Bt抗虫蛋白基因整合到烟草或棉花的基因组并表达能够提高植物的抗虫能力,以上均不属于改善产品品质。
任务二　分析基因工程在医药生产中的应用
资料1:干扰素是治疗癌症的重要药物,每300 L 人血液中只能提取出1 mg干扰素。某生物制药公司用如下方法生产干扰素(如图所示)。
资料2:科学家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,这称为乳腺生物反应器或乳房生物反应器。其基本过程如图所示:
(1)与大肠杆菌相比,用酵母菌生产干扰素的优势是什么
【提示】 酵母菌为真核生物,可通过内质网和高尔基体对产生的干扰素进行加工和修饰,从而产生有活性的干扰素。
(2)在乳腺生物反应器中,药用蛋白基因只存在于转基因动物的乳腺细胞中吗 培育乳腺生物反应器时要选用乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件与药用蛋白基因重组在一起,目的是什么
【提示】 不是,药用蛋白基因存在于转基因动物的几乎所有细胞中。目的是让药用蛋白基因只在乳腺细胞中特异表达。
(3)继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后,膀胱生物反应器的研究也取得了成功。科学家培育出一种转基因小鼠,其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。在研制膀胱生物反应器时,应使药用蛋白基因在什么细胞中特异表达 它与乳腺生物反应器有什么相同点和不同点
【提示】 应使药用蛋白基因在膀胱上皮细胞中特异表达。相同点是收集药用蛋白较容易,且不会对动物造成伤害。不同点是乳腺生物反应器必须是处于泌乳期的雌性动物才可生产药用蛋白,而膀胱生物反应器则是任何生长期的雌雄动物均可生产。
「核心归纳」
乳腺生物反应器与基因工程菌生产药物的比较
「典型例题」
3.人的血清白蛋白在临床上需求量很大。科学家培育出一种转基因山羊,其膀胱上皮细胞可以合成人的血清白蛋白并分泌到尿液中。下列叙述正确的是(　　)
[A]可从人体成熟的红细胞中获取血清白蛋白基因
[B]应选用膀胱上皮细胞作为目的基因的受体细胞
[C]人的血清白蛋白基因只存在于转基因山羊的膀胱上皮细胞中
[D]转基因山羊将人的血清白蛋白分泌到尿液中有利于该蛋白的收集
D
【解析】 人体成熟的红细胞中细胞核退化消失,无法获取血清白蛋白基因;膀胱上皮细胞没有全能性,应选用受精卵作为目的基因的受体细胞,以培育出转基因山羊;人的血清白蛋白基因存在于转基因山羊几乎所有细胞中,但只在膀胱上皮细胞中表达;转基因山羊将人的血清白蛋白分泌到尿液中,只要收集尿液即可收集该蛋白。
任务三　分析基因工程在食品工业方面的应用
凝乳酶是一种最早在未断奶的小牛胃中发现的天门冬氨酸蛋白酶,可专一地切割牛乳中k-酪蛋白的Phe 105-Met 106之间的肽键,破坏酪蛋白胶束使牛奶凝结,凝乳酶的凝乳能力及蛋白水解能力使其成为干酪生产中形成质构和特殊风味的关键性酶,被广泛地应用于奶酪和酸奶的制作。
科学家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。
(1)用什么方法将编码牛凝乳酶的基因导入大肠杆菌基因组中
【提示】 Ca2+处理法。
(2)工业化生产过程中,最初多采用重组大肠杆菌或芽孢杆菌生产凝乳酶,现多采用重组毛霉生产,相较于大肠杆菌,毛霉作为受体细胞的优势是什么
【提示】 毛霉含有内质网和高尔基体,可对蛋白质进行加工和修饰。
(3)与从天然产物中提取的酶相比,利用基因工程技术获得的工业用酶的优点有哪些
【提示】 工业用酶的纯度更高,生产成本更低,生产效率较高。
「典型例题」
4.下列关于基因工程在食品工业方面应用的叙述,错误的是(　　)
[A]用于形成阿斯巴甜的主要氨基酸可以通过基因工程大规模生产
[B]基因工程获得凝乳酶时,需将编码凝乳酶的基因导入受体菌的基因组中
[C]相比从天然产物中提取的酶,用基因工程技术获得的工业用酶的纯度
较低
[D]生产淀粉酶和脂肪酶时,可通过构建基因工程菌,用发酵技术大量生产
C
【解析】 阿斯巴甜主要由天冬氨酸和苯丙氨酸形成,这两种氨基酸可以通过基因工程大规模生产;基因工程获得凝乳酶时,需将编码凝乳酶的基因导入受体菌,如大肠杆菌、黑曲霉等的基因组中;相比从天然产物中提取的酶,用基因工程技术获得的工业用酶的纯度较高;生产淀粉酶和脂肪酶时,可通过构建基因工程菌,用发酵技术大量生产。
思维导图
随堂检测反馈
1.(2025·湛江检测)基因工程应用广泛,成果丰硕。下列属于基因工程的是
(　　)
[A]通过物理辐射培育能产生大量青霉素的青霉菌
[B]利用体细胞杂交技术培育可结多种水果的植物
[C]通过转入能分解石油的相关酶基因来构造能降解石油的“超级细菌”
[D]利用发酵技术培养大量能产生干扰素的工程菌
C
【解析】 通过物理辐射培育能产生大量青霉素的青霉菌,属于诱变育种,该过程没有采用基因工程技术,不属于基因工程的应用;利用体细胞杂交技术培育可结多种水果的植物属于植物细胞工程;通过转入能分解石油的相关酶基因来构造能降解石油的“超级细菌”属于基因工程的应用;利用发酵技术培养大量能产生干扰素的工程菌属于发酵技术。
2.转基因食品已大量进入我们的日常生活,如转基因西红柿、转基因草莓
等,下图为“转基因大豆油”的部分图示。
质量等级:一级
工艺:浸出
生产日期:瓶身所示
保质期:18个月
(请贮藏于避光及干燥处)
加工原料为转基因大豆
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]固氮菌的固氮基因也是必需的目的基因之一
[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]目的基因的受体细胞可以是大豆受精卵,也可以是体细胞
B
【解析】 大豆可以和根瘤菌互利共生,不需要转入固氮菌的固氮基因。
3.W是一种具有特定功能的人体蛋白质。某研究小组拟制备乳腺生物反应器来获得大量W,基本过程如图所示。下列相关叙述正确的是(　　)
[A]①过程将W基因和载体拼接在一起可构建成所需要的表达载体
[B]②过程通常在显微镜下进行去核、注入等操作
[C]该过程培养的山羊只有乳腺细胞能分泌W,是因为只有乳腺细胞中含有W基因
[D]该山羊的性染色体组成可以是XX或XY
B
【解析】 乳腺生物反应器中只有乳腺细胞表达W基因,在构建重组表达载体时,需将W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,故①过程将W基因和载体拼接在一起不一定可构建成所需要的表达载体;②为核移植,通常在显微镜下进行去核、注入等操作;该过程培养的山羊只有乳腺细胞能分泌W,是因为只有乳腺细胞中的W基因选择性表达;该基因工程是制备乳腺生物反应器来获得大量W,故该山羊应为雌羊,其性染色体组成应为XX。
4.我国科研人员将番木瓜环斑病毒(PRSV,一种单链RNA病毒)的复制酶基因转入番木瓜,培育出抗病毒番木瓜“华农一号”。“华农一号”能产生与PRSV的RNA形成局部双链的RNA,阻止病毒的复制。下列分析错误的是(　　)
[A]培育抗病毒番木瓜“华农一号”需要用到植物组织培养技术
[B]“华农一号”通过表达出复制酶使番木瓜获得对PRSV的抗性
[C]PCR扩增复制酶基因时,反应体系中需加入逆转录酶和Taq酶
[D]培育“华农一号”时,可以用不同的限制酶切割质粒和目的基因
B
【解析】 由题可知,“华农一号”通过转录出相应的RNA与PRSV的复制酶基因(RNA)互补配对,从而抑制其转录过程,进而不能表达出复制酶,阻止病毒的复制,使番木瓜获得对PRSV的抗性。
5.(2025·北京月考)复合型免疫缺陷症患者缺失ada基因,利用基因工程技术将人正常ada基因以病毒为载体转入患者的T细胞中,再将携带ada基因的T细胞注入患者体内,可改善患者的免疫功能。下列相关叙述错误的是(　　)
[A]可通过PCR技术从正常人基因文库中大量获取正常ada基因
[B]ada基因整合到病毒核酸的过程中,需使用限制酶和DNA连接酶
[C]ada基因整合到病毒核酸上,并在病毒体内进行复制
[D]将正常ada基因转入患者的T细胞进行治疗的方法属于基因治疗
C
【解析】 ada基因整合到病毒核酸上,并在人的T细胞内复制表达,病毒没有细胞结构,ada基因无法在病毒体内复制。
联系实际 迁移应用
“中天杨”是由我国科学家采用生物转基因技术,历经多年培育成功的抗盐碱、耐干旱的杨树新品种。该品种以八里庄杨为实验材料,经转mtl-D基因培育获得。下图为培育“中天杨”的操作流程,①～⑥表示操作过程,该过程中可能用到的限制酶如下表所示。回答下列问题。
注:Ti质粒中的TetR为四环素抗性基因,AmpR为氨苄青霉素抗性基因。
限制酶 切割位点
BclⅠ T↓GATCA
EcoRⅠ G↓AATTC
XbaⅠ T↓CTAGA
Sau3AⅠ ↓GATC
BamHⅠ G↓GATCC
(1)与杂交育种相比,基因工程育种的优点有 (填序号)。
①操作方法简便　②目的性强,能定向改造生物性状 ③育种周期短　④不受生殖隔离限制,能克服远缘杂交不亲和障碍　⑤安全性高,对生态没有
威胁
(2)过程①需要的酶是 ,过程②需要的工具酶是 。
②③④
逆转录酶和耐高温的DNA聚合酶
限制酶和DNA连接酶
(3)采用PCR技术扩增目的基因时,在PCR反应体系中需加入引物,引物的作用是 ,若目的基因扩增3代,则共用引物 个。PCR完成以后,常采用 法来鉴定PCR的产物。
(4)培育转基因杨树的核心工作是 ,在进行该工作时,应在mtl-D基因的两侧添加限制酶 的识别序列。
(5)将目的基因导入植物受体细胞除图示方法外,还有 。为了确认目的基因在植物细胞中是否成功表达,从分子水平通常使用
法进行检测。
使DNA聚合酶能够从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸
14
琼脂糖凝胶电泳
基因表达载体的构建
XbaⅠ、BclⅠ
花粉管通道法
抗原—抗体杂交

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