高中生物人教版（2019）选择性必修3 3.3基因工程的应用课后习题（含解析）

第3节　基因工程的应用
基础练
1.(2022河南开封高二期中)下列关于植物、动物以及微生物在基因工程应用方面的叙述,错误的是(　　)
A.动物和微生物可以生产基因工程药物,植物不能
B.三类生物技术操作中目的基因导入受体细胞的方式不同
C.三类生物技术操作原理相同
D.三类生物技术操作中用到的工具酶相同
2.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
3.将某病毒的外壳蛋白(L1)基因与绿色荧光蛋白(GFP)基因连接,构建L1-GFP融合基因,再将融合基因与质粒连接构建下图所示表达载体。图中限制酶E1~E4处理产生的黏性末端均不相同。下列叙述错误的是(　　)
A.构建L1-GFP融合基因需要用到的限制酶有E1、E2、E4
B.E1、E4双酶切确保L1-GFP融合基因与载体的正确连接
C.若受体细胞中观察到了绿色荧光,说明L1基因已经表达
D.培育乳汁中含L1的转基因羊需将表达载体转入乳腺细胞
4.(2021湖北荆州月考)下图为利用生物技术获得生物新品种的过程,有关说法错误的是(　　)
A.A→B过程中用到的原料有4种,加入的引物有2种
B.A→B过程利用了DNA半保留复制原理,需要使用耐高温的DNA聚合酶
C.B→C为转基因绵羊的培育过程,常选用的受体细胞是卵母细胞
D.B→D为转基因植物的培育过程,其中④过程常用的方法是农杆菌转化法
5.(2021江西丰城高二月考)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。下列说法正确的是(　　)
A.将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞,可以用花粉管通道法
B.人的生长激素基因只存在于在小鼠的膀胱上皮细胞中
C.进行基因转移时,要将目的基因转入小鼠受精卵中
D.采用抗原—抗体杂交技术检测目的基因是否插入了小鼠的基因组
6.(2021浙江诸暨二中高二期中)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Bt抗虫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
7.(2021福建宁德期末)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.应该用山羊乳腺中特异表达的基因的启动子构建基因表达载体
B.乳腺生物反应器的优点在于随时可以生产丁酰胆碱酯酶
C.通过显微注射法将基因表达载体导入山羊受精卵
D.山羊乳腺细胞可得到具有一定空间结构的丁酰胆碱酯酶
8.(2021福建福州5月质检)苏云金芽孢杆菌会合成Bt抗虫蛋白,在棉铃虫的碱性肠道环境中,Bt抗虫蛋白在特定的酶作用下产生毒性,导致棉铃虫死亡。我国科学家利用农杆菌转化法培育转Bt基因的抗虫棉。下列说法错误的是(　　)
A.可根据苏云金杆菌的DNA特定序列设计引物,用PCR技术扩增获得Bt基因
B.需要将Bt基因整合到Ti质粒的T-DNA上,从而构建基因表达载体
C.Bt基因可以整合到棉花染色体上,抗虫棉自交后代不会发生性状分离
D.Bt抗虫蛋白具有高度专一性,对害虫天敌、人畜均无毒性,在环境中易分解
9.(2021河南周口中英文学校高二月考)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
10.(2021河南驻马店高二期末联考)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
11.(2021黑龙江牡丹江一中期末)下图表示应用基因工程技术生产干扰素的三条途径,请分析回答下列问题。
(1)途径甲中,过程Ⅰ需要用到　　　　　　　　　　酶,应将干扰素基因和　　　　　　　的启动子重组。若受体细胞A是体细胞,要获得转基因牛还需利用　　　　　　　、早期胚胎培养、胚胎移植等技术,移植后的胚胎能在受体子宫中存活的生理基础是受体子宫对外来胚胎基本不发生排斥反应。
(2)途径乙中,过程Ⅱ最常采用的方法是　　　　　　　　,也可将受体细胞B培养到　　　　　　　　阶段,实现细胞产物的工厂化生产。若要获得脱毒的转基因莴苣,应选择　　　　　作为外植体。
(3)途径丙中,过程Ⅱ可用　　　　处理大肠杆菌,以制备感受态细胞。该途径用基因工程的方法,获得使外源基因高效率表达的菌类细胞株系,来大量生产干扰素,这样的菌类细胞株系称为　　　　　　。
(4)三条途径中,过程Ⅲ依据的生物学原理不相同,途径甲利用了受精卵的全能性,途径乙利用了　　　　　　　　　　,途径丙利用了大肠杆菌繁殖快的特点来大量生产干扰素。
提升练
12.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30多倍。这标志着我国转基因研究向产业化的目标又迈进了一大步。下列有关叙述正确的是(　　)
A.所谓“提高基因表达水平”是指设法使牛的乳腺细胞中含有更多的人白蛋白基因
B.转基因动物是指体细胞中出现了新基因的动物
C.人们只在转基因牛的乳汁中获取人白蛋白,原因是只有转基因牛的乳腺细胞中含有人白蛋白基因
D.运用基因工程技术让牛合成人白蛋白,该技术将导致牛发生定向变异
13.(2021山东济南章丘四中月考)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
14.如图为利用奶牛乳汁生产血清白蛋白的过程,下列分析错误的是(　　)
A.①经胰蛋白酶处理可得到③
B.图中涉及基因工程、细胞核移植、胚胎分割和胚胎移植等技术
C.常用PCR技术扩增②
D.若要获得同卵双胎或多胎,只能分割桑葚胚细胞
15.(多选)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度
B.将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组,使获得的转基因牛分泌的乳汁中乳糖含量大大降低
C.科学家将药用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,通过显微注射等方法,导入哺乳动物的体细胞中
D.培育转基因克隆猪器官,采用的方法是在器官供体基因组中导入某种调节因子,以促进抗原决定基因的表达
16.(多选)人们试图利用基因工程的方法,用乙种生物生产甲种生物的一种蛋白质。生产流程为甲生物目的基因的mRNA目的基因重组质粒导入乙生物的细胞获得甲生物的蛋白质。下列说法正确的是(　　)
A.①过程需要逆转录酶和A、U、G、C 4种碱基
B.②过程中要用限制酶切割质粒,再用DNA连接酶将目的基因与质粒连接在一起
C.如果受体细胞是动物细胞,③过程可以用农杆菌转化法
D.④过程需要核糖核苷酸
17.(2022河南南阳高二期中)膀胱生物反应器是利用转基因技术,将外源基因导入动物基因组中并定位表达于膀胱特定组织,在动物的尿液中提取具有重要价值产品的转基因动物的总称。A蛋白是人体中具有重要调节功能的蛋白质,下图表示利用膀胱生物反应器生产A蛋白的技术流程。回答下列问题。
A蛋白基因受精卵早期胚胎代孕
母体转基因
动物尿液A蛋白
(1)将图中A蛋白基因导入受精卵中最常用的方法是　　　　　,进行①过程前需要构建基因表达载体,完整的基因表达载体包括启动子、　　　　　　　　　　　　　　等,启动子是　　　　　片段,它是　　　　　的部位,构建基因表达载体时,应将A蛋白基因与　　　　　的启动子重组在一起。
(2)②过程需要将受精卵在体外培养至　　　　　期才可以进行③过程。③过程指　　　　　。进行该过程前,代孕母体的处理及生理状况是　　　　　　　。
(3)膀胱生物反应器A蛋白的产量比乳腺生物反应器A蛋白的产量　　　　　(填“高”或“低”),原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
参考答案：
1.A　解析除基因工程的第三步将目的基因导入受体细胞的方法不同外,三类生物在基因工程的应用中,从原理、使用的工具酶到操作流程等基本一致;三类转基因生物都可以用来生产基因工程药物。
2.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。
3.D　解析构建L1-GFP融合基因需要先用限制酶处理获得L1基因和GFP基因,并将二者连接,故需要用到E1、E2、E4三种酶,A项正确;根据题意,限制酶E1~E4处理产生的黏性末端均不相同,E1、E4双酶切可以有效减少载体自身连接和融合基因自身连接,保证L1-GFP融合基因与载体准确连接,B项正确;GFP基因可以认为是标记基因,表达出的绿色荧光蛋白(GFP)在紫外光或蓝光激发下会发出绿色荧光,利用这一特性可用于检测细胞中目的基因是否表达,C项正确;为了获得L1蛋白,可将表达载体转入受精卵中而不是乳腺细胞中,用于培育乳汁中含有L1的转基因羊,D项错误。
4.C　解析分析题图可以看出,图中A→B过程为利用PCR技术扩增目的基因,原料是4种脱氧核苷酸,需要2种引物,A项正确;PCR技术的原理是DNA半保留复制,需要耐高温的DNA聚合酶,B项正确;B→C为转基因绵羊的培育过程,培育转基因动物时,常用受精卵作为受体细胞,C项错误;培育转基因植物时,常用农杆菌转化法将目的基因导入受体细胞,D项正确。
5.C　解析花粉管通道法用于将目的基因导入植物细胞,A项错误;培育转基因动物时,因为受精卵的全能性最高,所以进行基因转移时通常将目的基因转入受精卵中,小鼠的体细胞是由同一个受精卵分裂和分化来的,核遗传物质相同,故人的生长激素基因存在于小鼠所有体细胞中(成熟红细胞除外),B项错误,C项正确;检测目的基因是否插入了小鼠的基因组通常采用DNA分子杂交法,D项错误。
6.C　解析苏云金芽孢杆菌的Bt抗虫蛋白基因与质粒结合后需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项错误;叶肉细胞是体细胞,其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项错误;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进入受体细胞内,C项正确;由于生物变异是不定向的,因此棉铃虫可能产生抗性,这种抗性逐渐积累,最终可能导致抗虫棉失去杀虫效果,D项错误。
7.B　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中特异表达的基因的启动子,使目的基因只在乳腺细胞中表达,A项正确;作为乳腺生物反应器的转基因动物在进入泌乳期后才能生产丁酰胆碱酯酶,B项错误;通过显微注射法将基因表达载体导入山羊受精卵,C项正确;山羊乳腺细胞含有内质网和高尔基体,可得到具有一定空间结构的丁酰胆碱酯酶,D项正确。
8.C　解析苏云金芽孢杆菌会合成Bt抗虫蛋白,所以可以根据苏云金杆菌的DNA特定序列设计引物,用PCR技术扩增获得Bt基因,A项正确;培养抗虫棉需要将Bt基因整合到Ti质粒的T-DNA(可转移至受体细胞,并且整合到受体细胞的DNA)上,B项正确;Bt基因可以整合到棉花染色体上,若只有1条染色体上含有Bt基因,抗虫棉自交后代会发生性状分离,C项错误;Bt抗虫蛋白在特定的酶作用下产生毒性,具有高度专一性,对害虫天敌、人畜均无毒性,其本质是蛋白质,所以在环境中易分解,D项正确。
9.C　解析基因通常是有遗传效应的DNA片段,因此Bt基因的化学成分是核酸而不是蛋白质,A项错误;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项错误;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项正确;转基因抗虫油菜产生的杀虫蛋白属于有机物,D项错误。
10.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项正确;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项正确;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项正确;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,设计引物需要一段已知目的基因的核苷酸序列,D项错误。
11.答案(1)限制酶和DNA连接　乳腺蛋白基因　动物体细胞核移植(核移植)
(2)农杆菌转化法　愈伤组织　茎尖(或茎尖分生区、芽尖)
(3)Ca2+　基因工程菌
(4)植物细胞的全能性
解析(1)途径甲获得转基因动物,过程Ⅰ表示构建基因表达载体,需要用到限制酶和DNA连接酶,应将干扰素基因和乳腺蛋白基因的启动子重组,才能在表达乳腺蛋白的同时表达干扰素基因。若受体细胞A是体细胞,若要获得转基因牛还需利用动物体细胞核移植技术将转基因的体细胞核移植到去核的卵母细胞中,再经过早期胚胎培养、胚胎移植等技术,移植后的胚胎能在受体子宫中存活的生理基础是受体子宫对外来胚胎基本不发生排斥反应。(2)途径乙获得转基因植物,过程Ⅱ将目的基因导入受体细胞,最常采用的导入方法是农杆菌转化法,也可将受体细胞B培养到愈伤组织阶段,实现细胞产物的工厂化生产。若要获得脱毒的转基因莴苣,应选择茎尖、茎尖分生区、芽尖等分生组织作为外植体。(3)途径丙获得转基因细菌,过程Ⅱ将目的基因导入受体细胞,可用Ca2+处理大肠杆菌,以制备感受态细胞。该途径用基因工程的方法,获得使外源基因高效率表达的菌类细胞株系,来大量生产干扰素,这样的菌类细胞株系称为基因工程菌。(4)三条途径中,过程Ⅲ依据的生物学原理不相同,途径甲利用了受精卵的全能性,发育成转基因牛,途径乙利用了植物细胞的全能性,发育成完整的莴苣植株,途径丙利用了大肠杆菌繁殖快的特点来大量生产干扰素。
12.D　解析“提高基因表达水平”是指设法使牛的乳腺细胞中的人白蛋白基因合成出更多的人白蛋白,A项错误;动物体细胞中出现新基因可能是发生了基因突变,培育转基因动物时,一般以受精卵作为受体细胞,培育出的转基因动物的体细胞都含有目的基因,B项错误;转基因牛的细胞中都含有人白蛋白基因,人们只在转基因牛的乳汁中才能获取人白蛋白,原因是人白蛋白基因只在转基因牛的乳腺细胞中表达,C项错误;基因工程可定向改造生物的性状,D项正确。
13.A　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项错误;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项正确;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两项正确。
14.D　解析动物细胞培养时,需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理动物组织以获得单个细胞,A项正确;图中涉及基因工程、细胞核移植、胚胎分割和胚胎移植等技术,B项正确;常用PCR技术扩增②,以达到获取大量目的基因的目的,C项正确;若要获得同卵双胎或多胎,可分割桑葚胚或囊胚,D项错误。
15.CD　解析外源生长激素基因在转基因动物体内表达可促进该动物生长,A项正确;将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组,肠乳糖酶基因表达产物是乳糖酶,可分解乳糖,使乳汁中的乳糖含量降低,B项正确;将目的基因导入动物细胞采用最多的方法是显微注射法,若用转基因动物生产药物,科学家通常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,C项错误;利用基因工程方法对转基因动物的器官进行改造,采用的方法是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,再结合克隆技术,培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆动物器官,D项错误。
16.BD　解析①过程表示以mRNA为模板逆转录合成DNA的过程,需要逆转录酶和4种游离的脱氧核苷酸,A项错误;②过程表示基因表达载体的构建过程,要先用限制酶切割质粒,再用DNA连接酶把目的基因和质粒重组在一起,B项正确;将目的基因导入动物细胞最常用且最有效的方法是显微注射技术,农杆菌转化法常用于将目的基因导入植物细胞,C项错误;④过程包括转录和翻译,转录需要4种核糖核苷酸,D项正确。
17.答案(1)显微注射法　终止子、目的基因、标记基因　一段有特殊序列结构的DNA　RNA聚合酶识别和结合　在膀胱组织中特异性表达的基因
(2)桑葚胚或囊胚　胚胎移植　给相同生理状况的代孕母体注射促性腺激素进行同期发情处理
(3)高　膀胱生物反应器不受性别、年龄限制
解析(1)将目的基因导入受精卵中最常用的方法是显微注射法。完整的基因表达载体包括启动子、终止子、目的基因、标记基因等,其中启动子是一段有特殊序列结构的DNA,它是RNA聚合酶识别和结合的部位,起着启动转录的作用。基因表达具有选择性,为使A蛋白基因定位表达于膀胱特定组织,构建基因表达载体时应将A蛋白基因与在膀胱组织中特异表达的基因的启动子重组在一起。(2)胚胎移植需要将受精卵在体外培养至桑葚胚或囊胚期才可以进行。进行前,为了使受体与供体同期发情,需要给相同生理状况的代孕母体注射促性腺激素进行同期发情处理,以保证其生殖器官处于孕育状态。(3)与乳腺生物反应器相比,膀胱生物反应器不受性别、年龄限制,可明显提高A蛋白的产量。