第3章 第3节
基 础 题 组
一、选择题
1．(2023·河南宝丰县第一高级中学校联考阶段练习)基因工程在农牧业、医药卫生及食品工业等方面得到了广泛的应用。下列叙述中，没有应用基因工程的是( )
A．将苏云金杆菌的抗虫基因转入棉花细胞得到抗虫棉
B．可通过构建基因工程菌，然后利用发酵技术来大量生产淀粉酶和脂肪酶
C．对微生物或动植物细胞进行基因改造，使它们能够生产细胞因子、抗体等药物
D．将具有抗病基因的油菜细胞和不抗病的甘蓝细胞融合培养得到抗病的油菜—甘蓝
2．(2023·广东珠海高二校考阶段练习)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．为增加器官的来源，可对猪的器官进行改造以促进抗原决定基因的表达
B．将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，可降低乳汁中乳糖含量
C．作为乳腺生物反应器的动物体内只有乳腺细胞含目的基因
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
3．(2023·甘肃庆阳高二校考阶段练习)科研人员用基因工程的方法从大肠杆菌细胞内获得了干扰素，干扰素主要用于治疗慢性甲型和乙型肝炎。下列说法正确的是( )
A．干扰素是一种具有干扰病毒复制作用的糖蛋白
B．转录干扰素基因需要用到解旋酶和RNA聚合酶
C．发酵生产的干扰素属于大肠杆菌的初生代谢产物
D．只要检测出大肠杆菌细胞中含有干扰素基因就可用于生产干扰素
4．(2023·陕西西安高二校考阶段练习)下列与基因工程应用有关的说法，错误的是( )
A．可利用“工程菌”生产人的胰岛素
B．基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因，达到治疗疾病的目的
C．通过基因工程技术可培育多种抗虫转基因植物
D．转基因动物可通过分泌乳汁来生产所需要的药品，称为乳腺生物反应器
5．(2023·河北省尚义县第一中学校考阶段练习)下列有关基因工程的成果及应用的叙述，正确的是( )
A．将人的胰岛素基因导入大肠杆菌后，表达出的胰岛素与人的胰岛素结构完全相同
B．培育青霉菌并从中提取青霉素
C．基因工程在农业上的应用主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗逆性的农作物
D．可将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，使其肠道表达肠乳糖酶，从而改善牛奶品质
6．(2023·辽宁朝阳高二校联考阶段练习)科学家利用双酶切法构建重组载体后导入到山羊受精卵中，获得转基因山羊后通过乳腺生物反应器生产重组人血小板生成素。下列相关叙述错误的是( )
A．质粒中应具有启动子，可以使目的基因在乳腺细胞中转录
B．转基因动物的性状不可能通过有性生殖的方式传递给子代
C．该乳腺生物反应器利用了遗传密码在不同生物种群中的通用性
D．该转基因羊中的重组人血小板生成素基因只在乳腺细胞中表达
二、非选择题
7．(2023·浙江知临中学校考一模)下图为培育转基因抗虫棉的技术路线示意图。
回答下列问题：
(1)通常用___的限制酶切含抗虫基因的DNA和Ti质粒，影响酶切作用时间的因素除了含目的基因的DNA片段和载体等酶切对象的浓度外，还有___。(答2点即可)
(2)Ti质粒的___区域有生长素基因和细胞分裂素基因，农杆菌感染植物细胞后，这两种基因进入植物细胞并表达，从而打破植物细胞的___平衡，干扰植物细胞的正常分裂、生长，不能再分化成植株。因此在构建重组质粒前需将这两种基因从克隆载体中___。
(3)在农杆菌与植物细胞共培养完成___后，需先在___。(A.含抗生素；B.不含抗生素；C.是否含抗生素无要求)的液体全营养培养基中振荡培养一段时间，使农杆菌恢复到正常的生理状态。并表达___，再转入筛选培养基中进行选择培养，其中确定选择培养基中所用的抗生素种类时，必须要考虑的因素有___。(答2点即可)
(4)棉花叶肉细胞的全能性表达能力___胚组织，但培育转基因抗虫棉时，选择棉花叶肉细胞作为受体细胞，是为了将抗虫基因定点整合进___基因组中，以克服细胞核转化中经常出现的外源基因表达效率低，以及避免造成核基因随花粉扩散而带来转基因植物的___问题。
能 力 提 升
一、选择题
1．(2023·辽宁高二校联考阶段练习)下列有关基因工程成果的叙述，错误的是( )
A．科学家将生长激素基因、促生长激素释放激素基因等转入动物体内，培育出了生长迅速、营养品质优良的转基因家禽、家畜
B．将某些抗病毒的基因导入动物体内，培育出抵抗所有病毒的动物新品种
C．科学家建立的转基因动物模型能够模拟疾病的发生和发展过程
D．科学家利用转基因技术抑制番茄中乙烯形成酶的活性和乙烯的生成量，培育出了转基因耐储藏番茄
2．(2023·陕西汉中高二校联考阶段练习)研究人员将萤火虫荧光素酶基因导入草莓细胞原生质体，培育出了荧光草莓。下列有关叙述正确的是( )
A．荧光草莓的制备需要用到植物组织培养和植物体细胞杂交技术
B．较高渗透压的培养液有利于该草莓细胞原生质体再生细胞壁
C．荧光草莓的培育主要利用了基因突变的生物学原理
D．草莓细胞全能性的表达能力与细胞的分化程度有关
3．下列不属于转基因微生物或植物方面研究成果的是( )
A．转基因技术已被用来减少啤酒酵母双乙酰的生成，缩短啤酒的发酵周期
B．用基因工程技术构建高产、优质的基因工程菌来生产氨基酸，是目前工业化生产氨基酸的重要途径
C．目前开发成功的基因工程药物已经几乎涉及各种类型疾病的治疗
D．无子西瓜具有果实大、口感好、营养物质丰富的特点
4．(2023·辽宁朝阳高二建平县实验中学校考阶段练习)下列有关现代农业生物技术的说法，不正确的是( )
A．转基因作物的品种越来越多，产量也有很大提高
B．抗虫、抗除草剂等转基因植物已得到很大的推广应用
C．具有较高营养价值的转基因作物“金大米”已使亚洲地区消除了缺乏维生素A的状况
D．转基因向日葵种子中含有的脂肪酸具有很高的营养价值
5．(2023·吉林长春高二长春市解放大路学校校考期中)下列关于转基因生物研究的叙述，错误的是( )
A．可将外源生长激素基因导入动物细胞内，提高动物的生长速率
B．将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组中，以降低乳汁中乳糖的含量
C．乳腺生物反应器生产药物不会受到转基因动物性别和年龄的限制
D．可以利用转基因动物作为器官移植的供体
6．(2023·山西运城高二康杰中学校考阶段练习)干扰素是一种具有干扰病毒复制作用的糖蛋白，某基因公司生产干扰素的过程如图所示。下列说法错误的是( )
A．利用酵母菌作为工程菌生产干扰素原因之一是它出芽生殖方式繁殖的速度快
B．从人的淋巴细胞中提取的干扰素基因为目的基因，目的基因主要是编码蛋白质的基因
C．为了使带干扰素基因的质粒导入酵母菌，可以用Ca2＋处理酵母菌
D．若选用大肠杆菌作为工程菌，也可以直接获得有生物活性的干扰素
7．(2023·山东菏泽高二曹县一中校考阶段练习)中国农业科学院棉花研究所棉花分子遗传改良创新团队成功地将甜菜红素在棉花纤维中富集，创制出纤维呈粉红色的棉花，下图是利用基因工程培育粉红色棉花的示意图，下列有关该研究说法错误的是( )
A．通过基因工程创制出彩色纤维棉可有效减少化学染料使用量
B．过程①→②完成需要限制性内切核酸酶和DNA连接酶的参与
C．在植株⑤中检测到甜菜红素合成相关的基因，就代表粉红色棉花培育成功
D．过程④→⑤依据了植物体细胞全能性的原理
二、非选择题
8．(2023·全国甲卷)接种疫苗是预防传染病的一项重要措施，乙肝疫苗的使用可有效阻止乙肝病毒的传播，降低乙型肝炎发病率。乙肝病毒是一种DNA病毒。重组乙肝疫苗的主要成分是利用基因工程技术获得的乙肝病毒表面抗原(一种病毒蛋白)。回答下列问题。
(1)接种上述重组乙肝疫苗不会在人体中产生乙肝病毒，原因是___。
(2)制备重组乙肝疫苗时，需要利用重组表达载体将乙肝病毒表面抗原基因(目的基因)导入酵母细胞中表达。重组表达载体中通常含有抗生素抗性基因，抗生素抗性基因的作用是___。能识别载体中的启动子并驱动目的基因转录的酶是___。
(3)目的基因导入酵母细胞后，若要检测目的基因是否插入染色体中，需要从酵母细胞中提取_核染色体DNA__进行DNA分子杂交，DNA分子杂交时应使用的探针是___。
(4)若要通过实验检测目的基因在酵母细胞中是否表达出目的蛋白，请简要写出实验思路。___。
第3章 第3节
基 础 题 组
一、选择题
1．(2023·河南宝丰县第一高级中学校联考阶段练习)基因工程在农牧业、医药卫生及食品工业等方面得到了广泛的应用。下列叙述中，没有应用基因工程的是( D )
A．将苏云金杆菌的抗虫基因转入棉花细胞得到抗虫棉
B．可通过构建基因工程菌，然后利用发酵技术来大量生产淀粉酶和脂肪酶
C．对微生物或动植物细胞进行基因改造，使它们能够生产细胞因子、抗体等药物
D．将具有抗病基因的油菜细胞和不抗病的甘蓝细胞融合培养得到抗病的油菜—甘蓝
解析： 我国科学家将苏云金杆菌的Bt抗虫基因转入普通棉花细胞内，成功的在植株中检测到Bt抗虫蛋白，该蛋白对棉铃虫等害虫具有显著毒性，该技术利用了基因工程，A不符合题意；可通过目的基因的序列与质粒表达载体构建重组表达载体，再经过细菌转化、筛选及鉴定，即可建立能稳定生产淀粉酶和脂肪酶基因工程菌，B不符合题意；对微生物或动植物的细胞进行基因改造，使它们能够生产药物，是目前基因工程取得实际应用成果非常多的领域，C不符合题意；将具有抗病基因的油菜细胞和不抗病的甘蓝细胞融合培养得到抗病的油菜—甘蓝利用的是植物体细胞杂交技术，不涉及基因工程，D符合题意。故选D。
2．(2023·广东珠海高二校考阶段练习)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( B )
A．为增加器官的来源，可对猪的器官进行改造以促进抗原决定基因的表达
B．将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，可降低乳汁中乳糖含量
C．作为乳腺生物反应器的动物体内只有乳腺细胞含目的基因
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
解析： 为增加器官的来源，可利用基因工程方法对猪的器官进行改造：将器官供体基因组导入某种调节因子，抑制或除去抗原决定基因，再通过诱导技术克隆猪器官代替人器官进行移植，A错误；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正确；作为乳腺生物反应器的动物体内所有细胞都含有目的基因，但是只有乳腺细胞才能表达目的基因，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。故选B。
3．(2023·甘肃庆阳高二校考阶段练习)科研人员用基因工程的方法从大肠杆菌细胞内获得了干扰素，干扰素主要用于治疗慢性甲型和乙型肝炎。下列说法正确的是( A )
A．干扰素是一种具有干扰病毒复制作用的糖蛋白
B．转录干扰素基因需要用到解旋酶和RNA聚合酶
C．发酵生产的干扰素属于大肠杆菌的初生代谢产物
D．只要检测出大肠杆菌细胞中含有干扰素基因就可用于生产干扰素
解析： 干扰素是一种具有干扰病毒复制作用的糖蛋白，A正确；转录干扰素基因需要用到RNA聚合酶，不需要解旋酶，B错误；发酵生产的干扰素(细胞生命活动不需要的产物)属于大肠杆菌的次级代谢产物，C错误；大肠杆菌细胞中有干扰素基因不一定表达，需要检查有没有产生干扰素，D错误。故选A。
4．(2023·陕西西安高二校考阶段练习)下列与基因工程应用有关的说法，错误的是( B )
A．可利用“工程菌”生产人的胰岛素
B．基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因，达到治疗疾病的目的
C．通过基因工程技术可培育多种抗虫转基因植物
D．转基因动物可通过分泌乳汁来生产所需要的药品，称为乳腺生物反应器
解析： 可将胰岛素基因导入细菌中构建工程菌来生产胰岛素，属于基因工程在微生物领域的应用，A正确；基因治疗是指把正常基因导入病人体内有缺陷的细胞中，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，B错误；通过基因工程技术可培育多种抗虫转基因植物，属于基因工程育种，常见的抗虫基因有Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因，C正确；转基因动物通过分泌的乳汁来生产所需要的药品，称为乳腺生物反应器，这是基因工程在医药生产上的应用，D正确。故选B。
5．(2023·河北省尚义县第一中学校考阶段练习)下列有关基因工程的成果及应用的叙述，正确的是( C )
A．将人的胰岛素基因导入大肠杆菌后，表达出的胰岛素与人的胰岛素结构完全相同
B．培育青霉菌并从中提取青霉素
C．基因工程在农业上的应用主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗逆性的农作物
D．可将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，使其肠道表达肠乳糖酶，从而改善牛奶品质
解析： 利用基因工程技术，将人的产生胰岛素的基因转入大肠杆菌后，大肠杆菌内表达出的胰岛素与人的胰岛素结构不完全相同，因为大肠杆菌属于原核生物，无内质网与高尔基体，无法对胰岛素进行加工，A错误；培育青霉菌并从中提取青霉素，没有采用基因工程技术，B错误；基因工程的应用很广泛，在农业上的应用主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗逆性的农作物，C正确；可将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，使其乳腺中表达肠乳糖酶，从而改善牛奶品质，而不是在肠道表达该基因，D错误。故选C。
6．(2023·辽宁朝阳高二校联考阶段练习)科学家利用双酶切法构建重组载体后导入到山羊受精卵中，获得转基因山羊后通过乳腺生物反应器生产重组人血小板生成素。下列相关叙述错误的是( B )
A．质粒中应具有启动子，可以使目的基因在乳腺细胞中转录
B．转基因动物的性状不可能通过有性生殖的方式传递给子代
C．该乳腺生物反应器利用了遗传密码在不同生物种群中的通用性
D．该转基因羊中的重组人血小板生成素基因只在乳腺细胞中表达
解析： 启动子是RNA聚合酶的结合位点，用于驱动基因的转录，是使目的基因在乳腺细胞中特异性表达的调控程序，故该转基因羊中的重组人血小板生成素基因只在乳腺细胞中表达，A、D正确；若受体细胞为受精卵，转基因生物的所有体细胞都是由同一个受精卵有丝分裂形成的，所含基因都应该与受精卵相同，转基因动物的性状可以通过有性生殖传递给子代，B错误；不同的物种共用一套密码子，羊细胞中能合成人的重组人血小板生成素利用了遗传密码在不同物种的通用性，C正确。故选B。
二、非选择题
7．(2023·浙江知临中学校考一模)下图为培育转基因抗虫棉的技术路线示意图。
回答下列问题：
(1)通常用_相同__的限制酶切含抗虫基因的DNA和Ti质粒，影响酶切作用时间的因素除了含目的基因的DNA片段和载体等酶切对象的浓度外，还有_酶浓度、温度__。(答2点即可)
(2)Ti质粒的_T－DNA__区域有生长素基因和细胞分裂素基因，农杆菌感染植物细胞后，这两种基因进入植物细胞并表达，从而打破植物细胞的_基因表达__平衡，干扰植物细胞的正常分裂、生长，不能再分化成植株。因此在构建重组质粒前需将这两种基因从克隆载体中_敲除__。
(3)在农杆菌与植物细胞共培养完成_转化__后，需先在_B__。(A.含抗生素；B.不含抗生素；C.是否含抗生素无要求)的液体全营养培养基中振荡培养一段时间，使农杆菌恢复到正常的生理状态。并表达_抗虫基因__，再转入筛选培养基中进行选择培养，其中确定选择培养基中所用的抗生素种类时，必须要考虑的因素有_农杆菌所携带的抗生素抗性基因，抗生素浓度__。(答2点即可)
(4)棉花叶肉细胞的全能性表达能力_小于__胚组织，但培育转基因抗虫棉时，选择棉花叶肉细胞作为受体细胞，是为了将抗虫基因定点整合进_叶绿体__基因组中，以克服细胞核转化中经常出现的外源基因表达效率低，以及避免造成核基因随花粉扩散而带来转基因植物的_基因污染__问题。
解析：(1)为了让目的基因与载体连接，则需要用相同的的限制酶切含抗虫基因的DNA和Ti质粒。影响酶切作用时间的因素除了含目的基因的DNA片段和载体等酶切对象的浓度外，还有酶浓度、温度都会影响酶切作用时间。(2)Ti质粒的T－DNA区域有生长素基因和细胞分裂素基因，农杆菌感染植物细胞后，这两种基因进入植物细胞并表达，影响愈伤组织细胞的增殖和分化，从而打破植物细胞的基因表达的平衡，干扰植物细胞的正常分裂、生长，不能再分化成植株。因此在构建重组质粒前需将这两种基因从克隆载体中敲除(删除)。(3)由于细菌对抗生素敏感，则在农杆菌与植物细胞共培养完成转化(转染)后，需要在B、不含抗生素的液体全营养培养基中振荡培养一段时间，使农杆菌恢复到正常的生理状态，并表达抗虫基因，再转入筛选培养基中进行选择培养。确定选择培养基中所用的抗生素种类时应该考虑农杆菌所携带的抗生素抗性基因及抗生素的浓度。(4)棉花叶肉细胞是高度分化的细胞，其全能性小于胚组织。但培育转基因抗虫棉时，选择棉花叶肉细胞作为受体细胞，是为了将抗虫基因定点整合进叶绿体基因组中，以克服细胞核转化中经常出现的外源基因表达效率低，且花粉中精子几乎不含有细胞质，还可避免造成核基因随花粉扩散而带来转基因植物的基因污染问题。
能 力 提 升
一、选择题
1．(2023·辽宁高二校联考阶段练习)下列有关基因工程成果的叙述，错误的是( B )
A．科学家将生长激素基因、促生长激素释放激素基因等转入动物体内，培育出了生长迅速、营养品质优良的转基因家禽、家畜
B．将某些抗病毒的基因导入动物体内，培育出抵抗所有病毒的动物新品种
C．科学家建立的转基因动物模型能够模拟疾病的发生和发展过程
D．科学家利用转基因技术抑制番茄中乙烯形成酶的活性和乙烯的生成量，培育出了转基因耐储藏番茄
解析： 生长激素能够促进动物生长，科学家将外源生长激素基因、促生长激素释放激素基因等优良基因导入动物体内，成功的培育出了一批生长速度、营养品质优良的转基因家禽、家畜，A正确；科学家将某些病毒的基因导入动物体内，其病毒的编码外源性抗原的基因在动物体中表达抗原蛋白，诱导机体产生免疫应答，增强了动物体的免疫功能，成功的培育出了抵抗相应病毒的动物新品种，但不能抵抗所有病毒，B错误；科学家通过建立某些人类疾病的转基因动物模型，通过研究转基因动物，为研究疾病的致病机制和开发药物提供了依据，C正确；乙烯能够促进果实成熟，而科学家利用转基因技术抑制番茄中乙烯形成酶的活性和乙烯的生成量，培育出了转基因耐储藏番茄，D正确。故选B。
2．(2023·陕西汉中高二校联考阶段练习)研究人员将萤火虫荧光素酶基因导入草莓细胞原生质体，培育出了荧光草莓。下列有关叙述正确的是( D )
A．荧光草莓的制备需要用到植物组织培养和植物体细胞杂交技术
B．较高渗透压的培养液有利于该草莓细胞原生质体再生细胞壁
C．荧光草莓的培育主要利用了基因突变的生物学原理
D．草莓细胞全能性的表达能力与细胞的分化程度有关
解析： 荧光草莓的制备需要用到植物组织培养和转基因技术，A错误；较高渗透压的培养液不利于草莓细胞原生质体再生细胞壁，这是因为培养液浓度过高会使原生质体过度失水，从而活性降低，B错误；荧光草莓的培育主要利用了基因重组的生物学原理，C错误；一般分化程度越高，其全能性越低，细胞的基因型、传代次数都影响细胞全能性的表达能力，D正确。故选D。
3．下列不属于转基因微生物或植物方面研究成果的是( D )
A．转基因技术已被用来减少啤酒酵母双乙酰的生成，缩短啤酒的发酵周期
B．用基因工程技术构建高产、优质的基因工程菌来生产氨基酸，是目前工业化生产氨基酸的重要途径
C．目前开发成功的基因工程药物已经几乎涉及各种类型疾病的治疗
D．无子西瓜具有果实大、口感好、营养物质丰富的特点
解析： 转基因技术已被用来减少啤酒酵母双乙酰的生成，缩短啤酒的发酵周期，属于转基因技术在微生物领域的应用，A不符合题意；转基因技术构建高产、优质的基因工程菌来生产氨基酸，属于转基因技术在微生物领域的应用，B不符合题意；用基因工程菌来生产基因工程药物，能对各种类型疾病的治疗，属于转基因技术在微生物领域的应用，如转基因工程生产的胰岛素应用较好，C不符合题意；无子西瓜的繁育原理是染色体变异，无子西瓜不属于转基因植物，D符合题意。故选D。
4．(2023·辽宁朝阳高二建平县实验中学校考阶段练习)下列有关现代农业生物技术的说法，不正确的是( C )
A．转基因作物的品种越来越多，产量也有很大提高
B．抗虫、抗除草剂等转基因植物已得到很大的推广应用
C．具有较高营养价值的转基因作物“金大米”已使亚洲地区消除了缺乏维生素A的状况
D．转基因向日葵种子中含有的脂肪酸具有很高的营养价值
解析： 现代农业生物技术在理论和应用上得到了巨大的发展，转基因作物的品种越来越多，产量也有很大提高，A正确；抗虫、抗除草剂等转基因植物的应用，极大地提高了农作物的产量，减少了化学农药对环境的污染和对人畜的危害，B正确；转基因水稻“金大米”中富含β胡萝卜素，进入人体可转化为维生素A，但未消除亚洲地区缺乏维生素A的状况，C错误；转基因向日葵种子中含有的脂肪酸明显高于普通向日葵，具有很高的营养价值，D正确。故选C。
5．(2023·吉林长春高二长春市解放大路学校校考期中)下列关于转基因生物研究的叙述，错误的是( C )
A．可将外源生长激素基因导入动物细胞内，提高动物的生长速率
B．将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组中，以降低乳汁中乳糖的含量
C．乳腺生物反应器生产药物不会受到转基因动物性别和年龄的限制
D．可以利用转基因动物作为器官移植的供体
解析： 外源生长激素基因在动物体内表达可促进动物生长，可将外源生长激素基因导入动物细胞内，提高动物的生长速率，A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，使乳糖含量降低，B正确；药物的生产会受到转基因动物性别和年龄的限制，例如利用基因工程技术，得到的乳腺生物反应器只能选择雌性动物，C错误；可以利用转基因动物作为器官移植的供体：利用基因工程的方法对转基因动物的器官进行改造，采用的方法是将器官供体的基因组导入某种调节因子，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，作为器官移植的供体，D正确。故选C。
6．(2023·山西运城高二康杰中学校考阶段练习)干扰素是一种具有干扰病毒复制作用的糖蛋白，某基因公司生产干扰素的过程如图所示。下列说法错误的是( D )
A．利用酵母菌作为工程菌生产干扰素原因之一是它出芽生殖方式繁殖的速度快
B．从人的淋巴细胞中提取的干扰素基因为目的基因，目的基因主要是编码蛋白质的基因
C．为了使带干扰素基因的质粒导入酵母菌，可以用Ca2＋处理酵母菌
D．若选用大肠杆菌作为工程菌，也可以直接获得有生物活性的干扰素
解析： 利用酵母菌作为工程菌生产干扰素原因之一是酵母菌为真核生物，细胞中具备蛋白质加工的结构，且可利用出芽生殖快速繁殖，A正确；图中目的基因的获取方法是从人的淋巴细胞中提取的，该目的基因能编码干扰素，B正确；为了使带干扰素基因的质粒导入酵母菌，可以用Ca2＋处理酵母菌，进而提高转化效率，C正确；若选用大肠杆菌作为工程菌，由于大肠杆菌为原核生物，细胞中不具有加工蛋白质所需要的内质网和高尔基体结构，因而不能直接获得有生物活性的干扰素，D错误。故选D。
7．(2023·山东菏泽高二曹县一中校考阶段练习)中国农业科学院棉花研究所棉花分子遗传改良创新团队成功地将甜菜红素在棉花纤维中富集，创制出纤维呈粉红色的棉花，下图是利用基因工程培育粉红色棉花的示意图，下列有关该研究说法错误的是( C )
A．通过基因工程创制出彩色纤维棉可有效减少化学染料使用量
B．过程①→②完成需要限制性内切核酸酶和DNA连接酶的参与
C．在植株⑤中检测到甜菜红素合成相关的基因，就代表粉红色棉花培育成功
D．过程④→⑤依据了植物体细胞全能性的原理
解析： 通过基因工程将甜菜红素在棉花纤维中富集，创制出纤维呈粉红色的棉花，可有效减少化学染料使用量，A正确；过程①→②为基因表达载体的构建，完成该过程需要限制性内切核酸酶和DNA连接酶的参与，B正确；在⑤的植株中检测到甜菜红素合成相关的基因，该基因不一定能进行转录和翻译，故检测到甜菜红素合成相关的基因，粉红色棉花不一定能培育成功，C错误；过程④→⑤为植物组织培养，植物组织培养的原理是植物体细胞具有全能性，D正确。故选C。
二、非选择题
8．(2023·全国甲卷)接种疫苗是预防传染病的一项重要措施，乙肝疫苗的使用可有效阻止乙肝病毒的传播，降低乙型肝炎发病率。乙肝病毒是一种DNA病毒。重组乙肝疫苗的主要成分是利用基因工程技术获得的乙肝病毒表面抗原(一种病毒蛋白)。回答下列问题。
(1)接种上述重组乙肝疫苗不会在人体中产生乙肝病毒，原因是_重组乙肝疫苗成分为蛋白质，无法独立在宿主体内增殖__。
(2)制备重组乙肝疫苗时，需要利用重组表达载体将乙肝病毒表面抗原基因(目的基因)导入酵母细胞中表达。重组表达载体中通常含有抗生素抗性基因，抗生素抗性基因的作用是_便于重组DNA分子的筛选__。能识别载体中的启动子并驱动目的基因转录的酶是_RNA聚合酶__。
(3)目的基因导入酵母细胞后，若要检测目的基因是否插入染色体中，需要从酵母细胞中提取_核染色体DNA__进行DNA分子杂交，DNA分子杂交时应使用的探针是_被标记的目的基因的单链DNA片段__。
(4)若要通过实验检测目的基因在酵母细胞中是否表达出目的蛋白，请简要写出实验思路。_通过使用相应抗体，利用抗原—抗体杂交技术，检测mRNA是否翻译形成蛋白质__。
解析：(1)重组乙肝疫苗的成分是乙肝病毒表面的一种病毒蛋白。蛋白质注入人体后，无法完成病毒遗传物质的复制与蛋白质的合成，无法独立增殖。(2)抗生素抗性基因作为标记基因，用于转化细胞的筛选。RNA聚合酶结合目的基因启动子并驱动转录。(3)检测的对象是目的基因是否插入染色体中，故提取酵母细胞染色体进行目的基因鉴定。基因探针是一段带有检测标记，且顺序已知的，与目的基因互补的核酸序列。(4)要检测出目的基因是否表达，除了需要检测目的基因是否插入染色体外，还需要检查目的基因是否转录与表达。检测是否转录，用核酸分子杂交技术，检测是否翻译用抗原—抗体杂交技术。(共45张PPT)
第3章 基因工程
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。
1．生命观念——举例说出植物基因工程、动物基因工程的成果及其给人类带来的影响。
2．社会责任——用基因工程培育优良品种或细胞产品，造福人类。
知识点一
课堂达标 巩固训练
指点迷津 拨云见日
知识点二
知识点一 基因工程在农牧业方面的应用
基础知识 双基夯实
1．转基因抗虫植物
(1)技术方法：从某些生物中分离出具有___________的基因，将它导入作物中，培育出具有抗虫性的作物。
(2)实例：抗虫棉花、玉米、大豆、水稻和马铃薯等。
2．转基因抗病植物
(1)技术方法：将来源于_______________的抗病基因导入植物中，培育出转基因抗病植物。
(2)实例：转基因抗病毒甜椒、番木瓜和烟草等。
抗虫功能
病毒、真菌等
3．转基因抗除草剂植物
(1)技术方法：将_______________________的基因导入作物，可培育抗除草剂的作物品种。
(2)实例：转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等。
4．改良植物的品质
(1)技术方法：将___________________________编码基因导入植物中，可以提高这种氨基酸的含量。
(2)实例：转基因玉米中赖氨酸的含量比对照高30%。
降解或抵抗某种除草剂
必需氨基酸含量多的蛋白质
5．提高动物的生长速率
(1)技术方法：将_______________基因导入动物体内，提高动物的生长速率。
(2)实例：转基因鲤鱼。
6．改善畜产品的品质
(1)技术方法：将___________基因导入奶牛基因组。
(2)实例：乳汁中乳糖含量大大降低的转基因奶牛。
外源生长激素
肠乳糖酶
活 | 学 | 巧 | 练
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。( )
×
√
×
合 | 作 | 探 | 究
如图为通过基因工程培育抗虫棉的过程，请回答：
(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)对于基因工程生产的抗虫棉是否取得最后的成功，最简单的检测方法是什么？
提示：让害虫去吃转基因棉花的植株，观察害虫的生存状况。
(3)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。
(4)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。
课内探究 名师点睛
1．植物基因工程的应用
项目 外源基因类型 成果举例
抗虫转基因植物 抗虫基因：Bt抗虫蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因 抗虫的棉花、水稻、玉米
抗病转基因植物 ①抗病毒基因：病毒外壳蛋白基因、病毒复制酶基因 ②抗真菌基因：几丁质酶基因、抗毒素合成基因 抗病毒的烟草、小麦、番茄、甜椒
项目 外源基因类型 成果举例
抗逆转基因植物 抗逆基因：调节细胞渗透压基因、抗冻蛋白基因、抗除草剂基因 抗盐碱和抗干旱的烟草、抗寒番茄、抗除草剂的大豆
改良品质的转基因植物 优良性状基因：提高必需氨基酸含量的蛋白质编码基因、控制番茄成熟的基因、与花青素代谢有关的基因 高赖氨酸玉米、耐储存番茄、新花色矮牵牛
2.转基因植物中的目的基因
(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)有的目的基因通过控制蛋白质的合成，直接控制生物的某些性状，这反映了基因与性状的直接关系；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，这体现的是基因和性状的间接关系。
(3)注意“抗虫”和“抗病”的区别，二者可以分别通过害虫接种和病毒(或真菌等)接种来进行个体水平的检测。
3．动物基因工程的应用
项目 外源基因类型 成果举例
提高生长速率的转基因动物 外源生长激素基因 转基因绵羊、鲤鱼
改善畜产品品质的转基因动物 肠乳糖酶基因 乳汁中含乳糖较少的转基因牛
生产药物的转基因动物 药用蛋白基因＋乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件 乳腺生物反应器
作器官移植供体的转基因动物 外源的抑制抗原决定基因表达的调节因子或除去供体的抗原决定基因 无免疫排斥的转基因猪
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
典例1
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。
如图是培育抗除草剂玉米的技术路线图，含有内含子的报告基因只能在真核生物中正确表达，其产物能催化无色物质K呈现蓝色。转化过程中愈伤组织表面常残留农杆菌，会导致未转化的愈伤组织可能在含除草剂的培养基中生长。下列相关叙述错误的是( )
A．过程①用两种限制酶就可防止酶切产物自身环化
B．过程②用Ca2＋处理可提高转化成功率
C．过程③应在培养基中加入除草剂和物质K
D．筛选得到的A是转化愈伤组织
变式训练
A
解析：过程①要用两种限制酶切割出两种不同的黏性末端序列，这样才可防止酶切产物自身环化，A错误；过程②用Ca2＋处理农杆菌可使其成为吸收周围环境DNA分子的生理状态细胞，这样可提高转化成功率，B正确；报告基因的产物能催化无色物质K呈现蓝色，而愈伤组织表面残留的农杆菌会导致未转化的愈伤组织能在含除草剂的培养基中生长，因此过程③应在培养基中加入除草剂和物质K，C正确；筛选得到的A是转化愈伤组织，即能在抗除草剂的培养基上生长且呈现蓝色的组织，D正确。
知识点二 基因工程在医药卫生领域和食品工业方面的应用
基础知识 双基夯实
一、基因工程在医药卫生领域的应用
1．技术方法
(1)对微生物或动植物的细胞进行___________，使它们能够生产药物。
(2)利用乳腺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，通过___________导入哺乳动物的受精卵中，培育出的转基因动物通过___________生产所需要的药物。
基因改造
药用蛋白
启动子
显微注射
分泌乳汁
(3)培育移植器官：在器官供体的基因组中导入某种___________抑制___________基因的表达或设法除去___________基因，然后再结合_______技术，培育出不会引起___________反应的转基因克隆器官。
2．实例：重组人干扰素、促红细胞生成素、抗凝血酶、血清白蛋白等。
调节因子
抗原决定
抗原决定
克隆
免疫排斥
二、基因工程在食品工业方面的应用
1．技术方法：利用基因工程菌生产食品工业用_____、_________和_________等。例如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___________生产凝乳酶。
2．实例：淀粉酶、脂酶、天冬氨酸和苯丙氨酸。
酶
氨基酸
维生素
工业发酵
活 | 学 | 巧 | 练
1.利用工程菌可生产人的胰岛素等某些激素。( )
2．乳腺反应器就是把药用蛋白基因导入动物的乳腺细胞中。( )
√
×
合 | 作 | 探 | 究
1.为了生产药物，常把药用蛋白基因构建的表达载体导入大肠杆菌或酵母菌细胞中构建工程菌，选用细菌或酵母菌作为受体细胞的优点有哪些？
提示：细菌和酵母菌繁殖快，多为单细胞，遗传物质相对少，生产能力大等。
2．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生殖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。
课内探究 名师点睛
1．乳腺生物反应器的操作过程
2．乳腺生物反应器与基因工程菌生产药物的区别
比较内容 乳腺生物反应器 基因工程菌
含义 指让外源基因在哺乳动物的乳腺中特异表达，利用动物的乳腺组织生产药物蛋白 指用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类
受体基因结构与 人类基因结构差异 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 合成的药物蛋白与天然蛋白质相同 细菌合成的药物蛋白可能没有活性
比较内容 乳腺生物反应器 基因工程菌
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 Ca2＋处理法
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
生产设备 畜牧业生产、提取设备 发酵生产、提取设备
采用基因工程技术培育转基因羊作为乳腺生物反应器，使其能合成人凝血因子且只存在于乳汁中。下列有关叙述，不正确的是( )
A．将含有人凝血因子基因的表达载体导入羊乳腺细胞中即可获得乳腺生物反应器
B．将人凝血因子基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控元件重组在一起构建成基因表达载体
C．该转基因羊产生的生殖细胞中可能会含有人凝血因子基因
D．与乳腺生物反应器相比，膀胱生物反应器不受性别等限制，受体来源更广泛
典例2
A
解析：将含有人凝血因子基因的表达载体导入羊受精卵中，由这个受精卵发育成的转基因羊中，人凝血因子基因在羊乳腺细胞中表达，获得乳腺生物反应器，A错误；构建基因表达载体时需将人凝血因子基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控元件重组在一起，B正确；用基因工程技术将人凝血因子基因导入羊受精卵中，由这个受精卵发育成的转基因羊中，人凝血因子基因存在于所有的体细胞中，在减数分裂形成生殖细胞时，该转基因羊产生的生殖细胞中可能会含有人凝血因子基因，C正确；在乳腺生物反应器中，只能从雌性动物进入泌乳期后分泌的乳汁中获取产物，与乳腺生物反应器相比，膀胱生物反应器的优点是雌性和雄性动物的尿液中都可提取到产物，不受性别等限制，受体来源更广泛，D正确。
下列关于利用乳腺生物反应器生产药用蛋白的叙述，错误的是( )
A．需要将编码药用蛋白的基因与能在乳腺中特异性表达的基因的启动子等调控元件重组在一起
B．可以使用感受态细胞转化法将基因表达载体导入受体
C．需要借助于早期胚胎培养和胚胎移植技术培育出转基因动物
D．药物的生产会受到转基因动物性别和年龄的限制
解析：培育转基因动物，通常采用显微注射法将目的基因导入动物受精卵。
变式训练
B
指点迷津 拨云见日
乳腺生物反应器与工程菌生产药物的比较
名称 乳腺生物反应器 工程菌
含义 是指使外源基因在哺乳动物的乳腺中特异表达，利用动物的乳腺组织生产药物蛋白 是指用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类细胞株系
基因结构 动物基因的结构与人类基因的结构基本相同 细菌和酵母菌等生物基因的结构与人类基因的结构有较大差异
基因表达 合成的药物蛋白与天然蛋白质相同 细菌细胞内没有内质网、高尔基体等细胞器，产生的药物蛋白可能没有活性
名称 乳腺生物反应器 工程菌
受体细胞 动物的受精卵 微生物细胞
导入目的基 因的方式 显微注射法 感受态细胞法(Ca2＋处理法)
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 从微生物细胞中提取
下列有关利用乳腺生物反应器与微生物生产药物的叙述，错误的是( )
A．前者在乳汁中提取药物，后者在细胞中提取
B．两者都是基因工程在医药卫生领域的应用
C．前者合成的蛋白质可加工成熟，后者合成的蛋白质一般不能加工成熟
D．动物和微生物的基因结构与人体的基因结构均相同
典例3
D
解析： 前者在乳汁中提取药物，后者在细胞中提取；乳腺生物反应器和微生物生产药物都是基因工程在医药卫生领域的应用；前者合成的蛋白质可加工成熟，工程菌一般是原核生物，合成的蛋白质一般不能加工成熟；真核生物基因的编码区有内含子和外显子之分，原核生物基因的编码区无内含子与外显子之分。
学 | 霸 | 记 | 忆
1.将来源于某些病毒、真菌的抗病基因导入植物中，培育转基因抗病植物。
2．将外源生长激素基因导入鲤鱼，可提高鲤鱼的生长速度。
3．将药用蛋白基因导入大肠杆菌或酵母菌构建工程菌可生产药物。
4．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成表达载体导入哺乳动物的受精卵中可构建乳腺生物反应器。
5．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，或设法除去抗原决定基因，然后结合克隆技术，可培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆器官。
课堂达标 巩固训练
1．下列关于基因工程的成果及应用的说法，正确的是( )
A．用基因工程方法培育的抗虫植物也能抗病毒
B．利用基因工程菌只能生产药物
C．基因工程使人们更容易培育出优良性状的动植物品种，获得很多过去难以得到的生物制品
D．利用基因工程生产乙肝疫苗时，目的基因存在于人体B淋巴细胞的DNA中
C
解析：抗虫基因的表达产物是毒蛋白，只能对害虫起作用；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；利用基因工程生产乙肝疫苗是通过构建含有乙肝病毒表面抗原基因的重组质粒，然后导入相应的宿主细胞，如酵母菌细胞，生产乙肝病毒表面抗原蛋白，人体B淋巴细胞DNA中不含该基因。
2．下列表示抗凝血酶乳腺生物反应器的制备过程，下列说法正确的是( )
A．该转基因牛中的抗凝血酶基因只存在于乳腺细胞中
B．②表示性别为雄性的胚胎
C．常用农杆菌转化法将目的基因导入受体细胞
D．①表示受精卵
D
解析：该转基因牛中的抗凝血酶基因存在于所有体细胞中，只是在乳腺细胞中表达，A错误；②表示性别为雌性的胚胎，B错误；常用显微注射法将目的基因导入动物受精卵，C错误；培育转基因动物时常以受精卵作为受体细胞，因此①表示受精卵，D正确。
3．科学家将含有人体α－抗胰蛋白酶基因的表达载体注射到羊的受精卵中，该受精卵发育的雌羊乳汁中含有α－抗胰蛋白酶。上述过程一般不会发生( )
A．α－抗胰蛋白酶基因与载体间基因重组
B．α－抗胰蛋白酶基因在乳腺细胞中大量扩增
C．RNA聚合酶识别乳腺特异表达基因的启动子
D．乳腺细胞中高尔基体的数量相对较多
B
解析：该过程中需要构建基因表达载体，因此会发生α－抗胰蛋白酶基因与载体间基因重组；乳腺细胞已经高度分化，不再分裂，因此α－抗胰蛋白酶基因不能在乳腺细胞中大量扩增，只能在乳腺细胞中大量表达；RNA聚合酶识别乳腺特异表达基因的启动子，并与之结合进而启动转录过程；α－抗胰蛋白酶是一种分泌蛋白，动物细胞中高尔基体与分泌蛋白的形成有关，因此乳腺细胞中高尔基体数量较多。
