第3节 基因工程的应用
举例说明基因工程在农牧、食品及医药等行业的广泛应用改善了人类的生活品质。
知识点1 基因工程在农牧业方面的应用
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)成果：转基因抗虫棉花、玉米、大豆、水稻和马铃薯等。
2．转基因抗病植物
(1)技术方法：将来源于某些______________的抗病基因导入植物中，培育出了转基因抗病植物。
(2)成果：转基因抗病毒甜椒、番木瓜和烟草等。
3．转基因抗除草剂植物
(1)背景：杂草常常危害农业生产，而大多数除草剂不仅能杀死田间杂草，还会损伤作物，导致作物减产。
(2)技术方法：将______________________的基因导入作物，可以培育出抗除草剂的作物品种。
(3)成果：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)成果：某种转基因玉米中赖氨酸的含量比对照高30%。
5．提高动物的生长速率
(1)技术方法：将______________基因导入动物体内，以提高动物的生长速率。
(2)成果：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)成果：乳汁中乳糖含量大大降低的转基因奶牛。
基于对基因工程在农牧业方面应用的认识，判断下列表述是否正确。
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。 ( )
1．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。
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
2．为什么将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组能降低牛奶中的乳糖含量？
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
3．转基因植物和转基因动物的培育用到的技术主要有哪些？
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
1．转基因植物培育过程
2．转基因动物的培育过程(以转基因牛培育过程为例)
1．在应用农杆菌侵染植物叶片获得耐旱基因植株的实验步骤中，不需要的是( )
A．将转基因细胞进行脱分化和再分化
B．用PEG诱导转基因细胞的原生质体融合
C．将转基因幼苗栽培在干旱环境中以检验植株的耐旱性
D．将耐旱基因插入农杆菌T-DNA并通过农杆菌侵染植物叶片细胞
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．将肠乳糖酶的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
知识点2 基因工程在医药卫生领域及食品工业方面的应用
1．基因工程在医药卫生领域的应用
(1)利用微生物或动植物的细胞进行基因改造，生产药物
成果：__________、抗体、疫苗、激素等。
(2)利用哺乳动物生产药物
①构建乳腺生物反应器
a．目的基因：__________基因。
b．启动子：______________________的启动子。
c．受体细胞：________。
②成果：利用乳腺生物反应器生产抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素、α-抗胰蛋白酶等。
(3)建立移植器官工厂
①方法：在器官供体的基因组中导入_______________________，以抑制______________的表达，或设法______抗原决定基因，再结合______技术，培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。
②优点：解决人体移植器官短缺问题；避免__________反应。
2．基因工程在食品工业方面的应用
(1)氨基酸：利用转基因生物合成阿斯巴甜的原料——__________和__________。
(2)酶：利用转基因生物获得生产奶酪需要的______酶；利用转基因生物生产加工转化糖浆需要的______酶；利用转基因生物生产加工烘烤食品要用到的脂肪酶等。
(3)维生素
3．其他方面的应用
利用“超级细菌”来处理__________，利用经过基因改造的微生物来生产______。
基于对基因工程在医药卫生领域及食品工业方面的应用的认识，判断下列表述是否正确。
1．利用工程菌可生产人的胰岛素等某些激素。 ( )
2．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。 ( )
3．用基因工程技术生产工业酶的优点：纯度高、生产成本低、生产效率高。 ( )
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？
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
2．与大肠杆菌相比，用酵母菌生产人的胰岛素有什么优势？
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
3．药用蛋白基因存在于转基因动物的哪些细胞中？培育乳腺生物反应器时为什么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？
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
4．从生产的角度考虑，生物反应器选择的组织或器官要方便产物的获得，例如乳腺、膀胱、血液等，由此发展了动物乳腺生物反应器、动物血液生物反应器和动物膀胱生物反应器等。研制膀胱生物反应器时，应如何处理目的基因？膀胱生物反应器哪些方面优于乳腺生物反应器？
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
乳腺生物反应器与工程菌生产药物的比较
比较内容 乳腺生物反应器 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细胞株系
受体基因结构与人类基因结构的差异 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
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，需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．人血清白蛋白(HSA)具有重要的医用价值，只能从人血浆中制备。如图是以基因工程技术获取重组HSA(rHSA)的两条途径。
(1)为获取HSA基因，首先需采集人的血液，提取__________合成总cDNA，然后以cDNA为模板，使用PCR技术扩增HSA基因。如图中箭头表示一条引物结合模板的位置及扩增方向，请用箭头在方框内标出另一条引物的位置及扩增方向。
(2)启动子通常具有物种及组织特异性，构建在水稻胚乳细胞内特异表达rHSA的载体，需要选择的启动子是_______________ (填写字母，单选)。
A．人血细胞启动子
B．水稻胚乳细胞启动子
C．大肠杆菌启动子
D．农杆菌启动子
(3)人体合成的初始HSA多肽需要经过膜系统加工形成正确空间结构才有活性。与途径Ⅱ相比，选择途径Ⅰ获取rHSA的优势是___________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)为证明rHSA具有医用价值，需确认rHSA与__________的生物学功能一致。
2．人体中血清白蛋白可以运输脂肪酸、胆色素、氨基酸、类固醇激素、金属离子和许多治疗分子等，同时参与维持血浆正常的渗透压，在临床上应用广泛。但从人体中直接提取的血清白蛋白含量少，且易受污染，生物反应器可以解决此项难题。回答下列问题：
(1)从人体中获取的血清白蛋白基因可通过__________技术进行扩增，扩增后的血清白蛋白基因与启动子、________和________等构建成基因表达载体。构建乳腺生物反应器时选用的是乳腺蛋白基因的启动子，其目的是____________________________________________________________________。
(2)科学家将构建好的基因表达载体通过________技术导入奶牛的受精卵中，受精卵继续培养至胚胎。当胚胎发育至________阶段，取其____________做DNA分析来进行性别鉴定，筛选出发育状态良好的________(填“雌”或“雄”)性胚胎进行移植，使其生长发育成转基因动物，将来可从牛奶中提取得到大量的人血清白蛋白。
(3)有人提议将乳腺蛋白基因的启动子换成uroplakinⅡ基因启动子(高效促进目的蛋白在膀胱特异性表达及分泌)，可增加血清白蛋白的产量。请分析产量高的原因：______________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________________________________________________________。
结论语句
(1)将来源于某些病毒、真菌等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基因表达载体，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调控基因表达的DNA序列，以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因，再结合克隆技术，培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆器官。
1．抗病毒转基因植物成功表达后，以下说法正确的是( )
A．抗病毒转基因植物可以抵抗所有病毒
B．抗病毒转基因植物对病毒的抗性具有局限性或特异性
C．抗病毒转基因植物可以抗害虫
D．抗病毒转基因植物可以稳定遗传，不会变异
2．下列有关乳腺生物反应器的叙述，错误的是( )
A．动物基因结构与人类基因结构相同
B．乳腺生物反应器生产的药物是自然界没有的
C．可从具有目的基因的转基因雌性动物乳汁中提取药物
D．乳腺生物反应器是转基因技术在医药卫生领域的应用
3．应用基因工程的方法，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，应向酵母菌中导入( )
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
4．下列不属于基因工程成果的是( )
A．乳腺生物反应器生产药用蛋白
B．从大肠杆菌体内获得白细胞介素
C．从大肠杆菌体内获得生长激素
D．用高产青霉菌生产青霉素
5．糖尿病已经成为危害人类健康的严重疾病之一，注射胰岛素是目前治疗糖尿病最为有效的途径和手段。如何生产优质而不昂贵的人胰岛素，是当下医药界急需攻克的科学难题。如图为利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图，请回答下列问题。
(1)在基因表达载体中，________是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA。
(2)图中细胞1是________细胞。过程②必需的酶是____________。过程③④⑤为利用________技术扩增目的基因，此过程必需的酶是____________。过程③断开的是________键，在体外进行PCR操作时，实现该过程的处理方法是______________________。能否利用人的皮肤细胞来完成过程①？为什么？_________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)为便于重组DNA的鉴定和选择，图中C的组成必须有____________；为使过程⑧更易进行，可用__________处理大肠杆菌。
(4)过程⑩得到的人胰岛素需要体外加工才具有生物活性，原因是大肠杆菌__________________________________________________________________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
第3节 基因工程的应用
知识点1
自主梳理
1．(1)抗虫功能 2．(1)病毒、真菌等 3．(2)降解或抵抗某种除草剂 4．(1)某种必需氨基酸含量多的蛋白质 5．(1)外源生长激素 6．(1)肠乳糖酶
基础诊断
1．× 提示：农业害虫仍会对转基因抗虫作物产生抗性。
2．√
3．× 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。
合作探究
1．提示：减少了化学农药的使用量，降低了环境污染；降低了生产成本。
2．提示：肠乳糖酶基因在奶牛乳腺细胞中表达出乳糖酶，可以分解乳汁中的乳糖。
3．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。
对点练习
1．B [转基因细胞是将目的基因导入受体细胞，不需要用PEG诱导转基因细胞的原生质体融合。]
2．B [将草鱼的生长激素基因导入鲤鱼体内可以提高鲤鱼的生长速率，A不符合题意；导入肠乳糖酶基因的奶牛的牛奶中乳糖含量降低，改善了牛奶的品质，B符合题意；将降解或抵抗某种除草剂的基因导入玉米是转基因抗除草剂植物的应用，C不符合题意；Bt抗虫蛋白基因是抗虫基因，能够提高植物的抗虫能力，D不符合题意。]
知识点2
自主梳理
1．(1)细胞因子 (2)药用蛋白 乳腺中特异表达的基因 受精卵 (3)调控基因表达的DNA序列 抗原决定基因 除去 克隆 免疫排斥 2．(1)天冬氨酸 苯丙氨酸 (2)凝乳 淀粉 3．环境污染 能源
基础诊断
1．√
2．× 提示：乳腺生物反应器是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。
3．√
合作探究
1．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．提示：酵母菌为真核生物，有生物膜系统，可通过内质网和高尔基体对产生的胰岛素进行加工和修饰，从而产生有活性的胰岛素。
3．提示：几乎存在于所有细胞中；目的是让药用蛋白基因只在乳腺细胞中表达。
4．提示：将目的基因与膀胱上皮细胞中特异表达的基因的启动子等调控元件重组。(1)正常尿液中蛋白质含量很少，所以从尿液中更容易提取分离产物。(2)不受性别限制，受体来源更广泛。(3)不受年龄限制。
对点练习
1．解析：(1)要想合成总cDNA，需要采集人的血液获得总RNA。由于DNA的复制只能从脱氧核苷酸单链的5′端向3′端延伸，因而引物均应结合在DNA单链的3′端，而DNA的两条链反向平行，由此可以确定引物在另一条脱氧核苷酸单链的位置和方向。(2)若要从水稻胚乳细胞内获得目的产物，需要控制该目的基因只在水稻胚乳细胞内表达。由题干中的信息“启动子通常具有物种及组织特异性”可知，此处需要选择水稻胚乳细胞启动子。(3)途径Ⅰ和Ⅱ的主要区别是途径Ⅰ的受体细胞是真核细胞，途径Ⅱ的受体细胞是原核细胞。由于人体合成的初始HSA多肽需要经过膜系统加工形成正确的空间结构才有生物活性，所以选择途径Ⅰ获取rHSA更具有优势。(4)rHSA是基因工程的产物，为判断其是否具有医用价值，还需要在个体水平上进一步确认其与HSA的生物学功能是否一致。
答案：(1)总RNA(或mRNA)
(2)B (3)水稻是真核生物，具有膜系统，能对初始rHSA多肽进行高效加工 (4)HSA
2．解析：(1)利用PCR技术可扩增血清白蛋白基因。扩增后的血清白蛋白基因与启动子、终止子和标记基因等构建成基因表达载体。选用乳腺蛋白基因的启动子的目的是使目的基因在动物体内的乳腺细胞中表达，从而在乳汁中获取所需产品。(2)基因表达载体通过显微注射技术导入奶牛的受精卵中进行体外培养，受精卵继续培养至胚胎。当胚胎发育至囊胚阶段，取滋养层细胞做DNA分析来进行性别鉴定，筛选出发育状态良好的雌性胚胎进行移植，使其生长发育成转基因动物。(3)雌性牛只有在哺乳期才能分泌乳汁，而尿液不会受到性别和发育期的影响，尿液的分泌总量要比乳汁的分泌量大，因此将乳腺蛋白基因的启动子换成uroplakinⅡ基因启动子，可增加血清白蛋白的产量。
答案：(1)PCR 终止子 标记基因(顺序可以颠倒) 使目的基因在动物体内的乳腺细胞中表达，从而在乳汁中获取所需产品 (2)显微注射 囊胚 滋养层细胞 雌 (3)雌性牛只有在哺乳期才能分泌乳汁，而尿液不会受到性别和发育期的影响，尿液的分泌总量要比乳汁的分泌量大
课堂检测素养测评
1．B [由于外源抗病毒基因具有特异性，因而其表达产物具有特异性或局限性，只能抵抗某种或某类病毒，不可能抵抗所有病毒，更不能抗害虫。目的基因导入受体细胞后，可以随受体内的自身遗传物质稳定遗传，也会同自身遗传物质一样发生变异。]
2．B [乳腺生物反应器生产的药物在自然界中可以找到，只不过在转基因动物体内更容易提取到较大量的药物。]
3．D [利用基因工程生产乙肝疫苗时，应向酵母菌中导入乙肝病毒的表面抗原的基因。]
4．D [乳腺生物反应器是用转基因动物生产药物，属于基因工程成果，A错误；从大肠杆菌体内获得白细胞介素及从大肠杆菌体内获得生长激素都是将相关基因转入大肠杆菌，从而得到的基因工程药物，属于基因工程成果，B、C错误；用高产青霉菌生产青霉素利用的原理是基因突变，不属于基因工程的范畴，D正确。]
5．解析：(1)启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA。(2)图中过程①为胰岛素基因转录出mRNA，过程②为胰岛素mRNA经逆转录获得目的基因，过程③④⑤为利用PCR技术扩增目的基因，过程⑥为用限制酶切割载体，过程⑦为目的基因与载体结合构建基因表达载体，过程⑧为将目的基因导入受体细胞。只有胰岛B细胞内才会表达出胰岛素mRNA，逆转录过程需要逆转录酶，利用PCR技术扩增DNA需要Taq DNA聚合酶(耐高温的DNA聚合酶)。过程③断开的是DNA两条链间的氢键，在体外进行PCR操作时，实现该过程的处理方法为加热至90 ℃以上。(3)图中B为质粒，其实质为DNA，基本组成单位为4种脱氧核苷酸。构建的基因表达载体中必须有标记基因，以利于重组DNA的鉴定和选择。将目的基因导入大肠杆菌最常用的转化方法是Ca2+处理法，用Ca2+处理可使大肠杆菌细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态。(4)大肠杆菌细胞内没有内质网和高尔基体，不能将肽链加工成为有活性的人胰岛素。
答案：(1)启动子 (2)(人)胰岛B 逆转录酶 PCR Taq DNA聚合酶(或耐高温的DNA聚合酶) 氢 加热至90 ℃以上 不能；皮肤细胞中的胰岛素基因不表达，不能形成胰岛素mRNA (3)标记基因 Ca2+ (4)没有内质网和高尔基体，不能对蛋白质进行加工
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第3节 基因工程的应用
第3章 基因工程
举例说明基因工程在农牧、食品及医药等行业的广泛应用改善了人类的生活品质。
课标要求
对应学生用书第91页
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)成果：转基因抗虫棉花、玉米、大豆、水稻和马铃薯等。
知识点1 基因工程在农牧业方面的应用
抗虫功能
2．转基因抗病植物
(1)技术方法：将来源于某些______________的抗病基因导入植物中，培育出了转基因抗病植物。
(2)成果：转基因抗病毒甜椒、番木瓜和烟草等。
3．转基因抗除草剂植物
(1)背景：杂草常常危害农业生产，而大多数除草剂不仅能杀死田间杂草，还会损伤作物，导致作物减产。
(2)技术方法：将______________________的基因导入作物，可以培育出抗除草剂的作物品种。
(3)成果：转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等。
病毒、真菌等
降解或抵抗某种除草剂
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)成果：某种转基因玉米中赖氨酸的含量比对照高30%。
5．提高动物的生长速率
(1)技术方法：将______________基因导入动物体内，以提高动物的生长速率。
(2)成果：转基因鲤鱼。
某种必需氨基酸含量多的蛋白质
外源生长激素
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)成果：乳汁中乳糖含量大大降低的转基因奶牛。
肠乳糖酶
基于对基因工程在农牧业方面应用的认识，判断下列表述是否正确。
1．农业害虫不会对转基因抗虫作物产生抗性。 ( )
提示：农业害虫仍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。 ( )
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。
√
×
1．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。
提示：减少了化学农药的使用量，降低了环境污染；降低了生产成本。
2．为什么将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组能降低牛奶中的乳糖含量？
提示：肠乳糖酶基因在奶牛乳腺细胞中表达出乳糖酶，可以分解乳汁中的乳糖。
3．转基因植物和转基因动物的培育用到的技术主要有哪些？
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。
深化归纳
1．转基因植物培育过程
2．转基因动物的培育过程(以转基因牛培育过程为例)
对点练习
1．在应用农杆菌侵染植物叶片获得耐旱基因植株的实验步骤中，不需要的是( )
A．将转基因细胞进行脱分化和再分化
B．用PEG诱导转基因细胞的原生质体融合
C．将转基因幼苗栽培在干旱环境中以检验植株的耐旱性
D．将耐旱基因插入农杆菌T-DNA并通过农杆菌侵染植物叶片细胞
√
B [转基因细胞是将目的基因导入受体细胞，不需要用PEG诱导转基因细胞的原生质体融合。]
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．将肠乳糖酶的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 [将草鱼的生长激素基因导入鲤鱼体内可以提高鲤鱼的生长速率，A不符合题意；导入肠乳糖酶基因的奶牛的牛奶中乳糖含量降低，改善了牛奶的品质，B符合题意；将降解或抵抗某种除草剂的基因导入玉米是转基因抗除草剂植物的应用，C不符合题意；Bt抗虫蛋白基因是抗虫基因，能够提高植物的抗虫能力，D不符合题意。]
1．基因工程在医药卫生领域的应用
(1)利用微生物或动植物的细胞进行基因改造，生产药物
成果：__________、抗体、疫苗、激素等。
知识点2 基因工程在医药卫生领域及食品工业方面的应用
细胞因子
(2)利用哺乳动物生产药物
①构建乳腺生物反应器
a．目的基因：__________基因。
b．启动子：______________________的启动子。
c．受体细胞：________。
②成果：利用乳腺生物反应器生产抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素、α-抗胰蛋白酶等。
药用蛋白
乳腺中特异表达的基因
受精卵
(3)建立移植器官工厂
①方法：在器官供体的基因组中导入_______________________，以抑制______________的表达，或设法______抗原决定基因，再结合______技术，培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。
②优点：解决人体移植器官短缺问题；避免__________反应。
调控基因表达的DNA序列
抗原决定基因
除去
克隆
免疫排斥
2．基因工程在食品工业方面的应用
(1)氨基酸：利用转基因生物合成阿斯巴甜的原料——__________和__________。
(2)酶：利用转基因生物获得生产奶酪需要的______酶；利用转基因生物生产加工转化糖浆需要的______酶；利用转基因生物生产加工烘烤食品要用到的脂肪酶等。
(3)维生素
天冬氨酸
苯丙氨酸
凝乳
淀粉
3．其他方面的应用
利用“超级细菌”来处理__________，利用经过基因改造的微生物来生产______。
环境污染
能源
基于对基因工程在医药卫生领域及食品工业方面的应用的认识，判断下列表述是否正确。
1．利用工程菌可生产人的胰岛素等某些激素。 ( )
2．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：乳腺生物反应器是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。
√
×
3．用基因工程技术生产工业酶的优点：纯度高、生产成本低、生产效率高。 ( )
√
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．与大肠杆菌相比，用酵母菌生产人的胰岛素有什么优势？
提示：酵母菌为真核生物，有生物膜系统，可通过内质网和高尔基体对产生的胰岛素进行加工和修饰，从而产生有活性的胰岛素。
3．药用蛋白基因存在于转基因动物的哪些细胞中？培育乳腺生物反应器时为什么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？
提示：几乎存在于所有细胞中；目的是让药用蛋白基因只在乳腺细胞中表达。
4．从生产的角度考虑，生物反应器选择的组织或器官要方便产物的获得，例如乳腺、膀胱、血液等，由此发展了动物乳腺生物反应器、动物血液生物反应器和动物膀胱生物反应器等。研制膀胱生物反应器时，应如何处理目的基因？膀胱生物反应器哪些方面优于乳腺生物反应器？
提示：将目的基因与膀胱上皮细胞中特异表达的基因的启动子等调控元件重组。(1)正常尿液中蛋白质含量很少，所以从尿液中更容易提取分离产物。(2)不受性别限制，受体来源更广泛。(3)不受年龄限制。
深化归纳
乳腺生物反应器与工程菌生产药物的比较
比较内容 乳腺生物反应器 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细胞株系
比较内容 乳腺生物反应器 工程菌
受体基因结构与人类基因结构的差异 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
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
比较内容 乳腺生物反应器 工程菌
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，需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
对点练习
1．人血清白蛋白(HSA)具有重要的医用价值，只能从人血浆中制备。如图是以基因工程技术获取重组HSA(rHSA)的两条途径。
(1)为获取HSA基因，首先需采集人的血液，提取________________合成总cDNA，然后以cDNA为模板，使用PCR技术扩增HSA基因。如图中箭头表示一条引物结合模板的位置及扩增方向，请用箭头在方框内标出另一条引物的位置及扩增方向。
总RNA(或mRNA)
(2)启动子通常具有物种及组织特异性，构建在水稻胚乳细胞内特异表达rHSA的载体，需要选择的启动子是________ (填写字母，单选)。
A．人血细胞启动子
B．水稻胚乳细胞启动子
C．大肠杆菌启动子
D．农杆菌启动子
B
(3)人体合成的初始HSA多肽需要经过膜系统加工形成正确空间结构才有活性。与途径Ⅱ相比，选择途径Ⅰ获取rHSA的优势是___________________________________________________________。
(4)为证明rHSA具有医用价值，需确认rHSA与__________的生物学功能一致。
水稻是真核生物，具有膜系统，能对初始rHSA多肽进行高效加工
HSA
[解析] (1)要想合成总cDNA，需要采集人的血液获得总RNA。由于DNA的复制只能从脱氧核苷酸单链的5′端向3′端延伸，因而引物均应结合在DNA单链的3′端，而DNA的两条链反向平行，由此可以确定引物在另一条脱氧核苷酸单链的位置和方向。(2)若要从水稻胚乳细胞内获得目的产物，需要控制该目的基因只在水稻胚乳细胞内表达。由题干中的信息“启动子通常具有物种及组织特异性”可知，此处需要选择水稻胚乳细胞启动子。(3)途径Ⅰ和Ⅱ的主要区别是途径Ⅰ的受体细胞是真核细胞，途径Ⅱ的受体细胞是原核细胞。由于人体合成的初始HSA多肽需要经过膜系统加工形成正确的空间结构才有生物活性，所以选择途径Ⅰ获取rHSA更具有优势。(4)rHSA是基因工程的产物，为判断其是否具有医用价值，还需要在个体水平上进一步确认其与HSA的生物学功能是否一致。
2．人体中血清白蛋白可以运输脂肪酸、胆色素、氨基酸、类固醇激素、金属离子和许多治疗分子等，同时参与维持血浆正常的渗透压，在临床上应用广泛。但从人体中直接提取的血清白蛋白含量少，且易受污染，生物反应器可以解决此项难题。回答下列问题：
(1)从人体中获取的血清白蛋白基因可通过__________技术进行扩增，扩增后的血清白蛋白基因与启动子、________和________________ ________等构建成基因表达载体。构建乳腺生物反应器时选用的是乳腺蛋白基因的启动子，其目的是___________________________ _______________________________________。
PCR
终止子
标记基因(顺序可
以颠倒)
使目的基因在动物体内的乳腺
细胞中表达，从而在乳汁中获取所需产品
(2)科学家将构建好的基因表达载体通过________技术导入奶牛的受精卵中，受精卵继续培养至胚胎。当胚胎发育至________阶段，取其____________做DNA分析来进行性别鉴定，筛选出发育状态良好的_____(填“雌”或“雄”)性胚胎进行移植，使其生长发育成转基因动物，将来可从牛奶中提取得到大量的人血清白蛋白。
显微注射
囊胚
滋养层细胞
雌
(3)有人提议将乳腺蛋白基因的启动子换成uroplakinⅡ基因启动子(高效促进目的蛋白在膀胱特异性表达及分泌)，可增加血清白蛋白的产量。请分析产量高的原因：___________________________ _______________________________________________________________________________。
雌性牛只有在哺乳期才能分泌乳汁，而尿液不会受到性别和发育期的影响，尿液的分泌总量要比乳汁的分泌量大
[解析] (1)利用PCR技术可扩增血清白蛋白基因。扩增后的血清白蛋白基因与启动子、终止子和标记基因等构建成基因表达载体。选用乳腺蛋白基因的启动子的目的是使目的基因在动物体内的乳腺细胞中表达，从而在乳汁中获取所需产品。(2)基因表达载体通过显微注射技术导入奶牛的受精卵中进行体外培养，受精卵继续培养至胚胎。当胚胎发育至囊胚阶段，取滋养层细胞做DNA分析来进行性别鉴定，筛选出发育状态良好的雌性胚胎进行移植，使其生长发育成转基因动物。(3)雌性牛只有在哺乳期才能分泌乳汁，而尿液不会受到性别和发育期的影响，尿液的分泌总量要比乳汁的分泌量大，因此将乳腺蛋白基因的启动子换成uroplakinⅡ基因启动子，可增加血清白蛋白的产量。
结论语句
(1)将来源于某些病毒、真菌等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基因表达载体，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调控基因表达的DNA序列，以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因，再结合克隆技术，培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆器官。
1．抗病毒转基因植物成功表达后，以下说法正确的是( )
A．抗病毒转基因植物可以抵抗所有病毒
B．抗病毒转基因植物对病毒的抗性具有局限性或特异性
C．抗病毒转基因植物可以抗害虫
D．抗病毒转基因植物可以稳定遗传，不会变异
课堂检测 素养测评
2
4
3
题号
1
5
√
B [由于外源抗病毒基因具有特异性，因而其表达产物具有特异性或局限性，只能抵抗某种或某类病毒，不可能抵抗所有病毒，更不能抗害虫。目的基因导入受体细胞后，可以随受体内的自身遗传物质稳定遗传，也会同自身遗传物质一样发生变异。]
2
4
3
题号
1
5
2．下列有关乳腺生物反应器的叙述，错误的是( )
A．动物基因结构与人类基因结构相同
B．乳腺生物反应器生产的药物是自然界没有的
C．可从具有目的基因的转基因雌性动物乳汁中提取药物
D．乳腺生物反应器是转基因技术在医药卫生领域的应用
√
2
4
3
题号
1
5
B [乳腺生物反应器生产的药物在自然界中可以找到，只不过在转基因动物体内更容易提取到较大量的药物。]
3．应用基因工程的方法，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，应向酵母菌中导入
( )
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
√
2
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3
题号
1
5
D [利用基因工程生产乙肝疫苗时，应向酵母菌中导入乙肝病毒的表面抗原的基因。]
4．下列不属于基因工程成果的是( )
A．乳腺生物反应器生产药用蛋白
B．从大肠杆菌体内获得白细胞介素
C．从大肠杆菌体内获得生长激素
D．用高产青霉菌生产青霉素
2
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题号
1
5
√
D [乳腺生物反应器是用转基因动物生产药物，属于基因工程成果，A错误；从大肠杆菌体内获得白细胞介素及从大肠杆菌体内获得生长激素都是将相关基因转入大肠杆菌，从而得到的基因工程药物，属于基因工程成果，B、C错误；用高产青霉菌生产青霉素利用的原理是基因突变，不属于基因工程的范畴，D正确。]
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题号
1
5
5．糖尿病已经成为危害人类健康的严重疾病之一，注射胰岛素是目前治疗糖尿病最为有效的途径和手段。如何生产优质而不昂贵的人胰岛素，是当下医药界急需攻克的科学难题。如图为利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图，请回答下列问题。
2
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题号
1
5
(1)在基因表达载体中，________是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA。
(2)图中细胞1是_________细胞。过程②必需的酶是____________。过程③④⑤为利用________技术扩增目的基因，此过程必需的酶是_____________________________________。过程③断开的是_______键，在体外进行PCR操作时，实现该过程的处理方法是_________________。能否利用人的皮肤细胞来完成过程①？为什么？__________________________________________________ ___________。
2
4
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题号
1
5
启动子
(人)胰岛B
逆转录酶
PCR
Taq DNA聚合酶(或耐高温的DNA聚合酶)
氢
加热至90 ℃以上
不能；皮肤细胞中的胰岛素基因不表达，不能形成胰岛
素mRNA
(3)为便于重组DNA的鉴定和选择，图中C的组成必须有____________；为使过程⑧更易进行，可用__________处理大肠杆菌。
(4)过程⑩得到的人胰岛素需要体外加工才具有生物活性，原因是大肠杆菌______________________________________________。
2
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题号
1
5
标记基因
Ca2+
没有内质网和高尔基体，不能对蛋白质进行加工
[解析] (1)启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA。(2)图中过程①为胰岛素基因转录出mRNA，过程②为胰岛素mRNA经逆转录获得目的基因，过程③④⑤为利用PCR技术扩增目的基因，过程⑥为用限制酶切割载体，过程⑦为目的基因与载体结合构建基因表达载体，过程⑧为将目的基因导入受体细胞。只有胰岛B细胞内才会表达出胰岛素mRNA，逆转录过程需要逆转录酶，利用PCR技术扩增DNA需要Taq DNA聚合酶(耐高温的DNA聚合酶)。过程③断开的是DNA两条链间的氢键，在体外进行PCR操作时，实现该过程的处理方法为加热至90 ℃以上。
2
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题号
1
5
(3)图中B为质粒，其实质为DNA，基本组成单位为4种脱氧核苷酸。构建的基因表达载体中必须有标记基因，以利于重组DNA的鉴定和选择。将目的基因导入大肠杆菌最常用的转化方法是Ca2+处理法，用Ca2+处理可使大肠杆菌细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态。(4)大肠杆菌细胞内没有内质网和高尔基体，不能将肽链加工成为有活性的人胰岛素。
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课时分层作业(15)
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基因工程的应用
（WORD版）
巩固课堂所学 · 激发学习思维
夯实基础知识 · 熟悉命题方式
自我检测提能 · 及时矫正不足
本节课掌握了哪些考点？
本节课还有什么疑问点？
课后训练
学习反思
课时小结
THANKS课时分层作业(15) 基因工程的应用
题组一 基因工程在农牧业方面的应用
1．我国转基因抗虫棉是在棉花细胞中转入Bt基因培育出来的，它对棉铃虫具有较强的抗性。下列叙述错误的是( )
A．Bt基因是从苏云金杆菌中分离出来的
B．Bt基因可借助花粉管通道进入棉花细胞中
C．培育的转基因棉花植株需要做抗虫的接种实验
D．用DNA聚合酶连接经切割的Bt基因和载体
2．下列有关转基因植物的说法错误的是( )
A．科学家可以利用一些调节细胞渗透压的基因来提高作物的抗盐碱和抗旱的能力
B．由于抗虫棉可以抵抗一切危害棉花植株的害虫，所以抗虫棉已经推广应用
C．科学家往往将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物中，以提高农作物的营养价值
D．引起植物生病的病原微生物，主要有病毒、真菌和细菌等
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．菊天牛是菊花的主要害虫之一。科研人员将抗虫基因转入菊花，培育出抗虫菊花。如图是获得转基因菊花的技术流程，请据图回答：
注：卡那霉素抗性基因(kanR)作为标记基因，菊花叶片对卡那霉素高度敏感。
(1)为了促进土壤农杆菌吸收重组质粒，可用______处理土壤农杆菌，使其处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态。
(2)将重组质粒导入土壤农杆菌的目的是利用农杆菌能够_________________ _____________________的特点，使目的基因进入受体细胞中，并插入菊花细胞的____________上，最终形成转基因植株。
(3)将愈伤组织转移到添加一定浓度植物激素和__________的培养基中，在适宜条件下进行培养，筛选转基因菊花。
(4)用PCR方法检测转基因菊花是否含有目的基因时，需根据________________的核苷酸序列设计特异引物，以__________________________为模板进行第一轮扩增。
题组二 基因工程在医药卫生领域及食品工业方面的应用
5．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．常使用显微注射法将基因表达载体导入乳腺细胞
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．药物的生产受转基因动物性别和年龄的限制
6．下列关于用转基因动物作器官移植供体的研究的叙述，不正确的是( )
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调控基因表达的DNA序列，以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因
7．下列关于基因工程在食品工业方面的应用的叙述，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，可通过构建工程菌，用发酵技术大量生产
8．胶原蛋白广泛应用于医学、化妆品、化工原料等领域，科研人员开展利用家蚕生产人胶原蛋白的研究。请回答下列问题：
(1)家蚕核型多角体病毒(BmNPV)专性寄生于鳞翅目昆虫，将人胶原蛋白基因与____________重组后，构建________________。体外克隆目的基因的方法是_____________________________________________________________________。
(2)BmNPV的p10基因是极强的启动子，将目的基因连接在p10基因的下游，目的是_____________________________________________________________
___________________________________________________________________。
目的基因与p10基因连接时，断裂与连接的化学键都是____________。
(3)重组BmNPV感染家蚕幼虫后，在幼虫淋巴液中提取蛋白质，用__________________的方法检测目的基因是否成功表达。相比于大肠杆菌，选择家蚕作为人胶原蛋白的生物反应器，其优点是_____________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________________。
9．(2023·北京等级考)抗虫作物对害虫的生存产生压力，会使害虫种群抗性基因频率迅速提高，导致作物的抗虫效果逐渐减弱。为使转基因抗虫棉保持抗虫效果，农业生产上会采取一系列措施。以下措施不能实现上述目标的是( )
A．在转基因抗虫棉种子中混入少量常规种子
B．大面积种植转基因抗虫棉，并施用杀虫剂
C．转基因抗虫棉与小面积的常规棉间隔种植
D．转基因抗虫棉大田周围设置常规棉隔离带
10．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
11．(2022·江苏选择性考试)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ipt(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
12．某研究小组为了研制预防H7N9 禽流感病毒的疫苗，开展了前期研究工作。其简要的操作流程如图所示。下列有关叙述不正确的是( )
A．步骤①需使用逆转录酶
B．步骤②所依据的理论基础之一是DNA分子结构的相似性
C．步骤③可将重组质粒与大肠杆菌直接混合
D．检验Q蛋白的免疫反应特性，可用 Q 蛋白与患禽流感康复的鸡的血清进行抗原—抗体特异性反应实验
13．菊花是一种双子叶植物，易感桃蚜。桃蚜不但直接影响植物生长，还是多种植物病毒的传播媒介。雪花莲凝集素基因GNA的表达产物能有效抑制桃蚜生长。某科研团队运用农杆菌转化法获得了转GNA基因菊花。下列有关叙述不正确的是( )
A．受体细胞可以选择菊花叶片细胞或桃蚜细胞
B．将目的基因GNA插入Ti质粒的T-DNA上构建基因表达载体
C．需经过植物组织培养过程获得转基因菊花
D．应用抗虫接种实验，检测转基因菊花对桃蚜的抗性及抗性的程度
14．赖氨酸是人体细胞不能合成的必需氨基酸。科学家把某种必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因(R)导入玉米中，使玉米中赖氨酸的含量提高30%。回答下列问题。
(1)利用PCR技术增扩R基因时，需要在一定的缓冲液中才能进行，其中需要加入________________酶和激活该酶所需的________。为了特异性扩增R基因序列，需根据________________________设计特异性引物。
(2)图中强启动子的作用是____________________________。在构建基因表达载体时，若为了避免R基因和质粒的自连或反向连接，提高重组效率，应该选择的限制酶是________________。
(3)随着转化方法的突破，农杆菌侵染玉米这种单子叶植物也取得了成功。科研人员从新鲜的玉米叶片上取下的圆形小片与农杆菌共培养，当农杆菌侵染玉米细胞后，能将________上的T-DNA转移到被侵染的细胞，并且将其整合到__________________________。筛选这种转化细胞后，利用植物组织培养技术，经过________形成愈伤组织，将愈伤组织接种到含____________________的培养基上，诱导其形成胚状体，再生成植株。
(4)对转基因再生玉米植株进行分子水平检测时发现，有些植株虽有R基因，但几乎没有赖氨酸含量多的蛋白质，造成该现象的原因可能有_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
课时分层作业(15)
1 2 3 5 6 7 9 10 11 12 13
D B D B C C B A B C A
4．(1)Ca2+ (2)感染菊花(或植物)细胞，将T-DNA转移至受体细胞 染色体DNA (3)卡那霉素 (4)抗虫基因(目的基因) 含目的基因的菊花DNA(或转基因菊花的DNA)
8．(1)BmNPV 基因表达载体 利用PCR扩增目的基因 (2)使目的基因在p10基因的驱动下高效表达 磷酸二酯键 (3)抗原—抗体杂交 家蚕细胞的内质网和高尔基体会对人胶原蛋白进行加工，使表达的胶原蛋白与人的胶原蛋白的结构和功能相似
14．(1)耐高温的DNA聚合 Mg2+ R基因两端的碱基(核苷酸)序列(或R基因的已知序列) (2)利于R基因在玉米中超量表达 PstⅠ、EcoR Ⅰ (3)Ti质粒 该细胞的染色体DNA上 脱分化 特定激素(或生长素和细胞分裂素) (4)基因转化过程中强启动子可能丢失或断裂，未能真正转化成功；虽然转化成功，但是R基因保持沉默，不能有效表达
1．D [Bt基因是从苏云金杆菌中分离出来的抗虫基因；Bt基因可借助花粉管通道进入棉花细胞中；培育的转基因棉花植株需要做抗虫的接种实验，以在个体生物学水平检测目的基因的表达；切割得到的Bt基因和载体的连接是靠DNA连接酶来完成的。]
2．B [转基因抗虫棉只是对棉铃虫有较强的抗性，并不能抵抗一切危害棉花植株的害虫，B错误。]
3．D [转基因大西洋鲑体内并没有导入抗冻蛋白基因，只是导入了抗冻蛋白基因的启动子，A错误；构建基因表达载体需要限制酶和DNA连接酶，B错误；目的基因能通过PCR技术扩增获得，C错误；生长激素基因能控制合成生长激素，生长激素含量增加导致转基因大西洋鲑的生长速度加快，D正确。]
4．(1)用Ca2+处理土壤农杆菌，使其处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，易于吸收外源重组DNA分子。(2)农杆菌能够感染植物细胞，将T-DNA转移至受体细胞中，并插入受体细胞的染色体DNA上，利用这个特点实现导入目的基因。(3)利用添加卡那霉素的培养基可以筛选含卡那霉素抗性基因的转基因植株。(4)用PCR方法检测转基因菊花是否含有目的基因时，需根据目的基因的核苷酸序列设计特异引物，以含目的基因的菊花DNA为模板进行第一轮扩增。
5．B [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，B错误。]
6．C [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，B正确，C错误；无论以哪种动物作为供体，都需要在其基因组中导入调控基因表达的DNA序列，以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因，再结合克隆技术，培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆动物器官，D正确。]
7．C [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，A正确；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、黑曲霉或酵母菌的基因组中，B正确；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，C错误；生产淀粉酶和脂肪酶时，可通过构建工程菌，用发酵技术大量生产，D正确。]
8．(1)BmNPV专性寄生于鳞翅目昆虫，如家蚕，为了更有利于将目的基因导入家蚕细胞，可将目的基因与BmNPV重组，构建基因表达载体。通过PCR可在体外复制特定DNA片段，短时间内大量扩增目的基因。(2)启动子位于基因的首端，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录。限制酶和DNA连接酶作用的化学键均是磷酸二酯键。(3)检测目的基因是否翻译出蛋白质，采用的方法是抗原—抗体杂交。大肠杆菌为原核生物，无内质网和高尔基体，不能对人胶原蛋白进行加工。
9．B [大面积种植转基因抗虫棉，并施用杀虫剂会选择出抗性强的害虫，导致害虫种群抗药性基因频率升高，且施用杀虫剂会在一定程度上造成环境污染，B符合题意。]
10．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，会使乙烯合成酶基因的翻译过程受阻，C、D正确。]
11．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合理；大量表达ipt(细胞分裂素合成关键基因)，细胞分裂素含量升高，细胞分裂素和生长素的比例高时，有利于芽的分化，B不合理；赤霉素能促进细胞伸长，从而引起植株增高，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合理；乙烯有催熟作用，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合理。]
12．C [步骤①是以RNA为模板生成DNA的过程，为逆转录，需使用逆转录酶，A正确；步骤②是基因表达载体的构建，所依据的理论基础之一是DNA分子结构的相似性，B正确；步骤③需用Ca2+处理大肠杆菌，使其处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，然后再将重组质粒导入大肠杆菌，C错误；患禽流感康复的鸡的血清中含相应的抗体，可以与Q蛋白发生抗原—抗体特异性结合反应，以此可以检测Q蛋白的免疫反应特性，D正确。]
13．A [分析题意可知，科学家将目的基因导入了菊花细胞，故受体细胞可以选择菊花叶片细胞，但不能选择桃蚜细胞，A错误；基因工程中构建基因表达载体时，由于T-DNA可以转移到受体细胞内， 故可以将目的基因GNA插入Ti质粒的T-DNA上，B正确；导入目的基因的受体细胞为菊花细胞，要将其培养成个体，需要经过植物组织培养，C正确；已知雪花莲凝集素基因GNA的表达产物能有效抑制桃蚜生长，故应用抗虫接种实验，检测转基因菊花对桃蚜的抗性及抗性的程度，D正确。]
14．(1)利用PCR技术增扩R基因时，需要在一定的缓冲液中才能进行，其中由于温度要求，需要加入耐高温的DNA聚合酶和激活该酶所需的Mg2+。为了特异性扩增R基因序列，需根据R基因两端的碱基序列设计特异性引物。(2)图中强启动子的作用是利于目的基因即R基因在玉米中超量表达。在构建基因表达载体时，若为了避免R基因和质粒的自连或反向连接，提高重组效率，应该选择的限制酶是Pst Ⅰ、EcoR Ⅰ。(3)随着转化方法的突破，农杆菌侵染玉米这种单子叶植物也取得了成功。科研人员从新鲜的玉米叶片上取下的圆形小片与农杆菌共培养，当农杆菌侵染玉米细胞后，能将Ti质粒上的T-DNA转移到被侵染的细胞，并且将其整合到该细胞的染色体DNA上。筛选这种转化细胞后，利用植物组织培养技术，经过脱分化形成愈伤组织，将愈伤组织接种到含特定激素，如生长素和细胞分裂素的培养基上，诱导其形成胚状体，再生成植株。(4)对转基因再生玉米植株进行分子水平检测时发现，有些植株虽有R基因，但几乎没有赖氨酸含量多的蛋白质，造成该现象的原因可能有基因转化过程中强启动子可能丢失或断裂，未能真正转化成功；虽然转化成功，但是R基因保持沉默，不能有效表达。
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