1．3 基因工程的应用
1．举例说出基因工程的应用及取得的丰硕成果。(重点) 2.了解基因工程的进展。
3．了解基因工程在农业和医疗等方面的应用。(难点)
一、植物基因工程的成果(阅读教材P17～P20)
植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力，以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。
.抗虫和抗病转基因植物
抗虫转基因植物
抗病转基因植物
基因
种类
Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等
(1)抗病毒基因：病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因；
(2)抗真菌基因：几丁质酶基因和抗毒素合成基因
成果
水稻、棉花、玉米、马铃薯、番茄等
抗烟草花叶病毒的转基因烟草和抗病毒的转基因小麦、甜椒、番茄等
意义
减少化学农药的使用，降低生产成本，减少环境污染等
.抗逆转基因植物
(1)抗逆基因：调节细胞渗透压的基因使作物抗盐碱、抗干旱；鱼的抗冻蛋白基因使作物耐寒；抗除草剂基因使作物抗除草剂。
(2)成果：烟草、大豆、番茄、玉米等。
3．利用转基因改良植物的品质
植物基因工程成果表现
“三抗一优良”，三抗是指“抗虫”“抗病”和“抗逆”，一优良是指转入的优良基因表达的性状表现优良。
二、动物基因工程的前景(阅读教材P20～P21)
应用项目
基因来源
成果
提高动物的生长速度
外源生长激素基因
转基因绵羊、转基因鲤鱼
改善畜产品的品质
肠乳糖酶基因
转基因牛分泌的乳汁中乳糖含量少
转基因动物生产药物
药用蛋白基因＋乳腺蛋白基因的启动子
乳腺(房)生物反应器
转基因动物作器官移植的供体
抑制或除去抗原决定基因
利用克隆技术培育没有免疫排斥反应的猪器官
三、基因工程药物(阅读教材P21～P23)
.药物来源：转基因的“工程菌”。
.成果：重组人胰岛素、细胞因子、抗体、疫苗、激素等。
四、基因治疗(阅读教材P23～P24)
.概念：把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。
2．成果：将腺苷酸脱氨酶基因转入患者淋巴细胞中，治疗复合型免疫缺陷症。
3．方法
(1)体外基因治疗：先从病人体内获得某种细胞，如T淋巴细胞，进行培养。然后，在体外完成基因转移，再筛选成功转移的细胞扩增培养，最后重新输入患者体内。
(2)体内基因治疗：直接向人体组织细胞中转移基因的治病方法。
连一连
判一判
(1)转基因抗虫棉的Bt毒蛋白基因能抗病毒、细菌、真菌。(×)
(2)“转基因植物”是指植物体细胞中出现了新基因的植物。(×)
分析：转基因植物是指细胞中被转入了外源基因的植物，并非出现新基因。
(3)(2018·宿迁高二检测)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。(×)
(4)利用工程菌可生产人的胰岛素等某些激素。(√)
(5)(2018·绵阳高二期末)直接在患者组织细胞中，进行改造致病基因的方法为体内基因治疗。(×)
(6)基因治疗又叫基因诊断。(×)
三种转基因生物的生产过程
探究1 转基因植物生产过程图解
探究2 转基因动物生产过程图解(以转基因牛生产过程为例)
探究3 转基因微生物生产过程图解(以可生产干扰素的酵母菌的培育过程为例)
转基因作物中的目的基因
(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，直接控制生物的某种性状，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接种来进行个体水平的检测。
1．(2018·扬州高二检测)北极比目鱼中有抗冻基因，其编码的抗冻蛋白具有11个氨基酸的重复序列，该序列重复次数越多，抗冻能力越强。下图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图，下列有关叙述正确的是( )
A．过程①是获取抗冻基因的过程，用到的酶只有限制酶
B．在重组质粒上，抗冻基因首端和末端一定具有启动子和终止子，启动和终止翻译的进程
C．过程②用到的质粒是农杆菌的Ti质粒，要将重组质粒转入农杆菌才能进行筛选
D．根据抗冻基因制作的DNA探针，可以用来检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在
解析：选D。据题图可知，该转基因技术操作中，获取目的基因的方法是利用抗冻基因(目的基因)的mRNA进行人工化学合成，需要的酶是逆转录酶和限制酶，A项错误；目的基因首端和末端的启动子和终止子均是DNA片段，分别启动和终止转录的进程，B项错误；重组质粒转入农杆菌的目的是通过农杆菌转化法将目的基因导入番茄细胞中，C项错误；检测目的基因是否导入受体细胞，通常是用DNA探针进行检测，即DNA分子杂交技术，D项正确。
2．(2018·广东潮南实验学校月考)干扰素是治疗癌症的重要药物，它必须从血液中提取，每升人血中只能提取0.5 μg，所以价格昂贵。美国加利福尼亚的某生物制品公司用如下方法生产干扰素。从如图所示方式中可以看出，该公司生产干扰素运用的方法是( )
A．个体间的杂交 B．基因工程
C．细胞融合 D．器官移植
解析：选B。该过程将淋巴细胞中的干扰素基因转移到酵母菌中，并使其成功表达，是转基因技术。
基因工程应用中的“一、二、三、四”
一：一个目的基因。
二：二种工具酶，二种末端，二个基因(目的基因和标记基因)。
三：三种工具，三种受体细胞，转基因植物三种转化方法，分子检测的三个方面。
四：四个步骤，基因表达载体的四个组成元件，检测的四个方面。
乳腺(房)生物反应器与基因治疗
探究1 乳腺生物反应器
资料：应用重组DNA技术和转基因技术，将目的基因转移到尚未分化的动物胚胎细胞(或受精卵)中，经胚胎移植，得到能在乳腺中表达转基因产品的个体，其乳腺组织可分泌生产“目的产品”，如具有药用价值的蛋白，这些蛋白进入乳汁中，再通过回收含转基因蛋白的动物乳汁，就可以提取有重要药用价值的生物活性蛋白。
结合上述资料完善其操作过程：
(1)培育转基因动物，为什么不选用体细胞而选用受精卵作为受体细胞？
提示：动物已分化的体细胞全能性受到限制，而受精卵分化程度低，全能性容易表达。
(2)基因工程药物与传统意义上的药物有什么区别？
提示：基因工程药物生产效率高、针对性强、成本低、价格便宜。
探究2 基因治疗的过程及途径
(1)完善下面体外基因治疗过程
(2)完善体外基因治疗与体内基因治疗的异同
体外基因治疗
体内基因治疗
不同点
从患者体内获取某种细胞→体外完成基因转移→筛选细胞扩增培养→回输患者体内
直接向患者体内组织细胞中转移基因
相同点
都是将外源基因导入靶细胞，以纠正缺陷基因，目前两种方法都处于初期临床试验阶段
乳腺生物反应器与工程菌生产药物的比较
项目
乳腺生物反应器
工程菌
含义
指将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
感受态细胞法
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
基因诊断与基因治疗
项目
方法
目的
基因诊断
制作相应探针，利用______________原理
检测人类某种遗传病
基因治疗
把健康的外源基因导入有__________的细胞中
治疗疾病
答案：DNA分子杂交 基因缺陷
1．阅读材料，回答问题：
材料一：科学家将蜘蛛丝蛋白基因转入山羊体内，然后从羊奶中提取蛋白质，抽成丝后坚如钢铁。
材料二：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一定进展。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。
(1)检测受体细胞是否含有目的基因的技术方法是_______________________。
(2)为使目的基因在后代中长期保存，应将目的基因导入____________中。
(3)从分离蛋白质的角度分析，乳腺和膀胱哪一个作为转基因动物的生物反应器更好？________。原因是__________________________________________________________。
解析：目的基因整合到细胞核中DNA分子上，能使目的基因在后代中长期保存。从分离产物的角度分析：乳汁中含有较多的蛋白质，这样就给分离带来一定的麻烦，而正常的尿液中几乎不含有蛋白质，分离蛋白质的过程就会变得非常简单，另外，雌雄动物都产生尿液，而只有雌性动物能产生乳汁，所以用膀胱反应器更好。
答案：(1)DNA分子杂交技术
(2)细胞核
(3)膀胱 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，而且不受性别限制
乳房生物反应器与膀胱生物反应器
乳房生物反应器是利用转基因动物的乳汁生产药用蛋白，而膀胱生物反应器是利用转基因动物的尿液生产药用蛋白，二者的优点是：收集药用蛋白比较容易，且不必对动物造成伤害。但乳房生物反应器需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。
2．《人类基因治疗》报道，在美国佛罗里达大学基因治疗中心接受基因治疗的三名遗传性失明患者都重新获得了一定的视力，并且没有严重的副作用。基因治疗是指( )
A．把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的
B．对有缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复正常，达到治疗疾病的目的
C．运用人工诱变方法，使有基因缺陷的细胞发生基因突变，从而恢复正常
D．运用基因工程技术，把有缺陷的基因切除，达到治疗疾病的目的
解析：选A。基因治疗只是将正常的外源基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，而细胞中的缺陷基因并未得到修复，基因治疗不是切除病变基因或诱发其突变。
关于基因治疗的几个问题
(1)基因治疗的现状——目前处于初期的临床试验阶段。
(2)用于基因治疗的基因种类：从健康人体分离得到正常的基因、反义基因、编码可以杀死癌细胞的蛋白酶基因。
(3)由于正常基因只是导入某些功能细胞中，且是体细胞，所以获得的性状不会遗传给下一代。
(4)基因治疗只是导入正常的基因，并未替换原来的基因，原有的致病基因与导入的正常基因都能表达。如果导入的正常基因是作为显性基因存在，则有疗效，也就是说，基因治疗只可治疗隐性遗传病。
核心知识小结
[要点回眸]
[答题必备]
植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力(如抗除草剂、抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱等)，改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。
动物基因工程技术可以提高动物的生长速度、改善畜产品的品质，用转基因动物生产药物，还可以用转基因动物作器官移植的供体。
利用转基因的工程菌生产的药物包括细胞因子、抗体、疫苗、激素等。
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功能，从而达到治疗疾病的目的，是治疗遗传病最有效的手段。
基因治疗包括体外基因治疗和体内基因治疗。
[随堂检测]
1．(2018·甘肃天水检测)1987年，美国科学家将萤火虫的荧光素基因转入烟草植物细胞并获得高水平的表达。长成的烟草植株通体光亮，堪称自然界的奇迹。这一研究成果表明( )
①萤火虫与烟草的DNA结构基本相同
②萤火虫与烟草共用一套遗传密码
③烟草体内合成了荧光素
④萤火虫和烟草合成蛋白质的方式基本相同
A．①③ B．②③
C．①④ D．①②③④
解析：选D。萤火虫与烟草的遗传物质都是双链DNA，这是完成基因重组的基础，①正确；自然界的所有生物几乎都共用一套遗传密码，即无论在高等生物还是低等生物中，相同的密码子决定的氨基酸种类都相同，②正确；萤火虫的荧光素基因导入烟草细胞使得该植株通体光亮，可见荧光素基因在该植株中成功表达，③正确；基因的表达包括转录和翻译，最后合成出蛋白质，④正确。
2．(2018·盐城高二检测)下列关于植物、动物以及微生物在基因工程的应用方面的叙述，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
解析：选A。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、使用工具到操作流程等基本一致，B、C、D项正确；三类转基因生物都可以用来生产基因工程药物，A项错误。
3．(2018·东北育才学校高二期中)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．可通过农杆菌感染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
解析：选D。棉花是双子叶植物，通过农杆菌感染法可将重组质粒导入棉花受体细胞，A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正确；如果目的基因的核苷酸序列是全部未知的，可从基因文库中获取目的基因，D错误。
4．下列有关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，后者在其细胞或产物中提取
B．前者是在畜牧业中的应用，后者是在工业生产中的应用
C．前者合成的蛋白质已加工成熟，后者合成的蛋白质一般没有加工成熟
D．两者与人体基因结构均相同
解析：选D。动物基因的结构与人类基因的结构基本相同，微生物基因的结构与人类基因的结构不同。
5．腺苷酸脱氨酶(ADA)基因缺陷症是一种免疫缺陷症，对患者采用的基因治疗方法是：取出患者的淋巴细胞，进行体外培养时转入正常ADA基因，再将这些淋巴细胞转入患者体内，使其免疫功能增强，能正常生活。下列有关叙述中不正确的是( )
A．正常ADA基因替换了患者的缺陷基因
B．正常ADA基因通过控制ADA的合成来影响免疫功能
C．淋巴细胞需在体外扩增后再转入患者体内
D．腺苷酸脱氨酶(ADA)基因缺陷症属于先天性免疫缺陷症
解析：选A。基因治疗是将正常的基因导入到有基因缺陷的细胞中。正常的ADA基因可以控制合成正常的ADA来影响免疫功能；为获得大量含正常ADA基因的淋巴细胞，需在体外扩增后再转入患者体内；腺苷酸脱氨酶(ADA)基因缺陷症属于先天性免疫缺陷症。
6．(2017·高考全国卷Ⅱ)几丁质是许多真菌细胞壁的重要成分，几丁质酶可催化几丁质水解。通过基因工程将几丁质酶基因转入植物体内，可增强其抗真菌病的能力。回答下列问题：
(1)在进行基因工程操作时，若要从植物体中提取几丁质酶的mRNA，常选用嫩叶而不选用老叶作为实验材料，原因是________________________________。提取RNA时，提取液中需添加RNA酶抑制剂，其目的是________________________________________。
(2)以mRNA为材料可以获得cDNA，其原理是_________________________________。
(3)若要使目的基因在受体细胞中表达，需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导入受体细胞，原因是______________________________________________(答出两点即可)。
(4)当几丁质酶基因和质粒载体连接时，DNA连接酶催化形成的化学键是___________。
(5)若获得的转基因植株(几丁质酶基因已经整合到植物的基因组中)抗真菌病的能力没有提高，根据中心法则分析，其可能的原因是_________________________________。
解析：(1)在进行基因工程操作时，若要从植物体中提取几丁质酶的mRNA，常选用嫩叶而不选用老叶作为实验材料，原因是相对于老叶而言嫩叶组织细胞更容易被破碎。提取RNA时，提取液中需添加RNA酶抑制剂，其目的是防止RNA降解。(2)以mRNA为材料获得cDNA的原理是在逆转录酶的作用下，以mRNA为模板按照碱基互补配对的原则可以合成cDNA。(3)若要使目的基因在受体细胞中表达，需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导入受体细胞，原因是目的基因无复制原点且目的基因无表达所需启动子。(4)DNA连接酶催化形成的化学键是磷酸二酯键。(5)若获得的转基因植株不具备所期望的性状表现，根据中心法则分析，其可能的原因是目的基因的转录或翻译异常。
答案：(1)嫩叶组织细胞易破碎 防止RNA降解 (2)在逆转录酶的作用下，以mRNA为模板按照碱基互补配对的原则可以合成cDNA (3)目的基因无复制原点；目的基因无表达所需启动子 (4)磷酸二酯键 (5)目的基因的转录或翻译异常
7．应用基因工程技术可以获得人们需要的生物新品种或新产品。请根据下列材料回答问题：
材料一：蜘蛛丝(丝蛋白)被称为“生物钢”，有着超强的抗张度，可制成防弹背心、降落伞绳等。蜘蛛丝还可被制成人造韧带和人造肌腱。科学家研究出集中生产蜘蛛丝的方法——培育转基因蜘蛛羊。
材料二：注射疫苗往往会在儿童和部分成年人身上引起痛苦。将疫苗藏身水果蔬菜中，人们在食用这些转基因植物的同时也获得免疫力，因而无需免疫接种，这一新概念将引起疫苗研究的一场革命。
(1)图中，过程①⑤所需要的工具酶有________________________，构建的蜘蛛丝蛋白基因表达载体一般由________、________、启动子、终止子等部分组成。
(2)过程②将重组质粒导入山羊受体细胞时，采用最多也最有效的方法是_________。通过①～④过程培育的蜘蛛羊可以作为乳腺生物反应器，从________中提取所需要的蜘蛛丝蛋白。
(3)通过⑤⑥⑦培育转基因莴苣，相比诱变育种和杂交育种方法，具有____________等突出优点。
解析：基因工程常用限制酶、DNA连接酶和载体作为工具。基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子、标记基因和复制原点。将目的基因导入动物细胞的常用方法是显微注射法。基因工程育种的优点是能克服远缘杂交不亲和的障碍，目的性较强。
答案：(1)限制酶、DNA连接酶 目的基因 标记基因 (2)显微注射法 乳汁 (3)目的性强，能克服远缘杂交的不亲和的障碍(或能有效地打破物种间的生殖隔离界限)
[课时作业]
一、选择题
1．(2018·长春外国语学校高二月考)科学家在河南华溪蟹中找到了金属硫蛋白基因，并以质粒为载体，采用转基因方法培育出了硫吸收能力极强的转基因烟草。下列有关该烟草培育的说法正确的是( )
A．金属硫蛋白基因需插入到质粒上，才能转移到受体细胞中
B．需用特定的限制酶切割烟草的核酸
C．同种限制酶既可以切割含目的基因的DNA片段又可以切割质粒，因此不具有专一性
D．转基因烟草与原烟草相比基因组成发生了变化，导致两者出现生殖隔离
解析：选A。金属硫蛋白基因需插入到质粒上，才能转移到受体细胞中，A正确；在基因工程中，需用特定的限制酶切割目的基因和运载体，而不是切割烟草的核酸，B错误；限制酶具有专一性，能识别特定的脱氧核苷酸序列，C错误；转基因烟草与原烟草之间一般不会出现生殖隔离，D错误。
2．(原创)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．将人血清白蛋白的基因改造后在山羊的乳腺中表达
D．将Bt毒蛋白基因整合到烟草或棉花的基因组并实现表达
解析：选B。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度。导入肠乳糖酶基因的奶牛的牛奶中乳糖含量少，改善了牛奶的品质。将人血清白蛋白的基因改造后在山羊的乳腺中表达是乳腺生物反应器的应用。Bt毒蛋白基因是抗虫基因，能够提高植物的抗性。
3．(2018·南京高二检测)在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中，下列操作正确的是( )
A．用限制酶切割烟草花叶病毒的核酸
B．用DNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体
C．重组DNA分子只能导入烟草的受精卵
D．用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞属于细胞水平的检测
解析：选B。限制酶一般只切割DNA分子双链，而烟草花叶病毒是RNA病毒，A项错误；DNA连接酶连接目的基因和载体，构建基因表达载体(即重组DNA分子)，B项正确；作为目的基因的受体细胞，可以是烟草的受精卵，也可以是一般的体细胞或烟草的原生质体，C项错误；D项应该属于个体生物学水平的检测，D项错误。
4．下表有关基因表达的选项中，不可能的是( )
基因
表达的细胞
表达产物
A
细菌抗虫蛋白基因
抗虫棉叶肉细胞
细菌抗虫蛋白
B
人酪氨酸酶基因
正常人皮肤细胞
人酪氨酸酶
C
动物胰岛素基因
大肠杆菌工程菌细胞
动物胰岛素
D
兔血红蛋白基因
兔成熟红细胞
兔血红蛋白
答案：D
5．(2018·云南师大附中期末)下面有关基因工程的叙述，正确的是( )
A．利用基因工程技术可分别从大肠杆菌和青霉菌体内获取基因工程药品胰岛素和青霉素
B．用氯化钠处理大肠杆菌可以使其处于感受态
C．启动子也称为起始密码子，终止子也称为终止密码子
D．由大肠杆菌工程菌获得的人的干扰素不能直接利用
解析：选D。青霉菌产生青霉素是一种自身基因的正常表达，故从青霉菌体内获得的青霉素不属于基因工程药品，A错误；用氯化钙处理大肠杆菌可以使其处于感受态，B错误；启动子和终止子都是一段特殊的DNA序列，负责调控基因的转录，而起始密码子和终止密码子都存在于mRNA上，分别决定翻译的起始和终止，C错误；大肠杆菌是原核生物，无内质网和高尔基体，由大肠杆菌工程菌生产的干扰素不具备天然活性，需经过人工加工处理后才能利用，D正确。
6．科学家将含人的α-抗胰蛋白酶基因的DNA片段，注射到羊的受精卵中，该受精卵发育成的羊能分泌含α-抗胰蛋白酶的奶。这一过程不涉及( )
A．DNA按照碱基互补配对原则自我复制
B．DNA以其一条链为模板合成RNA
C．RNA以自身为模板自我复制
D．按照RNA密码子的排列顺序合成蛋白质
解析：选C。目的基因在通过转基因工程得到的受体羊体内能够进行复制、转录和表达，RNA以自身为模板自我复制不能发生在正常的真核细胞内。
7．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，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。以下与此有关的叙述中正确的是( )
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．可将白蛋白基因导入牛的卵细胞中，通过组织培养形成转基因牛
C．人们只在转基因牛的乳汁中才能获取人白蛋白，这是因为只在转基因牛的乳腺细胞中才有人白蛋白基因
D．运用基因工程技术让牛合成人白蛋白，该技术将导致定向变异
解析：选D。“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蛋白质。动物细胞的全能性较难实现，用牛的卵细胞不能培养形成转基因牛。转基因牛的每个正常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，这是因为人白蛋白基因只在转基因牛的乳腺细胞中表达。
8．如图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述正确的是( )
A．②的构建需要限制性核酸内切酶和DNA聚合酶参与
B．③侵染植物细胞后，重组Ti质粒整合到④的染色体上
C．④的染色体上若含抗虫基因，则⑤就表现出抗虫性状
D．⑤只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异
解析：选D。A项，②为重组Ti质粒，其构建需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶。B项，含重组Ti质粒的农杆菌侵染植物细胞后，重组Ti质粒上的目的基因整合到受体细胞④的染色体上，而并非整个重组Ti质粒整合到④的染色体上。C项，目的基因导入受体细胞后不一定能进行表达，所以抗虫基因导入植物细胞后，培育成的植株也不一定具有抗虫性状。D项，转基因抗虫植株是否培育成功，可以从个体生物学水平上进行检测，即观察植株是否具有抗虫性状，如果具有抗虫性状则说明发生了可遗传变异(基因重组)。
9．近年来基因工程的发展非常迅猛，基因治疗不断取得新进展。下列疾病可用基因治疗医治的是( )
A．21－三体综合征
B．镰刀型细胞贫血症
C．地方性甲状腺肿
D．青少年型糖尿病
解析：选B。21－三体综合征是染色体异常遗传病，患者21号染色体有三条，病因不属于基因异常，不能进行基因治疗；镰刀型细胞贫血症可用基因治疗医治；地方性甲状腺肿采取的是放射性治疗或手术治疗；青少年型糖尿病属于自身免疫病，必须注射胰岛素治疗。
10．(2018·枣庄八中高二月考)研究发现，let-7基因能影响癌基因RAS的表达，使肺癌细胞的增殖受到抑制，其影响机理如图所示。下列相关叙述正确的是( )
A．目的基因是否在受体细胞中转录，可用抗原—抗体杂交技术来进行检测
B．let-7基因转录的miRNA与RAS mRNA的配对遵循碱基互补配对原则
C．肺癌细胞增殖受到抑制，可能是由于细胞中RAS mRNA含量减少引起的
D．let-7基因转录的miRNA无翻译功能是因为let-7基因缺少启动子
答案：B
二、非选择题
11．(2018·四川资阳高二诊断)菊天牛是菊花的主要害虫之一，为达到防治目的，科研人员通过转基因技术培育出了抗虫菊花。请回答下列问题：
(1)可用____________处理土壤农杆菌，使其处于____________以便吸收重组质粒。
(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，并插入到菊花细胞的____________上，最终形成转基因植株。
(3)用PCR方法检测转基因菊花是否含有目的基因时，需根据____________的脱氧核苷酸序列设计特异引物，以__________________为模板进行第一轮扩增。
(4)将转基因菊花嫩茎及叶片与人工饲料以适当比例混合后饲喂菊天牛2龄幼虫，实验结果如下表所示：
组别
死亡率(%)
实验组
转基因植株1
60.00
转基因植株2
53.33
对照组
13.33
①对照组应饲喂等量的____________菊花嫩茎及叶片与人工饲料混合物。
②据表分析，实验组与对照组____________差异显著，说明转基因菊花对菊天牛2龄幼虫有较强的毒杀作用。
答案：(1)Ca2＋(或CaCl2) 感受态 (2)将T－DNA转移至受体细胞 染色体DNA (3)抗虫基因(或目的基因) 转基因菊花的DNA(或含目的基因的菊花DNA)
(4)①非转基因 ②死亡率
12．科学家尝试使用Cre/LoxP位点特异性重组系统，在确定目的基因导入成功后，删除转基因烟草细胞内的抗除草剂基因。其技术过程如图1所示(图中的■代表基因前的启动子)，据图回答：
(1)LoxP是一种仅由34个碱基对构成的小型DNA片段，由两个含13个碱基对的反向重复序列和中间间隔的8个碱基对序列共同组成，自身不会表达，插入质粒后也不影响原有基因的表达，其碱基序列如图2所示：
Cre酶能特异性地识别此序列并在箭头处切开LoxP，其功能类似于基因工程中的_____酶。
(2)将重组质粒导入植物细胞最常用的方法是____________。作为标记基因，抗除草剂基因用于检测目的基因是否导入成功的原理是________________________。
(3)确定目的基因导入成功后，抗除草剂基因就没有用了。抗除草剂基因继续留在植物体内可能会造成的安全问题是________________________。经Cre酶处理后，质粒中的两个LoxP序列分别被切开后，可得到图1中右侧的这两个DNA分子。由于________________，因此抗除草剂基因不再表达。
解析：(1)基因工程中的限制酶能特异性地识别脱氧核苷酸序列并在特定位点处切开，Cre酶的功能与之类似。(2)将重组质粒导入植物细胞最常用的方法是农杆菌转化法。抗除草剂基因和目的基因在同一个质粒上，可以用抗除草剂基因作为标记基因来检测目的基因是否导入成功。(3)抗除草剂基因继续留在植物体内可能会转移到杂草中，形成能抗除草剂的超级杂草。由图示可知，经Cre酶处理后，抗除草剂基因前没有了启动子，因此不能表达。
答案：(1)限制 (2)农杆菌转化法 抗除草剂基因和目的基因在同一个质粒上 (3)抗除草剂基因可能转移到杂草中 抗除草剂基因前没有了启动子
13．(2018·无锡天一中学高二期末)我国科学家屠呦呦因青蒿素的研究荣获2015年诺贝尔生理学或医学奖。青蒿素是目前世界上最有效的治疗疟疾药物，为青蒿植株的次级代谢产物，其化学本质是一种萜类化合物，其生物合成途径如图1所示。正常青蒿植株的青蒿素产量很低，难以满足临床需求，科学家为了提高青蒿素产量，将棉花中的FPP合成酶基因导入了青蒿植株并让其成功表达，获得了高产青蒿植株，过程如图2所示。
(1)研究人员从棉花基因文库中获取FPP合酶基因后，可以采用______技术对该目的基因进行大量扩增，该技术除了需要提供模板和游离的脱氧核苷酸外，还需要提供_________、__________________等条件。
(2)图2中的①为__________________，形成过程中需要____________________等酶；棉花FPP合成酶基因能够和质粒连接成①的主要原因是__________________________。
(3)若②不能在含有抗生素Kan的培养基上生存，则原因是________________________。
(4)由题意可知，除了通过提高FPP的含量来提高青蒿素的产量外，还可以通过哪些途径来提高青蒿素的产量？(试举一例)___________________________________________。
解析：(1)PCR技术可在体外快速扩增目的基因，PCR的条件：模板(目的基因)、原料(四种脱氧核苷酸)、引物、热稳定DNA聚合酶(Taq酶)。(2)图2中的①为构建的基因表达载体(重组质粒)，形成过程中需要限制酶切割目的基因和载体，再用DNA连接酶连接。由于切割棉花FPP合成酶基因和质粒后，具有相同的黏性末端，两者能够连接成①基因表达载体。(3)重组质粒中含有标记基因，若②不能在含抗生素Kan的培养基上生长，说明重组质粒未导入农杆菌。(4)据图分析可知，FPP在ADS基因表达的情况下，生成青蒿素，或者抑制SQS基因的表达，降低FPP生成其他萜类化合物的量，因此要提高青蒿素的产量，可以通过抑制SQS基因的表达(或增强ADS基因的表达)这些途径。
答案：(1)PCR 引物 热稳定的DNA聚合酶 (2)基因表达载体(重组质粒) 限制酶和DNA连接酶 切割后具有相同的黏性末端 (3)重组质粒没有导入农杆菌
(4)抑制SQS基因的表达(或增强ADS基因的表达)
14．HIV属于逆转录病毒，是艾滋病的病原体。回答下列问题：
(1)用基因工程方法制备HIV的某蛋白(目的蛋白)时，可先提取HIV中的______，以其作为模板，在________的作用下合成________，获取该目的蛋白的基因，构建重组表达载体，随后导入受体细胞。
(2)从受体细胞中分离纯化出目的蛋白，该蛋白作为抗原注入机体后，刺激机体产生的可与此蛋白结合的相应分泌蛋白是________，该分泌蛋白可用于检测受试者血清中的HIV，检测的原理是_____________________________________________________。
(3)已知某种菌导致的肺炎在健康人群中罕见，但是在艾滋病患者中却多发。引起这种现象的根本原因是HIV主要感染和破坏了患者的部分________细胞，降低了患者免疫系统的防卫功能。
(4)人的免疫系统有______________癌细胞的功能。艾滋病患者由于免疫功能缺陷，易发生恶性肿瘤。
解析：(1)HIV的遗传物质是RNA，所以要想获得相应的目的基因，应以HIV的RNA为模板，在逆转录酶的作用下合成cDNA(或DNA)。
(2)目的蛋白注入机体后相当于抗原。在抗原的刺激下，机体进行体液免疫，由浆细胞产生相应抗体(分泌蛋白)，由于该抗体能与目的蛋白(抗原)发生特异性结合，所以可通过抗体检测出有无目的蛋白，从而确定体内有无HIV。
(3)HIV主要攻击人体的T(或T淋巴)细胞，从而降低机体免疫系统的防卫功能。
(4)癌细胞在机体中属于抗原，人体的免疫系统能够监控和清除癌细胞。
答案：(1)RNA 逆转录酶 cDNA(或DNA)
(2)抗体 抗原抗体特异性结合 (3)T(或T淋巴)
(4)监控和清除
15．医学研究发现，番茄红素具有一定的抗癌效果，其合成、转化途径如图1所示。由于普通番茄合成的番茄红素易发生转化，科学家设计了一种重组DNA(质粒三)，它能转录出双链RNA(发卡)，番茄细胞可以识别侵入的双链RNA并将该双链RNA及具有相同序列的单链RNA一起降解，提高了果实中番茄红素的含量(图2)。请分析回答下列问题：
(1)转录出“发卡”的DNA片段实际上是两个反向连接的________基因，由于“发卡”阻止了其在细胞内的________(填“转录”或“翻译”)过程，所以提高了果实中番茄红素的含量。
(2)为保证第二个目的基因片段反向连接，处理已开环质粒二所用的两种限制酶是________和________。
(3)科学家发现，培育成功的转基因番茄植株对光能的利用能力有所下降，据图1推测可能的原因是________________________。为解决此问题，可以按照乳腺生物反应器的原理，在转录出“发卡”的DNA片段前面加入只在果实中发挥作用的________。
(4)去磷酸化是去掉黏性末端最外侧游离的磷酸基团。对已开环的质粒二两端去磷酸化的主要目的是阻止其____________。
解析：(1)重组DNA(质粒三)能转录出双链RNA(“发卡”)，从而提高果实中番茄红素的含量，根据题干信息和图1可知其阻止了番茄红素环化酶的翻译，所以转录出“发卡”的DNA片段实际上是两个反向连接的番茄红素环化酶基因。(2)图2中，目的基因的两侧存在限制酶Ecl、BamHⅠ切点，所以为保证第二个目的基因片段反向连接，处理已开环质粒二所用的两种限制酶是Ecl和BamHⅠ。(3)转基因番茄植株对光能的利用能力有所下降，据图1推测可能的原因是转基因番茄细胞中缺乏番茄红素环化酶，胡萝卜素、叶黄素合成受阻，光反应减弱。要使目的基因只在果实中发挥作用，可以在目的基因前面加上只在果实中发挥作用的启动子。(4)对已开环的质粒二两端去磷酸化的主要目的是阻止其自身成环(环化)。
答案：(1)番茄红素环化酶 翻译 (2)Ecl BamHⅠ (3)胡萝卜素、叶黄素合成受阻，光反应减弱 启动子 (4)自身成环(自身环化)
[随堂检测]
1．(2018·甘肃天水检测)1987年，美国科学家将萤火虫的荧光素基因转入烟草植物细胞并获得高水平的表达。长成的烟草植株通体光亮，堪称自然界的奇迹。这一研究成果表明( )
①萤火虫与烟草的DNA结构基本相同
②萤火虫与烟草共用一套遗传密码
③烟草体内合成了荧光素
④萤火虫和烟草合成蛋白质的方式基本相同
A．①③ B．②③
C．①④ D．①②③④
解析：选D。萤火虫与烟草的遗传物质都是双链DNA，这是完成基因重组的基础，①正确；自然界的所有生物几乎都共用一套遗传密码，即无论在高等生物还是低等生物中，相同的密码子决定的氨基酸种类都相同，②正确；萤火虫的荧光素基因导入烟草细胞使得该植株通体光亮，可见荧光素基因在该植株中成功表达，③正确；基因的表达包括转录和翻译，最后合成出蛋白质，④正确。
2．(2018·盐城高二检测)下列关于植物、动物以及微生物在基因工程的应用方面的叙述，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
解析：选A。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、使用工具到操作流程等基本一致，B、C、D项正确；三类转基因生物都可以用来生产基因工程药物，A项错误。
3．(2018·东北育才学校高二期中)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．可通过农杆菌感染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
解析：选D。棉花是双子叶植物，通过农杆菌感染法可将重组质粒导入棉花受体细胞，A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正确；如果目的基因的核苷酸序列是全部未知的，可从基因文库中获取目的基因，D错误。
4．下列有关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，后者在其细胞或产物中提取
B．前者是在畜牧业中的应用，后者是在工业生产中的应用
C．前者合成的蛋白质已加工成熟，后者合成的蛋白质一般没有加工成熟
D．两者与人体基因结构均相同
解析：选D。动物基因的结构与人类基因的结构基本相同，微生物基因的结构与人类基因的结构不同。
5．腺苷酸脱氨酶(ADA)基因缺陷症是一种免疫缺陷症，对患者采用的基因治疗方法是：取出患者的淋巴细胞，进行体外培养时转入正常ADA基因，再将这些淋巴细胞转入患者体内，使其免疫功能增强，能正常生活。下列有关叙述中不正确的是( )
A．正常ADA基因替换了患者的缺陷基因
B．正常ADA基因通过控制ADA的合成来影响免疫功能
C．淋巴细胞需在体外扩增后再转入患者体内
D．腺苷酸脱氨酶(ADA)基因缺陷症属于先天性免疫缺陷症
解析：选A。基因治疗是将正常的基因导入到有基因缺陷的细胞中。正常的ADA基因可以控制合成正常的ADA来影响免疫功能；为获得大量含正常ADA基因的淋巴细胞，需在体外扩增后再转入患者体内；腺苷酸脱氨酶(ADA)基因缺陷症属于先天性免疫缺陷症。
6．(2017·高考全国卷Ⅱ)几丁质是许多真菌细胞壁的重要成分，几丁质酶可催化几丁质水解。通过基因工程将几丁质酶基因转入植物体内，可增强其抗真菌病的能力。回答下列问题：
(1)在进行基因工程操作时，若要从植物体中提取几丁质酶的mRNA，常选用嫩叶而不选用老叶作为实验材料，原因是________________________________。提取RNA时，提取液中需添加RNA酶抑制剂，其目的是________________________________________。
(2)以mRNA为材料可以获得cDNA，其原理是_________________________________。
(3)若要使目的基因在受体细胞中表达，需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导入受体细胞，原因是______________________________________________(答出两点即可)。
(4)当几丁质酶基因和质粒载体连接时，DNA连接酶催化形成的化学键是___________。
(5)若获得的转基因植株(几丁质酶基因已经整合到植物的基因组中)抗真菌病的能力没有提高，根据中心法则分析，其可能的原因是_________________________________。
解析：(1)在进行基因工程操作时，若要从植物体中提取几丁质酶的mRNA，常选用嫩叶而不选用老叶作为实验材料，原因是相对于老叶而言嫩叶组织细胞更容易被破碎。提取RNA时，提取液中需添加RNA酶抑制剂，其目的是防止RNA降解。(2)以mRNA为材料获得cDNA的原理是在逆转录酶的作用下，以mRNA为模板按照碱基互补配对的原则可以合成cDNA。(3)若要使目的基因在受体细胞中表达，需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导入受体细胞，原因是目的基因无复制原点且目的基因无表达所需启动子。(4)DNA连接酶催化形成的化学键是磷酸二酯键。(5)若获得的转基因植株不具备所期望的性状表现，根据中心法则分析，其可能的原因是目的基因的转录或翻译异常。
答案：(1)嫩叶组织细胞易破碎 防止RNA降解 (2)在逆转录酶的作用下，以mRNA为模板按照碱基互补配对的原则可以合成cDNA (3)目的基因无复制原点；目的基因无表达所需启动子 (4)磷酸二酯键 (5)目的基因的转录或翻译异常
7．应用基因工程技术可以获得人们需要的生物新品种或新产品。请根据下列材料回答问题：
材料一：蜘蛛丝(丝蛋白)被称为“生物钢”，有着超强的抗张度，可制成防弹背心、降落伞绳等。蜘蛛丝还可被制成人造韧带和人造肌腱。科学家研究出集中生产蜘蛛丝的方法——培育转基因蜘蛛羊。
材料二：注射疫苗往往会在儿童和部分成年人身上引起痛苦。将疫苗藏身水果蔬菜中，人们在食用这些转基因植物的同时也获得免疫力，因而无需免疫接种，这一新概念将引起疫苗研究的一场革命。
(1)图中，过程①⑤所需要的工具酶有________________________，构建的蜘蛛丝蛋白基因表达载体一般由________、________、启动子、终止子等部分组成。
(2)过程②将重组质粒导入山羊受体细胞时，采用最多也最有效的方法是_________。通过①～④过程培育的蜘蛛羊可以作为乳腺生物反应器，从________中提取所需要的蜘蛛丝蛋白。
(3)通过⑤⑥⑦培育转基因莴苣，相比诱变育种和杂交育种方法，具有____________等突出优点。
解析：基因工程常用限制酶、DNA连接酶和载体作为工具。基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子、标记基因和复制原点。将目的基因导入动物细胞的常用方法是显微注射法。基因工程育种的优点是能克服远缘杂交不亲和的障碍，目的性较强。
答案：(1)限制酶、DNA连接酶 目的基因 标记基因 (2)显微注射法 乳汁 (3)目的性强，能克服远缘杂交的不亲和的障碍(或能有效地打破物种间的生殖隔离界限)
[课时作业]
一、选择题
1．(2018·长春外国语学校高二月考)科学家在河南华溪蟹中找到了金属硫蛋白基因，并以质粒为载体，采用转基因方法培育出了硫吸收能力极强的转基因烟草。下列有关该烟草培育的说法正确的是( )
A．金属硫蛋白基因需插入到质粒上，才能转移到受体细胞中
B．需用特定的限制酶切割烟草的核酸
C．同种限制酶既可以切割含目的基因的DNA片段又可以切割质粒，因此不具有专一性
D．转基因烟草与原烟草相比基因组成发生了变化，导致两者出现生殖隔离
解析：选A。金属硫蛋白基因需插入到质粒上，才能转移到受体细胞中，A正确；在基因工程中，需用特定的限制酶切割目的基因和运载体，而不是切割烟草的核酸，B错误；限制酶具有专一性，能识别特定的脱氧核苷酸序列，C错误；转基因烟草与原烟草之间一般不会出现生殖隔离，D错误。
2．(原创)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．将人血清白蛋白的基因改造后在山羊的乳腺中表达
D．将Bt毒蛋白基因整合到烟草或棉花的基因组并实现表达
解析：选B。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度。导入肠乳糖酶基因的奶牛的牛奶中乳糖含量少，改善了牛奶的品质。将人血清白蛋白的基因改造后在山羊的乳腺中表达是乳腺生物反应器的应用。Bt毒蛋白基因是抗虫基因，能够提高植物的抗性。
3．(2018·南京高二检测)在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中，下列操作正确的是( )
A．用限制酶切割烟草花叶病毒的核酸
B．用DNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体
C．重组DNA分子只能导入烟草的受精卵
D．用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞属于细胞水平的检测
解析：选B。限制酶一般只切割DNA分子双链，而烟草花叶病毒是RNA病毒，A项错误；DNA连接酶连接目的基因和载体，构建基因表达载体(即重组DNA分子)，B项正确；作为目的基因的受体细胞，可以是烟草的受精卵，也可以是一般的体细胞或烟草的原生质体，C项错误；D项应该属于个体生物学水平的检测，D项错误。
4．下表有关基因表达的选项中，不可能的是( )
基因
表达的细胞
表达产物
A
细菌抗虫蛋白基因
抗虫棉叶肉细胞
细菌抗虫蛋白
B
人酪氨酸酶基因
正常人皮肤细胞
人酪氨酸酶
C
动物胰岛素基因
大肠杆菌工程菌细胞
动物胰岛素
D
兔血红蛋白基因
兔成熟红细胞
兔血红蛋白
答案：D
5．(2018·云南师大附中期末)下面有关基因工程的叙述，正确的是( )
A．利用基因工程技术可分别从大肠杆菌和青霉菌体内获取基因工程药品胰岛素和青霉素
B．用氯化钠处理大肠杆菌可以使其处于感受态
C．启动子也称为起始密码子，终止子也称为终止密码子
D．由大肠杆菌工程菌获得的人的干扰素不能直接利用
解析：选D。青霉菌产生青霉素是一种自身基因的正常表达，故从青霉菌体内获得的青霉素不属于基因工程药品，A错误；用氯化钙处理大肠杆菌可以使其处于感受态，B错误；启动子和终止子都是一段特殊的DNA序列，负责调控基因的转录，而起始密码子和终止密码子都存在于mRNA上，分别决定翻译的起始和终止，C错误；大肠杆菌是原核生物，无内质网和高尔基体，由大肠杆菌工程菌生产的干扰素不具备天然活性，需经过人工加工处理后才能利用，D正确。
6．科学家将含人的α-抗胰蛋白酶基因的DNA片段，注射到羊的受精卵中，该受精卵发育成的羊能分泌含α-抗胰蛋白酶的奶。这一过程不涉及( )
A．DNA按照碱基互补配对原则自我复制
B．DNA以其一条链为模板合成RNA
C．RNA以自身为模板自我复制
D．按照RNA密码子的排列顺序合成蛋白质
解析：选C。目的基因在通过转基因工程得到的受体羊体内能够进行复制、转录和表达，RNA以自身为模板自我复制不能发生在正常的真核细胞内。
7．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，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。以下与此有关的叙述中正确的是( )
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．可将白蛋白基因导入牛的卵细胞中，通过组织培养形成转基因牛
C．人们只在转基因牛的乳汁中才能获取人白蛋白，这是因为只在转基因牛的乳腺细胞中才有人白蛋白基因
D．运用基因工程技术让牛合成人白蛋白，该技术将导致定向变异
解析：选D。“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蛋白质。动物细胞的全能性较难实现，用牛的卵细胞不能培养形成转基因牛。转基因牛的每个正常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，这是因为人白蛋白基因只在转基因牛的乳腺细胞中表达。
8．如图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述正确的是( )
A．②的构建需要限制性核酸内切酶和DNA聚合酶参与
B．③侵染植物细胞后，重组Ti质粒整合到④的染色体上
C．④的染色体上若含抗虫基因，则⑤就表现出抗虫性状
D．⑤只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异
解析：选D。A项，②为重组Ti质粒，其构建需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶。B项，含重组Ti质粒的农杆菌侵染植物细胞后，重组Ti质粒上的目的基因整合到受体细胞④的染色体上，而并非整个重组Ti质粒整合到④的染色体上。C项，目的基因导入受体细胞后不一定能进行表达，所以抗虫基因导入植物细胞后，培育成的植株也不一定具有抗虫性状。D项，转基因抗虫植株是否培育成功，可以从个体生物学水平上进行检测，即观察植株是否具有抗虫性状，如果具有抗虫性状则说明发生了可遗传变异(基因重组)。
9．近年来基因工程的发展非常迅猛，基因治疗不断取得新进展。下列疾病可用基因治疗医治的是( )
A．21－三体综合征
B．镰刀型细胞贫血症
C．地方性甲状腺肿
D．青少年型糖尿病
解析：选B。21－三体综合征是染色体异常遗传病，患者21号染色体有三条，病因不属于基因异常，不能进行基因治疗；镰刀型细胞贫血症可用基因治疗医治；地方性甲状腺肿采取的是放射性治疗或手术治疗；青少年型糖尿病属于自身免疫病，必须注射胰岛素治疗。
10．(2018·枣庄八中高二月考)研究发现，let-7基因能影响癌基因RAS的表达，使肺癌细胞的增殖受到抑制，其影响机理如图所示。下列相关叙述正确的是( )
A．目的基因是否在受体细胞中转录，可用抗原—抗体杂交技术来进行检测
B．let-7基因转录的miRNA与RAS mRNA的配对遵循碱基互补配对原则
C．肺癌细胞增殖受到抑制，可能是由于细胞中RAS mRNA含量减少引起的
D．let-7基因转录的miRNA无翻译功能是因为let-7基因缺少启动子
答案：B
二、非选择题
11．(2018·四川资阳高二诊断)菊天牛是菊花的主要害虫之一，为达到防治目的，科研人员通过转基因技术培育出了抗虫菊花。请回答下列问题：
(1)可用____________处理土壤农杆菌，使其处于____________以便吸收重组质粒。
(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，并插入到菊花细胞的____________上，最终形成转基因植株。
(3)用PCR方法检测转基因菊花是否含有目的基因时，需根据____________的脱氧核苷酸序列设计特异引物，以__________________为模板进行第一轮扩增。
(4)将转基因菊花嫩茎及叶片与人工饲料以适当比例混合后饲喂菊天牛2龄幼虫，实验结果如下表所示：
组别
死亡率(%)
实验组
转基因植株1
60.00
转基因植株2
53.33
对照组
13.33
①对照组应饲喂等量的____________菊花嫩茎及叶片与人工饲料混合物。
②据表分析，实验组与对照组____________差异显著，说明转基因菊花对菊天牛2龄幼虫有较强的毒杀作用。
答案：(1)Ca2＋(或CaCl2) 感受态 (2)将T－DNA转移至受体细胞 染色体DNA (3)抗虫基因(或目的基因) 转基因菊花的DNA(或含目的基因的菊花DNA)
(4)①非转基因 ②死亡率
12．科学家尝试使用Cre/LoxP位点特异性重组系统，在确定目的基因导入成功后，删除转基因烟草细胞内的抗除草剂基因。其技术过程如图1所示(图中的■代表基因前的启动子)，据图回答：
(1)LoxP是一种仅由34个碱基对构成的小型DNA片段，由两个含13个碱基对的反向重复序列和中间间隔的8个碱基对序列共同组成，自身不会表达，插入质粒后也不影响原有基因的表达，其碱基序列如图2所示：
Cre酶能特异性地识别此序列并在箭头处切开LoxP，其功能类似于基因工程中的_____酶。
(2)将重组质粒导入植物细胞最常用的方法是____________。作为标记基因，抗除草剂基因用于检测目的基因是否导入成功的原理是________________________。
(3)确定目的基因导入成功后，抗除草剂基因就没有用了。抗除草剂基因继续留在植物体内可能会造成的安全问题是________________________。经Cre酶处理后，质粒中的两个LoxP序列分别被切开后，可得到图1中右侧的这两个DNA分子。由于________________，因此抗除草剂基因不再表达。
解析：(1)基因工程中的限制酶能特异性地识别脱氧核苷酸序列并在特定位点处切开，Cre酶的功能与之类似。(2)将重组质粒导入植物细胞最常用的方法是农杆菌转化法。抗除草剂基因和目的基因在同一个质粒上，可以用抗除草剂基因作为标记基因来检测目的基因是否导入成功。(3)抗除草剂基因继续留在植物体内可能会转移到杂草中，形成能抗除草剂的超级杂草。由图示可知，经Cre酶处理后，抗除草剂基因前没有了启动子，因此不能表达。
答案：(1)限制 (2)农杆菌转化法 抗除草剂基因和目的基因在同一个质粒上 (3)抗除草剂基因可能转移到杂草中 抗除草剂基因前没有了启动子
13．(2018·无锡天一中学高二期末)我国科学家屠呦呦因青蒿素的研究荣获2015年诺贝尔生理学或医学奖。青蒿素是目前世界上最有效的治疗疟疾药物，为青蒿植株的次级代谢产物，其化学本质是一种萜类化合物，其生物合成途径如图1所示。正常青蒿植株的青蒿素产量很低，难以满足临床需求，科学家为了提高青蒿素产量，将棉花中的FPP合成酶基因导入了青蒿植株并让其成功表达，获得了高产青蒿植株，过程如图2所示。
(1)研究人员从棉花基因文库中获取FPP合酶基因后，可以采用______技术对该目的基因进行大量扩增，该技术除了需要提供模板和游离的脱氧核苷酸外，还需要提供_________、__________________等条件。
(2)图2中的①为__________________，形成过程中需要____________________等酶；棉花FPP合成酶基因能够和质粒连接成①的主要原因是__________________________。
(3)若②不能在含有抗生素Kan的培养基上生存，则原因是________________________。
(4)由题意可知，除了通过提高FPP的含量来提高青蒿素的产量外，还可以通过哪些途径来提高青蒿素的产量？(试举一例)___________________________________________。
解析：(1)PCR技术可在体外快速扩增目的基因，PCR的条件：模板(目的基因)、原料(四种脱氧核苷酸)、引物、热稳定DNA聚合酶(Taq酶)。(2)图2中的①为构建的基因表达载体(重组质粒)，形成过程中需要限制酶切割目的基因和载体，再用DNA连接酶连接。由于切割棉花FPP合成酶基因和质粒后，具有相同的黏性末端，两者能够连接成①基因表达载体。(3)重组质粒中含有标记基因，若②不能在含抗生素Kan的培养基上生长，说明重组质粒未导入农杆菌。(4)据图分析可知，FPP在ADS基因表达的情况下，生成青蒿素，或者抑制SQS基因的表达，降低FPP生成其他萜类化合物的量，因此要提高青蒿素的产量，可以通过抑制SQS基因的表达(或增强ADS基因的表达)这些途径。
答案：(1)PCR 引物 热稳定的DNA聚合酶 (2)基因表达载体(重组质粒) 限制酶和DNA连接酶 切割后具有相同的黏性末端 (3)重组质粒没有导入农杆菌
(4)抑制SQS基因的表达(或增强ADS基因的表达)
14．HIV属于逆转录病毒，是艾滋病的病原体。回答下列问题：
(1)用基因工程方法制备HIV的某蛋白(目的蛋白)时，可先提取HIV中的______，以其作为模板，在________的作用下合成________，获取该目的蛋白的基因，构建重组表达载体，随后导入受体细胞。
(2)从受体细胞中分离纯化出目的蛋白，该蛋白作为抗原注入机体后，刺激机体产生的可与此蛋白结合的相应分泌蛋白是________，该分泌蛋白可用于检测受试者血清中的HIV，检测的原理是_____________________________________________________。
(3)已知某种菌导致的肺炎在健康人群中罕见，但是在艾滋病患者中却多发。引起这种现象的根本原因是HIV主要感染和破坏了患者的部分________细胞，降低了患者免疫系统的防卫功能。
(4)人的免疫系统有______________癌细胞的功能。艾滋病患者由于免疫功能缺陷，易发生恶性肿瘤。
解析：(1)HIV的遗传物质是RNA，所以要想获得相应的目的基因，应以HIV的RNA为模板，在逆转录酶的作用下合成cDNA(或DNA)。
(2)目的蛋白注入机体后相当于抗原。在抗原的刺激下，机体进行体液免疫，由浆细胞产生相应抗体(分泌蛋白)，由于该抗体能与目的蛋白(抗原)发生特异性结合，所以可通过抗体检测出有无目的蛋白，从而确定体内有无HIV。
(3)HIV主要攻击人体的T(或T淋巴)细胞，从而降低机体免疫系统的防卫功能。
(4)癌细胞在机体中属于抗原，人体的免疫系统能够监控和清除癌细胞。
答案：(1)RNA 逆转录酶 cDNA(或DNA)
(2)抗体 抗原抗体特异性结合 (3)T(或T淋巴)
(4)监控和清除
15．医学研究发现，番茄红素具有一定的抗癌效果，其合成、转化途径如图1所示。由于普通番茄合成的番茄红素易发生转化，科学家设计了一种重组DNA(质粒三)，它能转录出双链RNA(发卡)，番茄细胞可以识别侵入的双链RNA并将该双链RNA及具有相同序列的单链RNA一起降解，提高了果实中番茄红素的含量(图2)。请分析回答下列问题：
(1)转录出“发卡”的DNA片段实际上是两个反向连接的________基因，由于“发卡”阻止了其在细胞内的________(填“转录”或“翻译”)过程，所以提高了果实中番茄红素的含量。
(2)为保证第二个目的基因片段反向连接，处理已开环质粒二所用的两种限制酶是________和________。
(3)科学家发现，培育成功的转基因番茄植株对光能的利用能力有所下降，据图1推测可能的原因是________________________。为解决此问题，可以按照乳腺生物反应器的原理，在转录出“发卡”的DNA片段前面加入只在果实中发挥作用的________。
(4)去磷酸化是去掉黏性末端最外侧游离的磷酸基团。对已开环的质粒二两端去磷酸化的主要目的是阻止其____________。
解析：(1)重组DNA(质粒三)能转录出双链RNA(“发卡”)，从而提高果实中番茄红素的含量，根据题干信息和图1可知其阻止了番茄红素环化酶的翻译，所以转录出“发卡”的DNA片段实际上是两个反向连接的番茄红素环化酶基因。(2)图2中，目的基因的两侧存在限制酶Ecl、BamHⅠ切点，所以为保证第二个目的基因片段反向连接，处理已开环质粒二所用的两种限制酶是Ecl和BamHⅠ。(3)转基因番茄植株对光能的利用能力有所下降，据图1推测可能的原因是转基因番茄细胞中缺乏番茄红素环化酶，胡萝卜素、叶黄素合成受阻，光反应减弱。要使目的基因只在果实中发挥作用，可以在目的基因前面加上只在果实中发挥作用的启动子。(4)对已开环的质粒二两端去磷酸化的主要目的是阻止其自身成环(环化)。
答案：(1)番茄红素环化酶 翻译 (2)Ecl BamHⅠ (3)胡萝卜素、叶黄素合成受阻，光反应减弱 启动子 (4)自身成环(自身环化)
课件43张PPT。专题1 基因工程专题1 基因工程抗逆药物Bt毒蛋白淀粉酶抑制剂抗毒素合成环境污染细胞渗透压抗冻蛋白生长激素乳糖蛋白基因抗原决定乳腺工程菌正常基因淋巴细胞体外扩增培养转移基因目的基因重组Ti质粒受精卵质粒扰素干重组乳腺蛋白基因受精卵将胚胎送入母体动物雌性正常正常基因体外完成患者体内组织细胞外源基因缺陷基因
