（浙科版）2019-2020学年高中生物选修三第一章《基因工程》第3课时——基因工程的应用（教学课件）共73张PPT（共73张PPT）

(共73张PPT)
第3课时　基因工程的应用
选修3　第一章　基因工程
XUE XI MU BIAO
学习目标
1.举例说出基因工程在遗传育种、疾病治疗和生态环境保护方面的应用。
2.举例说出基因治疗的基本原理(含义、概念)。
3.活动：提出生活中的疑难问题，设计用基因工程技术解决的方案。
NEI RONG SUO YIN
内容索引
新知导学
一、基因工程与遗传育种
1.转基因植物
(1)传统育种方法的不足：培育新品种所需时间 ，而且 亲本难以杂交。
(2)植物基因工程的优势：能打破远缘亲本杂交 的障碍。
(3)培育成功的转基因农作物：抗 的转基因烟草、番茄和马铃薯；抗植物病毒的 ；抗害虫的_____________________
____________________；耐贮存的 等。
较长
不亲和
除草剂
转基因烟草、番茄、苜蓿和马铃薯
转基因棉、番茄、烟草、
马铃薯、水稻和杨树
转基因番茄
远缘
2.转基因动物
(1)含义：转入了 的动物。
(2)培育优点：省时、省力。
(3)转基因动物优良性状举例：
①生长速度 的转基因鼠、鱼和猪。
②具有抗病能力的转基因鸡和牛等。
外源基因
加快
传统杂交育种与基因工程育种的区别
归纳总结
项目 传统杂交育种 基因工程育种
原理 基因重组 异源DNA(基因)重组
处理方法 杂交→自交→筛选。先通过两个具有不同优良性状的纯种杂交得到F1，然后再将F1自交，人工筛选获取所需品种 提取→重组→导入→筛选→表达。即提取目的基因→形成重组DNA分子→重组DNA分子导入受体细胞→筛选含有目的基因的受体细胞→目的基因的表达
优点 操作简便 可以按人的意愿改造生物，克服远缘杂交不亲和的障碍，目的性强，科技含量高
缺点 育种时间长 技术复杂、操作繁琐
例1　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.①、②的操作中使用了限制性核酸内切酶和DNA聚合酶
B.③→④过程利用了膜的结构特性，显微镜下观察③细胞的Ti质粒是筛选标志
之一
C.应用DNA探针技术，可检测④细胞中目的基因是否表达
D.一般情况下，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　①、②的操作表示形成重组DNA分子，该过程中使用了限制性核酸内切酶和DNA连接酶，A项错误；
光学显微镜下无法观察到质粒，该基因工程可以利用个体水平进行鉴定，即植株的叶片是否具有抗虫效果，B项错误；
检测④细胞中目的基因是否表达需要利用抗原—抗体杂交技术或个体水平的检测，C项错误；
一般情况下，⑤只要表现出抗虫性状，就表明植株发生了可遗传变异，D项正确。
有关转基因植物的5点提醒
特别提醒
(1)培育转基因植物应用的技术：转基因技术、植物组织培养技术。
(2)转基因植物的培育原理：基因重组、植物细胞的全能性。
(3)外源基因与Ti质粒连接需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶。
(4)转基因植物的培育优点
①所需时间较短
②克服远缘亲本难以杂交的缺陷
(5)传统育种方法的不足：培育新品种所需时间较长，而且远缘亲本难以杂交。
例2　(2018·杭州高二检测)植物甲具有极强的耐旱性，其耐旱性与某个基因有关。若从该植物中获得该耐旱基因，并将其转移到耐旱性低的植物乙中，有可能提高后者的耐旱性。回答下列问题：
(1)理论上，基因文库含有这种生物的_____ (填“全部”或“部分”)基因。
解析　基因文库含有生物的全部基因。
全部
(2)若要从植物甲中获得耐旱基因，可首先建立该植物的基因组文库，再从中_____出所需的_________。
解析　植物甲具有极强的耐旱性，其耐旱性与某个基因有关，若要从植物甲中获得耐旱基因，可首先建立该植物的基因组文库，然后再从中筛选出所需的耐旱基因。
筛选
耐旱基因
(3)将耐旱基因导入农杆菌，并通过农杆菌转化法将其导入植物____的体细胞中，经过一系列的过程得到再生植株。要确认该耐旱基因是否在再生植株中正确表达，应检测此再生植株中该基因的_________，如果检测结果呈阳性，再在田间实验中检测植株的________是否得到提高。
解析　若从植物甲中获得该耐旱基因，并将其转移到耐旱性低的植物乙中，通常采用的方法是农杆菌转化法。将耐旱基因导入植物乙的体细胞后，经过植物组织培养得到再生植株。要确认该耐旱基因是否在再生植株中正确表达，应检测该耐旱基因是否合成了相应的蛋白质，即检测此再生植株中该基因的表达产物，如果检测结果呈阳性，说明已经合成了相应的蛋白质，这时再进行个体生物学检测，即在田间实验中检测植株的耐旱性是否得到提高。
乙
表达产物
耐旱性
(4)假如用得到的二倍体转基因耐旱植株自交，子代中耐旱与不耐旱植株的数量比为3∶1时，则可推测该耐旱基因整合到了____________________(填“同源染色体的一条上”或“同源染色体的两条上”)。
同源染色体的一条上
解析　假如用得到的二倍体转基因耐旱植株自交，子代中耐旱与不耐旱植株的数量比为3∶1，符合基因的分离定律，说明得到的二倍体转基因耐旱植株为杂合子，因此可推测该耐旱基因整合到了同源染色体的一条上。
二、基因工程与疾病治疗、生态环境保护
1.基因工程药物
(1)来源：利用基因工程培育“工程菌”来生产的药品。
(2)几种药物比较
蛋白质
糖蛋白
血液
酵母菌
名称 成分 用途 传统方法 基因工程方法
胰岛素 ______ 治疗胰岛素依赖型(IDDM)糖尿病 从猪和羊的胰腺中提取 通过大肠杆菌生产
干扰素 ______ 治疗病毒性肝炎和肿瘤 从人 中提取 通过基因工程，使人白细胞干扰素基因获得克隆和表达
乙型肝炎疫苗 蛋白质 预防和治疗乙型肝炎 — 通过基因工程利用_______和哺乳动物细胞生产
2.基因治疗
(1)概念：基因治疗是向 中引入正常功能的 ，以纠正或补偿基因的缺陷，达到治疗的目的。
(2)原理：正常基因导入病人体内细胞并且表达产物发挥作用。
(3)成功的首例： 症的临床基因治疗。治疗过程如下图：
有缺陷的___________
T淋巴细胞
↓培养、转化
T淋巴细胞可以产生
__________________
注射
患者的
症状缓解
←
患者的
_________
腺苷酸脱氨酶(ADA)
骨髓组织
目标细胞
重度免疫缺陷
基因
必须将腺苷酸脱氨酶基因转入患者的T淋巴细胞而不能是其他的细胞。腺苷酸脱氨酶是人体免疫系统发挥正常功能所必需的，T淋巴细胞中具有这种酶(ADA)才能使患者的免疫功能得到修复。
特别提醒
3.基因工程的应用与生态环境保护(连线)
(1)Bt毒蛋白基因控制合成的Bt毒蛋白并无毒性，进入昆虫消化道被分解为多肽后产生毒性。
(2)具有抗虫基因的作物并不能抗寒、抗旱和抵抗各种病虫害，因为基因具有特异性。
(3)动物基因工程主要是为了改善畜产品的品质，而不是为了产生体型巨大的个体。
归纳基因工程应用的7个易错点
归纳总结
(4)工程菌不能生产人类所需要的所有蛋白质：对于复杂的蛋白质，如干扰素属于糖蛋白，不能利用细菌生产，可以通过酵母菌等真核生物生产。因为酵母菌为真核细胞，有内质网和高尔基体等细胞器，可以对核糖体合成的多肽进行糖基化等加工处理，从而得到人类所需要的蛋白质。
(5)青霉素是青霉菌产生的，不是通过基因工程产生的。
(6)并非所有个体都可作为乳腺生物反应器。操作成功的应该是雌性个体，个体本身的繁殖速度、泌乳量、蛋白质含量等都是应该考虑的因素。
(7)基因治疗是将人的正常基因或有治疗作用的基因通过一定方式导入人体靶细胞，以正常基因产物掩盖有缺陷基因产物达到治疗疾病的目的。受体细胞一般为体细胞而不是受精卵，基因治疗后只有一部分细胞含有正常基因。基因治疗没有影响原有基因，所以细胞中两种基因同时存在。
例3　据报道，深圳某生物制品公司将人的乙肝抗原基因导入酵母菌，生产出的乙型肝炎疫苗致使婴儿接种后发生疑似预防接种异常反应，并已出现死亡病例。下列关于此乙肝疫苗的说法正确的是
A.乙肝抗原基因可从酵母菌基因文库中获得
B.转基因酵母菌生产乙肝疫苗的理论基础之一是生物共用一套遗传密码
C.转基因过程中用到的质粒是一种类似于染色体上链状DNA的遗传物质
D.将乙肝抗原基因导入酵母菌时用氯化钙处理酵母菌，可增大细胞膜的通透性
解析　乙肝抗原基因应从乙肝病毒中获得，A错误；
乙肝病毒的基因能在酵母菌中表达出乙肝病毒的蛋白质是因为生物共用一套遗传密码，B正确；
质粒是位于细胞质中的环状DNA，C错误；
用氯化钙处理酵母菌，可增大细胞壁的通透性，D错误。
√
例4 《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　基因治疗只是将正常的基因导入病人体内，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修复，和正常基因同时存在，基因治疗也不是切除病变基因或诱发其突变，因而B、C、D的说法都不符合基因治疗的概念。
√
基因治疗的原理和过程
方法技巧
(1)基因治疗的原理
将正常基因或有治疗作用的基因通过一定方式导入靶细胞内，可以纠正基因缺陷而达到治疗疾病的目的。这种生物医学技术称为基因治疗。
(2)基因治疗的过程图解
学习小结
胰岛素
乙型肝炎
达标检测
1.判断正误：
(1)转基因抗虫棉的抗虫效果的鉴定必须通过分子检测(　　)
(2)科学家培育出的抗害虫的转基因棉可以抵抗各种害虫(　　)
(3)转基因育种针对性强，可克服远缘杂交不亲和的障碍(　　)
(4)基因治疗就是用正常基因替换掉目标细胞中的缺陷基因(　　)
(5)基因治疗可以治疗各种疾病(　　)
(6)科学家已利用基因工程培育出能分解各种污染物的超级细菌(　　)
(7)大肠杆菌获得的能产生人生长激素的变异可以遗传(　　)
(8)转基因作物被动物食用后目的基因会转入动物体细胞中(　　)
(9)基因治疗已经在重度免疫缺陷症、B型血友病治疗方面取得了令人满意的成果，说明该技术已经成熟(　　)
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2.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.抗虫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
√
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解析　抗虫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；
构建好的重组DNA分子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；
棉铃虫抗性的产生是基因突变的结果，但抗虫棉的自然选择会使棉铃虫的抗性基因频率升高，D项错误。
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3.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，有关叙述正确的是
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A.过程①获取的目的基因，可用于
基因工程和比目鱼基因组测序
B.将多个抗冻基因编码区依次相连
成能表达的新基因，不能得到抗
冻性增强的抗冻蛋白
C.过程②构建的重组质粒缺乏标记基因，需要转入农杆菌才能进行筛选
D.应用DNA探针技术，可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在及其
完全表达
√
解析　图中①是获取目的基因的过程，获取的目的基因可用于基因工程，但不能用于比目鱼基因组测序，A错误；
将多个抗冻基因编码区相连形成的能表达的新基因不再是抗冻基因，所以不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白，B正确；
②是重组DNA分子的构建过程，重组DNA分子通常由启动子、目的基因、终止子和标记基因构成，其中标记基因的作用是筛选重组质粒，利用农杆菌转化法只能将质粒导入受体细胞，不能对重组质粒进行筛选，C错误；
利用DNA探针技术检测目的基因是否导入受体细胞，利用抗原—抗体杂交技术检测目的基因是否表达，D错误。
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4.(2019·湖州高二检测)单纯疱疹病毒胸苷激酶(HSV－TK)基因是最常用的“自杀”基因，其编码的胸苷激酶将原先对细胞无毒或毒性较低的药物前体，转化为毒性较强的活性药物，以达到杀死肿瘤细胞的目的。如图所示为HSV－TK基因导致的“自杀”原理，下列分析错误的是
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A.肿瘤细胞的形成是原癌基因选择性表达的结果
B.肿瘤细胞的“自杀”现象属于细胞凋亡
C.“自杀”基因的成功表达对邻近肿瘤细胞有毒
害作用
D.向肿瘤细胞中导入HSV－TK的治疗方法属于
基因治疗
√
解析　肿瘤细胞的形成是原癌基因和抑癌基因发生突变的结果，A错误；
肿瘤细胞的“自杀”是由于导入的HSV－TK基因编码的胸苷激酶将原先对细胞无毒或毒性较低的药物前体转化为强毒性的活性药物，所以该现象属于细胞凋亡，B正确；
“自杀”基因的成功表达也会导致邻近肿瘤细胞死亡，即对邻近肿瘤细胞有毒害作用，C正确；
向肿瘤细胞中导入HSV－TK的治疗方法属于基因治疗，D正确。
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解析　获取目的基因(硫酯酶编码基因)，需用限制性核酸内切酶对含有目的基因的DNA片段进行酶切。重组DNA分子导入细菌时，一般用氯化钙处理细菌，以增加细胞壁的通透性，提高重组DNA分子导入细菌的概率。基因工程完成的标志是获得目的基因产物，因此对于本题而言，获得硫酯酶即标志着转基因育种初步成功。
5.(2018·浙江五校联考)请回答下列有关基因工程方面的问题：
(1)科学家以卡那霉素抗性基因为标记基因，将来自加州月桂的硫酯酶编码基因(te)转入双低油菜品种中，获得了高油酸和高豆蔻酸转基因油菜新品种。在获取硫酯酶编码基因(te)的过程中，常使用_________________对供体的核酸分子进行特异性切割。为了提高重组DNA分子导入细菌的概率，一般常用_______处理。最终的受体细胞表达产生_______，标志着转基因育种初步成功。
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限制性核酸内切酶
氯化钙
硫酯酶
(2)下列关于基因工程的叙述正确的是
A.标记基因在受体细胞中的表达标志转基因育种成功
B.限制性核酸内切酶、DNA连接酶及载体是基因工程中常用的工具酶
C.卡那霉素抗性基因的表达提高了目的基因的导入概率
D.虽然目的基因来源于自然界，但依然存在安全性问题
解析　标记基因(如卡那霉素抗性基因)用于筛选含有目的基因的受体细胞，目的基因在受体细胞中表达才标志着转基因育种成功，A、C错误；
限制性核酸内切酶、DNA连接酶是基因工程中常用的工具酶，载体是基因工程的工具，不是工具酶，B错误；
转基因食品可能会造成过敏、基因污染等，因此依然存在安全性问题，D正确。
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√
课时对点练
题组一　基因工程与遗传育种
1.有关基因工程的成果及应用的说法中，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.基因工程在畜牧业上的应用主要是培育体型巨大、品质优良的动物
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.目前，在发达国家，基因治疗已用于临床实践
解析　运用基因工程方法培育的抗虫植物只能防御害虫，不能抵抗病毒，A错误；
基因工程在畜牧业上应用的主要目的是用于改善畜牧产品的品质，B错误；
基因治疗目前处于初期的临床试验阶段，D错误。
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对点训练
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2.我国科学家已成功运用基因工程技术，将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因导入棉花细胞并表达，培育出了抗虫棉。下列有关叙述错误的是
A.抗虫基因在棉花细胞的表达要依赖于碱基互补配对原则
B.重组DNA分子中一个碱基对改变，不一定导致毒蛋白的毒性丧失
C.抗虫棉的抗虫基因可通过花粉传递至近缘作物，从而造成基因污染
D.转基因棉花是否具有抗虫特性是通过检测棉花对抗生素抗性来确定的
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解析　抗虫基因在棉花植株内的表达是转录和翻译过程，转录和翻译都涉及碱基互补配对原则，A正确；
重组DNA分子中一个碱基对改变，不一定导致毒蛋白的毒性丧失，因为基因突变不一定导致生物性状的改变，B正确；
抗虫基因可通过花粉传递给近缘作物，造成基因污染，C正确；
检测转基因棉花是否具有抗虫特性，一般用该棉花的叶片饲喂棉铃虫，看棉铃虫是否死亡，D错误。
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3.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.将耐旱基因导入农杆菌并通过农杆菌侵染植物叶片细胞
B.利用标记基因和选择培养基的作用筛选导入耐旱基因的细胞
C.显微镜观察目的基因是否正常表达
D.将转基因幼苗在干旱环境中栽培以检验植株的耐旱性
解析　应用农杆菌侵染植物叶片获得耐旱基因植株，需要将耐旱基因导入农杆菌并通过农杆菌侵染植物叶片细胞；利用标记基因和选择培养基的作用筛选导入耐旱基因的细胞；目的基因的表达属于分子水平的变化，用显微镜观察不到；将转基因幼苗在干旱环境中栽培，在个体水平上检验植株的耐旱性。
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题组二　基因工程与疾病治疗
4.腺苷酸脱氨酶(ADA)基因缺陷症是一种免疫缺陷病，对患者采用基因治疗的方法是取出患者的T淋巴细胞，进行体外培养时转入正常ADA基因，再将这些T淋巴细胞注入患者体内，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注射入患者体内
D.腺苷酸脱氨酶(ADA)基因缺陷症属于先天性免疫缺陷病
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解析　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，B正确；
为获得大量含ADA正常基因的T淋巴细胞，需在体外扩增后再注入患者体内，C正确；
腺苷酸脱氨酶(ADA)基因缺陷症是先天性免疫缺陷病，D正确。
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5.科学家设法将生长激素基因导入其他生物体(细胞)内，从而获取大量的生长激素，应用于侏儒症的早期治疗。部分过程如图所示，下列分析错误的是
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A.人的生长激素mRNA只能从人的垂体细胞中提取
B.过程①需要逆转录酶的参与
C.过程②之前常用同一种限制性核酸内切酶处理目的基
因和质粒
D.人的生长激素基因可以导入其他生物细胞内，说明生
物之间共用一套遗传密码
√
解析　基因表达具有选择性，一般情况下，人体的每个细胞中都含有生长激素基因，但只能在垂体细胞中表达出相应的mRNA和生长激素，A正确；
过程①是以人的生长激素mRNA为模板，在逆转录酶的催化下，合成生长激素基因，B正确；
过程②之前常用同一种限制性核酸内切酶处理目的基因和质粒，使它们产生相同的粘性末端，从而可以用DNA连接酶连接它们形成重组DNA分子，C正确；
人的生长激素基因可以在其他生物细胞内表达出人的生长激素，说明生物之间共用一套遗传密码，D错误。
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6.下列关于基因治疗的说法正确的是
A.基因治疗只能治疗一些传染病，如艾滋病
B.基因治疗的主要方法是让患者口服一些健康的外源基因
C.基因治疗的主要原理是引入健康基因并使之表达
D.基因治疗对心脑血管疾病和肿瘤等疾病的防治已取得重大突破
解析　基因治疗是指将健康基因导入有缺陷的细胞内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的；目前，基因治疗的技术还不成熟，基因治疗还处在初级阶段，A、B、D错误，C正确。
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题组三　基因工程与生态环境保护
7.美国农业部指导农民在种植转基因农作物时，要求农民在转基因农作物的行间种植一些普通的非转基因农作物，供害虫取食，这种做法的主要目的是
A.保护物种多样性
B.保护害虫的天敌
C.减缓害虫抗性基因频率增加的速率
D.维持农田生态系统中的能量流动
解析　由于非转基因农作物可供害虫取食，则抗转基因农作物害虫的数量增加较慢，可以减缓害虫抗性基因频率增加的速率，C正确。
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8.科学家运用转基因技术，将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因DXT转移到大白菜细胞中，培育出抗虫效果很好的优质大白菜，减少了农药的使用量，减轻了农药对环境的污染。下列说法正确的是
A.用苏云金芽孢杆菌直接感染大白菜就可得到转基因大白菜
B.DXT基因能在大白菜细胞中正常表达
C.转基因大白菜培育的过程中，可以用灭活的病毒作为载体
D.转基因大白菜能抵抗各种病虫害
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解析　由于生物间存在生殖隔离，细菌感染时并不会把遗传物质传递给受感染生物，A错误；
将抗虫基因DXT转移到大白菜细胞中，培育出抗虫效果很好的优质大白菜，说明DXT基因在大白菜细胞中得到了正常表达，B正确；
在转基因植物培育过程中，载体常用土壤农杆菌的Ti质粒，C错误；
苏云金芽孢杆菌的抗虫基因编码的蛋白质具有毒杀鳞翅目、双翅目、鞘翅目等昆虫的特性，并不能抵抗各种病虫害，D错误。
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9.(2019·浙江模拟)科学家利用生物技术将人的生长激素基因导入小鼠受精卵的细胞核中，经培育获得一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中，在医学研究及相关疾病治疗方面都具有重要意义。下列有关叙述错误的是
A.选择受精卵作为外源基因的受体细胞是因为这种细胞具有全能性
B.采用DNA分子杂交技术可检测外源基因在小鼠细胞内是否成功表达
C.人的生长激素基因能在小鼠细胞内表达，说明遗传密码在不同种生物中可以
通用
D.将转基因小鼠体细胞进行核移植(克隆)，可以获得多个具有外源基因的后代
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综合强化
解析　选择受精卵作为外源基因的受体细胞是因为这种细胞具有全能性，A项正确；
采用DNA分子杂交技术可检测转基因生物的DNA上是否插入了目的基因，但不能检测外源基因在小鼠细胞内是否成功表达，B项错误；
人的生长激素基因能在小鼠细胞内表达，说明遗传密码在不同种生物中可以通用，C项正确；
将转基因小鼠体细胞进行核移植(克隆)，可以获得多个具有外源基因的后代，D项正确。
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10.(2018·温州高二检测)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汞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.金属硫蛋白基因需要插入质粒上，才能转移到受体细胞中
B.为培育出转基因烟草植株，应选择的受体细胞一定是烟草的受精卵
C.同种限制性核酸内切酶既可以切割目的基因又可以切割质粒，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变化，导致两者出现生殖隔离
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解析　质粒为基因工程中的载体，目的基因必须借助载体才能导入受体细胞，A正确；
将目的基因导入植物细胞，可以选择体细胞，B错误；
限制性核酸内切酶能识别特定的核苷酸序列，目的基因与质粒具备相同的核苷酸序列，因此具有专一性，C错误；
转基因烟草与原烟草相比基因组成发生变化，但不一定会出现生殖隔离，只有当两者不能杂交或杂交不能产生可育后代，才会出现生殖隔离，D错误。
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11.(2018·嘉兴一中适应改编)应用生物工程技术获得人们需要的新品种，请据图回答下列问题：
解析　基因工程的核心是形成重组DNA分子，基本原理是让人们感兴趣的基因在宿主细胞中稳定和高效地表达。
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(1)基因工程的核心是_________________，基本原理是让人们感兴趣的基因在宿主细胞中__________________。
形成重组DNA分子
稳定和高效地表达
(2)在a过程使用的工具酶有________。
A.胰蛋白酶和DNA连接酶
B.质粒与DNA连接酶
C.限制性核酸内切酶和DNA连接酶
D.限制性核酸内切酶和胰蛋白酶
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解析　a过程表示形成重组DNA分子的过程，该过程需要利用限制性核酸内切酶获得目的基因，并对质粒进行切割形成相同的粘性末端，然后在DNA连接酶的作用下形成重组DNA分子，C项符合题意。
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(3)b过程常采用_________法。
解析　b过程表示将重组DNA分子导入受精卵，一般采用的方法为显微注射法。
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显微注射
(4)下列相关叙述正确的是________。
A.过程e通常需要用氯化钙处理以增加棉花细胞壁的通透性
B.过程f需要采用植物组织培养技术
C.抗虫基因一旦整合到棉花细胞的染色体上就能正常表达
D.检测抗虫棉是否出现抗虫性状可检测是否出现了相应的mRNA
√
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解析　过程e表示将重组DNA分子导入植物细胞，不需要用氯化钙处理，导入微生物细胞时，需要用氯化钙处理微生物细胞以增加细胞壁的通透性，A错误；
过程f表示将植物细胞培养成植株，采用植物组织培养技术，B正确；
抗虫基因整合到棉花细胞的染色体上，还受到细胞内各种因素的影响，不一定能正常表达，C错误；
检测抗虫棉是否出现抗虫性状，一般采用接种害虫的方法，若害虫取食棉花叶片后死亡，说明抗虫棉表现出抗虫性状，反之未出现抗虫性状，D错误。
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12.(2018·金华高二检测)为增加油菜种子的含油量，研究人员尝试将酶D基因与位于叶绿体膜上的转运肽基因相连，导入油菜细胞并获得了转基因油菜品种：
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(1)研究人员依据基因的已知序列设计引物，采用_____技术从陆地棉基因文库中获取酶D基因，从拟南芥基因文库中获取转运肽基因，三种限制性核酸内切酶(ClaⅠ、SacⅠ、XbaⅠ)的切割位点如图甲所示，则用______和_________酶处理两个基因后，可得到____端与____端(填图中字母)相连的融合基因。
PCR
ClaⅠ
DNA连接
A
D
解析　研究人员依据基因的已知序列设计引物，采用PCR技术从陆地棉基因文库中获取酶D基因，从拟南芥基因文库中获取转运肽基因。可以用ClaⅠ限制性核酸内切酶和DNA连接酶处理两个基因后，得到A、D端相连的融合基因。
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(2)将上述融合基因插入图乙所示Ti质粒的T－DNA中，构建______________并导入农杆菌中。将获得的农杆菌接种在含_______的固体培养基上培养得到含融合基因的单菌落，再利用液体培养基培养，可以得到用于转化的浸染液。
解析　将融合基因插入图乙所示Ti质粒的T－DNA中，构建重组DNA分子并导入农杆菌中。将获得的农杆菌接种在含四环素的固体培养基上培养得到含融合基因的单菌落，再利用液体培养基培养，可以得到用于转化的浸染液。
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重组DNA分子
四环素
(3)剪取油菜的叶片放入浸染液中一段时间，此过程的目的是______________
_____________________。
解析　剪取油菜的叶片放入浸染液中一段时间，此过程的目的是利用农杆菌将融合基因导入油菜细胞，进一步筛选后获得转基因油菜。
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融合基因导入油菜细胞
利用农杆菌将
(4)用______________技术可检测转基因油菜的染色体DNA上是否插入了目的基因，用________________技术可检测转基因油菜植株中的目的基因是否翻译成蛋白质。
解析　用DNA分子杂交技术可检测转基因油菜的染色体DNA上是否插入了目的基因，用抗原—抗体杂交技术可检测转基因油菜植株中的目的基因是否成功表达出相关的蛋白质。
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DNA分子杂交
抗原—抗体杂交
13.如图所示为人体正常红细胞和镰刀形细胞贫血症患者红细胞形态及镰刀形细胞贫血症的基因治疗过程。请回答以下问题：
解析　由于基因突变使红细胞形态上成为镰刀状而易破碎，故图甲是正常红细胞，图乙是镰刀形细胞。
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(1)____图细胞为镰刀形细胞贫血症的红细胞。这种病是由_________造成的。
乙
基因突变
(2)图中A为__________________________________，D为___________。
解析　在基因治疗过程中，A为目的基因，可以与载体结合后导入受体细胞中；D作为受体细胞应是具有持续分裂能力的造血干细胞。
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合成血红蛋白的正常基因(或目的基因)
造血干细胞
(3)写出图中过程的操作内容：
①______________________；
②用携带正常基因的载体(病毒)侵染造血干细胞；
③___________________________________________；
④________________________________________________________。
解析　基因治疗过程有四个步骤；其中③为将基因表达载体导入受体细胞D的染色体上，④为将具有正常功能的造血干细胞转移至体内，由此可知，此过程为体外基因治疗。
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将正常基因插入载体中
将载体(携带正常基因)导入造血干细胞染色体上
将经过改造的造血干细胞输入患者骨髓中并产生正常的血细胞
(4)该方法属于_____(填“体内”或“体外”)基因治疗，其特点是_______________________。
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体外
操作复杂但效果较为可靠
解析　基因治疗过程有四个步骤；其中③为将基因表达载体导入受体细胞D的染色体上，④为将具有正常功能的造血干细胞转移至体内，由此可知，此过程为体外基因治疗。
(5)患者身体康复后，所生子女是否会携带镰刀形细胞贫血症基因？请说明理由。
答案　如果该患者的镰刀形细胞贫血症是由于个体发育的受精卵时期基因突变引起的，子女会携带该致病基因；如果患者的镰刀形细胞贫血症是由于个体发育过程中后天基因突变引起的，其生殖细胞中不含致病基因，因此，不管是否经过基因治疗，子女都不含该致病基因。
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解析　基因突变若发生在体细胞内一般不遗传给后代，若发生在生殖细胞中可能遗传给后代。
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解析　基因工程的核心步骤是重组DNA
分子的构建，构建成的重组DNA分子可用图中c表示。
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14.在菲律宾首都马尼拉郊外的一片稻田里，一种被称为“金色大米”的转基因水稻已经悄然收获。这种转基因大米可以帮助人们补充每天必需的维生素A。由于含有可以生成维生素A的β—胡萝卜素，它呈现金黄色泽，故称“金色大米”。“金色大米”的培育流程如图所示，请回答下列问题(已知限制性核酸内切酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—，限制性核酸内切酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—)：
(1)培育“金色大米”的基因工程操作五步曲中，其核心是___________________，通过该操作形成了图中的___(填字母)。
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重组DNA分子的构建
c
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(2)在构建c的过程中质粒用____________________(填“限制性核酸内切酶Ⅰ”或“限制性核酸内切酶Ⅱ”)进行了切割。检验重组载体导入能否成功，需要利用________作为标记基因。
解析　据图可知，限制性核酸内切酶Ⅰ的识别序列中包含了限制性核酸内切酶Ⅱ的识别序列，若使用限制性核酸内切酶Ⅱ对质粒进行切割，则基因Ⅰ和基因Ⅱ都会被破坏，因此应使用限制性核酸内切酶Ⅰ切割质粒。此时基因Ⅰ结构完整，可作为标记基因。
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限制性核酸内切酶Ⅰ
基因Ⅰ
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(3)为在短时间内大量获得目的基因，可用__________扩增的方法，其原理是______________。
解析　PCR技术是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术，其依据的原理是DNA双链复制。
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PCR技术
DNA双链复制
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(4)除植物基因工程硕果累累之外。在动物基因工程、基因工程药物和基因治疗等方面也取得了显著成果，请列举出至少两方面的应用_________________
_____________________________。
解析　考查基因工程应用的相关实例，答案合理即可。
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体外基因治疗复合型免疫缺陷症
乳腺生物反应器；