课件35张PPT。专题1 基因工程1.3 基因工程的应用课 后·提 能 达 标课前·新知导学Bt 毒蛋白淀粉酶抑制剂病毒外壳蛋白抗毒素合成烟草花叶病毒生长激素乳糖药用启动子器官移植抗原决定基因免疫排斥反应工程菌抗体激素糖蛋白抗病毒正常基因表达产物基因转移 扩增培养 转移基因淋巴细胞课堂·考点突破课 后·提 能 达 标点 击 进 入专题1 1.3 基因工程的应用
一、选择题
1．我国转基因抗虫棉是在棉花细胞中转入Bt毒蛋白基因培育出来的，它对棉铃虫具有较强的抗性。下列叙述错误的是( )
A．Bt毒蛋白基因是从苏云金芽孢杆菌中分离的
B．Bt毒蛋白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毒蛋白基因和载体
解析：选D Bt毒蛋白基因是从苏云金芽孢杆菌中分离出来的抗虫基因，A正确；Bt毒蛋白基因可借助花粉管通道进入棉花细胞中，B正确；培育的转基因棉花植株需要做抗虫的接种实验，以在个体水平检测目的基因的表达，C正确；切割得到的Bt毒蛋白基因和载体的连接是靠DNA连接酶来完成的，D错误。
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畜牧业中的应用
解析：选B 利用乳腺生物反应器生产药用蛋白是动物基因工程的主要应用，基因工程生产的蛋白质都是自然界中已存在的蛋白质。
3．以下说法正确的是( )
A．用基因工程培育的抗虫棉能抗所有害虫
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．基因工程可用来培育高产、稳产、品质优良和抗逆性强的作物
D．科学家将必需氨基酸含量多的蛋白质导入植物中，或者改变这些氨基酸合成途径中某种关键酶的活性，以提高氨基酸的含量
解析：选C 基因工程培育的抗虫棉只能抗某种虫害；基因工程用于畜牧业是要获得优良的品种，但不一定是体型巨大的个体；导入氨基酸含量多的蛋白质并不能提高此种植物的氨基酸含量。
4．下列关于基因工程应用的叙述，正确的是( )
A．基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因
B．基因诊断的基本原理是DNA分子杂交
C．一种基因探针能检测水体中的所有病毒
D．原核基因不能用来进行真核生物的遗传改良
解析：选B 基因治疗是把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗的目的，并不是把缺陷基因诱变成正常基因，A错；基因诊断是用放射性同位素、荧光分子等标记的DNA分子作探针，利用DNA分子杂交的原理，鉴定被检测标本上的遗传信息，达到检测疾病的目的，B对；基因探针具有专一性，一般来说，一种基因探针只能检测水体中的一种相应的病毒，C错；原核生物的基因也是DNA，可以用于真核生物的遗传改良，D错。
5．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
解析：选D 利用基因工程生产乙肝疫苗时，应该向酵母菌中导入乙肝病毒的表面抗原的基因。
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．基因治疗在发达国家已成为一种常用的临床治疗手段
解析：选C 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。基因治疗不能治疗传染病。
7．从转基因牛、羊乳汁中提取药物工艺简单，甚至可直接饮用治病。如果将药物蛋白基因转入动物如牛、羊的膀胱上皮细胞中，从转基因牛、羊尿液中提取药物比从乳汁中提取药物的更大优越性在于( )
A．技术简单
B．膀胱上皮细胞容易表达药物蛋白
C．膀胱上皮细胞全能性较高
D．无论是雌性还是雄性个体，在任何发育时期都可以产生所需药物
解析：选D 利用动物乳腺生物反应器生产药物要受动物性别和发育期的限制，若从尿液中获取药物，则无论是雌性还是雄性个体，在任何发育期都可以产生所需药物。
8．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，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，该技术可定向改变牛的遗传信息
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。
9．科学家运用基因工程技术，将人凝血因子基因导入山羊的DNA中，培育出羊乳腺生物反应器，使羊乳汁中含有人凝血因子。以下有关叙述，正确的是( )
A．可用显微注射技术将含有人凝血因子基因的重组DNA分子导入羊的受精卵
B．在该转基因羊中，人凝血因子存在于乳腺细胞，而不存在于其他细胞
C．人凝血因子基因开始转录后，DNA聚合酶以DNA分子的一条链为模板合成mRNA
D．科学家将人凝血因子基因与乳腺蛋白基因重组在一起，从而使人凝血因子基因只在乳腺细胞中特异表达
解析：选A 目的基因需导入受精卵中，因此该转基因羊的体细胞中都含有目的基因；DNA聚合酶催化DNA复制过程，而不作用于转录；将乳腺蛋白基因的启动子与人凝血因子基因重组在一起，导入受精卵中，使人凝血因子基因只在乳腺细胞中特异性表达。
10．α1-抗胰蛋白酶缺乏症是北美常见的一种单基因遗传病，患者成年后会出现肺气肿及其他疾病，严重者甚至死亡。利用基因工程技术将控制该酶合成的基因导入羊的受精卵，最终培育出能在乳腺细胞表达人α1-抗胰蛋白酶的转基因羊，从而更容易获得这种酶。
下列关于该过程的叙述，错误的是( )
A．载体上绿色荧光蛋白基因(GFP基因)的作用是便于筛选含有目的基因的受体细胞
B．将目的基因与羊膀胱上皮细胞的蛋白基因的启动子重组，导入羊的受精卵中，将会更加容易得到α1-抗胰蛋白酶
C．培养的转基因羊的所有细胞中都含有该目的基因，故该羊有性生殖产生的后代也都能产生α1-抗胰蛋白酶
D．目的基因与载体重组过程需要DNA连接酶的催化作用
解析：选C 载体上绿色荧光蛋白基因作为标记基因，可用于筛选含目的基因的受体细胞，A对；将目的基因导入受精卵中可制得膀胱生物反应器，获取产品将不受性别和发育时期的限制，B对；转基因羊有性生殖产生的后代会发生性状分离，有的子代不再具有转基因生物的特性，C错；基因表达载体的构建需要限制酶和DNA连接酶，D对。
11．科学家采用基因工程技术将矮牵牛中控制蓝色色素合成的基因a转移到玫瑰中，以培育蓝玫瑰，下列操作正确的是( )
A．利用DNA分子杂交技术从矮牵牛的基因文库中获取基因a
B．用氯化钙溶液处理玫瑰叶肉细胞，使其处于感受态
C．用含四环素的培养基筛选转基因玫瑰细胞
D．将基因a导入玫瑰细胞的液泡中，防止其经花粉进入野生玫瑰
解析：选A 将目的基因导入微生物细胞时，用氯化钙溶液处理受体细胞，可使其处于感受态，利于目的基因的导入；由于不知道标记基因，用含四环素的培养基不一定能筛选出转基因玫瑰细胞；将目的基因导入玫瑰叶肉细胞的叶绿体基因组中，可防止其经花粉进入野生玫瑰，液泡中无DNA。
12．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( )
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形成能表达的新基因，不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白
C．过程②构成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是否存在及其是否完全表达
解析：选B 过程①中通过逆转录法获得的目的基因，可用于基因工程，但该目的基因不存在内含子和非编码序列，因此不能用于比目鱼的基因组测序，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可能不再是抗冻基因，B正确；利用农杆菌的目的是将重组质粒导入受体细胞，而不是筛选重组质粒，C错误；应用DNA探针技术可以检测受体细胞中是否成功导入了目的基因，但不能检测目的基因是否完全表达，D错误。
二、非选择题
13．多聚半乳糖醛酸酶(PG)能降解果胶使细胞壁破损，成熟的番茄果实中，PG合成显著增加，能使果实变红变软，但不利于保鲜。利用基因工程减少PG基因的表达，可延长果实保质期。科学家将PG基因反向接到Ti质粒上，导入番茄细胞中，得到转基因番茄，具体操作流程如图。据图回答下列问题：
(1)提取目的基因
①若已获取PG的mRNA，可通过________获取PG基因。
②在该基因上游加结构A可确保基因的反向转录，结构A上应具有______________结合位点。
③重组质粒转移到大肠杆菌中的目的是__________________________________________________________。
(2)用含目的基因的农杆菌感染番茄原生质体后，可用含有________的培养基进行筛选。培养24～48 h后取样，在质量分数为25%的蔗糖溶液中，通过观察细胞______________________来鉴别细胞壁是否再生。
(3)由于导入的目的基因能转录出反义RNA，且能与__________________________互补结合，因此可抑制PG基因的正常表达。若转基因番茄的保质期比非转基因番茄________，则可确定转基因番茄培育成功。
解析：(1)已获取PG的mRNA，可通过逆转录(反转录)的方法获得目的基因。因转录的产物是mRNA，在转录时需要RNA聚合酶。将重组质粒转移到大肠杆菌中的目的是大量复制目的基因。(2)由图可知，重组质粒中含卡那霉素抗性基因而四环素抗性基因被破坏，故可用含卡那霉素的培养基进行筛选。植物细胞在质量分数为25%的蔗糖溶液中会发生质壁分离现象，可以用来鉴别细胞壁是否再生。(3)由图示可知，反义RNA与天然PG基因转录的mRNA互补结合，从而抑制翻译过程。若转基因番茄的保质期比非转基因番茄长，则可肯定转基因番茄培育成功。
答案：(1)①逆转录(反转录) ②RNA聚合酶 ③使目的基因随质粒的复制而复制 (2)卡那霉素 是否发生质壁分离 (3)天然PG 基因转录的mRNA 长
14．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)与老叶相比，嫩叶组织细胞易破碎，容易提取到几丁质酶的mRNA。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的启动子。(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的启动子 (4)磷酸二酯键
(5)目的基因的转录或翻译异常
15．如图所示为人体正常红细胞和镰刀型细胞贫血症患者的红细胞形态及镰刀型细胞贫血症的基因治疗过程，请回答以下问题：
(1)________图细胞为镰刀型细胞贫血症的红细胞。这种病是由于____________造成的。
(2)图中A为__________________，D为____________。
(3)写出以下过程的操作内容：
①______________________________________________________；
②用携带正常基因的载体(病毒)侵染造血干细胞；
③________________________________________________________；
④__________________________________________________。
(4)该方法属于________(填“体内”或“体外”)基因治疗，其特点是_______________________________________________________________。
(5)患者身体康复后，所生子女是否会携带镰刀型细胞贫血症基因？请说明理由。
解析：(1)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，图乙是镰刀型细胞。(2)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。(3)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，由此可知，此过程为体外基因治疗。(4)该方法属于体外基因治疗，其特点是操作复杂但效果较为可靠。(5)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。
答案：(1)乙 基因突变 (2)合成血红蛋白的正常基因(或目的基因) 造血干细胞 (3)①将正常基因插入载体中 ③将载体(携带正常基因)导入造血干细胞染色体上 ④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)体外 操作复杂但效果较为可靠 (5)如果该患者的镰刀型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；如果患者的镰刀型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。
