高中生物人教版 (2019)选择性必修3第3节 基因工程的应用同步训练题

这是一份高中生物人教版 (2019)选择性必修3第3节 基因工程的应用同步训练题，共25页。试卷主要包含了培育抗逆性品种，改良植物的品质，用转基因动物作为器官移植的供体，下列关于基因工程的应用错误的是，基因工程的三大分支不包括，目前基因工程技术主要用于等内容，欢迎下载使用。
3.3 基因工程的应用目标导航

教学目标
课程标准
目标解读
基因工程是一种重组DNA技术。
1. 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。
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。
教学重点
1. 基因工程在农牧业、医药卫生和食品工业等方面的应用。
教学难点
乳腺生物反应器。

知识精讲

知识点01 基因工程在农业方面的应用
1.培育抗逆性品种
将某些生物的抗虫基因、某些病毒、真菌的抗病基因、降解或抵抗某种除草剂的基因、抗盐碱、抗干旱、抗高温等抗性基因转移到作物体内，将从根本上改变作物的特性。如转基因抗虫棉。
抗虫基因作物的意义：减少农药的用量，降低了生产的成本，减少了农药对环境的污染。
2.改良植物的品质
利用转基因技术改良植物的营养价值、观赏价值等。
知识点02 基因工程在畜牧业上的应用
1.提高动物的生长速率
2.改善畜产品的品质

知识点03 基因工程在医药卫生领域的应用
1.对微生物或动植物的细胞进行基因改造生产药物
2.让转基因哺乳动物批量生产药物
实例：乳腺生物反应器或乳房生物反应器
培育过程：

应用：目前已经在牛、山羊等动物的乳腺生物反应器中，获得了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素和α-抗胰蛋白酶等重要医药产品。
3.用转基因动物作为器官移植的供体
人体器官移植的难题：人体移植器官短缺是世界性难题
解决途径：寻求可替代的移植器官，如用猪的器官来解决人类器官移植的来源问题。
猪的优点：
a.猪的内脏构造、大小、血管分布与人极为相似
b.猪体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒远远少于灵长类动物
最大难题：免疫排斥
改造方法：
a.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；
b.设法除去抗原决定基因，然后再结合克隆技术，培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。

知识点04 基因工程在食品工业方面的应用
1.基因工程菌
概念：用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类。
应用：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。
2.实例
①阿斯巴甜：一种普遍使用的甜味剂，主要由天冬氨酸和苯丙氨酸形成，这两种氨基酸可通过基因工程实现大规模生产。
②凝乳酶：
应用：奶酪生产中用来凝聚固化奶中的蛋白质。
传统方法：杀死未断奶的小牛，取出第四胃的黏膜进行提取。
现代制备方法：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，再通过工业发酵批量生产凝乳酶。
③淀粉酶、脂酶
应用：加工转化糖浆需要淀粉酶
加工烘烤食品、制造生物能源要用到脂酶
制备方法：构建基因工程菌，然后用发酵技术大量生产。
优点：和天然产物中提取的酶相比，基因工程获得的工业用酶的纯度更高，生产成本显著降低，生产效率较高。

知识点05 其他方面的应用
培育出具有优良性状的动植物品种，获得过去难以得到的生物制品。
培育可以降解多种污染物的“超级细菌”来处理环境污染。
利用经过基因改造的微生物来生产能源。
基因工程做成的DNA探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。
利用基因工程培育的“指示生物”能十分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。

能力拓展

考点01 乳腺生物反应器
传统转基因产品主要是由原核或低等真核生物制备的，但生产的多数蛋白要么没有生物活性且不稳定，要么重组产物具有免疫原性且缺少生物活性。
利用动物乳腺生物反应器可以克服上述方法的不足。它是利用转基因技术，把外源基因导入动物基因组中并定位表达于动物乳腺，利用动物乳腺天然、高效合成并分泌蛋白的能力，在动物乳汁中生产一些具有重要价值产品的转基因动物的总称。制备乳腺生物反应器的关键是保证目的蛋白特异性在乳腺中的高效表达。从小分子肽到大分子复杂蛋白质，从生物活性酶到抗体、病毒抗原蛋白均可通过乳腺生物反应器生产。
乳腺用于生物反应器有着独特的优势，如：乳汁中含有种类相对较少的蛋白成分，得到目的蛋白后易纯化、成本低、产量高等。
然而，乳腺生物反应器的研制与其它转基因动物的获得面临相似的问题：
（1） 转基因动物的成功率低。
（2） 目的蛋白的表达水平低。
（3） 目的基因的改造、体细胞克隆等技术环节还不够成熟。
（4） 存在“位置效应”与“剂量效应”。
（5） 相关机理和机制不清楚。
（6）产品的安全性不确定。
【典例1】蜘蛛丝(丝蛋白)被称为“生物钢”，有着超强的抗张强度，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——培育转基因蜘蛛羊作为乳腺生物反应器。下列有关乳腺生物反应器的说法，错误的是( )
A. 将蜘蛛丝蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等结合在一起构建表达载体
B. 可通过显微注射技术将表达载体导入羊的受精卵中
C. 可用丝蛋白基因探针与该羊口腔上皮细胞mRNA杂交，检测目的基因是否发挥作用
D. 上述培育转基因蜘蛛羊的过程涉及基因工程、动物细胞培养、胚胎移植等技术
【答案】C
【解析】
【分析】
本题考查基因工程的相关知识，意在考查考生运用所学基础知识，结合所学知识解决相关的生物学问题的能力。
【解答】
A.将蜘蛛丝蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等结合在一起构建成表达载体,这样可以保证目的基因只在乳腺组织中表达，A正确；
B.将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法，B正确；
C.可用丝蛋白基因探针与该羊口腔上皮细胞mRNA杂交，检测目的基因是否转录形成mRNA，C错误；
D.上述培育转基因蜘蛛羊的过程涉及到基因工程、动物细胞培养、胚胎移植等技术，D正确。
故选C。  
分层提分


题组A 基础过关练
单项选择题
1.下列关于基因工程应用的叙述中，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干旱能力
B. 将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组中，使获得的转基因牛分泌的乳汁中乳糖的含量降低
C. 可用转基因技术制成乳腺生物反应器，使哺乳动物的产奶量增加
D. 可利用工程菌大规模生产细胞因子、抗体、疫苗、激素等药物
【答案】C
【解析】
【分析】
本题考查了基因工程应用的相关知识，属于对识记、理解层次的考查。
【解答】
A.由于盐碱和干旱对农作物的危害与细胞内渗透压调节有关，目前科学家们正在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干旱能力，故A正确；
B.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，故B正确；
C.可用转基因技术制成乳腺生物反应器，通过哺乳动物的乳汁来生产所需要的药品，故C错误；
D.可利用转基因的工程菌大规模生产药物，如细胞因子、抗体、疫苗、激素等，故D正确。  
2.下列应用不涉及基因工程技术的是（　　）
A. 培育能产生乙肝疫苗的酵母菌 B. 培育能生产人类激素的绵羊
C. 培育高产、优质的“太空椒” D. 培育分解石油的“超级细菌”
【答案】C
【解析】
【分析】
本题考查基因工程的相关知识，要求考生识记基因工程的原理及操作步骤，掌握各操作步骤中需要注意的细节问题，了解基因工程技术的相关应用，能根据题干要求做出准确的判断，属于考纲识记和理解层次的考查。
植物基因工程的应用：（1）抗虫转基因植物；（2）抗病转基因植物；（3）抗逆转基因植物；（4）转基因改良植物品质。总之基因工程在农业上用于生产高产、稳产和具有优良品质的品种，能产生抗逆性品种。
动物基因工程的成果：（1）提高动物的生长速度：外源生长激素基因；（2）改善畜产品的品质；（3）转基因动物生产药物；（4）转基因动物作器官移植的供体；（5）基因工程药物，如人胰岛素、细胞因子、抗体、疫苗、生长激素、干扰素。
【解答】
A.培育能产生乙肝疫苗的酵母菌需要采用基因工程技术产生“工程菌”，A错误；
B.培育能生产人类激素的绵羊需要采用基因工程技术将人类激素基因导入绵羊受精卵中，B错误；
C.培育高产、优质的“太空椒”采用了诱变育种法，并没有采用基因工程技术，C正确；
D.培育分解石油的“超级细菌”需要采用基因工程技术，D错误。
故选C。  
3.下列生物技术操作对遗传物质的改造，不会遗传给子代的是（）
A. 将胰岛素基因表达质粒转入大肠杆菌，筛选获得基因工程菌
B. 将花青素代谢基因导入植物体细胞，经植物组织培养获得花色变异植株
C. 将肠乳糖酶基因导入奶牛受精卵，培育出产低乳糖牛乳的奶牛
D. 将腺苷酸脱氨酶基因转入淋巴细胞后回输患者，进行基因治疗
【答案】D
【解析】
【分析】
本题主要考查基因工程的相关知识，旨在考查学生对知识的识记能力。
【解答】
A、B和C均采用了基因工程技术，基因工程依据的原理是基因重组，且参与繁殖的细胞中均含有目的基因，故可遗传给子代，D也采用了基因工程技术，但只有患者的淋巴细胞中含有目的基因，患者的生殖细胞中不含目的基因，故不能遗传给子代，综上所述，D正确，ABC错误。
故选D。  
4.下列关于基因工程的应用错误的是( )
A. 转基因抗虫棉的目的基因主要是Bt毒蛋白基因
B. 可利用动物乳腺生物反应器生产转基因药物
C. 抗真菌转基因植物可使用的基因有几丁质酶基因
D. 将腺苷酸脱氨酶基因导入人体内某种细胞可治疗白化病
【答案】D
【解析】解析：
A.转基因抗虫棉的目的基因主要是Bt毒蛋白基因，其可以表达产生Bt毒蛋白，使棉铃虫死亡，A正确；
B.可利用动物乳腺生物反应器生产转基因药物，B正确；
C.抗真菌转基因植物可使用的基因为几丁质酶基因和抗毒素合成基因，C正确；
D.将腺苷酸脱氨酶(ADA)基因导入患者的淋巴细胞，治疗复合型免疫缺陷症，D错误。
故选D。
5.基因工程的三大分支不包括（）
A. 细胞基因工程 B. 微生物基因工程
C. 植物基因工程 D. 动物基因工程
【答案】A
【解析】
【分析】
本题考查基因工程，意在考查学生对知识的理解和应用能力。
【解答】
基因工程包括微生物基因工程、植物基因工程、动物基因工程，不包括细胞基因工程。
​故选A。  
6.目前基因工程技术主要用于（）
①生产药物  ②改良农产品品质
③人类遗传病的基因治疗   ④提高农作物的抗逆能力
A. ①② B. ①②④ C. ②③ D. ②③④
【答案】B
【解析】
【分析】本题考查基因工程的应用这一知识点，意在考查学生对知识的识记和理解能力。
【解答】
目前基因工程主要用于抗虫转基因植物、抗病转基因植物、抗逆转基因植物、利用转基因改良植物的品质、提高动物生长速度、改善畜产品的品质、用转基因动物生产药物等，但基因治疗目前只处于临床试验阶段，故①②④正确，③错误，故选 B。  
7.下表有关基因工程技术应用的选项，不可能实现的是（）

A. A B. B C. C D. D
【答案】D
【解析】
【分析】
本题考查基因工程的相关知识，意在考查考生理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系的能力。
​【解答】
A.细菌抗虫蛋白基因可通过转基因技术转入棉花体内，在棉花的叶肉细胞中表达产生细菌抗虫蛋白，使棉花具有抗虫能力，A正确；
B.绿色荧光蛋白基因可通过转基因技术转入家蚕受精卵内，在家蚕细胞中表达产生绿色荧光蛋白，B正确；
C.动物胰岛素基因可通过转基因技术转移到大肠杆菌体内，在大肠杆菌工程菌细胞中合成动物胰岛素，C正确；
D.兔属于哺乳动物，其成熟的红细胞中没有细胞核和众多细胞器，所以不可能表达出血红蛋白，D错误。
故选D。  
8.动物乳腺生物反应器是一项利用转基因动物的乳腺代替传统的生物发酵，进行大规模生产可供治疗人类疾病或用于保健的活性蛋白质的现代生物技术。目前科学家已在牛和羊等动物的乳腺生物反应器中表达出了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素等重要药品，大致过程如图所示。下列有关说法错误的是（    ）

A. 通过③形成的重组质粒具有人的药用蛋白基因、启动子、终止子和标记基因
B. ④通常采用显微注射法
C. 转基因母牛乳腺细胞中人的药用蛋白基因才会得以表达，因此可以从乳汁中提取药物
D. 该技术生产药物的优点是产量高、质量好、易提取
【答案】A
【解析】
【分析】
本题依托动物乳腺生物反应器培养的过程，意在考查考生对基因工程和胚胎移植的知识的理解能力。
【解答】
A.通过③形成的重组质粒除具有人的药用蛋白基因、乳腺基因表达启动子、终止子和标记基因外，还应具有复制原点等结构，A错误；
B.④过程为重组质粒导入受体细胞的方法，对于动物基因工程通常采用显微注射技术，B正确；
C.在转基因母牛的乳腺细胞中人的药用蛋白基因才会得以表达，因此可以从乳汁中提取药物，C正确；
D.该技术生产药物的优点是产量高、质量好、易提取，D正确。
故选A。  

题组B 能力提升练
一、单项选择题
1.下列关于基因工程成果的概述，错误的是（　　）
A. 在医药卫生方面，主要用于诊断、治疗疾病
B. 在农业上主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗逆性的农作物
C. 在畜牧养殖业上培育出了体型巨大、品质优良的动物
D. 在环境保护方面主要用于环境监测和对污染环境的净化
【答案】A
【解析】
【分析】
本题知识点简单，考查基因工程的应用，要求考生识记基因工程的原理及操作步骤，掌握基因工程在农业、畜牧业、医药卫生及环境保护方面的应用，能结合所学的知识准确判断各选项。
1、植物基因工程的应用：（1）抗虫转基因植物；（2）抗病转基因植物；（3）抗逆转基因植物；（4）转基因改良植物品质。总之基因工程在农业上用于生产高产、稳产和具有优良品质的品种，能产生抗逆性品种。
2、动物基因工程的成果：（1）提高动物的生长速度：外源生长激素基因；（2）改善畜产品的品质；（3）转基因动物生产药物；（4）转基因动物作器官移植的供体。
3、医药卫生方面的成果：主要是生产基因工程药物，如人胰岛素、细胞因子、抗体、疫苗、干扰素等。
4、环境保护方面：环境监测和对污染环境的净化。
【解答】
A.在医药卫生方面，主要用于生产药物，A错误；
B.在农业上主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗逆性的农作物，B正确；
C.在畜牧养殖业上培育出了体型巨大、品质优良的动物，C正确；
D.在环境保护方面主要用于环境监测和对污染环境的净化，D正确。
故选A。  
2.下列关于基因工程相关知识的叙述中，正确的是（）
A. 在基因工程操作中为了获得重组质粒，必须用相同的限制性内切酶剪切目的基因和质粒，最后在细胞内形成重组质粒
B. 运用基因工程技术让牛合成并分泌人类抗体，该技术将导致定向的变异
C. 若要生产转基因抗病水稻，可将目的基因先导入到大肠杆菌，再转入水稻细胞中
D. 基因治疗主要是对具有缺陷的身体细胞进行基因修复
【答案】B
【解析】
【分析】
本题考查基因工程的相关知识，属于识记理解水平。
【解答】
A.在基因工程操作中为了获得重组质粒，一般用相同的限制性内切酶剪切目的基因和质粒，以形成相同的黏性末端，在细胞外形成重组质粒，A错误；
B.运用基因工程技术根据人的意愿定向让牛合成并分泌人类抗体，该技术将导致定向的变异，B正确；
C.要生产转基因抗病水稻，可采用农杆菌转化法，即将目的基因先导入到农杆菌中，再转入水稻细胞中，C错误；
D.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，而不是对具有缺陷的体细胞进行基因修复，D错误。
故选B。  
3.下列叙述中，正确的选项有几项（）
①“多莉”的诞生说明在胚胎和个体发育中，细胞质有调控细胞核发育的作用；
②限制性核酸内切酶能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切割点将相应碱基之间的化学键断开从而使DNA分子切断；
③生产基因疫苗时，为减少排斥反应，通常用人体细胞作为受体细胞；
④转基因植物的目的基因通过花粉的传播转移到其他植物体内，从而可能打破生态平衡；
⑤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；
⑥胚胎干细胞能分化成各种组织细胞，是因为它具有不同于其他细胞的特定基因；
⑦在培养胚胎干细胞时，为了抑制其分化，需加一层滋养层细胞；
⑧转抗虫基因的植物，不会导致昆虫群体抗性基因频率增加。
A. 三项 B. 四项 C. 五项 D. 六项
【答案】A
【解析】
【分析】
本题考查基因工程，限制酶的相关知识，意在考查学生运用所学基础知识，结合所学知识解决相关的生物学问题的能力。
【解答】
①“多莉”的诞生说明在胚胎和个体发育中，细胞质有调控细胞核发育的作用，①正确；
②限制酶能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断裂，②错误；
③生产基因疫苗不用人体细胞作为受体细胞，③错误；
④目的基因通过花粉的散布转移到其他植物体内，造成基因污染，从而可能打破生态平衡，④正确
⑤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，⑤正确；
⑥胚胎干细胞能分化成各种组织细胞，是因为基因选择表达的结果，不是因为它具有不同于其他细胞的特定基因，⑥错误；
⑦胚胎干细胞培养时，为了抑制其分化，常需接种在胚胎成纤维细胞上，不是加一层滋养层细胞，⑦错误；
⑧转抗虫基因的植物，由于该植物能对昆虫的抗性进行选择，因此会导致昆虫群体抗性基因频率增加，⑧错误。  
4.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
【答案】B
【解析】
【分析】
本题考查基因工程的应用，了解基因工程和基因工程的应用是解题的关键。
【解答】
A.利用基因工程手段可培育生产人胰岛素的大肠杆菌，A正确；
B.基因治疗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；
C.将抗虫基因通过转基因技术转移到植物体内可获得抗虫转基因植物，比如抗虫棉，C正确；
D.乳腺生物反应器是：利用基因工程技术将外源基因导入动物基因组中并定位表达于动物乳腺，在动物的乳汁中生产一些具有重要价值产品的转基因动物，D正确。
故选B。  
5.基因工程在植物、动物、微生物等生物上都得到了成功的运用。下列相关说法正确的是（）
A. 用大肠杆菌工程菌获得人的干扰素后，可直接用于抗病毒、抗肿瘤
B. 将人的血清白蛋白基因导入雌性动物的乳腺细胞，可获得乳腺生物反应器
C. Bt毒蛋白基因转化成功的转基因植株，具有抵抗病毒、细菌、真菌侵入的特性
D. 把正常基因导入病人体内，使其表达产物发挥作用，是治疗遗传病最有效手段
【答案】D
【解析】
【分析】
本题考查基因工程的相关知识，要求考生识记基因工程的操作工具及具体的操作步骤，掌握各步骤中的相关细节，能结合题干信息准确答题，属于考纲识记和理解层次的考查。
【解答】
A.由于大肠杆菌是原核细胞，没有加工蛋白质空间结构的细胞器，所以用大肠杆菌工程菌获得人的干扰素的空间结构与天然干扰素有差异，不能直接用于抗病毒、抗肿瘤，A错误；
B.将人的血清白蛋白基因与乳腺蛋白基因表达启动子结合后用运载体导入受精卵，经过早期胚胎培养和胚胎移植后，可获得乳腺生物反应器，B错误；
C.Bt毒蛋白基因转化成功的转基因植株，抗虫能力，一般不具有具有抵抗病毒、细菌、真菌侵入的特性，C错误；
D.把正常基因导入病人体内，使其表达产物发挥作用，是治疗遗传病最有效手段，D正确。
故选D。  
6.科学家创造了“基因敲除”技术：将外源基因整合到小鼠胚胎干细胞的DNA同源序列中，使某一个基因被取代或破坏而失活，然后将“修饰”后的胚胎干细胞植入小鼠的早期胚胎，形成嵌合体小鼠。科学家已经利用上述技术成功地把人类囊肿性纤维化病的致病基因移植到小鼠身上，培育出了患囊肿性纤维化病的小鼠。下列有关叙述错误的是(    )
A. 这种嵌合体小鼠长大后，体内存在外源基因，但不会遗传给后代
B. 在“基因敲除”中需要用到限制性核酸内切酶、DNA连接酶等
C. 通过上述“基因敲除”技术可以定向改变生物体的某一基因
D. “基因敲除”技术有利于人类对某些遗传因素引发的疾病进行研究
【答案】A
【解析】
【分析】
本题考查基因工程的相关知识，意在考查学生对基因工程原理和应用的掌握，学生对“基因敲除“技术的理解，重在考查学生获取信息的能力，关键是理解基因工程的相关知识。
【解答】
A.根据题意可知，这种嵌合体小鼠长大后，体内存在人类囊肿性纤维化病的致病基因，可能会遗传给后代，A错误；
B.由“将外源基因整合到小鼠胚胎干细胞的DNA同源序列中”可知，该过程需要用到限制酶和DNA连接酶，B正确；
C.“基因敲除”实质上是用外源基因取代或破坏DNA同源序列中的某一个基因，可以定向改变生物体的某一基因，C正确；
D.“基因敲除”技术成功地培育出了患囊肿性纤维化病的小鼠，这种小鼠可作为实验材料用于人类对遗传病的研究，D正确。
故选A。  
7.下图表示利用乳腺生物反应器生产人抗凝血酶Ⅲ的过程，①②③为相关操作步骤，下列叙述错误的是（）
A. 乳腺生物反应器雌雄动物均可生产人抗凝血酶Ⅲ
B. 早期胚胎与代孕羊子宫建立的生理和组织联系不影响移入胚胎的遗传特性
C. ①需要将人抗凝血酶Ⅲ基因与乳腺蛋白基因的启动子等重组在一起
D. 通过该操作步骤得到的转基因羊乳腺细胞中含有人抗凝血酶Ⅲ基因
【答案】A
【解析】
【分析】
本题依托乳腺生物反应器生产人抗凝血酶Ⅲ的过程的示意图，意在考查考生的信息提炼能力和对基因工程的知识的理解能力。
基因工程技术的基本步骤： 
（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。 
（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。 
（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。 
（4）目的基因的检测与鉴定：分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因--DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术。个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。
【解析】 
A. 乳腺生物反应器只有雌性动物可生产人抗凝血酶Ⅲ，A错误。 
B.早期胚胎与代孕羊子宫建立的生理和组织联系不影响移入胚胎的遗传特性，B正确； 
C.①需要将人抗凝血酶Ⅲ基因与乳腺蛋白基因的启动子等重组在一起，C正确； 
D.通过该操作步骤得到的转基因羊的所有体细胞都含有人抗凝血酶Ⅲ基因，但只有乳腺细胞才能表达人抗凝血酶Ⅲ基因，D正确。 
故选A。  
二、填空题
8.动物生物反应器是利用转基因活体动物，高效表达某种外源蛋白的器官或组织，进行工业化生产功能蛋白质的技术。请回答下列问题：
（1）构建动物生物反应器中的乳房生物反应器时，科学家需要将药用蛋白基因与________重组在一起，通过________等方法，导入哺乳动物的受精卵中，培育出转基因动物。
（2）动物生物反应器利用的转基因动物可通过精子载体法制备，需要将目的基因与获能的精子溶液，在一定的温度条件下，共同孵育一定的时间，使精子携带有目的基因，然后进行人工授精，当精子与卵子结合时，________进入受精卵，便获得转基因动物。精子获能的处理方法有________。
（3）近年来，动物血液生物反应器取得了很大进展。血液生物反应器比较适合生产人的________（写出两种具体的蛋白质）等存在于血浆中的蛋白质。
（4）动物生物反应器的制备涉及基因工程和胚胎工程。一般胚胎工程常用的技术有________，为了确定转基因动物是雌性，需要在胚胎移植之前进行性别鉴定，一般取早期胚胎的________做DNA分析来进行确定。在对动物性别进行控制时，通常可利用流式细胞仪对流动的细胞进行分类检测，根据DNA含量的差异可测定并分离哺乳动物的含X染色体的精子和含________的精子。
【答案】（1）乳腺蛋白基因的启动子等调控组件；显微注射
（2）外源基因；培养法和化学诱导法
（3）抗体、淋巴因子、胰岛素（只要是血浆中的蛋白质即可）
（4）胚胎移植技术、胚胎分割技术、早期胚胎培养技术；滋养层细胞；Y染色体
【解析】
【分析】
本题主要考查基因工程和胚胎过程，考查学生的理解能力。
【解答】
（1）构建动物乳房生物反应器时，科学家需要将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，通过显微注射等方法导入哺乳动物的受精卵中，培育出转基因动物。
（2）动物生物反应器利用的转基因动物可通过精子载体法制备，需要将目的基因与获能的精子溶液，在一定的温度条件下，共同孵育一定的时间，使精子携带有目的基因，然后进行人工授精，当精子与卵子结合时，外源基因进入受精卵，便可获得转基因动物。此过程中精子获能的处理方法有培养法和化学诱导法。（3）动物血液生物反应器是从血液中获取转基因产品，所以比较适合生产人的抗体、淋巴因子、胰岛素等存在于血浆中的蛋白质。
（4）胚胎工程常用的技术有胚胎移植技术、胚胎分割技术和早期胚胎培养技术，为了确定转基因动物是雌性，需要在胚胎移植之前进行性别鉴定，一般取早期胚胎的滋养层细胞做DNA分析来进行确定。在对动物性别进行控制时，由于含X染色体的精子和含Y染色体的精子的DNA含量（性染色体）存在差异，通常可利用流式细胞仪来测定并分离哺乳动物含X染色体的精子和含Y染色体的精子。  

题组C 培优拔尖练
一、 单项选择题
1.将某种海鱼的抗冻基因导入西红柿细胞中，培育成耐低温的西红柿新品种，这种导入外源基因的方法属于（）
A. 杂交育种 B. 转基因技术 C. 单倍体育种 D. 多倍体育种
【答案】B
【解析】
【分析】
本题考查基因工程，意在考查学生对知识的理解和记忆能力。
【解答】
将某种海鱼的抗冻基因导入西红柿细胞中，需要通过基因工程来实现。综上所述，B正确，ACD错误。
故选B。  
2.下列技术中不能获得抗锈高产小麦新品种的是（    ）
A. 诱变育种 B. 细胞融合 C. 花粉离体培养 D. 转基因
【答案】C
【解析】
【试题解析】
【分析】
本题依托抗锈高产小麦新品种的培育，意在考查考生掌握所学知识解决生产实践的实际问题的能力。
【解答】
A.诱变育种不定向，但大量诱导，还是有可能获得抗锈高产小麦新品种的，A不符合题意；
B.细胞融合可以获得抗锈高产小麦新品种，B不符合题意；
C.花药离体培养培育出的是小麦的单倍体，而小麦的单倍体是不可育的，所以不能获得抗锈高产小麦新品种，C符合题意；
D.转基因的方法可以获得抗锈高产小麦新品种的，D不符合题意。
故选C。  
3.下列叙述符合基因工程概念的是(     )
A. B淋巴细胞与肿瘤细胞融合，杂交瘤细胞中含有B淋巴细胞中的抗体基因
B. 将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，获得能产生人干扰素的菌株
C. 用紫外线照射青霉菌，使其DNA发生改变，通过筛选获得青霉素高产菌株
D. 自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其DNA整合到细菌DNA上
【答案】B
【解析】
【分析】
本题考查基因工程的操作程序以及应用，意在考查考生理解所学知识的要点的能力。
基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，进而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
【解答】
A.B细胞与肿瘤细胞融合，属于细胞工程，A错误；
B.将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，获得能产生人干扰素的菌株，属于基因工程，B正确；
C.用紫外线照射青霉菌，使其DNA发生改变，进而筛选出青霉素高产菌株，属于人工诱变，C错误；
D.自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其DNA整合到细菌DNA上，并没有进行人为的加工，不属于基因工程，D错误。
​故选B。  
4.运用转基因技术培养的单细胞“工程硅藻”，可把光合作用合成的有机物以脂质形式储存起来。科学家计划在海水中大量培养“工程硅藻”，捕捞后从中提炼“生物柴油”．与矿物柴油相比，使用这种“生物柴油”的优点是（　　）
①可再生  
②不显著增加碳排放 
③不排放含硫废气 
④不会对生态环境造成负面影响．
A. ①②③ B. ①③④ C. ①②④ D. ②③④
【答案】A
【解析】
【解答】
①转基因生物柴油来自“工程硅藻”，其成分是脂质，因此属于可再生能源，①正确；
②由于该脂质来自于植物，正常情况下也会被微生物分解，因此通过燃烧不显著增加碳排放，②正确；
③组成脂质的元素主要有C、H、O，有的含有N、P，因此不会排放含硫废气，减少环境污染，③正确；
④大规模培养工程硅藻对生态环境也可能会造成负面影响，④错误。
故选：A。
【分析】
生物柴油是以果实、种子、植物油或动物脂肪、废弃的食物油等为原料，经酯交换反应制得的脂肪酸单烷基酯。
本题考查使用化石燃料的利弊及新能源的开发，注意根据题目所给信息并结合所学知识进行解题，难度适中。  
5.下列关于转基因生物的叙述，错误的是（　　）
A. 转入到油菜中的抗除草剂基因，可能通过花粉传入环境中
B. 抗除草剂农作物的种植，有利于保护农田的土壤环境
C. 动物细胞的生长激素基因转入植物细胞后不可能成功表达
D. 重组的微生物在降解污染物的过程中可能产生二次污染
【答案】C
【解析】解：A、转入到油菜的基因，可以通过花粉传入环境中，A正确；
B、抗除草剂农作物的种植，省去了除草的步骤，有利于保护农田的土壤环境，B正确；
C、由于不同生物共用一套遗传密码，所以动物生长素基因转入植物后也能表达，C错误；
D、重组的微生物在降解污染物的过程中可能产生一些中间产物，产生二次污染，D正确。
故选：C。
转基因生物的安全性问题包括：食物安全（滞后效应、过敏源、营养成分改变）、生物安全（对生物多样性的影响）、环境安全（对生态系统稳定性的影响）．自然界所有生物共用一套遗传密码子，所以一种生物的基因能在另一种生物体内表达．重组的微生物在降解污染物的过程中可能产生一些中间产物，产生二次污染．
本题考查了基因工程和转基因技术的安全性问题，要求考生识记相关知识点，能理论联系实际，对选项作出准确的判断，
6.20世纪90年代开始兴起的DNA疫苗被称为第三次疫苗革命，医学专家将含病毒抗原基因的重组质粒注入人体表达后使入获得免疫能力。下列叙述不正确的是（　　）
A. 病毒抗原基因与质粒重组时需要DNA连接酶
B. 病毒抗原基因在体内表达时需要RNA聚合酶
C. 注射DNA疫苗后机体会产生相应的记忆细胞
D. 重组质粒在内环境中表达后引起机体免疫反应
【答案】D
【解析】
【解答】
A、病毒抗原基因与质粒重组时需要DNA连接酶，A正确；
B、病毒抗原基因在体内表达时的转录过程中需要RNA聚合酶，B正确；
C、注射DNA疫苗后抗原基因表达，引起机体发生特异性免疫反应，产生相应的记忆细胞，C正确；
D、重组质粒在细胞内表达，D错误。
故选：D。
【分析】
本题以第三次疫苗革命为载体，考查了基因工程和人体免疫的相关知识，意在考查考生的识记能力和理解判断能力，难度适中。考生要能够识记基因工程中的工具酶的作用；明确RNA聚合酶将用于合成RNA；识记免疫的相关知识等，然后对选项逐项分析。  
7.科学家依据基因工程的原理最新研制的某种疫苗（DNA疫苗）是用病原微生物编码抗原的基因制成的，这个基因编码的产物能诱导机体产生免应．该DNA疫苗（　　）
A. 引起人体特异性免疫的原因是DNA分子上具有抗原
B. 引起免疫反应后相应淋巴细胞增多，细胞周期将变长
C. 能与浆细胞产生的相应抗体发生特异性结合
D. 制成的该DNA疫苗结构应包括抗原基因（目的基因）、启动子、终止子和标记基因等
【答案】D
【解析】解：A、该疫苗是编码抗原的基因，该基因的表达产物能充当抗原，引起机体发生特异性免疫反应，A错误；
B、引起免疫反应后相应淋巴细胞增多，细胞周期将变短，B错误；
C、该疫苗是用病原微生物编码抗原的基因制成的，不能与浆细胞产生的相应抗体发生特异性结合，但其编码的产物能与浆细胞产生的相应抗体发生特异性结合，C错误；
D、该疫苗是用病原微生物编码抗原的基因制成的，是基因工程构建表达载体，包括抗原基因（目的基因）、启动子、终止子和标记基因等，D正确．
故选：D．
1、基因工程的基本操作步骤主要包括四步：①目的基因的获取；②基因表达载体的构建；③将目的基因导入受体细胞；④目的基因的检测与鉴定．其中基因表达载体的构建是基因工程的核心步骤，基因表达载体的组成至少包括目的基因、启动子、终止子和标记基因．
2、紧扣题干中的关键信息“某种疫苗是用病原微生物编码抗原的基因制成的”答题．
本题以疾病和健康为依托，考查基因工程、人体免疫系统在稳态中的作用，要求考生识记基因工程的原理及操作过程，明确该疫苗是病原微生物编码抗原的基因；识记免疫系统的组成及特异性免疫过程，能运用所学的知识，结合题干信息答题．
8.为获得纯合高蔓抗病番茄植株，采用了下图所示的方法：
图中两对相对性状独立遗传。据图分析，不正确的是（）
A. 过程①的自交代数越多，纯合高蔓抗病植株的比例越高
B. 过程②可以任取一植株的适宜花药作培养材料
C. 过程③包括脱分化和再分化两个过程
D. 图中筛选过程不改变抗病基因频率
【答案】D
【解析】
【分析】
本题考查遗传和育种相关的知识点，熟知育种途径和正确识图是解题的关键，题目难度适中。
【解答】
A.在连续自交过程中，杂合子发生性状分离，自交代数越多，纯合高蔓抗病植株的比例越高，A正确；
B.经过程②的育种途径是单倍体育种，可以任取一植株的适宜花药作培养材料，B正确；
C.过程③是高度分化的细胞经植物组织培养获得完整植株的过程，其原理是植物细胞具有全能性，该过程包括脱分化和再分化两个过程，C正确；
D.图中筛选过程中把不符合育种目的的个体去掉，留下高蔓抗病植株，所以该过程改变抗病基因频率，D错误。
故选D。  
9.我国科学家运用基因工程技术，将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因导入棉花细胞并成功表达，培育出了抗虫棉。下列叙述不正确的是（   ）
A. 抗虫基因指导合成的蛋白质对某些昆虫有害，但不能作用于人
B. 重组DNA分子中增加一个碱基对，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到近缘作物，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
【答案】D
【解析】
【分析】
本题考查基因工程的相关知识，要求考生识记基因工程的原理、操作步骤，掌握各操作步骤中需要注意的细节，能结合所学的知识准确判断各选项。
【解答】
A.抗虫基因指导合成的蛋白质被昆虫采食后，在昆虫肠道中水解为有毒多肽，与肠上皮细胞受体结合，使细胞膜穿孔，可导致昆虫死亡，但对哺乳动物无毒副作用，A正确；
B.重组DNA分子中增加一个碱基对可能属于基因突变，而基因突变不一定会导致生物性状发生改变，因此该变异不一定导致毒蛋白的毒性丧失，B正确；
C.抗虫棉的抗虫基因可通过花粉传递至近缘物种，从而造成近缘物种也有抗虫基因，该近缘物种再通过授粉会造成基因进一步扩散和污染，C正确；
D.转基因棉花是否具有抗虫特性，应该直接用害虫来食用棉花叶片，做毒性检测；抗生素抗性检测往往用于对标记基因进行检测，以确定外源基因是否导入受体细胞，D错误。
故选D。  
10.抗菌肽对治疗癌症有一定作用，如图表示抗菌肽生产过程。相关说法正确的是（　　）

A. 用PCR克隆目的基因需要DNA解旋酶
B. 基因表达载体包含起始密码和终止密码
C. 筛选菌种时用基因探针检测相关蛋白质
D. 酵母菌作为受体细胞的原因可能与抗菌肽的空间结构有关
【答案】D
【解析】
【分析】
本题着重考查了基因工程原理和技术等方面的知识，意在考查考生能识记并理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系，形成一定知识网络的能力，并且具有一定的分析能力和理解能力。
1、利用PCR技术扩增目的基因（适用于目的基因的核苷酸序列已知的情况）
①概念：PCR全称为聚合酶链式反应，是一项在生物体外复制特定DNA的核酸合成技术。
②原理：DNA复制
③条件：模板DNA、四种脱氧核苷酸、一对引物、热稳定DNA聚合酶（Taq酶）
2、基因表达载体的组成：目的基因+启动子+终止子+标记基因
3、目的基因的检测与鉴定：基因探针--用放射性同位素（或荧光分子）标记的含有目的基因DNA片段。
  ①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因--DNA分子杂交技术
  ②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子杂交技术
  ③检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术
【解答】
A、用PCR克隆目的基因时，利用高温变性，将模板DNA解旋，不需要DNA解旋酶，A错误；
B、起始密码和终止密码位于mRNA上，B错误；
C、基因探针检测目的基因是否导入受体细胞或目的基因是否转录成mRNA，C错误；
D、蛋白质的空间结构与内质网和高尔基体的加工有关，原核生物没有具膜的细胞器，用酵母菌作为受体细胞的原因可能与抗菌肽的空间结构有关，D正确。
故选D。  
11.浙江大学生物化学研究所合成了一种具有镇痛作用而不会像吗啡那样使病人上瘾的药物——脑啡肽多糖（类似于人体中的糖蛋白）。在人体细胞中，糖蛋白必须经过内质网和高尔基体的进一步加工才能形成。如果要采用基因工程等技术让微生物来生产脑啡肽多糖，适宜充当受体细胞的微生物是（）
A. 大肠杆菌 B. 酵母菌 C. 病毒 D. 大肠杆菌质粒
【答案】B
【解析】
【分析】
本题考查基因工程的有关知识；要求学生记忆理解基因工程的操作步骤，并能综合运用所学知识解决生物学问题。
【解答】
脑啡肽多糖类似于糖蛋白，需要经过内质网和高尔基体的加工才能形成，故基因工程选择的受体细胞需要具有内质网和高尔基体这两种细胞器，而大肠杆菌是原核细胞，病毒没有细胞结构均不符合条件；酵母菌是真核细胞含内质网和高尔基体；综上所述，ACD错误，B正确。
​故选B。  
二、填空题
12.基因工程自20世纪70年代兴起后，在短短的30年间，得到了飞速的发展，目前已成为生物科学的核心技术。请回答下列与基因工程应用相关的问题：
（1）植物基因工程技术主要用于提高农作物的_______________（如抗除草剂、抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱等），以及改良_________________和利用植物生产药物等方面。请写出一种常用的抗虫基因名称__________________。培育转基因抗逆新品种时最好要将目的基因插入到植物细胞染色体的DNA上，理由是___________________________________________________。
（2）动物基因工程技术有可能使建立移植器官工厂的设想成为现实。人类移植器官短缺是一个世界性的难题，目前科学家正试图利用基因工程方法对猪的器官进行改造，采用的方法是将器官供体基因组导入某种调节因子，_____________________________________________________，在结合克隆技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。
（3）通过基因工程生产乙肝疫苗的过程如图所示：
乙肝病毒有关基因细菌大量生产疫苗
在①②过程中需使用的工具酶分别是_________________________。使用酵母菌作为受体菌生产乙肝疫苗的效果更好，从细胞结构的角度分析，原因是____________________________________。
（ 4）人体的遗传性疾病是很难用一般药物进行治疗的，基因工程的兴起迎来了基因治疗的曙光。基因治疗是指：_____________________________________________________________________。用于基因治疗的基因有三类，分别是：正常基因、_____________和自杀基因。
【答案】（1）抗逆能力；农作物的品质；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）；使目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达
（2）以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因
（3）限制酶、DNA连接酶；酵母菌有内质网和高尔基体，能对合成的多肽进行加工
（4）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，这是治疗遗传病最有效的手段；反义基因
【解析】
【分析】
本题主要考查动物和植物基因工程的应用的相关知识，意在考查考生分析和解决问题的能力。
【解答】
（1）植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆性，以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。常用Bt毒蛋白基因培育抗虫棉。为了使目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达，培育转基因抗逆新品种时最好要将目的基因插入到植物细胞染色体的DNA上。
（2）利用基因工程方法对猪的器官进行改造时，需要将器官供体基因组导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因，在结合克隆技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。
（3）通过基因工程生产乙肝疫苗的过程中，在①获取目的基因和②过程把目的基因导入受体细胞的过程中需使用限制酶和DNA连接酶。酵母菌有内质网和高尔基体，能对合成的多肽进行加工，故使用酵母菌作为受体菌生产乙肝疫苗的效果更好。
（4）基因治疗是指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，这是治疗遗传病最有效的手段。用于基因治疗的基因有三类，分别是：正常基因、反义基因和自杀基因。
故答案为：
​（1）抗逆能力；农作物的品质；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）；使目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达
（2）以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因
（3）限制酶、DNA连接酶；酵母菌有内质网和高尔基体，能对合成的多肽进行加工
（4）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，这是治疗遗传病最有效的手段；反义基因