第3章-第3节-基因工程的应用.docx

第3节　基因工程的应用
课后篇巩固提升

基础巩固
1.(2020·河北邢台一中高二期末)科学家已能运用基因工程技术,让羊的乳腺合成并分泌人体的某些抗体,以下叙述不正确的是(　　)
A.该技术可导致定向变异
B.表达载体中需要加入乳腺蛋白基因的特异性启动子
C.目的基因是抗原合成基因
D.受精卵是理想的受体细胞
答案C
解析由题意分析可知该技术为基因工程技术,将目的基因导入受体细胞,可以定向改变生物性状,故A项正确;运用基因工程技术,让羊的乳腺生产抗体,则表达载体中目的基因上游要加入羊乳腺蛋白基因的启动子,故B项正确;目的基因是人体内控制某些抗体合成的基因,故C项错误;受精卵常作为动物基因工程的受体细胞,故D项正确。
2.(2020·陕西咸阳实验中学高二期中)下列关于培育转基因抗虫棉的叙述,正确的是(　　)
A.DNA连接酶能把Bt抗虫蛋白基因与噬菌体相连接
B.Bt抗虫蛋白基因可借助花粉管通道进入受体细胞
C.Bt 抗虫蛋白对害虫和人都有不同程度的毒害作用
D.需制备好相应抗原来检测 Bt 抗虫蛋白
答案B
解析培育转基因植物常用农杆菌转化法,可用DNA连接酶将编码Bt 抗虫蛋白的基因与农杆菌的Ti质粒相连接,构建基因表达载体,A项错误;在植物细胞基因工程中,可利用农杆菌转化法将目的基因导入受体细胞,也可以利用花粉管通道法将目的基因导入受精卵中,B项正确;Bt 抗虫蛋白对哺乳动物无毒害作用,C项错误;要检测目的基因是否成功翻译,可用抗原—抗体杂交技术进行检测,目的基因翻译的蛋白质作为抗原,故需制备好相应抗体来检测Bt 抗虫蛋白,D项错误。
3.(2020·山东夏津第一中学高二期中)近年来基因工程的发展非常迅猛,下列不属于基因工程应用的是(　　)
A.克隆猴“中中”和“华华”
B.利用乳腺生物反应器生产药物
C.制造一种能分解石油的“超级细菌”
D.制造一种能产生干扰素的工程菌
答案A
解析克隆猴“中中”和“华华”应用了动物细胞核移植技术,A项符合题意;利用乳腺生物反应器生产药物,这属于动物基因工程的应用,B项不符合题意;制造一种能分解石油的“超级细菌”,这属于基因工程的应用,C项不符合题意;制造一种能产生干扰素的工程菌,这属于基因工程的应用,D项不符合题意。
4.(2020·陕西西安中学高二期中)下图为利用生物技术获得生物新品种的过程,有关说法错误的是(　　)

A.A→B过程中用到的原料有4种,加入的引物有2种
B.A→B过程利用了DNA半保留复制原理,需要使用耐高温的DNA聚合酶
C.B→C为转基因绵羊的培育过程,常选用的受体细胞是卵母细胞
D.B→D为转基因植物的培育过程,其中④过程常用的方法是农杆菌转化法
答案C
解析分析题图可以看出,图中A→B过程为利用PCR技术扩增目的基因,原料是四种脱氧核苷酸,需要两种引物,A项正确;PCR技术的原理是DNA半保留复制,需要耐高温的DNA聚合酶,B项正确;B→C为转基因绵羊的培育过程,培育转基因动物时,常用受精卵作为受体细胞,C项错误;培育转基因植物时,常用农杆菌转化法将目的基因导入受体细胞,D项正确。
5.(2020·江西南昌二中高二期中)科学家培养出一种转基因小鼠,其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。下列说法正确的是(　　)
A.将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞,可以用花粉管通道法
B.人的生长激素基因只存在于在小鼠的膀胱上皮细胞中
C.进行基因转移时,要将目的基因转入小鼠受精卵中
D.采用抗原—抗体杂交技术检测目的基因是否插入了小鼠的基因组
答案C
解析花粉管通道法用于将目的基因导入植物细胞,A项错误;培育转基因动物时,因为受精卵的全能性最高,所以进行基因转移时通常将目的基因转入受精卵中,小鼠的体细胞是由同一个受精卵分裂和分化来的,核遗传物质相同,故人的生长激素基因存在于小鼠所有体细胞中,B项错误,C项正确;检测目的基因是否插入了小鼠的基因组通常采用DNA分子杂交法,D项错误。
6.(2020·山东济宁一中高二月考)据报道,我国海水稻试种成功,并获得喜人的收成。如果能够在更多的盐碱地里种植海水稻,将会养活更多的人。回答下列问题。
(1)人们可以利用基因工程技术培育转基因海水稻,将耐盐基因导入高产水稻细胞内培育耐盐水稻。将耐盐基因导入水稻细胞之前必须先构建　　　　　　　　　　　,要大量获得耐盐基因可采用　　　　技术扩增该基因。 
(2)将目的基因(耐盐基因)导入水稻细胞常用的方法是　　　　　　　　　　;检测耐盐基因是否在水稻细胞内表达相应蛋白质,通常采用　　　　　　　　　　　　技术;要进一步鉴定水稻植株是否具有耐盐特性,可采用的方法是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)据了解,海水稻的产量还比较低。目前,以袁隆平院士为首的科研团队正在进行高产攻关,利用杂种优势提高产量。杂交育种和基因工程依据的遗传学原理都是　　　　　　　,但二者的操作水平不同,基因工程技术相对于杂交育种的突出优点是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
答案(1)基因表达载体　PCR　(2)农杆菌转化法　抗原—抗体杂交　将该转基因水稻种植在用海水灌溉的土壤中,观察其生长状况　(3)基因重组　能克服远缘杂交不亲和障碍,可按照人们的意愿定向改变生物性状
解析(1)为了使目的基因在受体细胞中稳定存在并发挥作用,将耐盐基因导入水稻细胞之前必须先构建基因表达载体;PCR技术是基因体外扩增的有效途径。(2)将目的基因(耐盐基因)导入植物细胞常用的方法是农杆菌转化法;检测目的基因是否在受体细胞内表达相应蛋白质,通常采用抗原—抗体杂交技术;要进一步鉴定水稻植株是否具有耐盐特性,可将水稻种在海水灌溉的土壤中或盐碱地中,观察其生长状况。(3)杂交育种和基因工程育种依据的遗传学原理都是基因重组;杂交育种的局限性是不能跨越种的障碍,对性状的改造也是在原有性状之上重新组合。基因工程技术相对于杂交育种的突出优点是能克服远缘杂交不亲和障碍,可按照人们的意愿定向改变生物性状。
7.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),据图回答下列问题。

图1
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。

图2
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,抗除草剂基因可用于检测目的基因是否导入成功的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)确定目的基因导入成功后,抗除草剂基因就没有用了。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。 
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)抗除草剂基因前没有了启动子
解析(1)基因工程中的限制酶能特异性地识别DNA上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)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。
能力提升
8.(2020·江西南昌二中高二月考)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。下列有关的叙述中,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.转基因动物是指体细胞中出现了新基因的动物
C.人们只在转基因牛的乳汁中获取人白蛋白,原因是只有转基因牛的乳腺细胞中含有人白蛋白基因
D.运用基因工程技术让牛合成人白蛋白,该技术将导致牛发生定向变异
答案D
解析“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人白蛋白,A项错误;动物体细胞中出现新基因可能是发生了基因突变,培育转基因动物时,一般以受精卵作为受体细胞,培育出的转基因动物的体细胞都含有目的基因,B项错误;转基因牛的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,原因是人白蛋白基因只在转基因牛的乳腺细胞中表达,C项错误;基因工程可定向改造生物的性状,D项正确。
9.(2020·河北石家庄一中高二期中)下列有关基因工程的应用的叙述,错误的是(　　)
A.利用基因工程可改良作物的品质,提高其营养价值
B.通过乳腺生物反应器可生产抗凝血酶等重要的医药产品
C.将正常基因导入受体细胞,以对21三体综合征进行治疗
D.制备工程菌以实现对胰岛素、血清白蛋白的大规模生产
答案C
解析利用基因工程可以改良作物的品质,提高其营养价值,A项正确;将抗凝血酶基因与乳腺蛋白基因的启动子联系在一起,可以制备生产抗凝血酶的乳腺生物反应器,B项正确;21三体综合征属于染色体数目变异,本身不存在致病基因,不能使用基因治疗来治病,C项错误;可用基因工程技术将胰岛素基因或血清白蛋白基因导入微生物,以制备工程菌,大量生产目的蛋白,D项正确。
10.(多选)(2020·江苏启东中学高二期末,改编)我国科学家将含有人凝血因子基因的DNA片段导入到羊的受精卵中,由该受精卵发育而成的羊,分泌的乳汁中含有人的凝血因子,可用于治疗血友病。下列叙述正确的是(　　)
A.这项研究说明人和羊共用一套遗传密码
B.该羊的乳腺细胞中含有人的凝血因子基因
C.该羊分泌的乳汁中含有人的凝血因子基因
D.该羊的后代也可能含有人的凝血因子基因
答案ABD
解析自然界中的所有生物共用同一套遗传密码,这是人的凝血因子基因能在羊的乳腺细胞中表达的基础,A项正确;该羊分泌的乳汁中含有人的凝血因子,说明该羊的乳腺细胞中含有人的凝血因子基因,但该羊的乳汁中不含有人的凝血因子基因,B项正确,C项错误;由于将人凝血因子基因的DNA片段注射到羊的受精卵中,培育的转基因羊的性腺细胞含有该基因,通过减数分裂产生的卵细胞可能含有该基因,其后代也可能含有人的凝血因子基因,D项正确。
11.(多选)(2020·山东省实验中学高二期中,改编)下列有关动物基因工程的说法,错误的是(　　)
A.将外源生长激素基因导入动物体内可提高动物生长速度
B.将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组,使获得的转基因牛分泌的乳汁中乳糖含量大大降低
C.科学家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,导入哺乳动物的体细胞中
D.培育转基因克隆猪器官,采用的方法是在器官供体基因组中导入某种调节因子,以促进抗原决定基因的表达
答案CD
解析外源生长激素基因在转基因动物体内表达可促进该动物生长,A项正确;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,使乳汁中的乳糖含量降低,B项正确;将目的基因导入动物细胞采用最多的方法是显微注射法,若用转基因动物生产药物,科学家通常将药物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,导入哺乳动物的受精卵中,C项错误;利用基因工程方法对转基因动物的器官进行改造,采用的方法是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,再结合克隆技术,培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆动物器官,D项错误。
12.基因工程是在生物化学和分子生物学基础上建立和发展起来的,并有赖于微生物学理论和技术的发展运用,基因工程基本操作流程如图所示,请据图分析回答下列问题。

(1)图中A是　　　　,最常用的是　　　　;在基因工程中,需要在限制酶和　　　　　　　　酶的作用下才能完成DNA重组过程。 
(2)在上述基因工程的操作过程中,遵循碱基互补配对原则的步骤有　　　　　　　　(用图中序号表示)。 
(3)从分子水平分析,进行基因工程的主要理论依据是不同生物的DNA分子结构基本相同,且生物共用一套　　　　　　　　。 
(4)研究发现,番茄体内的蛋白酶抑制剂对害虫的消化酶有抑制作用,导致害虫无法消化食物而被杀死,人们成功地将番茄的蛋白酶抑制剂基因导入玉米体内,玉米获得了与番茄相似的抗虫性状,玉米这种变异的来源是　　　　　　　　。 
(5)科学家在某种植物中找到了抗枯萎病的基因,并用基因工程的方法将该基因导入金茶花叶片细胞的染色体DNA上,经培养长成的植株具备了抗病性,这说明　　　　　　　　　　　　　。 
答案(1)载体　质粒　DNA连接　(2)①②④　(3)遗传密码　(4)基因重组　(5)目的基因(或抗枯萎病的基因)在金茶花细胞中成功表达(合理即可)
解析(1)在基因工程中,目的基因与载体结合形成重组DNA,载体常用质粒;基因工程的工具酶是限制酶和DNA连接酶。(2)碱基互补配对发生在DNA分子之间、RNA分子之间及DNA分子和RNA分子之间,①获取目的基因、②目的基因与载体的连接及③目的基因扩增和筛选过程中均会发生碱基互补配对。(3)从分子水平上分析,基因工程的理论依据是不同生物的DNA分子结构基本相同,且生物共用一套遗传密码。(4)基因工程能使生物发生定向变异,其原理是基因重组。(5)根据题意,已培养出转基因抗枯萎病金茶花植株,说明转基因生物中目的基因已成功表达。
13.(2020·四川巴蜀中学高二期中)干扰素是动物或人体细胞受病毒感染后产生的一类糖蛋白,具有抗病毒、抑制肿瘤及免疫调节等多种生物活性。请分析回答下列问题。
(1)干扰素的产生受细胞内基因的控制,通常处于抑制状态。在病毒刺激下,干扰素基因经　　　　、 翻译形成干扰素前体,进一步加工后形成成熟的干扰素,通过　　　　方式分泌到细胞外。 
(2)某些干扰素可作用于病毒的宿主细胞膜上的相应受体,激活该细胞细胞核中基因表达产生多种抗病毒蛋白,其中有些蛋白可通过激活RNA酶使病毒的mRNA　　　　,有些则可与　　　　　　(细胞器)结合,通过抑制病毒多肽链的合成发挥抗病毒作用。 
(3)某些干扰素可抑制肿瘤细胞DNA的合成,通过减慢细胞　　　　分裂过程抑制肿瘤。还有些干扰素可提高吞噬细胞将抗原呈递给　　　　细胞的能力,从而在免疫调节中发挥作用。 
(4)获取干扰素的传统方法是从人的白细胞中提取,但产量很低。科学家构建基因表达载体时,利用　　　　　　酶,将干扰素基因与　　　　　　　　　　　　　等调控组件连接在一起,采用　　　　　　　　法将重组DNA导入牛的　　　　　　(细胞)中,经胚胎早期培养一段时间后移植入母体内发育成熟,即可获得能产生干扰素的转基因牛,在该牛的乳汁中获得大量的干扰素。 
答案(1)转录　胞吐
(2)水解　核糖体
(3)有丝　T淋巴
(4)DNA连接　牛乳腺蛋白基因的启动子　显微注射　受精卵
解析(1)基因通过转录和翻译过程控制蛋白质合成,分泌蛋白通过胞吐形式排出细胞。(2)RNA酶能水解RNA,使RNA失去活性。蛋白质在核糖体合成,一些干扰素通过与核糖体结合,抑制病毒多肽链的合成,进而发挥抗病毒作用。(3)某些干扰素可抑制肿瘤细胞DNA的合成,抑制肿瘤细胞有丝分裂过程。针对肿瘤细胞免疫为细胞免疫,有些干扰素可提高吞噬细胞将抗原呈递给T淋巴细胞的能力,促使T淋巴细胞增殖分化为效应T细胞。(4)转基因动物培育过程中,用显微注射法将重组DNA分子(基因表达载体)导入动物受精卵中。