第3章 第3节 基因工程的应用-【勤径学升】2024-2025学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程同步练测（人教版2019）

第3章 基因工程 3.目的基因导入受体细胞后，是否可以稳定维持和 表达其遗传特性，只有通过鉴定和检测才能知 道。下列属于目的基因检测和鉴定的是( ) ①检测受体细胞的染色体上是否有目的基因 ②检测受体细胞是否有致病基因 ③检测目 的基因是否转录出了 mRNA ④检测目的 基因是否翻译出了蛋白质 A.①②③ B.②③④ C.①③④ D.①②④ 4.一对等位基因(用D、d表示),在某种限制酶 的作用下可以切割形 成两种不同长度的 DNA片段。对酶切后获得的 DNA 片段用 凝胶电泳法进行分离。然后与特定的 DNA 探针杂交后可显示出不同的带谱。根据显示 出的带谱组型可以判断基因型组成。现有一 对夫妇及其所生四个儿女的相关基因定位鉴 定获得的带谱如图，且1号性状与家庭的其 他成员不同。关于这四个儿女的基因型推断 正确的是 ( ) I 纯合子带谱 Ⅱ 纯合子带谱 2 3 4 杂合子带谱 A.3号为Dd,4号为 DD B.1号为X?xd,2号为 XPY C.1号为 DD,2 号为dd D.3号为XDXd,4号为XdYd 5.如图是获得转基因抗虫棉的技术流程示意图。 构建ai C-转土壤农杆入 菌D 含C的侵 花体细“抗虫植 胞F 株G 培养 离体棉转基因 ③ 选释 土壤农 杆菌EA冷却到50℃B 请回答： (1)A→B利用的技术称为 ,其中 ②过程需要耐高温的 酶才能完成。 (2)图中将目的基因导入棉花细胞需要经过 ③过程，该过程为构建 ,其 目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在且 可以遗传给下一代，并能表达。 (3)上述流程示意图中，将目的基因导入棉花 细胞所采用的方法是 法，该方 法一般 (填“适宜”或“不适宜”)用于 将目的基因导入单子叶植物。 (4)欲确定抗虫基因在 G体内是否表达，在 个体水平上需要做 实验。如果抗虫 基因导入成功，且与某条染色体的 DNA 整 合起来，该转基因抗虫棉可视为杂合子，将该 转基因抗虫棉自交一代，预计后代中抗虫植 株占 。 提示、请完成《素能提升训练》训练十四 AI样学助手 在抵答 配答案 盖疑 第 3节 基因工程的应用 [学习目标] 7 1.基于基因工程应用的事实，参与有关推广和应用基因工程产品的讨论，并理性做出决策。 2.认同基因工程给农牧、食品及医药等行业带来了深刻变化，产生了巨大的社会效益和经济效益。 自主学习探新知 课前预习 双基落实 一、基因工程在农牧业方面的应用 1.植物基因工程的应用 应用 目的基因 成果举例 转基因抗虫棉花、 转基因抗 具有 玉米、大豆、水稻和 虫植物 的基因 马铃薯等 续表 应用 目的基因 成果举例 转基因抗 某些病毒、真菌等的 转基因抗病毒甜椒、 病植物 番木瓜和烟草等 转基因 转基因抗除草剂玉 降解或抵抗某种除 抗除草 米、大豆、油菜和甜 草剂的基因 剂植物 菜等 81 ?高中生物学·选择性必修3(人教版) 续表 应用 目的基因 成果举例 具有营养价值、观赏 富含赖氨酸的玉 改良植物 价值等优良性状的 米、新花色的牵 牛 的品质 基因 花等 2.动物基因工程的应用 (1)提高动物的生长速率：我国科学家将 基因导入动物体内，以提高动 物的生长速率。 (2)改善畜产品的品质：科学家将 基因导入奶牛基因组，使获得的转基因牛分 泌的乳汁中，乳糖的含量大大降低，而其他营 养成分不受影响，解决乳糖不耐受问题。 二、基因工程在医药卫生领域的应用 应用 操作 成果 生产基 生产细胞因子、抗 对微生物或动植物的细胞 因工程 体、疫苗和激素等 进行基因改造 药物 药物 让哺乳 将药用蛋白基因与乳腺中 乳腺生物反应器 动物批 或乳 房 生 物反 量生产 等调控元件重组在一起，导 应器 药物 入哺乳动物的受精卵中 在器官供体的基因组中导 建立移 不会引起入某种调节因子，抑制抗原 植器官 决定基因的表达，或设法除 的转 工厂 去抗原决定基因，再结合克 基因克隆猪器官 隆技术 三、基因工程在食品工业方面的应用 1.基因工程菌：用基因工程的方法，使外源基因 得到高效表达的菌类。 2.应用 (1)生产药物以及食品工业用酶、氨基酸和维 生素等。 (2)通过工业发酵批量生产凝乳酶、工业用 酶等。 (3)用基因工程技术获得的工业用酶的 、成本显著降低、生产效率较高。 概念检测 判断正误，正确的打“√”,错误的打“×”。 (1)转基因抗虫棉能抗病毒、细菌、真菌。 ( ) (2)利用乳腺生物反应器能够获得一些重要 的医药产品，如人的血清白蛋白、生长激 素等。 ( ) (3)科学家利用基因工程技术除去抗原决定 基因培育出不会引起免疫排斥反应的转基因 克隆器官。 ( ) (4)应用工程菌生产乙肝疫苗，在制造该工程 菌时，应向酵母菌中导入乙肝病毒的表面抗 原基因。 ( ) (5)“转基因植物”是指植物体细胞中出现了 新基因的植物。 ( ) 互动探究解疑难 要点归纳 重难突破 知识点一 基因工程在农牧业方面的应用 思考讨论 (1)请用简洁的文字描述方案I中培育抗虫 棉的流程。基因工程在农牧业方面的应用发展迅速， 基因工程技术已被广泛应用于改良动植物品 种。下列为人们获得需要的生物新品种的两种 方案，请讨论回答下列问题： 抗虫基因→棉花受体细胞 抗方案I 虫棉 (2)方案Ⅱ中①②分别是什么方法?方案I、 Ⅱ的育种原理是否相同? 方案Ⅱ 高秆抗病×矮秆易感病→高秆抗 ② 病—→矮秆抗病小麦 82 第3章 基因工程 (3)与方案Ⅱ相比，方案I在培育新品种时有 哪些优势? 素养提升 基因工程育种和杂交育种的比较 基因工程育种 杂交育种 原理 基因重组 基因重组 将某种生物的特定基因 杂交→自交→选种 流程 转移到 另一种生 物细 →自交 胞中 使不同个体的优良 打破物种界限，定向改造 优点 性状集中在一个个 生物的遗传性状 体上；操作简便 育种时间长；局限 技术复杂，生态安全问题 缺点 于亲缘关系较近的 较多 个体 举例 转基因抗虫棉的培育 矮秆抗病小麦 能力强化 1.我国科学家利用基因工程技术将海藻合成酶 基因转移到甘蔗体内，获得了抗旱、高产、高 糖的甘蔗新品种。下列关于基因工程的说 法，不正确的是 ( ) A.我国转基因抗虫棉的目的基因来自某种 真菌 B.利用基因工程的方法可以获取干扰素、凝 血因子等药物 C.培育抗除草剂的玉米需要使用限制酶、 DNA连接酶等工具酶 D.通过基因工程可以提高作物的抗盐碱和 抗干旱的能力 2.科学家通过基因工程，成功培育出能抗棉铃 虫的棉花植株————抗虫棉，其过程大致如图 所示： Bt基因 m 苏云金芽 转入 农杆菌孢杆菌 构建基因 表达载体T-DNA 感染 Ti质粒 目的基因插入 染色体DNA中 组织 培养 植株细胞抗虫棉 (1)细菌的基因之所以能在棉花细胞内表达， 产生抗性，其原因是 。 (2)将目的基因导入植物细胞最常用的方法 是 。 (3)利用基因工程技术培育抗虫棉，与诱变育 种和杂交育种方法相比，具有 、 和 等突出的优点，但是目前 基因工程仍不能取代杂交育种和诱变育种。 与基因工程技术相比，杂交育种和诱变育种 主要具有 的优点。 知识点二 基因工程在医药卫生领域的应用 思考讨论 基因工程在医药卫生领域有着非常广泛的 应用，成果丰硕。比如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，科学 家可以通过构建基因工程菌的办法生产，也可 利用乳腺生物反应器进行生产。利用基因工程 技术还可以建立移植器官工厂，解决移植器官 短缺的世界性难题。 (1)干扰素是糖蛋白，科学家用基因工程的方 法分别从大肠杆菌及酵母菌细胞内获得的干 扰素，二者的生物活性是否相同?为什么? (2)要确保干扰素基因在乳腺细胞中特异性 表达，构建基因表达载体时有什么要求? 83 ?高中生物学·选择性必修3(人教版) (3)利用动物乳腺生物反应器生产药物有什 么优点与缺陷? (4)建立器官移植工厂可能会解决器官短缺 的世界性难题，如何避免免疫排斥? 素养提升 1.乳腺生物反应器 (1)乳腺生物反应器：科学家将药用蛋白基因 与乳腺蛋白基因的启动子等调控元件重组在 一起，通过显微注射等方法，导入哺乳动物的 受精卵中，然后，将受精卵送入母体内，使其 生长发育成转基因动物。转基因动物进入泌 乳期后，可以通过分泌的乳汁来生产所需要 的药品，因而称为乳腺生物反应器或乳房生 物反应器。 (2)过程： 获取目的基因(如人血清白蛋白基因、人生长激素基因等) 构建基因表达载体(目的基因与乳腺蛋白基因的启动子 等调控元件重组) W 导入哺乳动物受精卵(显微注射技术) ▲ 进行早期胚胎培养后送入母体 发育成转基因动物→利用分泌的乳汁生产所需的药品 2.乳腺生物反应器和基因工程菌生产药物的 比较 比较内容 乳腺生物反应器 基因工程菌 动物基因结构与人 细菌和酵母菌的基 基因结构 类的基因结构基本 因结构与人类有较 相同 大差异 续表 比较内容 乳腺生物反应器 基因工程菌 合成的药物蛋白与 细菌合成的药物蛋 基因表达 天然蛋白质相同 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 显微注射法 Ca2+处理(大肠杆菌) 导入方式 需严格灭菌，严格 不需严格灭菌；温度 控制基因工程菌所 生产条件 等外界条件对其影 需的温度、pH、营 响不大 养物质浓度等外界 条件 从微生物细胞或其 药物提取 从动物乳汁中提取 培养液中提取 口能力强化 3.上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带 人血清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用蛋白含量提高了 30多倍。以下与此有关的叙述中，正确的是 ( ) A.“转基因动物”是指体细胞中出现了新基 因的动物 B.“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血清白蛋白基因 C.只在转基因牛乳汁中才能获取人血清白 蛋白，是因为人血清白蛋白基因只在牛乳 腺细胞中是纯合的 D.转基因牛的肌肉细胞中也有人血清白蛋 白基因，但不发生转录、翻译，故不能合成 人血清白蛋白 4.如图表示应用基因工程技术生产干扰素的三 条途径，请分析回答。 干扰素 基因 受体细胞A→转基因牛 —→乳汁中提取 途径甲 重质粒 受体细胞B→转基因莴草 —→体细胞中提取 途径乙 受体细胞C→转基因大肠杆菌→培养液中提取 途径丙质粒 过程I 过程Ⅱ 过程Ⅲ (1)途径甲中，过程I需要用到 __酶，应将干扰素基因和_ 的启动子重组。若受体细胞 A是体 84 第3章 基因工程 细胞，要获得转基因牛还需利用 、早期胚胎培养、胚胎移植等技 术，移植后的胚胎能在受体子宫中存活的生 理基础是受体子宫对外来胚胎基本不发生排 斥反应。 (2)途径乙中，过程Ⅱ最常采用的方法是 ,也可将受体细胞 B培养到 阶段，实现细胞产物的工厂化生产。若要获 得脱毒的转基因莴苣，应选择 作为 外植体。 (3)途径丙中，过程Ⅱ可用 处理大肠 杆菌，以制备感受态细胞。该途径用基因工 程的方法，获得使外源基因高效率表达的菌 类细胞株系，来大量生产干扰素，这样的菌类 细胞株系称为 。 (4)三条途径中，过程Ⅲ依据的生物学原理不 相同，途径甲利用了受精卵的全能性，途径乙 利用了 ,途径丙利用了大肠 杆菌繁殖快的特点来大量生产干扰素。 —素养发展 探究应用- [情境] 我国药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。 FPP ADS基因表达 合成酶FPP-乙酰辅酶A 青蒿素 其他萜类化合物 SQS基因表达 图1 棉花FPP合 (色 成酶基因 连接 导人 感染 筛选0 ( ②抗生素 ①Kan抗 农杆菌 青蒿 转基因 性基因 酶切后 植株 青蒿 的基因 植株 的质粒 图2 [探究] (1)图中①过程需要哪些条件?FPP合成酶 基因和质粒能连接成①的主要原因是什么? (2)若②不能在含有抗生素 Kan的培养基上 生存，则原因可能是什么? (3)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)? Ⅱ课堂小结|| 生产基因工程药物 培育哺乳动物乳腺生物反应器 建立移植器官工厂 在医药卫生 领域的应用 基因工程的应用 生产食品工业用酶、氨基酸 和维生素等在食品工业 方面的应用 通过工业发酵批量生产凝乳 酶、工业用酶等 转基因抗虫植物 转基因抗病植物 在农牧业方 转基因抗除草剂植物 面的应用 改良植物的品质 提高动物的生长速率 改善畜产品的品质 85 ?高中生物学·选择性必修3(人教版) 随堂巩固促应用 验证反馈 迁移运用 1.判断正误，正确的打“√”,错误的打“×”。 (1)科学家将某些病毒、真菌的抗病基因导入 ( )植物中，获得转基因抗病植株。 (2)利用乳腺生物反应器能够获得一些重要的 医药产品，如人的血清白蛋白，这是将人的血清 白蛋白基因导入了动物的乳腺细胞中。( ) (3)由大肠杆菌(工程菌)获得人的干扰素后 可直接应用。 ( ) (4)基因工程定向改造生物性状，能够定向地 引起基因突变。 ( ) (5)用基因工程方法从大肠杆菌和酵母菌细胞 内获得的干扰素结构和功能完全相同。( ) 2.下列关于基因工程应用的叙述中，错误的是 ( ) A.科学家可以利用转基因技术抑制乙烯形 成酶的活性和减少乙烯的生成量来延长 番茄的储藏时间 B.将某些抗病毒的基因导入动物体内，使获 得的转基因动物能抵抗相应病毒 C.抗虫基因只要成功地插入到植物细胞染 色体上就都能正常表达 D.可利用基因工程菌大规模生产细胞因子、 抗体、疫苗、激素等药物 3.下列有关植物基因工程的成果的叙述，正确 的是 ( ) A.转基因抗虫棉改善了作物品质 B.将 Bt抗虫蛋白基因直接导入水稻的受精 卵，可以得到抗虫水稻 C.转入调节细胞渗透压的基因，有利于植物 抗盐碱、抗干旱 D.植物细胞中没有质粒，所以不能利用质粒 作为植物基因工程的载体 4.从目前来看，下列选项中的生物科技成果没 有运用基因工程技术的是 ( ) A.试管动物技术、克隆羊多莉 B.抗虫棉、转基因玉米 C.利用大肠杆菌生产胰岛素 D.利用酵母菌细胞生产乙肝病毒疫苗 5.(吉林高考)将天然 Ti质粒改造成含有 Vir 基因的辅助质粒(辅助 T-DNA转移)和不含 有 Vir 基因、含有 T-DNA的穿梭质粒，共同 转入农杆菌，可提高转化效率。细菌和棉花 对密码子偏好不同，为提高翻译效率，增强棉 花抗病虫害能力，进行如下操作。回答下列 问题。 苏云金杆菌 棉花植株O 组织培养 分离和扩增 Br基因 与毒性无关1848 3.540与毒性有关 棉花叶圆片 Bt 共培养、转化基因b02 酶切 136284F2 农杆菌 辅助 质粒FI 3540 Ri R2 R3 导人 3 1 363-1 848基因序列 人工合成 1-1 362基因序列拼接 p35 p35, T-DNA-LB穿梭质粒天然序列 ygB (氨基酸序列不变) w 重组 Kan T-DNA-RB 注：:F1-F3,R1—R3 表示引物；T-DNA-LB 表示左边界；T-DNA-RB表示右边界；Ori 表 示复制原点；KanF 表示卡那霉素抗性基因； HygBR 表示潮霉素B抗性基因。 (1)从苏云金杆菌提取 DNA时，需加入蛋白 酶，其作用是 。 提取过程中加入体积分数为95??预冷 酒精，其目的是 。 (2)本操作中获取目的基因的方法是 __和 。 (3)穿梭质粒中 p35s 为启动子，其作用是__ ,驱动目的基因 转录；插入两个 p35s启动子，其目的可能 是 。 (4)根据图中穿梭质粒上的 KanF和 HygBR 两 个标记基因的位置，用 基因对应的 抗生素初步筛选转化的棉花愈伤组织。 (5)为检测棉花植株是否导入目的基因，提取 棉花植株染色体 DNA作模板，进行 PCR, 应选用的引物是 和 (6)本研究采用的部分生物技术属于蛋白质 工程，理由是 。 A.通过含有双质粒的农杆菌转化棉花 细胞 B.将苏云金杆菌 Bt基因导入棉花细胞中 表达 C.将1-1362 基因序列改变为棉花细胞 偏好密码子的基因序列 D.用1-1 362 合成基因序列和1 363— 1 848天然基因序列获得改造的抗虫蛋白 提示、请完成《素能提升训练》训练十五 86 于较小的 DNA片段，比如 PCR 产物或酶切片段，则需 要选择较高浓度的琼脂糖凝胶，以提供更好的分辨率和 分离效果，A正确；凝胶载样缓冲液指示剂通常是一种 颜色较深的染料，可以作为电泳进度的指示分子，当溴 酚蓝到凝胶 2/3处时(可看蓝色条带),则停止电泳，B 错误；在琼脂糖凝胶电泳中，当电场作用时，DNA片段 实际上是向正极迁移的，而不是向负极迁移。同时， DNA片段的迁移速率与其大小成反比，即 DNA片段越 长，迁移速率越慢，C错误；琼脂糖凝胶中的 DNA分子 需染色后，才可在波长为300 nm的紫外灯下被检测出 来，D错误。 素养发展 探究应用 (1)提示：遗传物质少，容易培养，繁殖快。 (2)提示：否。胰岛素是分泌蛋白，其合成和加工需要内 质网、高尔基体，而大肠杆菌是原核生物，不存在这两种 细胞器，因此仅能在细胞内将胰岛素基因表达出无特异 性空间结构的胰岛素原蛋白，后期还需对肽链进行分 离、纯化、体外折叠，使之具备复杂的特异性的空间结构 方可获得具有生物活性的胰岛素。 【随堂巩固促应用】 1.(1)×(2)× (3)√ (4)√ (5)× 2.D 小麦是单子叶植物，农杆菌对它没有感染能力，农 杆菌在自然条件下侵染双子叶植物和裸子植物。 3.C 目的基因检测和鉴定主要关注目的基因是否表达。 4.A 分析题图可知，夫妻双方的带谱相同，因此不可能 是伴X遗传，B、D错误；又因为I代夫妇的基因定位鉴 定获得的带谱是两条，均为杂合子，则基因型为 Dd,因 此后代的基因型可能为 DD、Dd、dd三种。分析子代的 基因定位鉴定获得的带谱可知，1具有一条带谱，且其 中1号性状与家庭的其他成员不同，说明为隐性纯合子 dd,2号只有一条带谱，且与1号性状不同，为 DD,C错 误；3号含有两条带谱，为 Dd,4号与2号相同，为DD,A 正确。 5.解析 PCR技术需要用到耐高温的 DNA 聚合酶(Taq 酶)。图中③过程为构建基因表达载体，将目的基因导 入棉花细胞所采用的方法是农杆菌转化法，农杆菌对大 多数单子叶植物没有感染能力。欲确定抗虫基因在体 内是否表达，在个体水平上应做抗虫接种实验。由于抗 虫基因只整合到一条染色体 DNA上，则该抗虫棉产生 的配子只有一半含有抗虫基因，雌雄配子随机结合，后 代抗虫植株占3/4。 答案(1)PCR DNA聚合 (2)基因表达载体(重组 DNA) (3)农杆菌转化 不适宜 (4)抗虫接种 3/4 第 3节 基因工程的应用 【自主学习探新知】一、 1.抗虫功能 抗病基因 2.(1)外源生长激素(2)肠乳糖酶 二、 特异表达的基因的启动子 免疫排斥反应 三、 2.(3)纯度更高 概念检测 (1)×(2)√ (3)√ (4)√ (5)× 【互动探究解疑难】 知识点一 思考讨论 (1)提示：抗虫基因的筛选与获取→构建基因表达载体 →将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定。 (2)提示：方案Ⅱ属于杂交育种，其中①②分别是杂交和 自交；是。 (3)提示：方案I属于基因工程育种，克服了不同物种之 间的生殖隔离障碍，可以定向改造生物的性状，而方案 Ⅱ只能在同一个物种内把优良性状进行组合。 能力强化 1.A 转基因抗虫棉的目的基因主要是 Bt抗虫蛋白基 因，该目的基因是从苏云金杆菌中提取的，属于细菌而 非真菌，A项错误；基因工程在医药卫生领域方面的应 用包括生产干扰素、凝血因子等药物，B项正确；培育抗 除草剂的玉米需要使用限制酶(切割目的基因和载体)、 DNA连接酶(连接切割后的目的基因和载体)等工具 酶，C项正确；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，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，D项正确。 2.解析 细菌的基因能在棉花细胞内表达的原因是不同 的生物共用一套遗传密码；将目的基因导入植物细胞最 常用的方法是农杆菌转化法；利用基因工程技术培育抗 虫棉，相比诱变育种和传统的杂交育种方法，具有目的 性强、育种周期短和克服远缘杂交不亲和性(或能有效 地打破物种的生殖隔离界限)等突出的优点，但是目前 基因工程仍不能取代传统的杂交育种和诱变育种。与 基因工程技术相比，杂交育种和诱变育种主要具有操作 简便易行的优点。 答案(1)它们共用一套遗传密码 (2)农杆菌转化法 (3)目的性强 育种周期短 克服远缘杂交不亲和性 (或能有效地打破物种的生殖隔离界限) 操作简便 易行 知识点二 思考讨论 (1)提示：否。大肠杆菌是原核生物，只有核糖体，没有 其他细胞器，酵母菌是真核细胞，细胞内含有内质网、高 尔基体等多种细胞器，能对蛋白质进行加工处理，因此 这两种干扰素的生物活性不同。 (2)提示：要将干扰素基因与乳腺中特异表达的基因的 启动子等调控元件重组在一起。 (3)提示：优点是产量高、质量好、成本低、易提取。缺陷 是该方法必须培育雌性动物，利用其乳腺分泌乳汁获取 药物，因此受动物性别限制。 (4)提示：科学家正尝试利用基因工程技术对猪的器官 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，或设法除去 抗原决定基因，然后结合克隆技术，培育出不会引起免 疫排斥反应的转基因克隆猪器官。 能力强化 3.D 体细胞中出现新基因有可能是由基因突变导致的， A错误；“提高基因表达水平”是指增强人血清白蛋白基 因表达，人血清白蛋白基因数目没有增多，B错误；“转 基因动物”一般用到的受体细胞是受精卵，发育个体的 几乎所有细胞中都有相同的外源基因，C错误；转基因 牛的人血清白蛋白基因也是选择性表达的，在肌肉细胞 中不能表达，D正确。 4.解析 (1)途径甲获得转基因动物，过程I表示构建基 因表达载体，需要用到限制酶和 DNA 连接酶，应将干 扰素基因和乳腺蛋白基因的启动子重组，才能在表达乳 腺蛋白的同时表达干扰素基因。若受体细胞 A是体细 胞，要获得转基因牛还需利用动物体细胞核移植技术将 转基因的体细胞核移植到去核的卵母细胞中，再经过早 16 期胚胎培养、胚胎移植等技术，移植后的胚胎能在受体 子宫中存活的生理基础是受体子宫对外来胚胎基本不 发生排斥反应。(2)途径乙获得转基因植物，过程Ⅱ将 目的基因导入受体细胞，最常采用的导入方法是农杆菌 转化法，也可将受体细胞 B培养到愈伤组织阶段，实现 细胞产物的工厂化生产。若要获得脱毒的转基因莴苣， 应选择茎尖、茎尖分生区、芽尖等分生组织作为外植体。 (3)途径丙获得转基因细菌，过程Ⅱ将目的基因导入受 体细胞，可用 Ca2+处理大肠杆菌，以制备感受态细胞。 该途径用基因工程的方法，获得使外源基因高效率表达 的菌类细胞株系，来大量生产干扰素，这样的菌类细胞 株系称为基因工程菌。(4)三条途径中，过程Ⅲ依据的 生物学原理不相同，途径甲利用了受精卵的全能性，发 育成转基因牛，途径乙利用了植物细胞的全能性，发育 成完整的莴苣植株，途径丙利用了大肠杆菌繁殖快的特 点来大量生产干扰素。 答案(1)限制酶和 DNA连接 乳腺蛋白基因 动物 体细胞核移植(核移植) (2)农杆菌转化法 愈伤组织 茎尖(或茎尖分生区、芽尖) (3)Ca2+ 基因工程菌 (4)植物细胞的全能性 素养发展 探究应用 (1)提示：需要限制酶和 DNA连接酶，FPP基因和质粒 能连接成①的主要原因是具有相同的黏性末端(或平 末端)。 (2)提示：重组质粒未导入农杆菌中。 (3)提示：抑制 SQS基因的表达(或增强 ADS基因的表达)。 【随堂巩固促应用】 1.(1)√ (2)X(3)×(4)× (5)× 2.C 乙烯可以促进果实成熟，利用转基因技术抑制乙烯 形成酶的活性和抑制乙烯的合成，延长番茄的储藏时 间，A正确；科学家将某些病毒的抗病毒基因导入动物 体内，培育出抵抗相应病毒的动物新品种，B正确；目的 基因导入了受体细胞不一定都能正常表达，C错误；基 因工程制药是利用进行基因改造的微生物生产药物，如 抗体、激素、细胞因子、疫苗等，D正确。 3.C 转基因抗虫棉使得棉花具有了抗虫的能力，没有改 善作物的品质，A错误；将目的基因导入受体细胞前需 要先构建基因表达载体，B错误；利用调节细胞渗透压 的基因，可以提高作物的抗盐碱和抗早的能力，C正确； 可以利用质粒作为植物基因工程的载体，D错误。 4.A 试管动物技术又称体外受精—胚胎移植，其原理是 有性生殖，克隆羊多莉利用了核移植技术，两者均没有 运用基因工程技术；抗虫棉、转基因玉米，利用大肠杆菌生 产胰岛素以及利用酵母菌细胞生产乙肝病毒疫苗，均是将 一种生物的基因导入另一种生物体内，从而使该基因在受 体细胞中稳定存在并表达，采用的是基因工程技术。 5.解析 (1)从苏云金杆菌提取 DNA时，需加入蛋白酶， 其作用是除去蛋白质杂质。研磨液中的 SDS 能使蛋白 质变性，因此无需担心 DNA酶水解 DNA。但即使有蛋 白质变性剂使蛋白质变性改变其理化性质，仍然有可溶 性、不溶性的蛋白质杂质通过沉淀、过滤等物理方式难 以去除，因此为了获得较纯的 DNA,保证提取的 DNA 作为PCR模板的品质，需要加入蛋白酶。提取过程中 加入体积分数为95??预冷酒精，其目的是溶解蛋白 质等物质，析出不溶于酒精的 DNA。(2)本操作中获取 目的基因的方法是人工合成和 PCR技术扩增。(3)穿 梭质粒中p35s为启动子，其作用是RNA聚合酶识别并 结合的部位，驱动目的基因转录；插入两个 p35s 启动 子，其目的可能是增强目的基因的表达。(4)结合基因 表达载体的示意图，根据图中穿梭质粒上的 Kan?和 HygB3两个标记基因的位置，用 HygBR基因对应的抗 生素初步筛选转化的棉花愈伤组织。(5)为检测棉花植 株是否导入目的基因，提取棉花植株染色体 DNA作模 板，进行 PCR,应选用的引物是F3和R2。(6)蛋白质工 程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关 系作为基础，通过改造或合成基因，来改造现有蛋白质， 或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需 求，本研究采用的部分生物技术属于蛋白质工程，理由 是用1-1362 合成基因序列和1363-1 848天然基因 序列获得改造的抗虫蛋白，将1-1362 基因序列改变为 棉花细胞偏好密码子的基因序列，未产生新的蛋白质， 不属于蛋白质工程。ABC不符合题意，D 符合题意。 故选D。 答案(1)水解蛋白质，使得 DNA与蛋白质分离 溶 解蛋白质等物质，析出不溶于酒精的 DNA (2)PCR技术扩增 人工合成 (3)RNA聚合酶识别并结合的部位 增强目的基因的 表达 (4)HygBR(5)F3 R2 (6)D 第 4 节 蛋白质工程的原理和应用 【自主学习探新知】一、 1.(1)结构规律 生物功能(2)改造 合成(3)蛋白质 2.分子生物学 晶体学 计算机 二、 1.基因 蛋白质 新的性状 2.已存在 3.特定物种 人类生产和生活 4.氨基酸 三、 1.蛋白质 2.改造基因 合成基因 3.蛋白质结构 氨基酸 脱氧核苷酸 基因 四、 1.(1)胰岛素 胰岛素的聚合 (2)半胱氨酸 丝氨酸 (3)结合抗原的区域 2.(1)突变体(2)调控光合作用 概念检测 (1)×(2)√ (3)√ (4)×(5)× (6)√ 【互动探究解疑难】 知识点 思考讨论 (1)提示：任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造 了基因即对蛋白质进行了改造，而且可以遗传下去。如 果直接改造蛋白质，即使改造成功，被改造的蛋白质还 是无法遗传。对基因进行改造比直接对蛋白质进行改 造要容易操作，难度要小得多。不可以。 (2)提示：能。从人体内分离和纯化胰岛素，测定胰岛素 分子中氨基酸的序列→将胰岛素高度纯化，利用技术手 段了解胰岛素的空间结构→根据胰岛素结构与功能之 间的关系.通过改变基因的碱基序列，来改变氨基酸的 排列顺序，将 B28位脯氨酸与 B29 位赖氨酸交换位置， 或使 B28 位脯氨酸替换为天冬氨酸→合成目的基因→ 构建基因表达载体→导入大肠杆菌→生产速效胰岛素。 (3)提示：二者的根本区别是基因工程只能控制合成自 17