第3章 第3节 基因工程的应用-【正禾一本通】2024-2025学年高中生物选择性必修3同步课堂高效讲义配套课件（人教版2019 单选）

第3章 基因工程 第3节 基因工程的应用 任务一 基因工程在农牧业方面的应用 自主预习 合作探究 学以致用 01 02 03 01 02 03 01 02 03 01 02 03 01 02 03 01 02 03 任务二　基因工程在医药卫生领域和食品工业方面的应用 自主预习 合作探究 学以致用 01 02 03 01 02 03 01 02 03 01 02 03 01 02 03 01 02 03 新情境命题 发菜噬菌体抗旱基因的应用(社会责任) 课堂小结　巩固提升 课下巩固训练(十四) 基因工程的应用 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 01 02 03 04 05 01 02 03 04 05 01 02 03 04 05 01 02 03 04 05 01 02 03 04 05 01 02 03 04 05 01 02 03 04 05 01 02 03 04 05 01 02 03 04 05 01 02 03 04 05 01 02 03 04 05 01 02 03 04 05 01 02 03 04 05 01 02 03 04 05 01 02 03 04 05 【学习目标】1.科学思维：基于基因工程在农牧业、医药卫生和食品工业应用的实例说明基因工程给社会带来的巨大进步。 2.社会责任：基于基因工程在各方面发展的前景，理性看待基因工程的安全性。 抗病 降解 1.基因工程在农牧业方面的具体应用 应用 基因来源 成果 转基因抗虫植物 具有 功能的基因 转基因抗虫棉花、玉米、大豆、水稻和马铃薯等 转基因抗病植物 某些病毒、真菌等的 基因 转基因抗病毒甜椒、番木瓜和烟草等 转基因抗除草剂植物 或抵抗某种除草剂的基因 转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等 抗虫 蛋白质编码 赖氨酸 应用 基因来源 成果 改良植物的品质 某种必需氨基酸含量多的 基因、与植物 相关的基因 含量高的转基因玉米、具有新花色的转基因矮牵牛等 提高动物的生长速率 外源 基因 转基因鲤鱼 改善畜产品的品质 基因 乳汁中乳糖含量少的转基因牛 生长激素 肠乳糖酶 花青素代谢 2.三种转基因生物的培育过程 (1)转基因植物生产过程图解(以抗虫棉生产过程为例) (2)转基因动物生产过程图解(以转基因牛生产过程为例) (3)转基因微生物生产过程图解(以可生产干扰素的酵母菌的培育过程为例) 【点拨】　受体细胞的选择 ①转基因植物：受体细胞可以选择受精卵和体细胞，一般选择体细胞，再结合植物组织培养技术即可获得。 ②转基因动物：受体细胞一般选择受精卵，目的基因整合到受精卵的染色体DNA上，随着细胞分裂能稳定遗传给下一代。 ③转基因微生物：常用酵母菌、大肠杆菌等。 下图为通过基因工程培育抗虫棉的过程。 (1)抗虫棉能抗病毒、细菌和真菌吗？为什么？ 提示：不能。抗虫基因具有专一性。 (4)种植转基因抗虫棉若干年后，害虫会不会对转基因抗虫棉产生抗性？为什么？ 提示：会。害虫会因遗传物质发生改变产生对转基因抗虫棉的抗性。 (2)对于基因工程生产的抗虫棉是否取得最后的成功，最简单的检测方法是什么？ 提示：用抗虫棉植株饲喂害虫，观察害虫的生存状况。 (3)从环境保护角度出发，分析转基因抗虫棉与普通棉花相比，在害虫防治方面的优越性有哪些？ 提示：减少了化学农药的使用量，降低了环境污染。 1.(2024·江苏南京高二期末)苏云金杆菌是一种细菌，它能产生使棉铃虫死亡的杀虫蛋白，这种杀虫蛋白对人和牲畜无任何毒害作用。科学家将苏云金杆菌的杀虫蛋白基因转入棉花细胞，获得了能产生杀虫蛋白的抗虫棉，提高了棉花的产量。下列相关叙述不正确的是(　　) A.苏云金杆菌有成形的细胞核 B.抗虫棉的培育使用了转基因技术 C.苏云金杆菌是单细胞生物 D.该方法能减少农药对环境的污染 解析：选A。苏云金杆菌是原核生物，没有成形的细胞核，A错误；抗虫棉的培育是将苏云金杆菌的杀虫蛋白基因转入棉花细胞，使用了转基因技术，B正确；苏云金杆菌是单细胞生物，一个细胞就是一个个体，C正确；抗虫棉的培育和种植，可以减少农药的使用，减少农药对环境的污染，D正确。 2.(2024·江西南昌高二期末)多年生野生大豆主要生活在澳大利亚等热带地区，具有遗传多样性丰富、抗性强、耐旱以及耐热等优势，也具有基因组庞大、高度杂合等特性。下列关于利用多年生野生大豆育种的叙述，错误的是(　　) A.利用转基因技术可将多年生野生大豆的优良基因转移到其他植物体内 B.利用同种多年生野生大豆随机受粉可获得具有多种优良性状的新品种 C.秋水仙素处理多年生野生大豆幼苗可能获得染色体数目加倍的多倍体 D.通过射线照射多年生野生大豆幼苗一定能获得具有更优良性状的植株 解析：选D。不同植物的DNA具有相同的结构，利用转基因技术可将多年生野生大豆的优良基因转移到其他植物中，A正确；多年生野生大豆基因组庞大、高度杂合，利用杂交育种的方式可将优良性状集中到某一个体，获得具有多种优良性状的品种，B正确；利用秋水仙素处理多年生野生大豆幼苗可诱导染色体数目加倍，获得多倍体，C正确；基因突变具有随机性以及不定向性，通过射线进行诱变不一定能获得更优良的个体，D错误。 3.(2024·湖北武汉高二检测)科学家利用基因工程培育出了能产生乙肝病毒蛋白质的西红柿，被称之为“西红柿乙肝疫苗”。具体操作是：将乙肝抗原基因M导入农杆菌，然后利用农杆菌将M导入西红柿细胞。实验显示小白鼠连续五周吃这样的西红柿，体内产生了抗乙肝病毒的抗体。下列叙述错误的是(　　) A.实验用PCR技术对M基因进行扩增，需要两种引物 B.含M的重组Ti质粒必须插入到西红柿染色体DNA上 C.即使M在西红柿中成功表达，也要做个体生物学水平鉴定 D.西红柿乙肝疫苗成本相对较低且易于储存 解析：选B。导入前需要对M基因扩增，PCR需要两种引物结合M基因的两条链合成相应子链，A正确；含M的T­DNA插入到西红柿染色体DNA上，才能稳定存在和表达，而不是整个Ti质粒，B错误；即使M在西红柿中成功表达，也必须进行个体生物学水平鉴定，来确定实际效果，C正确；西红柿种植容易，成本低且易储存，D正确。 药用蛋白 启动子 抗原决定 抗原决定 免疫排斥 1.基因工程在医药卫生领域的应用 应用 基因来源或处理 成果 转基因微生物或动植物细胞生产药物 对微生物或动植物的细胞进行 改造 生产细胞因子、抗体、疫苗和激素等药物 乳腺(房)生物反应器生产药物 基因和乳腺中特异表达的基因的 等重组 生产抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素和α­抗胰蛋白酶等 转基因动物作器官移植的供体 抑制 基因的表达或设法除去 基因 正尝试结合克隆技术培育出没有 反应的转基因克隆猪器官 基因 淀粉 脂肪酶 2.基因工程在食品工业方面的应用 利用基因工程菌还能生产食品工业用酶、 和维生素等。 (1)凝乳酶 ①目的基因：编码 的基因。 ②受体细胞： 、黑曲霉或酵母菌。 ③应用：生产奶酪。 (2)加工转化糖浆需要的 酶，加工烘烤食品用到的 等也都可以通过基因工程技术生产。 【深挖教材·P91】 基因工程菌是指用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类。 氨基酸 牛凝乳酶 大肠杆菌 3.乳腺生物反应器与工程菌生产药物的区别 比较内容 乳腺生物反应器 工程菌 含义 让外源基因在哺乳动物的乳腺中特异表达，利用动物的乳腺组织生产药物蛋白 用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类细胞株系 受体基因结构与人类基因结构差异 动物基因结构与人类的基因结构基本相同 细菌和酵母菌的基因结构与人类的基因结构有较大差异 基因表达 合成的药物蛋白与天然蛋白质相同 细菌合成的药物蛋白可能没有活性 受体细胞 动物受精卵 微生物细胞 目的基因导入方式 显微注射法 Ca2＋处理法 生产条件 不需严格灭菌；温度等外界条件对其影响不大 需严格灭菌，严格控制工程菌所需的温度、pH、营养物质浓度等外界条件 药物提取 从动物乳汁中提取 从微生物细胞或其培养液中提取 生产设备 畜牧业生产、提取设备 发酵生产、提取设备 【点拨】　基因工程应用问题的易错点分析 (1)动物基因工程的目的不仅是培育体型巨大的动物，更重要的是改善畜产品的品质或者是用转基因动物生产药物。 (2)高产青霉菌是诱变产生的，而不是通过基因工程改造的工程菌。 (3)乳腺生物反应器的操作过程中，构建基因表达载体时，目的基因首端要连接乳腺中特异表达的基因的启动子，否则目的基因在乳腺上皮细胞中不能转录并表达。构建好的基因表达载体导入受精卵，而不是乳腺上皮细胞，这样由受精卵发育成的个体细胞均含有目的基因，但其只在乳腺上皮细胞中表达。 (4)与乳腺生物反应器相比，膀胱生物反应器的优点是该系统从动物一出生就可以收集产物，不论动物的性别，以及是否正处于泌乳期。膀胱生物反应器最显著的优势在于从尿液中提取蛋白质比从乳汁中提取更简便、高效。 提示：膀胱上皮细胞。相同点是收集药用蛋白较容易，且不会对动物造成伤害；不同点是乳腺生物反应器必须是处于生殖期的雌性动物才可生产药用蛋白，而膀胱生物反应器则是任何生长期的雌雄动物均可生产。 1.为什么生产乳腺生物反应器构建基因表达载体时，必须把药用蛋白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？ 2.科学家培育出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。在研制膀胱生物反应器时，应使药用蛋白基因在什么细胞中特异表达？它与乳腺生物反应器有什么相同和不同点？ 提示：只有连接了乳腺中特异表达的基因的启动子，才能保证相应的目的基因在其乳腺细胞内得以表达。 3.干扰素是一种几乎能抵抗所有病毒引起感染的糖蛋白，能直接利用转基因大肠杆菌生产干扰素吗？为什么？ 提示：不能。因为大肠杆菌属于细菌，细菌中只有核糖体，没有内质网和高尔基体等其他细胞器，不能加工形成有活性的干扰素，需要再加工。 4.为了生产药物，常把药用蛋白基因构建的表达载体导入大肠杆菌或酵母菌细胞中构建工程菌，选用细菌或酵母菌作为受体细胞的优点有哪些？ 提示： 繁殖速度快、多为单细胞、遗传物质相对较少。 1.科学家培养的转基因牛乳腺细胞能够合成并分泌人的凝血因子，这是动物乳房作为生物反应器研究的重大进展。下列叙述正确的是(　　) A.在该转基因牛中，人凝血因子基因只存在于乳腺细胞，而不存在于其他体细胞中 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的凝血因子基因 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.转基因牛需要进入泌乳期才能批量生产人的凝血因子 解析：选D。培育转基因牛，一般将目的基因导入受精卵，发育成的个体所有细胞均含有人凝血因子基因，A错误；提高基因表达水平是指设法使牛的乳腺细胞中人凝血因子基因转录产生较多的mRNA，B错误；人凝血因子基因开始转录后，RNA聚合酶以DNA分子的一条链为模板合成mRNA，C错误；人的凝血因子基因与乳腺蛋白基因的启动子重组在一起，可以和乳腺蛋白基因同时表达，转基因牛需要进入泌乳期才能批量生产人的凝血因子，D正确。 2.(2024·山东滨州高二期末)肿瘤患者体内T细胞产生的IFN­γ会减少，科学家尝试用“细菌疗法”提高患者体内的IFN­γ含量来治疗癌症：将含有IFN­γ基因的重组温控质粒导入细菌制成工程菌注入患者体内，利用超声诱导产生的短暂热效应调控工程菌的基因表达。已知含有IFN­γ基因的重组温控质粒产生的Clts蛋白能抑制IFN­γ基因启动子的活性，大于42 ℃时Clts蛋白失活。下列说法错误的是(　　) A.细菌获得的能产生IFN­γ的变异可以遗传 B.“细菌疗法”可根据需要无创调控IFN­γ的量 C.正常体温条件下患者体内IFN­γ不会增加 D.工程菌在患者体内不会被破坏能持久发挥效应 解析：选D。该工程菌通过体外DNA重组技术制得，细胞的遗传物质发生了变化，故该变异可以遗传给子代，A正确；可利用超声诱导产生的短暂热效应调控工程菌的基因表达，因此“细菌疗法”可根据需要无创调控IFN­γ的量，B正确；Clts蛋白能抑制IFN­γ基因启动子的活性，大于42 ℃时Clts蛋白失活，人体正常体温为37 ℃左右，故正常体温条件下患者体内IFN­γ不会增加，C正确；工程菌发挥作用后会被机体免疫系统清除，不能持久发挥效应，D错误。 3.(2024·湖北武汉高二期末)常见的启动子可分为三类：组成型启动子，驱动基因在所有细胞、组织和器官中持续表达；组织特异性启动子，调控基因只在某些特定的部位中表达；诱导型启动子，通常在光、盐等信号作用下，使目的基因的转录水平有所提高。下列叙述错误的是(　　) A.启动子是一段有特殊序列结构的DNA片段，位于基因的上游 B.细胞分化与组织特异性启动子的调控有关，与组成型启动子无关 C.乳腺生物反应器的构建需要将组织特异性启动子与目的基因连接 D.盐诱导型启动子在高盐环境中被激活，可增加农作物的抗逆性 解析：选B。启动子是基因上的RNA聚合酶结合位点，其本质是一段有特殊序列结构的DNA片段，位于基因的上游，A正确；根据题干信息“组成型启动子，驱动基因在所有细胞、组织和器官中持续表达”，所以细胞分化过程与组成型启动子有关，B错误；“组织特异性启动子，调控基因只在某些特定的部位中表达”，而乳腺生物反应器需要将组织特异性启动子与目的基因连接，导入细胞中，保证基因在乳腺细胞中表达，C正确；根据题干信息“诱导型启动子，通常在光、盐等信号作用下，使目的基因的转录水平有所提高”，而盐诱导型启动子在高盐环境中被激活，可增加农作物的抗逆性，D正确。 研究发现，发菜噬菌体休克蛋白A基因(PspA，长度为750 bp左右)在干旱胁迫下能够大量表达。为研究其对拟南芥抗旱性的影响，通过设计特异引物克隆发菜的PspA基因，构建PspA基因表达载体，对拟南芥进行遗传转化并对转基因拟南芥进行抗旱实验，为深入探讨发菜PspA基因的功能奠定基础。 【命题设计】 1.考查知识迁移能力与生命观念 (1)根据PspA基因的序列，设计引物P1和P2扩增目的基因，引物的作用是___________________，若需要扩增n次，扩增前在PCR扩增仪中加入________个引物，完成之后，常采用____________来鉴定PCR的产物。 2.考查实验分析能力与科学探究 (2)为探究转基因拟南芥的抗旱性是否增强，请以野生型拟南芥和转基因拟南芥为实验材料，简要写出实验步骤：__________________________。若实验结果为__________________________________，则表明含有PspA基因的拟南芥的抗旱性增强。 3.考查对问题的分析能力与社会责任 (3)干旱会导致细胞膜结构的破坏，引起细胞内氨基酸等物质的外渗，推断PspA基因控制合成的蛋白质分布的位置及功能可能是________________，据此提出发菜PspA基因在农业生产中的一种应用：_____________。 解析：(1)在对目的基因进行扩增的过程中，为了使DNA聚合酶能够从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸，需要设计与模板链部分碱基序列配对的引物，若需要扩增n次，最后将得到2n个DNA，除模板链，复制得到的每个DNA分子均需要2个引物，因此，扩增前需要在PCR扩增仪中加入2n＋1－2个引物，完成之后，常采用琼脂糖凝胶电泳法来鉴定PCR的产物。(2)为探究转基因拟南芥的抗旱性是否增强，可取正常条件下生长状况相似的野生型拟南芥和转基因拟南芥各若干株，进行干旱胁迫处理，一段时间后观察两种植株的生长状况；若转基因拟南芥的生长状况优于野生型拟南芥，则表明含有PspA基因的拟南芥的抗旱性增强。(3)由于干旱会导致细胞膜结构的破坏，引起细胞内氨基酸等物质的外渗，而含有PspA 基因的植物抗旱性增强，因此推断PspA基因控制合成的蛋白质可能位于细胞膜上，可维持干旱条件下膜结构的稳定性。根据PspA基因的表达使拟南芥增强了对干旱胁迫的耐受性，在生产上可将发菜的PspA基因转移到粮食作物中，增强作物的抗旱能力，减少干旱条件的影响。 答案：(1)使DNA聚合酶能够从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸　2n＋1－2　琼脂糖凝胶电泳　(2)取正常条件下生长状况相似的野生型拟南芥和转基因拟南芥各若干株，进行干旱胁迫处理，一段时间后观察两种植株的生长状况　转基因拟南芥的生长状况优于野生型拟南芥　(3)位于细胞膜上，功能是维持干旱条件下膜结构的稳定性　将发菜PspA基因转移到粮食作物中，增强作物的抗旱能力 【教材答疑】 从社会中来 P87 (1)在农牧业方面，基因工程可应用于生产转基因抗虫植物、抗病植物、抗除草剂植物，改良植物的品质，提高动物的生长速率，改善畜产品的品质。(2)在医药卫生领域，除生产胰岛素外，基因工程还可用于生产干扰素、抗凝血酶等药物。(3)在食品工业方面，基因工程可用于生产食品工业用酶、氨基酸和维生素等。 [练习与应用·P92] 一、概念检测 1.C　2.A 二、拓展应用 1.(1)①限制酶和DNA连接酶　③矮牵牛　④转基因矮牵牛对草甘膦产生了一定的抗性 (2)①对照组未做任何处理，为正常的植株。 ②可能会增加。用草甘膦同时喷洒对照组植株、转基因植株和增加转入的外源EPSP合酶基因数量的转基因植株，观察三者的存活情况。 【体系构建】 【核心语句】 1.基因工程在农牧业方面的应用主要是培育转基因抗虫、抗病、抗除草剂植物，提高动物的生长速率，以及改良植物和畜产品的品质等方面。 2.基因工程在医药卫生领域的应用主要是利用转基因微生物或动植物细胞生产药物，用乳腺(或乳房)生物反应器生产药物，还可以用转基因动物作器官移植的供体等。 3.利用基因工程菌还能生产食品工业用酶、氨基酸和维生素等。 【基础巩固练】 一、选择题 1.下列选项不属于利用基因工程技术制取药物的是(　　) A.从大肠杆菌体内获得白细胞介素 B.从酵母菌体内获得干扰素 C.从大肠杆菌体内获得胰岛素 D.从青霉菌体内获得青霉素 解析：选D。利用基因工程技术可制取药物，如将外源白细胞介素基因导入大肠杆菌中并表达制取白细胞介素，使外源干扰素基因在酵母菌体内表达获得干扰素，使外源胰岛素基因在大肠杆菌体内表达获得胰岛素，A、B、C不符合题意。青霉素是由青霉菌自身基因表达产生的，因此在青霉菌体内提取的青霉素不属于基因工程药物，D符合题意。 2.在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中,下列操作正确的是(　　) A.用限制酶切割烟草花叶病毒的核酸 B.用DNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体 C.重组DNA分子只能导入烟草的受精卵 D.用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞属于细胞水平的检测 解析：选B。限制酶一般只切割双链DNA分子，而烟草花叶病毒是RNA病毒，A错误；DNA连接酶连接目的基因和载体，从而构建基因表达载体(即重组DNA分子)，B正确；作为目的基因的受体细胞，可以是烟草的受精卵，也可以是一般的体细胞或烟草的原生质体，C错误；D项所述应该属于个体水平的检测，并且筛选对象应该是转基因烟草植株，D错误。 3.下列关于基因工程应用的概述，错误的是(　　) A.可将外源生长激素基因导入动物细胞内，提高动物的生长速率 B.向植物体内转入Bt抗虫蛋白基因来培育抗病转基因植物 C.可以利用转基因动物作为器官移植的供体 D.利用乳腺生物反应器可表达出抗凝血酶、生长激素等医药产品 解析：选B。可将外源生长激素基因导入动物细胞内，外源生长激素基因成功在细胞内表达产生生长激素，生长激素可提高动物的生长速率，A正确；向植物体内转入Bt抗虫蛋白基因可培育抗虫转基因植物，无法培育抗病转基因植物，B错误；可以利用转基因动物作为器官移植的供体，C正确；可将抗凝血酶基因、外源生长激素基因等基因导入动物细胞内，若这些基因在动物细胞中成功表达，动物的乳腺可分泌出抗凝血酶、生长激素等医药产品，D正确。 4.应用基因工程方法，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。乙肝疫苗是指减毒或灭毒的乙肝病毒，利用基因工程生产乙肝疫苗时，应向酵母菌导入目的基因，即乙肝病毒的表面抗原的基因。 5.抗病毒转基因植物成功表达后，以下叙述正确的是(　　) A.抗病毒转基因植物可以抵抗所有病毒 B.抗病毒转基因植物可以抗害虫 C.抗病毒转基因植物对病毒的抗性具有局限性或特异性 D.抗病毒转基因植物可以稳定遗传，不会变异 解析：选C。每一种抗病毒的基因只能抵抗一种病毒，即抗病毒转基因植物对病毒的抗性具有局限性或特异性，A错误，C正确；抗病毒转基因植物能抵抗某种病毒，但不能抗害虫，B错误；抗病毒转基因植物可以稳定遗传，但也可能发生变异，D错误。 6.苏云金杆菌伴孢晶体蛋白(Bt抗虫蛋白)与豇豆胰蛋白酶抑制剂(CpTI蛋白)杀虫机理不同。在转Bt基因作物种植区，发现棉铃虫种群抗性基因频率显著上升。科学家尝试用含有Bt和CpTI两种基因的转双基因烟草对2龄幼虫进行多代抗性筛选。下列相关叙述错误的是(　　) A.利用PCR技术不能检测烟草植株的抗虫性状 B.单基因抗性筛选与双基因抗性筛选导致棉铃虫种群基因库不同 C.种植转双基因烟草可以避免棉铃虫产生抗性基因 D.转基因植物的培育和种植应考虑可能造成的生态风险 解析：选C。利用PCR技术可以检测目的基因是否导入受体细胞或是否转录出了mRNA，但是不能检测烟草植株的抗虫性状，A正确；单基因抗性筛选与双基因抗性筛选导致棉铃虫种群基因库不同，B正确；棉铃虫的抗性基因是自然产生的，种植转双基因烟草不能避免棉铃虫产生抗性基因，C错误；转基因植物的培育和种植应考虑可能造成的生态风险，D正确。 7.运用现代生物技术的育种方法，将抗菜青虫的Bt抗虫蛋白基因转移到优质油菜中，培育出转基因抗虫的油菜品种，这一品种在生长过程中能产生特异的杀虫蛋白，对菜青虫有显著抗性，能减轻菜青虫对油菜的危害。下列叙述错误的是(　　) A.转基因抗虫油菜能产生杀虫蛋白是由于具有Bt抗虫蛋白基因 B.目的基因的受体细胞可以是油菜受精卵，也可以是体细胞 C.转基因抗虫油菜的种植过程中减少了农药等的使用量，降低了生产成本 D.转基因抗虫油菜种植时，菜青虫不会产生抗性，这样可以彻底消灭菜青虫 解析：选D。由题意可知，转基因抗虫油菜能产生杀虫蛋白是由于具有Bt抗虫蛋白基因，A正确；目的基因的受体细胞可以是油菜受精卵，也可以是体细胞，B正确；转基因抗虫油菜能产生特异的杀虫蛋白，减少了农药等的使用量，降低了生产成本，C正确；菜青虫可能产生抗性突变，导致转基因抗虫油菜的杀虫效果降低，D错误。 8.下列有关利用乳腺生物反应器与微生物生产药物的叙述，错误的是(　　) A.前者在乳汁中提取药物，后者在细胞中提取 B.两者都是基因工程在医药卫生领域的应用 C.前者合成的蛋白质可加工成熟，后者合成的蛋白质一般不能加工成熟 D.动物和微生物的基因结构与人体的基因结构均相同 解析：选D。利用乳腺生物反应器生产的药物在动物乳汁中提取，利用微生物生产的药物在微生物细胞或其培养液中提取，A正确；前者是转基因动物的应用，后者是转基因微生物的应用，两者都是基因工程在医药卫生领域的应用，B正确；前者合成的蛋白质可经内质网、高尔基体加工成熟，后者一般用原核生物，细胞中没有内质网、高尔基体，合成的蛋白质不能加工成熟，C正确；动物和人为真核生物，基因编码区有内含子和外显子之分，而微生物中的原核生物，基因编码区没有内含子和外显子之分，基因结构与真核生物的不同，D错误。 二、非选择题 9.下面为从苏云金杆菌中获取抗虫基因(简称Bt基因)培育转基因抗虫棉的图解，请据图回答下列问题： (1)图中a过程要用到的酶是__________。 (2)在进行图中b过程时，由我国科学家独创的十分简便经济的方法是_______法，此外，也通常采用______法；若要培育转基因绵羊，则此过程要用______法。 (3)为确定抗虫棉是否培育成功，既要用放射性同位素标记的________作探针进行分子杂交测试，又要在个体生物学水平上鉴定，后者具体过程是________。 (4)活化的毒性物质应是一种________分子，可以全部或部分与昆虫肠上皮细胞膜的特异性受体结合，使细胞膜产生孔道，导致细胞由于渗透平衡的破坏而破裂。 解析：(3)DNA 探针指用放射性同位素标记的含目的基因的DNA片段。个体生物学水平上的鉴定是检测其是否表现出抗虫性状。(4)活化的毒性物质是由原毒素经蛋白酶处理而成的，而原毒素是Bt基因表达的产物，其化学本质为蛋白质，经蛋白酶处理后成为多肽。 答案：(1)限制酶　(2)花粉管通道　农杆菌转化　显微注射　(3)目的基因(或Bt基因)　让害虫吞食抗虫棉叶子，观察害虫的存活状态(合理即可)　(4)多肽 【综合提升练】 一、选择题 1.(2023·湖南高考)盐碱胁迫下植物应激反应产生的H2O2对细胞有毒害作用。禾本科农作物AT1蛋白通过调节细胞膜上PIP2s蛋白磷酸化水平，影响H2O2的跨膜转运，如图所示。下列叙述错误的是(　　) A.细胞膜上PIP2s蛋白高磷酸化水平是其提高H2O2外排能力所必需的 B.PIP2s蛋白磷酸化被抑制，促进H2O2外排，从而减轻其对细胞的毒害 C.敲除AT1基因或降低其表达可提高禾本科农作物的耐盐碱能力 D.从特殊物种中发掘逆境胁迫相关基因是改良农作物抗逆性的有效途径 解析：选B。据右图可知，AT1蛋白缺陷，PIP2s蛋白磷酸化促进H2O2排出膜外，A正确；据左图可知，AT1蛋白抑制PIP2s蛋白的磷酸化，减少了H2O2输出到膜外的量，抗氧化胁迫能力弱，B错误；结合A选项可推测，敲除AT1基因，可提高禾本科农作物抗氧化胁迫能力，提高成活率，C正确；从特殊物种中发掘逆境胁迫相关基因，可通过基因工程技术改良农作物抗逆性，D正确。 2.(2024·北京丰台高二期末)为利用链霉菌生产药物A，研究者构建重组DNA并导入链霉菌。重组DNA含启动子P、药物A基因和Neo基因(卡那霉素抗性基因)。培养和筛选过程如下图所示。 下列叙述不正确的是(　　) A.导入成功的链霉菌细胞内可能发生基因重组 B.诱变处理使培养液中的链霉菌产生不同突变 C.卡那霉素抗性强弱可反映药物A基因的表达量 D.生产药物A最适合选用培养基b上的菌株 解析：选D。重组DNA含启动子P、药物A基因和Neo基因(卡那霉素抗性基因)，导入受体细胞中，目的基因会插入到受体细胞的基因组中，发生的可遗传变异类型为基因重组，A正确；诱变处理所依据的原理是基因突变，基因突变是不定向的，所以诱变处理使培养液中的链霉菌产生不同突变，B正确；药物A基因和Neo基因(卡那霉素抗性基因)共用一个启动子，二者共表达，所以卡那霉素抗性强弱可反映药物A基因的表达量，C正确；诱变处理后将菌液稀释后涂布，在含不同浓度卡那霉素的培养基上各接种等量同一稀释度的培养液，应该选择含卡那霉素浓度最高的培养基上所长出的菌落，其生产药物A的能力也较强，D错误。 3.下图为利用奶牛乳汁生产血清白蛋白的过程，下列分析错误的是(　　) A.①经胰蛋白酶处理可得到③ B.图中涉及基因工程、细胞核移植、胚胎分割和胚胎移植等技术 C.常用PCR技术扩增② D.若要获得同卵双胎或多胎，只能分割桑葚胚细胞 解析：选D。动物细胞培养时，需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理动物组织以获得单个细胞，A正确；图中涉及基因工程、细胞核移植、胚胎分割和胚胎移植等技术，B正确；常用PCR技术扩增②，以获取大量目的基因，C正确；进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚，D错误。 4.(2024·安徽安庆高二期末)甜菜碱是一种渗透调节物质，可提高植物耐旱能力。科研人员将球形节杆菌中的codA基因(合成某种酶催化胆碱生成甜菜碱)导入杨树细胞内，以提高其抗旱能力。已知胆碱在合成甜菜碱的过程中有副产物H2O2(具有较强氧化性)产生。下列相关叙述错误的是(　　) A.为保证实验准确性，正常供水组和干旱胁迫组需要每天检测栽培土壤的含水量并维持其恒定在两个不同水平 B.图甲显示，野生型杨树在干旱1周时叶片中甜菜碱含量明显上升，这说明其细胞内也含一定数量的codA基因 C.据甲、乙两图分析可知，干旱3周时转基因杨树叶片内H2O2的分解速度快于野生型杨树 D.在干旱胁迫5周复水1周后，两种杨树叶片内甜菜碱和H2O2含量均下降，说明叶片细胞可能被过量H2O2氧化开始死亡 解析：选B。正常供水组(CNT和CT组)和干旱胁迫组(DNT和DT组)间的自变量为土壤中的水含量的不同，故需要每天保持栽培土壤中含水量的差别，A正确；分析图甲可知，野生型杨树在正常和干旱条件下均能合成一定含量的甜菜碱，只能说明其具有类似功能的基因，但不能说明野生型杨树含有球形节杆菌中的codA基因，B错误；根据题图比较1周和3周时的甲、乙两图，可以看出转基因 杨树合成了更多的甜菜碱，其细胞内应该积累更多的代谢副产物H2O2，但转基因杨树的细胞内H2O2含量却低于野生型，说明其分解H2O2的速度更快，从而造成H2O2的积累量反而少，C正确；分析结果可知，干旱3周后，杨树细胞内的甜菜碱和H2O2含量都达到最大值，继续干旱两周及复水1周后，这两种化合物含量不升反降，说明在H2O2具有较强氧化性作用下，部分细胞的结构被破坏(或死亡)，使得待测样品中所含的两种化合物含量都出现了下降，D正确。 二、非选择题 5.乳酸菌是乳酸的传统生产菌，但耐酸能力较差，影响产量。酿酒酵母耐酸能力较强，但不产生乳酸。研究者将乳酸菌的乳酸脱氢酶基因(LDH)导入酿酒酵母，获得能产生乳酸的工程菌株。图1为乳酸和乙醇发酵途径示意图，图2为构建表达载体时所需的关键条件。 (1)乳酸脱氢酶在转基因酿酒酵母中参与厌氧发酵的场所应为____________。 (2)获得转基因酿酒酵母菌株的过程如下： ①设计引物扩增乳酸脱氢酶编码序列。为使扩增出的序列中编码起始密码子的序列由原核生物偏好的GTG转变为真核生物偏好的ATG，且能通过双酶切以正确方向插入质粒，需设计引物1和2。其中引物1的5′端序列应考虑_____和____。 ②将上述PCR产物和质粒重组后，导入大肠杆菌，筛选、鉴定，扩增重组质粒。重组质粒上有________，所以能在大肠杆菌中扩增。启动子存在物种特异性，易被本物种的转录系统识别并启动转录，因此重组质粒上的乳酸脱氢酶编码序列_____(填“能”或“不能”)在大肠杆菌中高效表达。 ③提取重组质粒并转入不能合成尿嘧啶的酿酒酵母菌株，在_______的固体培养基上筛选出转基因酿酒酵母，并进行鉴定。 (3)以葡萄糖为碳源，利用该转基因酿酒酵母进行厌氧发酵，结果既产生乳酸，也产生乙醇。若想进一步提高其乳酸产量，下列措施中不合理的是______(单选)。 A.进一步优化发酵条件 B.使用乳酸菌LDH基因自身的启动子 C.敲除酿酒酵母的丙酮酸脱羧酶基因 D.对转基因酿酒酵母进行诱变育种 解析：(1)酿酒酵母细胞厌氧发酵即无氧呼吸的场所为细胞质基质。(2)①设计引物1的5′端序列，应考虑将编码起始密码子的序列由原核生物偏好的GTG转变为真核生物偏好的ATG，以便目的基因在酿酒酵母细胞中更好地表达；同时能通过双酶切以正确方向插入质粒，需要包含BamHⅠ的识别序列。②将重组质粒导入大肠杆菌，重组质粒上有原核生物复制原点，所以能在大肠杆菌中扩增。由于 启动子存在物种特异性，重组质粒上带有真核酿酒酵母基因的启动子，故重组质粒上的乳酸脱氢酶编码序列在大肠杆菌中不能高效表达。③在缺乏尿嘧啶的选择培养基上，不能合成尿嘧啶的酿酒酵母菌株不能生存，导入重组质粒的酿酒酵母菌株因为获得了尿嘧啶合成酶基因而可以正常生存，从而起到筛选作用。(3)进一步优化发酵条件，使其更有利于乳酸菌的繁殖，可以提高乳酸产量，A合理；由于启动子存在物种特异性，使用乳酸菌LDH基因自身的启动子，会导致在酵母细胞中不表达，B不合理；敲除酿酒酵母的丙酮酸脱羧酶基因，使酵母菌不能产生乙醇，从而提高乳酸产量，C合理；对转基因酿酒酵母进行诱变育种，可能会出现乳酸菌的高产菌株，D合理。 答案：(1)细胞质基质　(2)①包含BamHⅠ的识别序列　将GTG改为ATG　②原核生物复制原点　不能　③缺失尿嘧啶　(3)B　 $$