作业(十五) 基因工程的应用-【精讲精练】2024-2025学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程知能达标训练（人教版2019）

量生产前，需要在个体水平上进行抗干旱、耐 作业（十五）基因工程的应用 冷冻实验，以确保转基因植物中的脱水素基 因表达出了蛋白质并发挥了作用，使植物表 1.D 萤火虫与姻草的遗传物质都是双链DNA, 现为抗干早、耐冷冻，D正确。 这是完成基因重组的基础，①正确：自然界的 11.解析PCR技术需要用到热稳定的DNA聚 几乎所有生物都共用一套遗传密码，即无论在 合酶。图中③过程为构建基因表达载体，将目 高等生物还是低等生物中，相同的密码子决定 的基因导入棉花细胞所采用的方法是农杆菌 的氨基酸种类都相同，②正确：萤火虫的荧光 转化法，农杆菌对大多数单子叶植物没有感 素基因导入烟草细胞使得该植株通体光亮，可 染能力。欲确定抗虫基因在体内是否表达，在 见荧光素基因在该植株中成功表达，③正确： 个体水平上应做抗虫接种实验。由于抗虫基 荧光素基因成功表达，说明萤火虫和烟草合成 因只整合到一条染色体DNA上，则该抗虫棉 蛋白质的方式基本相同，④正确。故选D。 产生的配子只有一半含有抗虫基因，雌雄配 2.C转基因油莱与野生油菜杂交，会将抗草甘 子随机结合，后代抗虫植株占3/4。 膦基因传递给野生油莱所产生的后代，从而使 答案(1)PCR DNA聚合(2)基因表达载 野生油莱也获得抗草甘膦的性状，A错误：含 体（重组DNA)(3)农杆菌转化不适宜 抗草甘瞬基因的野生油菜并不是新物种，因为 (4)抗虫接种34 它仍可以与油莱杂交，产生后代，没有出现生 殖隔离，B错误：转基因油莱与野生油莱杂交 12.解析(1)通常来自精子的雄原核较大，更容 易容纳外源DNA,因此外源基因能够容易整 (在转基因油莱作为父本，提供花粉的情况下)， 会将抗草甘膦基因传递给野生油莱所产生的 合到精子的染色体上，这是提高转化率的关 后代，C正确：大量使用单一除草剂会加重环境 键。(2)目前，对胚胎的性别进行鉴定的最有 污染，D错误。 效最准确的方法是SRY-PCR法，操作的基本 3.D将蓝色基因插入到Ti质粒的T-DNA上， 程序是从被测的囊胚中取出几个滋养层细胞， 通过农杆菌的转化作用，就可以把目的基因整 提取DNA,然后用位于Y染色体上的性别决 合到植物细胞中染色体的DNA上，A正确：采 定基因（即SRY基因）的一段碱基设计引物， 用多聚酶链式反应可以在体外扩增该蓝色基 在耐高温的DNA聚合酶催化作用下，以胚胎 因的数量，B正确；可通过个体生物学水平，即 细胞中的DNA作为模板，进行PCR扩增，再 是否出现蓝色花判断目的基因是否成功表达， 用SRY特异性探针检测扩增产物，与SRY特 C正确：该蓝色基因在供体和受体细胞中表达 异性探针出现阳性反应者，说明其含有Y染： 产物都相同，D错误。 色体，胚胎为雄性：出现阴性反应者，说明其不 4,D转基因动物是指细胞中被转入了外源基因 含Y染色体，胚胎为雌性。(3)检测目的基因 的动物，并非出现新基因，A错误：“提高基因 在子代转基因小鼠中是否成功表达，常用的分 的表达水平”是指增强白蛋白基因的表达，白 子检测方法是抗原一抗体杂交技术，基本步 蛋白基因数目没有增多，B错误：“转基因动物” 骤：从转基因生物中提取蛋白质，用相应的抗 一般用到的受体细胞是受精卵，生物个体的几 体（对抗体进行同位素标记）进行抗原一抗体 乎所有细胞中都有相同的外源基因，C错误：转 杂交，如果出现杂交带，表明目的基因已表达 基因牛的白蛋白基因也是选择性表达的，在肌 出蛋白质。 肉细胞中不能表达，D正确。 答案(1)雄原核较大，更容易容纳外源DNA 5.B科学家成功培育出了能够产生人胰岛素的 (2)引物雄性小鼠雌性小鼠(3)抗原 大肠杆菌，该大肠杆菌能产生人的胰岛素，故 抗体杂交技术从转基因生物中提取蛋白质， 目的基因是来自人体细胞中控制胰岛素合成 用相应的抗体（对抗体进行同位素标记）进行 的基因。 抗原一抗体杂交，如果出现杂交带，表明目的 6.C苏云金芽孢杆菌的Bt抗虫蛋白基因与质 基因已经成功表达 粒结合后需用农杆菌转化法导入棉花的叶肉 49 k⑧ 细胞，不能直接进入棉花的叶肉细胞表达， mRNA与乙烯合成酶基因转录出的mRNA结 A错误；叶肉细胞是体细胞，其基因不能通过 合，可能会使乙烯合成酶基因的翻译过程受 有性生殖进行遗传，可以通过植物组织培养技 阻，C正确，D错误。 术，使抗虫性状遗传下去，B错误：构建好的基 1L.解析(1)目的基因中含有限制酶EoRI的切 因表达载体中必须含有标记基因，以便于确定 割位，点，因此不能用该酶切割外源DNA分子， 目的基因是否进入受体细胞内，C正确：由于生 为了避免自身环化及便于筛选，切割乙肝表面 物变异是不定向的，因此棉铃虫可能产生抗 抗原基因选用的限制酶是BclI和HimdⅢ。用 性，这种抗性逐渐积累，最终可能导致抗虫棉 限制酶BlI切割质粒会破坏启动子，因此切 失去杀虫效果，D错误。 割质粒选用的限制酶是BamH I和HindⅢ 7.DA、B和C均采用了基因工程技术，基因工 (BclI和BamH I切割产生的黏性末端相 程依据的原理是基因重组，且参与繁殖的细胞 同)。(2)构建基因表达载体时使用了限制酶 中均含有目的基因，故可遗传给子代，A、B、C HidⅢ，导致lacZ基因被破坏（导入重组质 不符合题意；D也采用了基因工程技术，但只有 粒的大肠杆菌不能合成某种酶，不能使无色 患者的淋巴细胞中含有目的基因，患者的生殖： 染料X-gal变成蓝色)，但没有破坏氨苄青霉 细胞中不含目的基因，故不能遗传给子代，D符 素抗性基因（导入重组质粒的大肠杆菌能抗 合题意。 氨苄青霉素)。为筛选含有乙肝表面抗原基因 8.A人生长激素基因在垂体细胞中表达，在下 的大肠杆菌细胞，需要将导入操作之后的大 丘脑细胞中不表达，因此下丘脑细胞中没有生 肠杆菌接种到含氨苄青霉素和无色染料X-gl 长激素基因转录出的mRNA,A错误；将人的 的固体牛肉膏蛋白胨培养基上，挑选未被染 生长激素基因导入大肠杆菌，常用C2+处理 上蓝色的菌落纯化培养。(3)限制酶催化的反 大肠杆菌细胞，使其处于一种能吸收周国环境 应类型是水解反应，A错误：限制酶破坏的是 中DNA分子的生理状态，B正确；利用基因工 磷酸二酯键，B错误；一种限制酶只能识别双 程菌制备的生长激素需要与天然产品的功能 链DNA中某种特定的脱氧核苷酸序列，C正 进行活性比较，以确定转基因产品的功能活性 确；C和G含量越高，DNA分子越稳定，因 是否与天然产品相同，C正确：大肠杆菌为原核 此EcoR I酶与HindⅢ酶相比较，EcoR I 生物，无内质网和高尔基体，因此无法对生长 酶切割后DNA片段较容易分离，D正确。 激素进行正常的加工和修饰，D正确。 (4)图1步骤④表示基因表达载体的构建 9.AC基因通常是有遗传效应的DNA片段，因 过程，该过程需要DNA连接酶。一个乙肝 此B1基因的化学成分是核酸，A正确：由题千 表面抗原基因（含有2个游离的磷酸基团）与 信息“将抗莱青虫的B基因转移到优质油菜 一个质粒（被切开的质粒含有2个游离的磷 中，培育出转基因抗虫的油菜品种”可知B1基 酸基团)重组的过程中（图1的步骤④），游离 因不是来源于菜青虫，因此不含有莱青虫的遗 的磷酸基团数目减少4个。(5)通过基因工 传物质，B错误；转基因抗虫油菜能产生杀虫蛋 程生产的疫苗与灭活或减毒的病原微生物 白是由于具有B1基因，Bt基因能控制杀虫蛋 的疫苗，在安全性方面的比较结果及理由是 白的合成，C正确：转基因抗虫油菜产生的杀虫 基因工程生产的疫苗更安全，因为疫苗成分 蛋白属于有机物，D错误。 中只含病毒蛋白，不含病毒核酸，不会出现 10.AD该转基因技术所用的目的基因是乙烯合 病毒侵染的情况。 成酶的反义基因，A错误；乙烯合成酶的反义 答案(1)BamH I和HindⅢBclI和 基因与乙烯合成酶基因都是由α链和B链组 HidⅢl(2)氨苄青霉素和无色染料X-gal 成的，区别是转录的模板链相反，使转录出的 未被染上蓝色(3)CD(4)DNA连接酶4 mRNA能互补配对，形成双链RNA,B正确； (5)基因工程生产的疫苗更安全，因为疫苗成 过程⑤依据的原理是碱基互补配对原则，乙 分中只含病毒蛋白，不含病毒核酸，不会出现 烯合成酶基因的反义拷贝转录出的反义 病毒侵染的情况 50 @ 12.解析(1)基因工程中的限制（性内切核酸）酶 : 的延伸方向可知引物的b、c端为5'端，a、d端 能特异性地识别脱氧核苷酸序列并在特定位 为3'端，A错误。两种引物之间不能发生碱基 点切开，Cre酶的功能与之类似。(2)将重组 互补配对，以防止引物之间结合形成双链，影 质粒导入植物细胞最常用的方法是农杆菌转 响引物与DNA模板链的结合，B错误。区段 化法。抗除草剂基因和目的基因在同一个质 ②中G一C碱基对的比例越大，热稳定性越高， 粒上，可以用抗除草剂基因作为标记基因来检 对变性、复性和延伸都有影响，C错误。每一条 测目的基因是否导入成功。(3)由图示可知， 子链都以引物为起点进行延伸，故新合成的子 经Cr酶处理后，抗除草剂基因前没有了启动 链数=消耗的引物数；PCR体系需要两种引 子，不再表达。 物，且两种引物同时使用，故消耗某种特定引 答案(1)限制（性内切核酸）(2)农杆菌转 物的数量=消耗的引物数2：扩增得到m个含 化法抗除草剂基因和目的基因在同一个质 有区段②的DNA分子，需要消耗(2m一2)/2 粒上(3)抗除草剂基因前没有了启动子 m一1（个）引物甲，D正确。 5.D采用PCR扩增目的基因时，设计的引物应 阶段测评卷（三）基因工程的综合应用 与模板链结合，所以引物间不能形成氢键， 1.D按照基因工程操作的四个步骤来分析。第 A正确：为防止酶切产物自身环化，构建表达 四步应为对目的基因在受体细胞中的表达情 载体需用两种不同的限制酶，产生不同的黏性 况进行检测与鉴定，D错误。 末端，以防止酶切产物自身环化，B正确：利用 2.D质粒中含有2个酶A的酶切位，点，所以切 抗生素抗性基因可检测基因表达载体是否导 入农杆菌，由于转化过程中愈伤组织表面常残 割后会产生4个游离的磷酸基团，A错误；如果 留农杆菌，会导致未转化的愈伤组织可能在含 用酶A和酶C同时切制质粒，会破坏质粒的标 除草剂的培养基中生长，且含有内含子的报告 记基因，B错误；根据B项分析，需要用酶B和 基因只能在真核生物中正确表达，其产物能催 酶C切割质粒和目的基因，导致四环素抗性基 化无色物质K呈现蓝色，所以再通过报告基因 因被破坏，所以不能在含四环素的培养基中生 可检测目的基因是否转化成功，C正确：农杆菌 长，C错误：若用酶B和酶C切割，产生不同的 属于原核生物，无染色体，D错误。 黏性末端，可避免质粒自身环化，D正确。 6.BPCR过程中需要两种引物，引物的数目需 3.D农杆菌中的Ti质粒上的T-DNA可转移至 要根据扩增的次数确定，A错误：PCR的循环 受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的DNA 过程分为高温变性(DNA双链解聚)、复性（模 上，因此，目的基因插入到质粒的T-DNA上， 板链与引物结合)和延伸（合成子链）三步，B正 才能整合到受体细胞染色体中，A正确：为保 确；PCR扩增仪温度有时会达到90℃以上， 证目的基因的完整性，不能选用BamH I:为 C错误：PCR过程中，在变性阶段打开双链，延 防止自身环化，应选用目的基因两侧的两种不 伸阶段合成子链，故先解旋再复制，D错误： 同的限制酶；重组质粒中至少要保留一个抗性 7.D第二轮复制得到4个DNA分子，①复制得 基因，TthⅢ1和PstI只能选其中一个；因此可 到①和③，②复制得到②和④，故得到①②③① 选用EcoR I和ThⅢl或者EcoR I和PstI; 各一个，B正确；第三轮复制得到8个DNA分 为保留重组质粒中的复制原点，最好选用 子，①复制得到①和③，③复制得到③和⑤， EcoR I和PstI,B正确：用EcoR I和Ps1I切 ②复制得到②和④，④复制得到④和⑤，故得到 割会破坏氨苄青霉素抗性基因，但不会破坏斯 ①和②各一个，③和④各两个，⑤两个且等长， 霉素抗性基因，因此成功导入重组质粒的细胞 即2个X基因，C正确：第四轮复制得到16个 会表现为不抗氨苄青霉素，但能抗新霉素，C正 DNA分子，①复制得到①和③，②复制得到 确；转化了的杨树细胞在合适条件下经脱分化 ②和①，两个③复制得到两个③和两个⑤，两个 与再分化可形成抗虫杨树，D错误。 ④复制得到两个④和两个⑤，两个⑤复制得到 4.DDNA聚合酶只能以5'→3'方向延伸子代 四个⑤，故第四轮复制得到的16个DNA分子 DNA链，利用PCR技术扩增片段②，根据子链 中有8个X基因，D错误。 51作业（十五） 基因工程的应用 [基础达标练 5.1979年，科学家成功培育出了能够产生人胰岛素 1.1987年，美国科学家将萤火虫的荧光素基因转入 的大肠杆菌。通过体外培养能够大量生产人胰 烟草植物细胞并获得高水平的表达。长成的烟 岛素，为糖尿病病人带来福音。培育产生人胰岛 草植株通体光亮，堪称自然界的奇迹。这一研究 素大肠杆菌的目的基因是 成果表明 A.大肠杆菌质粒中的标记基因 B.人体细胞控制胰岛素合成的基因 ①萤火虫与烟草的DNA结构基本相同②萤火虫与 C.大肠杆菌质粒中的抗性基因 烟草共用一套遗传密码③烟草体内合成了荧光素 D.大肠杆菌拟核中控制胰岛素合成的基因 ④萤火虫和烟草合成蛋白质的方式基本相同 6.目前人类利用基因工程的方法成功培育出转基 A.①③ B.②③ 因抗虫棉，以下说法正确的是 C.①④ D.①②③④ A.苏云金芽孢杆菌的B1抗虫蛋白基因与质粒结 2.(2024·四川雅安中学期中)草甘膦是一种广泛 合后直接进入棉花的叶肉细胞表达 应用的除草剂，能不加选择地杀死各种杂草和农 B.抗虫基因导人棉花叶肉细胞后，可通过传粉 作物，将抗草甘腾基因转入油菜中，使油菜能抗 受精的方法，使抗虫性状遗传下去 草甘膦。在转基因油菜种植多年后，调查发现在 C.标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否含有 公路边的野生油菜有80%含有抗草甘膦基因。 目的基因 下列叙述正确的是 D.转基因抗虫棉经过种植，棉铃虫不会产生抗 A.80%的野生油菜体内出现抗草甘膦基因是人 性，这样可以有效消灭棉铃虫 工选择的结果 7.下列生物技术操作对遗传物质的改造，不会遗传 B.含抗草甘膦基因的野生油菜是经自然选择进 给子代的是 化出的新物种 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 C.野生油菜体内的抗草甘膦基因主要源自转基 B.将花青素代谢基因导入植物体细胞，经组培获 因油菜的花粉 得花色变异植株 D.大量使用单一除草剂可以减轻环境污染，提高 C.将肠乳糖酶基因导入奶牛受精卵，培育出产低 农作物产量 乳糖牛乳的奶牛 3.蓝色花具有很高的观赏价值和商业价值，受基因 D.将腺苷酸脱氨酶基因转入淋巴细胞后回输患 资源的限制，传统的育种手段很难获得蓝色的新 者，进行基因治疗 异色系，转基因技术可以突破物种限制，从而实 8.(2024·辽宁师大附中期末改编)某实验小组将 现蓝色花的培育。下列关于基因工程培育蓝色 人生长激素基因导人大肠杆菌以制备工程菌，下 花的叙述，错误的是 列相关叙述错误的是 A.蓝色基因可通过T-DNA转移至受体细胞染 A.人生长激素基因可以以下丘脑细胞的mRNA 色体上 为模板通过逆转录获得 B.多聚酶链式反应可以扩增该蓝色基因的数量 B.将人的生长激素基因导入大肠杆菌，需要处理 C.可通过花色改变判断目的基因是否成功表达 得到能吸收周围环境中DNA分子的细胞 D.该蓝色基因在供体和受体细胞中表达产物 C.利用基因工程菌制备的生长激素需要与天然 不同 产品的功能进行活性比较 4.上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带人 D.与人细胞分泌的天然生长激素相比，基因工程 白蛋白基因的转基因牛。他们还研究出一种可 菌无法对生长激素进行正常的加工和修饰 大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物 [素能提升练] 乳汁中的药用蛋白含量提高了30多倍。下列有 9.(不定项)运用现代生物技术的育种方法，将抗菜 关叙述正确的是 青虫的B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 A.“转基因动物”是指体细胞中出现了新基因的 异的杀虫蛋白，对菜青虫有显著抗性，能大大减轻 动物 菜青虫对油菜的危害，提高油菜产量，减少农药使 B.“提高基因的表达水平”是指设法使牛的乳腺 用。根据以上信息，下列叙述正确的是 ( 细胞中含有更多的人白蛋白基因 A.Bt基因的化学成分是核酸 C.只在转基因牛乳汁中才能获取人白蛋白，是因 B.B!基因中有菜青虫的遗传物质 为人白蛋白基因只在牛乳腺细胞中是纯合的 C.转基因抗虫油菜能产生杀虫蛋白是由于具有 D.转基因牛的肌肉细胞中也有人白蛋白基因，但 Bt基因 不发生转录、翻译，故不能合成人白蛋白 : D.转基因抗虫油菜产生的杀虫蛋白是无机物 35 。生物学·选择性必修3生物技术与工程（配RJ版） 10.(不定项)(2024·章丘月考)如图是科研人员利 的固体牛肉膏蛋白胨培养基上，挑选 用乙烯合成酶的反义基因，通过转基因技术获 的菌落纯化培养。 得耐储存的转基因番茄的过程。下列相关叙述 (3)下列有关限制酶的叙述中，正确的是 错误的是 ( 乙烯合皮每基树 乙烯合成群基因基因的反义拷贝 A.限制酶催化的反应类型是氧化分解反应 B西 恶H出B B.限制酶破坏的是氢键 ④ 反义 C.一种限制酶只能识别双链DNA中某种特定 mRNA 出mRNA 的脱氧核苷酸序列 品田 D.EcoR I酶与HindⅢ酶相比较，EcoR I酶切 片滑茄2经成激 合成一番茄 转州香茹无乙娇合成，青香茹 割后DNA片段较容易分离 (4)在图1步骤④中，使用的基因工程工具酶是 A.该转基因技术所用的目的基因是乙烯合成酶基因 。一个乙肝表面抗原基因与一个质粒 B.乙烯合成酶的反义基因与乙烯合成酶基因的 区别是转录的模板链不同 重组的过程中（图1步骤④），游离的磷酸基团数 目减少 个 C.由图可知过程⑤依据的原理是碱基互补配对原则 D.转基因番茄中乙烯含量低的原因可能是乙烯 (5)通过基因工程生产的疫苗与灭活或减毒的 合成酶基因的转录过程受阻 病原微生物的疫苗，在安全性方面的比较结果 11.100多年前，“疫苗之父”巴斯德开创了第一次疫 及理由是 苗革命，其特点是接种灭活或减毒的病原微生物。 20世纪70年代开始，现代生物技术的迅猛发展 l2.科学家尝试使用Cre/LoxP位点特异性重组系 开创了第二次疫苗革命，使疫苗的研制进入分子 统，在确定目的基因导入成功后，删除转基因烟 水平，图1是1986年通过基因工程制备乙型肝炎 草细胞内的抗除草剂基因。其技术过程如图1 表面抗原(HbsAg)从而获得乙肝疫苗的过程。 所示（图中的■代表基因前的启动子），据图回 答下列问题： 大畅杆南 乙肝 乙肝表 区衣 乙肝病，抗原基因 抗原 H的基因 H的基 乙肝表 而抗原 LxP序列 L0xP序列 Cre 烦粒一 大肠杆南 斯处如 抗除草剂 图1 抗除市剂基不 本因 在如图1步骤①和③的过程中，需要用合适的限 LoxP序列 L0xP序列 制酶切割乙肝表面抗原基因和质粒。现将乙肝 图1 表面抗原基因及质粒的部分限制酶的识别序列 (1)L0xP是一种仅由34个碱基对构成的小型 及位置表示为图2。质粒中的启动子是质粒中 DNA片段，由两个含13个碱基对的反向重复序 基因得以正常表达所必需的部分。lacZ基因合 列和中间间隔的8个碱基对序列共同组成，自身 成某种酶，该酶能将无色染料Xgal变成蓝色， 最终能在无色染料X-g:l的培养基上将含该基 不会表达，插人质粒后也不影响原有基因的表 因的菌落染成蓝色 达，其碱基序列如图2所示。 限制酶 EcoR I Bel I Bam HI HindⅢ 5-ATAACTTCGTATA-ATGTATGC-TATACGAAUTTAT-3 3-TATTGAAGCATAT-TACATACG ATATGCTTCAATA-5 识别序列及 A￥A(GCTT 切割位点 图2 Cre酶能特异性地识别此序列并在箭头处将其 氨羊 Bel⊥ EcoRI HdⅢ 有污素 ac%基肉 切开，其功能类似于基因工程中的 酶。 抗性禁网 (2)将重组质粒导入植物细胞最常用的方法是 启动子 乙肝表而抗凉基闪 作为标记基因，抗除草剂基因用于检测目的基 图2 因是否导入成功的原理是 (1)为了避免自身环化及便于筛选，则切割质粒 选用的限制酶是 ,切割乙肝表面抗原 (3)确定目的基因导入成功后，抗除草剂基因就 基因选用的限制酶是 没有用了。经Cre酶处理后，质粒中的两个 (2)为筛选含有乙肝表面抗原基因的大肠杆菌 L0xP序列分别被切开后，可得到图1中右侧的 细胞，需要将导入操作之后的大肠杆菌接种到含 两个DNA分子。由于 因此抗除草剂基因不再表达。 36