第3章 第3节 基因工程的应用-【精讲精练】2025-2026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）

[基础达标练] 1．1987年，美国科学家将萤火虫的荧光素基因转入烟草植物细胞并获得高水平的表达。长成的烟草植株通体光亮，堪称自然界的奇迹。这一研究成果表明(　　) ①萤火虫与烟草的DNA结构基本相同　②萤火虫与烟草共用一套遗传密码　③烟草体内合成了荧光素　④萤火虫和烟草合成蛋白质的方式基本相同 A．①③ B．②③ C．①④ D．①②③④ 解析　萤火虫与烟草的遗传物质都是双链DNA，这是完成基因重组的基础，①正确；自然界的几乎所有生物都共用一套遗传密码，即无论在高等生物还是低等生物中，相同的密码子决定的氨基酸种类都相同，②正确；萤火虫的荧光素基因导入烟草细胞使得该植株通体光亮，可见荧光素基因在该植株中成功表达，③正确；荧光素基因成功表达，说明萤火虫和烟草合成蛋白质的方式基本相同，④正确。故选D。 答案　D 2．(2025·四川雅安中学期中)草甘膦是一种广泛应用的除草剂，能不加选择地杀死各种杂草和农作物，将抗草甘膦基因转入油菜中，使油菜能抗草甘膦。在转基因油菜种植多年后，调查发现在公路边的野生油菜有80%含有抗草甘膦基因。下列叙述正确的是(　　) A．80%的野生油菜体内出现抗草甘膦基因是人工选择的结果 B．含抗草甘膦基因的野生油菜是经自然选择进化出的新物种 C．野生油菜体内的抗草甘膦基因主要源自转基因油菜的花粉 D．大量使用单一除草剂可以减轻环境污染，提高农作物产量 解析　转基因油菜与野生油菜杂交，会将抗草甘膦基因传递给野生油菜所产生的后代，从而使野生油菜也获得抗草甘膦的性状，A错误；含抗草甘膦基因的野生油菜并不是新物种，因为它仍可以与油菜杂交，产生后代，没有出现生殖隔离，B错误；转基因油菜与野生油菜杂交(在转基因油菜作为父本，提供花粉的情况下)，会将抗草甘膦基因传递给野生油菜所产生的后代，C正确；大量使用单一除草剂会加重环境污染，D错误。 答案　C 3．蓝色花具有很高的观赏价值和商业价值，受基因资源的限制，传统的育种手段很难获得蓝色的新异色系，转基因技术可以突破物种限制，从而实现蓝色花的培育。下列关于基因工程培育蓝色花的叙述，错误的是(　　) A．蓝色基因可通过T­DNA转移至受体细胞染色体上 B．多聚酶链式反应可以扩增该蓝色基因的数量 C．可通过花色改变判断目的基因是否成功表达 D．该蓝色基因在供体和受体细胞中表达产物不同 解析　将蓝色基因插入到Ti质粒的T­DNA上，通过农杆菌的转化作用，就可以把目的基因整合到植物细胞中染色体的DNA上，A正确；采用多聚酶链式反应可以在体外扩增该蓝色基因的数量，B正确；可通过个体生物学水平，即是否出现蓝色花判断目的基因是否成功表达，C正确；该蓝色基因在供体和受体细胞中表达产物都相同，D错误。 答案　D 4．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用蛋白含量提高了30多倍。下列有关叙述正确的是(　　) A．“转基因动物”是指体细胞中出现了新基因的动物 B．“提高基因的表达水平”是指设法使牛的乳腺细胞中含有更多的人白蛋白基因 C．只在转基因牛乳汁中才能获取人白蛋白，是因为人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白蛋白基因，但不发生转录、翻译，故不能合成人白蛋白 解析　转基因动物是指细胞中被转入了外源基因的动物，并非出现新基因，A错误；“提高基因的表达水平”是指增强白蛋白基因的表达，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，生物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。 答案　D 5．1979年，科学家成功培育出了能够产生人胰岛素的大肠杆菌。通过体外培养能够大量生产人胰岛素，为糖尿病病人带来福音。培育产生人胰岛素大肠杆菌的目的基因是(　　) 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 C．大肠杆菌质粒中的抗性基因 D．大肠杆菌拟核中控制胰岛素合成的基因 解析　科学家成功培育出了能够产生人胰岛素的大肠杆菌，该大肠杆菌能产生人的胰岛素，故目的基因是来自人体细胞中控制胰岛素合成的基因。 答案　B 6．目前人类利用基因工程的方法成功培育出转基因抗虫棉，以下说法正确的是(　　) A．苏云金芽孢杆菌的Bt抗虫蛋白基因与质粒结合后直接进入棉花的叶肉细胞表达 B．抗虫基因导入棉花叶肉细胞后，可通过传粉、受精的方法，使抗虫性状遗传下去 C．标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因 D．转基因抗虫棉经过种植，棉铃虫不会产生抗性，这样可以有效消灭棉铃虫 解析　苏云金芽孢杆菌的Bt抗虫蛋白基因与质粒结合后需用农杆菌转化法导入棉花的叶肉细胞，不能直接进入棉花的叶肉细胞表达，A错误；叶肉细胞是体细胞，其基因不能通过有性生殖进行遗传，可以通过植物组织培养技术，使抗虫性状遗传下去，B错误；构建好的基因表达载体中必须含有标记基因，以便于确定目的基因是否进入受体细胞内，C正确；由于生物变异是不定向的，因此棉铃虫可能产生抗性，这种抗性逐渐积累，最终可能导致抗虫棉失去杀虫效果，D错误。 答案　C 7．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，经组培获得花色变异植株 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 解析　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，A、B、C不符合题意；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，D符合题意。 答案　D 8．(2025·辽宁师大附中期末改编)某实验小组将人生长激素基因导入大肠杆菌以制备工程菌，下列相关叙述错误的是(　　) A．人生长激素基因可以以下丘脑细胞的mRNA为模板通过逆转录获得 B．将人的生长激素基因导入大肠杆菌，需要处理得到能吸收周围环境中DNA分子的细胞 C．利用基因工程菌制备的生长激素需要与天然产品的功能进行活性比较 D．与人细胞分泌的天然生长激素相比，基因工程菌无法对生长激素进行正常的加工和修饰 解析　人生长激素基因在垂体细胞中表达，在下丘脑细胞中不表达，因此下丘脑细胞中没有生长激素基因转录出的mRNA，A错误；将人的生长激素基因导入大肠杆菌，常用Ca2＋处理大肠杆菌细胞，使其处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，B正确；利用基因工程菌制备的生长激素需要与天然产品的功能进行活性比较，以确定转基因产品的功能活性是否与天然产品相同，C正确；大肠杆菌为原核生物，无内质网和高尔基体，因此无法对生长激素进行正常的加工和修饰，D正确。 答案　A [素能提升练] 9．(多选)运用现代生物技术的育种方法，将抗菜青虫的Bt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，能大大减轻菜青虫对油菜的危害，提高油菜产量，减少农药使用。根据以上信息，下列叙述正确的是(　　) A．Bt基因的化学成分是核酸 B．Bt基因中有菜青虫的遗传物质 C．转基因抗虫油菜能产生杀虫蛋白是由于具有Bt基因 D．转基因抗虫油菜产生的杀虫蛋白是无机物 解析　基因通常是有遗传效应的DNA片段，因此Bt基因的化学成分是核酸，A正确；由题干信息“将抗菜青虫的Bt基因转移到优质油菜中，培育出转基因抗虫的油菜品种”可知Bt基因不是来源于菜青虫，因此不含有菜青虫的遗传物质，B错误；转基因抗虫油菜能产生杀虫蛋白是由于具有Bt基因，Bt基因能控制杀虫蛋白的合成，C正确；转基因抗虫油菜产生的杀虫蛋白属于有机物，D错误。 答案　AC 10．(多选)(2025·章丘月考)如图是科研人员利用乙烯合成酶的反义基因，通过转基因技术获得耐储存的转基因番茄的过程。下列相关叙述错误的是(　　) A．该转基因技术所用的目的基因是乙烯合成酶基因 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 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合成酶基因的转录过程受阻 解析　该转基因技术所用的目的基因是乙烯合成酶的反义基因，A错误；乙烯合成酶的反义基因与乙烯合成酶基因都是由α链和β链组成的，区别是转录的模板链相反，使转录出的mRNA能互补配对，形成双链RNA，B正确；过程⑤依据的原理是碱基互补配对原则，乙烯合成酶基因的反义拷贝转录出的反义mRNA与乙烯合成酶基因转录出的mRNA结合，可能会使乙烯合成酶基因的翻译过程受阻，C正确，D错误。 答案　AD 11．100多年前，“疫苗之父”巴斯德开创了第一次疫苗革命，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开创了第二次疫苗革命，使疫苗的研制进入分子水平，图1是1986年通过基因工程制备乙型肝炎表面抗原(HbsAg)从而获得乙肝疫苗的过程。 在如图1步骤①和③的过程中，需要用合适的限制酶切割乙肝表面抗原基因和质粒。现将乙肝表面抗原基因及质粒的部分限制酶的识别序列及位置表示为图2。质粒中的启动子是质粒中基因得以正常表达所必需的部分。lacZ基因合成某种酶，该酶能将无色染料X­gal变成蓝色，最终能在无色染料X­gal的培养基上将含该基因的菌落染成蓝色。 限制酶 EcoRⅠ BclⅠ BamHⅠ Hind Ⅲ 识别序列及切割位点 G↓AATTC T↓GATCA G↓GATCC A↓AGCTT (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________，切割乙肝表面抗原基因选用的限制酶是_____________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)为筛选含有乙肝表面抗原基因的大肠杆菌细胞，需要将导入操作之后的大肠杆菌接种到含________________________________________________________________________ 的固体牛肉膏蛋白胨培养基上，挑选________的菌落纯化培养。 (3)下列有关限制酶的叙述中，正确的是________。 A．限制酶催化的反应类型是氧化分解反应 B．限制酶破坏的是氢键 C．一种限制酶只能识别双链DNA中某种特定的脱氧核苷酸序列 D．EcoRⅠ酶与Hind Ⅲ酶相比较，EcoRⅠ酶切割后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________。一个乙肝表面抗原基因与一个质粒重组的过程中(图1步骤④)，游离的磷酸基团数目减少________个 (5)通过基因工程生产的疫苗与灭活或减毒的病原微生物的疫苗，在安全性方面的比较结果及理由是__________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 解析　(1)目的基因中含有限制酶EcoRⅠ的切割位点，因此不能用该酶切割外源DNA分子，为了避免自身环化及便于筛选，切割乙肝表面抗原基因选用的限制酶是BclⅠ和Hind Ⅲ。用限制酶BclⅠ切割质粒会破坏启动子，因此切割质粒选用的限制酶是BamHⅠ和Hind Ⅲ(BclⅠ和BamHⅠ切割产生的黏性末端相同)。(2)构建基因表达载体时使用了限制酶Hind Ⅲ，导致lacZ基因被破坏(导入重组质粒的大肠杆菌不能合成某种酶，不能使无色染料X­gal变成蓝色)，但没有破坏氨苄青霉素抗性基因(导入重组质粒的大肠杆菌能抗氨苄青霉素)。为筛选含有乙肝表面抗原基因的大肠杆菌细胞，需要将导入操作之后的大肠杆菌接种到含氨苄青霉素和无色染料X­gal的固体牛肉膏蛋白胨培养基上，挑选未被染上蓝色的菌落纯化培养。(3)限制酶催化的反应类型是水解反应，A错误；限制酶破坏的是磷酸二酯键，B错误；一种限制酶只能识别双链DNA中某种特定的脱氧核苷酸序列，C正确；C和G含量越高，DNA分子越稳定，因此EcoRⅠ酶与Hind Ⅲ酶相比较，EcoRⅠ酶切割后DNA片段较容易分离，D正确。(4)图1步骤④表示基因表达载体的构建过程，该过程需要DNA连接酶。一个乙肝表面抗原基因(含有2个游离的磷酸基团)与一个质粒(被切开的质粒含有2个游离的磷酸基团)重组的过程中(图1的步骤④)，游离的磷酸基团数目减少4个。(5)通过基因工程生产的疫苗与灭活或减毒的病原微生物的疫苗，在安全性方面的比较结果及理由是基因工程生产的疫苗更安全，因为疫苗成分中只含病毒蛋白，不含病毒核酸，不会出现病毒侵染的情况。 答案　(1)BamHⅠ和Hind Ⅲ　BclⅠ和Hind Ⅲ　(2)氨苄青霉素和无色染料X­gal　未被染上蓝色　(3)CD　(4)DNA连接酶　4　(5)基因工程生产的疫苗更安全，因为疫苗成分中只含病毒蛋白，不含病毒核酸，不会出现病毒侵染的情况 12．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： (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。 Cre酶能特异性地识别此序列并在箭头处将其切开，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，抗除草剂基因用于检测目的基因是否导入成功的原理是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (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中右侧的两个DNA分子。由于________，因此抗除草剂基因不再表达。 解析　(1)基因工程中的限制(性内切核酸)酶能特异性地识别脱氧核苷酸序列并在特定位点切开，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，不再表达。 答案　(1)限制(性内切核酸)　(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 学科网（北京）股份有限公司 $