第3章 第3节 基因工程的应用-【新课程能力培养】2025-2026学年高中生物选择必修3 生物技术与工程练习手册（人教版）

N 高中生物学选择性必修3（人教版） 第3节 基因工程的应用 基础练匀 知识点一基因工程在农牧业方面的应用， 分泌的乳汁中，乳糖含量降低 1.下列不属于基因工程成果的是( 4.下列关于基因工程的叙述正确的是（)》 A.利用乳腺生物反应器生产药用蛋白 A.用基因工程培育的抗虫棉能抗所有害虫 B.培育抗除草剂的作物新品种 B.基因工程在畜牧业上的应用主要是培 C.利用微生物生产重组人干扰素 育体型巨大、品质优良的动物 D.用高产青霉菌生产青霉素 C.基因工程可用来培育高产、稳产、品 2.下列生物技术操作对生物遗传物质的改 质优良和抗逆性强的作物 造，不会遗传给子代的是（) D.科学家将必需氨基酸含量多的蛋白质 A.用经过修饰的腺病毒作载体将治疗遗 导入植物中，以提高氨基酸的含量 传性囊性纤维病的正常基因转入患者 组织中 知识点二 基因工程在医药卫生领域和 B.将治疗乙型肝炎的重组人干扰素a-Ib 食品工业方面的应用 基因转入大肠杆菌，筛选获得基因工 5.在治疗人类疾病时，转基因克隆动物的细 程菌 胞、组织和器官可以作为异种移植的供 C.将鱼的抗冻蛋白基因导入番茄，获得 体，欧洲哥廷根小型猪已经成为国际上理 耐寒的番茄植株 想的异种器官移植研究材料，为了解决免 D.将外源生长激素基因导入鲤鱼受精卵， 疫排斥的问题，科学家采用的方法是将器 培育出快速生长的转基因鲤鱼 官供体基因组中导入某种调节因子，以抑 3.下列关于基因工程应用的叙述，错误的是 制抗原决定基因的表达或设法除去抗原决 定基因。下列相关叙述错误的是() A.植物基因工程可用于提高农作物的抗 A.上述转基因技术需要用到的工具有限 逆能力 制酶、DNA连接酶和载体 B.原核生物的基因能够在真核生物中 B.器官短缺和免疫排斥是目前制约人体 表达 器官移植的两大难题 C.转基因动物通过分泌乳汁来生产药品， C.猪的内脏构造、大小和血管分布与人 称为乳腺生物反应器 极为相似，而且病毒数量少于灵长类 D.将肠乳糖酶基因导入奶牛乳腺细胞中， 动物 40)练 第3章基因工程。 D.在供体基因组中导入的某种调节因子： B.将编码牛凝乳酶的基因导入大肠杆菌、 属于标记基因 黑曲霉或酵母菌的基因组中，再通过 6.下列关于基因工程在食品工业方面应用的 发酵生产凝乳酶 叙述，错误的是() C.通过基因工程生产的工业用酶，纯度 A.阿斯巴甜主要由天冬氨酸和苯丙氨酸 高、成本低，生产效率高 形成，这两种氨基酸可以通过基因工 D.用基因工程技术还可以生产出“超级 程实现大规模生产 细菌”，处理环境中的全部污染物 提 升 练 一、不定项选择题 D.需要进入泌乳期才能成为“批量生产 1.下列生物技术操作对遗传物质的改造，会 药物的工厂” 遗传给子代的是() 二、非选择题 A.将胰岛素基因重组质粒转入大肠杆菌，：3.科学家利用基因工程技术可以使哺乳动物 筛选获得基因工程菌 本身变成“批量生产药物的工厂”。目前 B.将花青素代谢基因导人植物体细胞， 科学家已在牛和羊等动物的乳腺生物反应 经无性繁殖获得花色变异植株 器中表达出了抗凝血酶、血清白蛋白、生 C.将肠乳糖酶基因导入奶牛受精卵，培 长激素等重要药品。请回答有关问题： 育出产低乳糖牛乳的奶牛 (1)科学家将药用蛋白基因与乳腺中特异 D.将牛凝乳酶基因导人酵母菌的基因组 性表达的基因的 等调控组件 中，培育出凝乳酶产量高的酵母菌 重组在一起，通过 等方法， 2.动物基因工程前景广阔，最令人兴奋的是： 导入哺乳动物的受精卵中。启动子位 利用基因工程技术使哺乳动物成为乳腺生 于基因的首端，它是 物反应器，以生产人们所需要的药品，如 的部位。 转基因动物生产人的生长激素。科学家 (2)为确定受体细胞中染色体的DNA上 培养转基因动物成为乳腺生物反应器时 是否插入了目的基因，可利用 技术进行检测。 A.利用了基因工程技术 (3)基因工程的实施过程中，根据不同的 B.不需要乳腺中特异性表达基因的启动子 受体细胞采用不同的转化方法。转化 C.利用农杆菌转化法将人的生长激素基 是指 因导入受精卵中 41高中生物学选择性必修3（人教版） 色荧光蛋白，说明供体和受体共用一套密码子表，B正 确；ROP-GFP质粒的构建需用到限制酶、DNA连接酶 和载体等工具，C错误；由于农杆菌对大多数单子叶植 物没有感染能力，因此将目的基因导入这类植物的时 候，一般不采用这种方法，D错误。 2.AD【解析】PCR扩增依据的是DNA半保留复制 的原理，A正确；进行PCR扩增需要耐高温的DNA聚 合酶(TagDNA聚合酶)，但不需要解旋酶，B错误； DNA的两条链反向平行，子链从引物的3'端开始延伸， 则利用图中的引物①④组合可扩增出两侧的未知序列， C错误；通过与受体细胞的基因组序列比对，即可确定 T-DNA的插入位置，D正确。 3.BC【解析】重组Ti质粒的构建过程中需要用到 限制酶和DNA连接酶，A正确：②过程中重组Ti质粒 上的T-DNA整合到植物细胞的染色体上，B错误；如 果受体细胞的染色体上含有抗虫基因，只能说明抗虫基 因成功整合到受体细胞的染色体上，不代表该基因就一 定能成功表达，因此不能确定是否会表现出抗虫性状， C错误：检测植株M是否能表现出抗虫的性状，需要进 行个体水平检测，即进行抗虫接种实验，若抗虫，说明 植株M发生了定向变异，D正确 4.CD【解析】检测人的生长激素基因在受体细胞 中是否转录出mRNA用PCR技术，A错误：根据题意， 细菌B不含有质粒A及其上的基因，即没有抗氨苄青 霉素基因；质粒含抗四环素基因和抗氨苄青毒素基因， 基因发生重组时抗四环素基因被破坏，抗氨苄青霉素基 因被保留，故在含氨苄青霉素的培养基上能生长的是导 入了普通质粒或者重组质粒的细菌，B错误；同理，在 含四环素的培养基上，能生长的是导入了普通质粒A的 细菌，C正确：目的基因成功表达的标志是受体细胞能 产生出人的生长激素，D正确。 5.(1)引物、原料（或脱氧核苷酸）、酶（耐高温 的DNA聚合酶)变性、复性、延伸EcoR I和SacI 可以防止目的基因和Ti质粒自身环化（保证Ti质粒 与目的基因的正确连接)(2)DNA连接酶和限制酶 使重组载体能在大肠杆菌中复制扩增RNA聚合酶 氨苄青毒素 【解析】(1)若目的基因为抗虫基因，需要在连接 Ti质粒前进行PCR扩增，根据PCR技术需要的条件， 在样本中需要再加入引物、原料（或脱氧核苷酸）、酶 (耐高温的DNA聚合酶)，一般要经历多次循环，每次 循环可以分为变性、复性、延伸三步。扩增后切割目的 基因，根据限制酶识别的序列可以看出，应使用表中的 限制酶EcoR I和SacI切割图中的目的基因，这样做使 目的基因两端产生了不同的黏性末端，这样可以在目的 52 基因和质粒连接时，防止目的基因和T质粒自身环化， 保证Ti质粒与目的基因的正确连接。(2)DNA连接酶 和限制酶是构建重组载体需要的工具酶。在重组质粒上 插人大肠杆菌复制原点可保证重组载体在大肠杆菌中复 制扩增。图中的启动子上有与RNA聚合酶识别和结合 位点，从而驱动基因的转录，便于基因的正常表达。 将重组载体导入大肠杆菌体内后，将其涂布于含氨苄青 霉素的选择培养基上，在其上能正常生长的大肠杆菌是 成功导人目的基因的大肠杆菌。 >m第3节基因工程的应用 基础练习 1.D【解析】乳腺生物反应器生产药用蛋白属于动 物基因工程技术的应用，A错误；培育抗除草剂的作物 新品种属于植物基因工程技术的应用，B错误；利用微 生物生产重组人干扰素属于基因工程技术的应用，C错 误；用高产青毒菌生产青霉素属于诱变育种，不属于基 因工程成果，D正确。 2.A【解析】若将治疗遗传性囊性纤维病的正常基 因转入患者的体细胞中使其正常表达，则不会通过遗传 传递给子代，A正确；将治疗乙型肝炎的重组人干扰素 -1b基因转入大肠杆菌，筛选获得基因工程菌，重组 质粒能随细菌分裂而遗传给后代，B错误；将鱼的抗冻 蛋白基因导入番茄，培育出的耐寒的番茄植株细胞中都 含鱼的抗冻蛋白基因，因而能遗传给后代，C错误；将 外源生长激素基因导入鲤鱼受精卵，培育出转基因鲤鱼 细胞中都含外源生长激素基因，因而能遗传给后代，D 错误。 3.D【解析】植物基因工程技术的主要应用之一是 提高农作物的抗逆能力，如抗寒性、抗旱性等，A正 确；遗传密码具有通用性，生物界共用一套遗传密码， 故原核生物的基因能够在真核生物中表达，B正确；制 备乳腺生物反应器时，将目的基因（药用蛋白基因）和 乳腺中特异表达的基因的启动子重组，转基因动物就能 通过分泌乳汁来生产药品，称为乳腺生物反应器，C正 确：将肠乳糖酶基因导人奶牛受精卵中，得到转基因奶 牛，分泌的乳汁中，乳糖含量降低，D错误。 4.C【解析】用基因工程培育的抗虫植物能抗虫， 但不是所有害虫，A错误：基因工程在畜牧业上的应用 主要是提高动物生长速度、改善畜产品品质、用转基因 动物生产药物，B错误；基因工程可用来培育高产、稳 产、品质优良和抗逆性强的作物，C正确；科学家将必 需氨基酸含量多的基因导人植物中，以提高氨基酸的含 量，D错误。 5.D【解析】转基因克隆猪的培育过程中，需要用 到转基因工具，包括限制酶、DNA连接酶和载体，A正 确；目前制约人体器官移植的两大难题是器官短缺和免 疫排斥，B正确；由于猪的内脏构造、大小、血管分布 与人极为相似，而且猪体内隐藏的、可导致人类疾病的 病毒要远远少于灵长类动物，科学家由此提出是否可以 用猪的器官来解决人类器官来源的问题，C正确；由题 意可知，将器官供体基因组中导人某种调节因子，以抑 制抗原决定基因的表达或设法除去抗原决定基因，不是 作为标记基因，D错误。 6.D【解析】阿斯巴甜主要由天冬氨酸和苯丙氨酸 形成，这两种氨基酸可以通过基因工程实现大规模生 产，A正确：将编码牛凝乳酶的基因导人大肠杆菌、黑 曲霉或酵母菌的基因组中，再通过发酵生产凝乳酶，B 正确：通过基因工程生产的工业用酶，纯度高、成本 低，生产效率高，C正确：用基因工程技术还可以生 产出“超级细菌”，可以处理环境中部分的污染物，D 错误。 提升练习 1.ABCD【解析】将胰岛素基因表达质粒转入大肠 杆菌，获得的工程菌中含有相应的遗传物质并可以遗 传给后代，A正确：将花青素代谢基因导入植物体细 胞，获得的植株花色发生了变异，说明花青素代谢基 因成功表达，此性状可通过无性繁殖遗传给后代，B 正确；向奶牛受精卵中导入肠乳糖酶基因，培育出的 奶牛可合成乳糖酶，乳糖酶分解乳糖，使牛乳中乳糖 含量降低，说明乳糖酶基因成功表达，该基因也能遗 传给子代，C正确；将牛凝乳酶基因导人酵母菌的基 因组中，培育出凝乳酶产量高的酵母菌，故能遗传给 后代，D正确。 2.AD【解析】科学家培养转基因动物时利用了基 因工程技术、动物细胞培养和胚胎移植等技术，A正 确；培育乳腺生物反应器需要将人的生长激素基因与乳 腺中特异性表达基因的启动子等调控元件重组在一起， B错误；将人的生长激素基因导入动物受精卵，常通过 显微注射法导入哺乳动物的受精卵中，C错误；由于转 入的目的基因在乳腺中可以高效表达，利用乳腺可以分 泌乳汁的特点，需要进人泌乳期才能大量产生人的生长 激素，D正确。 3.(1)启动子显微注射法RNA聚合酶识别和 结合(2)PCR(3)目的基因进人受体细胞内，并 且在受体细胞内维持稳定和表达的过程 【解析】(1)将药用蛋白基因与乳腺中特异性表达 的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受精卵中，这样才能让药用蛋白 基因特异性表达。启动子位于基因的首端，它是RNA 参考答案与解析。 聚合酶识别和结合的部位。(2)检测受体细胞染色体 的DNA上是否插人目的基因可用PCR技术检测。 (3)转化是指目的基因进入受体细胞内，并且在受体细 胞内维持稳定和表达的过程。 。"第4节蛋白质工程的原理和应用 基础练习 1.B【解析】由题意可知，干扰素分子的改造只需 要一个氨基酸的替换，不必合成新基因，改造基因比较 容易，A错误；由分析可知，蛋白质工程的目的是改造 蛋白质，但其方法是通过改造或合成基因来实现的，B 正确；若直接改造mRNA,可获得改造后的蛋白质，但 不能遗传、不能复制，C错误；干扰素属于糖蛋白，若 直接对其进行氨基酸的替换，可能会导致干扰素的结构 和功能丧失，D错误。 2.A【解析】检测A活性时应先将A1与底物分别 置于高温环境，保温一段时间再混合，A错误；分析题 意可知，和A相比，A:不仅仅是氨基酸的序列不同， 同时还增加了一个二硫键，导致空间结构也有差异，B 正确：据分析可知，科学家利用蛋白质工程技术，对编 码T:溶菌酶的基因进行改造，从而实现氨基酸替换和 二硫键的形成，C正确；获得A的过程需要对基因进 行改造，进而表达出不一样的蛋白质，该过程涉及转录 和翻译，D正确。 3.D【解析】分析蛋白质的三维结构是蛋白质工程 的准备工作，与题意不符，A错误；研究蛋白质的氨基 酸组成是为了设计或改造相关基因，这不是蛋白质工程 的最终目的，B错误；获取编码蛋白质的基因序列信息 实现了对基因的修饰或合成过程，但不是蛋白质工程的 最终目的，C错误；改造现有蛋白质或制造新的蛋白 质，从而满足人类的需求，实现对蛋白质的定向改造， 这是蛋白质工程的最终目标，D正确。 4.D【解析】蛋白质工程的直接操作对象是基因， 蛋白质工程最终是通过基因修饰或基因合成来实现的， 用到限制酶和DNA连接酶，A、C错误；蛋白质工程可 以产生自然界中不存在的蛋白质，能制造新的蛋白质， B错误；蛋白质工程应先预期其功能，再设计蛋白质的 结构，T4溶菌酶中引入二硫键提高了它的热稳定性， 改变了蛋白质的空间结构，这是蛋白质工程应用的体 现，D正确。 5.B【解析】①将肠乳糖酶基因导人奶牛基因组， 肠乳糖酶基因的表达产物是乳糖酶，可分解乳糖，使乳 糖含量降低，正确：②人生长激素基因工程菌产生的生 长激素属于该工程菌的次生代谢物，错误；③蛋白质工 程本质上属于基因工程的延伸，基因工程和蛋白质工程 53