第三章 第3节 基因工程的应用-【创新教程】2025-2026学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程五维课堂课时作业word（人教版）

[知识点一]基因工程在农牧业方面的应用 1．科研人员尝试通过转基因技术生产富含β－胡萝卜素的大米。八氢番茄红素合酶(其基因用psy表示)和胡萝卜素脱饱和酶(其基因用crtl表示)参与β－胡萝卜素的合成。根据以上信息分析，下列叙述正确的是(　　 ) A．重组质粒中的目的基因含有psy基因和crtl基因 B．构建重组质粒需要限制酶、DNA连接酶和核酸酶 C．可通过显微注射法将目的基因导入水稻受体细胞 D．PCR既可扩增特定基因也可检测目的基因的表达 解析：A　[本题考查基因工程。由题干可知β－胡萝卜素的合成需要psy和crtl两种基因，要获得能合成β－胡萝卜素的大米，目的基因中需含有psy基因和crtl基因，A正确；构建重组质粒需要限制酶、DNA连接酶，不需要核酸酶，B错误；将基因表达载体导入植物细胞的方法有基因枪法、农杆菌转化法，而不用显微注射法，C错误；PCR技术可用于扩增特定基因，但是不能用来检测目的基因的表达，D错误。] 2．科学家通过基因工程的方法，能使马铃薯块茎含有人奶蛋白。以下有关该基因工程的叙述正确的是(　　 ) A．处理质粒和含有目的基因的DNA时通常用同一种限制酶 B．人工种植的转基因马铃薯种群的人奶蛋白基因频率将不会发生改变 C．马铃薯的叶肉细胞不可作为受体细胞 D．用CaCl2处理马铃薯的相关受体细胞，目的是增加细胞壁的通透性 解析：A　[为获得相同的黏性末端(或平末端)，切割载体和目的基因时通常使用同一种限制性核酸内切酶，A正确；由于存在人工选择，人工种植的转基因马铃薯种群的人奶蛋白基因频率将发生改变，B错误；植物体细胞可以作为受体细胞，C错误；当用细菌作为受体细胞时，需要先用CaCl2处理，以增加细菌细胞壁的通透性，D错误。] 3．下列关于基因工程应用的叙述，错误的是(　　 ) A．科学家利用转基因技术抑制乙烯形成酶的活性和乙烯的生成量，从而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的染色体DNA上就能正常表达 D．可利用基因工程菌大规模生产细胞因子、抗体、疫苗、激素等医药产品 解析：C　[科学家可以通过转基因技术，抑制乙烯形成酶的活性、减少乙烯的生成量，从而延长番茄的储藏时间，A正确；将某些抗病毒的基因导入动物体内，可使获得的转基因动物能抵抗相应病毒，B正确；抗虫基因即使成功插入到植物细胞的染色体DNA上也不一定能成功表达，C错误；利用转基因技术构建的基因工程菌可用来大规模生产细胞因子、抗体、疫苗、激素等医药产品，D正确。] 4．下列实践活动包含转基因技术的是(　　 ) A．水稻F1花药经培养和秋水仙素处理，获得基因型纯合新品种 B．抗虫小麦与矮秆小麦杂交，获得抗虫矮秆小麦 C．将含抗病基因的重组DNA导入玉米细胞，经组织培养获得抗病植株 D．用射线照射大豆，获得种子性状发生变异的大豆 解析：C　[水稻F1花药经培养和秋水仙素处理，获得纯合品种，属于单倍体育种，A不符合题意；抗虫小麦和矮秆小麦杂交，获得抗虫矮秆小麦，属于杂交育种，B不符合题意；将抗病基因导入玉米细胞获得抗病植株，属于转基因技术，C符合题意；用射线照射大豆获得变异大豆，属于诱变育种，D不符合题意。] [知识点二]基因工程在医药卫生领域和食品工业方面的应用 5．利用基因工程技术可使大肠杆菌生产人的胰岛素。下列相关叙述正确的是(　　 ) A．只有用相同的限制性核酸内切酶处理含有目的基因的片段和质粒，才能形成重组质粒 B．DNA连接酶能在两个相同粘性末端配对后的磷酸与脱氧核糖之间形成化学键 C．人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原有生物活性 D．人和大肠杆菌在合成胰岛素原时，转录和翻译的场所是相同的 解析：B　[构建重组DNA分子时，一般用相同的限制酶处理含有目的基因的片段和质粒，以产生相同的黏性末端，也可以用能产生相同黏性末端的不同限制酶处理，A错误；DNA连接酶能在两个相同黏性末端配对后的磷酸与脱氧核糖之间形成化学键(磷酸二酯键)，B正确；大肠杆菌是原核生物，没有内质网和高尔基体，不能对胰岛素原进行加工，因此人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原没有生物活性，C错误；人体胰岛细胞在合成胰岛素原时，转录在细胞核中进行，翻译在细胞质的核糖体上进行，而大肠杆菌没有细胞核，D错误。] 6．下列有关乳腺生物反应器的说法中，不正确的是(　　 ) A．利用转基因哺乳动物乳腺的分泌功能生产产品 B．构建的基因表达载体应该含有乳腺蛋白基因的启动子 C．分泌的乳汁中含有目的基因 D．乳腺生物反应器是将目的基因转入哺乳动物受精卵获得的 解析：C　[利用转基因哺乳动物乳腺的分泌功能产生产品，获得高产量的外源蛋白质，A正确；构建的基因表达载体应该含有乳腺蛋白基因的启动子，可以使目的基因只在乳腺细胞中表达，B正确；分泌的乳汁中含有目的基因控制合成的蛋白质，但不会含有目的基因，C错误；乳腺生物反应器是通过基因工程技术，将目的基因转入哺乳动物受精卵获得的，D正确。] 7．下列表示抗凝血酶乳腺生物反应器的制备过程，下列说法正确的是(　　 ) ―→ A．该转基因牛中的抗凝血酶基因只存在于乳腺细胞中 B．②表示性别为雄性的胚胎 C．常用农杆菌转化法将基因导入受体细胞 D．①表示受精卵 解析：D　[该转基因牛中的抗凝血酶基因存在于所有体细胞中，只是在乳腺细胞中表达，A错误；由于只有母牛能产奶，因此②表示性别为雌性的胚胎，B错误；常用显微注射法将基因导入受体细胞，C错误；培育转基因动物时应该以受精卵为受体细胞，因此①表示受精卵，D正确。] 8．β－珠蛋白可以治疗镰刀型细胞贫血症，科研人员以抗四环素基因为标记基因，通过基因工程进行生产。下列相关实验设计正确的是(　　) A．基因表达载体构建时，需要β－珠蛋白基因的编码序列、启动子、终止密码子和抗四环素基因 B．B－珠蛋白基因只能通过限制酶切割的方法直接获得 C．用含青霉素的培养基可以筛选出能生产β－珠蛋白的大肠杆菌 D．检测β－珠蛋白常用的方法是抗原－抗体杂交法 解析：D　[构建基因表达载体需要终止子，不是终止密码子，A错误；获得β－珠蛋白基因编码序列常用逆转录法，B错误；标记基因是抗四环素基因，因此要用含四环素的培养基筛选，C错误；检测蛋白质的有无，常用抗原－抗体杂交法，D正确。] 9．基因工程应用广泛，成果丰硕。下列不属于基因工程应用的是(　　 ) A．制造能降解石油的“超级细菌” B．利用乳腺生物反应器生产药物 C．从大肠杆菌细胞内获得干扰素 D．培育青霉菌并从中提取青霉素 解析：D　[野生型的假单胞杆菌只能分解石油中的一种烃类，科学家利用基因工程技术，制造出一种能分解石油中3种烃类的“超级细菌”，提高了石油的降解速率，这属于基因工程的应用，A不符合题意；科学家们将药用蛋白基因导入动物的受精卵中，培养出转基因动物，让药用蛋白基因只在乳腺细胞中表达，利用乳腺生物反应器生产药物，这属于动物基因工程的应用，B不符合题意；将干扰素基因导入大肠杆菌，制造一种能产生干扰素的大肠杆菌，这属于基因工程的应用，C不符合题意；科学家通过诱变育种方式培育出高产青霉菌株，培养青霉菌并从中提取青霉素。该过程没有采用基因工程技术，不属于基因工程的应用，D符合题意。] 10．埃博拉病毒(EBO)呈纤维状，EBO衣壳外有包膜，包膜上有5种蛋白棘突(VP系列蛋白和GP蛋白)，其中GP蛋白最为关键，能被宿主细胞强烈识别。请回答下列问题： (1)基因疫苗指的是DNA疫苗，要获得编码GP蛋白抗原的基因疫苗，首先要提取出病原体的RNA，并以RNA为模板通过　________　法合成DNA。要大量获得表达特异抗原的基因，可采用　________　技术进行扩增。该技术必须需要脱氧核苷酸、ATP、　________　、模板　________　以及　________________　酶。 (2)以GP蛋白作为疫苗比基因疫苗更安全，其原因是GP蛋白自身没有感染力，但保留有　________　的特性。为了从牛分泌的乳汁中生产GP蛋白，在基因导入牛的　________　(受体细胞)前，基因的首端必须含有使其特异性表达的　________________________　，才能驱动转录过程，这种通过分泌乳汁来生产所需要的药品的转基因动物称为　________________　。转基因牛是否培育成功，可以通过　________________　技术从分子水平进行检测。 (3)为了获得纯净的针对EBO的单一抗体，科研人员利用经EBO免疫后小鼠的　____________　与鼠的骨髓瘤细胞进行融合，融合后需要通过两次筛选才能得到所需要的细胞，其中第一次筛选的目的是为了得到　________　细胞，第二次筛选的目的是为了得到能够产生针对　________　的　________　细胞，通过这种方法获得的抗体，其特点是　____________________________　，可以用此抗体与药物制成“生物导弹”，抗击EBO。 解析：(1)以RNA为模板合成DNA的过程称为逆转录。PCR技术可在体外大量扩增目的基因。PCR技术属于体外DNA复制过程，该过程需要脱氧核苷酸、ATP、引物、模板DNA以及Taq酶。 (2)以GP蛋白作为疫苗比基因疫苗更安全，其原因是GP蛋白自身没有感染力，但保留有抗原的特性，可引起机体产生特异性免疫，但不会致病。培育转基因动物时，应该以受精卵作为受体细胞；要使目的基因只在乳腺组织中表达，基因的首端必须含有使其特异性表达的乳腺蛋白基因的启动子；这种通过分泌乳汁来生产所需要的药品的转基因动物称为乳腺(房)生物反应器。转基因牛是否培育成功，可以通过抗原—抗体杂交技术从分子水平进行检测。 (3)制备单克隆抗体时，应该用经EBO免疫后小鼠的B淋巴细胞与鼠的骨髓瘤细胞进行融合；融合后的细胞需要通过两次筛选后才能得到所需要的细胞，其中第一次筛选的目的是为了得到杂交瘤细胞，第二次筛选的目的是为了得到能够产生针对EBO的杂交瘤细胞。单克隆抗体的特点是特异性强、灵敏度高，并可大量制备。 答案：(1)反转录　PCR技术　引物　DNA　Taq　(2)抗原　受精卵　牛乳腺蛋白基因的启动子　乳腺(房)生物反应器　抗原—抗体杂交　(3)B淋巴细胞　杂交瘤　EBO　杂交瘤　特异性强、灵敏度高，并可大量制备 1．科学家通过基因工程的方法，能使马铃薯块茎含有人奶蛋白。以下有关该基因工程的叙述错误的是(　　 ) A．采用反转录的方法可得到目的基因 B．基因非编码区对于目的基因在块茎中的表达是不可缺少的 C．马铃薯的叶肉细胞可作为受体细胞 D．用不同种限制酶处理质粒和含有目的基因的DNA，可产生黏性末端而形成重组DNA分子 解析：D　[用同一种限制酶处理质粒和含有目的基因的DNA，可产生相同的黏性末端，进而形成重组DNA分子，故D错误。] 2．动物基因工程前景广阔，最令人兴奋的是利用基因工程技术使哺乳动物成为乳腺生物反应器，以生产所需要的药品，如转基因动物生产人的生长激素。科学家培养转基因动物成为乳腺生物反应器时(　　 ) A．仅仅利用了基因工程技术 B．不需要乳腺蛋白基因的启动子 C．利用基因枪法将人的生长激素基因导入受精卵中 D．需要进入泌乳期才能成为“批量生产药物的工厂” 解析：D　[科学家培养转基因动物时除涉及基因工程技术外，还涉及其他现代生物技术，如胚胎移植等，A错误；构建重组质粒时需要将人的生长激素基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，B错误；常通过显微注射法将目的基因导入哺乳动物的受精卵中，然后将受精卵经胚胎早期培养一段时间后，送入母体内使其生长发育成转基因动物，C错误；由于转入的目的基因在乳腺中可以高效表达，所以进入泌乳期后可以通过分泌的乳汁来生产所需要的药品，D正确。] 3．下列不属于基因工程应用实例的是(　　 ) A．抗烟草花叶病毒的转基因烟草 B．含鱼抗冻基因的番茄 C．含抗生素合成基因的转基因植物 D．X射线处理得到的突变高产青霉菌 解析：D　[培育抗烟草花叶病毒的转基因烟草，属于基因工程的应用，A不符合题意；培育含鱼抗冻基因的番茄，属于基因工程的应用，B不符合题意；培育含抗生素合成基因的转基因植物，属于基因工程的应用，C不符合题意；X射线处理得到突变高产青霉菌属于诱变育种，不属于基因工程的应用，D符合题意。] 4．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，保护农业生态环境。根据以上信息，下列叙述正确的是(　　) A．Bt基因的化学成分是蛋白质 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：C　[Bt基因的化学成分是DNA，Bt基因来源于微生物，因此不含菜青虫遗传物质，杀虫蛋白是蛋白质，属于有机物。] 5．(多选)上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带人白蛋白的转基因牛，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物蛋白含量提高30多倍。这标志着我国转基因研究向产业化的目标又迈进了一大步。下列有关的叙述中，错误的是(　　 ) A．所谓“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白蛋白基因 B．转基因动物是指体细胞中出现了新基因的动物 C．人们只在转基因牛的乳汁中获取人白蛋白，是因为只在转基因牛的乳腺细胞中才有人白蛋白基因 D．运用基因工程技术让牛合成人白蛋白，该技术将导致定向变异 解析：ABC　[“提高基因表达水平”是指设法使牛的乳腺细胞中的人白蛋白基因合成出更多的蛋白质，A错误；转基因动物是指以实验方法导入外源基因，在染色体组内稳定整合并遗传给后代的一类动物，B错误；转基因牛的细胞中大都含有人白蛋白基因，人们只在转基因牛的乳汁中才能获取人白蛋白，是因为人白蛋白基因只在转基因牛的乳腺细胞中表达，C错误；基因工程可定向改造生物的性状，即基因工程技术导致定向变异，D正确。] 6．(多选)下图是某转基因抗虫水稻培育流程图，下列有关分析正确的是(　　 ) A．④过程依据细胞的全能性原理 B．毒蛋白基因的获得需要RNA聚合酶 C．①过程所依据的理论基础之一是DNA分子结构的相似性 D．该基因工程成功的标志是毒蛋白基因在宿主细胞中稳定维持和表达其遗传特性 解析：ACD　[④过程是植物组织培养，依据细胞的全能性原理，A正确；毒蛋白基因的获得需要限制酶，RNA聚合酶是催化RNA合成的酶，不需要，B错误；①过程所依据的理论基础之一是DNA分子结构的相似性，C正确；该基因工程的目的就是让毒蛋白基因在宿主细胞中稳定存在并高效的表达所需的遗传特性，D正确。] 7．(多选)通过从患者体内提取样本用基因检测方法来判断患者是否有基因异常或携带病原微生物，叫做基因诊断。该技术可以诊断的疾病包括(　　 ) A．镰刀型细胞贫血症 B．缺铁性贫血 C．艾滋病 D．大脖子病 解析：AC　[基因诊断的原理是DNA杂交，诊断的是遗传病、传染病和肿瘤。镰刀型细胞贫血症属于遗传病，艾滋病属于传染病；而缺铁性贫血是由于内环境缺铁引起的疾病，大脖子病是由于缺少甲状腺激素导致甲状腺肿大，都是内环境紊乱引起的。] 8．淀粉酶在食品加工及轻工业生产中具有广泛用途。研究人员从细菌中克隆了一种淀粉酶基因，为了获得高产淀粉酶菌株，按下图所示流程进行基因工程操作。 (1)将淀粉酶基因与质粒载体重组时需要使用的酶包括________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)大肠杆菌经过　____________　处理后，可作为重组载体的宿主(感受态)细胞使用。 (3)为了初步筛选高产菌株，研究人员将得到的3个工程菌株接种到以淀粉为唯一碳源的培养基上，经过培养后用稀碘液处理，可观察到由于淀粉被分解，在平板上形成以菌落为中心的透明圈。测量不同菌株形成的菌落及透明圈直径，结果见下表。 工程菌 菌落直径 (C，mm) 透明圈直径 (H，mm) H/C 菌株Ⅰ 8.1 13.0 1.6 菌株Ⅱ 5.1 11.2 2.2 菌株Ⅲ 9.5 17.1 1.8 ①表中菌落直径(C)的大小反映了　________________　，透明圈直径(H)的大小反映了　____________________　。 ②根据表中数据，可推断其中淀粉酶产量最高的菌株是　________　。 (4)基因工程技术已成功应用于人类生产生活中的诸多方面。请从植物育种或人类疾病预防与治疗方面举一实例，并说明制备该转基因产品的基本技术流程。(限100字以内) ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 解析：(1)将目的基因与质粒载体重组时，需要使用同一种限制酶(限制性内切核酸酶)将目的基因与质粒切出相同的黏性末端，再用DNA连接酶将目的基因与质粒载体连接形成重组载体。 (2)大肠杆菌经过Ca2＋溶液(氯化钙)处理后能成为感受态细胞。 (3)①菌落直径越大，表明细菌数量越多，细菌增殖越快，因此菌落直径的大小反映了细菌的增殖速度；淀粉被淀粉酶水解，在平板上形成以菌落为中心的透明圈，因此透明圈直径的大小反映了细菌分解淀粉的能力。 ②H/C值越大，淀粉酶产量越高，因此菌株Ⅱ淀粉酶产量最高。 (4)题干要求从植物育种或人类疾病预防与治疗方面举一实例，并说明制备该转基因产品的基本技术流程，可以举例转基因抗虫棉花和基因工程生产人的胰岛素两个方面阐述，举例如下： 示例一：转基因抗虫棉花。从细菌中克隆 Bt 蛋白基因，构建重组载体，导入棉花细胞后进行组织培养。经过对再生植株中目的基因的检测，获得转基因棉花。 示例二：基因工程胰岛素。克隆人的胰岛素基因，构建重组载体，转入大肠杆菌后， 检测目的基因，筛选高产菌株并进行培养，生产胰岛素。 答案：(1)限制酶(限制性内切核酸酶)、DNA 连接酶　(2)Ca2＋/氯化钙　(3)①细菌的增殖速度　细菌分解淀粉的能力　②菌株Ⅱ (4)示例一：转基因抗虫棉花。从细菌中克隆Bt蛋白基因，构建重组载体，导入棉花细胞后进行组织培养。经过对再生植株中目的基因的检测，获得转基因棉花。 示例二：基因工程胰岛素。克隆人的胰岛素基因，构建重组载体，转入大肠杆菌后， 检测目的基因，筛选高产菌株并进行培养，生产胰岛素。 转基因结果的检测 科学工作者经研究，发现了数种快速检验禽流感病原体的方法，以正确诊断禽流感。以下与禽流感病原体研究、诊断无关的是(　　) A．镜检法：在光学显微镜下直接观察病人的痰液或血液，以发现病原体 B．PCR是体外基因复制技术，可在几十分钟内把病原体基因扩展到数百万倍 C．酶联法：用特殊制备的病原体蛋白质与病人血清中的相关抗体特异性结合，通过酶联反应，以发现病原体 D．DNA探针技术：用放射性同位素、荧光因子等标记的DNA 分子做探针，利用DNA分子杂交原理来检测病原体 解析：A　[由于禽流感病原体是病毒，无法通过光学显微镜观察到。] 学科网（北京）股份有限公司 $