第3章 第3节 基因工程的应用-【成才之路·练案】2025-2026学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程同步新课程学习指导(人教版)

练案[15] 第3章第3 学业考达标练 一、选择题 1.下列有关目的基因的操作能够改善产品品质 的是 （) A.将草鱼的生长激素基因导入鲤鱼体内 B.将肠乳糖酶的基因导入奶牛的基因组 C.将降解或抵抗某种除草剂的基因导入玉米 D.将B抗虫蛋白基因整合到烟草或棉花的基 因组并实现表达 2.抗病毒转基因植物成功表达后，以下说法正确 的是 ( A.抗病毒转基因植物可以抵抗所有病毒 B.抗病毒转基因植物对病毒的抗性具有局限 性或特异性 C.抗病毒转基因植物可以抗害虫 D.抗病毒转基因植物可以稳定遗传，不会 变异 3.下列有关乳腺生物反应器的叙述，错误的是 A.动物基因结构与人类基因结构相同 B.乳腺生物反应器生产的药物是自然界没 有的 C.可从具有目的基因的转基因雌性动物乳汁 中提取药物 D.乳腺生物反应器是转基因技术在医药卫生 领域的应用 4.应用基因工程的方法，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，应向酵母菌中导入 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 2( 基因工程的应用 5.下列不属于基因工程成果的是 A.乳腺生物反应器生产药用蛋白 B.从大肠杆菌体内获得白细胞介素 C.从大肠杆菌体内获得生长激素 D.用高产青霉菌生产青霉素 6.下列有关转基因植物的说法错误的是( A.科学家可以利用一些调节细胞渗透压的基 因来提高作物的抗盐碱和抗旱的能力 B.由于抗虫棉可以抵抗一切危害棉花植株的 害虫，所以抗虫棉已经推广应用 C.科学家往往将必需氨基酸含量多的蛋白质 编码基因导入植物中，以提高农作物的营 养价值 D.转基因矮牵牛的培育，提高了其观赏价值 7.下列关于用转基因动物作器官移植供体的研 究的叙述，不正确的是 () A.人体移植器官短缺和免疫排斥是目前制约 人体器官移植的两大难题 B.猪的内脏构造、大小和血管分布与人的极 为相似 C.灵长类动物体内隐藏的、可导致人类疾病 的病毒少于猪 D.无论以哪种动物作为供体，都需要在其基 因组中导入调控基因表达的DNA序列，以 抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗 原决定基因 二、非选择题 8.菊天牛是菊花的主要害虫之一。科研人员将 抗虫基因转入菊花，培育出抗虫菊花。如图是 获得转基因菊花的技术流程，请据图回答： 抗虫基因构建重组 含重组质粒的侵染离体菊花 含kanR质粒) 质粒 土壤农杆菌一叶片组织 转基因抗虫植株检测再生植闲，分化愈伤组织 注：卡那霉素抗性基因(kanR)作为标记基因， 菊花叶片对卡那霉素高度敏感。 (1)为了促进土壤农杆菌吸收重组质粒，可用 处理土壤农杆菌，使其处于一种 能吸收周围环境中DNA分子的生理状态。 (2)将重组质粒导入土壤农杆菌的目的是利 用农杆菌能够 的特点，使目的基因进入受体细胞中，并 插入菊花细胞的 上，最 终形成转基因植株。 (3)将愈伤组织转移到添加一定浓度植物激 素和 的培养基中，在适宜条件下 进行培养，筛选转基因菊花。 (4)用PCR方法检测转基因菊花是否含有目 的基因时，需根据 的核 苷酸序列设计特异引物，以 为模板进行第 轮扩增。 选择考提升练 一、选择题 1.(2023·北京卷)抗虫作物对害虫的生存产生 压力，会使害虫种群抗性基因频率迅速提高， 导致作物的抗虫效果逐渐减弱。为使转基因 抗虫棉保持抗虫效果，农业生产上会采取一系 列措施。以下措施不能实现上述目标的是 ( A.在转基因抗虫棉种子中混入少量常规种子 B.大面积种植转基因抗虫棉，并施用杀虫剂 C.转基因抗虫棉与小面积的常规棉间隔种植 D.转基因抗虫棉大田周围设置常规棉隔离带 2.科学家构建了含有大洋鳕鱼抗冻蛋白基因启 动子和大鳞鲑鱼生长激素基因的表达载体，并 将其导入了大西洋鲑的细胞中，获得了生长速 度加快的转基因大西洋鲑。下列相关叙述正 确的是 A.转基因大西洋鲑体内抗冻蛋白明显增加 -20 B.构建基因表达载体需要限制酶和DNA聚 合酶 C.大鳞鲑鱼生长激素基因不能通过PCR技术 扩增获得 D.转基因大西洋鲑生长激素含量增加导致生 长速度加快 3.下列关于利用乳腺生物反应器生产药用蛋白 的叙述，错误的是 A.需要将编码药用蛋白的基因与能在乳腺中 特异性表达的基因的启动子等调控元件重 组在一起 B.常使用显微注射法将基因表达载体导入乳 腺细胞 C.需要借助于早期胚胎培养和胚胎移植技术 培育出转基因动物 D.药物的生产受转基因动物性别和年龄的 限制 4.(2022·江苏卷)采用基因工程技术调控植物 激素代谢，可实现作物改良。下列相关叙述不 合理的是 () A.用特异启动子诱导表达iaaM(生长素合成 基因)可获得无子果实 B.大量表达ipt(细胞分裂素合成关键基因)可 抑制芽的分化 C.提高ga2ox(氧化赤霉素的酶基因)的表达 水平可获得矮化品种 D.在果实中表达acs(乙烯合成关键酶基因) 的反义基因可延迟果实成熟 5.某研究小组为了研制预防H7N9禽流感病毒 的疫苗，开展了前期研究工作。其简要的操作 流程如图所示。下列有关叙述错误的是 取R网D-DNQ基因②.携带0丙 毒 的重组质粒 表达Q蛋日，④导人大肠杆菌 A.步骤①需使用逆转录酶 B.步骤②所依据的理论基础之一是DNA分子 结构的相似性 C.步骤③可将重组质粒与大肠杆菌直接混合 D.检验Q蛋白的免疫反应特性，可用Q蛋白 与患禽流感康复的鸡的血清进行抗原一抗 体特异性反应实验 6.菊花是一种双子叶植物，易感桃蚜。桃蚜不但 直接影响植物生长，还是多种植物病毒的传播 媒介。雪花莲凝集素基因GNA的表达产物能 有效抑制桃蚜生长。某科研团队运用农杆菌 转化法获得了转GNA基因菊花。下列有关叙 述错误的是 () A.受体细胞可以选择菊花叶片细胞或桃蚜 细胞 B.将目的基因GWA插入Ti质粒的T-DNA上 构建基因表达载体 C.需经过植物组织培养过程获得转基因菊花 D.应用抗虫接种实验，检测转基因菊花对桃 蚜的抗性及抗性的程度 7.自然界中很少出现蓝色的花，天然蓝色花产生 的主要原因是花瓣细胞液泡中的花青素在碱 性条件下显蓝色。我国科学家利用链霉菌的 靛蓝合成酶基因(dgS)及其激活基因(s办)构 建基因表达载体（如下图，PmeI、BamH I、 SpeI、SacI为不同限制酶)，通过农杆菌转化 法导入白玫瑰，在细胞质基质中形成稳定显色 的靛蓝。下列说法错误的是 m -T-DNA- ☐sfpidgS☐ Ti质粒 -T-DNA- Ti质粒 pdg☒ 口终止子1中启动子1 □终止子2→启动子2 A.上述获得蓝色玫瑰的方案中无须转入能调 控液泡pH的基因 203 B.将s基因插入Ti质粒时使用的限制酶是 BamH I C.sp和idgS基因表达时可能是以T-DNA的 同一条链为模板进行转录 D.农杆菌可将Ti质粒上的T-DNA整合到白 玫瑰染色体DNA上 二、非选择题 8.糖尿病已经成为危害人类健康的严重疾病之 一，注射胰岛素是目前治疗糖尿病最为有效的 途径和手段。如何生产优质而不昂贵的人胰 岛素，是当下医药界急需攻克的科学难题。如 图为利用基因工程技术生产人胰岛素的操作 过程示意图，请回答下列问题。 重复进行⑤ 胰岛素 巴n孕里大量的A A 细胞1 mRNA ⑨●⑨)÷人胰岛素 0 大肠杆菌 B C D 。⑨→人胰岛素 (1)在基因表达载体中 是RNA聚合 酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基 因转录出mRNA。 (2)图中细胞1是 细胞。过程②必需 的酶是 过程③④⑤为利 用 技术扩增目的基因，此过程必 需的酶是 过程③断开的是 键，在 体外进行PCR操作时，实现该过程的处理 方法是 能 否利用人的皮肤细胞来完成过程①？为 什么？ (3)为便于重组DNA的鉴定和选择，图中C 的组成必须有 ;为使过程⑧ 更易进行，可用 处理大肠杆菌。 (4)过程⑩得到的人胰岛素需要体外加工才 具有生物活性，原因是大肠杆菌时，两种限制酶切割产生的DNA片段等长，而两种限制酶同 时切割时则产生两种不同长度的DNA片段，所以两种限制酶 在载体上各有一个酶切位点，二者识别的序列不相同，D 错误。 7.C根据题意，Es1基因的转录方向是由左向右，据图可知，质 粒中限制酶paI酶切位点靠近启动子，限制酶XoI酶切位 点靠近终止子，若要将Es1基因反向连接到质粒中，则需在 Esl基因左右两端分别添加XhoI、paI酶切序列，A正确； 图中过程②是将构建的基因表达载体导入农杆菌，用氯化钙 处理农杆菌有助于促进重组质粒转化到农杆菌细胞中，B 正确；过程③是利用农杆菌侵染植物细胞，利用了农杆菌T 质粒上的T-DNA的特点，T-DNA携带目的基因插人植物 细胞染色体的DNA上，根据图中T-DNA的左、右边界可知， 携带目的基因的T-DNA上带有潮霉素抗性基因，因此过程 ③后可在培养基中添加潮霉素对转化的植物细胞进行筛选，C 错误；可利用DNA分子探针技术检测该植物染色体上是否插 入目的基因，D正确。 8.(1)XhoI、ClaI使人血栓调节蛋白基因能在猪血管内皮细 胞中特异性表达 (2)4种脱氧核苷酸hTM基因编码区两端的核苷酸序列 ClaI、EcoR V (3)成功插人 (4)嘌呤霉素阳 (5)MⅡ去核卵母细胞早期胚胎培养、胚胎移植 【解析】(1)据题图可知，步骤①是在质粒1中插入pTM的 启动子，得到质粒2，使用的限制酶是XhoI、ClaI,其目的是 使人的血栓调节蛋白基因能在猪血管内皮细胞中特异性表 达。(2)步骤②是将逆转录得到的hTM cDNA进行PCR扩 增，需要引物诱导，合成这些引物的原料是4种脱氧核苷酸。 根据提供的2种引物的脱氧核苷酸序列以及表格判断，设计 引物的依据有hTM基因编码区两端的核苷酸序列以及ClaI 和EcoR V的识别序列。(3)将步骤③获得的质粒3经XhoI、 EcoR V酶切后电泳应当得到2种长度的片段，其中应该含有 pTM的启动子+hTM编码区=0.6+1.7=2.3，结合图中实际 电泳结果得到了5.6kb和2.3kb的2种片段，这说明hTM目 的基因已经成功地插入到质粒3。(4)由图可知，质粒3中的 标记基因为嘌吟霉素抗性基因，因此加入嘌岭霉素筛选可获 得抗性细胞，即含有质粒3或重组质粒的细胞，再提取抗性细 胞的DNA进行PCR鉴定，将呈阳性的细胞留存待用。(5)细 胞核通过显微注射到去核的MⅡ期卵母细胞中，得到重组细 胞，再经过早期胚胎培养、胚胎移植技术获得能表达人血栓调 节蛋白的转基因猪。 练案[15] 学业考达标练 1.B将草鱼的生长激素基因导人鲤鱼体内可以提高鲤鱼的生 长速率，A不符合题意：导入肠乳糖酶基因的奶牛的牛奶中乳 糖含量降低，改善了牛奶的品质，B符合题意；将降解或抵抗 某种除草剂的基因导入玉米是转基因抗除草剂植物的应用，C 不符合题意；Bt抗虫蛋白基因是抗虫基因，能够提高植物的抗 虫能力，D不符合题意 2.B由于外源抗病毒基因具有特异性，因而其表达产物具有特 异性或局限性，只能抵抗某种或某类病毒，不可能抵抗所有病 毒，更不能抗害虫。目的基因导入受体细胞后，可以随受体内 的自身遗传物质稳定遗传，也会同自身遗传物质一样发生 变异。 2 3.B乳腺生物反应器生产的药物在自然界中可以找到，只不过 在转基因动物体内更容易提取到较大量的药物。 4.D利用基因工程生产乙肝疫苗时，应向酵母菌中导入乙肝病 毒的表面抗原的基因。 5.D乳腺生物反应器是用转基因动物生产药物，属于基因工程 成果，A不符合题意：从大肠杆菌体内获得白细胞介素及从大 肠杆菌体内获得生长激素都是将相关基因转入大肠杆菌，从 而得到的基因工程药物，属于基因工程成果，B、C不符合题 意；用高产青霉菌生产青毒素利用的原理是基因突变，不属于 基因工程的范畴，D符合题意。 6.B转基因抗虫棉只是对棉铃虫有较强的抗性，并不能抵抗一 切危害棉花植株的害虫，B错误。 7.C猪的内脏构造、大小和血管分布与人的极为相似，且猪体 内隐藏的、可导致人类疾病的病毒远少于灵长类动物，B正 确，C错误：无论以哪种动物作为供体，都需要在其基因组中 导入调控基因表达的DNA序列，以抑制抗原决定基因的表 达，或设法除去抗原决定基因，再结合克隆技术，培育出不会 引起免疫排斥反应的转基因克隆动物器官，D正确。 8.(1)Ca2+ (2)感染菊花（或植物）细胞，将T-DNA转移至受体细胞 染色体DNA (3)卡那毒素 (4)抗虫基因（目的基因）含目的基因的菊花DNA(或转基 因菊花的DNA) 【解析】(1)用C+处理土壤农杆菌，使其处于一种能吸收 周围环境中DNA分子的生理状态，易于吸收外源重组DNA 分子。(2)农杆菌能够感染植物细胞，将T-DNA转移至受体 细胞中，并插入受体细胞的染色体DNA上，利用这个特点实 现导入目的基因。(3)利用添加卡那霉素的培养基可以筛选 含卡那霉素抗性基因的转基因植株。(4)用PCR方法检测转 基因菊花是否含有目的基因时，需根据目的基因的核苷酸序 列设计特异引物，以含目的基因的菊花DNA为模板进行第一 轮扩增。 选择考提升练 1.B大面积种植转基因抗虫棉，并施用杀虫剂会选择出抗性强 的害虫，导致害虫种群抗药性基因频率升高，且施用杀虫剂会 在一定程度上造成环境污染，B符合题意。 2.D转基因大西洋鲑体内并没有导入抗冻蛋白基因，只是导 入了抗冻蛋白基因的启动子，A错误：构建基因表达载体需要 限制酶和DNA连接酶，B错误：目的基因能通过PCR技术扩 增获得，C错误：生长激素基因能控制合成生长激素，生长激 素含量增加导致转基因大西洋鲑的生长速度加快，D正确。 3.B培育转基因动物通常采用显微注射法将目的基因导入动 物受精卵，B错误。 4.B生长素能促进果实发育，用特异启动子诱导表达iaaM(生 长素合成基因)可获得无子果实，A合理；大量表达pt(细胞 分裂素合成关键基因)，细胞分裂素含量升高，细胞分裂素和 生长素的比例高时，有利于芽的分化，B不合理：赤毒素能促 进细胞伸长，从而引起植株增高，提高gα2ox(氧化赤霉素的酶 基因)的表达水平使赤霉素含量降低从而能获得矮化品种，C 合理；乙烯有催熟作用，在果实中表达acs(乙烯合成关键酶基 因)的反义基因，即抑制乙烯的合成，果实成熟会延迟，D合理。 5.C步骤①是以RNA为模板生成DNA的过程，为逆转录，需 使用逆转录酶，A正确；步骤②是基因表达载体的构建，所依 据的理论基础之一是DNA分子结构的相似性，B正确；步骤 ③需用C2+处理大肠杆菌，使其处于一种能吸收周围环境中 3 DNA分子的生理状态，然后再将重组质粒导入大肠杆菌，C错 误；患禽流感康复的鸡的血清中含相应的抗本，可以与Q蛋白 发生抗原一抗体特异性结合反应，以此可以检测Q蛋白的免 疫反应特性，D正确。 6.A分析题意可知，科学家将目的基因导入了菊花细胞，故受 体细胞可以选择菊花叶片细胞，但不能选择桃蚜细胞，A错 误；基因工程中构建基因表达载体时，由于T-DNA可以转移 到受体细胞内，故可以将目的基因GWA插入质粒的 T-DNA上，B正确：导人目的基因的受体细胞为菊花细胞，要 将其培养成个体，需要经过植物组织培养，C正确：已知雪花 莲凝集素基因GWA的表达产物能有效抑制桃蚜生长，故应用 抗虫接种实验，检测转基因菊花对桃蚜的抗性及抗性的程度 D正确。 7.C构建的基因表达载体在细胞质基质中形成稳定显色的靛 蓝，故本题方案中无须转入能调控液泡pH的基因，A正确：将 办基因插入Ti质粒时只能用BamH I,B正确；s办和idgS基 因具有各自的启动子，表达是相互独立进行的，转录是以DNA 的一条链为模板进行的，由启动子方向可知两基因转录的模 板不同，C错误：将目的基因导人植物细胞可采用农杆菌转化 法，故农杆菌可将Ti质粒上的T-DNA整合到白玫瑰染色体 DNA上，D正确。 8.(1)启动子 (2)(人)胰岛B逆转录酶PCR Tag DNA聚合酶（或耐高 温的DNA聚合酶)氢加热至90℃以上不能：皮肤细胞 中的胰岛素基因不表达，不能形成胰岛素RNA (3)标记基因Ca (4)没有内质网和高尔基体，不能对蛋白质进行加工 【解析】(1)启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了 它才能驱动基因转录出RNA。(2)图中过程①为胰岛素基 因转录出mRNA,过程②为胰岛素mRNA经逆转录获得目的 基因，过程③④⑤为利用P℃R技术扩增目的基因，过程⑥为 用限制酶切割载体，过程⑦为目的基因与载体结合构建基因 表达载体，过程⑧为将目的基因导入受体细胞。只有胰岛B 细胞内才会表达出胰岛素mRNA,逆转录过程需要逆转录酶， 利用PCR技术扩增DNA需要Tag DNA聚合酶（耐高温的 DNA聚合酶)。过程③断开的是DNA两条链间的氢键，在体 外进行PCR操作时，实现该过程的处理方法为加热至90℃ 以上。(3)图中B为质粒，其实质为DNA,基本组成单位为4 种脱氧核苷酸。构建的基因表达载体中必须有标记基因，以 利于重组DNA的鉴定和选择。将目的基因导入大肠杆菌最 常用的转化方法是Ca2+处理法，用Ca2+处理可使大肠杆菌细 胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态。(4)大 肠杆菌细胞内没有内质网和高尔基体，不能将肽链加工成为 有活性的人胰岛素。 练案[16] 学业考达标练 1.D蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功 能的关系作为基础，通过改造或合成基因，来改造现有蛋白 质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。 因此蛋白质工程最终还是要直接对基因进行改造。 2.B蛋白质工程依据蛋白质功能，设蛋白质结构，再推测并 合成相应的基因。 3.C生产鼠一人嵌合抗体的过程属于对现有蛋白质分子进行 改造，属于蛋白质工程，A正确：蛋白质工程操作的对象是基 因，因此改造过程涉及鼠的基因和人的基因的拼接，B正确； 蛋白质工程操作的对象是基因，因此应将鼠抗体可变区基因 与人抗体恒定区基因拼接，C错误；根据题意，由于HAMA效 应是可使鼠源抗体加速被清除，有时可引起过敏性反应，故对 鼠源抗体进行改造的目的是降低过敏性反应等，因此，嵌合抗 体诱发免疫反应的强度就会降低很多，D正确。 4.D蛋白质工程应该从对基因的操作来实现对天然蛋白质的 改造，原因是①任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造 了基因即对蛋白质进行了改造，而且改造过后蛋白质可以遗 传下去，如果对蛋白质直接进行改造，即使改造成功，被改造 过的蛋白质分子还是无法遗传的；②对基因进行改造比对蛋 白质直接改造要容易操作，难度要小得多， 5.B蛋白质工程在设计蛋白质结构时的依据是预期的蛋白质 功能，B错误。 6.D将编码牛凝乳酶的基因导入酵母菌的基因组中获得凝乳 酶是基因工程的成果，与蛋白质工程没有直接关系，D符合 题意。 7.C蛋白质工程的目的是对蛋白质进行改造，从而使蛋白质功 能可以满足人们的需求。蛋白质行使功能与其高级结构密切 相关，而蛋白质高级结构又非常复杂，所以直接对蛋白质进行 改造非常困难，而蛋白质是由基因控制合成的，对基因进行操 作却容易得多。另外，通过改造基因而改造蛋白质可以遗传， 而对蛋白质直接改造，即使成功也不能遗传。 8.(1)预期的蛋白质的功能预期的蛋白质结构应有的氨基 酸序列相对应的脱氧核苷酸序列（基因）》 (2)自然界已存在人类生产和生活 (3)空间（或高级） 【解析】(1)蛋白质工程的前期操作流程是预期蛋白质的功 能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到 相对应的脱氧核苷酸序列（基因）。(2)基因工程只能生产自 然界已存在的蛋白质，这种蛋白质可能不符合人类生产和生 活的需求。(3)蛋白质的空间（或高级）结构十分复杂，根据 预期功能来推测蛋白质结构相当困难。 选择考提升练 1.D合成天然不存在的蛋白质属于蛋白质工程。实施蛋白质 工程的前提是了解蛋白质的结构与功能的关系，首先要从设 计蛋白质的结构入手，然后再根据基因工程的方法通过基因 修饰或基因合成，合成相应的蛋白质，从而实现对蛋白质的 改造。 2.C蛋白质工程是依据人们设计的蛋白质分子的结构来改造 基因，进而控制合成新的蛋白质或改变自然界中的蛋白质，而 在大肠杆菌中生产人胰岛素利用基因工程技术便可达到。 3.C蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第二代基 因工程，是在分子水平上对基因直接进行操作的，A错误；分 子水平上对基因直接进行操作，使其遗传物质发生改变，可以 遗传给下一代，B错误：蛋白质工程对基因直接进行操作，需 要推测出应有的氨基酸序列，设计出相应的基因，C正确；蛋 白质工程的发展并不成熟，仍需一段时间提升，目前并不能在 各个领域广泛应用，D错误。 4.Ca过程是以DNA的一条链为模板合成mRNA的转录过 程，b过程是以RNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的多 肽链的翻译过程，A正确；蛋白质工程是指以蛋白质分子的结 构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过改造或合成基 因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类 生产和生活的需求，因此蛋白质工程中对蛋白质分子结构的 4