课时测评15 基因工程的应用-【金版新学案】2025-2026学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程同步课堂高效讲义配套练习word（人教版，多选）

课时测评15　基因工程的应用 (时间：40分钟　满分：60分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) (1－8题，每小题2分，共16分) 知识点一　基因工程在农牧业方面的应用 1．(2024·河南期末)科学家将外源的抗虫基因导入棉花的某个体细胞，然后通过植物组织培养，培育出了抗虫棉。与未导入抗虫基因的棉花相比较，抗虫棉具有抗虫的特性。下列相关表述不正确的是(　　) A．大量种植转基因抗虫棉，不会影响生态系统的物种多样性 B．抗虫棉具有抗虫特性，说明抗虫基因在棉花细胞内正常表达 C．抗虫棉具有抗虫特性，说明棉花产生了可遗传变异 D．抗虫基因导入受体细胞的核DNA上才能发挥作用并稳定遗传 答案：A 解析：转基因农作物如果大量种植必然会对生态圈造成影响，A错误；抗虫棉具有抗虫特性，即能合成一种或几种对某些害虫有毒杀作用的物质，B正确；抗虫棉具有抗虫特性，即发生基因重组，基因重组属于可遗传变异，C正确；只有抗虫基因导入受体细胞的核DNA，才能稳定遗传，D正确。 2．(2025·辽宁沈阳高二期末)SOD是一种抗氧化酶，它能将O转化成H2O2，增强植物的抗逆性。如图为培育农作物新品种的一种方式。下列有关叙述正确的是(　　) A．过程①可以用动物病毒作为载体 B．从该农作物新品种的细胞中检测出了SOD基因，说明该基因工程成功了 C．新品种的获得属于可遗传的变异，可能将抗逆性状遗传给子代 D．基因工程又叫重组DNA技术，所用工具酶有限制酶、DNA连接酶和载体 答案：C 解析：病毒的寄生具有专一性，所以过程①不能用动物病毒作为载体，A错误；从该农作物新品种的细胞中检测出具有活性的SOD，才能说明该基因工程成功了，B错误；载体不属于工具酶，D错误。 3．(2025·河北石家庄高二联考)科研人员将野生大豆的GsSAMS基因(S-腺苷甲硫氨酸合成酶基因)导入水稻，获得转基因株系，与野生型相比转基因水稻的盐碱胁迫耐受性明显提高。下列有关说法错误的是(　　) A．推测GsSAMS基因会阻碍植物渗透调节过程相关基因的表达 B．培育转基因水稻的核心工作是过程①构建基因表达载体 C．导入基因表达载体可采用过程②③农杆菌转化法侵染水稻愈伤组织 D．过程④依据植物细胞的全能性原理 答案：A 解析：GsSAMS基因会提高植物渗透调节过程相关基因的表达，提高耐盐碱胁迫的能力，A错误。 4．酵母菌细胞壁的主要成分是几丁质。酿酒酵母产酒精能力强，但没有合成淀粉酶的能力；糖化酵母能合成淀粉酶，但酒精发酵能力弱。科研人员通过两种途径改良酵母菌种，实现以淀粉为底物高效生产酒精的目的。下列叙述正确的是(　　) A．途径Ⅰ需用纤维素酶处理酵母菌，再利用PEG诱导融合 B．途径Ⅱ需要以淀粉酶基因作为目的基因构建基因表达载体 C．途径Ⅰ和途径Ⅱ最终获得的目的酵母菌染色体数目相同 D．以淀粉转化为还原糖的效率作为最终鉴定目的菌的指标 答案：B 解析：途径Ⅰ需用几丁质酶处理酵母菌，再利用PEG诱导融合，A错误；根据题意，途径Ⅱ是将糖化酵母的淀粉酶基因提取出来，作为目的基因构建基因表达载体，从而获得目的酵母菌，B正确；途径Ⅰ获得的目的菌株的染色体数目是原来两种酵母菌染色体数目之和，途径Ⅱ获得的目的酵母菌染色体数目与原来酵母菌染色体数目相同，C错误；鉴定目的菌株的指标是酵母菌分解淀粉的能力和酒精发酵的能力，D错误。 知识点二　基因工程在医药卫生领域及食品工业方面的应用 5．(2024·辽宁朝阳高三期末)国家生猪种业工程技术研究中心科研团队在转基因猪生物反应器领域取得重要研究进展。在国际上首次利用转基因猪的唾液腺作为生物反应器，高效合成一种对人的神经性疾病具有良好治疗作用的蛋白——人神经生长因子(hNGF)。生产流程如图所示。下列说法错误的是(　　) A．用hNGF基因与猪成纤维细胞A中唾液淀粉酶基因的启动子等元件构建基因表达载体 B．重构胚具有发育成个体的潜能，移植到代孕猪C体内无须操作便可进行分裂和发育 C．猪卵细胞B需要在体外培养到MⅡ期后通过显微操作去核 D．唾液腺生物反应器与乳腺生物反应器相比具有不受性别限制等特点 答案：B 解析：用猪成纤维细胞A中唾液淀粉酶基因的启动子与hNGF基因构建基因表达载体，能使目的基因在唾液腺细胞中表达，A正确；重构胚需要激活后才可进行分裂和发育，B错误；卵细胞需要培养到减数分裂Ⅱ中期去核，C正确；乳腺生物反应器只能是雌性动物，唾液腺生物反应器可以不受性别的限制，D正确。 6．(2024·广西来宾市5月期中生物试题)基因工程自20世纪70年代兴起后，在农牧业、医药卫生和食品工业等方面得到了飞速的发展。下列关于基因工程应用的叙述正确的是(　　) A．通过X射线、紫外线综合处理，将青霉素产量低的菌种培育成产量高的菌株属于基因工程技术的应用 B．将乙烯合成相关基因导入番茄，获得的延熟番茄储存时间大大延长 C．与人细胞分泌的天然生长激素相比，将人的生长激素基因导入大肠杆菌制备的基因工程菌无法对生长激素进行正常的加工和修饰 D．通过制备山羊膀胱生物反应器，使人乳铁蛋白基因只存在于膀胱细胞中，进而可以从尿液中分离纯化出所需要的人乳铁蛋白，实现大量制备的目的 答案：C 解析：通过X射线、紫外线综合处理，将青霉素产量低的菌种培育成产量高的菌株属于诱变育种，A错误；若将乙烯合成相关基因导入番茄，获得的转基因番茄能合成更多的乙烯，使得果实成熟加快，不利于储存，B错误；由于大肠杆菌缺乏对蛋白质进行加工和分装的内质网和高尔基体，因此与人细胞分泌的天然生长激素相比，将人的生长激素基因导入大肠杆菌制备的基因工程菌无法对生长激素进行正常的加工和修饰，C正确；作为膀胱生物反应器的山羊体内所有细胞都含有目的基因，但是只有在膀胱细胞中才能表达目的基因，D错误。 7．(2024·北京朝阳高二期末)目前常用的生物反应器有乳腺生物反应器和膀胱生物反应器。采用基因工程将人凝血因子基因导入山羊受精卵，成功培育出了人凝血因子只存在于乳汁中的转基因羊。下列说法错误的是(　　) A．构建乳腺生物反应器时，需将药用蛋白基因和乳腺蛋白基因的启动子等重组在一起 B．在转基因动物的乳腺细胞或膀胱上皮细胞以外的细胞中不含有药用蛋白基因 C．与乳腺生物反应器相比，膀胱生物反应器不受性别和年龄的限制 D．用显微注射技术将表达载体导入受精卵细胞来获得转基因动物 答案：B 解析：构建乳腺生物反应器时，需将药用蛋白基因和乳腺蛋白基因的启动子等重组在一起，以保证药用蛋白基因能在乳腺中正常表达，A正确；药用蛋白基因存在于该转基因羊所有细胞中，只是在乳腺细胞或膀胱上皮细胞中选择性表达，B错误；雌性山羊发育到一定阶段才能产生乳汁，乳腺生物反应器往往受羊生长发育的阶段和性别的限制，而膀胱生物反应器不受性别和年龄的限制，C正确；动物受精卵全能性最高，应用显微注射技术将表达载体导入受精卵来获得转基因动物，D正确。 8．为了降低免疫排斥反应，研究者借助CRISPR/Cas9技术对移植的猪心脏进行了基因编辑。CRISPR/Cas9系统主要由向导RNA(sgRNA)和Cas9蛋白两部分组成，sgRNA可引导Cas9蛋白到特定基因位点进行切割，其机制如图所示。下列说法正确的是(　　) A．sgRNA通过碱基互补配对原则识别目标DNA分子，Cas9蛋白的功能与DNA连接酶相似 B．若要利用CRISPR/Cas9技术将一个基因从目标DNA分子上去除，通常需设计两个序列不同的sgRNA C．CRISPR/Cas9技术编辑基因有时会因sgRNA错误结合而出现“脱靶”现象，一般sgRNA序列越短，脱靶率越低 D．接受器官移植的受体往往需服用免疫抑制剂来防止出现过敏现象 答案：B 解析：根据题意“sgRNA可引导Cas9蛋白到特定基因位点进行切割”，可知Cas9蛋白的功能与限制酶相似，A错误；据图可知，一个CRISPR/Cas9系统只能在DNA分子上切开一个切口，去除一个基因需在该基因两端各有一个切口，需要设计两个CRISPR/Cas9系统，其sgRNA的序列不同，B正确；sgRNA序列越短，DNA分子上与其互补的特定序列会越多，错误结合概率越高，脱靶率越高，C错误；免疫抑制剂是降低免疫功能，减轻免疫排斥，D错误。 (9－13题，每小题4分，共20分) 9．(2024·云南昭通)苹果切开后不久颜色便会加深，这种现象称为“褐变”。褐变是由位于细胞的多酚氧化酶(PPO)催化位于液泡中的多酚类物质生成棕色色素所致。据此，科研人员培育出了抗褐变的转基因苹果，其工作流程如图所示，下列叙述正确的是(　　) A．要想获得抗褐变的转基因苹果，目的基因可选卡那霉素抗性基因或抑制PPO表达的基因 B．过程①是基因工程的核心步骤，至少需要限制性内切核酸酶和DNA聚合酶的参与 C．在步骤③之前，需要用次氯酸钠溶液对苹果嫩叶碎片进行灭菌处理 D．为评估目的基因对抑制苹果褐变的效果，可与导入不含目的基因质粒的植株作对照 答案：D 解析：要想获得抗褐变的转基因苹果，可选抑制PPO表达的基因作为目的基因，而卡那霉素抗性基因用作标记基因，A错误；过程①是目的基因表达载体的构建，是基因工程的核心步骤，该过程中至少需要限制性内切核酸酶和DNA连接酶的参与，B错误；在步骤③之前，需要用次氯酸钠溶液对苹果嫩叶碎片进行消毒处理，从而保证脱分化过程正常进行，C错误；为了评估目的基因对抑制苹果褐变的效果，可与导入不含目的基因质粒的植株作对照，本实验设计的目的是排除质粒导入本身对实验结果的影响，同时也能检测导入目的基因的效果，D正确。 10．(2025·大名县第一中学高二期末)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，获得高水平的表达。长成的植物通体光亮，堪称自然界的奇迹。这一研究成果表明(　　) ①萤火虫与烟草植物的DNA结构基本相同　②萤火虫与烟草植物共用一套遗传密码　③烟草植物体内合成了荧光素　④萤火虫和烟草植物合成蛋白质的方式基本相同 A．①③　 B．②③　 C．①④ D．①②③④ 答案：D 解析：荧光素基因转入烟草植物细胞能够表达，首先说明萤火虫与烟草植物的DNA结构都是双螺旋结构，其次它们都共用一套遗传密码，烟草通体光亮，说明其合成了荧光素，由于萤火虫和烟草都是真核生物，所以它们合成蛋白质都要经过转录和翻译。 11．(2025·丘北县第二中学校高一月考)1978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．人体细胞中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 答案：B 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，故目的基因是人体细胞中控制胰岛素合成的基因。 12．(多选)(2025·山东泰安高二期末)接种疫苗是预防传染病的重要措施。如图为一种以人复制缺陷腺病毒(缺失E1基因)为载体的某埃博拉病毒疫苗研制流程。下列有关叙述正确的是(　　) A．构建含GP基因的质粒时，需要使用限制酶和DNA连接酶 B．在重组腺病毒中，GP基因上游必须有启动子以驱动其复制和表达 C．疫苗在人体内发挥作用的过程中，腺病毒起载体作用 D．疫苗中的重组腺病毒在人体内不能复制，对接种者比较安全 答案：ACD 解析：GP基因的启动子只能启动基因的转录，而不能启动复制，B错误。 13．(2025·河北张家口模拟)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。相关叙述错误的是(　　) A．转基因大西洋鲑体内抗冻蛋白明显增加 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 答案：ABC 解析：分析题意可知，转基因大西洋鲑体内生长激素明显增加，而不是抗冻蛋白明显增加，A错误；构建基因表达载体需要限制酶和DNA连接酶，B错误；大鳞鲑鱼生长激素基因能通过PCR技术扩增获得，C错误；转基因大西洋鲑生长激素含量增加导致生长速度加快，D正确。 14．(10分)(2025·福建高二期末)我国科学家以唾液腺作为生物反应器，从转基因小鼠的唾液中制备出人的神经生长因子蛋白(hNGF)。 (1)制备方法有两种： 方法1：hNGF基因与　　　　　　　　　　　　、终止子等调控组件构建成基因表达载体，使hNGF基因在唾液腺中表达，获得唾液A。 方法2：将hNGF基因插入　　　　基因中，使hNGF基因在唾液腺中表达，获得唾液B。 (2)hNGF具有促进TF-1(人红系白血病细胞)增殖的作用，以此为原理，请设计实验比较通过上述两种方法获得的唾液中的hNGF活性，写出实验思路。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (3)与乳腺生物反应器相比，唾液腺生物反应器的优势表现在____________________________________________________________________________________________________________________________________________。 答案：(1)在唾液腺细胞中特异表达的基因的启动子(唾液淀粉酶基因的启动子或唾液分泌蛋白基因的启动子)　唾液分泌蛋白(唾液淀粉酶)　(2)将等量的TF-1细胞分别置于含有等量的唾液A、唾液B、普通小鼠的唾液的三组培养液中培养一段时间，统计比较各组TF-1细胞数量变化情况　(3)生产周期短、不受性别和年龄的限制 解析：(1)依题意可知，hNGF基因为目的基因，若使hNGF基因在唾液腺中表达，可将hNGF基因与能在唾液腺细胞中特异表达的基因的启动子(唾液淀粉酶基因的启动子或唾液分泌蛋白基因的启动子)、终止子等调控元件重组在一起，或者将hNGF基因插入唾液分泌蛋白(唾液淀粉酶)基因中，以构建相应的基因表达载体，再通过显微注射的方法将构建的基因表达载体导入小鼠的受精卵中，然后将由该受精卵发育成的早期胚胎送入母体内，使其生长发育为转基因小鼠。在该转基因小鼠分泌的唾液中就会含有人的神经生长因子蛋白(hNGF)。(2)设计实验比较通过上述两种方法获得的唾液中的hNGF活性，其实验原理是hNGF具有促进TF-1(人红系白血病细胞)增殖的作用，自变量为唾液的种类，因变量为TF-1细胞数量，而其他对实验结果有影响的因素均为无关变量，无关变量应控制相同且适宜。据此，依据实验设计遵循的对照原则和单一变量原则等可确定该实验的思路为：将等量的TF-1细胞分别置于含有等量的唾液A、唾液B、普通小鼠的唾液的三组培养液中培养一段时间，统计比较各组TF-1细胞数量变化情况。(3)乳腺生物反应器是从进入泌乳期后的转基因动物分泌的乳汁中获取所需要的药品。与乳腺生物反应器相比，唾液腺生物反应器的优势表现在：生产周期短、不受性别和年龄的限制。 15．(14分)乳酸菌是乳酸的传统生产菌，但耐酸能力较差，影响产量。酿酒酵母耐酸能力较强，但不产生乳酸。研究者将乳酸菌的乳酸脱氢酶(LDH)基因导入酿酒酵母，获得能产生乳酸的基因工程菌菌株。图1为乳酸和乙醇发酵途径示意图，图2为构建基因表达载体时所需的关键条件。 (1)乳酸脱氢酶在转基因酿酒酵母中参与厌氧发酵的场所应为______________。 (2)获得转基因酿酒酵母菌株的过程如下： ①设计引物扩增乳酸脱氢酶编码序列。为使扩增出的序列中编码起始密码子的序列由原核生物偏好的GTG转变为真核生物偏好的ATG，且能通过双酶切以正确方向插入质粒，需设计引物1和2。其中引物1的5′端序列应考虑　　　　　　　　　　和____________________________。 ②将上述PCR产物和质粒重组后，导入大肠杆菌，筛选、鉴定，扩增重组质粒。重组质粒上有____________________________，所以能在大肠杆菌中扩增。启动子存在物种特异性，易被本物种的转录系统识别并启动转录，因此重组质粒上的乳酸脱氢酶编码序列_______ (填“能”或“不能”)在大肠杆菌中高效表达。 ③提取重组质粒并转入不能合成尿嘧啶的酿酒酵母菌株，在　　　　　　　　　　的固体培养基上筛选出转基因酿酒酵母，并进行鉴定。 (3)以葡萄糖为碳源，利用该转基因酿酒酵母进行厌氧发酵，结果既产生乳酸，也产生乙醇。若想进一步提高其乳酸产量，下列措施中不合理的是_____。 A．进一步优化发酵条件 B．使用乳酸菌LDH基因自身的启动子 C．敲除酿酒酵母的丙酮酸脱羧酶基因 D．对转基因酿酒酵母进行诱变育种 答案：(1)细胞质基质　(2)①包含BamHⅠ的识别序列　将GTG改为ATG　②原核生物复制原点　不能　③缺失尿嘧啶　(3)B 解析：(1)酵母菌厌氧发酵即无氧呼吸的场所为细胞质基质。(2)①设计引物1的5′端序列，应考虑将编码起始密码子的序列由原核生物偏好的GTG转变为真核生物偏好的ATG，以便目的基因在酵母菌中更好地表达；同时能通过双酶切以正确方向插入质粒，需要包含BamHⅠ的识别序列。②将重组质粒导入大肠杆菌，重组质粒上有原核生物复制原点，所以能在大肠杆菌中扩增。由于启动子存在物种特异性，重组质粒上带有真核酿酒酵母基因的启动子，故重组质粒上的乳酸脱氢酶编码序列在大肠杆菌中不能高效表达。③在缺乏尿嘧啶的选择培养基上，不能合成尿嘧啶的酿酒酵母菌株不能生存，导入重组质粒的酿酒酵母菌株因为获得了尿嘧啶合成酶基因而可以正常生存，从而起到筛选作用。(3)进一步优化发酵条件，使其更有利于乳酸的产生，可以提高其乳酸产量，A正确；由于启动子存在物种特异性，使用乳酸菌LDH基因自身的启动子，在酵母细胞中不表达，B错误；敲除酿酒酵母的丙酮酸脱羧酶基因，使酵母菌不能进行酒精发酵，从而提高乳酸产量，C正确；对转基因酿酒酵母进行诱变育种，可能会出现乳酸产量高的高产菌株，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $