第3章 第3节 基因工程的应用-【新课程学案】2025-2026学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程配套课件PPT（人教版 多选版）

该高中生物学课件聚焦基因工程在农牧业、医药卫生和食品工业的应用，通过抗虫棉培育等情境导入，衔接基因工程基本原理，以表格对比、情境问题、归纳拓展为支架，帮助学生构建知识体系。 其亮点在于融合科学思维与探究实践，如通过抗虫与抗病植物对比培养分析能力，借助乳腺生物反应器案例提升实验设计能力，认同应用价值渗透态度责任。学生能深化理解，教师可高效实施素养导向教学。

第3节　基因工程的应用 学习目标 1.举例说出基因工程在农牧业、医药卫生和食品工业等方面的应用。 2.认同基因工程的应用价值。 3.关注基因工程的进展。 聚焦·学案一　基因工程在农牧业方面的应用 聚焦·学案二　基因工程在医药卫生领域和食品工业方面的应用 目录 随堂小结 课时跟踪检测 聚焦·学案一 基因工程在农牧业方面的应用 学案设计 1.转基因抗虫植物 方法 从某些生物中分离出具有__________的基因,将它导入作物中培育出具有抗虫性的作物 成果 转基因抗虫棉花、玉米、大豆、水稻和马铃薯等 抗虫功能 2.转基因抗病植物 背景 许多栽培作物由于自身缺少抗病基因,因此用常规育种的方法很难培育出抗病的新品种 方法 科学家将来源于某些_____________等的抗病基因导入植物中,培育出了转基因抗病植物 成果 转基因抗病毒甜椒、番木瓜和烟草等 病毒、真菌 3.转基因抗除草剂植物 背景 杂草常常危害农业生产,而大多数除草剂不仅能杀死田间杂草,还会损伤作物,导致作物减产 方法 将________________________的基因导入作物,可以培育出抗除草剂的作物品种 成果 转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等 降解或抵抗某种除草剂 4.改良植物的品质 优良基因 成果 某种必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因 富含赖氨酸的转基因玉米 与植物_______代谢相关的基因 转基因矮牵牛 花青素 5.提高动物的生长速率 (1)目的基因:_________________基因。 (2)成果:转基因鲤鱼。 6.改善畜产品的品质 (1)目的基因:____________基因。 (2)成果:转基因牛分泌的乳汁中, ______的含量大大降低,而其他营养成分不受影响。 外源生长激素 肠乳糖酶 乳糖 情境探究思考 　抗虫棉作为一种转基因作物,核心优势集中在减少虫害影响、降低种植成本和提升综合效益上,下图为通过基因工程培育抗虫棉的过程,请回答: (1)抗虫棉能抗病毒、细菌和真菌吗?为什么? 提示:不能。抗虫基因具有专一性。 (2)对于基因工程生产的抗虫棉是否取得最后的成功,最简单的检测方法是什么? 提示:让害虫去吃转基因棉花的植株,观察害虫的生存状况。 (3)从环境保护角度出发,分析转基因抗虫棉与普通棉相比在害虫防治方面的优越性有哪些? 提示:减少了化学农药的使用量,降低了环境污染。 　　[归纳拓展] 　转基因抗虫植物与转基因抗病植物的比较 项目 转基因抗虫植物 转基因抗病植物 方法 从某些生物中分离出具有抗虫功能的基因,将其导入植物中 将来源于某些病毒、真菌等的抗病基因导入植物中 基因 种类 Bt抗虫蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等 ①抗病毒基因:病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因等; ②抗真菌基因:几丁质酶基因等 意义 减少化学农药的使用,降低生产成本,减轻环境污染等 迁移训练 1.判断下列表述的正误 (1)转基因作物的目的基因只能来源于微生物。 ( ) (2)利用转基因改良植物品质,目的基因一定是控制该性状的基因。( ) (3)基因工程育种比传统育种所需的时间短,并且可以解决远缘亲本难以杂交的问题。 ( ) (4)转基因抗虫植物培育成功后可防治各种害虫。 ( ) × × √ × 2.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,来提高农作物的抗盐碱和抗旱能力 B.因为转基因抗虫棉可以抵抗一切危害棉花植株的害虫,所以转基因抗虫棉已经推广应用 C.科学家往往将某种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.利用基因工程技术可以改良农作物的品质 解析:转基因抗虫棉只是对棉铃虫有较强的抗性,并不能抵抗所有害虫, B错误。 √ 3.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 √ 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,导入酿酒酵母,从而获得目的酵母菌,B正确。途径Ⅰ获得的目的酵母菌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酿酒酵母染色体数目相同,C错误。鉴定目的菌株最终的依据是酵母菌以淀粉为底物生产酒精的能力,D错误。 4.为研究拟南芥的AtCIPK基因对烟草抗旱能力的影响,科研人员将该基因转入烟草得到甲、乙、丙三个转基因品种,变量处理后的第7天检测AtCIPK基因和抗干旱基因NtLE5的表达量,结果如下表所示。下列分析错误的是 (　 ) 品种 AtCIPK基因相对表达量 NtLE5基因的表达量 0天 7天 甲 5.31 1.01 1.81 乙 5.52 1.05 1.83 丙 7.05 1.26 3.08 丁 0 0.98 0.95 A.丁组与其他实验组在变量处理前都需要提供适宜光照和进行干旱处理 B.基因表达量的分析过程中存在U—A碱基配对 C.除了检测基因的表达量,还需进行个体水平的检测 D.AtCIPK基因的表达产物可能促进NtLE5基因的表达,从而提高植物对干旱的适应性 √ 解析:丁组与其他实验组在变量处理前都需要提供适宜的光照并浇水使其正常生长,变量处理时,实验组和对照组停止浇水,A错误;检测基因表达量时可以先提纯RNA,用逆转录的方法得到DNA,定时定量分析特定基因的含量,用于反映转录的情况,此过程中存在U—A碱基配对,B正确;除了检测基因的表达量,还需比较转基因烟草植株与普通烟草植株的生长量,用于检测转基因烟草的抗旱能力,C正确;由表中的数据可以看出,AtCIPK基因的相对表达量与抗干旱基因NtLE5的表达量存在正相关关系,说明AtCIPK基因的表达产物可能促进NtLE5基因的表达,从而提高植物的抗旱能力,D正确。 聚焦·学案二　基因工程在医药卫生领域和食品工业方面的应用 学案设计 1.基因工程在医药卫生领域的应用 应用 基因来源或处理 成果 转基因微生物或动植物细胞生产药物 对微生物或动植物的细胞进行______改造 生产包括细胞因子、抗体、疫苗和激素等药物 乳腺(房)生物反应器生产药物 __________基因与乳腺中特异表达的基因的______等重组 生产抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素和α⁃抗胰蛋白酶等 转基因动物作器官移植的供体 抑制__________基因的表达或设法除去__________ 基因 正尝试结合克隆技术培育出不会引起____________反应的转基因克隆猪器官 基因 药用蛋白 基因 抗原决定 抗原决定 免疫排斥 2.基因工程在食品工业方面的应用 [典例]　下图为利用乳腺生物反应器和工程菌两种方法生产某种医用蛋白(一种分泌蛋白)的操作流程图,回答下列问题: (1)为了使目的基因在乳腺细胞中表达,过程①需要将目的基因与__________ ______________、终止子、标记基因等调控元件重组在一起,该过程需要的酶是________________________。 基因的启动子 乳腺蛋白 限制酶和DNA连接酶 [解析]　为了使目的基因在乳腺细胞中表达,过程①需要将目的基因与乳腺蛋白基因的启动子、终止子、标记基因等调控元件重组在一起;该过程需要的酶是限制酶和DNA连接酶。 (2)过程②常用的技术是_____________,常选用受精卵作为受体细胞的原因是____________________。 显微注射法 受精卵具有全能性 [解析]　过程②是将目的基因导入受体细胞,导入动物细胞常用的技术是显微注射法;常选用受精卵作为受体细胞的原因是受精卵具有全能性。 (3)过程④一般是将发育到__________________时期的胚胎进行移植,移植的胚胎能在受体子宫存活的生理学基础是___________________ ______________________________________________________________________________。 桑葚胚或囊胚 外来胚胎基本上不发生免疫排斥;供体胚胎可与受体子宫建立正常生理和组织上的联系 受体对移入子宫的 [解析]　过程④是胚胎移植,胚胎移植的时期是桑葚胚或囊胚期;受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥,并且供体胚胎可与受体子宫建立正常生理和组织上的联系,这是移植的胚胎能在受体子宫存活的生理学基础。 (4)通过乳腺生物反应器生产的蛋白A一般具有生理活性,而工程菌生产的蛋白B往往不具有生理活性,可能的原因是__________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________。 该医用蛋白为分泌蛋白, 蛋白A经过了内质网和高尔基体的加工而具有生理活性,但由于大肠杆菌无内质网和高尔基体,导致蛋白B没有经过加工,故还不具有生理活性 [解析]　由于该医用蛋白为分泌蛋白,蛋白A经过了内质网和高尔基体的加工而具有生理活性,但由于大肠杆菌无内质网和高尔基体,导致蛋白B没有经过加工,故还不具有生理活性。 [归纳拓展]　乳腺生物反应器与工程菌的比较 比较项目 乳腺生物反应器 工程菌 含义 指让外源基因在哺乳动物的乳腺中特异表达,利用动物的乳腺组织生产药物蛋白 指用基因工程的方法,使外源基因得到高效表达的菌类细胞株系 受体基因结 构与人类基 因结构差异 动物基因结构与人类的基因结构基本相同 细菌和真菌的基因结构与人类有较大差异 基因表达 合成的药物蛋白与天然蛋白质相同 细菌合成的药物蛋白可能没有活性 受体细胞 动物受精卵 微生物细胞 目的基因 导入方式 显微注射法 Ca2+处理法 生产条件 不需严格灭菌;温度等外界条件对其影响不大 需严格灭菌,严格控制工程菌所需的温度、pH、营养物质浓度等外界条件 药物提取 从动物乳汁中提取 从微生物细胞或其培养液中提取 生产设备 畜牧业生产、提取设备 发酵生产、提取设备 迁移训练 1.判断下列表述的正误 (1)将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌,能获得产生人干扰素的菌株。 ( ) (2)利用乳腺生物反应器能够获得一些重要的医药产品,如人的血清白蛋白, 这是因为将人的血清白蛋白基因导入了动物的乳腺细胞中。 ( ) (3)以大肠杆菌作为工程菌获得人干扰素后可直接应用。 ( ) √ × × 2.下列有关基因工程在食品工业方面应用的叙述,错误的是 (　　) A.阿斯巴甜是一种普遍使用的甜味剂,可以通过基因工程直接实现大规模生产 B.可将编码牛凝乳酶的基因导入黑曲霉基因组中,再通过工业发酵批量生产凝乳酶 C.用基因工程方法,使外源基因得到高效表达的菌类一般称为基因工程菌 D.淀粉酶、脂肪酶等大量生产过程中所用到的工程技术包括基因工22程技术和发酵工程技术等 √ 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,并不是直接大规模生产阿斯巴甜。 3.动物乳腺生物反应器是一项利用转基因动物的乳腺代替传统的生物发酵,进行大规模生产可供治疗人类疾病或用于保健的活性蛋白质的现代生物技术。科学家已在牛和羊等动物的乳腺生物反应器中表达出了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素等重要药品,大致过程如下图所示。以下叙述错误的是 (　　) A.通过③形成的重组质粒具有人的药用蛋白基因、启动子、终止子和标记基因即可 B.④通常采用显微注射法 C.在转基因母牛的乳腺细胞中人的药用蛋白基因才会得以表达,因此可以从乳汁中提取药物 D.该技术生产药物的优点是产量高、质量好、易提取 √ 解析:若用转基因动物生产药物,通常将药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的启动子、复制原点等调控元件重组在一起,通过显微注射的方法导入哺乳动物的受精卵中,最终培育的转基因动物进入泌乳期后,可以通过分泌乳汁来生产所需要的药物,因而称为乳腺生物反应器,A错误,B、C正确;相对于传统方法,利用乳腺生物反应器生产药物的优点是产量高、质量好、成本低、易提取,D正确。 4.口服α⁃干扰素在慢性乙肝、丙肝及部分肿瘤的治疗中有一定疗效。图1为科研人员制备能合成干扰素的人参愈伤组织细胞的流程。 请回答下列问题: (1)由于DNA复制时,子链只能由5'端向3'端方向延伸,故可以从图2中A、B、C、D四种单链DNA片段中选取________作为引物。 B和C 解析:因DNA复制时,子链总是从5'端向3'端方向延伸,子链与模板链反向平行,所以利用PCR技术扩增干扰素基因时,可以从图2中A、B、C、D四种单链DNA片段中选取B和C片段作为引物。 (2)图1步骤②用到的农杆菌Ti质粒的功能是_______________________ ____________________。图示过程涉及的生物工程包括基因工程和__________________。 细胞染色体DNA上 植物细胞工程 将目的基因整合到受体 解析:转基因植物通常利用农杆菌转化法,因为农杆菌Ti质粒上的T⁃DNA可将目的基因整合到受体细胞染色体DNA上。分析图1可知,图示过程涉及的生物工程包括基因工程和植物细胞工程。 (3)如果将干扰素基因导入哺乳动物的受精卵,早期胚胎培养至_______ _________阶段,然后进行胚胎移植,可从转基因动物分泌的乳汁中获得干扰素,人们把这种转基因动物称为_________________________。 解析:通过基因工程得到的受精卵要在体外进行早期胚胎培养,一般培养至桑葚胚或囊胚阶段进行胚胎移植。转基因动物发育成熟后,可从其分泌的乳汁中获得干扰素,人们把这种转基因动物称为乳房生物反应器,也叫乳腺生物反应器。 桑葚胚 或囊胚 乳腺(或乳房)生物反应器 一、建构概念体系 二、融通科学思维 1.人的胰岛素基因导入大肠杆菌后不能正确表达出胰岛素,其原因是__________________________________________________________ ________________________________________。 2.野外种植转基因抗A害虫植物的同时,还种植一定量的同种不抗虫植物,可降低抗性害虫在整个害虫种群中所占比例的增加速率。其原因是_________________________________________________________。 真核细胞的基因结构不同于原核细胞,其转录出的mRNA需加工后才能作为翻译的模板,细菌中不存在此机制 种植一定量的同种不抗虫植物,对抗性害虫的选择作用减弱 3.干扰素是一种具有干扰病毒复制作用的糖蛋白,是治疗癌症的重要药物,它必须从血液中提取,每300 L血液只能提取出1 mg,所以价格昂贵。科学家利用基因工程技术将干扰素合成基因导入大肠杆菌,根据所学知识,能利用转基因大肠杆菌直接生产干扰素吗,原因是什么?______________________ __________________________________________________________________________ 。 属于原核生物,没有内质网和高尔基体等其他细胞器,不能加工形成有活性的干扰素 不能,因为大肠杆菌 三、综合检测反馈 1.下列关于用转基因动物作为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 √ 解析:猪体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒远少于灵长类动物,C错误。 2.下图为利用奶牛乳汁生产血清白蛋白的过程,下列分析错误的是 (　　) A.①经胰蛋白酶处理可得到③ B.图中涉及基因工程、细胞核移植、胚胎分割和胚胎移植等技术 C.常用PCR技术扩增② D.若要获得同卵双胎或多胎,只能分割桑葚胚细胞 √ 解析:动物细胞培养时,需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理动物组织以获得单个细胞,A正确;图中涉及基因工程、细胞核移植、胚胎分割和胚胎移植等技术,B正确;常用PCR技术扩增②,以获取大量目的基因,C正确;进行胚胎分割时,应选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚,D错误。 3.某研究中心的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,高效合成了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。下列相关说法错误的是 (　) A.可用人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体内无须任何操作便可进行分裂和发育 C.猪卵母细胞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 √ 解析:用猪成纤维细胞A中唾液淀粉酶基因的启动子与人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;卵母细胞需要培养到MⅡ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。 4.(2025·衡水期中)[多选]随着基因工程技术的不断发展,其在多个领域发挥着重要作用。如今科研人员致力于利用该技术生产人生长激素。下图是获得人生长激素的两条途径:一是将相关基因导入绵羊受体细胞(受精卵),期望从绵羊的尿液中获取人生长激素;二是将其导入草莓受体细胞进行培育。下列叙述正确的是 (　　) A.途径一中该转基因绵羊的乳腺细胞中含有人生长激素基因 B.与乳腺生物反应器相比,膀胱生物反应器不受动物性别的限制 C.途径一构建基因表达载体时,需将人生长激素基因与膀胱中特异性表达的基因的启动子等调控元件重组在一起 D.途径二只能借助花粉管通道法将目的基因导入草莓受体细胞 √ √ √ 解析:途径一通过基因工程将人生长激素基因导入绵羊受精卵,发育成的转基因绵羊的体细胞(包括乳腺细胞)中都含有导入的人生长激素基因,A正确;乳腺生物反应器只有雌性动物在泌乳期才能用于生产,而膀胱生物反应器在任何生长时期的雌雄动物均可用于生产,B正确;要想让目的基因在膀胱细胞中特异性表达,需要将人生长激素基因与膀胱中特异性表达的基因的启动子等调控元件重组在一起构建成基因表达载体,C正确;除花粉管通道法外,还有其他方法也能将目的基因导入植物细胞,D错误。 5.转基因小鼠的过表达模型和基因敲除模型在人类疾病机理与治疗研究领域得到了广泛应用。研究表明,阿尔茨海默病(AD)发病与淀粉样前体蛋白(APP)基因突变等有关。请回答下列问题: (1)通过____________技术将APP基因导入小鼠受精卵中,即可获得APP基因过表达的转基因小鼠模型。 解析:常通过显微注射技术将目的基因导入动物细胞中。 显微注射 (2)sgRNA可识别与之互补配对的DNA片段,我们可利用_____________为模板设计sgRNA,再利用该sgRNA引导限制酶_______________,从而获得APP基因敲除的转基因小鼠模型。 解析:可以利用APP基因为模板设计sgRNA,由于sgRNA可识别与之互补配对的DNA片段,故可以利用该sgRNA引导限制酶切除APP基因,从而获得APP基因敲除的转基因小鼠模型。 APP基因 切除APP基因 (3)能否用抗原—抗体杂交的方法证明已获得APP基因敲除的转基因小鼠? _______(填“能”或“不能”)。请说明理由:___________________________ __________________________________________________________________________________________________。 不能 去检测目的基因是否表达,细胞中含有APP基因也不一定表达,无论APP基因是否敲除,都可能不出现杂交带 抗原—抗体杂交法是用抗体 解析:抗原—抗体杂交法是用抗体去检测目的基因是否表达,细胞中含有APP基因也不一定表达,无论APP基因是否敲除,都可能不出现杂交带,故不能证明已获得APP基因敲除的转基因小鼠。 (4)经研究得知,某DNA存在一个能控制转录过程的特殊区段,科学家通过PCR技术获得了大量该区段,该技术操作流程的三个重要步骤是_________________。 变性、复性、延伸 目的基因 抗原决定蛋白基因 解析:PCR包括变性、复性、延伸三个步骤。 (5)人们发现小型猪的器官可用来替代人体器官进行移植,但小型猪器官表面的某些抗原决定蛋白仍可引起免疫排斥。科学家试图利用基因工程对小型猪的器官进行改造,在改造中导入小型猪基因组中的一些调控基因表达的DNA序列属于基因工程中的____________,作用是抑制____________________的表达。 解析:导入的小型猪基因组中的一些调控基因表达的DNA序列属于目的基因,导入后可以抑制抗原决定蛋白基因的表达,降低免疫排斥反应。 课时跟踪检测 1 2 3 4 5 6 7 8 9 一、选择题 1.基因工程应用广泛,成果丰硕。下列成果属于基因工程应用的是(　　) A.腺病毒载体重组流感病毒疫苗的制备 B.白菜与甘蓝体细胞杂交得到白菜—甘蓝 C.人工诱变获得高产青霉素的青霉菌株 D.用单个细胞培养出可供移植的皮肤 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 解析:腺病毒载体重组流感病毒疫苗的制备,属于基因工程的应用,A符合题意;白菜与甘蓝体细胞杂交得到白菜—甘蓝,属于细胞工程的应用, B不符合题意;人工诱变获得高产青霉素的青霉菌株,属于诱变育种,不属于基因工程的应用,C不符合题意;用单个细胞培养出可供移植的皮肤,属于细胞工程的应用,D不符合题意。 1 5 6 7 8 2 3 4 9 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 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其生长速度加快 √ 1 5 6 7 8 2 3 4 9 解析:转基因大西洋鲑体内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,故其体内抗冻蛋白不会明显增加,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其生长速度加快,D正确。 1 5 6 7 8 2 3 4 9 3.(2025·沈阳高二期末)SOD是一种抗氧化酶,它能将超氧自由基转化成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中常用的方法是采用Ca2+处理法将SOD基因导入植物细胞 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 √ 1 5 6 7 8 2 3 4 9 解析:过程①中常用的方法是采用农杆菌转化法将SOD基因导入植物细胞,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;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,C正确;载体不属于工具酶,D错误。 1 5 6 7 8 2 3 4 9 √ 4.(2025·石家庄高二联考)科研人员将野生大豆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依据了植物细胞的全能性原理 1 5 6 7 8 2 3 4 9 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。 1 5 6 7 8 2 3 4 9 5.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.为了评估目的基因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 √ 1 5 6 7 8 2 3 4 9 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为标记基因,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,需要分别用酒精和次氯酸钠溶液对苹果嫩叶碎片进行消毒处理,C错误;为了评估目的基因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本身导入对实验结果的影响,同时也能检测导入目的基因的效果,D正确。 1 5 6 7 8 2 3 4 9 6.某同学欲利用转基因技术将绿色荧光蛋白(G)基因整合到某行道树中,让行道树含有G基因而在夜晚发出绿色荧光,这样既可照明又可美化环境。图中①和②分别为实验所用的农杆菌质粒和含绿色荧光蛋白(G)基因的外源DNA片段。下列相关叙述错误的是 (　　) A.图中选择Ti质粒作为载体的原因是Ti质粒上的T⁃DNA可转移至受体细胞,并整合到受体细胞染色体DNA上 B.图中①②是形成含G基因的重组Ti质粒的过程,需要限制酶EcoRⅠ和DNA连接酶 C.图中①所示的Ti质粒还应该含有启动子、终止子、复制原点等 D.图中利用了植物细胞全能性的原理 √ 1 5 6 7 8 2 3 4 9 解析:将目的基因导入植物细胞常用的方法是农杆菌转化法,将目的基因导入Ti质粒时需要导入质粒的T⁃DNA中,因为T⁃DNA能够转移到受体细胞染色体DNA上,由此可知选择的限制酶应是BamHⅠ,A正确,B错误;基因表达载体的组成必须有启动子、终止子、复制原点、标记基因和目的基因等,C正确;题图中某行道树的韧皮部细胞→组织乙→发出绿色荧光的植株,为植物组织培养的过程,利用的原理是植物细胞的全能性,D正确。 1 5 6 7 8 2 3 4 9 7.[多选]人类是乙型肝炎病毒的唯一宿主,接种乙型肝炎疫苗是预防乙型肝炎病毒感染的有效方法。乙型肝炎疫苗的研制先后经历了血源性疫苗和基因工程疫苗阶段。下图为乙型肝炎病毒基因工程疫苗的生产和使用过程,质粒中lacZ基因可使细菌利用 A.过程①最好的限制酶选择方案是BamHⅠ和EcoRⅠ B.为了使重组质粒中目的基因正常表达,还需要插入启动子和终止子等 C.筛选含重组质粒的大肠杆菌,应在培养基中加入X⁃gal和青霉素 D.基因工程疫苗比血源性疫苗更安全,但仍可能出现病毒增殖和感染 加入培养基的物质X⁃gal,从而使菌落显现出蓝色,若无该基因,菌落则成白色。下列相关说法正确的是 (　　) √ √ √ 1 5 6 7 8 2 3 4 9 解析:过程①表示构建重组质粒,需要限制酶,BamHⅠ和EcoRⅠ的酶切位点在目的基因两侧,可以获得完整的目的基因,且质粒上也存在这两种酶的识别位点,切割质粒时不会破坏青霉素抗性基因(标记基因),宜选择这两种限制酶,A正确;为了使重组质粒中目的基因正常表达,需要构建基因表达载体,除了目的基因、标记基因外,还需要插入启动子和终止子等,B正确;培养基中加入青霉素和X⁃gal可以用于筛选含有重组质粒的大肠杆菌,制备重组质粒选用限制酶BamHⅠ和EcoRⅠ,破坏了质粒中lacZ基因,却保留了青霉素抗性基因,故可在加入青霉素的培养基中生长的白色的大肠杆菌菌落即为所需菌落,C正确;基因工程疫苗由于只利用了乙型肝炎病毒的外壳,不含其遗传物质,所以不能完成病毒的增殖和感染,D错误。 1 5 6 7 8 2 3 4 9 二、非选择题 8.β⁃葡萄糖苷酶是工业生产中降解纤维素的关键酶,研究人员利用基因工程技术,将编码β⁃葡萄糖苷酶的基因转移到了大肠杆菌的细胞中并使之表达。下图1~3分别表示BglⅡ、BamHⅠ两种限制酶的识别序列和酶切位点,及其在质粒和含β⁃葡萄糖苷酶基因的外源DNA片段上的切割位点。其中,质粒含有leu2基因,可用于合成亮氨酸,目的基因含有卡那霉素抗性基因(KanR)。回答下列问题: 1 5 6 7 8 2 3 4 9 (1)在基因工程中,质粒和目的基因构建重组质粒时必需的工具酶有__________________________、____________。为了扩增重组质粒,需用_______处理使大肠杆菌处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态。 限制性内切核酸酶(限制酶) DNA连接酶 Ca2+ 解析:在基因工程中,质粒和目的基因构建重组质粒时必须先用限制性内切核酸酶(限制酶)切割,将切割后的质粒和目的基因连接起来需要DNA连接酶。为了扩增重组质粒,需用Ca2+处理使大肠杆菌处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态。 1 5 6 7 8 2 3 4 9 (2)根据图1分别写出BglⅡ与BamHⅠ酶切后形成的末端序列。 酶切后产生相同的黏性末端并遵循碱基互补配对原则 解析:分析图1可得出BglⅡ和BamHⅠ切割形成的末端序列(参见答案)。 (3)BglⅡ酶切后的质粒与BamHⅠ酶切后的目的基因能够连接的原因是_______________________________________________________。 解析:因为BglⅡ与BamHⅠ酶切后产生相同的黏性末端并遵循碱基互补配对原则,所以BglⅡ酶切后的质粒与BamHⅠ酶切后的目的基因能够相互连接。 1 5 6 7 8 2 3 4 9 (4)某种大肠杆菌对卡那霉素敏感,且不能在缺乏亮氨酸的培养基中培养,将连接后的产物转入该大肠杆菌,使用BglⅡ处理重组质粒,可以得到长度为________bp的_______(填“环状”或“线性”)DNA。若要筛选含有重组质粒的大肠杆菌,应选择_________________________的培养基进行培养。 3 300 环状 含卡那霉素但不含亮氨酸 解析:质粒的长度为2 800 bp,目的基因的长度为500 bp,重组质粒上不再具有BglⅡ的酶切位点,故使用BglⅡ处理重组质粒,可以得到长度为3 300 bp的环状DNA。质粒含有leu 2基因,可用于合成亮氨酸,目的基因含有KanR,故若要筛选含有重组质粒的大肠杆菌,应选择含卡那霉素但不含亮氨酸的培养基进行培养。 1 5 6 7 8 2 3 4 9 (5)大肠杆菌不能降解纤维素,但转入上述建构好的表达载体后则获得了降解纤维素的能力,这是因为____________________________________ _________________。 转基因的大肠杆菌能分泌出有活性的 β⁃葡萄糖苷酶 解析:大肠杆菌不能降解纤维素,但由于转基因的大肠杆菌能分泌出有活性的β⁃葡萄糖苷酶,故转入上述建构好的表达载体后则获得了降解纤维素的能力。 1 5 6 7 8 2 3 4 9 9.(2025·河北高考)为治理水体中对生物有毒害的镉污染,研究者构建了分泌信号肽SP7、镉离子结合蛋白CADR、定位于细胞壁的蛋白GP1和黄色荧光蛋白YFP编码序列融合表达的载体,转入单细胞衣藻,实现CADR大量合成、分泌并定位于细胞壁,以吸附水体中的镉离子。回答下列问题: (1)在DNA聚合酶、引物、模板DNA和脱氧核苷酸中,随着PCR反应进行,分子数量逐渐减少的是_______和______________。模板与引物在PCR反应的__________阶段开始结合。PCR中使用的DNA聚合酶需耐高温,其原因为______________________________________________________ ______________________。 引物 脱氧核苷酸 复性 PCR过程中变性和延伸需要的温度均较高,一般的DNA聚合酶 在高温下会变性失活 1 5 6 7 8 2 3 4 9 解析:PCR反应中,引物参与每次循环,脱氧核苷酸作为合成原料被消耗,因此引物和脱氧核苷酸随着反应进行分子数量逐渐减少。模板与引物在PCR反应的复性阶段开始结合。PCR过程中变性和延伸需要的温度均较高,一般的DNA聚合酶在高温下会变性失活,而耐高温的DNA聚合酶在这种温度条件下可以正常发挥作用。 1 5 6 7 8 2 3 4 9 (2)载体中可用的酶切位点信息和拟构建载体的部分结构如图1所示。在将CADR、GP1和YFP基因逐个构建到载体时,为避免错误连接,需向以上三个基因的两端分别添加限制酶识别序列,其中GP1两端应添加__________________(填两种限制酶)的识别序列。用DNA连接酶连接时,可催化载体和目的基因之间形成___________键。 Sma Ⅰ、EcoR Ⅰ 磷酸二酯 1 5 6 7 8 2 3 4 9 解析:分析图1中几种限制酶可知,Nhe Ⅰ与Xba Ⅰ酶切后产生的黏性末端相同,为了防止载体和目的基因出现自身环化和二者之间反向连接,不能同时在目的基因两端添加这两种酶的识别序列。根据图1中几种基因和限制酶的顺序可得出目的基因与对应酶切位点的位置关系,如图所示,即GP1基因两端应分别添加Sma Ⅰ和EcoR Ⅰ的识别序列。 DNA连接酶催化载体和目的基因之间形成磷酸二酯键,完成DNA片段的连接。 1 5 6 7 8 2 3 4 9 (3)若在荧光显微镜下观察到转基因衣藻表现为_______________,初步表明融合蛋白表达成功。将转基因衣藻和野生型衣藻置于含镉离子的培养液中培养一段时间后,若转基因衣藻细胞壁比野生型衣藻细胞壁的镉离子含量______,则表明融合蛋白能结合镉离子。 发出黄色荧光 高 解析:根据题干信息可知,该转基因衣藻中转入的融合表达载体中含有黄色荧光蛋白YFP的编码序列,若在荧光显微镜下观察到转基因衣藻发出黄色荧光,说明YFP基因表达成功,初步表明融合蛋白表达成功。构建成功的转基因衣藻中含有镉离子结合蛋白CADR、分泌信号肽SP7和定位于细胞壁的蛋白GP1的编码序列,可大量合成CADR,并定位于细胞壁,若转基因衣藻细胞壁的镉离子含量高于野生型衣藻,则说明融合蛋白可结合镉离子。 1 5 6 7 8 2 3 4 9 (4)将转基因衣藻和野生型衣藻在不同镉离子浓度的培养液中培养6天后,检测细胞密度,结果见图2。转基因衣藻在含有不同浓度镉离子的培养液中生长均优于野生型衣藻的原因可能是________________________________________________________________ ______________________________。240 μmol·L-1镉离子浓度下,转基因衣藻和野生型衣藻生长均被明显抑制的原因可能是___________________________________________ ________________________________________________________________________________________。 注:镉离子对渗透压的影响忽略不计。 转基因衣藻细胞壁上的镉离子结合蛋白可以吸附培养液中的镉离子, 减少镉离子对衣藻细胞的毒害 培养液中镉离子浓度过高,转基因衣藻细胞壁上的 CADR数量和吸附能力有限,镉离子进入细胞对转基因衣藻和野生型衣藻均造成了较严重的毒害 1 5 6 7 8 2 3 4 9 解析:由图2可知,不同镉离子浓度的培养液处理下,转基因衣藻的细胞密度相对值均大于野生型衣藻,原因可能是转基因衣藻细胞壁上的镉离子结合蛋白可以吸附培养液中的镉离子,减少镉离子对衣藻细胞的毒害。240 μmol·L-1镉离子浓度下,转基因衣藻和野生型衣藻生长均被明显抑制,原因可能是培养液中的镉离子浓度过高,转基因衣藻细胞壁上的CADR数量和吸附能力有限,镉离子对转基因衣藻和野生型衣藻均造成了较严重的毒害。 1 5 6 7 8 2 3 4 9 (5)转基因衣藻可用于水体镉污染治理,与施加化学药物法相比,能体现出其环境治理优势的两个特性是________和________。(均填序号)  ①衣藻作为生物材料在水体中可自我繁殖　②衣藻生长速率受镉离子浓度影响　③衣藻可吸收水体中能引起富营养化的物质　④衣藻吸附的镉可沿食物链传递 ① ③ 解析:与施加化学药物相比,转基因衣藻在环境治理上的优势体现在衣藻作为生物材料在水体中可进行自我繁殖,而化学药物可能需要多次施加,成本高且操作麻烦;同时衣藻可吸收水体中的N、P等元素,能在一定程度上减轻水体的富营养化。 本课结束 更多精彩内容请登录：www.zghkt.cn $