第3章 6 第3节 基因工程的应用（Word教参）-【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程（人教版）

本讲义聚焦基因工程的应用这一核心知识点，系统梳理其在农牧业（如抗虫抗病植物改良、动物生长速率与乳汁品质提升）、医药卫生（如干扰素等药物生产、乳腺生物反应器）及食品工业（如氨基酸和工业用酶生产）中的具体应用，通过知识点讲解、判断题辨析、探究题分析构建完整学习支架。 该资料以新课标核心素养为导向，通过“答案自填”强化结构与功能观（生命观念），“探究抗虫棉检测与环境影响”培养科学思维与探究实践能力，结合转基因猪唾液腺生物反应器等实例渗透态度责任。课中助力教师引导学生深度思考，课后通过练习题与知识框架图帮助学生查漏补缺，巩固知识体系。

第3节　基因工程的应用 [课标要求] 举例说明基因工程在农牧、食品及医药等行业的广泛应用改善了人类的生活品质。 考点一　基因工程在农牧业方面的应用 1．改良植物品种 2．改良动物品种 [答案自填] 抗虫功能的基因　抗病基因　降解或抵抗　蛋白质编码基因　花青素代谢相关的基因　外源生长激素基因　肠乳糖酶基因　乳汁 (1)转基因植物是指植物体细胞中出现了新基因的植物。(　　) (2)转基因抗虫棉的Bt抗虫蛋白基因能抗病毒、细菌、真菌。(　　) (3)转入外源生长素基因的转基因动物，生长速率更快。(　　) (4)植物基因工程实现了原核生物与植物之间、不同植物之间、动物与植物之间的基因交流。(　　) 答案：(1)×　体细胞中出现了新基因的植物不一定是转基因植物，基因突变也会产生新基因。 (2)×　转基因抗虫棉能抵抗棉铃虫的侵害，但不能抗病毒、细菌、真菌。 (3)×　转入外源生长激素基因的转基因动物生长速率更快。 (4)√ [探究] 下图为通过基因工程培育抗虫棉的过程，回答下列问题： (1)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__________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (2)从环境保护角度出发，转基因抗虫棉与普通棉相比，在害虫防治方面的优越性表现在_______________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 (3)种植转基因抗虫棉若干年后，害虫______(填“会”或“不会”)对转基因抗虫棉产生抗性，原因是___________________________________________________ _____________________________________________________________________。 提示：(1)让害虫去吃转基因抗虫棉的植株，观察害虫的生存状况 (2)减少了化学农药的使用量，降低了环境污染 (3)会　害虫遗传物质发生改变从而产生对转基因抗虫棉的抗性 1．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的能力 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：选B。盐碱和干旱对农作物的危害与细胞渗透压的调节有关，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的能力，A正确；转基因抗虫棉只对棉铃虫有较强的抗性，并不能抵抗所有害虫，B错误；将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物中，可以提高农作物的营养价值，C正确；利用基因工程技术可以改良农作物的品质，D正确。 2．科学家利用耐盐碱植物中的耐盐基因，培育出了耐盐水稻新品系，过程如下图所示。下列说法错误的是(　　) A．阶段Ⅰ、Ⅱ分别采用重组DNA技术、植物组织培养技术 B．可采用抗原—抗体杂交技术对耐盐基因的表达产物进行检测 C．水稻细胞内检测到耐盐基因的表达产物，并不能说明育种已成功 D．常采用显微注射法将目的基因导入水稻细胞 解析：选D。阶段Ⅰ表示将目的基因导入水稻细胞，采用了重组DNA技术，阶段Ⅱ表示利用植物组织培养技术将水稻细胞培养成完整植株，A正确；耐盐基因的表达产物是蛋白质，可采用抗原—抗体杂交技术进行检测，B正确；水稻细胞内检测到耐盐基因的表达产物，并不能说明育种已成功，还要进一步检测该转基因植物能否在盐碱地中生长，C正确；通常采用农杆菌转化法将目的基因导入水稻细胞，D错误。 考点二　基因工程在医药卫生领域和食品工业方面的应用 1．基因工程在医药卫生领域的应用 (1)利用转基因微生物或动植物生产药物 ①利用基因工程生产__________、抗体、疫苗和激素等，用来预防和治疗人类肿瘤、心血管疾病、传染病、糖尿病和类风湿关节炎等。 　　　　　　　　　　具有干扰病毒复制的作用 ②我国生产的重组人干扰素、______、促红细胞生成素和_________________等基因工程药物均已投放市场。 (2)利用哺乳动物批量生产药物 乳腺(房)生物反应器：将______________基因与乳腺中特异表达的基因的________等调控元件重组在一起→通过__________法导入哺乳动物受精卵→______________→进入泌乳期后通过分泌乳汁生产医药产品。 其他时期不能生产 (3)实现建立移植器官工厂设想 面临的难题是免疫排斥 ①用猪的器官来解决人类器官移植的来源问题。 ②在器官供体的基因组中导入调控基因表达的DNA序列，以抑制__________________的表达，或设法除去________________。 2．基因工程在食品工业方面的应用 (1)工业用氨基酸：阿斯巴甜主要由______________和______________形成，这两种氨基酸都可以通过基因工程实现大规模生产。 (2)工业用酶 ①将编码____________的基因导入____________、__________或____________的基因组中，通过工业发酵批量生产凝乳酶。 可用来凝聚固化奶中的蛋白质 ②通过构建基因工程菌，利用发酵技术大量生产淀粉酶和脂肪酶。 用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类 [答案自填] 细胞因子　血小板生成素　粒细胞集落刺激因子　药用蛋白　启动子　显微注射　培育成转基因动物　抗原决定基因　抗原决定基因　天冬氨酸　苯丙氨酸　牛凝乳酶　大肠杆菌　黑曲霉　酵母菌 (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)用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类一般称为基因工程菌。(　　) (3)利用工程菌可生产人的胰岛素等某些激素。(　　) (4)乳腺生物反应器就是把药用蛋白基因导入动物的乳腺细胞中。(　　) 答案：(1)√　(2)√　(3)√　 (4)×　乳腺生物反应器是把药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的启动子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。 [探究] 材料Ⅰ：干扰素是动物或人体细胞受病毒感染后产生的一类糖蛋白，具有抗病毒、抑制肿瘤及免疫调节等多种生物活性，科学家可以通过构建基因工程菌的办法生产干扰素，下图是某生物制药公司生产干扰素的流程： 材料Ⅱ：科学家已经在牛、山羊等动物乳腺生物反应器中获得了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素和α-抗胰蛋白酶等重要的医药产品。基因工程技术可能使建立移植器官工厂，解决移植器官短缺的世界性难题的设想成为现实。 (1)与大肠杆菌相比，用酵母菌生产干扰素具有的优势是__________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (2)培育乳腺生物反应器时，构建基因表达载体时的要求是_________________________________________________________________________________________________________________________________________。 其原因是____________________________________________________________。 (3)膀胱生物反应器优于乳腺生物反应器表现在_________________________________________________________________________________________________________________________________________。 提示：(1)酵母菌为真核生物，有生物膜系统，可通过内质网和高尔基体对产生的干扰素进行加工和修饰，从而产生有活性的干扰素 (2)选用乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件与药用蛋白基因重组在一起　让药用蛋白基因只在乳腺细胞中表达 (3)①正常尿液中蛋白质含量很少，从尿液中更容易提取分离产物。②不受性别限制，受体来源更广泛。③不受年龄限制 乳腺(房)生物反应器与基因工程菌生产药物的比较 项目 乳腺(房)生物反应器 基因工程菌 含义 指将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 指用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类 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 目的基因的导入方式 显微注射法 感受态细胞法 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 1．(教材P91“相关信息”改编)某实验小组将人生长激素基因导入大肠杆菌细胞制备基因工程菌，下列相关叙述正确的是(　　) A．人生长激素基因可以通过从下丘脑细胞获得的mRNA为模板经逆转录获得 B．将人生长激素基因导入大肠杆菌常采用Ca2+处理细胞 C．在人生长激素基因的上游插入终止子的目的是保证目的基因成功转录 D．利用基因工程菌制备的生长激素和人体细胞合成的生长激素具有相同的空间结构 解析：选B。人生长激素基因在垂体细胞中表达，下丘脑细胞没有人生长激素基因转录的mRNA，A错误；将基因导入大肠杆菌时，常用Ca2+处理大肠杆菌，使其处于能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，B正确；在人生长激素基因的上游插入启动子的目的是保证目的基因成功转录，C错误；人体细胞合成的生长激素要经内质网、高尔基体加工，大肠杆菌没有内质网、高尔基体，因此利用基因工程菌制备的生长激素和人体细胞合成的生长激素的空间结构不同，D错误。 2．(2025·广东珠海五校高二联考) 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)。生产流程如下图所示。下列说法错误的是(　　) 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，获得后可直接移植到代孕猪C体内进行分裂和发育 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 解析：选B。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；卵细胞需要培养到MⅡ期后通过显微操作去核，C正确；乳腺生物反应器只能是雌性动物，唾液腺生物反应器不受性别的限制，D正确。 【知识框架】 1．(教材P92“概念检测”T2改编)下列应用不涉及基因工程技术的是(　　) A．培育能产生乙肝疫苗的酵母菌 B．培育能生产人类激素的绵羊 C．培育高产、优质的“太空椒” D．制造能降解石油的“超级细菌” 解析：选C。培育高产、优质的“太空椒”的原理是诱变育种，没有采用基因工程技术，C符合题意。 2．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Bt抗虫蛋白基因整合到烟草或棉花的基因组并实现表达 解析：选B。将草鱼的生长激素基因导入鲤鱼体内可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产生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，没有改善玉米品质，C不符合题意；Bt抗虫蛋白基因是抗虫基因，提高的是植物的抗虫能力，D不符合题意。 3．(2025·广东佛山S6联盟高二期中) 我国科学家成功地将与植物花青素代谢相关的基因(An)导入矮牵牛中，使其花朵呈现出自然界没有的颜色变异，大大提高了其观赏价值。下图为An基因两端的序列和质粒中相关的序列，已知限制酶Ⅰ的识别序列和切点是，限制酶Ⅱ的识别序列和切点是。下列相关叙述错误的是(　　) A．构建基因表达载体时需要使用限制酶Ⅰ切割质粒 B．新品种矮牵牛所呈现的颜色变异来源于基因重组 C．An基因在矮牵牛植株的花朵中特异性表达 D．应将启动子、终止子和复制原点分别添加至GeneⅠ、GeneⅡ的上游或下游 解析：选D。由题干信息可知，限制酶Ⅱ能识别并切割限制酶Ⅰ的识别序列，若用限制酶Ⅱ切割质粒，会破坏质粒上的两个标记基因，没有标记基因会影响重组DNA的筛选，所以切割质粒时，只能用限制酶Ⅰ，A正确；将与植物花青素代谢相关的基因(An)导入矮牵牛中，属于转基因技术，新品种矮牵牛所呈现的颜色变异来源于基因重组，B正确；An基因能使矮牵牛花朵呈现出自然界没有的颜色变异，基因具有选择性表达的特性，因此An基因在矮牵牛植株的花朵中特异性表达，C正确；质粒上原本就存在启动子和终止子，无需添加启动子、终止子等，D错误。 4．人的血清白蛋白在临床上需求量很大。科学家培育出一种转基因山羊，其膀胱上皮细胞可以合成人的血清白蛋白并分泌到尿液中。下列叙述正确的是(　　) A．可从人体成熟的红细胞中获取血清白蛋白基因 B．应选用膀胱上皮细胞作为目的基因的受体细胞 C．人的血清白蛋白基因只存在于转基因山羊的膀胱上皮细胞中 D．转基因山羊将人的血清白蛋白分泌到尿液中有利于该蛋白的收集 解析：选D。人体成熟的红细胞无细胞核，无法获取血清白蛋白基因，A错误；膀胱上皮细胞全能性低，应选用受精卵作为目的基因的受体细胞，以培育出转基因山羊，B错误；人的血清白蛋白基因存在于转基因山羊的所有细胞中，但只在膀胱上皮细胞中表达，C错误；转基因山羊将人的血清白蛋白分泌到尿液中，只要收集尿液即可收集该蛋白，D正确。 5．科学家利用基因编辑与克隆技术培育了十余种基因编辑猪，用于异种器官移植研发。下图为基因编辑猪的培育流程，下列相关叙述错误的是(　　) A．可以用促性腺激素处理1号猪使其超数排卵 B．用于基因编辑的细胞应培养至减数分裂Ⅱ中期 C．4号猪的DNA绝大多数来自2号猪，少数来自1号猪 D．该项试验的成功给缓解临床移植器官短缺问题带来希望 解析：选B。收集卵母细胞之前，通常要用促性腺激素对1号猪进行超数排卵处理，A正确；用于基因编辑的细胞应为体细胞，并保证细胞核内的染色体数与体细胞相同，B错误；4号猪的细胞核基因来自2号猪，细胞质基因来自1号猪，因此4号猪的DNA绝大多数来自2号猪，少数来自1号猪，C正确；由题干信息可知，该项试验的成功给缓解临床移植器官短缺问题带来了希望，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $