3.3基因工程的应用（分层作业）生物人教版选择性必修3

3.3 基因工程的应用（分层作业） 基础巩固+能力提升+拓展培优 三维训练 （限时：20min） 知识点1 在农牧业方面的应用 1．苏云金杆菌产生的Bt抗虫蛋白能专门破坏棉铃虫等鳞翅目害虫的消化系统，导致其死亡，而对人畜无害。科研人员将苏云金杆菌的基因导入棉花中，使得棉花植株产生Bt抗虫蛋白，从而培育出了转基因抗虫棉。下列叙述错误的是（　　） A．宜从棉铃虫组织的研磨液中取样，进而分离苏云金杆菌 B．用于培养苏云金杆菌的培养基要进行高压蒸汽灭菌处理 C．Bt抗虫蛋白能杀死棉铃虫，与棉铃虫肠上皮细胞的特异性受体有关 D．在转基因抗虫棉田设立非转基因棉田区，可避免Bt抗性基因频率上升过快 2．雁江柑橘新星“雁媛”在万众瞩目中成功“出道”，它是用爱媛作父本，耙耙柑作母本培育而来，既遗传了耙耙柑好剥皮的优点，也遗传了爱媛汁水多的优势，具有果香独特、酸甜适度等特点。这种生物育种技术属于（　　） A．转基因技术 B．杂交育种技术 C．克隆技术 D．组织培养技术 3．下列有关基因工程应用的说法，错误的是（　　） A．将外源生长激素基因导入动物体内可提高动物生长速率 B．将必需氨基酸含量多的蛋白质基因导入农作物，提高农产品的品质 C．用转基因动物作为器官移植的供体时，导入的是调节因子，不是目的基因 D．抗除草剂基因成功导入某抗盐植物，该植物不一定具有抗除草剂及抗盐性状 4．科学家通过实验，将苏云金杆菌的“杀虫基因（Bt抗虫基因）”转接到棉花的染色体上使棉花细胞也能产生Bt抗虫蛋白抵抗虫害。下列叙述错误的是（　　） A．这项研究说明苏云金杆菌和棉花共用一套遗传密码 B．该棉花叶肉细胞和根部细胞属于已分化的细胞，含有的DNA不同，RNA和蛋白质也不同 C．苏云金杆菌体内的Bt抗虫基因不遵循孟德尔遗传规律 D．转入抗虫基因的棉花是否具有抗虫性状也会受到其他因素的影响 知识点2 在医药卫生领域的应用 5．我国科学家将含有人凝血因子基因的DNA片段注射到羊的受精卵中，由该受精卵发育而成的羊所分泌的乳汁中含有人的凝血因子，可用于治疗血友病。下列叙述错误的是（    ） A．这项研究说明人和羊共用一套遗传密码 B．人的基因是有遗传效应的DNA片段 C．该羊的乳汁中含有人的凝血因子基因 D．该羊能分泌人凝血因子的特性可能遗传给子代 6．空军军医大学西京医院于2024年3月10日在世界上首次实施一例“基因编辑猪—人”异种肝移植手术，成功将一只多基因编辑猪的全肝移植到一位脑死亡患者体内，这为解决人体移植器官短缺的问题带来了曙光。下列叙述错误的是（　　） A．与猪相比，灵长类动物体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒更少 B．基因改造的猪肝脏可能导入了某种调节因子抑制抗原决定基因的表达 C．基因改造过程中可能用到了限制酶、DNA聚合酶和DNA连接酶等 D．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 7．采用基因工程技术培育转基因羊作为乳腺生物反应器，使其能合成人凝血因子且只存在于乳汁中。下列说法正确的是（    ） A．该转基因羊无法将人凝血因子基因传递给后代 B．该转基因羊的所有细胞都含有人凝血因子基因并可以正常表达 C．与乳腺生物反应器相比，膀胱生物反应器不受性别等限制，受体来源更广泛 D．将含有人凝血因子基因的表达载体导入羊乳腺细胞中即可获得乳腺生物反应器 8．研究人员仿照制备乳腺生物反应器的思路，制备了一种膀胱生物反应器用其获得人体特殊功能蛋白W，基本过程如下图所示。下列有关叙述错误的是（　　） A．图中①和③过程代表的操作分别是显微注射和胚胎移植 B．转基因动物乳腺上皮细胞与膀胱上皮细胞的遗传信息不同 C．需用激素对代孕母体进行同期发情处理 D．与乳腺生物反应器相比，膀胱生物反应器不受转基因动物性别和年龄的限制 9．基因工程自20世纪70年代兴起后，得到迅猛的发展，在多个领域得到广泛的应用。关于基因工程的应用，下列叙述正确的是（　　） A．将人胰岛素基因导入大肠杆菌细胞中表达的产物通常具有生物学活性 B．将乳糖合成酶基因导入奶牛基因组中生产牛奶可解决乳糖不耐受问题 C．将药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的终止子重组可生产所需药物 D．我国转基因抗虫棉的成功培育，实现了基因由微生物向植物的定向转移 知识点3 在食品工业方面的应用 10．下列关于基因工程的应用的叙述，错误的是（　　） A．将含药用蛋白基因的载体注射入牛的受精卵，从牛乳汁中获得所需的药品 B．基因工程改造后的个体与未经改造的同种个体之间已产生生殖隔离 C．利用基因工程生产的甜味剂对人体无害，但在食品中不可以大量添加 D．基因工程可以改良动植物品种、提高作物和畜产品的产量 11．聚羟基丁酸酯（PHB）是一种可降解塑料，可由木质素转化合成。某研究团队将关键代谢基因整合到微生物基因组中，并对工程菌进行驯化和筛选，实现了木质素向PHB的高效转化。下列叙述正确的是（　　） A．木质素为工程菌提供碳源，无需添加其他营养物质 B．对工程菌进行的驯化和筛选是通过选择培养基实现的 C．关键代谢基因整合到微生物基因组实现了诱变育种 D．获得PHB的工程菌需要利用提取、分离和纯化等技术 12．科学家们致力于通过基因工程手段解决各种医学和工业难题。下列关于基因工程技术应用的叙述，错误的是（　　） A．目前利用基因工程技术可以生产细胞因子、抗体和疫苗等 B．通过将肠乳糖酶导入到奶牛乳腺细胞中，以降低乳汁中乳糖含量，从而解决部分人群的乳糖不耐受问题 C．将来源于某些病毒、真菌的抗病基因导入植物中，可培育转基因抗病植物 D．利用基因工程菌来生产工业用酶的优点是酶纯度更高、生产成本显著降低、生产效率较高 13．下列生物技术操作不会达成预期目标的是（    ） A．将胰岛素基因表达质粒转入酵母菌，筛选获得产胰岛素工程菌 B．将肠乳糖酶基因导入奶牛乳腺细胞，培育产低乳糖牛乳的奶牛 C．将体外改造后能识别特定癌细胞的T细胞回输患者，进行癌症治疗 D．将花青素代谢相关基因导入植物体细胞，再经组织培养获得具有特定花色的植株 （限时：10min） 1、 选择题 1.空军军医大学西京医院于2024年3月10日在世界上首次实施一例“基因编辑猪—人”异种肝移植手术，成功将一只多基因编辑猪的全肝移植到一位脑死亡患者体内，这为解决人体移植器官短缺的问题带来了曙光。下列叙述错误的是（    ） A．与猪相比，灵长类动物体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒更少 B．基因改造的猪肝脏可能导入了某种调节因子抑制抗原决定基因的表达 C．基因改造过程中可能用到了限制酶和DNA连接酶等 D．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 2．某中草药植物富含护肤活性化合物，但人工种植过程中易出现农药残留、重金属污染等问题。植物细胞工程可在稳定的人工环境中实现中草药植物细胞、组织及器官的规模化工业生产，为人工种植进行了有效补充。下列叙述正确的是（    ） A．植物细胞工程获取所需代谢产物通常使用固体培养基 B．基因工程技术可提高目标植物细胞相应代谢产物产量 C．目标植物细胞提取的护肤活性化合物为持续表达产物 D．植物细胞工程提取的活性化合物无污染且对皮肤无害 3．白藜芦醇可被糖基化为白藜芦醇苷，二者不仅能提高植物的抗病能力，也有利于人体健康。研究人员将葡萄的白藜芦醇合成酶基因与组成型强启动子（在所有细胞中均能使下游基因高表达）构建表达载体，利用农杆菌将表达载体导入水稻品种中。结果发现转基因株系的白藜芦醇苷含量高于野生型，但并没有对稻瘟病菌表现出明显抗性。下列叙述错误的是（    ） A．可用农杆菌侵染水稻的愈伤组织来获得转基因水稻株系 B．改用组织特异性启动子可提高转基因株系的稻瘟病抗性 C．水稻体内可能表达了白藜芦醇糖基化酶基因 D．上述转基因株系提高了水稻的营养价值 4．乳腺生物反应器是动物基因工程的重要应用方向，其原理是将药用蛋白基因与乳腺特异性启动子重组，导入哺乳动物受精卵，培育出泌乳期可分泌药用蛋白的转基因动物。我国科研人员成功培育出能分泌人凝血因子Ⅷ的转基因牛，为血友病治疗提供了新思路。关于乳腺生物反应器培育的叙述，错误的是（　　） A．乳腺特异性启动子可保证药用蛋白基因只在乳腺细胞中表达 B．导入目的基因的受精卵需经早期胚胎培养和胚胎移植才能发育成转基因牛 C．转基因牛分泌的乳汁中，药用蛋白已完成加工修饰，具有生物活性 D．该技术培育的转基因牛，其所有体细胞中均不含药用蛋白基因 5．人体的抗凝血酶Ⅲ蛋白是一种血浆蛋白，作为药物可用于治疗某种血液疾病。我国最先利用乳腺生物反应器生产这种抗凝血酶Ⅲ蛋白，其培育过程如图所示。下列叙述正确的是（    ） A．培育过程中，需取囊胚的滋养层细胞做DNA分析，以检查胚胎性别 B．胚胎移植前，需对供体和受体进行免疫检查，避免发生免疫排斥反应 C．细胞在透明带内进行有丝分裂，细胞数量增加，细胞体积基本不变 D．利用乳腺生物反应器生产人抗凝血酶Ⅲ蛋白属于基因工程的应用 二、非选择题 6．基因工程在农牧业方面的应用 分类 实例 处理或作用 ________ 转基因抗虫棉、玉米、大豆、水稻和马铃薯 从某些生物中分离出抗虫基因导入作物，使之具有抗虫性状。可减少因_______的使用而造成的环境污染和对人类健康的损害，________。 转基因抗病植物 抗病毒转基因甜椒、番木瓜和烟草等 将源于某些病毒、真菌等的抗病基因导入作物，培育出抗病作物。 抗病毒的目的基因________、________ 抗真菌的目的基因________、________ ________ 抗除草剂玉米、转鱼抗寒基因番茄等 ________：调节细胞渗透压的基因(提高作物抗盐碱、抗干旱)；抗除草剂基因；鱼的抗冻蛋白基因。 改良植物的品质 高赖氨酸玉米、含大量纤维素的转基因玉米、转基因矮牵牛 改善植物的________含量(如氨基酸、蛋白质)或提升观赏价值等。 提高动物的________ 转生长激素基因的鲤鱼 由于外源生长激素基因的表达可以使转基因动物________，可将这类基因导入动物体内，以提高动物的________。 改善畜产品的______ 转肠乳糖酶基因牛 将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，使获得的转基因牛分泌的乳汁中，乳糖的含量大大降低。 7．人胰岛素是治疗糖尿病的重要药物。图表示利用基因工程技术生产人胰岛素的两种途径，其中途径1利用转基因牛作为乳腺生物反应器，途径2利用转基因大肠杆菌进行发酵生产。请分析回答： (1)该过程中构建重组质粒时，最好选用限制酶______。 (2)将重组质粒导入大肠杆菌前，需用Ca2+处理细菌，目的是______。在筛选含重组质粒的大肠杆菌时，培养基中通常加入四环素而非青霉素，原因是______。 (3)与途径2相比，途径1（乳腺生物反应器）生产人胰岛素的主要优势是_____。但其操作过程更加复杂，在将重组质粒导入受精卵后，还需经过早期胚胎培养和_____等技术环节，才能获得转基因牛。 (4)某科研团队为获得高效表达人胰岛素的转基因菌株，对初步筛选的菌株进行了扩大培养和产物测定。请简要写出测定其中人胰岛素含量的基本实验思路：_____。 （限时：8min） 1、 选择题 1．我国科学家将含有人凝血因子基因的DNA片段注射到羊的受精卵中，由该受精卵发育而成的羊分泌的乳汁含有凝血因子，可治疗血友病。下列叙述错误的是（　　） A．该项研究说明人和羊共用一套遗传密码 B．该羊的乳腺细胞含有人的凝血因子基因 C．该羊分泌的乳汁中含有人的凝血因子 D．该羊的后代不含有人的凝血因子基因 2．紫杉醇是一种天然抗癌药物，最初从红豆杉的树皮中提取，但产量极低。随着生物工程的发展，科学家们通过多种方法提高其产量： 方法一 关键酶基因转入红豆杉体细胞 通过植物组织培养技术获得高产植株 方法二 关键酶基因转入酵母菌 利用微生物发酵技术生产紫杉醇前体 方法三 对红豆杉愈伤组织进行基因改造 直接从培养物中提取紫杉醇 下列关于三种方法叙述正确的是（　　） A．方法一和方法三都利用了植物细胞的全能性 B．方法二的核心技术不属于细胞工程范畴，而属于发酵工程 C．方法三相较于方法一，能更好地解决资源短缺问题，且不受季节、气候等限制 D．方法一和方法三中，外源基因成功转入受体细胞后，均能正常表达及稳定遗传 3．人干扰素（IFN）是机体免疫细胞产生的一类细胞因子。用白细胞生产干扰素时，每个细胞最多只能产生100～1000个干扰素分子，而用基因工程技术改造的大肠杆菌发酵生产（原理如图），在1～2天内每个菌体能产生20万个干扰素分子。天然的干扰素在体外保存相当困难，如果将干扰素分子上的一个半胱氨酸变为丝氨酸，在一定条件下可以延长保存时间。下列说法正确的是（    ） A．基因工程核心步骤需要的工具酶有DNA聚合酶、限制酶、DNA连接酶，其作用部位都是磷酸二酯键 B．将重组质粒导入大肠杆菌常用显微注射技术 C．酵母菌或大肠杆菌都可作受体菌，二者生产的干扰素在结构上没有区别 D．为延长保存时间，对干扰素进行改造，需通过改造干扰素基因来实现 2、 非选择题 4．科学家通过基因编辑技术改造了一种耐盐细菌S，其可利用海水中的藻类生产可降解塑料。回答下列问题： (1)为提高细菌S对藻类的利用效率，研究人员在培养基中设置藻类碎屑作为______，并梯度增加其浓度，经多轮选择培养筛选优势菌种。培养过程中可采用______法进行活菌计数，用该方法统计的细菌数目往往______（填“大于”“等于”或“小于”）实际值，原因是______。 (2)利用改造后的细菌S发酵生产可降解塑料的过程中通入无菌空气并配合搅拌桨的持续运作，其主要目的是______（答两点）。 (3)利用改造后的细菌S发酵生产可降解塑料的过程中pH需维持在7.5，温度需维持在37℃左右，原因是______。 (4)请设计实验，验证经基因编辑后的细菌S利用藻类的能力得到提高。 实验思路：______。 预期实验结果：______。 5．人胰岛素样生长因子1(IGF-1)是一种具有促进细胞生长和分化功能的多肽类激素，天然IGF-1主要来源于人体血液，提取困难且成本高昂。研究人员尝试利用基因工程将人的IGF-1基因导入奶牛受精卵中，使转基因奶牛的乳腺细胞能合成并分泌IGF-1，从而通过乳汁获取大量药用蛋白。回答下列问题： (1)制备乳腺生物反应器的过程中，为了确保IGF-1基因能在奶牛乳腺细胞中特异性表达，构建基因表达载体时需___________。 (2)该基因操作中，改造后的IGF-1基因的编码链(与转录模板链互补的DNA链)的首尾序列、所用载体如图所示，其中为氨苄青霉素抗性基因，限制酶的酶切位点及识别序列列表所示。 限制酶 识别序列 BamHⅠ 5′-G↓GATCC-3′ EcoRⅠ 5′-G↓AATTC-3′ HindⅢ 5′-A↓AGCTT-3′ 据图表分析，为保证目的基因与载体正确连接，切割IGF-1基因应选择限制酶___________。将构建好的基因表达载体导入奶牛受精卵中，通常采用的方法是___________。 (3)获得的早期胚胎需要进行性别鉴定并进行胚胎移植。进行性别鉴定时，可选择早期胚胎的___________时期，取___________细胞进行性别检测，获得性染色体组成为___________的早期胚胎。胚胎移植过程中，代孕母牛需要进行___________处理。获得转基因奶牛后，若要从分子水平检测转基因奶牛IGF-1基因在乳腺组织中是否成功表达，可采用的方法是___________。 (4)如果将IGF-1基因转移到牛的膀胱上皮细胞中，利用转基因牛的尿液生产提取药物比乳汁生产提取药物的更大优越性在于___________(答出2点)。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 3.3 基因工程的应用（分层作业） 基础巩固+能力提升+拓展培优 三维训练 （限时：20min） 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A B C B C A C B D B 题号 11 12 13 14 15 16 17 18 21 22 答案 B B B A B B D D D C 题号 23 答案 D 1.A  2.B 3.C  4.B 5.C 6.A 7.C 8.B 9.D 10.B  11.B 12.B 13.B （限时：10min） 1.A 2.B 3.B 4.D 5.D 6.【答案】 转基因抗虫植物 化学农药 降低生产成本、提高产量 病毒外壳蛋白基因 病毒复制酶基因 几丁质酶基因 抗毒素合成基因 转基因抗逆植物 抗逆性基因 营养成分 生长速率 生长更快 生长速率 品质 7.【答案】 (1) EcoRⅠ和 BamHⅠ (2)使其处于感受态，易于吸收外源 DNA 质粒上有四环素抗性基因作为标记基因，且青霉素抗性基因可能在插入目的基因时被破坏，而四环素抗性基因保持完整，因此用四环素筛选可保留重组质粒的大肠杆菌 (3)途径1是乳腺生物反应器，真核系统（牛乳腺细胞）能对蛋白质进行正确加工（如折叠、糖基化），产物活性更高，更接近天然人胰岛素；且分泌到乳汁中便于纯化 胚胎移植 (4)收集扩大培养的菌体，破碎细胞后离心取上清，利用抗胰岛素抗体，根据抗原-抗体的特异性反应检测胰岛素的含量 （限时：8min） 1.D 2.C 3. D 4.【答案】 (1)唯一碳源 稀释涂布平板 小于 当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落 (2)提高培养液中溶解氧含量；促进营养混合与均匀分布，使培养液混合均匀；提高菌种对营养物质的利用效率等 (3)维持在最适pH和最适温度，以保证发酵效率最高 (4)用基因编辑后的细菌S（实验组）、未进行基因编辑的野生型细菌S（对照组）在相同培养基（含藻类碎屑）、37℃、pH7.5等条件下培养，定期测定藻类碎屑的降解率 预期实验结果：实验组藻类碎屑的降解率显著高于对照组 5.【答案】 (1)将IGF-1基因与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 (2) Ⅰ和Ⅲ 显微注射法 (3)囊胚 滋养层 XX 同期发情 抗原—抗体杂交法 (4)不受性别限制；不受时间限制(答出2点且合理即可) / 学科网（北京）股份有限公司 $ 3.3 基因工程的应用（分层作业） 基础巩固+能力提升+拓展培优 三维训练 （限时：20min） 知识点1 在农牧业方面的应用 1．苏云金杆菌产生的Bt抗虫蛋白能专门破坏棉铃虫等鳞翅目害虫的消化系统，导致其死亡，而对人畜无害。科研人员将苏云金杆菌的基因导入棉花中，使得棉花植株产生Bt抗虫蛋白，从而培育出了转基因抗虫棉。下列叙述错误的是（　　） A．宜从棉铃虫组织的研磨液中取样，进而分离苏云金杆菌 B．用于培养苏云金杆菌的培养基要进行高压蒸汽灭菌处理 C．Bt抗虫蛋白能杀死棉铃虫，与棉铃虫肠上皮细胞的特异性受体有关 D．在转基因抗虫棉田设立非转基因棉田区，可避免Bt抗性基因频率上升过快 【答案】A 【详解】A、苏云金杆菌是土壤中的细菌，其Bt蛋白通过感染害虫发挥作用，但分离该菌应从土壤或特定培养基取样，而非棉铃虫组织研磨液，A错误； B、微生物培养需无菌操作，培养基经高压蒸汽灭菌可杀死所有微生物及孢子，确保纯培养，B正确； C、Bt蛋白需与棉铃虫肠上皮细胞的特异性受体结合，才能破坏其消化系统，体现蛋白质作用的特异性，C正确； D、设立非转基因棉田区可保留敏感棉铃虫个体，通过基因交流降低抗性基因在种群中的频率，延缓抗性进化，D正确。 故选A。 2．雁江柑橘新星“雁媛”在万众瞩目中成功“出道”，它是用爱媛作父本，耙耙柑作母本培育而来，既遗传了耙耙柑好剥皮的优点，也遗传了爱媛汁水多的优势，具有果香独特、酸甜适度等特点。这种生物育种技术属于（　　） A．转基因技术 B．杂交育种技术 C．克隆技术 D．组织培养技术 【答案】B 【详解】A、转基因技术需通过人工导入外源基因，题干未提及基因操作，A错误； B、杂交育种通过不同亲本杂交，使子代结合双亲的优良性状，符合题干描述，B正确； C、克隆技术属于无性繁殖，后代与母本遗传信息一致，而题干为有性杂交，C错误； D、组织培养技术利用植物细胞全能性进行无性繁殖，与杂交无关，D错误。 故选B。 3．下列有关基因工程应用的说法，错误的是（　　） A．将外源生长激素基因导入动物体内可提高动物生长速率 B．将必需氨基酸含量多的蛋白质基因导入农作物，提高农产品的品质 C．用转基因动物作为器官移植的供体时，导入的是调节因子，不是目的基因 D．抗除草剂基因成功导入某抗盐植物，该植物不一定具有抗除草剂及抗盐性状 【答案】C 【分析】1、植物基因工程的应用：（1）抗虫转基因植物；（2）抗病转基因植物；（3）抗逆转基因植物；（4）转基因改良植物品质。总之基因工程在农业上用于生产高产、稳产和具有优良品质的品种，能产生抗逆性品种。 2、动物基因工程的成果：（1）提高动物的生长速度：外源生长激素基因；（2）改善畜产品的品质；（3）转基因动物生产药物；（4）转基因动物作器官移植的供体；（5）基因工程药物，如人胰岛素、细胞因子、抗体、疫苗、生长激素、干扰素等。 【详解】A、将外源生长激素基因导入动物体内，可使动物自身合成更多生长激素，从而促进生长，提高生长速率，A正确； B、将必需氨基酸含量多的蛋白质基因导入农作物，能提高农作物合成的蛋白质中必需氨基酸的比例，从而改善农产品的营养品质，B正确； C、用转基因动物作为器官移植供体时，需导入的调节因子（如抑制抗原表达的基因）本身就是目的基因，而非“不是目的基因”，C错误； D、抗除草剂基因导入抗盐植物后，若该基因未成功表达（如未整合到受体细胞基因组或未转录翻译），或抗盐性状因其他因素未表现，则植物可能不表现相应性状，D正确。 故选C。 4．科学家通过实验，将苏云金杆菌的“杀虫基因（Bt抗虫基因）”转接到棉花的染色体上使棉花细胞也能产生Bt抗虫蛋白抵抗虫害。下列叙述错误的是（　　） A．这项研究说明苏云金杆菌和棉花共用一套遗传密码 B．该棉花叶肉细胞和根部细胞属于已分化的细胞，含有的DNA不同，RNA和蛋白质也不同 C．苏云金杆菌体内的Bt抗虫基因不遵循孟德尔遗传规律 D．转入抗虫基因的棉花是否具有抗虫性状也会受到其他因素的影响 【答案】B 【分析】基因工程技术的基本步骤： （1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成； （2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等； （3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样； （4）目的基因的检测与鉴定。 【详解】A、依据题意知苏云金杆菌的Bt抗虫基因在棉花细胞也能产生Bt抗虫蛋白，说明苏云金杆菌和棉花共用一套遗传密码，A正确； B、该棉花叶肉细胞和根部细胞来自同一个受精卵，含有的DNA相同，由于已分化，表达的基因不完全相同，RNA和蛋白质不完全相同，B错误； C、苏云金杆菌是原核生物，无以核膜为界限的细胞核，体内的Bt抗虫基因不遵循孟德尔遗传规律，C正确； D、生物性状会受到基因，基因表达产物，环境等多个因素的干扰，转入抗虫基因的棉花是否具有抗虫性状也会受到其他因素的影响，D正确。 故选B。 知识点2 在医药卫生领域的应用 5．我国科学家将含有人凝血因子基因的DNA片段注射到羊的受精卵中，由该受精卵发育而成的羊所分泌的乳汁中含有人的凝血因子，可用于治疗血友病。下列叙述错误的是（    ） A．这项研究说明人和羊共用一套遗传密码 B．人的基因是有遗传效应的DNA片段 C．该羊的乳汁中含有人的凝血因子基因 D．该羊能分泌人凝血因子的特性可能遗传给子代 【答案】C 【详解】A、遗传密码在生物界具有通用性，这是外源基因能在不同物种中表达的基础，A正确； B、基因是具有遗传效应的DNA片段，这是基因的本质，B正确； C、乳汁中的凝血因子是基因表达的产物（蛋白质），而基因位于羊的体细胞核DNA中，不会直接分泌到乳汁中，C错误； D、若外源基因成功整合到羊的生殖细胞中，该性状可通过生殖细胞遗传给子代，D正确； 故选C。 6．空军军医大学西京医院于2024年3月10日在世界上首次实施一例“基因编辑猪—人”异种肝移植手术，成功将一只多基因编辑猪的全肝移植到一位脑死亡患者体内，这为解决人体移植器官短缺的问题带来了曙光。下列叙述错误的是（　　） A．与猪相比，灵长类动物体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒更少 B．基因改造的猪肝脏可能导入了某种调节因子抑制抗原决定基因的表达 C．基因改造过程中可能用到了限制酶、DNA聚合酶和DNA连接酶等 D．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 【答案】A 【详解】A、灵长类动物与人类亲缘关系较近，体内病毒更容易跨物种传播至人类（如HIV），因此灵长类动物隐藏的致病病毒更多，而非更少，A错误； B、基因编辑可能通过抑制猪细胞中抗原决定基因的表达，从而减少人体免疫系统对猪器官的排斥，B正确； C、基因改造需用限制酶切割DNA，DNA连接酶连接目的基因与载体，而PCR扩增目的基因时需耐高温的DNA聚合酶（如Taq酶），C正确； D、器官短缺和免疫排斥是器官移植的主要障碍，异种移植和基因编辑技术分别针对这两大难题，D正确。 故选A。 7．采用基因工程技术培育转基因羊作为乳腺生物反应器，使其能合成人凝血因子且只存在于乳汁中。下列说法正确的是（    ） A．该转基因羊无法将人凝血因子基因传递给后代 B．该转基因羊的所有细胞都含有人凝血因子基因并可以正常表达 C．与乳腺生物反应器相比，膀胱生物反应器不受性别等限制，受体来源更广泛 D．将含有人凝血因子基因的表达载体导入羊乳腺细胞中即可获得乳腺生物反应器 【答案】C 【详解】A、转基因羊的生殖细胞若含有人凝血因子基因，则可通过有性生殖传递给后代。通常基因工程中，目的基因会整合到受精卵的基因组中，因此转基因羊能传递该基因，A错误； B、转基因羊的所有细胞均含有人凝血因子基因（因源于受精卵分裂分化），但基因表达具有选择性，仅在乳腺细胞等特定细胞中表达，B错误； C、乳腺生物反应器需雌性个体分泌乳汁，而膀胱生物反应器可从雌雄个体的尿液中收集产物，受体选择不受性别限制，来源更广泛，C正确； D、乳腺细胞是高度分化的体细胞，无法发育为完整个体。需将表达载体导入受精卵，经胚胎发育形成转基因个体，D错误。 故选C。 8．研究人员仿照制备乳腺生物反应器的思路，制备了一种膀胱生物反应器用其获得人体特殊功能蛋白W，基本过程如下图所示。下列有关叙述错误的是（　　） A．图中①和③过程代表的操作分别是显微注射和胚胎移植 B．转基因动物乳腺上皮细胞与膀胱上皮细胞的遗传信息不同 C．需用激素对代孕母体进行同期发情处理 D．与乳腺生物反应器相比，膀胱生物反应器不受转基因动物性别和年龄的限制 【答案】B 【详解】A、图中①表示将目的基因导入受体细胞，利用受精卵作为重组表达载体的宿主细胞常采用显微注射的方法将载体注入，③表示胚胎移植，A正确； B、转基因动物乳腺上皮细胞与膀胱上皮细胞是体细胞有丝分裂再经分化而来，遗传信息相同，B错误； C、对代孕母体进行同期发情处理，以使其子宫处于与供体相同的生理状态，C正确； D、由于只有雌性动物哺乳期才能产奶，因此与乳腺生物反应器相比，膀胱生物反应器不受转基因动物性别和年龄的限制，D正确。 故选B。 9．基因工程自20世纪70年代兴起后，得到迅猛的发展，在多个领域得到广泛的应用。关于基因工程的应用，下列叙述正确的是（　　） A．将人胰岛素基因导入大肠杆菌细胞中表达的产物通常具有生物学活性 B．将乳糖合成酶基因导入奶牛基因组中生产牛奶可解决乳糖不耐受问题 C．将药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的终止子重组可生产所需药物 D．我国转基因抗虫棉的成功培育，实现了基因由微生物向植物的定向转移 【答案】D 【分析】1、植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力（如抗除草剂、抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱等）以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。 2、动物基因工程方面，将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，通过显微注射等方法，导入哺乳动物（哺乳动物才会泌乳）的受精卵中，然后将受精卵送入母体内，使其生长发育成转基因动物。该转基因动物进入泌乳期后，通过分泌的乳汁获得所需药品，称之为乳腺生物反应器。 3、医药卫生方面，基因治疗是治疗遗传病最有效的手段。 【详解】A、由于大肠杆菌细胞内没有内质网和高尔基体，不能对胰岛素前体进行加工，将人胰岛素基因导入大肠杆菌细胞中表达的产物不具有生物学活性，A错误； B、将乳糖酶（可水解乳糖）基因导入奶牛基因组中生产牛奶可解决乳糖不耐受问题，B错误； C、将药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的启动子重组导入哺乳动物的受精卵中，可利用转基因动物生产所需药物，C错误； D、Bt毒蛋白基因来源于苏云金芽孢杆菌，我国转基因抗虫棉的成功培育，实现了基因由微生物向植物的定向转移，D正确。 知识点3 在食品工业方面的应用 10．下列关于基因工程的应用的叙述，错误的是（　　） A．将含药用蛋白基因的载体注射入牛的受精卵，从牛乳汁中获得所需的药品 B．基因工程改造后的个体与未经改造的同种个体之间已产生生殖隔离 C．利用基因工程生产的甜味剂对人体无害，但在食品中不可以大量添加 D．基因工程可以改良动植物品种、提高作物和畜产品的产量 【答案】B 【分析】1、植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力（如抗除草剂、抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱等）以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。 2、动物基因工程方面，将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，通过显微注射等方法，导入哺乳动物（哺乳动物才会泌乳）的受精卵中，然后将受精卵送入母体内，使其生长发育成转基因动物。该转基因动物进入泌乳期后，通过分泌的乳汁获得所需药品，称之为乳腺生物反应器。 3、医药卫生方面，基因治疗是治疗遗传病最有效的手段。 【详解】A、将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，通过显微注射等方法，导入牛的受精卵中，然后使其生长发育成转基因动物，并通过分泌的乳汁来生产所需要的药品，A正确； B、基因工程改造后的个体与未经改造的同种个体之间仍属于同一物种，没有产生生殖隔离，B错误； C、利用基因工程生产的甜味剂虽然对人体无害，但也不能在食品中大量添加，C正确； D、基因工程可以根据人们的意愿，改良动植物品种、提高作物和畜产品的产量，D正确。 故选B。 11．聚羟基丁酸酯（PHB）是一种可降解塑料，可由木质素转化合成。某研究团队将关键代谢基因整合到微生物基因组中，并对工程菌进行驯化和筛选，实现了木质素向PHB的高效转化。下列叙述正确的是（　　） A．木质素为工程菌提供碳源，无需添加其他营养物质 B．对工程菌进行的驯化和筛选是通过选择培养基实现的 C．关键代谢基因整合到微生物基因组实现了诱变育种 D．获得PHB的工程菌需要利用提取、分离和纯化等技术 【答案】B 【详解】A、木质素主要提供碳源，但微生物生长还需氮源、无机盐等，仅木质素无法满足所有营养需求，A错误； B、驯化和筛选工程菌时，选择培养基能抑制其他微生物生长，从而筛选出目标菌株，B正确； C、关键代谢基因整合到微生物属于基因工程（转基因技术），而非诱变育种（由物理、化学等因素诱导基因突变），C错误； D、“获得PHB的工程菌”需通过基因工程构建和筛选，而提取、分离和纯化技术用于获取PHB产物本身，D错误。 故选B。 12．科学家们致力于通过基因工程手段解决各种医学和工业难题。下列关于基因工程技术应用的叙述，错误的是（　　） A．目前利用基因工程技术可以生产细胞因子、抗体和疫苗等 B．通过将肠乳糖酶导入到奶牛乳腺细胞中，以降低乳汁中乳糖含量，从而解决部分人群的乳糖不耐受问题 C．将来源于某些病毒、真菌的抗病基因导入植物中，可培育转基因抗病植物 D．利用基因工程菌来生产工业用酶的优点是酶纯度更高、生产成本显著降低、生产效率较高 【答案】B 【详解】A、基因工程技术在医学领域应用广泛，可通过工程菌或动物细胞培养生产细胞因子（如干扰素）、抗体（如单克隆抗体）和疫苗（如乙肝疫苗）等生物制品，A正确； B、应将肠乳糖酶基因导入奶牛受精卵等，使转基因奶牛乳腺细胞表达肠乳糖酶来降低乳汁乳糖，直接导入乳腺细胞无法稳定遗传和表达，B错误； C、抗病基因可来源于病毒（如病毒外壳蛋白基因）或真菌（如几丁质酶基因），导入植物后可增强抗病性，C正确； D、基因工程菌能高效生产高纯度工业酶，且成本低，D正确。 故选B。 13．下列生物技术操作不会达成预期目标的是（    ） A．将胰岛素基因表达质粒转入酵母菌，筛选获得产胰岛素工程菌 B．将肠乳糖酶基因导入奶牛乳腺细胞，培育产低乳糖牛乳的奶牛 C．将体外改造后能识别特定癌细胞的T细胞回输患者，进行癌症治疗 D．将花青素代谢相关基因导入植物体细胞，再经组织培养获得具有特定花色的植株 【答案】B 【详解】A、酵母菌作为真核生物，具备表达复杂蛋白质的机制，将胰岛素基因表达质粒转入后，可通过筛选获得工程菌，A正确； B、将肠乳糖酶基因导入奶牛受精卵，可以培育出产低乳糖牛乳的奶牛，如果导入奶牛乳腺细胞，但体细胞无法发育为完整个体，则不能达成预期目标，B错误； C、将体外改造后能识别特定癌细胞的T细胞回输患者，可以识别特定的癌细胞，从而进行癌症治疗，C正确； D、体细胞导入花青素基因后，通过植物组织培养可发育为完整植株，基因表达可改变花色，D正确。 故选B。 （限时：10min） 1、 选择题 1.空军军医大学西京医院于2024年3月10日在世界上首次实施一例“基因编辑猪—人”异种肝移植手术，成功将一只多基因编辑猪的全肝移植到一位脑死亡患者体内，这为解决人体移植器官短缺的问题带来了曙光。下列叙述错误的是（    ） A．与猪相比，灵长类动物体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒更少 B．基因改造的猪肝脏可能导入了某种调节因子抑制抗原决定基因的表达 C．基因改造过程中可能用到了限制酶和DNA连接酶等 D．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 【答案】A 【详解】A、与猪相比，灵长类动物和人类的亲缘关系更近，体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒更多，A错误； B、基因改造的猪肝脏可能导入了某种调节因子抑制抗原决定基因的表达，以降低免疫排斥反应，B正确； C、基因改造过程中可能用到了限制酶和 DNA 连接酶等工具酶，用于切割和连接 DNA 片段，C正确； D、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，异种器官移植为解决器官短缺问题提供了新方向，D正确。 2．某中草药植物富含护肤活性化合物，但人工种植过程中易出现农药残留、重金属污染等问题。植物细胞工程可在稳定的人工环境中实现中草药植物细胞、组织及器官的规模化工业生产，为人工种植进行了有效补充。下列叙述正确的是（    ） A．植物细胞工程获取所需代谢产物通常使用固体培养基 B．基因工程技术可提高目标植物细胞相应代谢产物产量 C．目标植物细胞提取的护肤活性化合物为持续表达产物 D．植物细胞工程提取的活性化合物无污染且对皮肤无害 【答案】B 【详解】A、植物细胞工程获取代谢产物常用液体培养基进行悬浮培养，而非固体培养基，A错误； B、可通过基因工程导入相关基因，提高目标植物细胞代谢产物的产量，B正确； C、护肤活性化合物通常是次生代谢产物，不一定是持续表达产物，C错误； D、植物细胞工程产物可减少污染，但可能存在副作用如浓度过高等，不能直接判定对皮肤无害，D错误。 3．白藜芦醇可被糖基化为白藜芦醇苷，二者不仅能提高植物的抗病能力，也有利于人体健康。研究人员将葡萄的白藜芦醇合成酶基因与组成型强启动子（在所有细胞中均能使下游基因高表达）构建表达载体，利用农杆菌将表达载体导入水稻品种中。结果发现转基因株系的白藜芦醇苷含量高于野生型，但并没有对稻瘟病菌表现出明显抗性。下列叙述错误的是（    ） A．可用农杆菌侵染水稻的愈伤组织来获得转基因水稻株系 B．改用组织特异性启动子可提高转基因株系的稻瘟病抗性 C．水稻体内可能表达了白藜芦醇糖基化酶基因 D．上述转基因株系提高了水稻的营养价值 【答案】B 【详解】A、通过侵染愈伤组织可实现外源基因的稳定转化，该方法符合水稻转基因技术流程，A正确； B、组织特异性启动子仅在特定组织中激活基因表达。但题干中稻瘟病抗性缺失可能源于白藜芦醇苷本身不直接参与抗病（或需特定代谢途径），与基因表达部位无关。即使改用组织特异性启动子，也无法解决抗病机制缺失的问题，B错误； C、白藜芦醇苷是白藜芦醇的糖基化产物，而转基因水稻仅导入白藜芦醇合成酶基因。产物中出现糖基化形式，说明水稻细胞内源糖基化酶基因表达了相应修饰酶，C正确； D、题干明确白藜芦醇苷"有利于人体健康"，转基因株系该物质含量高于野生型，故营养价值提升，D正确。 故选B。 4．乳腺生物反应器是动物基因工程的重要应用方向，其原理是将药用蛋白基因与乳腺特异性启动子重组，导入哺乳动物受精卵，培育出泌乳期可分泌药用蛋白的转基因动物。我国科研人员成功培育出能分泌人凝血因子Ⅷ的转基因牛，为血友病治疗提供了新思路。关于乳腺生物反应器培育的叙述，错误的是（　　） A．乳腺特异性启动子可保证药用蛋白基因只在乳腺细胞中表达 B．导入目的基因的受精卵需经早期胚胎培养和胚胎移植才能发育成转基因牛 C．转基因牛分泌的乳汁中，药用蛋白已完成加工修饰，具有生物活性 D．该技术培育的转基因牛，其所有体细胞中均不含药用蛋白基因 【答案】D 【详解】A、乳腺特异性启动子是调控基因在乳腺细胞中特异性转录的DNA序列，可确保药用蛋白基因仅在乳腺细胞中表达，不在其他组织中表达，A正确； B、将目的基因导入受精卵后，需通过早期胚胎培养（如桑椹胚或囊胚阶段）和胚胎移植至代孕母体子宫内，才能完成转基因牛的个体发育，B正确； C、乳腺细胞具备内质网、高尔基体等细胞器，可对分泌蛋白进行糖基化等翻译后修饰，使乳汁中的药用蛋白具有正确空间结构和生物活性，C正确； D、目的基因导入的是受精卵，经有丝分裂发育成的转基因牛所有体细胞均含该基因（但仅在乳腺细胞表达），D错误。 故选D。 5．人体的抗凝血酶Ⅲ蛋白是一种血浆蛋白，作为药物可用于治疗某种血液疾病。我国最先利用乳腺生物反应器生产这种抗凝血酶Ⅲ蛋白，其培育过程如图所示。下列叙述正确的是（    ） A．培育过程中，需取囊胚的滋养层细胞做DNA分析，以检查胚胎性别 B．胚胎移植前，需对供体和受体进行免疫检查，避免发生免疫排斥反应 C．细胞在透明带内进行有丝分裂，细胞数量增加，细胞体积基本不变 D．利用乳腺生物反应器生产人抗凝血酶Ⅲ蛋白属于基因工程的应用 【答案】D 【详解】A、乳腺生物反应器必须是雌性个体，因此在进行核移植时，应选择雌性个体动物的细胞核，克隆出的个体均为雌性，无需进行性别鉴定，A错误； B、受体对移入子宫的外来同种生物的胚胎不发生免疫排斥反应，因此胚胎移植入受体的子宫前，无需对受体进行胚胎免疫检查，B错误； C、重构胚发育早期，细胞在透明带内进行卵裂，卵裂的特点是细胞进行有丝分裂，细胞数量增加，总体积基本不变，每个细胞体积变小，C错误； D、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，D正确。 故选D。 二、非选择题 6．基因工程在农牧业方面的应用 分类 实例 处理或作用 ________ 转基因抗虫棉、玉米、大豆、水稻和马铃薯 从某些生物中分离出抗虫基因导入作物，使之具有抗虫性状。可减少因_______的使用而造成的环境污染和对人类健康的损害，________。 转基因抗病植物 抗病毒转基因甜椒、番木瓜和烟草等 将源于某些病毒、真菌等的抗病基因导入作物，培育出抗病作物。 抗病毒的目的基因________、________ 抗真菌的目的基因________、________ ________ 抗除草剂玉米、转鱼抗寒基因番茄等 ________：调节细胞渗透压的基因(提高作物抗盐碱、抗干旱)；抗除草剂基因；鱼的抗冻蛋白基因。 改良植物的品质 高赖氨酸玉米、含大量纤维素的转基因玉米、转基因矮牵牛 改善植物的________含量(如氨基酸、蛋白质)或提升观赏价值等。 提高动物的________ 转生长激素基因的鲤鱼 由于外源生长激素基因的表达可以使转基因动物________，可将这类基因导入动物体内，以提高动物的________。 改善畜产品的______ 转肠乳糖酶基因牛 将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，使获得的转基因牛分泌的乳汁中，乳糖的含量大大降低。 【答案】 转基因抗虫植物 化学农药 降低生产成本、提高产量 病毒外壳蛋白基因 病毒复制酶基因 几丁质酶基因 抗毒素合成基因 转基因抗逆植物 抗逆性基因 营养成分 生长速率 生长更快 生长速率 品质 【解析】略 7．人胰岛素是治疗糖尿病的重要药物。图表示利用基因工程技术生产人胰岛素的两种途径，其中途径1利用转基因牛作为乳腺生物反应器，途径2利用转基因大肠杆菌进行发酵生产。请分析回答： (1)该过程中构建重组质粒时，最好选用限制酶______。 (2)将重组质粒导入大肠杆菌前，需用Ca2+处理细菌，目的是______。在筛选含重组质粒的大肠杆菌时，培养基中通常加入四环素而非青霉素，原因是______。 (3)与途径2相比，途径1（乳腺生物反应器）生产人胰岛素的主要优势是_____。但其操作过程更加复杂，在将重组质粒导入受精卵后，还需经过早期胚胎培养和_____等技术环节，才能获得转基因牛。 (4)某科研团队为获得高效表达人胰岛素的转基因菌株，对初步筛选的菌株进行了扩大培养和产物测定。请简要写出测定其中人胰岛素含量的基本实验思路：_____。 【答案】(1) EcoRⅠ和 BamHⅠ (2) 使其处于感受态，易于吸收外源 DNA 质粒上有四环素抗性基因作为标记基因，且青霉素抗性基因可能在插入目的基因时被破坏，而四环素抗性基因保持完整，因此用四环素筛选可保留重组质粒的大肠杆菌 (3) 途径1是乳腺生物反应器，真核系统（牛乳腺细胞）能对蛋白质进行正确加工（如折叠、糖基化），产物活性更高，更接近天然人胰岛素；且分泌到乳汁中便于纯化 胚胎移植 (4)收集扩大培养的菌体，破碎细胞后离心取上清，利用抗胰岛素抗体，根据抗原-抗体的特异性反应检测胰岛素的含量 【分析】1、基因工程是指按照人们的意愿，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。 2、基因工程技术的基本步骤：目的基因的获取；基因表达载体的构建；将目的基因导入受体细胞；目的基因的检测与鉴定。 3、基因工程的工具： （1）限制酶：能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断裂。 （2）DNA连接酶：连接的是两个核苷酸之间的磷酸二酯键。 （3）运载体：常用的运载体有质粒、噬菌体的衍生物、动植物病毒。 【详解】（1）选用两种限制酶（比如 EcoRⅠ和 BamHⅠ）切割质粒和目的基因，既可以保留四环素抗性基因，又使目的基因正确插入并避免自身环化。 （2）Ca²⁺处理大肠杆菌使其处于感受态，易于吸收外源 DNA。质粒上有四环素抗性基因作为标记基因，且青霉素抗性基因可能在插入目的基因时被破坏，而四环素抗性基因保持完整，因此用四环素筛选可保留重组质粒的大肠杆菌。 （3）途径2使用大肠杆菌获得胰岛素，其是原核细胞，途径1是乳腺生物反应器，真核系统（牛乳腺细胞）能对蛋白质进行正确加工（如折叠、糖基化），产物活性更高，更接近天然人胰岛素；且分泌到乳汁中便于纯化。在将重组质粒导入受精卵后，需经过早期胚胎培养和胚胎移植才能获得转基因牛。 （4）收集扩大培养的菌体，破碎细胞后离心取上清，利用抗胰岛素抗体，根据抗原-抗体的特异性反应检测胰岛素的含量。 （限时：8min） 1、 选择题 1．我国科学家将含有人凝血因子基因的DNA片段注射到羊的受精卵中，由该受精卵发育而成的羊分泌的乳汁含有凝血因子，可治疗血友病。下列叙述错误的是（　　） A．该项研究说明人和羊共用一套遗传密码 B．该羊的乳腺细胞含有人的凝血因子基因 C．该羊分泌的乳汁中含有人的凝血因子 D．该羊的后代不含有人的凝血因子基因 【答案】D 【详解】A、自然界中的所有生物共用同一套遗传密码，A正确； B、因为该羊分泌的乳汁中含有人的凝血因子，说明该羊的乳腺细胞中含有人的凝血因子基因，B正确； C、依据题干信息，将含有人凝血因子基因的DNA片段注射到羊的受精卵中，由该受精卵发育而成的羊分泌的乳汁含有凝血因子，说明该羊分泌的乳汁中含有人的凝血因子，C正确； D、由于将人凝血因子基因的DNA片段注射到羊的受精卵中，该羊性腺细胞含有该基因，通过减数分裂产生的卵细胞可能含有该基因，其后代也可能含有人的凝血因子基因，D错误。 故选D。 2．紫杉醇是一种天然抗癌药物，最初从红豆杉的树皮中提取，但产量极低。随着生物工程的发展，科学家们通过多种方法提高其产量： 方法一 关键酶基因转入红豆杉体细胞 通过植物组织培养技术获得高产植株 方法二 关键酶基因转入酵母菌 利用微生物发酵技术生产紫杉醇前体 方法三 对红豆杉愈伤组织进行基因改造 直接从培养物中提取紫杉醇 下列关于三种方法叙述正确的是（　　） A．方法一和方法三都利用了植物细胞的全能性 B．方法二的核心技术不属于细胞工程范畴，而属于发酵工程 C．方法三相较于方法一，能更好地解决资源短缺问题，且不受季节、气候等限制 D．方法一和方法三中，外源基因成功转入受体细胞后，均能正常表达及稳定遗传 【答案】C 【详解】A、方法一通过植物组织培养获得植株，利用了细胞的全能性；方法三仅培养愈伤组织并直接提取产物，未发育成完整个体，未体现全能性，A错误； B、方法二的核心技术是基因工程（将关键酶基因转入酵母菌），属于基因工程范畴，而发酵工程是后续生产手段，B错误； C、方法三通过细胞培养直接生产紫杉醇，无需依赖植株生长，可大规模工业化生产，资源利用率高且不受自然条件限制，C正确； D、外源基因的稳定遗传需整合到受体细胞基因组中，且表达受调控影响，方法一（体细胞转基因）和方法三（愈伤组织转基因）均无法保证基因必然正常表达及稳定遗传，D错误。 故选C。 3．人干扰素（IFN）是机体免疫细胞产生的一类细胞因子。用白细胞生产干扰素时，每个细胞最多只能产生100～1000个干扰素分子，而用基因工程技术改造的大肠杆菌发酵生产（原理如图），在1～2天内每个菌体能产生20万个干扰素分子。天然的干扰素在体外保存相当困难，如果将干扰素分子上的一个半胱氨酸变为丝氨酸，在一定条件下可以延长保存时间。下列说法正确的是（    ） A．基因工程核心步骤需要的工具酶有DNA聚合酶、限制酶、DNA连接酶，其作用部位都是磷酸二酯键 B．将重组质粒导入大肠杆菌常用显微注射技术 C．酵母菌或大肠杆菌都可作受体菌，二者生产的干扰素在结构上没有区别 D．为延长保存时间，对干扰素进行改造，需通过改造干扰素基因来实现 【答案】D 【分析】基因工程的核心步骤是构建基因表达载体，此步骤需用到限制酶和DNA连接酶。大肠杆菌是原核生物没有内质网和高尔基体等众多细胞器，将重组质粒导入大肠杆菌常用钙离子处理法。 【详解】A、基因工程核心步骤是基因表达载体的构建，需要的工具酶是限制酶、DNA连接酶，不需要DNA聚合酶，A错误； B、将重组质粒导入大肠杆菌时，要用Ca2+处理，使其处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，B错误； C、酵母菌是真核生物，大肠杆菌是原核生物，干扰素是糖蛋白，蛋白质的糖链是在内质网和高尔基体上加工完成的，所以二者生产的干扰素在结构上会存在一定的区别，C错误； D、为延长保存时间，对干扰素进行改造，可以利用基因工程生产干扰素，所以需通过改造干扰素基因来实现，D正确。 故选D。 2、 非选择题 4．科学家通过基因编辑技术改造了一种耐盐细菌S，其可利用海水中的藻类生产可降解塑料。回答下列问题： (1)为提高细菌S对藻类的利用效率，研究人员在培养基中设置藻类碎屑作为______，并梯度增加其浓度，经多轮选择培养筛选优势菌种。培养过程中可采用______法进行活菌计数，用该方法统计的细菌数目往往______（填“大于”“等于”或“小于”）实际值，原因是______。 (2)利用改造后的细菌S发酵生产可降解塑料的过程中通入无菌空气并配合搅拌桨的持续运作，其主要目的是______（答两点）。 (3)利用改造后的细菌S发酵生产可降解塑料的过程中pH需维持在7.5，温度需维持在37℃左右，原因是______。 (4)请设计实验，验证经基因编辑后的细菌S利用藻类的能力得到提高。 实验思路：______。 预期实验结果：______。 【答案】(1) 唯一碳源 稀释涂布平板 小于 当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落 (2)提高培养液中溶解氧含量；促进营养混合与均匀分布，使培养液混合均匀；提高菌种对营养物质的利用效率等 (3)维持在最适pH和最适温度，以保证发酵效率最高 (4) 用基因编辑后的细菌S（实验组）、未进行基因编辑的野生型细菌S（对照组）在相同培养基（含藻类碎屑）、37℃、pH7.5等条件下培养，定期测定藻类碎屑的降解率 预期实验结果：实验组藻类碎屑的降解率显著高于对照组 【分析】稀释涂布平板法：将待测样品制成均匀的系列稀释液，尽量使样品中的微生物细胞分散开，使成单个细胞存在，再取一定稀释度、一定量的稀释液接种到平板中，使其均匀分布于平板中的培养基内。 【详解】（1）以藻类碎屑为唯一碳源，可以筛选出能利用藻类的细菌S；稀释涂布平板通过细菌形成的菌落数来反映细菌的数目，可以对细菌进行计数；当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落，因此用该方法统计的细菌数目往往小于实际值。 （2）通入无菌空气可以提高培养液中溶解氧含量；配合搅拌桨的持续运作促进营养混合与均匀分布，使培养液混合均匀，最终提高菌种对营养物质的利用效率。 （3）验证经基因编辑后的细菌S利用藻类的能力得到提高，可用基因编辑后的细菌S（实验组）、未进行基因编辑的野生型细菌S（对照组）在相同培养基（含藻类碎屑）、37℃、pH7.5等条件下培养，定期测定藻类碎屑的降解率。由于经基因编辑后的细菌S利用藻类的能力得到提高，则实验组藻类碎屑的降解率显著高于对照组。 5．人胰岛素样生长因子1(IGF-1)是一种具有促进细胞生长和分化功能的多肽类激素，天然IGF-1主要来源于人体血液，提取困难且成本高昂。研究人员尝试利用基因工程将人的IGF-1基因导入奶牛受精卵中，使转基因奶牛的乳腺细胞能合成并分泌IGF-1，从而通过乳汁获取大量药用蛋白。回答下列问题： (1)制备乳腺生物反应器的过程中，为了确保IGF-1基因能在奶牛乳腺细胞中特异性表达，构建基因表达载体时需___________。 (2)该基因操作中，改造后的IGF-1基因的编码链(与转录模板链互补的DNA链)的首尾序列、所用载体如图所示，其中为氨苄青霉素抗性基因，限制酶的酶切位点及识别序列列表所示。 限制酶 识别序列 BamHⅠ 5′-G↓GATCC-3′ EcoRⅠ 5′-G↓AATTC-3′ HindⅢ 5′-A↓AGCTT-3′ 据图表分析，为保证目的基因与载体正确连接，切割IGF-1基因应选择限制酶___________。将构建好的基因表达载体导入奶牛受精卵中，通常采用的方法是___________。 (3)获得的早期胚胎需要进行性别鉴定并进行胚胎移植。进行性别鉴定时，可选择早期胚胎的___________时期，取___________细胞进行性别检测，获得性染色体组成为___________的早期胚胎。胚胎移植过程中，代孕母牛需要进行___________处理。获得转基因奶牛后，若要从分子水平检测转基因奶牛IGF-1基因在乳腺组织中是否成功表达，可采用的方法是___________。 (4)如果将IGF-1基因转移到牛的膀胱上皮细胞中，利用转基因牛的尿液生产提取药物比乳汁生产提取药物的更大优越性在于___________(答出2点)。 【答案】(1)将IGF-1基因与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 (2) Ⅰ和Ⅲ 显微注射法 (3) 囊胚 滋养层 XX 同期发情 抗原—抗体杂交法 (4)不受性别限制；不受时间限制(答出2点且合理即可) 【详解】（1）乳腺生物反应器中，IGF-1基因要在乳腺细胞中特异性表达，需将IGF-1基因与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，这样可以保证目的基因的表达。 （2）据图表可知，改造后的IGF-1基因编码链首尾序列中分别含有Ⅰ和Ⅲ两种限制酶识别序列，为保证目的基因与载体的正确连接，应选择Ⅰ和Ⅲ两种限制酶。获得转基因动物的过程中，通常采用显微注射法将构建好的基因表达载体导入受精卵中。 （3）为获得乳腺生物反应器，应对早期胚胎进行性别鉴定，可取囊胚期的滋养层细胞进行检测，将性别为雌性的早期胚胎移植到代孕母牛体内，雌性哺乳动物的性染色体组成为XX。胚胎移植过程中，为了使代孕母牛生理状态与供体相同，为胚胎植入和发育提供合适的生理环境，需要对代孕母牛进行同期发情处理。IGF-1基因表达的产物属于多肽类，获得转基因奶牛后，若要在分子水平检测目的基因的表达情况，可采用抗原—抗体杂交。 （4）将IGF-1基因转移到牛的膀胱上皮细胞中，利用转基因牛的尿液生产提取药物比乳汁生产提取药物的更大优越性在于不受性别、时间限制，因而能获得更高产量的蛋白质。 / 学科网（北京）股份有限公司 $