第3章 第3节 基因工程的应用-【创新大课堂系列】2025-2026学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程同步辅导与测试(人教版)

第3章基因工程 因导入受试植物，并检测了相关指标。回答下列： “耐性”或“富集能力”)；据图2可知，对转基因植 问题： 株的 进行后续处理对于缓解土壤Cd污 (1)为获取YCF1基因，将酵母细胞的全部DNA 染最为方便有效。 提取、切割后与载体连接，导入受体菌的群体中 60 口野生型 15 口野生型 储存，这个群体称为 口转基因植株 口转基因植株 e040 10 (2)将DNA序列插入Ti质粒构建重组载体时，： +20 所需要的两种酶是 。 构建 .w)/ 的重组基因表达载体中必须含有标记基因，其作： 0 地上部分地下部分 整株 叶 茎 用是 图1 图2 (3)进行前期研究时，将含有YCF1基因的重组 (5)已知YCF1特异定位于转基因植物细胞的液 载体导入受试双子叶植物印度芥菜，采用最多的 泡膜上。据此分析，转基因杨树比野生型能更好 方法是 研究者进一步获 地适应高Cd环境的原因是 得了转YCF1基因的不育杨树株系，采用不育株 系作为实验材料的目的是 相较于草本植物，采用杨树这种乔木作为Cd污 染土壤修复植物的优势在于 (4)将长势一致的野生型和转基因杨树苗移栽到 Cd污染的土壤中，半年后测定植株干重（图1）及 (写出两点即可)。 不同器官中Cd含量（图2）。据图1可知，与野生 温馨提示 请做课时分层检测（十三） 型比，转基因植株对Cd具有更强的 (填 第3节 基因工程的应用 【学习目标】 课程内容标准 核心素养对接 1.举例说出基因工程在农牧业、医药卫生和食品工业等方 1.生命观念一举例说出植物基因工程、动物基因工程的成果 面的应用。 及其给人类带来的影响。 2.认同基因工程的应用价值。 2.社会责任一用基因工程培育优良品种或细胞产品，造福 3.关注基因工程的进展。 人类。 必备知识·自主梳理 预习新知夯实基础 知识梳理 将某种必需氨基酸含量 一)基因工程在农牧业方面的应用 多的蛋白质编码基因导 改良植 利用 技术可 入植物中，可以提高这种 应用 方法 成果 物的 以改良植物的营养价 品质 氨基酸的含量，如培育的 值、观赏价值等品质 某种转基因玉米中赖氨 从某些生物中分离出 转基因 酸的含量比对照高30% 抗虫 具有 的基因， 转基因抗虫棉花、玉米、 将它导入作物中培育 大豆、水稻和马铃薯等 植物 出具有抗虫性的作物 将外源生长激素基因导 提高动将外源 基因 入鲤鱼，在同等养殖条件 将来源于某些病毒、真 物的生 导入动物体内，以提高 下，转基因鲤鱼的生长速 转基因 菌等的 导人 如转基因抗病毒甜椒、番 长速率 抗病 动物的生长速率 率比非转基因鲤鱼提高 植物中，培育出转基因 木瓜和烟草等 植物 了42%~115% 抗病植物 将 某种除草 改善畜 基因导入 转基因牛乳汁中 转基因 剂的基因导入作物，可 转基因抗除草剂玉米、大 产品的 将 的含量大大降低，而 抗除草 奶牛基因组 以培育出抗除草剂的 豆、油菜和甜菜等 品质 其他营养成分不受影响 剂植物 作物品种 79 生物学选择性必修3 (二)基因工程在医药卫生领域的应用 教材边角 应用 基因来源或处理 成果 转基因微生物 对微生物或动植 生产包括细胞因子、 教材P8s图示拓展 或动植物细胞 物的细胞进行 抗体、疫苗和激素等 下面是基因工程技术在农牧业方面的应用成果， 生产药物 改造 药物 分析回答下列问题： 基因和 乳腺（房）生 生产抗凝血酶、血清 物反应器生 乳腺中特异表达 白蛋白、生长激素和 产药物 的基因的 α一抗胰蛋白酶等 等重组 转基因抗虫棉（使棉铃虫死亡， 抑制 基 正尝试结合克隆技术 转基因动物 左)与非转基因抗虫棉（右） 因的表达或设法 培育出没有 作器官移植 除去 反应的转基因克隆猪 的供体 基因 器官 (三)基因工程在食品工业方面的应用 产品 利用基因工程菌除了可以生产药物，还能生产食品 转基因抗除草剂玉米抗病毒的转基因甜椒 类型 氨基酸和 等 (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什么？ (1)将编码牛 的基因导入大肠杆菌、黑曲霉 或酵母菌的基因组中，再通过工业发酵批量生产凝 乳酶。 实例 (2)加工转化糖浆需要的淀粉酶，加工烘烤食品要用 到的脂酶等也都可以通过构建 ,然后用发 酵技术大量生产 (2)从环境保护角度出发，分析转基因抗虫棉与 自查自纠 普通棉相比在害虫防治方面的优越性有哪些？ (1)目的基因只能来源于微生物 (2)科学家利用转基因技术培育了抗玉米螟玉： 米，种植该玉米的农田就不需要进行防虫管理了 ( ) (3)转基因抗虫植物培育成功后可防治各种害虫 ( (3)抗虫棉能抗病毒、细菌、真菌吗？为什么？ (4)通过基因工程生产干扰素与传统的生产方法： 相比较，患者的治疗费用大大提高了 (5)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()： (6)由大肠杆菌工程菌获得人的干扰素后可直接 应用 ) 关键能力·合作探究 讲练设计探究重，点 提能点（一） 基因工程在农牧业方面的应用 情景导引 :2.Bt抗虫蛋白基因表达的Bt抗虫蛋白抗虫的原理 是什么？是否对人畜有害？ 1.基因工程菌是指 80 第3章基因工程 核心归纳 A.过程①为防止酶切产物自身环化，应选用识别 序列不同的两种限制酶进行切割 转基因抗虫植物与转基因抗病植物的比较 B.过程②用Ca+处理可提高转化成功率 项目 转基因抗虫植物 转基因抗病植物 C.过程③应在培养基中加入除草剂和物质K D.筛选得到的A是无农杆菌附着的转化愈伤 从某些生物中分离出 将来源于某些病毒、真菌等 组织 方法 具有抗虫功能的基因， 的抗病基因导入植物中 将其导入植物中 跟踪训练 1.运用现代生物技术的育种方法，将抗菜青虫的B1 Bt抗虫蛋白基因、蛋白 ①抗病毒基因：病毒外壳蛋白 基因 基因转移到优质油菜中，培育出转基因抗虫的油 酶抑制剂基因、淀粉酶 基因和病毒的复制酶基因： 种类 抑制剂基因、植物凝集 ②抗真菌基因：几丁质酶基 菜品种，这一品种在生长过程中能产生特异的杀 素基因等 因和抗毒素合成基因 虫蛋白，对菜青虫有显著抗性，能大大减轻菜青 虫对油菜的危害，提高油菜产量，减少农药使用。 转基因抗虫棉、转基因 抗烟草花叶病毒的转基因 根据以上信息，下列叙述正确的是 成果 烟草和抗病毒的转基因小 抗虫水稻等 A.Bt基因的化学成分是蛋白质 麦、甜椒、番茄等 B.B1基因中有菜青虫的遗传物质 减少化学农药的使用，降低生产成本，减轻环境污 C.转基因抗虫油菜能产生杀虫蛋白是由于具有 意义 染等 Bt基因 D.转基因抗虫油菜产生的杀虫蛋白是无机物 [典例]如图是培育抗除草剂玉米的技术路线图，：2.我国科学家运用基因工程技术，将苏云金杆菌的 含有内含子的报告基因只能在真核生物中正确 抗虫基因导入棉花细胞并成功表达，培育出了抗 表达，其产物能催化无色物质K呈现蓝色。转化 虫棉。下列叙述不正确的是 ) 过程中愈伤组织表面常残留农杆菌，会导致未转 A.抗虫基因的提取和运输都需要专用的工具酶 化的愈伤组织可能在含除草剂的培养基中生长。： 和载体 下列相关叙述错误的是 ( ) B.重组DNA分子中增加一个碱基对，不一定导 报告基因（含有内含子） 致毒蛋白的毒性丧失 幼胚 诱导 C.抗虫棉的抗虫基因可通过花粉传递至近缘作 T-DNA- Ti 农 、质粒 表达 ② 转化愈伤@韩达囚 物，从而造成基因污染 抗生素 载体 组织 抗性基因 D.转基因棉花是否具有抗虫特性是通过检测棉 除草剂抗性基因G 花对抗生素抗性来确定的 提能点（二） 基因工程在医药卫生领域和食品工业方面的应用 情景导引 (2)继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后，膀 胱生物反应器的研究也取得了成功。科学家培 基因工程在医药卫生领域和食品工业方面 育出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成 有广泛的应用。请分析回答下列问题： 人的生长激素并分泌到尿液中。在研制膀胱生 (1)为什么生产乳腺生物反应器构建基因表达载： 物反应器时，应使药用蛋白基因在什么细胞中特 体时必须把药用蛋白基因与乳腺中特异表达的 异表达？它与乳腺生物反应器有什么相同和不 基因的启动子等调控元件重组在一起？ 同点？ 81 生物学选择性必修3 (3)干扰素是一种几乎能抵抗所有病毒引起感染 从微生物细胞或其 的糖蛋白，能直接利用转基因大肠杆菌生产干扰 药物提取 从动物乳汁中提取 培养液中提取 素吗？为什么？ 畜牧业生产、提取 生产设备 设备 发酵生产、提取设备 典例] 科学家培养的转基因牛乳腺细胞能够合 成并分泌人的凝血因子，这是动物乳房作为生物 反应器研究的重大进展。下列叙述正确的是 核心归纳 ( 1.乳腺生物反应器的操作过程 A.在该转基因牛中，人凝血因子基因只存在于乳 腺细胞，而不存在于其他体细胞中 获取目的基因 如血清白蛋白基国 B.提高基因表达水平是指设法使牛的乳腺细胞 构建基因表达载体 在血清白蛋白基因前加 乳腺蛋白基因的启动子 中含有更多的人的凝血因子基因 显微注射导入哺乳动物受精卵中 C.人凝血因子基因开始转录后，DNA聚合酶以 形成胚胎 DNA分子的一条链为模板合成mRNA 将胚胎送入母体动物 D.转基因牛需要进人泌乳期才能批量生产人的 只有在处于生殖期的雌 性个体中，转入的基因 凝血因子 发育成转基因动物 才能表达 2.乳腺生物反应器与工程菌生产药物的区别 跟踪训练 比较内容 乳腺生物反应器 工程菌 1.利用基因工程技术使哺乳动物成为乳腺生物反 指让外源基因在哺 应器，以生产所需要的药品，如转基因动物生产 指用基因工程的方 乳动物的乳腺中特 人的生长激素。科学家培养转基因动物成为乳 法，使外源基因得到 含义 异表达，利用动物的 腺生物反应器时，下列说法错误的是 () 高效表达的菌类细 乳腺组织生产药物 A.利用显微注射法将人的生长激素基因导入受 胞株系 蛋白 体哺乳动物体内 受体基因结 动物基因结构与人 细菌和酵母菌的基 B.需要将乳腺中特异表达的基因的启动子与目 构与人类基 类的基因结构基本 因结构与人类有较 的基因重组在一起 因结构差异 相同 大差异 C.动物必须是雌性才能满足要求 合成的药物蛋白与 细菌合成的药物蛋 D.动物需要进入泌乳期才能成为“批量生产药物 基因表达 天然蛋白质相同 白可能没有活性 的工厂” 2.下列有关利用乳腺生物反应器与微生物生产药 受体细胞 动物受精卵 微生物细胞 物的叙述，错误的是 ( 目的基因 导入方式 显微注射法 感受态细胞法 A.前者在乳汁中提取药物，后者在细胞中提取 B.两者都是基因工程在医药卫生领域的应用 需严格灭菌，严格控 C.前者合成的蛋白质可加工成熟，后者合成的蛋 不需严格灭菌；温度 等外界条件对其影 制工程菌所需的温 生产条件 白质一般不能加工成熟 度、pH、营养物质浓 响不大 D.动物和微生物的基因结构与人体的基因结构 度等外界条件 均相同 能力提升·核心素养 提升技能素养提高 社会责任—一应用基因工程保护环境 (1)减少化学杀虫剂施用量：转基因抗虫作物可以有 效降低化学杀虫剂的施用量，减少传统农药带来的环 基因工程在减少污染、治理污染等方面发挥了 减少 境污染。 污染 (2)减少化肥施用量：尝试利用基因工程技术将固氮 重要的作用，为环境保护提供了高效、低耗、安全的 相关基因直接重组到作物的基因组中，培育能够固氮 新手段。 的作物，从而减少化肥施用量。 82 第3章基因工程 (1)分解有害物质：利用基因工程可以改良一些植物 (2)抗虫基因之所以能整合到植物DNA分子上， 品种，使其对重金属有较高的耐受性和富集能力，从 原因是 而可以将其用于重金属污染的治理。 (3)棉花细胞（受体细胞）能人工培育为棉花植株 (2)处理污水：通过基因工程的手段，可以增强微生物 的原理是 降解污染物的能力，从而获得能够高效发挥生物解毒 (4)转基因抗虫棉具有抗害虫的能力，这表明棉 和降毒功能的基因工程菌。 花体内产生了能抗虫的 物质。这 (3)降解农药：我国科学家克隆了一系列农药降解酶 治理 基因，然后利用基因工程技术，成功获得了一批能够 个事实说明，细菌和植物共用一套 污染 降解农药的基因工程菌。 (4)清除石油污染：科学家利用基因工程技术构建出 (5)该项科技成果在环境保护上的作用是 可以同时降解芳烃、萜烃、多环芳烃、脂肪烃4种有机 物的“超级细菌”，用以清除石油污染 (5)处理垃圾：将纤维素酶基因导人细菌或酵母菌中 课堂小结 使其高效表达纤维素酶，从而将垃圾中含量较多的纤 维素转化为乙醇或糖类。 农牧 改良动植物品种 业方 应用体验 面 提高作物和畜产品产量 1.若利用基因工程技术培育能固氮的水稻新品种， 因 利用转基因微生物和动、植 思维 物生产药物 其在环境保护上的重要意义是 ( 医药 导图 卫生 让哺乳动物批量生产药物 A.减少氮肥使用量，降低生产成本 B.减少氮肥生产量，节约能源 用 实现建立移植器官工厂的设想 C.避免使用氮肥过多引起的环境污染 食品工生产食品工业用酶、氨基酸 D.改良土壤的结构 业方面厂和维生素等 2.农药的长期使用，导致棉铃虫的抗药性不断增 强。某科研单位成功地将能产生抗虫毒蛋白的 1.科学家将药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的 细菌的抗虫基因导入棉花细胞中，得到的棉花新： 启动子等调控元件重组在一起，通过显微注射的方法 品种对棉铃虫的毒杀效果高达80%以上。请回： 导人入哺乳动物的受精卵中，由这个受精卵发育成的转 答下列问题。 基因动物在进入泌乳期后，可以通过分泌乳汁来生产 晨读 所需要的药物。 (1)农药的使用在消灭农业害虫的同时，也污染： 必背 2.在器官供体的基因组中导入某种调节因子，以抑制抗 了水、空气和土壤等无机环境，更为严重的是使 原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因，然后 得 迅速下降。为了改变现状， 结合克隆技术，可培育出不会引起免疫排斥反应的转 除了培育抗虫棉以外，科学家还利用生物种间关 基因克隆器官。 系如捕食、寄生等，发展 技术。 随堂巩固·评价演练 循纲忆知素养培育 1.下表有关基因表达的选项中，不可能的是( ):3.缺乏维生素A容易导致夜盲症或营养不良，甚至 选项 基因 表达的细胞 表达产物 能够威胁到生命。而B-胡萝卜素可以在人体内 细菌抗虫蛋白基因 抗虫棉叶肉细胞 细菌抗虫蛋白 转化成维生素A。科学家尝试通过转基因技术 B 人酪氨酸酶基因 正常人皮肤细胞 人酪氨酸酶 生产富含阝-胡萝卜素的大米。八氢番茄红素合 C 动物胰岛素基因 大肠杆菌工程菌细胞 动物胰岛素 酶（其基因用sy表示）和胡萝卜素脱饱和酶（其 D 兔血红蛋白基因 兔成熟红细胞 兔血红蛋白 基因用crtI表示)参与B-胡萝卜素的合成。 pi为磷酸甘露醇异构酶基因，它编码的蛋白质 2.下列关于基因工程应用的叙述，错误的是( 可使细胞在特殊培养基上生长。根据以上信息 A.利用细菌代谢旺盛的特点生产基因工程药物 B.向植物体内转入Bt抗虫蛋白基因来培育转基 分析下列叙述错误的是 () 因抗虫植物 A.pmi基因作为标记基因可以鉴别受体细胞中 C.可以利用转基因动物作为器官移植的供体 是否含有目的基因 D.利用乳腺生物反应器可使哺乳动物的产奶量： B.sy基因和crtI基因的序列中可以含有用到 增加 的限制酶的识别序列 83 生物学选择性必修3 C.可通过花粉管通道法将目的基因导入水稻的： (3)能否用抗原一抗体杂交的方法证明已获得 受体细胞 APP基因敲除的转基因小鼠？ (填 D.利用抗原一抗体杂交法可检测目的基因是否 “能”或“不能”)。请说明理由： 表达出相应的蛋白质 4.转基因小鼠的过表达模型和基因敲除模型在人： (4)经研究得知，某DNA存在一个能控制转录过 类疾病机理与治疗研究领域得到了广泛应用。 程的特殊区段，科学家通过PCR技术获得了大 研究表明，阿尔兹海默病(AD)发病与淀粉样前： 量该区段，该技术操作流程的三个重要步骤是 体蛋白(APP)基因突变等有关。请回答下列 问题： (5)人们发现小型猪的器官可用来替代人体器官 (1)通过 技术将APP基因导入 进行移植，但小型猪器官表面的某些抗原决定蛋 小鼠受精卵中，即可获得APP基因过表达的转： 白仍可引起免疫排斥。科学家试图利用基因工 基因小鼠模型。 程对小型猪的器官进行改造，在改造中导入小型 (2)sgRNA可识别与之互补配对的DNA片段， 猪基因组中的一些调节因子属于基因工程中的 我们可利用 为模板设计 ,作用是抑制 SgRNA,再利用该sgRNA引导限制酶 的表达。 ,从而获得APP基因敲除的转基因 温馨提示 请做课时分层检测（十四）》 小鼠模型。 第4节 蛋白质工程的原理和应用 【学习目标】 课程内容标准 核心素养对接 1.说出蛋白质工程崛起的缘由。 1.科学思维一尝试通过蛋白质工程技术，根据人类需要的蛋 2.概述蛋白质工程的基本原理。 白质结构，提出设计或改造某一蛋白质的设计流程。 3.举例说明依据人类需要对原有蛋白质结构进行基因改 2.社会责任 尝试运用逆向思维分析和解决问题。 造、生产目标蛋白的过程。 必备知识·自主梳理 预习新知夯实基础 知识梳理 3.实例 改造天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸 合成酶 (一)蛋白质工程 这两种酶是玉米细胞中合成 的关键酶 1.蛋白质工程的概念 蛋白质 其活性受细胞内 的影响较大。赖氨酸 蛋白质分子的结 缺陷 达到一定浓度就会 这两种酶的活性，所 基础 改造现有 构规律及其与 概念 目的，或制造一种新的 以玉米中赖氨酸含量很难提高 的关系 蛋白质，以满足人 类生产和生活的 改造或 手段 需求 将天冬氨酸激酶中第352位的苏氨酸变成 改造 措施 ,将二氢吡啶二羧酸合成酶中第104位的天 2.蛋白质工程崛起的缘由 冬酰胺变成 (1)基因工程的实质：将一种生物的 转 移到另一种生物体内，后者可以产生它本不能产 改造后 玉米叶片和种子中游离赖氨酸的含量分别提高 效果 生的蛋白质，进而表现出 5倍和2倍 (2)基因工程的不足：基因工程原则上只能生产 (二)蛋白质工程的基本原理 自然界中 的蛋白质。 1.目标 (3)天然蛋白质的不足：天然蛋白质的结构和功： 根据人们对 功能的特定需求，对蛋白质 能符合 生存的需要，却不一定完全符合 的结构进行设计改造。 的需要。 84酶可以连接黏性末端，故质粒和目的基因都用酶2和酶4切割，能： 循环数越少，说明扩增次数少，说明更多的荧光探针与目的基因进 用E.coli DNA连接酶连接，D正确。] 行了碱基互补配对，可推测获得的核酸产物中含有病变的概率越 2.C[限制酶SmaI的识别序列位于目的基因中，因此表达载体构！ 大，D错误。门 建时不能用限制酶SmaI,应用限制酶PstI,EcoR I,A正确：表！随堂·评价演练 达载体中的抗青霉素基因在受体细胞中能稳定存在且造传给下一！1，D[过程①表示通过逆转录法合成目的基因，该过程需要逆转录酶 代，B正确：表达载体中抗原基因的终止子位于抗青露素基因的上 和脱氧核糖核苷酸，A错误：过程②是基因表达载体的构建，不需要 游，C错误：表达载体中目的基因的上游有启动子，是RNA聚合酶 使用Tag DNA聚合酶，B错误：过程③常用Ca+处理大肠杆菌使 识别和结合的部位，D正确。] 其成为易于吸收DNA的感受态细胞，C错误：过程④可利用PCR 3.A[构建重组质粒时，要将目的基因插入到启动子和终止子之间， 技术鉴定CarE基因是否成功导入受体细胞，D正确。 而且不能破坏启动子、终止子、复制原点、抗生素抗性基因等部位， 2,D[当仅用一种限制酶切割载体时，仅产生一种长度的DNA片 故只能选用NdeI和BamH I切割质粒和含目的基因的DNA片 段，因此该载体最有可能为环状DNA分子，A正确：当仅用一种限 段，因此在PCR扩增的该基因的两端分别引入NdeI和BamH I 制酶切割载体时，两种限制酶分别切割产生的DNA片段等长，而两 两种限制酶的识别序列。] 种限制酶同时切割时则产生两种长度的DNA片段，所以两种限制 提能点（三） 酶在载体上各有一个酶切位点，B正确：两种限制酶同时切割时则 情景导引 产生600bp和200bp两种长度的DNA片段，所以两种限制酶的酶 1,提示Ti质粒上的T-DNA也称为可转移DNA,可转移至受体细！ 切位点至少相距200bp,C正确：限制酶切割DNA分子，破坏的是 胞，并且整合到受体细胞的染色体DNA上。 作用位点上两个脱氧核糖核苷酸之间的磷酸二酯键，D错误。] 2.提示能，可从双子叶植物中提取该化学物质，再用该化学物质处 :3.C[要获得B链，根据PCR中子链延仲方向为5到3'，则需选择引 理单子叶植物细胞，然后就可以用农杆菌转化法将目的基因导入单 物2与引物3进行扩增，故选C。门 子叶植物细胞。 3.提示植物体细胞的全能性较高，可经植物组织培养过程形成完整 4.解析(1)为获取YCF1基因，将酵母细胞的全部DNA提取、切割 植物体，因此受体细胞可以是体细胞：动物体细胞的全能性受到严 后与载体连接，导入受体菌的群体中储存，这个群体含有酵母首的 格限制，因此动物基因工程中的受体细胞一般只用受精卵。 全部基因，称为基因组文库。(2)将DNA序列插入Ti质粒构建重 4,提示用抗虫棉叶片饲养棉铃虫，观察棉铃虫是否死亡。 组载体时，需要用限制酶切割供体DNA和质粒，以产生相同的黏性 核心归纳 末端，然后用DNA连接酶进行连接。基因表达载体中的标记基因 典例解析重组质粒的构建需要限制性内切核酸酶和DNA连接酶 可用于目的基因的鉴定和筛选。(3)农杆菌容易侵染双子叶植物， 参与，DNA聚合酶一般用于DNA复制过程，A错误：③侵染植物细 其质粒中的T-DNA可转移并插入受体细胞DNA中，将含有 胞后，重组Ti质粒上的T一DNA整合到植物细胞的染色体上，B错 YCF]基因的重组载体导入受试双子叶植物印度芥莱，采用最多的 误：如果受体细胞的染色体上含抗虫基因，只能说明抗虫基因成功 方法是农杆菌转化法。考虑转基因技术的安全性，采用不育株系作 整合到受体细胞的染色体上，不代表该基因就一定能表达成功，因 为实验材料，可避免目的基因在自然界中的扩散。(4)根据图1分 此不能确定⑤是否表现出抗虫性状，C锆误：⑤只要表现出抗虫性· 析可知，与野生型相比，转基因植株地上部分、地下部分和整株千重 状就表明植株发生了可遗传变异，D正确。 均增加，说明转基因植株在Cd污染的土壤中生长较好，即对Cd具 答案D 有更强的耐性：据图2分析可知，转基因植株的茎、叶中Cd含量高 跟踪训练 于野生型，因此对转基因植株的茎、叶进行后续处理，可使转基因植 1.D[可利用花粉管通道法培育转基因植物，A正确：用Ca+处理大 株待续发挥富集Cd的作用，对于缓解土壤Cd污染最为方便有效。 肠杆菌，使之处于一种能够吸收周围环境中DNA分子的生理状态， (5)Y℃℉1特异定位于转基因植物细胞的液泡膜上，可通过主动运输 B正确：对于动物来说，受体细胞一般是受精卵，因为受精卵的全能！ 将Cd离子运到液泡中，提高了细胞液的浓度，有利于桩株吸水，所 性易于表现，C正确：将目的基因转入动物细胞常用显微注射法，将！ 以转基因杨树比野生型能更好地适应高C环境。相较于草本植 目的基因转入微生物细胞常用Ca+处理法，D错误。] 物，杨树具有发达的根系和高大的树冠，更适应污染矿区等不良环 2.C「目的基因(C基因)两端有EcoR I酶切割位点，可用限制性内！ 境，同时可充分吸收土壤中的Cd,木材也方便运输，利用，作为Cd 切核酸酶EcoR I和DNA连接酶构建重组质粒，A正确：一般用农！ 污染土壤修复植物更具有优势。 杆菌等作为媒介去侵染植物的愈伤组织等，将含有目的基因的质粒： 答案(1)基因组文库(2)限制酶和DNA连接酶便于目的基因 导入细胞，B正确：据图可知，质粒中含有潮霉素抗性基因，不含卡· 的鉴定和筛选(3)农杆菌转化法避免耳的基因在自然界中的扩 那霉素抗性基因，故无法用卡那露素来筛选被转化的菊花细胞，C 散(4)耐性茎、叶(5)YCF1可通过主动运输将Cd离子运到液 错误：检测C基因是否整合到菊花染色体上，常采用PCR技术，D 泡中，提高了细胞液的浓度，有利于植株吸水杨树具有发达的根 正确。] 系和高大的树冠，更适应污染矿区等不良环境，同时可充分吸收土 提能点（四） 壤中的Cd,木材也方便运输、利用 跟踪训练 第3节 1.C[在冰箱中放置的缓冲流和酶，取出后应放在冰块上拨授融化，必备知识·自主梳理 基因工程的应用 不能迅速融化。门 2.D [增加模板DNA的量可以提高反应速度，但不能有效减少非特！知识梳理 异条带，A错误：延长热变性的时间和延长延仲的时间会影响变性、（一）抗虫功能抗病基因降解或抵抗转基因生长激素 肠乳 延仲过程，但对引物与单链DNA的结合配对影响不大，故不能有效！ 糖酶乳糖 减少反应非特异条带，B,C错误：非特异产物增加的原因可能是复（二）基因药用蛋白启动子抗原决定抗原决定免疫排斥 性温度过低会造成引物与模板的结合位点增加，故可通过提高复性！（仁）工业用酶维生素凝乳酶基因T程菌 的温度来减少反应非特异条带的产生，D正确。门 ；自查自纠 提升·核心素养 (1)×(2)×(3)X(4)×(5)×(6)× 应用体验 !教材边角 1,B[过程①是由mRNA形成单链DNA的过程，表示逆转录，A正： (1)提示让害虫去吃转基因棉花的植株，观察害虫的生存状况。 确：过程②③拟对单链cDNA进行第n次循环的扩增，根据DNA分 (2)提示 减少了化学农药的使用量，降低了环境污染。 子半保留复制特点可知，该过程理论上至少需要2”一1个引物B,B错 (3)提示不能：抗虫基因具有专一性。 误：利用实时荧光RT-PCR技术对某些微量RNA病毒进行检测时关键能力·合作探究 可提高检测的灵敏度，是因为增加了待测RNA逆转录产生的DNA!提能点（一） 的数量（或浓度），便于检测，C正确：游离的脱氧核苷酸只能从引物：情景导引 的3端开始连接，D正确。」 !1.用基因工.程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类 2,D[DNA分子为反向平行的两条链，每条链都含有1个游离的磷！2.提示当Bt抗虫蛋白被分解为多肽后，多肽与害虫肠道上皮细胞 酸基团，则一个DNA分子含有2个游离的磷酸基团，A正确：在反！的特异性受体结合，导致细胞膜穿孔，最后造成害虫死亡。B:抗虫 应过程中，dNTP为新链的合成提供能量，无需ATP,B正确：做 蛋白只有在某类昆虫肠道的碱性环境中才能表现出毒性，而人和性 PCR之前，需要先根据目的基因的核苷酸序列合成1对引物和 畜的胃液呈酸性，肠道细胞也没有特异性受体。因此Bt抗虫蛋白 1种Taqman探针，C正确；若荧光信号达到设定的阙值时，经历的 不会对人畜产生上述影响。 185 核心归纳 DNA分子上，原因是两者的组成成分和空间结构都相同。(3)棉花 典例解析过程①要用两种限制酶切割出两种不同的黏性末端序 细胞（受体细胞）能人工培育为棉花植株的原理是植物细胞具有全 列，这样才可防止酶切产物自身环化，A正确：过程②用C+处理！ 能性。(4)转基因抗虫棉具有抗害虫的能力，这表明棉花体内产生 农杆菌可使其成为感受态细胞，这样可提高转化成功率，B正确：报 了能抗虫的毒蛋白物质。这个事实说明，细菌和植物共用一套遗传 告基因的产物能催化无色物质K呈现蓝色，而愈伤组织表面残留的 密码。(5)基因工程技术使转基因抗虫棉在环境保护上的作用是减 农杆菌会导致未转化的愈伤组织能在含除草剂的培养基中生长，因 少农药的使用，减轻农药对环境的污染 此过程③应在培养基中加入徐草剂和物质K,C正确：筛选得到的A 答案(1)生物多样性生物防治(2)两者的组成成分和空间结构都 通常包括有农杆菌附着的转化愈伤组织和无农杆菌附着的转化愈： 相同(3)植物细胞具有全能性(4)毒蛋白遗传密码(5)减少农药 伤组织，D错误。 的使用，减轻农药对环境的污染 答案D ·随堂·评价演练 跟踪训练 !1.D:「兔成熟红细胞没有细胞核和众多细胞器，无法表达产生兔的血 1.C[基因通常是有遗传效应的DNA片段，因此Bt基因的化学成分 红蛋白，D错误。 是核酸而不是蛋白质，A错误；由题千信息“将抗莱青虫的B基因！2，D[利用细蓝代谢旺盛的特点，将细菌利用基因工程手段改造成工 转移到优质油莱中，培育出转基因抗虫的油莱品种”可知B1基因不 程菌，生产基因工程药物，A正确：向植物体内转入B抗虫蛋白基 是来源于莱青虫，因此不含有菜青虫的遗传物质，B错误：转基因抗！ 因来培育转基因抗虫植物，B正确：可以利用转基因动物作为器官 虫油莱能产生杀虫蛋白是由于具有B基因，B基因能控制杀虫蛋！ 移植的供体，C正确：利用乳腺生物反应器的目的是使哺乳动物的 白的合成，C正确：转基因抗虫油莱产生的杀虫蛋白属于有机物，D! 乳汁中含有目的基因产物等，但不一定能提高产奶量，D错误。] 错误。] :3.B[pi基因编码的蛋白质可使细胞在特殊培养基上生长，故可以 2.D[抗虫基因的提取和运输都需要工具酶（限制酶和DNA连接 作为标记基因鉴别受体细胞中是否含有目的基因，A正确：若psy 酶)和载体，A正确：重组DNA分子中增加一个碱基对，会引起基因{ 基因和cI基因的序列中含有用到的限制酶的识别序列，则会破 突变，不一定导致生物性状的改变，因此该变异不一定会导致毒蛋 坏目的基因，B错误：可通过花粉管通道法等将目的基因导入水稻 白的毒性丧失，B正确；抗虫棉的抗虫基因可通过花粉传递至近缘 的受体细胞，C正确：检测目的基因是否表达出相应的蛋白质应用 物种，从而造成近缘物种也有抗虫基因，该近缘物种再通过受粉会 抗原一抗体杂交法，D正确。] 造成基因进一步扩散和污染，C正确：转基因棉花是否具有抗虫特！4，解析(1)常通过显微注射技术将目的基因导入动物细胞中。 性是通过检测棉花对棉铃虫的抗性来确定的，D错误。] (2)可以利用APP基因为模板设计sgRNA,由于sgRNA可识别与 提能点（二） 之互补配对的DNA片段，故可以利用该$gRNA引导限制酶切除 情景导引 APP基因，从而获得APP基因敲除的转基因小鼠模型。(3)抗 (1)提示只有连接了乳腺中特异表达的基因的启动子，才能保证 原一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 相应的目的基因在其乳腺细胞内得以表达。 APP基因也不一定表达，无论APP基因是否敲徐，都可能不出现 (2)提示应使药用蛋白基因在膀胱上皮细胞中特异表达。相同点 杂交带，故不能证明已获得APP基因敲徐的转基因小鼠。(4)PCR 是收集药用蛋白较容易，且不会对动物造成伤害。不同点是乳腺生 包括变性、复性，廷仲三个步骤。(5)导入的小型猪基因组中的一些 物反应器必须是处于生殖期的雌性动物才可生产药用蛋白，而膀胱 调节因子属于目的基因，导入后可以抑制抗原决定蛋白基因的表 生物反应器则是任何生长期的雌雄动物均可生产 达，降低免疫排斥反应。 (3)提示不能。因为大肠杆菌属于细菌，细菌中只有核糖体，没有 答案(1)显微注射(2)APP基因切除APP基因(3)不能 内质网和高尔基体等其他细胞器，不能加工形成有活性的于扰素，！ 抗原一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 需要再加工。 APP基因也不一定表达，无论APP基因是否敲除，都可能不出现 核心归纳 杂交带(4)变性、复性、延伸(5)目的基因抗原决定蛋白基因 典例解析培育转基因牛，一般将目的基因导入受精卵，发育成的 个体所有细胞均含有人凝血因子基因，A错误：提高基因表达水平 第4节蛋白质工程的原理和应用 是指设法使牛的乳腺细胞中人凝血因子基因转录产生较多的m【-!必备知识·自主梳理 NA,B错误；人凝血因子基因开始转录后，RNA聚合酶以DNA分！知识梳理 子的一条链为模板合成mRNA,C错误；人的凝血因子基因与乳腺！（一）1，生物功能蛋白质合成基因2.(I)基因新的性状(2)已存 蛋白基因的启动子重组在一起，可以和乳腺蛋白同时表达，转基因 在(3)特定物种人类生产和生活？3.赖氨酸赖氨酸浓度抑 牛需要进入泌乳期才能批量生产人的凝血因子，D正确。 制异亮氨酸异亮氨酸 答案D ,(二)1.蛋白质2.改造或合成基因3.蛋白质结构氨基酸序列 跟踪训练 脱氧核苷酸序列 1,A「利用基因工程将人的生长激素基因导入受精卵中，A错误：需！（三）1，(1)胰岛素基因胰岛素的聚合(2)半胱氨酸丝氨酸 要将乳腺中特异表达的基因的启动子与目的基因重组在一起，使目· (3)结合抗原的区域2.(1)突变体(2)调控光合作用 的基因只在乳腺组织中特异性表达，B正确：动物必须是雌性才能·自查自纠 满足要求，C正确：由于目的基因只在乳腺组织中特异性表达，因此 (1)/(2)×(3)×(4)× 受体动物需要进入泌乳期才能成为“批量生产药物的工厂”，D·教材边角 正确。] (1)预期功能 氨基酸序列改造或合成转录翻译(2)D、E 2.D[乳腺生物反应器在动物乳汁中提取药物，微生物生产药物在微 A、C、D、E 生物细胞或其培养液中提取，A正确：前者是转基因动物的应用，后 (3)提示应该通过对基因的操作来实现对天然蛋白质的改造。主 者是转基因微生物的应用，两者都是基因工程在医药卫生领城的应{ 要原因是①蛋白质具有十分复杂的空间结构，基因的结构相对简 用，B正确：前者合成的蛋白质可经内质网、高尔基体加工成熟，后 单，容易改造：②政造后的基因可以遗传给下一代，被改造的蛋白质 者一般用原核生物作载体，细胞没有内质网、高尔基体，合成的蛋白 无法遗传。 质一般不能加工成熟，C正确：动物和人均为真核生物，基因编码区！关键能力·合作探究 有内含子和外显子之分，而微生物中的原核生物，基因编码区没有提能点（一） 内含子和外显子之分，基因结构与真核生物的不同，D错误。] :情景导引 提升·核心素养 (I)提示先根据氨基酸与密码子的对应关系找到RNA中相对应 应用体验 的核糖核苷酸序列，再根据RNA与DNA的碱基互补配对关系找到 1,C「能固氮的水稻新品种在生长发育过程中能减少氮肥的使用量，！ 基因中相对应的脱氧核苷酸序列。 可避免氮肥使用过多引起的环境污染，C符合题意：降低生产成本、 (2)提示①操作对象相同：蛋白质工程和基因工程的操作对象都 节约能源、改良土壤结构与环境保护没有直接关系，A,B、D不符合 为基因。②得到的蛋白质不同：蛋白质工程可以得到自然界没有的 题意。门 新的蛋白质：基因工程得到的是自然界原有的蛋白质。 2.解析(1)农药的使用在消灭农业害虫的同时，也污染了水、空气和跟踪训练 土坡等无机环境，更为严重的是使得生物多样性迅速下降。为了改！1，A[蛋白质工程的基本思路：从预期的蛋白质功能出发，设计预期 变现状，除了培育抗虫棉以外，科学家还利用生物种间关系如捕食、 的蛋白质结构，推测应有的氨基酸序列，找到并改变相对应的脱氧 寄生等，发展生物防治技术。(2)抗虫基因之所以能整合到植物！ 核苷酸序列（基因）或合成新的基因，最后按照基因工程的一般步骤 186