3.3基因工程的应用课件-2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

该高中生物学课件聚焦基因工程的应用，系统梳理其在农牧业、医药卫生、食品工业等领域的具体实例，通过“基础应用—深入比较—实践评价”的脉络，搭建从具体案例到原理辨析的学习支架。 其亮点在于结合科学思维与探究实践，通过表格对比乳腺生物反应器与工程菌的差异，设置转基因抗虫棉效果分析等实例，培养学生逻辑判断与问题解决能力。丰富的判断题、综合应用题助力教师高效教学，学生能深化对基因工程应用的理解与实践转化。

基因工程的应用 预 习 梳 理 一、基因工程在农牧业方面的应用 1.在农业方面的应用 应用 目的基因 成果 转基因抗虫 植物 具有______功能的基因 转基因抗虫棉花、玉米、 大豆、水稻、马铃薯等 转基因抗病 植物 来自某些____________等 的抗病基因 转基因抗病毒甜椒、番木 瓜和烟草等 转基因抗除 草剂植物 ______________________ 的基因 转基因抗除草剂玉米、大 豆、油菜和甜菜等 抗虫 病毒、真菌 降解或抵抗某种除草剂 预 习 梳 理 2 应用 目的基因 成果 改良植物的 品质 _______________________ ____________基因、与植 物花青素代谢相关的基因 等 转基因玉米、转基因矮牵 牛 某种必需氨基酸含量多的 蛋白质编码 续表 预 习 梳 理 3 2.在牧业方面的应用 (1)提高动物的生长速率:将__________________导入动物体内，以提 高动物的生长速率。 外源生长激素基因 (2)改善畜产品的品质:将______________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。 肠乳糖酶基因 预 习 梳 理 4 二、基因工程在医药卫生领域的应用 (1)对微生物或动植物的细胞进行__________，使它们能够生产药物。 这些药物包括细胞因子、______、疫苗和______等。 基因改造 抗体 激素 预 习 梳 理 5 (2)让哺乳动物批量生产药物，构建_____________________。 乳腺(乳房)生物反应器 ①操作：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__________的方法，导入哺乳动物的 ________中，培育转基因动物。 药用蛋白 启动子 显微注射 受精卵 ②目标：转基因动物在进入泌乳期后，可以通过分泌______来生产 所需要的药物。 乳汁 ③成果：利用乳腺生物反应器生产抗凝血酶、血清白蛋白、生长激 素、 抗胰蛋白酶等。 预 习 梳 理 6 (3)可能使建立移植器官工厂的设想成为现实。 研究方向：在器官供体的基因组中导入________________________， 以抑制__________基因的表达，或设法除去__________基因，再结 合克隆技术，培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。 调控基因表达的序列 抗原决定 抗原决定 预 习 梳 理 7 三、基因工程在食品工业方面的应用 (1)应用：生产食品工业用酶、________和维生素等。 氨基酸 (2)实例 ①将编码__________的基因导入大肠杆菌、黑曲霉或酵母菌的基因 组中，通过工业发酵批量生产凝乳酶。 ②构建____________，用发酵技术大量生产淀粉酶、脂肪酶等。 牛凝乳酶 基因工程菌 四、基因工程在其他方面的应用 (1)培育出可以降解多种污染物的“__________”来处理环境污染。 (2)利用经过基因改造的微生物来生产能源。 超级细菌 预 习 梳 理 8 (1)转基因抗虫作物的使用有利于降低生产成本并减少农药对环境的 污染。( ) √ (2)运用基因工程技术让牛合成人白蛋白，该技术将导致定向变异。 ( ) √ (3)抗病毒转基因植物对病毒的抗性具有局限性或特异性。( ) √ 预 习 检 测 9 (4)用基因工程培育的抗虫植物也能抗病毒。( ) × [解析] 用基因工程培育的抗虫植物只能抗某种虫害，不能抗病毒。 (5)用大肠杆菌生产的人的胰岛素没有生物活性。( ) √ (6)乳腺生物反应器生产的药物是自然界没有的。( ) × [解析] 乳腺生物反应器生产的药物在自然界中可以找到。 预 习 检 测 10 (7)用动物乳腺生物反应器生产人胰岛素，该动物体内只有乳腺细胞 中含有人胰岛素基因。 ( ) × [解析] 培育转入人胰岛素基因的动物时，受体细胞一般是受精卵， 由其增殖分化形成的细胞一般均含有人胰岛素基因。 (8)干扰素是一种具有干扰病毒复制作用的糖蛋白，在临床上用于治 疗病毒感染性疾病。( ) √ 预 习 检 测 11 任务 乳腺生物反应器与工程菌生产药物的比较 【情境】利用基因工程生产人胰岛素有两种方法： 方法一：将胰岛素基因转入细菌细胞，进行微生物培养，提取胰岛素。 方法二：将胰岛素基因转入高等哺乳动物的受精卵，培养成转基因 动物并从其乳汁中提取胰岛素。 (1)方法一中，为使胰岛素基因能顺利进入细菌细胞，应用______处 理细菌细胞，目的是使细胞处于一种___________________________ _________。 能吸收周围环境中分子的 生理状态 任 务 活 动 12 (2)方法二中，将目的基因导入受体细胞常用的方法是____________。 要确保人胰岛素基因只在牛的乳腺细胞中表达，应该采取的措施是 在人胰岛素基因的首端加上______________________________等调 控元件。 显微注射法 乳腺中特异表达的基因的启动子 (3)方法二中，构建好的基因表达载体应导入________，目的基因 (如药用蛋白基因)__________________(填“在所有体细胞”或“只在乳 腺上皮细胞”)中表达。 受精卵 只在乳腺上皮细胞 任 务 活 动 13 (4)上述两种方法中，哪种方法得到的胰岛素需要进一步加工和修饰 以使其获得生物活性？试解释其原因。 [答案] 方法一。方法一中的受体细胞是细菌细胞，其无内质网和高 尔基体，无法对胰岛素进行加工和修饰。 任 务 活 动 14 ［延伸］ 与工厂化生产药用蛋白相比，用动物乳腺生物反应器生产 药用蛋白的优势：___________________________________________ ___________________________________________________。 动物乳腺有完整的蛋白质翻译后修饰系统，生产 的蛋白质活性高，更稳定；产物直接经乳汁分泌，易提取 任 务 活 动 15 1.乳腺生物反应器与基因工程菌生产药物的比较 项目 乳腺生物反应器 基因工程菌 含义 指使外源基因在哺乳动 物的乳腺中特异性表 达，利用动物的乳腺组 织生产药用蛋白 指用基因工程的方法， 使外源基因得到高效表 达的菌类 任 务 活 动 16 项目 乳腺生物反应器 基因工程菌 受体基因结构 与人类基因结 构的差异 动物基因结构与人类的 基因结构基本相同 细菌的基因结构与人类 的基因结构有较大差异 基因表达 合成的药用蛋白与天然 蛋白质相同 细菌合成的药用蛋白可 能没有活性 受体细胞 动物受精卵 微生物细胞 续表 任 务 活 动 17 项目 乳腺生物反应器 基因工程菌 目的基因的导 入方式 显微注射法 钙离子处理 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 续表 任 务 活 动 18 2.膀胱生物反应器:用转基因技术，将外源基因导入动物基因组中并 定位表达于膀胱特定组织，在动物的尿液中提取具有重要价值产品 的转基因动物的总称。膀胱生物反应器和乳腺生物反应器具有相同 的优点，如收集产物蛋白比较容易，不必对动物造成伤害。但是， 膀胱生物反应器还有更好的优点，该系统可从动物一出生就收集产 物，不论动物的性别和是否正处于生殖期。 任 务 活 动 19 例1 利用基因工程技术使哺乳动物成为乳腺生物反应器，以生产所 需要的药品，如用转基因动物生产人的生长激素。科学家培养转基 因动物成为乳腺生物反应器时，下列说法错误的是( ) A.利用显微注射法将人的生长激素基因导入受体哺乳动物体内 B.需要将乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件与目的基因重 组在一起 C.动物必须是雌性才能满足要求 D.动物需要进入泌乳期后才能成为“批量生产药物的工厂” √ 任 务 活 动 20 [解析] 将人的生长激素基因与相应调控元件重组后利用显微注射法 导入受体哺乳动物的受精卵中，A错误；需要将乳腺中特异表达的基 因的启动子等调控元件与目的基因重组在一起，使目的基因只在乳 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，因此受体动物需要 进入泌乳期后才能成为“批量生产药物的工厂”，D正确。 任 务 活 动 21 例2 氨基丁酸在医药等领域有重要的应 用价值。利用谷氨酸脱羧酶 催化 谷氨酸脱羧是高效生产 氨基丁酸的 重要途径之一。研究人员采用如图方法将 酿酒酵母的谷氨酸脱羧酶基因导入生产菌株 ,构建了 以谷氨酸钠为底物高效生产氨基丁酸的菌株 。下列叙述 正确的是( ) 任 务 活 动 22 A.上图表明，可以从酿酒酵母 中分离得到 目的基因 B.发酵生产氨基丁酸时， 谷氨 酸钠的作用是供能 C.和都能高效降解 氨基 丁酸 D.只有选择 连接酶才能将目的基 因和载体连接 √ 任 务 活 动 23 [解析] 题图表明，可以从酿酒酵母 中分离 得到目的基因 ，A正确；题意显示，用 谷氨酸脱羧酶催化 谷氨酸脱羧 是高效生产氨基丁酸的重要途径之一，中能表达 谷氨酸 脱羧酶，因此可用发酵生产氨基丁酸，该过程中 谷氨酸钠是反应底物，其作用不是供能，B错误；中没有 谷 氨酸脱羧酶，因而不能降解谷氨酸，而 中含有该酶的 基因，因而能高效降解谷氨酸，高效生产 氨基丁酸，C错误；用 连接酶和 连接酶都能将目的基因和载体连接，D错误。 任 务 活 动 24 1.基因工程技术是通过采用重组DNA技术实现从一种生物体向另一种生物体进行基因的转移。下列关于基因工程应用的叙述，不正确的是（ ） A. 转基因抗病植物的培育可有效提高栽培作物的产量 B. 转基因大肠杆菌生产的胰岛素可直接用于临床治疗 C. 将降解或抵抗某种除草剂的基因导入作物，可培育出抗除草剂的作物品种 D. 动物基因工程通常涉及基因工程、动物细胞培养、胚胎移植等技术 √ 备 用 习 题 [解析]将某些抗病基因导入植物中，利用植物组织培养技术，可培育转基因抗病植物，能有效提高栽培作物的产量，A正确；大肠杆菌是原核生物，没有内质网和高尔基体，因此转基因大肠杆菌生产的胰岛素还需进行加工才可用于临床治疗，B错误；植物细胞具有全能性，将降解或抵抗某种除草剂的基因导入植物体细胞或受精卵中，可培育出抗除草剂的作物品种，C正确；动物基因工程通常涉及基因工程(目的基因的获取和转移)、动物细胞培养、胚胎移植等技术，D正确。 备 用 习 题 2.科学家利用基因工程培育出了能产生乙肝病毒蛋白质的西红柿，被称之为“西红柿乙肝疫苗”。具体操作是将乙肝抗原基因M导入农杆菌，然后利用农杆菌将M导入西红柿细胞。实验显示小白鼠连续五周吃这样的西红柿，体内产生了抗乙肝病毒的抗体，下列叙述错误的是（ ） A. 用PCR技术对M基因进行扩增，需要两种引物 B. 含M的重组Ti质粒必须插入西红柿染色体DNA上 C. 即使M在西红柿中成功表达，也要进行个体生物学水平的鉴定 D. 西红柿乙肝疫苗成本相对较低且易于储存 √ 备 用 习 题 [解析]导入目的基因前需要对M基因进行扩增，PCR需要两种引物结合M基因的两条链合成相应子链，A正确；含M的T-DNA插入西红柿染色体DNA上，才能稳定存在和表达，而不是整个Ti质粒插入，B错误；即使M在西红柿中成功表达，也必须进行个体生物学水平的鉴定，以确定实际效果，C正确；西红柿容易种植，成本低且易储存，D正确。 备 用 习 题 3.我国科学家将含有人凝血因子基因的DNA片段导入羊的受精卵中，由该受精卵发育而成的羊，分泌的乳汁中含有人的凝血因子，可用于治疗血友病。下列叙述不正确的是（ ） A．这项研究说明人和羊共用一套遗传密码 B．该羊的乳腺细胞中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基因 D．该羊的后代也可能含有人的凝血因子基因 √ 备 用 习 题 [解析]自然界中的所有生物共用同一套遗传密码，这是人的凝血因子基因能在羊的乳腺细胞中表达的基础，A正确；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，但该羊的乳汁中不含有人的凝血因子基因，B正确，C错误；将含有人凝血因子基因的DNA片段注射到羊的受精卵中，培育出的转基因羊的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正确。 备 用 习 题 4.科学家在某种农杆菌中找到了抗枯萎病的基因，以质粒为载体，采用转基因方法培育出了抗枯萎病的金花茶新品种。下列有关叙述错误的是（ ） A. 质粒可以在受体细胞中存活并表达其上的基因 B. 只能以金花茶的受精卵作为基因工程的受体细胞 C. 抗枯萎病基因进入金花茶细胞后仍然遵循中心法则 D. 抗枯萎病基因在不同生物的细胞中表达的产物相同 √ 备 用 习 题 [解析]质粒能在受体细胞中复制并稳定保存，且表达其上的基因，A正确；金花茶的花粉也可以作为基因工程的受体细胞，然后再采用单倍体育种得到能稳定遗传的新品种，B错误；抗枯萎病基因进入金花茶细胞后要进行复制、转录、翻译，进而控制生物的性状，也要遵循中心法则，C正确；抗枯萎病基因表达的产物是相同的，所以才可用其进行新品种的培育，D正确。 备 用 习 题 5.运用生物工程技术对现有生物进行改造，从而获 得人们需要的生物新品种或新产品，是生命科学 研究的方向。请据图回答下列问题: (1)在培育转人生长激素基因牛的过程中，①过程 需要的工具酶是 ，②过程 常用的方法是 。 限制酶和DNA连接酶 显微注射法 [解析]图中①表示基因表达载体的构建，该过程首先需要用限制酶切割载体和含有目的基因的外源DNA分子，其次还需要用DNA连接酶将目的基因和载体连接，形成重组DNA分子；当受体细胞为动物细胞时，导入目的基因的常用方法为显微注射法。 备 用 习 题 (2)转人生长激素基因牛可通过分泌乳汁来生产 人生长激素，在基因表达载体中，人生长激素 基因的首端必须含有 。③过程培养到 桑葚胚或囊胚阶段，可以采用 技术， 培育出多头相同的转基因犊牛。 启动子 胚胎分割 [解析]基因的表达需要启动子，启动子是RNA聚合酶特异性识别和结合的部位。③过程培养到桑葚胚或囊胚阶段，可以采用胚胎分割技术，培育出多头相同的转基因犊牛。 备 用 习 题 (3)prG能激发细胞不断分裂，通过基因工导入该调控基因来制备单克隆抗体，Ⅱ最可能是 细胞，Ⅲ代表的细胞具有 的特点。 B淋巴 既能无限增殖又能产生特定抗体 [解析]能产生单克隆抗体的细胞Ⅲ必须具备既能无限增殖，又能产生特异性抗体的能力，由图可知，给细胞Ⅱ导入无限增殖调控基因(prG)后经筛选得到细胞Ⅲ，其能产生单克隆抗体，则细胞Ⅱ本身具备产生抗体的能力，故Ⅱ为B淋巴细胞。 备 用 习 题 (4)在抗虫棉培育过程中，获取的抗虫基因来自 于某种细菌，④过程中的受体细胞如果采用愈 伤组织细胞，与采用叶肉细胞相比较，其优点 是 。细菌的基因之所以能在棉花细 胞内表达，产生抗性，其原因是 。 全能性高 它们共用同一套遗传密码 [解析] ④过程中的受体细胞如果采用愈伤组织细胞，与采用叶肉细胞相比较，其优点是全能性高。细菌的基因之所以能在棉花细胞内表达，产生抗性，其原因是它们共用同一套遗传密码。 备 用 习 题 ［1~12题每题2分，共24分］ 知识点一 基因工程在农牧业方面的应用 1.［2025·贵州遵义高二期末］生物学相关技术在农牧业、医药卫生 和食品工业方面应用广泛。下列相关说法错误的是( ) A.基因工程在畜牧业上的应用主要是培育体型巨大的动物 B.基因工程可用来培育高产、稳产、品质优良和抗逆性强的作物 C.可用 等技术检测编码牛凝乳酶的基因是否导入受体细胞 D.可采用农杆菌转化法将抗某种除草剂的基因导入农作物细胞 √ 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 37 [解析] 基因工程用于畜牧业主要是为了改良动物品种，改善畜产品 的品质，A错误；基因工程可用来培育高产、稳产、品质优良和抗逆 性强的作物，B正确；可用 等技术检测编码牛凝乳酶的基因是否 导入受体细胞，该过程遵循碱基互补配对原则，C正确；可采用农杆 菌转化法将抗某种除草剂的基因导入农作物细胞，该方式是将目的 基因导入植物细胞的最常用方法，D正确。 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 38 2.将苏云金杆菌的抗虫蛋白基因基因 导入棉花细胞培育得到抗 虫棉，但种植一段时间后发现其抗虫效果减弱，为提高转基因抗虫 棉的抗虫持久性，以下采取的措施不合理的是( ) A.转基因棉田周围种植非抗虫棉，可降低棉铃虫抗性基因的突变率 B.转入多种抗虫基因能提高抗虫持久性，因为棉铃虫基因突变频率 低且不定向 C.为棉铃虫提供庇护所，可使敏感型棉铃虫在种群中维持一定比例 D.提高 基因的表达量，可降低抗虫棉种植区棉铃虫的种群密度 √ 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 39 [解析] 自然状态下，基因突变的频率是很低的，且具有不定向性， 在转基因棉田周围种植非抗虫棉，不能降低棉铃虫抗性基因的突变 率，A错误；棉铃虫基因突变频率低且具有不定向性，因此转入多种 抗虫基因能避免单一抗虫基因频率上升，进而提高抗虫持久性，B正 确；为棉铃虫提供庇护所，使敏感型棉铃虫在种群中维持一定比例， 增加抗性棉铃虫和敏感型棉铃虫基因交流的机会，进而可以使抗虫 棉维持抗虫持久性，C正确；提高基因的表达量，提高抗虫棉中 蛋白的含量，高效杀死棉铃虫，进而可降低抗虫棉种植区棉铃虫的 种群密度，提高转基因抗虫棉的抗虫持久性，D正确。 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 40 3.［2025·广东实验中学高二月考］盐碱胁迫下植物应激反应产生的 对细胞有毒害作用。禾本科农作物 蛋白通过调节细胞膜上 蛋白磷酸化水平，影响 的跨膜转运，如图所示。下列叙述 错误的是( ) 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 41 A.细胞膜上 蛋白高磷酸化水平是其提高 外排能力所必需的 B.蛋白磷酸化被抑制，促进 外排，从而减轻其对细胞的毒害 C.敲除 基因从而去除禾本科农作物的 蛋白可提高其耐盐碱能力 D.从特殊物种中发掘逆境胁迫相关基因是改良农作物抗逆性的有效途径 √ 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 42 [解析] 由题图可知， 蛋白缺陷，对 蛋白的磷酸化没有了抑制作用，进 而促进排到膜外，推测 蛋白 高磷酸化水平促进排到膜外，A正确；据题图可知， 蛋白能够 抑制蛋白的磷酸化，减少了 从细胞内输出到细胞外的量，导 致抗氧化胁迫能力弱，细胞死亡，即不能减轻 对细胞的毒害，B错 误；蛋白缺陷，对 蛋白的磷酸化没有了抑制作用，进而促进 排到细胞外，敲除 基因或抑制其表达，可提高禾本科农作物抗 氧化胁迫的能力，进而提高其成活率，C正确；从特殊物种中发掘逆境 胁迫相关基因，可通过基因工程技术改良农作物抗逆性，D正确。 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 43 4.［2025·湖北武汉高二期中］我国科学家将外源生长激素 基因 导入鲤鱼的受精卵，培育出了生长速率更快的转基因鲤鱼。下列说 法错误的是( ) 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 44 A.导入的基因是一个 分子，磷酸与核糖交替连接构成其基本 骨架 B.转基因鲤鱼的体细胞中均含有 基因，但只有特定细胞能合成生 长激素 C.基因在鲤鱼体内复制时，聚合酶催化子链沿着 的方 向延伸 D. 基因在鲤鱼体内表达导致生长激素含量增加进而导致生长速度 加快 √ 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 45 [解析] 导入的基因是一个 片段，磷酸与脱氧核糖交替连接构 成其基本骨架，A错误。 基因导入鲤鱼的受精卵，转基因鲤鱼的 体细胞均由受精卵通过有丝分裂和细胞分化形成，故转基因鲤鱼的 体细胞中均含有基因， 基因只会在垂体细胞中表达，故生长 激素只会在垂体细胞合成和分泌，B正确。 复制时，从子链来看， 复制的方向是子链的方向，因此， 基因在鲤鱼体内复制 时，聚合酶催化子链沿着 的方向延伸，C正确。生长激素 基因能控制合成生长激素, 基因在鲤鱼体内表达时，生长激素含量 增加，导致转基因鲤鱼的生长速度加快,D正确。 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 46 5.［2025·河北邯郸高二月考］草莓在传统的无性繁殖过程中易受病 毒感染。某一兴趣小组利用植物组织培养技术获得草莓脱毒苗，另 一兴趣小组将草莓斑驳病毒的外壳蛋白 基因导入草莓基 因组中，培养获得转基因抗病毒草莓。下列叙述正确的是( ) 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 47 A.用抗生素浸泡能防止培养过程中病毒对脱毒苗的感染 B.取草莓植株茎尖或根尖进行组织培养，获得的脱毒苗具备抗病毒 的能力 C.脱毒草莓和转基因抗病毒草莓的培育均需要使用植物组织培养技术 D.可通过技术检测 基因的表达情况来判断转基因抗病 毒草莓培育是否成功 √ 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 48 [解析] 抗生素只对细菌起作用，用抗生素浸泡并不能防止病毒对脱 毒苗的感染，A错误；植物茎尖、根尖分生区的病毒少，甚至无病毒， 取草莓植株茎尖或根尖分生区进行组织培养可获得脱毒苗，但脱毒 苗不一定具备抗病毒感染的能力，B错误；转基因抗病毒草莓是先用 基因工程技术将 基因导入草莓细胞中，再经过植物组织 培养获得的，故脱毒草莓和转基因抗病毒草莓的培育均需要使用植 物组织培养技术，C正确；可通过技术来判断 基因是 否导入受体细胞及 基因是否在受体细胞中转录，但不能 通过其检测 基因是否翻译，D错误。 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 49 知识点二 基因工程在医药卫生领域和其他方面的应用 6.工程菌在降解有毒有害化合物、吸收环境重金属、分解泄露石油、 处理工业废水等方面发挥着重要作用。下列属于工程菌的是( ) A.通过 射线处理后，青霉素产量明显提高的青霉菌 B.通过细胞杂交技术获得繁殖快的酵母菌 C.为抗虫棉培育提供抗虫基因的苏云金杆菌 D.通过转基因技术培育的能够分解多种石油成分的细菌 √ 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 50 [解析] 通过 射线处理后，青霉素产量明显提高的青霉菌是诱变育种 的产物，不是工程菌，A错误；通过细胞杂交技术获得繁殖快的酵母 菌属于细胞工程产物，不是工程菌，B错误；为抗虫棉培育提供抗虫 基因的苏云金杆菌是基因工程的供体，不是工程菌，C错误；通过转 基因技术培育的能够分解多种石油成分的细菌属于工程菌，D正确。 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 51 7.抗凝血酶是一种药物，目前科学家可以在牛、山羊等动物的乳腺生 物反应器中获得。下列说法错误的是( ) A.需要将抗凝血酶基因与乳腺中特异性表达的基因的启动子结合 B.用显微注射法将抗凝血酶基因直接注入哺乳动物的乳腺细胞中 C.乳腺生物反应器产品的获得受年龄和性别的限制 D.将抗凝血酶基因导入大肠杆菌内可能不能产生有正常生理功能的酶 √ 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 52 [解析] 为了在乳汁中能获得目的蛋白质，需要让目的基因在乳腺细胞 中特异性表达，故需要将抗凝血酶基因与乳腺中特异性表达的基因的 启动子结合，A正确；用显微注射法将含有抗凝血酶基因的基因表达 载体注入哺乳动物的受精卵中，而不是直接将基因注入哺乳动物的乳 腺细胞中，B错误；乳腺生物反应器产品的获得受年龄和性别的限制， 只有雌性动物处于泌乳期时才能获得所需药物，C正确；大肠杆菌为 原核生物，无内质网和高尔基体，对于转入其体内的真核生物的基因 表达出来的肽链无法进行修饰和加工，故将抗凝血酶基因导入大肠杆 菌，大肠杆菌可能不能产生有正常生理功能的酶，D正确。 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 8.［2025·湖北武汉高二期中］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 √ 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 54 [解析] 人体成熟的红细胞中无细胞核，无核 ，其不含血清白蛋 白基因，A错误；由于膀胱上皮细胞没有全能性，应选用受精卵作为 目的基因的受体细胞，以培育得到转基因山羊，B错误；由于体细胞 都是由受精卵经有丝分裂而来，遗传物质没有改变，因此转基因山 羊所有体细胞均含有人的血清白蛋白基因(红细胞在成熟前也有)，C 错误；转基因山羊将人的血清白蛋白分泌到尿液中，可通过收集尿 液来收集该蛋白，D正确。 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 55 9.［2025·山东青岛高二期末］我国科学家敲除猪的糖抗原合成基因 ，转入相应的调节基因后，将基因编辑猪的单个肾移植 给猕猴，同时切除猕猴的自体双肾，最终移植肾存活184天。在移植 成功5个月内，猕猴的移植肾功能完全正常，之后出现逐渐加重的蛋 白尿。下列说法正确的是( ) A.基因编辑猪的成功体现了动物细胞的全能性 B.出现蛋白尿主要是肾小管细胞凋亡导致的 C.猪和猕猴肾脏的差异体现了基因的选择性表达 D.敲除 能改变膜蛋白种类，降低免疫排斥反应 √ 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 56 [解析] 基因编辑猪的成功属于基因工程的应用范畴，其原理不是细 胞的全能性，A错误；出现蛋白尿主要是肾小球通透性增强导致的， 不是肾小管细胞凋亡导致的，B错误；猪和猕猴肾脏的差异体现了不 同遗传物质对性状的决定，不是基因选择性表达的体现，因为猪和 猕猴肾脏不是来源于同一物种，更不是同一细胞的后代，C错误； 是糖抗原合成基因，因而敲除 能改变膜蛋白种 类，进而降低免疫排斥反应，D正确。 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 57 10.乳酸是生产可降解塑料——聚乳酸的重要原 料。科研人员利用基因工程技术向酵母菌导入 合成乳酸所必需的 酶基因，用改造后的酵母 菌来生产乳酸，如图所示。下列分析错误的是 ( ) A.敲除A酶基因可以减少丙酮酸向乙醇的转化损耗 B.敲除 酶基因可以避免生成的乳酸再次转化为丙酮酸 C.根据监测指标连续补充营养物质有利于乳酸的高效生产 D.确保发酵罐内充足的氧气、适宜的温度和 等条件 √ 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 58 [解析] 依据题图可知，敲除A酶基因导致不能 合成A酶，可以减少丙酮酸向乙醇的转化损耗， A正确；敲除酶基因导致不能合成 酶，可 以避免生成的乳酸再次转化为丙酮酸，B正确； 在培养过程中，根据监测指标连续补充营养物质有利于乳酸的高效生产， C正确；丙酮酸转化为乳酸需要无氧条件，D错误。 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 59 11.1988年，美国默克公司以700万元的价格，向我国全部转让当时最 先进的重组乙肝疫苗的生产技术。该技术利用酿酒酵母来表达乙肝 病毒的表面抗原,然后将表面抗原 纯化后混合佐剂制 成乙肝疫苗。下列相关说法错误的是 ( ) 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 60 A.传统乙肝疫苗的生产方式是在培养液中培养乙肝病毒,再对乙肝病 毒进行减毒或灭活处理 B. 基因导入酵母中仍能成功表达，是由于酵母和乙肝病毒共 用一套遗传密码 C.科学家不选大肠杆菌作为受体,可能是因为 需要依赖内质网 和高尔基体进行后期加工和包装 D.该技术的原理是基因重组，通过该技术生产出的疫苗的化学本质 是蛋白质 √ 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 61 [解析] 病毒营寄生生活，不能独立进行代谢活动，只有寄生在宿主 活细胞内才能生存和繁殖，所以乙肝病毒不能在培养液中直接培养， 而是通过宿主活细胞进行培养，A错误;几乎所有生物体都共用一套 遗传密码，所以 基因导入酵母中仍能成功表达，B正确;大肠 杆菌是原核生物，只含有核糖体这一种细胞器，不选用大肠杆菌作 为受体的原因可能是 需要内质网和高尔基体进行后期加工和 包装，C正确；由题干分析可知，该技术是以乙肝病毒的表面抗原 对应的基因为目的基因，与酿酒酵母进行 重组，后通过 基因表达，得到乙肝病毒的表面抗原 ，所以该技术的原理是 基因重组，通过该技术生产出的疫苗的化学本质是蛋白质，D正确。 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 62 12.如图是科学家新研发的制备单克隆抗体的过程， 相关叙述错误的是( ) A.经酶A处理后的Ⅰ与质粒可能具有相同的黏性末端 B.该过程涉及基因工程和动物细胞融合技术 C.通过检测和筛选得到的Ⅲ细胞既能无限增殖又能 分泌特异性抗体 D.若供体提供了 基因(无限增殖调控基因)， 则该过程中的Ⅱ是已免疫的B细胞 √ 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 63 [解析] 酶具有专一性，题图中的酶A为限制酶， 同种限制酶能识别相同的核苷酸序列，切割形成 相同的黏性末端或平末端，因此，经酶A处理后 的Ⅰ与质粒可能具有相同的黏性末端，A正确；该过程涉及基因工程和动 物细胞培养技术，不涉及动物细胞融合技术，B错误；Ⅲ细胞可能是含 有无限增殖调控基因的B细胞，既能无限增殖，又能分泌特异性抗体， C正确；若供体提供了 基因(无限增殖调控基因)，则Ⅱ是已免疫 的B细胞，D正确。 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 64 13.(10分)［2025·河北沧州高二期末］利用基因工程对重金属污染的 土壤进行生物修复是指通过先进的基因工程手段对现有的生物进行 改造，以提高耐受重金属胁迫的能力以及对重金属积累的能力。科 研人员发现了杨树中存在一种重金属转运蛋白 基因。回答下 列问题： 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 65 (1)(2分)若要用技术特异性拷贝基因，需在 反应中加入 引物，两种引物及其与模板链的结合位置如图甲所示。 甲 乙 若要得到图乙所示的5种不同 分子，至少要经___轮循环，其中 第⑤种 分子的个数是_____。 3 2个 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 66 [解析] 图乙中5种不同的分子中，出现了与目的基因等长的 分子⑤，所以至少要经过3轮循环；经过3轮循环，1个 分子可以 扩增出(个)分子，其中第⑤种 分子的个数是2个。 甲 乙 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 67 (2)研究者将从杨树中克隆的 基因与外源高效启动子连接，并 导入杨树基因组中(如图丙)。 丙 ①(3分)研究者要想实现上述导入过程，需要借助于三种“分子工具”： “分子手术刀”“____________”和“____________”。其中，最后一个上 面通常有特殊的__________，以便于重组DNA分子的筛选。 分子缝合针 分子运输车 标记基因 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 68 [解析] 研究者若要将从杨树中克隆的 基因与外源高效启动子 连接，并导入杨树基因组中，需要借助三种“分子工具”，分别是“分 子手术刀”——限制性内切核酸酶、“分子缝合针” 连接酶和 “分子运输车”——载体；载体上通常具有标记基因，以便于重组 分子的筛选和鉴定。 丙 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 69 丙 ②(3分)为检测获得的转基因杨树苗中 是否含有导入的 基因，同时避 免内源 基因的干扰，在进行 扩增时，应选择的引物组合是 ______，作出此选择的理由是 和 ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________ 。 选择和两种引物，扩增出的分子中含有 基因和外源高效 启动子，可以检测转基因杨树苗中是否含有导入的 基因，同时避 免内源 基因的干扰 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 70 丙 [解析] 和 两种引物结合的模板链相同， 不能扩增出需要的目的基因；引物和 扩增出的目的基因中只有 基因， 不含高效启动子区域，无法避免内源 基因的干扰；选择引物和，扩增出的 片段中既含有高效启 动子区域，又含有 基因，既可以达到检测目的，又能避免内源 基因的干扰。 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 71 (3)(2分)与物理、化学方法清除相比，利用转基因植物修复重金属污 染土壤的优点有_____________________________________________ _____________(答出2点即可)。 环境污染小、植物中的重金属可以被重新收集利用、 经济有效等 [解析] 与物理、化学方法清除相比，利用转基因植物修复重金属污 染土壤的优点有环境污染小、植物中的重金属可以被重新收集利用、 经济有效等。 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 72 14.(11分)［2024·河北卷节选］新城疫病毒可引起家禽急性败血性传 染病，我国科学家将该病毒相关基因改造为 ,使其在水稻胚乳 特异表达,制备获得 疫苗,并对其免疫效果进行了检测。回答下 列问题: 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 73 (1)(4分)实验所用载体的部分结构及其限制酶识别位点如图甲所示。 其中 为启动子，若使仅在水稻胚乳表达， 应为________ ______________________启动子。 为终止子,其作用为__________ __________________。 基因内部不含载体的限制酶识别位点。 因此，可选择限制酶________和________对 基因与载体进行酶切, 用于表达载体的构建。 甲 仅在 胚乳中特异性表达的基因 使转录在所需要的地方停下来 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 74 甲 [解析] 基因工程中常使用只在特定组织中发 挥功能的启动子，从而实现基因的选择性表 达。 若使仅在水稻胚乳中表达， 应 为仅在水稻胚乳中特异性表达的基因的启动子；终止子的作用是使转录 在所需要的地方停下来；图甲为实验所用载体的部分结构及其限制酶识 别位点，Ⅰ会破坏启动子, Ⅰ的一个识别序列位于终止子 之 后，为保证基因正确插入启动子与终止子 之间，应选择 与对载体和 基因进行切割。 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 75 (2)(3分)利用____________方法将 基因导入水稻愈伤组织。为 检测表达情况，可通过 技术检测_________________，通 过________________技术检测是否翻译出 蛋白。 农杆菌转化 是否转录出 抗原—抗体杂交 [解析] 水稻是植物，将基因导入植物细胞常用的方法是农杆菌转化 法。基因的表达包括转录合成 与翻译得到蛋白质两个过程。 将逆转录得到，通过特异性引物对进行 扩增， 若能得到产物说明基因转录出了 ；抗体能与抗原特异性 结合，通过抗原—抗体杂交技术能判断是否翻译出 蛋白。 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 76 (3)(2分)制备 疫苗后，为研究其免疫效果,对 实验组鸡进行接种，对照组注射疫苗溶剂。检测 两组鸡体内抗新城疫病毒抗体水平和特异应答的 细胞(细胞毒性 细胞)水平,结果如图乙所 体液 细胞(与前一空可互换) [解析] 由图乙可知，注射疫苗后，鸡体内的抗体水平提高，说明疫苗能激活鸡的体液免疫； 细胞水平提高，说明疫苗能激活鸡的细胞免疫。 示。据此分析，获得的 疫苗能够成功激活鸡的______免疫和_____ ________________免疫。 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 77 (4)(2分)利用水稻作为生物反应器生产 疫苗的优点是__________ ______________________________________________________ (答出两点即可)。 水稻易于 种植，容易获得疫苗；水稻的产量较高，能够获得大量的疫苗 [解析] 利用水稻作为生物反应器生产 疫苗的优点有水稻易于种 植，容易获得疫苗；水稻的产量较高，能够获得大量疫苗。 练 习 册 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 78 预习梳理 夯基础 一、基因工程在农牧业方面的应用 1.抗虫 病毒、真菌 降解或抵抗某种除草剂 某种必需氨基酸含量 多的蛋白质编码 2.(1)外源生长激素基因 (2)肠乳糖酶基因 二、基因工程在医药卫生领域的应用 (1)基因改造 抗体 激素 (2)乳腺(乳房)生物反应器 ①药用蛋 白 启动子 显微注射 受精卵 ②乳汁 (3)调控基因表达的 <m></m>序列 抗原决定 抗原决定 答 案 速 查 79 三、基因工程在食品工业方面的应用 (1)氨基酸 (2)①牛凝乳酶 ②基因工程菌 四、基因工程在其他方面的应用 超级细菌 预习检测 判正误 (1)√ (2)√ (3)√ (4)× (5)√ (6)× (7)× (8)√ 答 案 速 查 任务活动 提素养 任务 乳腺生物反应器与工程菌生产药物的比较 (1)<m></m> 能吸收周围环境中<m></m>分子的生理状态 (2)显微注射法 乳腺中特异表达的基因的启动子 (3)受精卵 只在乳腺上皮细 胞 (4)方法一。方法一中的受体细胞是细菌细胞，其无内质网和高 尔基体，无法对胰岛素进行加工和修饰。 ［延伸］动物乳腺有完整的蛋白质翻译后修饰系统，生产的蛋白质 活性高，更稳定；产物直接经乳汁分泌，易提取 答 案 速 查 反馈评价 例1 A 例2 A 备用习题 1.B 2.B 3.C 4.B 5. (1) 限制酶和DNA连接酶 显微注射法 (2) 启动子 胚胎分割 (3) B淋巴 既能无限增殖又能产生特定抗体 (4) 全能性高 它们共用同一套遗传密码 练习册 知识点一 基因工程在农牧业方面的应用 1.A 2.A 3.B 4.A 5.C 答 案 速 查 知识点二 基因工程在医药卫生领域和其他方面的应用 6.D 7.B 8.D 9.D 10.D 11.A 12.B 答 案 速 查 综合应用练 13.(1)3 2个 (2)①分子缝合针 分子运输车 标记基因 ②<m></m>和<m></m> 选择<m></m>和<m></m>两种引物，扩增出的<m></m>分子中含有<m></m>基因和外源高 效启动子，可以检测转基因杨树苗中是否含有导入的<m></m>基因， 同时避免内源<m></m>基因的干扰 (3)环境污染小、植物中的重金属 可以被重新收集利用、经济有效等 14.(1)仅在胚乳中特异性表达的基因 使转录在所需要的地方停下 来 <m></m> <m></m> (2)农杆菌转化 是否转录出<m></m> 抗 原—抗体杂交 (3)体液 细胞(与前一空可互换) (4)水稻易于种 植，容易获得疫苗；水稻的产量较高，能够获得大量的疫苗 答 案 速 查 $