高中生物同步备课系列【备作业】3.3 基因工程的应用 -人教2019版选择性必修3

3.3基因工程的应用一、单选题1.下列关于基因工程应用的叙述中，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作物的抗盐碱和抗干旱能力B.将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组中，使获得的转基因牛分泌的乳汁中乳糖的含量降低C.可用转基因技术制成乳腺生物反应器，使哺乳动物的产奶量增加D.可利用工程菌大规模生产细胞因子、抗体、疫苗、激素等药物【答案】C【解析】A.由于盐碱和干旱对农作物的危害与细胞内渗透压调节有关，目前科学家们正在利用一些调节细胞渗透压的基因，来提高作物的抗盐碱和抗干旱能力，故A正确；B.将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，肠乳糖酶基因表达产物是乳糖酶，可分解乳糖，使乳糖含量降低，故B正确；C.可用转基因技术制成乳腺生物反应器，通过哺乳动物的乳汁来生产所需要的药品，故C错误；D.可利用转基因的工程菌大规模生产药物，如细胞因子、抗体、疫苗、激素等，故D正确。2.下列生物技术操作对遗传物质的改造，不会遗传给子代的是（）A.将含抗病基因的重组DNA导入玉米细胞，经组培获得抗病植株B.将肠乳糖酶基因导入奶牛受精卵，培育出产低乳糖牛乳的奶牛C.将腺苷酸脱氨酶基因转入淋巴细胞后回输患者，进行基因治疗D.将人的干扰素基因表达质粒转入大肠杆菌，筛选获得基因工程菌【答案】C【解析】A.将含抗病基因的重组DNA导入玉米细胞，再经植物组织培养获得的植株所有细胞均含有抗病基因，抗病基因会随该植物传给后代，A不符合题意；B.将肠乳糖酶基因导入奶牛受精卵，培育出产低乳糖牛乳的奶牛所有细胞均含有肠乳糖酶基因，可以遗传给后代，B不符合题意；C.该患者进行基因治疗时，只有淋巴细胞含有该腺苷酸脱氨酶基因，性原细胞不含该基因，故不能遗传给后代，C符合题意；D.将含人的干扰素基因表达载体的重组质粒转入大肠杆菌获得的转基因菌，可以通过二分裂将人的干扰素基因传给后代，D不符合题意。3.下列关于基因工程应用的概述，错误的是（）A.基因治疗是治疗遗传病的最有效的手段B.在农业上主要是改良植物品质和培育具有抗逆性的农作物C.向植物体内转入Bt毒蛋白基因来培育抗病毒转基因植物D.利用乳腺生物反应器可表达出抗凝血酶、生长激素等医药产品【答案】C【解析】A.基因治疗是治疗遗传病的最有效的手段，A正确；B.在农业上主要是改良植物品质和培育具有抗逆性的农作物，B正确；C.向植物体内转入Bt毒蛋白基因来培育杀虫转基因植物如抗虫棉，而不是抗病毒转基因植物，C错误；D.利用乳腺生物反应器可表达出抗凝血酶、生长激素等医药产品，D正确。4.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.培育分解石油的“超级细菌”【答案】C【解析】A.培育能产生乙肝疫苗的酵母菌需要采用基因工程技术产生“工程菌”，A错误；B.培育能生产人类激素的绵羊需要采用基因工程技术将人类激素基因导入绵羊受精卵中，B错误；C.培育高产、优质的“太空椒”采用了诱变育种法，并没有采用基因工程技术，C正确；D.培育分解石油的“超级细菌”需要采用基因工程技术，D错误。5.目前基因工程硕果累累，下列叙述错误的是（）A.我国科学家将Bt毒蛋白基因导入棉花细胞，培育出的棉花既能抗虫也能抗病毒B.科学家可以把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的C.可将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子重组在一起，用来生产乳腺生物反应器D.科学家试图利用基因工程的方法改造猪的器官，解决器官移植中的免疫排斥问题【答案】A【解析】A.将Bt毒蛋白基因导入棉花细胞，培育出的棉花能抗虫，但不抗病毒，A错误；B.把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的，属于基因治疗，B正确；C.将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子重组在一起，用来生产乳腺生物反应器，C正确；D.科学家还试图利用基因工程方法对猪的器官进行改造，将器官供体基因组中导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因，再结合克隆技术培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官，D正确。6.下列关于基因工程应用的概述，错误的是（）A.基因治疗是治疗遗传病的最有效的手段B.在农业上主要是改良植物品质和培育具有抗逆性的农作物C.向植物体内转入Bt毒蛋白基因来培育抗病转基因植物D.利用乳腺生物反应器可表达出抗凝血酶、生长激素等医药产品【答案】C7.下列关于基因工程成果的概述，错误的是（）A.在医药卫生方面，主要用于诊断、治疗疾病B.在农业上主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗逆性的农作物C.在畜牧养殖业上培育出了体型巨大、品质优良的动物D.在环境保护方面主要用于环境监测和对污染环境的净化【答案】A【解析】A.在医药卫生方面，主要用于生产药物，A错误；B.在农业上主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗逆性的农作物，B正确；C.在畜牧养殖业上培育出了体型巨大、品质优良的动物，C正确；D.在环境保护方面主要用于环境监测和对污染环境的净化，D正确。8.下列关于基因工程相关知识的叙述中，正确的是（）A.在基因工程操作中为了获得重组质粒，必须用相同的限制性内切酶剪切目的基因和质粒，最后在细胞内形成重组质粒B.运用基因工程技术让牛合成并分泌人类抗体，该技术将导致定向的变异C.若要生产转基因抗病水稻，可将目的基因先导入到大肠杆菌，再转入水稻细胞中D.基因治疗主要是对具有缺陷的身体细胞进行基因修复【答案】B【解析】A.在基因工程操作中为了获得重组质粒，一般用相同的限制性内切酶剪切目的基因和质粒，以形成相同的黏性末端，在细胞外形成重组质粒，A错误；B.运用基因工程技术根据人的意愿定向让牛合成并分泌人类抗体，该技术将导致定向的变异，B正确；C.要生产转基因抗病水稻，可采用农杆菌转化法，即将目的基因先导入到农杆菌中，再转入水稻细胞中，C错误；D.基因治疗是指把正常基因导入病人体内有缺陷的细胞中，使该基因的表达产物发挥功能，而不是对具有缺陷的体细胞进行基因修复，D错误。9.下列与基因工程应用有关的说法，错误的是（）A.可利用“工程菌”生产人的胰岛素B.基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因，达到治疗疾病的目的C.通过基因工程技术可培育多种抗虫转基因植物D.转基因动物可通过分泌乳汁来生产所需要的药品，称为乳腺生物反应器【答案】B【解析】A.利用基因工程手段可培育生产人胰岛素的大肠杆菌，A正确；B.基因治疗把正常基因导入病人体内有缺陷的细胞中，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，B错误；C.将抗虫基因通过转基因技术转移到植物体内可获得抗虫转基因植物，比如抗虫棉，C正确；D.乳腺生物反应器是：利用基因工程技术将外源基因导入动物基因组中并定位表达于动物乳腺，在动物的乳汁中生产一些具有重要价值产品的转基因动物，D正确。10.下列关于基因工程的应用，正确的是（）A.将与植物光合色素代谢有关的基因导入矮牵牛，可获得各种花色变异B.将外源生长素基因导入鲤鱼，可提高其生长速率C.用于基因治疗的反义基因，即通过mRNA与病变基因所在DNA互补，阻断病变基因表达D.利用工程菌生产的干扰素可用于抗病毒感染及抗肿瘤【答案】D【解析】A.将与植物花青素代谢有关的基因导入矮牵牛，可获得各种花色变异，A错误；B.可将外源生长激素基因导入鲤鱼细胞内，可提高动物的生长速率，B错误；C.用于基因治疗的反义基因，即通过产生的mRNA分子，与病变基因产生的相应分子进行互补，来阻断非正常蛋白质合成，C错误；D.利用工程菌生产的干扰素可用于抗病毒感染及抗肿瘤

，D正确。11.作物脱毒、改善畜产品的品质、抗除草剂作物、可保存的干扰素、检测有毒物质、性别鉴定依次是下列哪项生物技术的应用（）①基因工程

②细胞工程

③蛋白质工程

④胚胎工程A.①②②③④④ B.②①①③②④ C.②①②③②④ D.②①②④③②【答案】B【解析】（1）作物脱毒是植物组织培养技术的应用，属于②细胞工程；（2）改善畜产品的品质，将乳糖酶基因导入奶牛基因组，使得转基因奶牛分泌的乳汁中，乳糖的含量大大降低；属于①基因工程。（3）抗除草剂作物的培育技术属于DNA重组技术的应用，属于①基因工程。（4）保存干扰素，干扰素是一种蛋白质，治疗癌症和病毒感染，很难保存，运用③蛋白质工程。（5）检测有毒物质，判断某物质的毒性，②细胞工程中动物细胞的培养。（6）性别鉴定，在囊胚中取滋养层细胞，做DNA分析，属于④胚胎工程。12.科学家创造了“基因敲除”技术：将外源基因整合到小鼠胚胎干细胞的DNA同源序列中，使某一个基因被取代或破坏而失活，然后将“修饰”后的胚胎干细胞植入小鼠的早期胚胎，形成嵌合体小鼠。科学家已经利用上述技术成功地把人类囊肿性纤维化病的致病基因移植到小鼠身上，培育出了患囊肿性纤维化病的小鼠。下列有关叙述错误的是（）A.这种嵌合体小鼠长大后，体内存在外源基因，但不会遗传给后代B.在“基因敲除”中需要用到限制性核酸内切酶、DNA连接酶等C.通过上述“基因敲除”技术可以定向改变生物体的某一基因D.“基因敲除”技术有利于人类对某些遗传因素引发的疾病进行研究【答案】A【解析】A.根据题意可知，这种嵌合体小鼠长大后，体内存在人类囊肿性纤维化病的致病基因，可能会遗传给后代，A错误；B.由“将外源基因整合到小鼠胚胎干细胞的DNA同源序列中”可知，该过程需要用到限制酶和DNA连接酶，B正确；C.“基因敲除”实质上是用外源基因取代或破坏DNA同源序列中的某一个基因，可以定向改变生物体的某一基因，C正确；D.“基因敲除”技术成功地培育出了患囊肿性纤维化病的小鼠，这种小鼠可作为实验材料用于人类对遗传病的研究，D正确。13.下列有关基因工程应用正确的是（）A.抗病转基因植物的目的基因最常见的是Bt毒蛋白基因B.生产乳腺生物反应器时需把乳腺蛋白基因与药用蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起C.基因治疗是治疗遗传病最有效的手段D.用大肠杆菌生产人胰岛素生物活性较高【答案】C【解析】A.抗虫转基因植物所采用的基因最常见的是Bt毒蛋白基因，A错误；B.生产乳腺生物反应器时需把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，B错误；C.基因治疗是治疗疾病的一种新途径，可以治愈基因病，C正确；D.胰岛素作为大分子蛋白质要发挥它的功能，就必须要具备一定的结构。比如：空间结构，那就需要细胞器如高尔基体，内质网等对肽链进行空间折叠反转等，但是大肠杆菌作为一种细菌，它除了核糖体之外就没有其它细胞器了，所以它无法对胰岛素的肽链结构进行加工，所以所得胰岛素无活性，D错误。14.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。目前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，大致过程如图所示。下列有关说法错误的是（）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【答案】A【解析】A.要让药用蛋白基因在乳腺细胞内表达并分泌含药物的乳汁，重组质粒上还必须具有乳腺蛋白基因的启动子等调控组件，A错误；B.转基因动物通常利用的受体细胞是受精卵，采用显微注射技术导入重组质粒，B正确；C.只有母牛到达泌乳期，乳腺细胞才会表达相应的药用蛋白基因，乳汁中含有药物，C正确；D.从乳汁里提取药物，优点突出，使动物本身成为“批量生产药物的工厂”，D正确。15.利用乳腺生物反应器生产药用蛋白是动物基因工程的重要应用，目前科学家已在牛和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-抗胰蛋白酶等医药产品。下列有关乳腺生物反应器的叙述错误的是（）A.受体细胞可选用受精卵或早期胚胎的桑椹胚细胞B.获得转基因动物需利用胚胎移植技术C.鉴别药用蛋白基因是否导入受体细胞一般利用DNA分子杂交法D.转基因动物产生的生殖细胞可能含有药用蛋白基因【答案】A【解析】A.受体细胞选用受精卵，才能发育为新个体，不能用早期胚胎的桑椹胚细胞做受体细胞，A错误；B.目的基因导入受精卵后发育为早期胚胎，要用胚胎移植技术移植入子宫发育为转基因动物，B正确；C.检测目的基因是否成功插入受体细胞染色体DNA，一般用DNA分子杂交法，C正确；D.转基因动物体细胞含有目的基因，故形成的配子可能含目的基因，D正确。16.科学家依据基因工程的原理最新研制的某种疫苗（DNA疫苗）是用病原微生物编码抗原的基因制成的，这个基因编码的产物能诱导机体产生免应．该DNA疫苗（）A.引起人体特异性免疫的原因是DNA分子上具有抗原B.引起免疫反应后相应淋巴细胞增多，细胞周期将变长C.能与浆细胞产生的相应抗体发生特异性结合D.制成的该DNA疫苗结构应包括抗原基因（目的基因）、启动子、终止子和标记基因等【答案】D【解析】A.该疫苗是编码抗原的基因，该基因的表达产物能充当抗原，引起机体发生特异性免疫反应，A错误；B.引起免疫反应后相应淋巴细胞增多，细胞周期将变短，B错误；C.该疫苗是用病原微生物编码抗原的基因制成的，不能与浆细胞产生的相应抗体发生特异性结合，但其编码的产物能与浆细胞产生的相应抗体发生特异性结合，C错误；D.该疫苗是用病原微生物编码抗原的基因制成的，是基因工程构建表达载体，包括抗原基因（目的基因）、启动子、终止子和标记基因等，D正确．17.美国加利福尼亚州索尔克生物研究所研究小组发现人体内存在一种被称为“脂肪控制开关”的基因，这个基因一旦开启，就能提高对脂肪的消耗并产生“抗疲劳”肌肉，帮助心脏和神经系统保持持久耐力。美国科学家公布研究报告说，他们通过向实验老鼠转入“脂肪控制开关”基因，成功培育出“马拉松”老鼠，比正常老鼠多跑出一倍距离，速度也快一倍。错误的是（）A.转入“脂肪控制开关”基因的有效方法是向实验老鼠肌肉中注入含“脂肪控制开关”基因的重组DNAB.“脂肪控制开关”的基因中存在起始密码子C.“马拉松”老鼠在改善机体耐力的同时，也提高了机体消耗脂肪的能力D.可以向“马拉松”老鼠转入其他的基因兴奋剂如EPO（促红细胞生成素）基因，培育“超级运动员”【答案】B【解析】A.将目的基因载体导入动物细胞最有效的方法是显微注射法，因此转入“脂肪控制开关”基因的有效方法是向实验老鼠肌肉中注入含“脂肪控制开关”基因的重组DNA，A正确；B.密码子存在于mRNA上，而不是基因中，B错误；C.根据题干信息“这个基因一旦开启，就能提高对脂肪的消耗”可知，“马拉松”老鼠在改善机体耐力的同时，也提高了机体消耗脂肪的能力，C正确；D.“马拉松”老鼠比正常老鼠多跑出一倍距离，速度也快一倍，若向“马拉松”老鼠转入其他的基因兴奋剂如EPO（促红细胞生成素）基因，还可以培育“超级运动员”，D正确。18.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，分泌的乳汁中含有人的凝血因子，可治疗血友病。下列叙述错误的是（）A.该羊分泌的乳汁中含有人的凝血因子基因B.该羊的后代也可能含有人的凝血因子基因C.这项研究说明人和羊共用一套遗传密码D.这项技术的工具包括限制酶、DNA连接酶和运载体【答案】A【解析】A.凝血因子基因不会进入到的羊分泌的乳汁中，A错误；B.该羊是由转基因受精卵发育而成的羊，因此其生殖细胞中可能含有人凝血因子基因的DNA片段，可能传递给后代，B正确；C.自然界中所有生物都共用一套遗传密码，这是生物界共性，C正确；D.基因工程所使用的工具包括限制酶、DNA连接酶和运载体，D正确。二、识图作答题19.根据下列所给材料回答问题：材料Ⅰ：鱼的抗冻蛋白基因烟草细胞→抗冻烟草材料Ⅱ：蜘蛛的丝腺蛋白基因羊的受精卵→转基因羊→产生丝腺蛋白材料Ⅲ：人的胰岛素基因大肠杆菌→生产人的胰岛素（1）上述生物新品种的产生所共同运用技术的核心步骤是

。（2）材料Ⅰ中，需要将鱼的抗冻蛋白基因与载体结合，作为载体必须具备条件之一是含有标记基因，该基因的作用是

。下图为含鱼的抗冻蛋白基因的DNA片段：用该DNA片段经EcoRⅠ限制酶切割后共形成

个黏性末端，若图示DNA片段中EcoRⅠ限制酶识别序列的一个碱基突然改变，则可能发生的情况是

；若需在短时间内获得较多的该外源基因，通常采用PCR技术,。该技术的反应体系的主要成分应包含：_______________（写四种）。其反应过程中引物与模板DNA链结合依靠

原则完成。（3）材料Ⅱ中，目的基因在羊乳腺细胞中表达，表达成功的标志是

，为了避免目的基因和质粒在酶切后产生的末端发生任意连接，需用两种限制酶XbaI和SacI(两种酶切出的粘性末端不同)同时切割含目的基因的DNA片段和质粒。若用Ti质粒作为目的基因的载体，应选用下图中何种Ti质粒？

（4）材料Ⅲ中，将目的基因导入大肠杆菌，首先用处理大肠杆菌，使之成为细胞。【答案】（1）基因表达载体的构建（2）供重组DNA的选择与鉴定（鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的受体细胞筛选出来）

2

此DNA片段中无EcoRⅠ限制酶的识别序列

引物、模板DNA、热稳定DNA聚合酶（或Taq酶）、4种脱氧核苷酸

碱基互补配对（3）羊乳汁中含有丝腺蛋白

丙（4）Ca2+

感受态【解析】（1）上述生物新品种的产生所共同运用技术是基因工程，该技术的核心步骤是基因表达载体的构建。（2）标记基因的作用是供重组DNA的选择与鉴定（鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的受体细胞筛选出来）。下图为含鱼的抗冻蛋白基因的DNA片段：用该DNA片段经EcoRⅠ限制酶切割后共形成2个黏性末端，若图示DNA片段中EcoRⅠ限制酶识别序列的一个碱基突然改变，则可能发生的情况是此DNA片段中无EcoRⅠ限制酶的识别序列；若需在短时间内获得较多的该外源基因，通常采用PCR技术。该技术的反应体系的主要成分应包含：引物、模板DNA、热稳定DNA聚合酶（或Taq酶）、4种脱氧核苷酸。其反应过程中引物与模板DNA链结合依靠碱基互补配对原则完成。（3）材料Ⅱ中，目的基因在羊乳腺细胞中表达，表达成功的标志是羊乳汁中含有丝腺蛋白，为了避免目的基因和质粒在酶切后产生的末端发生任意连接，需用两种限制酶XbaI和SacI(两种酶切出的粘性末端不同)同时切割含目的基因的DNA片段和质粒。若用Ti质粒作为目的基因的载体，据图分析可知，应选用下图中的Ti质粒丙。（4）材料Ⅲ中，将目的基因导入大肠杆菌，首先用Ca2+处理大肠杆菌，使之成为感受态细胞。20.应用生物工程技术获得人们需要的生物新品种或新产品。请据图回答下列问题：（1）在培育转入人生长激素基因的牛的过程中，②过程常用的方法是___________________。要使人的生长