高中生物（必选3）3.3基因工程的应用与发展前景知识点

高中生物（必选3）3.3基因工程的应用与发展前景知识点整理本文围绕高中生物必选3第三章第三节“基因工程的应用与发展前景”内容，系统梳理核心知识点，涵盖基因工程在植物、动物、微生物领域的应用，发展前景及伦理安全问题等关键内容。每个知识点配套2-5个典型练习题，并附答案及详细解析，助力深化对知识的理解与应用。一、核心知识点梳理知识点1：基因工程在植物育种中的应用核心内容：基因工程在植物育种中主要用于培育抗虫、抗病、抗逆（抗寒、抗旱、抗盐碱等）、改良品质的转基因植物，解决传统育种周期长、定向性差的问题。关键要点：抗虫转基因植物：常用目的基因有Bt毒蛋白基因（来自苏云金芽孢杆菌）、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因等；实例为抗虫棉（转入Bt毒蛋白基因），可减少农药使用，降低环境污染。抗病转基因植物：针对病毒病（如烟草花叶病毒）常用病毒外壳蛋白基因、病毒复制酶基因；针对真菌病常用几丁质酶基因、抗毒素合成基因；实例为抗烟草花叶病毒的转基因烟草。抗逆转基因植物：抗寒常用抗冻蛋白基因（来自极地鱼类）；抗旱、抗盐碱常用渗透压调节基因（如甜菜碱合成酶基因）；实例为抗盐碱转基因小麦。改良品质的转基因植物：提升营养成分（如金大米转入β-胡萝卜素合成相关基因，补充维生素A）、改善口感或储存特性（如延熟番茄转入反义乙烯合成酶基因，延长保鲜期）。配套练习题下列不属于抗虫转基因植物常用目的基因的是（）

A.Bt毒蛋白基因B.蛋白酶抑制剂基因C.抗冻蛋白基因D.淀粉酶抑制剂基因

抗虫棉培育过程中，转入的目的基因主要来自（）

A.棉花自身B.苏云金芽孢杆菌C.烟草D.大肠杆菌

金大米被称为“黄金大米”，其培育的核心目的是（）

A.抗虫B.抗旱C.补充β-胡萝卜素，预防维生素A缺乏症D.延长储存期

答案及解析1.答案：C

解析：抗冻蛋白基因是抗逆转基因植物（抗寒）常用的目的基因，不属于抗虫目的基因。A、B、D均为抗虫转基因植物常用的目的基因，可通过抑制害虫消化酶活性或产生毒性蛋白杀死害虫。2.答案：B

解析：抗虫棉常用的目的基因为Bt毒蛋白基因，该基因天然存在于苏云金芽孢杆菌中，其表达产物可特异性杀死棉铃虫等害虫。3.答案：C

解析：金大米通过转入β-胡萝卜素合成相关基因，使大米中富含β-胡萝卜素，人体食用后可转化为维生素A，有效预防维生素A缺乏症。A、B是抗逆、抗虫目的，D是延熟植物的培育目的。知识点2：基因工程在动物育种及医学中的应用核心内容：基因工程在动物领域主要用于培育转基因动物（改良品种、生产药物、作为生物反应器等），以及开展基因治疗（治疗人类遗传病）。关键要点：转基因动物培育：常用方法为显微注射法将目的基因导入受精卵；实例包括生长速度快、抗病力强的转基因牛/羊，产奶量高的转基因奶牛。动物生物反应器：将药用蛋白基因与乳腺特异性表达的启动子等调控元件重组，导入受精卵，培育转基因动物，使其乳腺分泌药用蛋白（如乳腺生物反应器生产人乳铁蛋白、人白蛋白）；优势是产量高、成本低、蛋白活性高。基因治疗：将正常基因导入患者体内，替代或修复缺陷基因，以治疗遗传性疾病（如血友病、囊性纤维病）；分为体外基因治疗（先培养细胞，导入正常基因后回输体内）和体内基因治疗（直接将基因导入患者组织器官）。配套练习题培育乳腺生物反应器的核心步骤是（）

A.将目的基因导入动物体细胞B.将目的基因与乳腺特异性启动子重组

C.培育动物细胞系D.筛选含目的基因的个体

下列关于基因治疗的叙述，正确的是（）

A.可用于治疗所有疾病B.只能采用体外基因治疗方式

C.核心是将正常基因导入患者体内D.不需要载体即可完成基因导入

下列属于转基因动物应用的是（）

①抗虫棉②乳腺生物反应器生产人胰岛素③转基因羊提高生长速度④抗盐碱小麦

A.①②B.②③C.③④D.①④

体外基因治疗与体内基因治疗的主要区别是（）

A.目的基因不同B.载体不同C.是否先培养患者细胞D.治疗效果不同

答案及解析1.答案：B

解析：乳腺生物反应器的关键是让药用蛋白基因在动物乳腺中特异性表达，因此需将目的基因与乳腺特异性启动子重组，确保目的基因仅在乳腺细胞中表达。A中导入体细胞无法培育转基因个体，C、D是后续步骤，非核心。2.答案：C

解析：基因治疗主要用于治疗遗传性疾病（由基因缺陷引起），不能治疗所有疾病，A错误；基因治疗分为体外和体内两种方式，B错误；核心是将正常基因导入患者体内，替代或修复缺陷基因，C正确；基因导入需载体（如病毒载体、质粒），D错误。3.答案：B

解析：①抗虫棉、④抗盐碱小麦属于转基因植物；②乳腺生物反应器、③转基因羊提高生长速度属于转基因动物应用，故选B。4.答案：C

解析：体外基因治疗是先从患者体内获取细胞，在体外培养时导入正常基因，再将改造后的细胞回输体内；体内基因治疗是直接将基因导入患者组织器官，二者核心区别是是否先培养患者细胞，C正确；目的基因、载体可能相同，治疗效果与多种因素有关，并非主要区别。知识点3：基因工程在微生物领域的应用核心内容：微生物因繁殖速度快、代谢旺盛、易改造等特点，成为基因工程的重要受体，主要用于生产药物、降解污染物、生产食品添加剂等。关键要点：生产基因工程药物：将药用蛋白基因导入微生物（如大肠杆菌、酵母菌），通过微生物发酵生产药物；实例有人胰岛素、干扰素、乙肝疫苗、生长激素等。降解环境污染物：培育“超级细菌”，将多种降解基因导入同一种微生物，使其能同时降解多种污染物（如石油、重金属、有毒有机物），用于环境治理。生产食品添加剂：如利用转基因酵母菌生产柠檬酸、味精，提高生产效率和产品纯度。配套练习题下列哪种药物常通过基因工程改造的微生物生产（）

A.青霉素B.人胰岛素C.阿司匹林D.红霉素

“超级细菌”的培育目的是（）

A.生产药物B.改良品种C.降解多种环境污染物D.作为生物反应器

基因工程中选择微生物作为受体细胞的优势不包括（）

A.繁殖速度快B.代谢旺盛C.遗传物质简单D.体型大，易操作

答案及解析1.答案：B

解析：青霉素、红霉素是微生物天然代谢产物，阿司匹林是化学合成药物；人胰岛素是通过将人胰岛素基因导入大肠杆菌等微生物，经发酵生产的基因工程药物，故选B。2.答案：C

解析：“超级细菌”是将多种降解污染物的基因导入同一种微生物，使其能同时降解多种污染物，用于环境治理，C正确；A、B、D均不是其培育目的。3.答案：D

解析：微生物体型微小，而非体型大，D不属于其优势；A、B、C均是微生物作为受体细胞的典型优势，繁殖快、代谢旺可提高生产效率，遗传物质简单易进行基因改造。知识点4：基因工程的发展前景与伦理安全问题核心内容：基因工程具有广阔发展前景，但也引发一系列伦理、安全问题，需理性看待并建立规范。关键要点：发展前景：①治疗遗传性疾病、癌症等疑难病症（如基因编辑技术CRISPR-Cas9的应用）；②培育更多优质、抗逆的农作物和畜禽品种，保障粮食安全；③合成生物学领域，构建人工细胞或生物器件，用于生产药物、能源等；④基因诊断，快速准确检测疾病相关基因。伦理安全问题：①食物安全：转基因食品的安全性（如是否产生有毒物质、是否引起过敏反应）；②生物安全：转基因生物可能扩散到自然界，破坏生态平衡（如转基因植物与野生植物杂交，导致基因污染）；③伦理问题：基因编辑技术在人类生殖细胞中的应用可能引发基因歧视、破坏人类基因多样性，以及设计“完美婴儿”的伦理争议。应对措施：建立严格的转基因生物安全评价体系、伦理审查制度，加强监管，规范基因工程技术的应用。配套练习题下列不属于基因工程发展前景的是（）

A.基因编辑治疗遗传性疾病B.培育抗逆转基因作物C.设计“完美婴儿”D.基因诊断检测疾病

转基因生物可能引发的生物安全问题是（）

A.产生有毒物质B.引起过敏反应C.导致基因污染D.影响人体健康

关于基因工程伦理问题的叙述，错误的是（）

A.基因编辑人类生殖细胞可能引发基因歧视B.转基因食品需严格审查，保障食品安全

C.应禁止所有基因工程技术的应用D.需建立伦理审查制度规范基因编辑技术

下列措施中，用于解决转基因生物安全问题的是（）

A.加强转基因生物安全评价B.推广转基因食品强制标识C.建立伦理审查制度D.以上都是

答案及解析1.答案：C

解析：设计“完美婴儿”属于基因工程引发的伦理争议，并非发展前景，且目前多数国家禁止此类应用。A、B、D均是基因工程的重要发展方向，具有广阔应用前景。2.答案：C

解析：A、D是食物安全问题，B是食物安全中的过敏问题；C转基因