高考新教材（中）生物选择性必修三同步作业第3节 基因工程的应用含答案及解析

第3节基因工程的应用

课程内容标准核心素养对接

1生.命观念——举例说出植物基因工

1.举例说出基因工程在农牧业、医药卫

程、动物基因工程的成果及其给人类带

生和食品工业等方面的应用。

来的影响。

2.认同基因工程的应用价值。

2社.会责任——用基因工程培育优曳品

3.关注基因工程的进展。

种或细胞产品，造福人类。

门课前•自主预习自主梳理夯基础

知识点1基因工程在农牧业方面的应用

从某些生物中分分出具有抗虫功能

转基因抗

〜的基因,将它导入作物中培育出具

虫植物

有抗虫性的作物

将来源于某些病毒、真菌等的抗病

转基因抗

一基因导入植物中,培育出了转基因

病植物

抗病植物

耨降解或抵抗某种除草剂的基因导

转法因抗

入作物,可以培育出抗除草剂的作

除草剂植物

物品种

将某种必需氨基酸含量多的素白质

编码基因导入植物中,可以提高这

改变植物

的品质一种筑基酸的含址将与植物花背素

代谢相关的基因导入矮牵牛中,使

它呈现出自然界没有的颜色变异

提高动物将外源生长激素基因导入动物体内,

的生长速率「以提高动物的生长速率

将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组.

改善畜产

品的品质一使获得的转基因牛分泌的乳汁中，

乳樵的含&【人人降低

知识点2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基因改造，使它们能够生产药物

技术②利用乳腺生物反应器生产药物：将药用蛋自基因与乳腺中特异表达

方法的基因的启动子等调控元件重组在一起,通过显微注射的方法导入哺

乳动物的受精卵中，培育出的转基因动物通过分泌乳汁生产所需要的

药物

③培育移植器官：在器官供体的基因组中导入某种调节因子,抑制抗

原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因,然后再结合克隆技术,

培育出不会引起免窗蚯反应的转基因克隆器官

实例重组人干扰素、促红细胞生成素、抗凝血旃、血清白蛋白等

知识点3基因工程在食晶工业方面的应用

利用基因工程菌生产食品工业用酸、氨基酸和维生素等。例如将编

技术方法码牛凝乳酶的基因导入大肠杆菌、黑曲霉或酵母菌的基因组中，再

通过3k四生产凝乳酶

实例凝乳酶、淀粉酶、脂酶、天冬氨酸和苯丙氨酸

♦自查自纠

（1）日的基因只能来源于微生物（X）

（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（X）

（3）转基因抗虫植物培育成功后可防治各种害虫（X）

（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（X）

（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（X）

（6）由大肠杆菌工程菌获得人的干扰素后可直接应用（X）

〉教材边角

f

教材P88图示拓展

下面是基因工程技术在农牧业方面的应用成果，分析回答下列问题：

转基因抗虫棉（使棉铃虫死亡,

左）与非转层因抗虫棉（右）

转基因抗除草剂玉米抗病毒的转基因甜椒

（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？

提示让害虫去吃转基因棉花的植株，观察害虫的生存状况。

（2）从环境保护角度出发，分析转基因抗虫棉与普通棉相比在害虫防治方面的

优越性有哪些？

提示减少了化学农药的使用量，降低了环境污染。

（3）抗虫棉能抗病毒、细菌、真菌吗？为什么？

提示不能；抗虫基因具有专一性。

□课中・合作探究任务驱动重思维

探究点乳腺生物反应器与工程菌生产药物的比较

，情境探疑

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。

阅读上述材料，回答问题：

（1）方法一中，为使膜岛素基因能顺利进入细菌细胞，应用Ca2+处理细菌细胞,

目的是使细胞处于•种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态。

（2）方法二中，将目的基因导入受体细胞常用的方法是显微注射法。要确保人

胰岛素基因只在牛的乳腺细胞中表达，应该采取的措施是将人胰岛素基因与乳腺

中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起。

（3）大肠杆菌和酵母菌均可作为生产胰岛素的工程菌，该类工程菌的优点是单

细胞、繁殖快（至少答出两点）。

（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。方法•：方法•中的受体细胞是细菌，其细胞内无

内质网和高尔基体，无法对胰岛素进行加工和修饰。

［例］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才能成为“批量生产药物的工厂”

答案A

解析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.入泌乳期才能成为“批量生产药物

的工厂”，D正确。

|课堂小结

思维导图晨读必背

1.科学家将药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等

调控元件重组在一起，通过显微注射的方法导入哺乳动物的受

oFL戏

仪A作物”备产品户及精卵中，由这个受精卵发育成的转基因动物在进入泌乳期后，

可以通过分泌乳汁来生产所需要的药物。

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U而讯金户长ML♦m*.

'♦一・「租・**等2.在器官供体的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，然后结合克隆技术，

可培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆器官。

随堂检测

1.下表有关基因表iA的选项中，不可能的是（）

选项基因表达的细胞表达产物

A细菌抗虫蛋白基因抗虫棉叶肉细胞细菌抗虫蛋白

B人酪氨酸酶基因正常人皮肤细胞人酪氨酸的

C动物胰岛素基因大肠杆菌工程菌细胞动物胰岛素

D兔血红蛋白基因兔成熟红细胞兔血红蛋白

答案D

解析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红蛋白，D

错误。

2.下列关于基因工程应用的叙述，错误的是（）

A.利用细菌代谢旺盛的特点生产基因工程药物

B.向植物体内转入用抗虫蛋白基因来培育转基因抗虫植物

C.可以利用转基因动物作为器官移植的供体

D.利用乳腺生物反应器可使哺乳动物的产奶量增加

答案D

解析利用细菌代谢旺盛的特点，将细菌利用基因工程手段改造成工程菌，生产

基因工程药物，A正确；向植物体内转入切抗虫蛋白基因来培育转基因抗虫植

物，RIF确：可以利用转基因动物作为器官移植的供体，CJF确：利用乳腺生物

反应器的目的是使哺乳动物的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。

3.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.将胰岛素基因表达质粒转入大肠杆菌，筛选获得基因工程菌

B.将花青素代谢基因导入植物体细胞，经组培获得花色变异植株

C.将肠乳精酶基因导入奶牛受精卵，培育出产低乳糖牛乳的奶牛

D.将腺甘酸脱氨酶基因转入淋巴细胞后回输患者，进行基因治疗

答案D

解析A、B和C均采用了基因工程技术，基因工程依据的原理是基因重组，且

参与繁殖的细胞中均含有目的基因，故可遗传给子代，A、B、C不符合题意；D

也采用了基因工程技术，但只有患者的淋巴细胞中含有目的基因，患者的生殖细

胞中不含目的基因，故不能遗传给了代，D符合题意。

4.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.利用基因工程技术，得到的乳腺生物反应器可以解决很多重要的药品的生产问

题

D.用转基因动物作为器官移植的供体时，由于导入的是调节因子，而不是目的基

因，因此无法抑制抗原的合成

答案D

解析用转基因动物作为器官移植的供体时，将某种调节因子导入器官供体基因

组，可以抑制抗原决定基因的表达，再结合克隆技术，就能培育出不会引起免疫

排斥反应的转基因克隆器官。

课后•分层训练

（时间：15分钟）

基础对点

知识点1基因工程在农牧业方面的应用

1.1987年，美国科学家将萤火虫的荧光素基因转入烟草植物细胞并获得高水平的

表达。长成的烟草植株通体光亮，堪称自然界的奇迹。这一研究成果表明（）

①萤火虫与烟草的DNA结构基本相同②萤火虫与烟草共用一套遗传密码

③烟草体内合成了荧光素④萤火虫和烟草合成蛋白质的方式基本相同

A.①③B.②③

C.①④D.①②③④

答案D

解析萤火虫与烟草的遗传物质都是双链DNA,这是完成基因重组的基础，①

正确；自然界的几乎所有生物都共用一套遗传密码，即无论在高等生物还是低等

生物中，相同的密码子决定的氨基酸种类都相同，②正确；萤火虫的荧光素基因

导入烟草细胞使得该植株通体光亮，可见荧光素基因在该植株中成功表达，③正

确；荧光素基因成功表达，说明萤火虫和烟草合成蛋白质的方式基本相同，④正

确。故选D。

2.运用现代生物技术的育种方法，将抗菜青虫的Bt基因转移到优质油菜中，培

育出转基因抗虫的油菜品种，这一品种在生长过程中能产生特异的杀虫蛋白，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。根据以上信息，下列叙述正确的是（）

A.&基因的化学成分是蛋白质

B.切基因中有菜青虫的遗传物质

C.转基因抗虫油菜能产生杀虫蛋白是由于具有阴基因

D.转基因抗虫油菜产生的杀虫蛋白是无机物

答案C

解析基因通常是有遗传效应的DNA片段，因此以基因的化学成分是核酸而不

是蛋白质，A错误；由题干信息“将抗菜青虫的股基因转移到优质油菜中，培

育出转基因抗虫的油菜品种“可知Bt基因不是来源于菜青虫，因此不含有菜青

虫的遗传物质，B错误；转基因抗虫油菜能产生杀虫蛋白是由于具有切基因，

次基因能控制杀虫蛋白的合成，C正确；转基因抗虫油菜产生的杀虫蛋白属于有

机物，D错误。

知识点2基因工程在医药卫生领域及食品工业方面的应用

3.上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带人白蛋白基因的转基因牛。他们还

研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，便转基因动物乳汁中的药用蛋白

含量提高了30多倍。下列有关叙述正确的是（）

A.“转基因动物”是指体细胞中出现了新基因的动物

B.“提高基因的表达水平”是指设法使牛的乳腺细胞中含有更多的人白蛋白基

因

C.只在转基因牛乳汁中才能获取人白蛋白，是因为人白蛋白基因只在牛乳腺细胞

中是纯合的

D.转基因牛的肌肉细胞中也有人白蛋白基因，但不发生转录、翻译，故不能合成

人白蛋白

答案D

解析转基因动物是指细胞中被转入了外源基因的动物，并非出现新基因，故A

错误；”提高基因的表达水平”是指增强白蛋白基因的表达，白蛋白基因数目没

有增多，故B错误；“转基因动物”一般用到的受体细胞是受精卵，生物个体

的几乎所有细胞中都有相同的外源基因，故C错误；转基因牛的白蛋白基因也

是选择性表达的，在肌肉细胞中不能表达，故D正确。

4.利用转基因山羊乳腺生物反应器生产丁酰胆碱酯酶，可治疗有•机磷中毒。下列

叙述错误的是（）

A.应该用山羊乳腺中特异表达的基因的启动子构建基因表达载体

B.通过体细胞克隆可将丁酰胆碱酷酶基因传递给子代

C.通过显微注射技术将基因表达载体导入山羊乳腺细胞

D.山羊乳腺细胞可将肽链加工成具有一定空间结构的丁酰胆碱酯酶

答案C

解析要得到转基因山羊乳腺生物反应器，在构建基因表达载体时需要乳腺中特

异性表达的基因的启动子，使目的基因只在乳腺细胞中表达，A正确；通过显微

注射技术将基因表达载体导入山羊受精卵，C错误；山羊乳腺细胞含有内质网和

高尔基体，可将肽链加工成具有一定空间结构的丁酰胆碱酯酶，D正确。

5.a-抗胰蛋白酶是肝脏产生的一种糖蛋白，缺乏该酶会引起肺气肿。某公司成功

培育出转基因羊，这种羊进入泌乳期后，其乳汁中含有人类的a-抗胰蛋白酶，可

用于治疗肺气肿。下列相关叙述不正确的有（）

A.构建基因表达载体需将0-抗胰蛋白酶基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控元

件重组

B.构建好的基因表达载体需要通过显微注射技术导入羊的受精卵中

C.受精卵通过早期胚胎培养，一般发育到原肠胚阶段通过胚胎移植到受体子宫孕

育

D.为了选育出能泌乳的雌羊，移植前需从胚胎的滋养层取样，通过DNA鉴定分

析性别

答案C

解析分析题干可知，基因工程的目的是培育出转基因羊，让其乳汁中含有人类

的a-抗胰蛋白酶，故构建基因表达载体时，需将a■抗胰蛋白酶基因与乳腺蛋白

基因的启动子等调控元件重组，A正确；由于动物细胞的全能性受到限制，故构

建好的基因表达载体，需要通过显微注射技术导入羊的受精卵中，B正确；受精

卵通过早期胚胎培养，一般发育到桑甚胚或囊胚阶段，通过胚胎移植到受体子宫

孕育，C错误；为了确保选育出的羊为能泌乳的雌羊，移植前需从胚胎的滋养层

取样，通过DNA鉴定分析性别，若为雌性再进行胚胎移植，D正确。

6.如图为利用奶牛乳汁生产血清白蛋白的过程，下列分析错误的是（）

Kxxxx><2)—@一0

血清白蛋白基因未受精的④?

卵细胞

处电

散

分・胚照。⑦

养

美国声辛培@—J

达牛组织单细胞从乳汁中提取

①③血清白蛋白

A.①经胰蛋白酶处理可得到③

B.图中涉及基因工程、细胞核移植、胚胎分割和胚胎移植等技术

C.常用PCR技术扩增②

D.若要获得同卵双胎或多胎，只能分割桑甚胚细胞

答案D

解析动物细胞培养时，需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理动物组织以获得单个

细胞，A正确；常用PCR技术扩增②，以达到获取大量目的基因的目的，C正

确：若要获得同卵双胎或多胎，可分割桑燕胚或囊胚，D错误。

I综合提升

7.基因工程自2