《基因工程的应用》课件

第3节基因工程的应用第3章基因工程胰岛素的生产

胰岛素是治疗糖尿病的特效药物。传统生产胰岛素的方法是从猪、牛等动物的胰腺中提取，生产的成本非常高。1978年，科学家将编码人胰岛素的基因导入大肠杆菌细胞中，使大肠杆菌表达重组人胰岛素。我国拥有自主知识产权的基因工程药物——重组人胰岛素已经研制成功并得到广泛应用。从社会中来思考1大肠杆菌作为基因工程中的受体细胞有什么优点？

提示：繁殖快；为单细胞生物；遗传物质相对较少。重组人胰岛素注射液基因工程自20世纪70年代兴起后，得到了飞速的发展，在农牧业、医药卫生和食品工业等方面，展示出广阔的前景。思考2大肠杆菌生产的人胰岛素与人体细胞产生的胰岛素结构相同吗？

提示：不相同，胰岛素是分泌蛋白，人体细胞产生的胰岛素会经过内质网和高尔基体的加工，大肠杆菌是原核生物，无内质网和高尔基体，故无法对胰岛素进行进一步加工。

一、基因工程在农牧业方面的应用

1．转基因抗虫植物从某些生物中分离出具有抗虫功能的基因，将它导入作物中培育出具有抗虫性的作物，是目前防治作物虫害的一种发展趋势。转基因抗虫水稻（绿色植物）与对照（被害虫侵害的黄色植株转基因抗病毒甜椒

2．转基因抗病植物将来源于某些病毒、真菌等的抗病基因导入植物中，培育出用常规育种方法很难培育出抗病的新品种。

一、基因工程在农牧业方面的应用

3．转基因抗除草剂植物将降解或抵抗某种除草剂的基因导入植物中，在喷洒除草剂时，田间杂草会被杀死而作物不会受到损伤。施用除草剂后的转基因抗除草剂玉米田

4．改良植物的品质将某种必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因或与植物花青素代谢相关的基因导入植物中。转基因矮牵牛思考3利用基因工程培育植物新品种有何优越性？

（1）化学杀虫剂施用量减少，降低了生产成本，减少了环境污染，降低了对人体健康的危害。（2）作物产量增加，提高植物的营养价值。（3）打破了常规育种中难以突破的种间界限，实现了原核生物与植物、不同植物之间、动物与植物之间的基因交流，从而大幅度地改良植物的遗传特性。

一、基因工程在农牧业方面的应用

5．提高动物的生长速率由于外源生长激素基因的表达可以使转基因动物生长得更快，将这类基因导入动物体内，以提高动物的生长速率。

6．改良畜产品的品质将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，使获得的转基因牛分泌的乳汁中，乳糖的含量大大降低，而其他营养成分不受影响。转基因矮牵牛转生长激素基因的鲤鱼（下）与非转基因鲤鱼（上）转肠乳糖酶基因的奶牛

二、基因工程在医药卫生领域的应用

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，这些药物包括细胞因子、抗体、疫苗和激素等。

1．利用基因工程技术让微生物批量生产药物

干扰素是一种具有干扰病毒复制作用的糖蛋白，在临床上被广泛用于治疗病毒感染性疾病。此外，干扰素对治疗乳腺癌、淋巴癌、多发骨髓瘤和某些白血病等也有一定的疗效。

我国科学家对大肠杆菌或酵母菌进行基因改造，生产重组人干扰素α-1b，它是我国批准生产的第一个基因工程药物，目前主要用于治疗慢性乙型肝炎、慢性丙型肝炎等。中国干扰素之父——侯云德院士

二、基因工程在医药卫生领域的应用2．利用基因工程技术让哺乳动物批量生产药物

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，这称为乳腺生物反应器或乳房生物反应器。注意：（1）并非所有个体都可以作为乳腺生物反应器，应选择雌性个体，个体本身的繁殖速率、泌乳量、蛋白含量等都是应该考虑的因素。（2）基因表达载体导入的是受精卵，而不是乳腺上皮细胞，这样由受精卵发育成的个体的体细胞中均含有目的基因，但因为目的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，所以目的基因只在乳腺细胞中表达。质疑：目的基因与膀胱中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起又会如何？膀胱生物反应器，目的基因更容易表达，且不受性别影响。练一练1．继哺乳动物乳腺生物反应器研究成功后，膀胱生物反应器研究也取得了一定进展。最近，科学家培育出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。请回答下列问题。（1）将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用方法是___________。（2）进行基因转移时，通常要将外源基因转入___________中，原因是___________________。（3）通常采用______等技术检测外源基因是否插入了小鼠的染色体DNA上。（4）在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的_________细胞中特异表达。（5）若使外源基因在乳腺细胞中表达，在构建基因表达载体时，还需加入______________等调控元件。启动子的作用是_____________________。显微注射法受精卵受精卵全能性高PCR膀胱上皮乳腺中特异表达的基因的启动子作为RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录

前景：还可能利用基因工程培育无免疫排斥反应的动物器官，用于人类器官移植。

三、基因工程在食品工业方面的应用

利用基因工程菌生产食品工业用酶、氨基酸和维生素等。

科学家将编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，再通过工业发酵批量生产凝乳酶。

相比从天然产物中提取的酶，用基因工程技术获得的工业用酶的纯度更高，而且它的生产成本显著降低，生产效率较高。

小结：基因工程使人们更容易培育出具有优良性状的动植物品种，获得很多过去难以得到的生物制品，甚至还能培育出可以降解多种污染物的“超级细菌”来处理环境污染，利用经过基因改造的微生物来生产能源等。练一练2．下列有关转基因植物的说法，不正确的是（）A．科学家可以利用一些调节细胞渗透压的基因，来提高农作物的抗盐碱和抗旱的能力B．因为转基因抗虫棉可以抵抗一切危害棉花植株的害虫，所以转基因抗虫棉已经推广应用C．科学家往往将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物中，以提高农作物的营养价值D．利用基因工程技术可以改良农作物的品质B练一练3．蜘蛛丝（丝蛋白）被称为“生物钢”，有着超强的抗张强度，可以制成防弹背心、降落伞绳等。蜘蛛丝还可被制成人造韧带等。科学家研究出集中生产蜘蛛丝的方法——培育转基因蜘蛛羊作为乳腺生物反应器。下列有关乳腺生物反应器的说法，错误是的（）A．将蜘蛛丝蛋白基因与乳腺中特异表达的基因启动子等结合在一起构建表达载体B．将含有蜘蛛丝蛋白基因的表达载体导入动物乳腺细胞中即可获得乳腺生物反应器C．与乳腺生物反应器相比，膀胱生物反应器不受性别等条件的限制，受体来源更广泛D．转基因动物产生的生殖细胞中可能含有药用蛋白基因B练一练4．下列有关动物基因工程的说法，错误的是（）A．将外源生长激素基因导入动物体内并使其表达，可提高动物生长速度B．将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组中，其表达产物能使获得的转基因牛分泌的乳汁中乳糖含量大大降低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的问题D．用转基因动物作为器官移植的供体时，因为导入的是调节因子，而不是目的基因，所以无法抑制抗原的合成D12345678910111213141516A级必备知识基础练1.下列关于植物、动物以及微生物在基因工程应用方面的叙述,错误的是(

)A.动物和微生物可以生产基因工程药物,植物不能B.三类生物技术操作中目的基因导入受体细胞的方式不同C.三类生物技术操作原理相同D.三类生物技术操作中用到的工具酶相同A解析

除基因工程的第三步将目的基因导入受体细胞的方法不同外,三类生物在基因工程的应用中,从原理、使用的工具酶到操作流程等基本一致;三类转基因生物都可以用来生产基因工程药物,A项错误。123456789101112131415162.下列关于培育转基因抗虫棉的叙述,正确的是(

)A.DNA连接酶能把Bt抗虫蛋白基因与噬菌体相连接B.Bt抗虫蛋白基因可借助花粉管通道进入受体细胞C.Bt抗虫蛋白对害虫和人都有不同程度的毒害作用D.需制备好相应抗原来检测Bt抗虫蛋白B12345678910111213141516解析

培育转基因植物常用农杆菌转化法,可用DNA连接酶将编码Bt抗虫蛋白的基因与农杆菌的Ti质粒相连接,构建基因表达载体,A项错误;在植物细胞基因工程中,可利用农杆菌转化法将目的基因导入受体细胞,也可以利用花粉管通道法将目的基因导入受精卵中,B项正确;Bt

抗虫蛋白对哺乳动物无毒害作用,C项错误;要检测目的基因是否成功翻译,可用抗原—抗体杂交技术进行检测,目的基因翻译的蛋白质作为抗原,故需制备好相应抗体来检测Bt

抗虫蛋白,D项错误。123456789101112131415163.天然玫瑰没有生成蓝色翠雀花素所需的“类黄酮-3',5'-羟基化酶”的基因,因此蓝玫瑰被认为是不可能培育成功的。但科研人员将蓝三叶草中合成蓝色翠雀花素的相关基因植入天然玫瑰而成功培育出了蓝玫瑰。下列有关叙述正确的是(

)A.可用PCR等技术检测蓝色翠雀花素相关基因在玫瑰内是否成功转录B.该基因在玫瑰所有细胞中都能表达C.蓝色翠雀花素分布于蓝玫瑰花瓣细胞的液泡和叶绿体中D.蓝玫瑰的培育成功意味着人类创造了一个新的物种A12345678910111213141516解析

该基因只在玫瑰花瓣细胞中表达,B项错误;蓝色翠雀花素分布于玫瑰花瓣细胞的液泡中,叶绿体中不含该色素,C项错误;蓝玫瑰与天然玫瑰之间不存在生殖隔离,属于同一个物种,故蓝玫瑰的培育成功不意味着人类创造了一个新的物种,D项错误。12345678910111213141516C4.下列有关植物基因工程的成果的叙述,正确的是(

)A.转基因抗虫棉改善了棉花纤维含量B.将Bt抗虫蛋白基因直接导入水稻的受精卵,可以得到抗虫水稻C.转入调节细胞渗透压的基因,有利于植物抗盐碱和抗干旱D.植物细胞中没有质粒,所以不能利用质粒作为植物基因工程的载体解析

转基因抗虫棉使得棉花具有了抗虫的能力,并没有改善棉花纤维含量,A项错误;将目的基因导入受体细胞前需要先构建基因表达载体,B项错误;转入可以调节细胞渗透压的基因,可以提高植物的抗盐碱和抗干旱的能力,C项正确;可以利用质粒作为植物基因工程的载体,D项错误。123456789101112131415165.[吉林高二期中]科学家利用生物技术将人的生长激素基因导入小鼠受精卵的细胞核中,经培育获得一种转基因小鼠,可在其膀胱上皮细胞特异合成人的生长激素并分泌到尿液中,在医学研究及相关疾病治疗方面都具有重要意义。下列有关叙述错误的是(

)A.人的生长激素基因不只存在于小鼠膀胱上皮细胞中B.将人的生长激素基因导入小鼠受精卵细胞中可采用显微注射法C.人生长激素基因需与人膀胱中特异表达基因的启动子重组后再导入受体细胞D.采用抗原—抗体杂交技术可检测外源基因在小鼠细胞内是否成功表达C12345678910111213141516解析

将人的生长激素基因导入小鼠受精卵中,由受精卵发育成的小鼠体细胞中都有人生长激素基因,A项正确;将目的基因导入动物细胞,一般用显微注射法,B项正确;人的生长激素基因要在小鼠膀胱中定点表达,需要在构建表达载体时将人生长激素基因与小鼠膀胱中特异表达基因的启动子重组后再导入受体细胞,C项错误;采用抗原—抗体杂交技术可检测外源基因在小鼠细胞内是否成功表达,D项正确。123456789101112131415166.[安徽宿州高二联考]1990年,科学家将牛的凝乳酶基因转入大肠杆菌中,通过工业发酵来批量生产凝乳酶。下列说法错误的是(

)A.凝乳酶基因和凝乳酶的基本组成单位不同B.大肠杆菌中的高尔基体参与凝乳酶的加工C.合成凝乳酶时,两种生物共用一套密码子D.双缩脲试剂检测凝乳酶基因,无紫色出现B12345678910111213141516解析

凝乳酶基因的基本组成单位是脱氧核苷酸,凝乳酶的化学本质是蛋白质,其基本组成单位是氨基酸,A项正确;大肠杆菌为原核生物,没有高尔基体等复杂的细胞器,只有核糖体这一种细胞器,B项错误;密码子具有通用性,不同的生物合成相同的蛋白质,表明两者合成蛋白质时共同一套密码子,这是基因工程的理论基础之一,C项正确;凝乳酶基因的本质是DNA

片段,双缩脲试剂鉴定的是蛋白质,因此两者相遇不会出现紫色反应,D项正确。123456789101112131415167.[重庆高二联考]下列关于基因工程的应用的叙述,正确的是(

)A.将药用蛋白基因注射入牛的乳腺细胞,从牛乳汁中获得所需的药品B.基因工程改造后的个体与未经改造的同种个体之间已产生生殖隔离C.利用基因工程生产的甜味剂对人体无害,在食品中可以大量添加D.基因工程可以改良动植物品种、提高作物和畜产品的产量D12345678910111213141516解析

将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控元件重组在一起,导入哺乳动物的受精卵中,最终培育的转基因动物进入泌乳期后,可以通过分泌的乳汁生产所需要的药物,A项错误;基因工程的原理是基因重组,经过基因工程改造后的个体与未经改造的同种个体之间只有一个或少数几个基因不同,一般不会产生生殖隔离,B项错误;过量甜味剂对人体会产生危害,不能在食品中大量添加,C项错误;根据基因工程在农牧业方面的应用可知,目前,基因工程技术已被广泛用于改良动植物品种、提高作物和畜产品的产量等方面,如抗逆性作物的出现以及改善畜产品的品质等的应用,D项正确。123456789101112131415168.我国科学家利用基因工程技术将海藻合成酶基因转移到甘蔗体内,获得了抗旱、高产、高糖的甘蔗新品种。下列关于基因工程的说法,不正确的是(

)A.我国转基因抗虫棉的目的基因来自某种真菌B.利用基因工程的方法可以获取干扰素、凝血因子等药物C.培育抗除草剂的玉米需要使用限制酶、DNA连接酶等工具酶D.通过基因工程可以提高作物的抗盐碱和抗干旱的能力A12345678910111213141516解析

转基因抗虫棉的目的基因主要是Bt抗虫蛋白基因,该目的基因是从苏云金杆菌中提取的,属于细菌而非真菌,A项错误;基因工程在医药卫生领域方面的应用包括生产干扰素、凝血因子等药物,B项正确;培育抗除草剂的玉米需要使用限制酶(切割目的基因和载体)、DNA连接酶(连接切割后的目的基因和载体)等工具酶,C项正确;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,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,D项正确。123456789101112131415169.黑曲霉广泛分布于土壤、空气中,可引起谷物和果蔬等腐败变质。但在发酵工程和基因工程中,黑曲霉得到了广泛的应用。下列说法错误的是(

)A.通过黑曲霉发酵生产的柠檬酸,是一种广泛应用的食品酸度调节剂B.以大豆为主要原料,可利用黑曲霉发酵制成酱油产品C.在中性和弱碱性条件下,可利用黑曲霉发酵得到谷氨酸,进一步制成味精D.将编码牛凝乳酶的基因导入黑曲霉的基因组中,经发酵可批量生产凝乳酶C12345678910111213141516解析

柠檬酸是一种广泛应用的食品酸度调节剂,可以通过黑曲霉发酵制得,A项正确;以大豆为主要原料,利用产生蛋白酶的霉菌(如黑曲霉),将原料中的蛋白质水解成小分子的肽和氨基酸,然后经淋洗、调制可以制成酱油产品,B项正确;在中性和弱碱性条件下,可利用谷氨酸棒状杆菌发酵得到谷氨酸,进一步制成味精,C项错误;将编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,再通过工业发酵可批量生产凝乳酶,D项正确。1234567891011121314151610.下图表示应用基因工程技术生产干扰素的三条途径,请分析回答下列问题。

12345678910111213141516(1)途径甲中,过程Ⅰ需要用到

酶,应将干扰素基因和

的启动子重组。若受体细胞A是体细胞,要获得转基因牛还需利用

、早期胚胎培养、胚胎移植等技术,移植后的胚胎能在受体子宫中存活的生理基础是受体子宫对外来胚胎基本不发生排斥反应。

(2)途径乙中,过程Ⅱ最常采用的方法是

,也可将受体细胞B培养到

阶段,实现细胞产物的工厂化生产。若要获得脱毒的转基因莴苣,应选择

作为外植体。

限制酶和DNA连接乳腺蛋白基因动物体细胞核移植(核移植)农杆菌转化法愈伤组织茎尖(或茎尖分生区、芽尖)12345678910111213141516(3)途径丙中,过程Ⅱ可用

处理大肠杆菌,以制备感受态细胞。该途径用基因工程的方法,获得使外源基因高效率表达的菌类细胞株系,来大量生产干扰素,这样的菌类细胞株系称为

。

(4)三条途径中,过程Ⅲ依据的生物学原理不相同,途径甲利用了受精卵的全能性,途径乙利用了

,途径丙利用了大肠杆菌繁殖快的特点来大量生产干扰素。

基因工程菌Ca2+植物细胞的全能性12345678910111213141516解析

(1)途径甲获得转基因动物,过程Ⅰ表示构建基因表达载体,需要用到限制酶和DNA连接酶,应将干扰素基因和乳腺蛋白基因的启动子重组,才能在表达乳腺蛋白的同时表达干扰素基因。若受体细胞A是体细胞,若要获得转基因牛还需利用动物体细胞核移植技术将转基因的体细胞核移植到去核的卵母细胞中,再经过早期胚胎培养、胚胎移植等技术,移植后的胚胎能在受体子宫中存活的生理基础是受体子宫对外来胚胎基本不发生排斥反应。(2)途径乙获得转基因植物,过程Ⅱ将目的基因导入受体细胞,最常采用的导入方法是农杆菌转化法,也可将受体细胞B培养到愈伤组织阶段,实现细胞产物的工厂化生产。若要获得脱毒的转基因莴苣,应选择茎尖、茎尖分生区、芽尖等分生组织作为外植体。12345678910111213141516(3)途径丙获得转基因细菌,过程Ⅱ将目的基因导入受体细胞,可用Ca2+处理大肠杆菌,以制备感受态细胞。该途径用基因工程的方法,获得使外源基因高效率表达的菌类细胞株系,来大量生产干扰素,这样的菌类细胞株系称为基因工程菌。(4)三条途径中,过程Ⅲ依据的生物学原理不相同,途径甲利用了受精卵的全能性,发育成转基因牛,途径乙利用了植物细胞的全能性,发育成完整的莴苣植株,途径丙利用了大肠杆菌繁殖快的特点来大量生产干扰素。12345678910111213141516B级能力素养提升练11.[河南焦作高二月考]下图表示利用基因工程技术生产人血清白蛋白的两条途径,下列有关叙述正确的是(

)12345678910111213141516A.一个表达载体的组成包括目的基因、标记基因、启动子、终止子等B.扩增目的基因时,利用耐高温的DNA连接酶从引物a和引物b起始进行互补链的合成C.接受人血清白蛋白基因的绵羊受体细胞是乳腺细胞D.为了大量生产人血清白蛋白,还必须将含目的基因的植物受体细胞培养成完整植株答案

A12345678910111213141516解析

基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等,A项正确;利用PCR技术扩增目的基因时,利用耐高温的DNA聚合酶从引物a和引物b起始进行互补链的合成,B项错误;接受人血清白蛋白基因的绵羊受体细胞是受精卵细胞,C项错误;为了大量生产人血清白蛋白,可将含目的基因的植物受体细胞培养至愈伤组织阶段,通过细胞产物的工厂化生产获得,无须培养为完整植株,D项错误。1234567891011121314151612.[湖北高二期末]中国科学家将黄肥尾蝎的神经毒素基因AalT导入能寄生在许多害虫体内的绿僵菌中,增强了绿僵菌致死害虫的效应,可有效控制虫害;将长穗偃麦草的Fhb7基因导入小麦,其表达产物可减轻赤霉菌对小麦的感染。下列说法错误的是(

)A.将Fhb7基因导入小麦,可采用农杆菌转化法B.将Fhb7基因导入小麦,可影响赤霉菌对小麦的寄生能力C.只有将目的基因导入防治对象,才能达到生物防治目的D.用绿僵菌工程菌减少虫害,不会改变绿僵菌与害虫的种间关系C12345678910111213141516解析

Fhb7基因导入小麦可用农杆菌转化法和花粉管通道法,A项正确;Fhb7基因导入小麦,其表达产物可减轻赤霉菌对小麦的感染,所以影响了赤霉菌对小麦的寄生能力,B项正确;要想达到生物防治的目的不一定要将目的基因导入防治对象,如可将目的基因导入能寄生在多种害虫体内的绿僵菌中,同样可以达到生物防治的目的,C项错误;生物的种间关系是生物协同进化的结果,通过绿僵菌工程菌减少虫害,不会改变绿僵菌与害虫的种间关系,D项正确。1234567891011121314151613.[多选]部分糖尿病患者需长期注射胰岛素治疗。人们最初从破碎动物胰腺中无法提取胰岛素,后来利用基因工程技术,提取人胰岛素mRNA,逆转录得到DNA,将其导入大肠杆菌,培养大肠杆菌生产胰岛素,给成千上万的患者带来了希望。下列叙述不正确的是(

)A.利用大肠杆菌生产的胰岛素,可以不需修饰和加工直接投入使用B.胰腺细胞膜上可能含有葡萄糖的受体,也可能含有神经递质的受体C.从破碎胰腺中无法提取胰岛素,原因是胰液中含胰蛋白酶,能水解胰岛素D.人体细胞中都含有胰岛素基因,因此各种细胞中均能提取到胰岛素mRNAAD12345678910111213141516解析

胰岛素是外分泌蛋白,在核糖体上合成后需要内质网和高尔基体的加工,大肠杆菌是原核生物,没有内质网和高尔基体,因此用题述基因工程的方法生产的胰岛素,还需要修饰和加工后才能投入使用,A项错误;血糖平衡调节是神经—体液调节,胰岛A细胞和胰岛B细胞膜上既有感受血液中葡萄糖浓度变化的受体,又有接受神经调节中产生的神经递质的受体,B项正确;从破碎胰腺中无法提取胰岛素的原因是胰腺腺泡组织分泌的胰液中含胰蛋白酶,能水解胰岛素,C项正确;人体体细胞中虽然都含有胰岛素基因,但只在胰岛B细胞中才能表达,产生胰岛素mRNA,因此只能从胰岛B细胞中提取胰岛素mRNA,D项错误。1234567891011121314151614.[多选]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。科学家已在牛和羊等动物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,其大致过程如下图所示。下列有关说法正确的是(

)12345678910111213141516A.通过③形成的重组质粒具有人的药用蛋白基因、启动子、终止子和标记基因即可B.④通常采用显微注射技术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.该技术生产药物的特点是产量低、质量好、易提取答案

BC12345678910111213141516解析

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,重组质粒上必须具有乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件,A项错误;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,B项正确;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,才可以从乳汁中提取药物,C项正确;利用动物乳腺生物反应器技术从乳汁里提取药物,具有产量高、质量好、易提取等特点,使动物本身成为“批量生产药物的工厂”,D项错误。1234567891011121314151615.有种被称为“黑寡妇”的蜘蛛吐出的丝比已知的任何蛛丝的强度都高,用这种蜘蛛丝织成的布比制造防弹背心所用的纤维的强度还高得多。科学家们把“黑寡妇”蜘蛛体内产生的蜘蛛丝蛋白的基因,巧妙地移植到山羊受精卵的细胞核内,培育出转基因“蜘蛛羊”乳腺生物反应器,并用相应的技术获得了坚韧程度极强的蜘蛛丝蛋白,科学家给这种物质取名叫“生物钢”。其过程如下,请回答下列问题。12345678910111213141516(1)通过过程①获得的蜘蛛丝蛋白基因可以利用

技术进行大量的扩增,扩增时需要设计相应的引物,引物设计的依据是

。

(2)过程②科学家通过

法将蜘蛛丝蛋白基因导入山羊的受精卵中,并需要筛选性染色体组成为

的受精卵进行培养,过程④还必须经过早期胚胎培养、

等胚胎工程的技术手段,进而培育出转基因“蜘蛛羊”乳腺生物反应器。

PCR一段已知的蜘蛛丝蛋白基因的脱氧核苷酸序列显微注射XX胚胎移植12345678910111213141516(4)转基因“蜘蛛羊”乳腺生物反应器生产的“生物钢”坚韧程度极强,可替代高强度包装塑料和商业用渔网,请从环境保护的角度考虑其优点是

。

可以被生物降解,不会造成环境污染(3)基因工程操作的核心步骤是

,其目的是

,并且可以遗传给下一代。为此,需要在蜘蛛丝蛋白基因的上游加上启动子,对该启动子的要求是

。

基因表达载体的构建使目的基因在受体细胞中稳定存在并表达能使蜘蛛丝蛋白基因在山羊乳腺细胞中特异性表达12345678910111213141516解析

(1)PCR是一项体外合成DNA的技术,过程①获得的蜘蛛丝蛋白基因可以利用PCR技术进行大量的扩增,扩增时需要设计相应的引物,引物设计的依据是一段已知的蜘蛛丝蛋白基因的脱氧核苷酸序列。(2)过程②将目的基因导入动物细胞一般采用显微注射法。科学家的目的是培育出转基因“蜘蛛羊”乳腺生物反应器,所以需要筛选性染色体组成为XX的受精卵进行培养,过程④还必须经过早期胚胎培养、胚胎移植等胚胎工程的技术手段,进而培育出转基因“蜘蛛羊”乳腺生物反应器。1