1、第第 3 3 节节 基因工程的应用基因工程的应用 基因工程在农牧业方面的应用 自主梳理 (1)从苏云金杆菌中分离出 Bt 抗虫基因导入棉花中，可培育出抗虫棉。() (2)将与叶绿素代谢相关的基因导入矮牵牛， 可培育出自然界没有的颜色变异。 () 提示： 将与花青素代谢相关的基因导入矮牵牛， 可培育出自然界没有的颜色变异。 (3)将植物生长素基因导入鲤鱼培育出的转基因鲤鱼生长速率大大提高。() 提示：植物激素无法对动物起作用，应导入外源生长激素基因。 典型例题 (2020 西峡一高高二期末)下列有关基因工程在农牧业方面应用的叙述，错误的是( ) A.将来源于某些病毒、真菌等的抗病基因导入植物，可
2、培育出转基因抗病植物 B.将降解或抵抗某种除草剂的基因导入作物，可培育出转基因抗除草剂作物 C.将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物，可提高植物的营养价值 D.将基因工程生产的肠乳糖酶作为药物添加在牛奶中，可解决人的乳糖不耐受问题 解析 肠乳糖酶属于蛋白质，口服会被胃蛋白酶消化而失效，D 错误。 答案 D 变式训练 (2020 四川省绵阳南山中学高二月考)SOD 是一种抗氧化酶，它能将O2转化成 H2O2，增强植物的抗逆性。下图为培育农作物新品种的一种方式。以下叙述正确的是( ) A.过程可以用动物病毒作为运载体 B.从该农作物新品种的细胞中检测出了 SOD 基因，说明该基因工程成功了
3、C.新品种的获得属于可遗传的变异，可能将抗逆性状遗传给子代 D.基因工程又叫 DNA 重组技术，所用工具酶有限制酶、DNA 连接酶和载体 解析 病毒的寄生具有专一性，所以过程不能用动物病毒作为载体，A 错误；从该农作物新品种的细胞中检测出具有活性的 SOD 才能说明该基因工程成功了，B 错误；新品种的遗传物质发生了改变，属于可遗传的变异，抗逆性状可通过基因的传递遗传给子代，C 正确；载体通常有质粒、动植物病毒和噬菌体，不是工具酶，D 错误。 答案 C 联想质疑 普通鲤鱼与转基因鲤鱼 将乳糖酶基因导入奶牛基因组，解决乳糖不耐受问题 1.转基因技术在农牧业上主要有哪两大用途？ 提示：改良动植物品种
4、；提高作物和畜产品产量。 2.将外源生长激素基因导入鲤鱼体内时，应选择什么方法？ 提示：显微注射法。 , 基因工程在医药卫生领域的应用 自主梳理 (1)利用基因工程生产的细胞因子、抗体、疫苗和激素等药物，可用于人类肿瘤、心血管疾病、传染病、糖尿病和类风湿性关节炎等的预防和治疗。() (2)干扰素是一种具有干扰病毒复制作用的糖蛋白，在临床上广泛用于病毒感染性疾病的治疗，对于癌症则没有效果。() 提示：干扰素对于治疗乳腺癌、淋巴癌、多发骨髓瘤等也有一定的疗效。 (3)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，通过显微注射法导入哺乳动物的受精卵中制成乳腺生物反应器。() 典型
5、例题 (2020 天津等级考，6)在天花病毒的第四代疫苗研究中，可利用天花病毒蛋白的亚单位(在感染和致病过程中起重要作用的成分)制作疫苗。注射该疫苗可诱导机体产生识别天花病毒的抗体。下列分析错误的是( ) A.可通过基因工程途径生产这种疫苗 B.天花病毒蛋白的亚单位是该病毒的遗传物质 C.该方法制备的疫苗不会在机体内增殖 D.天花病毒蛋白的亚单位是疫苗中的抗原物质 解析 题述疫苗是利用天花病毒蛋白的亚单位制作的，而利用基因工程可生产已存在的蛋白质或多肽，故可通过基因工程途径生产这种疫苗，A 正确；天花病毒的遗传物质是核酸，B 错误；该方法制备的疫苗的本质是蛋白质的亚单位，不会在机体中增殖，C
6、正确；题干信息显示，天花病毒蛋白的亚单位是在感染和致病过程中起重要作用的成分，而抗原是能够刺激机体产生(特异性)免疫应答的物质，因此天花病毒蛋白的亚单位是疫苗中的抗原物质，D 正确。 答案 B 变式训练 (2020 大庆市第十中学高二期末)动物基因工程前景广阔，最令人兴奋的是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( ) A.仅仅利用了基因工程技术 B.不需要乳腺蛋白基因的启动子 C.利用农杆菌转化法将人的生长激素基因导入受精卵中 D.需要进入泌乳期才能成为“批量生产药物的工厂” 解析 科学家培养转
7、基因动物时除涉及基因工程外，还涉及其他现代生物技术如胚胎移植等，A 错误；构建重组质粒需要将人的生长激素基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控元件重组在一起，B 错误；将重组质粒导入动物受精卵，常通过显微注射法导入哺乳动物的受精卵中，然后将受精卵送入母体内使其生长发育成转基因动物，C 错误；由于转入的目的基因在乳腺中可以高效表达，利用乳腺可以分泌蛋白的特性(人的生长激素属于分泌蛋白)，所以在进入泌乳期能大量产生人的生长激素，D 正确。 答案 D 联想质疑 猪的内脏与人的比较 乳腺生物反应器 1.将药用蛋白基因和在乳腺中特异性表达的蛋白质编码基因的启动子等调控元件重组在一起，构建出基因表达载体，将其导
8、入牛的受精卵后，还需要借助哪些技术手段，才能尽可能多地制造出乳腺生物反应器？ 提示：早期胚胎培养技术、胚胎分割技术、胚胎移植技术等。 2.将 Bt 抗虫基因导入棉花叶肉细胞后，要想获得一个完整的转基因植株，还需要借助什么技术手段？该技术属于什么工程领域？ 提示：植物组织培养技术；植物细胞工程。 基因工程在食品工业方面的应用 自主梳理 (1)阿斯巴甜是一种工业甜味剂，其主要由天冬氨酸和苯丙氨酸形成。() (2)大多数奶酪的生产需要使用凝乳酶来凝聚固化奶中的蛋白质，传统的制备凝乳酶的方法是通过杀死未断奶的小牛，将它的第四胃的黏膜取出来进行提取。() (3)利用基因工程可以培育出能降解多种污染物的“
9、超级细菌”来处理环境污染。() 典型例题 (2020 湘潭一中高二期末)下列关于基因工程在食品工业上应用的叙述，错误的是( ) A.加工烘烤食品、制造生物能源所用到的脂酶可以通过基因工程技术大量生产 B.只有将编码牛凝乳酶的基因导入黑曲霉、酵母菌等真核细胞，才能利用基因工程技术生产凝乳酶 C.利用基因工程生产出的加工转化糖浆所需要的淀粉酶，纯度更高，而且成本显著降低 D.能够分解“石油”的超级细菌在代谢上属于异养型 解析 将编码牛凝乳酶的基因导入大肠杆菌细胞，也能利用基因工程技术生产凝乳酶，B 错误。 答案 B 变式训练 (2020 周口高二月考)下列有关基因工程的应用中，最可能产生对人类不利
10、的是( ) A.制造“工程菌”用于药品生产 B.制造“超级菌”分解石油、农药 C.重组 DNA 诱发受体细胞基因突变 D.导入外源基因替换缺陷基因 解析 重组 DNA 诱发受体细胞基因突变，在导入目的基因的同时，可能使受体生物发生了对人类不利改变。 答案 C 联想质疑 思维导图 晨读必背 1.科学家将来源于某些病毒、真菌等的抗病基因导入植物中，培育出了转基因抗病植物。 2.将降解或抵抗某种除草剂的基因导入植物，培育出转基因抗除草剂的作物品种。 3.将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物中，可以提高这种氨基酸的含量。 4.科学家将药用蛋白基因与乳腺中特异性表达的基因的启动子等调控元件重组在一
11、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。 随堂检测 1.(2020 河师大附中高二期末)通过基因工程技术， 可以将抗草甘膦基因导入大豆，培育出抗除草剂作物。下列相关叙述，错误的是( ) A.构建基因表达载体时要用到耐高温的 DNA 聚合酶和 DNA 连接酶 B.可以用农杆菌转化法将目的基因导入受体细胞 C.培育过程需要借助植物组织培养技术 D.需要在个体水平上对目的基因进行检测和鉴定 解析 构建基因表达载体不需要耐高温的 DNA 聚合酶，需要的是限制性内切核酸酶和 DNA 连接酶，A 错误。 答案 A 2.
12、(2020 唐山一中高二期末)下列关于利用乳腺生物反应器生产药用蛋白的叙述，错误的是( ) A.需要将编码药用蛋白的基因与能在乳腺中特异性表达的基因的启动子等调控元件重组在一起 B.可以使用感受态细胞转化法将基因表达载体导入受体 C.需要借助于早期胚胎培养和胚胎移植技术培育出转基因动物 D.药物的生产会受到转基因动物性别和年龄的限制 解析 培育转基因动物，通常采用显微注射法将目的基因导入动物受精卵，B 错误。 答案 B 3.(2020 莱芜一中高二期末)将编码牛凝乳酶的基因导入微生物细胞，可利用发酵技术批量生产凝乳酶。下列不适宜作为受体细胞的是( ) A.酵母菌 B.黑曲霉 C.大肠杆菌 D.
13、T2 噬菌体 解析 T2 噬菌体属于病毒，没有细胞结构，不能作为基因工程的受体细胞，D 错误。 答案 D 4.(2020 青岛高二期末)从转基因牛、羊乳汁中提取药物工艺简单，甚至可直接饮用治病。 如果将药用蛋白基因转入动物如牛、 羊的膀胱上皮细胞中， 从转基因牛、羊尿液中提取药物比从乳汁中提取药物的更大优越性在于( ) A.技术简单 B.膀胱上皮细胞容易表达药用蛋白 C.膀胱上皮细胞全能性较高 D.无论是雌性还是雄性个体，在任何发育时期都可以产生所需药物 解析 利用动物乳腺生物反应器生产药物要受动物性别和发育期的限制，若从尿液中获取药物， 则无论是雌性还是雄性个体， 在任何发育期都可以产生所需
14、药物。 答案 D 5.(2020 黑龙江高二期末)“基因剪刀手”杨璐菡扫除了猪器官用于人体移植的最大障碍，其研究成果使得美国科学杂志打破惯例提前发表科研成果，该技术将为全球上百万病人带来希望。 从 2014 年起， 杨璐菡作为异种器官移植课题带头人， 带领 10 个人的科研团队利用新发明的“基因剪刀”技术， 敲除猪基因组中可能的致病基因。“基因敲除”技术的主要过程示意图如下： 请根据题述内容回答下列问题： (1)“基因敲除”技术的原理是_， 将 neoR基因插入到靶基因过程中使用的工具酶是_和_。 (2)将突变基因 DNA 导入胚胎干细胞之前要_，该操作的目的是_，该步骤中常用不同的限制酶进行
15、切割，这样做的优点在于可以防止_ _。 (3)要获得一只含失活靶基因的小鼠，则选择的受体细胞应是_，图中的neoR基因的作用是_ _。 (4)用于器官移植的猪最终需要完成基因改造及 PERV(猪内源性逆转录病毒)的删除等工作，改造过的猪胚胎可植入母猪体内，胚胎在母猪体内存活的原因是_ _。 解析 (1)由图可知，“基因敲除”技术的实质就是使靶基因失活，方法是靶基因和 neoR基因的拼接，所以原理是基因重组，基因拼接技术使用的工具酶是限制酶和 DNA 连接酶。 (2)依据基因工程的操作程序， 将突变基因 DNA 导入胚胎干细胞之前要进行基因表达载体的构建，从而有利于目的基因在受体细胞中稳定存在并发挥作用。用同一种限制酶剪切 DNA 片段，片段两端黏性末端相同，这样会导致被剪切片段自身环化。(3)培育转基因动物，由于体细胞体外培养不能发育成个体，受体细胞一般用受精卵，neoR基因的作用是使靶基因失活。(4)胚胎工程中外来胚胎可以在受体子宫存活的基础是子宫不对外来胚胎产生免疫排斥反应，这也是改造过的猪胚胎可植入母猪体内存活的原因。 答案 (1)基因重组 限制酶 DNA 连接酶 (2)构建基因表达载体 使目的基因在受体细胞中稳定存在并发挥作用 质粒和含目的基因的外源 DNA 片段自身环化 (3)受精卵 获得失活的靶基因 (4)受体对移入子宫的外来胚胎不发生免疫排斥反应