1、第二节第二节 基因工程的应用基因工程的应用 第第 1 课时课时 基因工程的应用基因工程的应用 课后分层训练 (时间：30 分钟) 对点强化 强化点 1 植物基因工程 1.我国转基因技术发展态势良好，农业部依法批准发放了转植酸酶基因玉米、转 基因抗虫水稻的生产应用安全证书。下列关于转基因玉米和转基因水稻的叙述， 错误的是( ) A.转植酸酶基因玉米的外源基因是植酸酶基因 B.转基因抗虫水稻减少了化学农药的使用，减轻了环境污染 C.转基因抗虫水稻是否具有抗虫性，可通过饲养卷叶螟进行检测 D.转基因抗虫水稻的外源基因是几丁质酶基因 解析 转植酸酶基因玉米的外源基因是植酸酶基因，转基因抗虫水稻的外源基
2、因 是 Bt 毒蛋白基因，而几丁质酶基因是抗真菌转基因植物常用的基因，A 正确，D 错误；转基因抗虫水稻减少了农药的使用，减轻了环境污染，同时降低了农业生 产的成本， B 正确； 检测目的基因是否表达最简便的方法是进行个体水平的检测， C 正确。 答案 D 2.科学家在河南华溪蟹中找到了金属硫蛋白基因，并以质粒为载体，采用转基因 方法培育出了汞吸收能力极强的转基因烟草。下列有关该烟草培育的说法正确的 是( ) A.金属硫蛋白基因需插入到质粒上，才能转移到受体细胞中 B.为培育出转基因烟草植株，应选择的受体细胞一定是烟草的受精卵 C.同种限制酶既可以切割目的基因又可以切割质粒，因此不具有专一性
3、D.转基因烟草与原烟草相比基因组成发生了变化，导致两者出现生殖隔离 解析 质粒的 TDNA 可以转移到受体细胞中染色体的 DNA 上，所以金属硫蛋 白基因需插入到质粒上，才能转移到受体细胞中，A 正确；由于植物细胞具有全 能性，因此植物基因工程的受体细胞可以是受精卵或体细胞，B 错误；限制酶具 有专一性，能识别特定的脱氧核苷酸序列，C 错误；转基因烟草与原烟草之间一 般不会出现生殖隔离，D 错误。 答案 A 3.下图为获得抗除草剂转基因玉米 A 的技术路线，相关叙述错误的是( ) 注：报告基因是一种编码可被检测的蛋白质或酶的基因。 A.采用 PCR 扩增目的基因时，设计的引物间要避免形成氢键
4、B.为防止酶切产物自身环化，构建表达载体需用两种不同的限制酶 C.检测是否转化成功，需要依次利用抗生素抗性基因和报告基因 D.利用 TDNA 可以将目的基因插入到农杆菌的染色体 DNA 上 解析 引物之间若形成氢键，就会干扰其与目的 DNA 单链的结合，影响 PCR 过 程，A 正确；双酶切可以防止目的基因和质粒自身环化，B 正确；检测转化是否 成功，要使用到标记基因和报告基因，C 正确；TDNA 可以将目的基因插入受 体玉米细胞的染色体 DNA 上，D 错误。 答案 D 4.绿叶海天牛(简称甲)吸食滨海无隔藻(简称乙)后，身体就逐渐变绿，这些“夺来” 的叶绿体能够在甲体内长期稳定存在， 有科
5、学家推测其原因是在甲的染色体 DNA 上可能存在乙编码叶绿体部分蛋白的核基因。为证实上述推测，以这种变绿的甲 为材料进行实验，方法和结果最能支持上述推测的是( ) A.通过 PCR 技术从甲体内的 DNA 中克隆出属于乙的编码叶绿体蛋白的核基因 B.通过核酸分子杂交技术，在甲体内检测到乙的编码叶绿体蛋白的核基因转录出 的 RNA C.给甲提供 14CO2，一段时间后检测到其体内的部分有机物出现放射性 D.用乙编码叶绿体蛋白的核基因做探针与甲的染色体 DNA 杂交，结果显示出杂 交带 解析 通过 PCR 手段，虽然能够从绿叶海天牛(甲)体内的 DNA 中克隆出属于滨 海无隔藻(乙)的编码叶绿体蛋
6、白的核基因，但不能排除其他因素如这是甲消化道 中的乙残渣的影响；通过核酸分子杂交技术，在甲体内检测到乙的编码叶绿体蛋 白的核基因转录出的 RNA，也不能直接证明甲的染色体 DNA 上存在乙编码叶绿 体蛋白的核基因；给甲提供 14CO2，一段时间后检测到其体内的部分有机物出现 放射性， 只能证明甲能将 14CO2 合成有机物， 不能证明甲的染色体 DNA 上存在乙 编码叶绿体蛋白的核基因；用乙特有的编码叶绿体蛋白的核基因做探针与甲的染 色体 DNA 杂交，结果显示出杂交带，最能支持“甲的染色体 DNA 上存在乙编码 叶绿体蛋白的核基因”的推测。 答案 D 5.如图是利用基因工程培育抗虫植物的示意
7、图。以下叙述错误的是( ) A.的构建需要限制性核酸内切酶和 DNA 连接酶两种酶参与 B.图示过程中将目的基因导入受体细胞时最好采用显微注射法 C.抗虫基因整合到受体细胞核 DNA 上是其在植物体内稳定遗传的关键 D.细胞的染色体上含有抗虫基因，植株不一定会表现出抗虫性状 解析 为质粒，作为载体；为重组质粒；为含有重组质粒的农杆菌；为 含有目的基因的植物细胞；为转基因植株。重组质粒的构建过程需要限制性核 酸内切酶和 DNA 连接酶两种酶参与，A 正确；图示此过程中将目的基因导入受 体细胞时最好采用农杆菌转化法，B 错误；抗虫基因整合到受体细胞核 DNA 上 是其在植物体内稳定遗传的关键，C
8、正确；细胞的染色体上含有抗虫基因，说 明目的基因导入受体细胞，但目的基因在受体细胞中不一定能成功表达，因此植 株不一定会表现出抗虫性状，D 正确。 答案 B 强化点 2 动物基因工程及其在药物、医疗中的应用 6.运用基因工程技术，可让羊合成并由乳腺分泌抗体。相关叙述正确的是( ) 该技术将定向改造生物的性状 限制酶和 DNA 聚合酶是构建基因表达载体必需的工具酶 受精卵是理想的受体细胞 目的基因与运载体混合后，只能得到一种重组 DNA 分子 A. B. C. D. 解析 基因工程可以定向改造生物的性状，正确；限制酶和 DNA 连接酶是构 建基因表达载体必需的工具酶， 错误； 转基因动物中常用的
9、受体细胞是受精卵， 正确；目的基因与运载体混合后，可能得到三种 DNA 分子：外源 DNA 自连、 重组 DNA、运载体 DNA 自连，错误。 答案 A 7.腺苷酸脱氨酶(ADA)基因缺陷症是一种免疫缺陷病，对患者采用基因治疗的方 法是：取出患者的白细胞，进行体外培养时转入正常 ADA 基因，再将这些白细 胞注射到患者体内，使其免疫功能增强，能正常生活。下列有关叙述中，正确的 是( ) A.正常 ADA 基因替换了患者的缺陷基因 B.正常 ADA 基因通过控制 ADA 的合成来影响免疫功能 C.上述治疗属于体内基因治疗 D.腺苷酸脱氨酶(ADA)基因缺陷症属于获得性免疫缺陷病 解析 正常基因没
10、有替换患者的缺陷基因，A 错误；患者体内转入正常 ADA 基 因，可通过控制 ADA 的合成增强免疫功能，B 正确；题中所述的治疗属于体外 基因治疗，C 错误；ADA 基因缺陷症属于先天性免疫缺陷病，D 错误。 答案 B 8.下列关于基因治疗的说法正确的是( ) A.基因治疗只能治疗一些传染病，如艾滋病 B.基因治疗的主要方法是让患者口服一些健康的外源基因 C.基因治疗的主要原理是引入健康基因并使之表达 D.基因治疗在发达国家已成为一种常用的临床治疗手段 解析 基因治疗是治疗遗传病的有效手段，A 错误；基因治疗的主要方法是把正 常基因导入病人体内有缺陷的细胞中，口服外源基因不能起作用，B 错误
11、；基因 治疗的主要原理是引入健康基因弥补患者的基因缺陷，C 正确；目前，基因治疗 还处于初期的临床试验阶段，D 错误。 答案 C 9.利用基因工程生产蛋白质药物，经历了三个发展阶段。第一阶段，将人的基因 转入细菌细胞；第二阶段，将人的基因转入小鼠等动物的细胞(前两个阶段都是进 行细胞培养，提取药物)；第三阶段，将人的基因转入高等动物体内，饲养这些动 物，从乳汁、尿液等中提取药物。 (1)将人的基因转入异种生物的细胞或个体内后，能够产生药物蛋白的原理是 _(用遗传信息流动方向图表示)。 (2)为了获得更多的目的基因，可以用_技术使目的基因在生物体外大量 扩增。 (3)由于重组 DNA 分子成功导
12、入受体细胞的频率_，所以在转化后 通常需要进行_操作。 (4)利用转基因牛、羊乳汁提取药物工艺简单，甚至可以直接饮用治病。如果将药 物蛋白基因移到动物如牛、羊的膀胱上皮细胞中，利用转基因牛、羊尿液生产提 取药物比乳汁提取药物的更大优越性在于： 处于不同发育时期的_(填 性别)动物可产生药物。 解析 (1)将人的基因成功转入异种生物的细胞或个体内，可以控制合成人的蛋白 质， 遗传信息的传递如下： DNARNA蛋白质(性状)。 (2)PCR(多聚酶链式反应) 是生物体外大量扩增目的基因的方法。(3)不是所有的重组 DNA 分子都能成功导 入受体细胞，成功率较低，所以在转化后通常需要进行目的基因的检
13、测和鉴定等 筛选操作。 答案 (1)DNARNA蛋白质(性状) (2)PCR(多聚酶链式反应) (3)低 筛选 (4)雌性、雄性 综合强化 10.利用基因工程技术生产羧酸酯酶(CarE)制剂的流程如图所示，下列叙述正确的 是( ) A.过程需使用逆(反)转录酶 B.过程需使用解旋酶和 PCR 获取目的基因 C.过程使用的感受态细胞可用 NaCl 溶液制备 D.过程可利用抗原抗体杂交技术鉴定目的基因是否已导入受体细胞 解析 过程是通过反转录获取 DNA，反转录过程需要用到反转录酶，A 正确； 过程指的是从 cDNA 文库中获取目的基因，不需要利用 PCR 技术，也用不到 解旋酶， B 错误； 过
14、程中使用的感受态细胞要用 CaCl2溶液制备， 而不是用 NaCl 溶液制备，C 错误；过程鉴定目的基因是否已经导入受体细胞，可以用标记的 目的基因为探针来检测受体细胞中是否存在目的基因，即利用 DNA 分子杂交鉴 定，D 错误。 答案 A 11.下面图 1 为某植物育种流程， 图 2 表示利用农杆菌转化法获得某种转基因植物 的部分操作步骤。下列相关叙述错误的是( ) A.图 1 子代与原种保持遗传稳定性，子代和子代选育原理相同 B.图 1 子代选育显性性状需自交多代，子代可能发生基因突变和染色体变异 C.图 2 中过程的完成需要限制酶和 DNA 连接酶的参与 D.图 2 中可与多个核糖体结合
15、，并可以同时翻译出多种蛋白质 解析 子代是体细胞培养产生的，利用的原理是植物细胞的全能性，属于无性 繁殖，所以与原种保持着遗传稳定性；子代为基因工程育种产生的，子代为 杂交育种产生的，选育的原理都为基因重组，A 正确；子代的选育过程为杂交 育种，如果需要显性纯合子，则一定要自交选育多代；子代的选育过程需要用 物理因素、化学因素等来处理生物，所以可能发生基因突变和染色体变异，B 正 确；图 2 中过程是构建基因表达载体，其完成需要限制酶和 DNA 连接酶的参 与，C 正确；图 2 中可与多个核糖体结合，并可以同时翻译出多个同种蛋白质 分子，D 错误。 答案 D 12.荧光定量 PCR 技术可定量
16、检测样本中某种 DNA 含量。其原理是：在 PCR 反 应体系中每加入一对引物的同时加入一个与某条模板链互补的荧光探针，当 Taq 酶催化子链延伸至探针处，会水解探针，使荧光监测系统接受到荧光信号，即每 扩增一次，就有一个荧光分子生成。相关叙述错误的是( ) A.引物与探针均具特异性，与模板结合时遵循碱基互补配对原则 B.Taq 酶可以催化子链沿着 35方向延伸，需 dNTP 作为原料 C.反应最终的荧光强度与起始状态模板 DNA 含量呈正相关 D.若用 cDNA 作模板，上述技术也可检测某基因的转录水平 解析 引物能与模板两端的一段 DNA 单链片段互补配对，探针能与某条模板链 互补，所以引
17、物和探针都具有特异性，A 正确；Taq 酶可以催化子链沿着 53 方向延伸，需 dNTP 作为原料，B 错误；反应结束时，探针会全部从模板链上脱 落下来， 所以反应最终的荧光强度与起始状态模板 DNA 含量呈正相关， C 正确； 若用 cDNA 作模板，mRNA 的延伸会导致探针从 cDNA 模板上脱落，发出荧光， 所以上述技术也可检测某基因的转录水平，D 正确。 答案 B 13.如图表示科学家培养转绿色荧光蛋白基因植物的过程，请回答： (1)利用打孔器从烟草叶片上取多个大小相等的小圆片与重组农杆菌共培养一昼 夜后，接种在含卡那霉素的培养基上，为筛选出被农杆菌感染的小圆片，作为运 载体的 Ti
18、 质粒应含有_基因，运载体上的_是 RNA 聚合 酶识别和结合的位点。为了将目的基因整合到烟草细胞的_上，目的基因 应插入 Ti 质粒的_片段上。 (2)本实验可使用特殊的仪器在 A 中检测目的基因的表达情况， 请预测观察到的现 象是_。 解析 (1)作为运载体的 Ti 质粒应含有标记基因，即卡那霉素抗性基因，以便于 筛选出被农杆菌感染的小圆片；运载体上的启动子是 RNA 聚合酶识别和结合的 位点。农杆菌中的 Ti 质粒上的 TDNA 可转移至受体细胞，并且整合到受体细 胞染色体的 DNA 上。为了将目的基因整合到烟草细胞的染色体(核 DNA)上，以 上 DNA 片段都必须在 Ti 质粒的 T
19、DNA 片段上。 (2)用特殊的仪器在 A 中检测目的基因的表达情况，若目的基因(绿色荧光蛋白基 因)已经成功导入受体细胞并表达，应该会观察到绿色荧光。 答案 (1)卡那霉素抗性 启动子 染色体(核 DNA) TDNA (2)(愈伤组织边 缘或局部细胞)发出绿色荧光 14.浙江大学农学院喻景权教授课题组研究发现， 一种植物激素油菜素内酯能 促进农药在植物体内的降解和代谢。用油菜素内酯处理后，许多参与农药降解的 基因(如 P450 基因和红霉素抗性基因)的表达和酶活性都得到提高，在这些基因 “指导”下合成的蛋白酶能把农药逐渐转化为水溶性物质或低毒甚至无毒物质， 有的则被直接排出体外。某课题组进一
20、步进行了如下的实验操作，请回答下列问 题： (1)获得油菜素内酯合成酶基因的方法有_。 (写出两种即可) 步骤用 PCR 技术扩增基因时用到的耐高温酶通常是指_； 步骤用到的酶有_。 (2)图中导入重组质粒的方法是_，在导入之前应用一定 浓度的_处理受体细菌。 (3)导入重组质粒 2 以后， 往往还需要进行检测和筛选， 检测是否导入了重组 DNA， 在培养基中加入_可将含有目的基因的细胞筛选出来。 (4)请你为该课题命名：_。 解析 进行基因工程操作时，首先要获取目的基因，其方法有多种：从 cDNA 文 库中获取、从基因组文库中获取、人工合成目的基因或 PCR 扩增技术等。在构建 基因表达载体的过程中，用到的工具酶有限制酶和 DNA 连接酶。图中的受体细 胞是细菌，故用感受态细胞法导入基因表达载体，导入后，需检测和筛选。从图 中可以看出，最终是通过对照实验来检验转基因细菌对土壤中残留农药的分解能 力。 答案 (1)从 cDNA 文库中获取、 从基因组文库中获取、 人工合成目的基因或 PCR 扩增技术(任选其中两项即可) 热稳定 DNA 聚合酶 限制酶和 DNA 连接酶 (2) 感受态细胞法 氯化钙溶液 (3)红霉素 (4)探究油菜素内酯能否促进土壤中农 药的分解
