3節基因工程的應用[學習目標] 1.舉例說出基因工程在農牧業、醫藥衛生和食品工業等方面的應用2.乳腺生物反響器的制備過程。一、基因工程在農牧業方面的應用轉基因抗蟲植物(1)(2)成果：轉基因抗蟲棉花、玉米、大豆、水稻和馬鈴薯等。轉基因抗病植物背景：很多栽培作物由于自身缺少抗病基因，因此用常規育種的方法很難培育出抗病的品種。(3)成果：轉基因抗病毒甜椒、番木瓜和煙草等。轉基因抗除草劑植物背景：雜草常常危害農業生產，而大多數除草劑不僅能殺死田間雜草，還會損傷作物，導致作物減產。方法：將降解或抵抗某種除草劑的基因導入作物，可以培育出抗除草劑的作物品種。(3)成果：轉基因抗除草劑玉米、大豆、油菜和甜菜等。改進植物的品質優良基因必需氨基酸含量多的蛋白質編碼基因與植物花青素代謝相關的基因

成果富含賴氨酸的轉基因玉米轉基因矮牽牛提高動物的生長速率基因：外源生長激素基因。(2)成果：轉基因鯉魚。改善畜產品的品質(1)基因：腸乳糖酶基因。成果：轉基因牛分泌的乳汁中，乳糖的含量大大降低，而其他養分成分不受影響。推斷正誤轉入外源生長素基因的轉基因動物，生長速率更快( )轉基因抗蟲棉的Bt抗蟲蛋白基因能抗病毒、細菌、真菌( (3)“轉基因植物”是指植物體細胞中消滅了基因的植物( )答案(1)×(2)×(3)×探討點轉基因植物和動物的培育1．轉基因植物和轉基因動物的制備，常用的受體細胞分別是什么？提示轉基因植物：體細胞；轉基因動物：受精卵。2．轉基因植物和轉基因動物的制備用到的技術主要有哪些？提示轉基因植物：基因工程、植物組織培育。轉基因動物：基因工程、動物細胞培育、早期胚胎培育、胚胎移植。3．從環境保護角度動身，分析轉基因抗蟲棉與一般棉相比在害蟲防治方面的優越性。提示削減了化學農藥的使用量，降低了環境污染；降低生產本錢。核心歸納轉基因植物培育過程轉基因動物的培育過程(以轉基因牛培育過程為例)1．以下關于培育轉基因抗蟲棉的表達，正確的選項是( A．DNA連接酶能把Bt抗蟲蛋白基因與噬菌體相連接B．Bt抗蟲蛋白基因可借助花粉管通道進入受體細胞C．Bt抗蟲蛋白對害蟲和人都有不同程度的毒害作用D．需制備好相應抗原來檢測Bt基因是否翻譯成Bt抗蟲蛋白答案B解析將目的基因導入植物細胞常用農桿菌轉化法，可用DNA連接酶將編碼Bt抗蟲蛋白的基因與農桿菌的Ti質粒相連接，構成基因表達載體，A錯誤；Bt抗蟲蛋白對人無毒害作用，C錯誤；需制備好相應抗體來檢測Bt基因是否翻譯成Bt抗蟲蛋白，D錯誤。2．以下有關目的基因的操作能夠改善產品品質的是( )A．將草魚的生長激素基因導入鯉魚體內B．將腸乳糖酶的基因導入奶牛的基因組C．將降解或抵抗某種除草劑的基因導入玉米DBt抗蟲蛋白基因整合到煙草或棉花的基因組并實現表達答案B解析將草魚的生長激素基因導入鯉魚體內是提高鯉魚的生長速率；導入腸乳糖酶基因的奶牛的牛奶中乳糖含量降低，改善了牛奶的品質；將降解或抵抗某種除草劑的基因導入玉米是轉基因抗除草劑植物的應用；Bt抗蟲蛋白基因是抗蟲基因，能夠提高植物的抗蟲力量。二、基因工程在醫藥衛生領域及食品工業方面的應用基因工程在醫藥衛生領域的應用利用微生物或動植物的細胞進展基因改造，生產藥物成果：細胞因子、抗體、疫苗、激素等。利用哺乳動物生產藥物①構建乳腺生物反響器。a．目的基因：藥用蛋白基因。b．啟動子：乳腺中特異表達的基因的啟動子。c．受體細胞：受精卵。②成果：利用乳腺生物反響器生產抗凝血酶、血清白蛋白、生長激素、α抗胰蛋白酶等。建立移植器官工廠①方法：在器官供體的基因組中導入某種調整因子，以抑制抗原打算基因的表達，或設法除②優點：解決人體移植器官短缺問題；避開免疫排斥反響?；蚬こ淘谑称饭I方面的應用氨基酸：利用轉基因生物合成阿斯巴甜的原料——天冬氨酸和苯丙氨酸。酶：利用轉基因生物獲得生產奶酪需要的凝乳酶；利用轉基因生物生產加工轉化糖漿需要的淀粉酶；利用轉基因生物生產加工烘烤食品要用到的脂酶等。維生素。產能源。推斷正誤( )藥用蛋白基因只在乳腺細胞中表達的緣由是藥用蛋白基因只存在于乳腺細胞中其他細胞中沒有( )用基因工程技術生產工業酶的優點是：純度高、生產本錢低、生產效率高( )答案(1)√(2)×(3)√探討點工程菌的選擇及乳腺生物反響器的制備與大腸桿菌相比，用酵母菌生產人的胰島素有什么優勢？提示酵母菌為真核生物，有生物膜系統，可通過內質網和高爾基體對產生的胰島素進展加工和修飾，從而產生有活性的胰島素。培育乳腺生物反響器時為什么要選用乳腺中特異表達的基因的啟動子等調控元件與藥用蛋白基因重組在一起？提示目的是讓藥用蛋白基因只在乳腺細胞中表達。與工廠化生產藥用蛋白相比，用動物乳腺生物反響器生產藥用蛋白的優勢有哪些？提示(1)(2)產物直接經乳汁分泌，易提取。核心歸納轉基因微生物的培育過程(以可生產干擾素的酵母菌的培育過程為例)乳腺生物反響器培育過程乳腺生物反響器與工程菌生產藥物的區分(在生產人的藥物蛋白方面)比較乳腺生物反響器 工程菌內容基因 動物基因構造與人類的基因構造構造 根本一樣基因 合成的藥物蛋白與自然蛋白質相表達 同生產 不需嚴格滅菌溫度等外界條件對條件 其影響不大藥物

細菌和酵母菌的基因構造與人類有較大差異細菌合成的藥物蛋白可能沒有活性需嚴格滅菌；嚴格掌握工程菌所需的溫度、pH、養分物質濃度等外界條件從動物乳汁中提取 從微生物細胞或其培育液中提取提取3．(2023·遼寧沈陽期中)以下關于用轉基因動物作器官移植供體的爭論的表達，不正確的選項是( )A．人體移植器官短缺和免疫排斥是目前制約人體器官移植的兩大難題B．豬的內臟構造、大小和血管分布與人的極為相像C．靈長類動物體內隱蔽的、可導致人類疾病的病毒少于豬D．無論以哪種動物作為供體，都需要在其基因組中導入某種調整因子，以抑制抗原打算基因的表達，或設法除去抗原打算基因答案C解析豬的內臟構造、大小和血管分布與人的極為相像，且豬體內隱蔽的、可導致人類疾病的病毒遠少于靈長類動物，B正確、C錯誤；無論以哪種動物作為供體，都需要在其基因組中導入某種調整因子，以抑制抗原打算基因的表達，或設法除去抗原打算基因，再結合克隆技術，培育出不會引起免疫排斥反響的轉基因克隆動物器官，D正確。動物乳腺生物反響器是一項利用轉基因動物的乳腺代替傳統的生物發酵進展大規模生產可供治療人類疾病或用于保健的活性蛋白質的現代生物技術。科學家已在牛和羊等動物乳腺生物反響器中表達出了抗凝血酶血清白蛋白生長激素等重要藥品其大致過程如下圖。以下有關說法錯誤的選項是( )A．通過③形成的重組質粒具有人的藥用蛋白基因、啟動子、終止子和標記基因即可B．④通常承受顯微注射技術C．在轉基因母牛的乳腺細胞中人的藥用蛋白基因才會得以表達，因此可以從乳汁中提取藥物D．該技術生產藥物的優點是產量高、質量好、易提取答案A解析要讓藥用蛋白基因在乳腺細胞內表達并分泌含藥物的乳汁，重組質粒上必需具有乳腺中特異表達的基因的啟動子等調控元件，A項錯誤；轉基因動物通常利用的受體細胞是受精卵，承受顯微注射技術，B項正確；只有母牛到達泌乳期，乳腺細胞才會表達相應的藥用蛋白基因，乳汁中含有藥物，C項正確；從乳汁里提取藥物，優點突出，使動物本身成為“批量生產藥物的工廠”，D項正確。題組一基因工程在農牧業方面的應用下表有關基因表達的選項中，不行能的是( )選項 基因細菌抗蟲蛋白基因人酪氨酸酶基因動物胰島素基因兔血紅蛋白基因

表達的細胞抗蟲棉葉肉細胞正常人皮膚細胞大腸桿菌工程菌細胞兔成熟紅細胞

表達產物細菌抗蟲蛋白人酪氨酸酶動物胰島素兔血紅蛋白答案D解析兔成熟紅細胞沒有細胞核和眾多細胞器，無法表達出兔的血紅蛋白，D錯誤。2．1987年，美國科學家將螢火蟲的熒光素基因轉入煙草植物細胞并獲得高水平的表達。長成的煙草植株通體光亮，堪稱自然界的奇跡。這一爭論成果說明( )①螢火蟲與煙草的DNA構造根本一樣②螢火蟲與煙草共用一套遺傳密碼 ③煙草體內合成了熒光素④螢火蟲和煙草合成蛋白質的方式根本一樣①③C．①④答案D

②③D．①②③④解析螢火蟲與煙草的遺傳物質都是雙鏈DNA，這是完成基因重組的根底，①的全部生物幾乎都共用一套遺傳密碼，即無論在高等生物還是低等生物中，一樣的密碼子打算的氨基酸種類都一樣，②正確；螢火蟲的熒光素基因導入煙草細胞使得該植株通體光亮，可見熒光素基因在該植株中成功表達，③正確；基因的表達包括轉錄和翻譯，最終合成出蛋白質，④正確。應選D。Bt基因轉移到優質油菜中，培育出轉基因抗蟲的油菜品種，這一品種在生長過程中能產生特異的殺蟲蛋白，對菜青蟲有顯著抗性，能大大減輕菜青蟲對油菜的危害，提高油菜產量，削減農藥使用。依據以上信息，以下表達正確的選項是()Bt基因的化學成分是蛋白質Bt基因中有菜青蟲的遺傳物質C．轉基因抗蟲油菜能產生殺蟲蛋白是由于具有Bt基因D．轉基因抗蟲油菜產生的殺蟲蛋白是無機物答案C解析基因通常是有遺傳效應的DNA片段，因此Bt基因的化學成分是核酸而不是蛋白質，A“將抗菜青蟲的Bt種”可知Bt錯誤；轉基因抗蟲油菜能產生殺蟲蛋白是由于具有Bt基因，Bt基因能掌握殺蟲蛋白的合成，C油菜產生的殺蟲蛋白屬于有機物，D錯誤?？茖W家利用基因工程培育出了耐鹽的轉基因棉花品系，以下相關表達錯誤的選項是( A．可通過農桿菌轉化法將重組質粒導入受體細胞B．含耐鹽基因的棉花細胞可經植物組織培育獲得完整植株C．可用較高濃度的鹽水澆灌來鑒定棉花植株的耐鹽性D．假設目的基因的核苷酸序列是全部未知的，可用PCR技術得到大量目的基因答案D解析棉花是雙子葉植物，可通過農桿菌轉化法將重組質粒導入棉花受體細胞，A正確；植物組織培育技術可以保持親本的優良性狀，含耐鹽基因的棉花細胞經植物組織培育可獲得耐鹽的植株，B正確；棉花植株是否耐鹽，主要看植株能否在高濃度的鹽溶液中生活，因此，可以用較高濃度的鹽水澆灌來鑒定棉花植株的耐鹽性，CPCR技術獲得大量目的基因時，需要供給DNA的模板和引物，設計引物需要一段目的基因的核苷酸序列，D錯誤。科學家在河南華溪蟹中找到了金屬硫蛋白基因并以質粒為載體承受轉基因方法培育出了硫吸取力量極強的轉基因煙草。以下有關該煙草培育的說法正確的選項是( )A．金屬硫蛋白基因需插入到質粒上，才能轉移到受體細胞中B．需用特定的限制酶切割煙草的核酸C．同種限制酶既可以切割含目的基因的DNA片段又可以切割質粒，因此不具有專一性D．轉基因煙草與原煙草相比基因組成發生了變化，導致兩者消滅生殖隔離答案A解析在基因工程中，需用特定的限制酶切割目的基因和載體，而不是切割煙草的核酸，B錯誤；限制酶具有專一性，能識別特定的脫氧核苷酸序列，C錯誤；轉基因煙草與原煙草之間一般不會消滅生殖隔離，D錯誤。題組二基因工程在醫藥衛生及食品工業方面的應用30以下有關表達正確的選項是()“轉基因動物”是指體細胞中消滅了基因的動物B．“提高基因的表達水平”是指設法使牛的乳腺細胞中含有更多的人白蛋白基因C．只在轉基因牛乳汁中才能獵取人白蛋白，是由于人白蛋白基因只在牛乳腺細胞中是純合的D．轉基因牛的肌肉細胞中也有人白蛋白基因，但不發生轉錄、翻譯，故不能合成人白蛋白答案D解析轉基因動物是指細胞中被轉入了外源基因的動物，并非消滅基因，故A錯誤；“提高基因的表達水平”是指增加白蛋白基因的表達白蛋白基因數目沒有增多故B錯誤轉基因動物”一般用到的受體細胞是受精卵發育個體的幾乎全部細胞中都有一樣的外源基因，故C錯誤；轉基因牛的白蛋白基因也是選擇性表達的，在肌肉細胞中不能表達，故D正確。7．(2023·福建寧德期末)利用轉基因山羊乳腺生物反響器生產丁酰膽堿酯酶可治療有機磷中毒。以下表達錯誤的選項是( )A．應當用山羊乳腺中特異表達的基因的啟動子構建基因表達載體B．通過體細胞克隆可將丁酰膽堿酯酶基因傳遞給子代C．通過顯微注射技術將基因表達載體導入山羊乳腺細胞D．山羊乳腺細胞可將肽鏈加工成具有肯定空間構造的丁酰膽堿酯酶答案C解析要得到轉基因山羊乳腺生物反響器，在構建基因表達載體時需要乳腺中特異表達的基因的啟動子，使目的基因只在乳腺細胞中表達，A正確；通過顯微注射技術將基因表達載體導入山羊受精卵，C錯誤；山羊乳腺細胞含有內質網和高爾基體，可將肽鏈加工成具有肯定空間構造的丁酰膽堿酯酶，D正確。至關系到國家之間的貿易競爭，如圖為“霸占中國市場的轉基因大豆油”的局部圖示。以下關于轉基因大豆的表達，不正確的選項是()A．培育過程中可能用到抗病、抗蟲等抗性基因B．目的基因的受體細胞可以是大豆受精卵，也可以是體細胞C．轉基因大豆的種植過程中削減了農藥等的使用量，生產本錢更低D．固氮菌的固氮基因也是必需的目的基因之一答案D解析豆科植物可與含固氮基因的根瘤菌共生故固氮基因并非必需的目的基因，D項錯誤。9．以下有關動物基因工程的說法，錯誤的選項是( )A．將外源生長激素基因導入動物體內可提高動物生長速率B．將腸乳糖酶基因導入奶牛基因組中，使獲得的轉基因牛分泌的乳汁中乳糖的含量大大降低C．利用基因工程技術，得到的乳腺生物反響器可以解決很多重要藥品的生產問題D．用轉基因動物作為器官移植的供體時，由于導入的是調整因子，而不是目的基因，因此無法抑制抗原的合成答案D解析用轉基因動物作為器官移植的供體時，可將器官供體的基因組中導入某種調整因子，以抑制抗原打算基因的表達，或設法除去抗原打算基因，再結合克隆技術，培育出不會引起免疫排斥反響的轉基因克隆動物器官。如圖為利用奶牛乳汁生產血清白蛋白的過程，以下分析錯誤的選項是( )A．①經胰蛋白酶處理可得到③B．圖中涉及基因工程、細胞核移植、胚胎分割和胚胎移植等技術C．常用PCR技術擴增②D．假設要獲得同卵雙胎或多胎，只能分割桑葚胚細胞答案D解析動物細胞培育時，需要用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理動物組織以獲得單個細胞，A正確；常用PCR技術擴增②，以到達獵取大量目的基因的目的，C正確；假設要獲得同卵雙胎或多胎，可分割桑葚胚或囊胚，D錯誤。我國轉基因技術進展態勢良好，農業部依法批準發放了轉植酸酶基因玉米、轉基因抗蟲水稻的生產應用安全證書。以下關于轉基因玉米和轉基因水稻的表達不正確的選項是( )A．轉植酸酶基因玉米的外源基因是植酸酶基因B．轉基因抗蟲水稻能產生殺蟲蛋白是外源基因在其體內得以表達的結果C．轉基因抗蟲水稻是否具有抗蟲性，可通過飼養卷葉螟進展檢測D．轉基因抗蟲水稻的外源基因是幾丁質酶基因答案D解析轉植酸酶基因玉米的外源基因是植酸酶基因，轉基因抗蟲水稻的外源基因是抗蟲蛋白基因，檢測目的基因是否表達最簡便的方法是個體水平的檢測?？茖W家已能運用基因工程技術，讓羊合成并由乳腺分泌抗體，以下相關表達中，正確的選項是( )①該技術將導致定向變異②DNA連接酶把目的基因與載體黏性末端的堿基連接起來③蛋白質中的氨基酸序列可為合成目的基因供給依據④受精卵是抱負的受體A．①②③④C．②③④答案B

B．①③④D．①②④解析基因工程可將掌握特定性狀的外源基因導入受體細胞，從而定向改造生物的性狀；在基因工程操作程序中，所用的DNA連接酶連接的不是目的基因與載體黏性末端的堿基，該酶只能催化斷開的DNA片段重形成磷酸二酯鍵；由蛋白質中的氨基酸序列可推知相應的mRNA中核糖核苷酸序列，進而可推想相應基因中脫氧核苷酸的排列挨次，從而可以用化學合成方法人工合成目的基因；受精卵體積較大，操作較簡潔，是抱負的受體。從轉基因牛、羊乳汁中提取藥物工藝簡潔，甚至可直接飲用治病。假設將藥用蛋白基因轉入動物如牛、羊的膀胱上皮細胞中，從轉基因牛、羊尿液中提取藥物比從乳汁中提取藥物的更大優越性在于()技術簡潔膀胱上皮細胞簡潔表達藥用蛋白C．膀胱上皮細胞全能性較高D．無論是雌性還是雄性個體，在任何發育時期都可以產生所需藥物答案D解析利用動物乳腺生物反響器生產藥物要受動物性別和發育期的限制，假設從尿液中獵取藥物，則無論是雌性還是雄性個體，在任何發育期都可以產生所需藥物。人們試圖利用基因工程的方法，用乙種生物生產甲種生物的一種蛋白質。生產流程為甲生物目的基因的mRNA

① ② ③ ④物的蛋白質。以下說法正確的選項是( )A．①過程需要逆轉錄酶和A、U、G、C4種堿基B．②過程中要用限制酶切割質粒，再用DNA連接酶將目的基因與質粒連接在一起C．假設受體細胞是動物細胞，③過程可以用農桿菌轉化法D．④過程不需要核糖核苷酸答案B解析①過程表示以mRNA為模板逆轉錄合成DNA的過程，需要逆轉錄酶和4種游離的脫DNA連接酶把目的基因和質粒重組在一起，B正確；將目的基因導入動物細胞最常用且最有效的方法是顯微注射技術，農桿菌轉化法常用于將目的基因導入植物細胞，C錯誤；④過程包括轉錄和翻譯，轉錄需要四種核糖核苷酸，D錯誤。B細胞中，胰島素原向胰島素轉變的過程中，furin酶可以識別并切除胰島素原分子中特定的氨基酸序列，從而完成胰島素的加工，產生具有生物活性的胰島素。某些糖尿病患者體內合成的胰島素原構造特別，不能正常完成上述過程。治療該類患者的方法之一是將胰島素基因導入胰島B細胞以外的細胞，同時導入一些調整因子刺激該細胞再生，使之成為能分泌具有生物活性胰島素的BB細胞中能被加工，產生生物活性，正確的操作是()A．導入胰島素基因時，同時導入furin酶基因B．導入胰島素基因后，參加furin酶C．使胰島素基因的表達產物中含furin酶切位點D．改造furin酶基因，使其喪失識別和切除功能答案C解析依據題干信息可知，翻譯產生的胰島素原需經過furin酶加工切除特定氨基酸序列后，才能變為具有生物活性的胰島素。某些糖尿病患者胰島素原構造特別，是由于缺乏酶切位點不能被修飾，而不是缺乏furinfurin酶切位點。16．(2023·山東省章丘第四中學月考)如圖是科研人員利用乙烯合成酶的反義基因，通過轉基因技術獲得耐儲存的轉基因番茄的過程。以下相關表達錯誤的選項是( )A．該轉基因技術所用的目的基因是乙烯合成酶基因B．乙烯合成酶的反義基因與乙烯合成酶基因的區分是轉錄的模板鏈不同C．由圖可知過程⑤依據的原理是堿基互補配對原則D．轉基因番茄中乙烯含量低的緣由可能是乙烯合成酶基因的翻譯過程受阻答案A解析該轉基因技術所用的目的基因是乙烯合成酶的反義基因，A錯誤；乙烯合成酶的反義基因與乙烯合成酶基因都是α鏈和βmRNA能互補配對，形成雙鏈RNA，B正確；過程⑤依據的原理是堿基互補配對原則，乙烯合成酶基因的反義拷貝轉錄出的反義mRNA與乙烯合成酶基因轉錄出的mRNA結合，可能會使乙烯合成酶基因的翻譯過程受阻，C、D正確。17．(2023·海南，31，改編)甜蛋白是一種高甜度的特別蛋白質。為了改善黃瓜的品質，科學家承受農桿菌轉化法將一種甜蛋白基因成功導入黃瓜細胞，得到了轉基因植株。答復以下問題：(1)假設在轉基因黃瓜中檢測到這種甜蛋白則說明該重組質粒中 已轉移到植物細胞中且能夠表達；用該轉基因黃瓜的某一植株與一株非轉基因植株雜交，覺察子代中含甜蛋白個體數與不含甜蛋白個體數之比為∶則說明甜蛋白基因已經整合 填“核基因組”“線粒體基因組”或“葉綠體基因組”)中。假設某種轉基因作物由于受到病毒感