1、高中生物 专题一 基因工程 13 基因工程的应用课时作业 新人教版选修3高中生物 专题一 基因工程 1.3 基因工程的应用课时作业 新人教版选修31、3基因工程的应用目标导航1、举例说出植物基因工程取得的成果。2、关注动物基因工程的应用前景。3、了解基因工程药物和基因治疗。一、植物基因工程成果(阅读P1719)1、抗虫转基因植物与抗病转基因植物项目抗虫转基因植物抗病转基因植物方法从某些生物中分离出具有杀虫活性的基因，将其导入作物中将抗病基因导入植物中基因种类Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等抗病毒基因：病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因抗真菌基因：几丁质酶基因
2、和抗毒素合成基因成果转基因抗虫棉、转基因抗虫水稻等抗烟草花叶病毒的转基因烟草和抗病毒的转基因小麦、甜椒、番茄等意义减少了化学农药的使用，降低了生产成本，减少了环境污染，降低了对人体健康的损害2、其他抗逆转基因植物(1)抗逆基因：调节细胞渗透压的基因，提高农作物抗盐碱和抗干旱能力；鱼的抗冻蛋白基因使作物耐寒；抗除草剂基因使作物抗除草剂。(2)成果：抗盐抗旱烟草、耐寒番茄、抗除草剂玉米等。3、转基因改良植物品质(1)优良基因：必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因、控制番茄果实成熟的基因和与植物花青素代谢有关的基因。(2)成果：富含赖氨酸的转基因玉米、转基因延熟番茄和转基因矮牵牛。二、动物基因工程的前景
3、(阅读P2021)项目应用基因来源成果提高动物的生长速度外源生长激素基因转基因绵羊、转基因鲤鱼改善畜产品的品质肠乳糖酶基因转基因牛分泌的乳汁中乳糖含量大大减低转基因动物生产药物药用蛋白基因乳腺蛋白基因的启动子乳腺生物反应器转基因动物作器官移植的供体抑制或除去抗原决定基因利用克隆技术培育没有免疫排斥反应的猪器官三、基因工程药物及基因治疗(阅读P2124)1、基因工程药物(1)概念：基因工程药物是指利用转基因的工程菌生产的药物。(2)原理：通过基因工程技术，使外源基因在工程菌细胞内高效表达。(3)成果：人胰岛素、细胞因子、抗体、疫苗、激素等。(4)作用：预防和治疗人类肿瘤、心血管疾病、遗传病、各种
4、传染病、糖尿病、类风湿等疾病。2、基因治疗(1)概念：把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。(2)成果：将腺苷酸脱氨酶基因转入患者的淋巴细胞。(3)途径：分为体内基因治疗和体外基因治疗。(4)现状：处于初期的临床实验阶段。判断正误：(1)植物基因工程主要用于提高农作物产量。()(2)转基因作物减少了化学农药的使用，降低了生产成本，减少了环境污染，但增加了对人体健康的损害。()(3)利用小型猪来解决人类移植器官短缺问题，首先要解决免疫排斥难题。()(4)利用动物乳腺生物反应器技术时，受体细胞应为受精卵或体细胞。()(5)乳腺生物反应器，需将药用蛋白基因与乳腺
5、蛋白基因的启动子等重组在一起。()(6)用基因工程方法，转入外源基因的菌类细胞株系一般称为工程菌。()(7)基因治疗包括体外基因治疗和体内基因治疗。()(8)基因工程中，要培育转基因植物和动物，选用的受体细胞都是受精卵。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)一、植物基因工程的应用项目抗虫转基因植物抗病转基因植物抗逆转基因植物转基因改良植物的品质目的基因Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因病毒外壳蛋白基因、病毒的复制酶基因、几丁质酶基因、抗毒素合成基因调节细胞渗透压的基因；抗冻蛋白基因(从鱼体内获取)；抗除草剂基因含必需氨基酸较多的蛋白质编码基因；
6、控制番茄果实成熟的基因；与植物花青素代谢有关的基因作用抗虫：Bt毒蛋白水解成多肽与昆虫的肠上皮细胞的特异性受体结合，形成穿孔，细胞肿胀裂解致死；蛋白酶抑制剂和淀粉酶抑制剂分别抑制相应酶活性，影响消化；植物凝集素基因控制合成一种糖蛋白，此糖蛋白能与昆虫肠道黏膜上的某种物质结合，影响营养物质的吸收和利用前两种为抗病毒基因；后两种为抗真菌基因通过改变细胞内渗透压，提高抗盐碱、抗干旱能力；提高耐寒能力；提高抗除草剂能力控制合成的蛋白质含必需氨基酸多；延迟番茄成熟；改变花瓣的颜色受体生物棉花、水稻等烟草(抗病毒)、小麦(抗病毒)烟草(抗干旱、抗盐碱)；番茄(抗寒)；大豆、玉米(抗除草剂)玉米、番茄、矮牵
7、牛等1、转基因抗虫棉的目的基因是什么？是从哪种生物获取的？抗虫棉能抗病毒、细菌、真菌吗？答案Bt毒蛋白基因；目的基因是从苏云金芽孢杆菌体内提取出来的；不能，因为抗虫基因具有专一性。2、利用转基因技术改良植物品质的途径有哪些？答案(1)直接导入控制该性状的结构蛋白基因。(2)导入与该性状有关的某种酶的基因或者改变关键酶的活性。1、番茄营养丰富，是人们喜爱的蔬菜。普通番茄细胞中含有多聚半乳糖醛酸酶的控制基因，控制细胞产生多聚半乳糖醛酸酶，该酶能破坏细胞壁，使番茄软化，不耐贮藏。科学家通过基因工程将一种抗多聚半乳糖醛酸酶的基因导入番茄细胞，获得了抗软化番茄。下列关于培育抗软化番茄的叙述，错误的是 (
8、 )A、运载工具是质粒B、受体细胞是番茄细胞C、目的基因为多聚半乳糖醛酸酶基因D、目的基因的表达延缓了细胞的软化问题导析(1)培育转基因抗软化番茄以农杆菌的质粒作为载体，将目的基因(抗多聚半乳糖醛酸酶的基因)与质粒结合形成基因表达载体。(2)利用含基因表达载体的农杆菌去感染普通番茄细胞受体细胞。(3)目的基因进入受体细胞中，使多聚半乳糖醛酸酶基因不能表达。答案C一题多变判断正误：(1)转基因抗虫棉改善了作物的品质。()(2)转入调节细胞渗透压的基因，有利于植物抗盐碱、抗干旱。()(3)将毒素蛋白基因直接导入水稻的受精卵，可以得到抗虫水稻。()(4)植物细胞中没有质粒，所以不能利用质粒作为植物基
9、因工程的载体。()答案(1)(2)(3)(4)二、乳腺(房)生物反应器的原理、操作及应用1、原理应用重组DNA技术和转基因技术，将目的基因转移到尚未分化的动物胚胎细胞(或受精卵)中，经胚胎移植，得到能在乳腺中表达转基因产品的个体，其乳腺组织可分泌生产“目的产品”，如具有药用价值的蛋白，这些蛋白进入乳汁中，再通过回收含转基因蛋白的动物乳汁，就可以提取有重要药用价值的生物活性蛋白。2、操作过程3、主要用途生产多肽类药物、基因工程疫苗、抗体、营养品等。目前，科学家已在牛和山羊等动物乳腺生物反应器中表达出抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素和抗胰蛋白酶等重要医药产品。1、分析用转基因动物生产药物的过程，思考
10、以下问题：(1)就药物基因而言，最理想的表达场所是哪里？(2)乳腺生物反应器有哪些优点？(3)讨论用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程是怎样的？答案(1)转基因动物的乳腺。(2)产量高、质量好、成本低、易提取。(3)获取目的基因；构建基因表达载体；显微注射导入哺乳动物受精卵中；将受精卵送入母体内发育成转基因动物。2、分析用转基因动物作器官移植的供体时，应采取什么措施？答案抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因。2、上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋白的转基因牛，他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高30多倍。“转基因动物”
11、是指()A、提供基因的动物B、基因组中增加外源基因的动物C、能产生白蛋白的动物D、能表达基因信息的动物问题导析(1)转基因生物是指利用基因工程技术导入外源基因培育出的能够将新性状稳定地遗传给后代的基因工程生物。(2)转基因牛携带有外源的白蛋白基因。答案B一题多变判断正误：(1)动物基因工程的主要前景是提高动物生长的速度。()(2)培育转基因动物常用显微注射技术将外源基因导入受精卵。()(3)抑制或除去抗原决定基因可以培育没有免疫排斥反应的猪器官。()答案(1)(2)(3)三、基因治疗1、基因治疗的原理把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。2、过程3、途径途
12、径比较体外基因治疗体内基因治疗不同点方法从患者体内获得某种细胞体外完成基因转移筛选、细胞扩增输入体内直接向患者体内组织细胞中转移基因特点操作复杂，但效果可靠方法较简单，但效果难以控制相同点都是将外源基因导入靶细胞，以纠正缺陷基因，目前两种方法都处于临床试验阶段分析教材P23复合型免疫缺陷症的基因治疗，回答下列问题：(1)研究人员将腺苷酸脱氨酶基因转入患者的什么细胞？为什么不能转入其他的体细胞？(2)如何鉴定该患者是否治疗成功？答案(1)淋巴细胞。腺苷酸脱氨酶是人体免疫系统发挥正常功能所必需的，淋巴细胞中具有这种酶才能产生抗体等免疫物质。(2)鉴定患者产生抗体的能力是否明显改善，免疫能力是否明显
13、提高。3、人类基因治疗报道，在美国佛罗里达大学基因治疗中心接受基因治疗的三名遗传性失明患者都重新获得了一定的视力，并且没有严重的副作用。基因治疗是指()A、把健康外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的B、对有缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复正常，达到治疗疾病的目的C、运用人工诱变方法，使有基因缺陷的细胞发生基因突变，从而恢复正常D、运用基因工程技术，把有缺陷的基因切除，达到治疗疾病的目的答案A解析基因治疗只是将正常的基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，而细胞中的缺陷基因并未修复，和正常基因同时存在，基因治疗也不是切除病变基因或诱发其突变，因而B、C
14、、D的说法都不符合基因治疗的概念。一题多变判断正误：(1)治疗遗传性疾病最有效的手段就是基因治疗。()(2)把缺陷基因除去，就可以达到治疗疾病的目的。()(3)某些动物病毒可作为基因治疗的载体。()(4)基因治疗过程中，由于正常基因的表达掩盖了病变基因的表达，从而达到治疗疾病的目的。()答案(1)(2)(3)(4)1、提高农作物抗盐碱和抗干旱能力的目的基因是()A、抗除草剂基因B、调节细胞渗透压的基因C、抗冻蛋白基因D、Bt毒蛋白基因答案B 解析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，所以可以利用一些调节细胞渗透压的基因来提高农作物抗盐碱和抗干旱的能力。2、转基因食品已大量进入我们
15、的日常生活，如转基因西红柿、转基因草莓等，涉及的问题甚至关系到国家之间的贸易竞争，如图为“霸占中国市场的转基因大豆油”的部分图示。下列关于转基因大豆的叙述，不正确的是()A、培育过程中可能用到抗病、抗虫等抗性基因B、目的基因的受体细胞可以是大豆受精卵，也可以是体细胞C、转基因大豆的种植过程中减少了农药等的使用量，生产成本更低D、固氮菌的固氮基因也是必需的目的基因之一答案D解析豆科植物可与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。3、关于用转基因动物作器官移植供体的研究的叙述，不正确的是()A、器官短缺和免疫排斥是目前制约人体器官移植的两大难题B、猪的内脏构造、大小和血管分布与人极为
16、相似C、灵长类动物体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒少于猪D、无论以哪种动物作为供体，都需在其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答案C解析猪体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒远远少于灵长类动物，是目前人体最理想的器官供体。4、科学家们对一位缺乏腺苷酸脱氨酶基因而患先天性体液免疫缺陷症的美国女孩进行基因治疗，其方法是首先将患者的白细胞取出做体外培养，然后用逆转录病毒将正常腺苷酸脱氨酶基因转入人工培养的白细胞中，再将这些转基因白细胞回输到患者体内，经过多次治疗，患者的免疫功能趋于正常。(1)基因治疗是把健康的_导入有_的细胞中，以达到治疗疾病的目的。(2)在基因治
17、疗过程中，逆转录病毒的作用相当于基因工程中基因操作工具中的_。此基因工程中的目的基因是_，目的基因的受体细胞是_。(3)将转基因白细胞多次回输到患者体内后，免疫能力趋于正常是由于白细胞中能合成_。(4)人的腺苷酸脱氨酶基因与胰岛素基因相比，其主要差别是_。答案(1)外源基因基因缺陷(2)载体(或基因的运载工具)腺苷酸脱氨酶基因白细胞(3)腺苷酸脱氨酶(4)脱氧核苷酸的排列顺序不同解析基因治疗就是把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。逆转录病毒的作用是作为载体，将目的基因(腺苷酸脱氨酶基因)导入白细胞中，目的基因在受体细胞中经过转录和翻译，表达产生腺苷酸脱氨酶。人的不同基因
18、所含有的脱氧核苷酸的排列顺序是不同的。基础巩固1、能够使植物体表达动物蛋白的育种方法是()A、单倍体育种 B、杂交育种C、基因工程育种 D、多倍体育种答案C解析要让动物蛋白在植物体内表达，必须将控制动物蛋白合成的相关基因导入植物细胞中并让其表达，因此需要通过基因工程技术才能实现。2、利用基因工程技术将生长激素基因导入绵羊体内，转基因绵羊生长速率比一般的绵羊提高30%，体型大50%，在基因操作过程中生长激素基因的受体细胞最好采用()A、乳腺细胞 B、体细胞 C、受精卵 D、精巢答案C解析转基因羊全身所有的组织细胞均来自受精卵的有丝分裂，遗传物质都与受精卵完全相同，且受精卵体积较大，容易操作，也能
19、保证发育成的个体的所有细胞都含有生长激素基因。故正确答案为C。3、治疗白化病、苯丙酮尿症等人类遗传病的根本途径是()A、口服化学药物B、注射化学药物C、采取基因治疗法D、利用辐射或药物诱发使致病基因突变答案C解析遗传病是受基因控制的，要想彻底根治，只有通过基因工程技术，将正常的基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，这就是基因治疗。虽然用辐射或药物诱发致病基因突变，可以改变原有的异常基因，但在一般情况下，突变大多是有害的，很可能引起另一种疾病，A、B项所提到的方法不能根治。4、应用基因工程技术诊断疾病的过程中，必须使用基因探针才能达到检测疾病的目的。这里的基因探针
20、是指()A、用于检测疾病的医疗器械B、用放射性同位素或荧光分子等标记的DNA分子C、合成珠蛋白的DNAD、合成苯丙氨酸羟化酶的DNA片段答案B解析基因探针是用放射性同位素或荧光分子等标记的DNA分子。5、下列不属于利用基因工程技术制取的药物是()A、从大肠杆菌体内制取白细胞介素B、在酵母菌体内获得干扰素C、在青霉菌体内获取青霉素D、在大肠杆菌体内获取胰岛素答案C解析运用基因工程技术可以使外源基因在受体细胞中表达生产基因产品，A、B、D均为外源基因的表达，而青霉菌产生青霉素是一种正常基因的正常表达，故青霉素不属于基因工程药物。6、下列关于基因工程成果的概述，不正确的是()A、在医药卫生方面，主要
21、用于诊断治疗疾病B、在农业上主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗性的农作物C、在畜牧养殖业上培育出了品质优良的动物D、在环境保护方面主要用于环境监测和对污染环境的净化答案A解析基因工程在医药卫生方面的应用，主要是用于生产药物，基因治疗现在处于临床试验阶段。巩固提升7、转基因技术在植物品种改良方面应用广泛，其中一项基因工程就是改造CO2固定酶。其目的是()A、提高光合作用效率 B、延长果实的储藏期C、培育新作物品种 D、提高植物的抗性答案A解析光合作用是植物利用光能将CO2和H2O合成可以贮存能量的有机物。改造CO2固定酶，其目的是为了提高光合作用效率。8、以下说法正确的是()A、用基因工程培
22、育的抗虫植物也能抗病毒B、基因工程在畜牧业上的应用主要是培育体型巨大、品质优良的动物C、基因工程可用来培育高产、稳产、品质优良和抗逆性强的作物D、科学家将必需氨基酸含量多的蛋白质导入植物中，或者改变这些氨基酸合成途径中某种关键酶的活性，以提高氨基酸的含量答案C解析基因工程可定向改变生物的性状，可以将各种不同的生物的基因组合到一种生物体内，从而获得优良品种。基因工程培育的抗虫棉只能抗某种虫害，不能抗病毒。基因工程用于畜牧业是想获得优良的品种，但不一定是体型巨大的个体。导入氨基酸含量多的蛋白质并不能提高此种植物将来的氨基酸含量。9、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
23、动物体内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，使获得的转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，可将器官供体基因组导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因，再结合克隆技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆器官。10、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：取出患者的淋巴细胞，进行体外培养时转入正常ADA基
24、因，再将这些淋巴细胞注射入患者体内，使其免疫功能增强，能正常生活。下列有关叙述中，不正确的是()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、淋巴细胞需在体外扩增后再注射入患者体内D、腺苷酸脱氨酶(ADA)基因缺陷症属于先天性免疫缺陷病答案A解析基因治疗是将正常的基因导入到有基因缺陷的细胞中，正常的ADA基因可以控制合成正常的ADA来影响免疫功能；为获得大量含ADA正常基因的淋巴细胞，需在体外扩增后再注入患者体内；腺苷酸脱氨酶(ADA)基因缺陷症属于先天性免疫缺陷病。11、应用生物工程技术可获得人们需要的生物新品种或新产品。请据图回答下列问题：(
25、1)要获得抗虫基因，可采用_等方法，基因工程的核心是_。(2)如果要获得一只含目的基因的小鼠，则选择的受体细胞通常是_，原因是_。若用大肠杆菌储存目的基因，则需先将其处理为_细胞。(3)在培育转人生长激素基因牛的过程中，过程需要的工具酶是_，过程常用的方法是_。(4)转人生长激素基因牛可通过分泌的乳汁来生产人生长激素，在基因表达载体中，人生长激素基因的首端必须含有_。答案(1)从基因文库中获得目的基因、PCR技术扩增目的基因、人工合成基因表达载体的构建(2)受精卵动物受精卵具有全能性(动物不能像植物那样，利用一个除受精卵以外的独立的体细胞直接培养成完整的个体)感受态(3)限制酶、DNA连接酶显
26、微注射技术(4)启动子解析(1)获得目的基因的方法有从基因文库中获取目的基因、PCR技术扩增目的基因、人工合成目的基因等，基因工程的核心是基因表达载体的构建。(2)动物受精卵具有全能性，能发育成完整个体，要获得一只含目的基因的小鼠，则选择的受体细胞通常是受精卵。(3)是目的基因与载体结合的过程，需要限制酶、DNA连接酶；是重组质粒导入受体细胞的过程，常用的方法是显微注射技术。(4)基因表达载体的首端必须有启动子。12、酵母菌的维生素、蛋白质含量高，可生产食品和药品等。科学家将大麦细胞的LTP1基因植入啤酒酵母菌中，获得的啤酒酵母菌种可产生LTP1蛋白，并酿出泡沫丰富的啤酒。基本操作过程如下：(
27、1)该技术定向改变了酵母菌的性状，这在可遗传变异的来源中属于_。(2)从大麦细胞中可直接分离获得LTP1基因，还可采用_方法获得目的基因。本操作中为了将LTP1基因导入酵母菌细胞内，所用的载体是_。(3)此操作中可以分别用含有青霉素、四环素的两种选择培养基进行筛选，则有C进入的酵母菌在选择培养基上的生长情况是_。(4)除了看啤酒泡沫丰富与否外，还可以怎样检测LTP1基因在啤酒酵母菌中的表达？_。答案(1)基因重组(2)人工合成质粒(3)在含有青霉素的培养基上能存活，但不能在含有四环素的培养基上存活(4)检验转基因啤酒酵母菌能否产生LTP1蛋白解析(1)基因重组一般是指在生物体进行有性生殖的过程
28、中，控制不同性状的基因的重新组合。题目中将大麦的LTP1基因重组入啤酒酵母菌中，也属于基因重组。(2)获得目的基因有两条途径：用“鸟枪法”直接分离获得目的基因；用人工合成的方法获得目的基因。基因工程中常用的载体是质粒。(3)质粒中含有抗青霉素基因和抗四环素基因，重组质粒中抗四环素基因已遭破坏，如果成功导入受体细胞，则重组酵母菌在有青霉素的培养基上能存活，但不能在含有四环素的培养基上存活。(4)目的基因是否表达，可以通过检测特定的性状或者目的基因是否合成相应的蛋白质进行确定。走进高考13、(xx四川卷，5)北极比目鱼中有抗冻基因，其编码的抗冻蛋白具有11个氨基酸的重复序列，该序列重复次数越多，抗冻能力越强。下图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图，有关叙述正确的是()A、过程获取的目的基因，可用于基因工程和比目鱼基因组测序B、将多个抗冻基因编码区依次相连成能表达的新基因，不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白C、过程构成的重组质粒缺乏标记基因，需要转入农杆菌才能进行筛选D、应用DNA探针技术，可以检测转基因抗
