1、第3节 基因工程的应用 必备知识必备知识素养奠基素养奠基 一、基因工程在农牧业方面的应用一、基因工程在农牧业方面的应用 1.1.发展发展: : (1)(1)农牧业农牧业:1996:1996- -20172017年年, ,全世界转基因作物的种植面积增加了一百多倍全世界转基因作物的种植面积增加了一百多倍,_,_ 是世界上转基因作物种植面积最大的国家。是世界上转基因作物种植面积最大的国家。20172017年年, ,我国转基因作物种植面积我国转基因作物种植面积 居世界第居世界第_位。位。 (2)(2)动物动物: :第一种用于食用的转基因动物第一种用于食用的转基因动物_在美国获得批准上在美国获得批准上
2、市。市。 美国美国 八八 转基因大西洋鲑转基因大西洋鲑 2.2.实例实例: : 连一连连一连: :基于基因工程在改良动植物品种、提高作物和畜产品的产量等方面的基于基因工程在改良动植物品种、提高作物和畜产品的产量等方面的 应用应用, ,将下列转基因生物和选用的目的基因连线将下列转基因生物和选用的目的基因连线 二、基因工程在医药卫生领域的应用二、基因工程在医药卫生领域的应用 1.1.生产药物生产药物: : (1)(1)常见的药物常见的药物: :细胞因子、细胞因子、_、疫苗和激素等。我国生产的重组、疫苗和激素等。我国生产的重组_、 血小板生成素、促红细胞生成素和粒细胞集落刺激因子血小板生成素、促红细
3、胞生成素和粒细胞集落刺激因子 等基因工程药物均已投放市场。等基因工程药物均已投放市场。 (2)(2)批量生产药物批量生产药物:_:_反应器。反应器。 目的基因目的基因:_:_基因。基因。 启动子启动子:_:_的启动子。的启动子。 受体细胞受体细胞:_:_。 抗体抗体 人干扰素人干扰素 乳腺乳腺( (房房) )生物生物 药用蛋白药用蛋白 乳腺中特异性表达的基因乳腺中特异性表达的基因 受精卵受精卵 2.2.移植器官移植器官: :在器官供体的基因组中导入某种调节因子在器官供体的基因组中导入某种调节因子, ,以抑制以抑制_ 的表达的表达, ,或设法除去或设法除去_基因基因, ,培育出不会引起免疫排斥反
4、应的转基因克培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克 隆猪器官。隆猪器官。 抗原决定基因抗原决定基因 抗原决定抗原决定 【激疑激疑】培养乳腺生物反应器转基因动物时为什么要选用乳腺中特异性表达培养乳腺生物反应器转基因动物时为什么要选用乳腺中特异性表达 的基因的启动子的基因的启动子? ? 提示提示: :乳腺生物反应器通过分泌的乳汁提取相应的基因表达的产品乳腺生物反应器通过分泌的乳汁提取相应的基因表达的产品, ,乳腺中特乳腺中特 异性表达的启动子可让目的基因在乳腺细胞中表达。异性表达的启动子可让目的基因在乳腺细胞中表达。 三、基因工程在食品工业方面的应用三、基因工程在食品工业方面的应用 1.1.氨基酸氨
5、基酸: :利用转基因生物合成阿斯巴甜的原料利用转基因生物合成阿斯巴甜的原料_和和_。 2.2.酶酶: :利用转基因生物生产奶酪的利用转基因生物生产奶酪的_酶酶; ;利用转基因生物加工转化糖浆的利用转基因生物加工转化糖浆的 _酶酶; ;利用转基因生物加工烘烤食品、制造生物能源的利用转基因生物加工烘烤食品、制造生物能源的_酶等。酶等。 3.3.维生素。维生素。 天冬氨酸天冬氨酸 苯丙氨酸苯丙氨酸 凝乳凝乳 淀粉淀粉 脂脂 关键能力关键能力素养形成素养形成 知识点知识点 基因工程的应用基因工程的应用 1.1.三种转基因生物的培育过程三种转基因生物的培育过程: : (1)(1)转基因植物生产过程图解转
6、基因植物生产过程图解( (以抗虫棉生产过程为例以抗虫棉生产过程为例):): (2)(2)转基因动物生产过程图解转基因动物生产过程图解( (以转基因牛生产过程为例以转基因牛生产过程为例):): (3)(3)转基因微生物生产过程图解转基因微生物生产过程图解( (以可生产干扰素的酵母菌的培育过程为例以可生产干扰素的酵母菌的培育过程为例):): 2.2.乳腺生物反应器乳腺生物反应器: : (1)(1)操作过程操作过程: : (2)(2)乳腺生物反应器与工程菌生产药物的区别乳腺生物反应器与工程菌生产药物的区别: : 比较内容比较内容 乳腺生物反应器乳腺生物反应器 工程菌工程菌 含义含义 指让外源基因在哺
7、乳动物指让外源基因在哺乳动物 的乳腺中特异性表达的乳腺中特异性表达, ,利用利用 动物的乳腺组织生产药物动物的乳腺组织生产药物 蛋白蛋白 指用基因工程的方法指用基因工程的方法, ,使外源使外源 基因得到高效表达的菌类细基因得到高效表达的菌类细 胞株系胞株系 受体基因结构与受体基因结构与 人类基因结构差人类基因结构差 异异 动物基因结构与人类的基动物基因结构与人类的基 因结构基本相同因结构基本相同 细菌和酵母菌的基因结构与细菌和酵母菌的基因结构与 人类有较大差异人类有较大差异 基因表达基因表达 合成的药物蛋白与天然蛋合成的药物蛋白与天然蛋 白质相同白质相同 细菌合成的药物蛋白可能没细菌合成的药物
8、蛋白可能没 有活性有活性 受体细胞受体细胞 动物受精卵动物受精卵 微生物细胞微生物细胞 比较内容比较内容 乳腺生物反应器乳腺生物反应器 工程菌工程菌 目的基因目的基因 导入方式导入方式 显微注射法显微注射法 感受态细胞法感受态细胞法 生产条件生产条件 不需严格灭菌不需严格灭菌; ;温度等外界温度等外界 条件对其影响不大条件对其影响不大 需严格灭菌需严格灭菌, ,严格控制工程菌严格控制工程菌 所需的温度、所需的温度、pHpH、营养物质、营养物质 浓度等外界条件浓度等外界条件 药物提取药物提取 从动物乳汁中提取从动物乳汁中提取 从微生物细胞或其从微生物细胞或其 培养液中提取培养液中提取 生产设备生
9、产设备 畜牧业生产、提取畜牧业生产、提取 设备设备 工业生产工业生产, ,设备精良设备精良 【特别提醒特别提醒】目的基因的来源目的基因的来源 来自其他生物的能表现出优良性状的外源基因来自其他生物的能表现出优良性状的外源基因, ,并不都是来自细菌、病毒等微并不都是来自细菌、病毒等微 生物生物, ,如抗冻蛋白基因来自鱼类。如抗冻蛋白基因来自鱼类。 【素养案例素养案例】 科学家已在牛和羊等动物的乳腺生物反应器中表达出了抗凝血酶、血清白蛋白、科学家已在牛和羊等动物的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。大致过程如图所示。下列有关说法错误的是生长激素等重要药品。大致过程如图
10、所示。下列有关说法错误的是 ( ( ) ) A.A.通过形成的重组质粒具有人的药用蛋白基因、乳腺中特异表达的基因的启通过形成的重组质粒具有人的药用蛋白基因、乳腺中特异表达的基因的启 动子、终止子和标记基因等动子、终止子和标记基因等 B.B.通常采用农杆菌转化法通常采用农杆菌转化法 C.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, ,因此可以从乳因此可以从乳 汁中提取药物汁中提取药物 D.D.该技术生产药物的优点是产量高、质量好、易提取该技术生产药物的优点是产量高、质量好、易提取 【解题导引解题导引】解答本题思维流程如下解答本题思
11、维流程如下: : 【解析解析】选选B B。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。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, ,重组重组 质粒上还必须具有乳腺中特异表达的基因的启动子等调控组件质粒上还必须具有乳腺中特异表达的基因的启动子等调控组件,A,A项正确项正确; ;转基转基 因动物通常利用的受体细胞是受精卵因动物通常利用的受体细胞是受精卵, ,采用显微注射技术采用显微注射技术,B,B项错误项错误; ;只有母牛到只有母牛到 达泌乳期达泌乳期, ,乳腺细胞才会表达相应的药用蛋白基因乳腺细胞才会表达相应的药用蛋白基因, ,乳汁中含有药物乳汁中含有药物,C,C正确正确; ;
12、从从 乳汁里提取药物乳汁里提取药物, ,优点突出优点突出, ,使动物本身成为“批量生产药物的工厂”使动物本身成为“批量生产药物的工厂”,D,D项正确。项正确。 【素养素养探究探究母题追问母题追问】 (1)(1)科学思维科学思维演绎与推理演绎与推理 培育转基因牛培育转基因牛, ,为什么不选用体细胞而选用受精卵作为受体细胞为什么不选用体细胞而选用受精卵作为受体细胞? ? 提示提示: :动物已分化的体细胞全能性受到限制动物已分化的体细胞全能性受到限制, ,而受精卵分化程度低而受精卵分化程度低, ,全能性容易全能性容易 表达。表达。 (2)(2)科学思维科学思维批判性思维批判性思维 某同学认为过程获得
13、的精子和卵母细胞可以直接受精获得受精卵某同学认为过程获得的精子和卵母细胞可以直接受精获得受精卵, ,你认为你认为 他的说法对吗他的说法对吗? ?说明你的理由。说明你的理由。 提示提示: :不正确不正确, ,精子需要获能精子需要获能, ,卵母细胞需要发育到卵母细胞需要发育到MM才能具有受精的能力。才能具有受精的能力。 【素养素养迁移迁移】 下列有关动物基因工程的说法下列有关动物基因工程的说法, ,错误的是错误的是 ( ( ) ) A.A.将外源生长激素基因导入动物体内可提高动物生长速率将外源生长激素基因导入动物体内可提高动物生长速率 B.B.将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组中将肠乳糖酶基因导入奶牛基
14、因组中, ,使获得的转基因牛分泌的乳汁中乳糖的使获得的转基因牛分泌的乳汁中乳糖的 含量大大减低含量大大减低 C.C.利用基因工程技术利用基因工程技术, ,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 问题问题 D.D.用转基因动物作为器官移植的供体时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由于导入的是调节因子, ,而不是目的基而不是目的基 因因, ,因此无法抑制抗原的合成因此无法抑制抗原的合成 【解析解析】选选D D。用转基因动物作为器官移植的供体时。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可将器官供体基
15、因组导入 某种调节因子某种调节因子, ,以抑制抗原决定基因的表达以抑制抗原决定基因的表达, ,或设法除去抗原决定基因或设法除去抗原决定基因, ,再结合再结合 克隆技术克隆技术, ,培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆器官。培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆器官。 【补偿训练补偿训练】 在实验室里用四环素培育转基因的雄性蚊子在实验室里用四环素培育转基因的雄性蚊子, ,这些蚊子与雌性蚊子交配的这些蚊子与雌性蚊子交配的 后代也需要四环素才能生存后代也需要四环素才能生存, ,但在环境中不可能找到但在环境中不可能找到, ,于是会慢慢死去。该技术于是会慢慢死去。该技术 有望减少登革热等疾病的发生。下列关于该
16、技术的说法正确的是有望减少登革热等疾病的发生。下列关于该技术的说法正确的是 ( ( ) ) A.A.转基因技术能定向改变蚊子的基因转基因技术能定向改变蚊子的基因, ,属于基因突变属于基因突变 B.B.该转基因蚊子属于新的物种该转基因蚊子属于新的物种 C.C.需要四环素才能生存这一特性是基因和环境共同作用的结果需要四环素才能生存这一特性是基因和环境共同作用的结果 D.D.该技术的其中一个环节是构建基因表达载体该技术的其中一个环节是构建基因表达载体, ,需要用到限制酶和需要用到限制酶和DNADNA聚合酶聚合酶 【解析解析】选选C C。转基因技术能定向改变蚊子的基因。转基因技术能定向改变蚊子的基因,
17、 ,属于基因重组属于基因重组,A,A项错误项错误; ;该该 转基因蚊子具有新的基因转基因蚊子具有新的基因, ,但仍能与雌性蚊子交配产生后代但仍能与雌性蚊子交配产生后代, ,没有出现生殖隔离没有出现生殖隔离, , 所以不属于新的物种所以不属于新的物种,B,B项错误项错误; ;由于产生的后代需要四环素才能生存由于产生的后代需要四环素才能生存, ,说明这一说明这一 特性是基因和环境共同作用的结果特性是基因和环境共同作用的结果,C,C项正确项正确; ;该技术的其中一个环节是构建基该技术的其中一个环节是构建基 因表达载体因表达载体, ,需要用到限制酶和需要用到限制酶和DNADNA连接酶连接酶,D,D项错
18、误。项错误。 【课堂回眸课堂回眸】 课堂检测课堂检测素养达标素养达标 【概念概念诊断诊断】 1.1.基因工程基因工程2020世纪世纪7070年代兴起后年代兴起后, ,得到飞速的发展得到飞速的发展, ,在农牧业、医药卫生和食品在农牧业、医药卫生和食品 工业等方面展示了广阔的前景工业等方面展示了广阔的前景, ,下列有关描述正确的是下列有关描述正确的是_。 转基因抗虫棉能抗病毒、细菌、真菌转基因抗虫棉能抗病毒、细菌、真菌 利用乳腺生物反应器能够获得一些重要的医药产品利用乳腺生物反应器能够获得一些重要的医药产品, ,如人的血清白蛋白、生如人的血清白蛋白、生 长激素等长激素等 科学家利用基因工程技术除去
19、抗原决定基因培育出不会引起免疫排斥反应的科学家利用基因工程技术除去抗原决定基因培育出不会引起免疫排斥反应的 转基因克隆器官转基因克隆器官 应用工程菌生产乙肝疫苗应用工程菌生产乙肝疫苗, ,在制造该工程菌时在制造该工程菌时, ,应向酵母菌中导入乙肝病毒的应向酵母菌中导入乙肝病毒的 表面抗原基因表面抗原基因 “转基因植物”是指植物体细胞中出现了新基因的植物“转基因植物”是指植物体细胞中出现了新基因的植物 【解析解析】选。转基因抗虫棉具有抗虫的特性选。转基因抗虫棉具有抗虫的特性, ,但不具有抗病毒、细菌和但不具有抗病毒、细菌和 真菌的特性真菌的特性, ,错误错误; ;利用乳腺生物反应器能够获得一些重
20、要的医药产品利用乳腺生物反应器能够获得一些重要的医药产品, ,如人如人 的血清白蛋白、生长激素等的血清白蛋白、生长激素等, ,正确正确; ;科学家利用基因工程技术除去抗原决定基科学家利用基因工程技术除去抗原决定基 因或者导入抑制因子抑制抗原决定基因的表达因或者导入抑制因子抑制抗原决定基因的表达, ,培育出不会引起免疫排斥反应培育出不会引起免疫排斥反应 的转基因克隆器官的转基因克隆器官, ,正确正确; ;应用工程菌生产乙肝疫苗应用工程菌生产乙肝疫苗, ,在制造该工程菌时在制造该工程菌时, ,应向应向 酵母菌中导入乙肝病毒的表面抗原基因酵母菌中导入乙肝病毒的表面抗原基因, ,使工程菌能够合成乙肝病
21、毒的表面使工程菌能够合成乙肝病毒的表面 抗原抗原, ,正确正确;“;“转基因植物”是指利用基因工程获得的植物体转基因植物”是指利用基因工程获得的植物体, ,植物体出现新植物体出现新 基因不一定是转基因植物基因不一定是转基因植物, ,如基因突变产生新基因的植物不是转基因植物如基因突变产生新基因的植物不是转基因植物, ,错错 误。误。 2.2.动物基因工程前景广阔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 乳腺生物反应器乳腺生物反应器, ,以生产所需要的药品以生产所需要的药品, ,如转基因动物生产人的生长激素。科学如转基因动物
22、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家培养转基因动物成为乳腺生物反应器时 ( ( ) ) A.A.仅仅利用了基因工程技术仅仅利用了基因工程技术 B.B.不需要乳腺中特异表达的基因的启动子不需要乳腺中特异表达的基因的启动子 C.C.利用农杆菌转化法将人的生长激素基因导入受精卵中利用农杆菌转化法将人的生长激素基因导入受精卵中 D.D.需要进入泌乳期才能成为“批量生产药物的工厂”需要进入泌乳期才能成为“批量生产药物的工厂” 【解析解析】选选D D。科学家培养转基因动物时除涉及基因工程外。科学家培养转基因动物时除涉及基因工程外, ,还涉及其他现代生还涉及其他现代生 物技术物技术
23、; ;生产生长激素时需要将人的生长激素基因与乳腺蛋白基因的启动子等生产生长激素时需要将人的生长激素基因与乳腺蛋白基因的启动子等 调控组件重组在一起调控组件重组在一起, ,通过显微注射技术导入哺乳动物的受精卵中通过显微注射技术导入哺乳动物的受精卵中, ,然后将受精然后将受精 卵送入母体内使其生长发育成转基因动物。因为药物是伴随乳汁产生的卵送入母体内使其生长发育成转基因动物。因为药物是伴随乳汁产生的, ,所以所以 要进入泌乳期才能批量生产。要进入泌乳期才能批量生产。 3.3.下列有关目的基因的操作能够改善畜产品品质的是下列有关目的基因的操作能够改善畜产品品质的是 ( ( ) ) A.A.将草鱼的生
24、长激素基因导入鲤鱼体内将草鱼的生长激素基因导入鲤鱼体内 B.B.将肠乳糖酶的基因导入奶牛的基因组将肠乳糖酶的基因导入奶牛的基因组 C.C.将人血清白蛋白的基因改造后在山羊的乳腺中表达将人血清白蛋白的基因改造后在山羊的乳腺中表达 D.D.将将BtBt毒蛋白基因整合到烟草或棉花的基因组并实现表达毒蛋白基因整合到烟草或棉花的基因组并实现表达 【解析解析】选选B B。将草鱼的生长激素基因导入鲤鱼体内是提高鲤鱼的生长速率。将草鱼的生长激素基因导入鲤鱼体内是提高鲤鱼的生长速率; ;导导 入肠乳糖酶基因的奶牛的牛奶中乳糖含量少入肠乳糖酶基因的奶牛的牛奶中乳糖含量少, ,改善了牛奶的品质改善了牛奶的品质; ;
25、将人血清白蛋将人血清白蛋 白的基因改造后在山羊的乳腺中表达是乳腺生物反应器的应用白的基因改造后在山羊的乳腺中表达是乳腺生物反应器的应用;Bt;Bt毒蛋白基因毒蛋白基因 是抗虫基因是抗虫基因, ,能够提高植物的抗性。能够提高植物的抗性。 4.20204.2020年年5 5月月2222日国际医学权威期刊日国际医学权威期刊柳叶刀柳叶刀上发表了新冠病毒疫苗上发表了新冠病毒疫苗1 1期临床期临床 试验的成果。该试验是由陈薇院士等人领衔的团队开展的研究试验的成果。该试验是由陈薇院士等人领衔的团队开展的研究, ,试验中使用的试验中使用的 疫苗是一种腺病毒载体重组新冠病毒疫苗疫苗是一种腺病毒载体重组新冠病毒疫
26、苗( (基因重组疫苗基因重组疫苗),),该疫苗接种该疫苗接种108108名健名健 康的成年志愿者后康的成年志愿者后, ,在志愿者体内均产生了特定的免疫应答。下列叙述正确的在志愿者体内均产生了特定的免疫应答。下列叙述正确的 是是 ( ( ) ) A.A.该疫苗的制备不需要用到该疫苗的制备不需要用到DNADNA连接酶连接酶 B.B.志愿者接受重组新冠病毒疫苗的接种后志愿者接受重组新冠病毒疫苗的接种后, ,体内产生被动免疫体内产生被动免疫 C.C.主要通过检测志愿者体内新冠病毒的含量来评价试验的有效性主要通过检测志愿者体内新冠病毒的含量来评价试验的有效性 D.D.相对于普通人来说相对于普通人来说,
27、,对腺病毒已具有免疫力的个体使用该疫苗的效果要差对腺病毒已具有免疫力的个体使用该疫苗的效果要差 【解析解析】选选D D。重组基因疫苗需要将腺病毒的基因和新冠病毒的基因进行连接。重组基因疫苗需要将腺病毒的基因和新冠病毒的基因进行连接, , 所以需要所以需要DNADNA连接酶连接酶,A,A错误错误; ;疫苗刺激机体产生特异性免疫属于主动免疫疫苗刺激机体产生特异性免疫属于主动免疫,B,B错误错误; ; 接种疫苗后接种疫苗后, ,主要通过检测志愿者体内新冠病毒的抗体来评价试验的有效性主要通过检测志愿者体内新冠病毒的抗体来评价试验的有效性,C,C 错误错误; ;由于重组病毒含有腺病毒的抗原由于重组病毒含
28、有腺病毒的抗原, ,所以对腺病毒已具有免疫力的个体使用所以对腺病毒已具有免疫力的个体使用 该疫苗的效果比普通人要差该疫苗的效果比普通人要差,D,D正确。正确。 5.(20205.(2020浙江浙江7 7月选考月选考) )下列关于基因工程的叙述下列关于基因工程的叙述, ,正确的是正确的是 ( ( ) ) A.A.若受体大肠杆菌含有构建重组质粒时用到的限制性核酸内切酶若受体大肠杆菌含有构建重组质粒时用到的限制性核酸内切酶, ,则一定有利则一定有利 于该重组质粒进入受体并保持结构稳定于该重组质粒进入受体并保持结构稳定 B.B.抗除草剂基因转入某抗盐植物获得抗除草剂基因转入某抗盐植物获得2 2个稳定遗
29、传转基因品系个稳定遗传转基因品系, ,抗性鉴定为抗除抗性鉴定为抗除 草剂抗盐和抗除草剂不抗盐。表明一定是抗盐性的改变与抗除草剂基因的转入草剂抗盐和抗除草剂不抗盐。表明一定是抗盐性的改变与抗除草剂基因的转入 无关无关 C.C.抗除草剂基因转入某植物获得转基因植株抗除草剂基因转入某植物获得转基因植株, ,其其DNADNA检测均含目的基因检测均含目的基因, ,抗性鉴抗性鉴 定为抗除草剂和不抗除草剂。表明一定是前者表达了抗性蛋白而后者只表达抗定为抗除草剂和不抗除草剂。表明一定是前者表达了抗性蛋白而后者只表达抗 性基因性基因RNARNA D.D.已知不同分子量已知不同分子量DNADNA可分开成不同条带可
30、分开成不同条带, ,相同分子量的为一条带。用某种限制相同分子量的为一条带。用某种限制 性核酸内切酶完全酶切环状质粒后性核酸内切酶完全酶切环状质粒后, ,出现出现3 3条带。表明该质粒上一定至少有条带。表明该质粒上一定至少有3 3个个 被该酶切开的位置被该酶切开的位置 【解析解析】选选D D。本题主要考查基因工程的内容。若受体大肠杆菌含有构建重组。本题主要考查基因工程的内容。若受体大肠杆菌含有构建重组 质粒时用到的限制性核酸内切酶质粒时用到的限制性核酸内切酶, ,则该酶会对进入受体的重组质粒进行切割则该酶会对进入受体的重组质粒进行切割, ,不不 利于其保持结构稳定利于其保持结构稳定,A,A项错误
31、项错误; ;抗除草剂基因转入抗盐植物抗除草剂基因转入抗盐植物, ,获得了抗除草剂抗获得了抗除草剂抗 盐品系和抗除草剂不抗盐品系盐品系和抗除草剂不抗盐品系, ,不抗盐品系的产生可能是转入的抗除草剂基因不抗盐品系的产生可能是转入的抗除草剂基因 插入抗盐基因内插入抗盐基因内, ,影响其表达造成的影响其表达造成的,B,B项错误项错误; ;转基因植物中均含抗除草剂基因转基因植物中均含抗除草剂基因, , 但存在抗除草剂和不抗除草剂两种植株但存在抗除草剂和不抗除草剂两种植株, ,前者表达了抗性蛋白前者表达了抗性蛋白, ,后者抗除草剂基后者抗除草剂基 因可能未转录出因可能未转录出mRNA,mRNA,或转录出的
32、或转录出的mRNAmRNA未能翻译成蛋白质未能翻译成蛋白质,C,C项错误项错误; ;某种限制性某种限制性 核酸内切酶完全酶切环状质粒后核酸内切酶完全酶切环状质粒后, ,出现出现3 3条带条带, ,即即3 3种不同分子量种不同分子量DNA,DNA,因此环状质因此环状质 粒上至少有粒上至少有3 3个酶切位点个酶切位点,D,D项正确。项正确。 【思维思维跃迁跃迁】 6.6.科学家将鱼抗冻蛋白基因转入番茄科学家将鱼抗冻蛋白基因转入番茄, ,使番茄的耐寒能力大大提高使番茄的耐寒能力大大提高, ,可以在相对可以在相对 寒冷的环境中生长。质粒上有寒冷的环境中生长。质粒上有PstPst、SmaSma、Hind
33、Hind、AluAlu四种限制性内切四种限制性内切 核酸酶切割位点核酸酶切割位点, ,下图是转基因抗冻番茄培育过程的示意图下图是转基因抗冻番茄培育过程的示意图(amp(ampr r为抗氨苄青霉为抗氨苄青霉 素基因素基因),),其中是转基因抗冻番茄培育过程中的相关步骤其中是转基因抗冻番茄培育过程中的相关步骤, ,甲、乙表示相甲、乙表示相 关结构或细胞。请据图作答关结构或细胞。请据图作答: : (1)(1)在构建重组在构建重组DNADNA时时, ,可用一种或多种限制性内切核酸酶进行切割可用一种或多种限制性内切核酸酶进行切割, ,为了避免目为了避免目 的基因和载体在酶切后产生的末端发生任意连接的基因
34、和载体在酶切后产生的末端发生任意连接, ,在此实验中应该选用限制性在此实验中应该选用限制性 内切核酸酶内切核酸酶_分别对鱼抗冻蛋白基因和质粒进行切割分别对鱼抗冻蛋白基因和质粒进行切割, ,切割后产切割后产 生的生的DNADNA片段分别为片段分别为_、_种。种。 (2)(2)基因工程中核心步骤是基因工程中核心步骤是_( (填序号填序号),),该步骤的目的是该步骤的目的是_ _。为了使目的基因正常表达。为了使目的基因正常表达, ,其首其首 端必须有启动子端必须有启动子, ,它是它是_识别和结合的部位。若限制酶切出了平识别和结合的部位。若限制酶切出了平 末端末端, ,要选择要选择_( (填“填“E.
35、coliE.coli DNADNA连接酶”或“连接酶”或“T4DNAT4DNA连接酶”连接酶”) )进进 行连接。行连接。 (3)(3)图中将鱼抗冻蛋白基因导入番茄细胞的方法称为图中将鱼抗冻蛋白基因导入番茄细胞的方法称为_。它是利。它是利 用载体用载体TiTi质粒中含有质粒中含有_, ,可以将目的基因整合到宿主细胞的可以将目的基因整合到宿主细胞的 染色体上。染色体上。 【解析解析】(1)(1)据图分析据图分析, ,鱼的抗冻蛋白基因鱼的抗冻蛋白基因( (目的基因目的基因) )上具有三种限制酶切割位上具有三种限制酶切割位 点点, ,PstPst酶的切割位点位于目的基因的两侧酶的切割位点位于目的基因
36、的两侧, ,SmaSma酶的切割位点位于目的基因酶的切割位点位于目的基因 的左侧的左侧, ,而而 AluAlu酶的切割位点位于目的基因的中央酶的切割位点位于目的基因的中央, ,因此不宜选用因此不宜选用 AluAlu酶酶; ; 质粒上有质粒上有 PstPst、SmaSma、HindHind、AluAlu四种限制酶切割位点四种限制酶切割位点, ,因此应该选择因此应该选择 PstPst、SmaSma 分别切割目的基因和质粒分别切割目的基因和质粒, ,切割后目的基因所在的切割后目的基因所在的 DNA DNA 产生产生 4 4 种种DNA DNA 片段片段, ,质粒产生质粒产生 2 2 种种 DNA D
37、NA 片段。片段。 (2)(2)图中分别表示图中分别表示: :基因表达载体的构建、目的基因导入受体细胞、脱分基因表达载体的构建、目的基因导入受体细胞、脱分 化、再分化。基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建化、再分化。基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建, ,即图中的步骤即图中的步骤, ,目目 的是使目的基因稳定存在并能遗传下去的是使目的基因稳定存在并能遗传下去, ,使目的基因能表达及发挥作用使目的基因能表达及发挥作用; ;基因表基因表 达载体中的启动子是达载体中的启动子是 RNARNA聚合酶识别和结合的位点聚合酶识别和结合的位点;T4 DNA ;T4 DNA 连接酶可以连接平连接酶可以连接
38、平 末端。末端。 (3)(3)将目的基因导入番茄细胞等植物细胞常用农杆菌转化法将目的基因导入番茄细胞等植物细胞常用农杆菌转化法, ,利用载体利用载体 Ti Ti 质粒质粒 中含有中含有 T T- -DNA,DNA,可以将目的基因整合到宿主细胞的染色体上。可以将目的基因整合到宿主细胞的染色体上。 答案答案: :(1)(1)PstPst、SmaSma 4 4 2 2 (2)(2) 使目的基因稳定存在并能遗传下去使目的基因稳定存在并能遗传下去, ,使目的基因能表达及发挥作用使目的基因能表达及发挥作用 RNA RNA 聚合酶聚合酶 T4 DNAT4 DNA连接酶连接酶 (3)(3)农杆菌转化法农杆菌转
39、化法 T T- -DNADNA 【拓展拓展探究探究】 7.7.冠状病毒是一类具有包膜的冠状病毒是一类具有包膜的RNARNA病毒病毒, ,某些冠状病毒如新型冠状病毒某些冠状病毒如新型冠状病毒(SARS(SARS- - CoVCoV- -2)2)会感染人类并引起呼吸综合征。应对传染性强的病毒感染会感染人类并引起呼吸综合征。应对传染性强的病毒感染, ,需要灵敏的需要灵敏的 检测试剂盒及免疫效果持久的疫苗。最新的疫苗开发技术是核酸疫苗检测试剂盒及免疫效果持久的疫苗。最新的疫苗开发技术是核酸疫苗( (包括包括DNADNA 疫苗和疫苗和RNARNA疫苗疫苗),),其制作流程如图所示。其制作流程如图所示。
40、(1)(1)新型冠状病毒流行期间新型冠状病毒流行期间, ,建议市民外出一定要戴口罩建议市民外出一定要戴口罩, ,其目的是其目的是_。 ( (多选多选) ) A.A.控制传染源控制传染源 B.B.切断传播途径切断传播途径 C.C.防止病原体扩散防止病原体扩散 D.D.发挥非特异性免疫作用发挥非特异性免疫作用 (2)(2)如图新型冠状病毒标出的四种结构中如图新型冠状病毒标出的四种结构中, ,最先激活免疫系统的是最先激活免疫系统的是_。 ( (用图中的字母做答用图中的字母做答) ) (3)(3)在在DNADNA疫苗制备过程中疫苗制备过程中, ,通常需要使用限制酶切割通常需要使用限制酶切割DNADNA
41、分子。在如图所示的限分子。在如图所示的限 制酶识别序列中制酶识别序列中, ,限制酶作用的化学键是限制酶作用的化学键是 _。 (4)(4)写出图中能表示制备写出图中能表示制备DNADNA疫苗过程的编号疫苗过程的编号_。 (5)DNA(5)DNA或或RNARNA疫苗接种到人体后疫苗接种到人体后, ,其表达产物均会刺激机体产生免疫反应。据图其表达产物均会刺激机体产生免疫反应。据图 和所学知识和所学知识, ,描述两者在人体内表达过程的差异描述两者在人体内表达过程的差异_。 【解析解析】(1)(1)传染病的流行必须具备三个基本环节传染病的流行必须具备三个基本环节: :传染源、传播途径和易感人传染源、传播
42、途径和易感人 群。在这三个环节中群。在这三个环节中, ,缺少其中的任何一个环节缺少其中的任何一个环节, ,新的传染都不会发生。在新型新的传染都不会发生。在新型 冠状病毒流行期间冠状病毒流行期间, ,建议市民外出一定要戴口罩的目的是切断传播途径和防止建议市民外出一定要戴口罩的目的是切断传播途径和防止 病原体扩散病原体扩散, ,即即B B、C C正确。正确。(2)(2)如图新型冠状病毒标出的四种结构如图新型冠状病毒标出的四种结构a a、b b、c c、d d分分 别表示表面蛋白质、脂质包膜、衣壳、别表示表面蛋白质、脂质包膜、衣壳、RNA,RNA,其中最先激活免疫系统的是其中最先激活免疫系统的是a
43、a。(3)(3) 限制酶能够识别双链限制酶能够识别双链DNADNA分子的某种特定核苷酸序列分子的某种特定核苷酸序列, ,并且使每一条链中特定部并且使每一条链中特定部 位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断裂。据此可知位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断裂。据此可知: :在如图所示的限制酶识别在如图所示的限制酶识别 序列中序列中, ,限制酶作用的化学键是限制酶作用的化学键是ee磷酸二酯键。磷酸二酯键。(4)(4)图中能表示制备图中能表示制备DNADNA疫苗过疫苗过 程的编号是程的编号是 提取病毒的提取病毒的RNARNA 逆转录逆转录 构建基因表达载体构建基因表达载体 将构建的基因表达载体导入受体细胞将构建
44、的基因表达载体导入受体细胞( (大肠杆菌大肠杆菌) ) 利用工程菌生产利用工程菌生产DNADNA疫疫 苗。苗。(5)DNA(5)DNA疫苗接种到人体后疫苗接种到人体后, ,经历转录和翻译表达出病毒的抗原结构经历转录和翻译表达出病毒的抗原结构, ,而而RNARNA 疫苗接种到人体后疫苗接种到人体后, ,直接翻译出病毒的抗原结构。直接翻译出病毒的抗原结构。 答案答案: :(1)B(1)B、C C (2)a(2)a (3)e(3)e磷酸二酯键磷酸二酯键 (4)(4) (5)DNA(5)DNA疫苗接种到人体后疫苗接种到人体后, ,经历转录和翻译表达出病毒的抗原结构经历转录和翻译表达出病毒的抗原结构,
45、,而而RNARNA疫苗疫苗 接种到人体后接种到人体后, ,直接翻译出病毒的抗原结构直接翻译出病毒的抗原结构 课时素养评价课时素养评价 十四十四 基因工程的应用基因工程的应用 【基础达标基础达标】 (20(20分钟分钟7070分分) ) 一、选择题一、选择题( (共共6 6小题小题, ,每小题每小题5 5分分, ,共共3030分分) ) 1.1.能够使植物体表达动物蛋白的育种方法是能够使植物体表达动物蛋白的育种方法是 ( ( ) ) A.A.单倍体育种单倍体育种 B.B.杂交育种杂交育种 C.C.基因工程育种基因工程育种 D.D.多倍体育种多倍体育种 【解析解析】选选C C。要让动物蛋白在植物体
46、内表达。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。因此需要通过基因工程技术才能实现。 2.2.上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带人白蛋白基因的转基因牛。他们上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带人白蛋白基因的转基因牛。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用使转基因动物乳汁中的药用 蛋白含量提高了蛋白含量提高了3030多倍。下列有关叙述正确的是多倍。下列有关叙述正确的是
47、 ( ( ) ) A.“A.“转基因动物”是指体细胞中出现了新基因的动物转基因动物”是指体细胞中出现了新基因的动物 B.“B.“提高基因的表达水平”是指设法使牛的乳腺细胞中含有更多的人白蛋白基提高基因的表达水平”是指设法使牛的乳腺细胞中含有更多的人白蛋白基 因因 C.C.只在转基因牛乳汁中才能获取人白蛋白只在转基因牛乳汁中才能获取人白蛋白, ,是因为人白蛋白基因只在牛乳腺细是因为人白蛋白基因只在牛乳腺细 胞中是纯合的胞中是纯合的 D.D.转基因牛的肌肉细胞中也有人白蛋白基因转基因牛的肌肉细胞中也有人白蛋白基因, ,但不发生转录、翻译但不发生转录、翻译, ,故不能合成故不能合成 人白蛋白人白蛋白 【解析解析】选选D D。转基因动物是指细胞中被转入了外源基因的动物。转基因动物是指细胞中被转入了外源基因的动物, ,并非出现新基并非出现新基 因因, ,故故A A错误错误;“;“提高基因的表达水平”是指增强白蛋白基因的表达提高基因的表达水平”是指增强白蛋白基因的表达, ,白蛋白基因白蛋白基因 数目没有增多数目没有增多, ,故故B B错误错误;“;“转基因动物”一般用到的受体细胞是受精卵转基因动物”一般用到的受体细胞是受精卵, ,发育个发
