高中生物人教版 (2019)选择性必修3第3章 基因工程第3节 基因工程的应用练习

课时跟踪检测（十四）  基因工程的应用

一、选择题

1．(2020·邢台期末)下列实例不涉及基因工程的是(　　)

A．将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组中，以降低乳汁中乳糖的含量

B．将正常的基因导入病人体内并使其表达，以达到治疗疾病的目的

C．用航空飞船将种子载到太空中环游，以获得高产的植株

D．将胰岛素基因导入动物的受精卵中，并在动物乳汁中获得胰岛素

解析：选C　将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组中需要采用基因工程技术；将正常的基因导入病人体内并使其表达，需要采用基因工程技术；用航空飞船将种子载到太空中环游，以获得高产的植株，这属于诱变育种，不涉及基因工程；将胰岛素基因导入动物的受精卵中，需要采用基因工程技术。

2．下列关于基因工程的成果及应用的说法，正确的是(　　)

A．用基因工程方法培育的抗虫植物也能抗病毒

B．利用基因工程菌只能生产药物

C．基因工程使人们更容易培育出优良性状的动植物品种，获得很多过去难以得到的生物制品

D．利用基因工程生产乙肝疫苗时，目的基因存在于人体B淋巴细胞的DNA中

解析：选C　抗虫基因的表达产物是毒蛋白，只能对害虫起作用；利用基因工程菌除了可以生产药物，还能生产食品工业用酶、氨基酸和维生素等；利用基因工程生产乙肝疫苗是通过构建含有乙肝病毒表面抗原基因的重组质粒，然后导入相应的宿主细胞，如酵母菌细胞，生产乙肝病毒表面抗原蛋白，人体B淋巴细胞DNA中不含该基因。

3．人类利用基因工程的方法成功培育出转基因抗虫棉，以下说法正确的是(　　)

A．苏云金杆菌的Bt抗虫蛋白基因与质粒结合后直接进入棉花的叶肉细胞表达

B．抗虫基因导入棉花叶肉细胞后，可通过传粉、受精的方法，使抗虫性状完全地遗传下去

C．标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因

D．转基因抗虫棉经过种植，棉铃虫不会产生抗性，这样可以彻底消灭棉铃虫

解析：选C　苏云金杆菌的Bt抗虫蛋白基因与质粒结合，要先导入农杆菌，然后采用农杆菌转化法导入棉花的叶肉细胞表达；抗虫棉在形成配子时，基因会发生分离，不一定能将抗虫性状完全地遗传下去；转基因抗虫棉种植时，没有抗性的棉铃虫食用后可大量死亡，但由于变异的不定向性，部分具有抗性的个体能存活下来，在抗虫棉的选择下，棉铃虫的抗性基因频率增加，不能彻底消灭棉铃虫。

4．下列有关培育转基因动物的说法，正确的是(　　)

A．培育转基因动物所需的目的基因都是从供体细胞中直接分离得到的

B．整个培育过程的设计与施工都是在细胞水平上进行的

C．转基因动物培育成功表明基因工程可以定向改造生物的遗传性状

D．进行动物基因工程时，常用显微注射技术向动物的体细胞内转入基因

解析：选C　培育转基因动物所需的目的基因不都是从供体细胞中直接分离得到的，也可以是人工合成的，A错误；基因工程的操作水平是分子水平，B错误；转基因动物培育成功表明基因工程可以定向改造生物的遗传性状，C正确；进行动物基因工程时，常用显微注射技术向动物的受精卵内转入基因，D错误。

5．将甜菜碱、海藻糖等有机小分子的合成基因转入烟草细胞中，会使烟草的抗旱性增强。下列关于这类转基因烟草及其培育过程的叙述，错误的是(　　)

A．转基因烟草细胞中甜菜碱等有机小分子的合成量增加

B．转基因烟草细胞的细胞液渗透压增大，可避免细胞过度失水

C．将抗旱基因导入烟草细胞中常用显微注射法

D．在干旱条件下可筛选出成功导入抗旱基因的烟草植株

解析：选C　将甜菜碱、海藻糖等有机小分子的合成基因转入烟草细胞中后，烟草细胞中甜菜碱等有机小分子的合成量增加，会使烟草细胞液的渗透压升高，避免细胞过度失水，因此会使烟草的抗旱性增强；将目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法；在干旱条件下可以筛选出成功导入抗旱基因的烟草植株。

6．科学家运用基因工程技术，将人血清白蛋白基因导入山羊的受精卵中，培育出羊乳腺生物反应器，使羊乳汁中含有血清白蛋白。以下相关叙述正确的是(　　)

A．该转基因羊中的血清白蛋白基因只存在于乳腺细胞中

B．可用显微注射技术将含有目的基因的表达载体导入羊的乳腺细胞中

C．血清白蛋白基因需要与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件进行重组

D．利用乳腺生物反应器生产药物不受性别和生殖期的限制

解析：选C　本基因工程是把人血清白蛋白基因导入山羊的受精卵中，因此在山羊的各个细胞中都含有血清白蛋白基因，A错误；应用显微注射技术把含目的基因的表达载体导入羊的受精卵中，B错误；若想血清白蛋白基因在乳腺中表达，则应将血清白蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件进行重组，C正确；乳腺生物反应器是从乳腺中获取药物，因此需要雌性动物进入泌乳期才能批量生产药物，D错误。

7．科学家构建了含有大洋鳕鱼抗冻蛋白基因启动子和大鳞鲑鱼生长激素基因的表达载体，并将其导入了大西洋鲑的细胞中，获得了生长速度加快的转基因大西洋鲑。下列相关叙述正确的是(　　)

A．转基因大西洋鲑体内抗冻蛋白明显增加

B．构建基因表达载体需要限制酶和DNA聚合酶

C．大鳞鲑鱼生长激素基因不能通过PCR扩增获得

D．转基因大西洋鲑生长激素含量增加导致生长速度加快

解析：选D　分析题意可知，转基因大西洋鲑体内转入的是抗冻蛋白基因的启动子和生长激素基因，并未转入抗冻蛋白基因，因此转基因大西洋鲑体内抗冻蛋白不会明显增加，A错误；构建基因表达载体需要限制酶和DNA连接酶，B错误；大鳞鲑鱼的生长激素基因可以通过PCR扩增获得，C错误；由于转入了大鳞鲑鱼的生长激素基因，转基因大西洋鲑生长激素含量增加导致其生长速度加快，D正确。

8．(2020·福州期末)研究者将苏云金杆菌的Cry1Ab基因导入水稻细胞培育成抗螟虫的克螟稻，克螟稻与普通水稻杂交，子代抗螟虫与不抗螟虫的比例为1∶1。下列有关叙述正确的是(　　)

A．Cry1Ab基因虽已整合到克螟稻细胞的染色体上，但没有表达

B．获取Cry1Ab基因需使用限制酶和DNA连接酶

C．克螟稻和普通水稻仍然属于同一个物种

D．克螟稻降低了农药的使用量，害虫不会出现抗药性

解析：选C　克螟稻能抗螟虫，说明Cry1Ab基因已整合到克螟稻细胞的染色体上并成功表达，A错误；获取Cry1Ab基因需使用限制酶，但不需要DNA连接酶，B错误；克螟稻和普通水稻能够杂交并产生可育后代，所以二者仍然属于同一个物种，C正确；基因突变是不定向的，因此害虫也会出现抗药性，D错误。

9．下列关于基因工程成果的叙述，错误的是(　　)

A．在医药卫生方面，主要用于治疗疾病

B．在畜牧养殖业上培育生长快、品质优良的动物

C．利用乳腺生物反应器可表达出抗凝血酶、生长激素等医药产品

D．在环境保护方面可利用超级细菌对被污染环境的净化

解析：选A　在医药卫生方面，主要用于生产药物，A错误；在畜牧养殖业上培育生长快、品质优良的动物，B正确；利用乳腺生物反应器可表达出抗凝血酶、生长激素等医药产品，C正确；在环境保护方面可利用被改造的“超级细菌”对被污染环境的净化，D正确。

10．科学家利用现代生物技术将生长激素基因导入小鼠受精卵，得到了体型巨大的“超级小鼠”；采用农杆菌转化法培育出转基因烟草。关于以上两则基因工程应用的说法，正确的是(　　)

A．“超级小鼠”、转基因烟草发生的变异不可遗传

B．常用显微注射法将基因表达载体导入小鼠的体细胞中

C．构建基因表达载体常用的工具酶有限制酶、DNA连接酶和载体

D．培育转基因植物时，农杆菌的作用是使目的基因导入植物细胞

解析：选D　“超级小鼠”、转基因烟草发生的变异是通过转基因技术实现的，属于基因重组，是可遗传的变异，A错误；常用显微注射法将基因表达载体导入小鼠的受精卵细胞中，B错误；构建基因表达载体常用的工具酶有限制酶、DNA连接酶，C错误；培育转基因植物时，农杆菌的作用是使目的基因导入植物细胞，D正确。

11．科学家依据基因工程的原理最新研制的某种疫苗是用病原微生物中编码抗原的基因制成的，这个基因编码的产物能诱导机体产生免疫反应。以下关于该疫苗的说法正确的是(　　)

A．引起人体特异性免疫的原因是DNA分子上具有抗原

B．免疫反应后相应淋巴细胞增多，细胞周期变长

C．能与浆细胞产生的相应抗体发生特异性结合

D．构建的基因表达载体中包括抗原基因、启动子、终止子和标记基因

解析：选D　该疫苗是由编码抗原的基因制成的，该基因的表达产物能充当抗原，引起机体发生特异性免疫反应，而不是DNA分子上具有抗原，A错误；引起免疫反应后相应淋巴细胞增多，细胞周期将变短，B错误；该疫苗是用病原微生物中编码抗原的基因制成的，不能与浆细胞产生的相应抗体发生特异性结合，但其编码的产物能与浆细胞产生的相应抗体发生特异性结合，C错误；该疫苗是用病原微生物中编码抗原的基因制成的，导入受体细胞前需构建表达载体，重组基因表达载体包括抗原基因(目的基因)、启动子、终止子和标记基因等，D正确。

12．利用基因工程生产羧酸酯酶(CarE)制剂的流程如图所示，下列叙述错误的是(　　)

A．过程①是在小菜蛾细胞的细胞核中进行的

B．过程②获取的CarE基因中不含有启动子

C．过程③进行前需要用Ca2＋处理大肠杆菌

D．过程④可利用DNA分子杂交鉴定目的基因是否已导入受体细胞

解析：选A　过程①表示通过逆转录法合成目的基因，该过程是在体外进行的，不是在小菜蛾细胞的细胞核中进行的，A错误；目的基因是通过逆转录法获得的，该方法获得的目的基因不含启动子，因此过程②获取的CarE基因中不含有启动子，B正确；将目的基因导入微生物细胞时采用感受态细胞法，感受态细胞可用CaCl2溶液制备，C正确；可利用DNA分子杂交鉴定目的基因是否已导入受体细胞，D正确。

二、非选择题

13．继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后，膀胱生物反应器的研究也取得了一定进展。最近，科学家培育出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。请回答下列问题：

(1)将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用的方法是____________。

(2)进行基因转移时，通常要将外源基因转入________中，原因是________________________________________________________________________。

(3)通常采用________________技术检测外源基因是否插入到小鼠的基因组中。

(4)在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的______________细胞中特异性表达。

解析：(1)在基因工程中，若受体细胞是动物细胞，常采用显微注射法导入目的基因。(2)若使小鼠膀胱上皮细胞合成人的生长激素，在进行基因转移时，作受体细胞的通常是受精卵(或早期胚胎)，因为受精卵(或早期胚胎)具有全能性，可使外源基因在相应组织细胞中得到表达。(3)检测目的基因是否插入到受体细胞的基因组中，通常采用PCR。(4)为便于收集生长激素，应使生长激素基因在小鼠膀胱上皮细胞中特异性表达。

答案：(1)显微注射法　(2)受精卵(或早期胚胎)　受精卵(或早期胚胎细胞)具有全能性，可使外源基因在相应组织细胞中表达　(3)PCR　(4)膀胱上皮

14．在培育转基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因(kanr)常作为标记基因，只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在含卡那霉素的培养基上生长。如图为获得抗虫棉的技术流程，请据图回答下列问题：

(1)A过程需要的酶有____________________________________________________。

(2)B过程及其结果体现了质粒作为载体必须具备的两个条件是__________________。

(3)C过程的培养基除含有必要的营养物质、琼脂和激素外，还必须加入____________。

(4)如果利用DNA分子杂交原理对再生植株进行检测，D过程应该用________________________作为探针。

(5)科学家发现转基因植株的卡那霉素抗性基因的传递符合孟德尔遗传规律。

①将转基因植株与______________杂交，其后代中抗卡那霉素型与卡那霉素敏感型的数量比为1∶1。

②若该转基因植株自交，则其后代中抗卡那霉素型与卡那霉素敏感型的数量比为__________。

解析：(1)A过程为目的基因与载体相结合的过程，需要限制酶和DNA连接酶。(2)B过程是培养并选择含重组质粒的农杆菌，其中“选择”体现了质粒作为载体必须具备标记基因；“培养”体现了质粒作为载体能在宿主细胞中复制并稳定保存。(3)C过程的培养基中必须加入卡那霉素，才能对含卡那霉素抗性基因的细胞进行选择。(4)D过程用含放射性同位素标记的抗虫基因作探针检验植株中是否含有抗虫基因。(5)转基因植株相当于杂合子，与非转基因植株杂交，后代两种性状个体的数量比为1∶1；转基因植株自交，后代两种性状个体的数量比为3∶1。

答案：(1)限制酶和DNA连接酶　(2)具有标记基因，能在宿主细胞中复制并稳定保存　(3)卡那霉素　(4)放射性同位素标记的抗虫基因　(5)①非转基因植株　②3∶1

15．用动物乳腺做生物反应器是20世纪90年代出现的新技术。利用转基因动物的乳房作为生物发酵工厂，可以大规模生产某些急需的生物活性物质或药用蛋白。以下是生产人乳铁蛋白的乳腺生物反应器的流程。BamHⅠ、HindⅢ、SmaⅠ直线所指为三种限制酶的酶切位点，请回答下列问题：

(1)图中载体需要对天然质粒进行改造才能得到，原因是____________________________________________。图中将人乳铁蛋白基因插入载体质粒，需同时用相同的限制酶HindⅢ和BamHⅠ切割目的基因和载体，原因是______________________________________________________________。不能用限制酶SmaⅠ切割的原因是___________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)①过程将目的基因导入牛受精卵的技术是__________________。②过程称为____________。代孕母牛需要进行________处理。

(3)为检测人乳铁蛋白基因是否成功翻译，可采用________________技术。

(4)要将转基因乳牛个体发展成为遗传特性稳定的群体，可以通过________技术来实现。

解析：(1)图中的载体需要对天然质粒进行改造才能得到，原因是天然质粒很难满足作为载体所具备的特点，需要添加必要构件，如标记基因等；图中将人乳铁蛋白基因插入载体质粒，需同时用相同的限制酶HindⅢ和BamHⅠ切割目的基因和载体，原因是采用同种限制酶切割目的基因和载体能产生相同的DNA片段末端，便于二者连接形成重组质粒；不能用限制酶SmaⅠ切割的原因是限制酶SmaⅠ的切割位点位于目的基因上，切割后不能获得完整的目的基因。(2)①过程将目的基因导入牛受精卵的技术是显微注射技术。 ②过程称为胚胎移植。代孕牛需要进行同期发情处理，以达到与供体母牛同样的生理状态。(3)为检测人乳铁蛋白基因是否成功翻译，可采用抗原抗体杂交技术。(4)要将转基因乳牛个体发展成为遗传特性稳定的群体，可以通过克隆技术来实现。

答案：(1)天然质粒很难满足作为载体所具备的特点　采用同种限制酶切割目的基因和载体能产生相同的DNA片段末端　限制酶Sma Ⅰ的切割位点位于目的基因上，切割后不能获得完整的目的基因　(2)显微注射技术　胚胎移植　同期发情　(3)抗原抗体杂交　(4)克隆