3.3基因工程的應用 同步課時作業(yè) （含解析）2024-2025學年人教版（2019）高中生物學選擇性必修3

3.3基因工程的應用同步課時作業(yè)一、單項選擇題1.下列不屬于基因工程成果的是()A.乳腺生物反應器生產(chǎn)藥用蛋白 B.培育抗除草劑的作物新品種C.利用微生物生產(chǎn)重組人干擾素 D.用高產(chǎn)青霉菌生產(chǎn)青霉素2.利用基因工程技術(shù)使哺乳動物成為乳腺生物反應器，以生產(chǎn)所需要的藥品，如轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)人的生長激素。科學家培養(yǎng)轉(zhuǎn)基因動物成為乳腺生物反應器時，下列說法錯誤的是()A.利用顯微注射法將人的生長激素基因?qū)胧荏w哺乳動物體內(nèi)B.需要將乳腺中特異表達的基因的啟動子與目的基因重組在一起C.動物必須是雌性才能滿足要求D.動物需要進入泌乳期才能成為“批量生產(chǎn)藥物的工廠”3.基因工程在農(nóng)牧業(yè)、工業(yè)、環(huán)境、能源和醫(yī)藥衛(wèi)生等領域得到廣泛的應用。下列關于基因工程應用的敘述，錯誤的是()A.可利用轉(zhuǎn)基因動物做器官移植供體B.基因工程能定向改造生物性狀，培育新物種C.基因工程可用于環(huán)境監(jiān)測和對被污染環(huán)境的凈化D.將胰島素基因?qū)虢湍妇?，通過發(fā)酵工程可批量生產(chǎn)胰島素4.基因工程自20世紀70年代興起后，在農(nóng)牧業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生和食品工業(yè)等方面得到了飛速的發(fā)展。下列關于基因工程應用的敘述，正確的是()A.通過將腸乳糖酶導入到奶牛乳腺細胞中，以降低乳汁中乳糖含量，從而解決部分人群的乳糖不耐受問題B.通過X射線、紫外線綜合處理，將青霉素產(chǎn)量低的菌種培育成產(chǎn)量高的菌株屬于基因工程技術(shù)的應用C.通過制備山羊膀胱生物反應器，使人乳鐵蛋白基因只存在于膀胱細胞中，進而可以從尿液中分離純化出所需要的人乳鐵白蛋白，實現(xiàn)大量制備的目的D.與人細胞分泌的天然生長激素相比，將人的生長激素基因?qū)氪竽c桿菌制備的工程菌無法對生長激素進行正常的加工和修飾5.疫苗是人類預防疾病強有力的手段，疫苗產(chǎn)業(yè)也是醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)和生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重點發(fā)展領域之一，目前生產(chǎn)疫苗的兩種方法主要有：利用轉(zhuǎn)基因工程菌和借助動物細胞的大規(guī)模培養(yǎng)。例如，生產(chǎn)乙肝疫苗時，可以將S基因?qū)氪竽c桿菌構(gòu)建工程菌生產(chǎn)重組乙肝疫苗，或者大規(guī)模培養(yǎng)能夠表達S蛋白的中國倉鼠卵巢細胞獲得乙肝疫苗。下列有關兩種方法敘述錯誤的是()A.兩種方法都需用轉(zhuǎn)基因技術(shù)構(gòu)建工程菌或工程細胞B.將S基因?qū)氪竽c桿菌構(gòu)建工程菌時需要使用鈣離子處理細胞C.體外培養(yǎng)中國倉鼠卵巢細胞時要定期更換培養(yǎng)液以創(chuàng)造無菌環(huán)境D.哺乳動物細胞表達的外源蛋白，更接近乙肝病毒的S蛋白6.蘇云金芽孢桿菌殺蟲晶體蛋白（Bt）與豇豆胰蛋白酶抑制劑（CpTＩ）殺蟲機理不同。在轉(zhuǎn)基因作物種植區(qū)，發(fā)現(xiàn)棉鈴蟲種群抗性基因頻率顯著上升?？茖W家嘗試用轉(zhuǎn)雙基因煙草對棉鈴蟲幼蟲進行多代抗性篩選。以下敘述不正確的是()A.利用PCR或抗原抗體雜交技術(shù)可對植株的抗蟲性狀進行檢測B.單基因抗性篩選與雙基因抗性篩選導致棉鈴蟲種群基因庫不同C.種植轉(zhuǎn)雙基因的煙草可減緩棉鈴蟲種群抗性基因頻率上升速度D.轉(zhuǎn)基因植物的培育和種植應考慮可能造成的生態(tài)風險7.基因工程在農(nóng)牧業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生和食品工業(yè)等方面，展示出廣闊的前景。下列有關基因工程的成果及應用的敘述不正確的是()A.基因工程能生產(chǎn)食品工業(yè)用酶、氨基酸和維生素等B.用轉(zhuǎn)基因動物作為器官移植的供體時，導入某種調(diào)節(jié)因子以抑制抗原決定基因的表達C.基因工程在農(nóng)業(yè)上的應用主要是培育高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、品質(zhì)優(yōu)良和具有抗逆性的農(nóng)作物D.基因治療是把正?；?qū)氩∪梭w內(nèi)，使該基因表達發(fā)揮功能，以達到治療的目的8.下圖表示應用基因工程技術(shù)生產(chǎn)干擾素的三條途徑，下列相關敘述錯誤的是()A.途徑甲中，過程Ⅰ應將干擾素基因和乳腺蛋白基因的啟動子重組B.途徑乙中，過程Ⅱ一般采用的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法C.途徑丙中，過程Ⅱ可用Ca2+處理大腸桿菌D.三條途徑中，過程Ⅲ依據(jù)的生物學原理相同9.基因組編輯技術(shù)能對基因進行定點“修改”，以改變目的基因的序列和功能，可應用于物種改良和基因治療。下列分析錯誤的是()A.對目的基因的堿基進行定點替換、增添或敲除，會引起基因突變B.編輯過程中造成DNA小片段異常插入某基因中，將導致染色體變異C.將抗性基因編輯后插入農(nóng)作物基因組中改良物種，利用了基因重組原理D.可通過導入正常基因或者精準編輯修復缺陷基因，達到治療疾病的目的10.讓羊產(chǎn)牛奶，科學家對此做了相關的構(gòu)想，過程如下圖所示。請據(jù)圖判斷，下列說法正確的是()A.圖中涉及的現(xiàn)代生物技術(shù)有動物細胞核移植、胚胎移植、胚胎分割和動物細胞融合等B.小羊a、小羊b、小羊c的性狀表現(xiàn)不同，小羊a與羊N的性狀表現(xiàn)相同C.若研究發(fā)現(xiàn)羊N細胞中線粒體基因的表達產(chǎn)物豐富，故而它的產(chǎn)奶率高，則小羊a會有這一優(yōu)良性狀D.依據(jù)目前的生物技術(shù)和理論，還不能通過生物工程手段獲得新物種“羊－?！?1.關于應用基因工程治療人類遺傳病的敘述，不正確的是()A.基因治療是治療遺傳病的最有效手段B.基因治療時可只對患者部分細胞輸入正?；駽.基因治療并不是對患者體內(nèi)細胞的缺陷基因改造D.進行基因治療時，基因的受體細胞是受精卵12.動物基因工程前景廣闊，最令人興奮的是利用基因工程技術(shù)使哺乳動物成為乳腺生物反應器，以生產(chǎn)所需要的藥品，如轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)人的生長激素?？茖W家培養(yǎng)轉(zhuǎn)基因動物成為乳腺生物反應器時，下列說法錯誤的是()A.利用基因工程將人的生長激素導入到受體哺乳動物體內(nèi)B.需要將乳腺蛋白基因的啟動子與目的基因重組在一起C.利用顯微注射法將人的生長激素基因?qū)胧芫阎蠨.受體動物需要進入泌乳期才能成為“批量生產(chǎn)藥物的工廠”13.味精的主要成分是谷氨酸鈉，一般通過谷氨酸棒狀桿菌發(fā)酵生產(chǎn)。谷氨酸棒狀桿菌是一種好氧菌，發(fā)酵過程中所用的谷氨酸棒狀桿菌菌種大都從自然界篩選獲得。如圖是以小麥為原料發(fā)酵生產(chǎn)味精的工藝流程圖。下列相關敘述正確的是()A.谷氨酸棒狀桿菌無法直接利用淀粉中的能量B.發(fā)酵過程中不能向發(fā)酵罐通氣，以免雜菌污染C.在中性和弱堿性條件下容易形成谷氨酰胺和N—乙酰谷氨酰胺D.誘變育種或基因工程育種可對自然界篩選的菌種進行定向改造二、非選擇題14.3月16日，美國馬薩諸塞綜合醫(yī)院將經(jīng)過基因編輯的豬腎臟移植入一位終末期腎病患者體內(nèi)，移植手術(shù)使用的豬腎臟經(jīng)過了69處基因組編輯，包括“敲除”會引起排異反應的基因，添加一些人類基因以改善動物器官與人體的兼容性。此外，研究團隊讓豬體內(nèi)的逆轉(zhuǎn)錄病毒基因失活，以防相關病毒影響接受移植者。該方案為腎衰竭者帶來新的希望。請據(jù)此回答相關問題。（1）醫(yī)學上把用正常器官置換喪失功能的器官，以重建其生理功能的技術(shù)叫做器官移植。在進行器官移植時要先進行配型，配型的原因是____________。（2）選擇豬作為移植器官供體的原因是____________（答出一點）；科學家利用基因工程技術(shù)對豬的器官進行改造，然后再結(jié)合克隆技術(shù)，培育出不引起免疫排斥反應的轉(zhuǎn)基因克隆豬器官，請簡述一種基因改造的思路____________。（3）CRISPR/Cas9是目前應用最廣泛的基因組編排技術(shù)，能對DNA分子中的基因進行編輯。該技術(shù)需要向要進行編輯的細胞中加入人工合成的向?qū)NA和一種來自細菌的核酸酶Cas9蛋白。其原理如下圖所示。據(jù)圖推測，CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)可實現(xiàn)靶向編輯的原因是____________；Cas9蛋白的作用是____________。（4）經(jīng)過改造的轉(zhuǎn)基因豬?？梢岳脽o性繁殖的方法，如____________（答出兩點）得到更多的可移植器官供體。15.人血清白蛋白（HSA）在臨床上的需求量大，由于其來源有限和有生物污染的風險，重組人血清白蛋白（rHSA），成為其重要的替代品?；卮鹣铝校ㄒ唬ǘ┬☆}：（一）途徑一：基因工程結(jié)合發(fā)酵工程構(gòu)建人血清白蛋白工程菌。科研人員將HSA基因轉(zhuǎn)入酵母菌細胞，獲得了重組人血清白蛋白。圖為酵母菌基因改造以及工業(yè)化發(fā)酵生產(chǎn)rHSA的過程示意圖。（1）隨著測序技術(shù)的發(fā)展，為獲取人血清白蛋白基因，可通過檢索____________獲取其編碼序列，用化學合成法制備得到。重組基因表達載體中的啟動子的作用是____________。（2）工業(yè)化發(fā)酵生產(chǎn)rHSA的過程一般包括菌種的選育，擴大培養(yǎng)、培養(yǎng)基的配制、滅菌、接種、發(fā)酵、產(chǎn)品的____________等方面，將rHSA工程菌接種至發(fā)酵罐內(nèi)進行擴增，培養(yǎng)過程中可定期取樣并使用細菌計數(shù)板對____________（填“菌體”或“菌落”）進行直接計數(shù)，以評估增殖情況。在工程菌選擇上，選用酵母菌而不選用大腸桿菌，原因是大腸桿菌____________。（二）途徑二：基因工程結(jié)合細胞工程構(gòu)建人血清白蛋白乳腺反應器。Ⅰ.采集良種供體牛的卵母細胞和精液，通過體外受精，形成奶牛受精卵；Ⅱ.構(gòu)建基因的表達載體，并將其導入奶牛受精卵，形成轉(zhuǎn)基因細胞；Ⅲ.電脈沖刺激轉(zhuǎn)基因細胞促使其形成早期胚胎；Ⅳ.將胚胎移植到受體母牛的子宮中，最終發(fā)育成轉(zhuǎn)基因小牛。（3）實驗步驟Ⅰ中，在體外受精前，需要對奶牛的精子進行____________處理。（4）實驗步驟Ⅳ是進行胚胎移植。篩選出發(fā)育狀態(tài)良好的雌性胚胎進行移植，為實現(xiàn)這一工序，需用相應激素對受體進行____________處理。（5）有人提議將乳腺反應器改成膀胱反應器，請分析利用膀胱反應器比乳腺反應器產(chǎn)量高的原因____________。

答案以及解析1.答案：D解析：A、乳腺生物反應器生產(chǎn)藥用蛋白屬于動物基因工程技術(shù)的應用，A不符合題意；B、培育抗除草劑的作物新品種屬于植物基因工程技術(shù)的應用，B不符合題意；C、利用微生物生產(chǎn)重組人干擾素屬于基因工程技術(shù)的應用，C不符合題意；D、用高產(chǎn)青霉菌生產(chǎn)青霉素屬于誘變育種，不屬于基因工程成果，D符合題意。故選D。2.答案：A解析：A、利用顯微注射法將人的生長激素基因（重組DNA）導入到受精卵中，A錯誤；B、需要將乳腺蛋白基因的啟動子與目的基因重組在一起，使目的基因只在乳腺組織中特異性表達，B正確；C、雌性才能泌乳，故動物必須是雌性才能滿足要求，C正確；D、由于目的基因只在乳腺組織中特異性表達，因此受體動物需要進入泌乳期才能成為“批量生產(chǎn)藥物的工廠”，D正確。故選A。3.答案：B解析：A、可利用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物（乳腺生物反應器）、做器官移植供體，A正確；B、基因工程能定向改造生物性狀，但不能培育新物種，B錯誤；C、基因工程能培育出可以降解多種污染物的“超級細菌”來處理環(huán)境污染，即基因工程可用于環(huán)境監(jiān)測和對被污染環(huán)境的凈化，C正確；D、利用基因工程將胰島素基因?qū)虢湍妇?，通過發(fā)酵工程可批量生產(chǎn)胰島素，D正確。故選B。4.答案：D解析：A、將腸乳糖酶基因?qū)肽膛；蚪M，乳糖酶可降解乳糖，可降低乳汁中乳糖含量，A錯誤；B、通過X射線、紫外線綜合處理，將青霉素產(chǎn)量低的菌種培育成產(chǎn)量高的菌株屬于誘變育種，B錯誤；C、通過制備山羊膀胱生物反應器，使人乳鐵蛋白基因只存在于膀胱細胞中，由于尿液是腎臟產(chǎn)生的，膀胱只起儲藏作用，因此不能從尿液中分離純化出所需要的人乳鐵白蛋白，實現(xiàn)大量制備的目的，C錯誤；D、由于大腸桿菌缺乏對蛋白質(zhì)進行加工和分裝的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體，因此與人細胞分泌的天然生長激素相比，將人的生長激素基因?qū)氪竽c桿菌制備的工程菌無法對生長激素進行正常的加工和修飾，D正確。故選D。5.答案：C解析：A、前者生產(chǎn)乙肝疫苗時，需要培養(yǎng)導入了S基因的大腸桿菌，后者生產(chǎn)乙肝疫苗時，需要大規(guī)模培養(yǎng)中國倉鼠卵巢細胞，A正確；B、將S基因?qū)氪竽c桿菌構(gòu)建工程菌時需要使用鈣離子處理細胞，鈣離子增加細胞的通透性，有利于S基因的導入，B正確；C、體外培養(yǎng)中國倉鼠卵巢細胞時要定期更換培養(yǎng)液以補充營養(yǎng)，減少代謝廢物的積累，C錯誤；D、哺乳動物細胞為真核生物細胞，可以對蛋白質(zhì)進行進一步的加工，乙肝病毒感染真核細胞，因此真核細胞表達的外源蛋白，更接近乙肝病毒的S蛋白，D正確。故選C。6.答案：A解析：A、利用PCR技術(shù)可以檢測目的基因，但是不能檢測植株的抗蟲性狀，A錯誤；B、單基因抗性篩選與雙基因抗性篩選由于導入的基因不同導致棉鈴蟲種群基因庫不同，B正確；C、種植轉(zhuǎn)雙基因的煙草與只種植含Bt蛋白的一種轉(zhuǎn)基因植物相比，能夠存活下的不僅是含抗蟲基因的植物，因此可減緩棉鈴蟲種群抗性基因頻率上升速度，C正確；D、轉(zhuǎn)基因植物的培育和種植應考慮可能造成的生態(tài)風險，D正確。故選A。7.答案：D解析：A、利用基因工程菌除了可以生產(chǎn)藥物，還能生產(chǎn)食品工業(yè)用酶、氨基酸和維生素等，A正確；B、用轉(zhuǎn)基因動物作為器官移植的供體時，導入的調(diào)節(jié)因子也屬于目的基因，可以抑制抗原合成，B正確；C、基因工程在農(nóng)業(yè)上的應用主要是培育高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、品質(zhì)優(yōu)良和具有抗逆性的農(nóng)作物，從而提高經(jīng)濟效益，C正確；D、基因治療是指用正常基因取代或修補患者細胞中有缺陷的基因，從而達到治療疾病的目的，D錯誤。故選D。8.答案：D解析：A、途徑甲中，要想使目的基因在乳腺中表達，過程Ⅰ應將干擾素基因和乳腺蛋白基因的啟動子重組，A正確；B、途徑乙中，過程Ⅱ?qū)⒛康幕驅(qū)胫参锛毎麜r，一般所采用的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，B正確；C、途徑丙中，過程Ⅱ?qū)⒛康幕驅(qū)氪竽c桿菌時，常用Ca2+處理大腸桿菌，使其成為易吸收周圍環(huán)境中DNA的感受態(tài)細胞，C正確；D、三條途徑中，過程Ⅲ依據(jù)的生物學原理不相同，途徑甲是利用了受精卵的全能性，途徑乙是利用了植物細胞的全能性，途徑丙是利用了大腸桿菌增殖快的特點，D錯誤。故選D。9.答案：B解析：A、基因組編輯時對基因進行定點修改，以改變目的基因的堿基序列，屬于基因突變，A正確；B、編輯過程中造成DNA小片段異常插入某基因中，將導致基因中的堿基序列增添，屬于基因突變，B錯誤；C、將抗性基因編輯后插入農(nóng)作物基因組中，通過基因重組使該農(nóng)作物獲得抗性性狀，改良物種，C正確；D、導入正?；蚧蛘呔珳示庉嬓迯腿毕莼?，可糾正因遺傳物質(zhì)改變引起的病變，達到治療疾病的目的，D正確。故選B。10.答案：D解析：A、圖中涉及的現(xiàn)代生物技術(shù)有動物細胞核移植、胚胎移植、胚胎分割和動物細胞培養(yǎng)等，沒有細胞融合，A錯誤；B、題圖中由早期胚胎到小羊a、小羊b、小羊c的過程利用了胚胎分割、胚胎移植技術(shù)，由于這些個體都是由一個細胞（重組細胞）發(fā)育而來的，故三者表現(xiàn)出的性狀應該基本相同，B錯誤；C、由重組細胞細胞培養(yǎng)、胚胎分割、胚胎移植后獲得的小羊a，其細胞核遺傳物質(zhì)來自羊N，細胞質(zhì)遺傳物質(zhì)來自羊O，小羊a的性狀與羊N不完全相同，羊N細胞的線粒體中的遺傳物質(zhì)不會遺傳給小羊a，C錯誤；D、生物基因的表達不是孤立的，它們之間是相互調(diào)控，相互影響的，所以依據(jù)目前的生物技術(shù)和理論，還不能通過生物工程手段獲得新物種“羊—?！?，D正確。D正確。11.答案：D解析：基因治療可以從根本上改變生物體的基因組成，是治療遺傳病的最有效的手段，A正確；基因治療時可只對患者有缺陷的細胞輸入正?；?，即只對患者部分細胞輸入正?；?，B正確；基因治療是把正?；?qū)氩∪梭w內(nèi)有缺陷的細胞中，使該基因的表達產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達到治療疾病的目的。由此可見，基因治療并不是對患者體內(nèi)細胞的缺陷基因進行改造，C正確；由分析可知，基因治療時基因的受體細胞是有缺陷的細胞，而不是受精卵，D錯誤。故選D。12.答案：A解析：A、利用基因工程將人的生長激素基因?qū)氲绞荏w哺乳動物體內(nèi)，而不是生長激素，A錯誤；B、構(gòu)建重組質(zhì)粒需要將人的生長激素基因與乳腺蛋白基因的啟動子等調(diào)控組件重組在一起，B正確；C、將重組質(zhì)粒導入動物受精卵，常通過顯微注射法導入哺乳動物的受精卵，然后將受精卵送入母體內(nèi)使其生長發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動物，C正確；D、由于轉(zhuǎn)入的目的基因在乳腺中可以高效表達，利用乳腺可以分泌蛋白的特性，所以受體動物進入泌乳期能大量產(chǎn)生人的生長激素，D正確；故選A。13.答案：A解析：A、根據(jù)題意，谷氨酸棒狀桿菌發(fā)酵的過程中，將小麥預處理以后，再用淀粉水解酶處理，與谷氨酸棒狀混合進行發(fā)酵，因此谷氨酸棒狀桿菌無法直接利用淀粉中的能量，A正確；B、分析題意可知，谷氨酸棒狀桿菌是一種好氧菌，故發(fā)酵過程中需要向發(fā)酵罐通氣，B錯誤；C、谷氨酸的發(fā)酵生產(chǎn)在中性和弱堿性條件下會積累谷氨酸，在酸性條件下則容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷胺酰胺，C錯誤；D、誘變育種不能對生物進行定向改造，D錯誤。故選A。14.答案：（1）器官供體和受體組織相容性抗原越一致，免疫排斥越低（2）豬的內(nèi)臟構(gòu)造、大小、血管分布與人極為相似（或豬體內(nèi)隱藏的、可導致人類疾病的病毒比靈長動物少得多）；在器官供體的基因組中導入調(diào)節(jié)因子，抑制抗原決定基因表達（或除去抗原決定基因）（3）與特定的DNA分子通過堿基互補配對結(jié)合，引導Cas9蛋白定點切割DNA；特異性識別并定點切割DNA，使DNA雙鏈斷（4）核移植，胚胎分割解析：（1）醫(yī)學上把用正常的器官置換喪失功能的器官，以重建其生理功能的技術(shù)叫作器官移植；進行器官移植手術(shù)后，免疫系統(tǒng)會把來自其他人的器官當作“非己”成分進行攻擊，這就是器官移植容易失敗的原因，可見在進行器官移植時要先進行配型，配型的原因是器官供體和受體組織相容性抗原越一致，免疫排斥越低。（2）由于豬的內(nèi)臟構(gòu)造、大小、血管分布與人的極為相似，而且與靈長類動物相比，豬體內(nèi)隱藏的、可導致人類疾病的病毒要少得多，故科學家選擇用豬的器官來解決人類器官移植的來源問題?？茖W家正嘗試利用基因工程技術(shù)對豬的器官進行改造，采用的方法是在器官供體的基因組中導入某種調(diào)節(jié)因子，以抑制抗原決定基因的表達，或設法除去抗原決定基因，然后再結(jié)合克隆技術(shù)，培育出不會引起免疫排斥反應的轉(zhuǎn)基因克隆豬器官。（3）CRISPR/Cas9是目前應用最廣泛的基因組編排技術(shù)，能對DNA分子中的基因進行編輯，題圖可知，CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)可實現(xiàn)靶向