1.3基因工程的应用
1．下列关于基因工程的应用，说法正确的是( )
A．我国转基因抗虫棉是转入了植物凝集素基因培育出来的
B．可用于转基因植物的抗虫基因只有植物凝集素基因和蛋白酶抑制剂基因
C．抗真菌转基因植物中，可使用的基因有几丁质酶基因和抗毒素合成基因
D．提高作物的抗盐碱和抗干旱的能力，与调节渗透压的基因无关
解析：选C。转基因抗虫棉转入了Bt毒蛋白基因。可用于转基因抗虫植物的基因，另外还有淀粉酶抑制剂基因等。提高作物抗盐碱和抗干旱的能力，与调节渗透压的基因有关。抗真菌转基因植物，可使用的基因有几丁质酶基因和抗毒素合成基因。
2．运用现代生物技术，将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因整合到棉花细胞中，为检测实验是否成功，最方便的方法是检测棉花植株是否有( )
A．抗虫基因 B．抗虫基因产物
C．新的细胞核 D．相应性状
解析：选D。目的基因的鉴定与检测有四种方法，其中从个体水平进行抗虫或抗病的接种实验是最简单的方法。即在抗虫棉花植株上放养少量的棉铃虫，一段时间后，观察棉铃虫的存活状况和棉花叶的受损情况。若棉铃虫不存活、棉花叶未受损或受损很轻，则实验成功。
3．科学家已能运用基因工程技术，让羊合成并由乳腺分泌抗体，相关叙述中正确的是( )
①该技术将导致定向变异
②DNA连接酶能把目的基因与载体黏性末端的碱基对连接起来
③蛋白质中的氨基酸序列可为合成目的基因提供材料 ④受精卵是理想的受体
A．①②③④ B．①③④
C．②③④ D．①②④
解析：选B。DNA连接酶的作用对象是磷酸二酯键而非氢键，故②错，答案选B。
4．下列不属于基因工程药物的是( )
A．从大肠杆菌体内获取的白细胞介素
B．从酵母菌体内获取的干扰素
C．从青霉菌体内获取的青霉素
D．从大肠杆菌体内获取的胰岛素
解析：选C。基因工程是使外源基因在受体细胞中表达基因产品的技术，A、B、D三项均为外源基因的表达，而青霉菌产生青霉素是其体内正常基因的正常表达，故青霉素不属于基因工程药物。
5．(2011年广州高二教学质量评估)糖尿病是一种常见病，目前对胰岛素依赖型糖尿病的治疗多用激素疗法。胰岛素过去主要从动物中提取，基因工程技术发展以后，利用细菌生产胰岛素。其操作的基本过程如下图所示：
(1)该工程中，基因的剪刀是________________；基因的针线是________________；质粒作为载体，其基本组成单位是________________。
(2)剪取目的基因和剪切质粒时，应用同一种限制酶切割，这是为了__________________________________。
(3)检测目的基因是否进入了受体细胞，通常根据__________________来确定。
(4)人的基因能够在细菌体内表达，其物质基础是都以__________为遗传物质，都遵循____________________原则，而且共用一套______________，从生物进化的角度看，说明了
________________________________________________________________________。
解析：本题中要注意的问题是：切割质粒、切割目的基因应用的是同一种限制性内切酶。检测目的基因是否导入了受体细胞，是通过检测质粒上的标记基因的产物(如产物具颜色反应等)实现的。
答案：(1)限制性核酸内切酶 DNA连接酶 脱氧核苷酸
(2)获得相同的黏性末端 (3)检测目的基因产物
(4)DNA 碱基互补配对 遗传密码 人与细菌具有一定的亲缘关系
(紧扣教材，思考感悟)
【旁栏思考】
1．我国生产的基因工程药物还有哪些？请查阅资料或上网查询。(教材P22)
答案：基因工程药物还有很多，如新型疫苗有口蹄疫疫苗、仔猪大肠杆菌K88－LTB双价基因工程疫苗、狂犬病糖蛋白亚基疫苗、羊腐蹄病疫苗和牛蓝舌病(流产)疫苗等，用基因工程生产的牛、羊、猪等动物的生长激素、生长激素释放因子、生长激素释放抑制因子等。
2．针对这一实例，你能提出什么问题吗？(教材P23)
答案：腺苷酸脱氨酶缺乏症的人根治的措施应该是什么？将常染色体上编码腺苷酸脱氨酶的正常基因直接导入女孩产生淋巴细胞的器官中，彻底根治该病。
【思考与探究】
根据所学内容，试概括写出基因工程解决了哪些生活、生产中难以解决的问题。(教材P25)
答案：基因工程可以生产人类需要的药物，如胰岛素、干扰素等。我们吃的某些食品，如番茄、大豆等也可以是基因工程产品。农业生产中的抗虫棉、抗病毒烟草、抗除草剂大豆等都已进入商品化生产，上述产品有些是常规方法难以生产的或者生产成本过高。
1．在转基因植物(如抗虫棉)的培育中，成功与否最终要看( )
A．用什么方法获得目的基因
B．选择运载体是否得当
C．重组DNA分子的结构和大小
D．是否赋予了植物抗性
答案：D
2．(2011年杭州高二检测)若利用基因工程技术培育能固氮的水稻新品种，其在环境保护上的重要意义是( )
A．减少氮肥使用量，降低生产成本
B．减少氮肥生产量，节约能源
C．避免使用氮肥过多引起的环境污染
D．改良土壤的群落结构
解析：选C。农业生产中大量施用氮肥、磷肥，往往造成水体富营养化，引起淡水“水华”、海洋“赤潮”现象的发生，造成水体恶化、污染环境。利用基因工程技术培育能固氮的水稻新品种，可减少氮肥施用量，避免水体富营养化，在环保方面具有重要意义。
3．上海医学遗传研究所成功培育出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，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”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
解析：选B。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。转基因动物是指基因组中增加了外源基因的动物。题中的转基因牛携带有外源的白蛋白基因。
4．利用基因工程技术将生长激素基因导入绵羊体内，转基因绵羊生长速度比一般的绵羊提高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
解析：选C。→→
5．(2011年江西丽水高二检测)采用基因工程技术将人凝血因子基因导入山羊受精卵，培育出转基因羊。但是，人凝血因子只存在于该转基因羊的乳汁中。以下有关叙述，正确的是( )
A．人体细胞中凝血因子基因编码区的碱基对数目，等于凝血因子氨基酸数目的3倍
B．可用显微注射技术将含有人凝血因子基因的重组DNA分子导入羊的受精卵
C．在该转基因羊中，人凝血因子基因存在于乳腺细胞，而不存在于其他体细胞中
D．人凝血因子基因开始转录后，DNA连接酶以DNA分子的一条链为模板合成mRNA
解析：选B。由于真核细胞中基因编码区的内含子不被表达，因此，基因中编码区碱基对数比所控制合成的蛋白质氨基酸数的3倍还要多；由于动物细胞的受精卵具有全能性，因此是动物基因工程的理想受体细胞，导入的方法是显微注射法；构建基因表达载体时其启动子为乳腺细胞基因的启动子，那么，只有在乳腺细胞中才能表达，虽然所有体细胞中均含有目的基因。
6．下列说法正确的是( )
A．用基因工程方法培育抗虫植物也能抗病毒
B．基因工程在畜牧业上应用的目的是培育体型巨大、品质优良的动物
C．任何一种假单孢杆菌都能分解四种石油成分，因此，假单孢杆菌是“超级细菌”
D．基因工程在农业生产上的应用主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗性的农作物
解析：选D。本题考查基因工程的应用。用基因工程方法培育的抗虫植物(如抗虫棉)不能抗病毒；科学家培养超级动物更重要的目的是利用某些特定的外源基因在哺乳动物体内表达，获得人类所需要的各类物质(如激素、酶、抗体等)；每一种假单孢杆菌只能分解石油中的某一种成分，科学家利用生物工程的方法，把能分解三种烃类的基因转移到能分解另一种烃类的假单孢杆菌内，创造出了能同时分解四种烃类的超级细菌。
7．“工程菌”是指( )
A．用物理或化学方法诱发菌类自身某些基因得到高效表达的菌类细胞株系
B．用遗传工程的方法，把相同种类不同株系的菌类通过杂交得到新细胞株系
C．用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类细胞株系
D．从自然界中选取能迅速增殖的菌类
解析：选C。“工程菌”是指用基因工程的方法，使外源基因得到高效率表达的菌类细胞株系。
8．(2011年宁夏银川高二检测)抗病毒转基因植物成功表达后，以下说法正确的是( )
A．抗病毒转基因植物可以抵抗所有病毒
B．抗病毒转基因植物对病毒的抗性具有局限性或特异性
C．抗病毒转基因植物可以抗害虫
D．抗病毒转基因植物可以稳定遗传，不会变异
解析：选B。抗病毒转基因植物只可以抵抗某些病毒，不是所有病毒，也不可以抗虫。抗病毒基因的存在可能会增大变异的可能性。
9．要彻底治疗白化病必须采用( )
A．基因治疗 B．医学手术
C．射线照射 D．一般药物
解析：选A。白化病属于单基因遗传病，要彻底治疗白化病必须采用基因治疗。
10．下列与基因诊断有关的一组物质是( )
A．蛋白质、核酸
B．放射性同位素、蛋白质
C．荧光分子、核酸
D．放射性同位素、糖类
解析：选C。基因诊断是用放射性同位素(如32P)、荧光分子等标记的DNA分子作探针，利用DNA分子杂交原理，鉴定被检测标本上的遗传信息，达到检测疾病的目的，因此与基因诊断有关的一组物质是同位素、荧光分子标记的核酸。
11．普通的稻米不含维生素A，因此在以其为主食的地区，人们往往由于缺乏维生素A而出现健康问题。有人将相关的基因导入水稻体内使其生产的稻米含有丰富的β－胡萝卜素(在人体内能转化为维生素A)，因其颜色金黄而被称为“金米”。请回答：
(1)培养“金米”所采用的技术是________。
(2)上述技术的核心是________，此过程中用到的工具酶有
________________________________________________________________________。
(3)若将目的基因导入水稻的体细胞，可通过________技术培养成幼苗，这一技术的理论基础是________________________________________________________________________。
(4)从理论上讲，能否将控制合成β－胡萝卜素的相关基因导入动物细胞内并使其表达？为什么？
解析：(1)此过程改变了生物的某一个性状，所用技术应为基因工程。
(2)基因工程中是否能得到目的基因产物，则是表达成功的关键，它是由基因表达载体决定的，切开质粒用到的工具酶是限制酶，将目的基因与之连接则需要DNA连接酶。
(3)为保持优良性状，则用植物组织培养等无性生殖技术，它利用了植物细胞的全能性。
(4)基因工程成功的原因有：①两个不同生物基因连接的基础为结构相同，②连接到一起并能合成相同基因产物的基础为共用同一套密码子。
答案：(1)基因工程
(2)构建基因表达载体 限制性核酸内切酶和DNA连接酶
(3)植物组织培养 细胞的全能性
(4)能。因为动、植物细胞中的DNA分子都由四种脱氧核苷酸组成，且均为双螺旋结构；动、植物的基因表达共用一套密码子。
12．干扰素是一种抗病毒特效药，能抵抗肝炎、狂犬病等由病毒引起的感染，并对治疗乳腺癌、骨髓癌及某些白血病也有一定的疗效。传统的干扰素生产方法是从人的血液中提取，每升人血中只能提取0.5μg，所以价格昂贵。中国科学院院士侯云德等人成功地研制了下图所示的干扰素生产方法。
(1)从上图可以看出，侯云德等人研制成功了运用________的方法生产干扰素。
(2)干扰素在人体内是由__________________产生分泌的，其化学本质是________。
(3)在该方法中，目的基因是____________，载体是____________，受体细胞是______________。
(4)图中过程①需要的物质是______________，过程②需要的物质是____________________。
(5)图中A的名称是____________，它重组成功的物质基础是__________________________的结构组成相同。
(6)过程③在基因工程中称为__________。要完成该过程有很多种方法，该题中涉及的方法是__________________。
解析：(1)从图中可以看出，该过程为将外源基因(干扰素基因)导入酵母菌细胞，并表达成功——生产出干扰素，因而该技术为基因工程。
(2)干扰素是由人体的效应T淋巴细胞产生的一种糖蛋白。
(3)据图可知目的基因为干扰素基因，载体是细菌中的质粒，受体细胞是酵母菌。
(4)切割目的基因和质粒要用同一种限制性内切酶，而将它们连接起来要用DNA连接酶。
(5)质粒和干扰素基因的DNA分子组成成分相同，结构相似，并都遵循碱基互补配对原则。
(6)图中③是利用重组质粒将干扰素基因导入酵母菌细胞的过程，在基因工程中称为转化。
答案：(1)基因工程
(2)效应T淋巴细胞 蛋白质
(3)干扰素基因 质粒 酵母菌
(4)限制性内切酶 DNA连接酶
(5)重组载体(重组质粒) 干扰素基因的DNA与细菌质粒DNA
(6)转化 载体转化法
13．(2011年南京市高二检测)单基因遗传病可以通过核酸分子杂交技术进行早期诊断。镰刀型细胞贫血症是一种在地中海地区发病率较高的单基因遗传病。已知红细胞正常个体的基因型为BB、Bb，镰刀型细胞贫血症患者的基因型为bb。有一对夫妇被测出均为该致病基因的携带者，为了能生下健康的孩子，每次妊娠早期都进行产前诊断。下图为其产前核酸分子杂交诊断和结果示意图。
(1)从图中可见，该基因突变是由于________引起的。巧合的是，这个位点的突变使得原来正常基因的限制酶切割位点丢失。正常基因该区域上有3个酶切位点，突变基因上只有2个酶切位点，经限制酶切割后，凝胶电泳分离酶切片段，与探针杂交后可显示出不同的带谱，正常基因显示________条，突变基因显示________条。
(2)DNA或RNA分子探针要用______________等标记。利用核酸分子杂交原理，根据图中突变基因的核苷酸序列(—ACGTGTT—)，写出作为探针的核糖核苷酸序列________。
(3)根据凝胶电泳带谱分析可以确定胎儿是否会患有镰刀型细胞贫血症。这对夫妇4次妊娠的胎儿 Ⅱ－1～Ⅱ－4基因型BB的个体是________________，Bb的个体是________________，bb的个体是________________。
解析：(1)从图示中可以看出，与正常的血红蛋白基因B相比，突变的血红蛋白基因b只有一个碱基的改变，即由原来的A变成了T，这种改变属于基因突变；由于正常基因有三个切点，能将基因切成2个DNA片段，而突变基因由于失去一个切点，不能将基因切成2段而成为1个DNA片段，因此与探针杂交后显示的带谱中，正常基因有2条，而突变基因只有1条。(2)用作探针DNA或RNA通常要用放射性同位素或荧光分子等标记；根据碱基互补配对原则，与突变基因的脱氧核苷酸序列(—ACGTGTT－)配对的探针的核糖核苷酸序列为—UGCA－CAA—。(3)如果后代的基因型为BB，则用基因探针杂交显示的结果为2条；如果后代的基因型为Bb，则用基因探针杂交显示的结果为3条；如果后代的基因型为bb，则用基因探针杂交显示的结果为1条，因此由图可以看出，基因型为BB的是Ⅱ－1和Ⅱ－4；基因型为Bb的是Ⅱ－3；基因型为bb的是Ⅱ－2。
答案：(1)碱基对改变(或A变成T) 2 1 (2)放射性同位素(或荧光分子等) —UGCACAA— (3)Ⅱ－1和Ⅱ－4 Ⅱ－3 Ⅱ－2
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