第3章 基因工程 章末知识整合-【精讲精练】2024-2025学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程同步学习方案（人教版2019）

生物学·选择性必修3 生物技术与工程(配BJ版) 5.干扰素是动物体内合成的一种蛋白质,可 不一定符合人类生产和生活的需要。而蛋 以用于治疗病毒感染和癌症,但体外保存 白质工程是以蛋白质分子的结构规律及其 相当困难,如果将其分子上的一个半脱氛 与生物功能的关系作为基础,通过 酸变成丝氛酸,就可在一70C下保存半 或 ,对现有蛋白质进行 年,给广大患者带来福音。 或制造一种新的蛋白质,以满足人类的生 (1)蛋白质的合成是受基因控制的,因此获 产和生活需要。 得能够控制合成“可以保存的干扰素”的基 (3)蛋白质工程实施的难度很大,原因是蛋 因是生产的关键,依据蛋白质工程原理,设 白质具有十分复杂的 结构。 计实验流程,让动物生产“可以保存的干扰 素”。请填写:预期蛋白质的功能→设计 (4)对天然蛋白质进行改造,应该直接对蛋 →推测 →找到并改变相 白质分子进行操作,还是通过对基因的操 作来实现? 对应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的 原因是 基因→获得 (2)基因工程和蛋自质工程相比较,基因工 程在原则上只能生产 的蛋白质 请完成[知能达标训练]作业(十六) 章末知识整合 网络构建 构建知识体系 目的基因 -筛选合适的目的基因 一的筛选与 基因工程 利用③ 技术获取和 获取 重组DNA 基本操 扩增目的基因 载体 一技术的基 作程序-④核组成成分:目的基因、标记 本工具 DNA的粗 探究 心一基因、启动子、终止子 提取与鉴定 实践 将目的基-植物:农杆菌转化法、 农牧业方面一 因导入受动物: 医药卫生领域 应用. 体细胞 -微生物:Ca处理 食品工业生产晦。 & 目的基因 一分子水平的检测 氛基酸和维生素等 的检测与水平鉴定 鉴定 ③操作手段 改造或制造 蛋白质 新的蛋白质:结果 工程 对岛素、干 抗素、的改造;应用 填写图中序号代表的含义 ③ ① ⑧ 9 第3章 基因工程 三主题突破 提升综合素养 主题1 RT-PCR技术与病毒核酸检测 常规下游引物 拟突变位点 31 RT-PCR是将RNA的逆转录(RT)和 5_→3” 5 cDNA的聚合链式扩增(PCR)相结合的技 突变上游引物 术。首先经逆转录的作用。从RNA合成 进行PCR 5__ cDNA,再以cDNA为模板,在DNA聚合醐 产物作为下一轮PCR的大引物3 作用下扩增合成目的片段,操作原理如下图; 下游大引物 3_ RNA链 DNA链 逆转录晦 核酸晦H 5→3” DNA聚合醇 进行PCR! (RNaseH) 常规上游引物 单链RNA 杂交双链 单链DNA 双链DNA 5 RT-PCR技术灵敏而且用途广泛,可用 实践应用 干检测细胞中基因表达水平、细胞中RNA 1.某病毒的检测可以采用实时荧光RT-PCR 病毒的含量和直接克隆特定基因的cDNA (逆转录聚合晦链式反应)的方法,RT 序列。 PCR的具体过程如图。下列有关叙述错 主题2PCR定点突变技术在基因改造中的 误的是 ( ) 应用 mRNA ## 3A PCR定点突变技术是最常用的基因定 ② 点突变技术,通过设计含有非特异性配对碱 3 5B 基的引物,再通过PCR将突变位点引入产物 ,③ 35- 中,它又可以分为重叠延伸PCR、大引物 PCR等。 A. 过程①以mRNA为模板合成单 大引物PCR需要用到三条引物进行两 链DNA 轮PCR,这三条引物分别是突变上游引物。 B.过程②③拟对单链cDNA进行第n次 常规上游引物和常规下游引物。第一轮 循环的扩增,理论上需要n个引物B C.该技术用于对某些微量RNA病毒的检 PCR利用突变上游引物和常规下游引物进 测,可提高检测的灵敏度 行扩增,得到不完整的含有突变位点的DNA D.游离的脱氧核苷酸只能从引物的3端 片段;第二轮PCR利用第一轮扩增产物中的 开始连接 一条DNA链作为下游大引物,它与常规上 2.实时荧光定量PCR简称qPCR,灵敏度 游引物一起扩增得到完整的含有突变位点的 高、特异性好,是目前检测微小残留病变的 DNA片段。该技术的流程如图所示。 常用方法。将荧光标记的Taqman探针与 95 生物学·选择性必修3 生物技术与工程(配BJ版) 待测样本DNA混合,当探针完整时,不产 C.做qPCR之前,需要先根据目的基因的 生荧光。在PCR过程中,与目的基因结合 核苷酸序列合成引物和Taaman探针 的探针被TaoDNA聚合梅水解,R与C D.荧光信号达到设定的阙值时,经历的循 分离后,在特定光激发下R发出的荧光可 环数越少,说明含有的病变的概率越小 被检测到(如图所示),随着循环次数的增 3.(2024·坊期中)科学家利用基因定点突 加,荧光信号强度增加,通过实时检测荧光 变技术,对枯草杆菌碱性蛋白梅BAPB92 信号强度,可得Ct值(该值与待测样本中 第188、239和262位氢基酸残基进行改 目的基因的个数呈负相关)。下列相关叙 造,构建了突变体BAPB92(A188P)、 ( 述错误的是 ) BAPB92(Q239R)和BAPB92(A188P/ 。 引物!R V262I)。相对于野生型,BAPB92 3{ (A188P)梅活力提高了2.6倍,BAPB92 5'_- 引物2 Q (Q239R)晦活力提高了2.5倍,BAPB92 3& -5' (A188P/V262D梅活力提高了3.3倍,并 5'- --3 注:R表示荧光基因, 且突变体蛋白晦的热稳定性和耐碱情况均 Q表示滚灭基因。 _进用目 得到较大提高。下列相关叙述正确的是 A.碱性蛋自晦BAPB92的改造无需设计 蛋白晦突变体的结构 B.水解替换晦BAPB92第188位的氛基 04 8 12 16202428323640 循环次数 酸可获得突变体BAPB92(A188P) A.每个模板DNA分子含有2个游离的磷 C.枯草杆菌碱性蛋白的改造工程遵循 酸基团 的原理是基因重组 B.在反应过程中,无需ATP为新链的合 D. 三种突变体中BAPB92(A188P/V2621 成提供能量 降低反应活化能的效果最显著 提示:[章末达标检测]请完成检测卷(三) 96to 3.B基因工程和蛋白质工程都是对基因进行分 章末知识整合 子水平的操作，A错误；基因工程合成的是天 [网络构建] 然存在的蛋白质，而蛋白质工程可以合成自然 ①限制酶②DNA连接酶③PCR ④基因 界不存在的蛋白质，B正确；基因工程和蛋白质 表达载体的构建⑤花粉管通道法⑥显微 工程都是分子水平的操作，C错误；蛋白质工程 注射法⑦个体生物学⑧改造或合成基因 是在基因工程的基础上发展起来的，又称为第 [主题突破]实践应用 1.B过程①是以mRNA形成单链DNA的过 二代基因工程，D错误。 程，表示逆转录，A正确；过程③拟对单键 4.CD改造后的中华鲟具有新的性状，但其和现 cDNA进行第n次循环的扩增，根据DNA分子 有中华鲟仍是同一物种，C错误；蛋白质工程改 半保留复制特点可知。该过程理论上至少需 造的是基因，可以遗传给子代，因此改造后的 要2m-1个引物B,B错误；利用实时荧光RT 中华鲟的后代也具有改造的蛋白质，D错误。 PCR技术对某些微量RNA病毒进行检测时可 5.解析(1)蛋白质工程的基本思路是：预期蛋白 提高检测的灵敏度，是因为增加了待测RNA 质的功能→设计预期蛋白质的结构→推测应 逆转录产生的DNA的数量（或浓度），便于检 测，C正确；游离的脱氧核苷酸只能从引物的3' 有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸 端开始连接，D正确。 序列（基因）或合成新的基因→获得所需要的 :2.DDNA分子为反向平行的两条链，每条链都 蛋白质。(2)基因工程和蛋白质工程相比较，基 含有1个游离的磷酸基团，则一个DNA分子 因工程在原则上只能生产自然界中已存在的： 含有2个游离的磷酸基团，A正确；在反应过程 蛋白质，不一定符合人类生产生活需要。而蛋 中，dNTP为新链的合成提供能量，无需ATP, 白质工程是以蛋白质分子的结构规律及其与： B正确；做qPCR之前，需要先根据目的基因的 生物功能的关系作为基础，通过基因的改造或】 核苷酸序列合成1对引物和1种Taqman探 针，C正确：若荧光信号达到设定的阁值时，经 合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新 历的循环数越少，说明扩增次数少，说明更多 的蛋白质，以满足人类的生产和生活需要。 的荧光探针与目的基因进行了碱基互补配对， (3)蛋白质工程实施的难度很大，原因是蛋白质 可推测获得的核酸产物中含有病变的概率越 具有十分复杂的空间结构。(4)对天然蛋白质 大，D错误。 进行改造，应该通过对基因的操作来实现，原：3，D碱性蛋白酶BAPB92的改造首先要设计蛋 因是基因控制蛋白质的合成，并且基因能遗传 白酶突变体的结构，再改造相关的基因，A错误； 替换酶BAPB92第188位的氨基酸不能通过水 给下一代。 解实现，B错误；枯草杆菌碱性蛋白酶的改造工 答案(1)预期的蛋白质结构应有的氨基酸 程利用基因定点突变技术，定，点突变的目的是把 序列所需要的蛋白质(2)自然界已存在 目的基因上面特定部位的碱基替换成另外的碱 基因改造基因合成改造(3)空间（或高 基，遵循的原理是基因突变，C错误；三种突变体 级)(4)对基因的操作基因控制蛋白质的合 中BAPB92(A188P/V262I)酶活力提高最多，降 成，并且基因能遗传给下一代 低反应活化能的效果最显著，D正确。 第4章 生物技术的安全性与伦理问题 第1节转基因产品的安全性 [走近生活] 课前预习·自主落实 (1)×(2)×(3)× (4)×(5)× [梳理教材] 课堂探究·重难突破 一、1.遗传物质生长繁殖发酵周期药物 探究点一[情境探究] 2.(1)生长激素生长激素释放激素(2)抗 (1)提示用基因工程技术导入外源基因的生 病毒(3)转基因动物模型3.(1)抗虫 物，且外源基因能通过繁殖而遗传给后代，这 抗病(2)大豆油菜 样的生物称为转基因生物，它包括转基因植 二、意识形态经济伦理道德价值 物、转基因动物和转基因微生物。 三、中性原理操作规程证据逻辑自主 (2)提示①解决饥饿和贫困问题；②在一定 创新慎重严格 程度上可以使农作物摆脱土壤和气侯的限制， 提高产量；③减少农药的使用，减少环境污染。 24