第3章 基因工程 章末整合提升-【优学精讲】2024-2025学年高中生物选择性必修第三册教用课件(人教版)

该高中生物学课件聚焦基因工程与蛋白质工程，通过网络构建整合基本操作程序、应用领域等知识，以酶的作用归纳、RT-PCR技术、PCR定点突变等为支架，结合高考真题形成从基础到应用的学习脉络。 其亮点在于以科学思维（酶的归纳比较）、探究实践（PCR定点突变流程）、社会责任（RT-PCR病毒检测）为核心，包含知识网络构建图、技术流程图及高考真题。通过表格对比、真题训练，助学生提升知识整合与应用能力，为教师提供系统的素养培养资料。

章末整合提升 生物学·选择性必修3 1. 科学思维——归纳概括与DNA有关的几种酶的作用及特点 生物学·选择性必修3 1. （2024·江苏泰州高二模拟）下列有关酶的叙述，正确的是（　　） A. DNA连接酶以DNA的一条链为模板，将单个脱氧核苷酸连接起来 B. 限制性内切核酸酶识别特定的核苷酸序列并在特定位点切割DNA 分子 C. DNA聚合酶可将两个DNA分子片段连接起来 D. 逆转录酶是以RNA为模板指导核糖核苷酸连接合成DNA的酶 生物学·选择性必修3 解析： 　DNA连接酶连接两个DNA分子片段，A错误；DNA聚合 酶催化脱氧核苷酸形成长链，C错误；逆转录酶是以RNA为模板指 导脱氧核苷酸连接合成DNA的酶，D错误。 生物学·选择性必修3 2. 如图表示DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，下列选项 中，表示限制酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用图解的 正确顺序是（　　） A. ①②③④ B. ②①④③ C. ①④②③ D. ①④③② 解析： 　①表示将一个DNA片段切割成两个，并且形成了黏性末 端，需要用限制酶；②表示将两个DNA片段连接起来，需要用 DNA连接酶；③表示解旋过程，需要用解旋酶；④表示DNA复制 过程，需要用DNA聚合酶。C正确，A、B、D错误。 生物学·选择性必修3 2. 社会责任—— RT-PCR与病毒核酸检测 RT-PCR是将RNA的逆转录（RT）和cDNA的聚合酶链式扩增 （PCR）相结合的技术。首先经逆转录酶的作用，从RNA合成 cDNA，再以cDNA为模板，在DNA聚合酶作用下扩增合成目的片 段，操作原理如下图： 生物学·选择性必修3 RT-PCR技术灵敏而且用途广泛，可用于检测细胞中基因表达水 平、细胞中RNA病毒的含量和直接克隆特定基因的cDNA序列。 生物学·选择性必修3 3. 实时荧光定量PCR简称qPCR，灵敏度高特异性好，是目前检测微 小残留病变的常用方法。将荧光标记的Taq man 探针与待测样本 DNA混合，当探针完整时，不产生荧光。在PCR过程中，与目的基 因结合的探针被Taq DNA聚合酶水解，R与Q分离后，R发出的荧光 可被检测到在特定光激发下发出荧光（下图所示），随着循环次数 的增加，荧光信号强度增加，通过实时检测荧光信号强度，可得Ct 值（该值与待测样本中目的基因的个数呈负相关）。下列相关叙述 错误的是（　　） 生物学·选择性必修3 生物学·选择性必修3 A. 每个模板DNA分子含有2个游离的磷酸基团 B. 在反应过程中，无需ATP为新链的合成提供能量 C. 做qPCR之前，需要先根据目的基因的核苷酸序列合成引物和Taq man探针 D. 荧光信号达到设定的阈值时，经历的循环数越少，说明含有的病 变的概率越小 生物学·选择性必修3 解析： 　DNA分子为反向平行的两条链，每条链都含有1个游离 的磷酸基团，则一个DNA分子含有2个游离的磷酸基团，A正确； 在反应过程中，dNTP为新链的合成提供能量，无需ATP，B正确； 做qPCR之前，需要先根据目的基因的核苷酸序列合成1对引物和1 种Taq man探针，C正确；若荧光信号达到设定的阈值时，经历的循 环数越少，说明扩增次数少，说明更多的荧光探针与目的基因进行 了碱基互补配对，可推测获得的核酸产物中含有病变的概率越大， D错误。 生物学·选择性必修3 4. 逆转录 PCR（RT-PCR）是以 mRNA 为模板进行的特殊 PCR，过程 如下图。相关叙述不正确的是（　　） A. 过程①除图示条件外还需逆转录酶、 扩增缓冲液等 B. 过程②形成的双链 cDNA 中含外显子和内含子等片段 C. 过程③中引物 P1、P2 所含 A—T 的比例会影响复性温度 D. RT-PCR 技术可应用于RNA病毒的核酸检测 生物学·选择性必修3 解析： 　图中过程①是逆转录过程，该过程需要逆转录酶的催 化，此外还需扩增缓冲液等，A正确；经逆转录得到的单链cDNA 中不含内含子等非转录区段，故过程②形成的双链 cDNA 中也不含 内含子，B错误；由于A和T之间有2个氢键，而G和C之间有3个氢 键，故引物 P1、P2 所含 A—T 的比例会影响复性温度，A—T比例 越高，复性温度越低，C正确；RT-PCR是将RNA的逆转录和cDNA 的聚合酶链式扩增相结合的技术，可应用于RNA病毒的核酸检测， D正确。 生物学·选择性必修3 3. 科学探究——PCR定点突变技术在基因改造中的应用 蛋白质工程通过改造基因实现对蛋白质的定向改造。PCR定点 突变技术是最常用的基因定点突变技术，通过设计含有非特异 性配对碱基的引物，再通过PCR将突变位点引入产物中，它又 可以分为重叠延伸PCR、大引物PCR等。大引物PCR需要用到 三条引物进行两轮PCR，这三条引物分别是突变上游引物、常 规上游引物和常规下游引物。第一轮PCR利用突变上游引物和 常规下游引物进行扩增，得到不完整的含有突变位点的DNA片 段；第二轮PCR利用第一轮扩增产物中的一条DNA链作为下游 大引物，它与常规上游引物一起扩增得到完整的含有突变位点 的DNA片段。该技术的流程如图所示。 生物学·选择性必修3 生物学·选择性必修3 5. 大引物PCR定点突变常用来研究蛋白质结构改变导致的功能变化。单核苷酸的定点诱变仅需进行两轮PCR反应即可获得，第一轮加诱 变引物和侧翼引物，第一轮产物作第二轮PCR扩增的大引物，过程如图所示。下列叙述不正确的是（　　） 生物学·选择性必修3 A. 第一轮PCR过程中复性所用的温度与第二轮PCR复性的温度不一样 B. PCR扩增的定点诱变产物通常需要连接到载体分子上才能表达出相应的性状，该定点诱变产物需具备启动子、终止子等结构才能进行转录和翻译 C. 第二轮PCR所用的引物是第一轮PCR的产物DNA的两条链 D. 将某功能蛋白的第17位Cys（UGU）改造成Ser（UCU），属于蛋白质工程 生物学·选择性必修3 解析：　为了使两轮PCR反应在同一支试管中进行，引物设计时 应考虑不同的复性温度，第二轮PCR的复性温度应该比第一轮高， A正确；若要使目的基因可以表达出蛋白质，则需要在PCR扩增的 定点诱变产物上具备启动子和终止子，诱导基因转录和翻译，B正 确；除了第一轮产物作第二轮PCR扩增的大引物之外，第二轮PCR 仍需加入的引物是另一种侧翼引物，以便进行另一条链的延伸，C 错误；欲将某功能蛋白的第17位Cys（UGU）改造成Ser （UCU），应将诱变引物设计包含—AGA—或—TCT—序列，该 过程属于蛋白质工程技术范畴，D正确。 生物学·选择性必修3 　　 1. （2023·辽宁高考8题）CD163蛋白是PRRSV病毒感染家畜的受体。 为实时监控CD163蛋白的表达和转运过程，将红色荧光蛋白RFP基 因与CD163基因拼接在一起（如下图），使其表达成一条多肽。该 拼接过程的关键步 骤是除去（　　） A. CD163基因中编码起始密码子的序列 B. CD163基因中编码终止密码子的序列 C. RFP基因中编码起始密码子的序列 D. RFP基因中编码终止密码子的序列 生物学·选择性必修3 解析： 　为实时监控CD163蛋白的表达和转运过程，则拼接在一 起的红色荧光蛋白RFP基因与CD163基因都需要进行转录和翻译， 使其表达成一条多肽，因此拼接在一起的CD163基因转录形成的 mRNA中不能出现终止密码子，否则红色荧光蛋白RFP基因转录形 成的mRNA不能进行翻译，无法合成红色荧光蛋白，因此该拼接过 程的关键步骤是除去CD163基因中编码终止密码子的序列，B符合 题意，A、C、D不符合题意。 生物学·选择性必修3 2. （2023·湖北高考4题）用氨苄青霉素抗性基因（AmpR）、四环素 抗性基因（TetR）作为标记基因构建的质粒如图所示。用含有目的 基因的DNA片段和用不同限制酶酶切后的质粒，构建基因表达载 体（重组质粒），并转化到受体菌中。下列叙述错误的是（　　） 生物学·选择性必修3 A. 若用Hind Ⅲ酶切，目的基因转录的产物可能不同 B. 若用Pvu Ⅰ酶切，在含Tet（四环素）培养基中的菌落，不一定含有 目的基因 C. 若用Sph Ⅰ酶切，可通过DNA凝胶电泳技术鉴定重组质粒构建成功 与否 D. 若用Sph Ⅰ酶切，携带目的基因的受体菌在含Amp（氨苄青霉素） 和Tet的培养基中能形成菌落 生物学·选择性必修3 解析： 　若用Hind Ⅲ酶切割质粒和含有目的基因的DNA片段， 用DNA连接酶将两者连接成重组质粒时，目的基因和质粒有正向 连接和反向连接两种连接形式，因此，目的基因转录的产物可能不 同，A正确；若用Pvu Ⅰ酶切，只会破坏氨苄青霉素抗性基因，在含 Tet（四环素）培养基中的菌落可能是含有目的基因的重组质粒， 也可能是普通质粒，因此，在含Tet（四环素）培养基中的菌落， 不一定含有目的基因，B正确；若用Sph Ⅰ酶切，由于重组质粒和普 通质粒的碱基对数不同，因此可通过DNA凝胶电泳技术鉴定重组 质粒构建成功与否，C正确；若用Sph Ⅰ酶切，会破坏四环素抗性基因，氨苄青霉素抗性基因不受影响，因此携带目的基因的受体菌在含Amp（氨苄青霉素）的培养基中能形成菌落，在含Tet（四环素）的培养基中不能形成菌落，D错误。 生物学·选择性必修3 3. （2023·浙江6月选考19题）某研究小组利用转基因技术，将绿色荧 光蛋白基因（GFP）整合到野生型小鼠Gata3基因一端，如图甲所 示。实验得到能正常表达两种蛋白质的杂合子雌雄小鼠各1只，交 配以期望获得Gata3-GFP基因纯合子小鼠。为了鉴定交配获得的4 只新生小鼠的基因型，设计了引物1和引物2用于PCR扩增，PCR产 物电泳结果如图乙所示。 生物学·选择性必修3 A. Gata3基因的启动子无法控制GFP基因表达 B. 翻译时先合成Gata3蛋白，再合成GFP蛋白 C. 2号条带的小鼠是野生型，4号条带的小鼠是Gata3-GFP基因纯合 子 D. 若用引物1和引物3进行PCR，能更好地区分杂合子和纯合子 下列叙述正确的是（　　） 生物学·选择性必修3 解析： 　由图甲可知，Gata3基因与GFP基因共用一个启动子， 且由题干可知两基因能正常表达出相关蛋白质，故Gata3基因的启 动子可以控制GFP基因表达，A错误；由于启动子在左侧，基因在 右侧，转录基因时，先转录Gata3基因，再转录GFP基因，且转录 和翻译的方向均是沿mRNA的5'→3'，因此翻译时先合成Gata3蛋 白，再合成GFP蛋白，B正确；由图乙可知，大片段包含GFP基因 编码区片段，小片段不包含GFP基因编码区片段，则2号小鼠是 Gata3-GFP基因纯合子，4号小鼠是野生型，C错误；若用引物1和引物3进行PCR，杂合子和Gata3-GFP基因纯合子均能扩出条带，仅有Gata3基因时无法扩出条带，不利于区分杂合子和纯合子，D错误。 生物学·选择性必修3 4. （2023·广东高考11题）“DNA粗提取与鉴定”实验的基本过程 是：裂解→分离→沉淀→鉴定。下列叙述错误的是（　　） A. 裂解：使细胞破裂释放出DNA等物质 B. 分离：可去除混合物中的多糖、蛋白质等 C. 沉淀：可反复多次以提高DNA的纯度 D. 鉴定：加入二苯胺试剂后即呈现蓝色 生物学·选择性必修3 解析： 　裂解的目的是使细胞破裂，释放出DNA等物质，A正 确；DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精，利用这一原理， 可以初步分离DNA与蛋白质等，DNA分离过程中混合物中的多 糖、蛋白质等可被去除，B正确；DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶 解度不同，通过控制NaCl溶液的浓度去除杂质，可反复多次以提高 DNA的纯度，C正确；进行DNA鉴定时可以使用二苯胺试剂，但要 进行沸水浴加热后才能观察到颜色变化，D错误。 生物学·选择性必修3 5. （2023·新课标卷6题）某同学拟用限制酶（酶1、酶2、酶3和酶 4）、DNA连接酶为工具，将目的基因（两端含相应限制酶的识别 序列和切割位点）和质粒进行切割、连接，以构建重组表达载体。 限制酶的切割位点如图所示。 生物学·选择性必修3 下列重组表达载体构建方案合理且效率最高的是（　　） A. 质粒和目的基因都用酶3切割，用E. coli DNA连接酶连接 B. 质粒用酶3切割、目的基因用酶1切割，用T4 DNA连接酶连接 C. 质粒和目的基因都用酶1和酶2切割，用T4 DNA连接酶连接 D. 质粒和目的基因都用酶2和酶4切割，用E. coli DNA连接酶连接 生物学·选择性必修3 解析： 　只用一种限制酶切割质粒和目的基因，会使质粒和目的 基因发生自身环化或者使目的基因在质粒中反向连接，A不合理； 用酶1切割目的基因，产生的是黏性末端，用酶3切割质粒，产生的 是平末端，无法连接，B不合理；质粒和目的基因都用酶1和酶2切 割后，可使用T4 DNA连接酶连接，使目的基因定向插到质粒中， C合理；酶2和酶4切割后产生的黏性末端相同，易导致目的基因和 质粒自身环化或者使目的基因在质粒中反向连接，并且用酶4切割 会破坏标记基因，D不合理。 生物学·选择性必修3 6. （2022·重庆高考3题）将人胰岛素A链上1个天冬氨酸替换为甘氨 酸，B链末端增加2个精氨酸，可制备出一种人工长效胰岛素。下 列关于该胰岛素的叙述，错误的是（　　） A. 进入人体后需经高尔基体加工 B. 比人胰岛素多了2个肽键 C. 与人胰岛素有相同的靶细胞 D. 可通过基因工程方法生产 生物学·选择性必修3 解析： 　胰岛素作用于细胞表面的受体，不需要经高尔基体的加 工，A错误；人工长效胰岛素比人胰岛素的B链上多了两个精氨 酸，氨基酸与氨基酸之间通过肽键连接，故多2个肽键，B正确； 人工胰岛素和人胰岛素作用相同，都是降血糖的作用，故靶细胞相 同，C正确；人工长效胰岛素是对天然蛋白质的改造，需要通过基 因工程生产，D正确。故选A。 生物学·选择性必修3 $