第3章 第2节 第1课时 目的基因的筛选与获取和基因表达载体的构建-【优学精讲】2025-2026学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程教用课件（人教版）

该高中生物学课件聚焦基因工程核心操作，涵盖目的基因的筛选与获取、基因表达载体的构建，通过生产生活需求导入，以结构与功能思维解析PCR技术原理，结合基因工程操作程序搭建学习支架，衔接前后知识脉络。 其亮点在于通过探究活动（如PCR引物设计分析）和概念辨析（如目的基因类型判断）培养科学思维，结合Bt抗虫蛋白等实例深化生命观念，配套即学即练与背诵记忆模块，助力学生巩固知识，也为教师提供系统教学资源，提升教学效率。

第1课时　目的基因的筛选与获取和基因表达载体的构建 学习目标 1.运用结构与功能和技术思维理解PCR技术的过程、原理、条件等内容。 2.结合基因工程的基本操作程序，针对人类生产和生活的某一需求，尝试 提出初步的基因工程构想，完成初步设计。 目 录 CONTENTS 知识点一　目的基因的筛选与获取 知识点二　基因表达载体的构建 背诵记忆 随堂热练 课时作业 知识点一　目的基因的筛选与获取 目 录 1. 筛选合适的目的基因 （1）目的基因：基因工程的设计和操作中用于改变受体细胞 ⁠或获 得预期 等的基因称为目的基因。目的基因主要是指 ⁠ 的基因，如与生物抗逆性、生产药物、毒物降解和工业用酶等相关 的基因。 （2）筛选合适的目的基因的方法：从相关的已知 ⁠的基 因中进行筛选是较为有效的方法之一。 性状　 表达产物　 编码蛋 白质　 结构和功能清晰　 生物学·选择性必修3 目 录 2. 获取目的基因的方法 3. 利用PCR获取和扩增目的基因 （1）PCR概念：是 的缩写，它是一项根据 ⁠ 的原理，在体外提供 与反应条件， 对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技术。 聚合酶链式反应　 DNA半保 留复制　 参与DNA复制的各种组分　 生物学·选择性必修3 目 录 （2）PCR反应的条件 参与的组分 在DNA复制中的作用 DNA母链 提供DNA复制的 ⁠ 4种脱氧核苷酸 合成DNA子链的原料 （耐高温的）DNA聚合酶 催化合成DNA子链 引物（长度通常为20～30个核苷酸） 使DNA聚合酶能够从 ⁠开始连接脱氧核苷酸 缓冲液（含Mg2＋） 真核细胞和细菌的DNA聚合酶都需要 ⁠激活 模板　 引物的3'端　 Mg2＋　 生物学·选择性必修3 目 录 （3）PCR扩增的过程 ①过程Ⅰ为 ，该阶段的温度为 以上，目的是使双链DNA 解聚为 ⁠。 变性　 90 ℃　 单链　 生物学·选择性必修3 目 录 ②过程Ⅱ为 ，该阶段的温度为 左右，两种引物通过 ⁠ 与两条单链DNA结合。 ③过程Ⅲ为 ，该阶段的温度为 左右，该过程需要在耐高 温的 的催化下，利用 为原料，根据碱 基互补配对原则从子链的 端延伸合成新的子链DNA。 ④重复循环多次。 复性　 50 ℃　 碱 基互补配对　 延伸　 72 ℃　 DNA聚合酶　 4种脱氧核苷酸　 3'　 生物学·选择性必修3 目 录 （4）结果：每次循环后目的基因的量增加一倍，即呈 ⁠形式扩增 （约为2n）。 （5）仪器： （PCR仪）。 （6）PCR产物的鉴定：常采用 来鉴定。 指数　 PCR扩增仪　 琼脂糖凝胶电泳　 生物学·选择性必修3 目 录 【微思考】　为什么在PCR技术中延伸时需要加入两种引物？ 提示：DNA是反向平行的双链，DNA聚合酶只能从引物3'端延伸DNA链， 用两种引物才能确保DNA两条链同时被扩增。 生物学·选择性必修3 目 录 （教材P77“相关信息”）（1）Bt抗虫蛋白的抗虫原理是什么？ 提示：当Bt抗虫蛋白被分解为多肽后，多肽与害虫肠上皮细胞的特异性受 体结合，导致细胞膜穿孔，最后造成害虫死亡。 （2）为什么Bt抗虫蛋白不会对人畜产生危害？ 提示：Bt抗虫蛋白只有在某类昆虫肠道的碱性环境中才能表现出毒性，而 人和牲畜的胃液呈酸性，肠道细胞也没有特异性受体。 生物学·选择性必修3 目 录 （1）目的基因一定是编码蛋白质的基因。 （　×　） 提示：目的基因包括编码蛋白质的基因和调控基因。 （2）DNA聚合酶能够从引物的5'端开始连接脱氧核苷酸。 （　×　） 提示：DNA聚合酶能够从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸。 （3）PCR过程不需要解旋酶。 （　√　） （4）PCR技术中，DNA模板链上碱基G和C的比例越高，DNA变性解链的 温度就越高。 （　√　） × × √ √ 生物学·选择性必修3 目 录 探究｜分析PCR扩增技术的原理和过程 聚合酶链式反应是一种用于放大扩增特定的DNA片段的分子生物学技术， 如图为PCR扩增中第一轮的变化，结合所学知识回答： 生物学·选择性必修3 目 录 （1）结合如图分析PCR过程中为什么需要引物？ 提示：DNA聚合酶不能从头合成子链，只能把游离的脱氧核苷酸连接到已 经存在的片段上。加入引物，能够使DNA聚合酶从引物的3'端开始连接脱 氧核苷酸。 生物学·选择性必修3 目 录 （2）PCR扩增目的基因时，复性温度过高会破坏引物与模板的碱基配对， 复性温度过低又会造成引物不能与DNA模板链的特定部位结合。复性温度 的设定与引物长度、碱基组成有关，假设引物的长度相同，在G—C含量高 时，对复性温度的设定有什么要求？说明理由。 提示：在引物的G—C含量高时，设定的复性温度要高一些。因为DNA分子 中G—C之间有三个氢键，A—T之间有两个氢键。 生物学·选择性必修3 目 录 （3）在利用PCR获取和扩增目的基因时，从第几轮循环才会产生完整的目 的基因（用相关图解解释）？ 提示：第3轮，如图所示： 生物学·选择性必修3 目 录 （4）如果循环n次，则共消耗多少对引物？ 提示：共消耗2n－1对引物。 （5）如图是某同学设计的两组引物（只标注了部分碱基序列），都不合 理，请分别说明理由。 提示：第1组：引物 Ⅰ 和引物 Ⅱ 会因局部发生碱基互补配对而失效。第2 组：引物 Ⅰ'自身折叠后会因出现局部碱基互补配对而失效。 生物学·选择性必修3 目 录 PCR技术与生物体内DNA复制的比较 生物学·选择性必修3 目 录 1. （2025·广西百色期末）下列关于PCR技术的叙述，错误的是（　　 ） 注：A、B、C、D是引物，箭头是延伸方向。 A. PCR技术的原理是DNA的复制 B. 该反应体系缓冲液中一般要添加Mg2＋，以激活DNA聚合酶 C. 引物应选用图中的A、D D. 引物是一小段DNA或RNA，用于PCR的引物长度通常为30～40个核苷酸 √ 生物学·选择性必修3 目 录 解析： 　真核细胞和细菌的DNA聚合酶都需要Mg2＋的激活，因此缓冲液 中一般要添加Mg2＋，B正确；引物应选用图中的A、D，才能将目的基因片 段扩增出来，C正确；引物是一小段DNA或RNA，用于PCR的引物长度通 常为20～30个核苷酸，D错误。 生物学·选择性必修3 目 录 2. （教材P78～79“图3－5”改编）利用PCR将某小段含目的基因的DNA 分子扩增循环n次，则（　　） A. 需要已知目的基因的全部序列以便设计引物 B. 共需2n－2个引物参与子代DNA分子的合成 C. 应向反应体系中加入解旋酶、DNA聚合酶、缓冲液等 D. 理论上第4轮循环产物中含两种引物的DNA片段占7/8 √ 生物学·选择性必修3 目 录 解析： 　只需要已知目的基因两端的序列便可设计引物，A错误；扩增循 环n次，需一种引物的数量为2n－1，常规PCR共需两种引物的数量为2× （2n－1）＝2n＋1－2，B错误；不需向PCR的反应体系中加入解旋酶，C错 误；理论上第4轮循环产物中含两种引物的DNA片段占（24－2）/16＝7/8， D正确。 生物学·选择性必修3 目 录 方法技巧 PCR中的数量关系 复制次数 1 2 3 n DNA分子数 2 4 8 2n 含引物的DNA分子数 2 4 8 2n 含其中一种引物的DNA分子数 1＝21－1 3＝22－1 7＝23－1 2n－1 同时含两种引物的DNA分子数 0＝21－2 2＝22－2 6＝23－2 2n－2 共消耗引物的对数 1＝21－1 3＝22－1 7＝23－1 2n－1 含脱氧核苷酸链等长的DNA分子数 0＝21－2 0＝22－4 2＝23－6 2n－2n 生物学·选择性必修3 目 录 知识点二　基因表达载体的构建 目 录 1. 构建基因表达载体的目的 （1）使目的基因在受体细胞中 ，并且可以 ⁠给下 一代。 （2）使目的基因能够 和发挥作用。 稳定存在　 遗传　 表达　 生物学·选择性必修3 目 录 2. 基因表达载体的组成 生物学·选择性必修3 目 录 3. 基因表达载体的构建过程 （1）先用一定的 切割载体，使它出现一个切口； （2）然后用 或 ⁠的限制酶切割含有目的 基因的DNA片段； （3）再利用 将目的基因片段拼接到载体的切口处，形成 重组DNA分子。 限制酶　 同种限制酶　 能产生相同末端　 DNA连接酶　 生物学·选择性必修3 目 录 【微思考】　如何防止目的基因和质粒的自身环化以及目的基因的反 向连接？ 提示：选择两种不同的限制酶同时对目的基因和质粒进行切割。 生物学·选择性必修3 目 录 （1）基因工程操作程序的核心步骤是目的基因的获取。 （　×　） 提示：基因工程操作程序的核心步骤是基因表达载体的构建。 （2）基因表达载体中有的含有启动子和终止密码子。（×） 提示：基因表达载体中有的含有启动子和终止子。 （3）标记基因不一定是抗生素抗性基因。 （　√　） （4）基因表达载体中启动子是DNA聚合酶识别和结合的部位。 （　×　） 提示：启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位。 × （2）基因表达载体中有的含有启动子和终止密码子。（× √ × 生物学·选择性必修3 目 录 探究｜基因表达载体构建的目的和方法的探究 　目的基因导入受体细胞之前，需构建基因表达载体，图甲、乙分别表示 质粒及目的基因所在DNA片段，图中箭头表示相关限制酶的切割位点。 生物学·选择性必修3 目 录 （1）构建基因表达载体时目的基因插入的位置应该在哪里？为什么？ 提示：启动子下游和终止子上游；因为只有插入在启动子和终止子之间， 目的基因才可以正常表达。 （2）构建基因表达载体时，能否用SmaⅠ酶切割质粒？为什么？ 提示：不能；因为SmaⅠ会破坏质粒的抗生素抗性基因。该基因是标记基 因，便于重组DNA分子的筛选，若被破坏，无法进一步筛选。 （3）与只使用EcoRⅠ相比较，使用BamHⅠ和Hind Ⅲ 两种限制酶同时处理 质粒、外源DNA的优点是什么？ 提示：可以防止质粒和目的基因的自身环化以及目的基因与载体的反 向连接。 生物学·选择性必修3 目 录 1. 用限制酶切割时需注意的事项 获取目的基因和切割载体时，通常使用同种限制酶，目的是产生相同的黏 性末端，便于连接。但是使用该法缺点是容易发生目的基因、质粒的自身 环化以及目的基因与质粒反向连接，为了避免上述情况发生，可采取的措 施是分别使用两种限制酶去切割目的基因和运载体。 生物学·选择性必修3 目 录 2. 启动子、终止子与起始密码子、终止密码子的区别 位置 作用 启动子 位于DNA分子上 RNA聚合酶识别结合位点，启动转录过程 终止子 位于DNA分子上 决定转录的结束 起始密 码子 位于mRNA分子上 决定翻译的开始 终止密 码子 位于mRNA分子上 决定翻译的结束 生物学·选择性必修3 目 录 1. （教材P80“图3－6”改编）如图为基因表达载体的模式图，若结构X是 表达载体所必需的，则X最可能是（　　） A. 氨苄青霉素抗性基因 B. 启动子 C. 限制酶 D. DNA连接酶 解析： 　完整的基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子、标记基 因（抗性基因）和复制原点。 √ 生物学·选择性必修3 目 录 2. （2025·山西长治质检）下面是利用基因工程技术培育转基因植物，进 而生产可食用疫苗的部分过程示意图，其中PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅠ、ApaⅠ为 四种限制性内切核酸酶。下列说法错误 的是（　　 ） A. 图示过程是基因工程的核心步骤 B. 表达载体构建时需要用到限制酶SmaⅠ C. 抗卡那霉素基因的存在有利于将含有抗原基因的细胞筛选出来 D. 除图示组成外，表达载体中还应该含有启动子和终止子等结构 √ 生物学·选择性必修3 目 录 解析： 　 图示过程为基因表达载体的构建过程，是基因工程中的核 心步骤，A正确；构建表达载体过程中需要将目的基因完整切割下来， 此时要用到限制酶PstⅠ、EcoRⅠ，若使用SmaⅠ将破坏抗原基因，B错 误；抗卡那霉素基因是标记基因，目的是便于筛选含有目的基因的细 胞，C正确；基因表达载体应包括启动子、目的基因、终止子和标记基 因等结构，D正确。 生物学·选择性必修3 目 录 课堂小结 生物学·选择性必修3 目 录 随堂热练 目 录 1. （教材P78～79“图3－5”改编）如图a、b、c均为PCR扩增的DNA片 段，下列有关说法正确的是（　　） A. 片段a、b、c的长度均相同 B. 片段a、b只是第一次循环的产物 C. 片段c最早出现在第二次循环的产物中 D. 经过30次循环后，片段c的数量为230 √ 生物学·选择性必修3 目 录 解析： 　图中片段a、b只有一种引物，是由原始DNA链为模板复制而 来，其长度比片段c长，A错误；由于原始模板在每次循环中均可作为模 板，则每次循环都能产生图中片段a、b，B错误；由于第一次循环的产物 只有一种引物，而图中片段c有两种引物，则最早出现在第二次循环的产物 中，C正确；经过30次循环后，得到的DNA片段总数为230，包括图中的片 段a、b、c，D错误。 生物学·选择性必修3 目 录 2. 在核酸分子杂交技术中，常常使用已知序列的单链核酸片段作为探针 （探针是指以放射性同位素、生物素或荧光染料等进行标记的已知核苷酸 序列的核酸片段）。为了获得B链作探针，可应用PCR技术进行扩增，应选 择的引物种类是（　　） A. 引物1与引物2 B. 引物3与引物4 C. 引物2与引物3 D. 引物1与引物4 √ 解析： 　要获得B链，根据PCR中子链延伸方向为5'端到3'端，则需选择 引物2与引物3进行扩增，故选C。 生物学·选择性必修3 目 录 3. （2024·海南中学模拟）PCR是聚合酶链式反应的缩写，如图表示PCR的 过程，下列叙述错误的是（　　） A. 反应体系中需加入耐高温的DNA聚合酶，该酶在B过程起作用 B. 引物a和引物b的长度应适宜，且相互之间不能发生碱基互补配对 C. PCR是体外进行的DNA扩增，PCR扩增遵循DNA半保留复制原则 D. A过程通过高温破坏DNA分子中的氢键，使双链DNA解聚为单链 √ 生物学·选择性必修3 目 录 解析： 　反应体系中需加入耐高温的DNA聚合酶，该酶的作用是催化合 成DNA子链，在C过程中起作用，A错误；引物是一小段能与DNA母链的 一段碱基序列互补配对的短单链核酸，用于PCR的引物长度通常为20～30 个核苷酸，且引物之间不能发生碱基互补配对，否则引物之间会配对形成 双链核酸，从而失去作用，B正确；PCR是体外进行DNA扩增的技术，根 据题图可知，PCR扩增遵循DNA半保留复制原则，C正确；A过程为DNA 变性过程，该过程通过高温破坏DNA分子中的氢键，当温度上升到90 ℃以 上时，双链DNA解聚为单链，D正确。 生物学·选择性必修3 目 录 4. 下列关于基因表达载体构建的叙述，错误的是（　　） A. 启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位，组成它的基本单位是脱氧核苷酸 B. 基因表达载体的组成包括目的基因、启动子、终止密码子、标记基因等组件 C. 人工构建的诱导型启动子，当诱导物存在时，可激活或抑制目的基因的表达 D. 抗生素抗性基因的作用是作为标记基因，用于鉴别受体细胞中是否导入 了目的基因 √ 解析：　基因表达载体的组成包括目的基因、启动子、终止子、标记基 因等组件，B错误。 生物学·选择性必修3 目 录 背诵记忆 目 录 一、概念梳理必记 1. 培育转基因抗虫棉主要需要四个步骤：目的基因的筛选与获取、基因表 达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。 2. 目的基因是指基因工程的设计和操作中用于改变受体细胞性状或预期表 达产物等的基因，主要是指编码蛋白质的基因。 3. PCR是聚合酶链式反应的缩写。它是一项根据DNA半保留复制的原理， 在体外提供参与DNA复制的各种组分与反应条件，对目的基因的核苷酸序 列进行大量复制的技术。 4. PCR技术可以分为变性、复性和延伸三步。 生物学·选择性必修3 目 录 5. PCR反应过程可以在PCR扩增仪（PCR仪）中自动完成，完成以后，常 采用琼脂糖凝胶电泳来鉴定PCR的产物。 6. 基因表达载体要包括以下四个基本的结构：目的基因、启动子、终止 子、标记基因。 7. 启动子位于目的基因的上游，它是RNA聚合酶识别和结合的部位。 8. 标记基因的作用：鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的 基因的细胞筛选出来。（或供重组DNA的鉴定和选择）。 生物学·选择性必修3 目 录 二、长句表达必明 1. PCR技术中引物的作用是使DNA聚合酶能够从引物的3'端开始连接脱氧 核苷酸。 2. 构建基因表达载体的目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且遗 传给下一代，同时，使目的基因能够表达和发挥作用。 3. 在构建基因表达载体时，一般用同种限制酶切割目的基因和载体的目的 是产生相同的黏性末端，便于DNA连接酶连接成重组DNA。 生物学·选择性必修3 目 录 课时作业 目 录 知识点一　目的基因的筛选与获取 1. 下列有关获取目的基因的叙述错误的是（　　） A. 目的基因就是编码蛋白质的基因 B. 筛选和获取目的基因是基因工程的第一步 C. 来自苏云金杆菌的Bt基因可作为转基因抗虫棉的目的基因 D. 序列比对工具的应用为科学家找到合适的目的基因提供了更多的机会 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 √ 生物学·选择性必修3 目 录 解析： 　目的基因主要是指编码蛋白质的基因，A错误；目的基因的筛选 与获取是实施基因工程的第一步，B正确；来自苏云金杆菌的Bt基因可作 为培育转基因抗虫棉用到的目的基因，C正确；随着测序技术的发展，以 及序列数据库和序列比对工具等的应用，越来越多的基因的结构和功能为 人们所知，这为科学家找到合适的目的基因提供了更多的机会和可能，D 正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 生物学·选择性必修3 目 录 2. 用PCR技术将DNA分子中的A1片段进行扩增，设计了引物Ⅰ、Ⅱ，其连接 部位如图所示，X为某限制酶识别序列。扩增后得到的绝大部分DNA片段 是图中的（　　） √ 解析： 　利用PCR技术将DNA分子中的A1片段扩增时，当引物与母链通 过碱基互补配对结合后，子链延伸总是从5'端到3'端。分析可知，扩增后得 到的绝大部分DNA片段如图D所示。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 生物学·选择性必修3 目 录 3. 如图表示形成cDNA并进行PCR扩增的过程。据图分析，下列叙述正确 的是（　　） A. 过程①所需的原料是核糖核苷酸 B. 过程②所需的酶必须耐高温 C. 过程③需要解旋酶破坏氢键 D. 过程④的引物对之间不能互补配对 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 生物学·选择性必修3 目 录 解析： 　过程①为逆转录，所需的原料是脱氧核苷酸，A错误；由DNA 单链合成DNA双链的过程中所需要的DNA聚合酶不需要耐高温，B错误； 过程③为变性，温度上升到超过90 ℃时，双链DNA解聚为单链，不需要解 旋酶破坏氢键，C错误；过程④为复性，温度降到50 ℃左右时，两种引物 通过碱基互补配对与两条单链DNA结合，但引物对之间不能互补配对，D 正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 生物学·选择性必修3 目 录 知识点二　基因表达载体的构建 4. （2025·山东烟台高二月考）下列关于基因表达载体的说法，不正确的 是（　　） A. 启动子位于目的基因的首端，能够启动转录 B. 基因表达载体包含启动子、目的基因、终止子、标记基因等 C. 终止子位于目的基因的下游，能够终止翻译过程 D. 不同的目的基因所需的启动子不一定相同 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 生物学·选择性必修3 目 录 解析： 　基因表达载体包括启动子、终止子、目的基因、标记基因等， 其中启动子位于目的基因的上游，是启动转录的一段DNA片段，终止子位 于目的基因的下游，能够终止转录过程，A、B正确，C错误；不同的目的 基因具有不同的核苷酸序列，其启动子也不尽相同，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 生物学·选择性必修3 目 录 5. （2024·黑龙江齐齐哈尔期中）基因工程的核心是构建基因表达载体， 下列不属于载体作用的是（　　） A. 载体能防止目的基因被受体细胞限制酶“切割” B. 载体能协助目的基因在受体细胞中复制 C. 载体含有启动子和终止子可协助目的基因表达 D. 载体具有标记基因，便于筛选含目的基因的受体细胞 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 生物学·选择性必修3 目 录 解析： 　载体不能防止目的基因被受体细胞限制酶“切割”，A错误；载 体在受体细胞中能够稳定存在，并且自我复制，使目的基因数量扩大，B 正确；启动子是RNA聚合酶的识别和结合的位点，能启动转录过程，终止 子控制着转录的结束，所以载体含有的启动子和终止子可协助目的基因的 表达，C正确；载体具有标记基因，标记基因便于筛选含有目的基因的受 体细胞，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 生物学·选择性必修3 目 录 6. 图甲、乙中的箭头表示三种限制性内切核酸酶的酶切位点，AmpR表示 氨苄青霉素抗性基因，neo表示新霉素抗性基因。下列叙述不正确的是 （　　） A. 在构建重组质粒时，可用PstⅠ和Hind Ⅲ 切割质粒和外源DNA B. 在酶切过程中，不能破坏质粒中全部的标记基因 C. 若只用PstⅠ处理质粒和外源DNA分子片段，无法避免自身环化和反向连接 D. 导入重组质粒的大肠杆菌可以在含氨苄青霉素的培养基中生长 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 生物学·选择性必修3 目 录 解析： 　切割目的基因时，用BamHⅠ切割会破坏目的基因，只用PstⅠ切 割目的基因和质粒载体会出现目的基因和质粒的自身环化，或目的基因和 质粒的反向连接，而用PstⅠ和Hind Ⅲ 进行酶切，能确保目的基因和质粒 的正向连接，并且质粒上保留新霉素抗性基因作为标记基因，A、C正确； 在酶切过程中，不能破坏质粒中全部的标记基因，至少需保留其中的一 个，B正确；用PstⅠ切割后，质粒上氨苄青霉素抗性基因被破坏了，导入重 组质粒的大肠杆菌不可以在含氨苄青霉素的培养基中生长，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 生物学·选择性必修3 目 录 7. （2025·陕西咸阳期末）PCR引物的3'端为结合模板DNA的关键，5'端无 严格限制，可用于添加限制酶切点等序列，dNTP是DNA合成的原料，还可 供能。下列相关说法错误的是（　　） A. 图示环节所需的温度比上一个环节的低 B. 引物的设计要有一段已知目的基因的核苷酸序列 C. 耐高温的DNA聚合酶只能从引物的3'端开始延伸DNA链 D. 1个循环后，子代DNA双链的脱氧核苷酸数量相同 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 生物学·选择性必修3 目 录 解析： 　图示环节为引物与模板碱基互补配对，表示的是复性环节，复 性的上一环节为变性，复性的温度比变性的温度低，A正确；引物的设计 要有一段已知目的基因的核苷酸序列，保证其与已知模板能碱基配对，在 后续扩增的过程中才能进行子链的延伸，B正确；子链是从5'端向3'端延伸 的，耐高温的DNA聚合酶只能从引物的3'端开始延伸DNA链，C正确；由 于两个引物均不在该片段的端点，因此一个循环后，子代DNA双链的脱氧 核苷酸数量不相同，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 生物学·选择性必修3 目 录 8. 用PCR技术特异性地拷贝“X基因”，经四轮循环后产物中有五种不同 的DNA分子。下列有关叙述错误的是（　　） A. 第一轮循环得到2个DNA分子，即①②各一个 B. 第二轮循环得到4个DNA分子，即①②③④各一个 C. 第三轮循环得到8个DNA分子，其中有2个是等长的，也就是有2个⑤ D. 第四轮循环得到16个DNA分子，其中有4个⑤ 解析： 　第四轮循环得到的16个DNA分子中，两条脱氧核苷酸链等长的 DNA片段有24－2×4＝8（个），即有8个⑤，D错误。 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 生物学·选择性必修3 目 录 9. 蜘蛛丝是天然蛋白纤维，其机械性能高于常用 于制作防弹衣的凯夫拉纤维，有广泛的应用前景。 中国科学家利用质粒（如图）成功构建了蛛丝蛋 白基因的重组质粒，并在家蚕丝腺细胞中获得大 量蛛丝蛋白。下列有关说法错误的是（　　） A. 为防止目的基因自身环化，可以用限制酶Xba Ⅰ和SacⅠ来切割目的基因 B. 构建表达载体时选用蚕丝蛋白基因的启动子利于基因在家蚕丝腺细胞中表达 C. 启动子是RNA聚合酶的识别和结合部位，可以驱动遗传信息的复制和转录 D. 基因表达载体中的标记基因可以鉴别与选择含有蛛丝蛋白基因的受体细胞 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 生物学·选择性必修3 目 录 解析：　用限制酶XbaⅠ和SacⅠ来切割目的基因，可以使目的基因两端产生不同的黏性末端，防止目的基因自身环化，A正确；为能从家蚕丝腺细胞中提取蛛丝蛋白，基因表达载体中目的基因的上游必须含有使其能在家蚕丝腺细胞中转录的启动子，即构建表达载体时选用蚕丝蛋白基因的启动子利于基因在家蚕丝腺细胞中表达，B正确；启动子只能驱动基因转录，不能驱动其复制，C错误；基因表达载体中的标记基因可以鉴别与选择含有蛛丝蛋白基因的受体细胞，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 生物学·选择性必修3 目 录 10. 图1是某基因工程中构建重组质粒的过程示意图，载体质粒P0具有四环 素抗性基因（TetR）和氨苄青霉素抗性基因（AmpR）。请回答下列问题： （1）EcoR Ⅴ酶切位点为　 　 ↓ …GATATC…，EcoR Ⅴ酶切出来的线性载体P1为 末端。 解析： 从图中可以看出，EcoR Ⅴ酶切出来的载体质粒为平末端。 平 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 生物学·选择性必修3 目 录 （2）用Taq DNA聚合酶进行PCR扩增获得的目的基因片段，其两端各自带 有一个腺嘌呤脱氧核苷酸。载体P1用酶处理，在两端各添加了一个碱基 为 的脱氧核苷酸，形成P2；P2和目的基因片段 在 酶作用下，形成重组质粒P3。 解析： 从图中可以看出，目的基因的两端各有一个游离的腺嘌呤脱氧核苷酸，由于载体P1为平末端，所以载体P1的两端应该各添加一个胸腺嘧啶脱氧核苷酸，这样在DNA连接酶的作用下才能把目的基因和载体P1连接起来。 胸腺嘧啶（T） DNA连接 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 生物学·选择性必修3 目 录 （3）为筛选出含有重组质粒P3的菌落，采用含有不同抗生素的平板进行筛 选，得到A、B、C三类菌落，其生长情况如下表（“＋”代表生长， “－”代表不生长）。根据表中结果判断，应选择的菌落是 （填表 中字母）类，另外两类菌落质粒导入情况分别是 、 ⁠ ⁠。 B A类菌落含有P0 C 类菌落未转入质粒 　　　　菌落类型 平板类型　　　　　 A B C 无抗生素 ＋ ＋ ＋ 氨苄青霉素 ＋ ＋ － 四环素 ＋ － － 氨苄青霉素＋四环素 ＋ － － 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 生物学·选择性必修3 目 录 解析： 由题意可知，构建重组质粒时四环素抗性基因被破坏，所以导 入目的基因的菌落只能在没有抗生素或含有氨苄青霉素的培养基中存活， 应该选B类菌落。A类菌落能在表中条件下存活，说明导入的是P0质粒。C 类菌落只能在无抗生素的培养基中存活，说明C类菌落没有导入质粒。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 生物学·选择性必修3 目 录 （4）为鉴定筛选出的菌落中是否含有正确插入目的基因的重组质粒，拟设 计引物进行PCR鉴定。图2所示为甲、乙、丙3条引物在正确重组质粒中的 相应位置，PCR鉴定时应选择的一对引物是 。某学生尝试用图 中另外一对引物，结果从某一菌落的质粒中扩增出了400 bp片段，原因 是 ⁠。 乙、丙 目的基因反向连接 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 生物学·选择性必修3 目 录 解析： 据图分析，目的基因的外侧链只能用丙作引物，内侧链可用 甲、乙作引物，如果用甲、丙作引物，则无论目的基因是否插入正确，都 能通过PCR扩增大量目的基因，如果用乙、丙作为引物，当目的基因插入 不正确（反向插入）时，则乙、丙两引物都结合在外侧，PCR不能正常进 行，因此选用乙、丙作为引物可以进行PCR鉴定。若扩增出的DNA片段为 400 bp，则正好是目的基因反向连接后，外侧链用乙作引物，内侧链用甲 作引物扩增出的片段。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 生物学·选择性必修3 目 录 $