第4章 生物技术的安全性与伦理问题 章末整合提升 知识储备 考教衔接(学用Word)-【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（人教版）

该高中生物学讲义通过概念判断与长句书写系统梳理基因工程、PCR技术、蛋白质工程等核心知识，以真题示例链接教材溯源，构建“基础概念-原理应用-实验探究”的知识脉络，突出限制酶作用、载体选择等重难点的内在联系。 讲义亮点在于分层练习设计，如25道判断正误题夯实基础概念，长句书写题培养科学表达能力，真题训练（如基因工程菌株构建、DNA提取实验分析）提升科学思维与探究实践素养。不同层次学生可通过基础题巩固、综合题拓展，助力教师实施精准教学。

1.概念理解（判断正误） （1）用不同的限制酶切割不同的DNA序列后可能产生相同的黏性末端。（　　） （2）DNA连接酶能将两碱基间通过氢键连接起来。（　　） （3）当作载体的质粒DNA分子上至少含一个限制酶切割位点。（　　） （4）用PCR方法扩增目的基因时不必知道基因的全部序列。（　　） （5）胰岛素基因可以通过提取肌细胞中的mRNA，然后经逆转录获得。（　　） （6）载体中的抗生素合成基因常作为标记基因。（　　） （7）PCR过程中，温度周期性地改变是为了让Taq DNA聚合酶催化不同的反应。（　　） （8）PCR反应体系中的引物可作为Taq DNA聚合酶作用的起点。（　　） （9）抗虫基因即使成功地插入植物细胞染色体上也未必能正常表达。（　　） （10）基因工程中常用噬菌体转化植物细胞。（　　） （11）重组Ti质粒侵染植物细胞后，可以整合到受体细胞的染色体上。（　　） （12）检测受体细胞是否表达A蛋白的方法，是用抗 A蛋白的单克隆抗体与A蛋白进行抗原—抗体杂交。（　　） （13）想要提高基因表达水平，可以设法使动物体内含有较多的该基因。（　　） （14）受体细胞的染色体上含有抗虫基因，经过组织培养得到的植株即表现出抗虫性状。（　　） （15）考虑到胰岛素产生时需要内质网和高尔基体的加工，基因工程的受体细胞可选择酵母菌。（　　） （16）蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子的结构。（　　） （17）蛋白质工程的目的是改造或合成人类需要的蛋白质。（　　） （18）在溶有 DNA 的 NaCl溶液中，加入二苯胺试剂即呈蓝色。（　　） （19）在凝胶中 DNA分子的迁移速率只与DNA分子的大小有关。（　　） （20）为了节约资源，移液器上的枪头在实验过程中不必更换。（　　） （21）转入油菜的抗除草剂基因，可能通过花粉传入环境中。（　　） （22）若转基因植物的外源基因来源于自然界，则不会存在安全性问题。（　　） （23）试管婴儿繁殖的实质是有性生殖。（　　） （24）克隆人的过程遵循孟德尔的遗传规律。（　　） （25）微生物的代谢产物都可以用来制造生化毒剂。（　　） 2.思维表达（长句书写） （1）基因进入受体细胞需要载体的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （2）引物的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （3）双酶切优于单酶切，原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （4）膀胱生物反应器的优点是：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （5）蛋白质工程直接改造基因的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （6）微生物作为基因工程改造对象的优点是 　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （7）来自原核生物中有重要价值的外源基因，无须改造和修饰就可在叶绿体中高效表达，其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 【真题1】　（2024·江西高考12题）γ-氨基丁酸在医药等领域有重要的应用价值。利用L-谷氨酸脱羧酶（GadB）催化L-谷氨酸脱羧是高效生产γ-氨基丁酸的重要途径之一。研究人员采用如图方法将酿酒酵母S的L-谷氨酸脱羧酶基因（gadB）导入生产菌株E.coli A，构建了以L-谷氨酸钠为底物高效生产γ-氨基丁酸的菌株E.coli B。下列叙述正确的是（　　） A.上图表明，可以从酿酒酵母S中分离得到目的基因gadB B.E.coli B发酵生产γ-氨基丁酸时，L-谷氨酸钠的作用是供能 C.E.coli A和E.coli B都能高效降解γ-氨基丁酸 D.可以用其他酶替代NcoⅠ和KpnⅠ构建重组质粒 【教材溯源】 （1）从相关的已知结构和功能清晰的基因中进行筛选是较为有效的办法之一。 （教材P76正文） （2）在构建基因表达载体时，首先会用一定的限制酶切割载体。 （教材P80正文） 【真题2】　（2024·安徽高考14题）下列关于“DNA粗提取与鉴定”实验的叙述，错误的是（　　） A.实验中如果将研磨液更换为蒸馏水，DNA提取的效率会降低 B.利用DNA和蛋白质在酒精中的溶解度差异，可初步分离DNA C.DNA在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同，该原理可用于纯化DNA粗提物 D.将溶解的DNA粗提物与二苯胺试剂反应，可检测溶液中是否含有蛋白质杂质 【教材溯源】 （1）DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同；DNA不溶于酒精溶液，但细胞中的某些蛋白质溶于酒精。 （教材P74正文） （2）在一定温度下，DNA遇二苯胺会呈现蓝色。 （教材P74正文） 【真题3】　（2024·新课标卷35题）某研究小组将纤维素酶基因（N）插入某种细菌（B1）的基因组中，构建高效降解纤维素的菌株（B2）。该小组在含有N基因的质粒中插入B1基因组的M1与M2片段；再经限制酶切割获得含N基因的片段甲，片段甲两端分别为M1与M2；利用CRISPR/Cas9基因组编辑技术将片段甲插入B1的基因组，得到菌株B2。酶切位点（Ⅰ～Ⅳ）、引物（P1～P4）的结合位置、片段甲替换区如图所示，→表示引物5'→3'方向。回答下列问题。 （1）限制酶切割的化学键是　　　　　　　　　　。为保证N基因能在菌株B2中表达，在构建片段甲时，应将M1与M2片段分别插入质粒的Ⅰ和Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ酶切位点之间，原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （2）CRISPR/Cas9技术可以切割细菌B1基因组中与向导RNA结合的DNA。向导RNA与B1基因组DNA互补配对可以形成的碱基对有G—C和　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （3）用引物P1和P2进行PCR可验证片段甲插入了细菌B1基因组，所用的模板是　　　　　　　　；若用该模板与引物P3和P4进行PCR，实验结果是　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （4）与秸秆焚烧相比，利用高效降解纤维素的细菌处理秸秆的优点是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（答出2点即可）。 【教材溯源】 （1）限制酶使每条链中特定的磷酸二酯键断开。 （教材P71正文） （2）在引物作用下，DNA聚合酶从引物3'端开始延伸DNA链。 （教材P77正文） 提示：完成课后作业　重难突破练（三） 3 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $ 章末整合提升 【体系构建】 　􀀁限制性内切核酸酶　􀀂基因表达载体的构建　􀀃将目的基因导入受体细胞　􀀄医药卫生领域　􀀅食品安全 【基础排查】 1.（1）√　 （2）×　提示：DNA连接酶能将两脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键连接起来。 （3）√　（4）√　 （5）×　提示：肌细胞不能表达胰岛素基因，故肌细胞中没有相应的 mRNA。 （6）×　提示：标记基因可以是抗生素抗性基因，抗生素合成基因能控制合成分解抗生素的酶，从而破坏抗生素，以避免其抑制细菌自身的代谢。 （7）×　提示：酶具有专一性，Taq DNA聚合酶只能催化一种反应。 （8）√　（9）√　 （10）×　提示：基因工程中常用农杆菌转化植物细胞。 （11）×　提示：Ti质粒上的T-DNA可整合到受体细胞的染色体上，而不是整个质粒整合到受体细胞的染色体上。 （12）√　 （13）×　提示：可更换更强大的启动子，这样的启动子更易与RNA聚合酶结合，使转录次数大大增加，从而提高基因表达水平。 （14）×　提示：受体细胞的染色体上含有抗虫基因，若抗虫基因不能表达，则经过组织培养得到的植株不能表现出抗虫性状。 （15）√　 （16）×　提示：蛋白质工程是在分子水平上对DNA分子直接进行操作的。 （17）√　 （18）×　提示：DNA与二苯胺试剂在沸水浴的条件下反应呈蓝色。 （19）×　提示：在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子大小和构象等有关。 （20）×　提示：移液器上的枪头在实验过程中用完一次更换一次。 （21）√　（22）×　（23）√ （24）×　提示：克隆人是无性生殖，有性生殖才会遵循孟德尔的遗传规律。 （25）×　提示：微生物的代谢产物不一定具有致病性。 2.（1）目的基因是一个DNA片段，直接导入后可能被降解无法稳定存在；而且不含有复制原点无法复制、不含有启动子和终止子而无法表达 （2）为DNA聚合酶提供了游离的3'端，使DNA聚合酶从3'端延伸子链 （3）防止目的基因或质粒自身环化和防止目的基因与质粒反向连接 （4）①收集药用蛋白比较容易，且不必对动物造成伤害；②不受动物性别和生长期的限制（任何生长期的雌雄动物均可生产） （5）改造基因易于操作、改造后可遗传 （6）结构和遗传物质简单、生长繁殖快、对环境敏感和容易进行遗传物质操作 （7）叶绿体DNA与原核生物DNA结构类似（或叶绿体大多数基因的结构、转录与翻译系统均与原核生物类似） 【考教衔接】 【真题1】　D　不能直接从酿酒酵母S中分离得到目的基因gadB，只能分离得到含有目的基因gadB序列的染色体DNA，如题图所示，若要获取目的基因，需要进行PCR，A错误；由题意知L-谷氨酸钠是合成γ-氨基丁酸的底物，用L-谷氨酸脱羧酶（GadB）催化L-谷氨酸（或L-谷氨酸盐）脱羧（谷氨酸→氨基丁酸＋CO2）生产γ-氨基丁酸，该过程L-谷氨酸钠的作用是底物而不是供能，B错误；菌株E.coli A中没有L-谷氨酸脱羧酶基因（gadB），不能表达产生L-谷氨酸脱羧酶（GadB），因而不能降解L-谷氨酸，而E.coli B中导入L-谷氨酸脱羧酶基因（gadB），L-谷氨酸脱羧酶基因（gadB）表达产生L-谷氨酸脱羧酶（gadB），能高效降解L-谷氨酸钠生成γ-氨基丁酸，而不是高效降解γ-氨基丁酸，C错误；图中质粒下方括号内备注含多克隆位点，表明质粒上含有多种限制酶的识别序列，除了Nco Ⅰ和Kpn Ⅰ外还有其他的限制酶可选，D正确。 【真题2】　D　研磨液有利于DNA的溶解，换为蒸馏水，DNA提取的效率会降低，A正确；DNA不溶于酒精溶液，但细胞中的某些蛋白质溶于酒精，可初步分离DNA，B正确；DNA在NaCl溶液中的溶解度随着NaCl浓度的变化而改变，因此可用不同浓度的NaCl溶液对DNA进行粗提取，C正确；在沸水浴的条件下，DNA遇二苯胺会被染成蓝色，二苯胺试剂用于鉴定DNA，D错误。 【真题3】　（1）磷酸二酯键　不破坏N基因，且能保证N基因正常表达　（2）C—G、U—A、A—T　（3）N基因的两条链　无扩增产物　（4）实现废物利用，减少环境污染 解析：（1）限制酶能够识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开。在构建片段甲时，将M1与M2片段分别插入质粒的Ⅰ和Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ酶切位点之间，可保证片段甲含有启动子和终止子，且不破坏N基因，从而使N基因能在菌株B2中表达。（2）向导RNA为核糖核苷酸序列，含有碱基A、U、C、G；B1基因组DNA为脱氧核苷酸序列，含有碱基A、T、C、G。故向导RNA与B1基因组DNA互补配对可形成的碱基对有G—C和C—G、A—T、U—A。（3）由题中信息“利用CRISPR/Cas9基因组编辑技术将片段甲插入B1的基因组，得到菌株B2”可知，用引物P1和P2进行PCR验证片段甲插入了细菌B1基因组所用的模板为N基因的两条链。结合题图分析可知，P4是以细菌B1基因组DNA为模板设计的引物，故N基因的两条链为模板，以P3和P4为引物进行PCR，不能扩增出目的条带。（4）焚烧秸秆会污染环境，利用高效降解纤维素的细菌处理秸秆可实现废物利用，减少环境污染。 3 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $