3.2 《基因工程的基本操作程序 第2课时》作业设计-2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

2026年道县优质教学资源评选活动 ---高二年级选择性必修3第三章第2节 《基因工程的基本操作程序 第2课时》作业设计 课程基本信息 主备人 唐莉琴 课型 新授课 学科 生物学 年级 高二年级 学段 高中 版本章节 选择性必修3第三章第二节 作业设计 课标要求 依据《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》，本课时对应课程标准中“阐明基因工程的基本操作程序，理解基因表达载体的构建是基因工程的核心步骤”的核心要求，具体细化为以下素养目标： 1. 生命观念：通过理解基因表达载体的组成及构建原理，建立“结构与功能相适应”的生命观念，明确载体各元件与目的基因表达、遗传的关联性。 2. 科学思维：能结合DNA重组工具的作用，分析基因表达载体构建的过程，推理限制酶选择、载体与目的基因连接的逻辑，提升演绎推理与模型分析能力。 3. 科学探究：能针对基因表达载体构建过程中的实际问题（如酶切位点选择、反向连接规避等），提出合理解决方案，培养工程实践思维。 4. 社会责任：认识基因表达载体构建在转基因育种、医药生产等领域的应用，关注基因工程技术的伦理规范与社会价值，树立理性看待生物技术的态度。 教材分析 本课时选自高中生物学人教版选择性必修3《生物技术与工程》中第三章基因工程的第二节《基因工程的基本操作程序》的第二步——基因表达载体的构建，是基因工程操作流程的核心环节，起到承上启下的关键作用：上承DNA重组基本工具（限制酶、DNA连接酶、载体）的知识，将工具的作用与实际操作相结合；下启目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定，是后续操作顺利进行的前提，也是理解基因工程原理的关键。 教材内容兼具理论性与实践性，既涉及分子水平的抽象原理，又关联基因工程实际操作中的技术细节，是学生从理论走向实践的重要过渡。教材以“为什么构建—由什么组成—怎样构建”为主线，同时结合示意图直观呈现载体构建过程，降低抽象知识的理解难度，同时渗透工程思维，引导学生思考技术操作的严谨性，为作业设计提供了知识框架与能力培养方向。 学情分析 学生在第一课时已学习基因工程基本操作程序的第一步——目的基因的筛选与获取，且掌握了DNA重组三大工具的结构与功能，了解质粒作为载体的基本特点；同时具备DNA复制、基因表达（转录、翻译）的必修知识储备，能理解基因表达的基本调控逻辑，为本课时学习奠定了理论基础。 虽然学生已具备一定的抽象逻辑思维和模型分析能力，能通过示意图理解分子水平的操作过程，但对微观、抽象的分子调控机制（如启动子、终止子的作用）理解仍存在困难；对工程技术的实践逻辑不熟悉，容易混淆载体各元件的功能，难以灵活运用知识解决实际操作问题。故学生需要通过分层、情境化的作业，巩固基础知识，突破理解难点，将理论知识与实际应用相结合，提升知识迁移和工程问题解决能力，同时通过习题反馈，明确自身知识漏洞，针对性查漏补缺。 作业设计思路 1.分层性原则：兼顾不同层次学生的学习需求，设置基础巩固题、能力提升题、综合探究题，实现全员达标、优生拔高。 2.情境化原则：结合基因工程实际应用案例（如转基因抗虫棉）设计习题，让学生在真实情境中运用知识，贴合课标“理论联系实践”的要求。 3.重难点聚焦原则：紧扣教材核心知识与教学难点，针对性设置题目，强化基因表达载体元件、构建流程、限制酶选择等核心考点。 4.素养导向原则：融入科学思维、工程实践、社会责任等核心素养，避免单纯知识记忆，注重培养学生的推理、分析与探究能力。 作业目标 1.知识目标：熟记基因表达载体的五大组成元件及功能，区分易混淆概念；掌握载体构建所需工具酶的作用及位点；掌握载体构建所需工具酶的作用及位点；理解载体构建的核心原则与关键操作原理。 2.能力目标：能够结合具体情境，准确判断基因表达载体各元件的位置与作用，具备分析载体构建示意图、辨析操作正误的能力；学会合理选择限制酶，解决载体构建的常见问题；梳理构建流程，夯实基因工程核心知识应用能力。 3.素养目标：形成结构与功能相适应的生命观念；培养科学思维与严谨的逻辑推理能力；规范学科术语，提升精准答题能力。 作业设计内容 第一部分 基础训练 1.关于基因表达载体的说法不正确的是 ( ) A．基因表达载体的构建是基因工程的核心步骤 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．启动子位于目的基因的上游，能够启动翻译 D．不同的目的基因所需的启动子不一定相同 2．下列关于基因工程的叙述，不正确的是 ( ) A．基因运载体的种类有质粒、噬菌体和动植物病毒等 B．EcoR Ⅰ 这种限制酶能够专一性地识别GAATTC的核苷酸序列 C．基因工程的第二个步骤是目的基因与载体结合 D．由于变异是不定向的，所以基因工程也不能定向改造生物的性状 3.如图1是利用基因工程技术培育转基因植物，生产口服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．卡那霉素抗性基因的存在有利于将含有抗原基因的细胞筛选出来图1 B．表达载体构建时需要用到限制酶SmaⅠ C．图示过程是基因工程的核心步骤 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 4.蜘蛛丝是自然界中机械性能最好的天然蛋白纤维，其强度高于制作防弹衣的凯夫拉纤维，有广泛的应用前景。近期，中国科学家利用质粒(如图2)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大量生产蜘蛛丝蛋白。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XbaⅠ和SacⅠ酶来切取目的基因图2 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聚合酶的识别结合位点，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 5.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位点，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.由于受体细胞不同，基因表达载体的构建也有所差别 6．某科研小组利用质粒(图甲)和目的基因(图乙)构建重组DNA。下列分析错误的是 ( ) A．用限制酶HindⅢ和PstⅠ切割质粒，可得到2条DNA片段 B．不能用AluⅠ切割质粒和外源DNA的原因是AluⅠ会破坏目的基因 C．构建重组DNA时，需选择SmaⅠ和PstⅠ同时切割质粒和外源DNA D．导入了重组DNA的细菌能在含四环素的培养基上生长而不能在含氯霉素的培养基上生长 第二部分 能力提升 7.材料：GR79EPSPS基因可以在草甘膦条件下恢复莽草酸途径，使植物体内芳香族化合物正常合成，避免了草甘膦对植物的致死效应；GAT基因则可以乙酰化草甘膦成为N-乙酰草甘膦，进而使得草甘膦失去除草剂活性，且GAT可以避免草甘膦在植物体内的积累。转入这两个基因的双价转基因棉花，能够耐受除草剂草甘膦，并降低草甘膦的残留。将两个耐除草剂相关基因转入棉花，获得双价转基因棉花，耐受5倍生产用草甘膦浓度，并降低草甘膦的残留，喷施除草剂5天后，转基因棉花中草甘膦残留量降低了81%-89%。2024年1月GGK2获得转基因生物安全证书(生产应用)。转基因Bt抗虫棉是将Bt毒蛋白基因转入棉花，使棉花获得抗虫特性。结合材料中双价耐除草剂转基因棉花（GGK2）及转基因抗虫棉的培育，下列关于基因表达载体的构建分析，正确的是（ ） A. 若GGK2的基因表达载体中，GR79EPSPS基因和GAT基因共用一个启动子，则二者转录形成的mRNA可直接翻译出两种不同蛋白质，实现双耐除草剂功能 B. 构建转基因抗虫棉和GGK2的基因表达载体时，需选择棉花细胞特异性启动子，以确保目的基因仅在棉花的叶片、茎秆等需抗虫或耐除草剂的部位表达 C. 喷施5倍生产用草甘膦浓度后，GGK2仍能正常生长，说明其基因表达载体中GR79EPSPS基因和GAT基因的表达量，足以抵抗高浓度草甘膦的作用 D. 若将GGK2的耐除草剂基因与转基因抗虫棉的抗虫基因整合到同一载体中，构建三价转基因棉花载体，只需保证三个目的基因插入载体的启动子和终止子之间，无需考虑插入顺序 8.科学家从某细菌中提取抗盐基因，转入烟草并培育成转基因抗盐烟草，培育过程如图3所示，表1中为相关限制酶识别序列及切割位点。请回答下列问题。 限制酶 BamH Ⅰ Bcl Ⅰ Sau3A Ⅰ HindⅢ 识别序列及切割位点 GGATCC CCTAGG TGATCA ACTAGT GATC CTAG AAGCTT TTCGAA 表1 图3 (1)利用PCR技术扩增抗盐基因前，需先获得细菌的 ，在设计引物时需要在两种引物的 端分别加上 序列，以便重组质粒的构建和筛选。 (2)若用Sau3AⅠ不同程度地酶切过程①获得的重组质粒，最多可能获得 种大小不同的DNA片段。若Sau3AⅠ酶切的DNA末端与BamHⅠ酶切的DNA末端连接，对于该连接部位，能否被BamHⅠ酶识别？ (填“能”“不能”或“不一定能”)。 （3）步骤①所使用的运载体中未标出的必需元件还有 ，它们的功能是 。将转入抗盐基因的烟草细胞在固体培养基上培育成完整的植株需要用 技术，此过程除营养物质外还必须向培养基中添加 。 参考答案 1.C 2.D 3.B 4.C 5.B 6.C 7.C 8. (1) 基因组DNA 　 5′ GGATCC和AAGCTT　 (2) 7　不一定能　 (3) 启动子、终止子　 启动子：RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA， 终止子： 终止转录 植物组织培养 植物激素(生长素和细胞分裂素) 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $