选必3 第11单元 第4讲 素养提升课——破译新情境 系统实验知能 增分主观大题（课件）-【新高考方案】2025版高考生物一轮总复习（江苏专版）

第4讲 素养提升课—— 破译新情境·系统实验知能·增分主观大题 一、破译新情境—— 抽象、理性的学科情境要读懂 内容索引 一、破译新情境 二、系统实验知能 抽象、理性的学科情境要读懂 高中生物实验常用方法 三、增分主观大题 生物技术类主观题的题点考法集训 一、破译新情境—— 抽象、理性的学科情境要读懂 新情境问题(一)　 减少“白色污染”，推进现代绿色农业发展 [科普科研材料] 在我国农业生产中，以聚乙烯为主要成分的塑料地膜得到广泛应用。在干旱寒冷的气候条件下，地膜的保水增温作用尤为显著，促进了农业的增产增效，但带来了严重的环境污染问题。地膜残留物破坏了农田生态环境和土壤结构，对作物生长发育造成了“负面效应”。 研究者以啮食塑料的昆虫大蜡螟、黄粉虫为材料，分离其肠道细菌，通过人工驯化、共代谢富集、选择培养等手段筛选出对聚乙烯地膜具有较强降解能力的功能菌株，验证其降解性能，为研制高效降解菌剂加速农用地膜残膜降解、减少“白色污染”、推进现代绿色农业发展提供菌种资源。 [内蕴知识解读] (1)将不同来源的大蜡螟、黄粉虫幼虫放入饲养盒中，饥饿2 d后，加入剪碎的聚乙烯膜片饲喂驯化10 d。将饲喂驯化后的虫体进行表面灭菌处理后，用解剖刀划破虫体，从中挑出肠道放入灭菌研钵中，加入1～3 mL　　　　充分研磨制备肠道液，将肠道液加到定量的富集培养基中培养。富集培养的目的是　　　　　　　　　　。 (2)将昆虫肠道菌富集培养液加入以聚乙烯粉末为　　　　　　的选择培养液中，适宜条件驯化培养10 d。 (3)将一定量的大蜡螟、黄粉虫的肠道菌驯化培养液分别涂布到固体选择培养基上，每个样品做3个平板，并在30 ℃的 　　　　　中培养5～7 d。根据菌落的特征挑取生长的菌株，在培养基上反复多次划线分离、纯化，4 ℃保存备用。在此步骤中用到的接种方法有　　　　　　　　　　　　。 (4)将筛选出的聚乙烯降解菌在加入定量聚乙烯膜片的基础培养液中培养5 d，测定聚乙烯膜片的失重率，初步比较各菌株的降解能力。 据此推测聚乙烯膜片的失重率与___________________呈正相关。 (5)欲培育具有降解聚乙烯能力的植物，可利用　　　　　　　　　　　　技术得到。请简要写出实验思路：____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 答案：(1)无菌水　增加功能菌株的浓度　(2)唯一碳源　(3)恒温培养箱　稀释涂布平板法和平板划线法　(4)菌株降解聚乙烯的能力(或菌株使聚乙烯膜片减少的质量)　(5)基因工程和植物组织培养　从降解聚乙烯的菌株中获得降解聚乙烯的相关基因(目的基因)，构建Ti质粒表达载体，利用农杆菌转化法将表达载体导入到相关植物细胞中(并对目的基因进行检测与鉴定)，通过植物组织培养将细胞培养成植株(并检测植株是否具有降解聚乙烯的能力) [迁移创新训练] 1．(2024·南通检测)餐厨垃圾废液中的淀粉、蛋白质、脂肪等微溶性物质可以被微生物分解并利用，但由于初期有益微生物数量相对较少，存在发酵周期长、效率低等缺点，极易对环境造成污染。为探究圆褐固氮菌和巨大芽孢杆菌处理某餐厨垃圾废液的最佳接种量比，来制备微生物菌剂，研究者做了如下实验： 将两种菌液进行不同配比分组处理如下表所示： 编号 R0 R1 R2 R3 圆褐固氮菌∶巨大芽孢杆菌 1∶0 0∶1 1∶1 2∶1 (1)将上表菌液分别接种于100 mL____________中进行振荡培养。 (2)振荡处理的目的是____________________________________。 (3)本实验还需设置对照组为__________________________。 (4)培养3天后测定活菌数，取一定量菌液进行__________稀释，然后分别取0.1 mL的菌液采用__________法接种于基本培养基中培养。 (5)进行计数时，可依据__________对两种菌进行区分，并选取菌落数在30～300内的平板进行计数，利用此方法计数的结果会比实际菌数偏______。实验结果如图1所示，由实验结果可知________________________________。 为进一步探究菌种比例对该餐厨垃圾废液中蛋白质、脂肪等有机物的降解效果，测得15天内废液中蛋白质、脂肪的含量变化如图2所示： (6)由实验结果可知分别选取__________(填编号)的接种比对该餐厨垃圾废液中蛋白质、脂肪降解效果最好。 (7)餐厨垃圾废液中的某些细菌可将尿素分解成CO2和NH3，供植物吸收和利用。下列关于分解尿素细菌的分离和计数的叙述，正确的是(　 ) A．分解尿素的细菌是以尿素的分解产物CO2作为碳源的 B．倒平板时应将打开的培养皿盖放到一边，以免培养基溅到皿盖上 C．培养基中KH2PO4等的作用之一是作为缓冲剂保持pH稳定 D．若实验组菌落平均数为37个/平板，空白对照平板上有3个菌落，则本组菌落数的平均值为34个/平板 解析：(1)要探究圆褐固氮菌和巨大芽孢杆菌处理某餐厨垃圾废液的最佳接种量比，故需要将不同配比的菌液接种在100 mL某餐厨垃圾废液中。(2)为了保证氧气供应及使目的菌与培养液充分接触，需要进行振荡培养。(3)另外为了减小误差，还需要设置对照组，接种等量无菌水。(4)培养3天后要测定活菌数，需要利用稀释涂布平板法进行接种，故需要取一定量菌液进行梯度稀释，然后分别取0.1 mL的菌液采用涂布法接种于基本培养基中培养。 (5)可以根据菌落特征区分两种菌，为了保证结果准确，一般选择菌落数在30～300的平板进行计数。利用此方法计数的结果会比实际菌数偏小。根据实验数据可知，两种菌混合接种时有效菌落数均大于单独接种，且两菌种接种量比例为1∶1时，废液中两种菌种的有效活菌数能够实现同步最大化。(6)由实验数据可知，R3接种组随着处理时间的延长，蛋白质的含量下降最明显，即蛋白质的降解效果最好；R1接种组随着处理时间的延长，脂肪的含量下降最明显，即脂肪的降解效果最好。 (7)分解尿素的细菌是异养型，不能以CO2作为碳源，A错误；倒平板时，不能将打开的培养皿盖放到一边，以免微生物污染，B错误；培养基中KH2PO4等的作用之一是作为缓冲剂保持pH稳定，C正确；在完全正确的操作情况下，空白对照组中不应出现菌落，若空白对照组出现菌落，说明操作过程中存在微生物污染，属于实验失误，所有实验数据均不应采用，D错误。 答案：(1)某餐厨垃圾废液　(2)供氧、使目的菌与培养液充分接触　(3)接种等量无菌水　(4)梯度　涂布　(5)菌落特征　小　两种菌混合接种时有效菌落数均大于单独接种；两菌种接种量比例为1∶1时，废液中两种菌种的有效活菌数能够实现同步最大化　(6)R3、R1　(7)C 2．纤维素水解液中富含葡萄糖和木糖。科研人员拟对野生型大肠杆菌的代谢途径进行改造，以利用纤维素水解液生产莽草酸(SA)。 (1)在野生型大肠杆菌的代谢过程(如图)中，葡萄糖作为首选的优质碳源，通过________过程产生大量能量，用于菌体生长。 (2)研究发现，木糖可通过a酶催化的代谢过程，转变为中间产物，进入图中的葡萄糖代谢途径，但木糖无法直接转化为SA。在富含葡萄糖和木糖的条件下，野生型大肠杆菌代谢产生的SA仍然很少，从代谢途径分析，其原因是_________________________________。 (3)为利用纤维素水解液中的优质碳源葡萄糖生产SA，需对野生型大肠杆菌进行代谢途径改造。科研人员敲除图中a酶、c酶和d酶基因，请写出在此基础上进一步改造的思路及目的。 ___________________________________。 (4)请尝试用同位素标记法验证改造后的大肠杆菌代谢物SA中的碳全部来自葡萄糖，写出实验思路并预期实验结果。 ___________________________________。 解析：(1)根据题中图示，大肠杆菌吸收葡萄糖后，通过有氧呼吸途径产生大量能量，供细菌生长。(2)木糖不能直接产生代谢产物SA，而是需要通过a酶转化生成中间产物后进入葡萄糖代谢途径，通过PEP转化为SA。在富含葡萄糖和木糖的条件下，大肠杆菌快速增殖，细胞呼吸消耗大量的葡萄糖，产生SA的量很少。 (3)利用纤维素水解液中优质碳源葡萄糖生产SA，需要阻断PEP向丙酮酸的转化，但阻断了丙酮酸的产生，会影响细菌的能量供应，进一步影响细菌的生长；这就需要改造木糖的转化途径，让木糖直接转化为丙酮酸，以维持细胞的能量供应，优质葡萄糖则转化生成SA。所以在敲除a酶、c酶、d酶基因后，再导入能使木糖直接转化为丙酮酸的酶基因，另外再改造e酶基因的结构，提高e酶的活性，提高SA的产量。 (4)用14C标记葡萄糖后，利用14C标记的葡萄糖和未标记的木糖混合培养基培养改造后的大肠杆菌，一段时间后检测产物SA中碳元素的标记情况。如果所有SA中碳元素都是14C，则说明SA中的碳只来自葡萄糖；如果有的SA中的碳不含有14C，则说明SA中的碳有的来自木糖。实验思路及预期结果见答案。 答案：(1)有氧呼吸　(2)PEP大部分转化为丙酮酸，进入柠檬酸循环，仅有少量PEP转化为SA　(3)导入新基因，使木糖直接转变为丙酮酸，大肠杆菌可利用木糖正常生长，利用葡萄糖生产SA；改造e酶基因，显著提高e酶活性，催化PEP产生更多的SA　(4)实验思路：在由13C(或14C)标记的葡萄糖和未标记的木糖为碳源的培养基中培养改造后的大肠杆菌，检测SA中碳元素的标记情况。预期结果：SA中全部的碳元素携带13C(或14C)标记 新情境问题(二)　 抗高温作物新品种的培育及其分子机制的研究 [科普科研材料] 全球变暖引起的高温胁迫会导致农作物减产，阐明高温抗性分子机制对于培育耐高温作物新品种具有重要价值。 材料一　研究表明，水稻高温抗性与T序列密切相关。欲将耐热性更强的非洲稻(C品系)中T序列所在片段转移到耐热性相对较弱的亚洲稻(W品系)中，通过杂交育种的方法筛选得到N品系(见图1)。 材料二　T序列上存在T1和T2两个非等位基因，采用基因编辑技术分别获得了T1和T2基因敲除的W突变植株，高温处理下，T1和T2突变株的植株存活率分别显著降低和增高。两种突变株杂交后得F1，F1自交，获得了T1和T2基因均敲除的双突变体植株。检测发现双突变体的耐热性与T2突变体相似。将T1和T2蛋白分别标记上红色、绿色荧光，常温条件下，观察到红色荧光主要分布在细胞膜，绿色荧光则分布在细胞质基质和叶绿体。高温刺激后，细胞膜上的红色荧光强度减弱，细胞质基质中的红色荧光强度明显增强，且和绿色荧光发生了位置重叠。 材料三　T2蛋白含量偏高会破坏类囊体结构，高温条件下，N品系叶绿体中T2蛋白含量显著低于W品系。细胞内蛋白质的降解主要有蛋白酶体降解途径(MG132为其阻断剂)和液泡降解途径(E64d为其阻断剂)，实验结果及相关作用机制如图2、图3所示。 [内蕴知识解读] (2)材料二中获得T1和T2基因均敲除的双突变体植株的原因是________________________________________________________。根据荧光强度的变化，推测高温刺激后，_________________。 (3)图2结果表明　　　　　　　　　　　。图3中A、B、C所表示的物质或结构分别是　　　　　　　　　　。 (4)综合以上材料分析，阐明非洲稻(C品系)耐高温的分子机制：______________________________________________________________________________________________________________________。 (5)结合上述材料的研究成果，提出一项培育耐高温作物新品种的思路：___________________________________。 单株产量在常温下与W品系无显著差异(或稍有降低)，但在高温条件下产量显著增加 (2)F1在减数分裂过程中，T1基因和T2基因所在的染色体片段发生互换，导致分别产生了T1和T2基因均敲除了的雄配子和雌配子，这样的雌、雄配子结合产生了双突变体植株　细胞膜上的T1蛋白转移到细胞质基质中，并与T2蛋白结合　(3)T2蛋白通过液泡途径降解　T1蛋白、T2蛋白、液泡　 (4)细胞膜上的T1蛋白接受高温刺激后，发生内吞，进入细胞质基质并与T2蛋白结合，使T2蛋白进一步在液泡内降解，导致进入叶绿体的T2蛋白减少，从而降低对类囊体膜结构的损伤，使光合作用正常进行　(5)利用基因工程(或转基因技术)，将T1基因导入相关作物中；诱导作物细胞中T1基因过量表达；敲除作物细胞中的T2基因 [迁移创新训练] 1．为了寻找控制植物生长发育的相关基因，研究人员从被Ds(含卡那霉素抗性基因)插入的拟南芥突变体库中， 筛选得到两个突变体(ovp1和eed1) 。 (1)突变体ovp1和eed1分别自交，将收获的种子用0.1%的HgCl2溶液消毒10分钟，然后用________洗涤。将处理好的种子接种于添加____________的MS基本培养基上培养，十天后统计绿色苗和黄色苗的数量，结果如下表。 ①在培养基上正常生长的绿色幼苗的DNA中含有______________。 突变体植物 绿色苗 黄色苗 ovp1 3 326 3 544 eed1 3 736 1 852 ②ovp1和eed1分别自交，后代中绿色苗与黄色苗的性状比例分别为______________，由此推测ovp1可能为____________________突变体，eed1可能为______________突变体。 (2)为了验证上述推测是否正确，研究人员进行了如下杂交实验 组别 杂交亲本 子代中的 绿色苗/株 子代中的 黄色苗/株 1 ovp1(母本)× 野生型(父本) 444 429 2 ovp1(父本)×野生型(母本) 0 600 3 eed1(母本)×野生型(父本) 336 307 4 eed1(父本)×野生型(母本) 321 326 续表 ①1组和2组杂交结果说明__________________。 ②3组和4组杂交结果说明__________________。 (3)为了确定Ds片段的插入位置，科研人员提取突变体ovp1的基因组DNA，限制酶切割后用__________________________连接，依据Ds片段的已知序列设计引物，扩增出______________，进一步测定其碱基序列。 解析：(1)突变体ovp1和eed1分别自交，将收获的种子用0.1%的HgCl2溶液消毒10分钟，然后用无菌水洗涤，洗去消毒液。由于拟南芥突变体中被导入Ds(含卡那霉素抗性基因)，则可用含有卡那霉素的培养基进行筛选。①绿色幼苗的DNA中含有Ds片段，可以在含有卡那霉素的选择培养基上正常生长。②ovp1自交后代的性状比例为绿色苗∶黄色苗＝1∶1，则说明配子致死，eed1自交后代的性状比例为绿色苗∶黄色苗＝2∶1，则说明胚胎纯合致死。 (2)①1组杂交，后代绿色苗∶黄色苗＝1∶1,2组杂交，后代只有黄色苗，则说明ovp1为(含Ds的)雄配子(花粉) 致死突变体。②3组杂交，后代绿色苗∶黄色苗＝1∶1；4组杂交，后代绿色苗∶黄色苗＝1∶1，则eed1可能为显性纯合胚胎致死突变体。(3)基因工程中要用DNA连接酶连接DNA片段，为了确定Ds片段的插入位置，科研人员提取突变体ovp1的基因组DNA，用限制酶切割后用DNA连接酶连接。依据Ds片段的已知序列设计引物，则可扩增出被Ds片段插入的基因，进一步测定其碱基序列。 答案：(1)无菌水　卡那霉素　①Ds片段(或卡那霉素抗性基因)　②1∶1、2∶1　配子致死　胚胎纯合致死　(2)①ovp1为(含Ds的)雄配子(花粉) 致死突变体　②eed1为显性纯合胚胎致死突变体　(3)DNA连接酶　被Ds片段插入的基因 2．人参皂苷Rh2是人参中重要的活性组分之一，具有抗肿瘤和免疫调节等功能。我国科研人员以酵母菌为受体细胞，经改造获得Rh2前体物质A高产的L菌株。科研人员对其继续进行基因工程改造，以期获得人参皂苷Rh2高产的细胞工厂菌株。 (1)相比于植物细胞，选择酵母菌作为受体细胞的主要优势是_______________________________________________________________________(答出3点即可)。 (2)前体物质A可依次经过P酶和N酶转化为人参皂苷Rh2。科研人员通过__________方法获得大量P和N基因片段，然后再用限制酶和________酶处理，将他们连接形成重组DNA片段。科研人员将基因编辑质粒、引导序列质粒和重组DNA片段导入L菌。据图1分析，为初步筛选得到成功转入两种质粒的受体菌，需要用__________________的培养基。再通过分子水平技术确定重组DNA片段整合到L菌染色体上。 (3)科研人员筛选得到成功转化的R菌株，将其与L菌株置于相同条件下培养，发酵一段时间后检测人参皂苷Rh2和前体物质A的含量，结果如图2。据图2分析，R菌株能____________________。 (4)结合上述研究，在此基础上进一步提升R菌株生产能力的可行方案是_______________________________________________ _________________________________________________。 解析：(1)选择酵母菌作为受体细胞的优点有繁殖快、细胞遗传物质相对较少、易培养、产物含量高、产物易分离。(2)大量获得目的基因的方法是采用PCR技术，构建基因表达载体需要的工具酶是限制酶和DNA连接酶，根据图1分析，表达载体上含色氨酸合成酶基因和尿素合成酶基因，含有表达载体的受体菌能在无色氨酸和尿素的培养基上生长，其他细菌不能生长，故用不含色氨酸和尿素的培养基将含有重组质粒的受体细胞筛选出来。 (3)据图2分析，转化成功的R菌，与标准参考对照，R菌的曲线的特点是曲线上的峰值和对照组大致相同，故能合成人参皂苷Rh2和前体物质A。(4)据图2分析，R菌能合成人参皂苷Rh2和前体物质A，但前体物质A的含量的峰值较低，根据上述分析，综合研究，提升R菌株生产能力的方案为提取L菌的合成前体物质A的基因，构建基因表达载体并导入R菌内，筛选人参皂苷Rh2和前体物质A合成量都较高的目的R菌，然后扩大培养。 答案：(1)繁殖快、细胞遗传物质相对较少、易培养、产物含量高、产物易分离(答3点即可)　(2)PCR扩增　DNA连接　不含尿素和色氨酸　(3)合成人参皂苷Rh2和前体物质A　(4)提取L菌的合成前体物质A基因，构建基因表达载体并导入R菌内，筛选人参皂苷Rh2和前体物质A合成量都较高的目的R菌，然后扩大培养 二、系统实验知能—— 高中生物实验常用方法 [专题提能训练] 1．(2023·辽宁高考)科学家根据对部分植物细胞观察的结果，得出“植物细胞都有细胞核”的结论。下列叙述错误的是(　 ) A．早期的细胞研究主要运用了观察法 B．上述结论的得出运用了归纳法 C．运用假说—演绎法将上述结论推演至原核细胞也成立 D．利用同位素标记法可研究细胞核内的物质变化 √ 解析：早期的细胞研究需要使用显微镜等工具，主要运用了观察法，A正确；根据部分植物细胞都有细胞核，得出植物细胞都有细胞核这一结论，运用的是归纳法中的不完全归纳法，B正确；原核细胞中没有成形的细胞核，C错误；同位素标记可用于示踪物质的运行和变化规律，故可利用同位素标记法研究细胞核内的物质变化，D正确。 2．下列关于科学实验或研究中采用的方法的叙述，错误的是(　 ) A．分离细胞器时利用了差速离心法 B．研究细胞膜的流动性时，用到了荧光标记法 C．研究分泌蛋白的合成与分泌时，利用了同位素标记法 D．通过构建数学模型的方法来制作真核细胞的三维结构模型 √ 解析：由于细胞器的大小及质量不同，运用差速离心法，可以将细胞中各种细胞器分离开来，A正确；细胞膜上的蛋白质是可以运动的，实验中用荧光染料标记小鼠及人细胞膜上的蛋白质研究细胞膜的流动性，B正确；研究分泌蛋白的合成与分泌利用的是同位素标记法，C正确；真核细胞的三维结构模型属于物理模型，D错误。 3．(2024年1月·贵州高考适应性演练)合适的实验材料、科学的实验方法、正确的实验操作是达成实验目的的前提。下列叙述正确的是(　 ) A．检测还原糖可选用新配制的斐林试剂且需要进行水浴加热 B．制作有丝分裂临时装片的步骤依次是解离、染色、漂洗、制片 C．进行噬菌体侵染实验时，需用含32P的培养基培养噬菌体 D．洋葱鳞片叶外表皮可作为低温诱导染色体加倍的实验材料 √ 解析：还原糖的检测需要用新配制的斐林试剂，且该实验需要进行水浴加热，A正确；制作有丝分裂临时装片的步骤依次是解离、漂洗、染色、制片，B错误；噬菌体是病毒，必须寄生在活细胞中才能增殖，因此无法用含32P的培养基培养噬菌体，C错误；洋葱鳞片叶外表皮是高度分化的细胞，不能进行分裂，因此低温无法诱导染色体加倍，D错误。 4．(2024·连云港检测)下列有关科学研究的叙述，错误的是(　 ) 选项 实验生物 实验过程 实验结果与推测 A R型和S型肺炎链球菌 将R型活菌与经DNA酶处理过的S型细菌的DNA混合培养并观察 只生长R型细菌；可推测DNA被水解，失去遗传效应 B T2噬菌体、大肠杆菌 用35S标记的T2噬菌体感染普通的大肠杆菌，短时间保温，离心获得上清液并检测 上清液放射性很高；可推测DNA是遗传物质 √ C 烟草花叶病毒、烟草 用从烟草花叶病毒分离出的RNA侵染烟草并观察 烟草出现病斑；可推测烟草花叶病毒的RNA可能是遗传物质 D 大肠杆菌 将15N标记DNA的大肠杆菌培养在14N培养基中，经三次分裂后检测 含15N的DNA占DNA总数1/4；可推测DNA进行半保留复制 续表 解析：S型细菌的DNA是转化因子，能将R型细菌转化为S 型细菌，若将R型活菌与经DNA酶处理过的S型细菌的DNA混合培养并观察，结果只生长R型细菌，由此可推知DNA被水解，失去遗传效应，A正确；用35S标记的T2噬菌体感染普通的大肠杆菌，短时间保温，离心获得上清液并检测，上清液放射性很高，说明噬菌体侵染细菌时蛋白质外壳没有进入细菌，但据此不能推测DNA是遗传物质，B错误； 用从烟草花叶病毒分离出的RNA侵染烟草并观察，结果烟草出现病斑，由此可推测烟草花叶病毒的RNA可能是遗传物质，C正确；将15N标记DNA的大肠杆菌培养在14N培养基中，经三次分裂后检测，结果有8个DNA分子，含15N的DNA有2个，占DNA总数的1/4，由此可推测DNA进行半保留复制，D正确。 5．[多选]下列有关人类对遗传学研究历史的说法，错误的是(　 ) A．孟德尔提出了基因的概念，并证明了真核生物细胞核基因的遗传遵循基因分离定律 B．赫尔希和蔡斯通过放射性同位素标记法，证明了T2噬菌体的遗传物质主要是DNA C．梅塞尔森和斯塔尔通过放射性同位素标记技术和差速离心法，证明了DNA的半保留复制 D．摩尔根用果蝇作实验材料，并通过假说—演绎法，证明了控制眼色的基因位于性染色体上 √ √ √ 解析：约翰逊提出了基因的概念，A错误；赫尔希和蔡斯通过放射性同位素标记法，证明了T2噬菌体的遗传物质是DNA，B错误；梅塞尔森和斯塔尔证明了DNA半保留复制，利用了大肠杆菌和同位素标记技术以及密度梯度离心法，C错误；摩尔根用果蝇作实验材料，并通过假说—演绎法，证明了控制眼色的基因位于性染色体上，D正确。 三、增分主观大题—— 生物技术类主观题的题点考法集训 高考试题对生物技术类主观题的考查内容多集中于基因工程，其次是发酵工程，涉及细胞工程的内容相对较少。对发酵工程的考查常借助生产实践情境，结合微生物细胞代谢特点对传统发酵技术的原理、过程和微生物筛选与计数原理进行考查；对基因工程的考查主要是针对基因工程各步骤的操作原理进行分析，如限制酶、引物的选择，基因表达载体的构建，基因表达产物的检测等；近两年对基因工程的考查还常与基因的表达、遗传规律相结合进行命题，试题综合性强，难度较高。审答这类问题，首先明确试题设问的方向，然后联系教材知识或平时训练的解题模型，再组织语言解答。这要求复习备考时，要特别重视对教材概念、原理、方法、操作流程等知识的理解和融通。 1．(2023·浙江6月选考，节选)我国首次利用转基因和体细胞核移植技术成功培育了高产赖氨酸转基因克隆奶牛。提取总RNA，对总RNA进行　　　　处理，以去除DNA污染，再经逆转录形成cDNA，并以此为　　　　　　，利用特定引物扩增目的基因片段。结果显示目的基因在转基因牛乳汁中的脱落细胞内表达，而不在牛耳组织细胞内表达，原因是_____________________________________。 答案：DNA酶　PCR的模板　构建的表达载体只含有乳腺特异性启动子，只能在乳腺细胞中启动转录(表达)，而在牛耳细胞中不能表达 2．(2023·全国乙卷，节选)某研究小组设计了一个利用作物秸秆生产燃料乙醇的小型实验。其主要步骤是：先将粉碎的作物秸秆堆放在底部有小孔的托盘中，喷水浸润、接种菌T，培养一段时间后，再用清水淋洗秸秆堆(清水淋洗时菌T不会流失)，在装有淋洗液的瓶中接种酵母菌，进行乙醇发酵(酒精发酵)。 (1)在粉碎的秸秆中接种菌T，培养一段时间后发现菌T能够将秸秆中的纤维素大量分解，其原因是　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)采用液体培养基培养酵母菌，可以用淋洗液为原料制备培养基，培养基中还需要加入氮源等营养成分，氮源的主要作用是__________________________________________________________________________________________________________(答出1点即可)。 答案：(1)菌T能够分泌纤维素酶　(2)为合成微生物细胞结构提供原料(微生物细胞中的含氮物质，如核酸、蛋白质、磷脂) 3．(2023·全国甲卷)接种疫苗是预防传染病的一项重要措施，乙肝疫苗的使用可有效阻止乙肝病毒的传播，降低乙型肝炎发病率。乙肝病毒是一种DNA病毒。重组乙肝疫苗的主要成分是利用基因工程技术获得的乙肝病毒表面抗原(一种病毒蛋白)。回答下列问题。 (1)接种上述重组乙肝疫苗不会在人体中产生乙肝病毒，原因是________________________________________________________。 (2)制备重组乙肝疫苗时，需要利用重组表达载体将乙肝病毒表面抗原基因(目的基因)导入酵母细胞中表达。重组表达载体中通常含有抗生素抗性基因，抗生素抗性基因的作用是____________________。能识别载体中的启动子并驱动目的基因转录的酶是____________。 (3)目的基因导入酵母细胞后，若要检测目的基因是否插入染色体中，需要从酵母细胞中提取______________进行DNA分子杂交，DNA分子杂交时应使用的探针是____________________________。 (4)若要通过实验检测目的基因在酵母细胞中是否表达出目的蛋白，请简要写出实验思路。 _______________________________________________________。 解析：(1)重组乙肝疫苗的主要成分是乙肝病毒表面抗原，由于不含乙肝病毒的遗传物质，故接种该疫苗不会在人体中产生乙肝病毒。(2)抗生素抗性基因为标记基因，其作用是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受体细胞筛选出来。启动子是一段有特殊序列结构的DNA片段，位于基因的上游，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需要的蛋白质。 (3)目的基因导入酵母细胞后，若要检测目的基因是否插入染色体中，可采用DNA分子杂交技术，即将酵母细胞中的基因组DNA提取出来，在含有乙肝病毒表面抗原基因的DNA片段上用放射性同位素等作标记，以此作为探针，使探针与基因组DNA杂交，如果显示出杂交带，就表明目的基因已插入染色体DNA中。(4)若要通过实验检测目的基因在酵母细胞中是否表达出目的蛋白，应从转基因酵母菌中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原—抗体杂交，若有杂交带出现，表明目的基因在酵母细胞中表达出目的蛋白。 答案：(1)重组乙肝疫苗的主要成分是乙肝病毒表面抗原，由于不含乙肝病毒的遗传物质，接种该疫苗不会在人体中产生乙肝病毒　(2)鉴别受体细胞(酵母菌)中是否含有目的基因(乙肝病毒表面抗原基因)，从而将含有目的基因的受体细胞筛选出来　RNA聚合酶　(3)基因组DNA　用放射性同位素等标记的含有乙肝病毒表面抗原基因的DNA片段　(4)从转基因酵母菌中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原—抗体杂交，观察是否有杂交带出现 4．(2023·海南高考，节选)基因递送是植物遗传改良的重要技术之一，我国多个实验室合作开发了一种新型基因递送系统(切—浸—生芽Cut-Dip-Budding，简称CDB法)。图1与图2分别是利用常规转化法和CDB法在某植物中递送基因的示意图。 (1)图1与图2中，农杆菌侵染植物细胞时，可将外源基因递送到植物细胞中的原因是____________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (2)已知某酶(PDS)缺失会导致植株白化。某团队构建了用于敲除PDS基因的CRISPR/Cas9基因编辑载体(含有绿色荧光蛋白标记基因)，利用图2中的CDB法将该重组载体导入植株B，长出毛状根，成功获得转化植株B。据此分析，从毛状根中获得阳性毛状根段的方法是_____________________________________，图2中，鉴定导入幼苗中的基因编辑载体是否成功发挥作用的方法是　　　　　　　　　，依据是__________________________________。 (3)与常规转化法相比，采用CDB法进行基因递送的优点是________________________________________________________________________________________________________________________________________________(答出2点即可)。 解析：(1)图1与图2中，农杆菌侵染植物细胞时，利用了农杆菌含有的Ti质粒的作用，Ti质粒中的T-DNA能将外源基因递送到植物细胞中，并与植物细胞的染色体DNA整合到一起。 (2)利用图2中的CDB法将含有绿色荧光蛋白标记基因的重组载体导入植株B，长出毛状根，成功获得转化植株B，该过程中通过荧光检测选择带有绿色荧光标记的毛状根即为阳性毛状根段，图2中，鉴定导入幼苗中的基因编辑载体是否成功发挥作用的方法是观察幼苗是否表现出白化特征，因为PDS缺失会导致植株白化，而白化苗的出现意味着通过基因编辑技术成功实现PDS基因的敲除。(3)与常规转化法相比，采用CDB法进行基因递送的优点主要表现在操作方法简单，且培养周期较短。 答案：(1)Ti质粒中的T-DNA能将外源基因递送到植物细胞中，并与植物细胞的染色体DNA整合到一起　(2)荧光检测选择带有绿色荧光标记的毛状根　观察幼苗是否表现出白化特征　PDS缺失会导致植株白化，白化苗的出现意味着通过基因编辑技术成功实现PDS基因的敲除　(3)操作方法简单，且培养周期较短 5．(2023·江苏高考)为了将某纳米抗体和绿色荧光蛋白基因融合表达，运用重组酶技术构建质粒，如图1所示。请回答下列问题： (1)分别进行PCR扩增片段F1与片段F2时，配制的两个反应体系中不同的有__________，扩增程序中最主要的不同是______________________。 (2)有关基因序列如图2。引物F2F、F1R应在下列选项中选用________。 A．ATGGTG……CAACCA B．TGGTTG……CACCAT C．GACGAG……CTGCAG D．CTGCAG……CTCGTC (3)将PCR产物片段与线性质粒载体混合后，在重组酶作用下可形成环化质粒，直接用于转化细菌。这一过程与传统重组质粒构建过程相比，无需使用的酶主要有____________________。 (4)转化后的大肠杆菌需采用含有抗生素的培养基筛选，下列叙述错误的有________。 A．稀释涂布平板需控制每个平板30～300个菌落 B．抗性平板上未长出菌落的原因一般是培养基温度太高 C．抗性平板上常常会出现大量杂菌形成的菌落 D．抗性平板上长出的单菌落无需进一步划线纯化 (5)为了验证平板上菌落中的质粒是否符合设计，用不同菌落的质粒为模板，用引物F1F和F2R进行了PCR扩增，质粒P1～P4的扩增产物电泳结果如图3。根据图中结果判断，可以舍弃的质粒有________。 (6)对于PCR产物电泳结果符合预期的质粒，通常需进一步通过基因测序确认，原因是__________________________________________ _______________________________________________________________________________________________________________________________________________。 解析：(1)进行PCR反应所需的条件：引物、酶、dNTP、模板和缓冲液(一般要添加Mg2＋)。分别进行PCR扩增片段F1与片段F2时，配制的两个反应体系中不同的有模板、引物。扩增程序中最主要的不同是延伸的时间。(2)由图1可知，引物F2F用于扩增F2片段(AnB1)，引物F1R用于扩增F1片段(EGFP)。由于同源序列的存在，在扩增F2片段(AnB1)时，引物要先加上一段与F1片段(EGFP)互补的序列，再加上一段与F2片段(AnB1)互补的序列，分析各选项，C选项中的碱基序列符合；同理在扩增F1片段时，D选项中的碱基序列符合。 (3)传统重组质粒构建时，会用一定的限制酶切割载体，使它出现一个切口，然后用同种限制酶或能产生相同末端的限制酶切割含有目的基因的DNA片段，再利用DNA连接酶将目的基因片段拼接到载体的切口处。将PCR产物片段与线性质粒载体混合后，在重组酶作用下可形成环化质粒，该过程不需要使用限制酶、DNA连接酶。 (4)用稀释涂布平板法计数时，为了使结果更准确，一般选择菌落数为30～300的平板进行计数，稀释涂布平板不需要控制每个平板的菌落数，A错误；抗性平板上未长出菌落的原因一般是转化失败或涂布器温度过高，B错误；转化后的大肠杆菌需采用含有抗生素的培养基筛选，一般含有重组质粒的大肠杆菌才能生长，故抗性平板上不会出现大量杂菌形成的菌落，C错误；稀释涂布平板法和平板划线法均为分离纯化微生物的方法，用稀释涂布平板法在抗性平板上接种后，长出的单菌落无需进一步划线纯化，D正确。 (5)EGFP的长度为720 bp，AnB1的长度为390 bp，二者的总长为720＋390＝1 100(bp)，用不同菌落的质粒为模板，用引物F1F和F2R进行PCR扩增，若质粒符合设计，则应扩增出长度为1 100 bp的片段，根据图中结果判断，可以舍弃的质粒有P3、P4。(6)电泳仅能检测DNA分子的大小，无法确定DNA分子的碱基序列是否正确，因此对于PCR产物电泳结果符合预期的质粒，通常需进一步通过基因测序确认。 答案：(1)模板、引物　延伸时间　(2)CD　(3)限制酶、DNA连接酶　(4)ABC　(5)P3、P4　(6)电泳仅能检测DNA分子的大小，无法确定DNA分子的碱基序列是否正确 $$