第9单元 大题加油站(五) 生物技术与工程高频考点与能力培养-（配套课件）【赢在微点·顶层设计】2027年高中生物学高考一轮总复习（多选版）

(五)生物技术与工程高频考点与能力培养 大题加油站 2 高频考点1 赢在微点 生物 大一轮 微生物培养 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 3 　　该命题点常见考查形式有两种，一是直接考查培养基成分、培养基制备方法、无菌技术操作等基础知识的识记；二是考查特定情境下对某一微生物的培养、鉴别和筛选能力，即实验探究能力。 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 典例1　(2024·全国甲卷，T37)(本题共15分，除说明外，每空2分)合理使用消毒液有助于减少传染病的传播。某同学比较了3款消毒液A、B、C杀灭细菌的效果，结果如图所示。回答下列问题： 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (1)该同学采用显微镜直接计数法和菌落计数法分别测定同一样品的细菌数量，发现测得的细菌数量前者大于后者，其原因是_________ ________________________________________________。 (2)该同学从100 mL细菌原液中取1 mL加入无菌水中得到10 mL稀释菌液，再从稀释菌液中取200 μL涂布平板，菌落计数的结果为100，据此推算细菌原液中细菌浓度为__________个/mL。 显微镜直接计数法统计细菌总数，菌落计数法只统计活细菌数 5 000 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (3)菌落计数过程中，涂布器应先在酒精灯上灼烧，冷却后再涂布。灼烧的目的是________，冷却的目的是_______________________。 (4)据图可知杀菌效果最好的消毒液是______，判断依据是_________ __________________________________________________________________________________(答出两点即可)。 (5)鉴别培养基可用于反映消毒液杀灭大肠杆菌的效果。大肠杆菌在伊红—亚甲蓝培养基上生长的菌落呈________色。 灭菌 避免温度过高杀死菌种 A 相同处理时间下，使用A后活细菌减少量最大；使用A达到活细菌减少量最大时所用时间最短(3分) 深紫 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (1)显微镜直接计数法把死菌和活菌一起计数。菌落计数法只统计活菌数，还可能存在两个或多个活菌形成一个菌落的情况，故测得的细菌数量前者大于后者。(2)从100 mL细菌原液中取1 mL加入无菌水中得到10 mL稀释菌液，即稀释了10倍，200 μL=0.2 mL， 1 mL细菌原液中细菌浓度=(菌落数÷菌液体积)×稀释倍数=(100÷0.2)×10=5 000(个/mL)。(3)菌落计数过程中，涂布器应先 解析 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 在酒精灯上灼烧，冷却后再涂布。灼烧的目的是灭菌，冷却的目的是防止温度过高杀死菌种。(4)A消毒液活细菌减少量最大且减少得最快，效率最高，因此A消毒液杀菌效果最好。(5)大肠杆菌在伊红—亚甲蓝培养基上生长的菌落呈深紫色。 解析 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 [命题立意]　本题以“探究3款消毒液A、B、C杀灭细菌的效果”的科学实验和探究为学科情境，考查学生对微生物培养、无菌操作、微生物计数、鉴别培养基的使用等必备知识的理解与应用。 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 【解题能力】 (1)信息获取与加工、逻辑推理与论证 (2)建构数学模型 由题意可知，菌液稀释倍数为10倍，故细菌原液中细菌浓度为100÷0.2×10=5 000(个/mL)。[第(2)小问] 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 【解题能力】 (3)实验探究能力 ①实验目的：比较3款消毒液A、B、C杀灭细菌的效果。 ②实验原理：3款消毒液A、B、C杀灭细菌的效果具有差异性，处理一段时间后，用菌落计数法测定不同处理组别样品中的活菌数 量，具体方法一般用稀释涂布平板法。 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 【解题能力】 ③实验分析：实验必须遵循单一变量原则，因此在使用数据时必须在相同处理时间的活细菌减少量或减少活细菌量最大时所用时间的条件下去比较。在同一计数条件下，经过相同处理时间，3组中活细菌数减少量越大，说明消毒液杀灭细菌的效果越好，据曲线图可得出结论：3款消毒液A、B、C杀灭细菌的效果为A>B>C。[第(4)小问] 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 高频考点2 赢在微点 生物 大一轮 细胞工程与胚胎工程 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 14 　　该命题点主要包括动植物细胞的体外培养技术、细胞融合技 术、单克隆抗体、核移植、体外受精、胚胎移植、胚胎分割移植、胚胎干细胞培养等技术，是对所学细胞的结构与功能、全能性、免疫等内容的综合应用。 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 典例2　(2023·新课标卷，T35)(本题共12分)根瘤菌与豆科植物之间是互利共生关系，根瘤菌侵入豆科植物根内可引起根瘤的形成，根瘤中的根瘤菌具有固氮能力。为了寻找抗逆性强的根瘤菌，某研究小组做了如下实验：从盐碱地生长的野生草本豆科植物中分离根瘤菌；选取该植物的茎尖为材料，通过组织培养获得试管苗(生根试管苗)；在实验室中探究试管苗根瘤中所含根瘤菌的固氮能力。回答下列问题： (1)从豆科植物的根瘤中分离根瘤菌进行培养，可以获得纯培养物，此实验中的纯培养物是_________________________________________。 由一个根瘤菌繁殖所获得的根瘤菌菌群(2分) 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (2)取豆科植物的茎尖作为外植体，通过植物组织培养可以获得豆科植物的试管苗。外植体经诱导形成试管苗的流程是外植体 愈伤组织 试管苗。其中①表示的过程是_____________，②表示的过程是______________。由外植体最终获得完整的植株，这一过程说明植物细胞具有全能性。细胞的全能性是指_____________________ _________________________________________________________。 脱分化(1分) 再分化(1分) 细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能(3分) 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (3)研究小组用上述获得的纯培养物和试管苗为材料，研究接种到试管苗上的根瘤菌是否具有固氮能力，其做法是将生长在培养液中的试管苗分成甲、乙两组，甲组中滴加根瘤菌菌液，让试管苗长出根瘤。然后将甲、乙两组的试管苗分别转入______________的培养液中培养，观察两组试管苗的生长状况，若甲组的生长状况好于乙 组，则说明________________________________。 不含氮源(1分) 滴加的根瘤菌具有固氮能力(2分) 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (4)若实验获得一种具有良好固氮能力的根瘤菌，可通过发酵工程获得大量根瘤菌，用于生产根瘤菌肥。根瘤菌肥是一种微生物肥料，在农业生产中使用微生物肥料的作用是_________________________ ___________(答出2点即可)。 增加土壤肥力，改良土壤结构(2分) 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (1)根据题干信息“分离根瘤菌进行培养，可以获得纯培养物”可 知，纯培养物是由一个根瘤菌繁殖所获得的根瘤菌菌群。(2)已经分化的细胞可以经过脱分化，即失去其特有的结构和功能，转变成未分化的细胞，进而形成不定形的薄壁组织团块，即愈伤组 织。愈伤组织经再分化形成芽、根等器官，发育成试管苗。细胞全能性的概念见答案。(3)具有固氮能力的固氮菌可以固定空气中的氮气，为植物的生长提供氮元素，故应将甲、乙两组的试管苗分别转入不含氮源的培养液中培养，若甲组的生长状况更好，则说明甲组中滴加的根瘤菌具有固氮能力。(4)见答案。 解析 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 [命题立意]　本题考查“结构与功能观”学科核心素养，涉及发酵工程的应用、微生物培养、植物组织培养、实验设计等必备知识。 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 【解题能力】 实验探究能力 实验目的：探究试管苗根瘤中所含根瘤菌的固氮能力。 实验原理：根瘤菌与豆科植物之间是互利共生关系，根瘤菌侵入豆科植物根内可引起根瘤的形成，根瘤中的根瘤菌具有固氮能力，可促进豆科植物的生长。 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 【解题能力】 对照实验 自变量 因变量 结果和结论 试管苗甲 滴加根瘤菌菌液 试管苗生长状况 甲组的生长状况好于乙组，说明接种到试管苗上的根瘤菌具有固氮能力[第(3)小问第二空] 试管苗乙 等量无菌水 实验分析 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 高频考点3 赢在微点 生物 大一轮 基因工程 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 24 　　该命题点是对遗传学、细胞工程、发酵工程等知识点的综合考查。主要包括PCR技术、基因编辑技术、目的基因检测等。在高考命题中，主要考查在特定情境下，通过设计合适的引物、利用特定限制酶剪切，进行基因编辑或基因拼接，达到改变特定基因、实现基因重组、获得融合蛋白等目的，操作过程复杂，所涉及的内容为当前最前沿的技术成果等。 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 典例3　(2023·广东卷，T20)(本题共14分，除说明外，每空2分)种子大小是作物重要的产量性状。研究者对野生型拟南芥(2n=10)进行诱变，筛选到一株种子增大的突变体。通过遗传分析和测序，发现野生型DA1基因发生一个碱基G到A的替换，突变后的基因为隐性基因，据此推测突变体的表型与其有关，开展相关实验。回答下列问题： 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (1)拟采用农杆菌转化法将野生型DA1基因转入突变体植株，若突变体表型确由该突变造成，则转基因植株的种子大小应与__________植株的种子大小相近。 (2)用PCR反应扩增DA1基因，用限制性内切核酸酶对PCR产物和__________进行切割，用DNA连接酶将两者连接。为确保插入的DA1基因可以正常表达，其上下游序列需具备_______________。 野生型(1分) 载体(1分) 启动子和终止子 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (3)转化后，T-DNA(其内部基因在减数分裂时不发生交换)可在基因组单一位点插入，也可以同时插入多个位点。在插入片段均遵循基因分离及自由组合定律的前提下，选出单一位点插入的植株，并进一步获得目的基因稳定遗传的植株(如图甲)，用于后续验证突变基因与表型的关系。 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 ①农杆菌转化T0代植株并自交，将T1代种子播种在选择培养基上，能够萌发并生长的阳性个体即表示其基因组中插入了_______________ ______________。 ②T1代阳性植株自交所得的T2代种子按单株收种并播种于选择培养 基，选择阳性率约________%的培养基中幼苗继续培养。 ③将②中选出的T2代阳性植株____________(填“自交”“与野生型杂 交”或“与突变体杂交”)所得的T3代种子按单株收种并播种于选择培养基，阳性率达到________%的培养基中的幼苗即为目标转基因植株。 DA1基因和卡那霉素抗性基因 75 自交 100 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 为便于在后续研究中检测该突变，研究者利用PCR扩增野生型和突变型基因片段，再使用限制性内切核酸酶X切割产物，通过核酸电泳即可进行突变检测，相关信息如图乙，在核酸电泳图中将酶切结果对应位置的条带涂黑。 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 答： 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (1)根据题干信息可知，突变后的基因为隐性基因，则野生型DA1基因为显性基因，因此采用农杆菌转化法将野生型DA1基因转入突变体植株，若突变体表型确由该突变造成，则转基因植株的种子大小应与野生型植株的种子大小相近。(2)利用PCR技术扩增DA1基因后，应该用同种限制性内切核酸酶对DA1基因和载体进行切割，再用DNA连接酶将两者连接起来；在基因表达载体中，启动子位于目的基因的上游，终止子位于目的基因的下游，因此 解析 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 为确保插入的DA1基因可以正常表达，其上下游序列需具备启动子和终止子。(3)①根据题干信息和题图分析，将T0代植株的花序浸没在农杆菌(T-DNA上含有DA1基因和卡那霉素抗性基因)菌液中转化，再将获得的T1代种子播种在选择培养基(含有卡那霉素)上，若在选择培养基上有能够萌发并生长的阳性个体，则说明含有卡那霉素抗性基因，即表示其基因组中插入了DA1基因和卡那霉素抗性基因。②T1代阳性植株都含有DA1基因，由于T-DNA(其内部 解析 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 基因在减数分裂时不发生交换)可在基因组单一位点插入，也可以同时插入多个位点，所以不确定是单一位点插入还是多位点插 入，若是单一位点插入，相当于一对等位基因的杂合子，其自交后代应该出现3∶1的性状分离比，而题干要求选出单一位点插入的植株，因此应该选择阳性率约75%的培养基中幼苗继续培养。③将以上获得的T2代阳性植株自交，再将得到的T3代种子按单株收种并播种于选择培养基，若某培养基上全部为具有卡那霉素抗 解析 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 性的植株即为目标植株，即阳性率达到100%的培养基中的幼苗即为目标转基因植株。根据题图分析，野生型和突变型基因片段的长度都是150 bp，野生型基因没有限制酶X的切割位点，而突变型的基因有限制酶X的切割位点，结合题图中的数据分析可知，核酸电泳图中，野生型只有150 bp一条条带，突变型有50 bp和100 bp两条条带，图见答案。 解析 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 [命题立意]　本题以“用农杆菌转化法研究DA1基因功能”的科学实验和探究为学科情境，考查学生对演绎推理、模型与建模等科学思维能力和生物学学科核心素养中“结构与功能观”的认同，涉及基因的结构、基因表达载体的构建、PCR和电泳等必备知识。 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 【解题能力】 类题通法 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 【解题能力】 第(3)小问 第一步：知原理。农杆菌转化法原理：带有目的基因的Ti质粒会随着农杆菌侵染双子叶植物，进入植物细胞中，Ti质粒上的T-DNA携带目的基因整合到该细胞的染色体DNA上，则能在卡那霉素选择培养基上萌发并生长的阳性个体，其基因组插入了DA1基因与卡那霉素抗性基因。 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 【解题能力】 第二步：解过程。得到目标转基因植株的过程：T0代花序浸没于农杆菌菌液，自交得T1代种子，T1代种子用卡那霉素选择培养基筛 选，能够萌发并生长的阳性个体表示其基因组插入了DA1基因，假设DA1基因用A表示，则T1代阳性个体基因型为Aa或AA或多位点插入。 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 【解题能力】 第三步：画条带。通过对比野生型与突变型基因序列，发现野生型序列无限制性内切核酸酶X的识别位点，而突变型有限制性内切核酸酶X的识别位点，且识别位点在50 bp左右，所以突变型基因片段被切割后形成50 bp与100 bp大小的条带，而野生型基因片段不被切割，为全长的150 bp。在核酸电泳图中找到对应的条带涂黑即可。 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 典例4　(2024·河北卷，T22)(本题共14分，除说明外，每空1分)新城疫病毒可引起家禽急性败血性传染病，我国科学家将该病毒相关基因改造为r2HN，使其在水稻胚乳特异表达，制备获得r2HN疫苗，并对其免疫效果进行了检测。回答下列问题： (1)实验所用载体的部分结构及其限制酶识别位点如图1所示。其中GtP为启动子，若使r2HN仅在水稻胚乳表达，GtP应为_____________ ________________启动子。Nos为终止子，其作用为____________。r2HN基因内部不含载体的限制酶识别位点。因此，可选择限制酶________和________对r2HN基因与载体进行酶切，用于表达载体的构建。 水稻胚乳中特 异性表达的基因的 终止转录过程 HindⅢ EcoRⅠ 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (2)利用____________方法将r2HN基因导入水稻愈伤组织。为检测r2HN表达情况，可通过PCR技术检测___________________________ _________，通过________________技术检测是否翻译出r2HN蛋白。 农杆菌转化 r2HN基因是否转录出了 mRNA 抗原—抗体杂交 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (3)获得转基因植株后，通常选择单一位点插入目的基因的植株进行研究。此类植株自交一代后，r2HN纯合体植株的占比为________。选择纯合体进行后续研究的原因是_____________。 (4)制备r2HN疫苗后，为研究其免疫效果，对实验组鸡进行接种，对照组注射疫苗溶剂。检测两组鸡体内抗新城疫病毒抗体水平和特异应答的CD8+T细胞(细胞毒性T细胞)水平，结果如图2所示。据此分 析，获得的r2HN疫苗能够成功激活鸡的______免疫和______免疫。 1/4(2分) 遗传性状稳定 体液 细胞 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (5)利用水稻作为生物反应器生产r2HN疫苗的优点是______________ ___________________________________________(答出两点即可)。 成本低、生物安全性较高、提取和处理目标产物容易(2分) 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (1)利用水稻细胞培育能表达出r2HN的水稻胚乳细胞生物反应器，GtP应为在水稻胚乳细胞中特异性表达的基因的启动子，其仅在水稻胚乳细胞中被RNA聚合酶识别和结合而驱动转录。Nos为终止子，可以终止转录，使转录在所需要的地方停下来。r2HN基因内部不含载体的限制酶识别位点，据题图1分析可知，为了将目的基因插入载体的启动子和终止子之间，则需要用限制酶HindⅢ和EcoRⅠ对r2HN基因与载体进行酶切。(2)将目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法。为检测r2HN表达情况，可通过PCR技术检 解析 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 测是否转录出r2HN mRNA。通过抗原—抗体杂交技术检测是否翻译出r2HN蛋白。(3)获得转基因植株后，通常选择单一位点插入目的基因的植株(相当于杂合子)进行研究。杂合子自交，r2HN纯合体植株的占比为1/4。由于纯合体自交后代不发生性状分离，具有遗传的稳定性，因此选择纯合体进行后续研究。(4)据题图2可 知，实验组的抗体水平和CD8+T细胞水平都比对照组高，说明r2HN疫苗能够成功激活鸡的体液免疫和细胞免疫。(5)见答案。 解析 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 [命题立意]　本题以“利用基因工程技术制备r2HN疫苗”的科学实验和探究为学科情境，考查学生理解、应用、分析及推理的能力，涉及基因工程的应用及特异性免疫等必备知识。 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 【解题能力】 (1)信息获取与加工 关键信息 隐含前提 信息加工 启动子、终止子 基因表达载体的构建 启动子是一段有特殊序列结构的DNA片段，位于基因的上游，紧挨转录的起始位点，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，最终表达出人类需要的蛋白质。有时为了满足应用需要，会在载体中人工构建诱导型启动子， 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 【解题能力】 (1)信息获取与加工 关键信息 隐含前提 信息加工 启动子、终止子 基因表达载体的构建 当诱导物存在时，可以激活或抑制目的基因的表达。终止子相当于一盏红色信号灯，使转录在所需要的地方停下来，它位于基因的下游，也是一段有特殊序列结构的DNA片段。在胚乳中特异性表达的基因的启动子在水稻胚乳细胞中更容易被RNA聚合酶识别和结合而驱动转录。Nos为终止子，终止子可以终止转录[第(1)小问第一、二空] 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 【解题能力】 将r2HN基因导入水稻愈伤组织、检测是否翻译出r2HN蛋白 将目的基因导入受体细胞，目的基因的检测与鉴定 水稻为植物细胞，在获得水稻愈伤组织后，通过农杆菌的侵染，使目的基因进入水稻细胞并完成转化。为检测r2HN表达情况，可通过PCR技术检测r2HN基因是否转录出了mRNA，可从转基因水稻中提取蛋白质，用抗原—抗体杂交技术检测是否翻译出r2HN蛋白[第(2)小问] 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 【解题能力】 利用水稻作为生物反应器生产r2HN疫苗的优点 与制备传统疫苗对比明确其优点 通过水稻作为生物反应器生产r2HN疫苗具有不受性别的限制、可大量种植、成本低、安全性高等优点[第(5)小问] 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 【解题能力】 (2)逻辑推理与论证 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 【解题能力】 高考复习顶层设计 生物 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 $$