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关于基因工程的一道试题评析与备考建议
发布者:刘建峰发布时间:2022-05-24 19:41:08阅读(180) 评论(0) 举报
关于基因工程的一道试题评析与备考建议
刘建峰 广东省汕头市澄海苏北中学 515829
1.试题内容
(2020年汕头市期末质检)22.〔生物——选修3:现代生物科技专题〕(12分)
动物乳腺生物反应器是基于转基因技术平台,使外源基因导入动物基因组中并定位表达于动物乳腺,利用动物乳腺天然、高效合成并分泌蛋白的能力,在动物的乳汁中生产一些具有重要价值产品的转基因动物的总称。
(1)动物乳腺生物反应器除了用到基因工程技术外,还需要用到(要求答两项) 等技术。
(2)构建好的基因表达载体运用 注入到受精卵中,此受精卵的性染色体组成是 。
(3)外源蛋白基因的表达需要与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起,其原因是 。
(4)若要检测外源药用蛋白基因表达是否成功,可利用 ,表达后的蛋白经过纯化,之后 还需要与天然产品的进行比较。
2.参考答案
(1)细胞工程技术胚胎工程技术(2分)
(2)显微注射技术(2分) XX(1分)
(3)才能将外源基因置于乳腺特异性调节序列控制之下,使其在乳腺中表达,便于回收(或者使外源蛋白基因在乳腺细胞中特异性表达,便于从乳汁中收集、分离外源蛋白)(3分)
(4)抗原-抗体杂交技术(2分)结构与功能(或活性)(2分)
3.评分细则
(1)动物细胞培养、胚胎移植、早期胚胎培养(细胞工程技术、胚胎工程技术等,2分;写出一种得1分)
(2)显微注射技术(2分) XX(1分)
(3)才能将外源基因置于乳腺特异性调节序列控制之下,使其在乳腺中表达,便于回收(或者使外源蛋白基因在乳腺细胞中特异性表达,便于从乳汁中收集、分离外源蛋白)(在乳腺细胞中特异性表达即可得3分)
(4)抗原-抗体杂交技术(2分,抗原抗体杂交技术扣1分)结构与功能(或活性,只写结构或功能扣1分)(2分)
4.考点归属
必修3基因工程的原理及技术II;基因工程的应用I。
5.考点常模
原始分:12;平均分:4.22;难度:0.351;标准差:2.71。
在往年(2011-2020年)考题中该考点的命题情况:
试卷 | 具体考查内容 | 主要考查的工程(考点) |
2012 年新课标 全国卷 | 基因工程的工具、目的基因的获取及目的基因的导入等 | 基因工程 |
2013 年新课标全国卷I | 以现代生物科技资料为命题线索,综合考查基因工程、蛋白 质工程和胚胎工程等知识 | 基因工程、蛋白质工程和胚胎工程 |
2014 年新课标全国卷II | 基因文库类型、基因工程操作流程及转基因植物的遗传分析 | 基因工程 |
2015 年新课标全国卷I | 基因工程、艾滋病的发病机理和免疫系统的功能(必修3) | 基因工程, |
2015 年新课标全国卷II | 蛋白质工程的基本途径及中心法则等 | 蛋白质工程 |
2016 年新课标全国卷I | 基因工程的工具及相关筛选过程 | 基因工程 |
2016 年新课标全国卷III | 基因工程的工具与基因表达载体的构建 | 基因工程 |
2017 年新课标全国卷I | 基因结构、原核生物与真核生物基因转录的不同(必修2)、目的基因的检测等知识 | 基因工程 |
2017 年新课标全国卷II | 工具酶的作用、目的基因的获取、基因表达载体构建的原因 以及目的基因不表达的原因(必修2)等 | 基因工程 |
2017 年新课标全国卷III | PCR技术、目的基因不表达的原因及细胞工程中的动物细胞 培养等 | 基因工程和细胞工程 |
2018年新课标全国卷I | 基因工程、酶的专一性、噬菌体结构(必修1) | 基因工程 |
2018年新课标全国卷II | 基因工程、PCR技术、胚胎工程 | 基因工程、胚胎工程 |
2019年新课标全国卷I | 基因工程、PCR技术、DNA的自我复制(必修2) | 基因工程 |
2020年新课标全国卷III | 基因工程、胚胎工程 | 基因工程、胚胎工程 |
从考点分布来看,既有单纯考查基因工程(10次)的试题,也有结合其他几个工程(4次)融合在一起进行综合考查的试题,如与胚胎工程、微生物的培养、克隆技术、植物组织培养等内容联系起来,综合考查学生解决实际问题的能力;另外,还有选修模块与相关必修模块知识融合在一起进行综合考查的试题,如2017年新课标全国卷的三套试卷中三道试题都是与必修模块中相关知识进行综合考查。
具体到命题情境和考查方向,基因工程多以最新基因工程研究成果为载体,考查基因工程的工具与操作程序。
总结近十年关于基因工程的命题特点如下:
(1)体现课程理念,联系生产生活实际,注重考查解决实际问题的能力
试题注重考查解决实际问题的能力,一般采用与现实生活、生产实践相关情景进行设问,使学生解答时觉得贴近生活,同时试题的解答要求学生具有较强的分析、归纳能力,要求学生能灵活处理信息、综合运用生物学知识和观点进行分析和解决实际问题。
(2)突出考查核心主干知识,注重考查知识的广度而非深度
近十年高考对选修3内容的考查,都较好地体现了以生物学核心主干知识为重点,如基因工程中基因表达载体构建、目的基因获取的方法等就多次考到,与相同分值的必修模块相比,相对还是更侧重于记忆,理解、运用等能力的考查,要求层次低,因而难度不大。考查的多是各大工程的基本原理、基本方法步骤、基本技能,体现了对知识综合运用、融会贯通的要求。
(3)2017年高考考试内容进行了一些修订和调整,其中就包括将选修3中“基因工程的原理及技术”修订为“基因工程的原理及技术(含PCR技术)”。PCR是基因工程中的核心技术,修订后更有利于对该部分知识内容进行适当情境下系统完整地考查。在该年份全国卷III中就考查了PCR技术的内容,同年的全国卷Ⅰ38题(5)设问时还特别考查了艾弗里等人的转化实验对基因工程理论建立的启示,旨在引导重视科学研究的连续性、前人科学研究成果对现代生物工程技术研究的重要参考价值。
2017年全国卷Ⅰ38.生物——选修3:现代生物科技专题](15分)
真核生物基因中通常有内含子,而原核生物基因中没有,原核生物没有真核生物所具有的切除内含子对应的RNA序列的机制。已知在人体中基因A(有内含子)可以表达出某种特定蛋白(简称蛋白A)。回答下列问题:
(1)某同学从人的基因组文库中获得了基因A,以大肠杆菌作为受体细胞却未得到蛋白A,其原因是_____________________。
(2)若用家蚕(情境亲和)作为表达基因A的载体,在噬菌体和昆虫病毒两种载体中,不选用____________________作为载体,其原因是_____________________。
(3)若要高效地获得蛋白A,可选用大肠杆菌作为受体,因为与家蚕相比,大肠杆菌具有_________________(答出两点即可)等优点。
(4)若要检测基因A是否翻译出蛋白A,可用的检测物质是___________________(填“蛋白A的基因”或“蛋白A的抗体”)。
(5)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明DNA是遗传物质做出了重要贡献,也可以说是基因工程的先导,如果说他们的工作为基因工程理论的建立提供了启示,那么,这一启示是_________________________。()
参考答案:
(1)基因A有内含子,在大肠杆菌中,其初始转录产物中与内含子对应的RNA序列不能被切除,无法表达出蛋白A
(2)噬菌体 噬菌体的宿主是细菌,而不是家蚕
(3)繁殖快、容易培养
(4)蛋白A的抗体
(5)DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体
6.答案特模
专用名词作答:(1)细胞工程技术胚胎工程技术(2分)
(2)显微注射技术(2分)(4)抗原-抗体杂交技术(2分)结构与功能(或活性)(2分)
联系必修知识作答:XX(1分)
原因类问题作答:
(3)才能将外源基因置于乳腺特异性调节序列控制之下,使其在乳腺中表达,便于回收(或者使外源蛋白基因在乳腺细胞中特异性表达,便于从乳汁中收集、分离外源蛋白)(3分)
7.错误分析(原因)
①记忆偏差;由于相关知识点长时间未复习导致遗忘。②试题情境阅读理解能力差,只是按照课本所学知识点进行作答,如直接填写启动子的作用等。③作答方向正确,但填写答案范围扩大。如抗原-抗体杂交写作分子杂交等。④答案不完整,应该是因为时间紧迫,来不及检查。例如抗原-抗体杂交技术只写出抗原-抗体等。⑤对选修内容因为没有复习到位,出现用必修知识点套用作答。例如目的蛋白检测理解为蛋白质检测而填写双缩脲试剂。
8.典型试卷:典型错误及分析
问题:第(3)问作答时未关注问题情境,记忆不准确。
问题:第(1)、(4)问的答案范围扩大。属于知识细节掌握不到位。
问题:整道题不懂凭感觉填写。
问题:答案不完整。第(4)问抗原-抗体杂交技术只写了抗原-抗体。写完后整句话念一下就可以避免。
问题:名词记忆不准确。第(4)问出现记忆错误,误将抗原-抗体杂交记作抗体-抗原杂交。老师讲课时要点明目的蛋白为抗原,突出该杂交原理为免疫学原理。突出重复可以减少学生的错误率。
问题:理解错误。第(4)问将目的蛋白检测理解为蛋白质检测。表面是理解错误,实质是基因工程知识存在漏洞。
9.本考点复习建议
(1)参考历年高考热点,确保针对性
仔细分析近十年全国卷高考试题的考点分布,可发现基因工程、细胞工程作为上流技术是高频考点。另外,新冠病毒的检测与新冠疫苗的制备、基因编辑技术、转基因食物、克隆人、试管婴儿、基因身份证、生物化学武器等引发生物技术的安全性和伦理问题已成为当今社会的热点和焦点。
(2)借助流程图和示意图等形式复习重难点知识
选修3专题的核心内容和主干知识常常借助于流程图、示意图等形式呈现,往年试题也经常以简述或填图(细胞工程较为常见)的形式考查考生理解、应用原理和过程解决实际问题的能力,同时考查考生的图文转换能力。
(3)运用比较法,突破学生在重要概念、原理方面存在的认识误区
比较法常用于区分两种有关联或某方面的特征相似、容易混淆的概念和原理的方法。运用比较法有助于使基本概念和原理清晰化,突出专有名词和术语的合理使用,避免张冠李戴,生搬硬套。下面是基因工程中易于混淆的概念:
①基因组文库和cDNA 文库②DNA复制和PCR 技术③运载体和载体蛋白④限制酶、DNA连接酶和 DNA聚合酶⑤基因工程和蛋白质工程
(4)基因工程及蛋白质工程主干知识体系与必修模块知识体系之间存在紧密的联系(见下表),往年高考试题中也经常进行整合考查,因此复习相关内容时可考虑注重考查其主干知识体系与必修模块知识体系的联系,关注学生是否能对相关知识进行有效的整合,使之形成完整的知识体系(系统观)。
选修3专题 必修模块中相关知识 | |
基因工程 | 酶的特性、DNA分子的结构和功能、基因与性 状的关系、DNA是主要的遗传物质、基因重组 及其意义、生物变异在育种上的应用、基因工程及其应用等 |
蛋白质工程 | 蛋白质的结构和功能、基因指导蛋白质的合成、 中心法则等 |
(5)注意聚焦学科核心素养,培养学生的创新能力
生物学科在长期学习与思考过程中逐渐养成的科学思维,对于逻辑推理、信息加工等关键能力的提升有积极有效的促进作用。2018年全国卷Ⅰ第38题选取了基因工程经典研究工作为素材,考查基因工程操作过程中用到的核心技术及研究设计方案,还考查根据实验现象分析问题和得出结论的概括总结能力,在科学探究情境中考查科学思维的素养水平。
2018年全国卷Ⅰ.38【生物—选修3:现代生物科技专题】(15分)
回答下列问题:
(1)博耶(H.Boyer)和科恩(S.Coben)将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后导入大肠杆菌细胞中进行了表达。该研究除证明了质粒可以作为载体外,还证明了________________________________________________(答出两点即可)。
(2)体外重组的质粒可通过Ca2+参与的________方法导入大肠杆菌细胞,而体外重组的噬菌体DNA通常需与_________组装成完整的噬菌体后,才能通过侵染的方法将重组的噬菌体DNA导入宿主细胞,在细菌、心肌细胞、叶肉细胞中,可作为重组噬菌体宿主细胞的是_______。
(3)真核生物基因(目的基因)在大肠杆菌细胞内表达时,表达出的蛋白质可能会被降解。为防止蛋白质被降解,在实验中应选用__________的大肠杆菌作为受体细胞,在蛋白质纯化的过程中添加______________的抑制剂。
【参考答案】(1)重组DNA还可以进入受体细胞;外源基因可以在原核细胞中成功表达;实现物种之间的基因交流。(2)转化 蛋白质外壳(衣壳) 细菌 (3)不含蛋白酶(基因) 蛋白酶
(6)利用生物学知识解决实际生活生产问题的真实情境,传达科学生活理念
2020年3月,中共中央办公厅、国务院办公厅印发的《关于构建现代环境治理体系的指导意见》提出:要全面贯彻党的十九大精神,深入贯彻习近平生态文明思想,牢固树立绿色发展理念,积极践行绿色生产方式,大力开展技术创新,动员社会组织和公众共同参与建设生态文明和美丽中国。绿色是指以自然植被和健康生态色彩为隐喻的和谐生态环境,只有把绿色的生活工作方式融入最基本的日常生活中,才能促进人与自然和谐发展的新格局;这意味着人们的生产生活方式要与自然和谐相处,人们在利用自然、改造自然的过程中不仅要节约自然资源,更要减少废弃物排放,发展资源节约型和环境友好型的劳动生产生活方式,维护自然生态的可持续发展。在学科教学和考试评价中渗透绿色生产生活理念,有助于引导学生形成健康积极的劳动生产生活方式,树立正确的劳动价值观。2020年全国卷Ⅰ第37题即是一道融入绿色生产生活理念的试题。
(2020年高考理科综合全国Ⅰ卷.第37题)某种物质S(一种含有C、H、N的有机物)难以降解,会对环境造成污染,只有某些细菌能降解S。研究人员按照图2所示流程从淤泥中分离得到能高效降解S的细菌菌株。实验过程中需要甲、乙2种培养基,甲的组分为无机盐、水和S,乙的组分为无机盐、水、S和Y。
回答下列问题:
(1)实验时,盛有水或培养基的摇瓶通常采用_____的方法进行灭菌。乙培养基中的Y物质是_____。甲、乙培养基均属于_____培养基。
(2)实验中初步估测摇瓶M中细菌细胞数为2×107个/mL,若要在每个平板上涂布100μL稀释后的菌液,且保证每个平板上长出的菌落数不超过200个,则至少应将摇瓶M中的菌液稀释_____倍。
(3)在步骤⑤的筛选过程中,发现当培养基中的S超过某一浓度时,某菌株对S的降解量反而下降,其原因可能是_____(答出1点即可)。
(4)若要测定淤泥中能降解S的细菌细胞数,请写出主要实验步骤:_____。
(5)上述实验中,甲、乙2种培养基所含有的组分虽然不同,但都能为细菌的生长提供4类营养物质,即_____。
该题以环境保护为素材,创设有机污染物难以降解造成环境污染的真实情境,考查学生对高效降解环境污染有机物S的细菌分离过程。本题涵盖微生物分离、纯化、培养等生物技术,展现了利用生物学知识避免环境污染问题产生的新途径和新方法,体现了生物学的技术进步在解决劳动生活过程中造成环境污染问题的价值,传达了绿色劳动生活理念,凸显用生物学知识处理污染物的优势,传递生态文明建设的迫切性和必要性,激发了学生对先进生物科学技术的学习热情。对高效降解环境污染物的细菌分离过程的考查,渗透了绿色生产生活理念,体现了积极倡导环境保护意识和社会责任担当的育人价值。
参考该题,可以考虑利用基因工程构建工程菌解决环境污染问题,如白色污染物的降解可以考虑利用蜡虫的特性等。