基因工程及其应用的试题研究.doc

基因工程及其应用的试题研究周小建 （苏州市第三中学 215001）摘 要 基因工程及其应用是高中生物新教材选修3的重要内容，也是高考中常考的内容。因此，对该部分试题进行研究，探寻命题的方向和特点，是提高该类试题得分率的关键，也是提高整卷成绩、拉开差距的关键。关键词 基因工程及其应用 江苏高考 命题特点基因工程及其应用是选修3的核心内容，其地位更是由课程标准上的级（了解层次）上升为考试说明上的B级（理解层次），是考试说明上对选修3要求的3个B级中的一个，其重要性显而易见。在近几年江苏生物高考试卷中，对该部分内容都给予了高度的重视，每年都会考到，尤其是大题，而且一般会与遗传变异或其他工程的有关内容联系起来考，考查更全面，更细致。所以，有必要针对近几年江苏生物高考卷中此类试题进行剖析和研究，探寻命题的方向和规律，把握命题的指导思想，切实提高学生的得分率。1 近4年江苏高考该部分试题分析 年 份项 目05年06年07年08年题 号3815、38（2）、4138（1）（2）、42B32、34B（4）题 型非选择题选择题、非选择题非选择题非选择题合计分值9分11分8分9分具体考点基因工程的工具、步骤、应用及安全性问题从上表所列内容可以看出，这部分内容主要以非选择题的形式考查，题量在2 题左右，所占的分值大致在10分左右，涉及的知识点是相对集中、有侧重的，如基因工程的工具、步骤、应用及安全性问题等内容，显然是考查的重点。而对照08年的考试说明发现，这些知识点都是要求的，而且还有要求比较高的B级水平（基因工程的应用），符合重点知识重点考查的命题指导思想，体现了能综合运用知识进行分析、推理、解决实际问题的要求。2 高考生物该部分试题的命题特点从近几年江苏高考生物卷来看，该部分试题的命题是相对比较稳定的。分析具体考题，笔者认为大致体现了以下3个方面的命题特点。2.1 重视基础，紧扣课本高考对基础知识的考查力度一直是很大的。要重视生物学基础知识的教学与复习。分析这几年该部分的高考试题发现，贴近教材，强化对课本基本知识点的考查。但是许多学生在平时复习中轻基础、重难题，考到相关试题，不能及时领悟题目所考查的知识点，缺乏产生相关联想、提取出相关知识点来解决实际问题的能力，导致失分增多。事实上，没有扎实的基础知识就不会形成过硬的能力，能力的培养要建立在掌握厚实的生物学知识的基础上。解题时，思维的启动往往产生于对基本概念和基本原理等基础知识有正确深刻的理解。因此在今后的教学和复习中要引起足够的重视。例1：（2007年江苏卷第42题B题）很久以前科学家在土壤中发现了某种细菌能制造对昆虫有毒的蛋白质，当时许多人就想把编码这一蛋白质的基因（抗虫基因）转移到农作物中，以降低昆虫对农作物造成的危害。20世纪90年代，美国科学家采用基因工程技术首次培育出抗虫玉米新品种。下图为这一转基因玉米的主要培育过程。（1）获得特定目的基因的途径除了从该细菌中直接分离抗虫基因外，还可以 。将目的基因与运载体结合时必须用酶和DNA连接酶。在基因工程中，常用的运载体有 等，而作为运载体必须具备相应的条件，例如，应具有 以便进行筛选。（2）由转基因玉米细胞经过 形成愈伤组织，然后发育成胚状体和试管苗。若要制备转基因玉米的人工种子，可选择上述实验过程中的 再包裹合适的 等。解析：这是一道典型的基础题，主要对教材上基因工程的基本知识进行考查，涉及基本方法、基本工具、基本概念、基本原理、基本过程等，同时还联系了植物细胞工程中的植物组织培养的相关知识，熟记了教材中的内容，即可正确解答本题。答案：（1）人工合成同种限制质粒（或动植物病毒或噬菌体等） 标记基因（2）脱分化（或去分化）胚状体人造种皮2.2 综合运用，考查能力近年来高考命题发展的一个趋势就是从知识立意为主向能力立意为主转变，对能力考查的要求大大提高。以能力测试为主导，考查考生的知识迁移能力，获取信息和处理信息的能力，能综合运用所学知识分析、解决实际问题的能力，逐步提高他们的综合应用能力，这是高考命题的指导思想之一，也体现了今后高考的方向。因此，如何对学生进行有效的能力训练，是每个教师必须重点研究的内容。例2：（2008年江苏卷第32题）将动物致病菌的抗原基因导入马铃薯制成植物疫苗，饲喂转基因马铃薯可使动物获得免疫力。以下是与植物疫苗制备过程相关的图和表。请根据以上图表回答下列问题。（1）在采用常规PCR方法扩增目的基因的过程中，使用的DNA聚合酶不同于一般生物体内的DNA聚合酶，其最主要的特点是 。（2）PCR过程中退火（复性）温度必须根据引物的碱基数量和种类来设定。表1为根据模板设计的两对引物序列，图2为引物对与模板结合示意图。请判断哪一对引物可采用较高的退火温度？ 。（3）图1步骤所用的DNA连接酶对所连接的DNA两端碱基序列是否有专一性要求？ 。（4）为将外源基因转入马铃薯，图1步骤转基因所用的细菌B通常为 。（5）对符合设计要求的重组质粒T进行酶切。假设所用的酶均可将识别位点完全切开，请根据图1中标示的酶切位点和表2所列的识别序列，对以下酶切结果作出判断。采用EcoR和Pst酶切，得到 种DNA片断。采用EcoR和Sma酶切，得到 种DNA片断。解析：本题考查考生对基因工程原理、步骤和技术的理解与掌握，涉及PCR技术、限制酶与DNA连接酶、目的基因导入受体细胞等知识点。考查学生从图表中获取信息、分析信息、处理信息的能力，考查逻辑思维、正确推理判断的能力。（1）题中，因为PCR技术中需要在较高温度下进行，故使用的DNA聚合酶需耐高温。（2）DNA分子碱基对中：A与T之间通过两个氢键连接配对，C与G之间通过三个氢键连接配对，所以DNA分子中C-G碱基对越多，稳定性越高，所需退火温度就越高。引物对B中C与G的碱基数目（或比例）明显高于引物对A，因此，引物对B可采用较高的退火温度。（3）DNA连接酶的作用部位是磷酸和脱氧核糖之间的磷酸二酯键，故对所连接的DNA两端碱基序列没有专一性要求。（4）将外源基因导入不同受体细胞时，所用的方法是不同的。对于植物细胞最常用农杆菌转化法。故本小题所用的细菌B通常为农杆菌。（5）由图1可知，重组质粒T上同时存在EcoR和Pst两种酶均位点，其中X、M连接处是EcoR酶均位点，M、N之间还有一个Pst酶均位点。故用EcoR和Pst两种酶均后会得到2种DNA片断；由于重组质粒T上没有Sma酶均位点（由图1-过程判断），故用EcoR和Sma两种酶切后只得到1种DNA片断。答案：（1）耐高温 2）引物对B （3）否 （4）农杆菌 （5）2 12.3 强调创新，体现课标近几年的高考试题，在重视基础、强化能力的前提下，逐步体现出创新意识。这与新课程标准所倡导的重在培养创新精神的理念是相吻合的。考题中的创新意识主要表现在考查情境的创新、考查形式的创新、考查内容的创新等等。因此，对学生思维创新能力的培养也就显得尤为重要。例3：菊花的紫花和白花性状是由一对等位基因控制的，紫色（R）对白色（r）显性。现已克隆到控制紫色的基因R，如果你打算利用上述材料开展研究，那么下表选项中，合理的是（ ）（多选题）选项实验方案实验目的A用白花植株与紫花植株杂交判断基因型B将控制开紫花的基因转入其他植物中改变受体植物花的颜色C将R基因转入大肠杆菌并大量表达紫色蛋白生产紫色蛋白用作染料D用紫花杂合子的嫩芽组织培养获得纯合子植株用于育种解析：此题以表格的形式考查学生有关基因工程与遗传变异的相关内容，考查正确分析实验和恰当评价实验方案的基本实验能力。形式新颖，给考生一种全新的感觉。紫色花的基因型有两种RR或Rr，可通过与白色花杂交，根据后代的性状分离情况来判断其基因型，故A正确。通过基因工程技术获得转基因植物，可以使R基因在其他植物体中表达，故B正确。大肠杆菌是原核生物，其基因结构与菊花（真核生物）的R基因有所不同，R很难直接在大肠杆菌中表达，C错。紫花杂合子需要通