专题10 生物技术与工程（原卷版）

专题10生物技术与工程目录一、题型解读二、热点题型归纳【题型1】原因分析类【题型2】科学探究类【题型3】应用实践类三、最新模考题组练生物高考越来越重视在现实情景中考查考生运用知识解决实际问题的能力。从这个角度看，生物技术和工程问题一直是考查的重点内容。这是因为，现代生物学的实际问题，不论是科学研究还是生产实践，都要通过生物技术和生物工程解决。而生物技术和生物工程又是建立在生命科学原理的基础上的。这样就形成了生物科学—生物技术和工程—科学研究和生产实践一条主线。生物技术和工程起到连接科学原理和实际问题的桥梁的作用。明白了这一部分的地位，考生的备考策略就要从生物科学原理出发，理解生物技术与工程，再利用这些技术解决实际问题。【题型1】原因分析类【典例分析1】（2023·江苏·统考高考真题）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：

(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。【提分秘籍】原因分析类解题思路：在题干中找到“起因”和“结果”2、是找“桥梁”，用顺推法或逆推法找出“桥梁”，其一般来源于题干或者教材中的相关知识。【变式演练1-1】（2022·北京·统考高考真题）人体细胞因表面有可被巨噬细胞识别的“自体”标志蛋白C，从而免于被吞噬。某些癌细胞表面存在大量的蛋白C，更易逃脱吞噬作用。研究者以蛋白C为靶点，构建了可感应群体密度而裂解的细菌菌株，拟用于制备治疗癌症的“智能炸弹”。(4)研究者向下图2所示小鼠左侧肿瘤内注射ALK菌后，发现ALK菌只存在于该侧瘤内，两周内即观察到双侧肿瘤生长均受到明显抑制。而向瘤内单独注射蛋白K或AL菌，对肿瘤无明显抑制作用。请应用免疫学原理解释“智能炸弹”ALK菌能有效抑制对侧肿瘤生长的原因。【变式演练1-2】（2021·北京·统考高考真题）新冠病毒（SARS-CoV-2）引起的疫情仍在一些国家和地区肆虐，接种疫苗是控制全球疫情的最有效手段。新冠病毒疫苗有多种，其中我国科学家已研发出的腺病毒载体重组新冠病毒疫苗（重组疫苗）是一种基因工程疫苗，其基本制备步骤是：将新冠病毒的S基因连接到位于载体上的腺病毒基因组DNA中，重组载体经扩增后转入特定动物细胞，进而获得重组腺病毒并制成疫苗。(4)重组疫苗只需注射一针即可完成接种。数周后，接种者体内仍然能检测到重组腺病毒DNA，但其DNA不会整合到人的基因组中。请由此推测只需注射一针即可起到免疫保护作用的原因。【题型2】科学探究类【典例分析2】（2023·全国·统考高考真题）GFP是水母体内存在的能发绿色荧光的一种蛋白。科研人员以GFP基因为材料，利用基因工程技术获得了能发其他颜色荧光的蛋白，丰富了荧光蛋白的颜色种类。回答下列问题。(4)新蛋白与突变基因的关联性分析。将上述发黄色荧光的大肠杆菌分离纯化后，对其所含的GFP突变基因进行测序，发现其碱基序列与GFP基因的不同，将该GFP突变基因命名为YFP基因（黄色荧光蛋白基因）。若要通过基因工程的方法探究YFP基因能否在真核细胞中表达，实验思路是。【提分秘籍】实验思路解题技巧：思路是“想法”，是较为粗线条的思考过程，其要求“言简意赅”。比如：用某种方法处理某种材料，观察其对某方面的影响效果。一般须体现“对照思想”，显示自变量和因变量，对无关变量表述时，应注意体现“相同且适宜”。【变式演练2-1】（2023·全国·统考高考真题）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。(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。【变式演练2-2】（2022·湖南·高考真题）水蛭是我国的传统中药材，主要药理成分水蛭素为水蛭蛋白中重要成分之一，具有良好的抗凝血作用。拟通过蛋白质工程改造水蛭素结构，提高其抗凝血活性。回答下列问题:(4)若要比较蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素的抗凝血活性差异，简要写出实验设计思路。【题型3】应用实践类【典例分析3】（2022·广东·高考真题）“绿水逶迤去，青山相向开”大力发展低碳经济已成为全社会的共识。基于某些梭菌的特殊代谢能力，有研究者以某些工业废气（含CO2等一碳温室气体，多来自高污染排放企业）为原料，通过厌氧发酵生产丙酮，构建一种生产高附加值化工产品的新技术。回答下列问题：(4)这种生产高附加值化工产品的新技术，实现了，体现了循环经济特点。从“碳中和”的角度看，该技术的优势在于，具有广泛的应用前景和良好的社会效益。【提分秘籍】生态环境问题的特点及应对措施：1.特点：具有全球性。2.影响：全球性生态环境问题对生物圈的稳态造成威胁，并影响到人类的生存和可持续发展。3.措施：正确处理环境保护与经济发展的关系，践行经济、社会和生态相互协调的可持续发展理念。4.我国应对措施：我国政府倡导生态文明建设，将“全面协调可持续发展”作为基本国策。①建设生态文明，要求每一个公民从我做起，积极投身到生态文明建设中。②对于节能环保的绿色生活方式，我们不仅要深入理解，身体力行，而且要广为宣传，使之成为全社会的共识。【变式演练3-1】（2020·北京·统考高考真题）枯草芽孢杆菌可分泌纤维素酶。研究者筛选到一株降解纤维素能力较强的枯草芽孢杆菌菌株（B菌），从中克隆得到了一种纤维素酶（C1酶）基因。将获得的C1酶基因与高效表达载体（HT质粒）连接，再导入B菌，以期获得降解纤维素能力更强的工程菌。（5）预期该工程菌在处理废弃物以保护环境方面可能的应用。（举一例）【变式演练3-2】（2021·全国·统考高考真题）加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉。某同学通过实验比较了几种洗衣粉的去渍效果（“+”越多表示去渍效果越好），实验结果见下表。加酶洗衣粉A加酶洗衣粉B加酶洗衣粉C无酶洗衣粉(对照)血渍++++++++油渍++++++++根据实验结果回答下列问题：（4）关于酶的应用，除上面提到的加酶洗衣粉外，固定化酶也在生产实践中得到应用，如固定化葡萄糖异构酶已经用于高果糖浆生产。固定化酶技术是指。固定化酶在生产实践中应用的优点是（答出1点即可）。1．（2023·江苏连云港·东海县石榴高级中学校考模拟预测）某科研人员从苏云金芽孢杆菌中获取Bt毒蛋白基因，并将其导入大豆叶肉细胞，培育出抗虫的转基因大豆，主要过程如下图。请回答下列问题：(1)为了正确扩增Bt毒蛋白基因，并能与图中质粒正确连接，需根据、设计两种引物。PCR时引物的作用是。(2)PCR扩增产物可根据不同，可以用技术鉴定。结果发现有目的基因以外的杂带存在，分析可能的原因有。解决方案一般是在目的基因的（填“内部”或“上、下游”）重新设计引物进行PCR。A．引物特异性不强

B．退火温度过低

C．模板DNA污染

D．引物碱基序列过长(3)图中①为请写出HindIII和BamHI的识别序列分别是、。①②过程所需要用到的酶有。(4)过程③筛选抗虫能力强的大豆，应从水平上检测。2．（2023·河北沧州·统考二模）花生是我国重要的经济作物之一，根系在生长过程中，会分泌苯甲酸、苯乙酮、丙三醇、苯甲醛等物质，这些物质会抑制青枯病原菌和其他植物的生长。由于土地限制等原因，同一土地多年连续种植现象十分普遍，这些物质产生的自毒作用越来越明显，造成花生产量下降。扬州大学已采用“采集根际土壤→选择培养→分离、纯化培养→菌种鉴定”途径筛选出将苯甲酸降解为无毒小分子（CO₂和H₂O等）的根际菌。回答下列相关问题：(1)花生根系分泌的苯甲酸等物质属于其（填“初生”或“次生”）代谢物，合成该类物质的代谢的进行特点是。(2)为什么要从连作花生的土壤中寻找降解苯甲酸的根际菌？(3)为确保能够分离得到苯甲酸分解微生物，常将土壤稀释液先进行选择培养，该培养基的碳源要求为，进行该步操作的目的是。(4)分离、纯化培养时，可采用方法接种，从物理形态角度考虑，该培养基属于培养基。(5)获得的菌种可通过工程大量增殖，并作为微生物肥料施用于土壤。采用微生物降解、修复土壤技术的优点有(6)筛选得到的降解苯甲酸的根际菌并不能直接推广应用，还需考虑的原因有哪些？（答出1点即可）3．（2023·重庆·重庆南开中学校考模拟预测）为了研究大肠杆菌抗链霉素性状产生的原因，科学家进行了如图所示实验：首先把没有链霉素抗性的敏感菌种涂布到1号培养基上，待其长出菌落后影印到2号和3号培养基上，然后根据3号培养基上菌落的位置把2号培养基上相同位置的菌落转移到4号培养液中进行扩大培养，然后再涂布到5号培养基上，依次重复上述过程（图中只有3号和7号培养基含有链霉素），请回答下列问题：注：影印法指用无菌绒布轻盖在已长好菌落的原培养基上，然后不转动任何角度，“复印”至新的培养基上进行接种。(1)在对培养基进行灭菌时，常用的灭菌方法是。3号培养基从功能上来看，属于培养基。(2)如果将4号培养液稀释104倍后取0.1ml涂布到5号培养基上，重复三次统计菌落数目分别为125、126、133个，则4号培养液中大肠杆菌的密度约为；与此方法相比，使用血细胞计数板直接计数的结果应该（填“偏多”、“偏少”或“相等”）。(3)3号培养基上菌落数目较1号和2号培养基少很多，能说明基因突变的特点是。该实验结果能证明基因突变是自发产生的而不是环境因素诱导的结果，请简要分析原因。4．（2023上·江西·高三校联考阶段练习）研究发现，拟南芥的ATMYB44基因与ATMYB77基因均可以参与拟南芥耐旱性的调控。为提高水稻的耐旱性，科研工作者将一个拟南芥ATMYB44基因导入野生水稻的叶肉细胞中，经组织培养后获得了一株耐旱水稻植株M。让植株M自交得到F1，F1中耐旱植株：不耐旱植株＝3：1。回答下列问题：(1)科研工作者认为拟南芥ATMYB44基因已经成功导入了水稻细胞的染色体DNA上，根据题中信息分析，作出这一判断的依据是。进一步研究发现该基因已经导入了水稻细胞的5号染色体上。(2)F1自交，收获F1中耐旱植株上的种子进行单独种植，其中不发生性状分离的植株约占，F2中耐旱植株：不耐旱植株＝。科研人员通过反复自交，从中筛选出不发生性状分离的耐旱植株记作纯合品系甲。(3)科研工作者采用相同的方法将一个拟南芥ATMYB77基因导入野生水稻的叶肉细胞中，获得了耐旱的纯合品系乙。为探究ATMYB77基因是否也位于水稻细胞的5号染色体上，以纯合品系甲和纯合品系乙为材料设计最简便的遗传实验来探究，写出实验思路及预期的结果和结论，不考虑染色体互换及其他变异。实验思路：。预期结果和结论：若，则ATMYB77基因导入了水稻细胞的5号染色体上；若，则ATMYB77基因未导入水稻细胞的5号染色体上。5．（2022·贵州贵阳·模拟预测）马铃薯是我国重要的粮菜农作物，对确保国家粮食安全、促进农民增收方面意义重大。我国科学家在马铃薯的脱毒及育种等方面有重要成就。请回答相关问题:(1)培育脱毒马铃薯时，外植体宜选用(填“茎尖”或“叶片”)，不选另一个的理由是。(2)植物组织培养在再分化阶段，生长素和细胞分裂素参与了细胞分化方向的调节，与生根培养基相比，一般情况下生芽培养基中。(3)为提高植物组织培养的成功率，在植物组织培养时，应从外植体消毒、、等方面制定措施，减少污染；在实验室中培养时，注意优化培养环境，控制(答出2点即可)等培养条件。(4)马铃薯栽培种的抗病性和抗逆性较差，野生马铃薯种的抗病性和抗逆性较好，但二者存在杂交不亲和性。利用野生马铃薯种，通过细胞工程改进马铃薯栽培种种质的思路是。6．（2023·四川成都·成都七中校考模拟预测）目前，纤维素酶的应用主要面临工业发酵菌株生产性能不佳、酶系分泌不全等挑战。研究人员利用重离子诱变技术对产酶菌株——长枝木霉进行辐照诱变，并选育获得突变菌株LC-M4和LC-M16，较野生菌株产酶效率分别提高了46.91%和35.5%。请回答下列相关问题：(1)纤维素酶是一种复合酶，它包含三种组分，请你举出纤维素酶在生活中的具体应用包括：（说出2点）。(2)为了分离出目的菌株，研究人员配制出的培养基中主要碳源应该是，分离后可加入试剂鉴定。图示结果中的A、B、C分别对应的题干中的菌株是。(3)获得高产菌株后，还需要对纤维素酶活性进行测定，请你根据所学知识提出一种思路：。工业生产中常利用法固定化纤维素分解菌。7．（2023·河北衡水·衡水市第二中学校考三模）油菜是我国重要的油料作物，黄籽油菜比黑籽油菜的含油量更高，色素积累更少，但我国主栽的甘蓝型油菜缺乏天然的黄籽种质资源。研究表明，TT8基因作为一个重要的基因参与了黄籽性状的形成。科研人员首次利用CRISPR/Cas9技术对甘蓝型油菜中的BnaTT8基因进行定点突变改造（如图1），PCR扩增BnaTT8基因，构建基因表达载体（如图2），再将重组质粒通过农杆菌转化法导入受体甘蓝型油菜甲9707（J9707）中，创建甘蓝型油菜黄籽突变体，CRISPR/Cas9介导的BnaTT8基因突变可以显著提高种子的含油量和蛋白质含量，使得用甘蓝型油菜种子生产的菜籽油的营养价值更高。请回答下列问题：(1)图1中向导RNA与BnaTT8基因按照原则特异性结合，Cas9蛋白切割BnaTT8基因使a链和互补链中的断裂，通过随机增添、删除或替换部分碱基对，获得所需目的基因。(2)PCR扩增目的基因的原理是，需要根据所需的BnaTT8基因设计引物，引物在DNA复制中的作用是。为保证BnaTT8基因正确插入质粒中，需要在引物的（填“3'端”或“5'端”）添加限制酶的识别序列。(3)图2字母A~E表示不同限制酶的切割位点，构建基因表达载体时，将BnaTT8基因插入（填字母）处，目的是。重组质粒导入受体细胞后，可在个体水平上通过来鉴定BnaTT8基因是否表达。(4)基于CRISPR/Cas9系统强大的精确编辑植物基因组的能力，CRISPR/Cas9基因编辑技术已经成为农业中的一个强有力的工具，科研人员在CRISPR/Cas9的基础上进行改造，开发出了可以精准实现多种碱基替换和大片段插入和删除的基因编辑工具。请写出CRISPR/Cas9及其改造的产品在科学研究中的应用：（答出一点即可）。8．（2023·四川自贡·自贡市蜀光中学校考模拟预测）科学家通过诱导黑鼠体细胞去分化获得诱导性多能干细胞（iPS），继而利用iPS细胞培养出克隆鼠，流程如下图所示。请回答：(1)进行细胞培养时，用