14　大题突破篇　必考题型5　生物工程

考向考频发酵工程2025·云南卷T21，2025·北京卷T17，2024·河北卷T18，2024·贵州卷T14、T21，2024·北京卷T17，2024·全国甲卷T37，2024·江西卷T17，2024·广东卷T21，2023·全国乙卷T37，2023·河北卷T12细胞工程2025·湖南卷T21，2024·浙江6月卷T23，2023·新课标卷T35基因工程2025·全国卷T34，2025·甘肃卷T21，2025·四川卷T19，2025·广东卷T21，2025·河南卷T21，2025·浙江1月卷T24，2025·北京卷T21，2025·山东卷T25，2025·陕晋宁青卷21，2025·安徽卷T20，2025·黑吉辽蒙卷T25，2025·河北卷T22、T23，2025·重庆卷T19，2024·湖南卷T21，2024·河北卷T22，2024·重庆卷T19，2024·安徽卷T20，2024·黑吉辽卷T25，2024·山东卷T25，2024·全国甲卷T38，2024·新课标卷T35，2023·全国乙卷T38，2023·全国甲卷T38，2023·广东卷T20，2023·山东卷T25，2023·江苏卷T221．理清“3”种传统食品的制作技术2．比较两种常见的接种方法3．植物组织培养的过程4．植物体细胞杂交技术5．单克隆抗体的制备[提醒]2次筛选目的不同：①第1次：获得杂交瘤细胞。②第2次：获得能分泌所需特异性抗体的杂交瘤细胞。6．动物体细胞核移植技术和克隆动物→无性繁殖7．熟知胚胎工程的操作流程8．限制酶选择模型：明位点、知序列、析质粒模型1依据目的基因上的切割位点选择限制酶模型2依据质粒特点选择限制酶模型3依据限制酶识别序列选择限制酶核心：比较不同限制酶的识别序列，找到酶切末端可以互补的两种限制酶。举例：图中限制酶①②的酶切片段可以互补，限制酶③④的酶切片段可以互补→使用限制酶①和②分别处理含目的基因的DNA片段和载体，得到的黏性末端经DNA连接酶的作用，可以连接形成重组DNA。9．PCR引物选择模型：序列特异性、扩增方向模型1依据目的基因特异性序列设计PCR引物模型注：设计引物时需要避免引物之间碱基互补配对。模型2依据扩增产物方向选择PCR引物模型(2025·四川卷T19)杆菌M2合成的短肽拉索西丁能有效杀死多种临床耐药细菌。拉索西丁能与细菌的核糖体结合，阻止携带氨基酸的tRNA进入核糖体位点2。有人将合成拉索西丁的相关基因(lrcA—lrcF)导入链霉菌，基因克隆流程及拉索西丁的作用机制如下图。回答下列问题。注：①F1、F2、F3和F4为与相应位置的DNA配对的单链引物，“→”指引物5′→3′方向。②密码子对应的氨基酸：AAA—赖氨酸；AUG—甲硫氨酸(起始)；UUC—苯丙氨酸；ACA—苏氨酸：UCG—丝氨酸。(1)用PCR技术从杆菌M2基因组中扩增lrcA—lrcF目的基因时，应选用__________引物。本研究载体使用了链霉菌的复制原点，其目的是____________________________________________________________________。(2)采用EcoRⅠ和BamHⅠ完全酶切构建的重组质粒，产物通过琼脂糖凝胶电泳检测应产生______________条电泳条带，电泳检测酶切产物的目的是____________________________。(3)由图可知，拉索西丁与核糖体结合后，会阻止携带____________(填氨基酸名称)的tRNA进入结合位点，导致__________________________________，最终引起细菌死亡。(4)重组链霉菌的目的基因产物经验证有杀菌活性，但重组菌在实验室多次培养后，提取的目的基因产物杀菌活性丧失，可能的原因是________________________。若运用发酵工程来生产拉索西丁工程药物，除产物活性外还需进一步研究的问题有______________________________(答出1点即可)。[解题指导]根据例题题干相关信息，分析相关图示可知：(1)(2)(3)(4)[答案](1)F2、F4保证目的基因能在链霉菌细胞中复制(2)2检测重组质粒是否构建成功(3)苯丙氨酸翻译过程无法正常进行，细菌无法合成蛋白质(4)目的基因发生突变(或目的基因表达受到抑制等合理答案)发酵的最佳条件(或提高发酵产物产量的方法或产物的分离和纯化方法等合理答案)方法技巧高三生物学简答题中的“文字表述题”是得分的关键，也是易错点。这类题目主要考查对知识点的理解、逻辑分析能力和规范表达能力，常涉及原因分析、机制阐释、结果解读等。以下是具体的方法技巧和注意事项：1．核心方法技巧：让答案“踩点准、逻辑清、术语对”(1)审题：精准定位“问什么”，避免答非所问①抓关键词：明确题目考查的核心概念、限定条件、设问角度。a．关键词类型b．设问词：“原因”“机制”“原理”“区别”“结论”等(不同设问词对应不同答题逻辑，如“原因”需从“因→果”推导，“原理”需回归教材核心概念)。c．限定词：“在动物细胞中”“与无氧呼吸相比”“从生态系统稳定性角度”等(限定范围，避免扩大或缩小答题范围)。d．隐含信息：如“某物质含量上升”可能涉及“合成增加”或“分解减少”，“曲线下降”可能与“酶活性降低”“载体数量限制”等相关。②拆解复杂问题：若题目较长(如情境分析题)，可拆分问题层次。例如：“分析某药物对癌细胞增殖的抑制作用及机理”，可拆分为“是否抑制(结果)”和“为什么抑制(机理，如影响DNA复制、抑制纺锤体形成等)”。(2)回归教材：用“课本语言”答题，拒绝口语化①术语优先：生物学科的专业性极强，必须使用教材规范术语，避免生活化表述。a．错误示例：将“胞吞”写成“细胞把物质吞进去”；将“原生质层”说成“细胞膜和细胞质”；将“伴X染色体隐性遗传”简化为“母亲传给儿子”。b．正确做法：回忆教材中对概念的定义或描述，直接套用术语。例如“物质跨膜运输中，主动运输需要载体蛋白和能量”“基因突变是DNA分子中发生碱基的替换、增添或缺失，而引起的基因碱基序列的改变”。②关联教材知识点：多数文字表述题的答案源于教材核心原理(如代谢、调节、遗传、生态等)，即使是新情境题(如科研背景)，也需用教材知识解释。(3)逻辑清晰：按“因果链”组织答案原因分析、机制阐释题：遵循“因→果”逻辑，分层次推导，避免跳跃。a．公式：直接原因→间接原因→根本原因(根据题目深度选择层级)。b．示例：“解释血糖浓度升高时，胰岛素分泌增加的调节过程”。ⅰ．直接原因：血糖升高→刺激胰岛B细胞(代谢信号介导)。ⅱ．间接原因：血糖升高，刺激下丘脑相关神经，或促进肠道分泌GLP-1等，这些信号进一步调控胰岛B细胞分泌胰岛素(关键是其他信号的辅助调控)。(4)分点作答：条理清晰，方便阅卷①用“①②③”或“首先→其次→最后”分点，每点围绕一个核心意思，避免一句话包含多个要点(防止阅卷老师漏看)。②要点顺序：按逻辑先后排列(如时间顺序、因果顺序)或按重要程度排列(主要原因在前，次要原因在后)。(5)结合图表：将“图、表信息”转化为“文字逻辑”图表(曲线图、柱状图、流程图、示意图)是文字表述题的常见载体，需先解读图表信息，再转化为文字。步骤：①看图表标题(明确核心变量，如“温度对酶活性的影响”)。②抓坐标轴、图例：横纵轴的含义(自变量、因变量)，曲线趋势(上升、下降、峰值)，柱状图的差异(实验组VS对照组)。③用文字转述：将“图的现象”转化为“生物学结论”，并关联原理。示例：曲线显示“在一定范围内，随光照强度增加，光合速率上升，超过某值后不再变化”→表述为“光照强度是该条件下光合作用的限制因素(未达光饱和点时)，达到光饱和点后，限制因素可能为CO2浓度或温度”。2．注意事项：避免“隐性失分”(1)拒绝“假大空”，要点具体。(2)避免“因果颠倒”或“逻辑断裂”。(3)术语“一字之差”要警惕。(4)“答满”≠“多答”，简洁明了。(5)书写规范：避免笔误、潦草。总之，文字表述题的核心是“用教材语言，把道理说清楚”。通过精准审题、规范术语、逻辑分层，就能有效提高得分率。答题模板：(2025·山东济南检测)研究发现，细菌纤维素(BC)可由微生物合成并将其分泌到胞外组装成膜。作为一种性能优异的生物材料，BC膜应用广泛。研究者设计了酪氨酸酶(TYR，可催化酪氨酸形成黑色素)的光控表达载体，将其转入细菌后构建出一株能合成BC膜并可实现光控染色的工程菌株，为新型纺织原料的绿色制造及印染工艺升级提供了新思路(如下图)。回答下列问题：(1)为了构建重组质粒，可以选用同源切割的方式，即在目的基因两侧加上一组同源序列HR1和HR2，载体上有许多HR1和HR2序列位点则可以同源切割插入。若构建完成的TYR基因结构如图，则应选择图中的引物____________________对TYR基因进行PCR。(2)研究者利用T7噬菌体来源的RNA聚合酶(T7RNAP)及蓝光光敏蛋白标签，构建了一种可被蓝光调控的基因表达载体(光控原理及载体的部分结构见下图)。构建载体时，选用了通用型启动子PBAD(被工程菌RNA聚合酶识别)和特异型启动子PT7(仅被T7RNAP识别)。为实现蓝光控制染色，启动子从左至右依次为__________、__________、__________，能实现染色的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。注：基因1：编码TYR基因基因2：编码T7RNAPN端-nMag基因3：编码pMag-T7RNAPC端b图2(3)为了验证光控表达载体的有效性，将构建好的光控表达载体导入工程菌株中，先让工程菌在暗处培养一段时间后长出BC膜，再转至含有酪氨酸的染色池处理，______________区域被染成黑色。若光控表达载体携带大观霉素(抗生素)抗性基因，长时间培养时在培养液中加入大观霉素，其作用为_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(答两点)。(4)若希望生产其他颜色的且图案不同的BC膜，请按照上述菌株的构建模式提出一个简单思路：_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。[解析](1)据题干信息可知，目的基因两端需要有同源序列HR1和HR2才能完成同源切割，因此需要将HR1、HR2序列在内的目的基因进行PCR扩增，应选择图中的引物P3和P6对目的基因进行PCR。(2)研究者利用T7噬菌体来源的RNA聚合酶(T7RNAP)及蓝光光敏蛋白标签，构建了一种可被蓝光调控的基因表达载体。为了实现蓝光控制染色，需要精心选择启动子的顺序。根据题干信息和题图可知，启动子从左至右依次为PT7、PBAD和PBAD，这样的设计能实现染色的原因是在蓝光照射下，T7RNAPN端-nMag与pMag-T7RNAPC端结合，导致无活性的T7RNAP变成有活性的T7RNAP，结合图2b，蓝光处理后，T7噬菌体来源的RNA聚合酶(T7RNAP)识别启动子①使基因1转录获得相应的mRNA，再以其为模板通过翻译过程获得酪氨酸酶，酪氨酸酶从而催化染色液中酪氨酸形成黑色素，可见基因2和3正常表达无活性产物，被蓝光激活后再启动基因1表达。(3)为了验证光控表达载体的有效性，研究者将构建好的光控表达载体导入工程菌株中，并先在暗处培养一段时间让工程菌长出BC膜。然后，将BC膜转至含有酪氨酸的染色池处理。由于只有受到蓝光照射的区域才能形成有活性的T7RNAP并启动TYR基因的表达，因此只有这些区域会被染成黑色。若光控表达载体携带大观霉素(抗生素)抗性基因，长时间培养时在培养液中加入大观霉素的作用主要有两点：一是筛选出含有光控表达载体的工程菌株(即抗性菌株)，即去除丢失质粒的菌株或保留含重组质粒的菌株，确保实验的准确性；二是防止其他杂菌污染培养液，保证实验的顺利进行。(4)题干信息的设计思路最终BC膜被染成黑色，希望生产其他颜色的且图案不同的BC膜，则需要将酪氨酸酶替换成能催化其他色素合成的酶(或将基因1换成控制其他色素合成的基因，或将酪氨酸酶替换成不同颜色蛋白)，染色池中再加入该色素合成需要的原料；且改变蓝光照射区域。[答案](1)P3和P6(2)PT7PBADPBAD蓝光照射后，T7RNAP的N端和C端结合，T7RNAP被激活，酪氨酸酶基因(或TYR基因)表达，酪氨酸酶催化酪氨酸形成黑色素从而实现染色(3)蓝光照射抑制杂菌；去除丢失质粒的菌株或保留含重组质粒的菌株(4)将酪氨酸酶替换成能催化其他色素合成的酶(或将基因1换成控制其他色素合成的基因，或将酪氨酸酶替换成不同颜色蛋白)，染色池中再加入该色素合成需要的原料，且改变蓝光照射区域必考题型突破练(五)生物工程1．(14分)(2025·河北卷T22节选)为治理水体中对生物有毒害的镉污染，研究者构建了分泌信号肽SP7、镉离子结合蛋白CADR、定位于细胞壁的蛋白GP1和黄色荧光蛋白YFP编码序列融合表达的载体，转入单细胞衣藻，实现CADR大量合成、分泌并定位于细胞壁，以吸附水体中的镉离子。回答下列问题：(1)在DNA聚合酶、引物、模板DNA和脱氧核苷酸中，随着PCR反应进行，分子数量逐渐减少的是____________和____________。模板与引物在PCR反应的________阶段开始结合。PCR中使用的DNA聚合酶需耐高温，其原因为________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)载体中可用的酶切位点信息和拟构建载体的部分结构如图1所示。在将CADR、GP1和YFP基因逐个构建到载体时，为避免错误连接，需向以上三个基因的两端分别添加限制酶识别序列，其中GP1两端应添加________________(填两种限制酶)的识别序列。用DNA连接酶连接时，可催化载体和目的基因之间形成________键。(3)若在荧光显微镜下观察到转基因衣藻表现为__________________________，初步表明融合蛋白表达成功。将转基因衣藻和野生型衣藻置于含镉离子的培养液中培养一段时间后，若转基因衣藻细胞壁比野生型衣藻细胞壁的镉离子含量________，则表明融合蛋白能结合镉离子。(4)将转基因衣藻和野生型衣藻在不同镉离子浓度的培养液中培养6天后，检测细胞密度，结果见图2。转基因衣藻在含有不同浓度镉离子的培养液中生长均优于野生型衣藻的原因可能是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。240μmol·L-1镉离子浓度下，转基因衣藻和野生型衣藻生长均被明显抑制的原因可能是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。[解析](1)在PCR反应中，原料是脱氧核苷酸，随着反应进行不断被消耗，分子数量逐渐减少；引物在PCR过程中会结合到模板DNA上参与子链合成，也会逐渐减少，所以分子数量逐渐减少的是引物和脱氧核苷酸。模板与引物在PCR的复性阶段开始结合。在复性过程中，温度降低，引物与模板DNA单链的互补序列配对结合。PCR中使用的DNA聚合酶需耐高温，是因为PCR反应需要在高温条件下进行变性过程，普通的DNA聚合酶在高温下会变性失活，而耐高温的DNA聚合酶能在高温环境中保持活性，保证PCR反应的正常进行。(2)由图1分析可知，要避免错误连接，GP1两端应添加SmaⅠ和EcoRⅠ的识别序列。因为将CADR、GP1和YFP基因逐个构建到载体时，使用这两种限制酶切割可以产生不同的黏性末端，能保证目的基因准确插入载体。又因为NheⅠ和XbaⅠ限制酶切割后产生的黏性末端相同，所以这两种限制酶只能选一个，按照连接的顺序将GP1连接到载体时应该用SmaⅠ和EcoRⅠ。DNA连接酶连接时，可催化载体和目的基因之间形成磷酸二酯键，从而将载体和目的基因连接起来。(3)若在荧光显微镜下观察到转基因衣藻发出黄色荧光，初步表明融合蛋白表达成功，因为融合蛋白中有黄色荧光蛋白YFP，其表达后会发出黄色荧光。构建成功的转基因衣藻中含有镉离子结合蛋白CADR、分泌信号肽SP7和定位于细胞壁的蛋白质GP1的编码序列，可大量合成CADR，并定位于细胞壁；若转基因衣藻细胞壁的镉离子含量高于野生型衣藻，则说明融合蛋白可结合镉离子。(4)转基因衣藻在含有不同浓度镉离子的培养液中生长均优于野生型衣藻的原因可能是转基因衣藻表达的融合蛋白能结合镉离子，降低了镉离子对衣藻的毒害作用。240μmol·L-1镉离子浓度下，转基因衣藻和野生型衣藻生长均被明显抑制的原因可能是镉离子浓度过高，超出了融合蛋白的吸附能力，对衣藻产生了严重的毒害作用。[答案](除标注外，每空1分，共14分)(1)脱氧核苷酸引物复性PCR反应需要在高温条件下进行变性过程，普通的DNA聚合酶在高温下会变性失活，而耐高温的DNA聚合酶能在高温环境中保持活性，保证PCR反应的正常进行(3分)(2)SmaⅠ和EcoRⅠ磷酸二酯(3)发出黄色荧光高(4)转基因衣藻表达的融合蛋白能结合镉离子，降低了镉离子对衣藻的毒害作用(2分)镉离子浓度过高，超出了融合蛋白的吸附能力，对衣藻产生了严重的毒害作用(2分)2．(14分)(2025·广东领航联盟联考)酸奶通常是由2种常被称为“益生菌”的乳酸菌菌种——保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌发酵而来。科学证实将“益生菌功能”强加在它们身上是“不能承受之重”。回答下列问题：(1)研究发现，乳酸菌菌种抵抗胃液的能力不强，原因是____________________________________________________________________。(2)大多数食品都有“保质期”，对酸奶来说也如此。风味、口感、活菌数、致病菌数是影响酸奶保质期的最重要的几项指标。某厂家在酸奶出厂前分别在低温(5℃)和室温(22℃)对同一品牌酸奶进行实验，统计其中的乳酸菌和其他杂菌的数量变化，实验时间是30天。实验过程如下：①制作培养基，其成分同酸奶，主要有奶粉、碳源、水、无机盐等，其中奶粉作为____________，而且需要添加_______________以满足乳酸菌的需要，且为了计数需同时加入琼脂，然后对培养基进行灭菌处理；②接种菌种，并将培养基放在________(填“有氧”或“无氧”)环境下培养，其操作如下：根据图中信息可知，该厂家使用的统计活菌的方法是_______________。实验统计时间为每天同一时间，第15天统计发现培养基A、B和C上的乳酸菌菌落数分别是50、70、60，据此计算，第15天每克样品中的乳酸菌菌株数为_______________个。同时，实验人员还发现每个培养基上有极少量的其他杂菌菌落，这些杂菌菌落数目极少的可能原因是__________________________________________________________________________________________________。(3)实验人员在实验后期想要继续探究酸奶瓶胀气变质是否与混有需氧杂菌有关，他们只需要将实验装置放在_______________条件下即可。“胀气”的气是CO2，肯定不是由乳酸菌产生的，原因是__________________________________________________________________________________________________________。[解析](1)胃液含有胃酸，其pH是酸性的，酸性会导致乳酸菌的蛋白质变性或者使其体内的酶失活而导致乳酸菌死亡，故乳酸菌菌种抵抗胃液的能力不强。(2)①奶粉的主要成分是蛋白质，蛋白质在培养基中是作为氮源的。培养基除了碳源、氮源、水和无机盐外，还需要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的要求。如培养乳酸菌时需要在培养基中添加维生素。②乳酸菌是厌氧细菌，需要为其生长提供无氧的条件。由图可知，该实验采用梯度稀释后涂布平板进行接种后培养获得菌落，这种统计活菌的方法是稀释涂布平板法。A、B和C三个平板上菌落数取平均值为(50＋70＋60)÷3＝60个，每克样品中的菌株数＝(60÷0.1)×105＝6.0×107个。乳酸菌发酵会导致酸奶pH下降，不利于杂菌生长，因此杂菌的菌落数极少。(3)乳酸菌是严格的厌氧生物，筛选需氧杂菌，只需要将实验装置放在有氧的环境下即可。乳酸菌无氧呼吸不会产生CO2，因此“胀气”不是由乳酸菌引起的。[答案](除标注外，每空2分，共14分)(1)酸性的胃液会使乳酸菌的蛋白质受到破坏(2)氮源(和碳源)(1分)维生素(1分)无氧(1分)稀释涂布平板法(1分)6.0×107乳酸菌发酵会导致酸奶pH下降，不利于杂菌生长(3)有氧乳酸菌只能通过无氧呼吸产生乳酸，不会产生CO23．(12分)(2025·河南洛阳质检)甘薯又名红薯，富含蛋白质、淀粉、纤维素及多种矿物质，被誉为“长寿食品”。甘薯是无性繁殖作物，主要通过种薯和扦插苗繁殖，病毒易在体内积累，当前防治甘薯病毒一般采用剥离茎尖分生组织，离体培养后获得脱毒苗来去除病毒。研究人员研究了外植体的消毒、培养基中激素对甘薯快速繁殖的影响。回答下列问题：(1)选用甘薯茎尖分生组织作为外植体的原因是_______________________。对于外植体需进行消毒，不同消毒方法的杀菌效果和对茎尖成活率的影响，如下表所示。由结果可知，处理__________(填序号)是表面消毒的最佳方法。处理表面消毒方法接种数/个污染数/个污染率/%成活率/%Ⅰ0.1%的升汞溶液15min6058.3371.8Ⅱ75%的乙醇30s＋2%的次氯酸钠溶液10min601321.6786.9Ⅲ75%的乙醇30s＋0.1%的升汞溶液10min6035.0083.4(2)甘薯由于同一不亲和群内的品种间不能进行正常杂交，利用甘薯体细胞杂交技