基因工程及其應(yīng)用的試題研究

1、基因工程及其應(yīng)用的試題研究周小建 （蘇州市第三中學(xué) 215001）摘 要 基因工程及其應(yīng)用是高中生物新教材選修3的重要內(nèi)容，也是高考中常考的內(nèi)容。因此，對該部分試題進(jìn)行研究，探尋命題的方向和特點(diǎn)，是提高該類試題得分率的關(guān)鍵，也是提高整卷成績、拉開差距的關(guān)鍵。關(guān)鍵詞 基因工程及其應(yīng)用 江蘇高考 命題特點(diǎn)基因工程及其應(yīng)用是選修3的核心內(nèi)容，其地位更是由課程標(biāo)準(zhǔn)上的級（了解層次）上升為考試說明上的B級（理解層次），是考試說明上對選修3要求的3個B級中的一個，其重要性顯而易見。在近幾年江蘇生物高考試卷中，對該部分內(nèi)容都給予了高度的重視，每年都會考到，尤其是大題，而且一般會與遺傳變異或其他工程的有關(guān)內(nèi)容

2、聯(lián)系起來考，考查更全面，更細(xì)致。所以，有必要針對近幾年江蘇生物高考卷中此類試題進(jìn)行剖析和研究，探尋命題的方向和規(guī)律，把握命題的指導(dǎo)思想，切實(shí)提高學(xué)生的得分率。1 近4年江蘇高考該部分試題分析 年 份項(xiàng) 目05年06年07年08年題 號3815、38（2）、4138（1）（2）、42B32、34B（4）題 型非選擇題選擇題、非選擇題非選擇題非選擇題合計(jì)分值9分11分8分9分具體考點(diǎn)基因工程的工具、步驟、應(yīng)用及安全性問題從上表所列內(nèi)容可以看出，這部分內(nèi)容主要以非選擇題的形式考查，題量在2 題左右，所占的分值大致在10分左右，涉及的知識點(diǎn)是相對集中、有側(cè)重的，如基因工程的工具、步驟、應(yīng)用及安全性問題

3、等內(nèi)容，顯然是考查的重點(diǎn)。而對照08年的考試說明發(fā)現(xiàn)，這些知識點(diǎn)都是要求的，而且還有要求比較高的B級水平（基因工程的應(yīng)用），符合重點(diǎn)知識重點(diǎn)考查的命題指導(dǎo)思想，體現(xiàn)了能綜合運(yùn)用知識進(jìn)行分析、推理、解決實(shí)際問題的要求。2 高考生物該部分試題的命題特點(diǎn)從近幾年江蘇高考生物卷來看，該部分試題的命題是相對比較穩(wěn)定的。分析具體考題，筆者認(rèn)為大致體現(xiàn)了以下3個方面的命題特點(diǎn)。2.1 重視基礎(chǔ)，緊扣課本高考對基礎(chǔ)知識的考查力度一直是很大的。要重視生物學(xué)基礎(chǔ)知識的教學(xué)與復(fù)習(xí)。分析這幾年該部分的高考試題發(fā)現(xiàn)，貼近教材，強(qiáng)化對課本基本知識點(diǎn)的考查。但是許多學(xué)生在平時復(fù)習(xí)中輕基礎(chǔ)、重難題，考到相關(guān)試題，不能及時領(lǐng)悟

4、題目所考查的知識點(diǎn)，缺乏產(chǎn)生相關(guān)聯(lián)想、提取出相關(guān)知識點(diǎn)來解決實(shí)際問題的能力，導(dǎo)致失分增多。事實(shí)上，沒有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識就不會形成過硬的能力，能力的培養(yǎng)要建立在掌握厚實(shí)的生物學(xué)知識的基礎(chǔ)上。解題時，思維的啟動往往產(chǎn)生于對基本概念和基本原理等基礎(chǔ)知識有正確深刻的理解。因此在今后的教學(xué)和復(fù)習(xí)中要引起足夠的重視。例1：（2007年江蘇卷第42題B題）很久以前科學(xué)家在土壤中發(fā)現(xiàn)了某種細(xì)菌能制造對昆蟲有毒的蛋白質(zhì)，當(dāng)時許多人就想把編碼這一蛋白質(zhì)的基因（抗蟲基因）轉(zhuǎn)移到農(nóng)作物中，以降低昆蟲對農(nóng)作物造成的危害。20世紀(jì)90年代，美國科學(xué)家采用基因工程技術(shù)首次培育出抗蟲玉米新品種。下圖為這一轉(zhuǎn)基因玉米的主要培育過

5、程。（1）獲得特定目的基因的途徑除了從該細(xì)菌中直接分離抗蟲基因外，還可以 。將目的基因與運(yùn)載體結(jié)合時必須用酶和DNA連接酶。在基因工程中，常用的運(yùn)載體有 等，而作為運(yùn)載體必須具備相應(yīng)的條件，例如，應(yīng)具有 以便進(jìn)行篩選。（2）由轉(zhuǎn)基因玉米細(xì)胞經(jīng)過 形成愈傷組織，然后發(fā)育成胚狀體和試管苗。若要制備轉(zhuǎn)基因玉米的人工種子，可選擇上述實(shí)驗(yàn)過程中的 再包裹合適的 等。解析：這是一道典型的基礎(chǔ)題，主要對教材上基因工程的基本知識進(jìn)行考查，涉及基本方法、基本工具、基本概念、基本原理、基本過程等，同時還聯(lián)系了植物細(xì)胞工程中的植物組織培養(yǎng)的相關(guān)知識，熟記了教材中的內(nèi)容，即可正確解答本題。答案：（1）人工合成同種限制

6、質(zhì)粒（或動植物病毒或噬菌體等） 標(biāo)記基因（2）脫分化（或去分化）胚狀體人造種皮2.2 綜合運(yùn)用，考查能力近年來高考命題發(fā)展的一個趨勢就是從知識立意為主向能力立意為主轉(zhuǎn)變，對能力考查的要求大大提高。以能力測試為主導(dǎo)，考查考生的知識遷移能力，獲取信息和處理信息的能力，能綜合運(yùn)用所學(xué)知識分析、解決實(shí)際問題的能力，逐步提高他們的綜合應(yīng)用能力，這是高考命題的指導(dǎo)思想之一，也體現(xiàn)了今后高考的方向。因此，如何對學(xué)生進(jìn)行有效的能力訓(xùn)練，是每個教師必須重點(diǎn)研究的內(nèi)容。例2：（2008年江蘇卷第32題）將動物致病菌的抗原基因?qū)腭R鈴薯制成植物疫苗，飼喂轉(zhuǎn)基因馬鈴薯可使動物獲得免疫力。以下是與植物疫苗制備過程相關(guān)的

7、圖和表。請根據(jù)以上圖表回答下列問題。（1）在采用常規(guī)PCR方法擴(kuò)增目的基因的過程中，使用的DNA聚合酶不同于一般生物體內(nèi)的DNA聚合酶，其最主要的特點(diǎn)是 。（2）PCR過程中退火（復(fù)性）溫度必須根據(jù)引物的堿基數(shù)量和種類來設(shè)定。表1為根據(jù)模板設(shè)計(jì)的兩對引物序列，圖2為引物對與模板結(jié)合示意圖。請判斷哪一對引物可采用較高的退火溫度？ 。（3）圖1步驟所用的DNA連接酶對所連接的DNA兩端堿基序列是否有專一性要求？ 。（4）為將外源基因轉(zhuǎn)入馬鈴薯，圖1步驟轉(zhuǎn)基因所用的細(xì)菌B通常為 。（5）對符合設(shè)計(jì)要求的重組質(zhì)粒T進(jìn)行酶切。假設(shè)所用的酶均可將識別位點(diǎn)完全切開，請根據(jù)圖1中標(biāo)示的酶切位點(diǎn)和表2所列的識別

8、序列，對以下酶切結(jié)果作出判斷。采用EcoR和Pst酶切，得到 種DNA片斷。采用EcoR和Sma酶切，得到 種DNA片斷。解析：本題考查考生對基因工程原理、步驟和技術(shù)的理解與掌握，涉及PCR技術(shù)、限制酶與DNA連接酶、目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞等知識點(diǎn)?？疾閷W(xué)生從圖表中獲取信息、分析信息、處理信息的能力，考查邏輯思維、正確推理判斷的能力。（1）題中，因?yàn)镻CR技術(shù)中需要在較高溫度下進(jìn)行，故使用的DNA聚合酶需耐高溫。（2）DNA分子堿基對中：A與T之間通過兩個氫鍵連接配對，C與G之間通過三個氫鍵連接配對，所以DNA分子中C-G堿基對越多，穩(wěn)定性越高，所需退火溫度就越高。引物對B中C與G的堿基數(shù)目（或

9、比例）明顯高于引物對A，因此，引物對B可采用較高的退火溫度。（3）DNA連接酶的作用部位是磷酸和脫氧核糖之間的磷酸二酯鍵，故對所連接的DNA兩端堿基序列沒有專一性要求。（4）將外源基因?qū)氩煌荏w細(xì)胞時，所用的方法是不同的。對于植物細(xì)胞最常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。故本小題所用的細(xì)菌B通常為農(nóng)桿菌。（5）由圖1可知，重組質(zhì)粒T上同時存在EcoR和Pst兩種酶均位點(diǎn)，其中X、M連接處是EcoR酶均位點(diǎn)，M、N之間還有一個Pst酶均位點(diǎn)。故用EcoR和Pst兩種酶均后會得到2種DNA片斷；由于重組質(zhì)粒T上沒有Sma酶均位點(diǎn)（由圖1-過程判斷），故用EcoR和Sma兩種酶切后只得到1種DNA片斷。答案：（1）

10、耐高溫 2）引物對B （3）否 （4）農(nóng)桿菌 （5）2 12.3 強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新，體現(xiàn)課標(biāo)近幾年的高考試題，在重視基礎(chǔ)、強(qiáng)化能力的前提下，逐步體現(xiàn)出創(chuàng)新意識。這與新課程標(biāo)準(zhǔn)所倡導(dǎo)的重在培養(yǎng)創(chuàng)新精神的理念是相吻合的?？碱}中的創(chuàng)新意識主要表現(xiàn)在考查情境的創(chuàng)新、考查形式的創(chuàng)新、考查內(nèi)容的創(chuàng)新等等。因此，對學(xué)生思維創(chuàng)新能力的培養(yǎng)也就顯得尤為重要。例3：菊花的紫花和白花性狀是由一對等位基因控制的，紫色（R）對白色（r）顯性?，F(xiàn)已克隆到控制紫色的基因R，如果你打算利用上述材料開展研究，那么下表選項(xiàng)中，合理的是（ ）（多選題）選項(xiàng)實(shí)驗(yàn)方案實(shí)驗(yàn)?zāi)康腁用白花植株與紫花植株雜交判斷基因型B將控制開紫花的基因轉(zhuǎn)入其他植物中改變受體植物花的顏色C將R基因轉(zhuǎn)入大腸桿菌并大量表達(dá)紫色蛋白生產(chǎn)紫色蛋白用作染料D用紫花雜合子的嫩芽組織培養(yǎng)獲得純合子植株用于育種解析：此題以表格的形式考查學(xué)生有關(guān)基因工程與遺傳變異的相關(guān)內(nèi)容，考查正確分析實(shí)驗(yàn)和恰當(dāng)評價實(shí)驗(yàn)方案的基本實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。形式新穎，給考生一種全新的感覺。紫色花的基因型有兩種RR或Rr，可通過與白色花雜交，根據(jù)后代的性狀分離情況來判斷其基因型，故A正確。通過基因工程技術(shù)獲得轉(zhuǎn)基因植物，可以使R基因在其他植物體中表達(dá)，故B正確。大腸桿菌是原核生物，其基因結(jié)構(gòu)與菊花（真核生物）的R基因有所不同，R很難直接在大腸桿菌中表達(dá)，C錯。紫花雜合子需要通