從歷年全國卷Ⅰ高考真題觀基因工程的備考策略

安徽 王 米 趙 琴

自2016 年起，安徽、陜西、福建、廣東、重慶等省市高考不再采取自主命題的方式，而是所有科目均由教育部統(tǒng)一命題，開始統(tǒng)一使用全國卷Ⅰ。2016 — 2019 年高考全國卷Ⅰ生物部分選修3《現(xiàn)代生物科技專題》考查的內(nèi)容均是基因工程的相關(guān)知識(shí)，現(xiàn)筆者對近幾年基因工程的高考真題加以歸納總結(jié)，為新一輪的高考復(fù)習(xí)提出備考建議。

一、2019 年《考試大綱》關(guān)于基因工程的要求（見下表）

基因工程的方法和技術(shù)已經(jīng)滲透到現(xiàn)代生命科學(xué)的各個(gè)分支領(lǐng)域，成為生命科學(xué)的一門核心技術(shù)，它不僅是社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)，也是高考的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。現(xiàn)筆者對近四年高考全國卷Ⅰ基因工程考查的有關(guān)內(nèi)容總結(jié)如下。

二、基因工程考查角度

1.對載體及受體細(xì)胞的考查

【例1】（2016 年，全國卷Ⅰ，第40 題節(jié)選）（題干略）

（3）基因工程中，某些噬菌體經(jīng)改造后可以作為載體，其DNA 復(fù)制所需的原料來自于___________。

【答案】受體細(xì)胞

【例2】（2017 年，全國卷Ⅰ，第38 題節(jié)選）（題干略）

（2）若用家蠶作為表達(dá)基因A 的受體，在噬菌體和昆蟲病毒兩種載體中，不選用____________作為載體，其原因是__________________________。

【答案】噬菌體 噬菌體的宿主是細(xì)菌，而不是家蠶

【例3】（2018 年，全國卷Ⅰ，第38 題節(jié)選）（題干略）

（2）在細(xì)菌、心肌細(xì)胞、葉肉細(xì)胞中，可作為重組噬菌體宿主細(xì)胞的是____________。

【答案】細(xì)菌

【總結(jié)】基因工程中常用的載體是質(zhì)粒、λ 噬菌體的衍生物和動(dòng)植物病毒，其中最常用的是質(zhì)粒。病毒之所以能作為載體，與目的基因重組進(jìn)入受體細(xì)胞，是利用它們的自然侵染性。正常情況下噬菌體侵染的宿主細(xì)胞是細(xì)菌，動(dòng)物病毒侵染的是動(dòng)物細(xì)胞，植物病毒侵染的是植物細(xì)胞。但天然的病毒不一定能滿足作為載體的必備條件，所以基因工程使用的一般是改造后的載體。受體細(xì)胞若是動(dòng)物（如家蠶），則一般選擇改造后的動(dòng)物病毒（如昆蟲病毒）。質(zhì)粒的受體細(xì)胞可以是動(dòng)物、植物、微生物，所以也是最常用的載體。

2.對基因工程科學(xué)史的考查

【例4】（2017 年，全國卷Ⅰ，第38 題節(jié)選）（題干略）

（5）艾弗里等人的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)為證明DNA 是遺傳物質(zhì)做出了重要貢獻(xiàn)，也可以說是基因工程的先導(dǎo)，如果說他們的工作為基因工程理論的建立提供了啟示，那么，這一啟示是________________________。

【答案】DNA 可以從一種生物個(gè)體轉(zhuǎn)移到另一種生物個(gè)體

【例5】（2018 年，全國卷Ⅰ，第38 題節(jié)選）（題干略）

（1）博耶（H.Boyer）和科恩（S.Cohen）將非洲爪蟾核糖體蛋白基因與質(zhì)粒重組后導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞中進(jìn)行了表達(dá)。該研究除證明了質(zhì)粒可以作為載體外，還證明了_________________（答出兩點(diǎn)即可）。

【答案】體外重組的質(zhì)粒可以進(jìn)入受體細(xì)胞；真核生物基因可在原核細(xì)胞中表達(dá)

【總結(jié)】這部分內(nèi)容位于人教版教材選修3《現(xiàn)代生物科技專題》第2 頁和第3 頁，屬于基因工程發(fā)展科學(xué)史的內(nèi)容。2016 年《考試大綱》中指出“關(guān)注對科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)發(fā)展有重大影響和意義的生物學(xué)新進(jìn)展以及生物科學(xué)發(fā)展史上的重要事件”，2017 年調(diào)整為“關(guān)注對科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)發(fā)展有重大影響的、與生命科學(xué)相關(guān)的突出成就及熱點(diǎn)問題”并沿用至今。例4、例5 為考查“與生命科學(xué)相關(guān)的突出成就”，其中一個(gè)重要導(dǎo)向是能讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)家的思維過程，提升了學(xué)生的思維能力。

3.對含重組質(zhì)粒受體菌篩選的考查

【例6】（2016 年，全國卷Ⅰ，第40 題節(jié)選）（題干略）

（2）如果用含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基進(jìn)行篩選，在上述四種大腸桿菌細(xì)胞中，未被轉(zhuǎn)化的和僅含環(huán)狀目的基因的細(xì)胞是不能區(qū)分的，其原因是_________________；并且_________________和_________________的細(xì)胞也是不能區(qū)分的，其原因是_________________。在上述篩選的基礎(chǔ)上，若要篩選含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌單菌落，還需使用含有_________________的固體培養(yǎng)基。

【答案】二者均不含有氨芐青霉素抗性基因，在該培養(yǎng)基上均不生長 含有質(zhì)粒載體 含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒（或含有重組質(zhì)粒）二者均含有氨芐青霉素抗性基因，在該培養(yǎng)基上均能生長 四環(huán)素

【總結(jié)】基因工程中如何利用標(biāo)記基因進(jìn)行篩選，尤其是如何篩選出含空質(zhì)粒和含重組質(zhì)粒的受體菌，會(huì)讓很多考生對此存在疑惑。用雙標(biāo)記基因要比一個(gè)標(biāo)記基因有優(yōu)勢，空質(zhì)粒兩個(gè)標(biāo)記基因都未破壞，而重組質(zhì)粒由于目的基因的插入，一個(gè)標(biāo)記基因被破壞，另外一個(gè)標(biāo)記基因完整未被破壞，這樣含空質(zhì)粒和重組質(zhì)粒的受體菌就能被快速地篩選出來。部分同學(xué)們擔(dān)心當(dāng)含重組質(zhì)粒的受體菌篩選出來之后，菌落已經(jīng)不存在了，這時(shí)教師可以介紹影印法（或蓋章）找到活的含重組質(zhì)粒的菌體的方法。

4.對目的基因檢測和鑒定方法的考查

【例7】（2017 年，全國卷Ⅰ，第38 題節(jié)選）（題干略）

（4）若要檢測基因A 是否翻譯出蛋白A，可用的檢測物質(zhì)是_________________（填“蛋白A 的基因”或“蛋白A 的抗體”）。

【答案】蛋白A 的抗體

【總結(jié)】這道試題學(xué)生還是很容易就能選擇對的，如果把選項(xiàng)改成“‘蛋白A 的抗體’或‘蛋白A 的抗原’”，則試題難度就會(huì)稍大一點(diǎn)，學(xué)生比較容易混淆。蛋白A 的抗體是如何獲取的呢？實(shí)際上是把正常的蛋白A 作為抗原注射到實(shí)驗(yàn)動(dòng)物體內(nèi)進(jìn)行免疫，產(chǎn)生相應(yīng)的蛋白A 的抗體，并提取出來作為檢測物質(zhì)。從轉(zhuǎn)基因生物內(nèi)提取總蛋白質(zhì)時(shí)，如果這些總蛋白內(nèi)有蛋白A，就會(huì)出現(xiàn)雜交帶，反之則沒有。

5.對PCR 原理及技術(shù)的考查

【例8】（2019 年，全國卷Ⅰ，第38 題節(jié)選）（題干略）

（1）基因工程中所用的目的基因可以人工合成，也可以從基因文庫中獲得。基因文庫包括______和_____。

（2）生物體細(xì)胞內(nèi)的DNA 復(fù)制開始時(shí)，解開DNA 雙鏈的酶是__________。在體外利用PCR 技術(shù)擴(kuò)增目的基因時(shí)，使反應(yīng)體系中的模板DNA 解鏈為單鏈的條件是_________。上述兩個(gè)解鏈過程的共同點(diǎn)是破壞了DNA 雙鏈分子中的_________。

【答案】（1）基因組文庫 cDNA 文庫（2）解旋酶 加熱至90～95℃ 氫鍵

【總結(jié)】模板DNA 解鏈為單鏈的條件個(gè)別學(xué)生可能回答得不夠準(zhǔn)確，其余填空對于成績中等的學(xué)生而言，應(yīng)該是沒有問題的。該題注重對PCR 基本原理的考查，并將體外復(fù)制與體內(nèi)DNA 復(fù)制作比較，尋找共同點(diǎn)，考查學(xué)生的綜合分析能力。由于選修教材內(nèi)容和必修教材內(nèi)容是緊密聯(lián)系的，備考時(shí)教師還應(yīng)加強(qiáng)考生的學(xué)科內(nèi)綜合能力的培養(yǎng)。

6.對考生語言組織能力的考查

【例9】（2017 年，全國卷Ⅰ，第38 題節(jié)選）（題干略）

（1）某同學(xué)從人的基因組文庫中獲得了基因A，以大腸桿菌作為受體細(xì)胞卻未得到蛋白A，其原因是___________________________________________。

【答案】基因A 有內(nèi)含子，在大腸桿菌中，其初始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中與內(nèi)含子對應(yīng)的RNA 序列不能被切除，無法表達(dá)出蛋白A

【例10】（2019 年，全國卷Ⅰ，第38 題節(jié)選）（題干略）

（3）目前在PCR 反應(yīng)中使用Taq 酶而不使用大腸桿菌DNA 聚合酶的主要原因是___________________。

【答案】Taq 酶熱穩(wěn)定性高，而大腸桿菌DNA 聚合酶在高溫下會(huì)失活

【總結(jié)】高考全國卷Ⅰ生物部分對學(xué)生語言表達(dá)能力的要求一直很高，有的學(xué)生理解題意，但難以用語言表達(dá)答案或者表述得不夠準(zhǔn)確，比如例10，很多學(xué)生只回答出答案的前半句“Taq 酶熱穩(wěn)定性高”，而對于大腸桿菌DNA 聚合酶為什么不適合用就忽略解釋了，所以教師在日常教學(xué)中更要訓(xùn)練學(xué)生規(guī)范答題。

7.對考生綜合運(yùn)用能力的考查

【例11】（2018 年，全國卷Ⅰ，第38 題節(jié)選）（題干略）

（3）真核生物基因（目的基因）在大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)表達(dá)時(shí)，表達(dá)出的蛋白質(zhì)可能會(huì)被降解。為防止蛋白質(zhì)被降解，在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用_____________的大腸桿菌作為受體細(xì)胞，在蛋白質(zhì)純化的過程中應(yīng)添加_____________的抑制劑。

【答案】蛋白酶缺陷型 蛋白酶

【總結(jié)】學(xué)生在審題時(shí)，一定要提取題干中的有效信息“為防止蛋白質(zhì)被降解”，還要結(jié)合基礎(chǔ)知識(shí)（蛋白酶能夠降解蛋白質(zhì)）才有可能正確作答，第一空學(xué)生答“沒有蛋白酶基因”的居多，這部分學(xué)生沒有考慮到細(xì)胞中也有可能具有蛋白酶基因，但在基因轉(zhuǎn)錄或翻譯過程中受阻，這樣的細(xì)胞也不能產(chǎn)生蛋白酶，所以最終只要不會(huì)產(chǎn)生蛋白酶就可以，從結(jié)果出發(fā)回答這道題會(huì)更準(zhǔn)確、規(guī)范。

三、備考策略

1.注重基礎(chǔ)知識(shí)的內(nèi)涵，加強(qiáng)基因工程基礎(chǔ)知識(shí)的教學(xué)

高三備考要以《考試大綱》為準(zhǔn)，緊盯教材，謹(jǐn)慎“刷題”，注重對教材中基本概念、原理、操作步驟、應(yīng)用等的理解，注重知識(shí)間的內(nèi)在聯(lián)系，強(qiáng)調(diào)知識(shí)間橫向和縱向的比較，以專題的形式進(jìn)行復(fù)習(xí)，讓學(xué)生自己主動(dòng)構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，強(qiáng)調(diào)核心概念、生物學(xué)思想和研究方法的構(gòu)建和提升。

2.把握好基礎(chǔ)知識(shí)的外延

在掌握教材基礎(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ)上，教師應(yīng)該做適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充，以此培養(yǎng)學(xué)生的語言表達(dá)和組織能力。例如（1）PCR 技術(shù)為什么可以用于提取目的基因？（2）PCR 所需要的原料就是普通的四種脫氧核苷酸嗎？（3）PCR 反應(yīng)體系為何不加ATP？此時(shí)教師可補(bǔ)充出dNTP：脫氧核苷三磷酸，包括dATP、dCTP、dGTP、dTTP。（“d”代表“脫氧”；“N”代表“四種堿基”；“T”代表“三個(gè)”；“P”代表“磷酸”），四種脫氧核苷三磷酸是不消耗ATP 活化的脫氧核苷酸。dNTP 水解時(shí)可以釋放能量，這樣學(xué)生就會(huì)理解得更為深刻，與體內(nèi)DNA 的復(fù)制也能很好地區(qū)分開。

3.強(qiáng)調(diào)規(guī)范答題，重視學(xué)生語言表達(dá)能力

規(guī)范答題是得分的重要條件，教師應(yīng)時(shí)刻引導(dǎo)學(xué)生規(guī)范作答，著力培養(yǎng)學(xué)生的語言表達(dá)能力。如2016 年全國卷Ⅰ第40 題（1）要盡量用教材上的原話來回答，簡單明了。2019 年全國卷Ⅰ第38 題（3）問，答題時(shí)要做到層次清晰、盡量用生物學(xué)術(shù)語來回答，力求準(zhǔn)確、全面。在不離題和不影響科學(xué)性的前提下，可用括號(hào)補(bǔ)充，如部分基因文庫（cDNA 文庫）。

4.注重與必修教材的聯(lián)系

通過某些試題可以看出基因工程專題不是獨(dú)立存在的，它是必修2 第六章第二節(jié)“基因工程及其應(yīng)用”的深化，與必修教材中基因的本質(zhì)（DNA 分子的結(jié)構(gòu)及復(fù)制）、基因的表達(dá)等有著很大的聯(lián)系。在復(fù)習(xí)基因工程時(shí)教師可以結(jié)合必修教材內(nèi)容加以拓展、比較、總結(jié)。如復(fù)習(xí)限制酶和DNA 連接酶時(shí)，會(huì)涉及磷酸二酯鍵的問題，此時(shí)教師可拋出問題“與磷酸二酯鍵有關(guān)的酶，你能想到哪些？”，先引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)想到中心法則，了解中心法則的整個(gè)過程除了翻譯過程與磷酸二酯鍵沒有關(guān)系，其余生理過程均與磷酸二酯鍵有關(guān)，再想到各種生理過程需要的酶，提出除DNA 復(fù)制過程中的解旋酶外，其余生理過程需要的酶均與磷酸二酯鍵有關(guān)。再接著引導(dǎo)學(xué)生理解磷酸二酯鍵形成和斷裂的實(shí)質(zhì)，核苷酸是核酸的單體，在形成核酸多聚體的時(shí)候形成磷酸二酯鍵，或兩個(gè)或若干個(gè)核酸片段拼接成一個(gè)核酸的時(shí)候形成磷酸二酯鍵，反之，磷酸二酯鍵的斷裂同樣如此等，然后再引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)想到必修教材中肺炎雙球菌的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中如何破壞DNA，由此聯(lián)想到DNA 酶與磷酸二酯鍵有關(guān)，再進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)想以前做過的高考題“2017 年全國卷Ⅱ第38 題第（1）問：提取RNA 時(shí)，提取液中需添加RNA 酶抑制劑，其目的是________。”，想到RNA 酶也與磷酸二酯鍵有關(guān)。這樣結(jié)合必修教材內(nèi)容、高考題等對這部分的內(nèi)容進(jìn)行了很好的歸納、拓展和深化，有助于學(xué)生加深理解和記憶。