高考生物考试大纲解读现代生物科技专题.docx
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高考生物考试大纲解读现代生物科技专题
2018高考生物考试大纲解读现代生物科技专题
与2017年相比,2018年的《考试大纲》生物部分在“考试范围与要求”方面没有任何变化,体现了考纲制定的稳定性。
考纲是命题的依据,预计2018年全国卷生物试题在知识广度和能力深度考查方面会继续充分体现考试目标和要求,重点考查考生对生物学核心知识、生物学实践和探究能力的掌握情况,引导高中教学全面培养学生学科核心素养的方向。
现代生物科技专题
知识内容
要求
6-1基因工程
(1)基因工程的诞生
(2)基因工程的原理及技术(含PCR技术)
(3)基因工程的应用
(4)蛋白质工程
Ⅰ
Ⅱ
Ⅱ
Ⅰ
6-2克隆技术
(1)植物的组织培养
(2)动物细胞培养与体细胞克隆
(3)细胞融合与单克隆抗体
Ⅱ
Ⅱ
Ⅱ
6-3胚胎工程
(1)动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础
(2)胚胎干细胞的移植
(3)胚胎工程的应用
Ⅰ
Ⅰ
Ⅱ
6-4生物技术的安全性和伦理问题
(1)转基因生物的安全性
(2)生物武器对人类的威胁
(3)生物技术中的伦理问题
Ⅰ
Ⅰ
Ⅰ
6-5生态工程
(1)简述生态工程的原理
(2)生态工程的实例
Ⅱ
Ⅰ
现代生物科技专题,主要包括基因工程、细胞工程、胚胎工程、生态工程及生物技术安全等内容和考点。
选修教材中的内容是必修部分的拓展和加深,涉及的知识是生物科学发展的前沿,所以高考命题中可以直接考查选修教材中的内容。
知识覆盖面在逐年拓宽,所以要对选修部分予以关注和重视。
命题规律:
分析全国卷生物高考试题中选修三部分,难易适中,无偏题、怪题,依然强调对主干知识的考查,其中细胞工程、基因工程等知识内容较多。
出现跨模块的试题,体现了学科内综合,也充分体现了学科知识与生产、生活的联系。
本专题的重点是基因工程、细胞工程和胚胎工程,命题背景资料更加密切联系生产、生活实际和生物科技新进展;试题越来越突出基础性、灵活性和综合性。
命题趋势:
预计2018年高考中,本专题的命题点主要是基因工程、细胞工程和胚胎工程。
基因工程中有可能增加对PCR技术的考查,细胞工程有可能以示意图等为信息载体着重考查动物细胞培养与体细胞克隆,胚胎工程可能结合新情境进行考查。
试题考查角度新颖主要体现在试题的综合性上。
可以是专题内综合,也可以是专题间综合,如细胞工程与基因工程的综合,还可以是选修和必修的综合,复习时要注意试题的综合性。
专题01基因工程
1.真核生物基因中通常有内含子,而原核生物基因中没有,原核生物没有真核生物所具有的切除内含子对应的RNA序列的机制。
已知在人体中基因A(有内含子)可以表达出某种特定蛋白(简称蛋白A)。
回答下列问题:
(1)某同学从人的基因组文库中获得了基因A,以大肠杆菌作为受体细胞却未得到蛋白A,其原因是_____________________________________________________________________________。
(2)若用家蚕作为表达基因A的受体,在噬菌体和昆虫病毒两种载体中,不选用____________________作为载体,其原因是______________________________。
(3)若要高效地获得蛋白A,可选用大肠杆菌作为受体。
因为与家蚕相比,大肠杆菌具有_________________(答出两点即可)等优点。
(4)若要检测基因A是否翻译出蛋白A,可用的检测物质是___________________(填“蛋白A的基因”或“蛋白A的抗体”)。
(5)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明DNA是遗传物质做出了重要贡献,也可以说是基因工程的先导,如果说他们的工作为基因工程理论的建立提供了启示,那么,这一启示是_______________________________________________。
【答案】
(1)基因A有内含子,在大肠杆菌中,其初始转录产物中与内含子对应的RNA序列不能被切除,无法表达出蛋白A
(2)噬菌体噬菌体的宿主是细菌,而不是家蚕
(3)繁殖快、容易培养
(4)蛋白A的抗体
(5)DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体
【解析】
(1)基因A的编码区中有内含子,在真核生物细胞内把内含子转录来的RNA切除,而原核生物
是DNA可以从一种生物转移到另一种生物个体。
2.几丁质是许多真菌细胞壁的重要成分,几丁质酶可催化几丁质水解。
通过基因工程将几丁质酶基因转入植物体内,可增强其抗真菌病的能力。
回答下列问题:
(1)在进行基因工程操作时,若要从植物体中提取几丁质酶的mRNA,常选用嫩叶而不选用老叶作为实验材料,原因是__________________________。
提取RNA时,提取液中需添加RNA酶抑制剂,其目的是__________________________。
(2)以mRNA为材料可以获得cDNA,其原理是___________________________________________。
(3)若要使目的基因在受体细胞中表达,需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导入受体细胞,原因是______________________________________________________(答出两点即可)。
(4)当几丁质酶基因和质粒载体连接时,DNA连接酶催化形成的化学键是_____________________。
(5)若获得的转基因植株(几丁质酶基因已经整合到植物的基因组中)抗真菌病的能力没有提高,根据中心法则分析,其可能的原因是__________________________。
【答案】
(1)嫩叶组织细胞易破碎防止RNA降解
(2)在逆转录酶的作用下,以mRNA为模板按照碱基互补配对的原则可以合成cDNA
(3)目的基因无复制原点;目的基因无表达所需启动子
(4)磷酸二酯键
(5)目的基因的转录或翻译异常
【解析】
(1)在进行基因工程操作时,若要从植物体中提取几丁质酶的mRNA,常选用嫩叶而不选用老叶作为实验材料,原因是嫩叶组织细胞易破碎。
提取RNA时,提取液中需添加RNA酶抑制剂,其目的是防
3.通过DNA重组技术使原有基因得以改造的动物称为转基因动物。
运用这一技术使羊奶中含有人体蛋白质。
下图表示了这一技术的基本过程,在该工程中所用的基因“手术刀”能识别的序列和切点是—G↓GATCC—,请回答下列问题。
(1)从羊染色体中“切下”羊蛋白质基因的酶是________,人体蛋白质基因“插入”后连接在羊体细胞染色体中时需要的酶是__________________。
(2)请写出质粒被切割形成黏性末端的过程。
______________________________________________________。
(3)人体蛋白质基因之所以能“插入”到羊的染色体内,原因是_______________________________,“插入”时用的工具是________,其种类有_____________________________________________。
【答案】
(1)限制酶DNA连接酶
(2)
(3)基因的结构是相同的载体质粒、动植物病毒、λ噬菌体的衍生物
(3)羊的染色体的主要成分是DNA和蛋白质,其中DNA上的基因与人体蛋白质基因的结构是相同的,因此人体蛋白质基因能“插入”到羊的染色体内。
“插入”时用的工具是载体,其种类有质粒、动植物病毒、λ噬菌体的衍生物等。
4.人血清白蛋白(HSA)具有重要的医用价值,只能从人血浆中制备。
下图是以基因工程技术获取重组HSA(rHSA)的两条途径。
(1)获取HSA基因,首先需采集人的血液,提取_____________合成总cDNA,然后以cDNA为模板,采用PCR技术扩增HSA基因。
下图中箭头表示一条引物结合模板的位置及扩增方向,请用箭头在方框内标出另一条引物的位置及扩增方向。
(2)启动子通常具有物种及组织特异性,构建在水稻胚乳细胞内特异表达rHSA的载体,需要选择的启动子是_____________(填写字母,单选)。
A.人血细胞启动子B.水稻胚乳细胞启动子C.大肠杆菌启动子D.农杆菌启动子
(3)利用农杆菌转化水稻受体细胞的过程中,需添加酚类物质,其目的是_____________________。
(4)人体合成的初始HSA多肽,需要经过膜系统加工形成正确空间结构才能有活性。
与途径II相比,选择途径I获取rHSA的优势是_______________________________________。
(5)为证明rHSA具有医用价值,须确认rHSA与_________________的生物学功能一致。
【答案】
(1)总RNA(或mRNA)
(2)B
(3)吸引农杆菌移向水稻受体细胞,有利于目的基因成功转化
(4)水稻是真核生物,具有膜系统,能对初始rHSA多肽进行高效加工
(5)HSA
(3)利用农杆菌转化水稻受体细胞的过程中,酚类物质可以吸引农杆菌移向水稻受体细胞,有利于目的基因成功转化。
(4)水稻是真核生物,具有膜系统,能对初始rHSA多肽进行高效
加工,而大肠杆菌是原核生物,细胞中不具有生物膜系统。
(5)为证明rHSA具有医用价值,须确认rHSA与天然的HSA生物学功能一致。
专题02细胞工程
5.甲、乙两名同学分别以某种植物的绿色叶片和白色花瓣为材料,利用植物组织培养技术繁殖该植物。
回答下列问题:
(1)以该植物的绿色叶片和白色花瓣作为外植体,在一定条件下进行组织培养,均能获得试管苗,其原理是________________________________________________________。
(2)甲、乙同学在诱导愈伤组织所用的培养基中,均加入一定量的蔗糖,蔗糖水解后可得到__________。
若要用细胞作为材料进行培养获得幼苗,该细胞应具备的条件是____________(填“具有完整的细胞核”“具有叶绿体”或“已转入抗性基因”)。
(3)图中A、B、C所示的是不同的培养结果,该不同结果的出现主要是由于培养基中两种激素用量的不同造成的,这两种激素是______________。
A中的愈伤组织是叶肉细胞经_______形成的。
(4)若该种植物是一种杂合体的名贵花卉,要快速获得与原植株基因型和表现型都相同的该种花卉,可用组织培养方法繁殖,在培养时,___________(填“能”或“不能”)采用经减数分裂得到的花粉粒作为外植体,原因是____________________________________________________________。
【答案】
(1)绿色叶片和白色花瓣的细胞具有全能性,在一定条件下能发育成完整的植株。
(2)葡萄糖、果糖具有完整的细胞核
(3)细胞分裂素、生长素脱分化
(4)不能对杂合体的植株来说,其体细胞的基因型相同,而花粉粒的基因型与体细胞的基因型不同。
用花粉粒进行组织培养得到花卉基因型不同于原植株
(3)影响植物组织培养的两种主要激素是细胞分裂素和生长素。
愈伤组织是叶肉细胞经脱分化形成的。
(4)由于花粉粒的基因型与体细胞的基因型不同,组织培养得到花卉基因型不同于原植株,导致不能保留亲本性状。
6.下图表示通过核移植等技术获得某种克隆哺乳动物(二倍体)的流程。
回答下列问题:
(1)图中A表示正常细胞核,染色体数为2n,则其性染色体的组成可为____________。
过程①表示去除细胞核,该过程一般要在卵母细胞培养至适当时期再进行,去核时常采用_______的方法。
②代表的过程是__________。
(2)经过多次传代后,供体细胞中________的稳定性会降低,因此,选材时必须关注传代次数。
(3)若获得的克隆动物与供体动物性状不完全相同,从遗传物质的角度分析其原因是_____________。
(4)与克隆羊“多莉(利)”培养成功一样,其他克隆动物的成功获得也证明了_________________。
【答案】
(1)XX或XY显微操作胚胎移植
(2)遗传物质
(3)卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响
(4)动物已分化体细胞的细胞核具有全能性。
7.甲、乙两名同学分别以某种植物的绿色叶片和白色花瓣为材料,利用植物组织培养技术繁殖该植物。
回答下列问题:
(1)以该植物的绿色叶片和白色花瓣作为外植体,在一定条件下进行组织培养,均能获得试管苗,其原理是________________________________________________________。
(2)甲、乙同学在诱导愈伤组织所用的培养基中,均加入一定量的蔗糖,蔗糖水解后可得到__________。
若要用细胞作为材料进行培养获得幼苗,该细胞应具备的条件是____________(填“具有完整的细胞核”“具有叶绿体”或“已转入抗性基因”)。
(3)图中A、B、C所示的是不同的培养结果,该不同结果的出现主要是由于培养基中两种激素用量的不同造成的,这两种激素是______________。
A中的愈伤组织是叶肉细胞经_______形成的。
(4)若该种植物是一种杂合体的名贵花卉,要快速获得与原植株基因型和表现型都相同的该种花卉,可用组织培养方法繁殖,在培养时,___________(填“能”或“不能”)采用经减数分裂得到的花粉粒作为外植体,原因是______________________________________________。
【答案】
(1)绿色叶片和白色花瓣的细胞具有全能性,在一定条件下能发育成完整的植株。
(2)葡萄糖、果糖具有完整的细胞核
(3)细胞分裂素、生长素脱分化
(4)不能对杂合体的植株来说,其体细胞的基因型相同,而花粉粒的基因型与体细胞的基因型不同。
用花粉粒进行组织培养得到花卉基因型不同于原植株
专题03胚胎工程
8.精子内的顶体由溶酶体特化而来。
精卵识别后,顶体膜与精子细胞膜融合,释放溶酶体酶使卵子外层形成孔洞,以利于精卵融合形成受精卵。
下列叙述正确的是
A.顶体内储存的溶酶体酶是在精子的溶酶体中合成的
B.精子游向卵子所需的能量来自线粒体和细胞质基质
C.顶体膜和精子细胞膜融合体现生物膜的选择透过性
D.受精卵中的遗传物质一半来自父方另一半来自母方
【答案】B
【解析】顶体内储存的溶酶体酶是在精子的核糖体中合成的,A错误;精子游向卵子所需的能量由ATP提供,动物细胞中产生ATP的部位有线粒体和细胞质基质,B正确;顶体膜和精子细胞膜融合体现生物膜的流动性,C错误;受精卵细胞核中的遗传物质一半来自父方另一半来自母方,而细胞质中的遗传物质主要来自母方,D错误。
9.下列关于小鼠体外受精及胚胎发育的叙述,错误的是
A.精子在获能液中于37℃、5%CO2条件下培养的目的是使精子获能
B.小鼠在特定光控周期条件下饲养,注射相关激素有促进超数排卵的作用
C.分割的胚胎细胞有相同的遗传物质,因此发育成的个体没有形态学差异
D.注射到囊胚腔中的胚胎干细胞可以参与个体器官的发育
【答案】C
【解析】精子在获能液中于37℃、5%CO2条件下培养,可使精子获能,A正确;给小鼠注射促性腺激素可促进其超数排卵,B正确;分割的胚胎细胞具有相同的遗传物质,但发育过程中基因突变或环境因素影响等,最终发育成的个体可能会有形态学差异,C错误;胚胎干细胞具有发育的全能性,能分化成各种组织器官,D正确。
10.科研人员采用转基因体细胞克隆技术获得转基因绵羊,以便通过乳腺生物反应器生产人凝血因子IX医用蛋白,其技术路线如图所示。
(1)由过程①获得的A为_________________________________________________________。
(2)在核移植之前,必须先去掉受体卵母细胞的核,目的是___________________________。
受体应选用________期卵母细胞。
(3)进行胚胎移植时,代孕母羊对移入子宫的重组胚胎基本上不发生___________________,这为重组胚胎在代孕母羊体内的存活提供了可能。
(4)采用胎儿成纤维细胞进行转基因体细胞克隆,理论上可获得无限个转基因绵羊,这是因为________________________________________________________________________。
【答案】
(1)含目的基因的表达载体
(2)保证核遗传物质来自含目的基因的成纤维细胞 MⅡ(减数第二次分裂)中
(3)免疫排斥反应
(4)整合有目的基因的成纤维细胞可进行传代培养
【解析】
(1)根据题意可知,要将人凝血因子IX基因导入绵羊胎儿成纤维细胞,必须构建基因表达载体,所以由过程①获得的A为基因表达载体。
(2)在核移植之前,保证核遗传物质来自含目的基因的成纤维细胞,必须先去掉受体卵母细胞的核。
受体应选用减数第二次分裂中(MⅡ中)期卵母细胞。
(3)进行胚胎移植时,代孕母羊对移入子宫的重组胚胎基本上不发生免疫排斥反应,这为重组胚胎在代孕母羊体内的存活提供了可能。
(4)采用胎儿成纤维细胞进行转基因体细胞克隆,理论上可获得无限个转基因绵羊,这是因为整合有目的基因的成纤维细胞可进行传代培养。
11.请回答下列与哺乳动物精子和卵子发生有关的问题。
(1)精细胞经变形后,高尔基体发育形成精子的顶体,顶体内含有的____能协助精子穿过卵母细胞的放射冠和透明带。
(2)某动物排卵时,减数第一次分裂尚未完成,此时卵子处于______卵母细胞阶段。
当该细胞发育至减数第二次分裂______期时,才具备受精能力。
若在卵黄膜和透明带之间看到两个极体,则表明___________已完成。
(3)动物的早期胚胎移植到同种且__________与供体相同的动物体内,使之继续发育为新个体的技术叫做胚胎移植。
为了获得更多的早期胚胎,常用_________激素对供体进行处理,其目的是获得更多的_________,经人工授精后可得到早期胚胎。
用某染料鉴定胚胎细胞是否为活细胞时,发现活胚胎细胞不能被染色,其原因是活细胞膜______________________________。
(4)若要通过胚胎移植获得遗传物质完全相同的两个新个体,可对发育到桑椹胚或囊胚阶段的早期胚胎进行_____处理,再植入到受体内。
若要对早期胚胎进行长期保存,应将其置于_____条件下。
【答案】
(1)顶体酶
(2)初级中受精
(3)生理状态促性腺卵母细胞对物质的吸收具有选择透过性
(4)胚胎分割冷冻(或液氮)
【解析】
(1)精子内的高尔基体发育成顶体,其内含有顶体酶。
(2)某动物排卵时,因减数第一次分裂尚未完成,则此时的卵子属于初级卵母细胞阶段;当卵母细胞发育到减数第二次分裂的中期时,
两个或多个新个体,则可对发育到桑葚期或囊胚期阶段的早期胚胎进行胚胎分割处理;早期胚胎若要进行长期保存,则应置于冷冻条件下。
专题04生物技术的安全性和伦理问题及生态工程
12.污水处理厂的污泥富含有机质和无机成分,可用作肥料,但其多环芳烃(PAHs)等有机污染物含量通常较高,施入土壤会带来二次污染,生物质炭是由作物废弃秸秆等炭化而成,将污泥、含7%生物质炭的污泥均堆放一段时间后用于盆栽实验,研究它们对黑麦草生长及PAHs迁移的影响,结果见下表:
测定项目
红壤
红壤+污泥
红壤+含7%生物质炭的污泥
土壤PAHs含量(μg/kg)
527
1079
765
黑麦草叶绿素含量(mg/g)
2.0
2.1
2.3
黑麦草每盆干重(g)
1.7
2.3
2.7
黑麦草PAHs含量(μg/kg)
401
651
428
(1)生物质炭孔隙结构发达,能改善土壤的通气状况,使根系细胞____________加强,________合成增加,从而促进根系对土壤养分的吸收。
(2)由表可知,施用含生物质炭的污泥______________________________,从而促进黑麦草生长;污泥的施用使土壤和黑麦草的PAHs含量________________,但生物质炭的输入______________________________________,从而降低PAHs污染的风险,由此可见,生物质炭有望用作污泥改良剂,促进污泥的推广应用,污泥的应用符合生态工程的_____________原理。
【答案】
(1)呼吸作用 ATP
(2)能增加黑麦草叶绿素含量 升高 能降低土壤和黑麦草中PAHs的含量 物质循环再生
【解析】
(1)生物质炭能改善土壤的通气状况,促进细胞的呼吸作用,使得细胞的呼吸作用加强,合成的ATP增多,为根系主动吸收养分提供能量。
(2)由表可知,施用含有生物质炭的污泥中黑麦草叶绿素的含量较多,从而促进黑麦草的生长,污泥施用后土壤和黑麦草的PAHs含量增加,生物质炭的输入则能降低土壤和黑麦草中PAHs的含量。
污泥中含有大量的有机质和无机成分,施用污泥的目的是使其中的养分被充分吸收利用,因此利用了物质循环再生的生态工程原理。
13.生物技术在造福人类的同时,也带来了安全性和伦理的问题,引发了社会广泛的争论。
回答下列问题:
(1)我国是种植转基因农作物较多的国家之一,关于转基因生物的安全性的争论越来越多,转基因生物安全主要涉及____________、____________、____________等方面。
(2)坚持做克隆人的科学家认为克隆的技术性问题可以通过胚胎分级、____________和染色体检查等方面得到解决。
(3)基因身份证检测的是每个人的____________和____________,基因身份证可能会带来一些社会问题,试举一例:
______________________________________________________________。
【答案】
(1)食物生物环境
(2)基因
(3)致病基因易感基因基因身份证可能泄露个人隐私,给受检者在人寿保险、信贷、就业、婚姻、人际关系等诸多方面带来歧视和心理压力
【解析】
(1)转基因生物安全主要涉及食物、生物、环境等方面。
(2)坚持做克隆人的科学家认为克隆的技术性问题可以通过胚胎分级、基因和染色体检查等方面得到解决。
(3)基因身份证检测的是每个人的致病基因和易感基因,基因身份证可能会带来一些社会问题,如基因身份证可能泄露个人隐私,给受检者在人寿保险、信贷、就业、婚姻、人际关系等诸多方面带来歧视和心理压力。
14.传统经济模式正在毁坏水、大气、土壤和生物资源,消耗地球赠给我们的自然资本。
为实现可持续发展,经济发展必须符合生态学规律,改变“人类能征服自然”的错误观念,走生态经济之路。
2016年11月,南昌市政府提出不仅要解决交通拥堵问题,还要打造海绵城市。
海绵城市,是新一代城市雨洪管理概念,是指城市在适应环境变化和应对雨水带来的自然灾害等方面具有良好的“弹性”,也可称之为“水弹性城市”。
(1)人类要实现可持续发展,必须走生态经济之路,生态经济所遵循的主要原则和实现的重要手段分别是_____________和______________。
(2)建设海绵城市的一个通常做法是做到雨水回收利用,城市蓄水池内不仅安装了现代化的雨水净化系统,还种植了许多水生植被辅助净化,这些植物的引种需遵循________原理;建设海绵城市的目的之一是“扩大公共产品有效投资,提高新型城镇化质量,促进人与自然和谐发展”,体现了_____
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