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第4讲　素养提升课——破译新情境·系统实验知能·增分主观大题
一、破译新情境——抽象、理性的学科情境要读懂
新情境问题(一)　减少“白色污染”,推进现代绿色农业发展
[科普科研材料]
　　在我国农业生产中,以聚乙烯为主要成分的塑料地膜得到广泛应用。在干旱寒冷的气候条件下,地膜的保水增温作用尤为显著,促进了农业的增产增效,但带来了严重的环境污染问题。地膜残留物破坏了农田生态环境和土壤结构,对作物生长发育造成了“负面效应”。研究者以啮食塑料的昆虫大蜡螟、黄粉虫为材料,分离其肠道细菌,通过人工驯化、共代谢富集、选择培养等手段筛选出对聚乙烯地膜具有较强降解能力的功能菌株,验证其降解性能,为研制高效降解菌剂加速农用地膜残膜降解、减少“白色污染”、推进现代绿色农业发展提供菌种资源。
[内蕴知识融通]
(1)将不同来源的大蜡螟、黄粉虫幼虫放入饲养盒中,饥饿2 d后,加入剪碎的聚乙烯膜片饲喂驯化10 d。将饲喂驯化后的虫体进行表面灭菌处理后,用解剖刀划破虫体,从中挑出肠道放入灭菌研钵中,加入1~3 mL　　　　充分研磨制备肠道液,将肠道液加到定量的富集培养基中培养。富集培养的目的是　　　　　　　　　。
(2)将昆虫肠道菌富集培养液加入以聚乙烯粉末为　　　　的选择培养液中,适宜条件驯化培养10 d。
(3)将一定量的大蜡螟、黄粉虫的肠道菌驯化培养液分别涂布到固体选择培养基上,每个样品做3个平板,并在30 ℃的 　　　　　中培养5~7 d。根据菌落的特征挑取生长的菌株,在培养基上反复多次划线分离、纯化,4 ℃保存备用。在此步骤中用到的接种方法有　　　　　　　　　　　　。
(4)将筛选出的聚乙烯降解菌在加入定量聚乙烯膜片的基础培养液中培养5 d,测定聚乙烯膜片的失重率,初步比较各菌株的降解能力。
地膜膜片失重率(%)=×100%
据此推测聚乙烯膜片的失重率与　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　呈正相关。
(5)欲培育具有降解聚乙烯能力的植物,可利用　　　　　　　　　　　　技术得到。请简要写出实验思路:
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
[迁移创新训练]
1.(2025·汉中一模)近年来,石油工业飞速发展,石油污染引起的湿地生态破坏较为严重。研究发现,植物根际微生物对石油的降解起到重要作用。下图为从某植物根际土壤中筛选出高效石油降解菌的部分流程示意图,请据图回答下列问题:
(1)步骤Ⅰ为石油降解菌的富集培养。称取1 g土壤样品加入预先装有100 mL以石油为唯一碳源的培养基的三角瓶中,在15 ℃、160 r/min的恒温振荡摇床中培养6 d。在相同的培养条件下连续培养四个周期。摇床培养的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(写出2点)。在操作Ⅱ、Ⅲ中,采用的接种方法分别是　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)研究人员通常根据菌落的　　　　　、隆起程度和颜色等特征来初步区分不同种的微生物。统计菌落的种类和数量时,要每隔24 h观察统计一次,直到　　　　　　　。
2.研究者拟从堆肥中取样并筛选能高效降解羽毛、蹄角等废弃物中角蛋白的嗜热菌,
研究发现堆肥温度随时间变化的曲线如图1,从堆肥中筛选分离出高效降解角蛋白的嗜热菌的流程如图2。
回答下列问题:
(1)实验室常见的细菌培养基的营养成分包含H2O、NaCl、蛋白胨和牛肉膏等,其中蛋白胨主要为细菌提供　　　　、碳源和维生素等。为筛选高效降解角蛋白的嗜热菌,将堆肥样品处理后接种至以　　　　(填“尿素”“角蛋白”或“蛋白胨”)为唯一氮源的培养基上进行培养。
(2)堆肥样品在　　　　(填“a”“b”或“c”)点取样,最可能筛选到目标菌。根据接种培养后得到的结果判断,步骤③的接种方法为　　　　。步骤③接种培养后,发现培养基上出现两种菌落,甲菌落周围无透明圈,乙菌落周围出现透明圈,为筛选目标菌,应该选择乙菌落进一步纯化,选择的理由为　　　　　　　　　　　　　。
(3)有人推测,甲菌可能利用了空气中的氮气作为氮源。若要进一步确定甲菌能否利用空气中的氮气作为氮源,请简要写出实验思路和预期结果: 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)在步骤⑤的筛选过程中,发现当培养基中的角蛋白超过某一浓度时,某菌株对角蛋白的降解量反而下降,可能的原因为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　(答一点)。
新情境问题(二)　抗高温作物新品种的培育及其分子机制的研究
[科普科研材料]
　　全球变暖引起的高温胁迫会导致农作物减产,阐明高温抗性分子机制对于培育耐高温作物新品种具有重要价值。
材料一　研究表明,水稻高温抗性与T序列密切相关。欲将耐热性更强的非洲稻(C品系)中T序列所在片段转移到耐热性相对较弱的亚洲稻(W品系)中,通过杂交育种的方法筛选得到N品系(见图1)。
材料二　T序列上存在T1和T2两个非等位基因,采用基因编辑技术分别获得了T1和T2基因敲除的W突变植株,高温处理下,T1和T2突变株的植株存活率分别显著降低和增高。两种突变株杂交后得F1,F1自交,获得了T1和T2基因均敲除的双突变体植株。检测发现双突变体的耐热性与T2突变体相似。将T1和T2蛋白分别标记上红色、绿色荧光,常温条件下,观察到红色荧光主要分布在细胞膜,绿色荧光则分布在细胞质基质和叶绿体。高温刺激后,细胞膜上的红色荧光强度减弱,细胞质基质中的红色荧光强度明显增强,且和绿色荧光发生了位置重叠。
材料三　T2蛋白含量偏高会破坏类囊体结构,高温条件下,N品系叶绿体中T2蛋白含量显著低于W品系。细胞内蛋白质的降解主要有蛋白酶体降解途径(MG132为其阻断剂)和液泡降解途径(E64d为其阻断剂),实验结果及相关作用机制如图2、图3所示。
[内蕴知识融通]
(1)根据材料一,请在虚线框内写出通过杂交的方式获得N品系的相关育种流程。图1显示,与W品系相比,N品系　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)材料二中获得T1和T2基因均敲除的双突变体植株的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 根据荧光强度的变化,推测高温刺激后, 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　 　　　 　　　。
(3)图2结果表明　　　　　　　　　。图3中A、B、C所表示的物质或结构分别是　　　　　　　　。
(4)综合以上材料分析,阐明非洲稻(C品系)耐高温的分子机制: 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(5)结合上述材料的研究成果,提出一项培育耐高温作物新品种的思路: 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
[迁移创新训练]
(2025·枣庄模拟)野生玉米“大刍草”是现代玉米的祖先,原产于墨西哥和中美洲地区。大刍草的种子外面包裹着坚硬的壳因此无法直接食用,人类经过长期的培育和选择,最终形成了今天广泛种植的玉米。在提高玉米品质方面,我国科学家经过多年努力,从野生玉米“大刍草”中,成功找回玉米在长期培育和选择中丢失的一个控制高蛋白含量的优良基因THP9,克隆后将此高蛋白基因转移到玉米细胞内,获得了转基因高蛋白玉米新品种。请回答相关问题:
EcoRⅠ BamHⅠ KpnⅠ MfeⅠ HindⅢ
5'—GAATTC—3' 5'—GGATCC—3' 5'—GGTACC—3' 5'—CAATTG—3' 5'—AAGCTT—3'
(1)若THP9基因转录时的模板链是甲链,构建基因表达载体时,应使用限制酶　　　　　　切割图中质粒,使用限制酶　　　　　　切割图中含THP9基因的DNA片段,以获得能正确表达THP9基因的重组质粒。若THP9基因转录时的模板链是乙链,构建基因表达载体时,应使用限制酶　　　　　　切割图中质粒,使用限制酶　　　　　　切割图中含THP9基因的DNA片段,以获得能正确表达THP9基因的重组质粒。这些限制酶一般来源于原核生物,它们不会切割其本身DNA分子的原因可能是其DNA分子中不存在该酶的识别序列或　　　　　　　　　。
(2)为了筛选出含重组质粒的受体细胞,应在添加　　　　　　的选择培养基上培养,培养后获得的菌落不能判定是否含有重组质粒,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。为了检测转基因玉米新品种的培育是否成功,科研工作者在个体水平上的检测方法是　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)玉米是重要的酿酒原料,玉米酒的品质不只与玉米的品质有关,还与酵母菌有关,优良的菌种获得方法除了从自然界中筛选,还可以通过　　　　获得。用血细胞计数板对酵母菌进行计数前用等体积的台盼蓝染液染色,观察到计数室一个小方格中的活酵母菌分布如图2所示。以此小方格中酵母菌数作为平均数进行计算,则1 mL培养液中酵母菌的数量为　　　　个。
二、系统实验知能——高中生物实验常用方法
[专题提能训练]
1.(2025·天津一模)下列关于教材实验中所涉及的方法、操作和结论的叙述,正确的是 (　　)
A.孟德尔研究遗传规律及摩尔根证明基因在染色体上的实验均运用了假说—演绎法
B.在“胰岛素发现”和“睾丸分泌雄激素”的研究中,将狗胰管结扎使胰腺萎缩和将公鸡的睾丸摘除后又移植都利用了“减法原理”
C.证明DNA半保留复制方式的实验和分泌蛋白的合成和运输实验都用到放射性同位素标记法
D.调查草地中某双子叶植物的种群密度和探究抗生素对细菌的选择作用时,选取样方、挑选菌落均要随机取样
2.(2025·菏泽模拟)实验技术与方法在生物学研究中有着极其重要的作用,高中生物学涉及的实验技术与方法主要有:①同位素标记法、②荧光染料标记法、③染色观察法、④差速离心法与密度梯度离心法、⑤样方法、⑥标记重捕法、⑦取样器取样法等。下列相关说法错误的是 (　　)
A.①②均可用于物质的示踪或定位
B.③主要用于检测或鉴定物质的含量
C.分离各种细胞器可用④中的差速离心法
D.⑤⑥⑦均可估算统计对象的数量或密度
3.(2024·深圳二模)科学精神的本质就是求真,科学方法的训练使人拥有严密的逻辑和批判性的思维。下列关于科学方法的表述正确的是 (　　)
A.施莱登和施旺用“完全归纳法”修正细胞学说
B.细胞膜结构模型的探索过程反映了“提出假说”的作用
C.卡尔文用“同位素标记法”追踪了CO2中氧的去向
D.沃森和克里克用“概念模型”揭示DNA双螺旋结构
4.(2025·海口模拟)下列有关人类对遗传探究历史的说法,正确的是 (　　)
研究者 研究方法 研究对象 结论
A 艾弗里 微生物 培养 小鼠和肺炎链球菌 小鼠体内的“转化因子”是DNA
B 赫尔希和蔡斯 放射性同位素标记 噬菌体和大肠杆菌 DNA是生物体主要的遗传物质
C 梅塞尔森和斯塔尔 同位素标记技术、差速离心法 大肠杆菌 DNA是半保留复制
D 摩尔根 假说—演绎法 果蝇 基因在染色体上
三、增分主观大题——生物技术类主观题的题点考法集训
　　高考试题对生物技术类主观题的考查内容多集中于基因工程,其次是发酵工程,涉及细胞工程的内容相对较少。对发酵工程的考查常借助生产实践情境,结合微生物细胞代谢特点对传统发酵技术的原理、过程和微生物筛选与计数原理进行考查;对基因工程的考查主要是针对基因工程各步骤的操作原理进行分析,如限制酶、引物的选择,基因表达载体的构建,基因表达产物的检测等;近两年对基因工程的考查还常与基因的表达、遗传规律相结合进行命题,试题综合性强,难度较高。审答这类问题,首先明确试题设问的方向,然后联系教材知识或平时训练的解题模型,再组织语言解答。这要求复习备考时,要特别重视对教材概念、原理、方法、操作流程等知识的理解和融通。
　　　　　　 　　　　　 　　　　　
1.(2024·全国甲卷,节选)合理使用消毒液有助于减少传染病的传播。某同学比较了3款消毒液A、B、C杀灭细菌的效果,结果如图所示。回答下列问题。
(1)该同学采用显微镜直接计数法和菌落计数法分别测定同一样品的细菌数量,发现测得的细菌数量前者大于后者,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)菌落计数过程中,涂布器应先在酒精灯上灼烧,冷却后再涂布。灼烧的目的是　　　　　　　,冷却的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)据图可知杀菌效果最好的消毒液是　　　　,判断依据是　　　　　　　　　　　　　(答出两点即可)。
2.(2024·安徽高考,节选)丁二醇广泛应用于化妆品和食品等领域。兴趣小组在已改造的大肠杆菌中引入合成丁二醇的关键基因X,以提高丁二醇的产量。回答下列问题。
(1)扩增X基因时,PCR反应中需要使用Taq DNA聚合酶,原因是　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)使用BamHⅠ和SalⅠ限制酶处理质粒和X基因,连接后转化大肠杆菌,并涂布在无抗生素平板上(如图)。在此基础上,进一步筛选含目的基因菌株的实验思路是　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)大肠杆菌在发酵罐内进行高密度发酵时,温度会升高,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。
3.(2024·河北高考,节选)新城疫病毒可引起家禽急性败血性传染病,我国科学家将该病毒相关基因改造为r2HN,使其在水稻胚乳特异表达,制备获得r2HN疫苗,并对其免疫效果进行了检测。
回答下列问题:
(1)实验所用载体的部分结构及其限制酶识别位点如图所示。其中GtP为启动子,若使r2HN仅在水稻胚乳表达,GtP应为　　　　　　　　　　的启动子。Nos为终止子,其作用为　　　　　　　　　　　。r2HN基因内部不含载体的限制酶识别位点。因此,可选择限制酶　　　　和　　　　对r2HN基因与载体进行酶切,用于表达载体的构建。
(2)获得转基因植株后,通常选择单一位点插入目的基因的植株进行研究。此类植株自交一代后,r2HN纯合体植株的占比为　　　　　　。选择纯合体进行后续研究的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)利用水稻作为生物反应器生产r2HN疫苗的优点是　　　　　　　　　　　　　　　(答出两点即可)。
4.(2024·重庆高考,节选)大豆是重要的粮油作物,提高大豆产量是我国农业领域的重要任务。我国研究人员发现,基因S在大豆品种DN(种子较大)中的表达量高于品种TL(种子较小),然后克隆了该基因(两品种中基因S序列无差异)及其上游的启动子序列,并开展相关研究。
(1)通过基因工程方法,将DN克隆的“启动子D+基因S”序列导入无基因S的优质大豆品种YZ。根据题图所示信息(不考虑未标明序列)判断构建重组表达载体时,为保证目标序列的完整性,不宜使用的限制酶是　　　　;此外,不宜同时选用酶SpeⅠ和XbaⅠ,原因是　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　　 　　 　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)用检测后的农杆菌转化品种YZ所得再生植株YZ 1的种子变大。同时将从TL克隆的“启动子T+基因S”序列成功导入YZ,所得再生植株YZ 2的种子也变大,但小于YZ 1。综合分析,大豆品种DN较TL种子大的原因是　 　 　 　 　 　 　　 　 　 　 　　 　　 　　 　 　 　 　　 　　 　　 　 　 　 　　 　　 　　 　 　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
5.(2024·广东高考,节选)某些肿瘤细胞表面的PD L1与细胞毒性T细胞(CTL)表面的PD 1结合能抑制CTL的免疫活性,导致肿瘤免疫逃逸。免疫检查点疗法使用单克隆抗体阻断PD L1和PD 1的结合,可恢复CTL的活性,用于肿瘤治疗。为进一步提高疗效,研究者以黑色素瘤模型小鼠为材料,开展该疗法与化疗的联合治疗研究。部分结果见图。回答下列问题:
(1)据图分析,　　　疗法的治疗效果最佳,推测其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)某兴趣小组基于现有抗体—药物偶联物的思路提出了两种药物设计方案。方案一:将化疗药物与PD L1单克隆抗体结合在一起。方案二:将化疗药物与PD 1单克隆抗体结合在一起。你认为方案　　　(填“一”或“二”)可行,理由是　 　 　 　　 　　 　　 　 　 　 　　 　　 　　 　 　 　 　　 　　 　　 　 　　 　　 　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
第4讲　素养提升课
一、破译新情境——抽象、理性的学科情境要读懂
新情境问题(一)
[内蕴知识融通]
(1)无菌水　增加功能菌株的浓度　(2)唯一碳源　(3)恒温培养箱　稀释涂布平板法和平板划线法　(4)菌株降解聚乙烯的能力(或菌株使聚乙烯膜片减少的质量)　(5)基因工程和植物组织培养　从降解聚乙烯的菌株中获得降解聚乙烯的相关基因(目的基因)，构建Ti质粒表达载体，利用农杆菌转化法将表达载体导入到相关植物细胞中(并对目的基因进行检测与鉴定)，通过植物组织培养将细胞培养成植株(并检测植株是否具有降解聚乙烯的能力)
[迁移创新训练]
1．解析：(1)步骤Ⅰ为石油降解菌的富集培养，实验目的是获取能降解石油的微生物，所以称取1 g土壤样品加入100 mL灭过菌的以石油为唯一碳源的培养基中培养。摇床培养的目的是使细菌与培养液成分充分接触，增加培养液中的溶氧量。操作Ⅱ中应使菌落在培养基中均匀分布，接种方法是稀释涂布平板法；操作Ⅲ为挑菌落进一步纯化，需要用接种环进一步稀释菌体，接种方法是平板划线法。
(2)可根据菌落的形状、大小、隆起程度和颜色等方面来初步区分不同种的微生物。统计菌落的种类和数量时，要每隔24 h观察统计一次，直到各类菌落数目稳定，这样可以防止培养时间不足而导致遗漏菌落的种类和数目。
答案：(1)使细菌与培养液成分充分接触，增加培养液中的溶氧量　稀释涂布平板法、平板划线法　(2)形状(或大小)　各类菌落数目稳定
2．解析：(1)虽然各种培养基的配方不同，但一般都含有碳源、氮源、水和无机盐等营养物质，蛋白胨主要为细菌提供氮源、碳源和维生素等。为筛选高效降解角蛋白的嗜热菌，将堆肥样品处理后接种至以角蛋白为唯一氮源的培养基上进行培养。
(2)由题意可知，筛选的目标菌既要耐高温又要能够高效降解角蛋白，所以在c点取样，最可能达到目的。由题图可知，步骤③的接种方法为稀释涂布平板法。由题意可知，目标菌是高效降解角蛋白的嗜热菌，培养基中乙菌落的周围出现透明圈，说明乙菌能够降解角蛋白，故应选择乙菌落进一步纯化。
(3)将甲菌接种在无氮源培养基上，若甲菌能生长，则说明甲菌能利用空气中的氮气作为氮源；若甲菌不能生长，则说明甲菌不能利用空气中的氮气作为氮源。
(4)在筛选过程中，若培养基中角蛋白浓度过高，导致细胞失水，进而抑制菌株的生长。
答案：(1)氮源　角蛋白　(2)c　稀释涂布平板法　乙菌落周围出现透明圈，说明乙菌能降解角蛋白　(3)将甲菌接种在无氮源培养基上，若甲菌能生长，则说明甲菌能利用空气中的氮气作为氮源；若甲菌不能生长，则说明甲菌不能利用空气中的氮气作为氮源　(4)培养基中角蛋白浓度过高，导致细胞失水，进而抑制菌株的生长
新情境问题(二)
[内蕴知识融通]
(1)通过杂交的方式获得N品系的相关育种流程如图所示：
单株产量在常温下与W品系无显著差异(或稍有降低)，但在高温条件下产量显著增加
(2)F1在减数分裂过程中，T1基因和T2基因所在的染色体片段发生互换，导致分别产生了T1和T2基因均敲除了的雄配子和雌配子，这样的雌、雄配子结合产生了双突变体植株　细胞膜上的T1蛋白转移到细胞质基质中，并与T2蛋白结合　(3)T2蛋白通过液泡降解途径被降解　T1蛋白、T2蛋白、液泡　(4)细胞膜上的T1蛋白接受高温刺激后，发生胞吞，进入细胞质基质并与T2蛋白结合，使T2蛋白进一步在液泡内降解，导致进入叶绿体的T2蛋白减少，从而降低对类囊体膜结构的损伤，使光合作用正常进行　(5)利用基因工程(或转基因技术)，将T1基因导入相关作物中；诱导作物细胞中T1基因过量表达；敲除作物细胞中的T2基因
[迁移创新训练]
解析：(1)若THP9基因转录时的模板链是甲链，图中THP9基因转录方向为从右往左，即启动子位于右端，终止子位于左端，因为该基因右侧只有一个酶切位点，故一定用Hind Ⅲ切割质粒和目的基因，为了保证质粒的转录方向和目的基因的转录方向一致，因此质粒的另一个酶切位点只能选择KpnⅠ，综上所述，质粒和含THP9基因的DNA片段均用HindⅢ、KpnⅠ切割。若THP9基因转录时的模板链是乙链，图中THP9基因转录方向为从左往右，即启动子位于左端，终止子位于右端，因为该基因右侧只有一个酶切位点，故一定用Hind Ⅲ切割质粒和目的基因，对于质粒来说，不能用EcoRⅠ进行切割，也不能用BamHⅠ切割(会切断启动子)，那么在HindⅢ的左侧只有MfeⅠ序列，而目的基因不能用该酶切割，与MfeⅠ能形成相同黏性末端的是EcoRⅠ，故含THP9基因的DNA片段用EcoRⅠ、HindⅢ切割，质粒用MfeⅠ、HindⅢ切割。限制酶一般来源于原核生物，其DNA分子中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰，故不会切割本身的DNA分子。
(2)为了筛选出含重组质粒的受体细胞，应在添加氨苄青霉素的选择培养基上培养，培养后获得的菌落不能判定是否含有重组质粒，原因是含未重组质粒(或普通质粒)的受体细胞也能正常生长。为了检测转基因玉米新品种的培育是否成功，科研工作者在个体水平上的检测方法是将转基因玉米田间种植后收获玉米籽粒，检测其蛋白质含量。
(3)优良的菌种获得方法除了从自然界中筛选，还可以通过诱变育种(或基因工程育种)获得。据图2所示，计数方法为记上不记下，计左不计右，则图2小格中酵母菌共有7个，由于计数前加入了等体积的台盼蓝染液，所以培养液中酵母菌的浓度约为7×400×104×2＝5.6×107个/mL。
答案：(1)HindⅢ、KpnⅠ　HindⅢ、KpnⅠ　MfeⅠ、HindⅢ　EcoRⅠ、HindⅢ　识别序列已经被修饰　(2)氨苄青霉素　含未重组质粒(或普通质粒)的受体细胞也能正常生长　将转基因玉米田间种植后收获玉米籽粒，检测其蛋白质含量　(3)诱变育种(或基因工程育种)　5.6×107
二、系统实验知能——高中生物实验常用方法
1．选A　孟德尔研究遗传规律和摩尔根证明基因在染色体上均运用了假说—演绎法，A正确。在“胰岛素发现”过程中，将狗胰管结扎使胰腺萎缩，利用了“减法原理”；在“睾丸分泌雄激素”的研究中，将公鸡的睾丸摘除，利用了“减法原理”，后又将睾丸移植回去，利用了“加法原理”，B错误。证明DNA半保留复制方式的实验，所用的15N是稳定性同位素，不具有放射性；分泌蛋白的合成和运输实验，所用的3H是放射性同位素，C错误。调查草地中某双子叶植物的种群密度采用样方法，选取样方的关键是随机取样；探究抗生素对细菌的选择作用，是从抑菌圈边缘取样，不能随机取样，D错误。
2．选B　①同位素标记法和②荧光染料标记法均可用于物质的示踪或定位，A正确；③染色观察法主要用于检测或鉴定物质的种类，B错误；分离各种细胞器用④中的差速离心法，C正确；⑤样方法、⑥标记重捕法、⑦取样器取样法均可估算统计对象的数量或密度，D正确。
3．选B　施莱登和施旺通过对部分动植物细胞的观察和研究，运用“不完全归纳法”找到动植物细胞的共性，建立了细胞学说理论，A错误；细胞膜结构模型的探索过程从提出假说到实验验证，反映了“提出假说”的作用，B正确；卡尔文用“同位素标记法”追踪了CO2中碳的去向，C错误；沃森和克里克用“物理模型”揭示DNA双螺旋结构，D错误。
4．选D　艾弗里体外转化实验证明“转化因子”是DNA，该实验没有使用小鼠作为实验材料，A错误；赫尔希、蔡斯利用放射性同位素标记的噬菌体和大肠杆菌为实验材料，证明DNA是遗传物质，B错误；梅塞尔森和斯塔尔以大肠杆菌为实验材料，利用同位素标记技术和密度梯度离心法证明了DNA的半保留复制，C错误；摩尔根采用假说—演绎法，以果蝇为实验材料，证明基因在染色体上，D正确。
三、增分主观大题——生物技术类主观题的题点考法集训
1．解析：(1)显微镜直接计数法无法区分活细菌和死细菌，计数时均会计算在内，而菌落计数法需要先对细菌进行培养，只有活菌才可以在培养基上生长并形成单菌落(且当两个或多个细胞连在一起时，只能观察到一个菌落)，故显微镜直接计数法测得的细菌数量大于菌落计数法。
(2)用稀释涂布平板法接种微生物时，为避免杂菌污染，需要先将涂布器在酒精灯上灼烧灭菌，冷却后再蘸取菌液进行涂布，防止涂布器温度过高杀死目的菌种。
(3)由题图可知，本实验的自变量为处理时间和消毒液种类，随着处理时间的延长，A、B、C三种消毒液均可以减少活细菌的数量，且使用A消毒液的一组活细菌减少量最大、减少速率最快，所以A消毒液杀菌效果最好。
答案：(1)前者无法区分细菌的死活，而后者只有活菌才可以长出菌落而被计数(且当两个或多个细胞连在一起时，只能观察到一个菌落)　(2)灭菌(杀死涂布器上可能存在的微生物)　防止涂布器温度过高杀死目的菌种　(3)A　相同时间内A消毒液组活细菌的减少速率大于B、C消毒液组；随着处理时间的延长，A消毒液组活细菌减少量多于B、C消毒液组
2．解析：(1)在PCR反应中，需要利用高温使DNA双链解旋，普通的DNA聚合酶在高温下会变性失活，而Taq DNA聚合酶在高温条件下依然具有活性，因此扩增X基因时，PCR反应中需要使用Taq DNA聚合酶。
(2)据图可知，使用BamHⅠ和SalⅠ限制酶处理质粒和X基因时，四环素抗性基因被破坏，氯霉素抗性基因保留，因此能在含氯霉素的培养基上生存，不能在含四环素的培养基上生存的大肠杆菌即是含目的基因的菌株，据此可写出实验思路(见答案)。
(3)大肠杆菌进行细胞呼吸时会释放大量能量，这些能量绝大多数以热能形式释放，因此大肠杆菌在发酵罐内进行高密度发酵时，温度会升高。
答案：(1)在PCR反应中，需要利用高温使DNA双链解旋，普通的DNA聚合酶在高温下会变性失活，而Taq DNA聚合酶能够耐高温，在高温条件下依然具有活性　(2)在平板中添加氯霉素，再将在含氯霉素的培养基中生长的菌落利用影印法影印到添加四环素的培养基中，在含有四环素的培养基中不能正常生长的菌落由导入目的基因的菌株形成　(3)大肠杆菌进行细胞呼吸时会释放大量热量
3．解析：(1)根据题意可知，若使r2HN仅在水稻胚乳表达，GtP(启动子)应为在水稻胚乳中特异表达的基因的启动子。Nos为终止子，其作用为终止转录过程。由图可知，GtP内部含有KpnⅠ的酶切位点，用KpnⅠ酶切会破坏启动子，Nos上游和下游均含有SacⅠ的酶切位点，用SacⅠ酶切会使重组基因表达载体缺失终止子，故构建基因表达载体时，可选择限制酶Hind Ⅲ和EcoRⅠ对r2HN基因与载体进行酶切。
(2)选择单一位点插入目的基因的植株进行自交一代，根据分离定律，r2HN纯合体植株占1/4。由于纯合体植株遗传性状稳定，故选择r2HN纯合体植株进行后续研究。
(3)利用水稻作为生物反应器生产r2HN疫苗，有生产成本低、产量高、生物安全性较高、提取和处理目标产物简易等优点。
答案：(1)在水稻胚乳中特异表达的基因　终止转录过程　Hind Ⅲ　EcoR Ⅰ　(2)1/4　遗传性状稳定　(3)成本低、生物安全性较高(答案合理即可)
4．解析：(1)根据图示信息可知，“启动子D＋基因S”的DNA序列上存在EcoR Ⅰ的识别序列，若使用限制酶EcoR Ⅰ，会使目的基因序列被破坏。根据图中限制酶的识别序列可知，酶Spe Ⅰ和Xba Ⅰ切割产生的黏性末端相同，若用这两种限制酶切割，形成的DNA片段在构建基因表达载体时，容易出现自我环化，以及无法保证目的基因片段与载体片段定向连接，影响目的基因在受体细胞中的表达。
(2)根据题干信息可知，再生植株YZ 1导入的目的基因为取自品种DN的“启动子D＋基因S”序列，再生植株YZ 2导入的目的基因为取自品种TL的“启动子T＋基因S”序列，结合题干信息“两品种中基因S序列无差异”可推测：品种DN的基因S上游的启动子D的效应强于品种TL的启动子T，启动子D使基因S表达量更高，因而种子更大。
答案：(1)EcoR Ⅰ　酶切后形成的黏性末端相同，易自我环化；不能保证目标片段与载体定向连接　(2)品种DN的基因S上游启动子效应比TL强，使得基因S表达量更高，种子更大
5．解析：(1)由题意和题图可知，联合疗法既发挥了化疗药物的作用，也增加了活化的CTL数量，故联合疗法的治疗效果最佳。
(2)方案一中的PD L1单克隆抗体可以特异性的与PD L1结合，阻断PD 1与PD L1结合，恢复CTL的活性；同时PD L1位于肿瘤细胞表面，当PD L1单克隆抗体与PD L1结合时，可以将化疗药物靶向作用于肿瘤细胞。
答案：(1)联合　该疗法既发挥了化疗药物的作用，也增加了活化的CTL数量　(2)一　方案一的偶联物既可阻断PD 1与PD L1结合，恢复CTL的活性，又使化疗药物靶向作用于肿瘤细胞(共69张PPT)
第4讲
素养提升课——破译新情境 系统实验知能 增分主观大题
一、破译新情境——抽象、理性的
学科情境要读懂
[科普科研材料]
　　在我国农业生产中,以聚乙烯为主要成分的塑料地膜得到广泛应用。在干旱寒冷的气候条件下,地膜的保水增温作用尤为显著,促进了农业的增产增效,但带来了严重的环境污染问题。地膜残留物破坏了农田生态环境和土壤结构,对作物生长发育造成了“负面效应”。研究者以啮食塑料的昆虫大蜡螟、黄粉虫为材料,分离其肠道细菌,通过人工驯化、共代谢富集、选择培养等手段筛选出对聚乙烯地膜具有较强降解能力的功能菌株,验证其降解性能,为研制高效降解菌剂加速农用地膜残膜降解、减少“白色污染”、推进现代绿色农业发展提供菌种资源。
新情境问题(一）　减少“白色污染”,推进现代绿色农业发展
[内蕴知识融通]
(1)将不同来源的大蜡螟、黄粉虫幼虫放入饲养盒中,饥饿2 d后,加入剪碎的聚乙烯膜片饲喂驯化10 d。将饲喂驯化后的虫体进行表面灭菌处理后,用解剖刀划破虫体,从中挑出肠道放入灭菌研钵中,加入1~3 mL__________充分研磨制备肠道液,将肠道液加到定量的富集培养基中培养。富集培养的目的是_____________________________。
(2)将昆虫肠道菌富集培养液加入以聚乙烯粉末为_____________的选择培养液中,适宜条件驯化培养10 d。
无菌水　
增加功能菌株的浓度
唯一碳源
(3)将一定量的大蜡螟、黄粉虫的肠道菌驯化培养液分别涂布到固体选择培养基上,每个样品做3个平板,并在30 ℃的__________
中培养5~7 d。根据菌落的特征挑取生长的菌株,在培养基上反复多次划线分离、纯化,4 ℃保存备用。在此步骤中用到的接种方法有_____________________________。
恒温培养箱　
稀释涂布平板法和平板划线法
(4)将筛选出的聚乙烯降解菌在加入定量聚乙烯膜片的基础培养液中培养5 d,测定聚乙烯膜片的失重率,初步比较各菌株的降解能力。
据此推测聚乙烯膜片的失重率与__________________________
_______________________________呈正相关。
菌株降解聚乙烯的能力
(或菌株使聚乙烯膜片减少的质量)　
(5)欲培育具有降解聚乙烯能力的植物,可利用_______________
__________________技术得到。请简要写出实验思路:
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。　
基因工程和
植物组织培养
从降解聚乙烯的菌株中获得降解聚乙烯的相关基因(目的基因),构建Ti质粒表达载体,利用农杆菌转化法将表达载体导入到相关植物细胞中(并对目的基因进行检测与鉴定),通过植物组织培养将细胞培养成植株(并检测植株是否具有降解聚乙烯的能力)
[迁移创新训练]
1.(2025·汉中一模)近年来,石油工业飞速发展,石油污染引起的湿地生态破坏较为严重。研究发现,植物根际微生物对石油的降解起到重要作用。下图为从某植物根际土壤中筛选出高效石油降解菌的部分流程示意图,请据图回答下列问题:
(1)步骤Ⅰ为石油降解菌的富集培养。称取1 g土壤样品加入预先装有100 mL以石油为唯一碳源的培养基的三角瓶中,在15 ℃、160 r/min的恒温振荡摇床中培养6 d。在相同的培养条件下连续培养四个周期。摇床培养的目的是______________________________
_______________________ (写出2点)。在操作Ⅱ、Ⅲ中,采用的接种方法分别是_________________________________。
使细菌与培养液成分充分接触,
增加培养液中的溶氧量
稀释涂布平板法、平板划线法
解析:步骤Ⅰ为石油降解菌的富集培养,实验目的是获取能降解石油的微生物,所以称取1 g土壤样品加入100 mL灭过菌的以石油为唯一碳源的培养基中培养。摇床培养的目的是使细菌与培养液成分充分接触,增加培养液中的溶氧量。操作Ⅱ中应使菌落在培养基中均匀分布,接种方法是稀释涂布平板法;操作Ⅲ为挑菌落进一步纯化,需要用接种环进一步稀释菌体,接种方法是平板划线法。
(2)研究人员通常根据菌落的___________________、隆起程度和颜色等特征来初步区分不同种的微生物。统计菌落的种类和数量时,要每隔24 h观察统计一次,直到________________________。
解析:可根据菌落的形状、大小、隆起程度和颜色等方面来初步区分不同种的微生物。统计菌落的种类和数量时,要每隔24 h观察统计一次,直到各类菌落数目稳定,这样可以防止培养时间不足而导致遗漏菌落的种类和数目。
形状(或大小)　
各类菌落数目稳定
2.研究者拟从堆肥中取样并筛选能高效降解羽毛、蹄角等废弃物中角蛋白的嗜热菌,研究发现堆肥温度随时间变化的曲线如图1,从堆肥中筛选分离出高效降解角蛋白的嗜热菌的流程如图2。
回答下列问题:
(1)实验室常见的细菌培养基的营养成分包含H2O、NaCl、蛋白胨和牛肉膏等,其中蛋白胨主要为细菌提供______、碳源和维生素等。为筛选高效降解角蛋白的嗜热菌,将堆肥样品处理后接种至以_________ (填“尿素”“角蛋白”或“蛋白胨”)为唯一氮源的培养基上进行培养。
氮源　
角蛋白
解析:虽然各种培养基的配方不同,但一般都含有碳源、氮源、水和无机盐等营养物质,蛋白胨主要为细菌提供氮源、碳源和维生素等。为筛选高效降解角蛋白的嗜热菌,将堆肥样品处理后接种至以角蛋白为唯一氮源的培养基上进行培养。
(2)堆肥样品在_____ (填“a”“b”或“c”)点取样,最可能筛选到目标菌。根据接种培养后得到的结果判断,步骤③的接种方法为
____________________。步骤③接种培养后,发现培养基上出现两种菌落,甲菌落周围无透明圈,乙菌落周围出现透明圈,为筛选目标菌,应该选择乙菌落进一步纯化,选择的理由为_____________________
______________________。
c
稀释涂布平板法
乙菌落周围出现透明圈,
说明乙菌能降解角蛋白
解析:由题意可知,筛选的目标菌既要耐高温又要能够高效降解角蛋白,所以在c点取样,最可能达到目的。由题图可知,步骤③的接种方法为稀释涂布平板法。由题意可知,目标菌是高效降解角蛋白的嗜热菌,培养基中乙菌落的周围出现透明圈,说明乙菌能够降解角蛋白,故应选择乙菌落进一步纯化。
(3)有人推测,甲菌可能利用了空气中的氮气作为氮源。若要进一步确定甲菌能否利用空气中的氮气作为氮源,请简要写出实验思路和预期结果:_____________________________________________
_________________________________________________________________________________________。
解析:将甲菌接种在无氮源培养基上,若甲菌能生长,则说明甲菌能利用空气中的氮气作为氮源;若甲菌不能生长,则说明甲菌不能利用空气中的氮气作为氮源。
　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　
将甲菌接种在无氮源培养基上,若甲菌能生长,则说明甲菌能利用空气中的氮气作为氮源;若甲菌不能生长,则说明甲菌不能利用空气中的氮气作为氮源
(4)在步骤⑤的筛选过程中,发现当培养基中的角蛋白超过某一浓度时,某菌株对角蛋白的降解量反而下降,可能的原因为________
________________________________________________(答一点)。
解析:在筛选过程中,若培养基中角蛋白浓度过高,导致细胞失水,进而抑制菌株的生长。
培养基
中角蛋白浓度过高,导致细胞失水,进而抑制菌株的生长
[科普科研材料]
　　全球变暖引起的高温胁迫会导致农作物减产,阐明高温抗性分子机制对于培育耐高温作物新品种具有重要价值。
材料一　研究表明,水稻高温抗性与T序列密切相关。欲将耐热性更强的非洲稻(C品系)中T序列
所在片段转移到耐热性相对较弱
的亚洲稻(W品系)中,通过杂交育种
的方法筛选得到N品系(见图1)。
新情境问题(二)　抗高温作物新品种的培育及其分子机制的研究
材料二　T序列上存在T1和T2两个非等位基因,采用基因编辑技术分别获得了T1和T2基因敲除的W突变植株,高温处理下,T1和T2突变株的植株存活率分别显著降低和增高。两种突变株杂交后得F1,F1自交,获得了T1和T2基因均敲除的双突变体植株。检测发现双突变体的耐热性与T2突变体相似。将T1和T2蛋白分别标记上红色、绿色荧光,常温条件下,观察到红色荧光主要分布在细胞膜,绿色荧光则分布在细胞质基质和叶绿体。高温刺激后,细胞膜上的红色荧光强度减弱,细胞质基质中的红色荧光强度明显增强,且和绿色荧光发生了位置重叠。
材料三　T2蛋白含量偏高会破坏类囊体结构,高温条件下,N品系叶绿体中T2蛋白含量显著低于W品系。细胞内蛋白质的降解主要有蛋白酶体降解途径(MG132为其阻断剂)和液泡降解途径(E64d为其阻断剂),实验结果及相关作用机制如图2、图3所示。
[内蕴知识融通]
(1)根据材料一,请在虚线框内写出通过杂交的方式获得N品系的相关育种流程。图1显示,与W品系相比,N品系________________________
__________________________________________________。
　　　　
单株产量在常温下与W品系
无显著差异(或稍有降低),但在高温条件下产量显著增加
通过杂交的方式获得N品系的相关育种流程如图所示:
(2)材料二中获得T1和T2基因均敲除的双突变体植株的原因是_________________________________________________________ _________________________________________________________ ___________________________________。 根据荧光强度的变化,推测高温刺激后，___________________________________________
___________。

F1在减数分裂过程中,T1基因和T2基因所在的染色体片段发生互换,导致分别产生了T1和T2基因均敲除了的雄配子和雌配子,这样的雌、雄配子结合产生了双突变体植株　
细胞膜上的T1蛋白转移到细胞质基质中,并与T2
蛋白结合
(3)图2结果表明__________________________________。图3中A、B、C所表示的物质或结构分别是_______________________。
(4)综合以上材料分析,阐明非洲稻(C品系)耐高温的分子机制:　
___________________________________________________________
___________________________________________________________
______________________________________________________。
T2蛋白通过液泡降解途径被降解
T1蛋白、T2蛋白、液泡
细胞膜上的T1蛋白接受高温刺激后,发生胞吞,进入细胞质基质并与T2蛋白结合,使T2蛋白进一步在液泡内降解,导致进入叶绿体的T2蛋白减少,从而降低对类囊体膜结构的损伤,使光合作用正常进行　
(5)结合上述材料的研究成果,提出一项培育耐高温作物新品种的思路:__________________________________________________
________________________________________________________。　
利用基因工程(或转基因技术),将T1基因导入相关作物中;诱导作物细胞中T1基因过量表达;敲除作物细胞中的T2基因
[迁移创新训练]
　 (2025·枣庄模拟)野生玉米“大刍草”是现代玉米的祖先,原产于墨西哥和中美洲地区。大刍草的种子外面包裹着坚硬的壳因此无法直接食用,人类经过长期的培育和选择,最终形成了今天广泛种植的玉米。在提高玉米品质方面,我国科学家经过多年努力,从野生玉米“大刍草”中,成功找回玉米在长期培育和选择中丢失的一个控制高蛋白含量的优良基因THP9,克隆后将此高蛋白基因转移到玉米细胞内,获得了转基因高蛋白玉米新品种。
EcoRⅠ BamHⅠ KpnⅠ MfeⅠ HindⅢ
请回答相关问题:
(1)若THP9基因转录时的模板链是甲链,构建基因表达载体时,应使用限制酶______________切割图中质粒,使用限制酶_________
_______切割图中含THP9基因的DNA片段,以获得能正确表达THP9基因的重组质粒。若THP9基因转录时的模板链是乙链,构建基因表达载体时,应使用限制酶_______________切割图中质粒,使用限制酶________________切割图中含THP9基因的DNA片段,以获得能正确表达THP9基因的重组质粒。这些限制酶一般来源于原核生物,它们不会切割其本身DNA分子的原因可能是其DNA分子中不存在该酶的识别序列或____________________。
HindⅢ、KpnⅠ
HindⅢ、
KpnⅠ　
MfeⅠ、HindⅢ
EcoRⅠ、HindⅢ
识别序列已经被修饰
解析:若THP9基因转录时的模板链是甲链,图中THP9基因转录方向为从右往左,即启动子位于右端,终止子位于左端,因为该基因右侧只有一个酶切位点,故一定用Hind Ⅲ切割质粒和目的基因,为了保证质粒的转录方向和目的基因的转录方向一致,因此质粒的另一个酶切位点只能选择KpnⅠ,综上所述,质粒和含THP9基因的DNA片段均用HindⅢ、KpnⅠ切割。若THP9基因转录时的模板链是乙链,图中THP9基因转录方向为从左往右,即启动子位于左端,终止子位于右端,因为该基因右侧只有一个酶切位点,故一定用Hind Ⅲ切割质粒和目的基因,
对于质粒来说,不能用EcoRⅠ进行切割,也不能用BamHⅠ切割(会切断启动子),那么在HindⅢ的左侧只有MfeⅠ序列,而目的基因不能用该酶切割,与MfeⅠ能形成相同黏性末端的是EcoRⅠ,故含THP9基因的DNA片段用EcoRⅠ、HindⅢ切割,质粒用MfeⅠ、HindⅢ切割。限制酶一般来源于原核生物,其DNA分子中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰,故不会切割本身的DNA分子。
(2)为了筛选出含重组质粒的受体细胞,应在添加____________的选择培养基上培养,培养后获得的菌落不能判定是否含有重组质粒,原因是________________________________________________。为了检测转基因玉米新品种的培育是否成功,科研工作者在个体水平上的检测方法___________________________________________
____________。
氨苄青霉素
含未重组质粒(或普通质粒)的受体细胞也能正常生长
将转基因玉米田间种植后收获玉米籽粒,检测其
蛋白质含量
解析:为了筛选出含重组质粒的受体细胞,应在添加氨苄青霉素的选择培养基上培养,培养后获得的菌落不能判定是否含有重组质粒,原因是含未重组质粒(或普通质粒)的受体细胞也能正常生长。为了检测转基因玉米新品种的培育是否成功,科研工作者在个体水平上的检测方法是将转基因玉米田间种植后收获玉米籽粒,检测其蛋白质含量。
(3)玉米是重要的酿酒原料,玉米酒的品质不只与玉米的品质有关,还与酵母菌有关,优良的菌种获得方法除了从自然界中筛选,还可以通过__________________________获得。用血细胞计数板对酵母菌进行计数前用等体积的台盼蓝染液染色,观察到计数室一个小方格中的活酵母菌分布如图2所示。以此小方格中酵母菌数作为平均数进行计算,则1 mL培养液中酵母菌的数量为____________个。
诱变育种(或基因工程育种)
5.6×107
解析:优良的菌种获得方法除了从自然界中筛选,还可以通过诱变育种(或基因工程育种)获得。据图2所示,计数方法为记上不记下,计左不计右,则图2小格中酵母菌共有7个,由于计数前加入了等体积的台盼蓝染液,所以培养液中酵母菌的浓度约为7×400×104×2=5.6×107个/mL。
二、系统实验知能——高中生物实验常用方法
[专题提能训练]
1.(2025·天津一模)下列关于教材实验中所涉及的方法、操作和结论的叙述,正确的是(　　)
A.孟德尔研究遗传规律及摩尔根证明基因在染色体上的实验均运用了假说—演绎法
B.在“胰岛素发现”和“睾丸分泌雄激素”的研究中,将狗胰管结扎使胰腺萎缩和将公鸡的睾丸摘除后又移植都利用了“减法原理”
√
C.证明DNA半保留复制方式的实验和分泌蛋白的合成和运输实验都用到放射性同位素标记法
D.调查草地中某双子叶植物的种群密度和探究抗生素对细菌的选择作用时,选取样方、挑选菌落均要随机取样
解析:孟德尔研究遗传规律和摩尔根证明基因在染色体上均运用了假说—演绎法,A正确。在“胰岛素发现”过程中,将狗胰管结扎使胰腺萎缩,利用了“减法原理”;在“睾丸分泌雄激素”的研究中,将公鸡的睾丸摘除,利用了“减法原理”,后又将睾丸移植回去,利用了“加法原理”,B错误。
证明DNA半保留复制方式的实验,所用的15N是稳定性同位素,不具有放射性;分泌蛋白的合成和运输实验,所用的3H是放射性同位素,C错误。调查草地中某双子叶植物的种群密度采用样方法,选取样方的关键是随机取样;探究抗生素对细菌的选择作用,是从抑菌圈边缘取样,不能随机取样,D错误。
2.(2025·菏泽模拟)实验技术与方法在生物学研究中有着极其重要的作用,高中生物学涉及的实验技术与方法主要有:①同位素标记法、②荧光染料标记法、③染色观察法、④差速离心法与密度梯度离心法、⑤样方法、⑥标记重捕法、⑦取样器取样法等。下列相关说法错误的是 (　　)
A.①②均可用于物质的示踪或定位
B.③主要用于检测或鉴定物质的含量
C.分离各种细胞器可用④中的差速离心法
D.⑤⑥⑦均可估算统计对象的数量或密度
√
解析:①同位素标记法和②荧光染料标记法均可用于物质的示踪或定位,A正确;③染色观察法主要用于检测或鉴定物质的种类,B错误;分离各种细胞器用④中的差速离心法,C正确;⑤样方法、⑥标记重捕法、⑦取样器取样法均可估算统计对象的数量或密度,D正确。
3.(2024·深圳二模)科学精神的本质就是求真,科学方法的训练使人拥有严密的逻辑和批判性的思维。下列关于科学方法的表述正确的是 (　　)
A.施莱登和施旺用“完全归纳法”修正细胞学说
B.细胞膜结构模型的探索过程反映了“提出假说”的作用
C.卡尔文用“同位素标记法”追踪了CO2中氧的去向
D.沃森和克里克用“概念模型”揭示DNA双螺旋结构
√
解析:施莱登和施旺通过对部分动植物细胞的观察和研究,运用“不完全归纳法”找到动植物细胞的共性,建立了细胞学说理论,A错误;细胞膜结构模型的探索过程从提出假说到实验验证,反映了“提出假说”的作用,B正确;卡尔文用“同位素标记法”追踪了CO2中碳的去向,C错误;沃森和克里克用“物理模型”揭示DNA双螺旋结构,D错误。
4.(2025·海口模拟)下列有关人类对遗传探究历史的说法,正确的是 (　　)
研究者 研究方法 研究对象 结论
A 艾弗里 微生物培养 小鼠和肺炎链球菌 小鼠体内的“转化因子”是DNA
B 赫尔希和蔡斯 放射性同位素标记 噬菌体和大肠杆菌 DNA是生物体主要的遗传物质
C 梅塞尔森和斯塔尔 同位素标记技术、差速离心法 大肠杆菌 DNA是半保留复制
D 摩尔根 假说—演绎法 果蝇 基因在染色体上
√
解析:艾弗里体外转化实验证明“转化因子”是DNA,该实验没有使用小鼠作为实验材料,A错误;赫尔希、蔡斯利用放射性同位素标记的噬菌体和大肠杆菌为实验材料,证明DNA是遗传物质,B错误;梅塞尔森和斯塔尔以大肠杆菌为实验材料,利用同位素标记技术和密度梯度离心法证明了DNA的半保留复制,C错误;摩尔根采用假说—演绎法,以果蝇为实验材料,证明基因在染色体上,D正确。
三、增分主观大题——生物技术类主观题的题点考法集训
　高考试题对生物技术类主观题的考查内容多集中于基因工程,其次是发酵工程,涉及细胞工程的内容相对较少。对发酵工程的考查常借助生产实践情境,结合微生物细胞代谢特点对传统发酵技术的原理、过程和微生物筛选与计数原理进行考查;对基因工程的考查主要是针对基因工程各步骤的操作原理进行分析,如限制酶、引物的选择,基因表达载体的构建,基因表达产物的检测等;近两年对基因工程的考查还常与基因的表达、遗传规律相结合进行命题,试题综合性强,难度较高。审答这类问题,首先明确试题设问的方向,然后联系教材知识或平时训练的解题模型,再组织语言解答。这要求复习备考时,要特别重视对教材概念、原理、方法、操作流程等知识的理解和融通。
1.(2024·全国甲卷,节选)合理使用消毒液有助于
减少传染病的传播。某同学比较了3款消毒液
A、B、C杀灭细菌的效果,结果如图所示。
回答下列问题。
(1)该同学采用显微镜直接计数法和菌落计数法分别测定同一样品的细菌数量,发现测得的细菌数量前者大于后者,其原因是___________
______________________________________________________________________________________________________。
前者无法区分细菌的死活,而后者只有活菌才可以长出菌落而被计数(且当两个或多个细胞连在一起时,只能观察到一个菌落)
解析:显微镜直接计数法无法区分活细菌和死细菌,计数时均会计算在内,而菌落计数法需要先对细菌进行培养,只有活菌才可以在培养基上生长并形成单菌落(且当两个或多个细胞连在一起时,只能观察到一个菌落),故显微镜直接计数法测得的细菌数量大于菌落计数法。
(2)菌落计数过程中,涂布器应先在酒精灯上灼烧,冷却后再涂布。灼烧的目的是_____________________________________,冷却的目的是___________________________________。
解析:用稀释涂布平板法接种微生物时,为避免杂菌污染,需要先将涂布器在酒精灯上灼烧灭菌,冷却后再蘸取菌液进行涂布,防止涂布器温度过高杀死目的菌种。

灭菌(杀死涂布器上可能存在的微生物)
防止涂布器温度过高杀死目的菌种
(3)据图可知杀菌效果最好的消毒液是________,判断依据是__________________________________________________________________________________________________________________ (答出两点即可)。
解析:由题图可知,本实验的自变量为处理时间和消毒液种类,随着处理时间的延长,A、B、C三种消毒液均可以减少活细菌的数量,且使用A消毒液的一组活细菌减少量最大、减少速率最快,所以A消毒液杀菌效果最好。

A
相同时间内A消毒液组活细菌的减少速率大于B、C消毒液组;随着处理时间的延长,A消毒液组活细菌减少量多于B、C消毒液组
2.(2024·安徽高考,节选)丁二醇广泛应用于化妆品和食品等领域。兴趣小组在已改造的大肠杆菌中引入合成丁二醇的关键基因X,以提高丁二醇的产量。回答下列问题。
(1)扩增X基因时,PCR反应中需要使用Taq DNA聚合酶,原因是
_________________________________________________________________________________________________________________________________。
　解析:在PCR反应中,需要利用高温使DNA双链解旋,普通的DNA聚合酶在高温下会变性失活,而Taq DNA聚合酶在高温条件下依然具有活性,因此扩增X基因时,PCR反应中需要使用Taq DNA聚合酶。
在PCR反应中,需要利用高温使DNA双链解旋,普通的DNA聚合酶在高温下会变性失活,而Taq DNA聚合酶能够耐高温,在高温条件下依然具有活性
(2)使用BamHⅠ和SalⅠ限制酶处理质粒和X
基因,连接后转化大肠杆菌,并涂布在无抗生素平板
上(如图)。在此基础上,进一步筛选含目的基因菌
株的实验思路是_____________________________
______________________________________________________________
_____________________________________________________________
_______。
在平板中添加氯霉素,再将在含氯
霉素的培养基中生长的菌落利用影印法影印到添加四环素的培养基中,在含有四环素的培养基中不能正常生长的菌落由导入目的基因的菌株形成
解析:据图可知,使用BamHⅠ和SalⅠ限制酶处理质粒和X基因时,四环素抗性基因被破坏,氯霉素抗性基因保留,因此能在含氯霉素的培养基上生存,不能在含四环素的培养基上生存的大肠杆菌即是含目的基因的菌株,据此可写出实验思路(见答案)。
(3)大肠杆菌在发酵罐内进行高密度发酵时,温度会升高,其原因是_________________________________________。
解析:大肠杆菌进行细胞呼吸时会释放大量能量,这些能量绝大多数以热能形式释放,因此大肠杆菌在发酵罐内进行高密度发酵时,温度会升高。
大肠杆菌进行细胞呼吸时会释放大量热量
3.(2024·河北高考,节选)新城疫病毒可引起家禽急性败血性传染病,我国科学家将该病毒相关基因改造为r2HN,使其在水稻胚乳特异表达,制备获得r2HN疫苗,并对其免疫效果进行了检测。
回答下列问题:
(1)实验所用载体的部分结构及其限制酶识别位点如图所示。其中GtP为启动子,若使r2HN仅在水稻胚乳表达,GtP应为________
_________________________的启动子。Nos为终止子,其作用为_____________。r2HN基因内部不含载体的限制酶识别位点。因此,可选择限制酶__________和__________对r2HN基因与载体进行酶切,用于表达载体的构建。
在水稻
胚乳中特异表达的基因
终止转录过程
Hind Ⅲ　
EcoR Ⅰ
解析:根据题意可知,若使r2HN仅在水稻胚乳表达,GtP(启动子)应为在水稻胚乳中特异表达的基因的启动子。Nos为终止子,其作用为终止转录过程。由图可知,GtP内部含有KpnⅠ的酶切位点,用KpnⅠ酶切会破坏启动子,Nos上游和下游均含有SacⅠ的酶切位点,用SacⅠ酶切会使重组基因表达载体缺失终止子,故构建基因表达载体时,可选择限制酶Hind Ⅲ和EcoRⅠ对r2HN基因与载体进行酶切。
(2)获得转基因植株后,通常选择单一位点插入目的基因的植株进行研究。此类植株自交一代后,r2HN纯合体植株的占比为_____。选择纯合体进行后续研究的原因是________________。
解析:选择单一位点插入目的基因的植株进行自交一代,根据分离定律,r2HN纯合体植株占1/4。由于纯合体植株遗传性状稳定,故选择r2HN纯合体植株进行后续研究。
1/4　
遗传性状稳定
(3)利用水稻作为生物反应器生产r2HN疫苗的优点是________
________________________________ (答出两点即可)。
解析:利用水稻作为生物反应器生产r2HN疫苗,有生产成本低、产量高、生物安全性较高、提取和处理目标产物简易等优点。
成本低、
生物安全性较高(答案合理即可)
4.(2024·重庆高考,节选)大豆是重要的粮油作物,提高大豆产量是我国农业领域的重要任务。我国研究人员发现,基因S在大豆品种DN(种子较大)中的表达量高于品种TL(种子较小),然后克隆了该基因(两品种中基因S序列无差异)及其上游的启动子序列,并开展相关研究。
(1)通过基因工程方法,将DN克隆的“启动子D+基因S”序列导入无基因S的优质大豆品种YZ。根据题图所示信息(不考虑未标明序列)判断构建重组表达载体时,为保证目标序列的完整性,不宜使用的限制酶是____________;此外,不宜同时选用酶SpeⅠ和XbaⅠ,原因是___________________________________________________
______________________。
EcoR Ⅰ
酶切后形成的黏性末端相同,易自我环化;不能保证目标
片段与载体定向连接
解析:根据图示信息可知,“启动子D+基因S”的DNA序列上存在EcoR Ⅰ的识别序列,若使用限制酶EcoR Ⅰ,会使目的基因序列被破坏。根据图中限制酶的识别序列可知,酶Spe Ⅰ和Xba Ⅰ切割产生的黏性末端相同,若用这两种限制酶切割,形成的DNA片段在构建基因表达载体时,容易出现自我环化,以及无法保证目的基因片段与载体片段定向连接,影响目的基因在受体细胞中的表达。
(2)用检测后的农杆菌转化品种YZ所得再生植株YZ-1的种子变大。同时将从TL克隆的“启动子T+基因S”序列成功导入YZ,所得再生植株YZ-2的种子也变大,但小于YZ-1。综合分析,大豆品种DN较TL种子大的原因是____________________________________
_________________________________。
品种DN的基因S上游启动子效应比TL
强,使得基因S表达量更高,种子更大
解析:根据题干信息可知,再生植株YZ-1导入的目的基因为取自品种DN的“启动子D+基因S”序列,再生植株YZ-2导入的目的基因为取自品种TL的“启动子T+基因S”序列,结合题干信息“两品种中基因S序列无差异”可推测:品种DN的基因S上游的启动子D的效应强于品种TL的启动子T,启动子D使基因S表达量更高,因而种子更大。
5.(2024·广东高考,节选)某些肿瘤细胞表面的PD-L1与细胞毒性T细胞(CTL)表面的PD-1结合能抑制CTL的免疫活性,导致肿瘤免疫逃逸。免疫检查点疗法使用单克隆抗体阻断PD-L1和PD-1的结合,可恢复CTL的活性,用于肿瘤治疗。为进一步提高疗效,研究者以黑色素瘤模型小鼠为材料,开展该疗法与化疗的联合
治疗研究。部分结果见图。
回答下列问题:
(1)据图分析,_____________ 疗法的治疗效果最佳,推测其原因是_____________________________________________________。
解析:由题意和题图可知,联合疗法既发挥了化疗药物的作用,也增加了活化的CTL数量,故联合疗法的治疗效果最佳。
联合
该疗法既发挥了化疗药物的作用,也增加了活化的CTL数量
(2)某兴趣小组基于现有抗体—药物偶联物的思路提出了两种药物设计方案。方案一:将化疗药物与PD-L1单克隆抗体结合在一起。方案二:将化疗药物与PD-1单克隆抗体结合在一起。你认为方案______ (填“一”或“二”)可行,理由是________________________
_______________________________________________________
_________。
一
PD-1与PD-L1结合,恢复CTL的活性,又使化疗药物靶向作用于
方案一的偶联物既可阻断
肿瘤细胞
解析:方案一中的PD-L1单克隆抗体可以特异性的与PD-L1结合,阻断PD-1与PD-L1结合,恢复CTL的活性;同时PD-L1位于肿瘤细胞表面,当PD-L1单克隆抗体与PD-L1结合时,可以将化疗药物靶向作用于肿瘤细胞。

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