【备考】生物技术与工程备考策略：在真实情景中灵活运用原理解题

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划重点！

生物高考越来越重视在现实情景中考查考生运用知识解决实际问题的能力。从这个角度看，生物技术和工程问题一直是考查的重点内容。这是因为，现代生物学的实际问题，不论是科学研究还是生产实践，都要通过生物技术和生物工程解决。而生物技术和生物工程又是建立在生命科学原理的基础上的。这样就形成了生物科学—生物技术和工程—科学研究和生产实践一条主线。生物技术和工程起到连接科学原理和实际问题的桥梁的作用。

明白了这一部分的地位，考生的备考策略就要从生物科学原理出发，理解生物技术与工程，再利用这些技术解决实际问题。

下面通过举例

对生物技术与工程的

复习策略进行分析

【试题】

嫁接是我国古代劳动人民早已使用的一项农业生产技术，目前也用于植物体内物质转运的基础研究。研究者将具有正常叶形的番茄（X）作为接穗，嫁接到叶形呈鼠耳形的番茄（M）砧木上，结果见图1。

（1）上述嫁接体能够成活，是因为嫁接部位的细胞在恢复分裂、形成 组织后，经 形成上下连通的输导组织。

（2）研究者对X和M植株的相关基因进行了分析，结果见图2。由图可知，M植株的P基因发生了类似于染色体结构变异中的 变异，部分P基因片段与L基因发生融合，形成P-L基因（P-L）。以P-L为模板可转录出 ，在 上翻译出蛋白质，M植株鼠耳叶形的出现可能与此有关。

（3）嫁接体正常叶形的接穗上长出了鼠耳形的新叶。为探明其原因，研究者进行了相关检测，结果见下表。

① 检测P-L mRNA需要先提取总RNA，再以mRNA为模板 出cDNA，然后用PCR技术扩增目的片段。

② 检测P-L DNA需要提取基因组DNA，然后用PCR技术对图2中 （选填序号）位点之间的片段扩增。

a．Ⅰ～Ⅱ

b．Ⅱ～Ⅲ

c．Ⅱ～Ⅳ

d．Ⅲ～Ⅳ

（4）综合上述实验，可以推测嫁接体中P-L基因的mRNA 。

【解析】

这道题在题干中呈现了一个问题：为什么嫁接植物的接穗新生叶片形态与砧木相似。新生叶片细胞一定是来自于接穗细胞有丝分裂的，所以新生叶片细胞所含遗传信息一定与接穗细胞相同。这样看来，新生叶片的性状应该类似于接穗，出现的这种与理论不符的现象该如何解释呢？

性状是由基因决定，这是生物学的核心概念，无论遇到什么情景，这一点是不能质疑的。那么接穗出现的砧木性状的原因就可能是两方面：一是基因直接进入接穗，二是基因表达的产物进入接穗决定性状。这两种解释哪个才是产生这种现象的真正原因呢？显然第一种解释可以通过检测接穗中是否存在砧木的DNA来检测，第二种解释可以通过检测接穗中是否存在砧木的mRNA检测。验证这两种解释方法就是对DNA和mRNA分别检测，就是（3）表中的内容。

无论检测DNA还是RNA，关键都要能区分砧木和接穗的核酸。在题目信息中可以发现，砧木植株M有基因P-L，而接穗植株X只有该基因的P部分。这样，只要在接穗中检测到P-L核酸就能完成解释。题目中用于检测特定核酸序列的方法是PCR，这是基因工程的核心技术之一，考生需要理解PCR相关原理才能完成这道题的解答。首先，PCR以DNA为模板，如果要检查RNA，必须先将RNA逆转录成DNA再检测，所以（3）①填“逆转录”。其次，PCR引物是人工合成的有特定序列的单链DNA，在退火这一步骤中，引物与其互补的DNA模板结合，引物在DNA上结合的位置是固定的。这就使得只有两端的引物都能与模板互补配对的情况下，PCR才能进行。根据PCR原理，只要将两端引物分别设计在“P”和“L”段就能将“P-L”和“P”“L”基因通过PCR区分开。所以引物设计应该在Ⅱ和Ⅳ的位置。

通过对这道题的分析可以看出，北京生物高考会在一个现实的情景中考查考生对生物技术和工程原理的理解。所以这部分知识的复习要在现实情景中进行。在教学实践中，一些情景被证明非常适用于这部分的复习，其中有些情景在往年高考中经常出现。

例如育种，这是一个综合性很强的情景。首先，基因工程与细胞工程在育种过程中有直接的应用。用一个转基因育种技术就能串联起整个基因工程的步骤。单倍体育种和植物体细胞杂交育种过程中又涉及植物基因工程的问题。其次，基因工程的检查手段也常常被应用于传统杂交育种中。显性植株中杂合子的鉴定通常都是通过PCR和电泳完成的。再次，植物诱变育种可以与植物基因工程相结合。由于植物基因工程中T-DNA能随机插入植物染色体DNA中，植物核基因会被T-DNA片段随机破坏，被插入的基因发生基因突变。这就类似于诱变育种的结果。由于突变基因中含有T-DNA这段已知序列的DNA，突变基因就变得更容易被找到。所以这种技术既可以用于育种，又可以用于突变基因功能分析。

另外，一些在高考中低频出现的背景也能为复习创造良好情景。例如生物制药，这个问题与人类健康有关，所以与现实生活有很强的联系。考生在复习中会发现，生物制药也是一个涉及面很广的话题。首先，药物的生产过程依赖于现代生物技术。蛋白质和多肽类药物的生产最经济实用的方法就是应用基因工程技术，借助微生物“发酵器”进行生产。利用药物研究和生产的流程，可以复习微生物和基因工程的相关知识。其次，抗体药物已经成为新药物的研发方向，单克隆抗体的制备过程与动物细胞培养技术和动物细胞融合技术高度相关。再次，在开发新药的过程中，进行人体测试之前一定会在细胞水平研究药物的作用机制，这就涉及动物细胞培养的相关知识。

综上所述，生物技术与工程在高考中的考查特点是在现实情景中考查考生对这部分知识的原理和方法的理解，所以复习策略也要以真实情景为线索，对知识进行串联和整理。

作者：北京师范大学附属实验中学教师 赵 奂

审核：邱乾谋

文字编辑：刘海燕

微信编辑：马明星

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