山东省高考“基因工程”真题研究课件

山东高考“基因工程”专题备考分析一、高考试题爱考基因工程，主要有以下原因重要的学科地位：基因工程是现代生物技术的核心内容，代表着生命科学领域的前沿发展，在生物学科中具有关键地位，能充分考查学生对生物技术核心概念的理解和掌握。比如2023年山东卷第25题以基因工程表达J-V5融合蛋白为背景，考查质粒载体的结构、PCR凝胶电泳检测等，2024年山东卷第25题以基因工程PCR引物、质粒载体的粘性末端、酶切产物凝胶电泳检测等关键环节的原理和目的，体现了对该知识点的重视

。广泛的应用价值：医学领域：基因工程在疾病诊断、治疗以及新药物研发等方面发挥着重要作用。例如，通过基因工程技术可以生产用于治疗糖尿病的胰岛素、治疗侏儒症的生长激素等药物；还可以进行基因诊断，如检测遗传性疾病的致病基因

。农业领域：能够培育出具有优良性状的转基因作物，如抗虫、抗病、抗逆、高产的农作物品种，对解决全球粮食问题等有重要意义。比如早期种植的抗虫棉只转入了一种Bt毒蛋白基因，抗虫机制比较单一；现在经常将两种或两种以上Bt基因同时转入棉花，提高转基因抗虫棉的抗虫持久性

。工业领域：可用于生产特定的酶、蛋白质等工业产品，提高生产效率和产品质量。知识的综合性强：涵盖多学科知识：涉及分子生物学、遗传学、细胞生物学等多个学科的知识，考查学生对不同学科知识的综合运用能力和理解深度。例如，学生需要理解DNA的结构与功能、基因的表达与调控等分子生物学知识，以及遗传规律等遗传学知识

。融合理论与实践：既要求学生掌握基因工程的基本原理、操作流程等理论知识，又注重考查学生运用这些知识解决实际问题的能力，如分析基因工程的实验方案、判断实验结果等。像2020山东卷第25题糯性水稻、2021山东卷地中海贫血基因治疗、2022白血病药物研发，考查学生运用基本实验方法与技术解决新问题的实验探究能力

。符合科技发展趋势：当今社会，生物技术发展迅速，基因工程作为关键技术不断取得新突破和新进展，在科研、医疗、农业等众多领域的应用日益广泛。高考考查基因工程，能引导学生关注科技发展动态，培养学生的科学素养和创新思维，为未来从事相关领域的学习和工作奠定基础。【课程标准】概念5基因工程赋予生物新的遗传特性5.1基因工程是一种重组DNA技术5.1.1概述基因工程是在遗传学、微生物学、生物化学和分子生物学等学科基础上发展而来的5.1.2阐明DNA重组技术的实现需要利用限制性内切核酸酶、DNA连接酶和载体三种基本工具5.1.3阐明基因工程的基本操作程序主要包括目的基因的获取、基因表达载体的构建、目的基因导入受体细胞和目的基因及其表达产物的检测鉴定等步骤5.1.4举例说明基因工程在农牧、食品及医药等行业的广泛应用改善了人类的生活品质5.2蛋白质工程是基因工程的延伸5.2.1概述人们根据基因工程原理，进行蛋白质设计和改造，可以获得性状和功能更符合人类需求的蛋白质5.2.2举例说明依据人类需要对原有蛋白质结构进行基因改造、生产目标蛋白的过程【教学提示】

在本模块的教学中，教师既要使用讲授演示的方式进行教学，更要为学生提供实验条件及必要的参考资料，指导其设计和进行实验。根据本模块的特点，教师应该给予学生更多的机会参与主动的学习活动。例如，要求学生在学习了有关知识的基础上，自己设计实践方案并进行实验，也可以安排学生收集和整理资料，撰写报告，相互讨论。教师要充分利用实验室条件，尽可能减少每个实验小组的人数。使每个学生都有充分的动手实践机会。此外，基于所有生物遗传物质的一致性及基因组研究的成果，教师可介绍有关合成生物学的研究进展及其意义。为帮助学生达成对选择性必修课程概念5的理解，促进学生生物学学科核心素养的提升，应开展下列教学活动：（1）DNA的提取和鉴定；（2）利用聚合酶链式反应（PCR）扩增DNA片段并完成电泳鉴定，或运用软件进行虚拟PCR实验。二、高考试题中基因工程的命题形式主要有以下几种选择题：直接考查概念和原理：例如，给出关于基因工程的一些描述，让学生判断其正确性，考查对基因工程基本概念、工具（如限制酶、DNA连接酶、载体等）的特点和功能，以及操作步骤（目的基因的获取、基因表达载体的构建、导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定等）的理解。分析案例或情境：提供一个具体的基因工程应用案例或实验情境，要求学生根据所学知识分析其中涉及的基因工程原理、方法或过程。比如，给出一种利用基因工程技术培育转基因作物或生产药物的实例，让学生分析其中关键步骤的原理或选择合适的技术手段。非选择题：1.详细阐述操作过程：通常会要求学生详细写出基因工程的某个具体操作过程，如描述从基因文库中获取目的基因的步骤，或者完整地写出构建基因表达载体的过程，包括所需要的元件（目的基因、启动子、终止子、标记基因等）及它们的作用。2.综合考查知识运用：将基因工程与其他相关知识（如细胞工程、胚胎工程、遗传规律、生物进化等）相结合进行综合考查。例如，要求学生设计一个利用基因工程和细胞工程技术培育新品种的实验方案，或者分析基因工程在解决某一实际问题（如提高农作物抗逆性、治疗人类疾病等）中的应用原理和优势。3.实验设计与分析：给出一个实验目的和部分实验条件，让学生设计基因工程相关的实验，包括实验步骤、预期结果等，或者对已有的实验方案进行分析和评价，考查学生的实验设计能力、逻辑思维能力以及对基因工程技术的掌握和应用能力。4.数据处理与结果分析：提供一些与基因工程实验相关的数据（如PCR扩增产物的电泳结果、目的基因表达量的检测数据等），要求学生根据数据进行分析和判断，得出结论，如判断实验是否成功、分析实验结果产生的原因等。5.图表分析与解读：给出与基因工程有关的图表（如基因表达载体的结构示意图、基因工程操作流程的示意图等），要求学生通过分析图表获取信息，回答相关问题，考查学生的图表分析能力和对知识的理解程度。(2021山东,13,2分)粗提取DNA时,向鸡血细胞液中加入一定量的蒸馏水并搅拌,过滤

后所得滤液进行下列处理后再进行过滤,在得到的滤液中加入特定试剂后容易提取出

DNA相对含量较高的白色丝状物的处理方式是

(

)A.加入适量的木瓜蛋白酶B.37~40℃的水浴箱中保温10~15分钟C.加入与滤液体积相等的、体积分数为95%的冷却的酒精D.加入NaCl调节浓度至2mol/L→过滤→调节滤液中NaCl浓度至0.14mol/LA近五年基因工程试题分析：选择题(2022山东,13,2分)关于“DNA的粗提取与鉴定”实验,下列说法错误的是

(

)A.过滤液沉淀过程在4℃冰箱中进行是为了防止DNA降解B.离心研磨液是为了加速DNA的沉淀C.在一定温度下,DNA遇二苯胺试剂呈现蓝色D.粗提取的DNA中可能含有蛋白质B(2024山东,13,2分)关于“DNA的粗提取与鉴定”实验,下列说法正确的是

(

)A.整个提取过程中可以不使用离心机B.研磨液在4℃冰箱中放置几分钟后,应充分摇匀再倒入烧杯中C.鉴定过程中DNA双螺旋结构不发生改变D.仅设置一个对照组不能排除二苯胺加热后可能变蓝的干扰A(2022山东,13,2分)关于“DNA的粗提取与鉴定”实验,下列说法错误的是

(

)A.过滤液沉淀过程在4℃冰箱中进行是为了防止DNA降解B.离心研磨液是为了加速DNA的沉淀C.在一定温度下,DNA遇二苯胺试剂呈现蓝色D.粗提取的DNA中可能含有蛋白质B完美的相似

深刻的提示北师大版北师大版北师大版(2024山东,5,2分)制备荧光标记的DNA探针时,需要模板、引物、DNA聚合酶等。在只含大肠杆菌DNA聚合酶、扩增缓冲液、H2O和4种脱氧核苷酸(dCTP、dTTP、dGTP和碱基被荧光标记的dATP)的反应管①~④中,分别加入如表所示的适量单链DNA。已知形成的双链DNA区遵循碱基互补配对原则,且在本实验的温度条件下不能产生小于9个连续碱基对的双链DNA区。能得到带有荧光标记的DNA探针的反应管有

(

)A.①②

B.②③C.①④

D.③④D蒙是运气，不是实力！5´―GCCGATCTTTATA―3´3´―GACCGGCTAGAAA―5´①②③④5´―AGAGCCAATTGGC―3´3´―CGGTTAACCGAGA―5´5´―TTCACTGGCCAGT―3´3´―TGACCGGTCACTT―5´5´―ATTTCCCGATCCG―3´3´―AGGGCTAGGCATA―5´(2020山东,25,11分)水稻胚乳中含直链淀粉和支链淀粉,直链淀粉所占比例越小糯性

越强。科研人员将能表达出基因编辑系统的DNA序列转入水稻,实现了对直链淀粉合

成酶基因(Wx基因)启动子序列的定点编辑,从而获得了3个突变品系。(1)将能表达出基因编辑系统的DNA序列插入Ti质粒构建重组载体时,所需的酶是

限制性核酸内切酶(限制性内切核酸酶)和DNA连接酶

,重组载体进入水稻细胞并在

细胞内维持稳定和表达的过程称为转化

。(2)根据启动子的作用推测,Wx基因启动子序列的改变影响了RNA聚合酶与启动子

的识别和结合

,从而改变了Wx基因的转录水平。与野生型水稻相比,3个突变品系中

Wx基因控制合成的直链淀粉合成酶的氨基酸序列不发生

(填:“发生”或“不发二、近五年基因工程试题分析：非选择题CRISPR-Cas9生”)改变,原因是编码直链淀粉合成酶的碱基序列中不含启动子

。(3)为检测启动子变化对Wx基因表达的影响,科研人员需要检测Wx基因转录产生的

mRNA(WxmRNA)的量。检测时分别提取各品系胚乳中的总RNA,经逆转录(或反

转录)

过程获得总cDNA。通过PCR技术可在总cDNA中专一性地扩增出Wx基因的

cDNA,原因是引物是根据Wx基因的一段已知序列设计合成的(或引物能与Wx基因

的cDNA特异性结合)(2分)

。(4)各品系WxmRNA量的检测结果如图所示,据图推测糯性最强的品系为品系3

,

原因是品系3的WxmRNA量最少,控制合成的直链淀粉合成酶最少,直链淀粉合成量

最少,糯性最强(2分)

。本题考查的知识点，要求学生掌握基因工程的操作工具和操作步骤是解决问题的关键。识记并理解基因工程中工具酶的种类和作用，把握基因表达载体构建的过程，理解启动子的功能和编码蛋白质的基因的结构，这是该题考查的难点；把握PCR扩增技术的操作过程和引物的作用，这是突破第（3）问的关键。(2021山东,25,12分)人类γ基因启动子上游的调控序列中含有BCL11A蛋白结合位点,

该位点结合BCL11A蛋白后,γ基因的表达被抑制。通过改变该结合位点的序列,解除

对γ基因表达的抑制,可对某种地中海贫血症进行基因治疗。科研人员扩增了γ基因上

游不同长度的片段,将这些片段分别插入表达载体中进行转化和荧光检测,以确定BCL

11A蛋白结合位点的具体位置。相关信息如图所示。解决本题的关键：多读两遍题，把握大方向，清楚试题设计的目的基因工程中PCR技术基因工程的第二步，基因表达载体的构建的过程的分析双酶切法的应用，限制酶的作用和切割特点流程图可以帮助梳理各个结构之间的关系严谨的语言表述和强大的心理(2022山东,25,12分)某种类型的白血病由蛋白P引发,蛋白UBC可使P被蛋白酶识别并

降解,药物A可通过影响这一过程对该病起到治疗作用。为探索药物A治疗该病的机

理,需构建重组载体以获得融合蛋白FLAG-P和FLAG-PΔ。PΔ是缺失特定氨基酸序列

的P,FLAG是一种短肽,连接在P或PΔ的氨基端,使融合蛋白能与含有FLAG抗体的介质

结合,但不影响P或PΔ的功能。(1)为构建重组载体,需先设计引物,通过PCR特异性扩增P基因。用于扩增P基因的引

物需满足的条件是能与P基因母链的一段碱基序列互补配对、短单链核酸(2分)

。为使PCR产物能被限制酶切割,需在引物上添加相应的限制酶识别序列,该限制酶

识别序列应添加在引物的5'端(2分)

(填“3'端”或“5'端”)。(2023山东,25,10分)科研人员构建了可表达J-V5融合蛋白的重组质粒并进行了检测,

该质粒的部分结构如图甲所示。其中V5编码序列表达标签短肽V5。

(1)与图甲中启动子结合的酶是RNA聚合酶

。除图甲中标出的结构外,作为载体,

质粒还需具备的结构有标记基因、复制原点(或限制性酶切位点)

(答出2个结构

即可)。(2)构建重组质粒后,为了确定J基因连接到质粒中且插入方向正确,需进行PCR检测,若

仅用一对引物,应选择图甲中的引物F2和R1(或“F1和R2”)

。已知J基因转录的

模板链位于b链,由此可知引物F1与图甲中J基因的a链

(填“a链”或“b链”)相应

部分的序列相同。(3)重组质粒在受体细胞内正确表达后,用抗J蛋白抗体和抗V5抗体分别检测相应蛋白

是否表达以及表达水平,结果如图乙所示。其中,出现条带1证明细胞内表达了J-V5融合蛋白

,条带2所检出的蛋白不是

(填“是”或“不是”)由重组质粒上的J基

因表达的。特点：题干精简，答案文字较少，注重思维考察关键步骤：融合基因的理解审题要准——连接到质粒中且插入方向正确情境下的转录模板链的解读条带分析(2024山东,25,12分)研究发现基因L能够通过脱落酸信号途径调控大豆的逆境响

应。利用基因工程技术编辑基因L,可培育耐盐碱大豆品系。在载体上的限制酶BsaⅠ

切点处插入大豆基因L的向导DNA序列,将载体导入大豆细胞后,其转录产物可引导核

酸酶特异性结合基因组上的目标序列并发挥作用。载体信息、目标基因L部分序列

及相关结果等如图所示。图甲:载体信息LB/RB:T-DNA的边界序列;Kanr:卡那霉素抗性基因;Ampr:氨苄青霉素抗性基因图乙:目标基因L部分序列

图丙:限制酶识别序列、切割位点及电泳结果(1)用PCR技术从大豆基因组DNA中扩增目标基因L时,所用的引物越短,引物特异性越

低

(填“高”或“低”)。限制酶在切开DNA双链时,形成的单链突出末端为黏性末端,若用BsaⅠ酶切大豆基因组DNA,理论上可产生的黏性末端最多有

种。载

体信息如图甲所示,经BsaⅠ酶切后,载体上保留的黏性末端序列应为5'-

GTTT

-3'

和5'-

CAAT

-3'。(2)重组载体通过农杆菌导入大豆细胞,使用抗生素卡那霉素

筛选到具有该抗生素

抗性的植株①~④。为了鉴定基因编辑是否成功,以上述抗性植株的DNA为模板,通过

PCR扩增目标基因L,部分序列信息及可选用的酶切位点如图乙所示,PCR产物完全酶

切后的电泳结果如图丙所示。据图可判断选用的限制酶是

SacⅠ

,其中纯合的突

变植株是④

(填序号)。(3)实验中获得1株基因L成功突变的纯合植株,该植株具有抗生素抗性,检测发现其体细胞中只有1条染色体有T-DNA插入。用抗生素筛选这个植株的自交子代,其中突变

位点纯合且对抗生素敏感的植株所占比例为1/4

,筛选出的敏感植株可用于后续

的品种选育。突变位点抗性基因L基因自交或突变位点抗性基因L基因必备知识：PCR、电泳图谱的识别、目的基因的获取、基因表达载体的构建、目的基因的检测与鉴定、基因突变、分离定律和自由组合动律关键能力：获取和加工信息能力、逻辑推理能力、应用与迁移能力核心素养：结构与功能观、科学思维、社会责任近5年山东高考生物基因工程试题分析年份题号分值必备知识关键能力核心素养试题情境2021132DNA的粗提取与鉴定理解能力、实验探究能力科学思维、科学探究无情境（文字）2022132DNA的粗提取与鉴定理解能力、实验探究能力科学思维、科学探究无情境（文字）202452PCR理解能力、实验探究能力科学思维、科学探究实验探究情境（文字+图）2024132DNA的粗提取与鉴定理解能力、获取信息能力、实验探究能力科学思维、科学探究无情境（文字）20202511基因工程理解能力、实验探究能力、解决问题能力、创新能力科学思维农业生产水稻糯性情境（文字+图）20212512基因工程理解能力、实验探究能力、综合运用、创新能力科学思维、生命观念科研地中海贫血情境（文字+图）20222512基因工程理解能力、实验探究能力、解决问题能力、创新能力科学思维医学白血病情境（文字+三图）20232510基因工程理解能力、实验探究能力、解决问题能力、创新能力科学思维、科学探究科研融合蛋白情境（文字+三图）20242512基因工程理解能力、实验探究能力、解决问题能力、创新能力科学思维、科学探究、生命观念农业生产逆境响应情境（文字+三图）博取众长，拓展视野坚持教研活动、集体备课和先行课制度深入研究课程标准和近年的高考题、模拟题高校教材和人教版的教参是重要的参考材料（一）教师专业素养的持续提升三、基因工程备考（二）基础知识要做到行云流水明确考点考向，小步子勤反馈新授有效——模块复习——一轮强化（期末体现）——小微专题并行——二轮周练——三轮优化……读书的几个层面：全文读、专题读、疑难点读……应特别重视《基因工程》专题的复习，补充相关资料，复习顺序提前，加强循环练习，力求学懂学透。建构宏观体系，

注重知识联系概念图的建构：核心词！基因工程中的同尾酶同尾酶是指识别DNA分子中不同核苷酸序列,但能切割产生相同黏性末端的限制酶,

如图:

由同尾酶产生的黏性末端,能够通过碱基互补配对彼此连接,可用于基因表达载体的

构建。（三）把握学情，进行知识拓展联系，有效补充类型DNA连接酶DNA聚合酶作用化学键磷酸二酯键参与过程基因表达载体的构建PCR、DNA复制作用时是否需要模板不需要模板需要模板作用时是否需要引物不需要引物需要引物作用机理连接两个DNA片段将单个脱氧核苷酸加到已有的核酸片段的3'端DNA连接酶和DNA聚合酶的异同启动子、终止子、起始密码子、终止密码子对比

启动子终止子起始密码子终止密码子位置DNADNAmRNAmRNA作用RNA聚合酶识别和结合的部位,驱动基因的转录使转录停止翻译的起始信号(编码氨基酸:甲硫氨酸)翻译的结束信号(一般不编码氨基酸)标记基因的常见类型及相应筛选方法标记基因常见类型筛选方法标记基因为抗生素的抗性基因基因表达载体上携带的抗生素抗性基因进入受体细胞并表达后,可以使受体细胞表现出对相应抗生素的抗性,在受体细胞的培养体系中加入致死浓度的相应抗生素后,存活的便是转化成功的细胞标记基因为必需营养物质合成基因基因表达载体上携带某种必需营养物质的合成基因,而受体细胞本身不能合成这一营养组分。将细胞在不含有此营养组分的培养基中培养,存活的便是转化成功的细胞标记基因为报告基因[如绿色荧光蛋白(GFP)基因]基因表达载体上携带的GFP基因表达的绿色荧光蛋白,在一定条件下可发出绿色荧光。将携带该标记基因的重组质粒导入细胞后,若细胞可发出绿色荧光,则说明目的基因已成功导入对空质粒的筛选——蓝白斑筛选法:载体上携带有抗生素抗性基因及lacZ基因。

lacZ基因表达产物