例析生物科技模块中流程图题考查特点

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高中生物科技知识包括《选修1生物技术实践》和《选修3现代生物科技》两部分,这些模块中的技术都是依据一定的生物学或工程学原理,以技术操作为核心,最终应用到生产实践中的.分析近几年高考新课标理综生物卷对生物科技模块命题情况,发现主要是通过技术流程图考查相关技术操作知识及学生运用所学知识解决问题能力.下面结合典型试题,浅析近几年高考中生物科技模块流程图题的考查特点,以期提高学生的应试能力.

1.通过流程图考查生物技术的原理、操作及过程分析

高中生物科技模块知识在高考试卷中的考查主要以选考题(简答题)形式为主,考查方式主要通过流程图对技术操作的原理、操作过程进行分析,目的是考查学生对相关技术操作的理解和掌握情况,如2010年天津卷7(1)题、2011年山东卷35题以基因工程流程图考查基因工程操作过程,2011年浙江卷2题、福建卷32题以流程图考查胚胎工程过程及分析,这类题目都比较简单,解答时只需要具有扎实的基础；知识和一定的识图、分析能力即可.

[例1](2010年浙江卷17)某同学进行苹果汁制作实验,工艺流程如图1所示.

请回答：

(1)图中用KMnO4溶液浸泡苹果的目的是＿＿＿＿＿＿.黑曲霉提取液中含有的＿＿＿可水解果胶,从而使果汁澄清.固定化柱中填充的石英砂通过＿＿＿方式将酶固定化,酶液固定用蒸馏水洗涤固定化柱是为了除去＿＿＿＿＿.

(2)实验中,操作流程A和B的先后程序为＿＿＿＿＿.在苹果汁澄清过程中,如有浑浊的现象应关闭的流速调节阀是＿＿＿.要测定从固定化柱流出的苹果汁中是否有果胶,可取一定量的果汁与等量的＿＿＿混合,如果出现＿＿＿现象,说明果胶还没有被完全水解.为使果胶完全水解,应将流速调＿＿＿＿.

(3)实验后,将洗涤过的固定化柱在低温环境中保存若干天,该固定化柱仍可用于苹果汁制作实验,说明固定化酶可被＿＿＿＿使用.

解析：本题通过苹果汁制备实验流程图,考查酶的应用、固定化酶技术.(1)KMnO4有杀菌消毒的作用,可将苹果表面的杂菌杀死.果汁中因含有果胶等而使苹果汁浑浊,用果胶酶处理可使果胶水解,使果汁澄清.固定化酶技术是将酶固定在固定化柱的载体上,固定化柱内填充的石英砂可以起到很好的吸附作用.酶被固定后用蒸馏水冲洗是为了除去未被忙订定的酶.(2)具体操作时,先提取果胶酶,将果胶酶固定在固定化柱中,再将阀2打开,使苹果汁进入固定化柱,与酶接触,固定的果胶酶就能将果汁中的果胶分解,而果胶酶不流失.苹果汁中的果胶酸钙能与乙醇作用形成沉淀,故可用乙醇鉴定果汁中的果胶,如有浑浊现象,说明果汁中仍有果胶存在,此时应控制流速调节阀2的流量,调慢果汁流速.(3)酶被同定化后,便于与反应物和产物分离,可重复利用,提高酶利用率.

答案：(1)消毒果胶酶吸附未被固定的酶等(2)AB　阀1　乙醇　浑浊(沉淀)　慢(3)重复

2.以流程图考查实验分析与设计

生物科技中许多技术手段都是通过实验过程实现的,通过流程图既能整合考查相关技术过程,又可以拓展考查学生的实验设计能力或实验过程、结果分析能力,如2010年重庆卷31题,通过微生物培养与鉴定流程图考查培养基的灭菌、微生物的特点及营养和免疫等相关知识.同时考查对照实验的设计思路,如2011年天津卷8题,考查微生物的培养和应用的相关知识及实验设计的对照原则和对实验结果的分析.这类题目的难度相对较大,除要求学生掌握教材知识外,还要有较强的提取信息,运用信息分析问题、解决问题能力以及实验设计与分析能力,是今后新课程高考命题的主流趋势之一,在复习备考中要加强教材知识的理解和类似题目训练,提高解题能力.

[例2](2011年天津卷8)絮凝性细菌分泌的具有絮凝活性的高分子化合物,能与石油污水中的悬浮颗粒和有机物等形成絮状沉淀,起到净化污水的作用.为进一步提高对石油污水的净化效果,将絮凝性细菌和石油降解菌融合,构建目的菌株.其流程图如图2.

据图回答：

(1)溶菌酶的作用是＿＿＿＿＿＿＿.

(2)PEG的作用是＿＿＿＿＿＿.

(3)经处理后,在再生培养基上,未融合的A、B难以生长.图中AB融合菌能生长和繁殖的原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿.

(4)目的菌株的筛选：筛选既能分泌具有絮凝活性的化合物,又能在含有＿＿＿＿的培养基上生长的AB融合菌,选择效果最好的最为目的菌株.

(5)为探究目的菌株不同发酵时间发酵液的絮凝效果,将目的菌株进行发酵培养,定时取发酵液,加入石油污水中：同时设置＿＿＿＿为对照组.经搅拌、静置各3min后,分别测定上层水样的石油浓度COD值(COD值越高表示有机物污染程度越高),计算石油去除率和COD去除率,结果如图3.

(6)目的菌的种群增长曲线是________型.在40～44h,发酵液对石油污水的净化效果最好,其原因是________________.

解析：本题主要考查微生物的培养和应用的相关知识,同时考查学生实验设计能力及实验结果分析能力.由题图知,细菌均含有细胞壁,要将絮凝性细菌和石油降解菌融合,先要用溶菌酶分解细胞壁,得到不含细胞壁的原生质体A、B,再用PEG诱导原生质体A、B融合,接着通过再生培养基可培养出新的细胞壁,从而形成AB融合菌,且只有AB融合菌能在再生培养基上生长繁殖,而单独的A、B均不能在再生培养基上生长繁殖,可见两类亲本菌失活部位不同,融合后活性部位能互补.由于AB融合菌兼具絮凝性细菌和石油降解菌的优点,可在含石油的培养基上筛选.若要探究目的菌株(AB融合菌)在不同发酵时间内对发酵液的效果,可通过加与不加发酵液设置两组来对照,对照组应加不含发酵液的石油污水.由坐标图知,目的菌种群符合S型增长曲线规律,在40-44h期间内,图中数据表明目的菌相对数量、COD去除率、石油去除率达到高峰,可见目的菌及其产生的絮凝活性高分子化合物含量高.

答案：(1)分解细胞壁

(2)诱导原生质体融合(3)两亲本失活部位不同,融合后活性部位互补(4)石油

(5)不加发酵液的石油污水

(6)S　此期间,目的菌及其产生的絮凝活性高分子化合物的含量高

解题指导：实验设计题目总体上可以用以程进行分析和设计：了解题目要求→明确实验类型(验证和探究)→明确实验目的(干什么)→分析实验原理(根据实验现象、结合教材原理或规律进行推断)→确定实验变量(自变量和无关变量的控制)→设计实验步骤(根据提供的材料或要求进行分组编号、控制变量、确定观测对象)→预期结果与分析及结论.掌握了这个设计流程,在高考中涉及的多数实验设计及分析题目都能迎刃而解.

3.通过流程图进行多个考点考查

“能理解所学知识的要点,把握知识问的内在联 系,形成知识的网络结构”是新课程高考对学生的一项基本能力要求,也是近几年生物高考命题的主流趋势.生物科技模块知识是建立在对细胞结构和代谢研究、遗传变异规律、生命活动调节等知识基础上的,这为高考综合命题提供了广泛的素材,如基因工程与细胞结构、遗传的物质基础、遗传基本规律和生物变异进化知识的联系,细胞工程与细胞分裂、分化、细胞代谢及细胞膜的结构与功能联系,胚胎工程与细胞分裂、分化、遗传物质基础等联系,以及以基因工程、细胞工程等上游技术与胚胎工程等各工程技术手段之间的联系.解答这类题目的要点是首先仔细审读题目,找出题干提供的关 键 词 句,根据试题提示与所学知识搭建桥梁,构建解题思路,然后用科学、规范的语言进行表达.

[例3](2011年重庆卷31)拟南芥是遗传学研究的模式植物,某突变体可用于验证相关的基因的功能.野生型拟南芥的种皮为深褐色(TT),某突变体的种皮为黄色(tt),下图是利用该突变体验证油菜种皮颜色基因(Tn)功能的流程示意图.

(1)与拟南芥t基因的mRNA相比,若油菜Tn基因的mRNA中UGA变为AGA,其末端序列成为“-AGCGCGACCAGACUCUAA”,则Tn比t多编码个氨基酸(起始子位置相同,UGA、UAA为终止子).

(2)图中①应为_________.若②不能在含抗生素Kan的培养基上生长,则原因是__________.若③的种皮颜色为____________,则说明油菜Tn基因与拟南芥T基因的功能相同.

(3)假设该油菜Tn基因连接到拟南芥染色体并替换其中一个t基因,则③中进行减数分裂的细胞在联会时的基因型为__________；同时,③的叶片卷曲(叶片正常对叶片卷曲为显性,且与种皮性状独立遗传),用它与种皮深褐色、叶片正常的双杂合体拟南芥杂交,其后代中所占比列最小的个体表现为___________；取③的茎尖培养成16颗植株,其性状通常_________(填不变或改变).

(4)所得的转基因拟南芥与野生型拟南芥_________(填是或者不是)同一个物种.

解析：本题以基因工程操作步骤流程图为考查点,综合考查基因的功能、遗传规律、及生物进化的物种鉴定等相关知识,考查学生综合运用知识能力和分析推理能力.(1)Tn基因的mRNA末端序列为“-AGCGCGACCAGACUCUAA”,它是t基因的mRNA的UGA变成了AGA,所以t基因的mRNA的末端序列应为“-AGCGCGACCUGA”.UGA与UAA为终止子,不对应氨基酸,所以Tn基因比t基因编码的蛋白质中就多AGA和CUC对应的2个氨基酸.(2)目的基因与运载体(质粒)结合形成重组质粒；质粒上有抗生素Kan抗性基因,导人了质粒或重组质粒的农杆菌都能在含抗生素Kan的培养基上生长；拟南芥T基因控制其种皮深褐色.(3)转基因拟南芥体细胞基因型为Tnt,减数分裂细胞联会是已完成DNA复制,所以此时细胞中相应基因组成为TnTntt；假设控制拟南芥叶片形状的基因为B、b,(Tn基因与T基因功能相同)则Tntbb×TtBb→3/8深褐色正常、3/8深褐色卷曲、1/8黄色正常、1/8黄色卷曲；植物组织培养属于无性繁殖技术,其特点是保持亲本的一切性状,后代性状一般不变(排除基因突变).(4)由上可知所得③转基因拟南芥Tnt和野生型拟南芥TT两个品种相当于发生基因突变,没有隔离,能杂交产生可育后代,因此是同一个物种.

答案：(1)2(2)重组质粒(重组DNA分子)：重组质粒未导入；深褐色

(3)TnTntto；黄色正常、黄色卷曲：不变

(4)是