2019年全国Ⅰ卷理综生物38题试题分析

>>>訾玉玲

一、 原题呈现

[生物——选修3：现代生物科技专题]

基因工程中可以通过PCR技术扩增目的基因。回答下列问题。

（1）基因工程中所用的目的基因可以人工合成，也可以从基因文库中获得。基因文库包括_____和_____。

（2）生物体细胞内的DNA复制开始时，解开DNA双链的酶是 。在体外利用PCR技术扩增目的基因时，使反应体系中的模板DNA解链为单链的条件是 。上述两个解链过程的共同点是破坏了DNA双链分子中的_____。

（3）目前在PCR反应中使用Taq酶而不使用大肠杆菌DNA聚合酶的主要原因是_____。

二、参考答案

（1）基因组文库 cDNA文库

（2）解旋酶 加热至 90℃ ～95℃ 氢键

（3）Taq酶热稳定性高，而大肠杆菌DNA聚合酶在高温下会失活

三、试题对比与评价

笔者对2016年到2019年全国Ⅰ卷选修3部分的试题进行了对比，如下表：

2016——2019年全国Ⅰ卷选修3试题比较

2019年选修3试题注重对基础知识的考查，根据抽样模拟数据分析，为近四年来平均分最高，考生作答情况良好，满分率大于25%，高于13分的人数超过1/3，成绩图呈现出不完全正态分布。当然，评价试卷难度不能只看某一道试题，虽然38题比较容易，但全卷整体答题情况显示试题是难易适中的。

图1

2019年全国Ⅰ卷理综生物38题分值分布图

（横轴为分数，纵轴为某得分考生占考生总数的比例）

四、易错解析

图2

2019年全国Ⅰ卷理综生物38题模拟抽样1

图3

2019年全国Ⅰ卷理综生物38题模拟抽样2

通过对抽样答题情况分析，汇总错误原因如下。

1.概念混淆

基因文库、基因组文库和部分基因文库中cDNA文库的概念层级关系弄不清楚，把基因组文库答成“基因文库”，把cDNA文库答成“cDNA”等含义模糊的答案。甚至有的同学自创用语，把教材中“国家图书馆”的比喻当成“国家基因库”，基础知识亟待加强。

2.“酶”和“键”不清

各种酶催化的化学键不清楚，该答的化学键写成“空间结构”“碱基结构”等。

3.答案不全

PCR反应中使用Taq酶而不用大肠杆菌DNA聚合酶的原因，应该同时答出“Taq酶热稳定性高”和“大肠杆菌DNA聚合酶高温下会失活”两层含义，但很多同学只答出其中一层含义。甚至有个别同学出现图3中的科学性错误。

五、教材相关知识再梳理

1.基因文库、基因组文库和部分基因文库中的cDNA文库

基因文库是将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物不同的基因。根据所含基因的不同可以分为基因组文库和部分基因文库，部分基因文库重点介绍了cDNA文库。人教版选修3教材第10页“生物技术资料卡”中，介绍了基因文库的构建方法，并列表对比了两种文库的区别。对于真核生物来说，基因组文库包含了基因的外显子、内含子和编码区上游及下游的非编码序列，而cDNA文库来源于编码区转录成的mRNA的反转录，不包含内含子和非编码区。原核基因的基因组文库的基因包含编码区和非编码区，而cDNA文库不包含非编码区。

2.DNA复制和PCR技术

这两个过程的共同点是都需要模板和脱氧核苷酸为原料，主要不同体现在以下几点。

①发生的场所不同：DNA复制在细胞内，PCR技术在细胞外，主要在PCR扩增仪内。

②解旋方式不同：DNA复制在解旋酶催化下完成解旋，而PCR技术中DNA在高温作用下解旋。

③涉及的酶的种类不同：细胞内DNA复制依赖解旋酶和DNA聚合酶等催化，而PCR技术中要使用耐高温的Taq酶，因其特殊性不需要每个循环加酶，使成本降低，技术简捷。

④温度条件不同：DNA复制在细胞内温和温度下完成，而PCR技术需要控制温度，在较高温度下进行。

⑤引物来源不同：细胞内DNA复制通常从固定的起始点开始，先合成RNA引物，再合成DNA片段，最后把片段连接成完整的子链，进而形成子代DNA。为什么在细胞内DNA合成由RNA引物引发？因为DNA聚合酶不能启动新链合成，只能催化已有链的延长。RNA聚合酶只要有模板存在，不需要引物就可以转录出新的RNA。因此，细胞内先由RNA聚合酶合成RNA引物，DNA聚合酶再从RNA引物的3ˊ端开始合成新的DNA链。PCR技术中需要人工合成与靶序列两端互补的寡核苷酸引物，引物延伸一般在72℃下进行。

3.相关酶的辨析

①解旋酶：这一类酶包括许多蛋白质，它们作用的底物是DNA，利用ATP释放能量，作用结果是断开碱基对之间的氢键，驱动DNA两条链分开，形成单链DNA。

②限制酶：基因工程中重要的工具酶之一，通过对DNA分子特定位点中的磷酸二酯键的水解实现切割作用，限制酶切割DNA的方式有两种，交错切割形成黏性末端，平整切割形成平末端。

③DNA酶：作用于DNA分子，断开磷酸二酯键，将DNA水解成单个的脱氧核苷酸。

④DNA聚合酶：一般是识别出模板DNA链上的一个碱基，按照碱基互补配对原则，从细胞质中“选出”一个互补的脱氧核苷酸（dNTP），借助形成磷酸二酯键，进而形成新的DNA。

⑤Taq酶：是从水生栖热菌中分离出来的，作用效果与DNA聚合酶相同，特点是热稳定性高，耐高温，可以耐受90℃以上的高温而不失活。人教版选修3教材16页“拓展视野”中，介绍了中国科学家对PCR的贡献——发现并分离了耐高温的DNA聚合酶。

⑥DNA连接酶：是基因工程重要的工具酶之一，具有底物专一性，能在DNA双链中的单链缺口处，将两个核苷酸以5ˊ端磷酸根与3ˊ端羟基共价连接，催化修复断裂的单链DNA的磷酸二酯键，进而封闭缺口，形成新的DNA。该酶不同于DNA聚合酶的是作用于DNA分子片段而非单个脱氧核苷酸。

六、备考建议

基因工程这项新兴技术在育种、基因治疗、药物生产等方面，都有广泛应用。最近四年选修3考查的重点都在基因工程，说明这部分内容具有先进技术的典型性，但不等于高考对选修3的考查仅仅局限在基因工程。再向前追溯几年，细胞工程、胚胎工程、生态工程的知识都曾经是考查的内容。因此，2020年的备考需要抓全册，不偏废，有重点，无虚焊。

1.抓大不放小，避免知识遗漏

在知识主线的牵引下，抓核心重点知识，如“基因工程”复习中的“二、三、四”，即两种工具酶、三种工具、四步曲，必须熟记熟背，全面理解，系统掌握。但是对于一些细节也要关注，如：Ti质粒上T-DNA怎样从农杆菌转移到植物细胞内？构建基因表达载体时会出现哪些错误的连接方式？这些连接方式通过怎样的方法可以筛选出来？复习时不能眉毛胡子一把抓，而是把教材知识清障之后，有重点地纵横联系，要做到“点点通，连成线；线线清，聚成面”，让选修3的知识脉络清晰，体系完整。

因为选修3是现代生物科技专题，每一个工程技术都是相对成熟、广泛应用的，所以，任何一个专题的复习都不能只停留在概念的背诵上，而要联系具体实例，真正掌握这项技术在生产生活实践中的具体应用，能够分析和解决现实问题，做到弄懂原理、知道过程、熟练应用。

2.挖不同主线，构建多级网络

《现代生物科技专题》共有4大工程，以工程技术为主线可以对比这4个工程的原理、技术和目的等。以每一章前边的“科技探索之路”为主线，可以串起每一个工程发展的过程及学习内容所处的位置。如基因工程中除了之前的“二、三、四”外，还可以以“受体细胞”为主线，总结转基因植物、转基因动物和转基因微生物的方法及应用。“细胞工程”可以以细胞工程技术为主线，或者以全能性大小为主线进行复习。“胚胎工程”和“生态工程”也可以挖掘出不同主线，构建出有主干有分支的知识网络，做到广角透视，形成“枝繁叶茂”的知识树。