例析生物科技模塊中流程圖題考查特點

高中生物科技知識包括《選修1·生物技術實踐》和《選修3·現代生物科技》兩部分，這些模塊中的技術都是依據一定的生物學或工程學原理，以技術操作為核心，最終應用到生產實踐中的。分析近幾年高考新課標理綜生物卷對生物科技模塊命題情況，發現主要是通過技術流程圖考查相關技術操作知識及學生運用所學知識解決問題能力。下面結合典型試題，淺析近幾年高考中生物科技模塊流程圖題的考查特點，以期提高學生的應試能力。

1 通過流程圖考查生物技術的原理、操作及過程分析

高中生物科技模塊知識在高考試卷中的考查主要以選考題(簡答題)形式為主，考查方式主要通過流程圖對技術操作的原理、操作過程進行分析，目的是考查學生對相關技術操作的理解和掌握情況，如2010年天津卷7(1)題、2011年山東卷35題以基因工程流程圖考查基因工程操作過程，2011年浙江卷2題、福建卷32題以流程圖考查胚胎工程過程及分析，這類題目都比較簡單，解答時只需要具有扎實的基礎；知識和一定的識圖、分析能力即可。

[例1](2010年浙江卷·17)某同學進行蘋果汁制作實驗，工藝流程如圖1所示。

請回答：

(1)圖中用KMnO4溶液浸泡蘋果的目的是＿＿＿＿＿＿。黑曲霉提取液中含有的＿＿＿可水解果膠，從而使果汁澄清。固定化柱中填充的石英砂通過＿＿＿方式將酶固定化，酶液固定用蒸餾水洗滌固定化柱是為了除去＿＿＿＿＿。

(2)實驗中，操作流程A和B的先后程序為＿＿＿＿＿。在蘋果汁澄清過程中，如有渾濁的現象應關閉的流速調節閥是＿＿＿。要測定從固定化柱流出的蘋果汁中是否有果膠，可取一定量的果汁與等量的＿＿＿混合，如果出現＿＿＿現象，說明果膠還沒有被完全水解。為使果膠完全水解，應將流速調＿＿＿＿。

(3)實驗后，將洗滌過的固定化柱在低溫環境中保存若干天，該固定化柱仍可用于蘋果汁制作實驗，說明固定化酶可被＿＿＿＿使用。

解析：本題通過蘋果汁制備實驗流程圖，考查酶的應用、固定化酶技術。(1)KMnO4有殺菌消毒的作用，可將蘋果表面的雜菌殺死。果汁中因含有果膠等而使蘋果汁渾濁，用果膠酶處理可使果膠水解，使果汁澄清。固定化酶技術是將酶固定在固定化柱的載體上，固定化柱內填充的石英砂可以起到很好的吸附作用。酶被固定后用蒸餾水沖洗是為了除去未被忙訂定的酶。(2)具體操作時，先提取果膠酶，將果膠酶固定在固定化柱中，再將閥2打開，使蘋果汁進入固定化柱，與酶接觸，固定的果膠酶就能將果汁中的果膠分解，而果膠酶不流失。蘋果汁中的果膠酸鈣能與乙醇作用形成沉淀，故可用乙醇鑒定果汁中的果膠，如有渾濁現象，說明果汁中仍有果膠存在，此時應控制流速調節閥2的流量，調慢果汁流速。(3)酶被同定化后，便于與反應物和產物分離，可重復利用，提高酶利用率。

答案：(1)消毒果膠酶吸附未被固定的酶等(2)AB 閥1 乙醇 渾濁(沉淀) 慢(3)重復

2 以流程圖考查實驗分析與設計

生物科技中許多技術手段都是通過實驗過程實現的，通過流程圖既能整合考查相關技術過程，又可以拓展考查學生的實驗設計能力或實驗過程、結果分析能力，如2010年重慶卷31題，通過微生物培養與鑒定流程圖考查培養基的滅菌、微生物的特點及營養和免疫等相關知識。同時考查對照實驗的設計思路，如2011年天津卷8題，考查微生物的培養和應用的相關知識及實驗設計的對照原則和對實驗結果的分析。這類題目的難度相對較大，除要求學生掌握教材知識外，還要有較強的提取信息，運用信息分析問題、解決問題能力以及實驗設計與分析能力，是今后新課程高考命題的主流趨勢之一，在復習備考中要加強教材知識的理解和類似題目訓練，提高解題能力。

[例2](2011年天津卷·8)絮凝性細菌分泌的具有絮凝活性的高分子化合物，能與石油污水中的懸浮顆粒和有機物等形成絮狀沉淀，起到凈化污水的作用。為進一步提高對石油污水的凈化效果，將絮凝性細菌和石油降解菌融合，構建目的菌株。其流程圖如圖2。

據圖回答：

(1)溶菌酶的作用是＿＿＿＿＿＿＿。

(2)PEG的作用是＿＿＿＿＿＿。

(3)經處理后，在再生培養基上，未融合的A、B難以生長。圖中AB融合菌能生長和繁殖的原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

(4)目的菌株的篩選：篩選既能分泌具有絮凝活性的化合物，又能在含有＿＿＿＿的培養基上生長的AB融合菌，選擇效果最好的最為目的菌株。

(5)為探究目的菌株不同發酵時間發酵液的絮凝效果，將目的菌株進行發酵培養，定時取發酵液，加入石油污水中：同時設置＿＿＿＿為對照組。經攪拌、靜置各3min后，分別測定上層水樣的石油濃度COD值(COD值越高表示有機物污染程度越高)，計算石油去除率和COD去除率，結果如圖3。

(6)目的菌的種群增長曲線是________型。在40～44h，發酵液對石油污水的凈化效果最好，其原因是________________。

解析：本題主要考查微生物的培養和應用的相關知識，同時考查學生實驗設計能力及實驗結果分析能力。由題圖知，細菌均含有細胞壁，要將絮凝性細菌和石油降解菌融合，先要用溶菌酶分解細胞壁，得到不含細胞壁的原生質體A、B，再用PEG誘導原生質體A、B融合，接著通過再生培養基可培養出新的細胞壁，從而形成AB融合菌，且只有AB融合菌能在再生培養基上生長繁殖，而單獨的A、B均不能在再生培養基上生長繁殖，可見兩類親本菌失活部位不同，融合后活性部位能互補。由于AB融合菌兼具絮凝性細菌和石油降解菌的優點，可在含石油的培養基上篩選。若要探究目的菌株(AB融合菌)在不同發酵時間內對發酵液的效果，可通過加與不加發酵液設置兩組來對照，對照組應加不含發酵液的石油污水。由坐標圖知，目的菌種群符合S型增長曲線規律，在40-44h期間內，圖中數據表明目的菌相對數量、COD去除率、石油去除率達到高峰，可見目的菌及其產生的絮凝活性高分子化合物含量高。

答案：(1)分解細胞壁

(2)誘導原生質體融合(3)兩親本失活部位不同，融合后活性部位互補(4)石油

(5)不加發酵液的石油污水

(6)S 此期間，目的菌及其產生的絮凝活性高分子化合物的含量高

解題指導：實驗設計題目總體上可以用以下流程進行分析和設計：了解題目要求→明確實驗類型(驗證和探究)→明確實驗目的(干什么)→分析實驗原理(根據實驗現象、結合教材原理或規律進行推斷)→確定實驗變量(自變量和無關變量的控制)→設計實驗步驟(根據提供的材料或要求進行分組編號、控制變量、確定觀測對象)→預期結果與分析及結論。掌握了這個設計流程，在高考中涉及的多數實驗設計及分析題目都能迎刃而解。

3 通過流程圖進行多個考點考查

“能理解所學知識的要點，把握知識問的內在聯系，形成知識的網絡結構”是新課程高考對學生的一項基本能力要求，也是近幾年生物高考命題的主流趨勢。生物科技模塊知識是建立在對細胞結構和代謝研究、遺傳變異規律、生命活動調節等知識基礎上的，這為高考綜合命題提供了廣泛的素材，如基因工程與細胞結構、遺傳的物質基礎、遺傳基本規律和生物變異進化知識的聯系，細胞工程與細胞分裂、分化、細胞代謝及細胞膜的結構與功能聯系，胚胎工程與細胞分裂、分化、遺傳物質基礎等聯系，以及以基因工程、細胞工程等上游技術與胚胎工程等各工程技術手段之間的聯系。解答這類題目的要點是首先仔細審讀題目，找出題干提供的關鍵詞句，根據試題提示與所學知識搭建橋梁，構建解題思路，然后用科學、規范的語言進行表達。

[例3](2011年重慶卷·31)擬南芥是遺傳學研究的模式植物，某突變體可用于驗證相關的基因的功能。野生型擬南芥的種皮為深褐色(TT)，某突變體的種皮為黃色(tt)，下圖是利用該突變體驗證油菜種皮顏色基因(Tn)功能的流程示意圖。

(1)與擬南芥t基因的mRNA相比，若油菜Tn基因的mRNA中UGA變為AGA，其末端序列成為“-AGCGCGACCAGACUCUAA”，則Tn比t多編碼個氨基酸(起始密碼子位置相同，UGA、UAA為終止密碼子)。

(2)圖中①應為_________。若②不能在含抗生素Kan的培養基上生長，則原因是__________。若③的種皮顏色為____________，則說明油菜Tn基因與擬南芥T基因的功能相同。

(3)假設該油菜Tn基因連接到擬南芥染色體并替換其中一個t基因，則③中進行減數分裂的細胞在聯會時的基因型為__________；同時，③的葉片卷曲(葉片正常對葉片卷曲為顯性，且與種皮性狀獨立遺傳)，用它與種皮深褐色、葉片正常的雙雜合體擬南芥雜交，其后代中所占比列最小的個體表現為___________；取③的莖尖培養成16顆植株，其性狀通常_________(填不變或改變)。

(4)所得的轉基因擬南芥與野生型擬南芥_________(填是或者不是)同一個物種。

解析：本題以基因工程操作步驟流程圖為考查點，綜合考查基因的功能、遺傳規律、及生物進化的物種鑒定等相關知識，考查學生綜合運用知識能力和分析推理能力。(1)Tn基因的mRNA末端序列為“-AGCGCGACCAGACUCUAA”，它是t基因的mRNA的UGA變成了AGA，所以t基因的mRNA的末端序列應為“-AGCGCGACCUGA”。UGA與UAA為終止子，不對應氨基酸，所以Tn基因比t基因編碼的蛋白質中就多AGA和CUC對應的2個氨基酸。(2)目的基因與運載體(質粒)結合形成重組質粒；質粒上有抗生素Kan抗性基因，導人了質粒或重組質粒的農桿菌都能在含抗生素Kan的培養基上生長；擬南芥T基因控制其種皮深褐色。(3)轉基因擬南芥體細胞基因型為Tnt，減數分裂細胞聯會是已完成DNA復制，所以此時細胞中相應基因組成為TnTntt；假設控制擬南芥葉片形狀的基因為B、b，(Tn基因與T基因功能相同)則Tntbb×TtBb→3/8深褐色正常、3/8深褐色卷曲、1/8黃色正常、1/8黃色卷曲；植物組織培養屬于無性繁殖技術，其特點是保持親本的一切性狀，后代性狀一般不變(排除基因突變)。(4)由上可知所得③轉基因擬南芥Tnt和野生型擬南芥TT兩個品種相當于發生基因突變，沒有隔離，能雜交產生可育后代，因此是同一個物種。

答案：(1)2(2)重組質粒(重組DNA分子)：重組質粒未導入；深褐色

(3)T_nT_ntt_o；黃色正常、黃色卷曲：不變

(4)是