2023新高考新教材版生物高考第二轮复习-专题27基因工程和生物技术的安全性与伦理问题

2023新高考新教材版生物高考第二轮复习

专题28基因工程和生物技术的安全性与伦理问题

甲组

简单情境

1.肿瘤细胞耐药性机制（2022广州二模,22节选）肿瘤已成为严重危害人类健康的高发病,主要的治疗手

段有化疗、放疗和手术等，而肿瘤细胞对肿瘤药物产生耐药性是化疗失败的主要原因之一,研究表明肿瘤

细胞耐药性的产生与过量表达的跨膜转运蛋白BCRP有关,研究人员尝试建立稳定表达BCRP的细胞系。

回答下列问题：

Q）研究人员从人的（填"普通体细胞"或"癌细胞"）中提取出总RNA,逆转录后进行

PCR扩增获得大量BCRP基因。

（2）随后构建BCRP基因的真核表达载体，研究人员选择了P质粒作为载体，因为其具有①能被真核细胞

识别的启动子，作用是；②抗新霉素的标记基因;③多个限制酶切割位点，

作用是.

（3）在不破坏表达载体各功能序列的基础上,对上述环状载体进行酶切得到线性化载体，随后将其导入受

体细胞，线性化载体可整合到染色体DNA上。联系所学知识推测进行酶切得到线性化载体的原因

是O

答案Q）癌细胞（2）①RNA聚合酶识别和结合的位点③便于插入外源基因（3）与环状载体相比，

线性化载体能更稳定地诙并发挥功能

解析（1）分析题意可知，肿瘤细胞耐药性的产生与过量表达的跨膜转运蛋白BCRP有关，故为获取BCRP

基因，需要从癌细胞中提取出总RNA,逆转录后进行PCR扩增。（2）启动子是RNA聚合酶识别和结合的

位点用于驱动基因的转录过程;载体中有多个限制酶切割位点的作用是便于插入外源基因。⑶与环状载

体相比，线性化载体能更稳定地存在并发挥功能，故需要酶切得到线性化载体。

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复杂情境

2.逆转录-荧光PCR技术（2022广东二模,22改编）如图所示为RT-PCR（逆转录-荧光PCR技术）的原

理:PCR过程中探针和引物一起与模板结合，探针两侧分别带有荧光基团和淬灭基团（抑制荧光发出），当

酶催化子链延伸至探针处时会水解探针，导致荧光基团与淬灭基团分离而发出荧光。

-J___i_1WUWUUUU病毒］

I「，HMMcDN\

I

n-TTT

引物米»弓型

荧光基团，淬灭基团

荧光检测

请回答下列问题：

（DPCR技术的目的是.RT-PCR过程中，需先将RNA逆转录成

cDNA,故装置中需添加的酶有。

（2）对新冠病毒进行检测时，探针的设计依据是。探针与模板结合发生在PCR

循环中的（选填"变性""复性"或"延伸"）阶段。

（3）若监测系统检测到荧光信号，则可判定该检测样本为阳性，其原理是。

（4）为了在没有核酸检测的条件下及早发现新冠病毒，我国于2022年3月11日推出新冠病毒抗原检测

试剂盒作为核酸检测的补充措施，该试剂盒的检测原理是。

答案（1）大量扩增目的基因片段，用于检测逆转录酶（2）一段已知目的基因的核甘酸序列复性

（3）样本中的新冠病毒核酸会被探针识别，从而进行快速复制，导致监测系统检测到荧光信号（4）抗原与

抗体的特异性结合

解析（l）PCR技术的目的是大量扩增目的基因片段，用于基因工程或检测。以RNA为模板逆转录成

cDNA,是逆转录过程，需要用到逆转录酶。（2）探针是可以与模板结合的一小段DNA序列，故设计的碰

是一段已知目的基因的核苗酸序列，变性过程是DNA双链打开的过程,复性时，引物与探针结合到模板

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DNA上。（3）根据题意,当酶催化子链延伸至探针处时会水解探针，导致荧光基团与淬灭基团分离而发出

荧光。因此，样本中有新冠病毒核酸时，能进行快速复制，导致监测系统检测到荧光信号。（4）新冠病毒抗

原检测试剂盒的检测原理是抗原与抗体的特异性结合。

复杂陌生情境

3.基因编辑技术（2022韶关二模,22）我国科学家黄三文团队通过基因编辑技术培育出二■（音体自交系和

杂交优势显著的杂交马铃薯品系“优薯1号"，突破了百年来马铃薯自交不亲和,薯块只能无性繁殖的

难题。如图是科学家用CRISPR/Cas9基因编辑技术定点敲除二倍体马铃薯的自交不亲和基因的示意图。

a链Cas9蛋白

/%//目标DNA

1

"二乙1

识别序列

|昌、向导RNA

|山川川iniimn川in川川川iHiHiiiiiiHiiimiiHHiiimiiiiiimni—口枷:DNA

（1）据图分析CRISPR/Cas9基因编辑技术能对基因进行定点编辑，其原理是由一条单链向导RNA引导

Cas9蛋白到进行切割。已知CRISPR/Cas9仅存在于原核生物中，故需借助

技术才能在马铃薯细胞中发挥作用。Cas9蛋白和向导RNA结合形成的复合物能切割DNA,从功能上

来看该复合物相当于基因工程中的限制酶,CRISPR/Cas9打破了限制酶

的局限性。所以在使用CRISPR/Cas9系统对不同基因进行编辑时，应使用（填"相同"或"不

同"）的向导RNA。

（2）敲除二倍体马铃薯的自交不亲和基因后可让该植株自交观察是否产生种子来检测其作用效果，这属

于水平的鉴定。

（3）基因编辑技术比传统的基因工程技术更准确,目的性更强。通过上述材料，推测利用CRISPR/Cas9基

因编辑技术进行基因敲除的应用价值可能有

________________________（答出一点即可）。

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答案（1）一个特定的基因位点转基因只能识别一种特定的核甘酸序列不同（2）个体生物学

（3）进行基因治疗、研究基因功能、构建疾病治疗动物模型等

解析（1）据题意可知，向导RNA是一条单链RNA,主要功能是与目标DNA（目的基因）上特定碱基序列

互补配对,从而定向引导Cas9蛋白与一个特定的基因位点进行结合，并在该位点切割DNA。因为

CRISPR/Cas9仅存在于原核生物中，而马铃薯属于真核生物,故需借助转基因技术才能实现基因在不同

生物间的转移和表达。Cas9和向导RNA结合形成的复合物具有类似限制酶的作用，但限制酶在发挥作

用时只能识别一种特定的核昔酸序列，而CRISPR/Cas9则打破了这一局限性。CRISPR/Cas9系统具有

定向切除DNA片段的作用因此对不同基因进行编辑时，应使用不同的向导RNA,与相应的目标DNA进

行配对，完成定点切除。（2）敲除二倍体马铃薯的自交不亲和基因后可让该植株自交观察是否产生种子来

检测其作用效果，这属于个体生物学水平的鉴定。⑶与传统的基因工程相比较运用CRISPR/Ca9基因

编辑技术培育转基因生物,可以更准确地进行目的基因的敲除，且明显避免了目的基因随机插入受体细

胞DNA引发的生物安全性问题,因此该技术有望应用在基因治疗、研究基因功能、构建疾病治疗动物

模型等方面。

4.基因敲除和基因沉默（2022佛山二模,22）心脏移植是挽救终末期心脏病患者生命唯一有效的手段，然

而心脏移植过程中会发生缺血再灌注损伤QRI）,可能导致心脏坏死。研究发现,IRI通过促进Caspase^

等一系列凋亡基因的表达，导致细胞凋亡坏死，最终引起器官损伤。根据Caspase8基因合成的小干扰

RNA（siRNA）可以使Caspase8基因沉默，有效抑制IRI所致的器官损伤。图是利用猪的心肌细胞开展

siRNA作用研究的示意图。

Caspnse8iRNA对应的

基因DNA序列

重组质粒诬N.A

pCMV质粒

-©E

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回答下列问题:

(1)图中步骤②构建重组质粒需要使用等工具酶。与直接将siRNA导入猪的心肌

细胞相比，通过重组质粒将siRNA对应的DNA序列导入心肌细胞，其优点是

____________________________________________________(答出一点)。

(2)siRNA对应DNA序列在心肌细胞中表达产生的siRNA,与RISC组装形成基因沉默复合物，通过抑制

基因表达的过程使CaspaseS基因沉默，从而降低IRI引起的细胞凋亡。

(3)研究人员根据Caspase8基因的碱基序列，设计了三种序列分别导入猪的心肌细胞，通过测定靶基因

CaspaseS的mRNA含量来确定最优序列。测定mRNA含量时，需提取心肌细胞的总RNA,经过

过程得到cDNA,再进行PCR扩增，测定PCR产物量，结果如图所示。据此判断最优序列是。

(4)选用猪的心肌细胞作受体细胞是因为猪在基因、解剖结构、生理生化和免疫反应等方面与人类极为

相似。为了解决心脏移植供体短缺问题，许多科学家正在研究用猪心脏代替人的心脏。你认为将猪心脏

移植到人体面临的最大挑战是，请说出一种解决这一问题的思

路:O

答案Q)限制酶、DNA连接酶可持续产生siRNA,使靶基因长时间沉默(或:可以使质粒只在特定的组

织中表达;或:可构建某基因永久沉默的实验动物模型)(2)翻译(3)逆转录序列2(4)免疫排斥反应

可以利用基因工程技术将猪与免疫排斥有关的抗原基因敲除;转入一些人类特有蛋白的基因，将猪细胞

伪装成人的细胞

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解析（1）限制酶、DNA连接酶是构建重组质粒需要的工具酶。与直接将siRNA导入猪的心肌细胞相

比，通过重组质粒将siRNA对应的DNA序列导入心肌细胞,siRNA可随重组质粒增殖而持续产生，从而

使靶基因长时间沉默。（2）据图可知，基因沉默复合物作用于Caspase8mRNA,抑制了基因表达的翻译

过程，使CaspaseS基因沉默。（3）测定mRNA含量时，需提取细胞总RNA,经过逆转录过程得到cDNA,

再进行PCR扩增，通过PCR产物的量间接反映细胞中相关基因的mRNA含量。根据图示可知,在序列2

作用下,Caspase8的mRNA含量最低，表明其抑制效果最好,是最优序列。（4）免疫排斥反应是将猪心脏

移植到人体面临的最大挑战。利用基因工程技术将猪与免疫排斥有关的抗原基因敲除，或转入一些人类

特有蛋白的基因,将猪细胞伪装成人的细胞等可能解决这一问题。

乙组

简单情境

1.PCR技术改良植物（2022北京顺义二模,13）水稻根部一般没有根瘤菌,在种植时常需要施加氮肥。科

学家想利用基因工程技术将相关基因导入水稻细胞中，建立水稻"小型化肥厂"，让水稻直接固氮，减少

使用氮肥的生产成本以及可能造成的环境污染。下列相关叙述错误的是（）

A.用PCR技术可从根瘤菌DNA中获取固氮基因

B.PCR扩增后的目的基因可直接导入水稻细胞中

C.PCR技术可用于检测目的基因是否插入水稻基因组中

D.实验中需将转基因水稻种植在缺氮培养液中进行筛选

答案BPCR技术的原理是模拟生物体内DNA分子的复制过程,特异性地快速扩增目的基因，故用

PCR技术可从根瘤菌DNA中获取固氮基因,A正确。PCR扩增后的目的基因需要与载体结合，构建基因

表达载体后再导入水稻细胞中,B错误。PCR技术可用于检测目的基因是否插入水稻基因组中，将PCR

产物进行电泳，若出现杂交带则证明目的基因成功插入水稻基因组中;反之则没有成功插入,C正确。具

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有固氮基因的水稻根系微生物能利用空气中的氮气，培养基中不需要加入氮源，故可用缺氮培养液对转

基因水稻进行筛选,D正确。

2.基因修饰的异体器官移植(2022北京西城二模,14)科学家尝试将经过基因修饰的猪心脏移植到人体，

下列叙述错误的是()

A.器官移植中的免疫排斥主要是由细胞免疫引起的

B.供体猪需敲除其参与免疫识别的相关基因

C.猪心移植可缓解器官移植中的供体短缺问题

D.由于种间差异，无需担心供体携带的病毒基因

答案D器官移植中的免疫排斥主要是由细胞免疫引起的，在移植过程中应使用药物抑制T细胞增

殖,A正确;供体猪的心脏属于异体器官，移植到人体会产生免疫排斥反应，需敲除供体猪参与免疫识别的

相关基因以减少免疫排斥,B正确;猪的器官和人体有很好的免疫兼容性，可安全、成功地移植到人体内，

减少免疫排斥反应的发生,可缓解器官移植中供体器官短缺的问题,C正确;供体携带的病毒基因可能在

受体中表达并发挥作用，危害受体的健康，因此需要关注供体携带的病毒基因,D错误。

复杂情境

3.基因编辑(2022北京海淀一模,20)肠道微生物对宿主健康具有重要影响,但目前缺乏对特定菌株进行

基因编辑的有效手段。科研人员尝试使用M13噬菌体作为载体,对大肠杆菌进行基因编辑。

(l)Mi3噬菌体与T2噬菌体相似，能够侵染大肠杆菌，在侵染过程中，其蛋白质外壳留在菌体外，头部的—

注入菌体内，指导子代噬菌体的复制增殖。与T2噬菌体不同的是，被MI3噬菌体侵染的大肠杆菌不发生

裂解。

(2)科研人员将绿色荧光蛋白基因特异性序列(sgfp)、Cas酶基因与利用特定方法得到的M13噬菌体的

环状DNA进行重组，构建重组基因编辑质粒(pCG)、如图L

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注：

Ori一复制原点

Cm，—竣节青霉素抗性基因

Cas一基因编辑酶的基因

sgfp一绿色荧光蛋白基因

特定序列

图1

①构建pCG需要用到的工具酶有。

②以pCG的绿色荧光蛋白基因特异性序列(sgfp)经过程形成的RNA,会靶向结合绿色荧光蛋

白基因，从而使Cas酶能够切割绿色荧光蛋白基因。

(3)科研人员将绿色荧光蛋白基因和红色荧光蛋白基因导入大肠杆菌，获得GS菌株。先用添加GS菌株

的饲料喂养小鼠，一段时间后，将小鼠分为实验组和对照组。其中,实验组小鼠用添加含的M13

噬菌体和的饲料喂养，以筛选获得肠道微生物被基因编辑的小鼠。本实验对照组使用的质粒

应当包括图1中的—.

a.Cmrb.sgfpc.Orid.Cas

(4)为确认Mi3噬菌体作为载体对大肠杆菌进行基因编辑的可行性和特异性，科研人员检测肠道微生物

的变化，结果如图2。

OIOIOMO5O1O31O41G,010'KT10s

绿色荧光强度

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①图2中,标号为a、c的区域分别代表含有红色荧光的微生物和无荧光的微生物,b区域代表含有

荧光的微生物。

②图3-1为实验组第0天小鼠肠道微生物的荧光情况。请在图3-2中标注该组小鼠第14天时肠道微

生物的荧光区域编号。

③图2表明,实验中M13噬菌体能.

答案（l）DNA（2）限制酶和DNA连接酶转录（3）pCG竣莘青霉素acd（4）①红、绿叠加色

②

实验组：第14大状态

③成功地特异性敲除绿色荧光雷白基因

解析（1）T2噬菌体侵染大肠杆菌时,头部的DNA注入菌体内,而蛋白质外壳留在菌体外。（2）构建重组

基因编辑质粒（pCG）需要DNA连接酶（连接目的基因和载体）和限制酶（切割目的基因和载体）这两种工

具酶。pCG的绿色荧光蛋白基因特异性序列（sgfp）可经转录过程形成RNA。⑶由题图可知,pCG上的

标记基因为竣莘青霉素抗性基因,因此实验组小鼠可用添加含pCG的M13噬菌体和竣莘青霉素的饲料

喂养，以筛选获得肠道微生物被基因编辑的小鼠。根据实验要遵循单一变量原则，结合pCG的绿色荧光

雷白基因的特异性序列为sgfp,可知本实验对照组使用的质粒应不含sgfp,即应包括图1中的Cm、Ori、

Cas。（4）①据图2可知，横轴表示绿色荧光强度，纵轴表示红色荧光强度，则b区域代表含有红、绿叠加

色荧光的微生物。②根据图2可知，实验组第14天小鼠含有a荧光区域和c荧光区域,b荧光区域消失,

且c荧光区域大〃环口第0天小鼠中的几乎一致，具体标注见答案。③根据图2,实验组小鼠出现a荧光区

域,b荧光区域消失，而对照组小鼠没有a荧光区域,b荧光区域仍然存在,再结合a荧光区域代表含有红

色荧光的微生物,b荧光区域表示含有红、绿叠加色荧光的微生物可知,M13噬菌体能成功地特异性敲除

绿色荧光蛋白基因。

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4.植原体与“僵尸植物"（2022北京西城二模,19）学习以下材料，回答（1）~（4）题。

植原体与"僵尸植物"

植原体是无细胞壁的原核生物，生活于植物韧皮部筛管细胞中,主要靠叶蝉、飞虱等从韧皮部取食的

昆虫传播。植原体能危害上千种植物，枣疯病、泡桐丛枝病、水稻黄萎病等均是由植原体侵染所致。植

原体病害的显著特征是被感染植物常出现花变叶（花芽异常发育成叶状体）、丛枝症（芽和枝条过度增殖）

等典型形态改变，导致植物无法正常生长、繁殖而沦为植原体滋生和虫媒传播的温床。"僵尸植物"就

是用以形容被植原体侵染的植物。

SPL和GATA这两类蛋白是植物生长发育的重要调控因子,可抑制植株分枝形成，调节叶片和花的发

育。研究发现植原体效应因子P05能特异识别SPL和GATA并使之降解,导致植物不断产生叶片和败

育小枝但不衰老，呈现“僵尸”状态。通常情况下，细胞内的一些错误折叠蛋白、不再需要的蛋白与泛素

（Ub）结合,这些被Ub标记的蛋白最终被蛋白酶体识别并降解（图1）,70%的蛋白降解依赖这种泛素化过

程。有意思的是，植原体的P05通过“劫持"蛋白酶体上的泛素受体R10,形成P05-R10-SPL/GATA异

源三聚体,直接介导目标蛋白在蛋白酶体降解（图2）,该过程并不需要Ub的参与。

植原体也可以侵染叶蝉、飞虱等昆虫，但对昆虫宿主一般无害。科学家通过比对动、植物体内的R10

序列，发现二者有个氨基酸的差异，正是这种小小的差异造成并不结合昆虫的植原体

2P05R10oP05

作用机理的研究为精细调控作物生长、靶向蛋白降解、防治虫媒病害提供了全新的思路。

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(1)植原体细胞生存与增殖必需的结构或物质包括(填选项前字母)，其与"僵尸植物”的种间关

系为.

A.细胞壁B细胞膜C.细胞核

D.核糖体E.核酸F.酶

(2)阐释植原体通过如何"操纵"植物细胞内的蛋白酶体实现利己不利宿主的机制。

(3)下列哪些实验可为"僵尸植物"产生机制提供证据.

A.将P05基因导入拟南芥，观察植株的形态变化

B.用蛋白酶体抑制剂处理被植原体侵染的拟南芥，检测SPL和GATA的含量

C.敲除拟南芥的R10基因，再用植原体侵染，检测SPL和GATA的含量

D.用P05基因敲除的植原体侵染拟南芥，观察植株表型变化

(4)综合本文信息，利用现代生物技术设计预防枣疯病发生的基本操作程序。

答案⑴BDEF寄生(2)①P05识别并结合SPL和GATA,直接介导代谢所需正常蛋白在蛋白酶体

的降解，导致花变叶、分枝的形成,植物不能繁殖，同时为植原体提供更多营养;②植物衰老延迟，增加昆虫

取食的次数，有利于植原体通过昆虫传播;③P05"劫持"蛋白酶体上的R10,使得被泛素标记的、本该降

解的蛋白依然存在，影响植物正常生长发育。(3)ABCD(4)定点突变或基因编辑植物R10基因，使其

编码的两个特殊的氨基酸序列突变成动物R10上对应编码的氨基酸序列(获取动物的R10基因)—构建

含突变R10基因的表达载体-导入枣树细胞，进行组织培养一检测和鉴定再生枣树中的突变R10基因

(植原体侵染并观察枣树表型变化)

解析Q)根据材料可知，植原体是无细胞壁的原核生物，则其也没有细胞核，故选BDEF;植原体生活于植

物韧皮部筛管细胞中，与“僵尸植物”的种间关系属于寄生。⑵①由材料信息"植原体的P05通过劫

持’……直接介导目标蛋白在蛋白酶体降解"和"植原体效应因子P05能特异识别SPL和GATA并使

之降解，导致植物不断产生叶片和败育小枝但不衰老"可知,P05能特异性识别并结合SPL和GATA,直

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接介导目标蛋白在蛋白酶体降解，导致植物不断产生叶片和败育4或，不能分化成花,从而不能繁殖，这样

就可为植原体提供更多营养。②植物延迟衰老，可以增加昆虫取食次数，有利于植原体通过昆虫的传播进

行繁衍。③P05"劫持"蛋白酶体上的泛素受体R10,使得被泛素标记的需要降解的蛋白质依然存在，影

响植物正常生长发育。⑶由材料可知，效应因子P05的作用与SPL和GATA有关，且能"劫持"蛋白酶

体上的泛素受体R10,从而影响植物生长及叶片和花的发育，可知ABCD都合理。（4）植原体也可以侵染

叶蝉、飞虱等昆虫，但对昆虫宿主一般无害，原因是动植物的R10序列有2个氨基酸的差异，这种差异造

成P05并不结合昆虫的R10。因此可以利用现代生物技术改造植物的R10基因,具体方法为定点突变

或基因编辑植物R10基因，使其编码的两个特殊的氨基酸序列突变成动物R10上对应编码的氨基酸序

列（获取动物的R10基因）-构建含突变R10基因的表达载体-导入枣树细胞，进行组织培养一检测和鉴

定再生枣树中的突变R10基因（植原体侵染并观察枣树表型变化）。

丙组

简单情境

1.靶向基因敲除技术（2022南京三模,13）如图是一种靶向基因敲除技术即TALEN技术。该技术的敲除工

具是由DNA识别域TALE和非特异性内切核酸酶FoKI两个部分组成的蛋白质。TALE的二连氨基酸

（字母N、I、G、H、D分别代表一种氨基酸）与四种碱基（A、G、C、T）有恒定的对应关系。FoKI是一

种形成二聚体后具有内切核酸酶活性的蛋白单体。下列相关叙述错误的是（）

TALE-白左臂

|N|H|N|N|NNH|N|N|N|N|V-------：~X

5,西刚GININNIIdW-oKI』3,

3,I靶基因左侧序列I2I靶基因右侧序列I5,

N\IIII\IINH

(；I1)(；1)\\I1)

TALE:白右臂

A.单独使用FoKI对基因的切割敲除具有随机性

B.TALE蛋白的合成通常涉及PCR技术和蛋白质工程

C.二连氨基酸能与四种含氮碱基发生恒定的碱基互补配对

D.TALE蛋白左右臂的二连氨基酸序列的设计磁靶基因碱基序列

答案C根据题干信息分析,FoKI是一种非特异性内切核酸酶，若单独使用FoKI对基因的切割敲除

具有随机性,A正确;分析题图可以看出TALE蛋白左右臂中间有FoKI结合的部位，因此完整的TALE

蛋白的合成通常涉及PCR技术和蛋白质工程,B正确;根据题干信息分析,TALE的二连氨基酸与四种碱

基有恒定的对应关系，但不能说二连氨基酸能与四种含氮碱基发生恒定的碱基互补配对,C错误:由于

TALE的二连氨基酸与四种碱基有恒定的对应关系，因此TALE蛋白左右臂的二连氨基酸序列的设计可

依据靶基因碱基序列,D正确。

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2.甲醇酵母菌（2022扬州中学3月月考,13）甲醇酵母菌是基因工程中常用的受体菌,它可以高效表达外源

蛋白,但自身蛋白分泌到培养基的较少。研究人员将人的胶原蛋白基因导入甲醇酵母中并成功表达。下

列有关叙述错误的是（）

A.用两种酶切割目的基因和质粒，可防止目的基因反向连接和质粒的自身环化

B.常用显微注射法将胶原蛋白基因导入甲醇酵母中

C.与大肠杆菌相比.甲醇酵母作受体菌所表达出的胶原雷白与人体产生的胶原蛋白结构更相近

D.与其他酵母菌相比,甲醇酵母作受体菌便于表达出的胶原蛋白的分离与纯化

答案B用两种酶切割目的基因和质粒，可以防止目的基因的反向连接和质粒的自身环化,A正确:常用

制备感受态细胞的方法，将目的基因导入微生物细胞,B错误;与大肠杆菌作受体相比，甲醇酵母为真核生

物，其表达出的胶原蛋白可经过内质网和高尔基体的加工，与人体产生的胶原雷白结构更相近,C正确;与

其他酵母菌相比.甲醇酵母可以高效表达外源蛋白，但自身蛋白分泌到培养基的较少.便于目的蛋白的分

离与纯化,D正确。

复杂情境

3.Cre/loxP重组酶系统（2022泰州泰兴中学4月考,24）Cre/loxP重组酶系统是对转基因受体细胞DNA上

的特定序列进行定点切割和重新连接，从而在基因或染色体水平上对生物基因进行遗传改造的一种技术。

请回答下列问题：

,一,—、@

51—ATAACHTCCTATA—ATGTATGC—TATACGAAOTAT—3（

3'—TATTCAACCATAT—TACATACCTTATCCTTCAATA—5'

图I

（DloxP具有方向性，结构如图1所示，其中决定方向的序列是（填序号）。

（2）Cre酶能催化如图2所示的反应，随机识别DNA分子上同向排列的两个相同的loxP序列,并在图1的

②中特定位点切断DNA双链，切口被重新连接后，保留片段，从而实现目标基因的敲除。若经

Cre酶作用使得两个loxP位点间的序列发生反转,其原因可能是o

（3）Cre/loxP重组酶系统可以调控基因的表达，在目的基因（填"上游"或"下游"）插入一个带有

loxP位点的编码终止密码子的序列，在Cre酶存在的情况下，目的基因（填"表达"或"不表

达"）。

（4）抗虫烟草的制备过程中.通常用法将重组质粒导入烟草细胞，导入成功后，标记基因如抗除草

剂基因可用Cre/loxP重组酶系统将其，其继续留在烟草体内可能会将抗除草剂基因转移

到杂草中，造成基因污染。

（5）GUS基因编码的酶可将无色底物生成蓝色产物,GFP基因会产生绿色荧光蛋白酒己合Cre/loxP重组酶

系统来研究发育生物学的问题。

35SloxPOUSloxPGFP

图3

第13页共30页

①构建基因表达载体时，可用酶将loxP序列、GUS基因及GFP基因连接，接上35S启动子

之后可在组织中检测出蓝色区而无绿色荧光区（如图3所示），这是由于基因自身无启动子而无

法表达。

②Cre基因经38℃热处理后可被激活表达，在此前提下组织中可检测出绿色荧光区，据此分析绿色荧光

区形成的原因是，采用等手段可以扩大组织中绿色荧

光区的面积。

答案⑴②（2）2两个loxP序列方向相反（3）上游表达（4）农杆菌转化敲除（5）①限制酶和

DNA连接GFP②Cre酶能（特异性识别并）切割loxP序列，使GFP基因得以表达延长热处理时间

解析（1）由图1可知，决定方向的是序列②。（2）Cre酶识别两个相同的loxP序列,从而实现对目标基因

的敲除，片段1自身环化且带有待敲除基因.因此应保留片段2。若两个loxP位点间的序列发生反转，则

可能是两个loxP序列方向相反。（3）Cre/loxP重组酶系统可以调控基因的表达，在目的基因上游插入带有

loxP位点的编码终止密码子的序列,Cre酶会切开loxP位点，使编码终止密码子的序列不发挥作用.因此

目的基因表达。（4）将目的基因导入植物细胞通常采用农杆菌转化法.导入成功后，可用Cre/loxP重组酶系

统将抗除草剂基因敲除,其继续留在烟草体内可能会转移到杂草中.造成基因污染。（5）①构建基因表达载

体时,可用限制酶和DNA连接酶处理相关基因，使loxP序列、GUS基因及GFP基因连接，接上35S启动

子之后可在组织中检测出蓝色区而无绿色荧光区，是因为GFP基因自身无启动子不能表达。②Cre基因

经过热处理后被激活表达,Cre酶切割了loxP序列，使GFP基因得以表达，最终出现绿色荧光区.延长热处

理的时间使Cre基因充分表达，可以扩大绿色荧光区面积。

4.实时荧光RT-PCR技术（2022江苏新高考基地4月联考,6）实时荧光RT-PCR技术（RT-qPCR）利用荧光

标记探针对扩增产物量进行实时跟踪,再根据扩增曲线计算出起始模板量.即样本病毒载量。如图是利用

RT-qPCR进行新型冠状病毒（SARS-CoV-2）载量测定的主要过程。请据图回答:

样本采集及

病毒灭活处理

步骤1：荧梦测/

病毒

RNA①白葡K、RNA/片中带啾

提取酶抑制剂）7六反।譬尤

步骤3：

---------3,病毒RNA'qPCR

酶X、引物、

步骤2：②酶N、引物、自

-dNTP等③.1NTP,荧光

病毒513探针等

cDNA延伸|勿引物M

合血RO

RNA-DNAR

杂交分子

⑴过程①中,RNA提取裂解液可同时灭活病毒，原因是。采集到的样本

要迅速进行病毒灭活处理，其目的是oRNA酶抑制剂的作用

是O

⑵过程②中加入的酶N是.根据图示保证病毒核酸检测准确的关键

是O

（3）在进行新冠病毒核酸检测时，通常以病毒的ORFlab基因为检测的目标基因,是因为ORFlab基因具有

的特点。检测试剂中还加有“阳性对照"和“阴性对照"，阴性对照的主要作用

是O

（4）如表是SARS-CoV-2核酸检测时PCR仪参数设定要求：

步骤温度时间循环

a.病毒cDNA合成500C15min1

第14页共30页

b.预变性95℃5min1

c.变性95℃5s

d.?60℃40s45

①步骤a的反应时间要足够长，其目的是。

②步骤d主要包括PCR过程的阶段。

（5）临床上K各症状及影像学结果高度疑似、核酸多次检测为“阴性"的现象称为检测结果"假阴性"，

导致"假阴性"结果可能是由于（填序号）

①检测者处于感染初期②检测者感染时间较长③样本采集位置不规范④样品稀释度不足⑤病

毒出现变异

答案（1）蛋白酶K能催化病毒蛋白质水解提高样本转运和检测阶段的安全性防止样本RNA水解，

影响检测结果的准确性⑵逆转录酶设计引物和探针的特异性⑶特异性强、基因结构相对稳定（变

异小）排除因检测过程、试剂等因素引起的假阳性（4）①保证样本中病毒RNA均能逆转录形成cDNA

②退火（或复性）、延伸（5）①②③⑤

解析（1）分析题图，过程①中,RNA提取裂解液含有的蛋白酶K可水解病毒蛋白质，起到灭活病毒的作用。

采样后迅速进行病毒灭活，可以防止样本在运输和检测阶段造成病毒泄漏，以提高样本转运和检测阶段

的安全性。RNA酶能催化RNA水解,RNA提取裂解液中的RNA酶抑制剂可以防止病毒RNA被水解，

进而影响检测结果的准确性。⑵过程②为逆转录，需要逆转录酶催化，说明加入的酶N是逆转录酶。采

用实时荧光PCR技术检测病毒核酸.其关键是设计新冠病毒基因的特异性引物和依据检测的基因内部

特异序列设计特异性探针。⑶在进行新冠病毒核酸检测时，选择检测的目标基因应具有特异性强、基因

结构相对稳定（变异小）的特点。设置"阴性对照”的目的是排除因检测过程、检测试剂等因素引起的假

阳性。（4）①表格中步骤a为逆转录，该步骤反应时间要足够长，其目的是使病毒RNA均能逆转录形成

cDNAo②步骤d是实时荧光PCR中变性后的两个步骤:退火（或称复性）和延伸。⑸检测者处于感染初

期,其样本中病毒载量少，由于检测的灵敏度限制，可能使检测结果出现假阴性,①符合题意:检测者感染时

间较长，由于自身免疫,可能使样本中病毒载量很低，进而导致检测结果出现假阴性,②符合题意;样本采集

位置不规范、样品稀释度过高等可造成样品中病毒载量低，进而导致检测结果出现假阴性，③符合题意，④

与题意不符;若病毒发生了变异，可能会使试剂中引物不能跟模板结合，不能获得PCR产物,也会使检测结

果出现假阴性，⑤符合题意。

丁组

复杂情境

1.剔除标记基因（2022济宁二模,20）（不定项）如图是基因工程育种过程中剔除转基因植物标记基因的一

种策略，下列叙述正确的是（）

第15页共30页

杂交分离

农杆菌2

GOI-.目的基因

SMC：标记基因

A.图中的两个质粒,都带有T-DNA序列

B.该方法可以将标记基因和目的基因转移到同源染色体上

C.获得的无筛选标记转基因植株发生了染色体结构变异

D.除去转化植株的标记基因必须经过有性繁殖阶段的基因重组

答案ABD图中的两个质粒均为农杆菌的Ti质粒都带有T-DNA序列,A正确;T-DNA序列可以将目

的基因整合到宿主细胞的染色体上，对Ti质粒进行改造，可以将标记基因和目的基因转移到同源染色体

上,B正确;经过杂交过程，获得了无筛选标记的转基因植株，该过程中发生了基因重组（非同源染色体的自

由组合）,C错误;结合图示可知，经过有性繁殖阶段的基因重组除去了转化植株的标记基因.D正确。

知识归纳农杆菌中的Ti质粒上的T-DNA（可转移的DNA）可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞的

染色体DNA上。将目的基因插入Ti质粒的T-DNA上，可通过农杆菌的转化作用，使目的基因进入植物

细胞，并将其插入植物细胞的染色体DNA上。

2.用引物检测个体的基因组成（2022泰安二模15）用农杆菌侵染水稻（二倍体）细胞.获得1条染色体上R

基因被插入T-DNA的个体TO。T-DNA插入基因的位置如图1所示。T0自交得T1.同时用Pl、P2、P3

为引物检测T1个体的基因组成情况，如图2所示。（图1箭头方向为引物所在子链的延伸方向;R基因被

T-DNA插入后，用Pl、P2为引物无法完成PCR）。下列说法错误的是（）

T-DNAP3

第16页共30页

P1+P2

P2+P3

图2

A.该实验中所用的Pl、P2、P3三种引物均为单链DNA

B.R基因被T-DNA插入后可能会导致基因无法表达相应蛋白

C.用Pl、P2引物进行PCR得到产物的个体均为R基因纯合子

D.W、H、M个体的比例不为1：2：1,可能是因为调查的样本数量较小

答案C引物一般为单链DNA分子,A正确;R基因被T-DNA插入后,R基因被破坏，所以可能无法表达

相应蛋白,B正确;R基因被T-DNA插入后，用Pl、P2为引物无法完成PCR,用Pl、P2引物进行PCR得

到产物的个体不可能是R基因纯合子,C错误;TO为杂合子启交后代W、H、M个体的比例理论上为

1：2：1,图中W、H、M个体的比例不为1：2：1,可能是因为调查的样本数量较小，误差较大所致,D正

确。

3多基因表达载体（2022济宁二模,6）OsGLOl、氏CAT、EcGCL和TSR四个基因分别编码四种不同的酶,

研究人员将这些基因分别与叶绿体转运肽（引导合成的蛋白质进入叶绿体）基因连接，构建多基因表达载

体（载体中部分序列如图所示），利用农杆菌转化法转化棉花，在棉花叶绿体内构建了一条新的代谢途径，

提高了棉花的产量。下列叙述正确的是（）

潮霉素抗卡那霉素

性基因EcCATOsGLOl&CC7,*7SA抗性基因

L------------------------T-DNA------------------------J

注：6启动子。终止子的叶绿体转运肽

A.四个基因都在棉花叶绿体内进行转录、翻译

B.OsGLOl.EcCAT基因转录时以DNA的同一条单链为模板

C应选用含卡那霉素的培养基筛选被农杆菌转化的棉花细胞

D.可用抗原一抗体杂交技术检测四种酶在转基因棉花中的表达情况

第17页共30页

答案D利用农杆菌转化法转化棉花，可使目的基因插入棉花细胞的染色体DNA上，所以与叶绿体转

运肽基因连接的四个基因，在棉花细胞核内进行转录，在核糖体上进行翻译,之后在叶绿体转运肽的引导

下进入叶绿体,A错误:在同一个T-DNA中OsGLOl基因和EcCAT基因的启动子启动转录的方向不同，

因此OsGLOl、EcCAT基因转录时不是以DNA的同一条单链为模板的.B错误:只有Ti质粒的T-DNA

能转移到受体细胞的染色体DNA上，卡那霉素抗性基因不在T-DNA中,而潮霉素抗性基因在T-DNA中.

应选用含潮霉素的培养基筛选被农杆菌转化的棉花细胞,C错误:可用抗原一抗体杂交技术检测四种酶

在转基因棉花中的表达量情况,D正确。

名师点睛RNA聚合酶只能从启动子部位与基因结合,且只与基因①NA）的3,端结合，因此转录形成

mRNA时只能由5,端向3,端延伸，且mRNA的延伸方向与模板链的方向相反。

复杂陌生情境

4.亚洲棉光籽性状遗传机制（2022济宁二模,25）亚洲棉的光籽（突变体无短绒）和毛籽（野生型有短绒）是一

对相对性状，中国农业科学院棉花研究所对亚洲棉光籽性状遗传机制进行了研究，发现突变体光籽表型

的出现与8号染色体上DNA片段发生突变有关，研究者提取突变体和野生型的8号染色体的DNA进行

PCR,产物扩增后电泳结果如图：

4k

11

880kb至903kb区间

注：1代表扩增的区间.

引物1引物2引物3引物4引物5引物6引物7引物8

其左侧数字为引物对编号；

□□□□□□□□□□口口□□□□

口代表点样处，每对引物

■对应的电泳结果左为野生

■■■■

n■■■型，右为突变体。

□■■口幽

BD■

（1）据图分析，该PCR过程是根据野生型毛籽棉的DNA序列设计连续的重

叠引物对。电泳结果表明相对分子质量较大的扩增产物与点样处的距离较（选填"大"或"小