5年（2020-2024）高考1年模拟生物真题分类汇编（北京专用） 专题18 基因工程（解析版）

2020-2024年五年高考真题分类汇编PAGEPAGE1专题18基因工程五年考情考情分析基因工程2024年北京卷第20题2023年北京卷第21题2022年北京卷第21题2021年北京卷第20题2021年北京卷第21题2020年北京卷第12题2020年北京卷第17题通常以具体情境，考查基因工程的原理、工具和基本操作程序，启动子的含义和功能，PCR技术的原理，限制酶的作用、基因表达载体的组成、启动子的作用等，题目难度系数大；其中启动子的插入位点和插入方向、报告基因的表达等都需要学生有很强的理解信息、获取信息的能力、以及综合运用知识解决问题的科学思维和科学探究能力，通过基因工程考查学生的结构与功能观。1、（2024·北京·高考真题）学习以下材料，回答（1）～（4）题。筛选组织特异表达的基因筛选组织特异表达的基因，对研究细胞分化和组织、器官的形成机制非常重要。“增强子捕获”是筛选组织特异表达基因的一种有效方法。真核生物的基本启动子位于基因5'端附近，没有组织特异性，本身不足以启动基因表达。增强子位于基因上游或下游，与基本启动子共同组成基因表达的调控序列。基因工程所用表达载体中的启动子，实际上包含增强子和基本启动子。很多增强子具有组织特异的活性，它们与特定蛋白结合后激活基本启动子，驱动相应基因在特定组织中表达（图A）。基于上述调控机理，研究者构建了由基本启动子和报告基因组成的“增强子捕获载体”（图B），并转入受精卵。捕获载体会随机插入基因组中，如果插入位点附近存在有活性的增强子，则会激活报告基因的表达（图C）。获得了一系列分别在不同组织中特异表达报告基因的个体后，研究者提取每个个体的基因组DNA，通过PCR扩增含有捕获载体序列的DNA片段。对PCR产物进行测序后，与相应的基因组序列比对，即可确定载体的插入位点，进而鉴定出相应的基因。研究者利用各种遗传学手段，对筛选得到的基因进行突变、干扰或过表达，检测个体表型的改变，研究其在细胞分化和个体发育中的作用，从而揭示组织和器官形成的机理。（1）在个体发育中，来源相同的细胞在形态、结构和功能上发生___________的过程称为细胞分化，分化是基因___________的结果。（2）对文中“增强子”的理解，错误的是________。A.增强子是含有特定碱基序列的DNA片段B.增强子、基本启动子和它们调控的基因位于同一条染色体上C.一个增强子只能作用于一个基本启动子D.很多增强子在不同组织中的活性不同（3）研究者将增强子捕获技术应用于斑马鱼，观察到报告基因在某幼体的心脏中特异表达。鉴定出捕获载体的插入位点后，发现位点附近有两个基因G和H，为了确定这两个基因是否为心脏特异表达的基因，应检测___________。（4）真核生物编码蛋白的序列只占基因组的很少部分，因而在绝大多数表达报告基因的个体中，增强子捕获载体的插入位点位于基因外部，不会造成基因突变。研究者对图B所示载体进行了改造，期望改造后的载体随机插入基因组后，在“捕获”增强子的同时，也造成该增强子所调控的基因发生突变，以研究基因功能。请画图表示改造后的载体，并标出各部分名称_____（略）。【答案】（1）①.稳定性差异②.选择性表达（2）C（3）其他器官细胞中，G和H两个基因是否转录出相应的mRNA或是否翻译出相应的蛋白质（4）【解析】〖祥解〗基因工程技术的基本步骤：（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。（4）目的基因的检测与鉴定。【小问1详析】细胞分化是指在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。分化是基因选择性表达的结果。【小问2详析】AB、依据题干“增强子位于基因上游或下游，与基本启动子共同组成基因表达的调控序列”可知,增强子是含有特定碱基序列的DNA片段，增强子、基本启动子和它们调控的基因位于同一条染色体上，AB正确；C、由图C可知，一个增强子可作用于多个基本启动子，C错误；C、依据题干“很多增强子具有组织特异的活性”可知，很多增强子在不同组织中的活性不同，D正确。故选C。【小问3详析】若要确定这两个基因是否为心脏特异表达的基因，可通过PCR等技术检测其他器官细胞中G和H两个基因是否转录出相应的mRNA或是否翻译出相应的蛋白质。【小问4详析】增强子位于基因上游或下游，与基本启动子共同组成基因表达的调控序列。基因工程所用表达载体中的启动子，实际上包含增强子和基本启动子。增强子捕获载体的插入位点位于基因外部，不会造成基因突变。而当增强子捕获载体的插入位点位于基因内部，会引起造成该增强子所调控的基因发生突变，为研究某目的基因的功能，需要将增强子插入到目的基因内部。图如下：2、（2023·北京·高考真题）变胖过程中，胰岛B细胞会增加。增加的B细胞可能源于自身分裂（途径I），也可能来自胰岛中干细胞的增殖、分化（途径Ⅱ）。科学家采用胸腺嘧啶类似物标记的方法，研究了L基因缺失导致肥胖的模型小鼠IK中新增B细胞的来源。(1)EdU和BrdU都是胸腺嘧啶类似物，能很快进入细胞并掺入正在复制的DNA中，掺入DNA的EdU和BrdU均能与互补配对，并可以被分别检测。未掺入的EdU和BrdU短时间内即被降解。(2)将处于细胞周期不同阶段的细胞混合培养于多孔培养板中，各孔同时加入EdU，随后每隔一定时间向一组培养孔加入BrdU，再培养十几分钟后收集该组孔内全部细胞，检测双标记细胞占EdU标记细胞的百分比（如图）。图中反映DNA复制所需时长的是从点到点。

(3)为研究变胖过程中B细胞的增殖，需使用一批同时变胖的小鼠。为此，本实验使用诱导型基因敲除小鼠，即饲喂诱导物后小鼠的L基因才会被敲除，形成小鼠IK。科学家利用以下实验材料制备小鼠IK：①纯合小鼠Lx：小鼠L基因两侧已插入特异DNA序列（x），但L的功能正常；②Ce酶基因：源自噬菌体，其编码的酶进入细胞核后作用于x，导致两个x间的DNA片段丢失；③Er基因：编码的Er蛋白位于细胞质，与Er蛋白相连的物质的定位由Er蛋白决定；④口服药T：小分子化合物，可诱导Er蛋白进入细胞核。请完善制备小鼠IK的技术路线：→连接到表达载体→转入小鼠Lx→筛选目标小鼠→→获得小鼠IK。(4)各种细胞DNA复制所需时间基本相同，但途径I的细胞周期时长（t1）是途径Ⅱ细胞周期时长（t2）的三倍以上。据此，科学家先用EdU饲喂小鼠IK，t2时间后换用BrdU饲喂，再过t2时间后检测B细胞被标记的情况。研究表明，变胖过程中增加的B细胞大多数来源于自身分裂，与之相应的检测结果应是。【答案】(1)A/腺嘌呤(2)QR(3)将Ce酶基因和Er基因连接饲喂口服药T(4)大多数B细胞没有被BrdU标记〖祥解〗DNA分子的复制时间：有丝分裂和减数分裂间期；条件：模板（DNA的双链）、能量（ATP水解提供）、酶（解旋酶和DNA聚合酶等）、原料（游离的脱氧核苷酸）；过程：边解旋边复制；结果：一条DNA复制出两条DNA；特点：半保留复制。【详析】（1）分析题意可知，EdU和BrdU都是胸腺嘧啶（T）类似物，根据碱基互补配对的原则可知，掺入DNA的EdU和BrdU均能与A（腺嘌呤）互补配对，并可以被分别检测。（2）DNA分子复制时会发生模板链与子链的碱基互补配对，据题可知，将处于细胞周期不同阶段的细胞混合培养于多孔培养板中，各孔同时加入EdU，则EdU会与A结合，导致子链出现放射性，随后每隔一定时间向一组培养孔加入BrdU，则BrdU也会与A结合，使放射性增强，最终实现双标记，随复制完成达到峰值，故结合题图可知，图中反映DNA复制所需时长的是从Q点到R点。（3）分析题意，要制备IK小鼠，需要用诱导型基因敲除小鼠，而饲喂诱导物后小鼠的L基因才会被敲除，结合所给实验材料及药物可知，制备小鼠IK的技术路线为：将Ce酶基因和Er基因连接（Ce酶可作用于x，导致两个x间的DNA片段丢失）→连接到表达载体→转入小鼠Lx→筛选目标小鼠→饲喂口服药T（诱导Er蛋白进入细胞核）→获得小鼠IK。（4）据题可知，变胖过程中增加的B细胞可能源于自身分裂（途径I），也可能来自胰岛中干细胞的增殖、分化（途径Ⅱ），由于但途径I的细胞周期时长（t1）是途径Ⅱ细胞周期时长（t2）的三倍以上，若先用EdU饲喂小鼠IK，各种细胞DNA复制所需时间基本相同，t2时间已经经过一个细胞周期，所有的细胞应都含有EdU标记，实验假设是变胖过程中增加的B细胞大多数来源于自身分裂，即来源于途径I，该过程已经复制的B细胞直接分裂，不会再有DNA复制过程，故t2时间后用BrdU饲喂则不起作用，即大多数B细胞没有被BrdU标记。3、（2022·北京·高考真题）．生态文明建设已成为我国的基本国策。水中雌激素类物质（E物质）污染会导致鱼类雌性化等异常，并通过食物链影响人体健康和生态安全。原产南亚的斑马鱼，其肌细胞、生殖细胞等存在E物质受体，且幼体透明。科学家将绿色荧光蛋白（GFP）等基因转入斑马鱼，建立了一种经济且快速的水体E物质监测方法。(1)将表达载体导入斑马鱼受精卵的最佳方式是。(2)为监测E物质，研究者设计了下图所示的两种方案制备转基因斑马鱼，其中ERE和酵母来源的UAS是两种诱导型启动子，分别被E物质-受体复合物和酵母来源的Gal4蛋白特异性激活，启动下游基因表达。与方案1相比，方案2的主要优势是，因而被用于制备监测鱼（MO）。(3)现拟制备一种不育的监测鱼SM，用于实际监测。SM需经MO和另一亲本（X）杂交获得。欲获得X，需从以下选项中选择启动子和基因，构建表达载体并转入野生型斑马鱼受精卵，经培育后进行筛选。请将选项的序号填入相应的方框中。Ⅰ.启动子：。①ERE②UAS③使基因仅在生殖细胞表达的启动子（P生）④使基因仅在肌细胞表达的启动子（P肌）Ⅱ.基因：A．GFP

B．Gal4

C．雌激素受体基因（ER）

D．仅导致生殖细胞凋亡的基因（dg）(4)SM不育的原因是：成体SM自身产生雌激素，与受体结合后造成不育。(5)使拟用于实际监测的SM不育的目的是。【答案】(1)显微注射(2)监测灵敏度更高(3)②D(4)激活ERE诱导Gal4表达，Gal4结合UAS诱导dg表达，生殖细胞凋亡(5)避免转基因斑马鱼逃逸带来生物安全问题〖祥解〗将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。【详析】（1）将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法，所以将表达载体导入斑马鱼受精卵的最佳方式是显微注射法。（2）由图可知，方案1E物质-受体复合物激活ERE，使GFP基因表达，方案2E物质-受体复合物先激活ERE获得Gal4蛋白，然后Gal4蛋白激活UAS启动子，使GFP基因表达，方案2GFP蛋白表达量大，更灵敏。（3）MO和另一亲本（X）杂交获得SM，MO是方案2获得，所以亲本X启动子选择UAS。要获得SM是不育个体，MO是可育的所以X必须有仅导致生殖细胞凋亡的基因（dg）。（4）成体SM自身产生雌激素，与受体结合后形成复合物，激活ERE诱导Gal4表达，Gal4与UAS启动子结合诱导dg表达，使生殖细胞凋亡。（5）监测鱼属于转基因生物，目前安全性不确定，为了避免转基因斑马鱼逃逸带来生物安全问题，需要SM不育。4、（2021·北京·高考真题）玉米是我国重要的农作物，研究种子发育的机理对培育高产优质的玉米新品种具有重要作用。(1)玉米果穗上的每一个籽粒都是受精后发育而来。我国科学家发现了甲品系玉米，其自交后的果穗上出现严重干瘪且无发芽能力的籽粒，这种异常籽粒约占1/4。籽粒正常和干瘪这一对相对性状的遗传遵循孟德尔的定律。上述果穗上的正常籽粒均发育为植株，自交后，有些植株果穗上有约1/4干瘪籽粒，这些植株所占比例约为。(2)为阐明籽粒干瘪性状的遗传基础，研究者克隆出候选基因A/a。将A基因导入到甲品系中，获得了转入单个A基因的转基因玉米。假定转入的A基因已插入a基因所在染色体的非同源染色体上，请从下表中选择一种实验方案及对应的预期结果以证实“A基因突变是导致籽粒干瘪的原因”。实验方案预期结果I．转基因玉米×野生型玉米II．转基因玉米×甲品系III．转基因玉米自交IV．野生型玉米×甲品系①正常籽粒：干瘪籽粒≈1：1②正常籽粒：干瘪籽粒≈3：1③正常籽粒：干瘪籽粒≈7：1④正常籽粒：干瘪籽粒≈15：1(3)现已确认A基因突变是导致籽粒干瘪的原因，序列分析发现a基因是A基因中插入了一段DNA（见图1），使A基因功能丧失。甲品系果穗上的正常籽粒发芽后，取其植株叶片，用图1中的引物1、2进行PCR扩增，若出现目标扩增条带则可知相应植株的基因型为。(4)为确定A基因在玉米染色体上的位置，借助位置已知的M/m基因进行分析。用基因型为mm且籽粒正常的纯合子P与基因型为MM的甲品系杂交得F1，F1自交得F2。用M、m基因的特异性引物，对F1植株果穗上干瘪籽粒（F2）胚组织的DNA进行PCR扩增，扩增结果有1、2、3三种类型，如图2所示。统计干瘪籽粒（F2）的数量，发现类型1最多、类型2较少、类型3极少。请解释类型3数量极少的原因。【答案】(1)分离2/3(2)III④/II③(3)Aa(4)基因Aa与Mm在一对同源染色体上（且距离近），其中a和M在同一条染色体上；在减数分裂过程中四分体/同源染色体的非姐妹染色单体发生了交换，导致产生同时含有a和m的重组型配子数量很少；类型3干瘪籽粒是由雌雄配子均为am的重组型配子受精而成。因此，类型3干瘪籽粒数量极少。〖祥解〗1、基因分离定律的实质：进行有性生殖的生物在进行减数分裂产生配子时，等位基因随同源染色体分离而分离，分别进入不同的配子中，随配子独立遗传给后代；位于性染色体上的基因控制的性状的遗传总是和性别相关联，叫伴性遗传，伴性遗传也遵循分离定律。2、基因突变：（1）DNA分子中发生碱基的替换、增添或缺失，而引起的基因碱基序列的改变，叫作基因突变。（2）基因突变的特点：普遍性、随机性、不定向性、多害少利性等。【详析】（1）分析题干信息：“甲品系玉米，其自交后的果穗上出现严重干瘪且无发芽能力的籽粒，这种异常籽粒约占1/4”，即甲品系籽粒正常，其自交后代出现性状分离，且籽粒正常∶干瘪=3∶1，可知籽粒正常和干瘪这一对相对性状的遗传遵循孟德尔的分离定律。假设籽粒正常和干瘪这一对相对性状由基因A/a控制，则甲品系基因型为Aa。上述果穗上的正常籽粒基因型为1/3AA或2/3Aa，均发育为植株，自交后，有些植株果穗上有约1/4干瘪籽粒，这些植株基因型为Aa，所占比例约为2/3。（2）分析题意可知，假定A基因突变是导致籽粒干瘪的原因，由于转入的单个A基因已插入a基因所在染色体的非同源染色体上，则甲品系玉米基因型为Aa，野生型玉米的基因型为00AA（0表示没有相关基因），转基因甲品系玉米的基因型为A0Aa，且导入的A基因与细胞内原有的A/a基因之间遗传遵循自由组合定律，要证实该假设正确，应可选择方案III转基因玉米自交，依据自由组合定律可知，子代为④正常籽粒（9A-A-、3A-aa、300A-）：干瘪籽粒（100aa）≈15：1；或选择方案II转基因玉米A0Aa×甲品系00Aa杂交，子代为③正常籽粒（3A0A-、1A0aa、300A-）：干瘪籽粒（00aa）≈7：1。（3）已知A基因突变是导致籽粒干瘪的原因，序列分析发现a基因是A基因中插入了一段DNA，使A基因功能丧失，甲品系果穗上的正常籽粒发芽后，取其植株叶片，用图1中的引物1、2进行PCR扩增，若出现目标扩增条带则可知相应植株中含有a基因，即其基因型为Aa。（4）用基因型为mm且籽粒正常的纯合子P（基因型为AAmm）与基因型为MM的甲品系（基因型为AaMM）杂交得F1，基因型为1/2AAMm、1/2AaMm，F1自交得F2。用M、m基因的特异性引物，对F1植株果穗上干瘪籽粒F2胚组织的DNA进行PCR扩增，扩增结果有1、2、3三种类型，基因型分别为aaMM、aaMm、aamm。若两对等位基因位于两对同源染色体上，则类型3的数量应该与类型1的数量同样多，而实际上类型3数量极少，原因可能是：由于基因Aa与Mm在一对同源染色体上（且距离近），其中a和M在同一条染色体上；在减数分裂过程中四分体/同源染色体的非姐妹染色单体发生了交换，导致产生同时含有a和m的重组型配子数量很少；类型3干瘪籽粒是由雌雄配子均为am的重组型配子受精而成。因此，类型3干瘪籽粒数量极少。【『点石成金』】本题结合基因工程考查基因分离定律和基因自由组合定律的应用，以及基因位置的判断的相关知识，思维含量较大，要求学生能够理解遗传定律的实质，依据题干信息准确分析，得出结论。5、（2021·北京·高考真题）近年来发现海藻糖-6-磷酸（T6P）是一种信号分子，在植物生长发育过程中起重要调节作用。研究者以豌豆为材料研究了T6P在种子发育过程中的作用。(1)豌豆叶肉细胞通过光合作用在中合成三碳糖，在细胞质基质中转化为蔗糖后运输到发育的种子中转化为淀粉贮存。(2)细胞内T6P的合成与转化途径如下：底物T6P海藻糖将P酶基因与启动子U（启动与之连接的基因仅在种子中表达）连接，获得U-P基因，导入野生型豌豆中获得U-P纯合转基因植株，预期U-P植株种子中T6P含量比野生型植株，检测结果证实了预期，同时发现U-P植株种子中淀粉含量降低，表现为皱粒。用同样方法获得U-S纯合转基因植株，检测发现植株种子中淀粉含量增加。(3)本实验使用的启动子U可以排除由于目的基因对种子发育产生的间接影响。(4)在进一步探讨T6P对种子发育的调控机制时，发现U-P植株种子中一种生长素合成酶基因R的转录降低，U-S植株种子中R基因转录升高。已知R基因功能缺失突变体r的种子皱缩，淀粉含量下降。据此提出假说：T6P通过促进R基因的表达促进种子中淀粉的积累。请从①~⑤选择合适的基因与豌豆植株，进行转基因实验，为上述假说提供两个新的证据。写出相应组合并预期实验结果。①U-R基因

②U-S基因

③野生型植株④U-P植株

⑤突变体r植株【答案】(1)叶绿体基质(2)低(3)在其他器官（过量）表达(4)②⑤

与突变体r植株相比，转基因植株种子的淀粉含量不变，仍皱缩①④

与U-P植株相比，转基因植株种子淀粉含量增加，为圆粒②④

与U-P植株相比，转基因植株种子R基因转录提高，淀粉含量增加，为圆粒〖祥解〗1、光合作用分为光反应和暗反应两个阶段，其中光合作用的光反应阶段，在叶绿体类囊体薄膜上进行；暗反应阶段，在叶绿体基质上进行。2、启动子是位于基因的首端，是一段特殊的DNA序列，用于驱动基因的转录。【详析】（1）豌豆叶肉细胞通过光合作用形成三碳糖是暗反应过程，该过程发生在叶绿体基质中。（2）结合题意可知，P酶基因与启动子U结合后则可启动U基因表达，则P基因在种子中表达增高，P酶增多，T6P更多转化为海藻糖，故预期U-P植株种子中T6P含量比野生型植株低。（3）结合题意可知，启动子U启动与之连接的基因仅在种子中表达，该过程可以排除由于目的基因在其他器官（过量）表达对种子发育产生的间接影响。（4）分析题意可知，本实验的目的是验证T6P通过促进R基因的表达促进种子中淀粉的积累，且结合（2）可知，U-P植株种子中淀粉含量降低，表现为皱粒。用同样方法获得U-S纯合转基因植株，检测发现植株种子中淀粉含量增加，实验设计应遵循对照与单一变量原则，故可设计实验如下：②（U-S基因，S酶可以较高表达）⑤（R基因功能缺失突变体），与突变体r植株相比，转基因植株种子的淀粉含量不变，仍皱缩；①（U-R基因，R基因表达较高）④（U-P植株，P基因表达较高），与U-P植株相比，转基因植株种子淀粉含量增加，为圆粒；②（U-S基因，S酶可以较高表达）④（U-P植株，P基因表达较高），与U-P植株相比，转基因植株种子R基因转录提高，淀粉含量增加，为圆粒。【『点石成金』】本题主要考查光合作用和基因的表达等知识点，要求学生掌握光合作用的过程以及物质变化和发生的场所，理解基因表达的过程和意义，能够正确获取有效信息是突破该题的关键。6、（2020·北京·高考真题）为了对重金属污染的土壤进行生物修复，研究者将从杨树中克隆的重金属转运蛋白（HMA3）基因与外源高效启动子连接，导入杨树基因组中（如图）。为检测获得的转基因杨树苗中是否含有导入的HMA3基因，同时避免内源HMA3基因的干扰，在进行PCR扩增时，应选择的引物组合是（

）A．①+③ B．①+② C．③+② D．③+④【答案】B〖祥解〗根据图示中引物的位置可知，引物①扩增的片段含有启动子和HMA3基因，引物③扩增的片段不含启动子，引物②扩增的片段既含有启动子，又含有HMA3基因序列。【详析】图示中克隆的重金属转运蛋白（HMA3）基因与外源高效启动子连接，导入杨树基因组中，若要检测获得的转基因杨树苗中是否含有导入的HMA3基因和高效启动子，需要检测是否含有高效启动子序列和HMA3基因序列，应选择的引物组合是①+②，即B正确，ACD错误。故选B。7、（2020·北京·高考真题）枯草芽孢杆菌可分泌纤维素酶。研究者筛选到一株降解纤维素能力较强的枯草芽孢杆菌菌株（B菌），从中克隆得到了一种纤维素酶（C1酶）基因。将获得的C1酶基因与高效表达载体（HT质粒）连接，再导入B菌，以期获得降解纤维素能力更强的工程菌。（1）纤维素属于糖，因此经过一系列酶催化最终可降解成单糖，该单糖是。（2）对克隆到的C1酶基因测序，与数据库中的C1酶基因编码序列相比有两个碱基对不同，但两者编码出的蛋白的氨基酸序列相同，这是因为。（3）C1酶基因以B链为转录模板链，转录时mRNA自身的延伸方向为5'→3'。为了使C1酶基因按照正确的方向与已被酶切的HT质粒连接，克隆C1酶基因时在其两端添加了SmaI和BamHI的酶切位点。该基因内部没有这两种酶切位点。图1中酶切位点1和2所对应的酶分别是。（4）将纤维素含量为20%的培养基分为三组，一组接种工程菌，对照组1不进行处理，对照组2进行相应处理。在相同条件下培养96小时，检测培养基中纤维素的含量。结果（图2）说明工程菌降解纤维素的能力最强。对照组2的处理应为。（5）预期该工程菌在处理废弃物以保护环境方面可能的应用。（举一例）【答案】多葡萄糖密码子具有简并性，发生碱基的改变仍然编码同一种氨基酸BamHI、SmaI（顺序不能调换）向培养基中接种纤维素酶（C1酶）降解秸秆，减少秸秆燃烧带来的空气污染〖祥解〗基因表达载体的组成：目的基因+启动子+终止子+标记基因（1）启动子：是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需的蛋白质；（2）终止子：也是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的尾端；（3）标记基因的作用：是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。图2中对照组2也可以将纤维素进行分解，但其分解能力较弱。【详析】（1）纤维素是葡萄糖聚合形成的多糖，所以经过酶的催化作用，最终降解为葡萄糖。（2）由于密码子具有简并性，所以即使克隆到的C1酶基因测序，与数据库中的C1酶基因编码序列相比有两个碱基对不同，仍然可以编码相同的氨基酸。（3）根据题干信息“以B链为转录模板链，转录时mRNA自身的延伸方向为5'→3'”，所以B链的方向是从3'→5'，根据质粒上启动子的方向，所以B链3'应该用BamHI进行切割，而其5'端应该用SmaI进行切割。（4）本实验的目的是证明工程菌降解纤维素的能力最强，所以对照组1不作处理，组3是添加工程菌，组2的处理是用直接用纤维素酶进行分解纤维素，即向培养基中接种纤维素酶（C1酶）。（5）该工程菌可以高效降解纤维素，所以可以降解秸秆，减少秸秆燃烧带来的空气污染。【『点石成金』】本题以基因工程为核心，考查表达载体的构建、工程菌的实验的知识，难点是分析基因表达时DNA的方向，mRNA与DNA的模板链互补；（4）中结合实验目的找到自变量。一、单选题1．（2024·北京·模拟预测）用氨苄青霉素抗性基因（AmpR）、四环素抗性基因（TetR）作为标记基因构建的质粒如图所示。用含有目的基因的DNA片段和用不同限制酶酶切后的质粒，构建重组质粒，并转化到受体菌中。下列叙述不正确的是（

）

A．若用HindⅢ酶切，通过筛选可得到两种目的基因连入方向的重组质粒B．若用PvuⅠ酶切，在含氨苄青霉素的培养基上形成的菌落一定不含目的基因C．若用SphⅠ酶切，使用双抗生素平板筛选即可获得正确的重组质粒D．若用ScaⅠ酶切，可通过琼脂糖凝胶电泳技术鉴定重组质粒构建是否成功【答案】C〖祥解〗分析题图，图中质粒内，氨苄青霉素抗性基因（AmpR）内含有ScaI和PvuI的酶切位点，四环素抗性基因（TetR）内含有HindIII、SphI和SalI的酶切位点。【详析】A、若用HindⅢ酶切，由于形成的黏性末端相同，因此目的基因可正向连接到质粒中，也可反向连接到质粒中，即通过筛选可得到两种目的基因连入方向的重组质粒，A正确；B、氨苄青霉素抗性基因（AmpR）内含有ScaI和PvuI的酶切位点，若用PvuⅠ酶切，目的基因的插入会破坏氨苄青霉素抗性基因，因此在含氨苄青霉素的培养基上形成的菌落一定不含目的基因，B正确；C、SphⅠ的酶切位点位于四环素抗性基因中，若用SphⅠ酶切，重组质粒中含氨苄青霉素抗性基因（AmpR），而导入空质粒的含有氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因，因此携带目的基因的受体菌在含Amp（氨苄青霉素）的培养基中能形成菌落，在含Tet的培养基中不能形成菌落，故若用SphⅠ酶切，使用双抗生素平板筛选即可获得含有正确的重组质粒的菌体，而非获得正确的重组质粒，C错误；D、若用SalⅠ酶切，目的基因可能正向插入，也可能反向插入，可通过琼脂糖凝胶电泳技术鉴定重组质粒构建成功与否，D正确。故选C。2．（2024·北京东城·二模）为更有效地处理含重金属的废水，研究人员将植物的金属结合蛋白基因导入大肠杆菌构建工程菌。由于PCR扩增出的目的基因末端为平末端，且无合适的限制酶识别序列，需借助中间载体P将目的基因接入载体E。下图为两种载体的结构和相关限制酶的识别序列。下列叙述正确的是（

）A．不直接选择P构建表达载体是因为它不含起始密码了和终止密码子B．将目的基因插入载体P时，应选择SmaI进行酶切，再用DNA连接酶连接C．构建表达载体时，应选择XhoI和PstI酶切载体E和含目的基因的载体PD．基因表达载体构建完成后，需利用农杆菌转化法导入受体细胞【答案】C〖祥解〗基因工程技术的基本步骤：（1）目的基因的获取：可利用PCR技术扩增和人工合成。（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样．将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是钙离子处理法。（4）目的基因的检测与鉴定：分子水平上的检测；①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因；②检测目的基因是否转录出了mRNA；③检测目的基因是否翻译成蛋白质：抗原-抗体杂交技术。个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。【详析】A、由图可知，不直接选择P构建表达载体是因为它不含启动子与终止子，A错误；BC、由于载体E只有产生黏性末端的酶切位点，要使中间载体P接入载体E，同时防止载体E自身环化，需要用两种限制酶分别切割载体E和中间载体P，据图可知，中间载体P和载体E均含有XhoI和PstI酶识别序列，故可选用XhoI和PstI酶进行酶切，载体P的这两种酶识别序列中含有EcoRV识别位点，并且其切割的为平末端，可以用于连接目的基因，SmaI酶虽然也能切割得到平末端，但是其识别位点没有位于XhoI和PstI酶识别位点之间，故不能选择其对中间载体P进行切割，B错误，C正确；D、由于将目的基因导入大肠杆菌，因此用钙离子处理法最有效，D错误。故选C。3．（2024·北京昌平·二模）下图示利用重叠延伸PCR技术改造目的基因的原理。相关叙述错误的是（

）

A．图示操作中至少需要用2种限制酶对目的基因进行处理B．操作中引物2和引物3序列应含有拟突变位点，且可以互补C．应选用引物1和引物4进行PCR3，以获得大量目的基因序列D．此过程实现的基因序列改变属于基因突变，未发生基因重组【答案】C〖祥解〗PCR是聚合酶链式反应的缩写。它是一项根据DNA半保留复制的原理，在体外提供参与DNA复制的各种组分与反应条件，对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技术。每次循环可以分为变性、复性和延伸三步。其过程如下:①高温变性：当温度上升到90℃以上时，双链DNA解聚为单链。②低温复性：温度下降到50℃左右，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合。③中温延伸：温度上升到72℃左右，溶液中的四种脱氧核苷酸在耐高温的DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。【详析】A、由图可知：借助引物1、2进行PCR1，借助引物3、4进行PCR2，而引物1、3结合在同一模板链的不同部位，引物2、4也结合在同一模板链的不同部位，所以图示操作中至少需要用2种限制酶对目的基因进行处理，A正确；B、实现基因的定点诱变时，需要根据目的基因序列设计两种常规引物，以及根据拟突变位点处碱基序列的位置设计两种突变引物，图中属于突变引物的是引物2、3；与常规引物相比，图中的2、3两种引物必须要有一段互补的序列，可以进行碱基互补配对，而且应含有拟突变位点，否则无法实现进行PCR3筛选的突变产物的形成，B正确；C、进行重叠延伸时，上链和下链在突变位点处的碱基序列互补，能起到引物2、3的作用，因此不需要另加引物，即可得到进行PCR3筛选的突变产物，C错误；D、利用重叠延伸PCR技术实现了基因的定点诱变。可见，此过程实现的基因序列改变属于基因突变，未发生基因重组，D正确。故选C。4．（2024·北京西城·二模）为加速绿色荧光蛋白基因（GFP）进化，快速获得荧光强度更高的GFP蛋白，科研人员将DNA1（编码易错DNA聚合酶）和DNA2共同导入大肠杆菌（如图）。下列说法错误的是（

）

A．用卡那霉素筛选含DNA1的大肠杆菌B．易错DNA聚合酶催化GFP基因复制C．GFP基因在此复制过程中突变率升高D．连续传代并筛选强荧光菌落加速GFP进化【答案】A〖祥解〗基因工程技术的基本步骤：（1）目的基因的获取；（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等；（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法；（4）目的基因的检测与鉴定。【详析】A、由图可知，卡那霉素抗性基因与GFP基因融合到DNA2上后导入大肠杆菌，因此用用卡那霉素筛选含DNA2的大肠杆菌，A错误；B、易错DNA聚合酶能催化DNA的复制，即能催化GFP基因复制，B正确；C、GFP基因在此复制时双螺旋被破坏，容易受内外因素的影响而发生突变，使其突变的频率升高，C正确；D、连续传代并筛选，逐代淘汰，就会筛选出荧光菌落，从而加速GFP进化，D正确。故选A。5．（2024·北京丰台·二模）为研究玉米的抗逆机制，科研人员利用图中的双分子荧光互补技术分析玉米M5与B72蛋白的相互作用。下列说法正确的是（）A．直接将YFP剪切为N端和C端后，分别与M5和B72蛋白连接B．设计特异性引物以玉米cDNA为模板扩增M5和B72基因C．将M5和B72基因融合后连接到质粒上的YFP基因中D．将含有M5和B72的基因表达载体分别导入不同细胞中【答案】B〖祥解〗结合题意分析可知，该操作应该是将M5和B72基因分别连接在YEP蛋白对应的基因的5'端和3'端，随后将基因表达载体导入同一细胞中。【详析】AC、结合题意分析可知，该操作应该是将M5和B72基因分别连接在YEP蛋白对应的基因的5'端和3'端，AC错误；B、设计特异性引物以玉米cDNA为模板扩增M5和B72基因，为构建基因表达载体作准备，B正确；D、将含有M5和B72的基因表达载体导入同一细胞中，D错误。故选B。6．（2024·北京丰台·二模）CAR-T细胞免疫疗法是将从患者体内提取的T细胞通过基因工程改造，使其表达肿瘤嵌合抗原受体（CAR），大量扩增后输回患者体内以清除癌细胞。下列有关说法错误的是（）A．CAR-T疗法的T细胞来源于细胞毒性T细胞B．该疗法利用了细胞免疫和基因重组的基本原理C．CAR-T细胞清除癌细胞的过程属于细胞坏死D．CAR-T细胞上的CAR能够精准识别癌细胞【答案】C〖祥解〗细胞免疫的过程：被病毒感染的靶细胞膜表面的某些分子发生变化，细胞毒性T细胞识别变化的信号，开始分裂并分化，形成新的细胞毒性T细胞和记忆T细胞。同时辅助性T细胞分泌细胞因子加速细胞毒性T细胞的分裂、分化。新形成的细胞毒性T细胞在体液中循环，识别并接触、裂解被同样病原体感染的靶细胞，靶细胞裂解、死亡后，病原体暴露出来，抗体可以与之结合，或被其他细胞吞噬掉。【详析】A、细胞毒性T细胞能够识别并接触、裂解被同样病原体感染的靶细胞，CAR-T疗法的T细胞来源于细胞毒性T细胞，A正确；B、CAR-T细胞免疫疗法是将从患者体内提取的T细胞（细胞毒性T细胞）通过基因工程改造，利用了细胞免疫和基因重组的基本原理，B正确；C、CAR-T细胞清除癌细胞的过程属于细胞凋亡，C错误；D、CAR-T细胞表面有肿瘤嵌合抗原受体（CAR），故可以通过CAR能够精准识别癌细胞，D正确。故选C。7．（2024·北京海淀·一模）双向启动子可同时结合两个RNA聚合酶来驱动下游基因的表达，研究人员构建了下图所示的表达载体，以检测双向启动子作用效果。下列分析不正确的是（

）A．可用农杆菌转化法将构建好的表达载体导入植物细胞B．为连入GUS基因，需用SalI和SphI酶切已整合了双向启动子及LUC基因的质粒C．在培养基中添加潮霉素可筛选出成功导入表达载体的微生物受体细胞D．可通过观察是否出现荧光和蓝色物质确认双向启动子的作用【答案】B〖祥解〗基因工程技术的基本步骤：（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成；（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等；（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法；（4）目的基因的检测与鉴定：分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因--DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术；个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。【详析】A、将基因表达载体导入植物细胞常用的方法是农杆菌转化法，A正确；B、如果用SphI酶切已整合了双向启动子及LUC基因的质粒时就会破坏LUC基因，B错误；C、如果成功导入含有壮观霉素抗性基因的基因表达载体，受体细胞就具有抗壮观霉素的能力，在含有壮观霉素的培养基上能生存，因此可以筛选出成功导入表达载体的微生物受体细胞，C正确；D、双向启动子如果正常表达，就会合成荧光素酶和β-葡萄糖苷酶，催化底物分别产生荧光或生成蓝色物质，从而确定双向启动子的作用，D正确。故选B。8．（2024·北京朝阳·一模）为了构建可以直接利用纤维素发酵的酿酒酵母工程菌，研究人员构建基因表达载体（如图所示），并导入不能合成尿嘧啶的酵母菌。

下列相关分析不正确的是（）A．尿嘧啶合成基因可以作为表达载体上的标记基因B．该方法需利用限制酶和DNA连接酶实现目的基因与载体的连接C．扩增目的基因时应在引物的5'端添加与线性化载体两端相同的DNA序列D．在以纤维素为唯一碳源的液体培养基中检测酒精含量确定工程菌发酵效果【答案】B〖祥解〗基因工程中常用限制酶切割目的基因和质粒（载体），用DNA连接酶连接目的基因和载体。【详析】A、由题意可知，表达载体导入不能合成尿嘧啶的酵母菌，所以可将尿嘧啶合成基因作为表达载体上的标记基因，若导入表达载体后酵母菌能产生尿嘧啶，说明导入成功，A正确；B、该方法需利用DNA连接酶实现目的基因与载体的连接，不需要使用限制酶，B错误；C、扩增目的基因时应在引物的5'端添加与线性化载体两端相同的DNA序列，以便引物与目的基因配对，C正确；D、在以纤维素为唯一碳源的液体培养基中检测酒精含量确定工程菌发酵效果，若能利用纤维素发酵，则证明转基因成功，D正确。故选B。9．（2024·北京朝阳·一模）F基因突变可引发人类某种单基因遗传病。以下图1为该遗传病的家系图谱，图2为用限制酶M处理家系成员的F基因后，进行电泳的部分结果。下列叙述不正确的是（）A．突变的F基因序列中存在一个限制酶M的酶切位点B．该遗传病的致病基因是位于X染色体上的隐性基因C．Ⅲ-1的F基因经M酶切后电泳检测结果与I-2一致D．若Ⅱ-1与Ⅱ-2再生育，生出患病孩子的概率为1/4【答案】C〖祥解〗分析题图可知：图1中，Ⅰ-1与Ⅰ-2正常，Ⅱ-3患病，说明该病为隐性遗传病。图2中，限制酶M处理家系成员的F基因后，Ⅱ-3有6.5kb和5.0kb片段，说明F基因突变产生隐性致病基因（f）经限制酶切割后产生了6.5kb和5.0kb片段，而6.5kb+5.0kb=11.5kb，致病基因可能由正常基因发生碱基对的替换形成，替换前的正常基因（F基因）序列不能被限制酶M识别，图中11.5kb片段即为F基因。【详析】A、图1中，Ⅰ-1与Ⅰ-2正常，Ⅱ-3患病，说明该病为隐性遗传病。图2中，限制酶M处理家系成员的F基因后，Ⅱ-3有6.5kb和5.0kb片段，说明F基因突变产生隐性致病基因（f）经限制酶切割后产生了6.5kb和5.0kb片段，f基因被切割成两个片段说明突变的F基因序列中存在一个限制酶M的酶切位点，A正确。B、图1中，Ⅰ-1与Ⅰ-2正常，Ⅱ-3患病，说明该病为隐性遗传病。图2中，限制酶M处理家系成员的F基因后，Ⅱ-3有6.5kb和5.0kb片段，说明F基因突变产生隐性致病基因（f）经限制酶切割后产生了6.5kb和5.0kb片段，而6.5kb+5.0kb=11.5kb，致病基因可能由正常基因发生碱基对的替换形成，替换前的正常基因（F基因）序列不能被限制酶M识别，图中11.5kb片段即为F基因。即Ⅰ-1只含F基因，Ⅰ-2与Ⅱ-2既含F基因又含f基因，Ⅱ-3只含f基因，若该病为常染色体隐性遗传病，则Ⅱ-3基因型为ff，Ⅰ-1与Ⅰ-2基因型为Ff，与电泳结果不符，因此，该病不可能为常染色体隐性遗传病，该遗传病的致病基因是位于X染色体上的隐性基因，B正确；C、该遗传病的致病基因是位于X染色体上的隐性基因，Ⅱ-1基因型为XFY，Ⅱ-2基因型为XFXf，Ⅲ-1的基因型为XFXF或XFXf，Ⅲ-1的F基因经M酶切后电泳检测结果与I-1或I-2一致，C错误；D、该遗传病的致病基因是位于X染色体上的隐性基因，Ⅱ-1基因型为XFY，Ⅱ-2基因型为XFXf，生出患病孩子XFY的概率为1/4，D正确。故选C。10．（2024·北京丰台·一模）V蛋白对登革热病毒的增殖有抑制作用。V蛋白含有285个氨基酸，其cDNA长1241bp。将V蛋白在大肠杆菌中诱导表达，经纯化后免疫小鼠，最终获得5株分泌V单抗的杂交瘤细胞，提取单抗与V蛋白杂交，电泳结果如下图，相关叙述错误的是（

）A．V蛋白的cDNA中含有不编码V蛋白的序列B．获得的5株杂交瘤细胞都能无限增殖C．用V蛋白免疫小鼠的目的是获得相应抗体D．可培养5A8杂交瘤细胞大量生产单克隆抗体【答案】C〖祥解〗1、单克隆抗体制备的过程：首先用特定的抗原对小鼠进行免疫，并从该小鼠的脾中得到能产生特定抗体的B淋巴细胞，诱导与骨髓瘤细胞融合，第一次筛选获得杂交瘤细胞，第二次筛选获能够产生特定抗体的杂交瘤细胞，再注射到小鼠腹腔中或者体外培养，获得单克隆抗体。2、构建cDNA文库的方法：提取某生物的mRNA，逆转录形成cDNA单链，然后通过复制形成cDNA双链，与载体体外重组，导入受体菌中储存。【详析】A、V蛋白含有285个氨基酸，考虑终止密码子，cDNA中的碱基数应该为286×6=1716个，而V蛋白的cDNA有1241bp（碱基对），说明V蛋白的cDNA中含有不编码V蛋白的序列，A正确；B、5株杂交瘤细胞都能分泌单抗，这些杂交瘤细胞都能无限增殖，B正确；C、用V蛋白免疫小鼠的目的是能产生特定抗体的B淋巴细胞，C错误；D、如图5A8杂交瘤细胞产生的单抗与其他组相比，反应更强，说明其产生的抗体量更多，D正确。故选C。11．（2024·北京东城·一模）西北牡丹在白色花瓣基部呈现色斑，极具观赏价值。研究发现，紫色色斑内会积累花色素苷。PrF3H基因控制花色素苷合成途径中关键酶的合成。如图，分别提取花瓣紫色和白色部位的DNA，经不同处理后PCR扩增PrF3H基因的启动子区域，电泳检测扩增产物。分析实验结果可以得出的结论是（）A．花瓣紫色与白色部位PrF3H基因的碱基序列存在差异B．白色部位PrF3H基因启动子甲基化程度高于紫色部位C．PrF3H基因启动子甲基化程度高有利于花色素苷合成D．启动子甲基化可调控基因表达说明性状并非由基因控制【答案】B〖祥解〗生物的性状由基因决定，还受环境条件的影响，是生物的基因和环境共同作用的结果，即表现型=基因型+环境条件。【详析】A、紫色部位和白色部位PrF3H的碱基序列相同，只是甲基化程度不同，A错误；B、根据电泳结构白色部位加入McrBC后没有出现电泳条带，而McrBC只能切割DNA的甲基化区域，说明白色区域的启动子甲基化程度高，B正确；C、白色部位PrF3H基因启动子甲基化程度高，而色色素表达少，因此可以推测PrF3H基因启动子甲基化程度高不利于花色素苷合成，C错误；D、启动子甲基化属于表观遗传，说明生物性状是由基因决定的，D错误。故选B。12．（2024·北京西城·一模）图为构建苘麻抗除草剂基因A重组质粒的技术流程，其中NptⅡ是卡那霉素抗性基因，GUS基因仅在真核细胞中表达，表达产物可催化底物呈蓝色。下列说法错误的是（

）

A．PCR扩增A时可在引物中加入PstI和XhoI的酶切位点B．在培养基中添加卡那霉素初步筛选导入重组质粒的农杆菌C．用农杆菌转化植物愈伤组织选择呈现蓝色的组织进行培养D．启动子若为除草剂诱导启动子将减少细胞物质和能量浪费【答案】C〖祥解〗基因工程技术的基本步骤：（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成；（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等；（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法；（4）目的基因的检测与鉴定：分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因--DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术；个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。【详析】A、PCR扩增A后，为使A能与质粒结合形成重组质粒，需要在A的两侧加入相应的限制酶的酶切位点，即在引物中加入PstI和XhoI的酶切位点，A正确；B、由图可知，卡那霉素抗性基因是标记基因，因此在培养基中添加卡那霉素初步筛选导入重组质粒的农杆菌，B正确；C、由题意可知，GUS基因仅在真核细胞中表达，表达产物可催化底物呈蓝色，不能在农杆菌中表达，C错误；D、启动子若为除草剂诱导启动子，表达后具有了除草剂的功能，将减少细胞物质和能量浪费，D正确。故选C。13．（2024·北京石景山·一模）蛛丝蛋白是一种特殊纤维蛋白，具有强度高、韧性大等特点，在人工肌腱等医学领域有着诱人的前景。某研究小组提取一种丝绒蜘蛛中的蛛丝蛋白基因，将其导入大肠杆菌生产蛛丝蛋白。下列叙述正确的是（）A．构建蛛丝蛋白基因表达载体需要限制酶和DNA聚合酶B．可通过显微注射的方法将蛛丝蛋白基因导入大肠杆菌C．基因表达载体上的复制原点可调控蛛丝蛋白基因的表达D．可通过蛋白质工程设计与改造蛛丝蛋白的结构以增强其韧性【答案】D〖祥解〗基因工程技术的基本步骤：1、目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。2、基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等，标记基因可便于目的基因的鉴定和筛选。3、将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。4、目的基因的检测与鉴定：分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因一DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA-分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质：抗原-抗体杂交技术。个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。【详析】A．构建蛛丝蛋白基因表达载体需要限制酶和DNA连接酶，A错误；B．可通过感受态细胞的方法将蛛丝蛋白基因导入大肠杆菌，B错误；C．基因表达载体上的启动子可调控蛛丝蛋白基因的表达，C错误；D．若需对蛛丝蛋白进行设计和改造以增强其韧性，可通过蛋白质工程来实现，D正确。故答案为：D。14．（2024·北京密云·模拟预测）研究者获得导入S基因的基因编辑小鼠的过程如下图所示，下列相关叙述正确的是（）

A．过程①一般需要用促性腺激素处理B．过程②是在雌鼠a的输卵管内完成C．过程③需将表达载体注射到子宫中D．过程④需抑制雌鼠b对植入胚胎的免疫排斥【答案】A〖祥解〗胚胎移植的生理学基础：①动物发情排卵后，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的。这就为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境。②早期胚胎在一定时间内处于游离状态。这就为胚胎的收集提供了可能。③受体对移入子宫的外来胚胎不发生免疫排斥反应。这为胚胎在受体的存活提供了可能。④供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受影响。【详析】A、过程①用促性腺激素对供体进行超数排卵处理，获得更多的卵母细胞，A正确；B、过程②是体外受精，体外受精是将获能的精子和培养成熟的卵子置于适当的培养液中共同培养一段时间，来促使它们完成受精，B错误；C、③是导入含S基因的表达载体，应该将含S基因的表达载体通过显微注射法注射至小鼠的受精卵中，C错误；D、受体对移入子宫的外来胚胎不发生免疫排斥反应，故过程④不需要抑制雌鼠b对植入胚胎的免疫排斥，D错误。故选A。15．（23-24高三下·北京延庆·阶段练习）研究发现，为心梗患者注射适量t-PA蛋白会诱发颅内出血，但若将t-PA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸，能显著降低出血等副作用，改良后的t-PA蛋白成为心梗和脑血栓的急救药。下图所示，通过基因工程大量制备改良药物t-PA蛋白，下列说法错误的是（

）

A．制备改良t-PA蛋白的过程属于蛋白质工程B．利用重组pCLY11质粒可获得牛乳腺生物反应器C．选用限制酶XmaI和BglⅡ切割质粒pCLY11，构建重组质粒D．成功导入重组质粒的受体细胞在含有新霉素的培养基上能存活，且呈现蓝色【答案】D〖祥解〗1、基因工程是指按照人们的愿望，通过转基因等技术，赋予生物新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。从技术操作层面看，由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫作重组DNA技术。包括四个基本程序：目的基因的筛选与获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。2、蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过改造或合成基因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。【详析】A、蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过改造或合成基因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。依题意，改良后的药物t-PA蛋白将t-PA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸改良而来，因此，制备改良t-PA蛋白的过程属于蛋白质工程，A正确；B、科学家将药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起，通过显微注射的方法导入哺乳动物的受精卵中，由这个受精卵发育成的转基因动物在进入泌乳期后，可以通过分泌乳汁来生产所需要的药物，这称为乳腺生物反应器或乳房生物反应器。因此，利用重组pCLY11质粒也可获得牛乳腺生物反应器，B正确；C、t-PA改良基因的黏性末端如图所示，则所选的限制酶所获得的切口应与t-PA改良基因的黏性末端相同，因此需选用限制酶XmaI和BglⅡ切开质粒pCLY11，C正确；D、结合图示可知，限制酶XmaI和BglⅡ会破坏质粒pCLY11上的mlacZ，但不会破坏新霉素抗性基因，导入重组质粒的大肠杆菌具有新霉素抗性，但由于mlacZ基因被破坏，没有相应产物，因而菌落呈现白色，D错误。故选D。16．（23-24高三上·北京朝阳·期末）毕赤酵母是一种高效的分泌蛋白表达系统，能用于大量生产外源蛋白质。以下说法正确的是（

）A．毕赤酵母属于基因工程常用的载体B．可用显微注射法将目的基因导入毕赤酵母C．可用DNA分子杂交技术检测目的基因是否成功表达D．用毕赤酵母表达系统生产外源蛋白质可不必裂解酵母菌【答案】D〖祥解〗基因工程技术的基本步骤：（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。（4）目的基因的检测与鉴定。【详析】A、基因工程常用的载体有这里、λ噬菌体和动植物病毒等，不包括毕赤酵母，A错误；B、毕赤酵母属于微生物，将目的基因导入微生物的常用方法是钙离子处理法，B错误；C、毕赤酵母高效表达的产物是蛋白质，可用抗原-抗体杂交技术检测目的基因是否成功表达，C错误；D、毕赤酵母是一种高效的分泌蛋白表达系统，能用于大量生产外源蛋白质，该类蛋白质合成和加工后可分泌到细胞外，故用毕赤酵母表达系统生产外源蛋白质可不必裂解酵母菌，D正确。故选D。二、非选择题17．（2024·北京西城·二模）裸鼹鼠几乎不得癌症，其寿命可超过30年，同样大小的家鼠最长寿命为4年。为探究其原因，科研人员做了以下研究。(1)将裸鼹鼠皮肤成纤维细胞置于培养箱进行体外培养，经检测发现其分泌大量粘稠的高分子量透明质酸（HA），可抑制细胞过度增殖。(2)研究者检测不同来源成纤维细胞中HA合成酶（HAS）的含量，结果如图1。另外，发现裸鼹鼠组织的HA降解酶（HAase）的活性远低于人和小鼠。结合图文信息，分析裸鼹鼠皮肤成纤维细胞分泌大量高分子量HA的原因是。结果显示，裸鼹鼠胚胎期HA合成酶低表达，推测其意义是。(3)为进一步研究高分子量HA能否提高小鼠的寿命，研究人员进行了下列实验（图2）。NeoR：新霉素抗性基因；nmrHas2：裸鼹鼠HA合成酶2基因；CE：cre重组酶-雌激素受体融合基因

注：启动子仅启动相邻基因的表达①通过转基因技术获得转基因小鼠A：为了将目的基因插入小鼠6号染色体的特定位点，需在其两端设计与6号染色体同源序列，实现同源序列之间的重组。由此获得的转基因小鼠A暂时无法表达HA合成酶2，原因是。②B鼠为导入表达CE的纯合子，CE也插入6号染色体的相同位点。外源雌激素可诱导cre重组酶活化，活化的cre重组酶能识别并切除loxP位点间的序列。A、B鼠交配获得C、D鼠，请画出C鼠的基因组成情况。③利用C、D鼠进行实验，测得实验组小鼠HA含量升高，癌症概率降低、炎症反应减少，寿命也得到了延长。请写出对照组的选材（“C”或“D”）及实验处理。(4)请简述本研究的应用前景。【答案】(1)CO2(2)裸鼹鼠体内HA合成酶2表达量（含量）高，促进HA合成；而HA降解酶活性低，减少分解避免对胚胎期细胞分裂的抑制作用，保障正常生长发育(3)启动子未直接与HA合成酶2的基因相连选材：D鼠，处理：注射外源雌激素(4)高分子透明质酸未来可以应用于改善人类健康状况，治疗癌症和提升人类寿命等。〖祥解〗1、动物细胞培养所需气体主要有氧气和二氧化碳，氧气是细胞代谢所必需的，二氧化碳的主要作用是维持培养液的pH值。进行细胞培养时，通常采用培养皿或松盖培养瓶，将他们置于含有95%空气和5%二氧化碳混合气体的二氧化碳培养箱中进行培养【详析】（1）动物细胞培养所需气体主要有氧气和二氧化碳，氧气是细胞代谢所必需的，二氧化碳的主要作用是维持培养液的pH值。进行细胞培养时，通常采用培养皿或松盖培养瓶，将他们置于含有95%空气和5%二氧化碳混合气体的二氧化碳培养箱中进行培养。将裸鼹鼠皮肤成纤维细胞置于CO2培养箱进行体外培养。（2）根据图文信息可知，裸鼹鼠体内HA合成酶2表达量（含量）高，能够促进HA合成；而且HA降解酶活性低，减少分解，因此裸鼹鼠皮肤成纤维细胞分泌大量高分子量HA。根据题干信息可知，高分子量透明质酸（HA）可抑制细胞过度增殖。由此推测，裸鼹鼠胚胎期HA合成酶低表达，是为了避免对胚胎期细胞分裂的抑制作用，保障正常生长发育。（3）通过将目的基因插入小鼠6号染色体的特定位点，需在其两端设计与6号染色体同源序列，实现同源序列之间的重组，由此获得的转基因小鼠A，由于启动子未直接与HA合成酶2的基因相连，因此转基因小鼠A暂时无法表达HA合成酶2。根据图示可知小鼠A、B的基因组成，将A、B鼠交配获得C、D鼠，C鼠基因组成如图所示：根据题意信息可知，外源雌激素可诱导cre重组酶活化，活化的cre重组酶能识别并切除loxP位点间的序列。利用C、D鼠进行实验，测得实验组小鼠HA含量升高，癌症概率降低、炎症反应减少，寿命也得到了延长。因为D鼠没有loxP位点，因此C鼠为实验组，D鼠则是作为对照组，通过注射外源雌激素能够诱导cre重组酶活化，活化的cre重组酶能识别并切除loxP位点间的序列。（4）根据题意可知，高分子量透明质酸可抑制细胞过度增殖，由此推测高分子透明质酸未来可以应用于改善人类健康状况，治疗癌症和提升人类寿命等。18．（2024·北京通州·模拟预测）桑蚕的性别决定类型为ZW型，桃蚕食桑少、出丝率高，但在幼蚕阶段不易区分，研究人员利用基因工程技术对桑蚕进行改造，以实现蚕农只饲养雄蚕的愿望。(1)建构TT’杂合雄蚕品系研究发现，位于常染色体上的T基因，缺失后（基因型可表示为tt）会导致桑蚕胚胎停育。科研人员构建图1中的载体、应用法将其导入雄蚕受精卵中，使载体与T基因两侧的同源区段发生重组，从而实现对T基因区段的替换，得到基因型为TT'的杂合雄蚕品系。

(2)构建特异性表达Cre酶的雌蚕品系Cre酶可以特异性识别LoxP位点，从而将LoxP位点间的DNA片段进行切除。研究人员将胚胎发育后期启动子与Cre酶基因定点整合到W染色体上，构建了基因型为TT且特异性表达Cre酶的雌蚕品系。①将该品系与TT’杂合雄蚕杂交，当F1桑蚕胚胎发育至后期时，T’基因存在于（选填“雄蚕”“雄蚕”“雌蚕和雄蚕”）中，会表现出绿色荧光的占F1桑蚕的。②为对特异性表达Cre酶的雌蚕品系进行保持，科研人员在F1中筛选出Tt的雌蚕与TT’的雄蚕进行后续杂交，并利用图2中的引物对F2桑蚕的早期胚胎进行了PCR检测，结果如图3所示。

结合以上结果，在1~6号桑蚕的早期胚胎中，会发育为雄性的是,号桑蚕胚胎可能发生停育。③科研人员认为，F2桑蚕发育为幼虫后，仍然只有雄蚕可以呈现绿色荧光，你同意吗?请说明理由。(3)结合以上桑蚕的分子育种方法，你认为以下说法正确的为。A．F1桑蚕的雌蚕幼虫中存在致死个体B．F2桑蚕中胚胎致死的个体占雌蚕的1/4C．F2桑蚕中雄蚕有4种基因型D．该技术可以实现某基因的定点敲除【答案】(1)显微注射(2)雄蚕1/44、5、63同意，雄蚕中，如T’ZZ或TT’ZZ，因不含Cre基因，不会发生T’基因的切除，故含有T’基因的雄蚕可以表现出绿色荧光(3)BCD〖祥解〗1、题意分析：家蚕为ZW型性别决定，雄蚕出丝率及丝质量较高，经济价值明显高于雌蚕，所以在家蚕养殖中需进行雄蚕选育。限性遗传技术与性连锁平衡致死技术是常用的雄蚕选育技术。通过伴性遗传的特点，使得后代能够在幼年就通过性状区分性别，提高经济效益；2、基因工程又叫DNA重组技术，是指按照人们的意愿，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。基因工程的基本操作步骤主要包括四步：（1）目的基因的获取；（2）基因表达载体的构建，使目的基因与运载体结合；（3）将目的基因导入受体细胞；（4）目的基因的检测与表达，检测目的基因的表达是否符合特定性状要求。【详析】（1）将基因表达载体导入动物受精卵时常采用显微注射法；（2）由题意可知，将胚胎发育后期启动子与Cre酶基因定点整合到W染色体上，构建了基因型为TT且特异性表达Cre酶的雌蚕品系，该品系可表示为TO，因此与TT’杂合雄蚕杂交，子代为TT、TT’、TO、T’O，当F1桑蚕胚胎发育至后期时，T’基因存在于雄蚕中，会表现出绿色荧光的占F1桑蚕的1/4；结合以上结果，在1~6号桑蚕的早期胚胎中，会发育为雄性的是4、5、6,3号胚胎缺少T或T’基因，导致3号桑蚕胚胎可能发生停育；雄蚕中，如T’OZZ或TT’ZZ，因不含Cre基因，不会发生T’基因的切除，故含有T’基因的雄蚕可以表现出绿色荧光，因此F2桑蚕发育为幼虫后，仍然只有雄蚕可以呈现绿色荧光；（3）A、由（2）可知，F1桑蚕的幼虫中不存在致死个体，A错误；B、Tt的雌蚕与TT’的雄蚕进行后续杂交，子代雌果蝇的基因型为TTZW、TT’ZW、TtZW、T’tZW（致死），故F2桑蚕中胚胎致死的个体占雌蚕的1/4，B正确；C、F2桑蚕中雄蚕有4种基因型：TTZZ、TT’ZZ、TtZZ、T’tZZ，C正确；D、由题意可知，启动子与Cre酶基因定点整合到W染色体上就可实现某基因的定点敲除，D正确。故选BCD。19．（2024·北京东城·二模）乳酸是一种需求量较大的工业原料，科研人员欲对酿酒酵母进行改造以进行乳酸生产。(1)培养基中的葡萄糖可作为为酿酒酵母提供营养。如图1，酿酒酵母导入乳酸脱氢酶基因后，无氧条件下发酵产物为，通过敲除丙酮酸脱羧酶基因获取高产乳酸的工程菌。该菌在有氧和无氧条件下均可产乳酸。(2)为实现对菌体代谢的动态调控，研究人员设计了光感应系统，并导入绿色荧光蛋白（GFP）基因以检测光感应系统的调控能力。①如图2，系统1在酵母中表达由V、L和H组成的融合蛋白。光照下，融合蛋白空间结构改变，后启动下游基因表达；在黑暗状态下，融合蛋白自发恢复到失活状态。②分别检测黑暗和光照下系统1的荧光强度，结果如图3。对照组能持续激活GFP表达。实验结果显示，可知系统1实现了光调控基因表达，但表达量较低。推测可能由于菌体密度高导致透光性差，不利于V-L-H对光照的响应。进一步优化设计出系统2（如图2），同等光照强度下，系统2荧光强度显著高于系统1，分析原因是。

③实验中发现黑暗条件下系统2的GFP基因有明显表达，为解决此问题，对系统2增加如图4所示组分，i、ii、iii依次为（填字母序号）。

A．持续表达型启动子

B．Pc120

C．PGALD．G80基因（G80蛋白可结合并抑制GAL4）E．GAL4基因（GAL4蛋白可结合并激活PGAL）F．PSD基因（含有PSD的融合蛋白在光下降解）(3)将优化后的系统2中GFP基因替换为乳酸脱氢酶基因，应用于酵母菌合成乳酸的发酵生产。发现在“先黑暗-后光照”的模式下乳酸产量显著高于全程光照的模式，请推测“先黑暗-后光照”模式下乳酸产量高的原因。【答案】(1)碳源乳酸、乙醇(2)①结合启动子PC120系统1在黑暗中荧光强度极低，光照后荧光强度升高但显著低于对照组系统2中光直接调节GAL4的表达，GAL4进一步调控GFP表达，分级调节具有放大效应ADF（或AFD）(3)发酵早期处于黑暗中，酵母菌不合成乳酸，物质和能量主要用于菌体生长繁殖，当菌体达到一定数量后，照光启动乳酸合成，因此乳酸总产量高。全程光照时，持续合成乳酸，消耗物质和能量较多，影响酵母菌生长繁殖，乳酸总产量低。〖祥解〗基因工程技术的基本步骤：（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成；（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等；（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法；（4）目的基因的检测与鉴定：分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因--DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术；个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。【详析】（1）培养基中的葡萄糖可作为碳源为酿酒酵母提供营养；由图1可知，酿酒酵母导入乳酸脱氢酶基因后表达出乳酸脱氢酶，在无氧条件下将丙酮酸转化为乳酸，同时丙酮酸在丙酮酸脱羧酶催化作用下转化为乙醛，进而转化为乙醇，所以酿酒酵母无氧条件下发酵产物为乳酸、乙醇；（2）①由图2可以看出，光照下融合蛋白空间结构改变，融合蛋白与PC120启动子结合后启动下游基因表达；②由图3可以看出，系统1在黑暗中荧光强度极低，光照后荧光强度升高但显著低于对照组，可知系统1实现了光调控基因表达，但表达量较低；由图2可知系统2在同等光照强度下，系