专题17 基因工程（北京专用）-【好题汇编】5年（2021-2025）高考1年模拟生物真题分类汇编

专题17 基因工程 考点 五年考情（2021-2025） 命题趋势 考点1 基因工程及其应用 （5年5考） 2025-2021年都有考查 1.基因工程是高考的必考内容之一，选择题和非选择题都有呈现，往往作为高考题的最后一题，有一定难度，要求考生在掌握基础知识的基础上，要多了解最新科研信息，同时加强训练，提高解题能力。 考点01 基因工程及应用 1．（2022·北京·高考真题）下列高中生物学实验中，对实验结果不要求精确定量的是（　　） A．探究光照强度对光合作用强度的影响 B．DNA的粗提取与鉴定 C．探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度 D．模拟生物体维持pH的稳定 2．（2021·北京·高考真题）关于物质提取、分离或鉴定的高中生物学相关实验，叙述错误的是（　　） A．研磨肝脏以破碎细胞用于获取含过氧化氢酶的粗提液 B．利用不同物质在酒精溶液中溶解性的差异粗提DNA C．依据吸收光谱的差异对光合色素进行纸层析分离 D．利用与双缩脲试剂发生颜色变化的反应来鉴定蛋白质 3．（2025·北京·高考真题）学习以下材料，回答（1）~（4）题。 野生动物个体识别的新方法 识别野生动物个体有助于野外生态学的研究。近年，人们发现可以从动物粪便中提取该动物的DNA，PCR扩增特定的DNA片段，测定产物的长度或序列，据此可识别个体，在此基础上可以获得野生动物的多种生态学信息。 微卫星DNA是一种常用于个体识别的DNA片段，广泛分布于核基因组中。每个微卫星DNA是一段串联重复序列，每个重复单位长度为2~6bp（碱基对），重复数可以达到几十个（图1）．基因组中有很多个微卫星DNA，分布在不同位置。每个位置的微卫星DNA可视为一个“基因”，由于重复单位的数目不同，同一位置的微卫星“基因”可以有多个“等位基因”，能组成多种“基因型”．分析多个微卫星“基因”，可得到个体特异的“基因型”组合，由此区分开不同的个体。 依据微卫星“基因”两侧的旁邻序列（图1），设计并合成特异性引物，PCR扩增后，检测扩增片段长度，即可得知所测个体的“等位基因”（以片段长度命名），进而获得该个体的“基因型”。例如，图2是对某种哺乳动物个体A和B的一个微卫星“基因”进行扩增后电泳分析的结果示意图，个体A的“基因型”为177/183。    有一个远离大陆的孤岛，陆生哺乳动物几乎无法到达，人类活动将食肉动物貉带到该岛上。科学家在岛上采集貉的新鲜粪便，提取DNA，扩增并分析了10个微卫星“基因”，结果在30份样品中成功鉴定出个体（如表）。几个月后再次采集貉的新鲜粪便，进行同样的分析，在40份样品中成功鉴定出个体（如表）。据此，科学家估算出该岛上貉的种群数量。 两次采样所鉴定出的貉的个体编号 第一次采集的30份粪便样品所对应的个体编号 N01 N02 N03 N04 N05 N06 N07 N08 N08 N09 N10 N11 N12 N12 N13 N14 N14 N15 N16 N17 N18 N18 N19 N20 N21 N22 N22 N23 N24 N24 第二次采集的40份粪便样品所对应的个体编号 N03 N04 N05 N08 N09 N09 N12 N14 N18 N23 N24 N25 N26 N26 N26 N27 N28 N29 N30 N30 N31 N32 N32 N33 N33 N33 N34 N35 N36 N37 N38 N39 N40 N41 N42 N43 N44 N44 N45 N46 (1)图2中个体B的“基因型”为 。 (2)使用微卫星DNA鉴定个体时，能区分的个体数是由微卫星“基因”的数目和 的数目决定的。 (3)科学家根据表1信息，使用了 法的原理来估算这个岛上貉的种群数量，计算过程及结果为 。 (4)在上述研究基础上，利用现有DNA样品，设计一个实验方案，了解该岛貉种群的性别比例 。 4．（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）。 5．（2024·北京·高考真题）灵敏的嗅觉对多数哺乳动物的生存非常重要，能识别多种气味分子的嗅觉神经元位于哺乳动物的鼻腔上皮。科学家以大鼠为材料，对气味分子的识别机制进行了研究。 (1)嗅觉神经元的树突末梢作为感受器，在气味分子的刺激下产生 ，经嗅觉神经元轴突末端与下一个神经元形成的 将信息传递到嗅觉中枢，产生嗅觉。 (2)初步研究表明，气味受体基因属于一个大的基因家族。大鼠中该家族的各个基因含有一些共同序列（保守序列），也含有一些有差异的序列（非保守序列）。不同气味受体能特异识别相应气味分子的关键在于 序列所编码的蛋白区段。 (3)为了分离鉴定嗅觉神经元中的气味受体基因，科学家依据上述保守序列设计了若干对引物（图甲），利用PCR技术从大鼠鼻腔上皮组织mRNA的逆转录产物中分别扩增基因片段，再用限制酶HinfⅠ对扩增产物进行充分酶切。图乙显示用某对引物扩增得到的PCR产物（A）及其酶切片段（B）的电泳结果。结果表明酶切片段长度之和大于PCR产物长度，推断PCR产物由 组成。 (4)在上述实验基础上，科学家们鉴定出多种气味受体，并解析了嗅觉神经元细胞膜上信号转导的部分过程（图丙）。 如果钠离子通道由气味分子直接开启，会使嗅觉敏感度大大降低。根据图丙所示机制，解释少量的气味分子即可被动物感知的原因 。 6．（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 。 7．（2023·北京·高考真题）二十大报告提出“种业振兴行动”。油菜是重要的油料作物，筛选具有优良性状的育种材料并探究相应遗传机制，对创制高产优质新品种意义重大。 (1)我国科学家用诱变剂处理野生型油菜（绿叶），获得了新生叶黄化突变体（黄化叶）。突变体与野生型杂交，结果如图甲，其中隐性性状是 。    (2)科学家克隆出导致新生叶黄化的基因，与野生型相比，它在DNA序列上有一个碱基对改变，导致突变基因上出现了一个限制酶B的酶切位点（如图乙）。据此，检测F2基因型的实验步骤为：提取基因组DNA→PCR→回收扩增产物→ →电泳。F2中杂合子电泳条带数目应为 条。    (3)油菜雄性不育品系A作为母本与可育品系R杂交，获得杂交油菜种子S（杂合子），使杂交油菜的大规模种植成为可能。品系A1育性正常，其他性状与A相同，A与A1杂交，子一代仍为品系A，由此可大量繁殖A。在大量繁殖A的过程中，会因其他品系花粉的污染而导致A不纯，进而影响种子S的纯度，导致油菜籽减产。油菜新生叶黄化表型易辨识，且对产量没有显著影响。科学家设想利用新生叶黄化性状来提高种子S的纯度。育种过程中首先通过一系列操作，获得了新生叶黄化的A1，利用黄化A1生产种子S的育种流程见图丙。    ①图丙中，A植株的绿叶雄性不育子代与黄化A1杂交，筛选出的黄化A植株占子一代总数的比例约为 。 ②为减少因花粉污染导致的种子S纯度下降，简单易行的田间操作用 。 8．（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 。 9．（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≈1：1 ②正常籽粒：干瘪籽粒≈3：1 ③正常籽粒：干瘪籽粒≈7：1 ④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 。 10．（2021·北京·高考真题）新冠病毒（SARS-CoV-2）引起的疫情仍在一些国家和地区肆虐，接种疫苗是控制全球疫情的最有效手段。新冠病毒疫苗有多种，其中我国科学家已研发出的腺病毒载体重组新冠病毒疫苗（重组疫苗）是一种基因工程疫苗，其基本制备步骤是：将新冠病毒的S基因连接到位于载体上的腺病毒基因组DNA中，重组载体经扩增后转入特定动物细胞，进而获得重组腺病毒并制成疫苗。 (1)新冠病毒是RNA病毒，一般先通过 得到cDNA，经 获取S基因，酶切后再连接到载体。 (2)重组疫苗中的S基因应编码________。 A．病毒与细胞识别的蛋白 B．与病毒核酸结合的蛋白 C．催化病毒核酸复制的酶 D．帮助病毒组装的蛋白 (3)为保证安全性，制备重组疫苗时删除了腺病毒的某些基因，使其在人体中无法增殖，但重组疫苗仍然可以诱发人体产生针对新冠病毒的特异性免疫应答。该疫苗发挥作用的过程是：接种疫苗→ → →诱发特异性免疫反应。 (4)重组疫苗只需注射一针即可完成接种。数周后，接种者体内仍然能检测到重组腺病毒DNA，但其DNA不会整合到人的基因组中。请由此推测只需注射一针即可起到免疫保护作用的原因 。 1．（2025·北京·模拟预测）下图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述，正确的是（　　） A．①中Ti质粒应该包含标记基因、复制原点等元件 B．②的构建需要使用限制性核酸内切酶和DNA聚合酶 C．③侵染植物细胞后，重组Ti质粒整合到④的染色体上 D．④的染色体上若含抗虫基因，则⑤就表现出抗虫性状 2．（2025·北京大兴·模拟预测）由于基因工程技术打破了原有物种间的生殖隔离，将遗传关系较远的外源基因导入到一个新的遗传背景，因此如何保障转基因植物的环境安全成为人们广泛关注的热点问题。下列做法错误的是（　　） A．利用农杆菌转化法将抗虫基因导入烟草叶绿体中 B．利用种子特异启动子启动不育基因表达 C．利用基因编辑技术将选择标记基因敲除 D．利用PCR向花瓣发育相关基因引入突变，将植物改造为闭花受精 3．（2025·北京·模拟预测）玉米的抗病和易感病性状受两对等位基因A/a和B/b控制。研究人员选择抗病母本与易感病父本进行杂交，F1全部为抗病，F1自交得F2．可利用PCR技术确定两对基因在染色体上的相对位置关系（不考虑交叉互换）。亲本、F1和F2群体中所有个体PCR扩增产物的电泳结果如图所示，则F1中A/a和B/b在染色体上的位置关系正确的是（    ）    A．   B．   C．   D．   4．（2025·北京昌平·二模）H18杂交瘤细胞能够产生抗人肝癌单克隆抗体，但该细胞在培养过程中的凋亡现象制约着其生产能力的提高。Bcl-XL是一种抗凋亡蛋白，利用Bcl-XL基因改造杂交瘤细胞，获得了稳定表达Bcl-XL的杂交瘤细胞。下列说法错误的是（　　） A．制备H18杂交瘤细胞利用了动物细胞融合技术 B．利用产生特定抗体的B细胞与瘤细胞制备H18杂交瘤细胞 C．将Bcl-XL基因直接注射至H18杂交瘤细胞可实现稳定表达 D．经筛选可获得既抗凋亡又能分泌单克隆抗体的杂交瘤细胞 5．（2025·北京海淀·二模）为合成出局部为双链的RNA用于沉默特定基因，先将目的基因X从重组质粒pHIBS切割出来，再巧妙地连接到质粒载体pUAST中，如下图，其中质粒只展示了局部。 下列叙述正确的是（　　） A．该操作过程中还需要DNA连接酶和耐高温的DNA聚合酶 B．利用B和Bg、S和Xh黏性末端相同，实现基因X与pUAST连接 C．基因X的DNA片段需要完整保留启动子和终止子区域 D．可以用E和Bg，或者Xh和K双酶切重组pUAST 6．（2025·北京昌平·二模）下图为利用定点突变技术改造基因的过程示意图，相关叙述错误的是（　　） A．需要设计并合成一段含有突变碱基的DNA引物 B．该技术能够实现特异性地替换任何一个特定碱基 C．通过电泳检测产物大小，即可确认基因突变是否成功 D．利用上述技术能够改造蛋白质的结构和功能 7．（2025·北京海淀·二模）高中生物实验中，下列利用酒精进行的实验操作与目的不符的是（　　） A．观察花生子叶脂肪颗粒——洗去多余的苏丹Ⅲ染液 B．观察洋葱根尖有丝分裂——用于配制解离液使组织细胞分离开来 C．DNA的粗提取与鉴定——用于溶解DNA以除去杂质 D．培养菊花茎段愈伤组织——避免愈伤组织受到杂菌污染 8．（2025·北京海淀·二模）下列各项中，化学本质差别最大的是（　　） A．质粒和启动子 B．染色质和染色体 C．光合色素和淀粉酶 D．细胞骨架和抗体 9．（2025·北京西城·二模）下列高中生物学实验过程中不需要加热的是（　　） A．用斐林试剂检测白梨汁中的还原性糖 B．观察黑藻叶片细胞的质壁分离及复原 C．用二苯胺试剂鉴定粗提取的DNA D．DNA片段的扩增（PCR）及电泳鉴定 10．（2025·北京·模拟预测）靶向抗癌药物EGFR抑制剂的早期治疗是有效的，但后期癌细胞产生耐药性，使癌症无法根治。科学家通过基因工程开发出基因驱动癌细胞联合靶向抗癌药物来根治癌症。 (1)对癌细胞进行转基因操作时，常用的“分子运输车”是质粒，此外还可以是 。 (2)已知细胞膜上存在表皮生长因子受体EGFR，接受生长因子刺激后发生磷酸化，进而激活下游激酶，完成细胞增殖。肺癌细胞内EGFR含量远高于正常细胞。EGFR抑制剂是治疗癌症的靶向药物。科学家向肺癌细胞内导入SvEGFR融合基因表达载体获得转基因癌细胞，表达出融合蛋白，如图1所示。测定转基因癌细胞（S）内相关蛋白含量，如图2所示。 由图1可知，vEGFR 是活化下游激酶的必要条件。 图2中第2、4组结果显示 ，说明在二聚化诱导剂作用下，靶向药物EGFR抑制剂失去了抑癌效果，S产生了耐药性。进一步研究发现，转SvEGFR的S癌细胞在特定条件下增殖能力强于普通癌细胞。 (3)科学家向上述S内进一步转入CyD基因表达载体构建基因驱动癌细胞（SC），CyD编码胞嘧啶脱氨酶，能将无细胞毒性的5-氟胞嘧啶（5-FC）转化为强效细胞毒素5-氟尿嘧啶（5-FU），5-FU能杀死癌细胞。基于上述研究，科学家开展体外实验验证基因驱动癌细胞是否具有治疗效果。 上图中i、ii、iii处分别应加入__________。 A．EGFR抑制剂 B．二聚化诱导剂 C．5-FC D．癌细胞 E．耐药癌细胞 F．SC癌细胞 (4)该研究为不同类型癌症的治疗奠定了基础，若对基因驱动癌细胞进行改造以实现精准个性化医疗，请提出改造思路 。 11．（2025·北京丰台·二模）为探究Z蛋白在水稻干旱胁迫响应中的作用，科研人员进行如下研究。 (1)茉莉酸是植物激素之一，可作为 调节植物的干旱胁迫响应。干旱条件下，茉莉酸含量上升，促进Z蛋白降解。 (2)研究者获得了Z基因的T-DNA插入纯合突变体。图1为突变体的T-DNA插入位点结构图（P1～P4表示不同的引物）以及电泳结果。已知PCR无法扩增完整的Z基因和T-DNA，请在图1的①、②处选填引物组合。① 、② (3)研究者检测离体叶片的脯氨酸含量（含量越高，植物的抗旱性越强），结果如图2，说明Z蛋白降低水稻的抗旱性，依据是：与野生型相比， 。 (4)茉莉酸信号通路中存在转录激活因子M，为探究Z蛋白与M蛋白的关系，研究者将荧光素酶蛋白切成nLUC和cLUC两个功能片段，构建相关表达载体并导入烟草细胞，观察到如下结果（已知完整的荧光素酶可以催化氧化荧光素发出荧光）。请分析第4组出现荧光的原因 。 组别 表达载体组合 操作 预期实验结果 1 nLUC、cLUC 导入烟草细胞 无荧光 2 nLUC、cLUC-M 无荧光 3 cLUC、Z-nLUC 无荧光 4 cLUC-M、Z-nLUC 有荧光 (5)进一步研究发现Z蛋白抑制M蛋白的活性，M蛋白能与干旱胁迫响应基因R1、R2的启动子结合。检测水稻中R1、R2的表达情况，结果如图3。 综合上述研究，茉莉酸调节植物干旱胁迫响应的机制是：干旱条件下，茉莉酸含量升高，Z蛋白被降解， ，植株抗旱性增强。 12．（2025·北京东城·二模）CRISPR-Cas9基因编辑技术与AAV病毒结合使用是目的基因靶向敲入的有效途径。 (1)gRNA和Cas9蛋白是CRISPR-Cas9系统的关键组成，如图1，gRNA根据 原则与靶序列特异性结合后，实现Cas9的定点切割。AAV是DNA病毒，在基因工程中作为 将目的基因导入受体细胞，其两端的ITR序列相同，是病毒复制和包装必需的。Cas9切割靶序列后，AAV基因组提供DNA修复的模板，从而实现目的基因的敲入。    (2)将图1中的CRISPR-Cas9相关DNA片段和AAV基因组导入人多能干细胞，一段时间后，分别提取DNA，同时加入图1所示的引物1、2、3进行扩增，结果如图2。 引物1和2扩增后检测到条带说明 。根据图2结果推测，同源染色体中只有一条染色体敲入了目的基因的组别是 。 (3)用图1中引物1和4对（2）提取的DNA进行扩增，结果如图3。为解释图3结果，研究人员检测了细胞中敲入目的基因的拷贝数，结果如图4。 ①图4中的B组结果对应图3中的 组。 ②在图4中找到S4组的对应结果，并据此解释图3中S4组无条带的原因。 。 (4)进一步研究发现，在某些组别中出现多个AAV基因组DNA通过ITR序列连续串联插入，这类细胞的比例高达39%。请对CRISPR-Cas9相关DNA片段进行改进，以降低AAV基因组DNA串联插入细胞的比例，方案是 。 13．（2025·北京海淀·二模）大肠杆菌是基因工程中应用最广泛的受体细胞。研究者利用大肠杆菌开展转录起始和调控机制的研究。 (1)作为基因工程载体的质粒上一般含有启动子、 （至少填2个）等序列，其中启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位。 (2)研究者利用大肠杆菌质粒进行体外单轮转录实验：用限制酶切割质粒，获得包含启动子序列的DNA模板，与足量RNA聚合酶混合并保温，使RNA聚合酶充分结合至启动子；依次加入足量的肝素（能与游离的RNA聚合酶结合，使其不能再结合启动子）和放射性标记的4种核糖核苷酸，一段时间后电泳检测转录产物，结果如图1。 ①电泳结果显示，除了正常长度的RNA外，转录还会产生 ，研究者称其为“无效转录物”。 ②对“无效转录物”的产生机制有两种假说： a．一个RNA聚合酶与启动子结合后，先反复转录出多个无效转录物，然后该聚合酶在DNA上延伸并只转录出一个正常长度的RNA，最后从DNA上脱离。 b．一个RNA聚合酶与启动子结合后，仅转录出一个RNA，该聚合酶就从DNA上脱离；转录出的RNA多数为无效转录物，少数为正常长度的RNA。 单轮转录实验中，若DNA模板的数目（m）、无效转录物的数目（p）、正常长度RNA的数目（q）之间存在数量关系 （用m、p、q表示），则支持假说a。 (3)阻遏蛋白R能与启动子附近下游序列结合，抑制转录。设计实验探究R的作用是抑制RNA聚合酶与启动子的结合，还是抑制RNA聚合酶在DNA上的延伸。 ①其中实验组的步骤如下。请将正确的试剂对应的字母填入横线上。 DNA模板与足量 混合并保温，再加入足量 混合并保温；依次加入足量的 和 反应一段时间，然后加入 再反应一段时间，电泳检测转录产物。 a．IPTG（使R脱离且不再与DNA结合） b．肝素 c．RNA聚合酶 d．放射性标记的4种核糖核苷酸 e．阻遏蛋白R ②电泳结果如图2，表明R 。 14．（2025·北京海淀·二模）为监测、调控和利用细菌的葡萄糖代谢途径，优化目标产物的生产过程，研究者尝试通过基因工程技术构建生物传感器。 (1)将GFP（绿色荧光蛋白）基因作为报告基因，构建出基因表达载体（R），将其导入大肠杆菌时，应先用 处理大肠杆菌。 (2)PE基因编码的PE酶催化E蛋白磷酸化，磷酸化的E蛋白可转运葡萄糖进入大肠杆菌细胞，转运葡萄糖后E蛋白去磷酸化。M蛋白是一种转录抑制因子。R作为生物传感器，包括启动子（P）、GFP基因和PE基因等元件，工作过程如图1、图2。    ①据图1、图2可知，存在葡萄糖时，葡萄糖通过E蛋白转运进入细胞中后被磷酸化，推测M蛋白 ，PE表达产物可使E蛋白重新磷酸化。 ②在周围环境中葡萄糖存在状态不同时，R均可监测大肠杆菌的葡萄糖摄取状态，请阐释其工作原理 。 ③在含有葡萄糖的培养基中培养转入R的大肠杆菌，分别在不同培养时间检测 和荧光强度。若结果显示二者呈正相关，则可确定该生物传感器具有检测可靠性。 (3)在工业发酵生产色氨酸过程中，研究者利用R监测大肠杆菌对葡萄糖的摄取，发现菌体摄入的葡萄糖偏多，因为代谢过程中形成了一些副产品，导致生产成本偏高。已知大肠杆菌C基因编码的蛋白C可结合启动子Pc，促进RNA聚合酶也结合Pc；当胞内葡萄糖含量较高时，C蛋白无法结合Pec，Pc无法启动下游基因转录。研究者将R的启动子Р更换为启动子Pc，解决葡萄糖摄取偏多导致浪费的问题。请在表格中补充不同条件下，2个调控元件对R的精准调控过程。“+”表示相应蛋白结合、“-”表示相应蛋白脱离。 条件 Pc中C蛋白的结合序列 M蛋白的结合序列 无葡萄糖 + + 低浓度葡萄糖 ⅰ． ⅱ． 高浓度葡萄糖 ⅲ． ⅳ． 15．（2025·北京海淀·一模）蛋白质是生命活动的主要承担者。科研人员利用细胞内已有蛋白质L创建出一种能被更精准调控的蛋白模块，为疾病治疗提供新的方向。 (1)正常细胞内，L蛋白的功能在不同条件下会发生动态的变化。L蛋白与连接的X（可变蛋白质组分）构成蛋白模块。在25℃下，L蛋白的 发生改变，定位到细胞膜上，进而活化Ⅹ蛋白，激活下游信号通路，如图1。 (2)科研人员构建编码L-X蛋白模块的基因表达载体，导入到动物细胞中。利用PCR技术筛选成功构建的基因表达载体，最佳引物组合是图2中的 。 (3)诱导上述细胞表达L-X蛋白模块，进行25℃/37℃温度转换，检测蛋白模块与细胞膜的结合情况。结果显示，经过多次温度转换，L-X蛋白模块响应模式始终相似，表明该蛋白模块的优点是具有 。 (4)活化的C蛋白可启动细胞凋亡通路，诱导细胞凋亡。X选用C蛋白，组成L-C蛋白模块。向小鼠左侧后腿注射肿瘤细胞，右侧注射表达L-C蛋白模块的同种肿瘤细胞，并对右侧后腿进行局部冷却处理。与对照组相比，一周后左侧肿瘤体积显著减小。请结合免疫学原理，补充左侧肿瘤被抑制的途径： 右侧后腿局部冷却处理→①→释放肿瘤抗原→②→左侧后腿肿瘤被抑制。 (5)目前，主要采用光激活蛋白G组成G-C蛋白模块治疗癌症，但是治疗深层组织癌症的 效果不佳。L-C蛋白模块比G-C蛋白模块更具有临床应用优势，利用下列材料和设备验 证该推测，请写出实验设计思路 。 主要实验材料和设备：琼脂（模拟人体组织）、L细胞（表达L-TEV蛋白模块和荧光蛋白的细胞）、G细胞（表达G-TEV蛋白模块和荧光蛋白的细胞）、光源、冷却装置、荧光检测系统。 注：活化的TEV蛋白可诱导荧光蛋白发出荧光，荧光不会激活L或G蛋白。 16．（2025·北京东城·一模）学习以下材料，回答（1）〜（5）题。 蛋白质质量检测传感器的设计 在利用基因工程表达外源蛋白的过程中，大肠杆菌是一种应用最为广泛的受体细胞。然而，在大肠杆菌中表达的外源蛋白会发生错误折叠。因此常需要通过修改目的基因编码区（DNA中能够编码蛋白质的区域）序列，以促进蛋白质的正确折叠。 解决上述问题的思路是：构建目的基因编码区序列随机突变文库，从中筛选蛋白质正确折叠的突变体。基因编码区的突变会造成翻译不能正常进行。正常翻译指组成蛋白质的氨基酸数目不变，且只有个别氨基酸发生替换。这就需要有相应的传感器进行检测。 大肠杆菌中的蛋白D与蛋白R结合。处于热应激状态时，蛋白D转而与错误折叠蛋白结合，从而释放蛋白R，促进热休克蛋白基因的转录。根据上述原理，研究人员设计了两种传感器（部分结构如图1），将重组质粒1、2共同导入大肠杆菌，检测荧光情况，从而可进一步筛选出理想的蛋白突变体。 在实践中发现，由于RFP结构较复杂，有时会影响到待测蛋白的折叠，造成检测结果不准确。原核生物的mRNA常常以多顺反子的形式存在，多顺反子是指一个mRNA分子的不同区域编码不同的多肽链。这些多肽链对应的DNA片段串联排列，拥有同一个启动子和终止子，但对应的mRNA区域的起始密码子上游都各自拥有一个核糖体结合位点——RBS序列。核糖体与RBS结合，以起始翻译。近年来发现，有些多顺反子结构中，mRNA由于局部的碱基配对形成发卡结构（图2），因此只有顺反子1完成翻译后，核糖体才能移动并破坏发卡结构，顺反子2开始翻译。由此，研究人员开发出了更为高效的蛋白质质量检测系统。 (1)基因工程操作过程中，以大肠杆菌作为受体细胞时，需用 处理，使细胞易于吸收周围环境中的DNA。 (2)文中提到基因编码区的突变会造成翻译不能正常进行，请根据所学知识推测原因 。 (3)图1中重组质粒1、2分别用于检测待测蛋白能否 。若大肠杆菌中存在理想的蛋白突变体，在热应激条件下的荧光情况是 。 (4)下列关于多顺反子的叙述正确的是________。 A．多顺反子mRNA上一般只存在一个RBS序列 B．图1重组质粒1中融合基因的mRNA是多顺反子 C．图2所示的多顺反子中发卡结构的形成依赖于氢键 D．图2中两个顺反子的翻译过程互相不干扰 (5)为避免RFP对待测蛋白折叠的影响，对重组质粒1进行了如图3的改进，再与重组质粒2共同导入受体细胞。请根据本文信息对图3所示方案进行修正，画图表示修正后的DNA和转录形成的mRNA结构，并标出各部分名称 。 17．（2025·北京东城·一模）增加种植密度是提高玉米产量的关键策略。 (1)光是植物光合作用的 来源，密植导致植株的中下部冠层光合作用强度降低的原因 是 。 (2)品系甲的上中下部叶片角度较野生型有不同程度减小，根据图1实验结果，甲更适宜密植体现在 。经鉴定品系甲的Lac1基因发生突变，Lac1是激素BRs合成的关键酶。 (3)已知RAVL1是调控叶角度的关键因子，为检测其是否能结合Lac1基因的启动子序列，构建含有下列基因组件的重组质粒： 酵母菌E自身不能合成色氨酸和亮氨酸这两种必需氨基酸。将重组质粒c和d共同导入E作为实验组，以分别导入a和b，a和d、b和c的E作为对照组。在进行转化操作时，酵母菌应接种于 的培养基中进行筛选与鉴定。  培养后，实验组和对照组的菌落颜色分别为 。经过后续实验，最终证明RAVL1可结合Lac1启动子并激活基因转录。 (4)密植导致玉米植株叶片角度减小。当密植时红光和远红光比率（R/FR）降低，诱导R/FR感受器PhyA含量升高。实验发现PhyA可与RAVL1结合，为探究二者之间的调控关系，将等量标记的RAVL1蛋白与不同处理的植株叶片提取液混合，24分钟后检测标记的RAVL1蛋白含量，结果如图2。 请综合上述结果，完善玉米通过叶片角度动态响应植株密度变化的机制图 （任选一个过程，以未选择的条件为对照，在方框中以文字和箭头的形式作答）。 18．（2025·北京·模拟预测）研究者构建了一种基因表达可控的工程菌，无创地用于人体特定部位实体瘤的免疫治疗。 (1)大肠杆菌 （Ec）的基因操作技术成熟，体积小且其异化作用类型为 ，所以能进入实体瘤内部缺氧环境并保持较强活性，因此可以用于构建工程菌。 (2)研究者利用温度敏感型转录调控因子Tc142——37℃时抑制启动子pRL，42℃时无抑制作用（pRL可启动转录），构建了温控表达的质粒系统。由于免疫疗法需要数周才能见效，研究者设计了“基因电路”———一次短暂的温度激活后可维持长期的基因表达的质粒，核心结构见图1。其中，aPD-Ll基因的表达产物抗PD-Ll抗体会解除癌细胞对细胞毒性T细胞的抑制。 请完善该电路构建及工作原理（填字母）： 目的基因及质粒，获得“基因电路”重组质粒，导入大肠杆菌→受体菌处于37℃时，蛋白Tcl42抑制启动子pRL→ →无抗PD-Ll抗体合成→ →解除蛋白Tcl42对启动子pRL的抑制→ → → 受体菌合成GFP，并分泌大量抗PD-Ll抗体。 a．重组酶Bxb1基因无法表达b．受体菌的环境温度升温至42℃c．用不同的限制酶、DNA连接酶分别处理d．启动子p7启动荧光蛋白GFP基因、aPD-Ll基因的转录e．重组酶Bxbl基因表达，引起启动子p7两侧发生重组 (3)将上述构建的重组质粒导入大肠杆菌，在37℃、含有 的培养基上筛选、获得温控工程菌（EcT）。若42℃时上述菌落可观察到 ，则说明该EcT可用于免疫治疗。 (4)聚焦超声装置（FUS）可以使动物特定范围的组织快速升温至42℃。为验证EcT的肿瘤治疗效果，选取若干组生理状态相近的小鼠，进行肿瘤建模，分别依次注射相应细菌、FUS处理，并定期检测、记录肿瘤体积变化，处理及结果见图 2。请评价该实验方案，并说明理由 。 19．（2025·北京·模拟预测）阅读下面的材料，回答问题。 新的基因编辑工具——接桥接RNA 基因组编辑技术是指对生物体基因组特定位点进行定点“修改”的操作，从而精准地改变生物体的遗传信息。科研人员新近发现一种更加精准有效的用于基因组编辑的工具——桥接RNA。 S基因能编码重组酶，但其发挥作用的过程中，需要一段特殊的RNA参与，这一段特殊的RNA由S基因上游的非编码区转录而来。这段RNA发生折叠，在空间上形成三个茎环，其中第二、三茎环中间各自形成一个大的泡状结构，如图1。第二茎环与可插入目标片段的靶标序列结合，其中上半链和下半链分别有一部分与靶标序列的左侧和右侧序列结合。第三茎环与含有目标片段的供体序列结合，其中上半链和下半链分别有一部分与供体序列的左侧和右侧序列结合。第二、三茎环将靶标序列和供体序列结合在一起，使其在空间上相互靠近，所以称其为桥接RNA，再与重组酶结合形成图2所示的复合物。重组酶可以识别并切割靶标序列和供体序列的特定部位，将供体序列中的目标片段插入到靶标序列中，实现基因重组，如图3。    此外，可以对桥接RNA的第二、三茎环进行人工设计，用以结合和重组不同的DNA片段，突破了以往基因编辑中目标片段大小的限制，为基因组设计敞开新的大门。 (1)设计桥接RNA茎环中的结合序列需要明确靶标序列和供体序列的碱基排序，然后通过人工合成的方式获取与桥接RNA对应的特定DNA序列，并利用 技术大量扩增。 (2)根据已学和文中信息推测，下列关于桥接RNA的叙述，错误的是 （多选）。 a．控制重组酶和桥接RNA合成的DNA上有RNA聚合酶结合位点 b．桥接RNA的第二、三茎环用于识别并切割靶标序列和供体序列 c．重组酶切割桥接RNA拉近的靶标序列和供体序列，实现DNA重组 d．重组酶-桥接RNA复合物不能实现基因突变或染色体变异 (3)科研人员发现大肠杆菌中质粒B上的卡那霉素抗性基因不能表达，若用本文中的工具向质粒B中插入启动子，实验流程为：向大肠杆菌中转入另一质粒，包含 →将该质粒 →使用含有卡那霉素的培养基筛选→获取基因编辑成功的菌株。 (4)请设计绿色荧光蛋白（GFP）报告系统，在答题纸上用图例示意GFP基因和终止子位置，经重组酶-桥接RNA复合物处理可使其从无荧光变为能发出绿色荧光 。    1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题17 基因工程 考点 五年考情（2021-2025） 命题趋势 考点1 基因工程及其应用 （5年5考） 2025-2021年都有考查 1.基因工程是高考的必考内容之一，选择题和非选择题都有呈现，往往作为高考题的最后一题，有一定难度，要求考生在掌握基础知识的基础上，要多了解最新科研信息，同时加强训练，提高解题能力。 考点01 基因工程的应用 1．（2022·北京·高考真题）下列高中生物学实验中，对实验结果不要求精确定量的是（　　） A．探究光照强度对光合作用强度的影响 B．DNA的粗提取与鉴定 C．探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度 D．模拟生物体维持pH的稳定 【答案】B 【分析】探究光照强度对光合作用强度的影响，自变量是光照强度，因变量是光合作用强度，需要精确测定不同光照强度下光合作用强度，要求精确定量。 【详解】A、探究光照强度对光合作用强度的影响，需要测定不同光照强度下光合作用强度，要求精确定量，A错误； B、DNA的粗提取与鉴定属于物质提取与鉴定类的实验，只需观察是否有相关现象，不需要定量，故对实验结果不要求精确定量，B正确； C、探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度，需要明确不同生长素类调节剂浓度下根的生长情况，要求定量，C错误； D、模拟生物体维持pH的稳定，需要用pH试纸测定溶液pH值，需要定量，D错误。 故选B。 2．（2021·北京·高考真题）关于物质提取、分离或鉴定的高中生物学相关实验，叙述错误的是（　　） A．研磨肝脏以破碎细胞用于获取含过氧化氢酶的粗提液 B．利用不同物质在酒精溶液中溶解性的差异粗提DNA C．依据吸收光谱的差异对光合色素进行纸层析分离 D．利用与双缩脲试剂发生颜色变化的反应来鉴定蛋白质 【答案】C 【分析】绿叶中色素的提取和分离实验，提取色素时需要加入无水乙醇（溶解色素）、石英砂（使研磨更充分）和碳酸钙（防止色素被破坏）；分离色素时采用纸层析法，原理是色素在层析液中的溶解度不同，随着层析液扩散的速度不同，最后的结果是观察到四条色素带，从上到下依次是胡萝卜素（橙黄色）、叶黄素（黄色）、叶绿素a（蓝绿色）、叶绿素b（黄绿色）。 【详解】A、肝脏细胞中存在过氧化氢酶，故需要破碎细胞制成肝脏研磨液来获得过氧化氢酶的粗提液，A正确； B、不同物质在酒精溶液中的溶解度不同，故可粗提取DNA，B正确； C、依据光合色素在层析液中的溶解度不同，对光合色素进行纸层析分离，C错误； D、蛋白质与双缩脲试剂会发生紫色反应，可以利用与双缩脲试剂发生颜色变化的反应来鉴定蛋白质，D正确。 故选C。 3．（2025·北京·高考真题）学习以下材料，回答（1）~（4）题。 野生动物个体识别的新方法 识别野生动物个体有助于野外生态学的研究。近年，人们发现可以从动物粪便中提取该动物的DNA，PCR扩增特定的DNA片段，测定产物的长度或序列，据此可识别个体，在此基础上可以获得野生动物的多种生态学信息。 微卫星DNA是一种常用于个体识别的DNA片段，广泛分布于核基因组中。每个微卫星DNA是一段串联重复序列，每个重复单位长度为2~6bp（碱基对），重复数可以达到几十个（图1）．基因组中有很多个微卫星DNA，分布在不同位置。每个位置的微卫星DNA可视为一个“基因”，由于重复单位的数目不同，同一位置的微卫星“基因”可以有多个“等位基因”，能组成多种“基因型”．分析多个微卫星“基因”，可得到个体特异的“基因型”组合，由此区分开不同的个体。 依据微卫星“基因”两侧的旁邻序列（图1），设计并合成特异性引物，PCR扩增后，检测扩增片段长度，即可得知所测个体的“等位基因”（以片段长度命名），进而获得该个体的“基因型”。例如，图2是对某种哺乳动物个体A和B的一个微卫星“基因”进行扩增后电泳分析的结果示意图，个体A的“基因型”为177/183。    有一个远离大陆的孤岛，陆生哺乳动物几乎无法到达，人类活动将食肉动物貉带到该岛上。科学家在岛上采集貉的新鲜粪便，提取DNA，扩增并分析了10个微卫星“基因”，结果在30份样品中成功鉴定出个体（如表）。几个月后再次采集貉的新鲜粪便，进行同样的分析，在40份样品中成功鉴定出个体（如表）。据此，科学家估算出该岛上貉的种群数量。 两次采样所鉴定出的貉的个体编号 第一次采集的30份粪便样品所对应的个体编号 N01 N02 N03 N04 N05 N06 N07 N08 N08 N09 N10 N11 N12 N12 N13 N14 N14 N15 N16 N17 N18 N18 N19 N20 N21 N22 N22 N23 N24 N24 第二次采集的40份粪便样品所对应的个体编号 N03 N04 N05 N08 N09 N09 N12 N14 N18 N23 N24 N25 N26 N26 N26 N27 N28 N29 N30 N30 N31 N32 N32 N33 N33 N33 N34 N35 N36 N37 N38 N39 N40 N41 N42 N43 N44 N44 N45 N46 (1)图2中个体B的“基因型”为 。 (2)使用微卫星DNA鉴定个体时，能区分的个体数是由微卫星“基因”的数目和 的数目决定的。 (3)科学家根据表1信息，使用了 法的原理来估算这个岛上貉的种群数量，计算过程及结果为 。 (4)在上述研究基础上，利用现有DNA样品，设计一个实验方案，了解该岛貉种群的性别比例 。 【答案】(1)174/174 (2)重复单位 (3) 标记重捕 根据标记重捕法的计算公式N=（M×n）/m，则该岛上豹的种群数量N=(24×32)/10≈77（只）。 (4)从现有 DNA 样品中，选择 Y 染色体上特有的微卫星 DNA 序列，设计特异性引物；对所有 DNA 样品进行 PCR 扩增；对扩增产物进行电泳分析，若能扩增出相应条带，则该个体为雄性，若不能扩增出相应条带，则该个体为雌性；统计雄性和雌性个体的数量，从而计算出该岛豹种群的性别比例。 【分析】标记重捕法是一种用于估算动物种群数量的常用方法。其原理是在被调查种群的活动范围内，捕获一部分个体，做上标记后再放回原来的环境，经过一段时间后进行重捕，根据重捕到的动物中标记个体数占总个体数的比例，来估计种群密度。标记重捕法适用于活动能力强、活动范围大的动物，使用时需要满足一定条件，比如标记个体与未标记个体在重捕时被捕获的概率相等，在调查期间没有个体迁入、迁出、出生、死亡等。 【详解】（1）从图 2 中可知，个体 B 扩增后的电泳条带对应的片段只有长度为 174 ，根据 “以片段长度命名” 等位基因进而确定基因型的规则，个体 B 的 “基因型” 为 174/174。 （2）根据题干信息 “每个位置的微卫星 DNA 可视为一个‘基因’，由于重复单位的数目不同，同一位置的微卫星‘基因’可以有多个‘等位基因’，能组成多种‘基因型’，分析多个微卫星‘基因’，可得到个体特异的‘基因型’组合，由此区分开不同的个体” 可知，使用微卫星 DNA 鉴定个体时，能区分的个体数是由微卫星 “基因” 的数目和重复单位的数目决定的。 （3）科学家采用了标记重捕法的原理来估算种群数量。第一次采集 30 份粪便样品鉴定出 24 个不同个体（相当于标记数M=24），第二次采集 40 份粪便样品鉴定出 32 个不同个体（相当于重捕数n=32），其中两次都有的个体数为 10 个（相当于重捕中被标记的个体数m=10）。根据标记重捕法的计算公式N=（M×n）/m，则该岛上豹的种群数量N=(24×32)/10≈77（只）。 （4）从现有 DNA 样品中，选择 Y 染色体上特有的微卫星 DNA 序列，设计特异性引物。 对所有 DNA 样品进行 PCR 扩增。 对扩增产物进行电泳分析，若能扩增出相应条带，则该个体为雄性；若不能扩增出相应条带，则该个体为雌性。 统计雄性和雌性个体的数量，从而计算出该岛豹种群的性别比例。 4．（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) 稳定性差异 选择性表达 (2)C (3)各组织器官中G和H的mRNA (4) 【分析】【关键能力】 （1）信息获取与加工 题干关键信息 所学知识 信息加工 细胞分化 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 基因表达 包括转录和翻译 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 （2）逻辑推理与论证 【详解】（1）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。 （2）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。 （3）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。 （4）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，可将图B所示载体去掉基本启动子，则该载体插入基因内部后才会发挥作用，图如下： 。 5．（2024·北京·高考真题）灵敏的嗅觉对多数哺乳动物的生存非常重要，能识别多种气味分子的嗅觉神经元位于哺乳动物的鼻腔上皮。科学家以大鼠为材料，对气味分子的识别机制进行了研究。 (1)嗅觉神经元的树突末梢作为感受器，在气味分子的刺激下产生 ，经嗅觉神经元轴突末端与下一个神经元形成的 将信息传递到嗅觉中枢，产生嗅觉。 (2)初步研究表明，气味受体基因属于一个大的基因家族。大鼠中该家族的各个基因含有一些共同序列（保守序列），也含有一些有差异的序列（非保守序列）。不同气味受体能特异识别相应气味分子的关键在于 序列所编码的蛋白区段。 (3)为了分离鉴定嗅觉神经元中的气味受体基因，科学家依据上述保守序列设计了若干对引物（图甲），利用PCR技术从大鼠鼻腔上皮组织mRNA的逆转录产物中分别扩增基因片段，再用限制酶HinfⅠ对扩增产物进行充分酶切。图乙显示用某对引物扩增得到的PCR产物（A）及其酶切片段（B）的电泳结果。结果表明酶切片段长度之和大于PCR产物长度，推断PCR产物由 组成。 (4)在上述实验基础上，科学家们鉴定出多种气味受体，并解析了嗅觉神经元细胞膜上信号转导的部分过程（图丙）。 如果钠离子通道由气味分子直接开启，会使嗅觉敏感度大大降低。根据图丙所示机制，解释少量的气味分子即可被动物感知的原因 。 【答案】(1) 兴奋/动作电位/神经冲动 突触 (2)非保守 (3)长度相同但非保守序列不同的DNA片段 (4)少量的气体分子通过活化的G蛋白、活化的C酶，在C酶的催化下合成大量的cAMP使Na+通道打开，Na+内流，神经元细胞膜上产生动作电位，气味分子被动物感知 【分析】【关键能力】 （1）信息获取与加工 题干关键信息 所学知识 信息加工 感受器 接受刺激并产生兴奋 感受器接受刺激后产生兴奋，兴奋通过传入神经将兴奋传到神经中枢，在大脑皮层产生相应的感觉 PCR产物含保守序列和非保守序列 蛋白质功能不同，说明其结构不同 关键在于非保守序列所编码的蛋白区段 不同气味受体能特异识别相应气味分子 说明不同气味受体的蛋白质结构不同 （2）逻辑推理与论证 【详解】（1）气味分子刺激感受器产生兴奋。嗅觉神经元轴突末端、神经元间隙与下一个神经元组成突触，包括突触前膜、突触间隙和突触后膜。 （2）不同气味受体能特异性识别相应气味分子的关键在于蛋白质中结构不同的部分，由非保守序列编码。 （3）由图可知，PCR产物含保守序列和非保守序列，若非保守序列不同，酶切产物的长度可能不同，导致酶切片段长度之和大于PCR产物长度，因此PCR产物由长度相同但非保守序列不同的DNA片段组成。 （4）由图丙可知，少量的气体分子通过活化G蛋白使得C酶活化，在C酶的催化下，由ATP合成大量的cAMP ，促使Na+通道打开，Na+内流，导致神经元细胞膜上产生动作电位，气味分子被动物感知。 6．（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) Q R (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 【分析】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。 【详解】（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。 7．（2023·北京·高考真题）二十大报告提出“种业振兴行动”。油菜是重要的油料作物，筛选具有优良性状的育种材料并探究相应遗传机制，对创制高产优质新品种意义重大。 (1)我国科学家用诱变剂处理野生型油菜（绿叶），获得了新生叶黄化突变体（黄化叶）。突变体与野生型杂交，结果如图甲，其中隐性性状是 。    (2)科学家克隆出导致新生叶黄化的基因，与野生型相比，它在DNA序列上有一个碱基对改变，导致突变基因上出现了一个限制酶B的酶切位点（如图乙）。据此，检测F2基因型的实验步骤为：提取基因组DNA→PCR→回收扩增产物→ →电泳。F2中杂合子电泳条带数目应为 条。    (3)油菜雄性不育品系A作为母本与可育品系R杂交，获得杂交油菜种子S（杂合子），使杂交油菜的大规模种植成为可能。品系A1育性正常，其他性状与A相同，A与A1杂交，子一代仍为品系A，由此可大量繁殖A。在大量繁殖A的过程中，会因其他品系花粉的污染而导致A不纯，进而影响种子S的纯度，导致油菜籽减产。油菜新生叶黄化表型易辨识，且对产量没有显著影响。科学家设想利用新生叶黄化性状来提高种子S的纯度。育种过程中首先通过一系列操作，获得了新生叶黄化的A1，利用黄化A1生产种子S的育种流程见图丙。    ①图丙中，A植株的绿叶雄性不育子代与黄化A1杂交，筛选出的黄化A植株占子一代总数的比例约为 。 ②为减少因花粉污染导致的种子S纯度下降，简单易行的田间操作用 。 【答案】(1)黄化叶 (2) 用限制酶B处理 3 (3) 1/2 在开花前把田间出现的绿叶植株除去 【分析】基因突变是DNA分子中碱基对的增添、缺失或替换而引起的基因结构的改变。碱基对的增添、缺失或替换如果发生在基因的非编码区，则控制合成的蛋白质的氨基酸序列不会发生改变；如果发生在编码区，则可能因此基因控制合成的蛋白质的氨基酸序列改变。 【详解】（1）野生型油菜进行自交，后代中既有野生型又有叶黄化，由此可以推测黄化叶是隐性性状。 （2）检测F2基因型的实验步骤为：：提取基因组DNA→PCR→回收扩增产物→用限制酶B处理→电泳。野生型基因电泳结果有一条带，叶黄化的基因电泳结果有两条带，则F2中杂合子电泳条带数目应为3条。 （3）①品系A1育性正常，其他性状与A相同，A与A1杂交，子一代仍为品系A，推测不育基因位于细胞质中，A植株的绿叶雄性不育子代仍为雄性不育，且为绿叶杂合子，与黄化A1（aabb）杂交，后代中一半黄化，一半绿叶，筛选出的黄化A植株（Aabb）占子一代总数的比例约为1/2。 ②A不纯会影响种子S的纯度，为减少因花粉污染导致的种子S纯度下降，应在开花前把田间出现的绿叶植株除去。 8．（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) ② D (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 【分析】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。 【详解】（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2 E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。 9．（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≈1：1 ②正常籽粒：干瘪籽粒≈3：1 ③正常籽粒：干瘪籽粒≈7：1 ④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)III ④/II ③ (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。 【分析】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。 【详解】（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。 【点睛】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。 10．（2021·北京·高考真题）新冠病毒（SARS-CoV-2）引起的疫情仍在一些国家和地区肆虐，接种疫苗是控制全球疫情的最有效手段。新冠病毒疫苗有多种，其中我国科学家已研发出的腺病毒载体重组新冠病毒疫苗（重组疫苗）是一种基因工程疫苗，其基本制备步骤是：将新冠病毒的S基因连接到位于载体上的腺病毒基因组DNA中，重组载体经扩增后转入特定动物细胞，进而获得重组腺病毒并制成疫苗。 (1)新冠病毒是RNA病毒，一般先通过 得到cDNA，经 获取S基因，酶切后再连接到载体。 (2)重组疫苗中的S基因应编码________。 A．病毒与细胞识别的蛋白 B．与病毒核酸结合的蛋白 C．催化病毒核酸复制的酶 D．帮助病毒组装的蛋白 (3)为保证安全性，制备重组疫苗时删除了腺病毒的某些基因，使其在人体中无法增殖，但重组疫苗仍然可以诱发人体产生针对新冠病毒的特异性免疫应答。该疫苗发挥作用的过程是：接种疫苗→ → →诱发特异性免疫反应。 (4)重组疫苗只需注射一针即可完成接种。数周后，接种者体内仍然能检测到重组腺病毒DNA，但其DNA不会整合到人的基因组中。请由此推测只需注射一针即可起到免疫保护作用的原因 。 【答案】(1) 逆转录/反转录 PCR扩增 (2)A (3) （重组腺病毒）进入细胞 表达抗原 (4)重组腺病毒DNA在人体细胞中持续表达抗原，反复刺激机体免疫系统。 【分析】重组腺病毒疫苗必须具备的条件：能够将新冠病毒抗原基因（目的基因）带入到受体细胞；在受体细胞中表达出抗原蛋白；不会导致疾病发生。 【详解】（1）新冠病毒是RNA病毒，其遗传物质是RNA，若要得到与其对应的cDNA，则要进行逆转录。用cDNA扩增出目的基因——S基因，需要利用PCR扩增技术。 （2）重组疫苗作为抗原需要被人体免疫系统识别，而重组疫苗中的S基因是从新冠病毒中提取的，所以重组疫苗中的S基因应编码病毒与细胞都能识别的蛋白，A正确，BCD错误。 故选A。 （3）重组疫苗对人体来说属于外来异物，即抗原，故人体接种疫苗后，重组腺病毒进入人体细胞，其在人体细胞内表达出抗原，引发机体产生特异性免疫——细胞免疫和体液免疫，因此该疫苗发挥作用的过程是：接种疫苗→（重组腺病毒）进入细胞→表达抗原→诱发特异性免疫反应。 （4）接种疫苗后，由于长时间内接种者体内仍能检测到重组腺病毒DNA，而DNA会不断表达出S蛋白，S蛋白作为抗原刺激机体，故机体会反复针对抗原产生特异性免疫应答。 【点睛】本题以新冠肺炎为问题情境，考查重组腺病毒疫苗和免疫的相关知识，考查考生运用所学知识解决实际问题的能力。 1．（2025·北京·模拟预测）下图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述，正确的是（　　） A．①中Ti质粒应该包含标记基因、复制原点等元件 B．②的构建需要使用限制性核酸内切酶和DNA聚合酶 C．③侵染植物细胞后，重组Ti质粒整合到④的染色体上 D．④的染色体上若含抗虫基因，则⑤就表现出抗虫性状 【答案】A 【分析】农杆菌转化法的原理是：农杆菌的Ti质粒上的T-DNA可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的DNA上。根据农杆菌的这一特点，如果将目的基因插入Ti质粒上的T-DNA上，通过农杆菌的转化作用，就可以把目的基因整合到植物细胞中染色体的DNA分子中。 【详解】A、基因工程的关键步骤是构建基因表达载体，基因表达载体主要由启动子、目的基因、标记基因和终止子、复制原点组成，A正确； B、构建载体需要限制酶和DNA连接酶，B错误； C、③侵染植物细胞后，重组Ti质粒上的T-DNA整合到染色体上，C错误； D、染色体上含有目的基因，但目的基因也可能不能转录或者不能翻译，或者表达的蛋白质不具有生物活性，D错误。 故选A。 2．（2025·北京大兴·模拟预测）由于基因工程技术打破了原有物种间的生殖隔离，将遗传关系较远的外源基因导入到一个新的遗传背景，因此如何保障转基因植物的环境安全成为人们广泛关注的热点问题。下列做法错误的是（　　） A．利用农杆菌转化法将抗虫基因导入烟草叶绿体中 B．利用种子特异启动子启动不育基因表达 C．利用基因编辑技术将选择标记基因敲除 D．利用PCR向花瓣发育相关基因引入突变，将植物改造为闭花受精 【答案】A 【分析】闭花受精是指植物在未开放的花中完成受精。 常采用农杆菌转化法将外源基因导入植物细胞。 【详解】A、农杆菌转化法常用于将外源基因导入植物核基因组，农杆菌无法直接将基因导入叶绿体，A错误； B、种子特异启动子可以限制基因的表达仅在种子中，避免花粉或其他组织表达不育基因，从而防止基因漂移，这是一种常见的生物安全策略，用于控制转基因植物的繁殖，B正确； C、选择标记基因，在转基因过程中用于筛选成功转化的细胞，但后续可能不需要，敲除标记基因可减少潜在的环境风险，C正确； D、闭花受精是指植物在未开放的花中完成受精，可减少花粉扩散，降低基因漂移风险，即利用PCR向花瓣发育相关基因引入突变，将植物改造为闭花受精，降低基因漂移风险，D正确。 故选A。 3．（2025·北京·模拟预测）玉米的抗病和易感病性状受两对等位基因A/a和B/b控制。研究人员选择抗病母本与易感病父本进行杂交，F1全部为抗病，F1自交得F2．可利用PCR技术确定两对基因在染色体上的相对位置关系（不考虑交叉互换）。亲本、F1和F2群体中所有个体PCR扩增产物的电泳结果如图所示，则F1中A/a和B/b在染色体上的位置关系正确的是（    ）    A．   B．   C．   D．   【答案】A 【分析】基因分离定律和自由组合定律的实质：进行有性生殖的生物在进行减数分裂产生配子的过程中，位于同源染色体上的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，同时位于非同源染色体上的非等位基因进行自由组合。 【详解】由母本与F1代全部为抗性，可知母本基因型为AABB，父本基因型为aabb；根据亲代的PCR检测结果，以及F2的PCR检测结果中并未出现AAbb与aaBB的类型，在不考虑交叉互换的前提下，说明两对基因位于同一对染色体上，A正确，BCD错误。 故选A。 4．（2025·北京昌平·二模）H18杂交瘤细胞能够产生抗人肝癌单克隆抗体，但该细胞在培养过程中的凋亡现象制约着其生产能力的提高。Bcl-XL是一种抗凋亡蛋白，利用Bcl-XL基因改造杂交瘤细胞，获得了稳定表达Bcl-XL的杂交瘤细胞。下列说法错误的是（　　） A．制备H18杂交瘤细胞利用了动物细胞融合技术 B．利用产生特定抗体的B细胞与瘤细胞制备H18杂交瘤细胞 C．将Bcl-XL基因直接注射至H18杂交瘤细胞可实现稳定表达 D．经筛选可获得既抗凋亡又能分泌单克隆抗体的杂交瘤细胞 【答案】C 【分析】动物细胞融合技术就是使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术。融合后形成的杂交细胞具有原来两个或多个细胞的遗传信息。 【详解】AB、动物细胞融合技术可使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞，融合后形成的杂交细胞具有原来两个或多个细胞的遗传信息。利用产生抗人肝癌抗体的B细胞与瘤细胞融合，可制备H18杂交瘤细胞，A正确，B正确； C、将Bcl-XL基因直接注射至H18杂交瘤细胞可能出现Bcl-XL基因被降解、Bcl-XL基因无法正确并稳定表达等问题，故要将Bcl-XL基因与载体构成基因表达载体，再导入H18杂交瘤细胞进行稳定表达，C错误； D、通过基因改造后，如果H18杂交瘤细胞成功整合了Bcl-XL基因，则H18杂交瘤细胞能同时具备既抗凋亡又能分泌单克隆抗体两种特性，可筛选出这样的细胞，D正确。 故选C。 5．（2025·北京海淀·二模）为合成出局部为双链的RNA用于沉默特定基因，先将目的基因X从重组质粒pHIBS切割出来，再巧妙地连接到质粒载体pUAST中，如下图，其中质粒只展示了局部。 下列叙述正确的是（　　） A．该操作过程中还需要DNA连接酶和耐高温的DNA聚合酶 B．利用B和Bg、S和Xh黏性末端相同，实现基因X与pUAST连接 C．基因X的DNA片段需要完整保留启动子和终止子区域 D．可以用E和Bg，或者Xh和K双酶切重组pUAST 【答案】B 【分析】基因工程的基本操作步骤 1、目的基因的获取：从基因组文库或 cDNA 文库筛选、PCR 扩增：设计引物扩增特定基因片段、人工合成：已知序列的短基因（如胰岛素基因）。 2、基因表达载体的构建：将目的基因与载体用限制酶切割后，通过DNA连接酶连接。 3、将重组DNA导入受体细胞 原核细胞（如大肠杆菌）：用Ca²⁺处理使其成为感受态细胞，吸收重组质粒。 真核细胞：显微注射法、农杆菌转化法、基因枪法。 4、筛选与鉴定：抗性筛选、PCR鉴定、核酸杂交、表达产物检测。 【详解】A、基因工程中，切割目的基因和载体需限制酶，连接二者需DNA连接酶；耐高温的DNA聚合酶用于PCR技术，而本题操作是切割和连接，无需PCR，A错误； B、B和Bg均产生-GATC-黏性末端（同尾酶），可互补连接。S 和Xh为另一对同尾酶，均产生-TCGA-黏性末端，切割后也能连接，利用B和Bg、S和Xh黏性末端相同，实现基因X与pUAST反向连接，B正确； C、启动子和终止子是驱动基因表达的调控序列，应存在于载体（pUAST）中，而非目的基因片段中，C错误； D、重组质粒（pUAST-基因 X）中，已不存在Bg和S酶切位点，D错误。 故选B。 6．（2025·北京昌平·二模）下图为利用定点突变技术改造基因的过程示意图，相关叙述错误的是（　　） A．需要设计并合成一段含有突变碱基的DNA引物 B．该技术能够实现特异性地替换任何一个特定碱基 C．通过电泳检测产物大小，即可确认基因突变是否成功 D．利用上述技术能够改造蛋白质的结构和功能 【答案】C 【分析】PCR原理：在高温作用下，打开DNA双链，每条DNA单链作为母链，以4种游离脱氧核苷酸为原料，合成子链，在引物作用下，DNA聚合酶从引物3'端开始延伸DNA链，即DNA的合成方向是从子链的5'端自3'端延伸的。 【详解】A、定点突变技术通常需要设计并合成一段含有突变碱基的DNA引物，用于引导DNA合成过程中的特定碱基替换，A正确； B、定点突变技术能够实现特异性地替换任何一个特定碱基，这是该技术的主要优势之一，B正确； C、通过电泳检测产物大小不能直接确认基因突变是否成功。电泳主要用于检测DNA片段的大小，而确认突变是否成功通常需要进一步的测序分析，C错误； D、定点突变技术可以通过改变基因的碱基序列来改变蛋白质的结构和功能，这是该技术的重要应用之一，D正确。 故选C。 7．（2025·北京海淀·二模）高中生物实验中，下列利用酒精进行的实验操作与目的不符的是（　　） A．观察花生子叶脂肪颗粒——洗去多余的苏丹Ⅲ染液 B．观察洋葱根尖有丝分裂——用于配制解离液使组织细胞分离开来 C．DNA的粗提取与鉴定——用于溶解DNA以除去杂质 D．培养菊花茎段愈伤组织——避免愈伤组织受到杂菌污染 【答案】C 【分析】酒精是生物实验常用试剂之一，如检测脂肪实验中需用体积分数为50%的酒精溶液洗去浮色；观察植物细胞有丝分裂实验和低温诱导染色体数目加倍实验中都需用体积分数为95%的酒精对材料进行解离；绿叶中色素的提取和分离实验中需用无水酒精来提取色素；由于酒精可将收集的土壤小动物及时固定，防止腐烂，进行土壤小动物类群丰富度的调查时，可用体积分数70%的酒精溶液对小动物进行固定和防腐；DNA的粗提取与鉴定实验中，酒精可使DNA沉淀析出，因此在冷却的95%的酒精溶液中DNA析出。 【详解】A、观察花生子叶脂肪颗粒，用50%的酒精洗去浮色，即洗去多余的苏丹Ⅲ染液，A正确； B、观察洋葱根尖有丝分裂，用95%的酒精和15%的盐酸制成解离液，使组织细胞分离开来，B正确； C、DNA的粗提取与鉴定，由于蛋白质溶于酒精而DNA不溶于酒精，所以酒精的作用是溶解蛋白质除去杂质，C错误； D、培养菊花茎段愈伤组织，用70%的酒精消毒，避免愈伤组织受到杂菌污染，D正确。 故选C。 8．（2025·北京海淀·二模）下列各项中，化学本质差别最大的是（　　） A．质粒和启动子 B．染色质和染色体 C．光合色素和淀粉酶 D．细胞骨架和抗体 【答案】C 【分析】细胞内的化合物有有机物和无机物，有机物包括糖类、脂质、蛋白质、核酸。 【详解】A、质粒和启动子的化学本质都是DNA，A不符合题意； B、染色体和染色质是同种物质在不同时期的不同存在形式，都主要是由DNA和蛋白质组成的，B不符合题意； C、光合色素不是蛋白质，蛋白酶是蛋白质，二者化学本质差别较大，C符合题意； D、细胞骨架和抗体的化学本质都是蛋白质，D不符合题意。 故选C。 9．（2025·北京西城·二模）下列高中生物学实验过程中不需要加热的是（　　） A．用斐林试剂检测白梨汁中的还原性糖 B．观察黑藻叶片细胞的质壁分离及复原 C．用二苯胺试剂鉴定粗提取的DNA D．DNA片段的扩增（PCR）及电泳鉴定 【答案】B 【分析】脂肪可用苏丹Ⅲ染液（或苏丹Ⅳ染液）鉴定，呈橘黄色（或红色）。 在沸水浴条件下，DNA遇二苯胺会被染成蓝色。 【详解】A、用斐林试剂检测白梨汁中的还原性糖，需水浴加热，A不符合题意； B、观察黑藻叶片细胞的质壁分离及复原，细胞需保持活性，不需要加热，B符合题意； C、用二苯胺试剂鉴定粗提取的DNA，需沸水浴，C不符合题意； D、DNA片段的扩增（PCR）的过程DNA需在高温条件下变性解旋，D不符合题意。 故选B。 10．（2025·北京·模拟预测）靶向抗癌药物EGFR抑制剂的早期治疗是有效的，但后期癌细胞产生耐药性，使癌症无法根治。科学家通过基因工程开发出基因驱动癌细胞联合靶向抗癌药物来根治癌症。 (1)对癌细胞进行转基因操作时，常用的“分子运输车”是质粒，此外还可以是 。 (2)已知细胞膜上存在表皮生长因子受体EGFR，接受生长因子刺激后发生磷酸化，进而激活下游激酶，完成细胞增殖。肺癌细胞内EGFR含量远高于正常细胞。EGFR抑制剂是治疗癌症的靶向药物。科学家向肺癌细胞内导入SvEGFR融合基因表达载体获得转基因癌细胞，表达出融合蛋白，如图1所示。测定转基因癌细胞（S）内相关蛋白含量，如图2所示。 由图1可知，vEGFR 是活化下游激酶的必要条件。 图2中第2、4组结果显示 ，说明在二聚化诱导剂作用下，靶向药物EGFR抑制剂失去了抑癌效果，S产生了耐药性。进一步研究发现，转SvEGFR的S癌细胞在特定条件下增殖能力强于普通癌细胞。 (3)科学家向上述S内进一步转入CyD基因表达载体构建基因驱动癌细胞（SC），CyD编码胞嘧啶脱氨酶，能将无细胞毒性的5-氟胞嘧啶（5-FC）转化为强效细胞毒素5-氟尿嘧啶（5-FU），5-FU能杀死癌细胞。基于上述研究，科学家开展体外实验验证基因驱动癌细胞是否具有治疗效果。 上图中i、ii、iii处分别应加入__________。 A．EGFR抑制剂 B．二聚化诱导剂 C．5-FC D．癌细胞 E．耐药癌细胞 F．SC癌细胞 (4)该研究为不同类型癌症的治疗奠定了基础，若对基因驱动癌细胞进行改造以实现精准个性化医疗，请提出改造思路 。 【答案】(1)噬菌体的衍生物、动植物病毒 (2) 磷酸化 酸化的EGFAH和下游被活化的激酶含量在第D组高于第B组 (3)CEB (4)可以针对不同癌症特有的标志物基因，将其调控序列与CyD基因连接，构建特定的表达载体转入癌细胞，使改造后的基因驱动癌细胞只在特定癌症类型中发挥作用 【分析】基因工程的基本操作程序：目的基因的获取、构建基因表达载体、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测和鉴定。 【详解】（1）在基因工程中，常用的“分子运输车”（载体）除了质粒外，还可以是噬菌体的衍生物、动植物病毒。 （2）由图1可知，v的磷酸化是活化下游激酶的必要条件。因为从图1的作用机制可以看到，EGFR接受生长因子刺激后发生磷酸化，才进而激活下游激酶。图2中第2组是没有二聚化诱导剂时加入EGFR抑制剂，第4组是有二聚化诱导剂时加入EGFR抑制剂。第2、4组结果显示磷酸化的EGFR和下游被活化的激酶含量在第4组高于第2组 ，说明在二聚化诱导剂作用下，靶向药物EGFR抑制剂失去了抑制效果，S产生了耐药性。 （3）首先分析实验目的是验证基因驱动癌细胞（SC）是否具有治疗效果。已知SC细胞中的CyD编码胞嘧啶脱氨酶能将5 - FC转化为5 - FU来杀死癌细胞，且存在耐药癌细胞（抗EGFR抑制剂）。 在第一步培养中，要让三种细胞（癌细胞、耐药癌细胞、SC癌细胞）在培养液中混合培养，之后加入能被SC细胞中酶转化的物质5 - FC，即i处应加入C；经过一段时间培养后，能被5 - FU杀死的癌细胞会被杀死，这里主要是普通癌细胞，即ii处应是E普通癌细胞；然后加入EGFR抑制剂，由于耐药癌细胞抗EGFR抑制剂，而SC癌细胞在有5 - FC转化出5 - FU的情况下能发挥作用，所以还需要加入二聚化诱导剂（题干虽未详细提及二聚化诱导剂作用，但从选项和实验逻辑推测，此处需要一种能辅助体现SC细胞治疗效果的物质 ），即iii处应加入B。 所以i、ii、iii处分别应加入C、E、B。 （4）可以针对不同癌症特有的标志物基因，将其调控序列与CyD基因连接，构建特定的表达载体转入癌细胞，使改造后的基因驱动癌细胞只在特定癌症类型中发挥作用。例如，若某种癌症有独特的细胞表面抗原基因的调控序列，将其与CyD基因连接，那么改造后的癌细胞就会在该种癌症细胞环境中因特异性表达而发挥治疗效果 。 -对CyD基因进行修饰，改变其编码的胞嘧啶脱氨酶的活性、底物特异性等特性，使其能更精准地响应不同癌症微环境中的信号，实现对不同类型癌症的个性化治疗。比如通过基因编辑技术改变酶的关键氨基酸位点，调整其活性强弱，以适应不同癌症治疗需求。 11．（2025·北京丰台·二模）为探究Z蛋白在水稻干旱胁迫响应中的作用，科研人员进行如下研究。 (1)茉莉酸是植物激素之一，可作为 调节植物的干旱胁迫响应。干旱条件下，茉莉酸含量上升，促进Z蛋白降解。 (2)研究者获得了Z基因的T-DNA插入纯合突变体。图1为突变体的T-DNA插入位点结构图（P1～P4表示不同的引物）以及电泳结果。已知PCR无法扩增完整的Z基因和T-DNA，请在图1的①、②处选填引物组合。① 、② (3)研究者检测离体叶片的脯氨酸含量（含量越高，植物的抗旱性越强），结果如图2，说明Z蛋白降低水稻的抗旱性，依据是：与野生型相比， 。 (4)茉莉酸信号通路中存在转录激活因子M，为探究Z蛋白与M蛋白的关系，研究者将荧光素酶蛋白切成nLUC和cLUC两个功能片段，构建相关表达载体并导入烟草细胞，观察到如下结果（已知完整的荧光素酶可以催化氧化荧光素发出荧光）。请分析第4组出现荧光的原因 。 组别 表达载体组合 操作 预期实验结果 1 nLUC、cLUC 导入烟草细胞 无荧光 2 nLUC、cLUC-M 无荧光 3 cLUC、Z-nLUC 无荧光 4 cLUC-M、Z-nLUC 有荧光 (5)进一步研究发现Z蛋白抑制M蛋白的活性，M蛋白能与干旱胁迫响应基因R1、R2的启动子结合。检测水稻中R1、R2的表达情况，结果如图3。 综合上述研究，茉莉酸调节植物干旱胁迫响应的机制是：干旱条件下，茉莉酸含量升高，Z蛋白被降解， ，植株抗旱性增强。 【答案】(1)信息分子 (2) P2、P3 P2、P4或P1、P3 (3)干旱条件下突变体的脯氨酸含量增加量更高 (4)Z蛋白与M蛋白相互作用，使nLUC和cLUC靠近形成完整的荧光素酶，从而催化氧化荧光素发出荧光 (5)解除了对M蛋白的抑制，M蛋白与干旱胁迫响应基因R1、R2的启动子结合，促进其表达 【分析】植物激素可以作为信息分子调节植物的生命活动，茉莉酸作为植物激素之一，可作为信息分子调节植物的干旱胁迫响应。 【详解】（1）植物激素可以作为信息分子调节植物的生命活动，茉莉酸作为植物激素之一，可作为信息分子调节植物的干旱胁迫响应。 （2）PCR无法扩增完整的Z基因和T-DNA，所以只有P1+P3或P2+P4可以扩增出突变体的基因片段，引物P1、P4结合部位在T-DNA上，无法用于扩增野生型Z基因。所以①应为P2+P3，结果是野生型可以扩增，突变体无法扩增，符合电泳结果。②为P1+P3或P2+P4，只有突变体可以扩增，野生型无法扩增，符合电泳结果。 （3）从图 2 可以看出，在正常条件和干旱条件下，突变体叶片的脯氨酸含量均高于野生型，且干旱条件下突变体的脯氨酸含量增加量更高，脯氨酸含量越高植物的抗旱性越强，且突变体是 Z 基因的 T - DNA 插入纯合突变体（无 Z 蛋白），所以说明 Z 蛋白降低水稻的抗旱性。 （4）已知完整的荧光素酶可以催化氧化荧光素发出荧光，第 4 组中导入的是 cLUC - M 和 Z - nLUC，出现荧光，说明Z蛋白与M蛋白相互作用，使nLUC和cLUC靠近形成完整的荧光素酶，从而催化氧化荧光素发出荧光。 （5）由于Z 蛋白抑制 M 蛋白的活性，M 蛋白能与干旱胁迫响应基因 R1、R2 的启动子结合，干旱条件下，茉莉酸含量升高，Z 蛋白被降解，M 蛋白活性恢复，M 蛋白与干旱胁迫响应基因 R1、R2 的启动子结合，促进 R1、R2 基因表达，植株抗旱性增强。 12．（2025·北京东城·二模）CRISPR-Cas9基因编辑技术与AAV病毒结合使用是目的基因靶向敲入的有效途径。 (1)gRNA和Cas9蛋白是CRISPR-Cas9系统的关键组成，如图1，gRNA根据 原则与靶序列特异性结合后，实现Cas9的定点切割。AAV是DNA病毒，在基因工程中作为 将目的基因导入受体细胞，其两端的ITR序列相同，是病毒复制和包装必需的。Cas9切割靶序列后，AAV基因组提供DNA修复的模板，从而实现目的基因的敲入。    (2)将图1中的CRISPR-Cas9相关DNA片段和AAV基因组导入人多能干细胞，一段时间后，分别提取DNA，同时加入图1所示的引物1、2、3进行扩增，结果如图2。 引物1和2扩增后检测到条带说明 。根据图2结果推测，同源染色体中只有一条染色体敲入了目的基因的组别是 。 (3)用图1中引物1和4对（2）提取的DNA进行扩增，结果如图3。为解释图3结果，研究人员检测了细胞中敲入目的基因的拷贝数，结果如图4。 ①图4中的B组结果对应图3中的 组。 ②在图4中找到S4组的对应结果，并据此解释图3中S4组无条带的原因。 。 (4)进一步研究发现，在某些组别中出现多个AAV基因组DNA通过ITR序列连续串联插入，这类细胞的比例高达39%。请对CRISPR-Cas9相关DNA片段进行改进，以降低AAV基因组DNA串联插入细胞的比例，方案是 。 【答案】(1) 碱基互补配对 载体 (2) 目的基因成功敲入 S1、S3 (3) S2或S5 S4组对应图4中的E组，细胞中一对同源染色体的两条染色体均敲入了不止1个目的基因，导致引物之间距离过大而无法完成PCR (4)增加一个靶向ITR的 gRNA 基因 【分析】基因工程的基本操作步骤：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，基因工程的核心是基因表达载体的构建，即构建含gRNA基因和Cas9基因的基因表达载体（或重组DNA分子、重组质粒），导入受体细胞，形成gRNA−Cas9蛋白复合物并发挥功能； 【详解】（1）据图可知gRNA是一段RNA序列，和DNA序列的结合是依据碱基互补配对原则进行的，引导Cas9蛋白对目的基因进行定点切割。以病毒作为基因工程的载体，其优点之一是可以利用病毒侵染宿主细胞，将目的基因导入细胞 （2）据图1可知引物1和引物2是分别根据载体与目的基因的序列设计的，在PCR体系中加入图1中的引物1和引物2后能检测到条带说明目的基因成功插入。根据图2结果推测，同源染色体中只有一条染色体敲入了目的基因的组别是S1、S3。 （3）图4中的B组未检测到野生型靶序列，含目的基因的靶序列总拷贝数为2，对应图3中的S2或S5。S4组对应图4中的E组，细胞中一对同源染色体的两条染色体均敲入了不止1个目的基因，导致引物之间距离过大而无法完成PCR，所以在图3中的S4组无条带。 （4）由于在某些组别中出现多个AAV基因组DNA通过ITR序列连续串联插入，且这类细胞的比例高达39%，为降低AAV基因组DNA串联插入细胞的比例，可以增加一个靶向ITR的 gRNA 基因，打破这种串联插入。 13．（2025·北京海淀·二模）大肠杆菌是基因工程中应用最广泛的受体细胞。研究者利用大肠杆菌开展转录起始和调控机制的研究。 (1)作为基因工程载体的质粒上一般含有启动子、 （至少填2个）等序列，其中启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位。 (2)研究者利用大肠杆菌质粒进行体外单轮转录实验：用限制酶切割质粒，获得包含启动子序列的DNA模板，与足量RNA聚合酶混合并保温，使RNA聚合酶充分结合至启动子；依次加入足量的肝素（能与游离的RNA聚合酶结合，使其不能再结合启动子）和放射性标记的4种核糖核苷酸，一段时间后电泳检测转录产物，结果如图1。 ①电泳结果显示，除了正常长度的RNA外，转录还会产生 ，研究者称其为“无效转录物”。 ②对“无效转录物”的产生机制有两种假说： a．一个RNA聚合酶与启动子结合后，先反复转录出多个无效转录物，然后该聚合酶在DNA上延伸并只转录出一个正常长度的RNA，最后从DNA上脱离。 b．一个RNA聚合酶与启动子结合后，仅转录出一个RNA，该聚合酶就从DNA上脱离；转录出的RNA多数为无效转录物，少数为正常长度的RNA。 单轮转录实验中，若DNA模板的数目（m）、无效转录物的数目（p）、正常长度RNA的数目（q）之间存在数量关系 （用m、p、q表示），则支持假说a。 (3)阻遏蛋白R能与启动子附近下游序列结合，抑制转录。设计实验探究R的作用是抑制RNA聚合酶与启动子的结合，还是抑制RNA聚合酶在DNA上的延伸。 ①其中实验组的步骤如下。请将正确的试剂对应的字母填入横线上。 DNA模板与足量 混合并保温，再加入足量 混合并保温；依次加入足量的 和 反应一段时间，然后加入 再反应一段时间，电泳检测转录产物。 a．IPTG（使R脱离且不再与DNA结合） b．肝素 c．RNA聚合酶 d．放射性标记的4种核糖核苷酸 e．阻遏蛋白R ②电泳结果如图2，表明R 。 【答案】(1)终止子、标记基因、复制原点 (2) 长度为2～6个核苷酸的多种的RNA p＞q=m (3) e c b d a 不抑制RNA聚合酶与启动子的结合，而是抑制其在DNA上的延伸 【分析】 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。 【详解】（1）构建成功的基因表达载体应含有启动子，终止子、目的基因、标记基因（或复制原点）等结构，启动子是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，作用是驱动基因转录（出mRNA）。 （2）电泳结果显示，除了正常长度的RNA外，转录还会产生长度为2～6个核苷酸的多种RNA。假说a认为一个RNA聚合酶与启动子结合后，先反复转录出多个无效转录物，然后该聚合酶在DNA上延伸并只转录出一个正常长度的RNA，最后从DNA上脱离。所以若DNA模板的数目（m）＝正常长度RNA的数目（q）＜无效转录物的数目（p），则支持a观点。　　　　　　， （3）阻遏蛋白R能与启动子附近下游序列结合，抑制转录。若要设计实验探究R的作用是抑制RNA聚合酶与启动子的结合，还是抑制RNA聚合酶在DNA上的延伸，若先加入RNA聚合酶，其与DNA上的启动子先结合了，就无法验证“抑制RNA聚合酶与启动子的结合”的作用了，DNA模板先与阻遏蛋白R混合并保温，再加入足量RNA聚合酶混合并保温，依次加入足量的肝素和放射性标记的4种核糖核苷酸反应一段时间，然后加入IPTG（使R脱离且不再与DNA结合)再反应一段时间，电泳检测转录产物。若R的作用是抑制RNA聚合酶与启动子的结合，则在只加入R的条件下转录产物中应该是同时存在无效转录产物和正常RNA片段，结果与电泳图结果不符；若R是抑制RNA聚合酶在DNA上的延伸，则在只加入R的条件下转录产物中应该是不存在无效转录产物和正常RNA片段，在加入IPTG后R的抑制作用消失，开始有无效转录产物和正常RNA片段，与电泳结果相符，故可推测R的作用是抑制RNA聚合酶在DNA上的延伸。 14．（2025·北京海淀·二模）为监测、调控和利用细菌的葡萄糖代谢途径，优化目标产物的生产过程，研究者尝试通过基因工程技术构建生物传感器。 (1)将GFP（绿色荧光蛋白）基因作为报告基因，构建出基因表达载体（R），将其导入大肠杆菌时，应先用 处理大肠杆菌。 (2)PE基因编码的PE酶催化E蛋白磷酸化，磷酸化的E蛋白可转运葡萄糖进入大肠杆菌细胞，转运葡萄糖后E蛋白去磷酸化。M蛋白是一种转录抑制因子。R作为生物传感器，包括启动子（P）、GFP基因和PE基因等元件，工作过程如图1、图2。    ①据图1、图2可知，存在葡萄糖时，葡萄糖通过E蛋白转运进入细胞中后被磷酸化，推测M蛋白 ，PE表达产物可使E蛋白重新磷酸化。 ②在周围环境中葡萄糖存在状态不同时，R均可监测大肠杆菌的葡萄糖摄取状态，请阐释其工作原理 。 ③在含有葡萄糖的培养基中培养转入R的大肠杆菌，分别在不同培养时间检测 和荧光强度。若结果显示二者呈正相关，则可确定该生物传感器具有检测可靠性。 (3)在工业发酵生产色氨酸过程中，研究者利用R监测大肠杆菌对葡萄糖的摄取，发现菌体摄入的葡萄糖偏多，因为代谢过程中形成了一些副产品，导致生产成本偏高。已知大肠杆菌C基因编码的蛋白C可结合启动子Pc，促进RNA聚合酶也结合Pc；当胞内葡萄糖含量较高时，C蛋白无法结合Pec，Pc无法启动下游基因转录。研究者将R的启动子Р更换为启动子Pc，解决葡萄糖摄取偏多导致浪费的问题。请在表格中补充不同条件下，2个调控元件对R的精准调控过程。“+”表示相应蛋白结合、“-”表示相应蛋白脱离。 条件 Pc中C蛋白的结合序列 M蛋白的结合序列 无葡萄糖 + + 低浓度葡萄糖 ⅰ． ⅱ． 高浓度葡萄糖 ⅲ． ⅳ． 【答案】(1)Ca²⁺ (2) 脱离R后，启动子P启动GFP基因、PE基因转录 不摄取葡萄糖时，M蛋白阻止GFP基因转录，无荧光；摄取葡萄糖时，M蛋白 脱离R，启动GFP基因转录，有荧光；伴随PE基因的转录，摄取的葡萄糖越多， 荧光强度越高 菌体细胞中的葡萄糖含量 (3) + - - - 【分析】基因工程的基本操作步骤 1、目的基因的获取：从基因组文库或 cDNA 文库筛选、PCR 扩增：设计引物扩增特定基因片段、人工合成：已知序列的短基因（如胰岛素基因）。 2、基因表达载体的构建：将目的基因与载体用限制酶切割后，通过DNA连接酶连接。 3、将重组DNA导入受体细胞 原核细胞（如大肠杆菌）：用Ca²⁺处理使其成为感受态细胞，吸收重组质粒。 真核细胞：显微注射法、农杆菌转化法、基因枪法。 4、筛选与鉴定：抗性筛选、PCR鉴定、核酸杂交、表达产物检测。 【详解】（1）将GFP（绿色荧光蛋白）基因作为报告基因，构建出基因表达载体（R），将其导入大肠杆菌时，应先用Ca²⁺处理大肠杆菌。 （2）①推测M蛋白的作用：当存在葡萄糖时，葡萄糖通过E蛋白转运进入细胞并被磷酸化，此时M蛋白与启动子P脱离。这是因为葡萄糖的代谢产物可能改变了M蛋白的构象或磷酸化状态，使其失去对启动子的亲和力，从而解除对PE基因和GFP基因的转录抑制。 ②生物传感器的工作原理：无葡萄糖时M蛋白结合在启动子P上，抑制PE基因和GFP基因的转录，因此细胞不产生GFP，无荧光信号。有葡萄糖时葡萄糖通过E蛋白转运进入细胞并被磷酸化，导致M蛋白脱离启动子P。此时，启动子P启动PE基因和GFP基因的转录，PE酶使E蛋白重新磷酸化以维持葡萄糖摄取，同时GFP表达产生荧光。荧光强度与葡萄糖摄取量正相关，从而实现对葡萄糖摄取状态的监测。 ③验证生物传感器可靠性的检测指标：在含有葡萄糖的培养基中培养转入R的大肠杆菌，分别在不同培养时间检测葡萄糖消耗量和荧光强度。若二者呈正相关，则证明荧光信号可可靠反映葡萄糖摄取量。 （3）调控机制解释：低浓度葡萄糖时C蛋白仍能结合Pc（+），启动子Pc被激活；同时，葡萄糖的存在使M蛋白脱离启动子（-），PE基因和GFP基因高效表达，促进葡萄糖摄取。高浓度葡萄糖抑制C蛋白与Pc的结合（-），启动子Pc活性降低；同时，M蛋白仍保持脱离状态（-），但由于Pc失活，PE基因和GFP基因表达量下降，从而减少葡萄糖摄取，避免浪费。这种双调控机制使生物传感器能根据葡萄糖浓度动态调整基因表达，优化目标产物的生产过程。 15．（2025·北京海淀·一模）蛋白质是生命活动的主要承担者。科研人员利用细胞内已有蛋白质L创建出一种能被更精准调控的蛋白模块，为疾病治疗提供新的方向。 (1)正常细胞内，L蛋白的功能在不同条件下会发生动态的变化。L蛋白与连接的X（可变蛋白质组分）构成蛋白模块。在25℃下，L蛋白的 发生改变，定位到细胞膜上，进而活化Ⅹ蛋白，激活下游信号通路，如图1。 (2)科研人员构建编码L-X蛋白模块的基因表达载体，导入到动物细胞中。利用PCR技术筛选成功构建的基因表达载体，最佳引物组合是图2中的 。 (3)诱导上述细胞表达L-X蛋白模块，进行25℃/37℃温度转换，检测蛋白模块与细胞膜的结合情况。结果显示，经过多次温度转换，L-X蛋白模块响应模式始终相似，表明该蛋白模块的优点是具有 。 (4)活化的C蛋白可启动细胞凋亡通路，诱导细胞凋亡。X选用C蛋白，组成L-C蛋白模块。向小鼠左侧后腿注射肿瘤细胞，右侧注射表达L-C蛋白模块的同种肿瘤细胞，并对右侧后腿进行局部冷却处理。与对照组相比，一周后左侧肿瘤体积显著减小。请结合免疫学原理，补充左侧肿瘤被抑制的途径： 右侧后腿局部冷却处理→①→释放肿瘤抗原→②→左侧后腿肿瘤被抑制。 (5)目前，主要采用光激活蛋白G组成G-C蛋白模块治疗癌症，但是治疗深层组织癌症的 效果不佳。L-C蛋白模块比G-C蛋白模块更具有临床应用优势，利用下列材料和设备验 证该推测，请写出实验设计思路 。 主要实验材料和设备：琼脂（模拟人体组织）、L细胞（表达L-TEV蛋白模块和荧光蛋白的细胞）、G细胞（表达G-TEV蛋白模块和荧光蛋白的细胞）、光源、冷却装置、荧光检测系统。 注：活化的TEV蛋白可诱导荧光蛋白发出荧光，荧光不会激活L或G蛋白。 【答案】(1)空间结构（或构象） (2)引物2和引物4 (3)可逆性/稳定性 (4)①L-C蛋白模块定位到细胞膜上→启动细胞凋亡通路，诱导肿瘤细胞凋亡；②：APC摄取、加工和呈递肿瘤抗原→活化的细胞毒性T细胞识别并裂解肿瘤细胞 (5)①将L细胞和G细胞包埋于不同厚度的琼脂块中，用以模拟人体不同组织深度 ②利用冷却装置控制温度在25°C/ 37°C之间转换处理L细胞，利用光源控制光照处G细胞 ③利用荧光检测系统，分别检测L细胞和G细胞的荧光强度 【分析】1、根据图2，引物1和引物2位于启动子之后，可能用于扩增L基因和X基因的连接区域。正确的引物组合应确保扩增出完整的L-X融合基因。 2、右侧注射L-C蛋白模块的肿瘤细胞，并局部冷却可能激活L-C，释放肿瘤抗原，引发免疫应答。左侧肿瘤体积减小可能因为免疫系统识别抗原后，产生特异性T细胞攻击左侧肿瘤。需要补充步骤：①L-C蛋白模块激活，诱导肿瘤细胞凋亡；②抗原呈递细胞处理抗原并激活T细胞，后者迁移至左侧肿瘤处发挥作用。 3、实验设计比较L-C和G-C在深层组织的效果。需使用琼脂模拟组织，L细胞和G细胞分别置于不同深度，使用冷却装置激活L-C，光源激活G-C，检测荧光强度。预期L-C在深层组织荧光更强，显示其优势。 【详解】（1）L蛋白在25℃下通过空间结构改变（如暴露疏水区域或膜定位信号），使其锚定到细胞膜，进而活化X蛋白。温度变化诱导的构象变化是蛋白质定位调控的常见机制。 （2）基因表达载体的筛选需扩增完整的L-X融合基因。引物2位于启动子下游，引物4位于X基因下游（图2），两者组合可扩增包含L基因和X基因的连接区域，验证载体是否成功构建。因此最佳引物组合是图2中的引物2和引物4。 （3）多次温度转换后响应模式相似，表明L-X蛋白模块在温度变化中能稳定结合细胞膜并恢复初始状态，具一定的稳定性。 （4）局部冷却激活L-C模块，导致右侧肿瘤凋亡并释放抗原，激活系统性免疫应答，T细胞对左侧肿瘤产生特异性杀伤。分析题意：整个途径应该为右侧后腿局部冷却处理→L-C蛋白模块定位到细胞膜上→启动细胞凋亡通路，诱导肿瘤细胞凋亡诱→释放肿瘤抗原→APC摄取、加工和呈递肿瘤抗原→活化的细胞毒性T细胞识别并裂解肿瘤细胞→左侧后腿肿瘤被抑制。 （5）L-C优势：冷却可通过热传导作用于深层组织，而光在深层组织衰减严重，L-C模块激活效率更高。实验思路： ①将L细胞和G细胞包埋于不同厚度的琼脂块中，用以模拟人体不同组织深度。 ②利用冷却装置控制温度在25°C/ 37°C之间转换处理L细胞，利用光源控制光照处G细胞。 ③利用荧光检测系统，分别检测L细胞和G细胞的荧光强度。 16．（2025·北京东城·一模）学习以下材料，回答（1）〜（5）题。 蛋白质质量检测传感器的设计 在利用基因工程表达外源蛋白的过程中，大肠杆菌是一种应用最为广泛的受体细胞。然而，在大肠杆菌中表达的外源蛋白会发生错误折叠。因此常需要通过修改目的基因编码区（DNA中能够编码蛋白质的区域）序列，以促进蛋白质的正确折叠。 解决上述问题的思路是：构建目的基因编码区序列随机突变文库，从中筛选蛋白质正确折叠的突变体。基因编码区的突变会造成翻译不能正常进行。正常翻译指组成蛋白质的氨基酸数目不变，且只有个别氨基酸发生替换。这就需要有相应的传感器进行检测。 大肠杆菌中的蛋白D与蛋白R结合。处于热应激状态时，蛋白D转而与错误折叠蛋白结合，从而释放蛋白R，促进热休克蛋白基因的转录。根据上述原理，研究人员设计了两种传感器（部分结构如图1），将重组质粒1、2共同导入大肠杆菌，检测荧光情况，从而可进一步筛选出理想的蛋白突变体。 在实践中发现，由于RFP结构较复杂，有时会影响到待测蛋白的折叠，造成检测结果不准确。原核生物的mRNA常常以多顺反子的形式存在，多顺反子是指一个mRNA分子的不同区域编码不同的多肽链。这些多肽链对应的DNA片段串联排列，拥有同一个启动子和终止子，但对应的mRNA区域的起始密码子上游都各自拥有一个核糖体结合位点——RBS序列。核糖体与RBS结合，以起始翻译。近年来发现，有些多顺反子结构中，mRNA由于局部的碱基配对形成发卡结构（图2），因此只有顺反子1完成翻译后，核糖体才能移动并破坏发卡结构，顺反子2开始翻译。由此，研究人员开发出了更为高效的蛋白质质量检测系统。 (1)基因工程操作过程中，以大肠杆菌作为受体细胞时，需用 处理，使细胞易于吸收周围环境中的DNA。 (2)文中提到基因编码区的突变会造成翻译不能正常进行，请根据所学知识推测原因 。 (3)图1中重组质粒1、2分别用于检测待测蛋白能否 。若大肠杆菌中存在理想的蛋白突变体，在热应激条件下的荧光情况是 。 (4)下列关于多顺反子的叙述正确的是________。 A．多顺反子mRNA上一般只存在一个RBS序列 B．图1重组质粒1中融合基因的mRNA是多顺反子 C．图2所示的多顺反子中发卡结构的形成依赖于氢键 D．图2中两个顺反子的翻译过程互相不干扰 (5)为避免RFP对待测蛋白折叠的影响，对重组质粒1进行了如图3的改进，再与重组质粒2共同导入受体细胞。请根据本文信息对图3所示方案进行修正，画图表示修正后的DNA和转录形成的mRNA结构，并标出各部分名称 。 【答案】(1)Ca2+ (2)编码区碱基序列的替换、增添或缺失导致mRNA中终止密码子位置改变，翻译提前或延后终止 (3) 正常翻译、正确折叠 有红色荧光，无绿色荧光 (4)C (5) 【分析】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钙离子处理法。 4、目的基因的检测与鉴定：（1）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——PCR检测等技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA——PCR检测等技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质——抗原-抗体杂交技术。（2）个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。 【详解】（1）当以大肠杆菌作为受体细胞时，常用Ca2+（或CaCl2）处理。因为Ca2+处理能使大肠杆菌细胞处于一种容易吸收周围环境中 DNA 的生理状态，即感受态，便于重组质粒等外源 DNA 的导入。 （2）基因编码区的突变可能会导致翻译不能正常进行，原因是突变可能使基因编码区的碱基序列改变，进而使转录形成的 mRNA 上的密码子发生改变。如果突变后的密码子变为终止密码子，就会导致翻译提前终止；或者突变影响了 mRNA 与核糖体的结合等，从而使翻译无法正常进行。 （3）①图 1 中重组质粒 1 含有待测蛋白 - 红色荧光蛋白（RFP）融合基因，若待测蛋白能正常翻译，则会出现红色荧光；重组质粒 2 含有绿色荧光蛋白（GFP）基因，由题干信息“处于热应激状态时，蛋白D转而与错误折叠蛋白结合，从而释放蛋白R，促进热休克蛋白基因的转录”可知，在热应激条件下，若待测蛋白错误折叠，则会出现绿色荧光，若待测蛋白正确折叠，则不会出现绿色荧光，因此图1中重组质粒1、2分别用于检测待测蛋白能否正常翻译、正确折叠。若大肠杆菌中存在理想的蛋白突变体，在热应激条件下的荧光情况是有红色荧光，无绿色荧光。 （4）A 、多顺反子中对应的 mRNA 区域的起始密码子各自拥有一个核糖体结合位点 ——RBS 序列，所以多顺反子 mRNA 上一般存在多个 RBS 序列，A 错误； B 、图 1 重组质粒 1 中融合基因转录形成的 mRNA 编码的是一种融合蛋白，不是多顺反子，B错误； C、图 2 所示的多顺反子中发卡结构是由于局部的碱基配对形成的，碱基对之间通过氢键连接，所以发卡结构的形成依赖于氢键，C正确； D、由文中 “有些多顺反子结构中，mRNA 由于局部的碱基配对形成发卡结构，因此只有顺反子 1 完成翻译后，核糖体才能移动并破坏发卡结构，顺反子 2 开始翻译” 可知，两个顺反子的翻译过程是相互干扰的，D错误。 故选C。 （5）为避免 RFP 对待测蛋白折叠的影响，可利用多顺反子的原理进行修正。修正后的 DNA 结构应是：。 17．（2025·北京东城·一模）增加种植密度是提高玉米产量的关键策略。 (1)光是植物光合作用的 来源，密植导致植株的中下部冠层光合作用强度降低的原因 是 。 (2)品系甲的上中下部叶片角度较野生型有不同程度减小，根据图1实验结果，甲更适宜密植体现在 。经鉴定品系甲的Lac1基因发生突变，Lac1是激素BRs合成的关键酶。 (3)已知RAVL1是调控叶角度的关键因子，为检测其是否能结合Lac1基因的启动子序列，构建含有下列基因组件的重组质粒： 酵母菌E自身不能合成色氨酸和亮氨酸这两种必需氨基酸。将重组质粒c和d共同导入E作为实验组，以分别导入a和b，a和d、b和c的E作为对照组。在进行转化操作时，酵母菌应接种于 的培养基中进行筛选与鉴定。  培养后，实验组和对照组的菌落颜色分别为 。经过后续实验，最终证明RAVL1可结合Lac1启动子并激活基因转录。 (4)密植导致玉米植株叶片角度减小。当密植时红光和远红光比率（R/FR）降低，诱导R/FR感受器PhyA含量升高。实验发现PhyA可与RAVL1结合，为探究二者之间的调控关系，将等量标记的RAVL1蛋白与不同处理的植株叶片提取液混合，24分钟后检测标记的RAVL1蛋白含量，结果如图2。 请综合上述结果，完善玉米通过叶片角度动态响应植株密度变化的机制图 （任选一个过程，以未选择的条件为对照，在方框中以文字和箭头的形式作答）。 【答案】(1) 能量 中下部冠层光照强度弱，光反应弱；中下部通风不畅，CO2浓度低，暗反应弱 (2)随种植密度增加，甲的光穿透率和净光合速率始终高于野生型，甲净光合速率未发生显著降低 (3) 缺乏亮氨酸和色氨酸、含X-gal 实验组为蓝色，对照组均为白色 (4) 【分析】光合作用，通常是指绿色植物（包括藻类）吸收光能，把二氧化碳和水合成富能有机物，同时释放氧气的过程。其主要包括光反应、暗反应两个阶段，涉及光吸收、电子传递、光合磷酸化、碳同化等重要反应步骤，对实现自然界的能量转换、维持大气的碳-氧平衡具有重要意义。 【详解】（1）光合作用的本质是将光能转化为化学能，因此光是植物光合作用的能量来源。中下部冠层光照强度弱，光反应弱（光反应依赖光照，弱光导致ATP和NADPH生成不足）。中下部通风不畅，CO₂浓度低，暗反应弱（暗反应依赖CO₂固定，低CO₂抑制卡尔文循环）。 （2）根据图1实验结果分析，品系甲叶角度减小，相较于乙，中下部叶片能接收更多光照（光穿透率高），维持较高的光合速率。因此甲更适宜密植原因是随种植密度增加，甲的光穿透率和净光合速率始终高于野生型，甲净光合速率未发生显著降低。 （3）酵母菌E自身不能合成色氨酸和亮氨酸这两种必需氨基酸，重组质粒c和d分别携带亮氨酸（Leu）和色氨酸（Trp）合成基因及完整的lacZ基因，因此在进行转化操作时，酵母菌应接种于缺乏亮氨酸和色氨酸的培养基中进行筛选。根据题意，鉴定lacZ基因是否表达则需在培养基添加X-gal，观察菌落颜色。实验组（c+d）中RAVL1结合Lac1启动子激活lacZ表达，分解X-gal生成蓝色产物。对照组中无法激活lacZ，菌落为白色。因此培养后，实验组和对照组的菌落颜色分别为实验组为蓝色，对照组均为白色。 （4）密植时R/FR降低（红光减少，远红光增加），PhyA作为光受体被激活，含量升高。PhyA结合RAVL1蛋白（图2显示PhyA存在时RAVL1蛋白含量下降），RAVL1降解增加，减少其对Lac1基因的激活。Lac1表达下降导致BRs合成减少，叶角度减小，适应密植环境。因此总结答案为： 18．（2025·北京·模拟预测）研究者构建了一种基因表达可控的工程菌，无创地用于人体特定部位实体瘤的免疫治疗。 (1)大肠杆菌 （Ec）的基因操作技术成熟，体积小且其异化作用类型为 ，所以能进入实体瘤内部缺氧环境并保持较强活性，因此可以用于构建工程菌。 (2)研究者利用温度敏感型转录调控因子Tc142——37℃时抑制启动子pRL，42℃时无抑制作用（pRL可启动转录），构建了温控表达的质粒系统。由于免疫疗法需要数周才能见效，研究者设计了“基因电路”———一次短暂的温度激活后可维持长期的基因表达的质粒，核心结构见图1。其中，aPD-Ll基因的表达产物抗PD-Ll抗体会解除癌细胞对细胞毒性T细胞的抑制。 请完善该电路构建及工作原理（填字母）： 目的基因及质粒，获得“基因电路”重组质粒，导入大肠杆菌→受体菌处于37℃时，蛋白Tcl42抑制启动子pRL→ →无抗PD-Ll抗体合成→ →解除蛋白Tcl42对启动子pRL的抑制→ → → 受体菌合成GFP，并分泌大量抗PD-Ll抗体。 a．重组酶Bxb1基因无法表达b．受体菌的环境温度升温至42℃c．用不同的限制酶、DNA连接酶分别处理d．启动子p7启动荧光蛋白GFP基因、aPD-Ll基因的转录e．重组酶Bxbl基因表达，引起启动子p7两侧发生重组 (3)将上述构建的重组质粒导入大肠杆菌，在37℃、含有 的培养基上筛选、获得温控工程菌（EcT）。若42℃时上述菌落可观察到 ，则说明该EcT可用于免疫治疗。 (4)聚焦超声装置（FUS）可以使动物特定范围的组织快速升温至42℃。为验证EcT的肿瘤治疗效果，选取若干组生理状态相近的小鼠，进行肿瘤建模，分别依次注射相应细菌、FUS处理，并定期检测、记录肿瘤体积变化，处理及结果见图 2。请评价该实验方案，并说明理由 。 【答案】(1)兼性厌氧型 (2) c a b e d (3) 四环素 绿色荧光（含蛋白GFP） (4)评价：该方案不完善，缺少温控工程菌在未热激活状态的对照组。 理由：仅使用野生型大肠杆菌（Ec）、FUS处理作为对照，无法排除改造后的温控工程菌（EcT）在未热激活状态下对肿瘤生长的影响。 【分析】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——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。 【详解】（1）大肠杆菌在有氧和无氧环境下都能生存，异化作用类型为兼性厌氧型。在有氧时进行有氧呼吸大量繁殖，无氧时进行无氧呼吸，所以能在实体瘤内部缺氧环境中保持活性，适合用于构建工程菌； （2）构建基因表达载体，需用不同的限制酶、DNA连接酶分别处理目的基因及质粒，获得 “基因电路” 重组质粒，对应c；在37℃时，蛋白Tc142抑制启动子pRL，重组酶Bxb1基因无法表达，对应a；当受体菌的环境温度升温至42℃，解除蛋白Tc142对启动子pRL的抑制，对应b；重组酶Bxb1基因表达，引起启动子p7两侧发生重组，对应e；启动子p7启动荧光蛋白GFP基因、aPD - L1基因的转录，对应d； （3）TetR基因是四环素抗性基因，导入重组质粒的大肠杆菌在含有四环素的培养基上能生长，可用于筛选获得温控工程菌（EcT）。如果42℃时菌落可观察到绿色荧光（含蛋白GFP），说明GFP基因成功表达，与之共表达的aPD-L1基因也能正常表达产生抗PD-L1抗体，可用于免疫治疗； （4）本实验的目的是验证 EcT 的肿瘤治疗效果，通过对小鼠进行肿瘤建模，注射相应细菌、FUS 处理，并观察肿瘤体积变化来探究。该实验方案不完善，缺少温控工程菌在未热激活状态的对照组。因为仅使用野生型大肠杆菌（Ec）、FUS处理作为对照，无法排除改造后的温控工程菌（EcT）在未热激活状态下对肿瘤生长的影响。 19．（2025·北京·模拟预测）阅读下面的材料，回答问题。 新的基因编辑工具——接桥接RNA 基因组编辑技术是指对生物体基因组特定位点进行定点“修改”的操作，从而精准地改变生物体的遗传信息。科研人员新近发现一种更加精准有效的用于基因组编辑的工具——桥接RNA。 S基因能编码重组酶，但其发挥作用的过程中，需要一段特殊的RNA参与，这一段特殊的RNA由S基因上游的非编码区转录而来。这段RNA发生折叠，在空间上形成三个茎环，其中第二、三茎环中间各自形成一个大的泡状结构，如图1。第二茎环与可插入目标片段的靶标序列结合，其中上半链和下半链分别有一部分与靶标序列的左侧和右侧序列结合。第三茎环与含有目标片段的供体序列结合，其中上半链和下半链分别有一部分与供体序列的左侧和右侧序列结合。第二、三茎环将靶标序列和供体序列结合在一起，使其在空间上相互靠近，所以称其为桥接RNA，再与重组酶结合形成图2所示的复合物。重组酶可以识别并切割靶标序列和供体序列的特定部位，将供体序列中的目标片段插入到靶标序列中，实现基因重组，如图3。    此外，可以对桥接RNA的第二、三茎环进行人工设计，用以结合和重组不同的DNA片段，突破了以往基因编辑中目标片段大小的限制，为基因组设计敞开新的大门。 (1)设计桥接RNA茎环中的结合序列需要明确靶标序列和供体序列的碱基排序，然后通过人工合成的方式获取与桥接RNA对应的特定DNA序列，并利用 技术大量扩增。 (2)根据已学和文中信息推测，下列关于桥接RNA的叙述，错误的是 （多选）。 a．控制重组酶和桥接RNA合成的DNA上有RNA聚合酶结合位点 b．桥接RNA的第二、三茎环用于识别并切割靶标序列和供体序列 c．重组酶切割桥接RNA拉近的靶标序列和供体序列，实现DNA重组 d．重组酶-桥接RNA复合物不能实现基因突变或染色体变异 (3)科研人员发现大肠杆菌中质粒B上的卡那霉素抗性基因不能表达，若用本文中的工具向质粒B中插入启动子，实验流程为：向大肠杆菌中转入另一质粒，包含 →将该质粒 →使用含有卡那霉素的培养基筛选→获取基因编辑成功的菌株。 (4)请设计绿色荧光蛋白（GFP）报告系统，在答题纸上用图例示意GFP基因和终止子位置，经重组酶-桥接RNA复合物处理可使其从无荧光变为能发出绿色荧光 。    【答案】(1)PCR（聚合酶链式反应） (2)b、d (3) 待插入的启动子、编码重组酶的S基因序列和转录桥接RNA的序列 转入大肠杆菌 (4)   【分析】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。 【详解】（1） PCR是体外进行DNA复制，可以大量扩增DNA。 （2） a.DNA上有启动部位，可以与RNA聚合酶结合，a正确； b.桥接RNA的第二、三茎环将靶标序列和供体序列结合在一起，重组酶可以识别并切割靶标序列和供体序列的特定部位，b错误； c.重组酶可以识别并切割靶标序列和供体序列的特定部位，实现DNA重组，c正确； d.重组酶-桥接RNA复合物可以改变DNA的排列顺序，能实现基因突变或染色体变异，d错误。 故选bd。 （3）向大肠杆菌中转入另一质粒，质粒包含待插入的启动子（启动转录）、编码重组酶的S基因序列和转录桥接RNA的序列；将该质粒转入大肠杆菌，使其在大肠杆菌中表达。 （4） 绿色荧光蛋白(GFP)报告系统如下图所示，GFP基因无独立启动子，经重组酶-桥接RNA复合物处理，可切除终止子，使GFP基因得以表达，使其从无荧光变为能发出绿色荧光。该报告系统可证明，重组酶-桥接RNA复合物除能实现DNA片段插入外，还能实现DNA片段删除。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $$