第42讲 基因工程以及生物技术的安全性和伦理问题（专项训练）（广东专用）2026年高考生物一轮复习讲练测

第42讲 基因工程以及生物技术的安全性和伦理问题 目录 01 课标达标练 【题型一】基因工程的基本工具 【题型二】基因工程的基本操作程序 【题型三】基因工程的应用 【题型四】蛋白质工程 【题型五】生物技术的安全和伦理问题 02 能力突破练（新角度+新考法+新思维+新情境） 03 高考溯源练（含2025年高考真题） 题型一 基因工程的基本工具 1．下列关于基因工程基本工具的叙述，正确的是（　　） A．限制酶只能特异性地识别6个核苷酸序列 B．限制酶切割DNA分子一次可断开2个磷酸二酯键，产生2个游离的磷酸基团 C．用做分子运输车的质粒常有特殊的抗生素合成基因，便于重组DNA分子的筛选 D．DNA连接酶能连接双链DNA片段互补的黏性末端或平末端，从而恢复被限制酶切开的氢键 【答案】B 【详解】A、大多数限制酶能特异性地识别6个核苷酸序列，A错误； B、限制酶切割双链DNA时，会在两条链上各断开一个磷酸二酯键，共断开2个，每个切口产生1个游离的磷酸基团，总计2个，B正确； C、质粒作为运载体需携带标记基因（如抗生素抗性基因），而非“抗生素合成基因”，C错误； D、DNA连接酶的作用是连接磷酸二酯键，而非恢复氢键。氢键的恢复依赖碱基互补配对，D错误。 故选B。 2．下列关于基因工程的叙述，正确的是（    ） A．基因工程是在细胞水平上进行设计和施工的，又叫重组DNA技术 B．DNA连接酶和DNA聚合酶催化的化学键分别是磷酸二酯键和氢键 C．不同的限制酶切割不同的DNA序列后一定产生不同的黏性末端 D．质粒是一种裸露的、结构简单的具有自我复制能力的环状DNA分子 【答案】D 【详解】A、基因工程是在分子水平上进行设计和施工的，而非细胞水平，A错误； B、DNA连接酶和DNA聚合酶均催化磷酸二酯键的形成，而氢键的断裂或形成由解旋酶或DNA自身结构决定，B错误； C、不同限制酶可能切割产生相同黏性末端（如同尾酶），C错误； D、质粒是存在于细菌等细胞中的环状双链DNA，结构简单且能自主复制，D正确。 故选D。 3．下列关于DNA聚合酶、限制酶、DNA连接酶有关的叙述，错误的是（　　） A．都是由脱氧核苷酸连接而成的多聚体 B．都能降低相应化学反应所需的活化能 C．催化活性都要受温度、pH等的影响 D．其合成过程都需经过转录和翻译阶段 【答案】A 【详解】A、DNA酶、限制酶、DNA连接酶的化学本质都是蛋白质，都是由氨基酸连接而成的多聚体，A错误； B、酶能降低化学反应所需的活化能，因此这三种酶都能降低相关化学反应所需的活化能，B正确； C、酶的作用条件温和，温度、pH等都会影响酶活性，故这三种酶的作用过程都要受温度、pH等的影响，C正确； D、三种酶的化学本质都是蛋白质，蛋白质的合成需经过转录和翻译阶段，D正确。 故选A。 4．将某外源基因与质粒结合形成重组质粒的过程如图。下列说法错误的是（　　） A．氨苄青霉素抗性基因可作为筛选重组DNA的标记基因 B．用不同限制酶分别切割含目的基因的DNA 和质粒也能产生相同黏性末端 C．构建重组质粒时，除了需 BamHI酶外，还需 DNA 连接酶 D．图中方法可保证目的基因定向与质粒相连形成重组质粒 【答案】D 【详解】A、氨苄青霉素抗性基因是质粒上的标记基因，可用于筛选含有重组DNA的受体细胞，A正确； B、不同的限制酶识别不同的核苷酸序列，但可能由于识别序列部分相同，切割后可能会产生相同的黏性末端，B正确； C、构建重组质粒时，首先要用BamHI酶切割质粒和含目的基因的DNA，产生相同的黏性末端，然后再用DNA连接酶将目的基因和质粒连接起来，C正确； D、仅用BamHI一种限制酶切割，目的基因和质粒都可能会发生自身环化，或者目的基因与质粒反向连接，不能保证目的基因定向与质粒相连形成重组质粒，D错误。 故选D。 5．将外源基因导入受体细胞的过程中需要使用载体，下列有关载体的叙述错误的是（　　） A．载体应对宿主细胞无伤害，以免影响宿主细胞的正常生命活动 B．载体应具有一个至多个限制酶切割位点，以便于目的基因的插人 C．基因工程中被用作载体的质粒都是在天然质粒的基础上改造的 D．将外源基因送人受体细胞的载体可以是切割DNA分子的酶 【答案】D 【详解】A、载体需和目的基因一起进入宿主细胞并与其共存，因此载体应对宿主细胞无伤害，以免影响宿主细胞的正常生命活动，A正确； B、载体应具有一个至多个限制酶切割位点，以便与目的基因拼接形成重组载体，B正确； C、天然的质粒往往存在不足，基因工程中用到的质粒都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的，C正确； D、切割DNA分子的酶为限制酶，是基因工程的工具之一，但不是运载体，D错误。 故选D。 6．下列有关“DNA粗提取与鉴定”、“DNA片段的扩增及电泳鉴定”实验的叙述中，错误的是（　　） A．DNA的粗提取与鉴定实验中可利用DNA不溶于酒精而某些蛋白质溶于酒精来粗提取DNA B．PCR反应体系中需加入耐高温的DNA聚合酶，该酶可在延伸过程中起作用 C．琼脂糖溶液混合的核酸染料与DNA分子结合，便于在紫外灯下观察 D．DNA片段大的在琼脂糖溶液中扩散速度快，DNA片段小的在琼脂糖溶液中扩散速度慢 【答案】D 【详解】A、在DNA的粗提取与鉴定实验中，利用DNA不溶于酒精，而某些蛋白质溶于酒精的特性，能将DNA与蛋白质初步分离，从而粗提取 DNA，A正确； B、PCR反应需要经过高温变性、低温复性、中温延伸等过程，所以体系中需加入耐高温的DNA聚合酶，该酶在延伸过程中催化子链合成，B正确； C、琼脂糖溶液混合的核酸染料可与DNA分子结合，结合后在紫外灯下能被观察到，便于对DNA进行观察，C正确； D、在琼脂糖凝胶电泳中，DNA片段小的，受到的阻力小，在琼脂糖溶液中扩散速度快；DNA片段大的，受到的阻力大，扩散速度慢，D错误。 故选D。 题型二 基因工程的基本操作程序 7．某科研小组利用PCR定点突变技术培育抗冻蔬菜新品种。设计含有非特异性碱基配对的引物，将突变位点引入编码抗冻蛋白的基因中，获得抗冻能力更强的突变基因。下列叙述正确的是（　　） A．过程②还需要四种核糖核苷酸和耐高温的DNA聚合酶 B．过程③至少需要两次循环才能得到两条链等长的DNA分子 C．过程④需要使用引物1和4才能获得目的基因 D．合成的DNA分子经混合、变性、杂交后发现通过引物2和3延伸形成的两条链杂交在一起，说明引物2和3的碱基序列相同 【答案】B 【详解】A、过程②是 PCR 扩增过程，PCR 需要四种脱氧核糖核苷酸（不是核糖核苷酸）和耐高温的 DNA 聚合酶（Taq 酶），A错误； B、过程③是PCR扩增含有突变位点的DNA片段，由于引物与模板链的结合位置不同，至少需要两次循环才能得到两条链等长的DNA分子，B正确； C、过程④经混合、变性后，杂交的两条单链均可为DNA聚合酶提供3'端，无需引物即可获得目的基因，C错误； D、合成的DNA分子经混合、变性、杂交后，通过引物2和3延伸形成的两条链杂交在一起，说明引物2和3的碱基序列互补，而不是相同，D错误。 故选B。 8．与哺乳动物睡眠节律调控有关的基因PER2发生突变会导致睡眠紊乱，利用PCR技术可扩增PER2基因。下列叙述错误的是（　　） A．为了激活耐高温DNA聚合酶的活性，PCR反应缓冲液中一般要添加Mg2+ B．变性过程中双链DNA的解开不需要解旋酶 C．子链的延伸方向是3'端→5'端，新形成的子链与模板链之间将形成氢键 D．若扩增PER2基因的过程中出现较多非目的基因片段，可能是引物过短造成 【答案】C 【详解】A、Mg2+可作为激活剂，PCR反应的缓冲液中需添加Mg2+，用于激活耐高温的DNA聚合酶，A正确； B、变性过程中，双链DNA的解开不需要解旋酶，该过程通过高温使DNA双链间的氢键断裂而解旋，B正确； C、子链的延伸方向是5'端→3'端，C错误； D、引物过短，引物的特异性差，可能会和非目的基因片段结合，导致PCR结果出现较多非目的基因片段，D正确。 故选C。 9．如图是利用基因工程技术培育抗除草剂作物的部分过程，其中Pst I、Sma I、EcoR I、Apa I为四种限制酶，且切割DNA分子后形成的末端均不同。下列说法正确的是（　　） A．图示质粒分子在Sma I切割前后分别含有0或1个游离的磷酸基团 B．培育抗除草剂作物的核心是将含bar基因的表达载体导入受体细胞 C．可选用Pst I和EcoR I切割质粒和bar基因，确保目的基因正确插入 D．利用PCR技术可从分子水平检测bar基因是否翻译出抗除草剂蛋白 【答案】C 【详解】A、质粒为环状DNA，Sma I切割后形成线性DNA，含2个游离磷酸基团，A错误； B、基因工程核心是构建基因表达载体，B错误； C、Pst I和EcoR I切割可避免质粒自身环化和目的基因反向连接，C正确； D、PCR检测目的基因是否导入，抗原-抗体杂交检测是否翻译，D错误。 故选C。 10．研究人员将PCR扩增得到的毒物诱导型启动子S（箭头表示转录方向）插入图中载体P区，构建表达载体，转入大肠杆菌，获得能够检测水中毒物的大肠杆菌。下列叙述正确的是（    ） A．PCR扩增时，应在启动子两侧引入EcoR Ⅰ、BamH I识别序列 B．用Mg2+处理大肠杆菌以便转入构建好的表达载体 C．可通过转基因大肠杆菌的荧光情况判断水中是否含有毒物 D．在添加氨苄青霉素的培养基上存活的菌株即为所需菌株 【答案】C 【详解】A、据图可知，目的基因中存在Sma Ⅰ和EcoR Ⅰ两种酶的识别序列，若用这两种酶会破坏目的基因，因此为防止目的基因和质粒自身环化和正确连接，因此质粒和目的基因应该用Xho l、BamH I切割，因此PCR扩增启动子S时，图中引物Ⅰ、Ⅱ应分别加入Xho l、BamH I的识别序列，A错误； B、用Ca2+处理大肠杆菌，使其处于易于吸收周围环境DNA分子的状态，便于转入构建好的表达载体，B错误； C、绿色荧光蛋白也是标记基因，可通过转基因大肠杆菌的荧光情况判断水中是否含有毒物，C正确； D、氨苄青霉素抗性基因是标记基因，可使用添加氨苄青霉素的培养基筛选转入重组质粒的菌株，在添加氨苄青霉素的培养基上存活的菌株不一定为所需菌株，也可能只是导入了质粒，D错误。 故选C。 11．下图表示培育转基因抗病毒农作物的过程图，正确的是（    ） A．过程a需要限制酶和DNA聚合酶的参与 B．过程b需要用CaCl2处理，以提高农作物细胞壁的通透性 C．抗病毒基因一旦整合到农作物细胞的染色体上，就能正常表达 D．转基因抗病毒农作物是否培育成功可通过接种特定病毒进行鉴定 【答案】D 【详解】A、图中过程a为构建基因的表达载体，需要用到限制酶和DNA连接酶，A错误； B、CaCl2处理能提高农杆菌细胞细胞壁的通透性，B错误； C、抗病毒基因整合到农作物细胞的染色体上，不一定就能正常表达，因为基因表达受到多种因素的调控，比如染色体的结构、基因的启动子等调控元件是否正常，以及细胞内的环境等，所以即使整合了，也可能无法正常转录或翻译，从而不能正常表达出抗病毒的相关蛋白等，C错误； D、转基因抗病毒农作物是否培育成功可通过接种特定病毒，观察农作物是否被感染的实验进行鉴定，D正确。 故选D。 12．苹果富含多种维生素，口感脆，苹果切开后不久颜色便会加深，这种现象称为“褐变”。褐变是由位于细胞的多酚氧化酶（PPO）催化位于液泡中的多酚类物质生成棕色色素所致。据此，科研人员培育出了抗褐变的转基因苹果，其工作流程如图所示，下列相关叙述错误的是（　　） A．想获得抗褐变的转基因苹果，目的基因可以是抑制PPO表达的基因 B．过程①是基因工程的核心步骤，一般需要限制性内切核酸酶和DNA聚合酶的参与 C．在步骤③之前，需要用70%酒精或5%次氯酸钠溶液对苹果嫩叶碎片进行消毒处理 D．与导入不含目的基因质粒的植株作对照，评估目的基因对抑制苹果褐变的效果 【答案】B 【详解】A、要想获得抗褐变的转基因苹果，可选抑制PPO表达的基因作为目的基因，使液泡中的多酚类物质不能生成棕色色素，A正确； B、过程①是目的基因表达载体的构建，是基因工程的核心步骤，该过程中至少需要限制性内切核酸酶和DNA连接酶的参与，B错误； C、在步骤③之前，先用70%酒精消毒30s，然后用无菌水清洗后再用5%次氯酸钠溶液对苹果嫩叶碎片处理30min，最后还要用无菌水清洗，从而保证脱分化过程正常进行，C正确； D、为了评估目的基因对抑制苹果褐变的效果，可与导入不含目的基因质粒的植株作对照，该设计的目的是排除质粒导入本身对实验结果的影响，同时也能检测导入目的基因的效果，D正确。 故选B。 题型三 基因工程的应用 13．我国科学家将含有人凝血因子基因的DNA片段注射到羊的受精卵中，由该受精卵发育而成的羊所分泌的乳汁中含有人的凝血因子，可用于治疗血友病。下列叙述错误的是（    ） A．这项研究说明人和羊共用一套遗传密码 B．人的基因是有遗传效应的DNA片段 C．该羊的乳汁中含有人的凝血因子基因 D．该羊能分泌人凝血因子的特性可能遗传给子代 【答案】C 【详解】A、遗传密码在生物界具有通用性，这是外源基因能在不同物种中表达的基础，A正确； B、基因是具有遗传效应的DNA片段，这是基因的本质，B正确； C、乳汁中的凝血因子是基因表达的产物（蛋白质），而基因位于羊的体细胞核DNA中，不会直接分泌到乳汁中，C错误； D、若外源基因成功整合到羊的生殖细胞中，该性状可通过生殖细胞遗传给子代，D正确； 故选C。 14．基因编辑技术是一种新兴的基因工程技术，可对生物体的基因组进行定点修饰。下列关于基因编辑技术的叙述，正确的是（　　） A．基因编辑技术只能改变生物体的单个基因 B．基因编辑技术可用于治疗某些遗传性疾病 C．基因编辑技术不会对生物体的其他基因造成影响 D．基因编辑技术培育的生物个体不会产生新的性状 【答案】B 【详解】A、基因编辑技术通过特定工具（如CRISPR-Cas9）可对目标基因进行定点修饰，但技术上可设计多个向导RNA同时编辑多个基因，因此“只能改变单个基因”的说法错误，A错误； B、某些遗传性疾病是由特定基因缺陷引起的，基因编辑技术可通过定点修复缺陷基因，用于治疗这些遗传性疾病，B正确； C、基因编辑技术虽为定点修饰，但仍可能对生物体的其他基因或基因组结构造成一定影响（如脱靶效应等），C错误； D、基因编辑技术通过修饰基因，可能使生物体产生新的性状（如修复致病基因后获得正常性状，或引入新基因后产生新性状），D错误。 故选B。 15．科研工作者将荧光蛋白基因注入蜘蛛卵细胞，进而培育出吐红色荧光丝的蜘蛛。该过程运用的技术是（    ） A．嫁接技术 B．杂交技术 C．转基因技术 D．组织培养技术 【答案】C 【详解】转基因技术是将特定外源基因导入生物体基因组，使其表达新性状，科研工作者将荧光蛋白基因注入蜘蛛卵细胞，进而培育出吐红色荧光丝的蜘蛛的过程是将目的基因导入受体生物，属于转基因技术，C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 16．通过蛋白质工程将胰岛素B链第28位脯氨酸替换为天冬氨酸，研制成“德谷胰岛素”具有快速和长效的特点，极大改善糖尿病患者的血糖控制灵活性。下列叙述错误的是（    ） A．该过程一般不可通过对天然胰岛素的氨基酸进行直接替换完成 B．若使用大肠杆菌作为受体细胞，直接产生的胰岛素可能不具有生物活性 C．根据中心法则可推断出“德谷胰岛素”的唯一脱氧核苷酸序列 D．“德谷胰岛素”的最终获得还需经过基因工程，并验证产品的功能 【答案】C 【详解】A、蛋白质工程通过改造基因来实现对蛋白质结构的改变，直接替换蛋白质中的氨基酸在技术上不可行，A正确； B、大肠杆菌缺乏内质网和高尔基体，无法对胰岛素进行加工，直接产生的多肽链无生物活性，B正确； C、中心法则无法确定唯一DNA序列，因不同密码子可能对应同一氨基酸（密码子简并性），C错误； D、蛋白质工程需通过基因工程表达改造后的基因，并验证产物功能，D正确。 故选C。 17．某研究小组拟仿照制备乳腺生物反应器的研究思路来制备山羊膀胱生物反应器，可以从转基因动物尿液中分离纯化出所需要的W蛋白。下列说法正确的是（    ） A．可使用显微注射法将含有W蛋白基因的表达载体导入膀胱细胞中 B．制备的膀胱生物反应器，只有膀胱细胞中才含有W蛋白基因 C．用膀胱生物反应器和乳腺生物反应器生产W蛋白使用的启动子相同 D．与乳腺生物反应器相比，膀胱生物反应器不受受体生物性别和年龄限制 【答案】D 【详解】A、显微注射法通常用于将目的基因导入受精卵，而非体细胞（如膀胱细胞）。体细胞常采用其他方法（如电穿孔法或病毒载体），A错误； B、转基因动物的所有体细胞均由受精卵分裂分化而来，均含有W蛋白基因，但仅在膀胱细胞中表达，B错误； C、乳腺生物反应器使用乳腺组织特异性启动子（如乳蛋白基因启动子），而膀胱生物反应器需用膀胱上皮细胞特异性启动子，两者不同，C错误； D、乳腺生物反应器需雌性个体且需泌乳期才能产蛋白，而膀胱生物反应器通过尿液持续分泌W蛋白，不受性别和年龄限制，D正确。 故选D。 18．基因治疗主要有ex vivo和in vivo两种途径。ex vivo途径是指将含外源基因的载体在体外导入人体细胞（自体或异体），经扩增后输回人体；in vivo途径是指将携带外源基因的载体直接导入人体内。下列叙述错误的是（    ） A．ex vivo途径选用自体细胞可避免免疫排斥 B．用ex vivo途径扩增细胞时需选分化程度高的细胞 C．in vivo途径的载体需经改造，并去除致病性 D．in vivo途径要求载体靶向特定细胞且基因有效表达 【答案】B 【详解】A、ex vivo途径使用自体细胞，因其表面抗原与自身免疫系统相容，可避免免疫排斥反应，A正确； B、分化程度高的细胞分裂能力弱，难以在体外扩增，ex vivo途径需选择分化程度低（如干细胞）或未分化的细胞进行扩增，B错误； C、in vivo途径的载体（如病毒）需去除致病性并保留感染能力，确保治疗安全性，C正确； D、in vivo途径需载体携带外源基因靶向特定细胞，并保证基因在目标细胞中有效表达，否则无法实现治疗目的，D正确。 故选B。 题型四 蛋白质工程 19．科学家通过对相关基因进行改造，使T4溶菌酶的第3位异亮氨酸变成了半胱氨酸，于是在该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成了一个二硫键，T4溶菌酶的耐热性得到了提高。下列说法错误的是（　　） A．若利用微生物生产T4溶菌酶，可采用显微注射技术将重组质粒导入受体细胞 B．该技术需要从预期的蛋白质功能出发，推测应有的氨基酸序列 C．该技术属于蛋白质工程，合成的蛋白质不是自然界中已存在的 D．改造后T4溶菌酶的氨基酸序列和空间结构都不同于天然溶菌酶 【答案】A 【详解】A、利用微生物生产T4溶菌酶，可以使用处理的方法将目的基因导入受体细胞，A错误； B、该技术需要从预期的蛋白质功能出发，推测应有的氨基酸序列，属于蛋白质工程，B正确； C、该技术属于蛋白质工程，合成的蛋白质不是自然界中已存在的，C正确； D、改造后T4溶菌酶的氨基酸序列与天然溶菌酶不同，由于新形成了二硫键，其空间结构也不同于天然蛋白质，D正确。 故选A。 20．利用蛋白质工程对干扰素进行改造，可在一定条件下延长其保存时间。下列叙述错误的是（　　） A．天然蛋白质合成的过程按照中心法则进行，蛋白质工程与之相反 B．利用蛋白质工程对干扰素进行改造时，操作对象是干扰素 C．经改造后的干扰素基因能通过工程菌的繁殖实现遗传 D．对干扰素的改造遇到的最大难题是干扰素的高级结构十分复杂 【答案】B 【详解】A、天然蛋白质的合成遵循中心法则（DNA→RNA→ 蛋白质）；蛋白质工程是从预期蛋白质功能出发，反向推导基因序列（蛋白质→氨基酸序列→基因），与中心法则方向相反，A正确； B、蛋白质工程的操作对象是基因（通过修饰或合成基因来改造蛋白质），而非蛋白质（干扰素）本身。若直接操作蛋白质，无法实现可遗传的改造，B错误； C、经改造的干扰素基因可导入工程菌，工程菌繁殖时会复制该基因，从而实现基因的遗传（进而持续表达改造后的干扰素），C正确； D、蛋白质的高级结构（空间结构）十分复杂，而蛋白质工程需精准设计蛋白质的空间结构以实现预期功能，这是改造过程中面临的最大难题之一，D正确。 故选B。 21．枯草杆菌蛋白酶能催化蛋白质水解为氨基酸，在有机溶剂中也能催化多肽的合成。这些碱性蛋白酶具有重要的应用价值，被广泛应用于洗涤剂、制革及丝绸工业。将枯草杆菌蛋白酶分子的天冬氨酸（99）和谷氨酸（156）改成赖氨酸，可使其在一定条件下的活力提高。下列叙述正确的是（　　） A．枯草杆菌蛋白酶分子活性提高的原因是组成它的氨基酸种类和数量发生了改变 B．对枯草杆菌蛋白酶进行分子设计必须从预期蛋白酶的功能出发 C．经蛋白质工程改造后的枯草杆菌蛋白酶活性提高这一性状不可遗传 D．该成果体现了蛋白质工程在培育新物种方面具有独特的优势 【答案】B 【详解】A、根据题干信息“将枯草杆菌蛋白酶分子的天冬氨酸（99）和谷氨酸（156）改成赖氨酸，可使其在一定条件下的活力提高”可知，枯草杆菌蛋白酶分子的氨基酸数量没有发生变化，A错误； B、对蛋白质进行分子设计应从预期的蛋白质功能出发，从而对蛋白质的结构进行设计，因此对枯草杆菌蛋白酶进行分子设计必须从预期蛋白酶的功能出发，B正确； C、经蛋白质工程改造后的枯草杆菌蛋白酶的基因发生了改变，因此经蛋白质工程改造后的枯草杆菌蛋白酶活性提高这一性状可以遗传，C错误； D、该成果培育了新的枯草杆菌蛋白酶，而不是新物种，D错误。 故选B。 22．常规胰岛素注射后易在皮下堆积，需经过较长时间才能进入血液，且进入血液后又易被分解，因此常规胰岛素对糖尿病的治疗效果往往会受限。新型速效胰岛素的生产过程如图所示，下列叙述错误的是（    ） A．该过程属于蛋白质工程，其核心是通过基因改造改变胰岛素的结构和功能 B．常规胰岛素的合成过程与速效胰岛素的生产过程不完全相同 C．该技术从预期蛋白质的功能出发，设计出相应基因的碱基序列 D．若利用酵母菌生产速效胰岛素，则其过程与图示过程完全相同 【答案】D 【详解】A、该过程属于蛋白质工程，蛋白质工程的核心是通过基因改造来改变蛋白质的结构和功能，从而获得具有特定功能的蛋白质，A正确； B、常规胰岛素是通过天然的基因表达合成的，而速效胰岛素是通过蛋白质工程，对基因进行改造后表达得到的，二者合成过程不完全相同，B正确； C、蛋白质工程是从预期蛋白质的功能出发，设计出相应蛋白质的结构，进而推测出基因的碱基序列，C正确； D、酵母菌是真核生物，其细胞内有内质网、高尔基体等细胞器，可对合成的蛋白质进行加工；而大肠杆菌是原核生物，没有这些细胞器，其过程与图示过程不完全相同，D错误。 故选D。 23．研究人员将脂肪酶外环上的天冬氨酸定点突变为碱性赖氨酸，成功将其最适 pH 从 7.0 提高到 9.0，从而提高了其在碱性环境下的稳定性，该过程中直接操作的对象是（    ） A．蛋白质 B．氨基酸 C．基因 D．mRNA 【答案】C 【详解】研究人员将脂肪酶外环上的天冬氨酸定点突变为碱性赖氨酸，成功将其最适 pH 从 7.0 提高到 9.0，从而提高了其在碱性环境下的稳定性，该过程是通过蛋白质工程实现的，在生物体内蛋白质的合成是受到基因控制的，因此为了获得符合人类要求的蛋白质，需要设计蛋白质的结构，进而推测相应的氨基酸序列，进而获得相关基因的碱基序列，实现对基因的改造，通过对基因的修饰和改造可实现对蛋白质的改造，因而蛋白质工程被称为第二代基因工程，即上述蛋白质的改造需要直接对基因进行操作，C正确。 故选C。 24．干扰素是一种具有抗病毒、免疫调节等重要功能的蛋白质。科研人员为了提高干扰素的稳定性和活性，利用蛋白质工程对其进行改造。下表是改造前后干扰素的相关参数对比，据此分析，下列有关叙述错误的是（　　） 对比项目 改造前 改造后 热稳定性（在50℃下活性保留时间） 2小时 8小时 与受体的结合亲和力 相对较弱 相对较强 氨基酸数量 166个 166个 第17位氨基酸 半胱氨酸 丝氨酸 A．蛋白质工程可通过改变氨基酸的种类来改造蛋白质 B．第17位氨基酸的替换可能降低了干扰素对高温的敏感性 C．改造前后氨基酸数量不变，说明蛋白质工程未改变相关基因结构 D．改造后干扰素与受体的结合亲和力增强，这可能提高其生物学效应 【答案】C 【详解】A、蛋白质工程可以通过定点突变等方法改变蛋白质的氨基酸序列，从而改变其结构和功能，该过程中第17位氨基酸从Cys变为Ser，说明通过改变氨基酸种类来改造蛋白质，A正确； B、改造后干扰素的热稳定性显著提高（从2小时到8小时），说明第17位氨基酸的替换（Cys→Ser）可能减少了高温下蛋白质的不稳定性，B正确； C、氨基酸数量不变，但第17位发生替换，说明基因发生了定点突变（如碱基对的替换），因此基因结构被改变，C错误； D、与受体结合亲和力增强（从“相对较弱”到“相对较强”）可能使干扰素更容易与靶细胞受体结合，从而增强其抗病毒或免疫调节功能，提高生物学效应，D正确。 故选C。 题型五 生物技术的安全和伦理问题 25．随着生物技术的飞速发展，生物技术的安全性与伦理问题日益受到关注。下列相关叙述正确的是（　　） ①基因编辑技术可能会引发“设计完美婴儿”等伦理争议，破坏人类遗传多样性 ②转基因作物的种植可能会导致基因污染，对生态环境造成潜在威胁 ③生殖性克隆人涉及伦理问题，而治疗性克隆不涉及伦理问题 ④生物武器具有传染性强、危害大等特点，被国际社会严格禁止 A．①②④ B．①②③ C．②③④ D．①③④ 【答案】A 【详解】①基因编辑技术若用于人类生殖细胞，可能通过人为选择特定基因改变后代遗传信息，导致基因库单一化，破坏遗传多样性，并引发伦理争议，①正确； ②转基因作物的外源基因可能通过杂交扩散到野生植物中，造成基因污染，威胁生态系统的稳定性，②正确； ③治疗性克隆虽以医疗为目的，但涉及胚胎的利用和销毁，仍存在伦理争议（如胚胎是否具有生命权），③错误； ④生物武器具有强传染性和高危害性，国际社会通过《禁止生物武器公约》严格禁止其研发和使用，④正确。 综上①②④正确，BCD错误，A正确。 故选A。 26．生物技术的进步在给人类带来福祉的同时，不仅会引起人们对它安全性的关注，也会带来新的伦理困惑与挑战。下列叙述错误的是（　　） A．研究转基因作物时，应采取多种方法防止转基因花粉的传播，避免基因污染 B．通过“设计试管婴儿”生下一个健康孩子的生殖方式属于有性生殖 C．转基因微生物制成的生物武器杀伤力大于常规武器，可有选择地生产使用 D．转基因技术本身是中性的，对人类的影响关键在于利用它的人 【答案】C 【详解】A、转基因作物的花粉可能污染野生近缘种，可通过隔离、不育化等防止转基因花粉的传播，避免基因污染，A正确； B、“设计试管婴儿”实际上是指将在体外受精形成的胚胎植入母体前，根据人们的需要，将胚胎的细胞取出，进行特定基因的检测。当检测结果符合人们的需要时，再把胚胎植入母体。因此，通过“设计试管婴儿”生下一个健康孩子的生殖方式属于有性生殖，B正确； C、生物武器具有传染性强、作用范围广等特点，彻底销毁生物武器是大多数国家的共识，应严格禁止生产和使用，C错误； D、转基因技术本身是中性的，对人类的影响关键在于利用它的人，但转基因产品可能有利，也可能有害，因而需要进行安全性评价，D正确。 故选C。 27．下列关于生物技术安全和伦理问题的叙述，错误的是（　　） A．反对设计完美婴儿 B．反对人的生殖性克隆 C．禁止生物武器的使用 D．禁止转基因技术的应用 【答案】D 【详解】A、设计完美婴儿涉及基因编辑技术，可能引发基因歧视、破坏基因多样性等伦理问题，因此反对是合理的，A正确； B、生殖性克隆会冲击现有伦理体系，且克隆人存在技术风险，国际社会普遍反对，B正确； C、生物武器具有大规模杀伤性，国际公约明确禁止其研发和使用，C正确； D、转基因技术需在严格监管下合理应用（如转基因作物），并非完全禁止，D错误。 故选D。 28．研究发现，部分基因不是通过细胞分裂从亲代传到子代，而是直接从一个细胞传递到另一个细胞，或从一种生物传递到另一种生物，我们把这种基因传递叫做“横向基因传递”。下列相关叙述错误的是（　　） A．某细菌产生的耐药性可能来自横向基因传递 B．横向基因传递导致生物获得的性状不会遗传 C．基因工程中的“转基因”操作类似于横向基因传递 D．横向基因传递导致在亲缘关系很远的生物中存在相同的蛋白质 【答案】B 【详解】A、细菌通过转化、转导或接合等方式获得其他细菌的耐药基因属于横向基因传递，A正确； B、若横向传递的基因整合到受体细胞的DNA（如质粒）中，则该性状可通过细胞分裂遗传给子代，B错误； C、基因工程将外源基因（如抗虫基因）直接导入受体细胞，属于横向基因传递，C正确； D、横向传递可使远缘生物获得相同基因（如Bt毒蛋白基因），从而表达相同蛋白质，D正确。 故选B。 29．生物技术就像一把“双刃剑”，下列叙述错误的是（　　） A．生物武器是用病毒类、致病菌及生化毒剂类等来形成杀伤力 B．干细胞培养在临床医学等领域前景广泛，但也存在导致肿瘤发生的风险 C．食用转基因食品，其中的基因经消化道吸收后会整合到人的基因组中 D．反对设计试管婴儿的原因之一是避免有人滥用此技术选择性设计婴儿 【答案】C 【详解】A、生物武器是指利用致病菌类、病毒类和生化毒剂类等作为战争武器，危害极大，A正确； B、干细胞培养在临床医学等领域前景广泛，比如用于治疗一些疑难疾病，但由于干细胞的分化和增殖等特性，也可能面临安全性问题，如肿瘤形成等，B正确； C、转基因食品中的基因在人体消化道内会被分解为小分子，不会整合到人的基因组中，C错误； D、为了防止有人滥用设计试管婴儿技术选择性设计婴儿，我国反对设计试管婴儿，D正确。 故选C。 30．下列有关生物技术安全和伦理问题的观点合理的是（    ） A．若转基因植物的外源基因来自自然界，则不会引发安全问题 B．将目的基因导入叶绿体基因组中能防止目的基因随花粉扩散 C．生殖性克隆的核心争议在于可能导致人类基因多样性降低 D．生殖性克隆涉及核移植技术，治疗性克隆不涉及核移植技术 【答案】B 【详解】A、外源基因即使来自自然界，转入其他生物后仍可能引发基因污染或生态风险，例如影响原有物种或破坏生态平衡，A错误； B、叶绿体基因组属于细胞质遗传，花粉中不含叶绿体，因此将目的基因导入叶绿体可有效防止基因通过花粉传播扩散，B正确； C、生殖性克隆的核心争议在于伦理问题（如人权、个体独特性等），而非基因多样性降低（克隆仅复制个体基因，不影响种群基因库），C错误； D、治疗性克隆需通过核移植技术获得胚胎干细胞以培养组织器官，而生殖性克隆同样依赖核移植技术，两者均涉及该技术，D错误。 故选B。 1．（2025·广东广州·三模）水体中的雌激素能使斑马鱼细胞产生E蛋白，激活卵黄蛋白原（vtg）基因（如图1所示）的表达，因此斑马鱼可用于监测环境雌激素污染程度。为了实现可视化监测，科学家将斑马鱼的vtg基因，与人工构建的含萤火虫荧光素酶基因（无启动子）的载体（如图2所示）连接，形成vtg-Luc基因重组载体，成功培育了转基因斑马鱼。图2中Luc表示萤火虫荧光素酶基因，可以催化荧光素氧化产生荧光；Ampr为氨苄青霉素抗性基因，TetR表示四环素抗性基因，BamHI、EcoRI、HindIII、BstGI为限制酶，→表示转录方向。 (1)基因vtg启动子的基本组成单位是 。选用限制酶EcoRI、HindIII进行双酶切Luc基因载体，其优点是 。 (2)为使vtg基因与Luc基因载体形成重组载体，通过PCR技术扩增vtg基因时，需设计合适的引物。依据图1、图2信息推测引物1包含的碱基序列为5′- -3′。 (3)筛选导入vtg-Luc基因重组载体的大肠杆菌，可将大肠杆菌接种在含 （氨苄青霉素、四环素、氨苄青霉素和四环素）的培养基中，为确定这两个基因是否在大肠杆菌体内转录，应检测 。 (4)利用 方法将vtg-Luc基因重组载体导入斑马鱼。若要判断斑马鱼转基因是否成功，可在水体中添加 进行检测。 【答案】(1) 脱氧核苷酸 确保质粒与目的基因正向连接（防止目的基因、质粒自身环化或质粒与目的基因反向连接） (2)5′-GAATTCAACTAT-3′ (3) 氨苄青霉素和四环素 vtg基因和Luc基因的mRNA (4) 显微注射技术 雌激素和荧光素 【详解】（1）基因vtg启动子是一段DNA序列，其基本组成单位是脱氧核苷酸。选用限制酶EcoRⅠ、HindⅢ进行双酶切Luc基因载体，可以防止目的基因、质粒自身环化或质粒与目的基因反向连接，从而实现质粒与目的基因正向连接。 （2）综合分析图1、图2，vtg基因的启动子端应与EcoRⅠ的识别位点端连接，含有EcoRⅠ的识别序列，且含有能与相应模板链碱基互补配对的碱基序列，故引物的碱基序列为5′-GAATTCAACTAT-3′。 （3）分析图2，质粒上有氨苄青霉素和四环素的抗性基因作为标记基因，故可将大肠杆菌接种在含氨苄青霉素和四环素的培养基中。转录的产物是RNA，故为确定这两个基因是否在大肠杆菌体内转录，应检测vtg基因和Luc基因的mRNA。 （4）将目的基因导入动物细胞最常用的方法是显微注射技术，故可利用显微注射技术将vtg-Luc基因重组载体导入斑马鱼。结合题意，水体中的雌激素能使斑马鱼细胞产生E蛋白，激活卵黄蛋白原（vtg）基因的表达，且Luc表示萤火虫荧光素酶基因，可以催化荧光素氧化产生荧光，故可在水体中添加雌激素和荧光素判断斑马鱼转基因是否成功。 2．（2025·广东佛山·三模）癌症是人类健康的重大威胁之一，传统治疗手段难以实现精准治疗。超声波具有非侵入、组织穿透性强、时空特异性等特点，科研人员拟开发“响应超声波的药物递送系统”细菌以实现癌症的精准治疗。 (1)用于培养药物递送细菌的液体培养基中包含水、酵母提取物、蛋白胨等成分，其中蛋白胨主要为细菌提供 和维生素。可利用 的方法快速直观地测定细菌数量，以便即时使用适量的细菌进行治疗。 (2)C蛋白有抗肿瘤作用，超声波可导致局部温度升高到42℃。科研人员制备了工程菌1，其中含有图1所示的基因表达载体。37℃培养的工程菌1接受超声波刺激后，可升温至42℃， ，从而发挥抗肿瘤作用。    (3)T蛋白有T1、T2和T3三种亚型，具有相似的功能，制备分别含有这三种基因的工程菌1，并检测C蛋白表达量，结果如图2所示。科研人员最终选择 （填T1、T2或T3）基因进行后续研究，判断的依据是 。 (4)工程菌1只能在超声波刺激期间发挥作用，科研人员设计了含图3所示的基因表达载体的工程菌2，可以实现在短时间的超声波刺激后维持长时间的治疗。已知B基因编码的B酶可以作用于识别位点a和b，使a、b处的DNA发生断裂，最终导致a、b之间的DNA片段发生倒转。请根据以上信息，使用下列选项将表达载体补充完整。 ； ； ； ； 。    ①P1启动子②P3启动子（持续表达型启动子）③T基因④C基因⑤B基因 【答案】(1) 碳源、氮源 显微镜直接计数 (2)解除T蛋白二聚体对P1启动子的抑制，启动C基因的表达 (3) T3 温度由37℃到42℃时，含有T3亚型的C蛋白表达量变化最大 (4) P3启动子 C基因 P1启动子 B基因 T基因 【详解】（1）蛋白胨的作用：蛋白胨是由蛋白质水解得到的产物，含有多种氨基酸、多肽等，可为细菌生长提供碳源、氮源（合成蛋白质、核酸等的原料），同时也可提供部分碳源和维生素。 细菌计数方法：题目要求 “快速直观” 测定细菌数量，常用方法为显微镜直接计数法（如血球计数板法），通过显微镜直接观察并计数菌体，无需培养，适合即时检测。 （2）根据图 1，工程菌 1 的基因表达载体中，C 基因由 P1 启动子驱动，且 T 基因（编码 T 蛋白）由持续表达型启动子 P2 驱动。 37℃时，T 蛋白可能抑制 P1 启动子活性，导致 C 基因不表达；当超声波刺激升温至 42℃，温度变化可能使 T 蛋白的抑制作用解除（或 P1 启动子在高温下激活），从而启动 C 基因转录，产生具有抗肿瘤作用的 C 蛋白。 （3）图 2 纵坐标为 C 蛋白表达量，横坐标为温度。观察不同 T 蛋白亚型（T1、T2、T3）对应的曲线，T3 亚型在 37℃时表达量最低，42℃时表达量最高，即温度响应最显著（表达量变化幅度最大）。 选择 T3 基因的原因是：在超声波升温（37℃→42℃）后，其驱动的 C 基因表达量激增最明显，能更高效地发挥抗肿瘤作用。 （4）目标：工程菌 2 需在短时间超声波刺激后维持长时间治疗，即通过一次刺激启动持续表达。 B 酶的作用：B 酶可识别位点 a 和 b，使中间 DNA 片段倒转。倒转后，启动子方向需与转录方向一致。 载体设计逻辑：P2启动子之后应连接T3基因；a、b之间应为持续表达型启动子，即P3启动子，其后应连接的是④C 基因；中间应为P1 启动子和B 基因，超声刺激升温后，P1启动子的抑制解除，启动B基因转录，表达的B酶使a、b之间DNA片段逆转，进而启动C基因的持续表达。 3．（2025·广东揭阳·模拟预测）I型遗传性酪氨酸血症（HT1）是一种酪氨酸代谢异常引发肝损伤的疾病。研究人员基于益生大肠杆菌（EcN）设计了一种能高效代谢酪氨酸的肠道工程益生菌（EcN-HT）用于治疗HT1模型小鼠，如图1所示。其中，基因TyrP（编码酪氨酸转运蛋白TyrP）和基因HpaBC（编码酶HpaBC，催化酪氨酸代谢生成无毒物质L-D0PA）均为目的基因。图2表示质粒pUC57的结构示意图以及相关限制酶的识别序列和切割位点。请回答下列问题： (1)图1中，TyrP需要表达在EcN-HT的细胞膜上，以促进对酪氨酸的吸收。则EcN-HT中参与TyrP的合成与定位的结构有 。 (2)图2中pfnr的基本组成单位是 。在 条件下，一些特定的信号分子会与pfnr结合，进而改变其构象或活性，使其能与RNA聚合酶更有效地结合，启动下游基因表达。 (3)为实现高效构建重组质粒并筛选获得EcN-HT工程菌，研究人员开展以下实验： I．获得含基因TyrP的菌株EcN-T。 ①获取基因TyrP； ②选用限制酶EcoRI和Smal，分别切割含基因TyrP的DNA片段和质粒pUC57，构建重组质粒pUC57-T； ③将pUC57-T导入EcN，并将其接种在含有X-gal、卡那霉素的固体培养基甲上，培养一段时间后，菌落呈 色的为目的菌株EcN-T。 Ⅱ．获得含基因TyrP和HpaBC的EcN-HT工程菌。 ④获取基因HpaBC； ⑤选用限制酶 ，构建重组质粒pUC57-H； ⑥将pUC57-H导入EcN-T，并将其接种在培养基乙上，以筛选出含双质粒的菌株EcN-HT。相比培养基甲，培养基乙特有的成分是 。 (4)图3显示目的基因TyrP两端的部分碱基序列，为获得能与质粒pUC57相连接的目的基因，PCR时设计的引物应选用________。 A．5'-AAGGCACCCGGG-3'和5'-TGTTACGAATTC-3' B．5'-AAGGCACCCGGG-3'和5'-CATTGTGAATTC-3' C．5'-GAATTCAAGGCA-3'和5'-CCCGGGCATTGT-3' D．5'-GAATTCTGTTAC-3'和5'-CCCGGGAAGGCA-3' (5)进一步研究表明，EcN-HT可以有效缓解HT1模型小鼠肝脏损伤等病症，其作用机理是 。 【答案】(1)核糖体，细胞膜 (2) 脱氧核苷酸 厌氧/低氧/缺氧 (3) 白 BglⅡ、EcoRI 氯霉素 (4)C (5)EcN-HT可以吸收酪氨酸，使其转变成无毒物质（减少小鼠体内酪氨酸及毒性中间代谢产物的蓄积） 【详解】（1）图1中，TyrP需要表达在EcN-HT的细胞膜上，说明TyrP的合成及加工过程与分泌蛋白的类似，即在核糖体中以氨基酸为原料合成肽链，经过内质网的加工、折叠以及高尔基体的进一步的修饰加工，然后通过囊泡转运到细胞膜上。可见，EcN-HT中参与TyrP的合成与定位的结构有核糖体和细胞膜。 （2）启动子是一段有特殊序列结构的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA。图2中pfnr为厌氧启动子，其基本组成单位是脱氧核苷酸。在厌氧（或低氧或缺氧）条件下，一些特定的信号分子会与pfnr结合，进而改变其构象或活性，使其能与RNA聚合酶更有效地结合，启动下游基因表达。 （3）Ⅰ、基因lacZr表达的酶蛋白可将无色的X-gal水解成蓝色产物。由图2可知：基因lacZr在限制酶EcoR I的识别序列和切割位点内。构建重组质粒pUC57-T时，用限制酶EcoRI切割质粒pUC57，基因lacZr的结构被破坏，不能表达相应的酶蛋白，所以将pUC57-T导入EcN，并将其接种在含有X-gal、卡那霉素的固体培养基甲上。培养一段时间后，成功导入pUC57-T的菌落呈白色，此白色菌落即为目的菌株EcN-T。 Ⅱ、获得含基因TyrP和HpaBC的EcN-HT工程菌。构建重组质粒pUC57-T时，选用了限制酶用限制酶EcoRI和SmaI，这两种酶破坏了标记基因Cmr（氯霉素抗性基因）和lacZ，lacZ表达的酶蛋白可将无色的X-gal水解成蓝色产物，该重组质粒中含有Kanr标记基因（卡那霉素抗性基因），因此筛选受体菌株EcN-T，应使用含有X-gal、卡那霉素的固体培养基甲。目的基因应该插入到启动子和终止子之间，可选的限制酶只有BglⅡ、EcoRⅠ、MboⅠ、SmaⅠ，由于BglⅡ的识别序列中含有MboⅠ识别序列，如果使用MboⅠ，Bgl Ⅱ的识别序列也会被切割，且由于重组质粒pUC57-T破坏了标记基因Cmr（氯霉素抗性基因），为了区分两者不同，那么构建的重组质粒pUC57-H不能破坏该标记基因，因此构建重组质粒pUC57-H需选用限制酶BglⅡ、EcoRⅠ。综上分析，筛选时，固体培养基乙应加入卡那霉素、氯霉素、X-gal。相比培养基甲，培养基乙特有的成分是氯霉素。 （4）由于构建重组质粒pUC57-T时，选用限制酶EcoRI和SmaI分别切割含基因TyrP的DNA片段和质粒pUC57，根据该基因的转录方向和质粒中启动子和终止子的位置，该基因的左端应该加上EcoRⅠ识别序列，右端应该加上SmaⅠ识别序列，由于DNA聚合酶只能从引物的3'端延伸子链，因此左端的引物应该是5'-GAATTC AAGGCA-3'，同理，右端的引物是5'-CCCGGGCATTGT-3'，ABD错误，C正确。故选C。 （5）I型遗传性酪氨酸血症（HT1）是一种酪氨酸代谢异常引发肝损伤的疾病。在肠道工程益生菌（EcN-HT）体内，基因TyrP编码的酪氨酸转运蛋白TyrP有助于细胞吸收酪氨酸，基因HpaBC编码的酶HpaBC能催化酪氨酸代谢生成无毒物质L-DOPA。可见， EcN-HT可以有效缓解HT1模型小鼠肝脏损伤等病症，其作用机理是：EcN-HT可以吸收酪氨酸，使其转变成无毒物质（减少小鼠体内酪氨酸及毒性中间代谢产物的蓄积）。 4．（2025·广东广州·三模）我国科研人员培育出复粒水稻（CL），与普通单粒水稻（NCL）相比，具有多粒簇生的特点。 (1)油菜素内酯（BR）是一种植物激素，是参与调节水稻籽粒生长发育的有机物。研究人员利用图1质粒转录得到两种RNA探针，通过RNA杂交技术检测了CL和NCL幼穗不同部位中BRD3（BR降解酶）基因的转录情况，具体步骤如下表，结果如图2.请将实验材料补充完整（填选项）。 步骤 实验组（探针序列与BRD3的mRNA互补） 对照组（探针序列与BRD3的mRNA相同） 使用限制酶将图1质粒切成线形 ① ② 使用RNA聚合酶转录得到RNA，制备带标记的探针 ③ ④ 取NCL和CL幼穗的组织，制作成临时装片 将探针加入处理好的装片中，结合探针的部位会产生显色反应 a.NcoI            b.SalI            c.T7RNA聚合酶            d.SP6RNA聚合酶 2种水稻幼穗组织显色情况为 。 (2)蛋白GSK和MADS均为BR信号通路中的调控因子，在体外进行实验的处理和结果如图3，结果说明 。经过一系列的研究，科研人员阐明了水稻通过BR-GSK-MADS通路调控复粒性状。 (3)已有研究表明，BR缺陷水稻的籽粒通常会变小。请从基因选择性表达的角度解释“CL同时具有多粒簇生和籽粒不变小特点”的原因 。 【答案】(1) a b d c 对照组无显色反应，实验组CL的P中有较深的颜色，CL的S、NCL的P和S中颜色接近且较淡 (2)GSK可以促进MADS的磷酸化，去磷酸化酶会引起MADS的去磷酸化 (3)在CL的BRD3基因在花梗分生组织中表达量较高，BR含量低，通过BR-GSK-MADS通路促进复粒性状的形成；在小穗分生组织中BRD3基因表达量较低，BR含量高，保证籽粒不变小。 【详解】（1）①要得到与BRD3的mRNA互补的探针，根据图中基因转录方向以及启动子位置，需要用a限制酶NcoⅠ切割质粒，使得转录能从与BRD3基因的cDNA转录方向相反的方向进行。②要得到与BRD3的mRNA相同的探针，需要用b限制酶SalⅠ切割质粒，使得转录能从与BRD3基因的cDNA转录方向相同的方向进行。③当用NcoⅠ切割质粒后，启动转录需要d：SP6RNA聚合酶，因为此时是SP6启动子起作用。④当用SalⅠ切割质粒后，启动转录需要c：T7RNA聚合酶，因为此时是T7启动子起作用。由于实验组探针与BRD3的mRNA互补，对照组探针与BRD3的mRNA相同，预期结果应该是在NCL和CL幼穗组织中，实验组CL的P部位有显色反应（因为能与BRD3的mRNA杂交），其他无显色反应（NCL的P部位BRD3表达量低，对照组不能与BRD3的mRNA杂交 ，因为是相同序列，不会互补配对结合）。 （2）观察实验设置，有加入MADS、GSK、去磷酸化酶不同组合的情况，检测指标是磷酸化的MADS。当加入MADS时，均会出现磷酸化的MADS；而同时加入MADS和GSK组，磷酸化的MADS基本不变，说明GSK基本可以维持MADS的磷酸化；而加入MADS、GSK和去磷酸化酶时，磷酸化的MADS大量减少。这表明去磷酸化酶能使MADS去磷酸化。 （3）在CL中，与多粒簇生相关的基因在特定细胞中选择性表达，使CL表现多粒簇生；同时，与籽粒大小相关的细胞中BR - GSK - MADS通路相关基因正常表达，维持籽粒正常大小，所以CL同时具有多粒簇生和籽粒不变小特点。 5．（2025·广东广州·模拟预测）实体瘤是器官或组织中的有形肿块，可通过增强人体免疫系统功能治疗。大肠杆菌能进入实体瘤核心且活性强，科研人员欲利用它构建基因表达可控的工程菌，用于特定部位实体瘤的免疫治疗。科研人员构建了温控表达的质粒系统（如图），此系统类似“基因电路”，其中Tcl42基因像“开关”，42℃加热时能瞬时激活特定基因。质粒系统核心基因有酶 Bxb1 基因、用于免疫治疗的分泌型 aPD-L1蛋白基因等。人体特定部位经 42℃处理后，p7在酶Bxbl 作用下翻转，免疫元件中的 GFP和aPD-L1基因得以成功表达。回答下列问题： 注：1．基因TetR是抗四环素的抗性基因，GFP基因是绿色荧光蛋白基因；2．“◀”、“▷”是酶Bxbl的作用位点；3．“■”是终止子，可以有限终止其上游基因的转录。 (1)推测p7应为 （填“启动子”或“终止子”），其功能是 。 (2)Tc142为来自λ噬菌体的温度敏感型转录抑制因子，在大肠杆菌中具强活性的启动子pLac可以使Tc142持续性表达，当温度 （填“低于” “等于”或“高于”）42℃时，Tc142蛋白会抑制启动子pRL。 (3)请选择相关选项完善该“基因电路”的技术路线：用不同的限制酶、DNA连接酶分别处理温控抑制元件、重组元件、免疫元件及质粒，构建“基因电路”→①→酶Bxb1基因不表达→免疫元件无功能（不表达aPD-L1）→②→解除Tc142蛋白对启动子pRL的抑制→③→④→细菌合成GFP，并分泌大量aPD-L1。 题中的①②③④分别为 ； ； ； 。（将下列选项代号填入横线，将“基因电路”补充完整） A．菌体升温至42℃时，蛋白Tcl42失去活性 B．受体菌37℃时 C．荧光蛋白GFP基因、aPD-L1基因的转录 D．酶Bxb1基因表达，进而引起p7两侧发生重组 (4)将“基因电路”质粒导入菌体前，科研人员用Ca2+处理大肠杆菌的作用是 。导入后的菌体最适合用 方法接种于含四环素的培养基上，由此成功构建用于免疫治疗的温控工程菌。 【答案】(1) 启动子 RNA聚合酶识别和结合位点，驱动基因的转录 (2)低于 (3) B A D C (4) 使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态 稀释涂布平板 【详解】（1）根据题意“p7可在重组酶Bxb1作用下翻转，免疫元件中的GFP和aPD-L1两种基因可以成功表达”，说明p7为启动子，启动子是RNA聚合酶识别和结合位点，驱动基因的转录。 （2） 已知在人体特定部位进行42℃处理后，p7可在重组酶Bxb1作用下翻转，免疫元件中的GFP和aPD-L1两种基因可以成功表达，因此当温度低于42℃时，Tcl42蛋白会抑制启动子pRL。 （3）  “基因电路”的技术路线要起作用，第一步要构建“基因电路”，因此要先用不同的限制酶、DNA连接酶分别处理温控抑制元件、重组元件、免疫元件及质粒，使这些元件能够连接成“基因电路”；依题意，当温度不到42℃时具强活性的启动子pLac可以使Tcl42持续性表达，抑制启动子pRL，则与其构成一个表达单位的重组酶Bxb1基因不表达 。重组酶的作用位点在免疫元件中，重组酶Bxb1基因不表达，则αPD-L1不表达，免疫元件无功能；当控温至42℃时解除蛋白Tcl42对启动子pRL的抑制，重组酶Bxb1基因表达，进而引起启动子p7两侧发生重组，启动子p7启动荧光蛋白GFP基因、αPD-L1基因的转录。从而使细菌合成GFP，并分泌大量αPD-L1。综合以上分析，“基因电路”的技术路线是：用不同的限制酶、DNA连接酶分别处理温控抑制元件、重组元件、免疫元件及质粒，构建“基因电路” → B、受体菌37℃时，蛋白Tcl42抑制启动子pRL →重组酶Bxb1基因不表达→ 免疫元件无功能（不表达αPD-L1） →A、菌体升温至42℃时，蛋白Tcl42失去活性→ 解除蛋白Tcl42对启动子pRL的抑制→D、重组酶Bxb1基因表达，进而引起启动子p7两侧发生重组→C、启动子p7启动荧光蛋白GFP基因、αPD-L1基因的转录→细菌合成GFP，并分泌大量αPD-L1。 （4）科研人员用Ca2+处理大肠杆菌是使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，然后将“基因电路”质粒导入菌体内。依题意，重组的质粒中带有抗四环素的抗性基因，因此，可用稀释涂布平板法将导入后的菌体接种在含有四环素的培养基来筛选含重组质粒的受体细胞，能在该培养基上形成的菌落就是成功构建用于免疫治疗的温控工程菌菌落。 6．（2025·广东·模拟预测）如图表示制备能合成乙肝病毒抗原蛋白的酵母菌所用到的载体结构示意图。回答下列问题：    (1)根据图中载体的限制酶切割位点，需要选用 对该质粒进行切割。若将质粒整合有着丝粒元件，能显著地提高质粒在酵母菌中的遗传稳定性，可能的原因是 。 (2)在通过PCR扩增病毒抗原蛋白基因时，为避免外源DNA等因素的污染，需要进行的操作是 。 (3)已知抗原蛋白基因转录的模板链碱基序列为5'—GATTCG……CCATGC—3'，PCR过程中需要设计特定的引物（包含特定的酶切位点），引物的碱基序列从5'端到3'端依次为 、 ，以便在扩增后能够与载体进行正确连接。 (4)检测酵母工程菌是否能生产乙肝病毒抗原蛋白，通常采用 的分子水平的检测。 【答案】(1) EcoRⅠ、BamHⅠ 质粒整合到酵母菌染色体上，可在细胞有丝分裂时均匀分配到子细胞 (2)PCR中使用的用具（微量离心管、枪头）和蒸馏水等在使用前进行高压灭菌 (3) GAATTCGCATGG GGATCCGATTCG (4)抗原一抗体杂交 【详解】（1）为了保证目的基因能正常表达，切割载体时，切割位点应选在启动子和终止子之间，结合图示可知，由于EcoRV切割所得的是平末端，而且启动子上游也有其酶切位点，不能选用；应选择EcoRⅠ、BamHⅠ对载体进行切割。质粒整合到酵母菌染色体上，可在细胞有丝分裂时均匀分配到子细胞，因此能显著地提高质粒在酵母菌中遗传稳定性。 （2）为避免外源DNA等因素的污染，PCR中使用的用具（微量离心管、枪头）和蒸馏水等在使用前必须进行高压灭菌。 （3）由题意可知，抗原蛋白基因转录的模板链碱基序列为5'-GATTCG……CCATGC-3'，为将目的基因与载体连接起来，应在目的基因两端加上对应的限制酶切割位点，结合载体上的酶切位点的位置，应在目的基因模板链的3，端对应引物的5，端加上EcoRⅠ序列、在模板链的5，端对应引物的5，端加上BamHⅠ序列， 所以引物从5'端到3'端依次为GAATTCGCATGG和GGATCCGATTCG。 （4）可采用抗原—抗体杂交方法对乙肝病毒抗原蛋白进行检测。 7．（2025·广东深圳·模拟预测）RCA是一种核基因（rca）编码的叶绿体蛋白。为研究RCA对光合作用的影响及机理，科研人员构建反义rca基因表达载体（rca基因反向插入表达载体），利用农杆菌转化法导入大豆细胞，成功获得rca基因沉默的转基因品种（如图1），①~⑥表示相关过程。 (1)参与过程①的酶有 （答两种即可），若反转录PCR产物中除了目的基因外有其他DNA片段存在，原因可能是 （答2条）。已知①过程rca基因的b链和获取它的模板mRNA互补，依据图1中给出的引物1设计区的碱基序列及限制酶的信息，从5'端到3'端写出引物1的碱基序列 （只写出前8个碱基即可）。 (2)过程②用C4pdk启动子替换Ti质粒上原有启动子的目的是 ，过程④常用的方法是 ，⑤过程后可用含 抗生素的培养基筛选出转化成功的大豆细胞。 (3)科研人员将野生型大豆和转基因大豆在适宜的光照条件下进行培养，一段时间后分别测定相关指标，结果如图2（Rubisco是光合作用暗反应中的一种关键酶）。据图分析，RCA对光合作用的影响及机理是 。 【答案】(1) 反（逆）转录酶、耐高温的DNA聚合酶 引物较短，特异性较低，同时扩增出目的基因和其他DNA片段；复性温度过低，出现非特异性扩增条带；杂DNA污染（写出2点即可） 5'-CTCGAGGT-3 (2) 驱动目的基因在光诱导下在叶肉细胞中特异性表达 钙离子（Ca2+）处理法 潮霉素 (3)通过提高Rubisco活力来促进光合作用 【详解】（1）过程①为反转录PCR，因此需要的酶有反（逆）转录酶、热稳定DNA聚合酶等。在反转录PCR的过程中，引物较短，特异性较低，同时扩增出目的基因和其他DNA片段；复性温度过低，出现非特异性扩增条带；其它DNA污染，这些原因均会导致扩增产物出现非目的基因片段。 目的基因rca基因中已经存在BamH Ⅰ和Sal Ⅰ的酶切位点（质粒上也已有Sal Ⅰ的酶切位点”，所以在rca基因的上游不宜再选用Sal Ⅰ，这样会破坏目的基因，而应该选用与Sal Ⅰ产生相同黏性末端的Xho Ⅰ（同尾酶）。①过程rca基因的b链和获取它的模板mRNA互补，则b链是模板链，质粒上用BamH Ⅰ和Sal Ⅰ切割，rca基因用BglⅡ（与BamH Ⅰ属于同尾酶）和Xho Ⅰ切割，由于目的基因是反向接入，所以目的基因左侧连接BglII识别序列，右侧连接XhoⅠ识别序列。引物Ⅰ的碱基序列应该是5'-CTCGAGGT-3'。这样，质粒上用BamH Ⅰ和Sal Ⅰ切割，rca基因用BglⅡ（与BamH Ⅰ属于同尾酶）和Xho Ⅰ切割。 （2）C4pdk启动子是受光诱导的强启动子，驱动目的基因在光诱导下载叶肉细胞中特异性表达，经过程②替换Ti质粒上原有启动子的目的是可使目的基因在大豆叶肉细胞中特异性表达。过程④是将重组质粒导入到农杆菌中，常用的方法Ca2+处理农杆菌。由图可知T-DNA内部含有潮霉素抗性基因，因此⑤过程后可用含潮霉素的培养基筛选出转染成功的大豆细胞。 （3）与野生型大豆相比，转基因大豆的rca基因沉默，无RCA蛋白，光合速率降低，则可知RCA对玉米的光合作用具有促进作用。由图可知，rca基因沉默时Rubisco活力下降，因此可推测RCA对大豆的光合作用的作用机理为RCA可提高Rubisco活力，促进暗反应，进而促进光合作用。 8．（2025·广东珠海·模拟预测）亚洲玉米螟是造成我国玉米减产的主要害虫。我国科研人员通过图示过程将Bt基因（能够控制合成Bt毒蛋白）转入玉米细胞培育出了抗虫转基因玉米。回答下列问题： (1)用PCR扩增下面的Bt基因的DNA片段5'-GACCTGTGGAAGC．....CATACGGGATTG-3'供选择的引物有：①5'-CTGGACACCT-3'②5'-GACCTGTGGA-3'③5'-GTTAGGGCAT-3'④5'-CAATCCCGTA-3'共四种，应选择 （填字母）。 A．①② B．②③ C．②④ D．③④ (2)据图分析，为确保目的基因能够与Ti质粒正确连接，形成含有目的基因的重组Ti质粒，科研人员应选用限制酶 切割Ti质粒和含Bt基因的DNA片段。在获得重组Ti质粒后，可将其加入经 处理的农杆菌；导入重组质粒的玉米细胞经 技术成为转基因玉米植株。 (3)为检测转基因玉米是否培育成功，科研人员利用 法检测Bt基因是否成功翻译；在进行个体生物学水平的鉴定时，科研人员将获得的多株转基因玉米进行自交，发现除少数植株的子代均抗虫外，多数植株的子代中均出现了不抗虫植株。统计某植株的子代中抗虫与不抗虫的比例为15:1，出现该比例的原因是 。 (4)某科研小组在做抗虫棉试验时，虽已经检测出棉花植株中含有抗虫基因，但让棉铃虫食用棉花叶片时，棉铃虫并没有被杀死，可能的原因是① ；② 。 【答案】(1)C (2) XbaⅠ和HindⅢ Ca2+  植物组织培养 (3) 抗原-抗体杂交 在两对同源染色体的各一条染色体上转入了抗虫基因 (4) Bt毒蛋白基因没有成功转录 Bt毒蛋白基因没有成功翻译 【详解】（1） PCR引物应分别与待扩增片段两端的互补链3′端结合，且引物序列与其结合处应保持“正向一致”。Bt基因的DNA片段的上链(5′→3′)是GACCTGTGGAAGC…CATACGGGATTG，对应的下链(3′→5′)是CTGGACACCTTCG…GTATGCCCTAAC。前向引物通常与上链5′端相同序列（②），后向引物则与上链3′端互补且方向为5′→3′（④），应选②和④。故选C。 （2）据图分析，在构建目的基因表达载体外，由于BamHⅠ能将目的基因切割，因此不能用BamHⅠ切割，因此对于目的基因的左侧只能用XbaⅠ切割，而右侧HindⅢ和EcoRⅠ是目的基因和终止子近侧共有的限制酶，但目的基因的左侧有EcoRⅠ的识别序列，因此目的基因右侧需要用HindⅢ切割，因此，为确保目的基因能够与Ti质粒正确连接，形成含有目的基因的重组Ti质粒，科研人员应选用限制酶XbaⅠ和HindⅢ切割Ti质粒和含Bt基因的DNA片段；在获得重组Ti质粒后，可将其加入经Ca2+处理（使其处于易于吸收周围环境DNA分子的状态）的农杆菌；导入重组质粒的玉米细胞经植物组织培养成为转基因玉米植株，该操作的原理是植物细胞的全能性。 （3）翻译的产物是蛋白质，由于抗原与抗体的结合具有特异性，故为检测转基因玉米是否培育成功，可在分子水平条件下，科研人员首先利用抗原—抗体杂交法检测Bt基因是否成功翻译；在进行个体生物学水平的鉴定时，科研人员将获得的多株转基因玉米进行自交，发现除少数植株的子代均抗虫外，多数植株的子代中均出现了不抗虫植株，统计某植株的子代中抗虫与不抗虫的比例为15:1，15∶1为9∶3∶3∶1的变式，说明目的基因转入了两条具有非同源染色体的两条染色体上，即在两对同源染色体的各一条染色体上转入了抗虫基因，进而通过自交产生了性状分离比为15∶1的后代表现。 （4）科学家最初做抗虫棉试验时，虽已经检测出棉花植株中含有抗虫基因，但让棉铃虫食用棉花叶片时，棉铃虫并没有被杀死，这说明Bt毒蛋白基因没有成功转录和翻译。 1．（2025·广东·高考真题）大肠杆菌是重要工业菌株之一，其培养过程可分为快速生长期和生长稳定期两个阶段。为了通过调节蛋白质合成与降解速率来动态调控代谢途径关键酶的蛋白量，使细胞适配不同阶段的生产需求，研究者设计了两种质粒，并以稳定性好的红色荧光蛋白mKate2为模式蛋白。测试质粒功能。回答下列问题： (1)研究者首先构建质粒①（图a）用于在细胞内表达C-末端带SsrA短肽的mKate2，将质粒导入感受态细胞后，在添加抗生素的选择培养基上培养。根据培养基上菌落的生长状况，结合PCR及 检测，筛选获得重组菌株W1。 (2)将W1在适宜条件下进行摇瓶培养，定时取样检测培养液中细胞密度，方法有 （答一种）。接种前需检测液体培养基的荧光强度，其作用是 。培养结果（图b）表明，进入生长稳定期后荧光强度快速下降，原因是 。 (3)研究者选用启动子PX、X基因（编码阻遏蛋白X，阻遏PX开启转录），重新构建质粒②（图a），导入野生型大肠杆菌中获得重组菌株W2。在适宜条件下摇瓶培养，W2的生长趋势不变，培养期间荧光强度的变化趋势为 。 (4)莽草酸是一种重要工业化学品，其胞内合成代谢途径见图c。由于野生型大肠杆菌胞内酶A活性弱，且莽草酸会被快速转化为细胞生长必需物，因此细胞中无法大量积累莽草酸。为了保证细胞正常生长，并在生长稳定期实现莽草酸的大量积累，利用上述两种质粒的调控功能，结合野生型菌株遗传物质的改造，提出重组生产菌株构建思路： 。 【答案】(1)荧光 (2) 稀释涂布平板法、显微镜直接计数法 排除培养基本身荧光对实验结果的干扰 PGro在生长稳定期停止基因转录，且带有SsrA短肽的mKate2被降解 (3)快速生长期无荧光，生长稳定期荧光强度先上升后保持稳定 (4)先敲除野生菌株中的酶B基因，再将质粒①中的mKate2基因替换为酶B基因，将质粒②中的mKate2基因替换为酶A基因，并将两种质粒导入野生菌株中 【详解】（1）在基因工程中，筛选重组菌株时，常用的检测方法除了PCR，根据质粒中存在红色荧光蛋白基因，可利用荧光检测，筛选获得重组菌株W1。 （2）检测培养液中细胞密度常用的方法有稀释涂布平板法（通过统计平板上的菌落数来估算细胞数量，进而得到细胞密度）、显微镜直接计数法（利用血细胞计数板在显微镜下直接对细胞进行计数）。接种前检测液体培养基的荧光强度，是为了排除培养基本身荧光对实验结果的干扰，作为空白对照。进入生长稳定期后，由于PGro在生长稳定期停止基因转录，所以不再合成带有SsrA短肽的mKate2，同时C-末端带有SsrA短肽的蛋白质可被大肠杆菌内源蛋白酶系统特异性识别并以一定速率降解，导致荧光强度快速下降。 （3）在重组菌株W2中，启动子PX被阻遏蛋白X阻遏转录。在细胞快速生长阶段，阻遏蛋白X 阻遏mKate2基因的表达；随着细胞进入生长稳定器，阻遏蛋白X停止表达并被降解，对PX启动子的阻遏作用降低，mKate2基因开始表达，荧光强度开始上升，由于原料的限制，最后保持稳定，所以培养期间荧光强度的变化趋势为快速生长期无荧光，生长稳定期荧光强度先上升后保持稳定 。 （4）为了保证细胞正常生长，并在生长稳定期实现莽草酸的大量积累，利用上述两种质粒的调控功能，结合野生型菌株遗传物质的改造，提出重组生产菌株构建思路是：首先对野生型大肠杆菌进行改造，敲除酶B基因；然后将质粒①中的mKate2基因替换为酶B基因，使相关代谢途径关键酶在快速生长期正常表达以保证细胞正常生长，进入生长稳定期后该酶降解，减少对莽草酸的转化；同时将质粒②中的mKate2基因替换为酶A基因，利用其调控机制在生长稳定期实现莽草酸合成相关基因的稳定表达，从而大量积累莽草酸，最后将两种质粒导入野生菌株。 2．（2022·广东·高考真题）“绿水逶迤去，青山相向开”大力发展低碳经济已成为全社会的共识。基于某些梭菌的特殊代谢能力，有研究者以某些工业废气（含CO2等一碳温室气体，多来自高污染排放企业）为原料，通过厌氧发酵生产丙酮，构建一种生产高附加值化工产品的新技术。 回答下列问题： (1)研究者针对每个需要扩增的酶基因（如图）设计一对 ，利用PCR技术，在优化反应条件后扩增得到目标酶基因。 (2)研究者构建了一种表达载体pMTL80k，用于在梭菌中建立多基因组合表达库，经筛选后提高丙酮的合成量。该载体包括了启动子、终止子及抗生素抗性基因等，其中抗生素抗性基因的作用是 ，终止子的作用是 。 (3)培养过程中发现重组梭菌大量表达上述酶蛋白时，出现了生长迟缓的现象，推测其原因可能是 ，此外丙酮的积累会伤害细胞，需要进一步优化菌株和工艺才能扩大应用规模。 (4)这种生产高附加值化工产品的新技术，实现了 ，体现了循环经济特点。从“碳中和”的角度看，该技术的优势在于 ，具有广泛的应用前景和良好的社会效益。 【答案】(1)引物 (2) 作为标记基因，筛选含有基因表达载体的受体细胞 终止转录，使转录在需要的地方停下来 (3)酶蛋白大量表达需要消耗大量能量，而厌氧代谢供能不足 (4) 工业废气资源化 通过捕获二氧化 碳，实现固碳减排 【分析】（1）PCR技术的原理是DNA半保留复制，是在体外大量复制DNA的技术，该技术的关键是Taq酶可以从引物的3’端延伸子链。 （2）减缓温室效应，一方面要减少二氧化碳的排放，另一方面通过植树造林等手段增加大气中二氧化碳的消耗。 【详解】（1）利用PCR技术扩增目标酶基因，首先需要根据目标酶基因两端的碱基序列设计一对引物，引物与模板链结合后，Taq酶才能从引物的3’端延伸子链。 （2）基因表达载体中，抗生素抗性基因作为标记基因，可用于筛选含有基因表达载体的受体细胞，终止子可终止转录，使转录在需要的地方停下来。 （3）重组梭菌大量表达上述酶蛋白时，需要消耗大量能量，而厌氧代谢供能不足，所以会导致生长迟缓。 （4）根据题意可知，这种生产高附加值化工产品的新技术，以高污染企业排放的二氧化碳等一碳温室气体为原料，实现了工业废气资源化，体现了循环经济特点。从“碳中和”的角度看，该技术生产丙酮的过程通过捕获二氧化 碳，实现固碳减排，所以具有广泛的应用前景和良好的社会效益。 3．（2021·广东·高考真题）非细胞合成技术是一种运用合成生物学方法，在细胞外构建多酶催化体系，获得目标产物的新技术，其核心是各种酶基因的挖掘、表达等。中国科学家设计了4步酶促反应的非细胞合成路线（如图），可直接用淀粉生产肌醇（重要的医药食品原料），以期解决高温强酸水解方法造成的严重污染问题，并可以提高产率。 回答下列问题： （1）研究人员采用PCR技术从土壤微生物基因组中扩增得到目标酶基因。此外，获得酶基因的方法还有 。（答出两种即可） （2）高质量的DNA模板是成功扩增出目的基因的前提条件之一。在制备高质量DNA模板时必须除去蛋白，方法有 。（答出两种即可） （3）研究人员使用大肠杆菌BL21作为受体细胞、pET20b为表达载体分别进行4种酶的表达。表达载体转化大肠杆菌时，首先应制备 细胞。为了检测目的基因是否成功表达出酶蛋白，需要采用的方法有 。 （4）依图所示流程，在一定的温度、pH等条件下，将4种酶与可溶性淀粉溶液混合组成一个反应体系。若这些酶最适反应条件不同，可能导致的结果是 。在分子水平上，可以通过改变 ，从而改变蛋白质的结构，实现对酶特性的改造和优化。 【答案】 基因文库中获取、人工合成法 盐析法、酶解法或高温变性 感受态 抗原-抗体杂交技术 有的酶失活而使反应中断 基因的碱基序列 【详解】（1）分析题意，研究人员从土壤微生物基因组中扩增得到目标酶基因采用了PCR技术，此外获得酶基因的方法还有从基因文库中获取和人工合成法。 （2）高质量的DNA模板是成功扩增出目的基因的前提条件之一。在制备高质量DNA模板时必须除去蛋白，可根据DNA和蛋白质的溶解性、对酶、高温和洗涤剂的耐受性去除蛋白质，方法有盐析、酶解法或高温变性法等。 （3）研究人员使用大肠杆菌BL21作为受体细胞、pET20b为表达载体分别进行4种酶的表达。表达载体转化大肠杆菌时，首先应制备感受态细胞， 即利用钙离子处理大肠杆菌，使其成为感受态细胞，使其 易于接受外来的DNA分子。基因工程中，酶基因（目的基因）成功表达的产物酶蛋白的化学本质是蛋白质，常用抗原-抗体杂交技术进行检测。 （4）依图所示流程，在一定的温度、pH等条件下，将4种酶与可溶性淀粉溶液混合组成一个反应体系。由于酶的作用条件较温和，若这些酶最适反应条件不同，则可能导致有的酶失活而使反应中断。在分子水平上，可以通过改变基因的碱基序列，从而改变蛋白质的结构，实现对酶特性的改造和优化。 4．（2011·广东·高考真题）登革热病毒感染蚊子后，可在蚊子唾液腺中大量繁殖，蚊子在叮咬人时将病毒传染给人，可引起病人发热、出血甚至休克。科学家用以下方法控制病毒的传播。 （1）将S基因转入蚊子体内，使蚊子的唾液腺细胞大量表达S蛋白，该蛋白可以抑制登革热病毒的复制。为了获得转基因蚊子，需要将携带S基因的载体导入蚊子的 细胞。如果转基因成功，在转基因蚊子体内可检测出 、 和 。 （2）科学家获得一种显性突变蚊子（AABB）。A、B基因位于非同源染色体上，只有A或B基因的胚胎致死。若纯合的雄蚊（AABB）与野生型雌蚊（aabb）交配，F1群体中A基因频率是 ，F2群体中A基因频率是 。 （3）将S基因分别插入到A、B基因的紧邻位置（如图），将该纯合的转基因雄蚊释放到野生群体中，群体中蚊子体内病毒的平均数目会逐代 ，原因是 。 【答案】 受精卵 S基因 S基因的mRNA S蛋白 50% 60% 下降 群体中S基因频率逐代升高，而S基因表达的蛋白可以抑制蚊子体内病毒的繁殖 【详解】（1）动物基因工程中常用的受体细胞是受精卵，因为受精卵的全能性最高；目的基因能在受体细胞中表达，而基因表达包括转录和翻译两个步骤，其中转录的产物是mRNA，翻译的产物是蛋白质，因此如果转基因成功，在转基因蚊子体内可检测出S基因、由S基因转录的mRNA和S蛋白． （2）F1基因型全为AaBb，无致死现象，A的基因频率为50%；F2中A_B_：A_bb：aaB_：aabb应为9：3：3：1，由于A_bb和aaB_的胚胎致死，要淘汰掉3/16的A_bb、3/16的aaB_，因此对于A、a来说，会淘汰掉1/16的AA、1/8的Aa、3/16的aa，所以F2中AA：Aa：aa=3：6：1，故A的基因频率为60%。 （3）群体中S基因频率逐代升高，而S基因表达的蛋白可以抑制蚊子体内病毒的增殖，使蚊子体内病毒平均数逐代减少。 学科网（北京）股份有限公司1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第42讲 基因工程以及生物技术的安全性和伦理问题 目录 01 课标达标练 【题型一】基因工程的基本工具 【题型二】基因工程的基本操作程序 【题型三】基因工程的应用 【题型四】蛋白质工程 【题型五】生物技术的安全和伦理问题 02 能力突破练（新角度+新考法+新思维+新情境） 03 高考溯源练（含2025年高考真题） 题型一 基因工程的基本工具 1．下列关于基因工程基本工具的叙述，正确的是（　　） A．限制酶只能特异性地识别6个核苷酸序列 B．限制酶切割DNA分子一次可断开2个磷酸二酯键，产生2个游离的磷酸基团 C．用做分子运输车的质粒常有特殊的抗生素合成基因，便于重组DNA分子的筛选 D．DNA连接酶能连接双链DNA片段互补的黏性末端或平末端，从而恢复被限制酶切开的氢键 2．下列关于基因工程的叙述，正确的是（    ） A．基因工程是在细胞水平上进行设计和施工的，又叫重组DNA技术 B．DNA连接酶和DNA聚合酶催化的化学键分别是磷酸二酯键和氢键 C．不同的限制酶切割不同的DNA序列后一定产生不同的黏性末端 D．质粒是一种裸露的、结构简单的具有自我复制能力的环状DNA分子 3．下列关于DNA聚合酶、限制酶、DNA连接酶有关的叙述，错误的是（　　） A．都是由脱氧核苷酸连接而成的多聚体 B．都能降低相应化学反应所需的活化能 C．催化活性都要受温度、pH等的影响 D．其合成过程都需经过转录和翻译阶段 4．将某外源基因与质粒结合形成重组质粒的过程如图。下列说法错误的是（　　） A．氨苄青霉素抗性基因可作为筛选重组DNA的标记基因 B．用不同限制酶分别切割含目的基因的DNA 和质粒也能产生相同黏性末端 C．构建重组质粒时，除了需 BamHI酶外，还需 DNA 连接酶 D．图中方法可保证目的基因定向与质粒相连形成重组质粒 5．将外源基因导入受体细胞的过程中需要使用载体，下列有关载体的叙述错误的是（　　） A．载体应对宿主细胞无伤害，以免影响宿主细胞的正常生命活动 B．载体应具有一个至多个限制酶切割位点，以便于目的基因的插人 C．基因工程中被用作载体的质粒都是在天然质粒的基础上改造的 D．将外源基因送人受体细胞的载体可以是切割DNA分子的酶 6．下列有关“DNA粗提取与鉴定”、“DNA片段的扩增及电泳鉴定”实验的叙述中，错误的是（　　） A．DNA的粗提取与鉴定实验中可利用DNA不溶于酒精而某些蛋白质溶于酒精来粗提取DNA B．PCR反应体系中需加入耐高温的DNA聚合酶，该酶可在延伸过程中起作用 C．琼脂糖溶液混合的核酸染料与DNA分子结合，便于在紫外灯下观察 D．DNA片段大的在琼脂糖溶液中扩散速度快，DNA片段小的在琼脂糖溶液中扩散速度慢 题型二 基因工程的基本操作程序 7．某科研小组利用PCR定点突变技术培育抗冻蔬菜新品种。设计含有非特异性碱基配对的引物，将突变位点引入编码抗冻蛋白的基因中，获得抗冻能力更强的突变基因。下列叙述正确的是（　　） A．过程②还需要四种核糖核苷酸和耐高温的DNA聚合酶 B．过程③至少需要两次循环才能得到两条链等长的DNA分子 C．过程④需要使用引物1和4才能获得目的基因 D．合成的DNA分子经混合、变性、杂交后发现通过引物2和3延伸形成的两条链杂交在一起，说明引物2和3的碱基序列相同 8．与哺乳动物睡眠节律调控有关的基因PER2发生突变会导致睡眠紊乱，利用PCR技术可扩增PER2基因。下列叙述错误的是（　　） A．为了激活耐高温DNA聚合酶的活性，PCR反应缓冲液中一般要添加Mg2+ B．变性过程中双链DNA的解开不需要解旋酶 C．子链的延伸方向是3'端→5'端，新形成的子链与模板链之间将形成氢键 D．若扩增PER2基因的过程中出现较多非目的基因片段，可能是引物过短造成 9．如图是利用基因工程技术培育抗除草剂作物的部分过程，其中Pst I、Sma I、EcoR I、Apa I为四种限制酶，且切割DNA分子后形成的末端均不同。下列说法正确的是（　　） A．图示质粒分子在Sma I切割前后分别含有0或1个游离的磷酸基团 B．培育抗除草剂作物的核心是将含bar基因的表达载体导入受体细胞 C．可选用Pst I和EcoR I切割质粒和bar基因，确保目的基因正确插入 D．利用PCR技术可从分子水平检测bar基因是否翻译出抗除草剂蛋白 10．研究人员将PCR扩增得到的毒物诱导型启动子S（箭头表示转录方向）插入图中载体P区，构建表达载体，转入大肠杆菌，获得能够检测水中毒物的大肠杆菌。下列叙述正确的是（    ） A．PCR扩增时，应在启动子两侧引入EcoR Ⅰ、BamH I识别序列 B．用Mg2+处理大肠杆菌以便转入构建好的表达载体 C．可通过转基因大肠杆菌的荧光情况判断水中是否含有毒物 D．在添加氨苄青霉素的培养基上存活的菌株即为所需菌株 11．下图表示培育转基因抗病毒农作物的过程图，正确的是（    ） A．过程a需要限制酶和DNA聚合酶的参与 B．过程b需要用CaCl2处理，以提高农作物细胞壁的通透性 C．抗病毒基因一旦整合到农作物细胞的染色体上，就能正常表达 D．转基因抗病毒农作物是否培育成功可通过接种特定病毒进行鉴定 12．苹果富含多种维生素，口感脆，苹果切开后不久颜色便会加深，这种现象称为“褐变”。褐变是由位于细胞的多酚氧化酶（PPO）催化位于液泡中的多酚类物质生成棕色色素所致。据此，科研人员培育出了抗褐变的转基因苹果，其工作流程如图所示，下列相关叙述错误的是（　　） A．想获得抗褐变的转基因苹果，目的基因可以是抑制PPO表达的基因 B．过程①是基因工程的核心步骤，一般需要限制性内切核酸酶和DNA聚合酶的参与 C．在步骤③之前，需要用70%酒精或5%次氯酸钠溶液对苹果嫩叶碎片进行消毒处理 D．与导入不含目的基因质粒的植株作对照，评估目的基因对抑制苹果褐变的效果 题型三 基因工程的应用 13．我国科学家将含有人凝血因子基因的DNA片段注射到羊的受精卵中，由该受精卵发育而成的羊所分泌的乳汁中含有人的凝血因子，可用于治疗血友病。下列叙述错误的是（    ） A．这项研究说明人和羊共用一套遗传密码 B．人的基因是有遗传效应的DNA片段 C．该羊的乳汁中含有人的凝血因子基因 D．该羊能分泌人凝血因子的特性可能遗传给子代 14．基因编辑技术是一种新兴的基因工程技术，可对生物体的基因组进行定点修饰。下列关于基因编辑技术的叙述，正确的是（　　） A．基因编辑技术只能改变生物体的单个基因 B．基因编辑技术可用于治疗某些遗传性疾病 C．基因编辑技术不会对生物体的其他基因造成影响 D．基因编辑技术培育的生物个体不会产生新的性状 15．科研工作者将荧光蛋白基因注入蜘蛛卵细胞，进而培育出吐红色荧光丝的蜘蛛。该过程运用的技术是（    ） A．嫁接技术 B．杂交技术 C．转基因技术 D．组织培养技术 16．通过蛋白质工程将胰岛素B链第28位脯氨酸替换为天冬氨酸，研制成“德谷胰岛素”具有快速和长效的特点，极大改善糖尿病患者的血糖控制灵活性。下列叙述错误的是（    ） A．该过程一般不可通过对天然胰岛素的氨基酸进行直接替换完成 B．若使用大肠杆菌作为受体细胞，直接产生的胰岛素可能不具有生物活性 C．根据中心法则可推断出“德谷胰岛素”的唯一脱氧核苷酸序列 D．“德谷胰岛素”的最终获得还需经过基因工程，并验证产品的功能 17．某研究小组拟仿照制备乳腺生物反应器的研究思路来制备山羊膀胱生物反应器，可以从转基因动物尿液中分离纯化出所需要的W蛋白。下列说法正确的是（    ） A．可使用显微注射法将含有W蛋白基因的表达载体导入膀胱细胞中 B．制备的膀胱生物反应器，只有膀胱细胞中才含有W蛋白基因 C．用膀胱生物反应器和乳腺生物反应器生产W蛋白使用的启动子相同 D．与乳腺生物反应器相比，膀胱生物反应器不受受体生物性别和年龄限制 18．基因治疗主要有ex vivo和in vivo两种途径。ex vivo途径是指将含外源基因的载体在体外导入人体细胞（自体或异体），经扩增后输回人体；in vivo途径是指将携带外源基因的载体直接导入人体内。下列叙述错误的是（    ） A．ex vivo途径选用自体细胞可避免免疫排斥 B．用ex vivo途径扩增细胞时需选分化程度高的细胞 C．in vivo途径的载体需经改造，并去除致病性 D．in vivo途径要求载体靶向特定细胞且基因有效表达 题型四 蛋白质工程 19．科学家通过对相关基因进行改造，使T4溶菌酶的第3位异亮氨酸变成了半胱氨酸，于是在该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成了一个二硫键，T4溶菌酶的耐热性得到了提高。下列说法错误的是（　　） A．若利用微生物生产T4溶菌酶，可采用显微注射技术将重组质粒导入受体细胞 B．该技术需要从预期的蛋白质功能出发，推测应有的氨基酸序列 C．该技术属于蛋白质工程，合成的蛋白质不是自然界中已存在的 D．改造后T4溶菌酶的氨基酸序列和空间结构都不同于天然溶菌酶 20．利用蛋白质工程对干扰素进行改造，可在一定条件下延长其保存时间。下列叙述错误的是（　　） A．天然蛋白质合成的过程按照中心法则进行，蛋白质工程与之相反 B．利用蛋白质工程对干扰素进行改造时，操作对象是干扰素 C．经改造后的干扰素基因能通过工程菌的繁殖实现遗传 D．对干扰素的改造遇到的最大难题是干扰素的高级结构十分复杂 21．枯草杆菌蛋白酶能催化蛋白质水解为氨基酸，在有机溶剂中也能催化多肽的合成。这些碱性蛋白酶具有重要的应用价值，被广泛应用于洗涤剂、制革及丝绸工业。将枯草杆菌蛋白酶分子的天冬氨酸（99）和谷氨酸（156）改成赖氨酸，可使其在一定条件下的活力提高。下列叙述正确的是（　　） A．枯草杆菌蛋白酶分子活性提高的原因是组成它的氨基酸种类和数量发生了改变 B．对枯草杆菌蛋白酶进行分子设计必须从预期蛋白酶的功能出发 C．经蛋白质工程改造后的枯草杆菌蛋白酶活性提高这一性状不可遗传 D．该成果体现了蛋白质工程在培育新物种方面具有独特的优势 22．常规胰岛素注射后易在皮下堆积，需经过较长时间才能进入血液，且进入血液后又易被分解，因此常规胰岛素对糖尿病的治疗效果往往会受限。新型速效胰岛素的生产过程如图所示，下列叙述错误的是（    ） A．该过程属于蛋白质工程，其核心是通过基因改造改变胰岛素的结构和功能 B．常规胰岛素的合成过程与速效胰岛素的生产过程不完全相同 C．该技术从预期蛋白质的功能出发，设计出相应基因的碱基序列 D．若利用酵母菌生产速效胰岛素，则其过程与图示过程完全相同 23．研究人员将脂肪酶外环上的天冬氨酸定点突变为碱性赖氨酸，成功将其最适 pH 从 7.0 提高到 9.0，从而提高了其在碱性环境下的稳定性，该过程中直接操作的对象是（    ） A．蛋白质 B．氨基酸 C．基因 D．mRNA 24．干扰素是一种具有抗病毒、免疫调节等重要功能的蛋白质。科研人员为了提高干扰素的稳定性和活性，利用蛋白质工程对其进行改造。下表是改造前后干扰素的相关参数对比，据此分析，下列有关叙述错误的是（　　） 对比项目 改造前 改造后 热稳定性（在50℃下活性保留时间） 2小时 8小时 与受体的结合亲和力 相对较弱 相对较强 氨基酸数量 166个 166个 第17位氨基酸 半胱氨酸 丝氨酸 A．蛋白质工程可通过改变氨基酸的种类来改造蛋白质 B．第17位氨基酸的替换可能降低了干扰素对高温的敏感性 C．改造前后氨基酸数量不变，说明蛋白质工程未改变相关基因结构 D．改造后干扰素与受体的结合亲和力增强，这可能提高其生物学效应 题型五 生物技术的安全和伦理问题 25．随着生物技术的飞速发展，生物技术的安全性与伦理问题日益受到关注。下列相关叙述正确的是（　　） ①基因编辑技术可能会引发“设计完美婴儿”等伦理争议，破坏人类遗传多样性 ②转基因作物的种植可能会导致基因污染，对生态环境造成潜在威胁 ③生殖性克隆人涉及伦理问题，而治疗性克隆不涉及伦理问题 ④生物武器具有传染性强、危害大等特点，被国际社会严格禁止 A．①②④ B．①②③ C．②③④ D．①③④ 26．生物技术的进步在给人类带来福祉的同时，不仅会引起人们对它安全性的关注，也会带来新的伦理困惑与挑战。下列叙述错误的是（　　） A．研究转基因作物时，应采取多种方法防止转基因花粉的传播，避免基因污染 B．通过“设计试管婴儿”生下一个健康孩子的生殖方式属于有性生殖 C．转基因微生物制成的生物武器杀伤力大于常规武器，可有选择地生产使用 D．转基因技术本身是中性的，对人类的影响关键在于利用它的人 27．下列关于生物技术安全和伦理问题的叙述，错误的是（　　） A．反对设计完美婴儿 B．反对人的生殖性克隆 C．禁止生物武器的使用 D．禁止转基因技术的应用 28．研究发现，部分基因不是通过细胞分裂从亲代传到子代，而是直接从一个细胞传递到另一个细胞，或从一种生物传递到另一种生物，我们把这种基因传递叫做“横向基因传递”。下列相关叙述错误的是（　　） A．某细菌产生的耐药性可能来自横向基因传递 B．横向基因传递导致生物获得的性状不会遗传 C．基因工程中的“转基因”操作类似于横向基因传递 D．横向基因传递导致在亲缘关系很远的生物中存在相同的蛋白质 29．生物技术就像一把“双刃剑”，下列叙述错误的是（　　） A．生物武器是用病毒类、致病菌及生化毒剂类等来形成杀伤力 B．干细胞培养在临床医学等领域前景广泛，但也存在导致肿瘤发生的风险 C．食用转基因食品，其中的基因经消化道吸收后会整合到人的基因组中 D．反对设计试管婴儿的原因之一是避免有人滥用此技术选择性设计婴儿 30．下列有关生物技术安全和伦理问题的观点合理的是（    ） A．若转基因植物的外源基因来自自然界，则不会引发安全问题 B．将目的基因导入叶绿体基因组中能防止目的基因随花粉扩散 C．生殖性克隆的核心争议在于可能导致人类基因多样性降低 D．生殖性克隆涉及核移植技术，治疗性克隆不涉及核移植技术 1．（2025·广东广州·三模）水体中的雌激素能使斑马鱼细胞产生E蛋白，激活卵黄蛋白原（vtg）基因（如图1所示）的表达，因此斑马鱼可用于监测环境雌激素污染程度。为了实现可视化监测，科学家将斑马鱼的vtg基因，与人工构建的含萤火虫荧光素酶基因（无启动子）的载体（如图2所示）连接，形成vtg-Luc基因重组载体，成功培育了转基因斑马鱼。图2中Luc表示萤火虫荧光素酶基因，可以催化荧光素氧化产生荧光；Ampr为氨苄青霉素抗性基因，TetR表示四环素抗性基因，BamHI、EcoRI、HindIII、BstGI为限制酶，→表示转录方向。 (1)基因vtg启动子的基本组成单位是 。选用限制酶EcoRI、HindIII进行双酶切Luc基因载体，其优点是 。 (2)为使vtg基因与Luc基因载体形成重组载体，通过PCR技术扩增vtg基因时，需设计合适的引物。依据图1、图2信息推测引物1包含的碱基序列为5′- -3′。 (3)筛选导入vtg-Luc基因重组载体的大肠杆菌，可将大肠杆菌接种在含 （氨苄青霉素、四环素、氨苄青霉素和四环素）的培养基中，为确定这两个基因是否在大肠杆菌体内转录，应检测 。 (4)利用 方法将vtg-Luc基因重组载体导入斑马鱼。若要判断斑马鱼转基因是否成功，可在水体中添加 进行检测。 2．（2025·广东佛山·三模）癌症是人类健康的重大威胁之一，传统治疗手段难以实现精准治疗。超声波具有非侵入、组织穿透性强、时空特异性等特点，科研人员拟开发“响应超声波的药物递送系统”细菌以实现癌症的精准治疗。 (1)用于培养药物递送细菌的液体培养基中包含水、酵母提取物、蛋白胨等成分，其中蛋白胨主要为细菌提供 和维生素。可利用 的方法快速直观地测定细菌数量，以便即时使用适量的细菌进行治疗。 (2)C蛋白有抗肿瘤作用，超声波可导致局部温度升高到42℃。科研人员制备了工程菌1，其中含有图1所示的基因表达载体。37℃培养的工程菌1接受超声波刺激后，可升温至42℃， ，从而发挥抗肿瘤作用。    (3)T蛋白有T1、T2和T3三种亚型，具有相似的功能，制备分别含有这三种基因的工程菌1，并检测C蛋白表达量，结果如图2所示。科研人员最终选择 （填T1、T2或T3）基因进行后续研究，判断的依据是 。 (4)工程菌1只能在超声波刺激期间发挥作用，科研人员设计了含图3所示的基因表达载体的工程菌2，可以实现在短时间的超声波刺激后维持长时间的治疗。已知B基因编码的B酶可以作用于识别位点a和b，使a、b处的DNA发生断裂，最终导致a、b之间的DNA片段发生倒转。请根据以上信息，使用下列选项将表达载体补充完整。 ； ； ； ； 。    ①P1启动子②P3启动子（持续表达型启动子）③T基因④C基因⑤B基因 3．（2025·广东揭阳·模拟预测）I型遗传性酪氨酸血症（HT1）是一种酪氨酸代谢异常引发肝损伤的疾病。研究人员基于益生大肠杆菌（EcN）设计了一种能高效代谢酪氨酸的肠道工程益生菌（EcN-HT）用于治疗HT1模型小鼠，如图1所示。其中，基因TyrP（编码酪氨酸转运蛋白TyrP）和基因HpaBC（编码酶HpaBC，催化酪氨酸代谢生成无毒物质L-D0PA）均为目的基因。图2表示质粒pUC57的结构示意图以及相关限制酶的识别序列和切割位点。请回答下列问题： (1)图1中，TyrP需要表达在EcN-HT的细胞膜上，以促进对酪氨酸的吸收。则EcN-HT中参与TyrP的合成与定位的结构有 。 (2)图2中pfnr的基本组成单位是 。在 条件下，一些特定的信号分子会与pfnr结合，进而改变其构象或活性，使其能与RNA聚合酶更有效地结合，启动下游基因表达。 (3)为实现高效构建重组质粒并筛选获得EcN-HT工程菌，研究人员开展以下实验： I．获得含基因TyrP的菌株EcN-T。 ①获取基因TyrP； ②选用限制酶EcoRI和Smal，分别切割含基因TyrP的DNA片段和质粒pUC57，构建重组质粒pUC57-T； ③将pUC57-T导入EcN，并将其接种在含有X-gal、卡那霉素的固体培养基甲上，培养一段时间后，菌落呈 色的为目的菌株EcN-T。 Ⅱ．获得含基因TyrP和HpaBC的EcN-HT工程菌。 ④获取基因HpaBC； ⑤选用限制酶 ，构建重组质粒pUC57-H； ⑥将pUC57-H导入EcN-T，并将其接种在培养基乙上，以筛选出含双质粒的菌株EcN-HT。相比培养基甲，培养基乙特有的成分是 。 (4)图3显示目的基因TyrP两端的部分碱基序列，为获得能与质粒pUC57相连接的目的基因，PCR时设计的引物应选用________。 A．5'-AAGGCACCCGGG-3'和5'-TGTTACGAATTC-3' B．5'-AAGGCACCCGGG-3'和5'-CATTGTGAATTC-3' C．5'-GAATTCAAGGCA-3'和5'-CCCGGGCATTGT-3' D．5'-GAATTCTGTTAC-3'和5'-CCCGGGAAGGCA-3' (5)进一步研究表明，EcN-HT可以有效缓解HT1模型小鼠肝脏损伤等病症，其作用机理是 。 4．（2025·广东广州·三模）我国科研人员培育出复粒水稻（CL），与普通单粒水稻（NCL）相比，具有多粒簇生的特点。 (1)油菜素内酯（BR）是一种植物激素，是参与调节水稻籽粒生长发育的有机物。研究人员利用图1质粒转录得到两种RNA探针，通过RNA杂交技术检测了CL和NCL幼穗不同部位中BRD3（BR降解酶）基因的转录情况，具体步骤如下表，结果如图2.请将实验材料补充完整（填选项）。 步骤 实验组（探针序列与BRD3的mRNA互补） 对照组（探针序列与BRD3的mRNA相同） 使用限制酶将图1质粒切成线形 ① ② 使用RNA聚合酶转录得到RNA，制备带标记的探针 ③ ④ 取NCL和CL幼穗的组织，制作成临时装片 将探针加入处理好的装片中，结合探针的部位会产生显色反应 a.NcoI            b.SalI            c.T7RNA聚合酶            d.SP6RNA聚合酶 2种水稻幼穗组织显色情况为 。 (2)蛋白GSK和MADS均为BR信号通路中的调控因子，在体外进行实验的处理和结果如图3，结果说明 。经过一系列的研究，科研人员阐明了水稻通过BR-GSK-MADS通路调控复粒性状。 (3)已有研究表明，BR缺陷水稻的籽粒通常会变小。请从基因选择性表达的角度解释“CL同时具有多粒簇生和籽粒不变小特点”的原因 。 5．（2025·广东广州·模拟预测）实体瘤是器官或组织中的有形肿块，可通过增强人体免疫系统功能治疗。大肠杆菌能进入实体瘤核心且活性强，科研人员欲利用它构建基因表达可控的工程菌，用于特定部位实体瘤的免疫治疗。科研人员构建了温控表达的质粒系统（如图），此系统类似“基因电路”，其中Tcl42基因像“开关”，42℃加热时能瞬时激活特定基因。质粒系统核心基因有酶 Bxb1 基因、用于免疫治疗的分泌型 aPD-L1蛋白基因等。人体特定部位经 42℃处理后，p7在酶Bxbl 作用下翻转，免疫元件中的 GFP和aPD-L1基因得以成功表达。回答下列问题： 注：1．基因TetR是抗四环素的抗性基因，GFP基因是绿色荧光蛋白基因；2．“◀”、“▷”是酶Bxbl的作用位点；3．“■”是终止子，可以有限终止其上游基因的转录。 (1)推测p7应为 （填“启动子”或“终止子”），其功能是 。 (2)Tc142为来自λ噬菌体的温度敏感型转录抑制因子，在大肠杆菌中具强活性的启动子pLac可以使Tc142持续性表达，当温度 （填“低于” “等于”或“高于”）42℃时，Tc142蛋白会抑制启动子pRL。 (3)请选择相关选项完善该“基因电路”的技术路线：用不同的限制酶、DNA连接酶分别处理温控抑制元件、重组元件、免疫元件及质粒，构建“基因电路”→①→酶Bxb1基因不表达→免疫元件无功能（不表达aPD-L1）→②→解除Tc142蛋白对启动子pRL的抑制→③→④→细菌合成GFP，并分泌大量aPD-L1。 题中的①②③④分别为 ； ； ； 。（将下列选项代号填入横线，将“基因电路”补充完整） A．菌体升温至42℃时，蛋白Tcl42失去活性 B．受体菌37℃时 C．荧光蛋白GFP基因、aPD-L1基因的转录 D．酶Bxb1基因表达，进而引起p7两侧发生重组 (4)将“基因电路”质粒导入菌体前，科研人员用Ca2+处理大肠杆菌的作用是 。导入后的菌体最适合用 方法接种于含四环素的培养基上，由此成功构建用于免疫治疗的温控工程菌。 6．（2025·广东·模拟预测）如图表示制备能合成乙肝病毒抗原蛋白的酵母菌所用到的载体结构示意图。回答下列问题：    (1)根据图中载体的限制酶切割位点，需要选用 对该质粒进行切割。若将质粒整合有着丝粒元件，能显著地提高质粒在酵母菌中的遗传稳定性，可能的原因是 。 (2)在通过PCR扩增病毒抗原蛋白基因时，为避免外源DNA等因素的污染，需要进行的操作是 。 (3)已知抗原蛋白基因转录的模板链碱基序列为5'—GATTCG……CCATGC—3'，PCR过程中需要设计特定的引物（包含特定的酶切位点），引物的碱基序列从5'端到3'端依次为 、 ，以便在扩增后能够与载体进行正确连接。 (4)检测酵母工程菌是否能生产乙肝病毒抗原蛋白，通常采用 的分子水平的检测。 7．（2025·广东深圳·模拟预测）RCA是一种核基因（rca）编码的叶绿体蛋白。为研究RCA对光合作用的影响及机理，科研人员构建反义rca基因表达载体（rca基因反向插入表达载体），利用农杆菌转化法导入大豆细胞，成功获得rca基因沉默的转基因品种（如图1），①~⑥表示相关过程。 (1)参与过程①的酶有 （答两种即可），若反转录PCR产物中除了目的基因外有其他DNA片段存在，原因可能是 （答2条）。已知①过程rca基因的b链和获取它的模板mRNA互补，依据图1中给出的引物1设计区的碱基序列及限制酶的信息，从5'端到3'端写出引物1的碱基序列 （只写出前8个碱基即可）。 (2)过程②用C4pdk启动子替换Ti质粒上原有启动子的目的是 ，过程④常用的方法是 ，⑤过程后可用含 抗生素的培养基筛选出转化成功的大豆细胞。 (3)科研人员将野生型大豆和转基因大豆在适宜的光照条件下进行培养，一段时间后分别测定相关指标，结果如图2（Rubisco是光合作用暗反应中的一种关键酶）。据图分析，RCA对光合作用的影响及机理是 。 8．（2025·广东珠海·模拟预测）亚洲玉米螟是造成我国玉米减产的主要害虫。我国科研人员通过图示过程将Bt基因（能够控制合成Bt毒蛋白）转入玉米细胞培育出了抗虫转基因玉米。回答下列问题： (1)用PCR扩增下面的Bt基因的DNA片段5'-GACCTGTGGAAGC．....CATACGGGATTG-3'供选择的引物有：①5'-CTGGACACCT-3'②5'-GACCTGTGGA-3'③5'-GTTAGGGCAT-3'④5'-CAATCCCGTA-3'共四种，应选择 （填字母）。 A．①② B．②③ C．②④ D．③④ (2)据图分析，为确保目的基因能够与Ti质粒正确连接，形成含有目的基因的重组Ti质粒，科研人员应选用限制酶 切割Ti质粒和含Bt基因的DNA片段。在获得重组Ti质粒后，可将其加入经 处理的农杆菌；导入重组质粒的玉米细胞经 技术成为转基因玉米植株。 (3)为检测转基因玉米是否培育成功，科研人员利用 法检测Bt基因是否成功翻译；在进行个体生物学水平的鉴定时，科研人员将获得的多株转基因玉米进行自交，发现除少数植株的子代均抗虫外，多数植株的子代中均出现了不抗虫植株。统计某植株的子代中抗虫与不抗虫的比例为15:1，出现该比例的原因是 。 (4)某科研小组在做抗虫棉试验时，虽已经检测出棉花植株中含有抗虫基因，但让棉铃虫食用棉花叶片时，棉铃虫并没有被杀死，可能的原因是① ；② 。 1．（2025·广东·高考真题）大肠杆菌是重要工业菌株之一，其培养过程可分为快速生长期和生长稳定期两个阶段。为了通过调节蛋白质合成与降解速率来动态调控代谢途径关键酶的蛋白量，使细胞适配不同阶段的生产需求，研究者设计了两种质粒，并以稳定性好的红色荧光蛋白mKate2为模式蛋白。测试质粒功能。回答下列问题： (1)研究者首先构建质粒①（图a）用于在细胞内表达C-末端带SsrA短肽的mKate2，将质粒导入感受态细胞后，在添加抗生素的选择培养基上培养。根据培养基上菌落的生长状况，结合PCR及 检测，筛选获得重组菌株W1。 (2)将W1在适宜条件下进行摇瓶培养，定时取样检测培养液中细胞密度，方法有 （答一种）。接种前需检测液体培养基的荧光强度，其作用是 。培养结果（图b）表明，进入生长稳定期后荧光强度快速下降，原因是 。 (3)研究者选用启动子PX、X基因（编码阻遏蛋白X，阻遏PX开启转录），重新构建质粒②（图a），导入野生型大肠杆菌中获得重组菌株W2。在适宜条件下摇瓶培养，W2的生长趋势不变，培养期间荧光强度的变化趋势为 。 (4)莽草酸是一种重要工业化学品，其胞内合成代谢途径见图c。由于野生型大肠杆菌胞内酶A活性弱，且莽草酸会被快速转化为细胞生长必需物，因此细胞中无法大量积累莽草酸。为了保证细胞正常生长，并在生长稳定期实现莽草酸的大量积累，利用上述两种质粒的调控功能，结合野生型菌株遗传物质的改造，提出重组生产菌株构建思路： 。 2．（2022·广东·高考真题）“绿水逶迤去，青山相向开”大力发展低碳经济已成为全社会的共识。基于某些梭菌的特殊代谢能力，有研究者以某些工业废气（含CO2等一碳温室气体，多来自高污染排放企业）为原料，通过厌氧发酵生产丙酮，构建一种生产高附加值化工产品的新技术。 回答下列问题： (1)研究者针对每个需要扩增的酶基因（如图）设计一对 ，利用PCR技术，在优化反应条件后扩增得到目标酶基因。 (2)研究者构建了一种表达载体pMTL80k，用于在梭菌中建立多基因组合表达库，经筛选后提高丙酮的合成量。该载体包括了启动子、终止子及抗生素抗性基因等，其中抗生素抗性基因的作用是 ，终止子的作用是 。 (3)培养过程中发现重组梭菌大量表达上述酶蛋白时，出现了生长迟缓的现象，推测其原因可能是 ，此外丙酮的积累会伤害细胞，需要进一步优化菌株和工艺才能扩大应用规模。 (4)这种生产高附加值化工产品的新技术，实现了 ，体现了循环经济特点。从“碳中和”的角度看，该技术的优势在于 ，具有广泛的应用前景和良好的社会效益。 3．（2021·广东·高考真题）非细胞合成技术是一种运用合成生物学方法，在细胞外构建多酶催化体系，获得目标产物的新技术，其核心是各种酶基因的挖掘、表达等。中国科学家设计了4步酶促反应的非细胞合成路线（如图），可直接用淀粉生产肌醇（重要的医药食品原料），以期解决高温强酸水解方法造成的严重污染问题，并可以提高产率。 回答下列问题： （1）研究人员采用PCR技术从土壤微生物基因组中扩增得到目标酶基因。此外，获得酶基因的方法还有 。（答出两种即可） （2）高质量的DNA模板是成功扩增出目的基因的前提条件之一。在制备高质量DNA模板时必须除去蛋白，方法有 。（答出两种即可） （3）研究人员使用大肠杆菌BL21作为受体细胞、pET20b为表达载体分别进行4种酶的表达。表达载体转化大肠杆菌时，首先应制备 细胞。为了检测目的基因是否成功表达出酶蛋白，需要采用的方法有 。 （4）依图所示流程，在一定的温度、pH等条件下，将4种酶与可溶性淀粉溶液混合组成一个反应体系。若这些酶最适反应条件不同，可能导致的结果是 。在分子水平上，可以通过改变 ，从而改变蛋白质的结构，实现对酶特性的改造和优化。 4．（2011·广东·高考真题）登革热病毒感染蚊子后，可在蚊子唾液腺中大量繁殖，蚊子在叮咬人时将病毒传染给人，可引起病人发热、出血甚至休克。科学家用以下方法控制病毒的传播。 （1）将S基因转入蚊子体内，使蚊子的唾液腺细胞大量表达S蛋白，该蛋白可以抑制登革热病毒的复制。为了获得转基因蚊子，需要将携带S基因的载体导入蚊子的 细胞。如果转基因成功，在转基因蚊子体内可检测出 、 和 。 （2）科学家获得一种显性突变蚊子（AABB）。A、B基因位于非同源染色体上，只有A或B基因的胚胎致死。若纯合的雄蚊（AABB）与野生型雌蚊（aabb）交配，F1群体中A基因频率是 ，F2群体中A基因频率是 。 （3）将S基因分别插入到A、B基因的紧邻位置（如图），将该纯合的转基因雄蚊释放到野生群体中，群体中蚊子体内病毒的平均数目会逐代 ，原因是 。 学科网（北京）股份有限公司1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $