2026届高三二轮复习生物：基因工程微专题5——工程菌的调控机制训练题

第3章 基因工程微专题5

——工程菌的调控机制

班级___________      姓名___________

经典模型：大肠杆菌乳糖操纵子包括lacZ、lacY、lacA三个结构基因（编码参与乳糖代谢的酶，其中酶a能够水解乳糖），以及操纵基因、启动子和调节基因。培养基中无乳糖存在时，调节基因表达的阻遏蛋白和操纵基因结合，导致RNA聚合酶不能与启动子结合，使结构基因无法转录；乳糖存在时，结构基因才能正常表达，其调节机制如图甲、图乙所示。。

训练1：（2025·广东汕头·一模）水杨酸是常见的水体污染物，科学家利用基因工程构建智能工程菌，通过向大肠杆菌体内导入含特殊DNA序列的重组质粒，制备水杨酸生物传感器(下图)，为环境污染治理提供新方法。

回答下列问题：

(1)Pc和Ps启动子可被           酶识别并结合后驱动基因的模板链沿3′→5′方向转录出mRNA。分析图上图可知，当环境中存在水杨酸时，           可激活PS启动子，最终使菌体发出红色荧光，据此可判定环境中的水杨酸浓度。

(2)研究人员改造重组质粒，选择激活能力更强的蛋白的基因nahR1替代nahR，实现在相同浓度的水杨酸条件下荧光强度扩大为原来的2倍，提高传感器的灵敏度。该改造过程需要用到的工具酶是                    。请提出另一种改造重组质粒以提高传感器灵敏度的思路：                                                                                     。

(3)水杨酸羟化酶可催化水杨酸转化为龙胆酸，龙胆酸可被细胞利用。若将水杨酸羟化酶基因与mrfp

基因连接成融合基因，则工程菌可同时实现对水杨酸的动态检测和清除。现欲通过PCR判定融合基因已准确连接，应选择如图中的引物组合是              。

(4)工程菌治理环境污染具有成本低、动态治理等优点，但菌株本身会造成水源安全隐患。科学家将ccdA、ccdB两个基因插入原有序列中，使水杨酸被耗尽时菌株即启动“自毁”。已知ccdB基因表达毒蛋白可使工程菌致死，ccdA基因表达抗毒素蛋白导致毒蛋白失效，则ccdA、ccdB分别插入下图中的           、           位点。

 

训练2：（25-26高三上·广东深圳·开学考试）大肠杆菌是一种常见的工程菌。然而，实验后工程菌的安全处理仍存在挑战。传统上常利用抗生素杀死实验动物体内的大肠杆菌，但在实验过程中大肠杆菌可能变异并随着宿主粪便排出而逃逸，造成环境污染。研究人员利用CRISPR/Cas9系统设计出通过响应化合物aTc来清除工程菌的单调控防护系统，如图1所示。

回答下列问题:

(1)Cas9 和 gRNA 形成的复合物中对杀伤大肠杆菌 DNA 起选择作用的物质是       。可向该系统中引入多种 gRNA 基因，从而实现                         ，确保杀死大肠杆菌。

(2)启动子有三种类型，组成型启动子可持续发挥作用，诱导型启动子需要特殊因素诱导才能发挥作用，组织特异性启动子调控基因在特定组织或器官中表达。据图 1分析，P1是       型启动子。该系统发挥作用时，需将实验动物的饮用水更换为含 aTc 的水，原因是                          

                                                                        。

(3)研究人员在 tetR 基因上游加入受温度调节的反馈机制，改造后的双调控系统如图2所示。分别对转化不同系统的大肠杆菌进行测试，结果如图3所示。

  

①据图分析，该温度调节反馈机制启动时，图 2 方框中“?”应是       （填“大于”“小于”或“等于”）33℃，理由是                                                                                。

②综合上述研究，分析改造后的双调控系统的应用意义:                                      

                                                            。

训练3：（2024·广东·高考真题）驹形杆菌可合成细菌纤维素（BC）并将其分泌到胞外组装成膜。作为一种性能优异的生物材料，BC膜应用广泛。研究者设计了酪氨酸酶（可催化酪氨酸形成黑色素）的光控表达载体，将其转入驹形杆菌后构建出一株能合成BC膜并可实现光控染色的工程菌株，为新型纺织原料的绿色制造及印染工艺升级提供了新思路（图一）。