第8单元 基因工程-【高考零起点】2026年新高考生物总复习教用课件（艺考）

第八单元 基因工程 生物 1 目 录 ONTENTS C 二、非选择题 一、选择题 生物 2 一、选择题 生物 3 B 答案 1.(2025河北卷)生物工程在社会生产中的应用日益广泛，下列相关技术和方法错误的是( ) A.利用组织培养技术实现兰花的快速繁殖和优良性状的保持 B.在没有CO2的有氧环境中进行胚胎干细胞培养 C.利用灭活病毒诱导B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合 D.对供体母牛注射促性腺激素使其超数排卵用于胚胎制备 1 2 3 4 5 6 7 第八单元 基因工程 4 【解析】A.植物组织培养技术可以快速繁殖植物，并且由于是无性繁殖，能保持母本的优良性状，兰花可以利用组织培养技术实现快速繁殖和优良性状的保持，A正确；B.胚胎干细胞培养时，需要维持一定浓度的CO2，CO2的作用是维持培养液的pH，所以不能在没有CO2的环境中进行胚胎干细胞培养，B错误；C.诱导动物细胞融合的方法有物理法(如电激法)、化学法(如聚乙二醇诱导法)和生物法(如灭活病毒诱导法)，可以利用灭活病毒诱导B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合，C正确；D.在胚胎工程中，对供体母牛注射促性腺激素，能使其超数排卵，从而获得更多的卵母细胞用于胚胎制备，D正确。 解析 1 2 3 4 5 6 7 第八单元 基因工程 5 A 答案 2.(2024山东卷)关于“DNA的粗提取与鉴定”实验，下列说法正确的是( ) A.整个提取过程中可以不使用离心机 B.研磨液在4 ℃冰箱中放置几分钟后，应充分摇匀再倒入烧杯 中 C.鉴定过程中DNA双螺旋结构不发生改变 D.仅设置一个对照组不能排除二苯胺加热后可能变蓝的干扰 1 2 3 4 5 6 7 第八单元 基因工程 6 【解析】在“DNA的粗提取与鉴定”实验中，可将获得的研磨液用纱布过滤后，在4 ℃的冰箱中放置几分钟，再取上清液，也可以直接将研磨液用离心机进行离心后取上清液，A正确；研磨液在4 ℃冰箱中放置几分钟后，DNA在上清液中，应取上清液倒入烧杯中，B错误；鉴定过程中用沸水浴加热，DNA双螺旋结构会发生改变，C错误；加入二苯胺试剂后沸水浴处理的时间要在5分钟以上，且要等到冷却后再观察结果，这样才可以观察到较为明显的显色反应，仅设置一个对照组可以排除二苯胺加热后可能变蓝的干扰，D错误。 解析 1 2 3 4 5 6 7 第八单元 基因工程 7 D 答案 3.(2024安徽卷)下列关于“DNA 粗提取与鉴定”实验的叙述错误的是( ) A.实验中如果将研磨液更换为蒸馏水，DNA提取的效率会降低 B.利用DNA和蛋白质在酒精中的溶解度差异，可初步分离DNA C. DNA在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同，该原理可用于纯 化DNA粗提物 D.将溶解的DNA粗提物与二苯胺试剂反应，可检测溶液中是 否含有蛋白质杂质 1 2 3 4 5 6 7 第八单元 基因工程 8 【解析】研磨液有利于DNA的溶解，换为蒸馏水，DNA提取的效率会降低，A正确；DNA不溶于酒精溶液，但细胞中的某些蛋白质溶于酒精，可用于初步分离DNA，B正确；DNA在NaCl溶液中的溶解度随着NaCl浓度的变化而改变，因此可用不同浓度的NaCl溶液对DNA进行粗提取，C正确；在沸水浴的条件下，DNA遇二苯胺会呈成蓝色，二苯胺试剂用于鉴定DNA，D错误。 解析 1 2 3 4 5 6 7 第八单元 基因工程 9 A 答案 4.(2024黑吉辽卷)关于采用琼脂糖凝胶电泳鉴定PCR产物的实验，下列叙述正确的 是( ) A.琼脂糖凝胶浓度的选择需考虑待分离DNA片段的大小 B.凝胶载样缓冲液中指示剂的作用是指示DNA分子的具体位置 C.在同一电场作用下，DNA片段越长，向负极迁移速率越快 D.琼脂糖凝胶中的DNA分子可在紫光灯下被检测出来 1 2 3 4 5 6 7 第八单元 基因工程 10 【解析】对于较大的DNA片段，比如基因组DNA或质粒DNA，通常选择较低浓度的琼脂糖凝胶，因为它们需要更大的孔径来有效迁移，而对于较小的DNA片段，比如PCR产物或酶切片段，则需要选择较高浓度的琼脂糖凝胶，以提供更好的分辨率和分离效果，A正确；凝胶载样缓冲液指示剂通常是一种颜色较深的染料，可以作为电泳进度的指示分子， B错误；在琼脂糖凝胶电泳中，当电场作用时，DNA片段实际上是向正极迁 解析 1 2 3 4 5 6 7 第八单元 基因工程 11 移的，而不是向负极迁移，同时，DNA片段的迁移速率与其大小成反比，即DNA片段越长，迁移速率越慢，C错误；琼脂糖凝胶中的DNA分子需染色后，才可在波长为300 nm的紫外灯下被检测出来，D错误。 解析 1 2 3 4 5 6 7 第八单元 基因工程 12 D 答案 5.(2023广东卷)“DNA粗提取与鉴定”实验的基本过程是：裂解→分离→沉淀→鉴定。下列叙述错误的是( ) A.裂解：使细胞破裂释放出DNA等物质 B.分离：可去除混合物中的多糖、蛋白质等 C.沉淀：可反复多次以提高DNA的纯度 D.鉴定：加入二苯胺试剂后即呈现蓝色 1 2 3 4 5 6 7 第八单元 基因工程 13 【解析】裂解是加蒸馏水让细胞吸水涨破，释放出DNA等物质，A正确；DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，能溶于2 mol/L的NaCl溶液， 将溶液过滤，即可将混合物中的多糖、蛋白质等与DNA分离，B正确；DNA不溶于酒精，而某些蛋白质溶于酒精，可以反复多次用酒精沉淀出DNA，提高DNA纯度，C正确；将DNA溶解于NaCl，加入二苯胺试剂，还需沸水浴五分钟，待冷却后，才能呈现蓝色，D错误。 解析 1 2 3 4 5 6 7 第八单元 基因工程 14 6.(2023湖北卷)用氨苄青霉素抗性基因(AmpR)、四环素抗性基因(TetR)作为标记基因构建的质粒如图所示。用含有目的基因的DNA片段和用不同限制酶酶切后的质粒，构建基因表达载体(重组质粒)，并转化到受体菌中。下列叙述错误的是( ) 1 2 3 4 5 6 7 第八单元 基因工程 15 D 答案 ( ) A.若用HindⅢ酶切，目的基因转录的产物可能不同 B.若用PvuⅠ酶切，在含Tet(四环素)培养基中的菌落，不一定 含有目的基因 C.若用SphⅠ酶切，可通过DNA凝胶电泳技术鉴定重组质粒构 建成功与否 D.若用SphⅠ酶切，携带目的基因的受体菌在含Amp(氨苄青霉 素)和Tet的培养基中能形成菌落 1 2 3 4 5 6 7 第八单元 基因工程 16 【解析】若用HindⅢ酶切，目的基因可能正向插入，也可能反向插入，转录的产物可能不同，A正确；若用PvuⅠ酶切，重组质粒和质粒中都有四环素抗性基因(TetR)，因此在含Tet(四环素)培养基中的菌落，不一定含有目的基因，B正确；DNA凝胶电泳技术可以分离不同大小的DNA片段，重组质粒的大小与质粒不同，能够鉴定重组质粒构建成功与否，C正确；SphⅠ的酶切位点位于四环素抗性基因中，若用SphⅠ酶切，重组质粒中含氨苄青霉素抗性基因(AmpR)，因此携带目的基因的受体菌在含Amp(氨苄青霉素)的培养基中能形成菌落，在含Tet的培养基中不能形成菌落，D错误。 解析 1 2 3 4 5 6 7 第八单元 基因工程 17 7.(2023山西卷)某同学拟用限制酶(酶1、酶2、酶3和酶4)、DNA连接酶为工具，将目的基因(两端含相应限制酶的识别序列和切割位点)和质粒进行切割、连接，以构建重组表达载体。限制酶的切割位点如图所示。 1 2 3 4 5 6 7 第八单元 基因工程 18 C 答案 下列重组表达载体构建方案合理且效率最高的是( ) A.质粒和目的基因都用酶3切割，用E.coli DNA连接酶连接 B.质粒用酶3切割、目的基因用酶1切割，用T4 DNA连接酶连 接 C.质粒和目的基因都用酶1和酶2切割，用T4 DNA连接酶连接 D.质粒和目的基因都用酶2和酶4切割，用E.coli DNA连接酶连 接 1 2 3 4 5 6 7 第八单元 基因工程 19 【解析】酶3切割后得到的是平末端，应该用T4 DNA连接酶连接，A错误；质粒用酶3切割后得到平末端，目的基因用酶1切割后得到的是黏性末端，二者不能连接，B错误；质粒和目的基因都用酶1和酶2切割后得到黏性末端，用T4 DNA连接酶连接后，还能保证目的基因在质粒上的连接方向，此重组表达载体的构建方案最合理且高效，C正确；若用酶2和酶4切割质粒和目的基因，会破坏质粒上的抗生素抗性基因，连接形成的基因表达载体缺少标记基因，无法进行后续的筛选，D错误。 解析 1 2 3 4 5 6 7 第八单元 基因工程 20 二、非选择题 生物 21 1.(2025山东卷)种子休眠是抵御穗发芽的一种机制。通过对Ti质粒的改造，利用农杆菌转化法将Ti质粒上的T－DNA随机整合到小麦基因组中，筛选到2个种子休眠相关基因的插入失活纯合突变体。与野生型相比，突变体种子的萌发率降低。小麦基因组序列信息已知。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 22 (1)Ti质粒上与其在农杆菌中的复制能力相关的结构为________。选用图甲中的SmaⅠ对抗除草剂基因X进行完全酶切，再选择SmaⅠ和______对Ti质粒进行完全酶切，将产生的黏性末端补平，补平时使用的酶是_____________。利用DNA连接酶将酶切后的包含抗除草剂基因X的片段与酶切并补平的Ti质粒进行连接，构建重组载体，转化大肠杆菌；经卡那霉素筛选并提取质粒后再选用限制酶_______________进行完全酶切并电泳检测，若电泳结果呈现一长一短2条带，较短的条带长度近似为________bp，则一定为正向重组质粒。  复制原点 XbaⅠ DNA聚合酶 SmaⅠ和SpeⅠ 550 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 (2)为证明这两个突变体是由T－DNA插入小麦基因组中同一基因导致的，提取基因组DNA，经酶切后产生含有T－DNA的基因组片段(图乙)。在此酶切过程中，限于后续PCR难以扩增大片段DNA，最好使用识别序列为________ (填“4”“6”或“8”)个碱基对的限制酶，且T－DNA中应不含该酶的酶切位点。需首先将图乙的片段________，才能利用引物P1和P2成功扩增未知序列。PCR扩增出未知序列后，进行了一系列操作， 4 环化 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 其中可以判断出2条片段的未知序列是否属于同一个基因的操作为________________(填“琼脂糖凝胶电泳”或“测序和序列比对”)。  测序和序列比对 (3)通过农杆菌转化法将构建的含有野生型基因的表达载体转入突变植株，如果检测到野生型基因，________(填“能”或“不能”)确定该植株的表型为野生型。  不能 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 25 【解析】(1)DNA复制的起点是复制原点，因此Ti质粒上与其在农杆菌中的复制能力相关的结构为复制原点。根据SmaⅠ识别序列可知，酶切形成的是平末端，若质粒仅用SmaⅠ酶切，抗除草剂基因和质粒既可以正向接入也可以反向接入，且无法区分，为了确定是正向重组质粒，因此在构建重组质粒时需要用到另一种限制酶，抗除草剂基因需要插入启动子和终止子之间，因此不能选择BamHⅠ，因为该限制酶会破坏终止子，因此可选择XbaⅠ和SmaⅠ进行酶切，XbaⅠ酶切会形成黏性末端，需要用DNA聚合酶聚合脱氧核糖核苷酸单体将产生的黏 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 26 性末端补平(可使重组质粒最小，同时PstⅠ酶切后产生的黏性末端无法用DNA聚合酶抹平，因为DNA聚合酶只能从3'延伸子链)。利用DNA连接酶将酶切后的包含抗除草剂基因X的片段与酶切并补平的Ti质粒进行连接，构建重组载体，转化大肠杆菌。重组的T－DNA片段上含有一个SmaⅠ酶切位点和一个SpeⅠ酶切位点，可以选择用SmaⅠ和SpeⅠ进行酶切，转录的方向是从模板链的3'→5'，和质粒对应的方向相同，经过两种酶的酶切后并电泳呈现一长一短2条带，较短的条带长度近似为550 bp。 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 27 (2)由于后续PCR难以扩增大片段DNA，所以最好选择识别序列为4个碱基的限制酶，原因是识别序列越短，酶切位点越多，切割产生的片段可能越小，更有利于后续的PCR扩增。由于引物是根据已知序列设计的，但此时需要扩增未知序列，因此可以将图乙的片段环化，这样就可以利用现有引物扩增出未知序列。为了确定未知序列是否是同一基因，需要准确比对其上的碱基序列，因此对同一个基因的操作为测序和序列比对。 (3)突变植株成功导入野生型基因，但野生型基因未必可以正常表达，因此不能确定该植株的表型为野生型。 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 28 2.(2025黑吉辽卷)(11分)香树脂醇具有抗炎等功效，从植物中提取难度大、产率低。通过在酵母菌中表达外源香树脂醇合酶基因N，可高效生产香树脂醇。回答下列问题。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 29 (1)可从___________________________中查询基因N的编码序列，设计特定引物。如图1所示，a链为转录模板链，为保证基因N与质粒pYL正确连接，需在引物1和引物2的5'端分别引入________和________限制酶识别序列。PCR扩增基因N，特异性酶切后，利用_____________连接DNA片段，构建重组质粒，大小约9.5 kb(kb为千碱基对)，假设构建重组质粒前后，质粒pYL对应部分大小基本不变。  基因数据库或序列数据库 XhoⅠ XbaⅠ DNA连接酶 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 (2)进一步筛选构建的质粒，以1~4号菌株中提取的质粒为模板，使用引物1和引物2进行PCR扩增，电泳PCR产物，结果如图2。在第5组的PCR反应中，使用无菌水代替实验组的模板DNA，目的是检验PCR反应中是否有____________的污染。初步判断实验组________(从“1~4”中选填)的质粒中成功插入了基因N，理由是__________________________________。  外源DNA 1 ③目的基因N大小为2.3 kb 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 (3)为提高香树脂醇合酶催化效率，将编码第240位脯氨酸或第243位苯丙氨酸的碱基序列替换为编码丙氨酸的碱基序列，丙氨酸的密码子有GCA等。a是诱变第240位脯氨酸编码序列的引物(GCA为诱变序列)，b、c、d其中一条是诱变第243位苯丙氨酸的引物，其配对模板与a的配对模板相同。据此分析，丙氨酸的密码子除GCA外，还有________。  a：5'－…GCA/CCC/GAG/TTC/TGG/CTG/TTT/CCC/TCT/TTC/TTC…－3' b：5'－…GAA/CTG/TGG/GAC/ACC/CTG/AAC/TAC/TTC/TCT/GAG…－3' c：5'－…GCC/TGG/CTG/TTT/CCC/TCT/TTC/TTC/CCC/TAC/CAC…－3' d：5'－…GAT/AAT/AAG/ATC/CGA/GAG/AAG/GCC/ATG/CGA/AAG…－3' GCC 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 (4)进一步检测转基因酵母菌发酵得到的_________含量并进行比较，可以选出最优的香树脂醇合酶基因的改造方案。  香树脂醇 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 【解析】(1)可从序列数据库或基因数据库中查询基因N的编码序列，设计特定引物。为保证基因N与质粒pYL正确连接，需要使用双酶切法，为了目的基因能正确表达，目的基因需要插入质粒的启动子和终止子之间，且质粒和目的基因需要使用相同的酶或能产生相同黏性末端的酶；分析图1可知，质粒pYL应该选用SpeⅠ和XhoⅠ酶切，由于目的基因N含有SpeⅠ识别序列，故N基因不能使用SpeⅠ酶切，但XbaⅠ切割后与其具有相同的黏性末端，基因N酶切时可以用XbaⅠ替换SpeⅠ，即N 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 34 基因两端应该含有XbaⅠ和XhoⅠ识别序列；题干信息：N基因a链为转录模板链，采用引物1和引物2扩增N基因，则扩增后模板链的5'端含有引物1序列，而编码链的5'端含有引物2序列，结合质粒pYL上的启动子和终止子方向，可知应该在引物2需要5'端添加XbaⅠ、引物1的5'端添加XhoⅠ识别序列。PCR扩增基因N，特异性酶切后，利用DNA连接酶连接DNA片段，构建重组质粒，大小约9.5 kb(kb为千碱基对)，假设构建重组质粒前后，质粒pYL对应部分大小基本不变。 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 35 (2)构建重组质粒，大小约9.5 kb(kb为千碱基对)，假设构建重组质粒前后，质粒pYL对应部分大小基本不变，而质粒pYL本身7.2 kb，可知目的基因N大小为2.3 kb；分析电泳图可知，初步判断实验组1的质粒中成功插入了基因N。 (3)编码第240位脯氨酸或第243位苯丙氨酸的碱基序列替换为编码丙氨酸的碱基序列，丙氨酸的密码子有GCA；密码子位于mRNA上，mRNA上的序列与编码链序列相似，而a是诱变第240位脯氨酸编码序列的引物(GCA为诱变序列)，可知a引物延伸后的序列为编码链；b、c、d其中一条是诱变第243位苯丙 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 36 氨酸的引物，其配对模板与a的配对模板相同，分析题图b、c、d序列可知c是诱变第243位苯丙氨酸的引物，且c引物延伸后的序列为编码链，根据a引物5'端首位GCA为240位，则c引物5'端GCC为243位，故据此分析，丙氨酸的密码子除GCA外，还有GCC。 (4)题干研究目的是通过在酵母菌中表达外源香树脂醇合酶基因N，可高效生产香树脂醇；由此可知，进一步检测转基因酵母菌发酵得到的香树脂醇含量并进行比较，可以选出最优的香树脂醇合酶基因的改造方案。 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 37 3.(2024广东卷) 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)。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 38 回答下列问题： (1)研究者优化了培养基________________(答两点)等营养条件，并控制环境条件，大规模培养工程菌株后可在气液界面处获得BC菌膜(菌体和 BC膜的复合物)。  (2)研究者利用T7 噬菌体来源的RNA聚合酶(T7RNAP)及蓝光光敏蛋白标签，构建了一种可被蓝光调控的基因表达载体(光控原理见图二a，载体的部分结构见图二b)。构建载体时，选用了通用型启动子 PBAD(被工程菌 RNA 聚合酶识别)和特异型 碳源、氮源 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 启动子PT7(仅被T7RNAP识别)。为实现蓝光控制染色，启动子①②及③依次为_______________________，理由是 ________ __________________________________________________。  PT7、PBAD和PBAD 基因2和3正常表达无活性产物，被蓝光激活后再启动基因1表达 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 (3)光控表达载体携带大观霉素(抗生素)抗性基因。长时间培养时在培养液中加入大观霉素，其作用为____________________ ____________ (答两点)。  (4)根据预设的图案用蓝光照射已长出的BC菌膜并继续培养一段时间，随后将其转至染色池处理，发现只有经蓝光照射的区域被染成黑色，其原因是________________________________ ____________________。  (5)有企业希望生产其他颜色图案的BC膜。按照上述菌株的构建模式提出一个简单思路________________________________ _______________________________________。  抑制杂菌；去除丢失 质粒的菌株 该处细胞中T7RNAP激活，酪氨酸酶表达并合成黑色素 将酪氨酸酶替换成催化其他色素合成的酶(或将酪氨酸酶替换成不同颜色蛋白) 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 【解析】(1)培养基的营养物质包括水、无机盐、碳源、氮源等，研究者培养工程菌，需要优化培养基的碳源、氮源等营养条件，并控制环境条件。 (2)由题图二a分析可知，蓝光照射下，T7RNAP N端－nMag与T7RNAP C端pMag结合，导致无活性的T7RNAP变成有活性的T7RNAP，结合图一，蓝光处理后，RNA聚合酶(T7RNAP)识别启动子①使基因1转录获得相应的mRNA，再以其为模板通过翻译过程获得酪氨酸酶，酪氨酸酶催化染色液中酪氨酸形 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 42 成黑色素，可见基因2和3正常表达无活性产物，被蓝光激活后再启动基因1表达，综合上述分析可知，为实现蓝光控制染色，启动子①②及③依次为PT7、PBAD和PBAD。 (3)光控表达载体携带大观霉素(抗生素)抗性基因。长时间培养时在培养液中加入大观霉素，抗生素具有抑制杂菌、去除丢失质粒的菌株的作用。 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 43 (4)细胞中T7RNAP激活，酪氨酸酶表达并合成黑色素，故用蓝光照射已长出的BC菌膜并继续培养一段时间，随后将其转至染色池处理，发现只有经蓝光照射的区域被染成黑色。 (5)生产其他颜色图案的BC膜，需要将酪氨酸酶替换成催化其他色素合成的酶(或将酪氨酸酶替换成不同颜色蛋白)。 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 44 4.(2024黑吉辽卷)将天然Ti质粒改造成含有Vir基因的辅助质粒(辅助T－DNA转移)和不含有Vir基因、含有T－DNA的穿梭质粒，共同转入农杆菌，可提高转化效率。细菌和棉花对密码子偏好不同，为提高翻译效率，增强棉花抗病虫害能力，进行如图所示操作。回答下列问题。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 45 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 注：F1－F3，R1－R3表示引物；T－DNA－LB表示左边界；T－DNA－RB表示右边界；Ori表示复制原点；KanR表示卡那霉素抗性基因；HygBR表示潮霉素B抗性基因。 (1)从苏云金杆菌提取DNA时，需加入蛋白酶，其作用是_____________________________。提取过程中加入体积分数为95%的预冷酒精，其目的是____________________________ ______________。  (2)本操作中获取目的基因的方法是_____和____________。  水解DNA酶，防止DNA被分解 溶解蛋白质等物质，析出不溶于酒精的DNA PCR 人工合成 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 (3)穿梭质粒中p35s为启动子，其作用是____________________，驱动目的基因转录；插入两个p35s启动子，其目的可能是_________________。  (4)根据图中穿梭质粒上的KanR和HygBR两个标记基因的位置，用________基因对应的抗生素初步筛选转化的棉花愈伤组织。  (5)为检测棉花植株是否导入目的基因，提取棉花植株染色体DNA作模板，进行PCR，应选用的引物是______和_____。  识别并结合RNA聚合酶 提高转录效率 HygBR F3 R2 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 (6)本研究采用的部分生物技术属于蛋白质工程，理由是_______。  A.通过含有双质粒的农杆菌转化棉花细胞 B.将苏云金杆菌Bt基因导入棉花细胞中表达 C.将1~1 362基因序列改变为棉花细胞偏好密码子的基因序列 D.用1~1 362合成基因序列和1 363~1 848天然基因序列获得改 造的抗虫蛋白 D 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 【解析】(1)从苏云金杆菌提取DNA时，需加入蛋白酶，其作用是水解DNA酶，防止DNA被分解。提取过程中加入体积分数为95%的预冷酒精，其目的是溶解蛋白质等物质，析出不溶于酒精的DNA。 (2)本操作中获取目的基因的方法是PCR和人工合成。 (3)穿梭质粒中p35s为启动子，其作用是识别并结合RNA聚合酶，驱动目的基因转录；插入两个p35s启动子，其目的可能是提高转录效率。 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 50 (4)结合基因表达载体的示意图，根据图中穿梭质粒上的KanR和HygBR两个标记基因的位置，用HygBR基因对应的抗生素初步筛选转化的棉花愈伤组织。 (5)为检测棉花植株是否导入目的基因，提取棉花植株染色体DNA作模板，进行PCR，应选用的引物是F3和R2。 (6)本研究采用的部分生物技术属于蛋白质工程，理由是用1~1 362合成基因序列和1 363~1 848天然基因序列获得改造的抗虫蛋白，将1~1 362基因序列改变为棉花细胞偏好密码子的基因序列，未产生新的蛋白质，不属于蛋白质工程。ABC不符合题意，D符合题意。 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 51 5.(2024安徽卷)丁二醇广泛应用于化妆品和食品等领域。兴趣小组在已改造的大肠杆菌中引入合成丁二醇的关键基因X，以提高丁二醇的产量。回答下列问题。 (1)扩增X基因时，PCR反应中需要使用Taq DNA聚合酶，原因是____________________________________________________ ______________________________________________________________________________________。  在PCR反应中，需要利用高温使DNA双链解旋，普通的DNA聚合酶在高温下会变性失活，而Taq DNA 聚合酶能够耐高温，在高温条件下依然具有活性 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 52 (2)使用BamH I和 Sal I限制酶处理质粒和X基因，连接后转化大肠杆菌，并涂布在无抗生素平板上(如图)。在此基础上，进一步筛选含目的基因菌株的实验思路是_______________ 在平板中添加氯 霉素，再将在含氯霉素的培养基中生长的菌落利用影印法影印到添加四环素的培养基中，在含有四环素的培养基中不能正常生长的菌落由导入目的基因的菌株形成 _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 53 (3)研究表明，碳源和氮源的种类、浓度及其比例会影响微生物生长和发酵产物积累。如果培养基中碳源相对过多，容易使其氧化不彻底，形成较多的_______________，引起发酵液pH下降。兴趣小组通过单因子实验确定了木薯淀粉和酵母粉的最适浓度分别为100 g·L－1和15 g·L－1。在此基础上，设置不同浓度的木薯淀粉(90 g·L－1、100 g·L－1、110 g·L－1)和酵母粉(12 g·L－1、15g·L－1、18 g·L－1)筛选碳源和氮源浓度的最佳组合，以获得较高发酵产量，理论上应设置______ (填数字)组实验(重复组不计算在内)。  乳酸或有机酸 9 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 54 (4)大肠杆菌在发酵罐内进行高密度发酵时，温度会升高，其原因是______________________________________。  (5)发酵工业中通过菌种选育、扩大培养和发酵后，再经_________________，最终获得发酵产品。  大肠杆菌进行细胞呼吸时会释放大量热量 提取、分离、纯化 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 【解析】(1)在PCR反应中，变性的温度需要90 ℃以上，需要利用高温使 DNA 双链解旋，普通的DNA聚合酶在高温下会变性失活，而Taq DNA 聚合酶能够耐高温，在高温条件下依然具有活性，因此扩增X基因时，PCR反应中需要使用Taq DNA聚合酶。 (2)据图可知，使用BamH I和Sal I限制酶处理质粒和X基因，四环素抗性基因被破坏，氯霉素抗性基因保留，因此能在氯霉素培养基上生存，不能在四环素培养基上生存的大肠杆菌即是 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 56 含目的基因菌株，因此实验思路为：在平板中添加氯霉素，再将在含氯霉素的培养基中生长的菌落利用影印法影印到添加四环素的培养基中，在含有四环素的培养基中不能正常生长的菌落由导入目的基因的菌株形成。 (3)碳源是微生物生长所需的主要能量来源，而氮源则是构成细胞物质和合成蛋白质、核酸等生物大分子的基本原料。当培养基中碳源相对过多时，微生物可能会优先利用碳源进行能量代谢，而氮源的消耗相对较慢。这会导致碳源氧化不完全，形成较多的乳酸或有机酸。这些乳酸或有机酸会在溶液中解离， 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 使发酵液的pH下降。因为要筛选碳源和氮源浓度的最佳组合，木薯淀粉浓度有3种，酵母粉浓度也有3种，因此理论上应设置3×3=9组实验。 (4)大肠杆菌进行细胞呼吸时会释放大量能量，绝大多数以热能形式释放，因此大肠杆菌在发酵罐内进行高密度发酵时，温度会升高。 (5)发酵工程一般包括菌种的选育，扩大培养，培养基的配制、灭菌，接种，发酵，产品分离、提纯等方面，因此发酵工业中通过菌种选育、扩大培养和发酵后，再经提取、分离、纯化，最终获得发酵产品。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 6.(2025河北卷)T－DNA插入失活是研究植物基因功能的常用方法，研究者将带有卡那霉素抗性基因的T－DNA插入拟南芥2号染色体的A基因内，使其突变为丧失功能的a基因，花粉中A基因功能的缺失会造成其不育。回答下列问题： (1)基因内碱基的增添、缺失或________都可导致基因突变。  (2)以Aa植株为________(填“父本”或“母本”)与野生型拟南芥杂交，F1中卡那霉素抗性植株的占比为0，其反交的F1中卡那霉素抗性植株的占比为________。  替换 父本 1/2 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 59 (3)为进一步验证基因A的功能，将另一个A基因插入Aa植株的3号染色体。仅考虑基因A和a，该植株会产生________种基因型的可育花粉，其中具有a基因的花粉占比为________。该植株自交得到F1。利用图1所示引物P1和P2、P1和P3分别对F1进行PCR检测，电泳结果如图2所示。根据电泳结果F1植株分为Ⅰ型和Ⅱ型，其中Ⅰ型植株占比为________。F1中没有检测到仅扩增出600 bp条带的植株，其原因为____________________ ______________。  3 1/3 2/3 a花粉不育，无法形 成纯合aa植株 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 (4)实验中还获得了一个E基因被T－DNA插入突变为e基因的植株，e基因纯合的种子不能正常发育而退化。为分析基因E/e和A/a在染色体上的位置关系，进行下列实验： ①利用基因型为AaEE和AAEe的植株进行杂交，筛选出基因型为________的F1植株。  AaEe 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 ②选出的F1植株自交获得F2.，不考虑其他突变，若F2植株中花粉和自交所结种子均发育正常的植株占比为0，E/e和A/a在染色体上的位置关系及染色体交换情况为____________________ _____________________________；若两对基因位于非同源染色体，该类植株的占比为________。除了上述两种占比，分析该类植株还可能的其他占比和原因：______________________ _______________________。  E/e和A/a连锁且无交换，F2中无同时含A和E的配子 1/6 若基因连锁但发生交换，正常植株占比介于0~1/6 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 【解析】(1)基因突变是指DNA分子上碱基增添、缺失或替换引起的基因碱基序列的改变。 (2)据题分析可知，带有卡那霉素抗性基因的T－DNA插入拟南芥2号染色体的A基因内，使其突变为丧失功能的a基因，花粉中A基因功能缺失(a基因)会导致不育，因此Aa植株作为父本时，其含a基因的花粉不育，无法参与受精，仅产生含A基因的花粉，故以Aa植株为父本与野生型(AA)拟南芥杂交，F1(AA)中卡那霉素抗性植株的占比为0；若Aa植株作为母本，其卵细胞 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 64 可育(含a基因)，而野生型父本花粉(含A基因)可育，F1基因型为Aa(抗性)和AA(非抗性)，比例为1∶1，因此卡那霉素抗性植株占比为1/2。 (3)为进一步验证基因A的功能，将另一个A基因插入Aa植株的3号染色体。仅考虑基因A和a，插入A基因后，植株基因型为Aa(2号染色体为Aa，3号染色体为AO)。该植株会产生4种基因型的花粉，即AA、AO、Aa、aO，其中aO不育，即产生3种可育基因型的花粉，而具有a基因的花粉占比为1/3。该植株雌 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 65 配子基因型为AA、AO、Aa、aO，均可育，其自交得到F1，利用棋盘法可知，F1的基因型及比例为AAAA∶AAAO∶ AAOO∶AAAa∶AAaO∶AAaa∶AaOO∶AaOO=1∶2∶1∶2∶3∶1∶1∶1。利用图1所示引物P1和P2、P1和P3分别对F1进行PCR检测，电泳结果如图2所示。根据电泳结果F1植株分为Ⅰ型和Ⅱ型，Ⅰ型(含A/a)PCR扩增出900 bp(A)和600 bp(a)条带。Ⅱ型(仅含A)PCR仅扩增出900 bp条带。其中Ⅰ型植株占比为(2＋3＋1＋1＋1)/(1＋2＋1＋2＋3＋1＋1＋1)=2/3。F1中没有检测到仅扩增出600 bp条带的植株，其原因为a花粉不育，无法形成纯合aa植株。 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 66 (4)①利用基因型为AaEE和AAEe的植株进行杂交，筛选出F1中AaEe植株(双杂合)。若E/e和A/a连锁且无交换，F2中无同时含A和E的配子(花粉或种子致死)，正常植株占比为0。若两基因独立遗传(位于非同源染色体)，F1植株(AaEe)产生雌配子基因型及比例为AE∶Ae∶aE∶ae=1∶1∶1∶1，均可育，而雄配子AE∶Ae=1∶1，aE和ae不可育，利用棋盘法可知，F2基因型及比例为AAEE∶AAEe∶AaEE∶AaEe=1∶2∶1∶2，其中只有AAEE植株的花粉和自交所结种子均发育正常，即正常植株(AAEE)占比为1/6。其他可能：若基因连锁但发生交换，正常植株占比介于0~1/6。 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 67 7.(2025河北卷)为治理水体中对生物有毒害的镉污染，研究者构建了分泌信号肽SP7、镉离子结合蛋白CADR、定位于细胞壁的蛋白GP1和黄色荧光蛋白YFP编码序列融合表达的载体，转入单细胞衣藻，实现CADR大量合成、分泌并定位于细胞壁，以吸附水体中的镉离子。回答下列问题： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 68 (1)在DNA聚合酶、引物、模板DNA和脱氧核苷酸中，随着PCR反应进行，分子数量逐渐减少的是________________和_______。模板与引物在PCR反应的_______阶段开始结合。PCR中使用的DNA聚合酶需耐高温，其原因为_____________ _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。  脱氧核苷酸 引物 复性 PCR反应需要在高温条件下进行变性步骤(90~95 ℃使双链DNA解旋为单链)，普通的DNA聚合酶在高温下会变性失活，而耐高温的DNA聚合酶能在高温环境中保持活性，保证PCR反应的正常进行 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 (2)载体中可用的酶切位点信息和拟构建载体的部分结构如图1所示。在将CADR、GP1和YFP基因逐个构建到载体时，为避免错误连接，需向以上三个基因的两端分别添加限制酶识别序列，其中GPl两端应添加 SmaⅠ和EcoRⅠ 磷酸二酯 ________________(填两种限制酶)的识别序列。用DNA连接酶连接时，可催化载体和目的基因之间形成____________键。  答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 70 (3)若在荧光显微镜下观察到转基因衣藻表现为_____________ _________，初步表明融合蛋白表达成功。将转基因衣藻和野生型衣藻置于含镉离子的培养液中培养一段时间后，若转基因衣藻细胞壁比野生型衣藻细胞壁的镉离子含量_____，则表明融合蛋白能结合镉离子。  细胞表面发出 黄色荧光 高 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 (4)将转基因衣藻和野生型衣藻在不同镉离子浓度的培养液中培养6天后，检测细胞密度，结果见图2。转基因衣藻在含有不同浓度镉离子的培养液中生长均优于野生型衣藻的原因可能是____________________________________________________________________。  240 μmol·L－1镉离子浓度下，转基因衣藻和野生型衣藻生长均被明显抑制的原因可能是______________________________ __________________________________________。 转基因衣藻表达的融合蛋白能结合镉离子，降低了镉离子对衣藻的毒害作用　 镉离子浓度过高，超出了融合蛋白的吸附能力，对衣藻产生了严重的毒害作用 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 (5)转基因衣藻可用于水体镉污染治理，与施加化学药物法相比，能体现出其环境治理优势的两个特性是______和______。(填标号)  ①衣藻作为生物材料在水体中可自我繁殖 ②衣藻生长速率受镉离子浓度影响 ③衣藻可吸收水体中能引起富营养化的物质 ④衣藻吸附的镉可沿食物链传递 ① ③ 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 【解析】(1)在PCR反应中，原料是脱氧核苷酸，随着反应进行不断被消耗，分子数量逐渐减少；引物在PCR过程中会结合到模板DNA上参与子链合成，也会逐渐减少，所以分子数量逐渐减少的是引物和脱氧核苷酸。模板与引物在PCR的复性阶段开始结合。在复性过程中，温度降低，引物与模板DNA单链的互补序列配对结合。PCR中使用的DNA聚合酶需耐高温，是因为PCR反应需要在高温条件下进行变性步骤(90~95 ℃使双链DNA解旋为单链)，普通的DNA聚合酶在高温下会变性失活，而耐高温的DNA聚合酶能在高温环境中保持活性，保证PCR反应的正常进行。 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 75 (2)观察图1，要避免错误连接，GP1两端应添加SmaⅠ和EcoRⅠ的识别序列。因为将CADR、GP1和YFP基因逐个构建到载体时，使用这两种限制酶切割可以产生不同的黏性末端，能保证目的基因准确插入载体。又因为NbeⅠ和XbaⅠ切割后产生的黏性末端相同，所以这两种限制酶只能选一个，按照连接的顺序在将GP1连接到载体时应该用SmaⅠ和EcoRⅠ。DNA连接酶连接时，可催化载体和目的基因之间形成磷酸二酯键，从而将载体和目的基因连接起来。 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 76 (3)若在荧光显微镜下观察到细胞表面发出黄色荧光，初步表明融合蛋白表达成功，因为融合蛋白中有黄色荧光蛋白YFP，其表达后会发出黄色荧光。将转基因衣藻和野生型衣藻置于含镉离子的培养液中培养一段时间后，若转基因衣藻细胞壁比野生型衣藻细胞壁的镉离子含量高，则表明融合蛋白能结合镉离子。因为融合蛋白中的CADR可吸附水体中的镉离子，若融合蛋白发挥作用，会使细胞壁镉离子含量升高。 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 77 (4)转基因衣藻在含有不同浓度镉离子的培养液中生长均优于野生型衣藻的原因可能是转基因衣藻表达的融合蛋白能结合镉离子，降低了镉离子对衣藻的毒害作用。240 μmol·L1镉离子浓度下，转基因衣藻和野生型衣藻生长均被明显抑制的原因可能是镉离子浓度过高，超出了融合蛋白的吸附能力，对衣藻产生了严重的毒害作用。 (5)转基因衣藻可用于水体镉污染治理，与施加化学药物相比，能体现出其环境治理优势的两个特性是①和③。①衣藻作为生物材料在水体中可自我繁殖，能够持续发挥作用；③衣藻可吸收水体中能引起富营养化的物质，便于后续处理，而化学药物可能存在二次污染等问题。 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 78 8.(2024河南卷)某研究小组将纤维素酶基因(N)插入某种细菌(B1)的基因组中，构建高效降解纤维素的菌株(B2)。该小组在含有N基因的质粒中插入B1基因组的M1与M2片段；再经限制酶切割获得含N基因的片段甲，片段甲两端分别为M1与M2；利用CRISPR/Cas9基因组编辑技术将片段甲插入B1的基因组，得到菌株B2。酶切位点(Ⅰ~Ⅳ)、引物(P1~P4)的结合位置、片段甲替换区如图所示，→表示引物5'→3'方向。回答下列问题。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 79 (1)限制酶切割的化学键是____________。为保证N基因能在菌株B2中表达，在构建片段甲时，应将M1与M2片段分别插入质粒的Ⅰ和Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ酶切位点之间，原因是_______________ _______________________。  (2)CRISPR/Cas9技术可以切割细菌B1基因组中与向导RNA结合的DNA。向导RNA与B1基因组DNA互补配对可以形成的碱基对有G—C和______________________。  磷酸二酯键 不破坏N基因，且能保证N基因正常表达 C—G、A—T、U—A 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 (3)用引物P1和P2进行PCR可验证片段甲插入了细菌B1基因组，所用的模板是_________________；若用该模板与引物P3和P4进行PCR，实验结果是_____________________。  (4)与秸秆焚烧相比，利用高效降解纤维素的细菌处理秸秆的优点是_____________________________________(答出两点即可)。  N基因的两条链 不能扩增出目的基因 不污染环境、能增加土壤养分 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 【解析】(1)限制酶切割的化学键为磷酸二酯键。在构建片段甲时，应将M1与M2片段分别插入质粒的Ⅰ和Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ酶切位点之间，不破坏N基因，且能保证N基因正常表达。 (2)RNA的碱基组成有A、U、G、C，DNA的碱基组成为A、T、G、C，向导RNA与B1基因组DNA互补配对可以形成的碱基对有G—C和C—G、A—T、U—A。 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 82 (3)用引物P1和P2进行PCR可扩增N基因，验证片段甲插入了细菌B1基因组，所用的模板是N基因的两条链；用该模板与引物P3和P4进行PCR，因为P3不能与N基因模板链结合，实验结果是不能扩增出DNA片段。 (4)与秸秆焚烧相比，利用高效降解纤维素的细菌处理秸秆的优点是不污染环境、能增加土壤养分等。 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 83 9.(2025广东卷)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 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 84 (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。  荧光 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 (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_______________ _____________________________________ _____________。  稀释涂布平板法(或显微镜直接计数法) 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 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 86 (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________________________ ________________________________。  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 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 (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：___________________________ _________________________________________________________________________________________________________。  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 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 碳源【—→】前体 ……莽草酸 ……【—→】细胞生长必需物 图c 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 【解析】(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 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 90 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。 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 91 (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。 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 92 10.(2023山东卷)科研人员构建了可表达J－V5融合蛋白的重组质粒并进行了检测，该质粒的部分结构如图甲所示，其中V5编码序列表达标签短肽V5。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 93 (1)与图甲中启动子结合的酶是____________。除图甲中标出的结构外，作为载体，质粒还需具备的结构有_____________ ____________________________(答出两个结构即可)。  (2)构建重组质粒后，为了确定J基因连接到质粒中且插入方向正确，需进行PCR检测，若仅用一对引物，应选择图甲中的引物___________________。已知J基因转录的模板链位于b链，由此可知引物F1与图甲中J基因的________(填“a链”或“b链”)相应部分的序列相同。  RNA聚合酶 限制酶切割位点、标记基因、复制原点等 F2和R1或F1和R2 a链 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 (3)重组质粒在受体细胞内正确表达后，用抗J蛋白抗体和抗V5抗体分别检测相应蛋白是否表达以及表达水平，结果如图乙所示。其中，出现条带1证明细胞内表达了_________________，条带2所检出的蛋白________(填“是”或“不是”)由重组质粒上的J基因表达的。  J－V5融合蛋白 不是 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 【解析】(1)基因表达载体的构建启动子是为了启动下游基因的“表达”，表达首先需要转录，因此RNA聚合酶识别和结合的部位才是转录的起始。作为运载体必须具备的条件：①要具有限制酶的切割位点；②要有标记基因(如抗性基因)，以便于重组后重组子的筛选；③能在宿主细胞中稳定存在并复制；④是安全的，对受体细胞无害，而且要易从供体细胞分离出来。图中甲有启动子和终止子等，因此质粒还需具备的结构有限制酶的切割位点、标记基因、复制原点等。 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 96 (2)据图甲可知，引物F2和R1或F1和R2结合部位包含J基因的碱基序列，因此推测为了确定J基因连接到质粒中且插入方向正确，进行PCR检测时，若仅用一对引物，应选择图甲中的引物F2和R1或F1和R2。b是模板链，而根据图上启动子和终止子的位置可知转录方向是图上从左向右，对应的模板链方向应该是3'→5'，非模板链(也就是a链)是5'→3'；考虑到DNA复制的方向是子链的5'→3'，引物基础上延伸的方向肯定是5'~3'，所以引物结合的单链其方向是3'→5'；图中F1是前引物，在左侧，所以其配对的单链是3'→5'的b链，故其序列应该与a链相应部分的序列相同。 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 97 (3)据图乙可知，用抗J蛋白抗体和抗V5抗体分别检测，均出现条带1，说明条带1是J－V5融合蛋白。抗J蛋白抗体检测出现条带2，抗V5抗体检测不出现条带2，说明条带2所检出的蛋白不是由重组质粒上的J基因表达的。 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 98 11.(2023湖北卷)某病毒对动物养殖业危害十分严重。我国学者拟以该病毒外壳蛋白A为抗原来制备单克隆抗体，以期快速检测该病毒，其主要技术路线如图所示。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 99 回答下列问题： (1)与小鼠骨髓瘤细胞融合前，已免疫的脾细胞(含浆细胞)________(填“需要”或“不需要”)通过原代培养扩大细胞数量；添加脂溶性物质PEG可促进细胞融合，该过程中PEG对细胞膜的作用是________________________________________ ____________________。  不需要 使细胞接触处的磷脂分子重新排布，细胞膜打开，细胞发生融合 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 (2)在杂交瘤细胞筛选过程中，常使用特定的选择培养基(如HAT培养基)，该培养基对_____________________和___________________________生长具有抑制作用。  (3)单克隆抗体筛选中，将抗体与该病毒外壳蛋白进行杂交，其目的是___________________________________________。  未融合的亲本细胞 融合的具有同种核的细胞 筛选能够产生抗蛋白A抗体的杂交瘤细胞 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 (4)构建重组质粒需要使用DNA连接酶。下列属于DNA连接酶底物的是________。  ④ 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 【解析】(1)浆细胞是高度分化的细胞，不能增殖，所以不需要通过原代培养扩大细胞数量。脂溶性物质PEG可使细胞接触处的磷脂分子重新排布，细胞膜打开，细胞发生融合。 (2)在杂交瘤细胞筛选过程中，用特定的选择培养基进行筛选，在该培养基上，未融合的亲本细胞和融合的具有同种核的细胞都会死亡，只有融合的杂交瘤细胞才能生长。 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 103 (3)单克隆抗体筛选中，将抗体与该病毒外壳蛋白进行杂交，是运用了抗原—抗体杂交技术，抗体检测呈阳性的细胞，即为所需的杂交瘤细胞。 (4)DNA连接酶能连接DNA片段，脱氧核苷酸的磷酸基团位于5'端，—OH位于3'端，DNA连接酶能催化合成磷酸二酯键，即将一条脱氧核苷酸5'端的磷酸基团与另一条脱氧核苷酸链的3'端的—OH相连，④符合题意。 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 104 12.(2025安徽卷)水稻籽粒外壳(颖壳)表型有黄色、黑色、紫色和棕红色等，种植颖壳表型不同的彩色稻，既可满足国家粮食安全需要，又可形成优美画卷，用于旅游开发。回答下列问题。 (1)研究发现，水稻颖壳的紫色、棕红色、黄绿色和浅绿色的形成与类黄酮化合物的代谢有关。假设显性基因C、R、A控制颖壳色素的形成，且独立遗传，相应的隐性等位基因不具有该效应。色素合成代谢途径如图。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 105 现有基因型为CcRrAa与CcRraa的两品种水稻杂交，F1中颖壳表型为紫色、棕红色、黄绿色和浅绿色的比例为___________。F1中，颖壳颜色在后代持续保持不变的个体所占比例为________。  9∶9∶6∶8 11/32 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 106 (2)野生稻的颖壳为黑色，经过突变和驯化，目前栽培稻的颖壳多为黄色。黑色和黄色颖壳由一对等位基因控制，且黑色(Bh)对黄色(bh)为显性。科研小组对多个品种进行分析，发现有两个黄色颖壳突变类型(栽培稻1、2)，推测两者的突变可能是来自同一个基因。设计一个杂交实验，以验证该推测，并说明判断理由____________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________。  设计实验：栽培稻1和栽培稻2杂交，统计子代表型。预期结果及结论：若子代颖壳全为黑色，则两者的突变不是来自同一个基因；若子代颖壳全为黄色，两者的突变可能是来自同一个基因 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 107 (3)科研小组采用PCR技术，扩增出野生稻和栽培稻Bh/bh基因的片段，电泳结果见图1。 说明：野生型Bh基因的部分序列为：5'－GATTCGCTCACA－3'， 该链为非模板链，编码的肽链为天冬氨酸－丝氨酸－亮氨酸－苏氨酸。UAA、UAG为终止密码子。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 与野生稻相比，栽培稻2是由于Bh基因发生了___________，颖壳表现为黄色。栽培稻1和野生稻的PCR扩增产物大小一致，科研小组进行了DNA测序，结果见图2(图中仅显示两者含有差异的部分序列，其余序列一致；A、T、G、C表示4种碱基)。比较两者DNA碱基序列，发现栽培稻1是由于Bh基因中的DNA序列发生_____________________________，导致__________ ____________________________________________________________________________， 颖壳表现为黄色。 碱基对缺失 碱基的替换(C—G替换为A－T) 相应的mRNA上的密码子UCG变为UAG，导致终止密码子提前出现，其指导合成的肽链缩短 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 109 【解析】(1)据色素合成代谢途径图可知，颖壳颜色紫色、棕红色、黄绿色和浅绿色对应的基因型分别是C_R_A_、C_R_aa、C_rr__、cc____，三对基因自由组合，故F1中颖壳表型为紫色(C_R_A_)、棕红色(C_R_aa)、黄绿色(C_rr__)和浅绿色(cc____)的比例为9∶9∶6∶8。F1中颖壳颜色在后代持续保持不变的个体比例为8cc____∶2CCrr__∶1CCRRaa，故这些个体所占比例为11/(9＋9＋6＋8)=11/32。 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 110 (2)依题意，黑色对黄色为显性，若栽培稻1、2都是由Bh基因突变而来，则栽培稻1的基因型可假设为bh1bh1，栽培稻2的基因型可假设为bh2bh2。栽培稻1、2杂交，子代基因型为bh1bh2，全表现黄色；若栽培稻1、2不是由同一个基因突变而来，则可假设栽培稻1的基因型为AhAhbhbh，栽培稻2的基因型为ahahBhBh，栽培稻1、2杂交，子代基因型为AhahBhbh，全表现黑色。 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 111 (3)据图1可知，野生稻的电泳条带比栽培稻2电泳条带距离进样口近，故野生稻的相关基因比栽培稻的相关基因长，故可知，与野生稻相比，栽培稻2是由于Bh基因发生了碱基的缺失。据图2可知，野生型Bh基因的部分序列为：5'－GATTCGCTCACA－3'(该链为非模板链)，栽培稻1相应的碱基序列是5'－GATTAGCTCACA－3'，则栽培稻1是由于Bh基因中的DNA序列中C—G碱基对被替换成了A—T碱基对，导致相应的mRNA上的密码子UCG变为UAG，导致终止密码提前出现，其指导合成的肽链变短，颖壳表现为黄色。 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 第八单元 基因工程 112 感谢聆听 113 $