专题12 基因工程与安全（2大考点）（北京专用）2026年高考生物一模分类汇编

专题12 基因工程与安全 2大考点概览 考点01 基因工程的工具和操作程序 考点02 基因工程的应用 基因工程的工具和操作程序 考点1 1、C 2、C 3、C 4、D 5、C 6、B 7、D 8、B 9、A 10、A 11、【答案】(1)染色体DNA (2)农杆菌表达出有功能的GFP，影响对植物细胞荧光的观察 (3) Ⅳ区域中，M模块产生融合蛋白A-X，转录因子A与识别序列a结合，X蛋白激活GFP基因表达；N模块产生的转录因子B与识别序列b结合，抑制转录因子C表达，减弱C对GFP基因表达的抑制；二者都促进GFP基因表达且效果叠加 (4) 12、【答案】(1)农杆菌转化 (2) RPL基因的强启动子与His基因的弱启动子交换 一、四 (3)若成功删除Lox序列，则载体A与载体B发生同源重组，GFP基因能拼接 完整并表达，可检测到绿色荧光:若未成功删除，GFP基因无法拼接完整，检测 不到绿色荧光。 (4)能提高His基因表达水平:同时，因强启动子来自水稻自身基因且去除残 留Lox，避免引入外源基因的干扰，提高了产品安全性。 13、【答案】(1) 常染色体显性遗传 1/2 (2) 碱基对发生替换 由甘氨酸变为精氨酸 (3) 显微注射 (4)N23基因突变→导致翻译出的氨基酸由甘氨酸变为了精氨酸→突变型N23蛋白结构异常无法形成正常二聚体→无法有效激活RHO的转录，RHO的表达量减少→视杆细胞感光功能障碍→夜盲症状 14、【答案】(1) 单粒∶部分簇生∶复粒=1∶2∶1 不完全 (2) 甲：复粒稻CL   乙：部分簇生 遗传背景差异较大 (3) ABC B基因启动子上游的染色体变异促进了复粒稻中B基因的表达 (4)控制簇生性状的B基因仅在复粒稻的稻穗分生组织中特异性表达，导致该部位BR降解，从而引起籽粒簇生；而其他组织中B基因表达量低，BR水平正常，因此不会出现矮化和小籽粒等全身性表型 15、【答案】(1)转录 (2)使T7溶菌酶降解细菌细胞壁功能缺失；降低T7 DNA聚合酶的保真性 (3) 质粒1 质粒2 质粒2 (4)AC (5)仅针对外源目标基因进行突变，不导致宿主菌自身基因突变，宿主菌成活率高，目标基因持续超突变，进化速度快 16、【答案】(1)细胞核体积增大（或细胞膜通透性改变、物质运输功能降低） (2) MSC细胞特异性启动子 药物T 指示N基因是否被敲除 (3)N基因抑制MSC过度激活，降低静息态MSC凋亡率，维持干细胞池数量，保障骨骼肌多次损伤后的持续再生能力 (4)低于溶剂处理的NKO组，高于M蛋白抑制剂处理的WT组 基因工程的应用 考点2 1、C 2、【答案】(1) 碳源、氮源 液体 (2) 启动子 质粒1和Tn5系统已成功转入MG 氯霉素+aTC – – + (3)利用Tn5转座酶系统，将携带报告基因（如cat）或调控元件的转座DNA随机插入大肠杆菌MG基因组中。当转座事件发生在甘氨酸耐受相关基因的启动子区域或上游时，可激活该基因表达，增强菌株对高浓度甘氨酸的耐受能力。通过在含高甘氨酸培养基中筛选存活菌株，即可获得高耐受性工程菌株（如P-01） 3、【答案】(1) 碳源、氮源 无菌 (2)启动子 Ⅰ：③（木糖诱导型启动子），基因Ⅱ：C（T7RNA 聚合酶基因）；启动子Ⅲ：②（T7启动子），基因Ⅳ：B（脂肪酶基因+分泌信号肽基因） (3)CaCl2（或Ca²⁺） (4)添加木糖；提供适宜环境条件 (5)ABD 4、【答案】(1)基因表达调控 (2)植株1和2的Z蛋白含量无明显差异，而植株2的Z蛋白精氨酸甲基化程度显著低于植株1 (3)随时间推移，更容易被降解 (4) B/ A D/ C A/ B C/ D (5) 5、【答案】(1) 胚胎发育早期 大脑白质的细胞红、绿荧光重合，其他脑区的小胶质细胞显红色标记 (2)不再表达C基因，失去吞噬功能，部分转移到各脑区 (3)ACD (4)选材不合理，应选取出生后7天的小胶质细胞开展实验；缺乏对照，应补充未敲除A基因组，检测C基因表达量和吞噬能力；检测指标不完整，应补充检测C基因的转录量 6、【答案】(1) B AA:AB:BB=1:2:1 (2) 在32℃时恢复含B染色体的花粉育性 在23℃和32°C时恢复含A染色体的花粉育性 (3) 来自籼稻的MA、NA基因使含B染色体的花粉在23℃下不育，来自粳稻的MB、NB基因对花粉育性无影响 敲除F1中LA，23 ℃和32 ℃时，F1花粉均全可育 (4)将LA基因导入粳稻中，抑制籼、粳稻杂种产生的花粉中MA与NA蛋白的结合或敲除籼稻中MA或NA基因，从而实现杂种花粉全可育，利于杂种优势应用 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题12 基因工程与安全 2大考点概览 考点01 基因工程的工具和操作程序 考点02 基因工程的应用 基因工程的工具和操作程序 考点1 1、（2026·北京海淀·一模）腺相关病毒载体系统可用于基因治疗。用受体细胞生产病毒过程中，需要用下图所示两种质粒。下列叙述正确的是（　　） A．构建两种质粒需要限制酶和DNA聚合酶 B．仅导入质粒1即可生产含目的基因的病毒 C．生产出的病毒颗粒中不含有质粒2的基因 D．用病毒载体进行基因治疗没有安全性风险 【答案】C 【知识点】病毒结构、分类和增殖、基因表达载体的构建、基因诊断和基因治疗 【详解】A、构建重组质粒时，需要限制酶切割DNA片段，再用DNA连接酶连接片段，不需要DNA聚合酶，A错误； B、生产完整病毒需要复制酶（完成DNA复制）和衣壳蛋白（组装病毒外壳），这两种基因都位于质粒2上，仅导入质粒1无法合成必需的蛋白，不能生产出含目的基因的病毒，B错误； C、分析题意，仅两个ITR之间的DNA会被包装到病毒颗粒中，质粒2不含ITR序列，其基因不会被包装进病毒，因此生产出的病毒颗粒中不含有质粒2的基因，C正确； D、用病毒载体进行基因治疗存在安全性风险，如可能引发免疫排斥、病毒侵染机体导致患病等，D错误。 2、（2026·北京石景山·一模）下列有关高中生物学实验的叙述中，正确的是（　　） A．探究温度对淀粉酶活性的影响的实验中，用斐林试剂检测实验结果 B．模拟生物体维持pH稳定的实验中，肝匀浆pH随HCl的滴加保持不变 C．探究土壤微生物的分解作用的实验中，实验组土壤需经高温处理 D．鉴定DNA时，可将丝状物直接加入到二苯胺试剂中进行沸水浴 【答案】C 【知识点】检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质、酶促反应的因素及实验、探究土壤微生物的分解作用、DNA的粗提取及鉴定 【详解】A、斐林试剂检测还原糖需要50~65℃水浴加热，会改变实验预设的温度自变量，干扰对淀粉酶活性的检测，因此该实验不能用斐林试剂检测结果，A错误； B、肝匀浆中含有缓冲物质，滴加少量HCl时pH可保持相对稳定，但若滴加过量HCl，pH仍会明显下降，并非保持不变，B错误； C、探究土壤微生物的分解作用实验的自变量是土壤微生物的有无，实验组经高温处理可杀灭土壤中的微生物，与未处理的对照组形成对照，符合实验设计要求，C正确； D、鉴定DNA时，需要先将DNA丝状物溶解在2mol/L的NaCl溶液中，再加入二苯胺试剂沸水浴，直接加入丝状物会因DNA未充分溶解导致显色不明显，D错误。 3、（2026·北京房山·一模）医院常用核酸检测和血清抗体检测来诊断是否感染支原体。下列叙述正确的是（    ） A．该核酸检测中使用的分子探针可用于其他病原体检测 B．PCR体系中需加入耐高温的DNA连接酶 C．抗体检测阳性而核酸检测阴性，提示可能为既往感染 D．利用单克隆抗体药物靶向治疗支原体感染，属于细胞免疫 【答案】C 【知识点】体液免疫、PCR扩增的原理与过程、动物细胞融合与单克隆抗体的制备 【详解】A、核酸检测的分子探针是与支原体特定核酸序列互补的单链核酸片段，具有物种特异性，仅能识别支原体的核酸，无法用于其他病原体检测，A错误； B、PCR体系中需要耐高温的DNA聚合酶（Taq酶）催化子链合成，DNA连接酶的作用是连接两个DNA片段，不是PCR的必需原料，B错误； C、抗体检测阳性说明机体曾感染支原体并产生了特异性抗体，核酸检测阴性说明当前体内无支原体存在，因此提示为既往感染，C正确； D、细胞免疫依靠效应T细胞裂解靶细胞发挥作用，单克隆抗体属于体液免疫的免疫活性物质，利用抗体治疗不属于细胞免疫，D错误。 4、（2026·北京门头沟·一模）下列过程涉及酶催化作用的是（    ） A．Fe3+催化H2O2的分解 B．水分子通过原生质层进出液泡 C．PCR过程中DNA双链的解旋 D．植物体细胞杂交中细胞壁的去除 【答案】D 【知识点】酶的作用及机理、酶促反应的因素及实验、PCR扩增的原理与过程、植物体细胞杂交技术 【详解】A、Fe³+属于无机催化剂，不属于酶，该过程是无机催化剂催化反应，不涉及酶的催化作用，A错误； B、水分子通过原生质层进出液泡的方式为自由扩散（或协助扩散），属于被动运输，不需要酶的催化参与，B错误； C、PCR过程中DNA双链解旋是通过高温破坏氢键实现的，无需解旋酶参与，不涉及酶的催化作用，C错误； D、植物细胞壁的主要成分为纤维素和果胶，去除细胞壁需要用纤维素酶和果胶酶催化相应成分水解，涉及酶的催化作用，D正确。 5、（2026·北京顺义·一模）pmi基因编码的酶使水稻细胞获得利用甘露糖的能力。为培育富含β-胡萝卜素的“黄金大米”，科学家将八氢番茄红素合酶基因(crtI)和胡萝卜素脱饱和酶基因(psy)导入含pmi基因的质粒中，利用农杆菌转染水稻愈伤组织。下列叙述合理的是（　　） A．该研究的目的基因是crtI、psy和pmi基因 B．用限制酶和DNA聚合酶构建基因表达载体 C．应以甘露糖为唯一碳源的选择培养基筛选 D．目的基因不会整合到水稻的基因组DNA上 【答案】C 【知识点】DNA重组技术的基本工具、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 【详解】A、该研究的目的是培育富含β-胡萝卜素的“黄金大米”，因此目的基因为八氢番茄红素合酶基因（crtI）和胡萝卜素脱饱和酶基因（psy），pmi基因是用于筛选阳性细胞的标记基因，不属于目的基因，A错误； B、构建基因表达载体时，需要用限制酶切割目的基因和载体，再用DNA连接酶将二者连接，不需要DNA聚合酶，B错误； C、成功导入重组质粒的水稻细胞含有pmi基因，可编码利用甘露糖的酶，能在以甘露糖为唯一碳源的选择培养基上存活，未导入重组质粒的细胞无法利用甘露糖，不能在该培养基上存活，因此可通过该培养基筛选成功导入目的基因的细胞，C正确； D、农杆菌转化法的原理是农杆菌Ti质粒上的T-DNA可将携带的目的基因整合到植物细胞的染色体基因组DNA上，因此目的基因会整合到水稻的基因组DNA上，D错误。 6、（2026·北京西城·一模）为制备抗甲肝抗原的人源单克隆抗体，从病毒携带者的淋巴细胞获取抗体基因，通过基因工程使抗体展示在噬菌体表面，从中筛选携带目标抗体的噬菌体克隆。此过程中不需要的步骤是（　　） A．设计引物，通过PCR获取抗体基因 B．将分离的B细胞与骨髓瘤细胞融合并筛选 C．构建抗体基因—噬菌体表面蛋白基因融合基因 D．通过抗原—抗体杂交对噬菌体抗体库进行筛选 【答案】B 【知识点】PCR扩增的原理与过程、基因表达载体的构建、目的基因的检测与鉴定、动物细胞融合与单克隆抗体的制备 【详解】A、获取抗体基因时，可根据已知抗体基因序列设计引物，通过PCR技术特异性扩增得到目的基因，A不符合题意； B、题干为基因工程方法，直接获取抗体基因导入噬菌体表达，不需要进行细胞融合，B符合题意； C、要实现抗体展示在噬菌体表面，需要将抗体基因与噬菌体表面蛋白基因拼接为融合基因，使表达的抗体随表面蛋白共同呈现在噬菌体外壳上，C不符合题意； D、抗原与抗体可特异性结合，因此可通过抗原-抗体杂交技术从噬菌体抗体库中筛选出携带目标抗体的噬菌体克隆，D不符合题意。 7、（2026·北京西城·一模）关于实验中温度的控制，叙述错误的是（　　） A．PCR扩增DNA片段，变性后需要降低温度以复性 B．诱导洋葱细胞染色体数目加倍，可将洋葱放置在4℃环境 C．体外培养哺乳动物细胞，温度多以（36.5±0.5）℃为宜 D．用双缩脲试剂检测蛋白质，需将试管放入沸水中加热 【答案】D 【知识点】检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质、低温诱导植物染色体数目的变化实验、PCR扩增的原理与过程、动物细胞培养技术 【详解】A、PCR扩增DNA包括变性、复性、延伸三个步骤，变性阶段高温使DNA双链解旋，之后降低温度可促进引物与模板单链互补结合完成复性，A正确； B、低温可抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞两极从而诱导染色体数目加倍，诱导洋葱细胞染色体数目加倍时可将其放置在4℃环境处理，B正确； C、哺乳动物的正常体温约为37℃，体外培养哺乳动物细胞时需模拟其体内生理温度，通常以（36.5±0.5）℃为宜，C正确； D、双缩脲试剂与蛋白质在常温下即可发生紫色反应，不需要放入沸水中加热，D错误。 8、（2026·北京东城·一模）从红豆杉树皮中提取出的紫杉醇是治疗某些癌症的特效药。研究人员构建了转紫杉醇合成关键酶（Bapt）基因的红豆杉细胞，通过悬浮培养获得了高纯度的紫杉醇，主要流程如下图。下列叙述错误的是（    ） 注：Apr表示氨苄青霉素抗性基因；GFP表示绿色荧光蛋白基因 A．利用PCR技术获取Bapt基因时，应选用引物2和引物3 B．构建基因表达载体时，宜选用EcoRⅠ和SacⅠ酶切 C．需先用Ca2+处理农杆菌细胞，再将基因表达载体导入 D．利用添加氨苄青霉素的培养基可初步筛选导入质粒的农杆菌 【答案】B 【知识点】PCR扩增的原理与过程、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 【详解】A、PCR扩增目的基因时，DNA聚合酶只能从引物的3' 端延伸子链，故利用PCR技术获取Bapt基因时，应选用引物2和引物3，A正确； B、构建基因表达载体时，若选用EcoRI和SacI酶切，会导致目的基因插入后GFP基因的表达受干扰或无法正常表达，无法作为后续筛选标记，因此不宜选用这两种酶，B错误； C、将重组质粒导入农杆菌时，需先用Ca2+处理农杆菌使其处于感受态，再将基因表达载体导入，C正确； D、Ti质粒上含氨苄青霉素抗性基因，该基因可作为标记基因，能初步筛选出导入了质粒（含重组质粒与空质粒）的农杆菌，未导入质粒的农杆菌无法存活，因此可完成初步筛选，D正确。 9、（2026·北京东城·一模）根据实验目的，下列实验的对照设置不合理的是（    ） 选项 实验目的 对照设置 A 比较过氧化氢在不同条件下的分解 在过氧化氢溶液中加入2滴FeCl3溶液 B 粗提取DNA的鉴定 将二苯胺试剂加入2mol/L的NaCl溶液中，沸水浴加热 C 探究植物细胞的吸水和失水 滴加蔗糖溶液前，观察中央液泡大小及原生质层位置 D 土壤中分解尿素的细菌的分离 在以尿素为唯一氮源的培养基上接种无菌水 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【知识点】质壁分离及其复原实验、酶促反应的因素及实验、土壤中分解尿素的细菌的分离与计数、DNA的粗提取及鉴定 【详解】A、比较过氧化氢在不同条件下的分解实验中，对照组应为常温下未添加其他试剂的过氧化氢组，加入FeCl3溶液的组是探究无机催化剂催化效果的实验组，不能作为对照组，A符合题意； B、粗提取DNA的鉴定实验中，设置不含DNA的2mol/L的NaCl溶液中滴加二苯胺试剂，同时进行沸水浴加热的一组为对照组，可排除NaCl溶液等非实验变量对显色结果的干扰，对照设置合理，B不符合题意； C、探究植物细胞的吸水和失水实验中，其对照为自身前后对照，以滴加蔗糖溶液前的正常细胞状态为对照，可与后续质壁分离状态形成对比，对照设置合理，C不符合题意； D、土壤中分解尿素的细菌的分离实验中，以尿素为唯一氮源的培养基上接种无菌水的一组为空白对照，可检验培养基灭菌是否合格、操作过程是否存在杂菌污染，对照设置合理，D不符合题意。 10、（2026·北京昌平·一模）NDRG2基因表达量在阿尔茨海默病（AD）患者脑内异常升高，研究人员构建能表达NDRG2反义RNA（与NDRG2 mRNA互补的RNA分子）的基因表达载体，导入AD模型小鼠海马神经元以抑制该基因表达。相关叙述正确的是（    ） A．需用同种限制性内切核酸酶获取目的基因、切割表达载体 B．NDRG2反义RNA通过与NDRG2的mRNA结合抑制其转录 C．用DNA聚合酶将相关片段与载体连接形成重组DNA分子 D．将重组质粒导入农杆菌，再利用农杆菌感染小鼠海马神经元 【答案】A 【知识点】基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞 【详解】A、构建基因表达载体时，用同种限制性内切核酸酶获取目的基因、切割表达载体，可使二者产生相同的末端，便于后续连接形成重组DNA分子，A正确； B、NDRG2反义RNA与NDRG2的mRNA结合后，会阻止核糖体与mRNA结合，抑制其翻译，B错误； C、将目的基因片段与载体连接形成重组DNA分子需要使用DNA连接酶，C错误； D、农杆菌转化法是将目的基因导入植物细胞的常用方法，将重组质粒导入动物细胞常用显微注射法，农杆菌无法感染动物细胞，D错误。 故选A。 11、（2026·北京海淀·一模）转录因子是特异性结合某些DNA序列（称为“识别序列”）并调控基因转录的蛋白质。研究者设计了模块M、N和P，用于植物基因表达的调控。 (1)研究者分别构建了含模块M、N、P的重组Ti质粒。向农杆菌中分别转入不同的质粒组合，随后侵染烟草叶片的Ⅰ～Ⅳ区域，如图1所示。Ti质粒中的T-DNA均成功整合到烟草细胞的________上，使相关基因可在植物细胞中表达。 (2)模块P中以绿色荧光蛋白（GFP）基因为报告基因，编码GFP的序列内部插入了一段内含子（内含子在真核细胞中不被翻译，在原核细胞中可被翻译），其目的是防止_____________。 (3)当转录因子结合启动子上游的识别序列时，可通过与转录因子相连的激活蛋白，促进相应基因转录；当转录因子结合启动子下游的识别序列时，可抑制相应基因转录。不同转录因子对同一基因的调控效果在一定范围内可叠加。研究者设计了图2所示的模块M、N、P，进行（1）中的转基因操作，测定叶片Ⅰ～Ⅳ区域的绿色荧光强度，部分结果如图3。请在答题卡上补充图3中Ⅰ、Ⅳ区域的预期结果__________，阐述Ⅳ区域GFP基因表达调控的机制____________________。 (4)利用组织特异性启动子可实现对特定细胞的基因表达调控，从而人为控制植物发育。如图4，SMB启动子只在甲中深色区域启动下游基因高表达，PIN启动子只在乙中深色区域启动下游基因高表达。请用这两种启动子和上述元件设计新的模块M、N、P，构建转基因植株，实现在丙中深色区域高表达GFP的目标_______________。 【答案】(1)染色体DNA (2)农杆菌表达出有功能的GFP，影响对植物细胞荧光的观察 (3) Ⅳ区域中，M模块产生融合蛋白A-X，转录因子A与识别序列a结合，X蛋白激活GFP基因表达；N模块产生的转录因子B与识别序列b结合，抑制转录因子C表达，减弱C对GFP基因表达的抑制；二者都促进GFP基因表达且效果叠加 (4) 【知识点】遗传信息的转录、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、基因工程在农牧业、制药及环境等方面的应用 【详解】（1）农杆菌转化法的原理是Ti质粒上的T-DNA可转移至受体细胞，并整合到植物细胞的染色体DNA上，从而使目的基因随植物细胞的基因组稳定遗传和表达。 （2）内含子在真核细胞中可被剪接加工，使GFP正常表达；但农杆菌是原核生物，无剪接内含子的机制，插入内含子后，GFP 基因在农杆菌中无法翻译出有功能的蛋白，避免农杆菌自身的荧光干扰植物细胞的荧光观察。 （3）根据题干信息，转录因子A-X可激活GFP 基因表达，转录因子B可抑制转录因子C的表达（C会抑制GFP 表达），且不同转录因子的调控效应可叠加。 Ⅰ区域仅含M模块，仅A-X发挥激活作用，因此荧光强度较低； Ⅳ区域同时含M、N、P模块，A-X直接激活GFP，同时B抑制C的表达、解除了C对GFP的抑制，两种促进效应叠加，因此Ⅳ区域的荧光强度会显著高于 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区域。 （4）前提：SMB启动子特异性在甲深色区域启动基因表达， PIN启动子特异性在乙深色区域启动基因表达。 目标：使 GFP 仅在丙深色区域高表达 方案①M模块不含启动子，不表达 A-X； N模块由PIN启动子驱动，在乙深色区域表达转录因子 B； P 模块含识别序列 b 和 GFP 基因。 只有在丙深色区域，B蛋白可充分结合识别序列b， 有效激活GFP基因表达， 从而实现GFP在丙深色区域高表达。 方案② M 模块由 SMB 启动子驱动，在甲深色区域表达 A-X； N模块由PIN启动子驱动，在乙深色区域表达B； P模块含识别序列 a、b和GFP基因。 A-X结合序列a激活GFP，B结合序列b激活GFP。 只有在丙深色区域，A-X和B同时存在， 二者协同作用，使 GFP表达量显著升高，实现高表达。 方案③M 模块由SMB启动子驱动，在甲深色区域表达A-X； N模块由PIN启动子驱动，在乙深色区域表达B； P模块含序列 a、序列 b、C基因和GFP基因，C 基因表达产物抑制GFP。 仅甲区域：有 A-X但无B，C持续抑制GFP →不表达 ，仅乙区域：有B抑制C，但无A-X激活 → 不表达丙深色区域：A-X激活GFP，同时B抑制C解除抑制， 双重作用使GFP高效表达。 12、（2026·北京丰台·一模）水稻His基因控制合成的酶参与除草剂的代谢解毒过程。科研人员利用基因编辑工具Cre-LoxP系统和CRISPR/Cas9系统提高His基因表达水平。 (1)Cre-LoxP系统包含三种载体，载体1、载体2携带Lox序列，载体3携带Cre酶基因。 三种载体通过________法导入水稻细胞后，载体1、2的Lox序列会分别插入目的基因左侧、右侧，载体3表达的Cre酶可特异性识别Lox序列，催化如图1所示的剪切过程，实现一对lox序列间的基因敲除。 (2)His基因所在的染色体部分片段如图2，其附近的RPL基因带有强启动子。RPL基因表达水平变化不会对水稻植株的生命活动造成影响。 科研人员优化了Cre-LoxP系统，使其能引起315kb片段位置颠倒，导致________，提高His基因的表达。请根据图3中Cre酶切割位点，在下表中选出可行的Lox序列组合________，使该系统在Cre酶切割及细胞内DNA连接酶修复后，能实现上述实验目的。 组合 左侧Lox 5'——3' 右侧Lox 5'——3' 一 AGCATA TATGCT 二 AGCATA AGCATA 三 TATGCT TATGCT 四 TATGCT AGCATA (3)科研人员利用CRISPR/Cas9基因编辑技术去除Cre-LoxP操作后残留的Lox序列（“痕迹”）。为了检验CRISPR/Cas9去除痕迹的情况，建立荧光报告系统：将载体A、载体B和CRISPR/Cas9共同导入水稻原生质体中。若Lox序列被去除，则原生质体可检测到绿色荧光。 无绿色荧光 无绿色荧光 注：GFP-1、GFP-2和GFP-3片段可以通过同源重组的方式拼接成完整的GFP（绿色荧光蛋白基因） 有绿色荧光 请根据表中信息解释此系统的检验原理：________。 (4)通过上述技术的优化，科研人员成功制备出抗除草剂的水稻。请分析此工程的优势。 【答案】(1)农杆菌转化 (2) RPL基因的强启动子与His基因的弱启动子交换 一、四 (3)若成功删除Lox序列，则载体A与载体B发生同源重组，GFP基因能拼接 完整并表达，可检测到绿色荧光:若未成功删除，GFP基因无法拼接完整，检测 不到绿色荧光。 (4)能提高His基因表达水平:同时，因强启动子来自水稻自身基因且去除残 留Lox，避免引入外源基因的干扰，提高了产品安全性。 【知识点】DNA重组技术的基本工具、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 【详解】（1）植物基因工程常用的导入法是农杆菌转化法，因此三种载体通过农杆菌转化法导入水稻细胞。 （2）RPL基因带有强启动子，启动子是RNA聚合酶结合位点，驱动基因转录。原本His基因远离强启动子，表达水平低。315kb片段颠倒后，His基因所带的弱启动子与RPL强启动子互换，His基因受RPL强启动子驱动，转录大幅增强，His基因的表达提高。 Cre酶切割后要实现片段颠倒，必须两侧 Lox 方向相反；若两侧 Lox同向 → Cre 酶切割后会删除片段；若两侧 Lox反向 → Cre 酶切割后片段会颠倒（倒位），因此必须让左侧 Lox 与右侧 Lox方向相反。结合图 3 中 Cre 酶切割位点的方向与基因排列（RPL 强启动子位置），组合一和组合四在切割重接后，能让His基因正好被颠倒到强启动子下游，实现表达增强，因此选组合一和四。 （3）根据图示，若成功删除Lox序列，则载体A与载体B发生同源重组，形成完整绿色荧光蛋白基因，GFP基因能拼接完整并表达，可检测到绿色荧光；若未成功删除，GFP-1与GFP-2被隔开，GFP基因无法拼接完整，检测 不到绿色荧光。 （4）根据题意，能提高His基因表达水平；同时，因强启动子来自水稻自身基因且去除残留Lox，避免引入外源基因的干扰，提高了产品安全性。 13、（2026·北京房山·一模）视网膜色素变性是由于视网膜光感受器细胞异常和视网膜色素上皮功能受损引起的遗传性夜盲症。为探究其发病机制展开研究。 (1)图1为该病家系图，Ⅰ-1不携带此病致病基因，据图1判断，该病的遗传方式是___________（填“常染色体显性遗传”或“伴X显性遗传”），Ⅲ-1患病的概率为__________。 (2)该病由N23基因突变导致（图2），患者N23基因的突变是由于____________，导致翻译出的氨基酸种类发生__________的改变。 (3)为研究N23基因突变对视杆细胞功能的影响，利用基因工程技术，将健康志愿者和患者的N23基因分别导入视网膜母细胞瘤（Y79）细胞中，构建模型细胞。视网膜母细胞瘤与视杆细胞有共同的发育起源，能够模拟视杆细胞内的重要信号通路。 ①已知N23基因、突变基因均无EcoR Ⅴ和Hind Ⅲ酶切位点，研究者采用特异性引物P1和P2对基因N23和突变基因进行扩增，构建表达载体（图3）依据转录方向请在质粒处标出引物EcoR Ⅴ和Hind Ⅲ酶切位点的位置___________。 ②利用脂质体转染或____________法将重组质粒导入Y79细胞，检测相关物质表达水平（图4、图5）。 (4)RHO为视杆细胞特异性表达的感受弱光的光敏色素蛋白，是产生夜视力的分子基础。正常N23蛋白为二聚体结构，可与RHO启动子结合。结合图2、4、5阐明遗传性夜盲症发病机制（在方框中以文字和箭头的形式作答）_______。 【答案】(1) 常染色体显性遗传 1/2 (2) 碱基对发生替换 由甘氨酸变为精氨酸 (3) 显微注射 (4)N23基因突变→导致翻译出的氨基酸由甘氨酸变为了精氨酸→突变型N23蛋白结构异常无法形成正常二聚体→无法有效激活RHO的转录，RHO的表达量减少→视杆细胞感光功能障碍→夜盲症状 【知识点】遗传系谱图中遗传方式的判定及应用、遗传信息的翻译、基因突变、基因表达载体的构建 【详解】（1）Ⅰ-1不携带致病基因，Ⅰ-2患病，他们的女儿Ⅱ-2患病；同时Ⅰ-3患病、Ⅰ-4正常，他们的后代无患病个体。若为伴X显性遗传，Ⅰ-3（患病男性）的女儿应全部患病，但家系中Ⅰ-3的女儿Ⅱ-5正常，因此排除伴X显性遗传。结合“有中生无”（Ⅰ-1正常、Ⅰ-2患病，后代有正常个体）的特点，判断该病为常染色体显性遗传。控制该病基因设为A、a，Ⅱ-1正常（基因型为aa），Ⅱ-2患病（基因型为Aa，因为Ⅰ-1为aa、Ⅰ-2为Aa）。二者后代Ⅲ-1的患病概率为1/2。 （2）由图2可知，患者N23基因的突变是由于一个碱基对（C-G）被替换成另一个碱基对（T-A），即患者N23基因的突变是由于碱基对发生替换。健康志愿者相应位置模板链碱基为CCC，转录出的密码子为GGG，对应的氨基酸为甘氨酸；患者相应位置模板链的碱基为TCC，转录出的密码子为AGG，对应的氨基酸为精氨酸，故患者N23基因突变后导致翻译出的氨基酸种类发生的改变是由甘氨酸变为精氨酸。 （3）①已知N23基因、突变基因均无EcoRⅤ和HindⅢ酶切位点，研究者用特异性引物P1和P2对基因N23和突变基因扩增构建表达载体。因为转录方向是从启动子到终止子，所以在质粒上，EcoRⅤ酶切位点应在P1引物一侧，HindⅢ酶切位点应在P2引物一侧，标注如下：。 ②将重组质粒导入动物细胞（Y79细胞），常用的方法有脂质体转染法和显微注射法。 （4）由题意可知，正常N23蛋白为二聚体结构，可与RHO启动子结合。结合图2、4、5，遗传性夜盲症发病机制为：N23基因突变→导致翻译出的氨基酸由甘氨酸变为了精氨酸→突变型N23蛋白结构异常无法形成正常二聚体→无法有效激活RHO的转录，RHO的表达量减少→视杆细胞感光功能障碍→遗传性夜盲症。 14、（2026·北京门头沟·一模）普通水稻（单粒稻）每个小穗只结一粒种子，复粒稻（CL）通常三粒种子簇生在一起，每穗籽粒数量明显增多，有重要的育种价值。我国科学家揭示了复粒稻籽粒簇生的遗传与分子机制。 (1)将单粒稻品种A与复粒稻CL杂交，F₁均表现为部分簇生（部分小穗呈现簇生，其余仍为单粒）。F₁自交，子代性状分离比为____________。由此推测，水稻籽粒的单粒与复粒性状由一对等位基因控制，且复粒性状属于____________（填“完全”或“不完全”）显性。 (2)研究人员采用如图所示育种方案，获得了与CL遗传背景高度一致但籽粒簇生性状不同的单粒稻品系NCL。 ①选择育种材料补充下图所示育种方案_______。 ②通过比较CL与NCL，发现除籽粒数量外，二者在籽粒大小、重量及品质等性状上均无显著差异，从而明确了复粒性状在增产育种中的应用潜力。研究者未选择A与CL比较的原因是A与CL的____________。 (3)研究者进一步确定了控制复粒性状的基因B。B基因编码一种可催化油菜素甾醇（BR，一种植物激素）降解的酶。研究者通过系列实验得出结论：在复粒稻的稻穗分生组织中，B基因表达并导致BR降解，从而导致稻穗籽粒簇生。 ①为得出上述结论，研究人员必须开展的实验有________。 A．检测CL与NCL的稻穗分生组织中的B基因表达量 B．检测CL与NCL的稻穗分生组织中的BR含量 C．敲除CL中的B基因，检测其稻穗籽粒数 D．在NCL稻穗发育过程中施加BR，检测其稻穗籽粒数 ②基因组测序发现，所有单、复粒稻的B基因启动子及编码区序列完全一致。进一步分析显示，所有复粒稻的B基因启动子上游均存在染色体插入、倒位或缺失，而在所有单粒稻中均未发现此类变异。综合上述研究，复粒稻的稻穗分生组织中BR降解的原因是_______。 (4)研究表明，BR合成或信号传导缺陷的植株常表现为矮化、小籽粒。但CL植株高度和籽粒大小均正常，仅在穗部表现籽粒簇生。综合上述信息，尝试对此现象进行解释。 【答案】(1) 单粒∶部分簇生∶复粒=1∶2∶1 不完全 (2) 甲：复粒稻CL   乙：部分簇生 遗传背景差异较大 (3) ABC B基因启动子上游的染色体变异促进了复粒稻中B基因的表达 (4)控制簇生性状的B基因仅在复粒稻的稻穗分生组织中特异性表达，导致该部位BR降解，从而引起籽粒簇生；而其他组织中B基因表达量低，BR水平正常，因此不会出现矮化和小籽粒等全身性表型 【知识点】基因、蛋白质与性状的关系、其他植物激素的产生、分布和功能、基因工程在农牧业、制药及环境等方面的应用、完全显性、不完全显性和共显性 【详解】（1）将单粒稻品种A与复粒稻CL杂交，F₁均表现为部分簇生（部分小穗呈现簇生，其余仍为单粒），即不完全显性，且只受一对等位基因控制，F₁自交，假设F1用Aa表示，等位基因分离，进入不同的配子，子代为1AA、2Aa、1aa，子代性状分离比为单粒∶部分簇生∶复粒=1∶2∶1；复粒性状属于不完全显性，即杂合子的表型介于单粒和复粒之间。 （2）①要想得到单粒稻品系NCL，可不断与复粒稻CL杂交，最终得到与CL遗传背景高度一致的品种，因此甲为复粒稻CL；根据最终的单粒稻品系NCL，筛选的表型为部分簇生的单粒水稻，乙为部分簇生。 ②A为单粒稻，A（单粒稻）与CL的遗传背景差异较大，选择A与CL比较的意义不大。 （3）①A、检测CL与NCL的稻穗分生组织中的B基因表达量，可明确是由于B基因表达导致复粒性状的产生，A正确； B、检测CL与NCL的稻穗分生组织中的BR含量，可比较B基因表达的结果是使BR减少，即降解BR的作用，B正确； C、敲除CL中的B基因，检测其稻穗籽粒数，不会出现复粒，从而证明控制复粒性状的基因为基因B，C正确； D、BR是一种植物激素，由植物产生，本实验的目的为证明B基因表达并导致BR降解，无需添加BR，D错误。 ②启动子是RNA聚合酶识别并结合的部位，开启基因的转录，B基因启动子上游的染色体变异促进了复粒稻中B基因的表达，导致BR降解。 （4）CL植株高度和籽粒大小均正常，是因为控制簇生性状的B基因仅在复粒稻的稻穗分生组织中特异性表达，导致该部位BR降解，从而引起穗部表现籽粒簇生；而其他组织中B基因表达量低，BR水平正常，因此不会出现矮化和小籽粒等全身性表型。 15、（2026·北京西城·一模）学习以下材料，回答（1）~（5）题。 基于T7-OR复制系统的基因持续超突变和加速进化 T7噬菌体侵染大肠杆菌后，会合成其特有的DNA聚合酶、解旋酶等，以适配自身DNA的特殊结构，来进行DNA复制。科研人员对T7噬菌体的复制系统进行改造，开发出新的复制系统（T7-OR），实现了目标基因在大肠杆菌细胞内的连续超突变和加速进化。 T7溶菌酶的核心功能是降解宿主菌细胞壁，帮助子代噬菌体从细菌中释放。T7溶菌酶还参与T7噬菌体DNA复制（图1）。科研人员将T7DNA聚合酶基因、T7溶菌酶基因改造后，与T7RNA聚合酶基因、T7复制原点等导入大肠杆菌中，获得具有T7-OR复制系统的菌株（R菌株）。T7-OR系统仅作用于携带T7复制原点的环形质粒，实现在正常培养条件下目标基因的持续超突变。 细菌产生的β-内酰胺酶能够水解β-内酰胺类抗生素，使其失去抗菌活性。这种酶是细菌耐药性的重要机制之一。科研人员将β-内酰胺酶基因导入R菌株，然后将此菌株接种到含有最低抑菌浓度的抗生素的平板上，以此作为进化起点。培养后挑取菌落，在不断提高的抗生素浓度下传代培养。该系统仅用一周时间，就使β-内酰胺酶的抗菌活性提升5000倍，且进化出的突变位点与临床耐药菌株中的突变高度一致。 (1)在复制原点附近，T7溶菌酶与T7RNA聚合酶结合后______过程被终止，已合成的RNA链被T7DNA聚合酶利用，以复制T7DNA。 (2)为实现目标基因在宿主菌内的持续超突变，在开发T7-OR复制系统时，对T7溶菌酶和T7DNA聚合酶的改造分别是______。 (3)获取用于β-内酰胺酶基因加速进化的R菌株时，下列组件应构建到图2中哪种结构上。 ①T7DNA聚合酶基因______； ②T7复制原点______； ③β-内酰胺酶基因______。 (4)关于β-内酰胺酶进化实验和T7-OR复制系统的叙述，正确的有______。 A．目标基因快速高频突变，依赖系统导致的高突变率和大肠杆菌快速繁殖能力 B．该系统使酶活性提升5000倍，说明可通过定向突变提升蛋白质功能 C．进化出的突变位点与临床耐药菌高度一致，体现实验室进化结果的实用性 (5)请说明T7-OR复制系统与传统诱变相比在基因加速进化方面的优势______。 【答案】(1)转录 (2)使T7溶菌酶降解细菌细胞壁功能缺失；降低T7 DNA聚合酶的保真性 (3) 质粒1 质粒2 质粒2 (4)AC (5)仅针对外源目标基因进行突变，不导致宿主菌自身基因突变，宿主菌成活率高，目标基因持续超突变，进化速度快 【知识点】DNA分子的复制过程、特点及意义、遗传信息的转录、基因突变、基因表达载体的构建 【详解】（1）T7RNA聚合酶催化以DNA为模板合成RNA的转录过程，T7溶菌酶结合后，正在进行的转录过程终止，已合成的RNA可作为DNA复制的引物。 （2）T7溶菌酶的核心功能是降解宿主菌细胞壁，帮助子代噬菌体从细菌中释放，为实现持续超突变，需要使T7溶菌酶降解细菌细胞壁功能缺失，改造T7DNA聚合酶降低其复制保真度，提升突变频率。 （3）T7-OR系统仅使携带T7复制原点的质粒发生超突变。T7DNA聚合酶基因是系统的组成元件，不需要突变，因此构建在已有其他系统元件的质粒1上；目标基因β-内酰胺酶需要发生超突变，因此与T7复制原点一同构建在质粒2上。 （4）A、该系统本身可产生高突变率，同时大肠杆菌繁殖速度快，能快速传代积累突变，实现目标基因快速高频突变，A正确； B、基因突变是不定向的，该过程是不定向突变后，通过抗生素筛选获得功能提升的突变体，并非定向突变，B错误； C、进化出的突变位点和临床耐药菌株高度一致，说明该实验结果可反映真实的进化规律，具备实用性，C正确。 （5）传统诱变是全基因组随机诱变，突变效率低、筛选难度大；该系统靶向目标基因突变，仅针对外源目标基因进行突变，不导致宿主菌自身基因突变，宿主菌成活率高，目标基因持续超突变，进化速度快。 16、（2026·北京朝阳·一模）骨骼肌损伤后，肌肉干细胞（MSC）由静息态变为激活态是再生修复的关键。衰老会使静息态MSC激活能力显著下降，导致老年个体骨骼肌损伤后修复能力降低。 (1)衰老的MSC可表现出________（答1点）的特征。 (2)老年鼠MSC中N基因表达量显著升高，研究者推测N基因可能参与MSC的激活过程，构建图1中转基因小鼠。 ①Cr基因表达的Cr酶可识别序列Lx，导致两个方向相同的Lx间的DNA片段丢失；药物T可使ER蛋白进入细胞核。为获取仅MSC中N基因被敲除的老年NKO鼠，则启动子1应为________，且需对老年鼠饲喂________。 ②转入黄色荧光蛋白基因的作用是________。 (3)以野生型老年鼠（WT鼠）为对照做单次肌肉损伤实验，检测激活态MSC占比和骨骼肌损伤后修复速度，发现NKO鼠均高于WT鼠。单次损伤21天后MSC恢复静息态，检测各组静息态MSC凋亡率及总MSC数量，结果如图2。随后，对小鼠实施第二次损伤，发现NKO组激活态MSC占比和骨骼肌损伤后修复速度均低于WT组。据此，研究者提出N基因的功能存在“权衡效应”。综上，从细胞存活和骨骼肌再生修复的角度对此效应加以概括说明________________________。 (4)M蛋白可促进细胞增殖与分化，NKO组M蛋白表达量显著高于WT组。用M蛋白抑制剂和溶剂分别处理来自WT、NKO组老年鼠的MSC，检测各组激活态MSC细胞比例。若实验结果证明N基因部分依赖M基因调控MSC激活，则M蛋白抑制剂处理NKO组的结果应为：________________________。 【答案】(1)细胞核体积增大（或细胞膜通透性改变、物质运输功能降低） (2) MSC细胞特异性启动子 药物T 指示N基因是否被敲除 (3)N基因抑制MSC过度激活，降低静息态MSC凋亡率，维持干细胞池数量，保障骨骼肌多次损伤后的持续再生能力 (4)低于溶剂处理的NKO组，高于M蛋白抑制剂处理的WT组 【知识点】细胞的衰老、基因表达载体的构建、验证性实验与探究性实验、细胞凋亡 【详解】（1）衰老细胞具有多种特征，如细胞核体积增大、细胞膜通透性改变、物质运输功能降低等。 （2）①要获取仅MSC中N基因被敲除的老年NKO鼠，启动子1应具有组织特异性，能使Cr-ER融合基因只在MSC中表达，所以启动子1应为MSC细胞特异性启动子。药物T可使ER蛋白进入细胞核，从而使Cr酶发挥作用识别序列Lx，导致两个方向相同的Lx间的N基因丢失，所以需对老年鼠饲喂药物T。 ②转入黄色荧光蛋白基因作为标记基因，若Cr-ER融合基因在MSC中表达，使Cr酶发挥作用，导致两个方向相同的Lx间的N基因和终止子丢失，使得黄色荧光蛋白基因表达，发出荧光，即转入黄色荧光蛋白基因的作用是反映N基因是否被敲除。 （3）单次损伤时，N基因被敲除的NKO鼠，激活态MSC占比和骨骼肌损伤后修复速度均高于WT鼠，结合图2，NKO鼠在单次损伤后静息态MSC凋亡率高于WT鼠（野生型老年鼠），总MSC数量低于WT鼠，第二次损伤后，NKO组激活态MSC占比和骨骼肌损伤后修复速度均低于WT，这说明N基因缺失可提高MSC早期激活能力，但导致静息态MSC凋亡增加、干细胞池耗竭，二次损伤后再生能力下降，即N基因抑制MSC过度激活，降低静息态MSC凋亡率，维持干细胞池数量，保障骨骼肌多次损伤后的持续再生能力，在抑制激活与维持干细胞储备之间起权衡作用。 （4）已知M蛋白可促进细胞增殖与分化，NKO组M蛋白表达量显著高于WT组，所以M蛋白抑制剂处理NKO组激活态MSC细胞比例应该高于M蛋白抑制剂处理的WT组，若N基因部分依赖M基因调控MSC激活，用M蛋白抑制剂处理NKO组后，M蛋白的促进作用被抑制，激活态MSC细胞比例会低于溶剂处理的NKO组。 基因工程的应用 考点2 1、（2026·北京丰台·一模）人类的cGAS蛋白会抑制DNA断裂后的修复，导致DNA损伤积累。但裸鼹鼠的cGAS蛋白却能促进DNA修复。研究发现两者的cGAS蛋白有4个氨基酸不同。下列叙述错误的是（　　） A．DNA损伤积累可能会诱发细胞衰老和癌变 B．氨基酸不同会引起cGAS蛋白空间结构不同 C．裸鼹鼠与人类的cGAS基因上的密码子不同 D．通过基因工程可以改造人类的cGAS蛋白 【答案】C 【知识点】细胞的衰老、细胞癌变的原因及防治、遗传信息的翻译、蛋白质工程原理及操作流程 【详解】A、细胞衰老的诱因包括DNA损伤长期积累，同时DNA损伤积累可能导致原癌基因、抑癌基因发生突变，进而诱发细胞癌变，因此DNA损伤积累可能会诱发细胞衰老和癌变，A正确； B、蛋白质的空间结构由氨基酸的种类、数目、排列顺序以及肽链的盘曲折叠方式共同决定，两种生物的cGAS蛋白存在氨基酸差异，会引起其空间结构不同，B正确； C、密码子是mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻碱基，基因是有遗传效应的DNA片段，基因上不存在密码子，C错误； D、基因工程可定向改造目的基因，进而改造其表达的蛋白质，因此可通过基因工程改造人类的cGAS蛋白，D正确。 2、（2026·北京石景山·一模）甘氨酸广泛应用于工业和医疗中，可通过大肠杆菌（MG）发酵生产，但高浓度甘氨酸会影响MG膜的通透性，抑制其生长。研究者利用Tn5转座酶系统激活与甘氨酸耐受性相关基因的表达，以获得可用于生产的工程菌。 (1)培养实验所用MG时，培养基的成分应包含水、蛋白胨、酵母提取物和无机盐，其中蛋白胨为MG提供________和维生素等。将工程菌用于生产前，需通过_______培养基进行扩大培养。 (2)Tn5转座酶可特异性识别两端含有ME序列的DNA片段（转座DNA），形成Tn5转座体，该转座体可随机插入靶DNA，见图1．基于此原理，研究者构建了Tn5介导的基因激活系统。 ①首先，研究者构建以氯霉素抗性基因（cat）为标记基因的质粒1（图2a）。由于缺乏_______，导致cat无法表达。 ②随后，将质粒1与Tn5系统（图2b）共同孵育，再转至MG中。先利用含氨苄青霉素与卡那霉素的培养基筛选，以确认_______，再经筛选获得工程菌P-01，见图2c。 ③为验证Tn5系统可激活基因表达，将MG和P-01在不同条件下培养，请完善表中的实验方案及预期结果。（注：用“+/–”表示“有/无”菌落生长） 氯霉素 _______ MG — _______ P-01 _______ _______ (3)写出利用图2b所示Tn5系统制备具有甘氨酸高耐受性工程菌的机理_______。 【答案】(1) 碳源、氮源 液体 (2) 启动子 质粒1和Tn5系统已成功转入MG 氯霉素+aTC – – + (3)利用Tn5转座酶系统，将携带报告基因（如cat）或调控元件的转座DNA随机插入大肠杆菌MG基因组中。当转座事件发生在甘氨酸耐受相关基因的启动子区域或上游时，可激活该基因表达，增强菌株对高浓度甘氨酸的耐受能力。通过在含高甘氨酸培养基中筛选存活菌株，即可获得高耐受性工程菌株（如P-01） 【知识点】培养基的成分及其功能、培养基的类型及其应用、基因表达载体的构建、目的基因的检测与鉴定 【详解】（1）蛋白胨是天然氮源，同时可提供碳源、维生素等营养物质，满足微生物生长需求。 液体培养基能为微生物提供充足的营养和氧气，适合工程菌的扩大培养，固体培养基多用于分离、计数和保藏。 （2）①从图2a可见，cat基因前无启动子，因此即使有抗性基因也无法转录表达。 ②使用含氨苄青霉素（amp）和卡那霉素（kan）的培养基，可筛选出成功转入Tn5系统（含kan抗性）和质粒1（含amp抗性）的菌株，只有成功转入的细胞才能在这类培养基上生长。 ③根据题干图2c，P-01中cat基因被插入某个启动子下游（由Tn5随机插入激活），且其表达受阻遏蛋白调控，而该阻遏蛋白可被aTC解除抑制。为了验证“Tn5激活了cat表达”，应在含氯霉素+aTC条件下观察P-01能否生长。若P-01中cat因Tn5插入而被启动子驱动，且aTC解除阻遏，则可在氯霉素存在下生长；而野生型MG无cat或其未被激活，故无论是否加aTC，在氯霉素下均不生长。 （3）Tn5转座酶可识别两端含ME序列的转座DNA，将其随机插入宿主基因组（靶DNA）中。当转座DNA插入甘氨酸耐受相关基因的上游（或附近）并携带启动子（如图2c中ME-cat插入后可能使下游基因被启动子驱动），即可激活该基因的表达，从而提高细胞对高浓度甘氨酸的耐受性。随后通过含高浓度甘氨酸的选择压力，筛选出因基因被激活而具有高耐受性的突变株（如P-01），最终获得可用于生产的工程菌。 3、（2026·北京门头沟·一模）枯草芽孢杆菌在营养不足、环境恶劣等条件下会形成抗逆性强的芽孢，环境适宜时，芽孢恢复活性。我国科学家通过将芽孢包埋在可降解塑料PCL中，制备出能在特定条件下加速降解的“活塑料”（制备原理如图1），以期用于食品、日用品等包装。 (1)为获得用于制备“活塑料”的芽孢，需先在培养基中培养枯草芽孢杆菌。培养基中应提供____________（答出两种）以及水和无机盐等营养物质，全程保证____________操作。 (2)研究者构建图2所示的基因表达载体转入枯草芽孢杆菌，获得只有在木糖存在时才能大量表达并分泌脂肪酶（塑料降解酶）的工程菌。请从以下选项中选择合适的启动子和基因，将所选序号填入相应位置____________。 启动子：①芽孢杆菌内源启动子②T7启动子（只被T7RNA聚合酶识别）③木糖诱导型启动子 基因： A．脂肪酶基因                                    B．脂肪酶基因+分泌信号肽基因 C．T7RNA聚合酶基因                            D．木糖合成酶基因 （注：分泌信号肽能引导蛋白质分泌到细胞外） (3)研究者将上述表达载体转入用____________处理过的枯草芽孢杆菌中，筛选得到转化成功的工程菌。再利用重金属刺激工程菌形成工程芽孢，进一步制备出活塑料。 (4)活塑料能实现“在日常使用时不降解、需要回收时启动降解”的目标。活塑料使用完回收后快速降解所需的条件是____________。 (5)为保证该技术在实际应用中的安全性，在选取工程菌株时，还需要考虑的是____________。 A．对人体和动植物无致病性 B．在完成降解任务后种群会自然衰退 C．在自然环境中具备较强的生存和扩散能力 D．所携带的外源基因不易转移至自然环境 【答案】(1) 碳源、氮源 无菌 (2)启动子 Ⅰ：③（木糖诱导型启动子），基因Ⅱ：C（T7RNA 聚合酶基因）；启动子Ⅲ：②（T7启动子），基因Ⅳ：B（脂肪酶基因+分泌信号肽基因） (3)CaCl2（或Ca²⁺） (4)添加木糖；提供适宜环境条件 (5)ABD 【知识点】培养基的成分及其功能、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、基因工程在农牧业、制药及环境等方面的应用 【详解】（1）微生物的培养基一般都含有水、碳源、氮源和无机盐。为获得用于制备“活塑料”的芽孢，需先在培养基中培养枯草芽孢杆菌，所以培养基中应提供碳源、氮源以及水和无机盐等营养物质。在微生物培养过程中，为防止杂菌污染，全程要保证无菌操作。 （2）要实现 “木糖存在才大量表达”，必须用木糖诱导型启动子（③） 来控制脂肪酶的表达。同时，脂肪酶需要分泌到胞外，因此对应的基因必须是脂肪酶基因+分泌信号肽基因（B）。T7启动子（②）只能被 T7 RNA 聚合酶识别，因此需要一个 “开关” 来控制 T7 RNA 聚合酶的表达。用木糖诱导型启动子（③）控制T7 RNA 聚合酶基因（C）：木糖存在时，启动子③激活，表达 T7 RNA 聚合酶；用T7启动子（②）控制脂肪酶 + 分泌信号肽基因（B）：T7RNA聚合酶大量表达后，会特异性识别T7启动子，启动下游脂肪酶基因的高强度转录，实现 “大量表达” 的效果。因此启动子Ⅰ（③木糖诱导型启动子）→基因Ⅱ（C T7 RNA聚合酶基因）、启动子Ⅲ（②T7启动子）→基因Ⅳ（B脂肪酶基因+分泌信号肽基因）。 （3）将基因表达载体导入微生物细胞时，常用CaCl2（Ca²⁺）处理枯草芽孢杆菌，使其成为感受态细胞，便于吸收外源DNA。 （4）由于该“活塑料”是将芽孢包埋在可降解塑料PCL中，制备出能在特定条件下加速降解的塑料，所以该塑料使用后回收后快速降解所需的条件是：添加木糖（作为诱导剂，激活木糖诱导型启动子，启动脂肪酶基因表达）；提供适宜环境条件（包括水分、温度、pH、营养物质等，促使芽孢萌发为活性工程菌，进而分泌脂肪酶降解PCL）。 （5）A、为保证技术在实际应用中的安全性，工程菌株需对人体和动植物无致病性，这样可以避免对生物造成危害，A正确； B、工程菌株在完成降解任务后种群会自然衰退，能防止其在环境中过度繁殖带来不良影响，保障安全性，B正确； C、工程菌株在自然环境中不应具备较强的生存和扩散能力，否则可能会扩散到不该去的环境中造成生态问题，C错误； D、所携带的外源基因不易转移至自然环境，可防止基因污染等安全隐患，D正确。 4、（2026·北京顺义·一模）高温条件下，水稻通过对特定蛋白质精氨酸的甲基化修饰，调节蛋白质功能，进而协调生长发育和逆境防御。 (1)水稻的生长发育调控，是由______激素调节和环境因素调节共同完成的。 (2)P酶可催化特定蛋白质的精氨酸甲基化。科研人员获得P酶功能缺失突变体，表现为小穗发育异常。研究发现P酶能与Z蛋白结合，由此推测Z蛋白是P酶催化的底物。将Z基因转入野生型获得植株1，转入P酶功能缺失突变体获得植株2，分别提取、分离蛋白后，用相应抗体检测，结果如图1。实验结果支持推测，理由是_______________________。 (3)高温处理植株1和2，同时加入蛋白合成抑制剂，固定时间间隔取样，检测Z蛋白含量，结果如图2。实验结果表明：高温条件下，发生甲基化的Z蛋白________________________。 (4)进一步研究发现Z蛋白能与Os结合，阻止Os与P基因启动子结合进而调控基因表达。为揭示Os对P基因转录的影响，科研人员将携带Os基因的载体1和载体2导入烟草叶片细胞并成功表达。测定萤火虫荧光素酶(LUC)和海肾荧光素酶(REN)的活性比值，结果如图3。请选填字母完善载体2的设计_____；_____；_____；_____。已知海肾荧光素酶可稳定表达，用于校正转化效率等变量。 A．P基因启动子    B．组成型启动子 C．萤火虫荧光素酶基因(LUC)    D．海肾荧光素酶基因(REN) (5)水稻小穗发育期遇高温环境，P酶减少，通过甲基化修饰精细调控生长发育和逆境防御之间的平衡。请综合以上信息，完善水稻在高温环境下通过负反馈调节维持小穗正常发育的调控机制_________________________。 【答案】(1)基因表达调控 (2)植株1和2的Z蛋白含量无明显差异，而植株2的Z蛋白精氨酸甲基化程度显著低于植株1 (3)随时间推移，更容易被降解 (4) B/ A D/ C A/ B C/ D (5) 【知识点】参与调节植物生命活动的其他环境因素、基因表达载体的构建、目的基因的检测与鉴定、表观遗传 【详解】（1）植物的生长发育是由基因表达调控、激素调节、环境因素调节共同作用完成的。 （2）结合图1，植株1和2的Z蛋白含量无明显差异，而植株2的Z蛋白精氨酸甲基化程度显著低于植株1，直接证明P酶催化Z的甲基化，符合推测。 （3）实验加入蛋白合成抑制剂，没有新蛋白合成，结合图2：随时间延长，有P酶（能使Z甲基化）的植株1中Z蛋白含量下降更快，说明高温下甲基化的Z蛋白更易降解。 （4）已知海肾荧光素酶（REN）（D）用于校正转化效率，所以它需要在组成型启动子（B）（持续稳定表达）的驱动下表达；要检测Os对P基因转录的影响，需要将P基因启动子（A）连接报告基因萤火虫荧光素酶基因LUC（C），LUC活性反映P基因启动子的转录活性；因此顺序为A-C-B-D或B-D-A-C。 （5）高温使P酶减少后，Z蛋白甲基化水平降低→Z蛋白降解减慢，含量升高→Z结合更多Os，使结合到P基因启动子的Os减少→Os对P基因转录的抑制作用减弱→P酶合成增加，维持P酶含量相对稳定，协调生长发育和逆境防御，维持小穗正常发育，调控机制如图： 5、（2026·北京顺义·一模）小胶质细胞与脑发育和神经退行性疾病有重要关联，科研人员对小胶质细胞的起源和功能转化机制展开研究。 (1)新生小鼠大脑白质中存在的小胶质细胞(P细胞)通过高表达C基因实现吞噬功能，维持神经系统稳态。为证明P细胞与其他脑区的小胶质细胞均来源于早期胚胎的Y细胞，科研人员利用基因工程改造小鼠并进行杂交，其体细胞内相关基因及调控元件如下图。 注：①R基因在Y细胞中特异性高表达 ②I序列：使相邻基因表达的蛋白不融合 ③Cre-Er：Cre酶进入细胞核后切除X之间的DNA序列；Er蛋白位于细胞质中 ④Stop：阻止下游基因转录 药物T可诱导Er入核，据图可知，药物T可使子代小鼠的小胶质细胞表达红色荧光蛋白。应在______(胚胎发育早期/胚胎发育晚期)施加药物T，标记小鼠脑区的小胶质细胞。出生后7天，用绿色荧光蛋白标记的C蛋白抗体处理小鼠脑区，支持P细胞起源于Y细胞的检测结果是________。 (2)通过设计只让P细胞表达红色荧光蛋白，小鼠出生后30天，用绿色荧光蛋白标记的C蛋白抗体处理小鼠脑区并检测，结果显示红色荧光分布于各脑区，但未检测到绿色荧光，说明P细胞_______，称为稳态小胶质细胞(eP细胞)。 (3)组蛋白乙酰化使染色质结构变得松散，为相关蛋白与基因调控序列结合并调控基因的转录提供空间。衰老或患神经退行性疾病时，eP细胞恢复至出生后7天的状态。推测P细胞功能状态的转变与组蛋白乙酰化和基因差异化表达有关。支持的证据有_______(多选) A．小鼠出生7-30天内P细胞的C基因转录量和组蛋白乙酰化水平逐渐降低 B．小鼠出生30天后eP细胞所有基因的组蛋白乙酰化水平均升高 C．衰老小鼠eP细胞C基因转录量和组蛋白乙酰化水平与P细胞相似 D．与正常鼠相比，阿尔茨海默病模型鼠eP细胞C基因转录量和组蛋白乙酰化水平高 (4)A蛋白能特异性结合C基因的调控序列。为验证A蛋白参与调控C基因的转录，在出生后30天的脑组织中分离eP细胞，特异性敲除A基因，检测敲除后eP细胞的吞噬能力。请评价实验设计并完善_________________________。 【答案】(1) 胚胎发育早期 大脑白质的细胞红、绿荧光重合，其他脑区的小胶质细胞显红色标记 (2)不再表达C基因，失去吞噬功能，部分转移到各脑区 (3)ACD (4)选材不合理，应选取出生后7天的小胶质细胞开展实验；缺乏对照，应补充未敲除A基因组，检测C基因表达量和吞噬能力；检测指标不完整，应补充检测C基因的转录量 【知识点】细胞的分化、遗传信息的转录、基因表达载体的构建、表观遗传 【分析】表观遗传学则研究不涉及 DNA 序列改变的基因表达变化，主要通过 DNA 甲基化、组蛋白修饰等机制实现。这些表观遗传修饰可以稳定地遗传给后代，影响基因的表达和功能，从而导致生物体的表型变化。 【详解】（1）小鼠脑区小胶质细胞来源于胚胎发育早期的Y细胞，即由Y细胞分化而来，所以要标记小鼠脑区的小胶质细胞，所以应在胚胎发育早期对Y细胞施加药物T，使子代小鼠的小胶质细胞表达红色荧光蛋白，从而得到被标记的小胶质细胞。所有小胶质细胞（包括P细胞）均表达红色荧光，表明来源于Y细胞；出生后7天，用绿色荧光蛋白标记的C蛋白抗体处理小鼠脑区，由于P细胞高度表达C基因，P细胞含有大量C蛋白， P细胞同时被绿色荧光标记，所以支持P细胞起源于Y细胞的检测结果是大脑白质的细胞红、绿荧光重合，其他脑区的小胶质细胞显红色标记。 （2）出生30天时，P细胞已迁移至各脑区并表达红色荧光，但未法检测到绿色荧光，说明P细胞不再高表达C基因； 功能上从“稳态前体”（P细胞）转变为“稳态”（eP细胞），失去吞噬功能，部分转移到各脑区。 （3）A、出生7–30天内，P细胞逐渐转变为eP细胞，吞噬功能消失，C基因转录量降低，而组蛋白乙酰化促进转录，因此组蛋白乙酰化水平也逐渐降低，支持功能转变与表观遗传调控相关，A正确； B、“所有基因组蛋白乙酰化水平均升高”不符合“基因差异化表达”的题干前提，只有相关功能基因的乙酰化水平变化，并非全部，B错误； C、衰老小鼠eP细胞中C基因转录量和组蛋白乙酰化水平与P细胞相似 ，可以表明衰老时eP细胞“去分化”回P细胞状态，C正确； D、阿尔茨海默病模型鼠eP细胞中C基因转录量和组蛋白乙酰化水平升高，表明疾病状态下eP细胞也恢复P细胞特征，D正确。 故选ACD。 （4）选材不合理，应选取出生后7天的小胶质细胞开展实验；缺乏对照，应补充未敲除A基因组，检测C基因表达量和吞噬能力；检测指标不完整，应补充检测C基因的转录量。 6、（2026·北京朝阳·一模）籼、粳稻亚种间的杂种优势能大幅提升水稻产量，但杂种部分花粉不育现象严重限制了其应用。研究者发现了控制籼、粳稻杂种雄性部分不育的染色体区域Sa，并开展相关研究。 (1)将籼、粳稻含Sa区的染色体组成分别表示为AA、BB，常温下（23°C）籼、粳稻杂交子一代F1表现为雄性半不育（50%花粉可育）。F1自交，F2染色体组成及比例为AA∶AB＝1∶1，说明F1含有染色体组成为________的花粉不育。高温下（32°C）F1花粉育性恢复，则F2的染色体组成为________。 (2)Sa区的L基因与育性恢复有关。籼、粳稻的L基因序列存在差异，分别命名为LA、LB。为研究L基因的功能，开展表1中实验。 表1 实验组别 F1花粉育性 F2染色体组成及比例 23°C 32°C 23°C 32°C 实验组1：敲除F1中LB基因 半不育 半不育 AA∶AB＝1∶1 AA∶AB＝1∶1 实验组2：敲除F1中LA基因 全不育 半不育 无 AB∶BB＝1∶1 与（1）中的F1相比，实验组1的结果说明LB基因的功能为________；实验组2的结果说明LA基因的功能为________，且与温度无关。 (3)基因L、M、N紧密连锁如图1。分别敲除（1）中F1的M、N基因，花粉育性见表2，据此分析来自籼、粳稻的M、N基因对花粉育性的影响：________。进一步发现M、N基因在减数第一次分裂结束前表达，欲验证LA基因通过抑制MA与NA蛋白的结合影响花粉育性，需补充的实验组及结果是：________。 表2 实验操作 F1花粉育性 23°C 32°C 敲除F1中MA 全可育 全可育 敲除F1中NA 全可育 全可育 敲除F1中MB 同未敲除组 同未敲除组 敲除F1中NB 同未敲除组 同未敲除组 (4)综上研究，从种植或育种角度提出可以利用籼、粳稻杂种优势的策略________________________________。 【答案】(1) B AA:AB:BB=1:2:1 (2) 在32℃时恢复含B染色体的花粉育性 在23℃和32°C时恢复含A染色体的花粉育性 (3) 来自籼稻的MA、NA基因使含B染色体的花粉在23℃下不育，来自粳稻的MB、NB基因对花粉育性无影响 敲除F1中LA，23 ℃和32 ℃时，F1花粉均全可育 (4)将LA基因导入粳稻中，抑制籼、粳稻杂种产生的花粉中MA与NA蛋白的结合或敲除籼稻中MA或NA基因，从而实现杂种花粉全可育，利于杂种优势应用 【知识点】基因分离定律的实质和应用、基因工程在农牧业、制药及环境等方面的应用、基因连锁与交换定律、减数分裂过程中的变化规律 【详解】（1）常温下（23℃），F1表现为雄性半不育（50%花粉可育），F1自交，F2染色体组成及比例为AA:AB=1:1，无BB个体，表明F1产生的含B染色体的花粉不育。高温下（32℃）F1花粉育性恢复，F1（AB）产生A和B两种可育配子，雌雄配子随机结合，F2的染色体组成为AA:AB:BB=1:2:1。 （2）与（1）中的F1相比，实验组1中敲除F1中LB基因后，23℃和32℃下F1花粉育性都为半不育，F2染色体组成及比例都为AA:AB=1:1，可见高温下（32℃）F1含B染色体的花粉育性未恢复，说明LB基因的功能为在32℃时恢复含B染色体的花粉育性。实验组2中敲除F1中LA基因后，23℃时全不育，32℃时半不育，F2中AB:BB=1:1且无AA，即敲除该基因后，无论高温还是常温，含A染色体的花粉育性都不能保持在正常可育状态，说明LA基因的功能为在23℃和32°C时恢复含A染色体的花粉育性，与温度无关。 （3）从表2可知，敲除F1中MA和NA基因后，F1花粉在23℃和32℃下都全可育，而敲除MB和NB同未敲除组，而（1）中没有敲除MA和NA基因时，23℃F1产生的含B染色体的花粉不育，说明来自籼稻的MA、NA基因使含B染色体的花粉在23℃下不育，来自粳稻的MB、NB基因对花粉育性无影响。由于M、N基因在减数第一次分裂结束前表达，所以在F1产生的A和B两种花粉中都有MA与NA蛋白的结合物，而A花粉中LA基因通过抑制MA与NA蛋白的结合恢复A花粉育性，所以如果敲除F1中LA，23 ℃和32 ℃时，F1花粉均全可育，可以验证LA基因通过抑制MA与NA蛋白的结合恢复花粉育性。 （4）综上研究，通过基因工程手段，将LA基因导入粳稻中，抑制籼、粳稻杂种产生的花粉中MA与NA蛋白的结合或敲除籼稻中MA或NA基因，从而实现杂种花粉全可育，提高结实率，且不受温度影响，利于杂种优势应用，大幅提升水稻产量。 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题12 基因工程与安全 2大考点概览 考点01 基因工程的工具和操作程序 考点02 基因工程的应用 基因工程的工具和操作程序 考点1 1、（2026·北京海淀·一模）腺相关病毒载体系统可用于基因治疗。用受体细胞生产病毒过程中，需要用下图所示两种质粒。下列叙述正确的是（　　） A．构建两种质粒需要限制酶和DNA聚合酶 B．仅导入质粒1即可生产含目的基因的病毒 C．生产出的病毒颗粒中不含有质粒2的基因 D．用病毒载体进行基因治疗没有安全性风险 2、（2026·北京石景山·一模）下列有关高中生物学实验的叙述中，正确的是（　　） A．探究温度对淀粉酶活性的影响的实验中，用斐林试剂检测实验结果 B．模拟生物体维持pH稳定的实验中，肝匀浆pH随HCl的滴加保持不变 C．探究土壤微生物的分解作用的实验中，实验组土壤需经高温处理 D．鉴定DNA时，可将丝状物直接加入到二苯胺试剂中进行沸水浴 3、（2026·北京房山·一模）医院常用核酸检测和血清抗体检测来诊断是否感染支原体。下列叙述正确的是（    ） A．该核酸检测中使用的分子探针可用于其他病原体检测 B．PCR体系中需加入耐高温的DNA连接酶 C．抗体检测阳性而核酸检测阴性，提示可能为既往感染 D．利用单克隆抗体药物靶向治疗支原体感染，属于细胞免疫 4、（2026·北京门头沟·一模）下列过程涉及酶催化作用的是（    ） A．Fe3+催化H2O2的分解 B．水分子通过原生质层进出液泡 C．PCR过程中DNA双链的解旋 D．植物体细胞杂交中细胞壁的去除 5、（2026·北京顺义·一模）pmi基因编码的酶使水稻细胞获得利用甘露糖的能力。为培育富含β-胡萝卜素的“黄金大米”，科学家将八氢番茄红素合酶基因(crtI)和胡萝卜素脱饱和酶基因(psy)导入含pmi基因的质粒中，利用农杆菌转染水稻愈伤组织。下列叙述合理的是（　　） A．该研究的目的基因是crtI、psy和pmi基因 B．用限制酶和DNA聚合酶构建基因表达载体 C．应以甘露糖为唯一碳源的选择培养基筛选 D．目的基因不会整合到水稻的基因组DNA上 6、（2026·北京西城·一模）为制备抗甲肝抗原的人源单克隆抗体，从病毒携带者的淋巴细胞获取抗体基因，通过基因工程使抗体展示在噬菌体表面，从中筛选携带目标抗体的噬菌体克隆。此过程中不需要的步骤是（　　） A．设计引物，通过PCR获取抗体基因 B．将分离的B细胞与骨髓瘤细胞融合并筛选 C．构建抗体基因—噬菌体表面蛋白基因融合基因 D．通过抗原—抗体杂交对噬菌体抗体库进行筛选 7、（2026·北京西城·一模）关于实验中温度的控制，叙述错误的是（　　） A．PCR扩增DNA片段，变性后需要降低温度以复性 B．诱导洋葱细胞染色体数目加倍，可将洋葱放置在4℃环境 C．体外培养哺乳动物细胞，温度多以（36.5±0.5）℃为宜 D．用双缩脲试剂检测蛋白质，需将试管放入沸水中加热 8、（2026·北京东城·一模）从红豆杉树皮中提取出的紫杉醇是治疗某些癌症的特效药。研究人员构建了转紫杉醇合成关键酶（Bapt）基因的红豆杉细胞，通过悬浮培养获得了高纯度的紫杉醇，主要流程如下图。下列叙述错误的是（    ） 注：Apr表示氨苄青霉素抗性基因；GFP表示绿色荧光蛋白基因 A．利用PCR技术获取Bapt基因时，应选用引物2和引物3 B．构建基因表达载体时，宜选用EcoRⅠ和SacⅠ酶切 C．需先用Ca2+处理农杆菌细胞，再将基因表达载体导入 D．利用添加氨苄青霉素的培养基可初步筛选导入质粒的农杆菌 9、（2026·北京东城·一模）根据实验目的，下列实验的对照设置不合理的是（    ） 选项 实验目的 对照设置 A 比较过氧化氢在不同条件下的分解 在过氧化氢溶液中加入2滴FeCl3溶液 B 粗提取DNA的鉴定 将二苯胺试剂加入2mol/L的NaCl溶液中，沸水浴加热 C 探究植物细胞的吸水和失水 滴加蔗糖溶液前，观察中央液泡大小及原生质层位置 D 土壤中分解尿素的细菌的分离 在以尿素为唯一氮源的培养基上接种无菌水 A．A B．B C．C D．D 10、（2026·北京昌平·一模）NDRG2基因表达量在阿尔茨海默病（AD）患者脑内异常升高，研究人员构建能表达NDRG2反义RNA（与NDRG2 mRNA互补的RNA分子）的基因表达载体，导入AD模型小鼠海马神经元以抑制该基因表达。相关叙述正确的是（    ） A．需用同种限制性内切核酸酶获取目的基因、切割表达载体 B．NDRG2反义RNA通过与NDRG2的mRNA结合抑制其转录 C．用DNA聚合酶将相关片段与载体连接形成重组DNA分子 D．将重组质粒导入农杆菌，再利用农杆菌感染小鼠海马神经元 11、（2026·北京海淀·一模）转录因子是特异性结合某些DNA序列（称为“识别序列”）并调控基因转录的蛋白质。研究者设计了模块M、N和P，用于植物基因表达的调控。 (1)研究者分别构建了含模块M、N、P的重组Ti质粒。向农杆菌中分别转入不同的质粒组合，随后侵染烟草叶片的Ⅰ～Ⅳ区域，如图1所示。Ti质粒中的T-DNA均成功整合到烟草细胞的________上，使相关基因可在植物细胞中表达。 (2)模块P中以绿色荧光蛋白（GFP）基因为报告基因，编码GFP的序列内部插入了一段内含子（内含子在真核细胞中不被翻译，在原核细胞中可被翻译），其目的是防止_____________。 (3)当转录因子结合启动子上游的识别序列时，可通过与转录因子相连的激活蛋白，促进相应基因转录；当转录因子结合启动子下游的识别序列时，可抑制相应基因转录。不同转录因子对同一基因的调控效果在一定范围内可叠加。研究者设计了图2所示的模块M、N、P，进行（1）中的转基因操作，测定叶片Ⅰ～Ⅳ区域的绿色荧光强度，部分结果如图3。请在答题卡上补充图3中Ⅰ、Ⅳ区域的预期结果__________，阐述Ⅳ区域GFP基因表达调控的机制____________________。 (4)利用组织特异性启动子可实现对特定细胞的基因表达调控，从而人为控制植物发育。如图4，SMB启动子只在甲中深色区域启动下游基因高表达，PIN启动子只在乙中深色区域启动下游基因高表达。请用这两种启动子和上述元件设计新的模块M、N、P，构建转基因植株，实现在丙中深色区域高表达GFP的目标_______________。 12、（2026·北京丰台·一模）水稻His基因控制合成的酶参与除草剂的代谢解毒过程。科研人员利用基因编辑工具Cre-LoxP系统和CRISPR/Cas9系统提高His基因表达水平。 (1)Cre-LoxP系统包含三种载体，载体1、载体2携带Lox序列，载体3携带Cre酶基因。 三种载体通过________法导入水稻细胞后，载体1、2的Lox序列会分别插入目的基因左侧、右侧，载体3表达的Cre酶可特异性识别Lox序列，催化如图1所示的剪切过程，实现一对lox序列间的基因敲除。 (2)His基因所在的染色体部分片段如图2，其附近的RPL基因带有强启动子。RPL基因表达水平变化不会对水稻植株的生命活动造成影响。 科研人员优化了Cre-LoxP系统，使其能引起315kb片段位置颠倒，导致________，提高His基因的表达。请根据图3中Cre酶切割位点，在下表中选出可行的Lox序列组合________，使该系统在Cre酶切割及细胞内DNA连接酶修复后，能实现上述实验目的。 组合 左侧Lox 5'——3' 右侧Lox 5'——3' 一 AGCATA TATGCT 二 AGCATA AGCATA 三 TATGCT TATGCT 四 TATGCT AGCATA (3)科研人员利用CRISPR/Cas9基因编辑技术去除Cre-LoxP操作后残留的Lox序列（“痕迹”）。为了检验CRISPR/Cas9去除痕迹的情况，建立荧光报告系统：将载体A、载体B和CRISPR/Cas9共同导入水稻原生质体中。若Lox序列被去除，则原生质体可检测到绿色荧光。 无绿色荧光 无绿色荧光 注：GFP-1、GFP-2和GFP-3片段可以通过同源重组的方式拼接成完整的GFP（绿色荧光蛋白基因） 有绿色荧光 请根据表中信息解释此系统的检验原理：________。 (4)通过上述技术的优化，科研人员成功制备出抗除草剂的水稻。请分析此工程的优势。 13、（2026·北京房山·一模）视网膜色素变性是由于视网膜光感受器细胞异常和视网膜色素上皮功能受损引起的遗传性夜盲症。为探究其发病机制展开研究。 (1)图1为该病家系图，Ⅰ-1不携带此病致病基因，据图1判断，该病的遗传方式是___________（填“常染色体显性遗传”或“伴X显性遗传”），Ⅲ-1患病的概率为__________。 (2)该病由N23基因突变导致（图2），患者N23基因的突变是由于____________，导致翻译出的氨基酸种类发生__________的改变。 (3)为研究N23基因突变对视杆细胞功能的影响，利用基因工程技术，将健康志愿者和患者的N23基因分别导入视网膜母细胞瘤（Y79）细胞中，构建模型细胞。视网膜母细胞瘤与视杆细胞有共同的发育起源，能够模拟视杆细胞内的重要信号通路。 ①已知N23基因、突变基因均无EcoR Ⅴ和Hind Ⅲ酶切位点，研究者采用特异性引物P1和P2对基因N23和突变基因进行扩增，构建表达载体（图3）依据转录方向请在质粒处标出引物EcoR Ⅴ和Hind Ⅲ酶切位点的位置___________。 ②利用脂质体转染或____________法将重组质粒导入Y79细胞，检测相关物质表达水平（图4、图5）。 (4)RHO为视杆细胞特异性表达的感受弱光的光敏色素蛋白，是产生夜视力的分子基础。正常N23蛋白为二聚体结构，可与RHO启动子结合。结合图2、4、5阐明遗传性夜盲症发病机制（在方框中以文字和箭头的形式作答）_______。 14、（2026·北京门头沟·一模）普通水稻（单粒稻）每个小穗只结一粒种子，复粒稻（CL）通常三粒种子簇生在一起，每穗籽粒数量明显增多，有重要的育种价值。我国科学家揭示了复粒稻籽粒簇生的遗传与分子机制。 (1)将单粒稻品种A与复粒稻CL杂交，F₁均表现为部分簇生（部分小穗呈现簇生，其余仍为单粒）。F₁自交，子代性状分离比为____________。由此推测，水稻籽粒的单粒与复粒性状由一对等位基因控制，且复粒性状属于____________（填“完全”或“不完全”）显性。 (2)研究人员采用如图所示育种方案，获得了与CL遗传背景高度一致但籽粒簇生性状不同的单粒稻品系NCL。 ①选择育种材料补充下图所示育种方案_______。 ②通过比较CL与NCL，发现除籽粒数量外，二者在籽粒大小、重量及品质等性状上均无显著差异，从而明确了复粒性状在增产育种中的应用潜力。研究者未选择A与CL比较的原因是A与CL的____________。 (3)研究者进一步确定了控制复粒性状的基因B。B基因编码一种可催化油菜素甾醇（BR，一种植物激素）降解的酶。研究者通过系列实验得出结论：在复粒稻的稻穗分生组织中，B基因表达并导致BR降解，从而导致稻穗籽粒簇生。 ①为得出上述结论，研究人员必须开展的实验有________。 A．检测CL与NCL的稻穗分生组织中的B基因表达量 B．检测CL与NCL的稻穗分生组织中的BR含量 C．敲除CL中的B基因，检测其稻穗籽粒数 D．在NCL稻穗发育过程中施加BR，检测其稻穗籽粒数 ②基因组测序发现，所有单、复粒稻的B基因启动子及编码区序列完全一致。进一步分析显示，所有复粒稻的B基因启动子上游均存在染色体插入、倒位或缺失，而在所有单粒稻中均未发现此类变异。综合上述研究，复粒稻的稻穗分生组织中BR降解的原因是_______。 (4)研究表明，BR合成或信号传导缺陷的植株常表现为矮化、小籽粒。但CL植株高度和籽粒大小均正常，仅在穗部表现籽粒簇生。综合上述信息，尝试对此现象进行解释。 15、（2026·北京西城·一模）学习以下材料，回答（1）~（5）题。 基于T7-OR复制系统的基因持续超突变和加速进化 T7噬菌体侵染大肠杆菌后，会合成其特有的DNA聚合酶、解旋酶等，以适配自身DNA的特殊结构，来进行DNA复制。科研人员对T7噬菌体的复制系统进行改造，开发出新的复制系统（T7-OR），实现了目标基因在大肠杆菌细胞内的连续超突变和加速进化。 T7溶菌酶的核心功能是降解宿主菌细胞壁，帮助子代噬菌体从细菌中释放。T7溶菌酶还参与T7噬菌体DNA复制（图1）。科研人员将T7DNA聚合酶基因、T7溶菌酶基因改造后，与T7RNA聚合酶基因、T7复制原点等导入大肠杆菌中，获得具有T7-OR复制系统的菌株（R菌株）。T7-OR系统仅作用于携带T7复制原点的环形质粒，实现在正常培养条件下目标基因的持续超突变。 细菌产生的β-内酰胺酶能够水解β-内酰胺类抗生素，使其失去抗菌活性。这种酶是细菌耐药性的重要机制之一。科研人员将β-内酰胺酶基因导入R菌株，然后将此菌株接种到含有最低抑菌浓度的抗生素的平板上，以此作为进化起点。培养后挑取菌落，在不断提高的抗生素浓度下传代培养。该系统仅用一周时间，就使β-内酰胺酶的抗菌活性提升5000倍，且进化出的突变位点与临床耐药菌株中的突变高度一致。 (1)在复制原点附近，T7溶菌酶与T7RNA聚合酶结合后______过程被终止，已合成的RNA链被T7DNA聚合酶利用，以复制T7DNA。 (2)为实现目标基因在宿主菌内的持续超突变，在开发T7-OR复制系统时，对T7溶菌酶和T7DNA聚合酶的改造分别是______。 (3)获取用于β-内酰胺酶基因加速进化的R菌株时，下列组件应构建到图2中哪种结构上。 ①T7DNA聚合酶基因______； ②T7复制原点______； ③β-内酰胺酶基因______。 (4)关于β-内酰胺酶进化实验和T7-OR复制系统的叙述，正确的有______。 A．目标基因快速高频突变，依赖系统导致的高突变率和大肠杆菌快速繁殖能力 B．该系统使酶活性提升5000倍，说明可通过定向突变提升蛋白质功能 C．进化出的突变位点与临床耐药菌高度一致，体现实验室进化结果的实用性 (5)请说明T7-OR复制系统与传统诱变相比在基因加速进化方面的优势______。 16、（2026·北京朝阳·一模）骨骼肌损伤后，肌肉干细胞（MSC）由静息态变为激活态是再生修复的关键。衰老会使静息态MSC激活能力显著下降，导致老年个体骨骼肌损伤后修复能力降低。 (1)衰老的MSC可表现出________（答1点）的特征。 (2)老年鼠MSC中N基因表达量显著升高，研究者推测N基因可能参与MSC的激活过程，构建图1中转基因小鼠。 ①Cr基因表达的Cr酶可识别序列Lx，导致两个方向相同的Lx间的DNA片段丢失；药物T可使ER蛋白进入细胞核。为获取仅MSC中N基因被敲除的老年NKO鼠，则启动子1应为________，且需对老年鼠饲喂________。 ②转入黄色荧光蛋白基因的作用是________。 (3)以野生型老年鼠（WT鼠）为对照做单次肌肉损伤实验，检测激活态MSC占比和骨骼肌损伤后修复速度，发现NKO鼠均高于WT鼠。单次损伤21天后MSC恢复静息态，检测各组静息态MSC凋亡率及总MSC数量，结果如图2。随后，对小鼠实施第二次损伤，发现NKO组激活态MSC占比和骨骼肌损伤后修复速度均低于WT组。据此，研究者提出N基因的功能存在“权衡效应”。综上，从细胞存活和骨骼肌再生修复的角度对此效应加以概括说明________________________。 (4)M蛋白可促进细胞增殖与分化，NKO组M蛋白表达量显著高于WT组。用M蛋白抑制剂和溶剂分别处理来自WT、NKO组老年鼠的MSC，检测各组激活态MSC细胞比例。若实验结果证明N基因部分依赖M基因调控MSC激活，则M蛋白抑制剂处理NKO组的结果应为：________________________。 基因工程的应用 考点2 1、（2026·北京丰台·一模）人类的cGAS蛋白会抑制DNA断裂后的修复，导致DNA损伤积累。但裸鼹鼠的cGAS蛋白却能促进DNA修复。研究发现两者的cGAS蛋白有4个氨基酸不同。下列叙述错误的是（　　） A．DNA损伤积累可能会诱发细胞衰老和癌变 B．氨基酸不同会引起cGAS蛋白空间结构不同 C．裸鼹鼠与人类的cGAS基因上的密码子不同 D．通过基因工程可以改造人类的cGAS蛋白 2、（2026·北京石景山·一模）甘氨酸广泛应用于工业和医疗中，可通过大肠杆菌（MG）发酵生产，但高浓度甘氨酸会影响MG膜的通透性，抑制其生长。研究者利用Tn5转座酶系统激活与甘氨酸耐受性相关基因的表达，以获得可用于生产的工程菌。 (1)培养实验所用MG时，培养基的成分应包含水、蛋白胨、酵母提取物和无机盐，其中蛋白胨为MG提供________和维生素等。将工程菌用于生产前，需通过_______培养基进行扩大培养。 (2)Tn5转座酶可特异性识别两端含有ME序列的DNA片段（转座DNA），形成Tn5转座体，该转座体可随机插入靶DNA，见图1．基于此原理，研究者构建了Tn5介导的基因激活系统。 ①首先，研究者构建以氯霉素抗性基因（cat）为标记基因的质粒1（图2a）。由于缺乏_______，导致cat无法表达。 ②随后，将质粒1与Tn5系统（图2b）共同孵育，再转至MG中。先利用含氨苄青霉素与卡那霉素的培养基筛选，以确认_______，再经筛选获得工程菌P-01，见图2c。 ③为验证Tn5系统可激活基因表达，将MG和P-01在不同条件下培养，请完善表中的实验方案及预期结果。（注：用“+/–”表示“有/无”菌落生长） 氯霉素 _______ MG — _______ P-01 _______ _______ (3)写出利用图2b所示Tn5系统制备具有甘氨酸高耐受性工程菌的机理_______。 3、（2026·北京门头沟·一模）枯草芽孢杆菌在营养不足、环境恶劣等条件下会形成抗逆性强的芽孢，环境适宜时，芽孢恢复活性。我国科学家通过将芽孢包埋在可降解塑料PCL中，制备出能在特定条件下加速降解的“活塑料”（制备原理如图1），以期用于食品、日用品等包装。 (1)为获得用于制备“活塑料”的芽孢，需先在培养基中培养枯草芽孢杆菌。培养基中应提供____________（答出两种）以及水和无机盐等营养物质，全程保证____________操作。 (2)研究者构建图2所示的基因表达载体转入枯草芽孢杆菌，获得只有在木糖存在时才能大量表达并分泌脂肪酶（塑料降解酶）的工程菌。请从以下选项中选择合适的启动子和基因，将所选序号填入相应位置____________。 启动子：①芽孢杆菌内源启动子②T7启动子（只被T7RNA聚合酶识别）③木糖诱导型启动子 基因： A．脂肪酶基因                                    B．脂肪酶基因+分泌信号肽基因 C．T7RNA聚合酶基因                            D．木糖合成酶基因 （注：分泌信号肽能引导蛋白质分泌到细胞外） (3)研究者将上述表达载体转入用____________处理过的枯草芽孢杆菌中，筛选得到转化成功的工程菌。再利用重金属刺激工程菌形成工程芽孢，进一步制备出活塑料。 (4)活塑料能实现“在日常使用时不降解、需要回收时启动降解”的目标。活塑料使用完回收后快速降解所需的条件是____________。 (5)为保证该技术在实际应用中的安全性，在选取工程菌株时，还需要考虑的是____________。 A．对人体和动植物无致病性 B．在完成降解任务后种群会自然衰退 C．在自然环境中具备较强的生存和扩散能力 D．所携带的外源基因不易转移至自然环境 4、（2026·北京顺义·一模）高温条件下，水稻通过对特定蛋白质精氨酸的甲基化修饰，调节蛋白质功能，进而协调生长发育和逆境防御。 (1)水稻的生长发育调控，是由______激素调节和环境因素调节共同完成的。 (2)P酶可催化特定蛋白质的精氨酸甲基化。科研人员获得P酶功能缺失突变体，表现为小穗发育异常。研究发现P酶能与Z蛋白结合，由此推测Z蛋白是P酶催化的底物。将Z基因转入野生型获得植株1，转入P酶功能缺失突变体获得植株2，分别提取、分离蛋白后，用相应抗体检测，结果如图1。实验结果支持推测，理由是_______________________。 (3)高温处理植株1和2，同时加入蛋白合成抑制剂，固定时间间隔取样，检测Z蛋白含量，结果如图2。实验结果表明：高温条件下，发生甲基化的Z蛋白________________________。 (4)进一步研究发现Z蛋白能与Os结合，阻止Os与P基因启动子结合进而调控基因表达。为揭示Os对P基因转录的影响，科研人员将携带Os基因的载体1和载体2导入烟草叶片细胞并成功表达。测定萤火虫荧光素酶(LUC)和海肾荧光素酶(REN)的活性比值，结果如图3。请选填字母完善载体2的设计_____；_____；_____；_____。已知海肾荧光素酶可稳定表达，用于校正转化效率等变量。 A．P基因启动子    B．组成型启动子 C．萤火虫荧光素酶基因(LUC)    D．海肾荧光素酶基因(REN) (5)水稻小穗发育期遇高温环境，P酶减少，通过甲基化修饰精细调控生长发育和逆境防御之间的平衡。请综合以上信息，完善水稻在高温环境下通过负反馈调节维持小穗正常发育的调控机制_________________________。 5、（2026·北京顺义·一模）小胶质细胞与脑发育和神经退行性疾病有重要关联，科研人员对小胶质细胞的起源和功能转化机制展开研究。 (1)新生小鼠大脑白质中存在的小胶质细胞(P细胞)通过高表达C基因实现吞噬功能，维持神经系统稳态。为证明P细胞与其他脑区的小胶质细胞均来源于早期胚胎的Y细胞，科研人员利用基因工程改造小鼠并进行杂交，其体细胞内相关基因及调控元件如下图。 注：①R基因在Y细胞中特异性高表达 ②I序列：使相邻基因表达的蛋白不融合 ③Cre-Er：Cre酶进入细胞核后切除X之间的DNA序列；Er蛋白位于细胞质中 ④Stop：阻止下游基因转录 药物T可诱导Er入核，据图可知，药物T可使子代小鼠的小胶质细胞表达红色荧光蛋白。应在______(胚胎发育早期/胚胎发育晚期)施加药物T，标记小鼠脑区的小胶质细胞。出生后7天，用绿色荧光蛋白标记的C蛋白抗体处理小鼠脑区，支持P细胞起源于Y细胞的检测结果是________。 (2)通过设计只让P细胞表达红色荧光蛋白，小鼠出生后30天，用绿色荧光蛋白标记的C蛋白抗体处理小鼠脑区并检测，结果显示红色荧光分布于各脑区，但未检测到绿色荧光，说明P细胞_______，称为稳态小胶质细胞(eP细胞)。 (3)组蛋白乙酰化使染色质结构变得松散，为相关蛋白与基因调控序列结合并调控基因的转录提供空间。衰老或患神经退行性疾病时，eP细胞恢复至出生后7天的状态。推测P细胞功能状态的转变与组蛋白乙酰化和基因差异化表达有关。支持的证据有_______(多选) A．小鼠出生7-30天内P细胞的C基因转录量和组蛋白乙酰化水平逐渐降低 B．小鼠出生30天后eP细胞所有基因的组蛋白乙酰化水平均升高 C．衰老小鼠eP细胞C基因转录量和组蛋白乙酰化水平与P细胞相似 D．与正常鼠相比，阿尔茨海默病模型鼠eP细胞C基因转录量和组蛋白乙酰化水平高 (4)A蛋白能特异性结合C基因的调控序列。为验证A蛋白参与调控C基因的转录，在出生后30天的脑组织中分离eP细胞，特异性敲除A基因，检测敲除后eP细胞的吞噬能力。请评价实验设计并完善_________________________。 6、（2026·北京朝阳·一模）籼、粳稻亚种间的杂种优势能大幅提升水稻产量，但杂种部分花粉不育现象严重限制了其应用。研究者发现了控制籼、粳稻杂种雄性部分不育的染色体区域Sa，并开展相关研究。 (1)将籼、粳稻含Sa区的染色体组成分别表示为AA、BB，常温下（23°C）籼、粳稻杂交子一代F1表现为雄性半不育（50%花粉可育）。F1自交，F2染色体组成及比例为AA∶AB＝1∶1，说明F1含有染色体组成为________的花粉不育。高温下（32°C）F1花粉育性恢复，则F2的染色体组成为________。 (2)Sa区的L基因与育性恢复有关。籼、粳稻的L基因序列存在差异，分别命名为LA、LB。为研究L基因的功能，开展表1中实验。 表1 实验组别 F1花粉育性 F2染色体组成及比例 23°C 32°C 23°C 32°C 实验组1：敲除F1中LB基因 半不育 半不育 AA∶AB＝1∶1 AA∶AB＝1∶1 实验组2：敲除F1中LA基因 全不育 半不育 无 AB∶BB＝1∶1 与（1）中的F1相比，实验组1的结果说明LB基因的功能为________；实验组2的结果说明LA基因的功能为________，且与温度无关。 (3)基因L、M、N紧密连锁如图1。分别敲除（1）中F1的M、N基因，花粉育性见表2，据此分析来自籼、粳稻的M、N基因对花粉育性的影响：________。进一步发现M、N基因在减数第一次分裂结束前表达，欲验证LA基因通过抑制MA与NA蛋白的结合影响花粉育性，需补充的实验组及结果是：________。 表2 实验操作 F1花粉育性 23°C 32°C 敲除F1中MA 全可育 全可育 敲除F1中NA 全可育 全可育 敲除F1中MB 同未敲除组 同未敲除组 敲除F1中NB 同未敲除组 同未敲除组 (4)综上研究，从种植或育种角度提出可以利用籼、粳稻杂种优势的策略________________________________。 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $