福建泉州市惠安县嘉惠中学2026届高三生物基因工程专题训练

嘉惠中学2026届高三生物基因工程专题训练 1.（2025·黑吉辽蒙卷·高考真题）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)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9.5kb（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。 (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________ 。 (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' (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。 2．（2025·河北·高考真题）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)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 。 (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 （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。 (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。 (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 。240μmol·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 。 (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 3．（2025·湖南·高考真题）非洲猪瘟病毒是一种双链DNA病毒，可引起急性猪传染病。基因A编码该病毒的主要结构蛋白A，其在病毒侵入宿主细胞和诱导机体免疫应答过程中发挥重要作用。回答下列问题： (1)制备特定抗原 ①获取基因A，构建重组质粒（该质粒的部分结构如图所示）。重组质粒的必备元件包括目的基因、限制酶切割位点、标记基因、启动子和 等；为确定基因A已连接到质粒中且插入方向正确，应选用图中的一对引物 对待测质粒进行PCR扩增，预期扩增产物的片段大小为______bp。 ②将DNA测序正确的重组质粒转入大肠杆菌构建重组菌。培养重组菌，诱导蛋白A合成。收集重组菌发酵液进行离心，发现上清液中无蛋白A，可能的原因是 （答出两点即可）。 (2)制备抗蛋白A单克隆抗体 用蛋白A对小鼠进行免疫后，将免疫小鼠B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，诱导融合的常用方法有 （答出一种即可）。选择培养时，对杂交瘤细胞进行克隆化培养和 ，多次筛选获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞。体外培养或利用小鼠大量生产的抗蛋白A单克隆抗体，可用于非洲猪瘟的早期诊断。 4．（2025·河南·高考真题）卡拉胶是一类源于海洋红藻的大分子多糖，可被某些细菌降解为具有多种应用前景的卡拉胶寡糖。某研究小组拟筛选具有高活性卡拉胶酶（CG）的菌种用于生产卡拉胶寡糖。回答下列问题： (1)选择海藻和海泥作为样本筛选卡拉胶降解菌的原因是 。将培养后的菌液混匀并充分______，再接种至微孔板中，经培养和筛选获得了CG活性最高的菌种。 (2)为构建携带cg（CG的编码基因）的大肠杆菌表达载体（图1），对cg的PCR扩增产物和质粒进行双酶切，随后用E.coliDNA连接酶连接。为保证连接准确性和效率，cg转录模板链的5'端最好含有______酶切位点。另有两组同学选用了各不相同的双酶切组合和T4DNA连接酶重复上述实验，获得的部分重组质粒分子大小符合预期，但均无法使用各自构建表达载体的双酶切组合进行切割，其原因是 。 限制酶的识别序列和切割位点如下：    (3)为将构建好的表达载体转入大肠杆菌，需要先用Ca2+处理大肠杆菌细胞，目的是 ，随后在含______ 和__________的培养基中培养一段时间后，根据菌落周围有无水解透明圈筛选目的菌株。 (4)已知空间上邻近的两个半胱氨酸易形成二硫键，从而提升蛋白质的耐热性。为提高CG的耐热性，研究人员分析了五个氨基酸位点的空间距离和保守度（保守度值越大表明该位点对酶的功能越关键），如图2所示。根据分析结果，选择第______位的氨基酸替换成半胱氨酸最合适，原因是 。    5．（2025·山东·高考真题）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)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。 (2)为证明这两个突变体是由于T-DNA插入到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，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”）。 (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。 6．（2025·广西·高考真题）CAR-T是指通过基因工程技术表达CAR基因的T细胞。CAR-T能更好地识别肿瘤细胞表面特定抗原，在肿瘤治疗中疗效显著。构建CAR-T过程见图，回答下列问题： (1)构建含CAR基因的重组质粒，选用的限制酶组合是 。 (2)将连接产物导入Ca2+处理后的大肠杆菌，使用添加氨苄青霉素的固体培养基培养。使用固体培养基的原因是 。 (3)将获得的重组质粒导入T细胞并成功表达后，为了研究CAR-T识别肿瘤细胞的特异性及抗肿瘤效果，除了有CAR-T与肿瘤细胞共同培养的实验组，还需设置的对照组有 ，肿瘤细胞凋亡率的检测指标有 （至少写出2点）。 (4)研究发现，肿瘤细胞高表达的PD-L1与CAR-T表达的PD-1结合会启动免疫抑制。为了阻断免疫抑制，可采取的策略有抑制PD-1与PD-L1的结合以及 。同时，肿瘤周围组织过于致密会使CAR-T难以接触肿瘤细胞，也会影响疗效。可通过设计减弱原有PD-1启动的抑制通路和降解肿瘤胞外基质的途径解决上述两个问题。已知溶解酶可以降解细胞外基质，多种酶同时作用可提高降解效率；与PD-1连接的生物开关，在该PD-1与PD-L1结合后会被打开，释放P因子激活P启动子。依据上述特性构建新的重组质粒并使其在T细胞中表达。该新的重组质粒部分结构见图，其中①是 ，②是 ，③是 ，④是 。 7．（2026·甘肃陇南·一模）生物柴油作为新型能源已成为世界上广泛、发展迅猛的可再生能源之一。研究发现，油料作物紫苏具有产油基因DGAT1，现利用基因工程的技术，获得产油微藻，利用地热废水培养产油微藻不仅能生产生物柴油，还能治理地热废水。图1、图2是获得产油微藻的基因工程操作程序，回答以下问题。 (1)图1为构建DGAT1基因文库的过程，①代表 过程。 (2)现需将DGAT1基因通过PCR技术进行扩增，在扩增DGAT1基因时，需要根据 设计特异性引物序列。 (3)利用转基因技术获得产油微藻的核心步骤为： ，据图2分析，该过程需要选择 限制酶切割DGAT1基因。 (4)为了保证DGAT1基因能够在微藻细胞中表达，应该将pBI121质粒上的启动子替换为 。 (5)用 方法检测微藻细胞中是否插入了DGAT1基因并转录出了相应的mRNA；若要进一步判断DGAT1基因是否成功表达，需要加入 进行检测。 检测指标 总氮/（mg·L-1） 总磷/（mg·L-1） 氟化物/（mg·L-1） 地热废水培养基 23.2 4.32 4.56 培养转基因产油微藻11d后 1.9 0.45 0.84 (6)为检测产油微藻对地热废水的去污能力，研究人员设计实验并得到相应实验结果如下表所示。 该实验不能说明产油微藻对地热废水有去污能力，请进一步完善实验______。 8.（2025 年天津和平一模，难度★★★）植物蔗糖转运蛋白（SUT）主要负责植物体内蔗糖的长距离运输，影响植物的生长和发育，决定作物的产量和品质。SUT 基因家族中的 StSUT2 基因主要在花和老叶中表达，科学家借助 Gateway 克隆技术通过构建 StSUT2 植物超表达载体，为初探其功能提供基础。Gateway克隆技术包括 TOPO 反应和 LR 反应（如图 1、图 2 所示），ccdB 基因编码毒性蛋白，会导致细胞死亡。 （1）从植物的 细胞中提取总 mRNA，经过逆转录过程获得 cDNA，根据 StSUT2 基因两端的部分碱基序列设计引物进行 PCR 扩增，即可获得大量的 StSUT2 基因。 （2）利用图 1 中的 TOPO 反应可以将目的基因 PCR 产物连入入门载体，该载体上的相应序列可被拓扑异构酶（TOPO）识别并在相应位点断开磷酸二酯键，形成一端为平末端，一端为黏性末端的载体，并将其与拓扑异构酶酶切后的StSUT2 基因进行连接。拓扑异构酶与基因工程的 酶功能相似。为确保 StSUT2 基因定向连接入门载体，在扩增 StSUT2 基因时，可在引物中引入 5' 3'序列。 （3）图 2 中 LR 反应可借助入门载体上的 attL 位点和目的载体上的 attR 位点，将入门载体中的目的基因 与目的载体中的相应片段实现同源重组，得到含目的基因的目的载体。然后与大肠杆菌混合培养，在培养基中添加适量 Ca2+以促进目的基因转化。经上述处理培养后，可判断存活的大肠杆菌中导入的是含目的基因的目的载体，而不是目的载体，原因是 。 （4）请结合图 2 中的 LR 反应过程，在图 3 的方框中补全含 StSUT2 基因的超表达载体的示意图。 （5）通过比较含 StSUT2 基因入门载体的转基因植物细胞、含 StSUT2 基因超表达载体的转基因植物细胞和非转基因植物细胞中的 ，，，，从而确定StSUT2 基因是否成功超量表达。 9（2025 年大湾区二模，难度 2.5★）抗原检测技术在病毒感染筛查、病毒类型判断等多个方面均有应用，但传统检测技术成本较高。为降低成本，需开发新型抗原检测技术。我国科研人员以人畜共患的口蹄疫病毒 FMDV 为材料，将抗 FMDV 纳米抗体 Nb205 和抗鸡醛化红细胞（cRBC）纳米抗体 NbRBC48 的基因片段连接，构建双特异纳米抗体 Nb205-48，利用 Nb205-48 建立可用于 FMDV 抗原检测的血凝方法。 （1）科研人员采用重叠延伸 PCR 技术构建 Nb205 和 NbRBC48 融合基因，具体路线如图。本实验中 linker 为含 6 个氨基酸序列的连接肽，部分 PCR 引物见下表。 引物名称 引物序列（5′→3′） P1 CATATGGATGATGATGATGATGAG（有下划线的为 Nde Ⅰ限制酶切位点） P2 GACCCCAGCTCCAAAGCTCCCAAAGCTCCCAACGGTCACTTGGGT P3 AGCTTTGGAGCTGGGGTCTTCGCTGTGGTGGAGTCTGGGGGAGGC P4 GCGGCCGCTGAGGAGACGGT（有下划线的为 Not Ⅰ限制酶切位点） ①两个不同的基因得以融合的结构基础是 。 ②重叠延伸 PCR 技术是先分别 PCR 获得目的链 1 和目的链 2，然后使用引物 进行 PCR 获得融合基因。引物 P2 中决定linker 的碱基序列是 5′- -3′。 ③在构建基因表达载体时，需用限制酶 对质粒和 Nb205-linker-NbRBC48 融合基因进行酶切。 （2）科研人员将重组质粒导入大肠杆菌表达并纯 化获得双特异纳米抗体 Nb205-48，并对融合双抗的敏感性进行了检测，结果见图。结果表明 ，说明融合双抗构建成功。 （3）在对融合双抗 Nb205-48 进行推广前，还需进行的研究有 10.（2026 届湖南湘一联考，难度★★）人乳头瘤病毒（HPV）感染与宫颈癌的发生密切相关。HPV-L1 蛋白是病毒的主要衣壳蛋白，可自组装形成病毒样颗粒（VLPs），能刺激机体产生抗体，常用作预防性疫苗。科学家利用基因工程技术，获得了可产生 HPV-L1 蛋白的转基因大肠杆菌。请回答下列问题： （1）获取目的基因常用的方法是 PCR 技术扩增、 （答出 1 点）等。PCR 扩增的原理 ，，，进行 PCR 扩增时需要的酶有 （填序号）。 ①解旋酶 ②RNA 聚合酶 ③耐高温的 DNA 聚合酶 ④DNA 连接酶 （2）构建基因表达载体的过程如图 1 所示，若 1 个质粒利用 PCR 技术扩增得到了 m 个质粒，则需要选用引物 P1、P2 各 个。 （3）已知图 1 中质粒上无 BamH Ⅰ、Hind Ⅲ酶切位点，EcoR Ⅰ和 Pst Ⅰ酶切位点之间短片段为 1kb（目的基因片段上 EcoR Ⅰ与 BamH Ⅰ、Pst Ⅰ与 Hind Ⅲ间的碱基对大小忽略不计）。将质粒导入用 Ca2+处理过的大肠杆菌后，可通过 PCR 技术检测 HPV-L1 基因是否成功导入。用 BamH Ⅰ、Hind Ⅲ联合酶切处理大肠杆菌菌落中提取的质粒后进行电泳，部分条带如图 2 所示。据图分析，能确定 HPV-L1 基因成功导入的组是 （填“B”或“C”），请在图 2 中补充画出该组的另一条电泳条。 （4）若要证明转基因大肠杆菌表达的 HPV-L1 蛋白能有效刺激小鼠产生抗 HPV 抗体，请以小鼠为实验材料设计实验，简要写出实验思路： o 嘉惠中学2026届高三生物基因工程专题训练答案 1.(1) 序列数据库 Xho Ⅰ Xba Ⅰ DNA 连接酶 (2) 外源DNA 1 目的基因N大小为2.3kb (3)GCC (4)香树脂醇 2(1) 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。 (2) SmaⅠ 和 EcoR Ⅰ 磷酸二酯键 (3) 细胞表面发出黄色荧光 高 (4) 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 (5) ① ③ 3(1) 终止子（复制原点） P1 和 P3 782 蛋白A在大肠杆菌细胞内合成，缺失分泌到细胞外的信号，不能分泌到细胞外；基因A未表达；基因A丢失 (2) 聚乙二醇（PEG）融合法（或灭活病毒诱导法、电融合法） 抗体检测 4(1) 在富含卡拉胶的环境中，存在能够分解卡拉胶的微生物的可能性较大 稀释 (2) BamHI 重组质粒连接处的序列不再是原来的限制酶识别序列 (3) 使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态 卡拉胶 四环素 (4) 44 该位点的氨基酸空间上离半胱氨酸更近，容易形成二硫键，而且保守度低，替换后对酶功能的影响较小 5(1) 复制原点 XbaI DNA聚合酶 SmaI和SpeI 550bp (2) 4 环化 测序和序列比对 (3)不能 6(1)EcoR Ⅰ、Not Ⅰ (2)便于含有质粒的大肠杆菌形成单菌落 (3) 肿瘤细胞单独培养、不含CAR基因的T细胞（正常T细胞）与肿瘤细胞共同培养 肿瘤细胞的体积、肿瘤细胞死亡数和存活数等 (4) 减少CAR-T细胞表面PD-1的表达 CAR序列 终止子 溶解酶1基因序列 溶解酶2基因序列 7(1)逆转录 (2)DGAT1基因两端的核苷酸序列 (3) 基因表达载体的构建 XbaⅠ和HindⅢ (4)微藻细胞中能特异性表达的基因的启动子 (5) DGAT1基因探针或者PCR或者分子杂交法 DGAT1抗体 (6)添加用地热废水培养普通微藻的对照组，在相同条件下培养11d后检测总氮、总磷和氟化物的含量 8（1）花或老叶 （2）限制酶和 DNA 连接 CACC （3）目的载体中含有 ccdB 基因，导入目的载体的大肠杆菌会死亡（或含有目的基因的目的载体中无 ccdB 基因，导入含目的基因的目的载体的大肠杆菌不会死亡） （4）（注意StSUT2基因的方向、attB1和attB2的位置和名称） （5）StSUT2 转运蛋白含量 9（1）①DNA 分子具有双螺旋结构 ②P1 和 P4 5′-GACCCCAGCTCCAAAGCT-3′ （注意题目所说linker为含6个氨基酸序列的连接肽，即基因含有18个碱基对） ③Nde Ⅰ、Not Ⅰ （2）Nb205-48 可同时与 FMDV 及 cRBC 反应，且反应性能与 Nb205 和 NbRBC48 无明显差异（3 分） （3）与传统检测方法进行灵敏度/准确性/效率比较（检测方法的稳定性；与其他病毒有无交叉反应等） 10（1）人工合成（1 分） DNA 半保留复制（1 分） ③（1 分） （2）m-1（2 分） （3）B（2 分） （2 分） （4）将多只生理状态相同的小鼠随机均分为两组，分别注射等量且适量的生理盐水和转基因大肠杆菌表达 的 HPV-L1 蛋白溶液，一段时间后测定两组小鼠抗 HPV 抗体的产生水平（3 分，分组处理给 2 分， 检测指标给 1 分。其他答案合理可酌情给分，未体现无关变量控制扣 1 分） 1 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 $