大题03 基因表达与基因工程（3大热考角度精讲精练）（北京专用）2026年高考生物终极冲刺讲练测

**基本信息** 以高考真题为载体，构建“命题解码-解题建模-实战刷题”三阶训练体系，通过科研情境典例提炼基因表达调控、变异类型判断、基因工程设计的通用解题模型，强化知识迁移与逻辑链构建。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |命题解码|3年高考真题热点拆解|趋势分析+热点定位|从命题趋势（科研化/深度化）到考点关联（遗传/代谢交叉）| |解题建模|3大热点角度典例+技法|EMSA判断/变异类型对比/载体改造模型|从原理推导（如基因突变特点）到方法迁移（如电泳图分析模板）| |实战刷题|6道模拟+6道真题|梯度刷题+综合应用|从基础应用（如PCR产物判断）到综合探究（如实验设计评价）|

大题03 基因表达、变异与基因工程 内容导航 【命题解码·定方向】命题趋势+3年高考真题热点角度拆解 【解题建模·通技法】析典例，建模型，技法贯通破类题/变式 【实战刷题·冲高分】精选高考大题+名校模拟题，强化实战能力，得高分 命题·趋势·定位 1.情境科研化：以最新科研论文、农业育种、基因治疗、合成生物学为背景，题干长、信息密度高。 2.技术深度化：不考死记硬背，聚焦原理、操作细节、结果分析、实验设计。 3.综合化：与遗传、细胞、代谢、免疫、生态交叉，强调知识迁移与逻辑链。 4.探究化：突出实验设计、结果解读、方案评价、误差分析。 热点·角度·拆解 热点角度01 基因表达 2025年北京卷18题（3）基因表达的调控 2025年北京卷20题（3）蛋白质的合成与降解 2024年北京卷20题（3）基因特异性表达判断 热点角度02 变异 2025年北京卷17题（1）（2）基因突变的概念与特点 2023年北京卷19题（3）基因变异后的判断 热点角度03 基因工程 2025年北京卷20题（4）作为载体的条件 2025年北京卷21题（1）电泳图与基因型的判断 2024年北京卷19题（3）PCR产物的判断 2024年北京卷20题（4）基因表达载体的改造 2023年北京卷21题（3）转基因动物的制备流程 热点角度01 基因表达综合分析 析典例·建模型 1．（2025北京高考）植物的光合作用效率与叶绿体的发育（形态结构建成）密切相关。叶绿体发育受基因的精细调控，以适应环境。科学家对光响应基因BG在此过程中的作用进行了研究。 (3)为进一步证明BG对GK的抑制作用并探索其作用机制，将一定浓度的GK蛋白与系列浓度BG蛋白混合后，再加入GK蛋白靶基因CAO的启动子DNA片段，反应一段时间后，经电泳检测DNA所在位置，结果如图2。分析实验结果可得出BG抑制GK功能的机制是___________。 【解题建模】 第一步，答题思路 1. 根据电泳图先判断GK蛋白与CAO启动子的关系； 2. 随着BG蛋白浓度的增加，GK−DNA 结合条带逐渐减弱； 3. 总结得出结论 第二步，结合图示信息和模板思路进行思路拆解 第三步，尝试作答 BG 通过与 CAO 启动子 DNA 片段竞争结合 GK 蛋白，从而抑制 GK 与 CAO 启动子 DNA 片段的结合 研考点·通技法 电泳图判断多蛋白–DNA、蛋白–蛋白相互作用 通用方法 1. 蛋白+DNA 结合判断（DNA 阻滞电泳/凝胶迁移实验 EMSA，本题模型） ① 仅 DNA 条带：迁移快、位置低（基准条带） ② 蛋白+DNA，条带上移、滞后→该蛋白能结合 DNA ③ 加入第二种蛋白后： 结合条带减弱/消失，游离 DNA 恢复 →第二种蛋白阻断前者与 DNA 结合 结合条带进一步上移→两种蛋白形成复合物共同结合 DNA 2. 蛋白与蛋白直接相互作用判断（无 DNA 体系 / 叠加条带） 加入蛋白 A 后条带偏移；再加蛋白 B，条带持续移位、分子量进一步变大→直接结合形成蛋白复合物 3. 抑制/竞争关系判断（高频考点） 变量：梯度增加抑制蛋白浓度 现象：目的蛋白–DNA 结合条带浓度依赖性减弱→存在竞争结合/蛋白互作抑制 反向：若加蛋白后结合更强→协同促进结合 4. 激活/调控逻辑链（答题万能模板） 甲蛋白 +启动子→条带上移 = 甲结合启动子→调控转录 乙蛋白加入后结合消失 = 乙结合甲→阻断甲–启动子结合→抑制基因表达 破类题·提能力 1．（2026·北京石景山·一模）水稻是我国最重要的粮食作物，PEL基因编码的蛋白（PEL）是一种与水稻光合作用相关的蛋白质。 (1)研究者利用基因编辑技术获得水稻PEL基因敲除突变体（PEL-KO）及过表达突变体（PEL-OE），检测光合作用相关指标，部分结果见图1、2（注：组1、2、3分别对应野生型、PEL-KO、PEL-OE） ①叶绿素等光合色素在光合作用中的作用为_______。图1结果表明，PEL对水稻叶绿体的发育起_______作用。 ②图2结果显示，CO2浓度大于400ppm时，组2的光合速率最大。结合图1分析其原因是______。 (2)为了阐明PEL影响水稻光合作用的分子机制，研究者筛选鉴定出在细胞质中与PEL互作的一种蛋白质GLK（调控光合基因表达的转录因子）。将共表达GLK和PEL的细胞，用蛋白合成抑制剂（CHX）处理，并在不同时间收集样品进行电泳，部分结果如图3． 研究者认为，PEL与GLK结合，可促进GLK被蛋白酶体降解。实验中，CHX处理的目的是______；设置的对照组还应有：_______。 (3)目前多种陆生植物都存在PEL基因的同源基因，而在藻类等水生单细胞光合生物中则较少见，早期光合生物从水生环境走向陆地时，面临的最大变化就是光照强度显著提升。请解释PEL基因的出现对光合生物向陆地生活进化的意义_______。 【答案】(1) 吸收、传递和转化光能 抑制 PEL敲除后，水稻叶绿素含量更高、叶绿体数量更多，光反应更强，CO2充足时能为暗反应提供更多ATP和NADPH，因此光合速率更高 (2) 抑制新蛋白质合成，排除新合成GLK对实验结果的干扰，便于检测原有GLK的降解情况 仅单独表达GLK（不表达PEL）、同样经CHX处理的细胞组 (3)陆地光照强度远高于水生环境，过强光照会损伤光合结构；PEL负调控叶绿体发育和叶绿素合成，可避免强光对光合系统的破坏，帮助光合生物适应陆地高光照环境，有利于其在陆地生存繁衍 【详解】（1）① 光合色素的核心功能是吸收光能，传递并将光能转化为化学能。根据图1结果：敲除PEL后，叶绿素含量、叶绿体数量均高于野生型，过表达PEL后均低于野生型，说明PEL对叶绿体发育起抑制作用。 ②该实验自变量为水稻种类、CO2浓度，因变量为光合作用相关指标，其余变量为无关变量。根据图1分析，PEL敲除后，组2水稻叶绿素a和b含量高于组1和组3、叶绿体数量也高于组1和组3更多，叶绿素越多吸收的光能越多，光反应更强，CO2充足时能为暗反应提供更多ATP和NADPH，因此光合速率更高。 （2）本实验目的是观察GLK的降解，CHX（蛋白合成抑制剂）可阻止新GLK合成，排除新合成蛋白对降解速率检测的干扰；本实验自变量为PEL的有无，因此对照组设置为不表达PEL、仅表达GLK，其余处理与实验组一致即可。 （3）结合题干信息，光合生物登陆后面临的主要变化是光照强度显著提升，过强光照会损伤光合系统；而PEL的抑制作用可适度减少叶绿素和叶绿体数量，避免强光损伤，帮助光合生物适应陆地高光照环境，有利于其在陆地生存进化。 2．（2026·北京房山·一模）紫花苜蓿是广泛栽培的多年生豆科牧草。在寒冷与盐碱双重胁迫（冷盐胁迫）下，苜蓿体内活性氧大量积累，导致细胞损伤、生长受阻。科研人员对冷盐胁迫下关键转录因子MB1的调控作用展开研究。 (1)温度、光照、重力等___________因素可参与调节植物的生长发育。冷盐胁迫可诱导苜蓿大量合成脱落酸（ABA），ABA与___________结合后启动胞内信号转导，调控MB1和MX2相关基因表达应对冷盐胁迫。 (2)抗坏血酸（AsA）是植物重要的抗氧化物质，可清除活性氧以减轻氧化损伤。 v ①图1结果显示：冷盐胁迫下，与野生型相比，MB1过表达株___________，减少蒸腾作用和防止冻害，增强苜蓿对冷盐胁迫的耐受性。 ②研究表明苜蓿对冷盐胁迫的耐受性依赖转录因子MX2的量，请完善图2___________。 (3)研究发现，冷盐胁迫下苜蓿体内MR3蛋白的表达量显著降低，研究人员进行了凝胶阻滞实验（EMSA），结果如图3。 EMSA：将标记的DNA探针与待测蛋白共孵育后进行电泳。若蛋白与探针结合，形成蛋白-探针复合物，迁移减慢，出现阻滞带；未结合时探针快速迁移，出现游离带。 据图3阐述MB1蛋白、MX2基因、MR3蛋白的关系，___________。 (4)综合上述研究，阐述冷盐胁迫下苜蓿的应对策略______。 【答案】(1) 环境 受体 (2) 叶片变窄 (3)MR3与MB1竞争性结合MX2基因（启动子） (4)冷盐胁迫诱导ABA合成，ABA促进MB1表达；冷盐胁迫同时使MR3表达降低，减弱了MR3对MX2启动子的竞争性占位，MB1对MX2的转录激活增强，促进AsA合成，清除过量活性氧，减轻细胞损伤。 【详解】（1）温度、光照、重力等属于环境因素，可参与调节植物的生长发育。ABA作为一种植物激素，需与受体结合后才能启动胞内信号转导，调控相关基因表达。 （2） 从图1可知，冷盐胁迫下，与野生型相比，MB1过表达株叶片变窄，这样的形态变化可减少蒸腾作用和防止冻害，增强苜蓿对冷盐胁迫的耐受性。苜蓿对冷盐胁迫的耐受性依赖转录因子MX2的量，图2是野生型和MX2过表达株在对照组和冷盐胁迫下AsA含量的情况，AsA可清除活性氧以减轻氧化损伤，所以冷盐胁迫下，MX2过表达株的AsA含量应高于冷盐胁迫下野生型AsA含量和对照组MX2过表达株AsA含量，此处应补充如图所示：。 （3）从图3的凝胶阻滞实验结果来看，MB1蛋白和MR3蛋白都能与MX2启动子探针结合形成复合物，但当MB1蛋白和MR3蛋白同时存在时，MB1蛋白-探针复合物的量更多，说明MR3与MB1竞争性结合MX2基因。 （4）综合上述研究，冷盐胁迫诱导苜蓿体内ABA合成，ABA促进MB1表达；同时冷盐胁迫使MR3表达降低，减弱了MR3对MX2启动子的竞争性占位，这样MB1对MX2的转录激活增强，进而促进AsA合成，AsA是植物重要的抗氧化物质，可清除过量活性氧，减轻细胞损伤，这就是冷盐胁迫下苜蓿的应对策略。 热点角度02 变异的类型与判断 析典例·建模型 1．（2025北京高考）链霉菌A能产生一种抗生素M，可用于防治植物病害，但产量很低。为提高M的产量，科研人员用紫外线和亚硝酸对野生型链霉菌A的孢子悬液进行诱变处理，筛选M产量提高的突变体（M+株），以应用于农业生产。 (1)紫外线和亚硝酸均通过改变DNA的_______，诱发基因突变。 (2)因基因突变频率低，孢子悬液中突变体占比很低；又因基因突变的_______性，M+株在全部突变体中的占比低。要获得M+株，需进行筛选。 【解题建模】 第一步：答题思路 1. 明确基因突变的概念：基因突变是指 DNA 分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而这些处理会影响 DNA 的碱基组成和排列顺序。 2. 辨析基因突变的特点：因基因突变频率低，孢子悬液中突变体占比很低；又因基因突变的随机性、不定向性，M＋株在全部突变体中的占比低。 3. 得出结论 第二步，结合图示信息和模板思路进行思路拆解 第三步，尝试作答 (1)碱基序列（或脱氧核苷酸序列） (2)随机性、不定向 研考点·通技法 （一）基因突变 1.概念：DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而引起的基因碱基序列的改变，叫做基因突变。 2.基因突变的类型 类型 范围 对肽链的影响 备注 替换 小 只改变1个氨基酸的种类或不改变 替换的结果也可能使肽链合成提前终止，或延后 增添 大 插入位置前不影响，影响插入位置后的序列 ①增添或缺失的位置越靠前，对肽链的影响越大； ②增添或缺失的碱基数是3的倍数，则仅影响个别氨基酸 缺失 大 缺失位置前不影响，影响缺失位置后的序列 增添或缺失3个碱基 小 增添或缺失位置增加或缺失 1个氨基酸 3.特点 （1）普遍性：在生物界是普遍存在的。 （2）随机性：基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期；可以发生在细胞内不同的DNA分子上，以及同一个DNA分子的不同部位。 （3）低频性：自然状态下，突变频率很低。 （4）不定向性：一个基因可以发生不同突变，产生一个以上的等位基因， （5）多害少利性：突变性状大多数会给生物带来不利的影响，少数有利。 4.意义：新基因产生的途径；生物变异的根本来源；生物进化的原始材料。 （二）基因重组 1.概念： （1）发生过程：真核生物有性生殖过程中。 （2）实质：控制不同性状的基因的重新组合。 2.类型 类型 发生时间 发生重组的原因 图示 特点 自由组合型 减数第一次分裂后期 同源染色体分开,等位基因分离,非同源染色体自由组合,导致非同源染色体上非等位基因间重组 ①只产生新的基因型,并未产生新的基因→无新蛋白质→无新性状(有新性状组合); ②发生于真核生物有性生殖的核遗传中(DNA重组技术除外); ③两个亲本杂合性越高→遗传物质相差越大→基因重组类型越多→后代变异越多 交叉互换型 减数第一次分裂四分体时期 同源染色体上非姐妹染色单体之间发生互换,导致基因重组 人工重组类 外源DNA导入受体细胞 人为有目的进行的不同种生物间的基因组合 3.结果:产生新的基因型。 4.意义 (1)是生物变异的来源之一。 (2)为生物进化提供材料。 (3)是形成生物多样性的重要原因之一。 （三）染色体变异 1.染色体结构变异 （1）类型 类型 图像 联会异常 实例 缺失 人的5号染色体片段缺失导致猫叫综合征 重复 果蝇的棒状眼 倒位 人类9号染色体长臂倒位可导致习惯性流产 易位 人类慢性粒细胞白血病 （2）结果：可导致染色体上的基因结构或数目发生改变。 2.染色体数目的变异：个别染色体数目改变、染色体组数目改变。 3.单倍体、二倍体和多倍体 项目 单倍体 二倍体 多倍体 概念 体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体 体细胞中含有两个染色体组的个体 体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体 发育起点 配子 受精卵 受精卵 植株特点 ①植株弱小；②高度不育 正常可育 ①茎秆粗壮；②营养物质含量丰富 ③叶片、果实和种子较大但结实率低 体细胞染色体组数 ≥1 2 ≥3 形成 原因 自然原因 单性生殖 正常的有性生殖 外界环境条件剧变（如低温） 人工诱导 花药离体培养 秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 举例 蜜蜂中的雄蜂 几乎全部的动物和过半数的高等植物 香蕉（三倍体）、马铃薯（四倍体） 破类题·提能力 1．（2026·北京东城·一模）果蝇有不同的化蛹行为偏好，拟果蝇偏好在食物表面化蛹，而黑腹果蝇偏好远离食物表面化蛹。研究发现化蛹行为由X染色体上的基因控制。 (1)为获得适于研究化蛹行为显隐性关系的果蝇，以上述两种品系果蝇以及仅性染色体变异的黑腹果蝇（）为亲本，进行如下实验。 杂交组合 F1 实验一 XmXm（♀）×XsY（♂） 雌性甲、雄性乙 实验二 Y（♀）×XsY（♂） XsY（丙） 注：Xm表示黑腹果蝇的X染色体；Xs表示拟果蝇的X染色体；表示黑腹果蝇两条并联的X染色体 ①实验一中甲、乙的性染色体组成分别为______。 ②通过上述杂交，使甲、乙、丙的______的遗传背景保持一致，从而减少对化蛹行为分析的干扰。 A．常染色体基因            B．性染色体基因            C．细胞质基因 (2)检测果蝇的化蛹行为，结果如图1。由此判断，远离食物表面化蛹的行为是显性性状，理由是______。 (3)为定位控制化蛹行为的基因，研究者构建了一系列X染色体不同部位片段缺失的黑腹果蝇（XmXm′，其中Xm′有片段缺失），分别与拟果蝇进行杂交，检测子代的化蛹行为。子代中有Xm′的雄蝇无法存活。 ①用化蛹指数分析子代的化蛹行为，公式如下： 据图2结果分析，可筛选出______（选填图2中3个字母）对应的横坐标区域最有可能是控制化蛹行为的基因所在的候选区域。 ②研究者利用①中筛选出的子代雌蝇设计杂交实验，结果发现子代雌蝇的化蛹行为既有由染色体缺失区域中某个基因控制的，也有由染色体结构变异导致的。该杂交实验中亲本雄蝇的性染色体组成为______，并写出区分上述两种情况的子代染色体组成与化蛹行为表型。 【答案】(1) XmXs ，XmY AC (2)甲为杂合子，其在食物表面化蛹的比例低，与乙相近，显著低于丙 (3) BCD XmY、XmXm远离食物表面化蛹、XmXm′在食物表面化蛹 【详解】（1）亲本母本XmXm仅产生含Xm的雌配子，父本XsY产生含Xs和Y的雄配子，因此雌性子代（甲）基因型为XmXs，雄性子代（乙）为XmY。  本实验研究X染色体上的基因控制化蛹行为，因此需要让甲、乙、丙的常染色体基因、细胞质基因（遗传背景）保持一致，排除常染色体基因和细胞质基因对实验结果的干扰，故选AC。 （2）杂合子甲(XmXs)在食物表面化蛹的比例和乙(XmY)接近，都远低于丙(XsY)，说明携带Xm（控制远离化蛹）的杂合子表现出远离食物化蛹的性状，因此远离食物表面化蛹是显性性状。 （3）如果缺失区域包含控制化蛹行为的基因，那么Xm′Xs（片段缺失的子代雌蝇）会缺失Xm上控制远离化蛹的显性基因，表现为更高的食物表面化蛹比例，根据化蛹指数公式，化蛹指数会显著大于1。图2中B、C、D的化蛹指数均大于1，因此是候选区域。黑腹果蝇偏好远离食物表面化蛹是显性性状，定位控制化蛹行为的基因，亲本雄蝇性染色体组成应为XmY。结果区分：若为缺失区域中某个基因控制：所有存活的子代XmXm′雌蝇都缺失该基因，全部表现为在食物表面化蛹；若为染色体结构变异导致：目的基因未缺失，染色体交换后部分XmXm雌蝇仍带有该基因，因此部分XmXm雌蝇会表现出远离食物表面化蛹。 2．（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 【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。 热点角度03 基因工程 析典例·建模型 1.（2024北京卷）学习以下材料，回答（1）～（4）题。 筛选组织特异表达的基因 筛选组织特异表达的基因，对研究细胞分化和组织、器官的形成机制非常重要。“增强子捕获”是筛选组织特异表达基因的一种有效方法。 真核生物的基本启动子位于基因5'端附近，没有组织特异性，本身不足以启动基因表达。增强子位于基因上游或下游，与基本启动子共同组成基因表达的调控序列。基因工程所用表达载体中的启动子，实际上包含增强子和基本启动子。 很多增强子具有组织特异的活性，它们与特定蛋白结合后激活基本启动子，驱动相应基因在特定组织中表达（图A）。基于上述调控机理，研究者构建了由基本启动子和报告基因组成的“增强子捕获载体”（图B），并转入受精卵。捕获载体会随机插入基因组中，如果插入位点附近存在有活性的增强子，则会激活报告基因的表达（图C）。 获得了一系列分别在不同组织中特异表达报告基因的个体后，研究者提取每个个体的基因组DNA，通过PCR扩增含有捕获载体序列的DNA片段。对PCR产物进行测序后，与相应的基因组序列比对，即可确定载体的插入位点，进而鉴定出相应的基因。 研究者利用各种遗传学手段，对筛选得到的基因进行突变、干扰或过表达，检测个体表型的改变，研究其在细胞分化和个体发育中的作用，从而揭示组织和器官形成的机理。 (4)真核生物编码蛋白的序列只占基因组的很少部分，因而在绝大多数表达报告基因的个体中，增强子捕获载体的插入位点位于基因外部，不会造成基因突变。研究者对图B所示载体进行了改造，期望改造后的载体随机插入基因组后，在“捕获”增强子的同时，也造成该增强子所调控的基因发生突变，以研究基因功能。请画图表示改造后的载体，并标出各部分名称_____（略）。 第一步：答题思路 1.保留核心必需元件 必须保留：基本启动子、报告基因→保证：附近增强子仍可结合、激活报告基因表达，完成“增强子捕获”。 2.新增破坏内源基因的功能元件 目的：载体插入内源基因内部调控区时，直接打断基因结构、导致转录翻译中断，引发功能缺失突变。 3.插入位置关键 将终止子插入：基本启动子上游或报告基因上下游。载体整合到基因组后，打断内源基因编码区单元，使目的基因无法正常表达。 4.最终双重效果：上游特异增强子 → 激活载体报告基因（筛选特异表达） 载体片段插入内源基因 → 内源基因结构破坏→基因突变（功能研究） 第二步，结合图示信息和模板思路进行思路拆解 第三步，尝试作答 破类题·提能力 1．（25-26高三下·北京海淀·期中）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) 【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P模块，缺乏转录因子a，不能促进GPP基因的转录，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① 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。 在丙浅色区域，B蛋白可充分结合识别序列b， 抑制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抑制GFP。在丙深色区域，A-X存在，B不存在， 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、C基因和GFP基因，C 基因表达产物抑制GFP表达。 甲深色区域：有 A-X，促进GFP 表达 ；乙区域：有B、C， → 抑制GFP 表达；丙深色区域：A-X激活GFP，同时B、C不表达，不抑制GFP表达。 2．（2026·北京东城·一模）学习以下材料，回答（1）～（5）题。 病毒与细菌“携手”靶向治疗癌症 细菌疗法与溶瘤病毒法都利用了微生物特性实现精准抗癌，鼠伤寒沙门氏菌（S菌）是细菌疗法的常用菌，这种胞内寄生的兼性厌氧菌能选择性定植到肿瘤组织中并诱导癌细胞死亡。肿瘤组织内独特的免疫抑制特性为它提供了“庇护所”，但它通常只定植于缺氧的肿瘤组织内部，对周围和远处癌细胞的杀伤能力有限。塞内卡病毒A（SVA）是一种具有天然肿瘤选择性的溶瘤病毒，其生命周期如图1，蛋白酶P可特异性识别并切割多聚蛋白，形成病毒衣壳蛋白、RNA复制酶等多种蛋白。癌症患者注射SVA后，增殖出的子代SVA能裂解癌细胞并在体内继续传播，但体液免疫会将其清除，这限制了溶瘤病毒的疗效。 科研人员改造S菌获得了工程菌，改造系统如图2。启动子PJ和PA均只在工程菌进入癌细胞后启动，表达出的裂解蛋白E1和E2可分别破坏细菌细胞膜和囊泡膜。启动子PT7被T7RNA聚合酶特异性识别，转录出的RNA可以穿过被破坏的细菌细胞膜和囊泡膜释放至癌细胞的细胞质，并完成子代SVA的合成、组装与释放。红色荧光蛋白基因的插入不影响RNA聚合酶的功能，绿色荧光蛋白基因的插入不影响SVA病毒多聚蛋白的形成和切割。工程菌与癌细胞共培养的体外实验和工程菌注射到肿瘤模型鼠的体内实验的结果，均表明了工程菌向癌细胞递送了具有复制活性的SVA，能引发癌细胞裂解并继续传播病毒。 本研究开发了一种用细菌递送溶瘤病毒治疗癌症的方法，为癌症的靶向治疗提供了新思路。 (1)工程菌进入癌细胞的方式是______。 (2)请根据学习材料，对下列选项进行排序，说明使用工程菌实现癌症靶向治疗的过程：工程菌进入癌细胞→______→子代SVA侵染癌细胞。 a．SVA的RNA释放至癌细胞的细胞质 b．形成病毒衣壳蛋白、RNA复制酶等 c．合成SVA的RNA d．合成SVA的多聚蛋白 e．子代SVA组装并释放 f．表达E1、E2蛋白和T7RNA聚合酶等 (3)将少量工程菌与癌细胞共培养，工程菌进入癌细胞后，释放的SVA能继续增殖，扩大传播，随时间推移可观察到荧光的变化是______。 (4)为证明工程菌可以避免血液中SVA抗体的影响，进而发挥抗肿瘤作用，应选择免疫功能______（填“正常”或“缺陷”）的小鼠进行实验。实验组在第0天、第7天和第14天的处理应依次为______，一段时间后，检测肿瘤体积和小鼠生存率。 A．注射肿瘤细胞        B．注射工程菌        C．注射SVA        D．注射S菌 (5)对工程菌进行改进，增添下图中元件4，并将图2元件3中蛋白酶P的识别位点相应编码序列替换为蛋白酶T的。请解释与原工程菌相比，改进后工程菌的优点______。 【答案】(1)胞吞 (2)fcadb(c)e (3)荧光强度会随时间逐渐增强 (4) 正常 C → A → B (5)在蛋白酶识别位点的替换上。原工程菌中蛋白酶P的识别位点被替换为蛋白酶T的识别位点，这一改动使得工程菌在表达目标蛋白时，能够更精确地被蛋白酶T切割，从而提高目标蛋白的纯度和产率。此外，TEV病毒蛋白酶T具有高度特异性的识别序列，这有助于减少非特异性切割，进一步优化蛋白表达和加工过程。因此，改进后的工程菌在蛋白表达和纯化方面具有更高的效率和更好的可控性 【详解】（1）工程菌作为外源颗粒，通常通过细胞膜的内陷形成囊泡，将自身包裹进入细胞内部，这一过程称为胞吞。 （2）由材料“启动子PJ和PA均只在工程菌进入癌细胞后启动，表达出的裂解蛋白E1和E2可分别破坏细菌细胞膜和囊泡膜。启动子PT7被T7RNA聚合酶特异性识别，转录出的RNA可以穿过被破坏的细菌细胞膜和囊泡膜释放至癌细胞的细胞质，并完成子代SVA的合成、组装与释放。”可以知道，应是先表达E1、E2蛋白和T7RNA聚合酶等，即f，然后合成SVA的RNA，RNA再进入细胞质，完成病毒增殖，顺序应为fcadb(c)e。 （3）由于SVA在癌细胞内不断增殖并扩散，感染的细胞数量增加，导致荧光标记的表达量也随之增加，因此荧光强度会随时间逐渐增强。 （4）为了证明工程菌可以避免血液中SVA抗体的影响，进而发挥抗肿瘤作用，应选择免疫功能正常的个体。这是因为免疫功能正常的个体会产生针对SVA的抗体，这些抗体会中和或清除SVA，从而影响其抗肿瘤效果。实验组处理顺序为：第0天：注射SVA ，刺激机体产生抗体。第7天：注射肿瘤细胞，使其产生肿瘤。第14天：注射工程菌，观察其抗肿瘤效果。对照组注射S菌，以对比两者差异。实验组处理顺序为：C → A → B。 （5）改进后工程菌的优点主要体现在蛋白酶识别位点的替换上。原工程菌中蛋白酶P的识别位点被替换为蛋白酶T的识别位点，这一改动使得工程菌在表达目标蛋白时，能够更精确地被蛋白酶T切割，从而提高目标蛋白的纯度和产率。此外，TEV病毒蛋白酶T具有高度特异性的识别序列，这有助于减少非特异性切割，进一步优化蛋白表达和加工过程。因此，改进后的工程菌在蛋白表达和纯化方面具有更高的效率和更好的可控性。 （建议用时：90分钟） 刷模拟 1．（2026·北京西城·一模）肝脏中的肝星状细胞（HSC）被激活会引起肝纤维化，甚至发展为肝硬化、肝细胞癌。研究HSC的激活机制有助于防治相关疾病。 (1)HSC的激活和增殖依赖于有氧糖酵解代谢（图1）。在有氧条件下，葡萄糖在HSC的_____中被P酶等分解为丙酮酸，继而在L酶作用下被还原成乳酸。有氧糖酵解能更快产生中间代谢产物和ATP，以满足细胞快速增殖的需求。 (2)已有研究发现，Wnt蛋白与细胞膜上受体结合后，促进β连环蛋白进入细胞核，进而激活靶基因转录，该信号通路参与调节HSC有氧糖酵解。用Wnt蛋白处理HSC后，检测HSC中_____，结果如图2。研究者由此推测，Wnt/β连环蛋白信号通路对L酶基因表达进行直接调节，进而间接调节P酶基因表达。对L酶基因的进一步研究证实，L酶基因是β连环蛋白的直接靶基因。 (3)H蛋白是一种转录因子。用Wnt蛋白处理HSC，细胞中H蛋白总量及细胞核中H蛋白含量均提高。用蛋白质合成阻断剂环己亚胺处理HSC，检测细胞中H蛋白含量，结果如图3。该结果表明_____。 (4)L酶能与H蛋白结合并促进其进入细胞核，激活P酶基因和L酶基因转录。请综合以上信息，说明HSC能够被快速激活的主要原因_____。 (5)依据该研究结果推测，可利用_____来抑制HSC激活进而防治肝纤维化。 【答案】(1)细胞质基质 (2)L酶基因和P酶基因的mRNA含量 (3)L酶能抑制H蛋白的降解 (4)L酶抑制H蛋白降解并促进其入核，H蛋白含量升高使L酶、P酶更快合成。Wnt/β 连环蛋白信号通路通过正反馈机制，迅速提高有氧糖酵解速率，进而快速激活HSC (5)β连环蛋白抑制剂/L酶抑制剂/H蛋白抑制剂 【详解】（1）葡萄糖分解为丙酮酸是细胞呼吸的第一阶段，该过程无论有氧无氧都发生在细胞质基质中。 （2）本实验探究Wnt信号通路对P酶、L酶基因表达的调节作用，因此用Wnt蛋白处理后，需要检测L酶基因和P酶基因的mRNA含量，实验结果符合“Wnt直接调节L酶基因、间接调节P酶基因表达”的推测。 （3）环己亚胺阻断了新蛋白质的合成，因此H蛋白含量的降低仅由降解导致；图3结果显示：L酶表达量越高，处理后剩余H蛋白含量越高，说明L酶可抑制H蛋白的降解，从而提高细胞内H蛋白含量。 （4）Wnt通路激活后，β连环蛋白直接促进L酶基因表达，L酶抑制H蛋白降解并促进其入核，H蛋白含量升高使L酶、P酶更快合成。Wnt/β 连环蛋白信号通路通过正反馈机制，迅速提高有氧糖酵解速率，进而快速激活HSC。 （5）该通路持续激活会促进HSC激活进而引发肝纤维化，因此可通过β连环蛋白抑制剂或L酶抑制剂或H蛋白抑制剂，抑制通路激活，从而抑制HSC激活，防治肝纤维化。 2．（2026·北京石景山·一模）安格曼综合征（AS）是一种罕见的神经发育疾病，病症包括严重的智力、运动、语言障碍以及癫痫发作等，大多数患者婴儿期即出现明显症状。 (1)15号染色体上的母源UBE3A基因缺失或突变是AS常见致病原因。该基因在大脑成熟神经元中仅母源基因表达，父源基因沉默，其编码的酶对神经元功能非常重要。下图是一个AS家族系谱图，Ⅱ～IV代基因测序显示Ⅱ-1、Ⅱ-3、Ⅲ-2及4位患者均为携带突变基因的杂合子。 Ⅱ-1和IV-1均携带致病基因但表型不同，是由于其致病基因分别来自_______。Ⅲ-1和Ⅲ-2再生育一个孩子，子代患病概率为_______。 (2)研究者对父源UBE3A基因在成熟神经元中特异性沉默的机制进行探索。 ①研究发现，UBE3A基因的表达受其上游区域调控，原理见图2．在成熟神经元中，SNHG14基因转录产物延伸覆盖UBE3A基因，与UBE3A基因的转录发生碰撞，使_______酶均从模板上停滞并解离，导致父源UBE3A基因无法产生全长成熟mRNA进而沉默。而母源的UBE3A基因能够正常表达的原因是_______。 ②下列相关说法正确的是_______。 a．父源UBE3A基因特异性沉默属于表观遗传现象 b．构建含正常UBE3A基因的表达载体可用于治疗AS c．UBE3A基因通过控制酶的合成直接控制性状 d．控制AS的基因遗传时不遵循基因分离定律 (3)约3～5%的AS是由两条15号染色体来自于同一亲本所致（单亲源二倍体）。现有一名上述类型的患者，其双亲均不携带致病基因，请从细胞学水平解释该患者患AS的原因_______。 【答案】(1) 父亲、母亲 1/2 (2) RNA聚合 母源SNHG14基因启动子区域高甲基化，SNHG14不转录，不干扰UBE3A转录 ，UBE3A可正常表达。 ab (3)该患者两条15号染色体均来自父亲（父源单亲二倍体）。在减数分裂或受精后早期发育过程中，因染色体不分离或丢失等原因，导致胚胎仅保留父源15号染色体且复制形成二倍体。由于在成熟神经元中父源UBE3A基因被表观遗传沉默，无任何功能性蛋白表达，从而引发安格曼综合征。 【详解】（1）II-1为杂合子但表型正常，其致病基因来自父亲，父源基因本身沉默，因此不发病；IV-1为杂合子且患病，其致病基因来自母亲，母源基因缺失或突变导致发病。III-1和III-2再生育一个孩子，III-1为正常男性，因父源沉默不表达，对后代患病无影响，III-2为杂合子携带者，产生含致病基因的卵细胞概率为1/2，子代若继承母亲的致病基因，母源 UBE3A基因不能正常表达，会发病，则后代患病概率为1/2。 （2）①转录过程由RNA聚合酶催化，SNHG14转录产物延伸与UBE3A转录碰撞，导致RNA聚合酶从模板上解离，父源UBE3A无法完成转录。由图2可知，母源SNHG14基因启动子区域高甲基化，SNHG14不转录，不干扰UBE3A转录 ，UBE3A可正常表达。 ②a、表观遗传是DNA序列不变，仅基因表达发生可遗传的改变，基因印记（父源沉默）属于典型的表观遗传，a正确； b、AS的病因是母源UBE3A功能缺失，向神经元导入可表达的正常UBE3A，可恢复酶的功能，缓解病症，b正确； c、题干说“其编码的酶对神经元功能非常重要”，说明是间接控制（酶参与代谢/信号通路→影响性状），不是“直接控制蛋白质结构”，c错误； d、UBE3A为核基因，位于15号染色体上，减数分裂时遵循基因分离定律，仅存在表达的印记调控，遗传规律仍符合分离定律，d错误。 （3）其双亲均不携带致病基因，是因为该变异源于减数分裂异常，父亲减数分裂时15号染色体未正常分离，产生了含两条15号染色体的精子，与正常卵细胞结合后，卵细胞的15号染色体丢失，最终子代两条15号染色体均来自父亲。 3．（25-26高三上·北京朝阳·期末）U基因突变导致表达产物功能异常是Usher综合征（USH）的常见原因，患者表现为先天性耳聋和进行性视力丧失。 (1)U基因突变引起USH的家系如图1。 USH的遗传方式是______。Ⅱ-3（不携带致病基因）和Ⅱ-4再生一个携带致病基因男孩的概率是______。 (2)至今已发现700多种致病性U基因突变，在所有U基因突变中，第13号外显子的突变频率最高。为研究跳过13号外显子表达（即“外显子跳跃”）的U蛋白能否治疗USH，研究者敲除野生型小鼠受精卵U基因上第12号外显子（对应人类13号外显子），获得纯合突变品系A（基因的部分结构如图2）。 ①U基因突变体现了基因突变的______性。 ②研究者提取品系A组织的______，逆转录，用引物______进行PCR，以检测第12号外显子缺失U基因的转录。同时用荧光标记的抗U蛋白抗体对出生第3天的幼鼠耳蜗切片进行染色，结果显示，______，说明敲除U基因的第12号外显子不影响U蛋白的表达和定位。 ③为进一步证明单个“12号外显子跳跃”等位基因编码的蛋白能恢复突变小鼠内耳毛细胞的正常形态和部分听力。取品系A与野生型小鼠杂交，观察子代小鼠内耳毛细胞的形态是否接近野生型。请修正实验方案______。 (3)携带U基因第12号外显子突变的小鼠，视网膜退化时间远早于完全敲除U基因的小鼠，试从分子水平推测导致这种差异的可能原因______。 (4)基于以上研究，请从“治疗效果、潜在风险”中选择其一，分析“外显子跳跃”疗法未来应用于USH患者临床治疗的看法，并陈述理由____。 【答案】(1) 常染色体隐性 1/6 (2) 不定向 RNA 1、4 删除第12号外显子的U蛋白与野生型U蛋白荧光强度相似，位置相同 将U基因敲除的纯合小鼠与品系A杂交；增加一组完全敲除U基因的纯合突变小鼠作为对照组；还应对小鼠进行听力测试 (3)突变小鼠的U基因仍能表达出突变蛋白，突变蛋白积累对细胞产生有害影响，加速疾病进程；而完全敲除U基因的小鼠仅表现为蛋白功能缺失，病理进展相对缓慢 (4)有安全隐患。外显子跳跃可能导致U蛋白功能异常，可能影响其他蛋白的功能；跳跃效率可能不稳定，无法保证治疗效果 【详解】（1）家系图中Ⅰ-1、Ⅰ-2正常，子代Ⅱ-2患病，说明致病基因为隐性，且位于常染色体上，符合常染色体隐性遗传特点。且Ⅰ-1和Ⅰ-2基因型均为Aa，Ⅱ-2基因型均为aa，Ⅱ-3基因型为AA。Ⅱ-3基因型为 AA，Ⅱ-4父母Ⅰ-1和Ⅰ-2基因型均为Aa，则其基因型为2/3Aa、1/3AA，再生携带致病基因（Aa）男孩的概率为 2/3 × 1/2 × 1/2 = 1/6。 （2）①700多种致病性 U 基因突变，体现基因突变的不定向性。 ②逆转录实验需要提取组织的RNA（或总RNA/mRNA）作为模板。要检测12号外显子缺失的转录产物，需选择能跨越11号到13号外显子的引物1和引物4。若敲除12号外显子不影响 U 蛋白表达与定位，结果应为“删除第 12 号外显子的 U 蛋白与野生型U蛋白荧光强度相似，位置相同”。 ③原实验缺少对照和功能验证，修正方案为：将 U 基因敲除的纯合小鼠与品系 A 杂交，增加完全敲除 U 基因的对照组，并对小鼠进行听力测试，以验证蛋白功能是否恢复。 （3）12 号外显子突变的 U 基因仍能表达异常蛋白，这些蛋白在细胞内积累会产生毒性作用，加速视网膜退化；而完全敲除 U 基因的小鼠仅缺失蛋白功能，无异常蛋白的毒性积累，因此病理进展更慢。 （4）外显子跳跃可能导致U蛋白功能异常，可能影响其他蛋白的功能；跳跃效率可能不稳定，无法保证治疗效果，因此该疗法存在安全隐患。 4．（2026·北京东城·一模）RPW能显著增强植物对白粉病病菌（一种真菌）的抗性。研究人员对乙烯和RPW在防御白粉病病菌过程中的关系进行研究。 (1)乙烯主要对果实有______作用，还能够参与病菌的防御。ACC氧化酶（ACO）可催化ACC转化成乙烯。 (2)研究人员构建拟南芥突变体并接种白粉病病菌，10天后统计叶片上孢子数量，图1结果说明乙烯能______RPW抗白粉病的作用。用台盼蓝染液对叶片染色，结果如图2。结合两图，推测RPW抗白粉病是通过____________。 组1：对照组                    组2：RPW过表达突变体 组3：ACO缺失突变体        组4：RPW过表达+ACO缺失双突变体 (3)为进一步研究RPW与乙烯之间的关系，研究人员将构建的RPW-HA融合基因、ACO-Flag融合基因的表达载体导入植物叶片，36小时后，将叶片研磨，取上清液分成两份，一份对总蛋白进行检测，另一份用Flag抗体偶联的琼脂糖珠处理，收集琼脂糖珠上的蛋白进行检测/图3结果支持RPW通过与ACO结合增加ACO的稳定性，减少ACO降解，从而增加乙烯含量。请在答题卡的图中补充相应的实验结果________________________。 (4)综合上述研究，完善植株抵抗病菌反应的机制图，请在答题卡方框中选填“RPW”“ACO”“乙烯”，用箭头连接，并标注它们之间的关系（“+”表示正调控，“-”表示负调控）________________________。 【答案】(1)促进成熟 (2) 抑制 诱导被感染的细胞死亡，抑制白粉病病菌在植株叶片上的增殖 (3) (4) 【详解】（1）乙烯是一种植物激素，在植物体各个部位均有合成，能通过在细胞之间传递信息进而实现对植物生长发育的调节作用，主要功能是促进果实的成熟。 （2）分析图1：孢子数量越少，说明抗病性越强；组2为RPW过表达，孢子数低于对照组；组4为RPW过表达+ACO缺失（ACO是乙烯合成关键酶，缺失后乙烯含量降低），孢子数比组2更少，抗病性更强，说明乙烯会抑制RPW的抗白粉病作用。结合图2，黑点代表被染色的死细胞，抗病性越强黑点越多，说明RPW通过诱导被感染的细胞死亡，抑制白粉病病菌在植株叶片上的增殖，从而限制病菌扩散，发挥抗病作用。 （3）根据题干结论：RPW可与ACO结合，增加ACO稳定性减少降解。因此：只有同时转入ACO-Flag和RPW-HA，Flag抗体偶联琼脂糖珠拉取ACO时，才能共沉淀得到RPW，因此只有第三组能检测到HA（RPW）条带；同时因为RPW减少ACO降解，总蛋白中ACO含量在第三组（有RPW）显著高于第一组（无RPW），因此Flag检测总蛋白时第三组条带更粗： （4）根据上述结论梳理调控关系：RPW结合ACO增加ACO稳定性，为正调控；ACO催化乙烯合成，ACO正调控乙烯；乙烯抑制RPW的抗病作用，为负调控，因此调控路径为：。 5．（2026·北京石景山·一模）野生型黄瓜为雌雄同株异花植物，植株上存在单性雄花（只有雄蕊）和单性雌花（只有雌蕊），雌花直接影响果实产量。乙烯和生长素在调控雄花和雌花发育中起重要作用，某科研团队对此开展了系列实验。 (1)黄瓜开花是由激素调节、_______和环境因素调节共同构成的网络调控的。黄瓜花芽最初都存在雌蕊原基和雄蕊原基。在发育特定阶段，雌蕊或雄蕊原基选择性败育分别产生雄花或雌花。 (2)施加适宜浓度的外源生长素，可诱导野生型黄瓜开雌花  检测生长素响应因子ARF3在雌、雄花中的表达量，结果如图1．图1结果显示_______。 (3)已知STM与WIP1是影响雌蕊发育的关键因子。在研究中，有以下相关发现：第一，花发育早期，雌蕊原基中特异性表达的STM基因缺失会导致雌蕊原基完全败育。研究显示ARF3能直接结合STM基因启动子中的P4元件，调控基因表达。为验证这种相互作用，将不同组分混合保温后，电泳检测荧光素标记条带，结果见图2，请补充3～5组的电泳条带结果_______。 第二，ARF3还可结合WIP1基因启动子元件。wip1突变体的表型与arf3突变体不同。 (4)在花发育极早期，雌蕊原基中的S1酶（一种乙烯合成酶）催化乙烯大量合成，乙烯通过生长素调控雌蕊发育。研究揭示，雌蕊发育时，生长素调控S2酶（另一种乙烯合成酶）合成，该酶还可激活雄蕊抑制因子。请推测，施加生长素可诱导S1酶合成缺失突变体开_______花。可见，乙烯与生长素在调控黄瓜雌花发育中存在_______关系。 (5)请根据上述研究，完善黄瓜雌花发育的调控模型_______。 【答案】(1)基因表达调控 (2)花发育早期ARF3在雌花中表达量高，雄花中几乎不表达，且这种差异在阶段1更明显 (3) (4) 雌 协同作用 (5) 【详解】（1）植物的生长发育是由激素调节、基因表达调控和环境因素调节共同构成的网络调控的，黄瓜花芽的性别分化也遵循这一规律。 （2）由图1可知，阶段1（花早期发育关键阶段）雌花的ARF3相对表达量远高于雄花，雄花中几乎不表达；阶段2（花发育后期阶段）雌花中ARF3表达量也高于雄花，但差异不显著，因此核心结论为花发育早期ARF3在雌花中表达量高，雄花中几乎不表达，且这种差异在阶段1更明显。 （3）该实验原理是ARF3与荧光标记P4结合后，电泳迁移速率减慢，出现滞后条带；加入未标记P4会竞争性结合ARF3，导致标记P4的结合量减少，滞后条带亮度降低，游离P4条带亮度升高。1组仅加标记P4，仅出现游离P4条带；2组加标记P4+ARF3，出现滞后条带；3~5组加入不同浓度未标记P4，竞争性抑制作用随浓度升高增强，因此滞后条带逐渐变暗，游离条带逐渐变亮。 （4）S1酶是乙烯合成酶，其合成缺失突变体无法合成大量乙烯，但施加生长素可诱导开雌花，说明生长素可独立于S1酶调控雌花发育；乙烯通过生长素调控雌蕊发育，生长素又调控S2酶合成，二者共同促进雌花发育，因此乙烯与生长素在调控黄瓜雌花发育中存在协同作用关系，施加生长素可诱导S1酶缺失突变体开雌花。 （5）花发育极早期，雌蕊原基中的S1 酶催化乙烯大量合成使乙烯含量增多，乙烯激活生长素信号通路，生长素一方面促进ARF3 基因表达，ARF3通过直接结合STM基因启动子激活STM 基因表达以启动和促进雌蕊发育，同时抑制WIP1基因表达以解除其对雌蕊发育的抑制，另一方面调控S2酶合成增多，S2酶激活雄蕊抑制因子以抑制雄蕊发育，最终通过促进雌蕊发育、抑制雄蕊发育的双重调控，使花芽选择性败育雄蕊原基，形成雌花，具体调控模型见答案。 6．（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 【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。    刷真题 7．（2025·北京·高考真题）植物的光合作用效率与叶绿体的发育（形态结构建成）密切相关。叶绿体发育受基因的精细调控，以适应环境。科学家对光响应基因BG在此过程中的作用进行了研究。 (1)实验中发现一株叶绿素含量升高的拟南芥突变体。经鉴定，其BG基因功能缺失，命名为bg。图1是使用_________观察到的叶绿体亚显微结构。与野生型相比，可见突变体基粒（“[”所示）中的_________增多。 (2)已知GK蛋白促进叶绿体发育相关基因的转录，BG蛋白可以与GK蛋白结合。研究者构建了GK功能缺失突变体gk（叶绿素含量降低）及双突变体bggk。对三种突变体进行观察，发现双突变体的表型与突变体__________相同，由此推测BG通过抑制GK的功能影响叶绿体发育。 (3)为进一步证明BG对GK的抑制作用并探索其作用机制，将一定浓度的GK蛋白与系列浓度BG蛋白混合后，再加入GK蛋白靶基因CAO的启动子DNA片段，反应一段时间后，经电泳检测DNA所在位置，结果如图2。分析实验结果可得出BG抑制GK功能的机制是___________。 (4)基于突变体bg的表型，从进化与适应的角度推测光响应基因BG存在的意义_______。 【答案】(1) 电子显微镜 类囊体 (2)gk (3)BG 通过与 CAO 启动子 DNA 片段竞争结合 GK 蛋白，从而抑制 GK 与 CAO 启动子 DNA 片段的结合 (4)BG响应光照强度变化，调控植物叶绿体发育（叶绿素含量），以实现不同光照条 件下光合效率最大化 【详解】（1）观察叶绿体亚显微结构需要使用电子显微镜。因为光学显微镜的分辨率有限，无法观察到叶绿体内部的精细结构，而电子显微镜能够提供更高的分辨率，从而清晰地看到叶绿体的亚显微结构。基粒是由类囊体堆叠而成的结构。与野生型相比，突变体叶绿素含量升高，且 BG 基因功能缺失，观察可知突变体基粒中的类囊体（片层）增多。因为叶绿素主要分布在类囊体薄膜上，类囊体增多可能是导致叶绿素含量升高的原因之一。 （2）已知 GK 蛋白促进叶绿体发育相关基因的转录，BG 蛋白可以与 GK 蛋白结合。GK 功能缺失突变体 gk 叶绿素含量降低，若 BG 通过抑制 GK 的功能影响叶绿体发育，那么双突变体 bggk 中，由于 GK 本身功能缺失，BG 也无法发挥抑制 GK 的作用，此时双突变体的表型应该与 gk 突变体相同。 （3）观察图 2 可知，随着 BG 蛋白与 GK 蛋白浓度比的增大，与 GK 蛋白结合的 DNA 片段逐渐减少，游离 DNA 片段逐渐增多。 这表明 BG 蛋白的存在阻碍了 GK 蛋白与 CAO 启动子 DNA 片段的结合 。因为 GK 蛋白要发挥功能，需要与靶基因 CAO 的启动子 DNA 片段结合来调控基因表达，而 BG 蛋白浓度越高，这种结合就越少。所以，BG 抑制 GK 功能的机制是 BG 通过与 CAO 启动子 DNA 片段竞争结合 GK 蛋白，从而抑制 GK 与 CAO 启动子 DNA 片段的结合。 （4）从进化与适应的角度来看，生物体内的基因存在必然是对生物的生存和繁衍有积极意义的。突变体 bg 由于缺乏光响应基因 BG，其表型可能在某些环境条件下不利于生存。而正常存在光响应基因 BG 时，植物可以通过 BG 对光信号做出响应，从而更好地调节自身的生理过程，例如，在光照过强时，BG 基因表达产物可能通过抑制 GK 功能，调节相关基因表达，避免植物因光照过强而受到伤害；在光照较弱时，可能通过调节使植物更好地利用有限的光能进行光合作用等。这使得植物在不同的光照环境中能够更有效地进行光合作用，获取能量，提高自身的生存和繁殖能力，以适应复杂多变的环境。 8．（2024·北京·高考真题）灵敏的嗅觉对多数哺乳动物的生存非常重要，能识别多种气味分子的嗅觉神经元位于哺乳动物的鼻腔上皮。科学家以大鼠为材料，对气味分子的识别机制进行了研究。 (1)嗅觉神经元的树突末梢作为感受器，在气味分子的刺激下产生___________，经嗅觉神经元轴突末端与下一个神经元形成的___________将信息传递到嗅觉中枢，产生嗅觉。 (2)初步研究表明，气味受体基因属于一个大的基因家族。大鼠中该家族的各个基因含有一些共同序列（保守序列），也含有一些有差异的序列（非保守序列）。不同气味受体能特异识别相应气味分子的关键在于___________序列所编码的蛋白区段。 (3)为了分离鉴定嗅觉神经元中的气味受体基因，科学家依据上述保守序列设计了若干对引物（图甲），利用PCR技术从大鼠鼻腔上皮组织mRNA的逆转录产物中分别扩增基因片段，再用限制酶HinfⅠ对扩增产物进行充分酶切。图乙显示用某对引物扩增得到的PCR产物（A）及其酶切片段（B）的电泳结果。结果表明酶切片段长度之和大于PCR产物长度，推断PCR产物由___________组成。 (4)在上述实验基础上，科学家们鉴定出多种气味受体，并解析了嗅觉神经元细胞膜上信号转导的部分过程（图丙）。 如果钠离子通道由气味分子直接开启，会使嗅觉敏感度大大降低。根据图丙所示机制，解释少量的气味分子即可被动物感知的原因______。 【答案】(1) 兴奋/动作电位/神经冲动 突触 (2)非保守 (3)长度相同但非保守序列不同的DNA片段 (4)少量的气体分子通过活化的G蛋白、活化的C酶，在C酶的催化下合成大量的cAMP使Na+通道打开，Na+内流，神经元细胞膜上产生动作电位，气味分子被动物感知 【详解】（1）气味分子刺激感受器产生兴奋。嗅觉神经元轴突末端、神经元间隙与下一个神经元组成突触，包括突触前膜、突触间隙和突触后膜。 （2）不同气味受体能特异性识别相应气味分子的关键在于蛋白质中结构不同的部分，由非保守序列编码。 （3）由图可知，PCR产物含保守序列和非保守序列，若非保守序列不同，酶切产物的长度可能不同，导致酶切片段长度之和大于PCR产物长度，因此PCR产物由长度相同但非保守序列不同的DNA片段组成。 （4）由图丙可知，少量的气体分子通过活化G蛋白使得C酶活化，在C酶的催化下，由ATP合成大量的cAMP ，促使Na+通道打开，Na+内流，导致神经元细胞膜上产生动作电位，气味分子被动物感知。 9．（2025·北京·高考真题）链霉菌A能产生一种抗生素M，可用于防治植物病害，但产量很低。为提高M的产量，科研人员用紫外线和亚硝酸对野生型链霉菌A的孢子悬液进行诱变处理，筛选M产量提高的突变体（M+株），以应用于农业生产。 (1)紫外线和亚硝酸均通过改变DNA的_______，诱发基因突变。 (2)因基因突变频率低，孢子悬液中突变体占比很低；又因基因突变的_______性，M+株在全部突变体中的占比低。要获得M+株，需进行筛选。 (3)链霉菌A主要进行孢子繁殖。研究者对链霉菌A发酵液进行了粗提浓缩，得到粗提液，测定粗提液对野生型链霉菌A孢子萌发的影响，结果如图。 由图可知，粗提液对野生型孢子萌发有_______作用。 (4)随后研究者进行筛选实验。诱变处理后，将适量孢子悬液涂布在含有不同浓度粗提液的筛选平板上，每个浓度的筛选平板设若干个重复，28℃培养7天。从每个浓度的筛选平板上挑取100个单菌落，再次分别培养后逐一测定M产量，统计结果如下表。 组别 I II III IV V VI 筛选平板中粗提液浓度（mL/100mL） 2 5 8 10 12 15 所取菌落中M+株占比（%） 0 13 25 65 20 3 ①用图中信息，解释表中IV组M+株占比明显高于Ⅲ组的原因________________。 ②表中Ⅲ组和V组中M+株占比接近，但在筛选平板上形成的菌落有差异。下列叙述正确的有_______（多选）。 A、Ⅲ组中有野生型菌落，而V组中没有野生型菌落 B、V组中有M产量未提高的突变体菌落，而III组中没有 C、与Ⅲ组相比，诱变处理后的孢子悬液中更多的突变体在V组中被抑制 D、与Ⅲ组相比，诱变处理后的孢子悬液中更多的M+株在V组中被抑制 综上所述，用____________粗提液筛选是获得M+株的有效方法。 【答案】(1)碱基序列（或脱氧核苷酸序列） (2)随机性、不定向 (3)抑制 (4) Ⅳ组粗提取液浓度高于III组，野生型孢子萌发率为0，没有野生型菌落，Ⅲ组中有野生型菌落 ACD 10 mL/100mL 【详解】（1）紫外线和亚硝酸均通过改变 DNA 的碱基序列（或脱氧核苷酸序列），诱发基因突变。因为基因突变是指 DNA 分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而这些处理会影响 DNA 的碱基组成和排列顺序。 （2）因基因突变频率低，孢子悬液中突变体占比很低；又因基因突变的随机性、不定向性，M＋株在全部突变体中的占比低。要获得 M＋株，需进行筛选。基因突变具有不定向性，即一个基因可以向不同的方向发生突变，产生一个以上的等位基因，所以即使发生了基因突变，也不一定是我们想要的 M＋株。 （3）由图可知，随着培养基中粗提液浓度的升高，野生型孢子萌发率下降，所以粗提液对野生型孢子萌发有抑制作用。 （4）①IV 组粗提液浓度高于 Ⅲ 组，结合前面得出的粗提液对孢子萌发有抑制作用，且M＋株可能对粗提液有更强的耐受性，所以在较高浓度的粗提液下，更多的野生型孢子萌发受抑制，而 M＋株相对更容易存活，导致 IV 组 M＋株占比明显高于 Ⅲ 组。 ②A、Ⅲ组粗提液浓度较低，与对野生型孢子抑制作用较弱，筛选平板上有野生型菌落，据（3）表可知，Ⅴ组粗提液浓度较高，野生型孢子萌发率为0，筛选平板上没有野生型菌落，A 正确； B、Ⅲ 组和 V 组中都可能有 M 产量未提高的突变体菌落，B 错误； CD、与Ⅲ组相比，Ⅳ、Ⅴ组粗提液浓度较高，筛选平板上的菌落可能均为突变体，但Ⅵ组M+株显著少于Ⅳ组，说明诱变处理后的孢子悬液中更多的突变体株在Ⅴ组中被抑制，CD正确。 故选ACD。 据表可知，用10 mL/100mL 粗提液筛选是获得M+株的有效方法。 10．（2023·北京·高考真题）二十大报告提出“种业振兴行动”。油菜是重要的油料作物，筛选具有优良性状的育种材料并探究相应遗传机制，对创制高产优质新品种意义重大。 (1)我国科学家用诱变剂处理野生型油菜（绿叶），获得了新生叶黄化突变体（黄化叶）。突变体与野生型杂交，结果如图甲，其中隐性性状是___________。 (2)科学家克隆出导致新生叶黄化的基因，与野生型相比，它在DNA序列上有一个碱基对改变，导致突变基因上出现了一个限制酶B的酶切位点（如图乙）。据此，检测F2基因型的实验步骤为：提取基因组DNA→PCR→回收扩增产物→___________→电泳。F2中杂合子电泳条带数目应为___________条。 (3)油菜雄性不育品系A作为母本与可育品系R杂交，获得杂交油菜种子S（杂合子），使杂交油菜的大规模种植成为可能。品系A1育性正常，其他性状与A相同，A与A1杂交，子一代仍为品系A，由此可大量繁殖A。在大量繁殖A的过程中，会因其他品系花粉的污染而导致A不纯，进而影响种子S的纯度，导致油菜籽减产。油菜新生叶黄化表型易辨识，且对产量没有显著影响。科学家设想利用新生叶黄化性状来提高种子S的纯度。育种过程中首先通过一系列操作，获得了新生叶黄化的A1，利用黄化A1生产种子S的育种流程见图丙。 ①图丙中，A植株的绿叶雄性不育子代与黄化A1杂交，筛选出的黄化A植株占子一代总数的比例约为_______________。 ②为减少因花粉污染导致的种子S纯度下降，简单易行的田间操作用____________________________。 【答案】(1)黄化叶 (2) 用限制酶B处理 3 (3) 1/2 在开花前把田间出现的绿叶植株除去 【详解】（1）野生型油菜进行自交，后代中既有野生型又有叶黄化，由此可以推测黄化叶是隐性性状。 （2）检测F2基因型的实验步骤为：：提取基因组DNA→PCR→回收扩增产物→用限制酶B处理→电泳。野生型基因电泳结果有一条带，叶黄化的基因电泳结果有两条带，则F2中杂合子电泳条带数目应为3条。 （3）①品系A1育性正常，其他性状与A相同，A与A1杂交，子一代仍为品系A，推测不育基因位于细胞质中，A植株的绿叶雄性不育子代仍为雄性不育，且为绿叶杂合子，与黄化A1（aabb）杂交，后代中一半黄化，一半绿叶，筛选出的黄化A植株（Aabb）占子一代总数的比例约为1/2。 ②A不纯会影响种子S的纯度，为减少因花粉污染导致的种子S纯度下降，应在开花前把田间出现的绿叶植株除去。 11．（2025·北京·高考真题）学习以下材料，回答（1）~（4）题。 野生动物个体识别的新方法 识别野生动物个体有助于野外生态学的研究。近年，人们发现可以从动物粪便中提取该动物的DNA，PCR扩增特定的DNA片段，测定产物的长度或序列，据此可识别个体，在此基础上可以获得野生动物的多种生态学信息。 微卫星DNA是一种常用于个体识别的DNA片段，广泛分布于核基因组中。每个微卫星DNA是一段串联重复序列，每个重复单位长度为2~6bp（碱基对），重复数可以达到几十个（图1）。基因组中有很多个微卫星DNA，分布在不同位置。每个位置的微卫星DNA可视为一个“基因”，由于重复单位的数目不同，同一位置的微卫星“基因”可以有多个“等位基因”，能组成多种“基因型”。分析多个微卫星“基因”，可得到个体特异的“基因型”组合，由此区分开不同的个体。 依据微卫星“基因”两侧的旁邻序列（图1），设计并合成特异性引物，PCR扩增后，检测扩增片段长度，即可得知所测个体的“等位基因”（以片段长度命名），进而获得该个体的“基因型”。例如，图2是对某种哺乳动物个体A和B的一个微卫星“基因”进行扩增后电泳分析的结果示意图，个体A的“基因型”为177/183。    有一个远离大陆的孤岛，陆生哺乳动物几乎无法到达，人类活动将食肉动物貉带到该岛上。科学家在岛上采集貉的新鲜粪便，提取DNA，扩增并分析了10个微卫星“基因”，结果在30份样品中成功鉴定出个体（如表）。几个月后再次采集貉的新鲜粪便，进行同样的分析，在40份样品中成功鉴定出个体（如表）。据此，科学家估算出该岛上貉的种群数量。 两次采样所鉴定出的貉的个体编号 第一次采集的30份粪便样品所对应的个体编号 N01 N02 N03 N04 N05 N06 N07 N08 N08 N09 N10 N11 N12 N12 N13 N14 N14 N15 N16 N17 N18 N18 N19 N20 N21 N22 N22 N23 N24 N24 第二次采集的40份粪便样品所对应的个体编号 N03 N04 N05 N08 N09 N09 N12 N14 N18 N23 N24 N25 N26 N26 N26 N27 N28 N29 N30 N30 N31 N32 N32 N33 N33 N33 N34 N35 N36 N37 N38 N39 N40 N41 N42 N43 N44 N44 N45 N46 (1)图2中个体B的“基因型”为______。 (2)使用微卫星DNA鉴定个体时，能区分的个体数是由微卫星“基因”的数目和______的数目决定的。 (3)科学家根据表1信息，使用了______法的原理来估算这个岛上貉的种群数量，计算过程及结果为______。 (4)在上述研究基础上，利用现有DNA样品，设计一个实验方案，了解该岛貉种群的性别比例______。 【答案】(1)174/174 (2)每个微卫星“基因”的“等位基因” (3) 标记重捕 根据标记重捕法的计算公式N=（M×n）/m，则该岛上豹的种群数量N=(24×32)/10≈77（只）。 (4)选取X和Y染色体上长度不同的DNA片段，设计貉的特异性引物，对现有DNA样品进行扩增。产物中只有X片段为雌性，同时有X和Y片段的为雄性。计数46个个体中的雌雄数目，可得性别比例 【详解】（1）从图 2 中可知，个体 B 扩增后的电泳条带对应的片段只有长度为 174 ，根据 “以片段长度命名” 等位基因进而确定基因型的规则，个体 B 的 “基因型” 为 174/174。 （2）根据题干信息 “每个位置的微卫星 DNA 可视为一个‘基因’，由于重复单位的数目不同，同一位置的微卫星‘基因’可以有多个‘等位基因’，能组成多种‘基因型’，分析多个微卫星‘基因’，可得到个体特异的‘基因型’组合，由此区分开不同的个体” 可知，使用微卫星 DNA 鉴定个体时，能区分的个体数是由微卫星 “基因” 的数目和每个微卫星“基因”的“等位基因”决定的。 （3）科学家采用了标记重捕法的原理来估算种群数量。第一次采集 30 份粪便样品鉴定出 24 个不同个体（相当于标记数M=24），第二次采集 40 份粪便样品鉴定出 32 个不同个体（相当于重捕数n=32），其中两次都有的个体数为 10 个（相当于重捕中被标记的个体数m=10）。根据标记重捕法的计算公式N=（M×n）/m，则该岛上貉的种群数量N=(24×32)/10≈77（只）。 （4）选取X和Y染色体上长度不同的DNA片段，设计貉的特异性引物，对现有DNA样 品进行扩增。产物中只有X片段为雌性，同时有X和Y片段的为雄性。计数46个个体中的雌雄数目，可得性别比例。 12．（2024·北京·高考真题）学习以下材料，回答（1）～（4）题。 筛选组织特异表达的基因 筛选组织特异表达的基因，对研究细胞分化和组织、器官的形成机制非常重要。“增强子捕获”是筛选组织特异表达基因的一种有效方法。 真核生物的基本启动子位于基因5'端附近，没有组织特异性，本身不足以启动基因表达。增强子位于基因上游或下游，与基本启动子共同组成基因表达的调控序列。基因工程所用表达载体中的启动子，实际上包含增强子和基本启动子。 很多增强子具有组织特异的活性，它们与特定蛋白结合后激活基本启动子，驱动相应基因在特定组织中表达（图A）。基于上述调控机理，研究者构建了由基本启动子和报告基因组成的“增强子捕获载体”（图B），并转入受精卵。捕获载体会随机插入基因组中，如果插入位点附近存在有活性的增强子，则会激活报告基因的表达（图C）。 获得了一系列分别在不同组织中特异表达报告基因的个体后，研究者提取每个个体的基因组DNA，通过PCR扩增含有捕获载体序列的DNA片段。对PCR产物进行测序后，与相应的基因组序列比对，即可确定载体的插入位点，进而鉴定出相应的基因。 研究者利用各种遗传学手段，对筛选得到的基因进行突变、干扰或过表达，检测个体表型的改变，研究其在细胞分化和个体发育中的作用，从而揭示组织和器官形成的机理。 (1)在个体发育中，来源相同的细胞在形态、结构和功能上发生___________的过程称为细胞分化，分化是基因___________的结果。 (2)对文中“增强子”的理解，错误的是________。 A．增强子是含有特定碱基序列的DNA片段 B．增强子、基本启动子和它们调控的基因位于同一条染色体上 C．一个增强子只能作用于一个基本启动子 D．很多增强子在不同组织中的活性不同 (3)研究者将增强子捕获技术应用于斑马鱼，观察到报告基因在某幼体的心脏中特异表达。鉴定出捕获载体的插入位点后，发现位点附近有两个基因G和H，为了确定这两个基因是否为心脏特异表达的基因，应检测___________。 (4)真核生物编码蛋白的序列只占基因组的很少部分，因而在绝大多数表达报告基因的个体中，增强子捕获载体的插入位点位于基因外部，不会造成基因突变。研究者对图B所示载体进行了改造，期望改造后的载体随机插入基因组后，在“捕获”增强子的同时，也造成该增强子所调控的基因发生突变，以研究基因功能。请画图表示改造后的载体，并标出各部分名称_____（略）。 【答案】(1) 稳定性差异 选择性表达 (2)C (3)各组织器官中G和H的mRNA (4) 【详解】（1）细胞分化是指在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。分化是基因选择性表达的结果。 （2）AB、依据题干“增强子位于基因上游或下游，与基本启动子共同组成基因 表达的调控序列”可知,增强子是含有特定碱基序列的DNA片 段，增强子、基本启动子和它们调控的基因位于同一条染色体 上，AB正确； C、由图C可知，一个增强子可作用于多个基本启动子，C错误； C、依据题干“很多增强子具有组织特异的活性”可知，很多增强子在不同组织中的活性不同，D正确。 故选C。 （3）若要确定这两个基因是否为心脏特异表达的基因，可通过PCR等技术检测其他器官细胞中G和H两个基因是否转录出相应的 mRNA。 （4）增强子位于基因上游或下游，与基本启动子共同组成基因表达的调控序列。基因工程所用表达载体中的启动子，实际上包含增强子和基本启动子。增强子捕获载体的插入位点位于基因外部，不会造成基因突变。而当增强子捕获载体的插入位点位于基因内部，会引起造成该增强子所调控的基因发生突变，为研究某目的基因的功能，可将图B所示载体去掉基本启动子，则该载体插入基因内部后才会发挥作用，图如下： 。 13．（2025·北京·模拟预测）常用抗感染药物甲硝唑（MTZ）有一定的神经毒性。研究者对其致毒和解毒机制进行了探索。 (1)小胶质细胞是中枢神经系统中的常驻巨噬细胞。神经系统损伤或者感染时，小胶质细胞会被激活，迁移到受损部位，吞噬病原体和坏死组织，同时释放一些细胞因子和神经营养因子，有助于调节免疫和组织修复。上述过程体现了免疫系统的_______功能。 (2)细胞因子i134能吸引小胶质细胞聚集并促进其增殖。对野生型和i134基因过表达斑马鱼幼鱼进行图1所示脊髓横断和药物浸泡处理，2天后检测脊髓轴突再生连接情况，结果如图2。 图2结果说明_______。 (3)研究者推测，i134通过诱导小胶质细胞聚集和增殖来克服MTZ毒性。Irf8是调节斑马鱼髓系细胞发育和分化的关键因子，Irf8突变体斑马鱼早期发育阶段呈现小胶质细胞缺失表型。为进一步检验上述推测，请从下列选项中选取对应序号，完善实验方案和实验结果。 组别 实验材料 过表达基因 手术操作 浸泡处理 1 ______ ______ ______ MTZ浸泡 2 DMSO浸泡 3 ______ ______ ______ MTZ浸泡 4 DMSO浸泡 a．Irf8突变体斑马鱼 b．野生型斑马鱼 c．进行i134基因过表达处理 d．进行Irf8基因过表达处理 e．脊髓横断 f．假手术 实验结果为_______，说明i134并非通过作用于小胶质细胞来克服MTZ毒性。 (4)为探究i134的作用机制，研究者以“野生型；DMSO组”、“野生型；MTZ组”和“Tg；MTZ组”作为横坐标的3个节点，分析它们与“野生型；DMSO组”的基因表达量相对差异，发现可以将基因分为8组（图3），其中_______组中的基因应作为进一步研究对象。 【答案】(1)免疫防御、免疫自稳 (2)MTZ抑制轴突再生，i134促进轴突再生的作用不显著，但能解除MTZ对轴突再生的抑制作用 (3) a c e b c e 1、2两组斑马鱼间轴突再生连接率差值与3、4组间的差值无显著差异 (4)3、6 【详解】（1）免疫防御是指机体排除外来抗原性异物的一种免疫防护作用，免疫自稳是指机体清除衰老或损伤的细胞，进行自身调节，维持内环境稳态的功能。当神经系统损伤或者感染时，小胶质细胞会被激活，迁移到受损部位，吞噬病原体和坏死组织，同时释放一些细胞因子和神经营养因子，有助于调节免疫和组织修复，该过程体现了免疫系统的免疫防御和免疫自稳功能。 （2）野生型：DMSO组与野生型：MTZ组比较，野生型：MTZ组轴突再生连接率明显降低，说明MTZ抑制轴突再生；Tg：DMSO组与野生型：DMSO组相比较，Tg：DMSO组轴突再生连接率升高不明显，i134促进轴突再生的作用不显著；野生型：MTZ组与Tg：MTZ组相比较，Tg：MTZ组的轴突再生连接率明显升高，说明MTZ抑制轴突再生，说明i134能解除MTZ对轴突再生的抑制作用。 （3）实验目的是验证Irf8是调节斑马鱼髓系细胞发育和分化的关键因子，而i134通过诱导小胶质细胞聚集和增殖来克服MTZ毒性，又根据题意，Irf8突变体斑马鱼早期发育阶段呈现小胶质细胞缺失表型。因此如果i134过表达必须依赖小胶质细胞才能抵抗MTZ，那么在Irf8突变体（无小胶质细胞）中过表达i134时，MTZ依然抑制轴突再生。反之，如果在Irf8突变体中i134过表达仍能抵抗MTZ毒性，说明i134不依赖于小胶质细胞；综上，实验思路可以是在Irf8基因能发挥作用和不能发挥作用的情况下，验证i134基因过表达能否克服MTZ毒性；实验分组设计如下： Irf8突变体斑马鱼+i134过表达+脊髓横断+MTZ浸泡； Irf8突变体斑马鱼+i134过表达+脊髓横断+DMSO浸泡（对照，无MTZ毒性）； 野生型斑马鱼+ 过表达i134+脊髓横断+MTZ浸泡（作为MTZ毒性对照）； 野生型斑马鱼+ 过表达i134+脊髓横断+DMSO浸泡（对照组）； 因此实验方案的完善选择a、c、e、b、c、e；预测实验结果：1、2两组斑马鱼是Irf8突变体，早期发育阶段小胶质细胞缺失表型，如果假设正确，则i134过表达无法克服MTZ毒性 ，轴突再生率较低，而3、4组野生斑马鱼早期发育阶段小胶质细胞正常，过表达i134通过诱导小胶质细胞聚集和增殖来克服MTZ毒性，轴突再生率较1、2组高；因此1、2两组斑马鱼间轴突再生连接率差值与3、4组间的差值无显著差异；说明i134并非通过作用于小胶质细胞来克服MTZ毒性。 （4）研究者以“野生型；DMSO组”、“野生型；MTZ组”和“Tg；MTZ组”作为横坐标的3个节点，分析它们与“野生型；DMSO组”的基因表达量相对差异，因此一般是“野生型；DMSO组” 与“野生型；MTZ组”相互对照找MTZ毒性影响的基因；“野生型；MTZ组”与 “Tg；MTZ组”相互对照找i134过表达能抵抗MTZ毒性影响的基因；因此所以研究的基因应该是：在“野生型；MTZ组”与“野生型；DMSO组”比较中差异显著（MTZ毒性效应），并且在“Tg；MTZ组”中表达量恢复或趋向“野生型；DMSO组”的基因，根据图示应选择3、6组。 4 / 20 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 大题03 基因表达、变异与基因工程 内容导航 【命题解码·定方向】命题趋势+3年高考真题热点角度拆解 【解题建模·通技法】析典例，建模型，技法贯通破类题/变式 【实战刷题·冲高分】精选高考大题+名校模拟题，强化实战能力，得高分 命题·趋势·定位 1.情境科研化：以最新科研论文、农业育种、基因治疗、合成生物学为背景，题干长、信息密度高。 2.技术深度化：不考死记硬背，聚焦原理、操作细节、结果分析、实验设计。 3.综合化：与遗传、细胞、代谢、免疫、生态交叉，强调知识迁移与逻辑链。 4.探究化：突出实验设计、结果解读、方案评价、误差分析。 热点·角度·拆解 热点角度01 基因表达 2025年北京卷18题（3）基因表达的调控 2025年北京卷20题（3）蛋白质的合成与降解 2024年北京卷20题（3）基因特异性表达判断 热点角度02 变异 2025年北京卷17题（1）（2）基因突变的概念与特点 2023年北京卷19题（3）基因变异后的判断 热点角度03 基因工程 2025年北京卷20题（4）作为载体的条件 2025年北京卷21题（1）电泳图与基因型的判断 2024年北京卷19题（3）PCR产物的判断 2024年北京卷20题（4）基因表达载体的改造 2023年北京卷21题（3）转基因动物的制备流程 热点角度01 基因表达综合分析 析典例·建模型 1．（2025北京高考）植物的光合作用效率与叶绿体的发育（形态结构建成）密切相关。叶绿体发育受基因的精细调控，以适应环境。科学家对光响应基因BG在此过程中的作用进行了研究。 (3)为进一步证明BG对GK的抑制作用并探索其作用机制，将一定浓度的GK蛋白与系列浓度BG蛋白混合后，再加入GK蛋白靶基因CAO的启动子DNA片段，反应一段时间后，经电泳检测DNA所在位置，结果如图2。分析实验结果可得出BG抑制GK功能的机制是___________。 【解题建模】 第一步，答题思路 1. 根据电泳图先判断GK蛋白与CAO启动子的关系； 2. 随着BG蛋白浓度的增加，GK−DNA 结合条带逐渐减弱； 3. 总结得出结论 第二步，结合图示信息和模板思路进行思路拆解 第三步，尝试作答 BG 通过与 CAO 启动子 DNA 片段竞争结合 GK 蛋白，从而抑制 GK 与 CAO 启动子 DNA 片段的结合 研考点·通技法 电泳图判断多蛋白–DNA、蛋白–蛋白相互作用 通用方法 1. 蛋白+DNA 结合判断（DNA 阻滞电泳/凝胶迁移实验 EMSA，本题模型） ① 仅 DNA 条带：迁移快、位置低（基准条带） ② 蛋白+DNA，条带上移、滞后→该蛋白能结合 DNA ③ 加入第二种蛋白后： 结合条带减弱/消失，游离 DNA 恢复 →第二种蛋白阻断前者与 DNA 结合 结合条带进一步上移→两种蛋白形成复合物共同结合 DNA 2. 蛋白与蛋白直接相互作用判断（无 DNA 体系 / 叠加条带） 加入蛋白 A 后条带偏移；再加蛋白 B，条带持续移位、分子量进一步变大→直接结合形成蛋白复合物 3. 抑制/竞争关系判断（高频考点） 变量：梯度增加抑制蛋白浓度 现象：目的蛋白–DNA 结合条带浓度依赖性减弱→存在竞争结合/蛋白互作抑制 反向：若加蛋白后结合更强→协同促进结合 4. 激活/调控逻辑链（答题万能模板） 甲蛋白 +启动子→条带上移 = 甲结合启动子→调控转录 乙蛋白加入后结合消失 = 乙结合甲→阻断甲–启动子结合→抑制基因表达 破类题·提能力 1．（2026·北京石景山·一模）水稻是我国最重要的粮食作物，PEL基因编码的蛋白（PEL）是一种与水稻光合作用相关的蛋白质。 (1)研究者利用基因编辑技术获得水稻PEL基因敲除突变体（PEL-KO）及过表达突变体（PEL-OE），检测光合作用相关指标，部分结果见图1、2（注：组1、2、3分别对应野生型、PEL-KO、PEL-OE） ①叶绿素等光合色素在光合作用中的作用为_______。图1结果表明，PEL对水稻叶绿体的发育起_______作用。 ②图2结果显示，CO2浓度大于400ppm时，组2的光合速率最大。结合图1分析其原因是______。 (2)为了阐明PEL影响水稻光合作用的分子机制，研究者筛选鉴定出在细胞质中与PEL互作的一种蛋白质GLK（调控光合基因表达的转录因子）。将共表达GLK和PEL的细胞，用蛋白合成抑制剂（CHX）处理，并在不同时间收集样品进行电泳，部分结果如图3． 研究者认为，PEL与GLK结合，可促进GLK被蛋白酶体降解。实验中，CHX处理的目的是______；设置的对照组还应有：_______。 (3)目前多种陆生植物都存在PEL基因的同源基因，而在藻类等水生单细胞光合生物中则较少见，早期光合生物从水生环境走向陆地时，面临的最大变化就是光照强度显著提升。请解释PEL基因的出现对光合生物向陆地生活进化的意义_______。 2．（2026·北京房山·一模）紫花苜蓿是广泛栽培的多年生豆科牧草。在寒冷与盐碱双重胁迫（冷盐胁迫）下，苜蓿体内活性氧大量积累，导致细胞损伤、生长受阻。科研人员对冷盐胁迫下关键转录因子MB1的调控作用展开研究。 (1)温度、光照、重力等___________因素可参与调节植物的生长发育。冷盐胁迫可诱导苜蓿大量合成脱落酸（ABA），ABA与___________结合后启动胞内信号转导，调控MB1和MX2相关基因表达应对冷盐胁迫。 (2)抗坏血酸（AsA）是植物重要的抗氧化物质，可清除活性氧以减轻氧化损伤。 v ①图1结果显示：冷盐胁迫下，与野生型相比，MB1过表达株___________，减少蒸腾作用和防止冻害，增强苜蓿对冷盐胁迫的耐受性。 ②研究表明苜蓿对冷盐胁迫的耐受性依赖转录因子MX2的量，请完善图2___________。 (3)研究发现，冷盐胁迫下苜蓿体内MR3蛋白的表达量显著降低，研究人员进行了凝胶阻滞实验（EMSA），结果如图3。 EMSA：将标记的DNA探针与待测蛋白共孵育后进行电泳。若蛋白与探针结合，形成蛋白-探针复合物，迁移减慢，出现阻滞带；未结合时探针快速迁移，出现游离带。 据图3阐述MB1蛋白、MX2基因、MR3蛋白的关系，___________。 (4)综合上述研究，阐述冷盐胁迫下苜蓿的应对策略______。 热点角度02 变异的类型与判断 析典例·建模型 1．（2025北京高考）链霉菌A能产生一种抗生素M，可用于防治植物病害，但产量很低。为提高M的产量，科研人员用紫外线和亚硝酸对野生型链霉菌A的孢子悬液进行诱变处理，筛选M产量提高的突变体（M+株），以应用于农业生产。 (1)紫外线和亚硝酸均通过改变DNA的_______，诱发基因突变。 (2)因基因突变频率低，孢子悬液中突变体占比很低；又因基因突变的_______性，M+株在全部突变体中的占比低。要获得M+株，需进行筛选。 【解题建模】 第一步：答题思路 1. 明确基因突变的概念：基因突变是指 DNA 分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而这些处理会影响 DNA 的碱基组成和排列顺序。 2. 辨析基因突变的特点：因基因突变频率低，孢子悬液中突变体占比很低；又因基因突变的随机性、不定向性，M＋株在全部突变体中的占比低。 3. 得出结论 第二步，结合图示信息和模板思路进行思路拆解 第三步，尝试作答 (1)碱基序列（或脱氧核苷酸序列） (2)随机性、不定向 研考点·通技法 （一）基因突变 1.概念：DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而引起的基因碱基序列的改变，叫做基因突变。 2.基因突变的类型 类型 范围 对肽链的影响 备注 替换 小 只改变1个氨基酸的种类或不改变 替换的结果也可能使肽链合成提前终止，或延后 增添 大 插入位置前不影响，影响插入位置后的序列 ①增添或缺失的位置越靠前，对肽链的影响越大； ②增添或缺失的碱基数是3的倍数，则仅影响个别氨基酸 缺失 大 缺失位置前不影响，影响缺失位置后的序列 增添或缺失3个碱基 小 增添或缺失位置增加或缺失 1个氨基酸 3.特点 （1）普遍性：在生物界是普遍存在的。 （2）随机性：基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期；可以发生在细胞内不同的DNA分子上，以及同一个DNA分子的不同部位。 （3）低频性：自然状态下，突变频率很低。 （4）不定向性：一个基因可以发生不同突变，产生一个以上的等位基因， （5）多害少利性：突变性状大多数会给生物带来不利的影响，少数有利。 4.意义：新基因产生的途径；生物变异的根本来源；生物进化的原始材料。 （二）基因重组 1.概念： （1）发生过程：真核生物有性生殖过程中。 （2）实质：控制不同性状的基因的重新组合。 2.类型 类型 发生时间 发生重组的原因 图示 特点 自由组合型 减数第一次分裂后期 同源染色体分开,等位基因分离,非同源染色体自由组合,导致非同源染色体上非等位基因间重组 ①只产生新的基因型,并未产生新的基因→无新蛋白质→无新性状(有新性状组合); ②发生于真核生物有性生殖的核遗传中(DNA重组技术除外); ③两个亲本杂合性越高→遗传物质相差越大→基因重组类型越多→后代变异越多 交叉互换型 减数第一次分裂四分体时期 同源染色体上非姐妹染色单体之间发生互换,导致基因重组 人工重组类 外源DNA导入受体细胞 人为有目的进行的不同种生物间的基因组合 3.结果:产生新的基因型。 4.意义 (1)是生物变异的来源之一。 (2)为生物进化提供材料。 (3)是形成生物多样性的重要原因之一。 （三）染色体变异 1.染色体结构变异 （1）类型 类型 图像 联会异常 实例 缺失 人的5号染色体片段缺失导致猫叫综合征 重复 果蝇的棒状眼 倒位 人类9号染色体长臂倒位可导致习惯性流产 易位 人类慢性粒细胞白血病 （2）结果：可导致染色体上的基因结构或数目发生改变。 2.染色体数目的变异：个别染色体数目改变、染色体组数目改变。 3.单倍体、二倍体和多倍体 项目 单倍体 二倍体 多倍体 概念 体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体 体细胞中含有两个染色体组的个体 体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体 发育起点 配子 受精卵 受精卵 植株特点 ①植株弱小；②高度不育 正常可育 ①茎秆粗壮；②营养物质含量丰富 ③叶片、果实和种子较大但结实率低 体细胞染色体组数 ≥1 2 ≥3 形成 原因 自然原因 单性生殖 正常的有性生殖 外界环境条件剧变（如低温） 人工诱导 花药离体培养 秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 举例 蜜蜂中的雄蜂 几乎全部的动物和过半数的高等植物 香蕉（三倍体）、马铃薯（四倍体） 破类题·提能力 1．（2026·北京东城·一模）果蝇有不同的化蛹行为偏好，拟果蝇偏好在食物表面化蛹，而黑腹果蝇偏好远离食物表面化蛹。研究发现化蛹行为由X染色体上的基因控制。 (1)为获得适于研究化蛹行为显隐性关系的果蝇，以上述两种品系果蝇以及仅性染色体变异的黑腹果蝇（）为亲本，进行如下实验。 杂交组合 F1 实验一 XmXm（♀）×XsY（♂） 雌性甲、雄性乙 实验二 Y（♀）×XsY（♂） XsY（丙） 注：Xm表示黑腹果蝇的X染色体；Xs表示拟果蝇的X染色体；表示黑腹果蝇两条并联的X染色体 ①实验一中甲、乙的性染色体组成分别为______。 ②通过上述杂交，使甲、乙、丙的______的遗传背景保持一致，从而减少对化蛹行为分析的干扰。 A．常染色体基因            B．性染色体基因            C．细胞质基因 (2)检测果蝇的化蛹行为，结果如图1。由此判断，远离食物表面化蛹的行为是显性性状，理由是______。 (3)为定位控制化蛹行为的基因，研究者构建了一系列X染色体不同部位片段缺失的黑腹果蝇（XmXm′，其中Xm′有片段缺失），分别与拟果蝇进行杂交，检测子代的化蛹行为。子代中有Xm′的雄蝇无法存活。 ①用化蛹指数分析子代的化蛹行为，公式如下： 据图2结果分析，可筛选出______（选填图2中3个字母）对应的横坐标区域最有可能是控制化蛹行为的基因所在的候选区域。 ②研究者利用①中筛选出的子代雌蝇设计杂交实验，结果发现子代雌蝇的化蛹行为既有由染色体缺失区域中某个基因控制的，也有由染色体结构变异导致的。该杂交实验中亲本雄蝇的性染色体组成为______，并写出区分上述两种情况的子代染色体组成与化蛹行为表型。 2．（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______。 热点角度03 基因工程 析典例·建模型 1.（2024北京卷）学习以下材料，回答（1）～（4）题。 筛选组织特异表达的基因 筛选组织特异表达的基因，对研究细胞分化和组织、器官的形成机制非常重要。“增强子捕获”是筛选组织特异表达基因的一种有效方法。 真核生物的基本启动子位于基因5'端附近，没有组织特异性，本身不足以启动基因表达。增强子位于基因上游或下游，与基本启动子共同组成基因表达的调控序列。基因工程所用表达载体中的启动子，实际上包含增强子和基本启动子。 很多增强子具有组织特异的活性，它们与特定蛋白结合后激活基本启动子，驱动相应基因在特定组织中表达（图A）。基于上述调控机理，研究者构建了由基本启动子和报告基因组成的“增强子捕获载体”（图B），并转入受精卵。捕获载体会随机插入基因组中，如果插入位点附近存在有活性的增强子，则会激活报告基因的表达（图C）。 获得了一系列分别在不同组织中特异表达报告基因的个体后，研究者提取每个个体的基因组DNA，通过PCR扩增含有捕获载体序列的DNA片段。对PCR产物进行测序后，与相应的基因组序列比对，即可确定载体的插入位点，进而鉴定出相应的基因。 研究者利用各种遗传学手段，对筛选得到的基因进行突变、干扰或过表达，检测个体表型的改变，研究其在细胞分化和个体发育中的作用，从而揭示组织和器官形成的机理。 (4)真核生物编码蛋白的序列只占基因组的很少部分，因而在绝大多数表达报告基因的个体中，增强子捕获载体的插入位点位于基因外部，不会造成基因突变。研究者对图B所示载体进行了改造，期望改造后的载体随机插入基因组后，在“捕获”增强子的同时，也造成该增强子所调控的基因发生突变，以研究基因功能。请画图表示改造后的载体，并标出各部分名称_____（略）。 第一步：答题思路 1.保留核心必需元件 必须保留：基本启动子、报告基因→保证：附近增强子仍可结合、激活报告基因表达，完成“增强子捕获”。 2.新增破坏内源基因的功能元件 目的：载体插入内源基因内部调控区时，直接打断基因结构、导致转录翻译中断，引发功能缺失突变。 3.插入位置关键 将终止子插入：基本启动子上游或报告基因上下游。载体整合到基因组后，打断内源基因编码区单元，使目的基因无法正常表达。 4.最终双重效果：上游特异增强子 → 激活载体报告基因（筛选特异表达） 载体片段插入内源基因 → 内源基因结构破坏→基因突变（功能研究） 第二步，结合图示信息和模板思路进行思路拆解 第三步，尝试作答 破类题·提能力 1．（25-26高三下·北京海淀·期中）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_______________。 2．（2026·北京东城·一模）学习以下材料，回答（1）～（5）题。 病毒与细菌“携手”靶向治疗癌症 细菌疗法与溶瘤病毒法都利用了微生物特性实现精准抗癌，鼠伤寒沙门氏菌（S菌）是细菌疗法的常用菌，这种胞内寄生的兼性厌氧菌能选择性定植到肿瘤组织中并诱导癌细胞死亡。肿瘤组织内独特的免疫抑制特性为它提供了“庇护所”，但它通常只定植于缺氧的肿瘤组织内部，对周围和远处癌细胞的杀伤能力有限。塞内卡病毒A（SVA）是一种具有天然肿瘤选择性的溶瘤病毒，其生命周期如图1，蛋白酶P可特异性识别并切割多聚蛋白，形成病毒衣壳蛋白、RNA复制酶等多种蛋白。癌症患者注射SVA后，增殖出的子代SVA能裂解癌细胞并在体内继续传播，但体液免疫会将其清除，这限制了溶瘤病毒的疗效。 科研人员改造S菌获得了工程菌，改造系统如图2。启动子PJ和PA均只在工程菌进入癌细胞后启动，表达出的裂解蛋白E1和E2可分别破坏细菌细胞膜和囊泡膜。启动子PT7被T7RNA聚合酶特异性识别，转录出的RNA可以穿过被破坏的细菌细胞膜和囊泡膜释放至癌细胞的细胞质，并完成子代SVA的合成、组装与释放。红色荧光蛋白基因的插入不影响RNA聚合酶的功能，绿色荧光蛋白基因的插入不影响SVA病毒多聚蛋白的形成和切割。工程菌与癌细胞共培养的体外实验和工程菌注射到肿瘤模型鼠的体内实验的结果，均表明了工程菌向癌细胞递送了具有复制活性的SVA，能引发癌细胞裂解并继续传播病毒。 本研究开发了一种用细菌递送溶瘤病毒治疗癌症的方法，为癌症的靶向治疗提供了新思路。 (1)工程菌进入癌细胞的方式是______。 (2)请根据学习材料，对下列选项进行排序，说明使用工程菌实现癌症靶向治疗的过程：工程菌进入癌细胞→______→子代SVA侵染癌细胞。 a．SVA的RNA释放至癌细胞的细胞质 b．形成病毒衣壳蛋白、RNA复制酶等 c．合成SVA的RNA d．合成SVA的多聚蛋白 e．子代SVA组装并释放 f．表达E1、E2蛋白和T7RNA聚合酶等 (3)将少量工程菌与癌细胞共培养，工程菌进入癌细胞后，释放的SVA能继续增殖，扩大传播，随时间推移可观察到荧光的变化是______。 (4)为证明工程菌可以避免血液中SVA抗体的影响，进而发挥抗肿瘤作用，应选择免疫功能______（填“正常”或“缺陷”）的小鼠进行实验。实验组在第0天、第7天和第14天的处理应依次为______，一段时间后，检测肿瘤体积和小鼠生存率。 A．注射肿瘤细胞        B．注射工程菌        C．注射SVA        D．注射S菌 (5)对工程菌进行改进，增添下图中元件4，并将图2元件3中蛋白酶P的识别位点相应编码序列替换为蛋白酶T的。请解释与原工程菌相比，改进后工程菌的优点______。 （建议用时：90分钟） 刷模拟 1．（2026·北京西城·一模）肝脏中的肝星状细胞（HSC）被激活会引起肝纤维化，甚至发展为肝硬化、肝细胞癌。研究HSC的激活机制有助于防治相关疾病。 (1)HSC的激活和增殖依赖于有氧糖酵解代谢（图1）。在有氧条件下，葡萄糖在HSC的_____中被P酶等分解为丙酮酸，继而在L酶作用下被还原成乳酸。有氧糖酵解能更快产生中间代谢产物和ATP，以满足细胞快速增殖的需求。 (2)已有研究发现，Wnt蛋白与细胞膜上受体结合后，促进β连环蛋白进入细胞核，进而激活靶基因转录，该信号通路参与调节HSC有氧糖酵解。用Wnt蛋白处理HSC后，检测HSC中_____，结果如图2。研究者由此推测，Wnt/β连环蛋白信号通路对L酶基因表达进行直接调节，进而间接调节P酶基因表达。对L酶基因的进一步研究证实，L酶基因是β连环蛋白的直接靶基因。 (3)H蛋白是一种转录因子。用Wnt蛋白处理HSC，细胞中H蛋白总量及细胞核中H蛋白含量均提高。用蛋白质合成阻断剂环己亚胺处理HSC，检测细胞中H蛋白含量，结果如图3。该结果表明_____。 (4)L酶能与H蛋白结合并促进其进入细胞核，激活P酶基因和L酶基因转录。请综合以上信息，说明HSC能够被快速激活的主要原因_____。 (5)依据该研究结果推测，可利用_____来抑制HSC激活进而防治肝纤维化。 2．（2026·北京石景山·一模）安格曼综合征（AS）是一种罕见的神经发育疾病，病症包括严重的智力、运动、语言障碍以及癫痫发作等，大多数患者婴儿期即出现明显症状。 (1)15号染色体上的母源UBE3A基因缺失或突变是AS常见致病原因。该基因在大脑成熟神经元中仅母源基因表达，父源基因沉默，其编码的酶对神经元功能非常重要。下图是一个AS家族系谱图，Ⅱ～IV代基因测序显示Ⅱ-1、Ⅱ-3、Ⅲ-2及4位患者均为携带突变基因的杂合子。 Ⅱ-1和IV-1均携带致病基因但表型不同，是由于其致病基因分别来自_______。Ⅲ-1和Ⅲ-2再生育一个孩子，子代患病概率为_______。 (2)研究者对父源UBE3A基因在成熟神经元中特异性沉默的机制进行探索。 ①研究发现，UBE3A基因的表达受其上游区域调控，原理见图2．在成熟神经元中，SNHG14基因转录产物延伸覆盖UBE3A基因，与UBE3A基因的转录发生碰撞，使_______酶均从模板上停滞并解离，导致父源UBE3A基因无法产生全长成熟mRNA进而沉默。而母源的UBE3A基因能够正常表达的原因是_______。 ②下列相关说法正确的是_______。 a．父源UBE3A基因特异性沉默属于表观遗传现象 b．构建含正常UBE3A基因的表达载体可用于治疗AS c．UBE3A基因通过控制酶的合成直接控制性状 d．控制AS的基因遗传时不遵循基因分离定律 (3)约3～5%的AS是由两条15号染色体来自于同一亲本所致（单亲源二倍体）。现有一名上述类型的患者，其双亲均不携带致病基因，请从细胞学水平解释该患者患AS的原因_______。 3．（25-26高三上·北京朝阳·期末）U基因突变导致表达产物功能异常是Usher综合征（USH）的常见原因，患者表现为先天性耳聋和进行性视力丧失。 (1)U基因突变引起USH的家系如图1。 USH的遗传方式是______。Ⅱ-3（不携带致病基因）和Ⅱ-4再生一个携带致病基因男孩的概率是______。 (2)至今已发现700多种致病性U基因突变，在所有U基因突变中，第13号外显子的突变频率最高。为研究跳过13号外显子表达（即“外显子跳跃”）的U蛋白能否治疗USH，研究者敲除野生型小鼠受精卵U基因上第12号外显子（对应人类13号外显子），获得纯合突变品系A（基因的部分结构如图2）。 ①U基因突变体现了基因突变的______性。 ②研究者提取品系A组织的______，逆转录，用引物______进行PCR，以检测第12号外显子缺失U基因的转录。同时用荧光标记的抗U蛋白抗体对出生第3天的幼鼠耳蜗切片进行染色，结果显示，______，说明敲除U基因的第12号外显子不影响U蛋白的表达和定位。 ③为进一步证明单个“12号外显子跳跃”等位基因编码的蛋白能恢复突变小鼠内耳毛细胞的正常形态和部分听力。取品系A与野生型小鼠杂交，观察子代小鼠内耳毛细胞的形态是否接近野生型。请修正实验方案______。 (3)携带U基因第12号外显子突变的小鼠，视网膜退化时间远早于完全敲除U基因的小鼠，试从分子水平推测导致这种差异的可能原因______。 (4)基于以上研究，请从“治疗效果、潜在风险”中选择其一，分析“外显子跳跃”疗法未来应用于USH患者临床治疗的看法，并陈述理由____。 4．（2026·北京东城·一模）RPW能显著增强植物对白粉病病菌（一种真菌）的抗性。研究人员对乙烯和RPW在防御白粉病病菌过程中的关系进行研究。 (1)乙烯主要对果实有______作用，还能够参与病菌的防御。ACC氧化酶（ACO）可催化ACC转化成乙烯。 (2)研究人员构建拟南芥突变体并接种白粉病病菌，10天后统计叶片上孢子数量，图1结果说明乙烯能______RPW抗白粉病的作用。用台盼蓝染液对叶片染色，结果如图2。结合两图，推测RPW抗白粉病是通过____________。 组1：对照组                    组2：RPW过表达突变体 组3：ACO缺失突变体        组4：RPW过表达+ACO缺失双突变体 (3)为进一步研究RPW与乙烯之间的关系，研究人员将构建的RPW-HA融合基因、ACO-Flag融合基因的表达载体导入植物叶片，36小时后，将叶片研磨，取上清液分成两份，一份对总蛋白进行检测，另一份用Flag抗体偶联的琼脂糖珠处理，收集琼脂糖珠上的蛋白进行检测/图3结果支持RPW通过与ACO结合增加ACO的稳定性，减少ACO降解，从而增加乙烯含量。请在答题卡的图中补充相应的实验结果________________________。 (4)综合上述研究，完善植株抵抗病菌反应的机制图，请在答题卡方框中选填“RPW”“ACO”“乙烯”，用箭头连接，并标注它们之间的关系（“+”表示正调控，“-”表示负调控）________________________。 5．（2026·北京石景山·一模）野生型黄瓜为雌雄同株异花植物，植株上存在单性雄花（只有雄蕊）和单性雌花（只有雌蕊），雌花直接影响果实产量。乙烯和生长素在调控雄花和雌花发育中起重要作用，某科研团队对此开展了系列实验。 (1)黄瓜开花是由激素调节、_______和环境因素调节共同构成的网络调控的。黄瓜花芽最初都存在雌蕊原基和雄蕊原基。在发育特定阶段，雌蕊或雄蕊原基选择性败育分别产生雄花或雌花。 (2)施加适宜浓度的外源生长素，可诱导野生型黄瓜开雌花  检测生长素响应因子ARF3在雌、雄花中的表达量，结果如图1．图1结果显示_______。 (3)已知STM与WIP1是影响雌蕊发育的关键因子。在研究中，有以下相关发现：第一，花发育早期，雌蕊原基中特异性表达的STM基因缺失会导致雌蕊原基完全败育。研究显示ARF3能直接结合STM基因启动子中的P4元件，调控基因表达。为验证这种相互作用，将不同组分混合保温后，电泳检测荧光素标记条带，结果见图2，请补充3～5组的电泳条带结果_______。 第二，ARF3还可结合WIP1基因启动子元件。wip1突变体的表型与arf3突变体不同。 (4)在花发育极早期，雌蕊原基中的S1酶（一种乙烯合成酶）催化乙烯大量合成，乙烯通过生长素调控雌蕊发育。研究揭示，雌蕊发育时，生长素调控S2酶（另一种乙烯合成酶）合成，该酶还可激活雄蕊抑制因子。请推测，施加生长素可诱导S1酶合成缺失突变体开_______花。可见，乙烯与生长素在调控黄瓜雌花发育中存在_______关系。 (5)请根据上述研究，完善黄瓜雌花发育的调控模型_______。 6．（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 刷真题 7．（2025·北京·高考真题）植物的光合作用效率与叶绿体的发育（形态结构建成）密切相关。叶绿体发育受基因的精细调控，以适应环境。科学家对光响应基因BG在此过程中的作用进行了研究。 (1)实验中发现一株叶绿素含量升高的拟南芥突变体。经鉴定，其BG基因功能缺失，命名为bg。图1是使用_________观察到的叶绿体亚显微结构。与野生型相比，可见突变体基粒（“[”所示）中的_________增多。 (2)已知GK蛋白促进叶绿体发育相关基因的转录，BG蛋白可以与GK蛋白结合。研究者构建了GK功能缺失突变体gk（叶绿素含量降低）及双突变体bggk。对三种突变体进行观察，发现双突变体的表型与突变体__________相同，由此推测BG通过抑制GK的功能影响叶绿体发育。 (3)为进一步证明BG对GK的抑制作用并探索其作用机制，将一定浓度的GK蛋白与系列浓度BG蛋白混合后，再加入GK蛋白靶基因CAO的启动子DNA片段，反应一段时间后，经电泳检测DNA所在位置，结果如图2。分析实验结果可得出BG抑制GK功能的机制是___________。 (4)基于突变体bg的表型，从进化与适应的角度推测光响应基因BG存在的意义_______。 8．（2024·北京·高考真题）灵敏的嗅觉对多数哺乳动物的生存非常重要，能识别多种气味分子的嗅觉神经元位于哺乳动物的鼻腔上皮。科学家以大鼠为材料，对气味分子的识别机制进行了研究。 (1)嗅觉神经元的树突末梢作为感受器，在气味分子的刺激下产生___________，经嗅觉神经元轴突末端与下一个神经元形成的___________将信息传递到嗅觉中枢，产生嗅觉。 (2)初步研究表明，气味受体基因属于一个大的基因家族。大鼠中该家族的各个基因含有一些共同序列（保守序列），也含有一些有差异的序列（非保守序列）。不同气味受体能特异识别相应气味分子的关键在于___________序列所编码的蛋白区段。 (3)为了分离鉴定嗅觉神经元中的气味受体基因，科学家依据上述保守序列设计了若干对引物（图甲），利用PCR技术从大鼠鼻腔上皮组织mRNA的逆转录产物中分别扩增基因片段，再用限制酶HinfⅠ对扩增产物进行充分酶切。图乙显示用某对引物扩增得到的PCR产物（A）及其酶切片段（B）的电泳结果。结果表明酶切片段长度之和大于PCR产物长度，推断PCR产物由___________组成。 (4)在上述实验基础上，科学家们鉴定出多种气味受体，并解析了嗅觉神经元细胞膜上信号转导的部分过程（图丙）。 如果钠离子通道由气味分子直接开启，会使嗅觉敏感度大大降低。根据图丙所示机制，解释少量的气味分子即可被动物感知的原因______。 9．（2025·北京·高考真题）链霉菌A能产生一种抗生素M，可用于防治植物病害，但产量很低。为提高M的产量，科研人员用紫外线和亚硝酸对野生型链霉菌A的孢子悬液进行诱变处理，筛选M产量提高的突变体（M+株），以应用于农业生产。 (1)紫外线和亚硝酸均通过改变DNA的_______，诱发基因突变。 (2)因基因突变频率低，孢子悬液中突变体占比很低；又因基因突变的_______性，M+株在全部突变体中的占比低。要获得M+株，需进行筛选。 (3)链霉菌A主要进行孢子繁殖。研究者对链霉菌A发酵液进行了粗提浓缩，得到粗提液，测定粗提液对野生型链霉菌A孢子萌发的影响，结果如图。 由图可知，粗提液对野生型孢子萌发有_______作用。 (4)随后研究者进行筛选实验。诱变处理后，将适量孢子悬液涂布在含有不同浓度粗提液的筛选平板上，每个浓度的筛选平板设若干个重复，28℃培养7天。从每个浓度的筛选平板上挑取100个单菌落，再次分别培养后逐一测定M产量，统计结果如下表。 组别 I II III IV V VI 筛选平板中粗提液浓度（mL/100mL） 2 5 8 10 12 15 所取菌落中M+株占比（%） 0 13 25 65 20 3 ①用图中信息，解释表中IV组M+株占比明显高于Ⅲ组的原因________________。 ②表中Ⅲ组和V组中M+株占比接近，但在筛选平板上形成的菌落有差异。下列叙述正确的有_______（多选）。 A、Ⅲ组中有野生型菌落，而V组中没有野生型菌落 B、V组中有M产量未提高的突变体菌落，而III组中没有 C、与Ⅲ组相比，诱变处理后的孢子悬液中更多的突变体在V组中被抑制 D、与Ⅲ组相比，诱变处理后的孢子悬液中更多的M+株在V组中被抑制 综上所述，用____________粗提液筛选是获得M+株的有效方法。 10．（2023·北京·高考真题）二十大报告提出“种业振兴行动”。油菜是重要的油料作物，筛选具有优良性状的育种材料并探究相应遗传机制，对创制高产优质新品种意义重大。 (1)我国科学家用诱变剂处理野生型油菜（绿叶），获得了新生叶黄化突变体（黄化叶）。突变体与野生型杂交，结果如图甲，其中隐性性状是___________。 (2)科学家克隆出导致新生叶黄化的基因，与野生型相比，它在DNA序列上有一个碱基对改变，导致突变基因上出现了一个限制酶B的酶切位点（如图乙）。据此，检测F2基因型的实验步骤为：提取基因组DNA→PCR→回收扩增产物→___________→电泳。F2中杂合子电泳条带数目应为___________条。 (3)油菜雄性不育品系A作为母本与可育品系R杂交，获得杂交油菜种子S（杂合子），使杂交油菜的大规模种植成为可能。品系A1育性正常，其他性状与A相同，A与A1杂交，子一代仍为品系A，由此可大量繁殖A。在大量繁殖A的过程中，会因其他品系花粉的污染而导致A不纯，进而影响种子S的纯度，导致油菜籽减产。油菜新生叶黄化表型易辨识，且对产量没有显著影响。科学家设想利用新生叶黄化性状来提高种子S的纯度。育种过程中首先通过一系列操作，获得了新生叶黄化的A1，利用黄化A1生产种子S的育种流程见图丙。 ①图丙中，A植株的绿叶雄性不育子代与黄化A1杂交，筛选出的黄化A植株占子一代总数的比例约为_______________。 ②为减少因花粉污染导致的种子S纯度下降，简单易行的田间操作用____________________________。 11．（2025·北京·高考真题）学习以下材料，回答（1）~（4）题。 野生动物个体识别的新方法 识别野生动物个体有助于野外生态学的研究。近年，人们发现可以从动物粪便中提取该动物的DNA，PCR扩增特定的DNA片段，测定产物的长度或序列，据此可识别个体，在此基础上可以获得野生动物的多种生态学信息。 微卫星DNA是一种常用于个体识别的DNA片段，广泛分布于核基因组中。每个微卫星DNA是一段串联重复序列，每个重复单位长度为2~6bp（碱基对），重复数可以达到几十个（图1）。基因组中有很多个微卫星DNA，分布在不同位置。每个位置的微卫星DNA可视为一个“基因”，由于重复单位的数目不同，同一位置的微卫星“基因”可以有多个“等位基因”，能组成多种“基因型”。分析多个微卫星“基因”，可得到个体特异的“基因型”组合，由此区分开不同的个体。 依据微卫星“基因”两侧的旁邻序列（图1），设计并合成特异性引物，PCR扩增后，检测扩增片段长度，即可得知所测个体的“等位基因”（以片段长度命名），进而获得该个体的“基因型”。例如，图2是对某种哺乳动物个体A和B的一个微卫星“基因”进行扩增后电泳分析的结果示意图，个体A的“基因型”为177/183。    有一个远离大陆的孤岛，陆生哺乳动物几乎无法到达，人类活动将食肉动物貉带到该岛上。科学家在岛上采集貉的新鲜粪便，提取DNA，扩增并分析了10个微卫星“基因”，结果在30份样品中成功鉴定出个体（如表）。几个月后再次采集貉的新鲜粪便，进行同样的分析，在40份样品中成功鉴定出个体（如表）。据此，科学家估算出该岛上貉的种群数量。 两次采样所鉴定出的貉的个体编号 第一次采集的30份粪便样品所对应的个体编号 N01 N02 N03 N04 N05 N06 N07 N08 N08 N09 N10 N11 N12 N12 N13 N14 N14 N15 N16 N17 N18 N18 N19 N20 N21 N22 N22 N23 N24 N24 第二次采集的40份粪便样品所对应的个体编号 N03 N04 N05 N08 N09 N09 N12 N14 N18 N23 N24 N25 N26 N26 N26 N27 N28 N29 N30 N30 N31 N32 N32 N33 N33 N33 N34 N35 N36 N37 N38 N39 N40 N41 N42 N43 N44 N44 N45 N46 (1)图2中个体B的“基因型”为______。 (2)使用微卫星DNA鉴定个体时，能区分的个体数是由微卫星“基因”的数目和______的数目决定的。 (3)科学家根据表1信息，使用了______法的原理来估算这个岛上貉的种群数量，计算过程及结果为______。 (4)在上述研究基础上，利用现有DNA样品，设计一个实验方案，了解该岛貉种群的性别比例______。 12．（2024·北京·高考真题）学习以下材料，回答（1）～（4）题。 筛选组织特异表达的基因 筛选组织特异表达的基因，对研究细胞分化和组织、器官的形成机制非常重要。“增强子捕获”是筛选组织特异表达基因的一种有效方法。 真核生物的基本启动子位于基因5'端附近，没有组织特异性，本身不足以启动基因表达。增强子位于基因上游或下游，与基本启动子共同组成基因表达的调控序列。基因工程所用表达载体中的启动子，实际上包含增强子和基本启动子。 很多增强子具有组织特异的活性，它们与特定蛋白结合后激活基本启动子，驱动相应基因在特定组织中表达（图A）。基于上述调控机理，研究者构建了由基本启动子和报告基因组成的“增强子捕获载体”（图B），并转入受精卵。捕获载体会随机插入基因组中，如果插入位点附近存在有活性的增强子，则会激活报告基因的表达（图C）。 获得了一系列分别在不同组织中特异表达报告基因的个体后，研究者提取每个个体的基因组DNA，通过PCR扩增含有捕获载体序列的DNA片段。对PCR产物进行测序后，与相应的基因组序列比对，即可确定载体的插入位点，进而鉴定出相应的基因。 研究者利用各种遗传学手段，对筛选得到的基因进行突变、干扰或过表达，检测个体表型的改变，研究其在细胞分化和个体发育中的作用，从而揭示组织和器官形成的机理。 (1)在个体发育中，来源相同的细胞在形态、结构和功能上发生___________的过程称为细胞分化，分化是基因___________的结果。 (2)对文中“增强子”的理解，错误的是________。 A．增强子是含有特定碱基序列的DNA片段 B．增强子、基本启动子和它们调控的基因位于同一条染色体上 C．一个增强子只能作用于一个基本启动子 D．很多增强子在不同组织中的活性不同 (3)研究者将增强子捕获技术应用于斑马鱼，观察到报告基因在某幼体的心脏中特异表达。鉴定出捕获载体的插入位点后，发现位点附近有两个基因G和H，为了确定这两个基因是否为心脏特异表达的基因，应检测___________。 (4)真核生物编码蛋白的序列只占基因组的很少部分，因而在绝大多数表达报告基因的个体中，增强子捕获载体的插入位点位于基因外部，不会造成基因突变。研究者对图B所示载体进行了改造，期望改造后的载体随机插入基因组后，在“捕获”增强子的同时，也造成该增强子所调控的基因发生突变，以研究基因功能。请画图表示改造后的载体，并标出各部分名称_____（略）。 13．（2025·北京·模拟预测）常用抗感染药物甲硝唑（MTZ）有一定的神经毒性。研究者对其致毒和解毒机制进行了探索。 (1)小胶质细胞是中枢神经系统中的常驻巨噬细胞。神经系统损伤或者感染时，小胶质细胞会被激活，迁移到受损部位，吞噬病原体和坏死组织，同时释放一些细胞因子和神经营养因子，有助于调节免疫和组织修复。上述过程体现了免疫系统的_______功能。 (2)细胞因子i134能吸引小胶质细胞聚集并促进其增殖。对野生型和i134基因过表达斑马鱼幼鱼进行图1所示脊髓横断和药物浸泡处理，2天后检测脊髓轴突再生连接情况，结果如图2。 图2结果说明_______。 (3)研究者推测，i134通过诱导小胶质细胞聚集和增殖来克服MTZ毒性。Irf8是调节斑马鱼髓系细胞发育和分化的关键因子，Irf8突变体斑马鱼早期发育阶段呈现小胶质细胞缺失表型。为进一步检验上述推测，请从下列选项中选取对应序号，完善实验方案和实验结果。 组别 实验材料 过表达基因 手术操作 浸泡处理 1 ______ ______ ______ MTZ浸泡 2 DMSO浸泡 3 ______ ______ ______ MTZ浸泡 4 DMSO浸泡 a．Irf8突变体斑马鱼 b．野生型斑马鱼 c．进行i134基因过表达处理 d．进行Irf8基因过表达处理 e．脊髓横断 f．假手术 实验结果为_______，说明i134并非通过作用于小胶质细胞来克服MTZ毒性。 (4)为探究i134的作用机制，研究者以“野生型；DMSO组”、“野生型；MTZ组”和“Tg；MTZ组”作为横坐标的3个节点，分析它们与“野生型；DMSO组”的基因表达量相对差异，发现可以将基因分为8组（图3），其中_______组中的基因应作为进一步研究对象。 4 / 20 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 大题03 基因表达、变异与基因工程 答案版 热点角度01 基因表达综合分析 析典例·建模型 1．BG 通过与 CAO 启动子 DNA 片段竞争结合 GK 蛋白，从而抑制 GK 与 CAO 启动子 DNA 片段的结合 破类题·提能力 1．【答案】(1) 吸收、传递和转化光能 抑制 PEL敲除后，水稻叶绿素含量更高、叶绿体数量更多，光反应更强，CO2充足时能为暗反应提供更多ATP和NADPH，因此光合速率更高 (2) 抑制新蛋白质合成，排除新合成GLK对实验结果的干扰，便于检测原有GLK的降解情况 仅单独表达GLK（不表达PEL）、同样经CHX处理的细胞组 (3)陆地光照强度远高于水生环境，过强光照会损伤光合结构；PEL负调控叶绿体发育和叶绿素合成，可避免强光对光合系统的破坏，帮助光合生物适应陆地高光照环境，有利于其在陆地生存繁衍 2.【答案】(1) 环境 受体 (2) 叶片变窄 (3)MR3与MB1竞争性结合MX2基因（启动子） (4)冷盐胁迫诱导ABA合成，ABA促进MB1表达；冷盐胁迫同时使MR3表达降低，减弱了MR3对MX2启动子的竞争性占位，MB1对MX2的转录激活增强，促进AsA合成，清除过量活性氧，减轻细胞损伤。 热点角度02 变异的类型与判断 析典例·建模型 1．(1)碱基序列（或脱氧核苷酸序列） (2)随机性、不定向 破类题·提能力 1．【答案】(1) XmXs ，XmY AC (2)甲为杂合子，其在食物表面化蛹的比例低，与乙相近，显著低于丙 (3) BCD XmY、XmXm远离食物表面化蛹、XmXm′在食物表面化蛹 2.【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 热点角度03 基因工程 1. 破类题·提能力 1．【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) 2.【答案】(1)胞吞 (2)fcadb(c)e (3)荧光强度会随时间逐渐增强 (4) 正常 C → A → B (5)在蛋白酶识别位点的替换上。原工程菌中蛋白酶P的识别位点被替换为蛋白酶T的识别位点，这一改动使得工程菌在表达目标蛋白时，能够更精确地被蛋白酶T切割，从而提高目标蛋白的纯度和产率。此外，TEV病毒蛋白酶T具有高度特异性的识别序列，这有助于减少非特异性切割，进一步优化蛋白表达和加工过程。因此，改进后的工程菌在蛋白表达和纯化方面具有更高的效率和更好的可控性 （建议用时：90分钟） 刷模拟 1【答案】(1)细胞质基质 (2)L酶基因和P酶基因的mRNA含量 (3)L酶能抑制H蛋白的降解 (4)L酶抑制H蛋白降解并促进其入核，H蛋白含量升高使L酶、P酶更快合成。Wnt/β 连环蛋白信号通路通过正反馈机制，迅速提高有氧糖酵解速率，进而快速激活HSC (5)β连环蛋白抑制剂/L酶抑制剂/H蛋白抑制剂 2.【答案】(1) 父亲、母亲 1/2 (2) RNA聚合 母源SNHG14基因启动子区域高甲基化，SNHG14不转录，不干扰UBE3A转录 ，UBE3A可正常表达。 ab (3)该患者两条15号染色体均来自父亲（父源单亲二倍体）。在减数分裂或受精后早期发育过程中，因染色体不分离或丢失等原因，导致胚胎仅保留父源15号染色体且复制形成二倍体。由于在成熟神经元中父源UBE3A基因被表观遗传沉默，无任何功能性蛋白表达，从而引发安格曼综合征。 3.【答案】(1) 常染色体隐性 1/6 (2) 不定向 RNA 1、4 删除第12号外显子的U蛋白与野生型U蛋白荧光强度相似，位置相同 将U基因敲除的纯合小鼠与品系A杂交；增加一组完全敲除U基因的纯合突变小鼠作为对照组；还应对小鼠进行听力测试 (3)突变小鼠的U基因仍能表达出突变蛋白，突变蛋白积累对细胞产生有害影响，加速疾病进程；而完全敲除U基因的小鼠仅表现为蛋白功能缺失，病理进展相对缓慢 (4)有安全隐患。外显子跳跃可能导致U蛋白功能异常，可能影响其他蛋白的功能；跳跃效率可能不稳定，无法保证治疗效果 4.【答案】(1)促进成熟 (2) 抑制 诱导被感染的细胞死亡，抑制白粉病病菌在植株叶片上的增殖 (3) (4) 5.【答案】(1)基因表达调控 (2)花发育早期ARF3在雌花中表达量高，雄花中几乎不表达，且这种差异在阶段1更明显 (3) (4) 雌 协同作用 (5) 6.【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 刷真题 7．【答案】(1) 电子显微镜 类囊体 (2)gk (3)BG 通过与 CAO 启动子 DNA 片段竞争结合 GK 蛋白，从而抑制 GK 与 CAO 启动子 DNA 片段的结合 (4)BG响应光照强度变化，调控植物叶绿体发育（叶绿素含量），以实现不同光照条 件下光合效率最大化 8.【答案】(1) 兴奋/动作电位/神经冲动 突触 (2)非保守 (3)长度相同但非保守序列不同的DNA片段 (4)少量的气体分子通过活化的G蛋白、活化的C酶，在C酶的催化下合成大量的cAMP使Na+通道打开，Na+内流，神经元细胞膜上产生动作电位，气味分子被动物感知 9.【答案】(1)碱基序列（或脱氧核苷酸序列） (2)随机性、不定向 (3)抑制 (4) Ⅳ组粗提取液浓度高于III组，野生型孢子萌发率为0，没有野生型菌落，Ⅲ组中有野生型菌落 ACD 10 mL/100mL 10.【答案】(1)黄化叶 (2) 用限制酶B处理 3 (3) 1/2 在开花前把田间出现的绿叶植株除去 11.【答案】(1)174/174 (2)每个微卫星“基因”的“等位基因” (3) 标记重捕 根据标记重捕法的计算公式N=（M×n）/m，则该岛上豹的种群数量N=(24×32)/10≈77（只）。 (4)选取X和Y染色体上长度不同的DNA片段，设计貉的特异性引物，对现有DNA样品进行扩增。产物中只有X片段为雌性，同时有X和Y片段的为雄性。计数46个个体中的雌雄数目，可得性别比例 12.【答案】(1) 稳定性差异 选择性表达 (2)C (3)各组织器官中G和H的mRNA (4) 13.【答案】(1)免疫防御、免疫自稳 (2)MTZ抑制轴突再生，i134促进轴突再生的作用不显著，但能解除MTZ对轴突再生的抑制作用 (3) a c e b c e 1、2两组斑马鱼间轴突再生连接率差值与3、4组间的差值无显著差异 (4)3、6 4 / 20 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $