专题05 生物工程（上海专用）2026年高考生物二模分类汇编

专题05 生物工程 一、胰岛素的改造（20分） 32.（3 分）①②④（全部选对得 3 分，选对 2 个得 2 分，选对 1 个得 1 分，错选不得分） 33.（3 分）BC（全部选对得 3 分，其他情况不得分） 34.（2 分）B 35.（3 分）①②④（全部选对得 3 分，选对 2 个得 2 分，选对 1 个得 1 分，错选不得分） 36.（2 分）AscⅠ 37.（3 分）ABD（全部选对得 3 分，选对 2 个得 2 分，其他情况不得分） 38. （4分）① （2 分） ④（2 分） 二、血液诱导型工程菌（24分） 28．（3分）（1）②（1分） （2）①（1分） （3）④（1分） 29．（2分）D 30．（2分）A 31．（2分）D 32．（4分）1和3（2分） 1178（2分） 33．（2分）ABD 34．（3分）②（1分） ①（2分） 35．（6分）分项分层评分 【6分答案样例】 性能稳定性方面： 不足：工程菌H的构建需导入多种质粒，菌体可能因质粒丢失导致性能不稳定。 优化建议：可将质粒上功能基因（如ChuA、CP43K等）整合至拟核DNA上。或引入质粒稳定性元件。 生态安全性方面： 不足：工程菌H携带的外源基因可借助质粒转移至其他生物体内，造成基因扩散或基因污染。 优化建议：可设计肠道敏感型杀伤开关基因回路，确保工程菌一旦离开预设环境就会死亡。或选用营养缺陷型筛选标记（替代抗生素抗性基因），降低基因转移风险。 三、抗热胁迫番茄的培育（22分） 1. D（2分） 2. D（2分） 3. ①③（2分，漏选1个得1分，其它不得分） 4. ②③（2分，漏选1个得1分，其它不得分） 5. AD（3分，漏选1个得2分，其它不得分） 6. ⑤⑥（2分，漏选1个得1分，其它不得分） 7. ①④（2分，漏选1个得1分，其它不得分） 8. B（2分） 9. Hse插入番茄L5基因启动子后，调控L5基因呈现组织特异性表达变化：叶片中L5表达量下降，果实中L5表达量显著上升；番茄叶片净光合速率基本不变，有机物积累量减少，说明叶片合成的有机物更多向果实转运；果实中蔗糖含量和重量显著提高，说明果实能量供应充足，从而缓解热胁迫导致的减产，实现抗热胁迫。（5分） 四、高产水稻 1. （2分）①② 2. （2分）D 3. （2分）②③ 4. （3分）ABC 5. （2分）B 6. （3分）ACD 7. （3分）AC 8. （4分）（1）通过不同品种水稻的杂交，获得高产水稻新品种。（2）通过X射线照射萌发的种子或幼苗，诱发基因突变，结实后寻找高产品种。（3）通过蛋白质工程，定向改造水稻光合作用过程中的酶，提高其催化效率，进而提高光合效率，增加产量。（4）通过细胞工程（细胞融合），将水稻细胞和其他高产作物的细胞融合，筛选获得高产新品种。（要求能结合水稻做简要描述；除基因工程外，合理即可） 五、SBE酶改造（22分） 30．（2分）BCD 31．（2分）①②③ 32．（4分）② ④ 33．（4分）② ①③ 34．（2分）①②③ 35．（2分）①②③ 36．（6分）评价要求：结合蛋白质的结构与功能的关联，分析突变体a与野生型、突变体b的SBE酶活性的区别。（4分）结合题中所给的SBE酶活性与抗性淀粉含量的关系，分析突变体a抗性淀粉含量与另外两者的关系。（2分） 六、益生菌传感器（20分） 30.（3分）①②③ 31.（2分）定向进化 32.（3分）①② 33.（3分）ABD 34.（3分）①②④⑤ 35.（2分）C 36.（4分） 口服的工程益生菌在肠道内定植、增殖，达到足够的数量需一定时间（1分），工程菌感知炎症信号后，激活启动子，需经历转录→翻译→蛋白质组装等过程才能产生足够的功能性气囊（2分），使超声信号强度达到可检测水平（1分）。 七、 咖啡酸生产 （23分） 33.（2分）C 34.（3分）AD 35.（2分）⑥ （2分）①⑤ 36.（3分）ABC 37.（2分）C 38.（3分）AB 39.（2分）③④⑤⑥ 40.（4分）采取策略1分+操作对象1分+使用方法1分+改造方向1分 策略1—定点突变，通过使用突变引物，利用PCR对HpaB基因进行定点突变，调整该蛋白质的空间结构以更好得与底物结合/更好得适应酵母中的环境 注：其它方法如基因编辑技术也可以给分；操作对象一定是基因，也可以为HpaC或咖啡酸转运蛋白基因（下同）；改造目的合理的可以给分，但需从结构与功能观的角度论述（下同）； 策略2—定向进化，通过使用低保真度的DNA聚合酶，在PCR扩增HpaB或HpaC基因过程中发生随机突变，筛选出具有能更好得与底物结合/更好得适应酵母中的环境的空间结构的蛋白质 注：其它方法如诱变育种相关技术也可以给分 策略3—设计制造全新蛋白质，借助特殊的电脑程序自行设计，拼装感兴趣的全新基因序列，借助重组DNA技术使之表达，筛选出能催化对香豆酸变为咖啡酸，且具有能更好得与对香豆酸结合/更好得适应酵母中的环境的空间结构的蛋白质 8、 超级细菌 (1)③ (2)②⑤③④⑥（有⑤③④⑥就给2分） (3)② (4)④ (5)812 (6)D (7)GGC (8)C (9)③④⑤⑥（②③④⑤⑥给一分） (10)① 九、R2逆转座子的研究和改造 29.⑥ ③ ④（⑤）（4分） 30.编码链（2分） 31.BCD（3分） 32.②①⑤③（3分） 33.①③④（3分） 34.①③④⑥（3分） 35.B（2分） 36.donor-R2复合体能识别基因组的固定位点，并对基因组的DNA进行切割，随后以复合体中的donorRNA为模版逆转录形成目的基因和GFP蛋白基因，并将一起其整合至基因组中。（3分）由于逆转录而来的GFP基因能表达出的GFP蛋白能发出绿色荧光，因此若检测到荧光，则说明目的基因已成功表达。（1分） 试卷第1页，共3页 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题05 生物工程 一、（2026·上海奉贤·二模）胰岛素的改造 研究发现，天然人胰岛素容易形成多分子聚合物，导致降糖速度受限，科研人员通过生物工程手段获得了可快速降糖的门冬胰岛素。天然人胰岛素和门冬胰岛素的结构示意图分别如图6和图7所示，单字母表示特定氨基酸。 图7 图6 注：部分密码子：脯氨酸（P）:5’-CCC-3’，天冬氨酸（D）:5’-GAU-3’，赖氨酸（K）:5’-AAG-3’，苏氨酸（T）:5’-ACA-3’ 32.据图文信息和已学知识分析，两种胰岛素在结构上存在的差异有 。（编号选填） ①氨基酸的组成 ②氨基酸的排列顺序 ③肽键的数目 ④蛋白质的空间结构 33.据已学知识分析，下列过程中与门冬胰岛素能快速降糖有关的是 。（多选） A.促进葡萄糖随尿液排出体外 B.加快与靶细胞表面的受体结合 C.增加靶细胞膜上葡萄糖转运蛋白的数量 D.促进所有细胞摄取葡萄糖并将其转变为糖原储存 34.为实现天然人胰岛素基因的定点突变，突变引物的碱基序列应设计为 。（单选） A.5'-TGTCTATTCTGT-3' B.5'-TGTCTTATCTGT-3' C.5'-TGTCTTGGGTGT-3' D.5'-TGTGGGTTCTGT-3' 科研人员构建了慢病毒表达载体，并将其转染至人脐带间充质干细胞中，使其能持续、稳定地生产并分泌门冬胰岛素，具体过程如图8所示。 图8 注：EGFP基因为绿色荧光蛋白基因；BamⅠ和AscⅠ为不同的酶切位点；图8 图8 重组慢病毒是逆转录病毒 35.据图8和题干信息分析，获得门冬胰岛素的过程中涉及的生物工程有 。（编号选填） ①基因工程 ②蛋白质工程 ③发酵工程 ④细胞工程 36.据图8分析，重组质粒P中的门冬胰岛素基因模板链的5’端包含了 （BamⅠ/AscⅠ）酶的识别序列。 37.据图8分析，下列描述正确的是 。（多选） A.过程Ⅱ需要无菌操作 B.TX细胞用于生产重组慢病毒 C.包膜蛋白质粒是重组慢病毒的部分遗传物质 D.过程Ⅰ需要限制性内切核酸酶和DNA连接酶 为验证人脐带间充质干细胞在转染后能持续、稳定地生产并分泌胰岛素，科研人员进行了相关实验，过程如图9所示，实验结果如图10所示。 Mr（×103） 1 2 3 4 图10 图9 8 36 注：Mr为蛋白质的相对分子质量；人脐带间充质干细胞的胞内参照蛋白的Mr为36×103，门冬胰岛素的Mr为8×103 38.据图文信息和已学知识分析，若选择图9中的 ，得到图10中的结果 ，则表示本实验成功。（编号选填） ①方法一 ②方法二 ③1 ④2 ⑤3 ⑥4 【答案】(1)①②④ (2)BC (3)B (4)①②④ (5)AscⅠ (6)ABD (7) ① ④ 【详解】（1）由图可知，天然胰岛素B链第28位的脯氨酸被替换为天冬氨酸，因此氨基酸组成、氨基酸排列顺序均发生改变；氨基酸总数和肽链数不变，因此肽键数目不变；氨基酸序列改变，且两种胰岛素聚集特性不同，说明蛋白质空间结构发生改变，因此选①②④。 （2）A、胰岛素的功能是降低血糖，不会促进葡萄糖随尿液排出，A错误； B、天然胰岛素易聚合，生物活性低，门冬胰岛素不易聚合，可更快与靶细胞表面受体结合，因此起效快，B正确； C、胰岛素发挥降糖作用的机制是增加靶细胞膜葡萄糖转运蛋白数量，促进靶细胞摄取葡萄糖，C正确； D、并非所有细胞都能将葡萄糖转变为糖原储存（如成熟红细胞不能合成糖原），“所有细胞”表述错误，D错误。 （3）该突变仅1个氨基酸改变（脯氨酸→天冬氨酸），对应DNA上1个密码子（3个碱基）改变；脯氨酸密码子前两位为CC，天冬氨酸密码子前两位为GA，对应模板链对应位置由GG变为CT，突变后引物5'→3'对应位点为TAT（对应天冬氨酸密码子GAT），因此引物序列为选项B。 （4）该过程对天然人胰岛素基因进行定点改造，获得功能改进的门冬胰岛素，属于蛋白质工程；构建重组表达载体、导入目的基因属于基因工程；培养TX包装细胞、人脐带间充质干细胞属于细胞工程；该过程没有利用微生物发酵生产产物，不涉及发酵工程，因此选①②④。 （5）由图3可知，目的基因（门冬胰岛素基因）插入在原质粒的BamI和AscI之间，启动子CMV位于BamI上游，转录从启动子开始，先转录目的基因的5'端，转录序列与编码链序列一致，因此门冬胰岛素基因模板链的5'端包含AscⅠ的识别序列。 （6）A、过程Ⅱ是动物细胞培养/转染过程，必须保证无菌操作，A正确； B、TX细胞是包装细胞，导入质粒后可组装生产重组慢病毒，B正确； C、包膜蛋白质粒仅编码包膜结构蛋白，重组慢病毒的遗传物质是含目的基因的RNA，包膜蛋白质粒不是重组慢病毒的遗传物质，C错误； D、过程I是构建重组质粒，需要限制性内切核酸酶切割载体和目的基因，再用DNA连接酶连接形成重组质粒，D正确。 （7）实验目的是验证干细胞能分泌胰岛素，方法一不裂解细胞，离心后上清为细胞培养液；若实验成功，干细胞将胰岛素分泌到培养液中，上清液仅存在胰岛素（相对分子质量8×103），不存在胞内参照蛋白（相对分子质量36×103），对应图5的2号泳道，因此选①（方法一）、④（结果2号泳道）。 二、（2026·上海黄浦·二模）血液诱导型工程菌 科研人员对肠道益生菌进行改造，构建了血红素（指示出血信号）诱导的基因回路，成功开发了对肠道出血灵敏响应的工程菌。原理如图8所示，其中表示促进或转化， 表示抑制。 图 8 28．从下列①~④中选择合适的编号填入图9，以表示工程菌响应肠道出血的机制。（编号选填） 图9 ①血红素跨膜进入细胞内 ②P1 启动 ChuA 基因表达 ③血红素与HrtR蛋白结合，关闭转录放大器 ④血红素与HrtR蛋白结合，开启转录放大器 29．为提升工程菌响应出血信号的灵敏度，科研人员用4种启动HrtR基因表达能力有差异的启动子替换P2，用3种与HrtR蛋白亲和性不同的启动子替换P3，任意组合并整合到工程菌中，筛选性能更优的组合。理论上需研究的组合共有_____。（单选） A．7种 B．9种 C．12种 D．20种 30．据以上信息推测，性能最优的工程菌应具备的特征是_____。（单选）（注：多少代表绿色荧光蛋白浓度，折线箭头粗细表示基因表达效率高低） A． B． C． D． 藤壶黏附蛋白CP43K具有很强的黏附性能。科研人员构建了血液诱导型工程菌H，智能化表达CP43K以制备生物活体胶水，用于响应肠道出血并治疗溃疡性结肠炎。 31．根据研究目标，在构建工程菌H时，最佳方案是用藤壶黏附蛋白基因CP43K替换图8中的_____。（单选） A．ChuA B．HrtR C．Ecf11 D．GFP 32．为确定基因CP43K已连接到质粒中且插入方向正确，应选用图10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。 图 10 33．科研人员将小鼠活性肠组织块放置于含有工程菌H的培养基中，孵育2天后，检测活体胶水的性能。下列相关说法，正确的是_____。（多选） A．肠组织块需无菌处理 B．培养基中需含大量氮源 C．培养基中需添加琼脂 D．培养基中需添加血红素 已知质粒丢失会导致工程菌的性能不稳定。将工程菌 H 植入溃疡性结肠炎模型鼠肠道后，采集粪便样品，分别接种到含卡那霉素的培养基 A、含卡那霉素和氯霉素的培养基 B 中，统计菌落数（CFU）。CFU（A）表示培养基 A 中的菌落数，不考虑其他微生物。 34．实验中所采用的接种方法是_____（①平板划线法/②稀释平板涂布法）。若CFU（A）/CFU（B）比值越低，说明工程菌H的性能稳定性_____（①越高 / ②越低 / ③无法确定）。（编号选填） 35．结合题意和已学知识，评价工程菌H在性能稳定性和生态安全性方面的不足，并提出进一步优化的建议。 【答案】(1) ② ① ④ (2)D (3)A (4)D (5) 1和3 1178 (6)ABD (7) ② ① (8)不足：目的基因位于质粒上，质粒容易丢失，导致工程菌丢失目的基因，CP43K表达能力下降，性状不稳定；工程菌可能逃逸到自然环境中，目的基因可能通过水平转移扩散到其他微生物，引发生态安全风险 优化建议：将CP43K基因整合到工程菌的拟核（基因组）DNA中，避免质粒丢失，提升稳定性；在工程菌中引入条件致死“自杀开关”，使工程菌离开肠道特定环境后会启动凋亡，避免工程菌扩散；或改造工程菌为营养缺陷型，使其只能在肠道特定条件下存活，防止逃逸 【详解】（1）根据题图原理，肠道出血后，首先第一步是ChuA基因表达，产生血红素转运蛋白到达质膜；使血红素经ChuA转运跨膜进入工程菌细胞；进入细胞的血红素与HrtR蛋白结合，解除HrtR对转录放大器的抑制，开启转录放大器。 （2）根据乘法原理，4种不同的P2启动子和3种不同的P3启动子任意组合，还要考虑失败的情况，总组合数是5×4=20种。 （3）灵敏度高的工程菌需要满足：HrtR表达量少，GFP（目的蛋白）表达量多，信号明显。因此HrtR表达效率低（箭头细）、GFP表达效率高（箭头粗，产物多）的A组合性能最优。 （4）原基因回路中，出血信号诱导激活后，GFP（报告基因）表达；现在需要出血信号诱导激活后表达藤壶黏附蛋白CP43K，因此替换GFP基因即可。 （5）PCR扩增需要两个引物延伸方向相向，才能扩增出目的片段；若CP43K插入方向正确，引物1和2（下游，结合下链，向右延伸）分别和引物3（上游，结合上链，向左延伸）可以扩增出目的片段，扩增产物长度分别是CP43K本身的长度978bp+200bp=1178bp（引物1和引物3组合），978bp（引物2和引物3组合）；插入方向错误时引物1和引物3无法扩增出产物，但引物2和引物3仍然可以扩增出片段978bp，因此可以选择引物1和引物3验证插入方向和连接是否成功。 （6）A、孵育实验需要避免杂菌污染，因此肠组织块需要无菌处理，A正确； B、工程菌生长、CP43K（蛋白质）合成都需要大量氮源，培养基需要充足氮源，B正确； C、本实验是液体孵育，不需要添加琼脂（琼脂用于固体培养基），C错误； D、CP43K由血红素诱导表达，因此需要添加血红素诱导，才能检测胶水性能，D正确。 （7）统计菌落数需要使用稀释平板涂布法（平板划线法不能用于计数）；卡那霉素抗性基因KanR在拟核DNA，氯霉素抗性基因CmR在质粒，因此所有工程菌都能在培养基A（卡那霉素）生长，只有质粒未丢失的工程菌能在培养基B（卡那+氯霉素）生长。CFUA/CFUB比值越低，说明质粒丢失的个体越少，因此工程菌H的性能稳定性越高。 （8）不足： ① 性能稳定性：目的基因位于质粒上，质粒容易丢失，导致工程菌丢失目的基因，CP43K表达能力下降，性状不稳定。 ② 生态安全性：工程菌可能逃逸到自然环境中，目的基因可能通过水平转移扩散到其他微生物，引发生态安全风险。 优化建议： ① 稳定性优化：将CP43K基因整合到工程菌的拟核（基因组）DNA中，避免质粒丢失，提升稳定性。 ② 安全性优化：在工程菌中引入条件致死“自杀开关”，使工程菌离开肠道特定环境后会启动凋亡，避免工程菌扩散；或改造工程菌为营养缺陷型，使其只能在肠道特定条件下存活，防止逃逸。 三、（2026·上海金山·二模）抗热胁迫番茄的培育（21分） 科学家通过基因编辑技术将热休克元件（Hse，一段保守的DNA调控序列）靶向插入番茄细胞L5基因（编码细胞壁转化酶）的启动子特定位置，从而培育出抗热胁迫番茄，具体过程如图6所示（图中A-C代表物质或结构，①-⑦代表步骤）。 图6 1. 图6中A代表（ ）（单选） A.Hse B.L5基因 C.含Hse的L5基因片段 D.含Hse的L5基因启动子片段 2. 图6中Cas9的功能类似于（ ）（单选） A.RNA聚合酶 B.DNA连接酶 C.DNA聚合酶 D.限制性内切核酸酶 3. 除了DNA连接酶外，过程②还需加入表3中的_________。（编号选填） 表3 序号 酶的种类 识别序列和切割位点 ① Xba Ⅰ 5’-T↓CTAGA-3’ ② Hind Ⅲ 5’-A↓AGCTT-3’ ③ Bcl Ⅰ 5’-T↓GATCA-3’ ④ Sau3A I 5’-↓GATC-3’ 4. 若用PCR技术检测Hse是否成功导入农杆菌，图7所示引物①～④中应选用的引物是_________。（编号选填） 图7 5. 下列对于C的表述正确的是（ ）（多选） A.细胞分化程度较低 B.不同细胞的基因组成差异较大 C.细胞增殖能力较低 D.不同细胞表达的基因差异较小 6. ①-⑦过程中需要严格控制激素种类和比例的是_________。 7. 图6中使用到的生物技术有________。（编号选填） ①植物组织培养技术 ②植物细胞融合技术 ③细胞核移植技术 ④重组DNA技术 ⑤蛋白质工程技术 热胁迫会导致果实因能量不足而减产。研究发现通过对L5基因的编辑可以缓解此现象，表4为热胁迫环境下基因编辑前后相关数据检测结果。 表4 番茄叶片 番茄果实 L5表达量 有机物积累量(g) 净光合速率 (μmolCO2·m-2·s-1) L5表达量 蔗糖含量 (g) 重量 (g) 编辑前 +++ 46.73* 9.77 + 18.63 25.21 编辑后 + 23.19 9.69 +++ 35.33* 36.67* 注：+的数量代表基因表达量，*代表差异显著。 8. 根据题干和表4信息推测，Hse对L5基因的表达的影响是（ ）（单选） A.促进L5基因的表达 B.调整不同部位L5基因的表达水平 C.抑制L5基因的表达 D.改变了L5基因表达合成的酶结构 9. 根据以上信息，推测通过基因编辑技术将Hse插入番茄L5基因启动子后，番茄抗热胁迫的机理。 ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 【答案】30．D 31．D 32．①③ 33．③和② 34．AD 35．⑤和⑥ 36．①和④ 37．B 38．Hse基因插入后，番茄叶片的净光合速率基本不变，仅通过上调L5基因果实中的表达量，进而增大细胞壁转化酶活性，导致蔗糖积累增多，果实重量增加，从而缓解热胁迫导致的果实减产，提高产量稳定性 【解析】30．分析题意可知，科学家将热休克元件（Hse，一段保守的DNA调控序列）靶向插入番茄细胞L5基因（编码细胞壁转化酶）的启动子特定位置，分析图可知，A代表含Hse的L5基因启动子片段，故选D。 31．限制性内切核酸酶是特异性切割磷酸二酯键，CRISPR/Cas9系统识别特定DNA位点并对目标DNA进行切割的功能与限制性内切核酸酶类似。 32．分析可知，酶①XbaⅠ切割产生的黏性末端为5’-CTAG-3'，酶②HindⅢ切割产生的黏性末端为5’-AGCT-3'，酶③BclⅠ切割产生的黏性末端为5’-GATC-3'，酶④Sau3AⅠ切割产生的黏性末端为5’-GATC-3'，根据A的黏性末端可知，选用酶①和酶④，但由于在质粒上酶④Sau3AⅠ识别序列位于标记基因内部，确保不破坏标记基因，故质粒选用酶①和酶③切割。 33．用PCR技术检测Hse是否成功导入农杆菌，根据目的基因两端的序列设计引物，进行扩增目的基因A，即引物③和②，根据扩增是否能扩增到目的基因A来判断Hse是否成功导入农杆菌。 34．C是脱分化形成的愈伤组织，具有分化程度低，表达程度低，分裂旺盛，增殖能力强，且细胞基因组成基本一致，AD正确。 35．⑤是脱分化，脱分化过程中需要生长素和细胞分裂素比例适中，⑥是再分化，生长素与细胞分裂素比值大于1，有利于生根；生长素与细胞分裂素比值小于1，有利于发芽。 36．过程①②③④涉及到转基因技术，过程⑤⑥⑦涉及到植物组织培养技术，故图6中使用到的生物技术有①和④。 37．编辑前：叶片L5表达量为+++，果实为+；编辑后，叶片+，果实+++；表明Hse插入后调整不同部位L5基因的表达水平，而非抑制或促进，B正确。 38．Hse基因插入后，番茄叶片的净光合速率基本不变，通过调控L5基因在不同组织中的表达，优化蔗糖分配，在叶片中L5表达下降，细胞壁转化酶（催化蔗糖不可逆分解为果糖和葡萄糖）活性下降，蔗糖分解减少，更多蔗糖转运至果实；在果实中L5表达量上调，细胞壁转化酶活性增大，蔗糖积累增多，果实重量增加，缓解热胁迫导致的果实减产，提高产量稳定性。 四、（2026·上海静安·二模）高产水稻 随着耕地的减少，提高作物产量是人类面临的一个重大课题。研究发现，一种名为PEL的调控因子可能在水稻维管束鞘细胞的叶绿体发育中发挥重要作用，从而提高水稻光合效率，获得高产水稻。为此，科研人员构建了PEL基因过表达植株来研究PEL的功能。图7是部分实验过程，图8是表达载体示意图，其中ori为复制原点，Hphr为潮霉素抗性基因，Kanr为卡那霉素抗性基因。 Ⅴ：共培养获得目标愈伤组织 Ⅵ：培养获得PEL基因过表达植株 Ⅲ：过表达载体导入农杆菌 Ⅳ：培养水稻愈伤组织 Ⅰ：获取PEL基因 Ⅱ：构建PEL基因过表达载体 图7 ori Hphr Kanr PEL m n 图8 1. 现在PEL基因的完整序列已知，那么过程 Ⅰ 可采用的方法有______。（编号选填） ①PCR ②化学合成 ③大规模筛选 2. 为促进PEL基因高水平表达，需在表达载体中加入强效启动子。则该强效启动子的位置和转录方向最可能是______。（单选） A．m，顺时针 B．m，逆时针 C．n，顺时针 D．n，逆时针 3. 过程 Ⅲ 培养农杆菌时，加入卡那霉素可以筛选出______。（编号选填） ①未导入任何载体的农杆菌 ②导入过表达载体的农杆菌 ③导入“空载”载体的农杆菌 4. 过程 Ⅳ 中，用水稻愈伤组织作为受体细胞而不用水稻的其他细胞，可能是因为愈伤组织______。（多选） A．全能性高，便于植株再生 B．分裂旺盛，便于基因整合 C．结构松散，便于农杆菌接触 D．含抗性基因，便于多次筛选 5. 过程 Ⅴ 除了在培养基中加入潮霉素外，还经常加入头孢霉素。推测同时加入这两种物质的目的是______。（单选） A．筛选成功转化的愈伤组织，筛选成功导入的农杆菌 B．筛选成功转化的愈伤组织，杀死成功导入的农杆菌 C．杀死成功转化的愈伤组织，筛选成功导入的农杆菌 D．杀死成功转化的愈伤组织，杀死成功导入的农杆菌 6. 过程VI获得PEL基因过表达植株的过程不会发生______（多选） A．脱分化 B．再分化 C．细胞融合 D．细胞壁再生 7. 研究PEL的功能，除PEL基因过表达水稻作为实验组外，还应设计的对照组有______。（多选） A．野生型水稻 B．野生型小麦 C．导入“空载”载体的水稻 D．PEL基因过表达的拟南芥 8. 除了上述方法外，获得水稻高产品种的方法还有很多，请根据已学知识提出两种不同的方法，并作出简要说明。 【答案】(1)①②。 (2)D (3)②③ (4)ABC (5)B (6)ACD (7)AC (8)杂交育种：将具有不同优良性状的水稻杂交，从后代中筛选出高产的水稻新品种。诱变育种：利用物理/化学诱变剂诱导水稻发生基因突变，从变异后代中筛选出高产变异株。 （或单倍体育种：取杂交后F1的花药离体培养，秋水仙素诱导染色体加倍，可快速获得纯合高产水稻；多倍体育种：诱导水稻染色体加倍，获得多倍体高产水稻） 【详解】（1）目的基因序列已知时，可以通过PCR技术扩增获得目的基因，也可以通过人工化学合成获得；大规模筛选适用于目的基因序列未知的情况，因此选①②。 （2）启动子是RNA聚合酶结合位点，需要位于目的基因的上游，且转录方向需要和目的基因一致。由图可知，PEL基因转录方向为向左，也就是逆时针方向，因此启动子应位于PEL基因上游位置n，转录方向为逆时针，故选D。 （3）卡那霉素抗性基因(Kanr)位于载体上，无论是插入PEL的过表达载体，还是空载载体都携带该抗性基因，因此导入了载体（过表达载体/空载）的农杆菌都能在含卡那霉素的培养基存活，未导入载体的农杆菌会被杀死，因此可筛选出②③。 （4）愈伤组织是植物细胞脱分化形成的薄壁细胞：全能性高，更容易再生为完整植株；分裂旺盛，便于外源基因整合到受体染色体上；结构松散，便于农杆菌接触感染；水稻愈伤组织本身不含抗性基因，抗性基因来自导入的载体，D错误，故选ABC。 （5）潮霉素抗性基因用于筛选成功转化（导入目的基因）的愈伤组织；头孢霉素是抗生素，可以杀死共培养后残留的农杆菌，避免农杆菌过度生长影响愈伤组织发育，故选B。 （6）过程VI是将已经获得的目标愈伤组织培养为完整植株，该过程会发生再分化，脱分化是获得愈伤组织的过程，已经在之前步骤完成，本过程不会发生；该实验是转基因技术，不涉及细胞融合，且愈伤组织本身已有细胞壁，不需要再产生细胞壁，因此不会发生的是ACD。 （7）实验目的是研究PEL基因在水稻中的功能，对照组需要设置野生型水稻（和过表达植株比较性状）、导入空载载体的水稻（排除转基因操作、载体插入位点对结果的干扰），实验对象为水稻，不需要其他物种对照，故选AC。 （8）除了上述方法外，获得水稻高产品种的方法还有很多，如①杂交育种：将具有不同优良性状的水稻杂交，从后代中筛选出高产的水稻新品种。②诱变育种：利用物理/化学诱变剂诱导水稻发生基因突变，从变异后代中筛选出高产变异株。 （或单倍体育种：取杂交后F1的花药离体培养，秋水仙素诱导染色体加倍，可快速获得纯合高产水稻；多倍体育种：诱导水稻染色体加倍，获得多倍体高产水稻） 五、（2026·上海闵行·二模）SBE酶改造 抗性淀粉是一种难以在小肠消化吸收的淀粉，食用后血糖升糖慢，对糖尿病患者友好。研究团队想通过改造SBE酶（淀粉分支酶）以提升水稻中抗性淀粉的含量。图8显示了水稻中抗性淀粉合成的相关途径。 图8 30．结合图8分析，水稻中合成的直链淀粉和支链淀粉_________。（多选） A．元素组成不同 B．空间结构不同 C．所需酶不同 D．产生量不同 研究团队利用CRISPR/Cas9系统对水稻SBE酶的SBE基因进行编辑，部分操作过程如图9所示。注：Kanr：卡那霉素抗性基因。卡那霉素对原核细胞有毒性 HPT：潮霉素抗性基因。潮霉素对真核细胞有毒性 图9 31．构建gRNA表达盒的关键技术是引入靶点序列。结合图9分析，下列相关描述正确的是________。（编号选填） ①靶点应选择影响SBE酶功能的关键区 ②靶点较合适的GC含量有利精准编辑 ③引物应包含限制酶识别序列 ④退火时需要DNA聚合酶 32．gRNA表达盒转录形成的gRNA，一部分与SBE基因结合，另一部分能结合Cas9蛋白。结合图9推测，gRNA骨架编码序列转录产物的作用是________。gRNA表达盒中相关元件的正确排序是：启动子→________。（编号选填） ①与靶点序列碱基互补配对 ②结合Cas蛋白 ③gRNA骨架编码序列→靶点序列DNA片段 ④靶点序列DNA片段→gRNA骨架编码序列 33．图9的步骤Ⅰ和Ⅱ的培养基成分中，除生长所需的营养物质外，Ⅰ还需添加_______，Ⅱ还需添加_________。（编号选填） ①潮霉素 ②卡那霉素 ③生长素和细胞分裂素 研究人员对筛选到的两株SBE基因改变的突变体a和突变体b进行了基因测序，并预测了SBE酶的三维结构，如图10所示，其中框内部分为突变体a与野生型的差异区。表3显示野生型与这两种突变体水稻的部分检测数据。野生型 突变体a 突变体b 图10 表3 样品 SBE酶的氨基酸数（个） 抗性淀粉含量（g/100g） 野生型 825 0.24 突变体a 824 1.53 突变体b 150 1.72 34．据题意，突变体水稻能合成而野生型水稻无法合成的物质是________。（编号选填） ①Cas9蛋白的mRNA ②Cas9蛋白 ③gRNA ④直链淀粉 ⑤蔗糖 35．根据表3中SBE酶的氨基酸数情况推测，突变体b可能发生_________。（编号选填） ①碱基替换 ②碱基缺失 ③碱基插入 36．分析并阐述突变体a的抗性淀粉含量介于野生型和突变体b之间的原因。 【答案】30．BCD 31．①②③ 32． ② ④ 33． ② ①③ 34．①②③ 35．①②③ 36．突变体a的SBE酶活性介于野生型和突变体b之间 【解析】30．A、根据图1分析可知，直链淀粉和支链淀粉都是由葡萄糖聚合而成的多糖，元素组成均为C、H、O，A错误； B、直链淀粉为线性结构，支链淀粉有分支，二者空间结构不同，B正确； C、合成路径依赖不同的酶（如SBE酶参与支链淀粉形成），C正确； D、图1可知，在G酶作用下产生直链淀粉反应强度低，而在SBE酶等作用下产生支链淀粉反应强度高，且直链淀粉经过多步反应会生成抗性淀粉，故水稻中合成的直链淀粉和支链淀粉产量不同，D正确。 31．①靶点应选择位于影响SBE酶功能的关键区，以确保编辑后能有效降低SBE酶活性，①正确； ②靶点的GC含量高会增加gRNA与靶点结合的稳定性，有利于精准编辑，②正确； ③引物需要包含限制酶识别序列，以便将gRNA编码序列插入载体中，③正确； ④退火是引物与模板结合的过程，不需要DNA聚合酶，④错误。 32．根据图2，gRNA表达盒转录形成的gRNA，一部分是靶点序列，用于SBE基因结合，另一部分是gRNA骨架，用于结合Cas9蛋白，因此gRNA骨架编码序列转录产物的作用是用于与Cas蛋白结合（②）。在gRNA表达盒中，启动子应先连接靶点序列DNA片段，再连接gRNA骨架编码序列，这样才能保住转录出来的gRNA能同时结合靶点和Cas9蛋白。因此，gRNA表达盒中相关元件的正确排序是④。 33．步骤Ⅰ是将重组质粒导入农杆菌，质粒上含有潮霉素抗性基因（对真核细胞具有毒性）和卡那霉素抗性基因（对原核生物具有毒性），因此需要在培养基中添加卡那霉素（②）进行筛选，成功导入了重组质粒的农杆菌即可以在含有卡那霉素的培养基上能够生长，从而将含有重组质粒的农杆菌筛选出来。过程Ⅱ是将导入了重组质粒的农杆菌去侵染水稻愈伤组织细胞，需要在培养基上添加潮霉素，这样成功导入了重组质粒的愈伤组织含有卡那霉素抗性基因，能够正常生长，愈伤组织需要在含有生长素和细胞分裂素的培养基上进行再分化形成完整植株。 34．突变体a、b的SBE酶氨基酸数减少，但仍能合成抗性淀粉，说明突变体和野生型一样均能能合成直链淀粉蔗糖等。野生型突变体水稻导入了CRISPR/Cas9系统，可表达Cas9蛋白的mRNA、Cas9蛋白，以及gRNA，故选①②③。 35．分析表中数据可知，突变体b的SBE酶氨基酸个数为150个，相对于野生型而言，说明突变体在转录过程中提前出现终止密码子，从而导致翻译提前结束。即突变体基因的碱基序列可能发生了碱基对的替换、缺失、插入，进而导致转录出来的mRNA提前出现了终止密码子，故选①②③。 36．分析图1可知，SBE酶功能越弱，支链淀粉越少，直链淀粉（抗性淀粉的前体）越多，即抗性淀粉含量与SBE酶活性呈负相关。突变体a的SBE酶氨基酸缺失数量远少于突变体b，导致突变体b的SBE酶空间结构改变更为显著，其催化形成的支链淀粉含量减少，直连淀粉合成量增加；而突变体a的SBE酶酶活性介于野生型和突变体b之间，因此抗性淀粉含量介于野生型（低）和突变b之间。 益生菌传感器（20分） 炎症性肠病（IBD）症状严重，诊断和监测困难，科学家对大肠杆菌Nissle进行了工程改造，构建了益生菌传感器。该益生菌传感器可响应肠道炎症标志物-硫代硫酸盐，并表达声学报告基因（ARG），产生超声对比信号，实现对炎症性肠病的无创超声成像检测。益生菌传感器的原理如图10所示。ThsR基因 ARG基因 ThsS基因 硫代硫酸盐 ThsS蛋白 ThsR蛋白 启动子PphsA342 气体囊泡 图10 注：气体囊泡会使细菌菌落的光学透明度改变，同时气体囊泡作为声学造影剂可增强超声回波。 30. 科学家选用大肠杆菌进行工程改造，制成工程益生菌。原因可能是其_________（编号选填）。 ①无性繁殖 ②生长迅速 ③易于基因操作 31. 原始ThsS蛋白在37℃下作用效果不佳，科学家利用易错PCR对ThsS基因进行随机突变，并通过筛选获得了效果更好的ThsS蛋白，这种改造属于蛋白质工程中的___________。（定点突变/定向进化） 为提高传感器的安全性和灵敏性，科学家对表达载体进行了进一步改造，如图11所示。研究发现，Bxb1重组酶能识别attB和attP中的特定序列，切割DNA双链并催化attB和attP间发生不可逆的重组，从而翻转启动子P7的方向。 启动子 终止子 ThsR基因 启动子PphsA3422 TR 终止子 Bxb1重组酶基因 终止子 ARG基因 启动子1 终止子 ThsS基因 复制原点 Cmr 表达载体 强组成型 启动子P7 attPR attBR 注：Cmr：氯霉素抗性基因；温度响应型终止子TR在37℃及以上条件下失活。图11 32. 据题干信息判断，下列属于Bxb1重组酶与限制性核酸内切酶的共性的是_________。 （编号选填） ①催化磷酸二酯键的断裂 ②特异性识别DNA双链 ③催化碱基间氢键的断裂 ④催化磷酸二酯键的形成 33. 结合题干信息，下列关于Bxb1重组酶系统的叙述，正确的有_________（多选） A. Bxb1重组酶基因的表达受肠道炎症信号调控 B. 启动子P7被翻转后，其下游的ARG基因开始表达 C. 当炎症信号消失后，启动子P7会自动翻回原方向 D. 该系统实现了对微弱信号的放大，提高传感器的灵敏度 将构建好的重组质粒导入大肠杆菌，在培养基I中筛选后，原位接种至培养基II中进行鉴定，以获得改造成功的工程益生菌。 34. 培养基I的成分有______。（编号选填） ①碳源 ②氯霉素 ③硫代硫酸盐 ④氮源 ⑤琼脂 35. 以下菌落特征中，可作为在培养基II中鉴定改造成功的工程益生菌的主要指标是___。（单选） A．形态 B．颜色 C．透明度 D．边缘特征 36. 将构建成功的工程益生菌应用于肠道炎症诊断时，常采用“先定植-后检测”的模式（即先口服工程益生菌，24小时后再进行超声检查），结合所学的知识，分析采用该模式的原因。 【答案】30．①②③ 31．定向进化 32．①② 33．ABD 34．①②④⑤ 35．C 36．口服后工程益生菌需要一定时间在肠道定植并增殖，才能达到足够的菌群数量；同时工程益生菌感应炎症信号后，需要一定时间表达，积累足够量的气体囊泡，才能产生清晰可检测的超声信号 【解析】30．大肠杆菌是基因工程常用的受体菌，它为原核生物，可进行无性繁殖，遗传性状稳定；生长繁殖迅速，可快速获得大量工程菌；结构简单，易于进行基因操作，故选①②③。 31．定点突变是对已知序列的特定位点进行定向改造，本题通过易错PCR获得随机突变，再筛选获得功能改进的蛋白质，属于蛋白质工程的定向进化。 32．Bxb1重组酶和限制酶都可以特异性识别特定DNA序列，都能切割DNA双链、催化磷酸二酯键断裂，①②正确；二者都不催化氢键断裂，③错误；限制酶仅能断裂磷酸二酯键，不能催化磷酸二酯键形成，④错误。 33．A、Bxb1重组酶基因的启动子PphsA342响应肠道炎症标志物硫代硫酸盐，因此其表达受肠道炎症信号调控，A正确； B、启动子P7翻转后方向改变，可启动ARG基因的转录，ARG开始表达，B正确； C、由题意可知，重组是不可逆的，因此炎症信号消失后P7不会自动翻回，C错误； D、该系统中微弱的炎症信号可诱导Bxb1表达，使强启动子P7启动大量ARG表达，实现信号放大，提高检测灵敏度，D正确。 34．培养基I用于筛选成功导入重组质粒的大肠杆菌，固体培养基需要碳源、氮源等基本营养（①④）和凝固剂琼脂（⑤）；重组质粒带有氯霉素抗性基因，因此需要添加氯霉素筛选出成功导入质粒的工程菌（②）；该步骤仅筛选导入质粒的工程菌，不需要加入硫代硫酸盐鉴定功能，不选③，因此成分为①②④⑤。。 35．根据题干信息，ARG表达产生的气体囊泡会改变细菌菌落的光学透明度，因此改造成功的工程菌可通过菌落透明度鉴定，故选C。 36． 分析题意可知，口服后工程益生菌需要一定时间在肠道完成定植、繁殖，达到足够的菌群数量；同时需要给工程益生菌足够时间响应炎症信号，表达产生足够量的气体囊泡，才能产生足以被检测到的超声信号，保证诊断结果的准确性，因此采用先定植后检测的模式。 七、（2026·上海徐汇·二模）咖啡酸生产 咖啡酸是一种具有消炎、抗癌作用的天然化合物，在酵母中，因为缺少HpaB和HpaC两种酶而无法合成。科研团队通过PCR等技术获得了目标序列A与HpaC基因的融合片段（见图8），将该片段插入图9所示的结构中得到同时含有HpaB和HpaC基因的重组质粒。利用大肠杆菌扩增重组质粒后，将其导入酵母从而高效生产咖啡酸。图8 注：Ampr为氨苄青霉素抗性基因； lacZ表达的酶能够水解无色化合物X-gal 图9 33. 据图8、9推测，目标序列A最有可能是_______（单选） A. 复制起点 B. HpaB基因 C. 真核生物启动子 D. 原核生物启动子 34. 据图8分析，“混合”后的PCR过程中，形成融合片段用到的DNA单链为_______（多选） A. 单链① B. 单链② C. 单链③ D. 单链④ 35. 将重组质粒导入大肠杆菌后，为了便于筛选目标大肠杆菌，融合片段应该插入图9中的______（选填图9中的编号）；所筛选出的目标大肠杆菌具有的特点为_________（编号选填） ① 具有氨苄青霉素抗性 ② 不具有氨苄青霉素抗性 ③ 在含X-gal培养基上无法生长 ④ 在含X-gal培养基上为蓝色菌落 ⑤ 在含X-gal培养基上为白色菌落 36. 为确定扩增后的重组质粒上同时含有HpaB和HpaC基因，可以采用的方法有____（多选） A. 对重组质粒进行基因测序 B. 对重组质粒上的特定片段进行PCR C. 酶切重组质粒后检测DNA片段长度 D. 检测大肠杆菌中这两种基因的表达量 将构建的重组质粒导入酵母后，相关合成咖啡酸的代谢过程如图10所示。 图10 37. 图10中“ █ ”代表的物质是______（单选） A.丙酮酸 B. CO2 C. NADH D. ADP 38. 据图10和所学知识判断，下列关于培养该酵母的说法，合理的是______（多选） A. 使用液体YPD培养基进行培养 B. 培养基中葡萄糖需经过滤除菌后加入 C. 使用平板划线法对酵母进行计数 D. 培养结束测定咖啡酸含量时需无菌操作 39. 据图10和所学知识判断，下列措施中，能够提高咖啡酸产量的有______（编号选填） ① 促进色氨酸的合成 ② 抑制ARO酶基因的表达 ③ 提高FjT酶活性 ④ 降低多糖合成酶活性 ⑤ 增加葡萄糖转运蛋白数量 ⑥ 及时移出产物咖啡酸 40. 导入重组质粒的酵母经一段时间的培养后，发现咖啡酸产量明显低于预期，并在胞内检测到大量的对香豆酸。请针对这一现象，提出一个基于蛋白质工程的优化方案，包含但不限于采取策略，操作对象，使用方法，改造方向等。 【答案】(1)C (2)AD (3)插入位点⑥；特点①⑤ (4)ABC (5)C (6)AB (7)③④⑤⑥ (8)积累大量对香豆酸说明HpaB酶催化对香豆酸转化为咖啡酸的效率偏低，基于蛋白质工程的优化方案： 操作对象为HpaB基因，从预期提高HpaB酶对底物对香豆酸的催化活性出发，设计改造HpaB酶的空间结构，推导改造后所需的氨基酸序列，进一步得到改造对应的核苷酸序列，再通过定点突变技术改造原HpaB基因，将改造后的基因导入酵母菌，筛选得到能表达高活性HpaB酶的工程酵母，即可提高咖啡酸产量。（合理即可，符合蛋白质工程的基本思路即可） 【详解】（1）题干说明酵母菌原本缺少HpaB、HpaC两种酶，构建重组质粒需要同时含两种基因，本次PCR获得的是目标序列A与HpaC的融合片段，质粒本身已经带有复制起点和HpaB，因此还需要启动子，又因受体细胞是酵母菌，属于真核细胞，故选C。 （2）将融合基因扩增需在两条链的5′端添加引物，因此选择AD。 （3）融合片段需要插入标记基因中便于筛选，图中lacZ是筛选标记，插入位点⑥（lacZ基因内部）后：Ampr（氨苄抗性基因）未被破坏，因此重组菌保留氨苄抗性；lacZ被插入失活，无法表达水解X-gal的酶，因此在含X-gal的培养基上菌落为白色。 （4）A、基因测序可直接确认序列存在，A正确； B、用特异性引物PCR可扩增出目标片段说明存在，B正确； C、酶切后电泳检测片段长度符合预期说明存在，均正确，C正确； D、检测表达量是检测基因是否表达，大肠杆菌仅用于扩增质粒，不需要基因表达，因此不能通过检测表达确认质粒上是否含基因，D错误。 （5）结合高中知识，葡萄糖分解产生丙酮酸，丙酮酸可进入三羧酸循环，图中■既来自葡萄糖分解分支，又来自三羧酸循环流出，因此是NADH，C正确。 （6）A、大规模培养微生物生产代谢产物，使用液体培养基，A正确； B、葡萄糖高温灭菌会发生碳化变性，因此需要过滤除菌后再加入培养基，B正确； C、平板划线法只能分离纯化微生物，不能用于计数，计数需要用稀释涂布平板法，C错误； D、培养结束后测定咖啡酸含量，不需要无菌操作，D错误。 （7）根据代谢路径分析： ①促进色氨酸合成会分流预苯酸，减少酪氨酸生成，降低咖啡酸产量，①错误； ②抑制ARO酶基因表达会减少预苯酸生成，降低产量，②错误； ③提高FjT酶活性，可促进酪氨酸生成更多对香豆酸，提高产量，③正确； ④降低多糖合成酶活性，可让更多葡萄糖流入产酪氨酸的途径，提高产量，④正确； ⑤增加葡萄糖转运蛋白数量，可增加细胞摄入的葡萄糖，原料增加提高产量，⑤正确； ⑥及时移出产物咖啡酸，可解除产物反馈抑制，提高产量，⑥正确。 （8）积累大量对香豆酸说明HpaB酶催化对香豆酸转化为咖啡酸的效率偏低，基于蛋白质工程的优化方案： 操作对象为HpaB基因，从预期提高HpaB酶对底物对香豆酸的催化活性出发，设计改造HpaB酶的空间结构，推导改造后所需的氨基酸序列，进一步得到改造对应的核苷酸序列，再通过定点突变技术改造原HpaB基因，将改造后的基因导入酵母菌，筛选得到能表达高活性HpaB酶的工程酵母，即可提高咖啡酸产量。 八、（2026·上海松江·二模）超级细菌 超级细菌产生耐药性的一种机制是：细菌含氨苄青霉素水解酶基因，如KPC基因。研究发现，物质A可影响KPC蛋白（全长为293个氨基酸）的活性。 为探究物质A对KPC的影响，研究者表达KPC基因用于蛋白晶体结构解析及活性检测，KPC的结构如图1，质粒信息如图2，①-⑧代表酶切位点。为了便于蛋白结晶，研究者欲去除KPC中1-24及290-293位氨基酸，所用引物如图3，其中下划线处为限制性内切核酸酶NcoⅠ（5'-CCATGG-3'）和SalⅠ（5'-GTCGAC-3'）的识别序列，灰色部分为KPC基因中两端的部分碱基序列。（起始密码子为5'-AUG-3'，终止密码子为5'-UAA-3'） (1)青霉素滥用导致出现超级细菌的原因是____（编号选填）。 ①青霉素诱导细菌发生定向变异 ②青霉素诱导细菌发生不定向变异 ③青霉素对细菌进行了定向选择 ④青霉素对细菌进行了不定向选择 (2)为便于蛋白结晶，从下列研究者表达KPC基因可能涉及的步骤中，选择必须进行的操作编号并排序：____。 ①PCR扩增KPC基因的全长 ②PCR扩增部分KPC基因 ③构建表达载体 ④导入大肠杆菌 ⑤酶切PCR产物和质粒 ⑥筛选含重组质粒的大肠杆菌 (3)据上述信息，改造前、后的KPC，存在的差异有____（编号选填）。 ①多肽链的数目 ②氨基酸的数量 ③活性中心的氨基酸序列 ④活性中心的空间结构 (4)推测NcoⅠ的酶切位点最有可能位于质粒的____（用图2中的编号选填）。 (5)利用图3的引物进行PCR后，获得的产物总长度应为____bp。 (6)在设计引物1时，研究者在NcoⅠ识别序列与KPC基因序列之间，额外添加了5'-AT-3'。据所学知识推测，这一做法最可能的原因是____（单选）。 A．确保KPC基因能够复制 B．确保KPC基因能够转录 C．提高NcoⅠ的催化效率 D．确保翻译过程中密码子顺序正常 (7)改造前的KPC第289位氨基酸为甘氨酸。根据图3引物序列分析，甘氨酸的密码子是：5'-_____-3'。 (8)根据题意分析，将重组质粒导入大肠杆菌后，为了确保仅含重组质粒的菌落能生长，应选用的培养基是____（单选）。 A．液体通用培养基+氨苄青霉素 B．液体通用培养基+硫酸卡那霉素 C．固体通用培养基+氨苄青霉素 D．固体通用培养基+硫酸卡那霉素 (9)为确保大量发酵过程中质粒不丢失，发酵罐中应添加的成分及发酵应设置的条件有____（编号选填）。 ①琼脂②氨苄青霉素③硫酸卡那霉素④适度搅拌⑤通入无菌空气⑥加入消泡剂 KPC可催化CDC-1分解并释放荧光信号，荧光强度与酶活性呈正相关。为进一步研究物质A对KPC的作用，研究者开展了相关实验，结果如图4。 (10)KPC既能分解氨苄青霉素，也能分解CDC-1。据此可得____（编号选填）。 ①氨苄青霉素与CDC-1结构类似 ②氨苄青霉素与CDC-1均为KPC的抑制剂 ③氨苄青霉素与CDC-1结构不类似 ④氨苄青霉素与CDC-1均为KPC的激活剂 (11)研究者提高组2中CDC-1浓度至饱和后，发现荧光强度一直处于较低水平。据图4及所学知识判断，物质A影响KPC活性的机制符合图5中的哪一种，并说明理由____。 【答案】(1)③ (2)②⑤③④⑥（有⑤③④⑥就给2分） (3)② (4)④ (5)812 (6)D (7)GGC (8)C (9)③④⑤⑥（②③④⑤⑥给一分） (10)① (11)机制2；物质A结合活性中心外位点，破坏了酶结构，提高底物浓度酶活性也无法恢复 【详解】（1）基因突变具有多方向性（不定向性）和随机性等特点，青霉素起筛选作用，③青霉素对细菌进行了定向选择导致出现超级细菌。 （2）基因工程的基本程序为：获取目的基因→构建重组DNA→目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定；为便于蛋白结晶，研究者欲去除KPC中1-24及290-293位氨基酸，故表达KPC基因可能涉及的步骤：②PCR扩增部分KPC基因（用于检测目的基因）→⑤酶切PCR产物和质粒→③构建表达载体→④导入大肠杆菌→⑥筛选含重组质粒的大肠杆菌。 （3）研究者去除了KPC中1-24及290-293位氨基酸，改造仅去除了两端的氨基酸，多肽链仍然是1条，多肽数目不变；去掉两端共28个氨基酸，氨基酸数量改变；活性中心位于序列中间，因此活性中心的氨基酸序列和空间结构都没有改变，仅②符合。 （4）目的基因需要插入载体的启动子与终止子之间，且基因的编码链5'端应该位于启动子一侧，由图3可知，引物1中含有5'-ATG-3'，可知引物1所在的序列为目的基因的编码链，又引物1含有NcoⅠ的酶切位点；根据图2中启动子和终止子的位置，可知，NcoⅠ的酶切位点最有可能位于质粒的④位置。 （5）KPC蛋白全长为293个氨基酸，去除KPC中1-24及290-293位氨基酸后，即KPC基因长度为293×3-28×3=795bp，结合引物上的酶切识别序列可知，利用图3的引物进行PCR后，获得的产物总长度应为795bp+8bp+9bp=812bp。 （6）起始密码子是5'-AUG-3'，在设计引物1时，研究者在NcoⅠ识别序列（5'-CCATGG-3'）与KPC基因序列之间，额外添加了5'-AT-3'原因是为了保证读码框不变，确保翻译过程中密码子顺序正常。 （7）KPC蛋白全长为293个氨基酸，引物1和引物2中灰色部分为KPC基因中两端的部分碱基序列，且PCR扩增需要去除KPC中1-24及290-293位氨基酸，而引物2的互补序列是KPC基因末端序列，终止密码子为5'-UAA-3'，结合引物2上的5'-TTA-3'可知，KPC蛋白第289个氨基酸对于的密码子是5'-GGC-3'。 （8）目的基因KPC含氨苄青霉素水解酶，因此导入成功的大肠杆菌抗氨苄青霉素，应选用的培养基是固体通用培养基+氨苄青霉素，故选C。 （9）质粒上具有硫酸卡那霉素抗性基因，为确保大量发酵过程中质粒不丢失，发酵罐中应添加的成分及发酵应设置的条件有：发酵为液体培养，不需要琼脂；需要添加硫酸卡那霉素进行选择，防止质粒丢失；发酵过程需要适度搅拌、通入无菌空气保证氧气供应，加入消泡剂消除气泡，因此选③④⑤⑥。 （10）酶具有专一性，只能催化结构类似的一类底物，KPC可以催化两种底物分解，说明氨苄青霉素和CDC-1结构类似，因此选①。 （11）分析图5可知，机制1中物质A为竞争性抑制剂，可以通过提高底物浓度解除抑制；机制2中物质A为非竞争性抑制剂，物质A结合活性中心外位点，破坏酶结构，提高底物浓度酶活性也无法恢复；研究者提高CDC-1浓度至饱和后，荧光强度仍然很低，说明提高底物浓度无法解除物质A对KPC的抑制作用，表明物质A是非竞争性抑制剂，物质A影响KPC活性的机制符合图5中的机制2。 九、（2026·上海嘉定·二模）R2逆转座子的研究和改造 目前基因工程技术能实现小片段DNA编辑，但将大片段DNA整合进基因组仍是难题。我国科研团队开发的“R2逆转座子” 工具以RNA为媒介、实现了将DNA大片段基因高效精准整合到基因组的固定位点。图1是R2逆转座子的机制图。图1中的TPRT机制是拿切开的基因组DNA当“引物”，以R2RNA为模板把R2基因元件“缝”进基因组，最终完成大片段DNA整合进基因组。 (1)图1中过程①涉及的酶有________；TPRT机制中R2复合体能够识别DNA中的特定片段并进行切割，具有与之相似功能的酶是_______；过程③涉及的酶有_______。（编号选填） ①DNA解旋酶 ②DNA聚合酶 ③限制性内切核酸酶④逆转录酶 ⑤DNA连接酶 ⑥RNA聚合酶 (2)图1过程⑤形成的DNA中R2基因的α链是________（模板链\编码链）。 (3)根据已学知识，下面关于TPRT机制与PCR技术的说法错误的是_______。 A．TPRT机制和PCR过程中都涉及氢键的破坏和形成 B．TPRT机制中需要DNA引物，PCR过程中需要RNA引物 C．TPRT机制和PCR过程中子链都是从引物的5＇端开始合成 D．TPRT机制和PCR过程所用的原料依次是核糖核苷三磷酸和脱氧核苷三磷酸 天然存在的R2逆转座子在精准识别基因组DNA上存在一些不足，科研团队对此进行改造后，获取新的R2逆转座子工具——donor-R2复合体，并以斑马鱼为对象进行了实验，具体过程如图2。 (4)为使图2中的R2蛋白质能精准识别基因组DNA，科研人员运用蛋白质工程对R2蛋白质进行了改造，合理的蛋白质改造流程为：④→_______→⑥。（选择正确编号并排序） ①将重组DNA导入受体细胞 ②将改变后的R2蛋白的基因与载体重组 ③对突变的R2蛋白进行结构功能分析 ④定点突变改变R2蛋白的基因序列 ⑤培养细胞后提纯突变的R2蛋白 ⑥选择合适的突变基因投入后续使用 (5)图2中涉及的生物工程或技术包括________。（编号选填） ①细胞工程 ②发酵工程 ③基因工程 ④DNA显微注射 ⑤核移植技术 ⑥胚胎移植技术 (6)在对斑马鱼胚胎细胞进行培养时，以下条件必需的是________（编号选填） ①适宜温度和pH ②适宜的光照条件 ③一定量的混合抗生素 ④定期更换培养液 ⑤通入纯氧 ⑥稳定的渗透压 (7)在构建图2中的DNA片段2时，需将目的基因与GFP基因构建为融合基因，目的基因两侧的限制酶识别位点为HapI（5＇-C↓CGG-3＇）和BamHI（5＇-G↓GATCC-3＇），GFP基因两侧的限制酶识别位点为HindIII（5＇-A↓GATCT-3＇）和Sau3AI（5＇-T↓AATAC-3＇），则两基因融合处的核苷酸序列为________。 A．5＇-TAATAC-3＇ B．5＇-GGATCT-3＇ C．5＇-GGATCC-3＇ D．5＇-AGATCT-3＇ (8)结合图1和图2，简述donor-R2复合体实现大片段目的基因写入的机制和检测目的基因成功表达的方法_______。 【答案】(1) ⑥ ③ ④（⑤） (2)编码链 (3)BCD (4)②→①→⑤→③ (5)①③④ (6)①③④⑥ (7)B (8)donor-R2复合体能识别基因组的固定位点，并对基因组的DNA进行切割，随后以复合体中的donorRNA为模版逆转录形成目的基因和GFP蛋白基因，并将一起其整合至基因组中。（3分）由于逆转录而来的GFP基因能表达出的GFP蛋白能发出绿色荧光，因此若检测到荧光，则说明目的基因已成功表达。（1分） 【详解】（1）过程①是转录，转录过程需要RNA聚合酶催化，所以涉及的酶是⑥；TPRT机制中R2复合体能够识别DNA中的特定片段并进行切割，这与限制性内切核酸酶识别特定核苷酸序列并切割DNA的功能相似，所以具有相似功能的酶是③；过程③是以RNA为模板合成DNA，属于逆转录过程，需要逆转录酶，同时DNA合成过程需要DNA聚合酶，最后把片段连接起来，需要DNA 连接酶（⑤），所以涉及的酶是④⑤。 （2）过程⑤形成的双链DNA 中，R2基因的α链，和原来的R2RNA的碱基序列（除了T/U的区别）是一致的。转录时，模板链是和RNA互补的那条链；编码链（有义链）是和RNA 序列（除 T/U 外）相同的那条链。所以这里的α链是编码链。 （3）A、TPRT 中 DNA 双链会解开（氢键破坏），新链合成时碱基配对（氢键形成）；PCR 中变性（氢键破坏）、退火 / 延伸（氢键形成），A正确； B、TPRT 中以切开的基因组DNA 作为引物（DNA引物）；但 PCR过程中用的是DNA引物，不是 RNA 引物（体内 DNA复制才用RNA引物），B错误 C、无论是TPRT还是PCR，DNA新链的合成方向都是5'→3'，所以是从引物的3' 端延伸，而不是 5' 端，C错误； D、TPRT过程合成的是DNA，原料是脱氧核苷三磷酸；PCR合成的也是DNA，原料同样是脱氧核苷三磷酸，D错误。 （4）蛋白质工程的基本流程是：预期蛋白质功能→设计蛋白质结构→改造基因（定点突变）→表达与验证→筛选突变体。合理的蛋白质改造流程为：④（定点突变改变 R2 蛋白的基因序列）→②将改变后的 R2 蛋白的基因与载体重组→①将重组 DNA 导入受体细胞→⑤培养细胞后提纯突变的R2蛋白→③对突变的R2蛋白进行结构功能分析→⑥选择合适的突变基因投入后续使用，即正确顺序是：④→②→①→⑤→③→⑥。 （5）图2中涉及将目的基因导入受体细胞（基因工程），以及对斑马鱼胚胎细胞进行操作（细胞工程），将 donor-R2 复合体和 DNA 片段注入斑马鱼胚胎，用到显微注射技术，没有涉及发酵工程、核移植技术、胚胎移植技术，所以涉及的生物工程或技术包括①③④。 （6）动物细胞培养需要适宜温度和pH，为防止杂菌污染需要一定量的混合抗生素，要定期更换培养液以清除代谢废物，需要稳定的渗透压，动物细胞培养不需要适宜的光照条件，也不能通入纯氧，应通入95%空气和5%二氧化碳的混合气体，所以必需的条件是①③④⑥。 （7）目的基因两侧的限制酶识别位点为Hap I（5'-C↓CGG-3'）和BamH I（5'-G↓GATCC-3'），GFP基因两侧的限制酶识别位点为Hind Ⅲ（5'-A↓GATCT-3'）和Sau3AI（5＇-T↓AATAC-3＇），BamH I和Hind Ⅲ切割后形成相同的黏性末端，可以连接，形成的序列为5＇-GGATCT-3＇。 （8）donor-R2复合体实现大片段目的基因写入的机制为：donor-R2复合体中的R2能识别基因组DNA特定序列并切割，同时携带目的基因整合到切割位点实现大片段目的基因写入。检测目的基因成功表达的方法：若目的基因表达产生相应蛋白质，可用抗原-抗体杂交检测；若目的基因表达产生的产物有特殊功能或性状，可通过观察相应功能或性状是否出现来检测。 试卷第1页，共3页 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题05 生物工程 一、（2026·上海奉贤·二模）胰岛素的改造 研究发现，天然人胰岛素容易形成多分子聚合物，导致降糖速度受限，科研人员通过生物工程手段获得了可快速降糖的门冬胰岛素。天然人胰岛素和门冬胰岛素的结构示意图分别如图6和图7所示，单字母表示特定氨基酸。 图7 图6 注：部分密码子：脯氨酸（P）:5’-CCC-3’，天冬氨酸（D）:5’-GAU-3’，赖氨酸（K）:5’-AAG-3’，苏氨酸（T）:5’-ACA-3’ 32.据图文信息和已学知识分析，两种胰岛素在结构上存在的差异有 。（编号选填） ①氨基酸的组成 ②氨基酸的排列顺序 ③肽键的数目 ④蛋白质的空间结构 33.据已学知识分析，下列过程中与门冬胰岛素能快速降糖有关的是 。（多选） A.促进葡萄糖随尿液排出体外 B.加快与靶细胞表面的受体结合 C.增加靶细胞膜上葡萄糖转运蛋白的数量 D.促进所有细胞摄取葡萄糖并将其转变为糖原储存 34.为实现天然人胰岛素基因的定点突变，突变引物的碱基序列应设计为 。（单选） A.5'-TGTCTATTCTGT-3' B.5'-TGTCTTATCTGT-3' C.5'-TGTCTTGGGTGT-3' D.5'-TGTGGGTTCTGT-3' 科研人员构建了慢病毒表达载体，并将其转染至人脐带间充质干细胞中，使其能持续、稳定地生产并分泌门冬胰岛素，具体过程如图8所示。 图8 注：EGFP基因为绿色荧光蛋白基因；BamⅠ和AscⅠ为不同的酶切位点；图8 图8 重组慢病毒是逆转录病毒 35.据图8和题干信息分析，获得门冬胰岛素的过程中涉及的生物工程有 。（编号选填） ①基因工程 ②蛋白质工程 ③发酵工程 ④细胞工程 36.据图8分析，重组质粒P中的门冬胰岛素基因模板链的5’端包含了 （BamⅠ/AscⅠ）酶的识别序列。 37.据图8分析，下列描述正确的是 。（多选） A.过程Ⅱ需要无菌操作 B.TX细胞用于生产重组慢病毒 C.包膜蛋白质粒是重组慢病毒的部分遗传物质 D.过程Ⅰ需要限制性内切核酸酶和DNA连接酶 为验证人脐带间充质干细胞在转染后能持续、稳定地生产并分泌胰岛素，科研人员进行了相关实验，过程如图9所示，实验结果如图10所示。 Mr（×103） 1 2 3 4 图10 图9 8 36 注：Mr为蛋白质的相对分子质量；人脐带间充质干细胞的胞内参照蛋白的Mr为36×103，门冬胰岛素的Mr为8×103 38.据图文信息和已学知识分析，若选择图9中的 ，得到图10中的结果 ，则表示本实验成功。（编号选填） ①方法一 ②方法二 ③1 ④2 ⑤3 ⑥4 二、（2026·上海黄浦·二模）血液诱导型工程菌 科研人员对肠道益生菌进行改造，构建了血红素（指示出血信号）诱导的基因回路，成功开发了对肠道出血灵敏响应的工程菌。原理如图8所示，其中表示促进或转化， 表示抑制。 图 8 28．从下列①~④中选择合适的编号填入图9，以表示工程菌响应肠道出血的机制。（编号选填） 图9 ①血红素跨膜进入细胞内 ②P1 启动 ChuA 基因表达 ③血红素与HrtR蛋白结合，关闭转录放大器 ④血红素与HrtR蛋白结合，开启转录放大器 29．为提升工程菌响应出血信号的灵敏度，科研人员用4种启动HrtR基因表达能力有差异的启动子替换P2，用3种与HrtR蛋白亲和性不同的启动子替换P3，任意组合并整合到工程菌中，筛选性能更优的组合。理论上需研究的组合共有_____。（单选） A．7种 B．9种 C．12种 D．20种 30．据以上信息推测，性能最优的工程菌应具备的特征是_____。（单选）（注：多少代表绿色荧光蛋白浓度，折线箭头粗细表示基因表达效率高低） A． B． C． D． 藤壶黏附蛋白CP43K具有很强的黏附性能。科研人员构建了血液诱导型工程菌H，智能化表达CP43K以制备生物活体胶水，用于响应肠道出血并治疗溃疡性结肠炎。 31．根据研究目标，在构建工程菌H时，最佳方案是用藤壶黏附蛋白基因CP43K替换图8中的_____。（单选） A．ChuA B．HrtR C．Ecf11 D．GFP 32．为确定基因CP43K已连接到质粒中且插入方向正确，应选用图10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。 图 10 33．科研人员将小鼠活性肠组织块放置于含有工程菌H的培养基中，孵育2天后，检测活体胶水的性能。下列相关说法，正确的是_____。（多选） A．肠组织块需无菌处理 B．培养基中需含大量氮源 C．培养基中需添加琼脂 D．培养基中需添加血红素 已知质粒丢失会导致工程菌的性能不稳定。将工程菌 H 植入溃疡性结肠炎模型鼠肠道后，采集粪便样品，分别接种到含卡那霉素的培养基 A、含卡那霉素和氯霉素的培养基 B 中，统计菌落数（CFU）。CFU（A）表示培养基 A 中的菌落数，不考虑其他微生物。 34．实验中所采用的接种方法是_____（①平板划线法/②稀释平板涂布法）。若CFU（A）/CFU（B）比值越低，说明工程菌H的性能稳定性_____（①越高 / ②越低 / ③无法确定）。（编号选填） 35．结合题意和已学知识，评价工程菌H在性能稳定性和生态安全性方面的不足，并提出进一步优化的建议。 三、（2026·上海金山·二模）抗热胁迫番茄的培育（21分） 科学家通过基因编辑技术将热休克元件（Hse，一段保守的DNA调控序列）靶向插入番茄细胞L5基因（编码细胞壁转化酶）的启动子特定位置，从而培育出抗热胁迫番茄，具体过程如图6所示（图中A-C代表物质或结构，①-⑦代表步骤）。 图6 1. 图6中A代表（ ）（单选） A.Hse B.L5基因 C.含Hse的L5基因片段 D.含Hse的L5基因启动子片段 2. 图6中Cas9的功能类似于（ ）（单选） A.RNA聚合酶 B.DNA连接酶 C.DNA聚合酶 D.限制性内切核酸酶 3. 除了DNA连接酶外，过程②还需加入表3中的_________。（编号选填） 表3 序号 酶的种类 识别序列和切割位点 ① Xba Ⅰ 5’-T↓CTAGA-3’ ② Hind Ⅲ 5’-A↓AGCTT-3’ ③ Bcl Ⅰ 5’-T↓GATCA-3’ ④ Sau3A I 5’-↓GATC-3’ 4. 若用PCR技术检测Hse是否成功导入农杆菌，图7所示引物①～④中应选用的引物是_________。（编号选填） 图7 5. 下列对于C的表述正确的是（ ）（多选） A.细胞分化程度较低 B.不同细胞的基因组成差异较大 C.细胞增殖能力较低 D.不同细胞表达的基因差异较小 6. ①-⑦过程中需要严格控制激素种类和比例的是_________。 7. 图6中使用到的生物技术有________。（编号选填） ①植物组织培养技术 ②植物细胞融合技术 ③细胞核移植技术 ④重组DNA技术 ⑤蛋白质工程技术 热胁迫会导致果实因能量不足而减产。研究发现通过对L5基因的编辑可以缓解此现象，表4为热胁迫环境下基因编辑前后相关数据检测结果。 表4 番茄叶片 番茄果实 L5表达量 有机物积累量(g) 净光合速率 (μmolCO2·m-2·s-1) L5表达量 蔗糖含量 (g) 重量 (g) 编辑前 +++ 46.73* 9.77 + 18.63 25.21 编辑后 + 23.19 9.69 +++ 35.33* 36.67* 注：+的数量代表基因表达量，*代表差异显著。 8. 根据题干和表4信息推测，Hse对L5基因的表达的影响是（ ）（单选） A.促进L5基因的表达 B.调整不同部位L5基因的表达水平 C.抑制L5基因的表达 D.改变了L5基因表达合成的酶结构 9. 根据以上信息，推测通过基因编辑技术将Hse插入番茄L5基因启动子后，番茄抗热胁迫的机理。 ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 四、（2026·上海静安·二模）高产水稻 随着耕地的减少，提高作物产量是人类面临的一个重大课题。研究发现，一种名为PEL的调控因子可能在水稻维管束鞘细胞的叶绿体发育中发挥重要作用，从而提高水稻光合效率，获得高产水稻。为此，科研人员构建了PEL基因过表达植株来研究PEL的功能。图7是部分实验过程，图8是表达载体示意图，其中ori为复制原点，Hphr为潮霉素抗性基因，Kanr为卡那霉素抗性基因。 Ⅴ：共培养获得目标愈伤组织 Ⅵ：培养获得PEL基因过表达植株 Ⅲ：过表达载体导入农杆菌 Ⅳ：培养水稻愈伤组织 Ⅰ：获取PEL基因 Ⅱ：构建PEL基因过表达载体 图7 ori Hphr Kanr PEL m n 图8 1. 现在PEL基因的完整序列已知，那么过程 Ⅰ 可采用的方法有______。（编号选填） ①PCR ②化学合成 ③大规模筛选 2. 为促进PEL基因高水平表达，需在表达载体中加入强效启动子。则该强效启动子的位置和转录方向最可能是______。（单选） A．m，顺时针 B．m，逆时针 C．n，顺时针 D．n，逆时针 3. 过程 Ⅲ 培养农杆菌时，加入卡那霉素可以筛选出______。（编号选填） ①未导入任何载体的农杆菌 ②导入过表达载体的农杆菌 ③导入“空载”载体的农杆菌 4. 过程 Ⅳ 中，用水稻愈伤组织作为受体细胞而不用水稻的其他细胞，可能是因为愈伤组织______。（多选） A．全能性高，便于植株再生 B．分裂旺盛，便于基因整合 C．结构松散，便于农杆菌接触 D．含抗性基因，便于多次筛选 5. 过程 Ⅴ 除了在培养基中加入潮霉素外，还经常加入头孢霉素。推测同时加入这两种物质的目的是______。（单选） A．筛选成功转化的愈伤组织，筛选成功导入的农杆菌 B．筛选成功转化的愈伤组织，杀死成功导入的农杆菌 C．杀死成功转化的愈伤组织，筛选成功导入的农杆菌 D．杀死成功转化的愈伤组织，杀死成功导入的农杆菌 6. 过程VI获得PEL基因过表达植株的过程不会发生______（多选） A．脱分化 B．再分化 C．细胞融合 D．细胞壁再生 7. 研究PEL的功能，除PEL基因过表达水稻作为实验组外，还应设计的对照组有______。（多选） A．野生型水稻 B．野生型小麦 C．导入“空载”载体的水稻 D．PEL基因过表达的拟南芥 8. 除了上述方法外，获得水稻高产品种的方法还有很多，请根据已学知识提出两种不同的方法，并作出简要说明。 五、（2026·上海闵行·二模）SBE酶改造 抗性淀粉是一种难以在小肠消化吸收的淀粉，食用后血糖升糖慢，对糖尿病患者友好。研究团队想通过改造SBE酶（淀粉分支酶）以提升水稻中抗性淀粉的含量。图8显示了水稻中抗性淀粉合成的相关途径。 图8 30．结合图8分析，水稻中合成的直链淀粉和支链淀粉_________。（多选） A．元素组成不同 B．空间结构不同 C．所需酶不同 D．产生量不同 研究团队利用CRISPR/Cas9系统对水稻SBE酶的SBE基因进行编辑，部分操作过程如图9所示。注：Kanr：卡那霉素抗性基因。卡那霉素对原核细胞有毒性 HPT：潮霉素抗性基因。潮霉素对真核细胞有毒性 图9 31．构建gRNA表达盒的关键技术是引入靶点序列。结合图9分析，下列相关描述正确的是________。（编号选填） ①靶点应选择影响SBE酶功能的关键区 ②靶点较合适的GC含量有利精准编辑 ③引物应包含限制酶识别序列 ④退火时需要DNA聚合酶 32．gRNA表达盒转录形成的gRNA，一部分与SBE基因结合，另一部分能结合Cas9蛋白。结合图9推测，gRNA骨架编码序列转录产物的作用是________。gRNA表达盒中相关元件的正确排序是：启动子→________。（编号选填） ①与靶点序列碱基互补配对 ②结合Cas蛋白 ③gRNA骨架编码序列→靶点序列DNA片段 ④靶点序列DNA片段→gRNA骨架编码序列 33．图9的步骤Ⅰ和Ⅱ的培养基成分中，除生长所需的营养物质外，Ⅰ还需添加_______，Ⅱ还需添加_________。（编号选填） ①潮霉素 ②卡那霉素 ③生长素和细胞分裂素 研究人员对筛选到的两株SBE基因改变的突变体a和突变体b进行了基因测序，并预测了SBE酶的三维结构，如图10所示，其中框内部分为突变体a与野生型的差异区。表3显示野生型与这两种突变体水稻的部分检测数据。野生型 突变体a 突变体b 图10 表3 样品 SBE酶的氨基酸数（个） 抗性淀粉含量（g/100g） 野生型 825 0.24 突变体a 824 1.53 突变体b 150 1.72 34．据题意，突变体水稻能合成而野生型水稻无法合成的物质是________。（编号选填） ①Cas9蛋白的mRNA ②Cas9蛋白 ③gRNA ④直链淀粉 ⑤蔗糖 35．根据表3中SBE酶的氨基酸数情况推测，突变体b可能发生_________。（编号选填） ①碱基替换 ②碱基缺失 ③碱基插入 36．分析并阐述突变体a的抗性淀粉含量介于野生型和突变体b之间的原因。 益生菌传感器（20分） 炎症性肠病（IBD）症状严重，诊断和监测困难，科学家对大肠杆菌Nissle进行了工程改造，构建了益生菌传感器。该益生菌传感器可响应肠道炎症标志物-硫代硫酸盐，并表达声学报告基因（ARG），产生超声对比信号，实现对炎症性肠病的无创超声成像检测。益生菌传感器的原理如图10所示。ThsR基因 ARG基因 ThsS基因 硫代硫酸盐 ThsS蛋白 ThsR蛋白 启动子PphsA342 气体囊泡 图10 注：气体囊泡会使细菌菌落的光学透明度改变，同时气体囊泡作为声学造影剂可增强超声回波。 30. 科学家选用大肠杆菌进行工程改造，制成工程益生菌。原因可能是其_________（编号选填）。 ①无性繁殖 ②生长迅速 ③易于基因操作 31. 原始ThsS蛋白在37℃下作用效果不佳，科学家利用易错PCR对ThsS基因进行随机突变，并通过筛选获得了效果更好的ThsS蛋白，这种改造属于蛋白质工程中的___________。（定点突变/定向进化） 为提高传感器的安全性和灵敏性，科学家对表达载体进行了进一步改造，如图11所示。研究发现，Bxb1重组酶能识别attB和attP中的特定序列，切割DNA双链并催化attB和attP间发生不可逆的重组，从而翻转启动子P7的方向。 启动子 终止子 ThsR基因 启动子PphsA3422 TR 终止子 Bxb1重组酶基因 终止子 ARG基因 启动子1 终止子 ThsS基因 复制原点 Cmr 表达载体 强组成型 启动子P7 attPR attBR 注：Cmr：氯霉素抗性基因；温度响应型终止子TR在37℃及以上条件下失活。图11 32. 据题干信息判断，下列属于Bxb1重组酶与限制性核酸内切酶的共性的是_________。 （编号选填） ①催化磷酸二酯键的断裂 ②特异性识别DNA双链 ③催化碱基间氢键的断裂 ④催化磷酸二酯键的形成 33. 结合题干信息，下列关于Bxb1重组酶系统的叙述，正确的有_________（多选） A. Bxb1重组酶基因的表达受肠道炎症信号调控 B. 启动子P7被翻转后，其下游的ARG基因开始表达 C. 当炎症信号消失后，启动子P7会自动翻回原方向 D. 该系统实现了对微弱信号的放大，提高传感器的灵敏度 将构建好的重组质粒导入大肠杆菌，在培养基I中筛选后，原位接种至培养基II中进行鉴定，以获得改造成功的工程益生菌。 34. 培养基I的成分有______。（编号选填） ①碳源 ②氯霉素 ③硫代硫酸盐 ④氮源 ⑤琼脂 35. 以下菌落特征中，可作为在培养基II中鉴定改造成功的工程益生菌的主要指标是___。（单选） A．形态 B．颜色 C．透明度 D．边缘特征 36. 将构建成功的工程益生菌应用于肠道炎症诊断时，常采用“先定植-后检测”的模式（即先口服工程益生菌，24小时后再进行超声检查），结合所学的知识，分析采用该模式的原因。 七、（2026·上海徐汇·二模）咖啡酸生产 咖啡酸是一种具有消炎、抗癌作用的天然化合物，在酵母中，因为缺少HpaB和HpaC两种酶而无法合成。科研团队通过PCR等技术获得了目标序列A与HpaC基因的融合片段（见图8），将该片段插入图9所示的结构中得到同时含有HpaB和HpaC基因的重组质粒。利用大肠杆菌扩增重组质粒后，将其导入酵母从而高效生产咖啡酸。图8 注：Ampr为氨苄青霉素抗性基因； lacZ表达的酶能够水解无色化合物X-gal 图9 33. 据图8、9推测，目标序列A最有可能是_______（单选） A. 复制起点 B. HpaB基因 C. 真核生物启动子 D. 原核生物启动子 34. 据图8分析，“混合”后的PCR过程中，形成融合片段用到的DNA单链为_______（多选） A. 单链① B. 单链② C. 单链③ D. 单链④ 35. 将重组质粒导入大肠杆菌后，为了便于筛选目标大肠杆菌，融合片段应该插入图9中的______（选填图9中的编号）；所筛选出的目标大肠杆菌具有的特点为_________（编号选填） ① 具有氨苄青霉素抗性 ② 不具有氨苄青霉素抗性 ③ 在含X-gal培养基上无法生长 ④ 在含X-gal培养基上为蓝色菌落 ⑤ 在含X-gal培养基上为白色菌落 36. 为确定扩增后的重组质粒上同时含有HpaB和HpaC基因，可以采用的方法有____（多选） A. 对重组质粒进行基因测序 B. 对重组质粒上的特定片段进行PCR C. 酶切重组质粒后检测DNA片段长度 D. 检测大肠杆菌中这两种基因的表达量 将构建的重组质粒导入酵母后，相关合成咖啡酸的代谢过程如图10所示。 图10 37. 图10中“ █ ”代表的物质是______（单选） A.丙酮酸 B. CO2 C. NADH D. ADP 38. 据图10和所学知识判断，下列关于培养该酵母的说法，合理的是______（多选） A. 使用液体YPD培养基进行培养 B. 培养基中葡萄糖需经过滤除菌后加入 C. 使用平板划线法对酵母进行计数 D. 培养结束测定咖啡酸含量时需无菌操作 39. 据图10和所学知识判断，下列措施中，能够提高咖啡酸产量的有______（编号选填） ① 促进色氨酸的合成 ② 抑制ARO酶基因的表达 ③ 提高FjT酶活性 ④ 降低多糖合成酶活性 ⑤ 增加葡萄糖转运蛋白数量 ⑥ 及时移出产物咖啡酸 40. 导入重组质粒的酵母经一段时间的培养后，发现咖啡酸产量明显低于预期，并在胞内检测到大量的对香豆酸。请针对这一现象，提出一个基于蛋白质工程的优化方案，包含但不限于采取策略，操作对象，使用方法，改造方向等。 八、（2026·上海松江·二模）超级细菌 超级细菌产生耐药性的一种机制是：细菌含氨苄青霉素水解酶基因，如KPC基因。研究发现，物质A可影响KPC蛋白（全长为293个氨基酸）的活性。 为探究物质A对KPC的影响，研究者表达KPC基因用于蛋白晶体结构解析及活性检测，KPC的结构如图1，质粒信息如图2，①-⑧代表酶切位点。为了便于蛋白结晶，研究者欲去除KPC中1-24及290-293位氨基酸，所用引物如图3，其中下划线处为限制性内切核酸酶NcoⅠ（5'-CCATGG-3'）和SalⅠ（5'-GTCGAC-3'）的识别序列，灰色部分为KPC基因中两端的部分碱基序列。（起始密码子为5'-AUG-3'，终止密码子为5'-UAA-3'） (1)青霉素滥用导致出现超级细菌的原因是____（编号选填）。 ①青霉素诱导细菌发生定向变异 ②青霉素诱导细菌发生不定向变异 ③青霉素对细菌进行了定向选择 ④青霉素对细菌进行了不定向选择 (2)为便于蛋白结晶，从下列研究者表达KPC基因可能涉及的步骤中，选择必须进行的操作编号并排序：____。 ①PCR扩增KPC基因的全长 ②PCR扩增部分KPC基因 ③构建表达载体 ④导入大肠杆菌 ⑤酶切PCR产物和质粒 ⑥筛选含重组质粒的大肠杆菌 (3)据上述信息，改造前、后的KPC，存在的差异有____（编号选填）。 ①多肽链的数目 ②氨基酸的数量 ③活性中心的氨基酸序列 ④活性中心的空间结构 (4)推测NcoⅠ的酶切位点最有可能位于质粒的____（用图2中的编号选填）。 (5)利用图3的引物进行PCR后，获得的产物总长度应为____bp。 (6)在设计引物1时，研究者在NcoⅠ识别序列与KPC基因序列之间，额外添加了5'-AT-3'。据所学知识推测，这一做法最可能的原因是____（单选）。 A．确保KPC基因能够复制 B．确保KPC基因能够转录 C．提高NcoⅠ的催化效率 D．确保翻译过程中密码子顺序正常 (7)改造前的KPC第289位氨基酸为甘氨酸。根据图3引物序列分析，甘氨酸的密码子是：5'-_____-3'。 (8)根据题意分析，将重组质粒导入大肠杆菌后，为了确保仅含重组质粒的菌落能生长，应选用的培养基是____（单选）。 A．液体通用培养基+氨苄青霉素 B．液体通用培养基+硫酸卡那霉素 C．固体通用培养基+氨苄青霉素 D．固体通用培养基+硫酸卡那霉素 (9)为确保大量发酵过程中质粒不丢失，发酵罐中应添加的成分及发酵应设置的条件有____（编号选填）。 ①琼脂②氨苄青霉素③硫酸卡那霉素④适度搅拌⑤通入无菌空气⑥加入消泡剂 KPC可催化CDC-1分解并释放荧光信号，荧光强度与酶活性呈正相关。为进一步研究物质A对KPC的作用，研究者开展了相关实验，结果如图4。 (10)KPC既能分解氨苄青霉素，也能分解CDC-1。据此可得____（编号选填）。 ①氨苄青霉素与CDC-1结构类似 ②氨苄青霉素与CDC-1均为KPC的抑制剂 ③氨苄青霉素与CDC-1结构不类似 ④氨苄青霉素与CDC-1均为KPC的激活剂 (11)研究者提高组2中CDC-1浓度至饱和后，发现荧光强度一直处于较低水平。据图4及所学知识判断，物质A影响KPC活性的机制符合图5中的哪一种，并说明理由____。 九、（2026·上海嘉定·二模）R2逆转座子的研究和改造 目前基因工程技术能实现小片段DNA编辑，但将大片段DNA整合进基因组仍是难题。我国科研团队开发的“R2逆转座子” 工具以RNA为媒介、实现了将DNA大片段基因高效精准整合到基因组的固定位点。图1是R2逆转座子的机制图。图1中的TPRT机制是拿切开的基因组DNA当“引物”，以R2RNA为模板把R2基因元件“缝”进基因组，最终完成大片段DNA整合进基因组。 (1)图1中过程①涉及的酶有________；TPRT机制中R2复合体能够识别DNA中的特定片段并进行切割，具有与之相似功能的酶是_______；过程③涉及的酶有_______。（编号选填） ①DNA解旋酶 ②DNA聚合酶 ③限制性内切核酸酶④逆转录酶 ⑤DNA连接酶 ⑥RNA聚合酶 (2)图1过程⑤形成的DNA中R2基因的α链是________（模板链\编码链）。 (3)根据已学知识，下面关于TPRT机制与PCR技术的说法错误的是_______。 A．TPRT机制和PCR过程中都涉及氢键的破坏和形成 B．TPRT机制中需要DNA引物，PCR过程中需要RNA引物 C．TPRT机制和PCR过程中子链都是从引物的5＇端开始合成 D．TPRT机制和PCR过程所用的原料依次是核糖核苷三磷酸和脱氧核苷三磷酸 天然存在的R2逆转座子在精准识别基因组DNA上存在一些不足，科研团队对此进行改造后，获取新的R2逆转座子工具——donor-R2复合体，并以斑马鱼为对象进行了实验，具体过程如图2。 (4)为使图2中的R2蛋白质能精准识别基因组DNA，科研人员运用蛋白质工程对R2蛋白质进行了改造，合理的蛋白质改造流程为：④→_______→⑥。（选择正确编号并排序） ①将重组DNA导入受体细胞 ②将改变后的R2蛋白的基因与载体重组 ③对突变的R2蛋白进行结构功能分析 ④定点突变改变R2蛋白的基因序列 ⑤培养细胞后提纯突变的R2蛋白 ⑥选择合适的突变基因投入后续使用 (5)图2中涉及的生物工程或技术包括________。（编号选填） ①细胞工程 ②发酵工程 ③基因工程 ④DNA显微注射 ⑤核移植技术 ⑥胚胎移植技术 (6)在对斑马鱼胚胎细胞进行培养时，以下条件必需的是________（编号选填） ①适宜温度和pH ②适宜的光照条件 ③一定量的混合抗生素 ④定期更换培养液 ⑤通入纯氧 ⑥稳定的渗透压 (7)在构建图2中的DNA片段2时，需将目的基因与GFP基因构建为融合基因，目的基因两侧的限制酶识别位点为HapI（5＇-C↓CGG-3＇）和BamHI（5＇-G↓GATCC-3＇），GFP基因两侧的限制酶识别位点为HindIII（5＇-A↓GATCT-3＇）和Sau3AI（5＇-T↓AATAC-3＇），则两基因融合处的核苷酸序列为________。 A．5＇-TAATAC-3＇ B．5＇-GGATCT-3＇ C．5＇-GGATCC-3＇ D．5＇-AGATCT-3＇ (8)结合图1和图2，简述donor-R2复合体实现大片段目的基因写入的机制和检测目的基因成功表达的方法_______。 试卷第1页，共3页 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $