专题16 基因工程（广东专用）2026年高考生物二模试题汇编

专题16基因工程 2大考点概览 考点01 基因工程的基本工具、基因工程的基本操作程序 考点02 基因工程的应用、蛋白质工程 基因工程的基本工具、基因工程的基本操作程序 考点1 1．（2026·广东茂名·二模）【新考法・结合系谱图与基因检测条带的显性遗传病（外显率）遗传分析】新生儿良性家族性惊厥（BFNC）是一种罕见的原发性癫痫综合征。我国科学家对某BFNC家系（左图）进行研究，发现KCNQ2基因突变导致了BFNC。携带该致病基因的个体中，约有80%的可能表现出相关临床症状。右图是该家系部分成员基因检测结果示意图。下列叙述错误的是（　　） A．BFNC的遗传方式可能是常染色体显性遗传 B．Ⅲ5个体可能携带KCNQ2突变基因 C．Ⅲ6和Ⅲ7再生一个正常孩子的概率是1/2 D．该病不能通过产前B超检查进行预防 【答案】C 【详解】A、分析题意可知，携带致病突变基因的个体有80%概率发病、20%概率表现正常，根据检测结果，Ⅲ6为杂合子（同时携带正常基因和突变致病基因），Ⅲ7不携带突变基因，说明该病为显性遗传（若为隐性，IV6不可能患病，因为Ⅲ7无突变基因），且该病代代有患者、男女患病概率均等，因此遗传方式可能是常染色体显性遗传，A正确； B、结合图示可知，Ⅲ6是杂合子，设相关基因是A/a，则其基因型是Aa，说明其双亲II3和II4一定有一方携带A致病基因，因此Ⅲ5也可能携带突变基因，只是不表现症状，B正确； C、Ⅲ6（基因型Aa，A为致病突变）和Ⅲ7（基因型aa），后代基因型及概率为1/2Aa（携带致病）、1/2aa（不携带）；不携带A一定正常，携带A的个体中只有80%发病、20%正常，因此再生一个正常孩子的概率=1/2aa+1/2Aa×20%=3/5，C错误； D、该病由基因突变导致，B超只能观察胎儿的形态结构，无法检测基因是否致病，因此不能通过产前B超检查预防，D正确。 2．（2026·广东广州·二模）【新情境・不同拷贝数质粒介导的工程菌株高效生产羟基四氢嘧啶的发酵探究】羟基四氢嘧啶可用作生物大分子稳定剂，开发高效生产工程菌株成为研究重点。不同质粒在一个细胞中的数量（拷贝数）有差异。研究人员利用低拷贝质粒p1、中拷贝质粒p2、高拷贝质粒p3构建含ectD基因的重组质粒，在大肠杆菌中表达并进行摇瓶发酵，结果如图所示。下列叙述错误的是（    ） 注：HE1、HE2、HE3分别为转入p1、p2、p3重组质粒的菌株，E0为原始菌株。 A．发酵过程中微生物数量和代谢物浓度变化均为重要检测指标 B．据结果推测ectD基因的表达产物可以促进羟基四氢嘧啶的产生 C．HE3可能消耗更多的葡萄糖用于合成羟基四氢嘧啶 D．在该实验基础上，筛选、分离高效菌株可以使用平板划线法 【答案】C 【详解】A、发酵过程中，微生物的生长状态（如菌体数量 / 干重）和代谢产物浓度（如目标产物、底物消耗）都是衡量发酵效果的重要指标，A正确； B、对比E0（原始菌株）和HE1/HE2/HE3（转入ectD基因的菌株）的羟基四氢嘧啶产量： E0几乎不产羟基四氢嘧啶转入ectD基因的菌株均有羟基四氢嘧啶生成，且产量随质粒拷贝数变化 说明ectD基因的表达产物可以促进羟基四氢嘧啶的产生，B正确； C、从图中数据看： HE1/HE2/HE3的葡萄糖消耗量相近，其中HE3的羟基四氢嘧啶产量低于HE1/HE2，说明它消耗葡萄糖合成羟基四氢嘧啶的效率低，并非消耗更多葡萄糖用于合成该产物，C错误； D、平板划线法是微生物分离纯化的常用方法，可用于从混合菌群中筛选、分离高效菌株，D正确。 3．（2026·广东韶关·二模）关于“DNA的粗提取与鉴定”和“DNA片段的扩增及电泳鉴定”的实验原理及操作步骤。下列叙述错误的是（    ） A．DNA溶于酒精，加入冷酒精析出的白色丝状物即为蛋白质杂质 B．DNA在沸水浴条件下遇二苯胺试剂显蓝色，此时DNA的双螺旋结构已解开 C．DNA片段在电泳时的迁移速率与DNA分子量的大小和构象有关 D．指示剂不会使DNA着色，待指示剂前沿接近凝胶边缘时停止电泳 【答案】A 【详解】A、DNA不溶于酒精，蛋白质等杂质可溶于酒精，加入冷酒精后析出的白色丝状物是粗提取的DNA，A错误； B、用二苯胺试剂鉴定DNA时需沸水浴加热，高温会破坏DNA的双螺旋结构使其解旋，此时DNA遇二苯胺显蓝色，B正确； C、DNA电泳时，迁移速率受DNA分子的分子量大小、构象、凝胶浓度等因素影响，分子量越小、构象越紧凑的DNA迁移速率越快，C正确； D、电泳时加入的指示剂仅用于指示核酸的迁移进度，不会使DNA着色，待指示剂前沿接近凝胶边缘时即可停止电泳，后续再用专门的染色剂对DNA进行染色观察，D正确。 4．（2026·广东湛江·二模）1973年科学家利用质粒作为基因工程的载体，实现外源基因在原核细胞中成功表达，至此基因工程正式问世。下列不属于基因工程问世的基础理论（技术）的是（    ） A．艾弗里等人证明DNA可以在同种生物的不同个体之间转移 B．沃森和克里克建立了DNA双螺旋结构模型并提出复制假说 C．科学家在细菌中发现了第一个限制性内切核酸酶并简称限制酶 D．穆里斯等人发明了PCR技术，为获取目的基因提供了有效手段 【答案】D 【详解】A、艾弗里等人1944年的肺炎链球菌转化实验证明DNA是遗传物质，且DNA可以在同种生物不同个体之间转移，为基因工程实现外源基因的转移提供了理论基础，A不符合题意； B、沃森和克里克1953年建立DNA双螺旋结构模型并提出半保留复制假说，阐明了DNA的结构和遗传信息传递规律，为基因工程对DNA进行操作提供了核心理论基础，B不符合题意； C、20世纪70年代初科学家发现了限制性内切核酸酶，为基因工程中切割DNA获取目的基因、切割载体提供了必需的工具酶，属于基因工程问世的技术基础，C不符合题意； D、穆里斯等人发明PCR技术的时间是1985年，晚于1973年基因工程的问世时间，不可能成为基因工程问世的基础理论/技术，D符合题意。 5．（2026·广东佛山·二模）洋葱常作为科学实验材料，有关叙述正确的是（　　） A．洋葱鳞片叶内表皮细胞在0.3g/mL蔗糖溶液中会发生质壁分离和复原 B．洋葱根尖分生区细胞有丝分裂过程中纺锤体的形成与中心体有关 C．低温诱导洋葱分生区细胞染色体数目改变的原理是低温能抑制着丝粒的分裂 D．使用洋葱研磨粗提取DNA过程中加入预冷的酒精可初步分离DNA与蛋白质 【答案】D 【详解】A、洋葱鳞片叶内表皮是成熟植物细胞，在0.3g/mL蔗糖溶液中只会发生质壁分离，若要发生质壁分离复原需将细胞转移至清水中，A错误； B、洋葱是高等植物，高等植物细胞无中心体，根尖分生区细胞的纺锤体由细胞两极发出的纺锤丝形成，与中心体无关，B错误； C、低温诱导染色体数目改变的原理是低温抑制纺锤体的形成，导致染色体无法移向细胞两极，低温不抑制着丝粒的分裂，C错误； D、DNA不溶于预冷的酒精，而蛋白质等杂质可溶于酒精，因此加入预冷的冷酒精可以使DNA析出，初步分离DNA与蛋白质，D正确。 故选D。 6．（2026·广东广州·二模）【新考法・基于免疫共沉淀（Co-IP）技术的病毒蛋白与宿主蛋白相互作用验证分析】为探究猪流行性腹泻病毒蛋白Nsp15是否与宿主蛋白SLC25a3结合，研究人员构建两种重组质粒分别表达融合蛋白Flag-Nsp15和Myc-SLC25a3，转化后获得三组细胞（①、②、③）。利用抗Flag抗体分别收集各组中能与之结合的蛋白，再分别用抗Flag、抗Myc的单克隆抗体检测，同时取各组细胞总蛋白进行相同检测，结果如图所示。下列分析正确的是（    ） A．制备抗Flag单克隆抗体时需在已免疫动物体内分离得到记忆B细胞作为材料 B．若使用抗Myc抗体收集蛋白，则①组中同样会出现Flag条带 C．②组IP产物中无Myc条带，说明细胞内不表达SLC25a3蛋白 D．③组IP产物中有Myc条带，表明Nsp15能与SLC25a3结合 【答案】D 【详解】A、制备单克隆抗体时，需要从已免疫动物体内分离得到能产生抗体的浆细胞（效应B细胞），不是记忆B细胞，A错误； B、①组仅表达Flag-Nsp15，不表达Myc-SLC25a3，若用抗Myc抗体收集蛋白，无法捕获到Flag-Nsp15，不会出现Flag条带，B错误； C、从Input（总蛋白）结果可以看出，②组总蛋白有Myc条带，说明细胞内正常表达SLC25a3蛋白；IP产物无Myc条带是因为②组本身不表达Flag-Nsp15，无法被抗Flag抗体捕获，C错误； D、③组用抗Flag抗体收集蛋白时，沉淀中检测到Myc条带，说明Flag-Nsp15被捕获时，Myc-SLC25a3也一同被拉下来，证明Nsp15能与SLC25a3结合，D正确。 7．（2026·广东茂名·二模）【新情境・利用重叠延伸 PCR 构建融合基因的细菌肿瘤靶向治疗工程菌探究】细菌肿瘤治疗是利用细菌作为药物载体的免疫疗法。ClyA是一种细菌外膜蛋白，能促进细菌对肿瘤细胞的黏附与侵入，从而实现靶向递送。Noxa蛋白可诱导肿瘤细胞凋亡。研究人员在ClyA基因与Noxa基因的一端设计互补序列实现无缝连接，通过重叠延伸PCR技术将两者进行融合（如左图），并将其与温控元件相连构建热诱导表达载体（部分结构如右图），导入非致病性大肠杆菌中用于靶向治疗肿瘤。 注：pR-pL为启动子；Tc1为温控调节元件，可抑制下游基因表达，热诱导可解除其抑制作用。 回答下列问题： (1)左图中PCR1与PCR2不能在同一个反应体系中进行，原因是引物2和引物3的碱基序列________，上述4种引物中能作为PCR3过程的引物是________。 (2)研究人员将重组的ClyA-Noxa基因分别插入带有温控元件a和b的不同载体中，通过________法导入大肠杆菌中构建了工程菌a和b，分别在37℃和42℃条件下培养，检测Noxa蛋白的表达情况，结果如图所示，其中WT表示未导入重组质粒的大肠杆菌。应选择工程菌________进行后续的实验，理由是________________________________。 (3)研究人员将筛选的工程菌通过尾静脉注射到肿瘤小鼠体内，检测不同器官及肿瘤组织中工程菌的分布情况，下表的结果能否说明成功构建了工程菌，请作出判断并说明原因。________________________ 小鼠组织 注射后12小时 注射后72小时 心 肝 脾 肺 肿瘤 心 肝 脾 肺 肿瘤 工程菌数量（“+”越多，数量越多） +++ +++++ ++++ +++ ++++ + ++ + ++ ++++++ (4)近红外光热疗法利用光敏感材料的光热转换能力高热杀伤肿瘤细胞，但多数材料肿瘤靶向性差、疗效不佳。结合上述实验结果提出一种新的肿瘤治疗思路：________________________________________。 【答案】(1) 具有互补的碱基片段 引物1和引物4 (2) Ca2+处理法 b 工程菌b的Noxa蛋白在37℃不表达，仅在42℃热诱导条件下表达 (3)成功，该工程菌能够靶向小鼠体内的肿瘤组织 (4)将工程菌介导的细菌肿瘤疗法与近红外光照射的光热治疗结合进行联合治疗 【详解】（1）引物2是ClyA基因的下游引物，引物3是Noxa基因的上游引物，由左图第三排可知，二者含有碱基序列互补配对片段，如果PCR1和PCR2在同一个反应体系中进行，引物2和引物3会直接发生碱基互补配对，无法与模板DNA结合，导致PCR扩增失败，因此不能在同一体系中进行；PCR3的作用是扩增完整的ClyA-Noxa融合基因，需要结合在融合基因的两端外侧，因此选择最外侧的引物1（结合ClyA基因上游5'端）和引物4（结合Noxa基因下游3'端），作为PCR3的引物完成全长扩增。 （2）将重组质粒导入大肠杆菌（原核细胞）的常用方法是Ca2+处理法（感受态细胞法）：用Ca2+处理大肠杆菌，使其处于能吸收周围环境中DNA分子的生理状态（感受态），从而将重组质粒导入细胞；结合题干信息，Tc1是温控元件，37℃时抑制下游基因表达，42℃热诱导可解除抑制，结合图的结果，工程菌a在37℃就有Noxa蛋白表达，会在正常体温下损伤正常组织，不符合靶向治疗要求，工程菌b在37℃（小鼠正常体温）几乎不表达Noxa蛋白，避免对正常组织的毒副作用，42℃（热诱导条件）下可高效表达Noxa蛋白，实现肿瘤部位的靶向诱导凋亡，因此选择工程菌b进行后续实验。 （3）ClyA蛋白的功能是促进细菌对肿瘤细胞的黏附与侵入，实现靶向递送，表格结果显示：注射后12小时，工程菌在各器官和肿瘤组织均有分布，注射后72小时，正常器官（心、肝、脾、肺）的工程菌数量显著减少，而肿瘤组织中的工程菌数量大幅增加，说明工程菌能够特异性靶向并富集在肿瘤组织中，符合ClyA蛋白的靶向功能，因此可说明成功构建了工程菌。 （4）题干提到近红外光热疗法的光热转换能力可高热杀伤肿瘤细胞，本实验构建的工程菌可通过ClyA蛋白实现肿瘤靶向，同时热诱导可激活Noxa蛋白的凋亡作用，因此最优治疗思路是：将工程菌介导的细菌肿瘤疗法与近红外光照射的光热治疗结合进行联合治疗，利用工程菌的肿瘤靶向性，让工程菌特异性富集在肿瘤组织，通过近红外光照射肿瘤部位，一方面利用光热效应高热杀伤肿瘤细胞，另一方面热诱导解除Tc1的抑制，使Noxa蛋白表达诱导肿瘤细胞凋亡，同时解决光热材料靶向性差的问题，实现双重靶向治疗，提升疗效。 8．（2026·广东清远·二模）【新情境・可口服定植于肠道的尿酸响应型工程菌用于高尿酸血症动态调控的探究】高尿酸血症是以尿酸（UA）水平升高为特征的一种常见代谢病。临床药物（比如别嘌醇）存在调控滞后、副作用明显等问题。科学家利用基因工程技术，将重组质粒导入大肠杆菌，设计了一种可口服、定植于动物肠道的工程菌，该菌可根据尿酸浓度按需释放尿酸氧化酶（UOX）分解尿酸，实现对尿酸水平的动态调控。回答下列问题： (1)基因工程中常用人工改造后的质粒作为基因表达载体，该质粒除含有启动子、终止子外，还应包括_______等元件；其中启动子的作用是_______。 (2)为实现对尿酸的动态调控，研究人员构建质粒1、2（如图1）。已知阻遏蛋白HucR可与诱导型启动子结合并抑制基因转录，当诱导物_______存在时，阻遏蛋白HucR与诱导物结合，随后二者从诱导型启动子上脱离，激活目的基因的表达。结合以上内容，在图1的质粒2处标注恰当的基因表达元件、目的基因的名称，并画出诱导物存在时的调控过程_______。 (3)将改造后的工程菌定植于高尿酸血症大鼠的肠道，8小时后检测血清中尿酸水平（如图2），可初步得出结论“工程菌可降低高尿酸血症大鼠血清中的尿酸水平”，判断依据是_______。 (4)为评估定植工程菌对实验动物大鼠的影响，从安全性角度出发，还需进一步检查_______。 【答案】(1) 目的基因、标记基因、复制原点、限制酶切割位点（任意答出2点） RNA聚合酶识别、结合部位，驱动基因转录 (2) 尿酸分子 (3)与对照组相比，8小时后定植工程菌组大鼠中血清尿酸水平明显下降，且效果与别嘌醇相同 (4)有无不良反应、有无破坏肠道菌群平衡、有无器官损伤 【详解】（1）基因表达载体的组成包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等，所以该质粒除含有启动子、终止子外，还应包括目的基因、标记基因、复制原点、限制酶切割位点。 启动子是一段有特殊结构的DNA片段，其作用是RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA。 （2）已知阻遏蛋白HucR可与诱导型启动子结合并抑制基因转录，当诱导物尿酸分子存在时，阻遏蛋白HucR与诱导物结合，随后二者从诱导型启动子上脱离，激活目的基因的表达。 质粒2处应标注诱导型启动子、终止子、目的基因（尿酸氧化酶基因/UOX基因）、标记基因。 诱导物存在时的调控过程为：诱导物尿酸分子与阻遏蛋白HucR结合，阻遏蛋白HucR与诱导型启动子脱离，RNA聚合酶与诱导型启动子结合，启动目的基因（尿酸氧化酶基因/UOX基因）的转录，进而翻译出尿酸氧化酶（UOX），如图所示：。 （3）分析图2，工程菌处理组8小时后血清中尿酸水平明显低于PBS处理组和别嘌醇处理组，所以可初步得出结论“工程菌可降低高尿酸血症大鼠血清中的尿酸水平”，判断依据是与对照组相比，8小时后定植工程菌组大鼠中血清尿酸水平明显下降，且效果与别嘌醇相同。 （4）为评估定植工程菌对实验动物大鼠的影响，从安全性角度出发，还需进一步检查有无不良反应、有无破坏肠道菌群平衡、有无器官损伤。 9．（2026·广东广州·二模）插入突变是基于农杆菌Ti质粒的遗传学技术，通过将农杆菌Ti质粒上的T-DNA片段随机插入受体生物，破坏基因结构或影响其表达，是研究植物基因功能的重要手段。土壤镉（Cd）污染严重危害植物的生长发育。研究人员通过构建Cd敏感的T-DNA插入突变体拟南芥（S）进行植物耐Cd分子机制的研究。回答下列问题： (1)构建拟南芥突变体S过程中，Ti质粒的T-DNA可随机整合至拟南芥的______________中，筛选后的细胞需经植物组织培养成为突变体植株。 (2)提取突变体S的DNA，测序可确定发生突变的基因为SCL14基因。研究人员欲构建突变体S的回补株系进一步验证： ①利用Ti质粒和SCL14基因（如图）构建基因表达载体时，需用PCR技术对SCL14基因进行扩增，为保证该基因能以正确方向连入T-DNA，根据图中信息写出SCL14基因上游引物的碱基序列______________（从5′端到3′端，只写出前8个碱基即可）。 ②将重组质粒成功导入农杆菌后配成细菌悬液，突变体S的花序直接浸入细菌悬液一段时间，继续培养植株获得T0种子。将T0种子平铺至含______________（填抗生素）固体培养基上培养，筛选后移栽至营养土生长，自交得T1种子。 ③将若干单株收获的T1种子平铺至含相同抗生素的培养基中，选择分离比为3（有抗性）:1（无抗性）的植株继续种植、自交以最后获得纯合株系。优先选择分离比为3:1而非15:1或其他比例的植株的目的是______________。 (3)实验证明，SCL14基因的缺失是突变体S对Cd胁迫敏感的原因。另有研究表明TGA3基因缺失导致突变体T对Cd胁迫敏感。若正常和Cd胁迫条件下，突变体S中TGA3表达量无明显差异，且______________，则表明SCL14蛋白与TGA3蛋白可能独立调控拟南芥对Cd的耐受性。 (4)为进一步探究SCL14调控拟南芥耐Cd的分子机制，研究人员对Cd胁迫下WT和突变体S特定细胞的总mRNA进行提取和测序分析，目的是______________。 【答案】(1)染色体的DNA (2) 5'-AAGCTTTC-3' 潮霉素 确保只有1个SCLI4基因整合至细胞染色体DNA (3)突变体T中SCL14基因表达量无明显差异 (4)比较两种转录组的差异性/寻找Cd胁迫下受到SCL14蛋白特异性调控的基因 【详解】（1）农杆菌转化法中，Ti 质粒的 T-DNA 片段可以随机整合到植物细胞的染色体DNA（核基因） 中，从而稳定遗传给后代。 （2）①为保证基因定向连接，Ti质粒启动子后酶切位点顺序为BamH Ⅰ→Hind Ⅲ，选择BamH Ⅰ和Hind Ⅲ双酶切载体，而SCL14的下游（转录终止端）本身自带BamH Ⅰ位点，仅需在上游引物5'端加入Hind Ⅲ的识别序列（5′−AAGCTT−3′，共6个碱基），SCL14基因开头序列为TCGCAACGTG，后续两个碱基为TC，因此上游引物5'端前8个碱基为5'-AAGCTTTC-3'。 ②潮霉素抗性基因位于T-DNA区域，随T-DNA整合到植物基因组中，卡那霉素抗性基因位于T-DNA外，因此用含潮霉素的培养基筛选成功转入重组T-DNA的植株。 ③3:1是一对等位基因的性状分离比，说明目的基因仅插入一个染色体位点，为单拷贝，后续自交筛选纯合株系更简便；若为15:1说明目的基因插入两个非同源染色体，后续筛选纯合难度大，故优先选择分离比为3:1而非15:1或其他比例的植株的目的是确保只有1个SCLI4基因整合至细胞染色体DNA。 （3）若SCL14与 TGA3 蛋白独立调控拟南芥对 Cd 的耐受性，则突变体 S（SCL14 缺失）中 TGA3 表达量无明显差异；同时，突变体 T（TGA3 缺失）中 SCL14的表达量也无明显差异，说明两者的表达互不影响，功能上独立调控。 （4）提取总mRNA测序属于转录组分析，目的是比较两种转录组的差异性，寻找Cd胁迫下受到SCL14蛋白特异性调控的基因，明确其调控耐镉性的机制。 10．（2026·广东佛山·二模）【新情境・基于荧光标记 DNA 凝聚体的信息存储、动态编辑与加密技术探究】DNA分子已成为信息存储领域的新型载体。研究人员开发了一种可标记荧光的DNA凝聚体，使其通过荧光标记的差异性获得信息存储、动态编辑和信息加密的能力，凝聚体的合成过程如图所示。 回答下列问题： (1)DNA凝聚体由两种存在重复序列的长单链DNA分子构成。为得到长链DNA，研究人员通过______________酶将基础DNA首尾相连形成环状模板，再利用特定的______________酶进行复制。获得产物后，先使内核DNA按照设定结构形成核心，再______________（填“升高”或“降低”）温度，使外壳DNA通过碱基互补配对与内核DNA相结合，形成凝聚体。 (2)向凝聚体中加入带有红/绿/蓝色荧光的DNA分子探针，选择性地杂交标记于凝聚体内核（序列n）或外壳（序列m）上。序列m和n应避免设计成互补配对序列，理由是______________。为保证解码准确性，每种荧光在凝聚体结构中最多出现一次，根据三种荧光在凝聚体上的位置差异，共能得到______________种不同的组合搭配，将其与不同英文字母相对应，可建立空间—荧光双编码的存储与读写规则，如图所示。 (3)为提高信息存储的安全性，研究人员还开发了特殊的加密及解密机制。通过荧光密钥的置换反应，使原本被标记的部位消除荧光或使原本无荧光的部位发出荧光，从而实现信息转换，如图所示。图中字母U经密钥解密后对应的字母信息是______________。 (4)“适配体S”是一种单链核酸，可作为小分子核酸的载体，同时也可以与特定细胞表面的抗原结合。这种结合会导致适配体发生构象变化，释放其携带的核酸分子。根据以上机制，提出进一步提高解密系统安全性的设计方案并说明使用方法：______________。 【答案】(1) DNA连接 DNA聚合 降低 (2) 避免序列m、n结合使探针无法结合；避免探针相互结合 27（或26） (3)字母M (4)设计方案：将“适配体S”与密钥结合形成复合体；使用方法：将复合体与特定细胞表面的抗原结合，释放密钥 【详解】（1）将基础 DNA 首尾相连成环状模板，需要DNA 连接酶（催化DNA片段间磷酸二酯键的形成），以环状 DNA 为模板扩增长链DNA，需要DNA聚合酶（或Taq酶），通过滚环复制或 PCR 扩增得到长链产物。使外壳DNA与内核DNA通过碱基互补配对结合，需要先让内核DNA形成二级结构，再降低温度（退火），让单链的外壳DNA与内核DNA互补配对，形成稳定的双链结构。 （2）序列m（外壳）和n（内核）避免设计成互补配对序列，理由是：防止m和n自身发生碱基互补配对，避免序列m、n结合使探针无法结合；避免探针相互结合。三种荧光（红、绿、蓝）在凝聚体上的位置组合总数计算如下：每种荧光有3种状态：出现在外壳（○）  出现在内核（●）  不出现（-）。因此总组合数为：33=27（排除“全不出现”（---）这一无意义情况，有效组合数为：27-1=26，该数量恰好对应26个英文字母，可实现一一映射，满足存储与读写需求），因此每种荧光在凝聚体结构中最多出现一次，根据三种荧光在凝聚体上的位置差异，共能得到27（或26）种不同的组合搭配。 （3）初始状态（加密前）：  红光通道：红光探针m*有荧光→红+，绿光通道：绿光探针m有荧光，n被淬灭→绿+，蓝光通道：蓝光探针未被置换→蓝+；加密过程（使用蓝光密钥m + 红光密钥n）：蓝光密钥m置换红光m* → 红-，红光密钥n激活红光n* → 红+， 蓝光密钥m置换绿光m* →绿-，红光密钥n去淬灭绿光n*→绿+，蓝光通道不变→蓝+。加密后状态：红+、绿+、蓝+；解密过程（使用红光密钥m + 蓝光密钥n）：  红光密钥m恢复红光m*荧光→红+，蓝光密钥n使红光n*失活→红-，红光密钥m恢复绿光m*荧光→绿+，蓝光密钥n使绿光n*重新淬灭→绿-，蓝光通道仍保持→蓝+。解密后状态：红+、绿+、蓝+。对应字母识别：根据题图中字母荧光模式表，红+绿+蓝+ 对应字母M。 （4）利用“适配体S”可与特定细胞表面抗原结合并释放携带核酸分子这一机制，设计方案为：使用适配体S携带加密核酸分子，将“适配体S”与密钥结合形成复合体，当适配体S与抗原结合后构象变化，释放出加密核酸分子，从而实现针对该肿瘤细胞的特异性解密。使用方法是：先将复合体与特定细胞表面的抗原结合，然后将其导入含有特定肿瘤细胞的环境中，适配体S与肿瘤细胞表面抗原结合，释放出密钥进行解密。 11．（2026·广东江门·二模）【新情境・利用重叠延伸 PCR 技术改造腈水合酶基因，构建热稳定融合型腈水合酶的探究】腈水合酶（N0）是一类可以催化腈类物质转化成相应酰胺类物质的酶，广泛应用于环境保护和医药原料生产等领域，但不耐高温。腈水合酶基因是由腈水合酶α亚基基因和β亚基基因等多个基因组成，科研人员利用PCR技术对腈水合酶基因进行改造，如图1所示，在N0的α和β亚基之间加入一段连接肽，获得了热稳定的融合型腈水合酶（N1）。回答下列问题： (1)通过PCR1扩增腈水合酶α亚基基因时，需要选择的引物是_____。设计引物2和引物3时，除需要与目的基因互补配对外，还必须要满足的条件是_____。 (2)通过PCR1和PCR2完成对α亚基基因和β亚基基因的扩增后，从两个基因的DNA片段中分别取出一条链进行组合，以此作为模板，再通过PCR3进行扩增，该次扩增_____（填“需要”或“不需要”）加入引物。 (3)在构建表达载体时，为了使改造后的腈水合酶基因先表达α亚基，需要将高效表达的启动子和终止子分别加在_____、_____，其中终止子的作用是_____。 (4)大肠杆菌和枯草芽孢杆菌都可作为N1基因表达的受体菌，科研人员检测了N1基因在两种受体菌中的表达量，结果如图2所示。两种微生物中更适合作为生产N1受体菌的是_____；N1在细胞内积累后会抑制N1基因的表达，为了提高N1的产量，下一步改造的思路是_____（答出1点）。 【答案】(1) 引物 1 和引物 2 在引物的 5' 端加入能编码 α 和 β 亚基之间连接肽的核苷酸序列，且加入的序列能够互补配对 (2)不需要 (3) α 亚基基因的首端（上游） β 亚基基因的尾端（下游） 终止转录（使 RNA 聚合酶停止转录过程，保证目的基因的转录在合适位置终止） (4) 枯草芽孢杆菌 促进 N₁分泌、 解除反馈抑制、提高产物消耗 【详解】（1）通过引物1和引物2扩增的DNA片段仅含α亚基基因片段，因此扩增腈水合酶的α亚基基因时，需要选择的引物是引物1和引物2．根据题意可知，需要在腈水合酶的α和β亚基之间加入一段连接肽，因此设计引物2和引物3时，除需要与目的基因互补配对外，还必须要在引物的5′端加入能编码α和β亚基之间的连接肽的核苷酸序列，且加入的序列能够互补配对。 （2）通过PCR3扩增时，DNA分子的两条模板链具有互补序列，可以作为引物，因此不需要再额外加入引物。 （3）在构建表达载体时，为了使N1基因先表达α亚基，需要将高效表达的启动子加在α亚基基因的首端，终止子加在β亚基基因的尾端。终止子的核心功能是：提供转录终止信号，使 RNA 聚合酶脱离模板 DNA，避免转录出过长的非目的序列，保证目的基因的完整转录。 （4）根据图2可知，枯草芽孢杆菌细胞中N1的含量远高于大肠杆菌细胞中的，故其更适合作为生产N1的受体菌。N1在细胞内积累后会抑制N1基因的表达，为了提高N1的产量，可增强受体菌细胞膜的通透性，促进N1从细胞中排出。 12．（2026·广东湛江·二模）甜瓜（Cm）花起始为两性花，通过抑制雄蕊或心皮原基的发育来决定性别，最终形成单性花。研究表明，甜瓜花性别决定与ACS7、ACS11和WIP1基因有关。在此基础上，研究人员新鉴定出一种关键因子CRC，并探究其与已知性别决定基因间的关系。回答下列问题： (1)WIP1基因编码的蛋白质是甜瓜性别决定过程中的关键调控因子。研究人员监测花蕾中CRC基因和WIP1基因的表达情况（结果见下图），据图分析，CRC基因沉默很可能使甜瓜花发育为_____花。进一步研究发现，WIP1基因功能的缺失可诱导CRC基因的表达，据此推测基因CRC和WIP1之间的关系是_____。 (2)为了进一步验证WIP1基因与CRC启动子区域之间的作用关系，研究人员构建了WIP1蛋白的两种突变体G242R和S306F，并用_____酶构建5个基因表达载体（下图），其中质粒①包含的主要结构是_____。构建完成后将_____导入受体细胞，检测荧光比值。 (3)研究人员通过基因工程技术将小分子RNA靶向WIP1基因干预WIP1蛋白与CRC启动子区域结合，从而使甜瓜花发育为雌花。简要阐述该过程：_____。 【答案】(1) 雄 WIP1基因可能会抑制CRC基因表达 (2) 限制酶和DNA连接 35S（或35S＋RLUC） ①②③④分别与⑤ (3)人工合成靶向WIP1基因的小分子RNA对应的DNA序列，构建重组载体后导入甜瓜细胞，使小分子RNA表达以干扰WIP1蛋白与CRC的结合 【详解】（1）从图中可以看出，CRC基因不表达发育为雄花，CRC基因表达发育为雌花，并且与WIP1基因之间呈现相反的表达模式，WIP1基因的功能缺失可诱导CRC基因的表达，说明WIP1基因可能会抑制CRC基因表达。 （2）构建5个基因表达载体，需要用限制酶（限制性核酸内切酶）和DNA 连接酶，首先用限制酶切割载体和目的片段，再用 DNA 连接酶将它们连接起来。 研究人员构建了5个基因表达载体，其中①到④是报告载体，需要分别和效应载体⑤一起导入受体细胞，从而检测基因之间的作用关系，①是作为空白对照，是一个空载体，只包含35S启动子或者为35S＋RLUC。构建完成后将重组表达载体（重组质粒）①②③④分别与⑤导入受体细胞，检测荧光比值。 （3）研究人员通过基因工程技术将小分子RNA靶向WIP1基因干预WIP1蛋白与CRC启动子区域结合，从而使甜瓜花发育为雌花，该过程为：人工合成靶向WIP1基因的小分子RNA对应的DNA序列，构建重组载体后导入甜瓜细胞，使小分子RNA表达以干扰WIP1蛋白与CRC的结合。 13．（2026·广东韶关·二模）【新情境・构建工程蓝细菌利用 CO₂高效合成生物可降解塑料聚乳酸（PLA）的代谢工程探究】近年来，利用光合微生物将二氧化碳转化为有机物产品，成为解决能源与环境问题的新兴策略。我国科研团队成功构建了一种能利用CO2高效合成生物可降解塑料——聚乳酸（PLA）的工程蓝细菌（图1）。 (1)研究者构建的PLA的合成途径包含三步酶促反应（图1），LDH、PCT、PHA三种外源酶分别由来自三种不同细菌的ldhD、pct、pha基因编码。根据目的基因的_______（填3′或5′）端碱基序列设计引物，并利用_______技术获取目的基因。 (2)研究者首先构建了质粒A和B（图2），分别将目的基因导入两组蓝细菌，并全程添加等量IPTG，以PLA产量反映质粒功能。 ①质粒A中，多个基因共用一个启动子转录出一条mRNA，再分别翻译出不同蛋白质。这种结构在DNA较短的原核生物中普遍存在，其意义是_______，但该结构存在缺陷，即距离启动子越远的基因表达量逐渐衰减。 ②最终测得质粒B的PLA产量远高于质粒A，其原因是_______。 ③研究者构建质粒C，通过敲低脂肪酸合成酶基因的表达（不删基因，只是抑制其转录或翻译）来提高PLA产量。推测靶向序列转录的sRNA应与_______的mRNA互补，从而抑制其翻译，该过程需在hfq基因编码的伴侣蛋白HFQ协助下进行。hfq基因的翻译受茶碱诱导的核糖开关调控，据图3说明茶碱诱导HFQ翻译开启的机制：_______。 (3)脂肪酸是合成蓝细菌细胞膜的关键原料，缺少脂肪酸将无法生长和分裂；而持续大量表达外源酶也会给细胞造成代谢负担，不利于细胞增殖。因此，在利用工程蓝细菌（含质粒B和C）发酵生产时，应该在即将达到K值时加入_______，目的是在工程菌的快速增长期实现_______，而在数量稳定期实现_______。 【答案】(1) 3' PCR（聚合酶链式反应） (2) 节约遗传物质，（以最少调控元件或最短的序列）实现多基因协同表达 质粒B基因无表达衰减，酶量充足；质粒A反之 脂肪酸合成酶基因 茶碱与mRNA结合后使RBS暴露，核糖体与暴露的RBS结合启动翻译 (3) IPTG、茶碱 正常合成脂肪酸、增殖且不合成PLA 减少脂肪酸合成，大量合成PLA 【详解】（1）PCR扩增目的基因时，引物延伸方向为5′→3′，引物需要与模板链的3′端互补配对，因此需要根据目的基因的3′端序列设计引物；获取已知序列的目的基因常用PCR技术。 （2）①原核生物DNA总长度较短，多个基因共用一个启动子转录，可充分利用有限的DNA序列，提高遗传物质的利用率，以最少调控元件或最短的序列实现多基因协同表达，适应原核生物的基因组特点。 ②质粒A仅一个启动子，且存在“距离启动子越远基因表达量衰减”的缺陷，远端的目的基因表达量低；质粒B中每个目的基因都有独立的诱导型启动子，无表达衰减，三个基因都能被IPTG诱导高效表达，三种酶合成量充足，因此PLA产量更高。 ③该实验要敲低脂肪酸合成酶基因的表达，因此sRNA需要与脂肪酸合成酶的mRNA互补配对，从而抑制其翻译；根据图3的机制：无茶碱时，核糖体结合位点RBS被封闭在mRNA的结构中，核糖体无法结合，翻译不能起始；茶碱结合后改变mRNA的空间结构，使RBS暴露，核糖体可结合RBS，从而开启HFQ的翻译。 （3）快速增殖期的工程菌需要合成脂肪酸构建细胞膜，因此不需要提前抑制脂肪酸合成；当菌体数量即将达到K值（稳定期）时，加入IPTG和茶碱，同时开启HFQ和LDH、PCT、PHA三种外源酶的表达，进而抑制脂肪酸合成促进PLA合成，既保证了快速增长期工程菌正常合成脂肪酸、增殖且不合成PLA，积累足够的菌体，在稳定期又能减少脂肪酸合成，使更多丙酮酸（代谢前体）流向PLA合成，提高PLA产量。 14．（2026·广东佛山·二模）【新情境・水稻抗白叶枯病分子机制与基因工程育种的探究】“端稳中国碗，装满中国粮”。水稻是我国主要粮食作物之一，稻黄单胞菌能分泌相应的蛋白质进入水稻叶肉细胞，使细胞转变为有利于该菌生长繁殖的状态，从而引起白叶枯病，导致产量下降。为培育好中国粮种，科研人员在基因工程育种领域开展相关研究。 (1)水稻白叶枯病的易感病与抗病是一对由S/s基因控制的相对性状，图1为该病的遗传关系图，可以判断白叶枯病的抗病基因是___________(填“显性”或“隐性”)基因，F2表型及比例是___________。 (2)已知特定蛋白与启动子结合后能激活相应基因的表达。为研究水稻感病与抗病机理，科研人员进行如下实验：构建不同“启动子-报告基因”(图2)表达载体，并分别与含有稻黄单胞菌T蛋白基因或A蛋白基因的表达载体同时转化到烟草叶片中，随后将上述烟草叶片培养于含X-Gluc的培养基中，结果如图3所示。 ①该实验设计用以探究S/s基因启动子与何种蛋白结合。实验的空白对照组操作为将___________转化到烟草叶片中。 ②据实验结果推测，某对照基因启动子能与___________(填“T”或“A”)蛋白结合S/s基因启动子与T蛋白和A蛋白结合的具体情况为___________。 (3)据该实验结果推测，具有抗病性状的水稻植株抗病机理可能是___________。研究发现，并非所有稻黄单胞菌都能使易感病水稻患白叶枯病，据上述研究推测可能的原因是___________。 (4)基于上述研究，请从分子水平提出一种培育水稻抗白叶枯病新品种的思路：___________。 【答案】(1) 隐性 抗病：易感病=1:3 (2) 不含启动子的报告基因表达载体分别与含有稻黄单胞菌T蛋白基因或A蛋白基因的表达载体同时 A S基因启动子只能与T蛋白结合，不能与A蛋白结合，s基因启动子既不能与A蛋白结合，也不能与T蛋白结合 (3) 病菌T蛋白与s基因启动子不能结合，无法激活s基因表达，从而使水稻抗病 不同稻黄单胞菌分泌的T蛋白存在差异，部分T蛋白无法结合水稻细胞 (4)启动子是RNA聚合酶识别与结合的位点，用于启动基因转录，利用基因编辑技术，改造水稻S基因的启动子序列会导致S基因不能表达（或者敲除感病水稻的S基因会导致S基因不能表达） 【分析】基因工程技术的基本步骤：（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。（4）目的基因的检测与鉴定。 【详解】（1）图1分析，纯合突变体（抗病）和野生型（易感病）杂交，子一代均表现为易感病，说明抗病基因为隐性基因，F1基因型为Ss，F2表型及比例是抗病：易感病=1:3。 （2）①本实验的目的是探究S/s基因启动子与何种蛋白结合能激活相应基因的表达，自变量是基因的种类，空白对照组的操作为将不含启动子的报告基因表达载体分别与含有稻黄单胞菌T蛋白基因或A蛋白基因的表达载体同时转化到烟草叶片中。 ②分析题意，报告基因编码β-葡萄糖醛酸酶，该酶可催化X-Gluc生成蓝色产物，特定蛋白与启动子结合后能激活相应基因的表达，该实验用以探究S、s基因启动子与何种蛋白结合，结合图3可知，S基因启动子可使病菌T蛋白变蓝，而不能使病菌A蛋白变蓝，s基因启动子不能使两种蛋白变蓝，说明S基因启动子只能与T蛋白结合，不能与A蛋白结合，s基因启动子既不能与A蛋白结合，也不能与T蛋白结合。某对照基因启动子可使病菌A蛋白变蓝，说明S基因启动子能与A蛋白结合。 （3）依据实验结果，推测水稻抗病机理是：病菌T蛋白与s基因启动子不能结合，无法激活s基因表达，从而使水稻抗病。并非所有稻黄单胞菌都能使感病水稻患白叶枯病，可能的原因是：不同稻黄单胞菌分泌的T蛋白存在差异，部分T蛋白无法结合水稻细胞。 （4）启动子是RNA聚合酶识别与结合的位点，用于启动基因转录，利用基因编辑技术，改造水稻S基因的启动子序列会导致S基因不能表达，或者敲除感病水稻的S基因会导致S基因不能表达，从而培育水稻抗白叶枯病新品种。 15．（2026·广东佛山·二模）广东顺德桑蚕养殖历史悠久，蚕丝主要由丝素重链(FibH)等蚕丝蛋白聚合而成，韧性不足。蜘蛛丝被称为“生物钢”，由蛛丝蛋白(MiSp)聚合而成，有着超强韧性。科研人员利用人工改造后的piggyBac质粒(如图)作为载体，构建能表达MiSp的转基因家蚕，以期改良蚕丝的品质。 (1)经改造的蛛丝可作为手术缝合线，术后无需拆线，推测其原因是___________。 (2)下表为构建转基因家蚕的过程，请完成表格内容。 基本步骤 操作要点 第一步：获取目的基因 运用PCR技术扩增MiSp基因时需要的条件有：___________(至少写出两点) 第二步：构建重组质粒 为保证MiSp基因能与质粒正确连接并准确表达，MiSp基因必须插入到piggyBac质粒的启动子和终止子之间，进行基因扩增时，需选择的引物是___________，且在其5’端分别加上___________限制酶的识别序列。 第三步：将目的基因导入受体细胞 利用___________方法将重组质粒导入家蚕的受精卵细胞。 第四步：目的基因的检测和鉴定 若观察到家蚕___________，则说明目的基因导入受体细胞。可采用⑥___________技术，检测家蚕是否能产生蛛丝蛋白。 (3)研究者提出可应用现代发酵工程技术生产蛛丝蛋白的思路：筛选出高产蛛丝蛋白的菌种经___________，再接种到___________中大规模生产。 【答案】(1)蛛丝蛋白(MiSp)可以被人体组织逐渐降解并吸收 (2) 模板DNA（MiSp基因）、引物、TaqDNA聚合酶、dNTP 2和3 BamHI和SalI 显微注射法 红色荧光 抗原-抗体杂交技术 (3) 扩大培养 发酵罐 【分析】基因工程技术的基本步骤：（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成；（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等，标记基因可便于目的基因的鉴定和筛选。（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法；（4）目的基因的检测与鉴定：分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因--DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术。个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。 【详解】（1）由于蛛丝蛋白(MiSp)可以被人体组织逐渐降解并吸收，因此经改造的蛛丝可作为手术缝合线，术后无需拆线。 （2）运用PCR技术扩增MiSp基因时需要的条件：模板DNA（MiSp基因）、引物、TaqDNA聚合酶、dNTP等。目的基因的转录方向需要与载体的转录方向一致，含磷酸基团的一端为5'，PCR扩增时从模板的3'开始，因此选择引物2和3。为了保证目的基因成功表达，目的基因必须插入在载体启动子和终止子之间，而MhoI在载体上有两个，切割时会破坏载体的完整性，同时也不能选择NheI，原因是选择NheI和另一种限制酶切割，会导致红色荧光蛋白基因丧失，无法在后续选择过程中发挥作用，因此只能选择SalI和BamHI，即在引物5’端分别加上BamHI和SalI限制酶的识别序列。将目的基因导入动物细胞的方法一般为显微注射法。由于重组质粒上含有红色荧光蛋白基因，因此若观察到家蚕发出红色荧光，则说明目的基因导入受体细胞。可采用抗原-抗体杂交技术检测家蚕是否能产生蛛丝蛋白。 （3）发酵工程的中心环节是发酵罐中的发酵，筛选出高产蛛丝蛋白的菌种先经扩大培养后，再接种到灭菌的发酵罐中大规模生产。 基因工程的应用、蛋白质工程 考点2 1．（2026·广东茂名·二模）【新情境・基于工程大肠杆菌构建 “细菌传感器” 检测土壤农药甲基对硫磷（MP）的探究】研究人员将MP水解酶基因（mpd）和报告基因导入大肠杆菌构建了一种检测土壤农药甲基对硫磷（MP）的“细菌传感器”（部分结构如图）。MP被酶解为对硝基酚（PNP）后，可诱导报告基因表达并产生荧光信号。实验发现，在黑土中，携带rfp（红色荧光蛋白）报告基因的工程菌检测灵敏度明显低于携带amilCP（紫色荧光蛋白）报告基因的工程菌；而在含有MP的细菌液体培养基中，两者检测灵敏度相当。rfp工程菌在黑土检测中灵敏度低，最合理的解释是因为黑土（　　） A．某些成分抑制lac I启动子的活性，导致mpd基因表达量不足 B．改变了重组质粒的拷贝数，导致rfp工程菌中的质粒数量降低 C．某些物质在红光波段有自发荧光，干扰了信号的特异性检测 D．降低了MP水解酶的活性，导致MP无法被有效降解为PNP 【答案】C 【详解】A、液体培养基中两者灵敏度相当，说明 mpd 基因表达、MP 水解产生 PNP 的过程完全正常。如果黑土抑制 lacI 启动子，液体培养基里两者灵敏度也会出现差异，A错误； B、质粒拷贝数是菌株自身遗传特性，液体培养基无菌土干扰时两者灵敏度一致，说明质粒拷贝数没有差异；黑土不会改变大肠杆菌胞内质粒拷贝数，B错误； C、黑土中含有腐殖质、矿物质等杂质，这些物质会在红光波段自发产生背景荧光； rfp 菌检测的是红光信号，土壤自发荧光会和报告基因的特异性红光信号重叠，造成背景干扰、信噪比下降，检测灵敏度大幅降低； amilCP 菌检测紫色荧光，土壤杂质在紫光波段几乎无自发荧光干扰，因此灵敏度更高，C正确； D、MP 水解酶由 mpd 基因编码，两种工程菌的 mpd 基因完全一致。如果黑土抑制水解酶活性，液体培养基中两者灵敏度也会同步下降、出现差异，与题干 “液体培养基灵敏度相当” 矛盾，D错误。 2．（2026·广东佛山·二模）【新考法・结合 CRISPR-Cas12a 基因编辑与电泳检测的稻瘟病菌突变体筛选分析】BUF1基因是稻瘟病菌的关键基因，其功能正常时病菌为深色。Cas12a系统包含向导RNA和Cas12a蛋白，向导RNA识别特定DNA位点（靶点）后，Cas12a蛋白可对该位点进行剪切。为获得弱致病性的稻瘟病菌突变体，研究者利用Cas12a系统对BUF1基因进行编辑，如图a。将转化后的稻瘟病菌进行选择培养，并进行PCR和电泳检测，结果如图b。下列分析错误的是（　　） A．Cas12a蛋白通过水解DNA上的磷酸二酯键发挥作用 B．选择培养基上需添加潮霉素，浅色菌落对应目标菌株 C．根据电泳结果，可确定菌株2为编辑成功的目标菌株 D．筛选得到的目标菌株可用于培育抗稻瘟病水稻的研究 【答案】C 【详解】A、Cas12a蛋白可对DNA位点进行剪切，而限制酶也是通过水解DNA上的磷酸二酯键来切割DNA分子的，所以Cas12a蛋白通过水解DNA上的磷酸二酯键发挥作用，A正确； B、由图a可知，导入了含有潮霉素抗性基因的重组质粒的稻瘟病菌能在含有潮霉素的培养基上存活，而BUF1基因功能正常时病菌为深色，功能不正常时为浅色，所以浅色菌落对应BUF1基因被编辑的目标菌株，因此选择培养基上需添加潮霉素，浅色菌落对应目标菌株，B正确； C、编辑成功的菌株，PCR产物因插入潮霉素抗性基因而片段更长，电泳条带迁移距离更短（更靠上）。由图b可知，菌株1、3 的条带位置靠上，说明片段长，是插入了抗性基因的编辑成功产物；菌株 2 的条带位置靠下，说明片段更短，是未编辑的原始BUF1基因，C错误； D、目标菌株是致病性减弱的稻瘟病菌突变体，可用于培育抗稻瘟病水稻的研究，D正确。 3．（2026·广东清远·二模）下列应用中不涉及植物组织培养技术的是（　　） A．单倍体玉米的培育 B．利用嫁接技术繁育果树 C．香蕉脱毒苗的培育 D．基因工程培育抗虫棉 【答案】B 【详解】A、单倍体玉米的培育需要进行花药离体培养，将离体的花粉（雄配子）培育为单倍体植株，属于植物组织培养技术的应用，A不符合题意； B、嫁接是将植物的接穗（芽/枝）接到砧木上，依靠接穗和砧木的愈合形成完整植株，属于无性生殖中的营养生殖，未经过离体组织/细胞培养发育为植株的过程，不涉及植物组织培养技术，B符合题意； C、香蕉脱毒苗是利用几乎不带病毒的香蕉茎尖、根尖等分生区细胞进行植物组织培养获得的，培育过程涉及植物组织培养技术，C不符合题意； D、基因工程培育抗虫棉时，将成功导入目的基因的棉花受体细胞培育为完整的抗虫棉植株，需要利用植物组织培养技术，D不符合题意。 4．（2026·广东清远·二模）黑色稻因富含花青素具有较高的营养价值和经济价值，其光合特性与产量受光质调控影响显著。科研团队以某黑色稻为材料，设置紫光（P）、蓝光（B）、红光（R）补光处理及自然光对照（C），共4个处理组，分别测定黑色稻叶片S1至S5不同生长时期的光合参数与生理指标，部分结果见图。回答下列问题： (1)提取黑色稻叶片的光合色素可用_______试剂，叶绿素a主要吸收_______光。 (2)在S5时期，_______（填处理组名称）组净光合速率显著高于其他处理组，结合图3，推测其原因是_______。 (3)从S3至S5时期，B组的叶绿素a含量却低于R组。有同学据此认为“蓝光处理不利于叶绿素合成”。你是否认同这一观点？请说明理由_______。 (4)夏季阴雨天的弱光环境会导致黑色稻光受体对有效光（如蓝光）的感知能力下降，进而造成叶色淡化与产量不稳定。结合本实验中光质对黑色稻的调控效应，若利用基因编辑技术从分子水平对光受体进行改造，提出一条稳定黑色稻产量的建议：_______。 【答案】(1) 无水乙醇 蓝紫光和红光 (2) 蓝光处理组（B组） 蓝光处理组促进叶绿素和类胡萝卜素的合成，增强光能捕获能力 (3)不认同，叶绿素包括叶绿素a和叶绿素b，不能仅以叶绿素a含量判断叶绿素合成情况 (4)对蓝光受体基因进行编辑，增强其在弱光下的信号传导能力 【详解】（1）光合色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，所以提取黑色稻叶片的光合色素可用无水乙醇试剂。叶绿素a主要吸收红光和蓝紫光。 （2）由图中光合速率的曲线可知，在S5时期，B组净光合速率显著高于其他处理组。结合图3，推测其原因是蓝光处理组促进叶绿素和类胡萝卜素的合成，增强光能捕获能力，光反应较强，为暗反应提供更多的ATP和NADPH，进而提高了净光合速率。 （3）叶绿素包括叶绿素a和叶绿素b，不能仅以叶绿素a含量判断叶绿素合成情况，所以不认同“蓝光处理不利于叶绿素合成”这一观点。 （4）由于夏季阴雨天弱光环境下黑色稻光受体对有效光（如蓝光）感知能力下降，结合实验中光质对黑色稻的调控效应，利用基因编辑技术从分子水平对光受体进行改造，可提出的建议为对蓝光受体基因进行编辑，增强其在弱光下的信号传导能力，从而稳定黑色稻产量。 5．（2026·广东·二模）【新情境・基于大肠杆菌四环素抗药机制的 Tet 诱导表达系统及其光控改造探究】四环素（Tet）诱导表达系统分为激活型（Tet-on）和抑制型（Tet-off），是源于大肠杆菌Tet抗药机制设计的可调控基因表达工具，如图1为该系统的模式图。 注：tTA/rtTA表示Tet阻遏蛋白复合物，TRE表示tTA/rtTA结合位点。 回答下列问题： (1)据图分析，当________与________结合时，大肠杆菌表现出Tet抗药性，两者脱落表现出Tet敏感。Tet可以改变________的结构，从而开启下游基因表达。 (2)若要用Tet调控某目的基因M表达，需要构建含M的表达载体，只需要将上述系统中的________进行替换，并将构建完成的表达载体与用________处理后的大肠杆菌细胞混合，将表达载体导入其中。 (3)研究人员利用蓝光光敏二聚体蛋白（CRY-CIB1）特性（图2），对Tet-On诱导表达系统进行光控化改造。 ①简要阐述改造思路：________。 ②光控Tet-On可以实现在________条件下，开启下游基因表达。与Tet诱导比较，光控表达系统的优势有________（答出一点即可）。 【答案】(1) tTA/rtTA TRE rtTA (2) Tet抗性基因用M基因 (3) 将rtTA蛋白拆分成两部分结构，分别与CRY、CIB1结合 蓝光和Tet 时间和空间上更加精准，时间空间调控更加灵活，调控速度更快 【详解】（1）当 tTA（或tTA/rtTA，二者均为阻遏蛋白复合物） 与 TRE（结合位点） 结合时，下游抗性基因表达，细菌抗 Tet；两者脱落时，抗性基因关闭，细菌敏感。Tet（四环素）的作用是改变阻遏蛋白复合物的结构，让它和 TRE 的结合状态改变。在 Tet-on 系统中，Tet 结合rtTA后，会改变rtTA的空间结构，让它能结合 TRE，从而开启下游基因表达。 （2）原系统的 “报告基因” 是四环素抗性基因，现在要换成目的基因 M，所以只需要将系统中的Tet抗性基因替换为目的基因 M，保留tTA/rtTA和TRE的调控元件，就能实现用 Tet 调控 M 的表达。将重组载体导入大肠杆菌，常用的方法是感受态细胞转化法：用Ca²⁺处理大肠杆菌，使其处于感受态，更容易吸收外源质粒（表达载体）。 （3）①改造思路是：将 rtTA 蛋白拆分成两部分结构，分别与 CRY、CIB1 结合；在蓝光照射下，CRY 与 CIB1 二聚化，使 rtTA 的两部分重新组装为有功能的完整蛋白，从而恢复其与 TRE 结合、开启下游基因的能力。 ②开启条件：改造后的光控 Tet-on 系统，既保留了原系统的 Tet 依赖，又增加了蓝光调控，所以需要蓝光和 Tet 同时存在时，才能开启下游基因表达。光控系统的优势：和化学诱导（Tet）相比，光控的优势非常明显：  时间、空间调控更精准：可以通过局部照射蓝光，实现特定细胞 / 组织、特定时间点的基因表达调控，而化学诱导是全身性的，无法精准控制。 调控速度更快：光的响应速度比药物扩散、代谢快得多，诱导和关闭的时滞更短。 可逆性强：可以通过开 / 关蓝光快速切换基因的表达状态，而药物诱导的可逆性较差，需要等待药物代谢。 6．（2026·广东湛江·二模）【新情境・基于 CRISPR/Cas9 的新型雄性不育系繁育系统（ASPT）在玉米杂交育种中的应用探究】杂种优势利用是提高作物产量的重要途径。为简化杂交流程，实现可视化分选，我国研究团队创制了新型雄性不育系繁育系统ASPT。该系统包括CRISPR/Cas9基因编辑组件、育性恢复基因M、花粉致死基因P和甜菜红素（显示红色）报告系统RUBY整合到同一载体，结构如下图，并将该系统在黄玉米繁育中进行实践。 回答下列问题： (1)CRISPR/Cas9基因编辑组件对玉米原育性基因进行重新编辑，通常会剪切掉一段DNA序列，使原育性基因转变为无法表达的m基因，这种变异方式属于_____。根据密码子的_____对育性恢复基因M进行改造，使该基因在不改变功能的前提下，无法被CRISPR/Cas9组件通过碱基互补配对识别。 (2)科研人员通过转基因和基因编辑技术，并进行多次杂交最终获得了（m/m，ASPT/–）保持系（与雄性不育系杂交时，能使后代保持雄性不育特征），由该保持系进行繁育，过程如下图。 ①该保持系通过自交获得F1玉米籽粒颜色及比例为_____。RUBY系统可以从种子一直表达到幼苗阶段，所以可以在种子和幼苗阶段进行两次筛选，多重筛选的目的是_____。 ②两次筛选后由F1进行杂交种子生产，请简要阐述杂交过程：_____。 (3)从转基因安全性角度考虑，ASPT系统中整合花粉致死基因P的意义是_____。 【答案】(1) 基因突变 简并性 (2) 红色：黄色=1：1 提高不育系的纯度 将不育系与正常可育玉米进行杂交就可以生产杂交种子 (3)防止转入的基因通过花粉进行传播 【详解】（1）CRISPR/Cas9基因编辑对基因的修饰属于基因突变范畴。该技术可特异性编辑细胞内原有育性基因，而不影响后续导入的外源育性基因。若要对导入的育性基因进行序列改造，同时保证其编码蛋白质的功能不变，可利用密码子的简并性进行碱基替换。 （2）①m/m，ASPT/-自交，作为母本可以产生m，ASPT和m，-两种配子，作为父本只能产生m，-一种配子，因为ASPT中有花粉致死基因，所以自交结果是红色：黄色=1：1．RUBY系统可以从种子一直表达到幼苗阶段，并且表达了RUBY系统是肉眼可见的，所以在种子阶段和到幼苗阶段都可以进行双重筛选，提高不育系的纯度。 ②由F1进行杂交种子生产，需要将不育系与正常可育玉米进行杂交就可以生产杂交种子，后代都是杂交种子。 （3）从转基因安全性角度考虑，花粉致死基因P可以防止其他转入的基因通过花粉进行传播，提高转基因的安全性。 试卷第1页，共3页 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题16基因工程 2大考点概览 考点01 基因工程的基本工具、基因工程的基本操作程序 考点02 基因工程的应用、蛋白质工程 基因工程的基本工具、基因工程的基本操作程序 考点1 1．（2026·广东茂名·二模）【新考法・结合系谱图与基因检测条带的显性遗传病（外显率）遗传分析】新生儿良性家族性惊厥（BFNC）是一种罕见的原发性癫痫综合征。我国科学家对某BFNC家系（左图）进行研究，发现KCNQ2基因突变导致了BFNC。携带该致病基因的个体中，约有80%的可能表现出相关临床症状。右图是该家系部分成员基因检测结果示意图。下列叙述错误的是（　　） A．BFNC的遗传方式可能是常染色体显性遗传 B．Ⅲ5个体可能携带KCNQ2突变基因 C．Ⅲ6和Ⅲ7再生一个正常孩子的概率是1/2 D．该病不能通过产前B超检查进行预防 2．（2026·广东广州·二模）【新情境・不同拷贝数质粒介导的工程菌株高效生产羟基四氢嘧啶的发酵探究】羟基四氢嘧啶可用作生物大分子稳定剂，开发高效生产工程菌株成为研究重点。不同质粒在一个细胞中的数量（拷贝数）有差异。研究人员利用低拷贝质粒p1、中拷贝质粒p2、高拷贝质粒p3构建含ectD基因的重组质粒，在大肠杆菌中表达并进行摇瓶发酵，结果如图所示。下列叙述错误的是（    ） 注：HE1、HE2、HE3分别为转入p1、p2、p3重组质粒的菌株，E0为原始菌株。 A．发酵过程中微生物数量和代谢物浓度变化均为重要检测指标 B．据结果推测ectD基因的表达产物可以促进羟基四氢嘧啶的产生 C．HE3可能消耗更多的葡萄糖用于合成羟基四氢嘧啶 D．在该实验基础上，筛选、分离高效菌株可以使用平板划线法 3．（2026·广东韶关·二模）关于“DNA的粗提取与鉴定”和“DNA片段的扩增及电泳鉴定”的实验原理及操作步骤。下列叙述错误的是（    ） A．DNA溶于酒精，加入冷酒精析出的白色丝状物即为蛋白质杂质 B．DNA在沸水浴条件下遇二苯胺试剂显蓝色，此时DNA的双螺旋结构已解开 C．DNA片段在电泳时的迁移速率与DNA分子量的大小和构象有关 D．指示剂不会使DNA着色，待指示剂前沿接近凝胶边缘时停止电泳 4．（2026·广东湛江·二模）1973年科学家利用质粒作为基因工程的载体，实现外源基因在原核细胞中成功表达，至此基因工程正式问世。下列不属于基因工程问世的基础理论（技术）的是（    ） A．艾弗里等人证明DNA可以在同种生物的不同个体之间转移 B．沃森和克里克建立了DNA双螺旋结构模型并提出复制假说 C．科学家在细菌中发现了第一个限制性内切核酸酶并简称限制酶 D．穆里斯等人发明了PCR技术，为获取目的基因提供了有效手段 5．（2026·广东佛山·二模）洋葱常作为科学实验材料，有关叙述正确的是（　　） A．洋葱鳞片叶内表皮细胞在0.3g/mL蔗糖溶液中会发生质壁分离和复原 B．洋葱根尖分生区细胞有丝分裂过程中纺锤体的形成与中心体有关 C．低温诱导洋葱分生区细胞染色体数目改变的原理是低温能抑制着丝粒的分裂 D．使用洋葱研磨粗提取DNA过程中加入预冷的酒精可初步分离DNA与蛋白质 6．（2026·广东广州·二模）【新考法・基于免疫共沉淀（Co-IP）技术的病毒蛋白与宿主蛋白相互作用验证分析】为探究猪流行性腹泻病毒蛋白Nsp15是否与宿主蛋白SLC25a3结合，研究人员构建两种重组质粒分别表达融合蛋白Flag-Nsp15和Myc-SLC25a3，转化后获得三组细胞（①、②、③）。利用抗Flag抗体分别收集各组中能与之结合的蛋白，再分别用抗Flag、抗Myc的单克隆抗体检测，同时取各组细胞总蛋白进行相同检测，结果如图所示。下列分析正确的是（    ） A．制备抗Flag单克隆抗体时需在已免疫动物体内分离得到记忆B细胞作为材料 B．若使用抗Myc抗体收集蛋白，则①组中同样会出现Flag条带 C．②组IP产物中无Myc条带，说明细胞内不表达SLC25a3蛋白 D．③组IP产物中有Myc条带，表明Nsp15能与SLC25a3结合 7．（2026·广东茂名·二模）【新情境・利用重叠延伸 PCR 构建融合基因的细菌肿瘤靶向治疗工程菌探究】细菌肿瘤治疗是利用细菌作为药物载体的免疫疗法。ClyA是一种细菌外膜蛋白，能促进细菌对肿瘤细胞的黏附与侵入，从而实现靶向递送。Noxa蛋白可诱导肿瘤细胞凋亡。研究人员在ClyA基因与Noxa基因的一端设计互补序列实现无缝连接，通过重叠延伸PCR技术将两者进行融合（如左图），并将其与温控元件相连构建热诱导表达载体（部分结构如右图），导入非致病性大肠杆菌中用于靶向治疗肿瘤。 注：pR-pL为启动子；Tc1为温控调节元件，可抑制下游基因表达，热诱导可解除其抑制作用。 回答下列问题： (1)左图中PCR1与PCR2不能在同一个反应体系中进行，原因是引物2和引物3的碱基序列________，上述4种引物中能作为PCR3过程的引物是________。 (2)研究人员将重组的ClyA-Noxa基因分别插入带有温控元件a和b的不同载体中，通过________法导入大肠杆菌中构建了工程菌a和b，分别在37℃和42℃条件下培养，检测Noxa蛋白的表达情况，结果如图所示，其中WT表示未导入重组质粒的大肠杆菌。应选择工程菌________进行后续的实验，理由是________________________________。 (3)研究人员将筛选的工程菌通过尾静脉注射到肿瘤小鼠体内，检测不同器官及肿瘤组织中工程菌的分布情况，下表的结果能否说明成功构建了工程菌，请作出判断并说明原因。________________________ 小鼠组织 注射后12小时 注射后72小时 心 肝 脾 肺 肿瘤 心 肝 脾 肺 肿瘤 工程菌数量（“+”越多，数量越多） +++ +++++ ++++ +++ ++++ + ++ + ++ ++++++ (4)近红外光热疗法利用光敏感材料的光热转换能力高热杀伤肿瘤细胞，但多数材料肿瘤靶向性差、疗效不佳。结合上述实验结果提出一种新的肿瘤治疗思路：________________________________________。 8．（2026·广东清远·二模）【新情境・可口服定植于肠道的尿酸响应型工程菌用于高尿酸血症动态调控的探究】高尿酸血症是以尿酸（UA）水平升高为特征的一种常见代谢病。临床药物（比如别嘌醇）存在调控滞后、副作用明显等问题。科学家利用基因工程技术，将重组质粒导入大肠杆菌，设计了一种可口服、定植于动物肠道的工程菌，该菌可根据尿酸浓度按需释放尿酸氧化酶（UOX）分解尿酸，实现对尿酸水平的动态调控。回答下列问题： (1)基因工程中常用人工改造后的质粒作为基因表达载体，该质粒除含有启动子、终止子外，还应包括_______等元件；其中启动子的作用是_______。 (2)为实现对尿酸的动态调控，研究人员构建质粒1、2（如图1）。已知阻遏蛋白HucR可与诱导型启动子结合并抑制基因转录，当诱导物_______存在时，阻遏蛋白HucR与诱导物结合，随后二者从诱导型启动子上脱离，激活目的基因的表达。结合以上内容，在图1的质粒2处标注恰当的基因表达元件、目的基因的名称，并画出诱导物存在时的调控过程_______。 (3)将改造后的工程菌定植于高尿酸血症大鼠的肠道，8小时后检测血清中尿酸水平（如图2），可初步得出结论“工程菌可降低高尿酸血症大鼠血清中的尿酸水平”，判断依据是_______。 (4)为评估定植工程菌对实验动物大鼠的影响，从安全性角度出发，还需进一步检查_______。 9．（2026·广东广州·二模）插入突变是基于农杆菌Ti质粒的遗传学技术，通过将农杆菌Ti质粒上的T-DNA片段随机插入受体生物，破坏基因结构或影响其表达，是研究植物基因功能的重要手段。土壤镉（Cd）污染严重危害植物的生长发育。研究人员通过构建Cd敏感的T-DNA插入突变体拟南芥（S）进行植物耐Cd分子机制的研究。回答下列问题： (1)构建拟南芥突变体S过程中，Ti质粒的T-DNA可随机整合至拟南芥的______________中，筛选后的细胞需经植物组织培养成为突变体植株。 (2)提取突变体S的DNA，测序可确定发生突变的基因为SCL14基因。研究人员欲构建突变体S的回补株系进一步验证： ①利用Ti质粒和SCL14基因（如图）构建基因表达载体时，需用PCR技术对SCL14基因进行扩增，为保证该基因能以正确方向连入T-DNA，根据图中信息写出SCL14基因上游引物的碱基序列______________（从5′端到3′端，只写出前8个碱基即可）。 ②将重组质粒成功导入农杆菌后配成细菌悬液，突变体S的花序直接浸入细菌悬液一段时间，继续培养植株获得T0种子。将T0种子平铺至含______________（填抗生素）固体培养基上培养，筛选后移栽至营养土生长，自交得T1种子。 ③将若干单株收获的T1种子平铺至含相同抗生素的培养基中，选择分离比为3（有抗性）:1（无抗性）的植株继续种植、自交以最后获得纯合株系。优先选择分离比为3:1而非15:1或其他比例的植株的目的是______________。 (3)实验证明，SCL14基因的缺失是突变体S对Cd胁迫敏感的原因。另有研究表明TGA3基因缺失导致突变体T对Cd胁迫敏感。若正常和Cd胁迫条件下，突变体S中TGA3表达量无明显差异，且______________，则表明SCL14蛋白与TGA3蛋白可能独立调控拟南芥对Cd的耐受性。 (4)为进一步探究SCL14调控拟南芥耐Cd的分子机制，研究人员对Cd胁迫下WT和突变体S特定细胞的总mRNA进行提取和测序分析，目的是______________。 10．（2026·广东佛山·二模）【新情境・基于荧光标记 DNA 凝聚体的信息存储、动态编辑与加密技术探究】DNA分子已成为信息存储领域的新型载体。研究人员开发了一种可标记荧光的DNA凝聚体，使其通过荧光标记的差异性获得信息存储、动态编辑和信息加密的能力，凝聚体的合成过程如图所示。 回答下列问题： (1)DNA凝聚体由两种存在重复序列的长单链DNA分子构成。为得到长链DNA，研究人员通过______________酶将基础DNA首尾相连形成环状模板，再利用特定的______________酶进行复制。获得产物后，先使内核DNA按照设定结构形成核心，再______________（填“升高”或“降低”）温度，使外壳DNA通过碱基互补配对与内核DNA相结合，形成凝聚体。 (2)向凝聚体中加入带有红/绿/蓝色荧光的DNA分子探针，选择性地杂交标记于凝聚体内核（序列n）或外壳（序列m）上。序列m和n应避免设计成互补配对序列，理由是______________。为保证解码准确性，每种荧光在凝聚体结构中最多出现一次，根据三种荧光在凝聚体上的位置差异，共能得到______________种不同的组合搭配，将其与不同英文字母相对应，可建立空间—荧光双编码的存储与读写规则，如图所示。 (3)为提高信息存储的安全性，研究人员还开发了特殊的加密及解密机制。通过荧光密钥的置换反应，使原本被标记的部位消除荧光或使原本无荧光的部位发出荧光，从而实现信息转换，如图所示。图中字母U经密钥解密后对应的字母信息是______________。 (4)“适配体S”是一种单链核酸，可作为小分子核酸的载体，同时也可以与特定细胞表面的抗原结合。这种结合会导致适配体发生构象变化，释放其携带的核酸分子。根据以上机制，提出进一步提高解密系统安全性的设计方案并说明使用方法：______________。 11．（2026·广东江门·二模）【新情境・利用重叠延伸 PCR 技术改造腈水合酶基因，构建热稳定融合型腈水合酶的探究】腈水合酶（N0）是一类可以催化腈类物质转化成相应酰胺类物质的酶，广泛应用于环境保护和医药原料生产等领域，但不耐高温。腈水合酶基因是由腈水合酶α亚基基因和β亚基基因等多个基因组成，科研人员利用PCR技术对腈水合酶基因进行改造，如图1所示，在N0的α和β亚基之间加入一段连接肽，获得了热稳定的融合型腈水合酶（N1）。回答下列问题： (1)通过PCR1扩增腈水合酶α亚基基因时，需要选择的引物是_____。设计引物2和引物3时，除需要与目的基因互补配对外，还必须要满足的条件是_____。 (2)通过PCR1和PCR2完成对α亚基基因和β亚基基因的扩增后，从两个基因的DNA片段中分别取出一条链进行组合，以此作为模板，再通过PCR3进行扩增，该次扩增_____（填“需要”或“不需要”）加入引物。 (3)在构建表达载体时，为了使改造后的腈水合酶基因先表达α亚基，需要将高效表达的启动子和终止子分别加在_____、_____，其中终止子的作用是_____。 (4)大肠杆菌和枯草芽孢杆菌都可作为N1基因表达的受体菌，科研人员检测了N1基因在两种受体菌中的表达量，结果如图2所示。两种微生物中更适合作为生产N1受体菌的是_____；N1在细胞内积累后会抑制N1基因的表达，为了提高N1的产量，下一步改造的思路是_____（答出1点）。 12．（2026·广东湛江·二模）甜瓜（Cm）花起始为两性花，通过抑制雄蕊或心皮原基的发育来决定性别，最终形成单性花。研究表明，甜瓜花性别决定与ACS7、ACS11和WIP1基因有关。在此基础上，研究人员新鉴定出一种关键因子CRC，并探究其与已知性别决定基因间的关系。回答下列问题： (1)WIP1基因编码的蛋白质是甜瓜性别决定过程中的关键调控因子。研究人员监测花蕾中CRC基因和WIP1基因的表达情况（结果见下图），据图分析，CRC基因沉默很可能使甜瓜花发育为_____花。进一步研究发现，WIP1基因功能的缺失可诱导CRC基因的表达，据此推测基因CRC和WIP1之间的关系是_____。 (2)为了进一步验证WIP1基因与CRC启动子区域之间的作用关系，研究人员构建了WIP1蛋白的两种突变体G242R和S306F，并用_____酶构建5个基因表达载体（下图），其中质粒①包含的主要结构是_____。构建完成后将_____导入受体细胞，检测荧光比值。 (3)研究人员通过基因工程技术将小分子RNA靶向WIP1基因干预WIP1蛋白与CRC启动子区域结合，从而使甜瓜花发育为雌花。简要阐述该过程：_____。 13．（2026·广东韶关·二模）【新情境・构建工程蓝细菌利用 CO₂高效合成生物可降解塑料聚乳酸（PLA）的代谢工程探究】近年来，利用光合微生物将二氧化碳转化为有机物产品，成为解决能源与环境问题的新兴策略。我国科研团队成功构建了一种能利用CO2高效合成生物可降解塑料——聚乳酸（PLA）的工程蓝细菌（图1）。 (1)研究者构建的PLA的合成途径包含三步酶促反应（图1），LDH、PCT、PHA三种外源酶分别由来自三种不同细菌的ldhD、pct、pha基因编码。根据目的基因的_______（填3′或5′）端碱基序列设计引物，并利用_______技术获取目的基因。 (2)研究者首先构建了质粒A和B（图2），分别将目的基因导入两组蓝细菌，并全程添加等量IPTG，以PLA产量反映质粒功能。 ①质粒A中，多个基因共用一个启动子转录出一条mRNA，再分别翻译出不同蛋白质。这种结构在DNA较短的原核生物中普遍存在，其意义是_______，但该结构存在缺陷，即距离启动子越远的基因表达量逐渐衰减。 ②最终测得质粒B的PLA产量远高于质粒A，其原因是_______。 ③研究者构建质粒C，通过敲低脂肪酸合成酶基因的表达（不删基因，只是抑制其转录或翻译）来提高PLA产量。推测靶向序列转录的sRNA应与_______的mRNA互补，从而抑制其翻译，该过程需在hfq基因编码的伴侣蛋白HFQ协助下进行。hfq基因的翻译受茶碱诱导的核糖开关调控，据图3说明茶碱诱导HFQ翻译开启的机制：_______。 (3)脂肪酸是合成蓝细菌细胞膜的关键原料，缺少脂肪酸将无法生长和分裂；而持续大量表达外源酶也会给细胞造成代谢负担，不利于细胞增殖。因此，在利用工程蓝细菌（含质粒B和C）发酵生产时，应该在即将达到K值时加入_______，目的是在工程菌的快速增长期实现_______，而在数量稳定期实现_______。 14．（2026·广东佛山·二模）【新情境・水稻抗白叶枯病分子机制与基因工程育种的探究】“端稳中国碗，装满中国粮”。水稻是我国主要粮食作物之一，稻黄单胞菌能分泌相应的蛋白质进入水稻叶肉细胞，使细胞转变为有利于该菌生长繁殖的状态，从而引起白叶枯病，导致产量下降。为培育好中国粮种，科研人员在基因工程育种领域开展相关研究。 (1)水稻白叶枯病的易感病与抗病是一对由S/s基因控制的相对性状，图1为该病的遗传关系图，可以判断白叶枯病的抗病基因是___________(填“显性”或“隐性”)基因，F2表型及比例是___________。 (2)已知特定蛋白与启动子结合后能激活相应基因的表达。为研究水稻感病与抗病机理，科研人员进行如下实验：构建不同“启动子-报告基因”(图2)表达载体，并分别与含有稻黄单胞菌T蛋白基因或A蛋白基因的表达载体同时转化到烟草叶片中，随后将上述烟草叶片培养于含X-Gluc的培养基中，结果如图3所示。 ①该实验设计用以探究S/s基因启动子与何种蛋白结合。实验的空白对照组操作为将___________转化到烟草叶片中。 ②据实验结果推测，某对照基因启动子能与___________(填“T”或“A”)蛋白结合S/s基因启动子与T蛋白和A蛋白结合的具体情况为___________。 (3)据该实验结果推测，具有抗病性状的水稻植株抗病机理可能是___________。研究发现，并非所有稻黄单胞菌都能使易感病水稻患白叶枯病，据上述研究推测可能的原因是___________。 (4)基于上述研究，请从分子水平提出一种培育水稻抗白叶枯病新品种的思路：___________。 15．（2026·广东佛山·二模）广东顺德桑蚕养殖历史悠久，蚕丝主要由丝素重链(FibH)等蚕丝蛋白聚合而成，韧性不足。蜘蛛丝被称为“生物钢”，由蛛丝蛋白(MiSp)聚合而成，有着超强韧性。科研人员利用人工改造后的piggyBac质粒(如图)作为载体，构建能表达MiSp的转基因家蚕，以期改良蚕丝的品质。 (1)经改造的蛛丝可作为手术缝合线，术后无需拆线，推测其原因是___________。 (2)下表为构建转基因家蚕的过程，请完成表格内容。 基本步骤 操作要点 第一步：获取目的基因 运用PCR技术扩增MiSp基因时需要的条件有：___________(至少写出两点) 第二步：构建重组质粒 为保证MiSp基因能与质粒正确连接并准确表达，MiSp基因必须插入到piggyBac质粒的启动子和终止子之间，进行基因扩增时，需选择的引物是___________，且在其5’端分别加上___________限制酶的识别序列。 第三步：将目的基因导入受体细胞 利用___________方法将重组质粒导入家蚕的受精卵细胞。 第四步：目的基因的检测和鉴定 若观察到家蚕___________，则说明目的基因导入受体细胞。可采用⑥___________技术，检测家蚕是否能产生蛛丝蛋白。 (3)研究者提出可应用现代发酵工程技术生产蛛丝蛋白的思路：筛选出高产蛛丝蛋白的菌种经___________，再接种到___________中大规模生产。 基因工程的应用、蛋白质工程 考点2 1．（2026·广东茂名·二模）【新情境・基于工程大肠杆菌构建 “细菌传感器” 检测土壤农药甲基对硫磷（MP）的探究】研究人员将MP水解酶基因（mpd）和报告基因导入大肠杆菌构建了一种检测土壤农药甲基对硫磷（MP）的“细菌传感器”（部分结构如图）。MP被酶解为对硝基酚（PNP）后，可诱导报告基因表达并产生荧光信号。实验发现，在黑土中，携带rfp（红色荧光蛋白）报告基因的工程菌检测灵敏度明显低于携带amilCP（紫色荧光蛋白）报告基因的工程菌；而在含有MP的细菌液体培养基中，两者检测灵敏度相当。rfp工程菌在黑土检测中灵敏度低，最合理的解释是因为黑土（　　） A．某些成分抑制lac I启动子的活性，导致mpd基因表达量不足 B．改变了重组质粒的拷贝数，导致rfp工程菌中的质粒数量降低 C．某些物质在红光波段有自发荧光，干扰了信号的特异性检测 D．降低了MP水解酶的活性，导致MP无法被有效降解为PNP 2．（2026·广东佛山·二模）【新考法・结合 CRISPR-Cas12a 基因编辑与电泳检测的稻瘟病菌突变体筛选分析】BUF1基因是稻瘟病菌的关键基因，其功能正常时病菌为深色。Cas12a系统包含向导RNA和Cas12a蛋白，向导RNA识别特定DNA位点（靶点）后，Cas12a蛋白可对该位点进行剪切。为获得弱致病性的稻瘟病菌突变体，研究者利用Cas12a系统对BUF1基因进行编辑，如图a。将转化后的稻瘟病菌进行选择培养，并进行PCR和电泳检测，结果如图b。下列分析错误的是（　　） A．Cas12a蛋白通过水解DNA上的磷酸二酯键发挥作用 B．选择培养基上需添加潮霉素，浅色菌落对应目标菌株 C．根据电泳结果，可确定菌株2为编辑成功的目标菌株 D．筛选得到的目标菌株可用于培育抗稻瘟病水稻的研究 3．（2026·广东清远·二模）下列应用中不涉及植物组织培养技术的是（　　） A．单倍体玉米的培育 B．利用嫁接技术繁育果树 C．香蕉脱毒苗的培育 D．基因工程培育抗虫棉 4．（2026·广东清远·二模）黑色稻因富含花青素具有较高的营养价值和经济价值，其光合特性与产量受光质调控影响显著。科研团队以某黑色稻为材料，设置紫光（P）、蓝光（B）、红光（R）补光处理及自然光对照（C），共4个处理组，分别测定黑色稻叶片S1至S5不同生长时期的光合参数与生理指标，部分结果见图。回答下列问题： (1)提取黑色稻叶片的光合色素可用_______试剂，叶绿素a主要吸收_______光。 (2)在S5时期，_______（填处理组名称）组净光合速率显著高于其他处理组，结合图3，推测其原因是_______。 (3)从S3至S5时期，B组的叶绿素a含量却低于R组。有同学据此认为“蓝光处理不利于叶绿素合成”。你是否认同这一观点？请说明理由_______。 (4)夏季阴雨天的弱光环境会导致黑色稻光受体对有效光（如蓝光）的感知能力下降，进而造成叶色淡化与产量不稳定。结合本实验中光质对黑色稻的调控效应，若利用基因编辑技术从分子水平对光受体进行改造，提出一条稳定黑色稻产量的建议：_______。 5．（2026·广东·二模）【新情境・基于大肠杆菌四环素抗药机制的 Tet 诱导表达系统及其光控改造探究】四环素（Tet）诱导表达系统分为激活型（Tet-on）和抑制型（Tet-off），是源于大肠杆菌Tet抗药机制设计的可调控基因表达工具，如图1为该系统的模式图。 注：tTA/rtTA表示Tet阻遏蛋白复合物，TRE表示tTA/rtTA结合位点。 回答下列问题： (1)据图分析，当________与________结合时，大肠杆菌表现出Tet抗药性，两者脱落表现出Tet敏感。Tet可以改变________的结构，从而开启下游基因表达。 (2)若要用Tet调控某目的基因M表达，需要构建含M的表达载体，只需要将上述系统中的________进行替换，并将构建完成的表达载体与用________处理后的大肠杆菌细胞混合，将表达载体导入其中。 (3)研究人员利用蓝光光敏二聚体蛋白（CRY-CIB1）特性（图2），对Tet-On诱导表达系统进行光控化改造。 ①简要阐述改造思路：________。 ②光控Tet-On可以实现在________条件下，开启下游基因表达。与Tet诱导比较，光控表达系统的优势有________（答出一点即可）。 6．（2026·广东湛江·二模）【新情境・基于 CRISPR/Cas9 的新型雄性不育系繁育系统（ASPT）在玉米杂交育种中的应用探究】杂种优势利用是提高作物产量的重要途径。为简化杂交流程，实现可视化分选，我国研究团队创制了新型雄性不育系繁育系统ASPT。该系统包括CRISPR/Cas9基因编辑组件、育性恢复基因M、花粉致死基因P和甜菜红素（显示红色）报告系统RUBY整合到同一载体，结构如下图，并将该系统在黄玉米繁育中进行实践。 回答下列问题： (1)CRISPR/Cas9基因编辑组件对玉米原育性基因进行重新编辑，通常会剪切掉一段DNA序列，使原育性基因转变为无法表达的m基因，这种变异方式属于_____。根据密码子的_____对育性恢复基因M进行改造，使该基因在不改变功能的前提下，无法被CRISPR/Cas9组件通过碱基互补配对识别。 (2)科研人员通过转基因和基因编辑技术，并进行多次杂交最终获得了（m/m，ASPT/–）保持系（与雄性不育系杂交时，能使后代保持雄性不育特征），由该保持系进行繁育，过程如下图。 ①该保持系通过自交获得F1玉米籽粒颜色及比例为_____。RUBY系统可以从种子一直表达到幼苗阶段，所以可以在种子和幼苗阶段进行两次筛选，多重筛选的目的是_____。 ②两次筛选后由F1进行杂交种子生产，请简要阐述杂交过程：_____。 (3)从转基因安全性角度考虑，ASPT系统中整合花粉致死基因P的意义是_____。 试卷第1页，共3页 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题16基因工程 2大考点概览 考点01 基因工程的基本工具、基因工程的基本操作程序 考点02 基因工程的应用、蛋白质工程 基因工程的基本工具、基因工程的基本操作程序 考点1 1．C 2．C 3．A 4．D 5．D 6．D 7．(1) 具有互补的碱基片段 引物1和引物4 (2) Ca2+处理法 b 工程菌b的Noxa蛋白在37℃不表达，仅在42℃热诱导条件下表达 (3)成功，该工程菌能够靶向小鼠体内的肿瘤组织 (4)将工程菌介导的细菌肿瘤疗法与近红外光照射的光热治疗结合进行联合治疗 8(1) 目的基因、标记基因、复制原点、限制酶切割位点（任意答出2点） RNA聚合酶识别、结合部位，驱动基因转录 (2) 尿酸分子 (3)与对照组相比，8小时后定植工程菌组大鼠中血清尿酸水平明显下降，且效果与别嘌醇相同 (4)有无不良反应、有无破坏肠道菌群平衡、有无器官损伤 9．(1)染色体的DNA (2) 5'-AAGCTTTC-3' 潮霉素 确保只有1个SCLI4基因整合至细胞染色体DNA (3)突变体T中SCL14基因表达量无明显差异 (4)比较两种转录组的差异性/寻找Cd胁迫下受到SCL14蛋白特异性调控的基因 10．(1) DNA连接 DNA聚合 降低 (2) 避免序列m、n结合使探针无法结合；避免探针相互结合 27（或26） (3)字母M (4)设计方案：将“适配体S”与密钥结合形成复合体；使用方法：将复合体与特定细胞表面的抗原结合，释放密钥 11．(1) 引物 1 和引物 2 在引物的 5' 端加入能编码 α 和 β 亚基之间连接肽的核苷酸序列，且加入的序列能够互补配对 (2)不需要 (3) α 亚基基因的首端（上游） β 亚基基因的尾端（下游） 终止转录（使 RNA 聚合酶停止转录过程，保证目的基因的转录在合适位置终止） (4) 枯草芽孢杆菌 促进 N₁分泌、 解除反馈抑制、提高产物消耗 12．(1) 雄 WIP1基因可能会抑制CRC基因表达 (2) 限制酶和DNA连接 35S（或35S＋RLUC） ①②③④分别与⑤ (3)人工合成靶向WIP1基因的小分子RNA对应的DNA序列，构建重组载体后导入甜瓜细胞，使小分子RNA表达以干扰WIP1蛋白与CRC的结合 13．(1) 3' PCR（聚合酶链式反应） (2) 节约遗传物质，（以最少调控元件或最短的序列）实现多基因协同表达 质粒B基因无表达衰减，酶量充足；质粒A反之 脂肪酸合成酶基因 茶碱与mRNA结合后使RBS暴露，核糖体与暴露的RBS结合启动翻译 (3) IPTG、茶碱 正常合成脂肪酸、增殖且不合成PLA 减少脂肪酸合成，大量合成PLA 14．(1) 隐性 抗病：易感病=1:3 (2) 不含启动子的报告基因表达载体分别与含有稻黄单胞菌T蛋白基因或A蛋白基因的表达载体同时 A S基因启动子只能与T蛋白结合，不能与A蛋白结合，s基因启动子既不能与A蛋白结合，也不能与T蛋白结合 (3) 病菌T蛋白与s基因启动子不能结合，无法激活s基因表达，从而使水稻抗病 不同稻黄单胞菌分泌的T蛋白存在差异，部分T蛋白无法结合水稻细胞 (4)启动子是RNA聚合酶识别与结合的位点，用于启动基因转录，利用基因编辑技术，改造水稻S基因的启动子序列会导致S基因不能表达（或者敲除感病水稻的S基因会导致S基因不能表达） 15．(1)蛛丝蛋白(MiSp)可以被人体组织逐渐降解并吸收 (2) 模板DNA（MiSp基因）、引物、TaqDNA聚合酶、dNTP 2和3 BamHI和SalI 显微注射法 红色荧光 抗原-抗体杂交技术 (3) 扩大培养 发酵罐 基因工程的应用、蛋白质工程 考点2 1．C 2．C 3．B 4．(1) 无水乙醇 蓝紫光和红光 (2) 蓝光处理组（B组） 蓝光处理组促进叶绿素和类胡萝卜素的合成，增强光能捕获能力 (3)不认同，叶绿素包括叶绿素a和叶绿素b，不能仅以叶绿素a含量判断叶绿素合成情况 (4)对蓝光受体基因进行编辑，增强其在弱光下的信号传导能力 5．(1) tTA/rtTA TRE rtTA (2) Tet抗性基因用M基因 (3) 将rtTA蛋白拆分成两部分结构，分别与CRY、CIB1结合 蓝光和Tet 时间和空间上更加精准，时间空间调控更加灵活，调控速度更快 6．(1) 基因突变 简并性 (2) 红色：黄色=1：1 提高不育系的纯度 将不育系与正常可育玉米进行杂交就可以生产杂交种子 (3)防止转入的基因通过花粉进行传播 试卷第1页，共3页 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $