专题12 基因工程与安全（3大考点）（北京专用）2026年高考生物二模分类汇编

**基本信息** 聚焦基因工程与安全专题，汇编北京各区二模真题，覆盖工具操作、应用及安全性三大考点，以真实科研情境和梯度问题设计，强化科学思维与探究实践能力。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |选择题|6道|基因工程工具（如PCR原理）、安全性判断（如转基因食品风险）|基础题结合社会热点（如eDNA检测），考查概念辨析| |非选择题|9道|基因工程操作程序（如载体构建）、应用案例（如转基因水稻、工程菌）、机制探究（如高温胁迫调控）|综合题呈现科研全过程（如小麦单倍体育种），设计实验分析与结果预测，突出科学探究与创新应用|

专题12 基因工程与安全 3大考点概览 考点01 基因工程的工具和操作程序 考点02 基因工程的应用 考点03 生物技术安全性和伦理问题 基因工程的工具和操作程序 考点1 1、（2026·北京丰台·二模）环境DNA（eDNA）是指从水、土壤等环境样品中直接提取的DNA。研究人员在某地开展了一项eDNA调查，该地的下游河流中检测到多种非本地鱼类的eDNA，其他采样点几乎没有。下列叙述错误的是（    ） A．生物的粪便、脱落细胞等都可以作为eDNA样品来源 B．利用PCR技术可对提取的eDNA进行扩增 C．借助eDNA区分不同物种的原理是DNA具有稳定性 D．下游的检测结果可能与养殖或放生等人类行为有关 【答案】C 【知识点】DNA分子的结构和特点、PCR扩增的原理与过程 【详解】A、生物的粪便、脱落的组织细胞中都携带该生物的DNA，释放到环境中后可作为eDNA的样品来源，A正确； B、PCR技术是体外特异性扩增DNA片段的技术，可对提取的微量eDNA进行扩增，便于后续检测分析，B正确； C、借助eDNA区分不同物种的原理是不同物种的DNA具有特异性，即不同物种的DNA脱氧核苷酸排列顺序存在差异，与DNA的稳定性无关，C错误； D、人类养殖、放生非本地鱼类的活动会使非本地鱼类的DNA随水体流动汇入下游，因此下游的检测结果可能和这类人类行为有关，D正确。 2、（2026·北京东城·二模）将口蹄疫病毒衣壳蛋白P1的基因导入水稻愈伤组织，筛选后获得表达P1蛋白的转基因水稻。给小鼠饲喂该转基因水稻能激活针对口蹄疫病毒的肠道黏膜免疫反应。下列叙述错误的是（　　） A．将P1基因导入愈伤组织的常用方法是显微注射法 B．导入P1基因的愈伤组织经再分化获得转基因植株 C．可利用抗原-抗体杂交检测P1蛋白来筛选转基因植株 D．该种转基因水稻有望作为口蹄疫疫苗直接饲喂动物 【答案】A 【知识点】植物组织的培养及基本过程、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定 【详解】A、将目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法、花粉管通道法，显微注射法是将目的基因导入动物细胞的常用方法，不适用植物细胞，A错误； B、导入目的基因的愈伤组织可经再分化过程发育为完整转基因植株，B正确； C、抗原-抗体杂交技术可检测目的基因是否翻译出对应蛋白质，因此可通过该技术检测P1蛋白筛选转基因植株，C正确； D、由题意可知，饲喂该转基因水稻可激活小鼠针对口蹄疫病毒的免疫反应，因此其有望作为口蹄疫疫苗直接饲喂动物，D正确。 3、（2026·北京东城·二模）在某植物中发现一种隐性（aa）突变体，根据野生型（AA）的DNA序列设计如下图所示引物，从植株提取DNA进行PCR，结果如下表。下列分析错误的是（　　） 引物 ①④ ②④ ②③ 个体 野生型 突变体 野生型 突变体 野生型 突变体 PCR条带 A．四种引物均能与突变体的DNA进行碱基互补配对 B．突变体中引物②③间的染色体片段发生了位置颠倒 C．若选用引物①③进行PCR，仅野生型出现扩增条带 D．若选用引物①②进行PCR，都不能出现扩增条带 【答案】D 【知识点】PCR扩增的原理与过程 【详解】A、PCR的原理是DNA半保留复制。选用引物①④或②③进行PCR，野生型和突变体均出现相同的扩增条带，说明四种引物均能与突变体的DNA进行碱基互补配对，A正确； BC、选用引物②③进行PCR，野生型和突变体均出现相同的扩增条带，但选用引物②④进行PCR，仅野生型出现扩增条带，且该条带位置与选用引物②③进行PCR得到的条带位置不同，说明突变体中引物②③间的染色体片段发生了位置颠倒，进而推知：若选用引物①③进行PCR，仅野生型出现扩增条带，BC正确； D、综合对A～C选项的分析，若选用引物①②进行PCR，会得到相应的双链DNA片段，都能出现扩增条带，D错误。 4、（2026·北京海淀·二模）将目的基因导入空载体（载体中含启动子和终止子），构建重组表达载体并导入受体细胞，载体中的插入序列随机整合至植物基因组。利用PCR技术进行检测时，可以采用不同的引物设计策略，如下图。下列叙述错误的是（    ） A．引物对中的两个引物分别与不同的模板链结合 B．引物对a可区分目的基因插入位置不同的转基因植株 C．引物对b可用于检测插入序列是否成功导入植物细胞 D．引物对c可用于检测植物细胞中是否含有空载体 【答案】D 【知识点】PCR扩增的原理与过程、基因表达载体的构建、目的基因的检测与鉴定 【详解】A、引物对中的两个引物分别与不同的模板链结合，为DNA聚合酶提供3'端起点，从而沿5'→3'方向分别延伸，A正确； B、 引物对a的一条引物位于植物基因组，另一条位于插入序列的启动子区。不同植株中插入序列的位置不同，扩增出的片段长度也会不同，因此可以区分插入位置，B正确； C、引物对b位于插入序列内部（启动子和目的基因之间），只要插入序列成功导入，就能扩增出对应的片段，因此可以检测导入是否成功，C正确； D、引物对c位于目的基因内部，空载体不含目的基因，因此无法用引物对c扩增出片段，不能检测空载体，D错误。 5、（2026·北京丰台·二模）研究者以拟南芥为材料，探究植物响应高温胁迫的调控机制。 (1)植物生长发育的调控，是由________调控、________调节和环境因素调节共同完成的。温度是环境因素之一，参与调节植物响应高温胁迫的过程。 (2)F蛋白是定位于细胞膜上的受体蛋白。为探究F蛋白的作用，在不同温度下分别处理野生型和F蛋白缺陷型突变体的拟南芥幼苗，图1表明，F蛋白的作用是________。 (3)将F蛋白（约100kDa）位于细胞内侧的肽段F-1（约54kDa）与GFP（绿色荧光蛋白，约27kDa）融合，在不同温度下提取细胞中的F蛋白进行电泳，用GFP的抗体检测。结果表明高温下仅有部分F蛋白被酶切割，释放细胞内侧的肽段F-1。请在图2中相应位置绘出能证明上述结论的结果________。 (4)切割下来的F-1进入核内与IAA29结合，使IAA29磷酸化。ARF19是促进下胚轴伸长的转录因子。为进一步探究IAA29对ARF19的作用，研究者利用荧光素酶（LUC）设计了相关实验。LUC-N端和LUC-C端两段短肽没有活性，二者在空间上靠近时可恢复酶活性，催化荧光素发出荧光。研究者构建了多种表达载体（目标基因分别为LUC-N端基因nLUC、LUC-C端基因cLUC、融合基因nLUC-ARF19、融合基因cLUC-IAA29），导入拟南芥叶片。结果表明IAA29能与ARF19结合，并且高温下磷酸化的IAA29与ARF19的结合减弱。按照表格形式，将所有实验组的设计及结果补充完整________。 组别 表达载体的类型 结果 低温 高温 1 nLUC cLUC － － …… …… …… …… 注：“－”表示无荧光，“＋”表示有荧光，“＋”的数量越多表示荧光强度越大 (5)综合上述研究，高温条件时下胚轴伸长程度较大的作用机制是：高温条件下，________，拟南芥下胚轴伸长程度较大。 【答案】(1) 基因表达 激素 (2)促进高温条件下拟南芥下胚轴伸长 (3) (4) 组别 表达载体的类型 结果 低温 高温 2 nLUC cLUC-IAA29 － － 3 ARF19-nLUC cLUC － － 4 ARF19-nLUC cLUC-IAA29 ＋＋ ＋ (5)有部分F蛋白被酶切割，释放F-1，F-1进入核内与IAA29结合，使IAA29磷酸化，磷酸化的IAA29与ARF19的结合减弱，ARF19促进下胚轴伸长的作用比在低温下增强 【知识点】参与调节植物生命活动的其他环境因素、基因表达载体的构建、验证性实验与探究性实验、电泳鉴定 【详解】（1）植物生长发育的调控，是由基因表达调控、激素（植物激素）调节和环境因素调节共同完成的。 （2）据图分析：野生型拟南芥高温下下胚轴长度显著变长，说明高温促进了下胚轴伸长， F 蛋白缺陷型突变体无论低温还是高温，下胚轴长度都很短，且高温下伸长不明显；  所以F 蛋白能够促进高温条件下拟南芥下胚轴的伸长。 （3）F蛋白分子量约 100kDa，F-1（细胞内侧肽段）+GFP 融合蛋白约 54kDa+27kDa=81kDa；高温下，部分F蛋白被酶切割，释放 F-1-GFP；低温下不切割。所以高温三小时高温，有两条带，一条在 130kDa 处（未被切割的 F 蛋白），一条在约 81kDa 处（切割后释放的 F-1-GFP）， （4）根据题干信息可知LUC-N（nLUC）和 LUC-C（cLUC）靠近时恢复酶活性，发出荧光，以此验证蛋白间的相互作用，已知实验结论已知结论：IAA29 与 ARF19 结合；高温下磷酸化的 IAA29 与 ARF19 结合减弱，设计实验如下 组别 表达载体的类型 结果 低温 高温 1 nLUC cLUC － － 2 nLUC cLUC-IAA29 － － 3 ARF19-nLUC cLUC － － 4 ARF19-nLUC cLUC-IAA29 ＋＋ ＋ （5）高温条件下，F蛋白被酶切割，释放胞内肽段 F-1；F-1进入细胞核，使 IAA29 磷酸化；磷酸化的 IAA29 与转录因子 ARF19 的结合减弱，解除了对 ARF19 的抑制作用；ARF19 发挥作用，促进下胚轴伸长相关基因的表达，拟南芥下胚轴伸长程度较大。 6、（2026·北京昌平·二模）线粒体DNA（mtDNA）突变可导致多种遗传性疾病。 (1)传统CRISPR-Cas9系统能有效编辑核DNA，其核心组件包括Cas9蛋白和单链向导RNA（sgRNA）。sgRNA的一段向导序列通过______靶向识别并结合解旋后的目标DNA序列，引导Cas9蛋白酶切该序列，CRISPR-Cas9系统的功能与基因工程的______（工具）功能类似。由于sgRNA无法高效识别线粒体膜蛋白，传统CRISPR-Cas9系统无法进入线粒体改造mtDNA。 (2)为高效编辑mtDNA，研究人员利用差速离心等方法获得______，并对其中的RNA进行测序，选择由______转录形成的RNA长链RP11，对传统CRISPR-Cas9系统进行改造。 (3)获得RP11中4个功能区（R1-R4）的______，与标记基因连接后，分别构建表达载体并导入受体细胞，一段时间后提取总RNA，统计线粒体中目标RNA的含量（M）占细胞内该RNA总含量（T）的比例，结果如下图。 注：G、A、N、X和★均为受体细胞内源RNA，G存在于细胞质基质中，A存在于线粒体中，N和X存在于细胞核中，★代表RP11，E代表只有标记基因的载体；虚线以下表示线粒体中该RNA含量不显著 结果表明______。进一步研究发现，该功能区中ST2区段能高效识别线粒体膜蛋白。 (4)用ST2改造传统CRISPR-Cas9系统的sgRNA，合成了ST2-RMTS序列。用绿色荧光分别标记ST2-RMTS和sgRNA并导入受体细胞，用红色荧光标记受体细胞线粒体膜蛋白，培养一段时间后观察荧光分布情况。实验结果为______，说明用ST2改造后的CRISPR-Cas9系统可用于mtDNA突变导致的遗传性疾病。 【答案】(1) 碱基互补配对 限制酶 (2) 线粒体 核DNA (3) cDNA R2是RP11向线粒体转移的核心功能区( (4)仅实验组红绿荧光共定位 【知识点】DNA重组技术的基本工具、基因表达载体的构建、目的基因的检测与鉴定 【详解】（1）sgRNA 的一段向导序列通过碱基互补配对靶向识别并结合解旋后的目标 DNA 序列，引导 Cas9 蛋白酶切该序列。RNA 与 DNA 之间遵循碱基互补配对原则，这是 sgRNA 精准定位靶 DNA 的分子基础。限制酶的核心功能是识别特定 DNA 序列并切割 DNA，而 Cas9 蛋白在 sgRNA 引导下也能精准切割靶 DNA，二者功能高度相似。 （2）差速离心是分离细胞器的常用方法，可将线粒体从细胞中分离出来，从而获取线粒体中的 RNA 进行后续分析。sgRNA 无法高效识别线粒体膜蛋白，传统系统无法进入线粒体；而 RP11 是由核基因转录的 RNA，后续研究发现其部分功能区可帮助系统进入线粒体。 （3）cDNA 是由 RNA 反转录得到的 DNA，不含内含子，可直接用于构建表达载体，在细胞中表达出对应的 RNA 序列。注中说明：G（细胞质）、A（线粒体）、N/X（细胞核）；虚线以下表示线粒体中 RNA 含量不显著。 第 3 组（R2 组）中，代表线粒体 RNA（A）的黑色柱和代表 RP11 的★柱，在 A（线粒体）中的 M/T 比例显著高于其他组，且远高于虚线，说明 R2 能高效引导 RNA 进入线粒体。 其他组（R1、R3、R4）的线粒体中 RNA 含量均较低，因此 R2 是核心功能区。 （4）红色荧光标记线粒体膜蛋白，代表线粒体的位置； 绿色荧光标记改造后的 sgRNA（ST2-RMTS）； 若绿色荧光与红色荧光重叠（共定位），说明 sgRNA 成功进入线粒体，改造后的 CRISPR-Cas9 系统可靶向线粒体 DNA，为治疗 mtDNA 突变疾病提供了可能。 7、（2026·北京海淀·二模）人工构建“基因振荡器”，可以在微生物细胞内精准控制基因周期性地表达。 (1)研究者合成了如图1所示的PB-A、PC-B、PA-C、PB-GFP（GFP为绿色荧光蛋白基因）四种目的基因，将这些基因插入质粒，构建了表达载体。 构建表达载体的过程中，需要用到的工具酶有限制酶和________。切割目的基因时常用两种不同的限制酶。除了切割产生不同的黏性末端外，限制酶还应满足的条件是在目的基因和其他基因内部________。 (2)检测发现，与稳定表达的红色荧光蛋白相比，GFP的表达量出现明显的周期性波动，反映出细胞内基因表达的“振荡”。具体机制可以解释为：在一个波动周期内，当基因B表达量增加时，________，基因B表达量减少；相似的机制又会使基因B表达量重新增加。 (3)研究者设计了一段人工合成的DNA序列（海绵序列），该序列中有多个重复单元，每个单元不表达任何蛋白，但能够被B蛋白特异性识别并结合。在图1表达载体中插入海绵序列，可以通过________，使振荡周期延长。 (4)野生型酵母菌有相互抑制的两个衰老基因Sir和Hap，Sir或Hap基因高表达会导致酵母菌以不同途径衰老（如图2）。请在图3虚线框内绘制重构思路，建立基因Sir和Hap之间的振荡关系，以延缓酵母菌衰老________。 【答案】(1) DNA连接酶 有酶切位点 (2)会抑制基因 B 的表达 (3)吸附大量 B蛋白 (4) 【知识点】细胞的衰老、基因、蛋白质与性状的关系、DNA重组技术的基本工具、基因表达载体的构建 【详解】（1）DNA连接酶构建基因表达载体，限制酶切割目的基因和质粒，DNA连接酶将二者连接形成重组质粒。除了切割产生不同的黏性末端外，限制酶可能对目的基因切割，破坏目的基因，因此不能在目的基因、其他基因内部有酶切位点。 （2）在一个波动周期内，当基因B表达量增加时，会抑制基因 B 的表达（通过相关调控回路负反馈抑制自身表达）基因振荡器是负反馈环路：基因 B 表达→B 蛋白增多→反过来抑制自身转录表达→基因 B 表达量下降；之后抑制解除，表达量又回升，形成周期振荡。 （3）根据题意，DNA序列（海绵序列），该序列中有多个重复单元，每个单元不表达任何蛋白，但能够被B蛋白特异性识别并结合，因此，结合更多B蛋白，降低游离B蛋白的浓度，减弱负反馈抑制作用海绵序列无编码蛋白功能，可特异性结合B蛋白；插入后会吸附大量 B蛋白，细胞内游离有调控活性的B蛋白减少，负反馈抑制变慢，完成一次振荡的时间变长，振荡周期延长。 （4）建立基因Sir和Hap之间的振荡关系，基因Sir抑制Hap，基因Hap抑制Sir，以延缓酵母菌衰老，如图所示。 8、（2026·北京石景山·二模）学习以下材料，回答（1）～（4）题。 一种基于单倍体胚的小麦育种新策略 小麦是全球重要的粮食作物，由于其基因组复杂，若以小麦幼胚为受体材料进行转基因或基因编辑操作，成功率低、后代需要多代自交才能稳定遗传，严重制约小麦育种的效率。 单倍体育种是快速获得纯合品系的有效途径，但以小麦花粉为外植体诱导出单倍体植株的成功率极低。MTL基因在花粉中特异性表达出一种磷脂酶，当该基因功能丧失时，受精后来自父本的染色体被消除，最终产生仅含有母本染色体的单倍体植株。我国科研人员将胚特异性启动子和花青素基因（表达产物呈紫色）融合，导入MTL基因敲除的小麦，培育出了一个纯合的单倍体诱导系（H品系），该品系染色体数目正常，但与普通小麦品种杂交后，可得到一定比例的单倍体胚，且可通过胚的颜色快速筛选。 为检测单倍体胚用于基因编辑的效果，科研人员以其为实验材料培育糯性小麦新品种。小麦的淀粉合成途径如图1所示，支链淀粉比例达到95%以上时，可称作糯性小麦。 利用CRISPR/Cas9系统对单倍体胚进行基因编辑。已知该系统中的sgRNA与Cas9蛋白形成复合体，该复合体中的sgRNA可识别并与靶基因部分序列特异性结合，Cas9蛋白可对靶基因进行切割，进而导致靶基因的功能丧失或改变。研究者构建如图2所示的DNA片段（其中NLS序列编码核定位短肽），并采用农杆菌转化法导入单倍体胚，当年就培育出了符合要求的小麦植株。 (1)小麦单倍体胚的细胞中染色体数目与普通小麦______中的染色体数目相同。 (2)研究者使用H品系作为______（填“父本”或“母本”）与普通小麦（胚为白色）杂交，所结种子中，胚为______色的即为单倍体胚。 (3)根据文中信息，分析图2中NLS序列与Cas9序列连接，不与sgRNA序列连接的原因______。 (4)请结合基因工程等内容，完善本文培育纯合糯性小麦的流程______。 【答案】(1)配子 (2) 父本 白色 (3)Cas9是需要切割核内靶基因的蛋白质，因此需要连接NLS，sgRNA是RNA可结合Cas9后可随Cas9入核 (4) 【知识点】单倍体育种、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定 【详解】（1）单倍体是由配子直接发育而来的个体，其体细胞染色体数目等于本物种配子（生殖细胞）的染色体数目，因此小麦单倍体胚的染色体数目与普通小麦配子的染色体数目相同。 （2）根据材料，MTL基因在父本的花粉中特异性表达，当该基因功能丧失时，父本染色体受精后会被消除，最终得到仅含母本染色体的单倍体，因此H品系（MTL敲除、携带花青素基因）需要作为父本与普通小麦（胚为白色）杂交，单倍体胚仅含普通小麦（母本，胚为白色）的染色体，不携带父本H的花青素基因，因此白色的胚即为单倍体胚。 （3）细胞质中翻译形成的Cas9蛋白需核定位短肽引导入核，而sgRNA序列只需在细胞核中转录形成sgRNA，与入核的Cas9蛋白形成复合体发挥作用，因此，NLS序列与Cas9序列连接，不与sgRNA序列连接。 （4）图1显示G基因表达的G酶催化直链淀粉合成，要获得高比例支链淀粉的糯性小麦，需要敲除G基因，因此针对G基因设计sgRNA；而后构建重组基因表达载体，再通过农杆菌转化导入受体细胞；单倍体需要经过染色体加倍才能获得可育的纯合二倍体，常用秋水仙素（或低温）处理诱导染色体数目加倍，最终筛选得到纯合糯性小麦，因此相应的构建流程为： 基因工程的应用 考点2 1、（2026·北京西城·二模）为获得可控定植的受体菌，对肠道原有拟杆菌进行了改造。 (1)肠道中拟杆菌的常驻菌株会排斥类似的入侵菌株，该现象被称为“优先效应”。将紫菜聚糖代谢基因簇PUL（含紧密排列的21个不同基因）导入拟杆菌细胞，获得工程菌N1。用表达红色荧光蛋白的野生型拟杆菌定植无菌小鼠，七天后用表达绿色荧光蛋白的工程菌N1进行挑战，饮食中添加或不添加紫菜聚糖。测定两种荧光强度，结果为_________，说明工程菌N1在添加紫菜聚糖后能够克服优先效应而成功定植。 (2)为使受体菌安全可控，研究者选择工程菌N1中的基因S，将其启动子进行替换，获得工程菌N2。基因S的类型及其替换后的启动子为_________。请说明此改造的合理性。 (3)将人肠道微生物群植入无菌小鼠肠道，再以工程菌N2给小鼠灌胃，同时在饮食中添加紫菜聚糖，4周后停止供给紫菜聚糖。检测小鼠粪便中工程菌N2含量，结果如图。 符合预期的菌株是_________。对不符合预期的菌株进行DNA序列分析，发现基因S的启动子发生突变，这一突变可能导致基因S_________，使菌株定植不可控。 (4)临床试验发现，患者肠道内出现水平基因转移，使部分肠道菌获得基因簇PUL，导致工程菌定植效率下降。综合本研究，提出提高N2定植效率和可控性的思路_________。 【答案】(1)添加组红色荧光弱于不添加组，绿色荧光明显强于不添加组 (2)生存必需基因，紫菜聚糖诱导型启动子改造后，可以以紫菜聚糖为诱导物，调控必需基因表达实现可控定植 (3) c 不需要诱导即表达（组成型表达） (4)分散PUL基因簇中基因，降低PUL基因簇中基因一起水平转移的概率；构建多个必需基因的诱导型表达，降低突变导致的工程菌逃逸。 【知识点】基因突变、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定 【分析】组成型基因表达和诱导型基因表达之间的主要区别在于：组成型基因在细胞内可以维持稳定表达。而诱导型基因则是在只有在一定条件下才开启的一种诱导型基因表达。相对而言，组成型基因一般保持开启状态，而诱导型基因则仅仅在需要时开启。 【详解】（1）野生型拟杆菌缺乏紫菜聚糖代谢基因簇PUL，无法利用紫菜聚糖作为碳源；工程菌N1导入了PUL，可代谢紫菜聚糖获取营养。不添加紫菜聚糖时，野生型拟杆菌作为常驻菌株通过优先效应排斥工程菌N1，因此红色荧光强度高、绿色荧光强度弱；添加紫菜聚糖后，工程菌N1能利用该碳源大量增殖，而野生型拟杆菌因无法利用紫菜聚糖在竞争中处于劣势，数量减少，故添加组红色荧光弱于不添加组，绿色荧光明显强于不添加组，这表明工程菌N1在添加紫菜聚糖的条件下成功克服优先效应实现定植。 （2）选择生存必需基因S是因为该基因的表达是工程菌存活的必要条件，将其启动子替换为紫菜聚糖诱导型启动子后，只有在饮食中添加紫菜聚糖时，启动子才会驱动基因S表达，工程菌N2才能正常生长繁殖；若停止添加紫菜聚糖，基因S无法表达，工程菌N2因缺乏生存必需的功能而死亡，从而实现对受体菌定植的安全可控，避免其在体内不受控地长期存在。 （3）工程菌N2的基因S启动子为紫菜聚糖诱导型，添加紫菜聚糖时，该启动子可驱动生存必需基因S表达，使菌株正常定植；停止供给紫菜聚糖后，正常情况下启动子无法启动基因S表达，菌株因缺乏生存必需功能而数量减少。符合预期的菌株c应表现为添加紫菜聚糖期间粪便中工程菌N2含量较高，停止供给后含量显著下降。对不符合预期的菌株，其基因S的启动子发生突变，导致启动子失去对紫菜聚糖的诱导依赖，无需诱导即可持续驱动基因S表达（组成型表达），即使停止供给紫菜聚糖，菌株仍能存活定植，造成定植不可控。 （4）针对部分肠道菌获得基因簇PUL，导致工程菌定植效率下降，可采用分散PUL基因簇中基因，降低PUL基因簇中基因一起水平转移的概率；构建多个必需基因的诱导型表达，降低突变导致的工程菌逃逸等方法，提高N2定植效率和可控性。 2、（2026·北京丰台·二模）溶瘤病毒（OV）能促进肿瘤细胞裂解，科学家开展实验探究其抗肿瘤效果。 (1)在小鼠背部接种肿瘤细胞，待肿瘤体积长到一定大小后，每隔3天对小鼠注射一次OV。OV进入小鼠体内后，会被小鼠的________免疫过程清除，因此需要多次注射。 (2)研究发现，该肿瘤小鼠用OV治疗后，肿瘤组织微环境中IL-6水平异常升高。为探究IL-6对治疗效果的影响，使用IL-6抗体联合OV治疗肿瘤小鼠后，统计生存率结果如图1，结果说明IL-6的作用是：________。 (3)为解决IL-6水平异常升高导致的问题，科学家构建了如图2所示的基因表达载体，导入OV基因组中，获得新型OV。新型OV侵染肿瘤细胞后，肿瘤细胞会释放出F蛋白和C蛋白（由C-L亚基和C-H亚基聚合而成），二者可共同刺激树突状细胞成熟。试分析图2中间隔序列的功能是：________。 (4)后续实验结果表明新型OV抗肿瘤效果优于普通OV，请用文字将图3补充完整________。 【答案】(1)特异性（细胞免疫和体液免疫） (2)IL-6会减弱溶瘤病毒的抗肿瘤效果 (3)可分割不同编码基因，避免转录翻译干扰，保障各基因独立表达，形成单独的肽段 (4) 【知识点】体液免疫、细胞免疫、基因表达载体的构建 【详解】（1）溶瘤病毒（OV）作为抗原进入小鼠体内后，引起小鼠机体产生特异性免疫（细胞免疫和体液免疫），而被清除。但溶瘤病毒（OV）能促进肿瘤细胞裂解，因此需要多次注射。 （2）从图1看，和普通OV治疗相比，联合IL-6抗体治疗后小鼠生存率更高，说明IL-6会抑制OV的抗肿瘤作用，降低治疗后小鼠的生存率（削弱溶瘤病毒的治疗效果）。 （3）因为F基因、C-L基因、C-H基因在同一个启动子下，需要分别合成独立的F蛋白、C-L亚基、C-H亚基，才能后续聚合形成有功能的C蛋白，因此间隔序列的功能是：分隔不同基因，使三个基因分别翻译出独立的蛋白质产物，保证各蛋白质能正确折叠形成正常空间结构，发挥功能，避免形成融合蛋白（或可分割不同编码基因，避免转录翻译干扰，保障各基因独立表达，形成单独的肽段）。 （4） 普通OV→促进肿瘤细胞裂解→裂解释放损伤相关分子→促进IL-6增多→IL-6抑制树突状细胞成熟；同时新型OV促进肿瘤裂解F蛋白和C蛋白，抵消IL-6的抑制作用，共同促进树突状细胞成熟，成熟的树突状细胞激活细胞毒性T细胞，细胞毒性T细胞促进肿瘤细胞裂解，因此抗肿瘤效果优于普通OV。结果如图所示： 3、（2026·北京朝阳·二模）色氨酸是人体必需氨基酸之一，在食品、医药等领域应用广泛。研究者为开发遗传稳定、高产、安全的工程菌进行了研究。 (1)葡萄糖通过大肠杆菌细胞膜上的PTS进入细胞（如图），生成6-磷酸葡萄糖（G6P），这一过程消耗合成色氨酸的前体之一——磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）。为减少PEP消耗，增加色氨酸产量，敲除大肠杆菌W菌株PTS中的ptsI基因，随后将其接种在____________的培养基中进行适应性实验室进化，筛选出葡萄糖摄取能力最强的菌株，命名为W1。 (2)图中，大肠杆菌代谢途径Ⅰ相关的酶主要有三种。为进一步提高色氨酸产量，在W1中敲除上述相关酶基因，分别构建单基因缺失（W6）、双基因缺失（W7）和三基因缺失（W10）的突变菌株，检测相关指标，结果见表。 菌株 菌体密度相对值 丙氨酸（g/L） 色氨酸（g/L） 葡萄糖消耗量（g/L） 转化率（%） W1 10.00 2.13 6.78 47.41 14.3 W6 9.89 1.36 7.47 47.58 15.7 W7 7.47 0.24 3.17 20.58 15.4 W10 4.62 0.07 2.73 16.75 16.3 注：转化率=（色氨酸产量/葡萄糖消耗量）×100% 研究者选择菌株____________用于继续优化。从权衡生长与生产矛盾的角度解释未选择转化率更高的W10菌株的原因__________。 (3)胞内色氨酸积累导致菌体渗透压升高、反馈抑制等不利效应。构建含有色氨酸外排转运蛋白基因的重组质粒，并将该基因整合至工程菌拟核DNA中，最终获得一株高产、无重组质粒的工程菌W14。分析无重组质粒工程菌的特点及在生产中的优势________（写出一条）。 (4)工程菌通过图1中代谢途径Ⅱ为合成色氨酸大量供能。将W14投入发酵罐进行发酵，同时监测温度、pH、溶氧量等指标，可将________作为自动补充葡萄糖的指标。 【答案】(1)以葡萄糖为唯一碳源 (2) W6 W10虽然转化率更高，但三基因缺失严重抑制菌体生长，菌体密度和葡萄糖总消耗量都很低，最终色氨酸总产量远低于W6 (3)目的基因整合到拟核DNA中，不会发生质粒丢失导致目的基因丢失的问题，因而可稳定遗传 (4)溶解氧 【知识点】有氧呼吸过程、培养基的成分及其功能、基因工程在农牧业、制药及环境等方面的应用 【详解】（1）葡萄糖通过大肠杆菌细胞膜上的PTS进入细胞，生成6-磷酸葡萄糖（G6P），这一过程消耗合成色氨酸的前体之一——磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）。为减少PEP消耗，增加色氨酸产量，敲除大肠杆菌W菌株PTS中的ptsI基因，随后将其接种在以葡萄糖为唯一碳源的培养基中进行适应性实验室进化，筛选出葡萄糖摄取能力最强的菌株，命名为W1。 （2）根据表中数据可知，W10虽然转化率更高，但三基因缺失严重抑制菌体生长，菌体密度和葡萄糖总消耗量都很低，最终色氨酸总产量远低于W6，无法兼顾生长和色氨酸生产的需求，因此不选择W10。 （3）胞内色氨酸积累导致菌体渗透压升高、反馈抑制等不利效应。构建含有色氨酸外排转运蛋白基因的重组质粒，并将该基因整合至工程菌拟核DNA中，最终获得一株高产、无重组质粒的工程菌W14。根据题意可知，W14的优势表现在遗传稳定性高，因为目的基因整合到拟核DNA中，不会发生质粒丢失导致目的基因丢失的问题，因而可稳定遗传。 （4）途径Ⅱ是大肠杆菌的有氧呼吸，葡萄糖作为呼吸底物，其含量变化会影响耗氧量：葡萄糖含量降低时，有氧呼吸强度下降，耗氧量减少，培养基溶氧量升高，因此可将溶氧量作为指标判断葡萄糖剩余量，自动补充葡萄糖。 4、（2026·北京石景山·二模）溶细胞素A（ClyA）与细胞膜接触时可形成跨膜孔道，直接导致靶细胞裂解。研究者拟利用该原理使结肠癌细胞裂解死亡，为结肠癌的治疗提供新策略。 (1)由于__________发生突变，正常结肠黏膜上皮细胞的分裂和生长失去控制，形成结肠癌细胞。研究发现，癌细胞主要通过__________呼吸，消耗大量葡萄糖并释放乳酸。 (2)大肠杆菌（EcN）能适应肿瘤组织低氧、酸性微环境，并在肿瘤组织内定植。研究者尝试利用大肠杆菌实现ClyA的靶向递送。 ①设计如图1所示的乳酸感应模块（gfp为绿色荧光蛋白基因），导入大肠杆菌，获得可合成ClyA的工程菌E1。当乳酸存在时，__________，E1发出绿色荧光。 ②将E1置于含不同浓度乳酸的培养液中（10mM为模拟肿瘤环境），一段时间后测定其荧光强度，结果如图2。该实验的目的是__________。 ③对E1进行升级改造，通过导入信号转导模块使其可吸收近红外光并转化为热能，快速升高局部温度。在此基础上，研究者又构建一个基因表达载体，与图1所示载体共同导入，以实现ClyA蛋白仅在近红外光照射的肿瘤部位释放。请根据示例，选择合适的启动子和基因构建该基因表达载体______。 备选启动子：启动子J、启动子R、启动子P 备选基因：TcI基因、Mel裂解肽基因、LldR基因 提示：温度升高可使TcI蛋白失去抑制启动子P的能力；Mel裂解肽可使细菌裂解 示例： (3)采用升级改造后的工程菌治疗结肠癌的优势为：可精准调控ClyA在结肠癌细胞处释放，__________。 【答案】(1) 原癌基因和抑癌基因 无氧 (2) LldR二聚体分解，解除对启动子R的抑制，gfp-ClyA基因表达 探究工程菌中的乳酸感应模块对乳酸浓度的响应情况 (3)减少对正常细胞的损伤 【知识点】无氧呼吸过程、细胞癌变的原因及防治、基因表达载体的构建、基因工程在农牧业、制药及环境等方面的应用 【详解】（1）细胞癌变的根本原因是原癌基因（调控细胞周期、促进分裂）和抑癌基因（抑制细胞异常增殖）发生突变，导致细胞分裂和生长失去控制；癌细胞具有 “瓦氏效应”，即使在有氧条件下也优先通过无氧呼吸 供能，消耗大量葡萄糖并产生乳酸，形成肿瘤微环境的酸性特征。 （2）①分析图1调控逻辑：无乳酸时，LldR形成二聚体，抑制启动子R，下游gfp-ClyA基因不表达；当乳酸存在时，乳酸结合LldR二聚体使其解聚，解除对启动子R的抑制，gfp-ClyA基因表达，工程菌发出绿色荧光。 ②据题图2可知，该实验自变量为乳酸浓度，因变量为荧光强度，据此推测该实验目的是探究工程菌中的乳酸感应模块对乳酸浓度的响应情况。 ③  根据题意，要实现仅在近红外照射（升温）的肿瘤部位释放ClyA：需要常温下持续表达TcI，抑制启动子P，Mel不表达，细菌不裂解；升温后TcI失活，解除对启动子P的抑制，Mel表达使细菌裂解，释放ClyA。因此选择持续表达的启动子J驱动TcI基因，温度响应的启动子P驱动Mel裂解肽基因即可，可用下图表示：。 （3）该改造策略仅在肿瘤部位、经照射诱导后才释放溶细胞素，因此可以避免ClyA对正常组织细胞的损伤，降低副作用，提高治疗的安全性和特异性。 5、（2026·北京房山·二模）有色稻米的花青素主要集中在外层组织，日常食用的精米在加工时会去掉这些外层结构，主要保留胚乳。野生型水稻的胚乳通常不含花青素，研究者欲培育在胚乳中积累花青素的“紫胚乳水稻”，进行如下操作（表1）。 表1 环节 信息 原因分析 野生型水稻胚乳中花青素调控及合成相关基因缺陷，多数花青素合成相关基因在胚乳中沉默或低表达。 改造策略 研究者选取调控基因和花青素合成相关基因，分别与_____①特异性启动子（P1）相连后导入水稻。 (1)研究过程中①处的结构是_____，将含目的基因的受体细胞培养成完整植株，该过程利用了植物细胞的_____。 (2)对黑稻、野生型和转基因水稻相关指标进行检测（图1、图2）。 ①写出已获得“紫胚乳水稻”器官水平的证据，_____。 ②图2支持“紫胚乳”性状的形成，请说明理由，_____。 (3)潮霉素抗性基因（HPT）可用于筛选转基因植株，为避免标记基因的影响，科研人员设计了“无标记基因”自动获得策略，T2代可获得无HPT植株，请在图3中标出相关表达载体元件（P1、P2、x）_____。 ①Cre酶基因：源自噬菌体，其编码的酶进入细胞核后作用于x，导致两个x间的DNA片段丢失； ②花粉特异性启动子P2 【答案】(1) 胚乳 全能性 (2) 转基因水稻经精加工（去除种皮）后，胚乳仍呈深紫色或黑色，而野生型和黑稻精加工后胚乳为白色 与标准曲线对照，转基因水稻在15min和20min处分别出现C3G（紫红色）和P3G（蓝紫色）的特征吸收峰，而野生型无峰、黑稻精加工无峰；说明转基因水稻胚乳中合成了这两种主要花青素，从分子层面佐证了“紫胚乳”是由内源性色素积累所致，而非种皮色素导致 (3) 【知识点】细胞的全能性、基因表达载体的构建、目的基因的检测与鉴定 【详解】（1）要使目的基因只在胚乳中表达，需要将目的基因与胚乳特异性启动子连接；植物组织培养将转基因受体细胞培育为完整植株，原理是植物细胞具有全能性。 （2）器官水平直接观察表型即可证明：黑稻和野生型水稻去掉外层种皮后，胚乳都为白色，只有转基因水稻去掉种皮后胚乳仍为紫色，直接获得紫胚乳表型证据。与标准曲线对照，有4条吸光度坐标曲线，发现转基因水稻在15min和20min处分别出现C3G（紫红色）和P3G（蓝紫色）的特征吸收峰，而野生型无峰、黑稻精加工无峰；说明转基因水稻胚乳中合成了这两种主要花青素，与种皮无关，从分子层面佐证了“紫胚乳”是由内源性色素积累所致，而非种皮色素导致。 （3）该设计的逻辑是：需要保留目的基因，切除标记基因，因此： 1. 无启动子的目的基因需要胚乳特异性启动子P1驱动，因此P1放在目的基因上游； 2. 无启动子的Cre酶需要花粉特异性启动子P2驱动，仅在花粉中表达切除功能，因此P2放在Cre酶基因上游； 3. Cre酶会切除两个x之间的片段，因此将不需要的标记基因（HPT）放在两个x之间，目的基因和P1放在x外侧，Cre表达后即可切除标记，T2代可获得无HPT的紫胚乳水稻。 生物技术安全性和伦理问题 考点3 1、（2026·北京西城·二模）转基因生物或产品的潜在风险不包括（    ） A．利用转基因技术改造的致病菌可能具有极强的传染性和致病性 B．转基因生物释放到环境中可能会危害其他生物的生存 C．转基因生物合成的某些蛋白质可能导致某些人过敏 D．食用转基因食品后，转入的基因会转移到人的基因组中 【答案】D 【知识点】转基因生物安全性 【详解】A、若恶意利用转基因技术改造致病菌，可使其获得极强的传染性和致病性，存在生物安全层面的潜在风险，A不符合题意； B、转基因生物释放到环境中，可能会造成基因污染、破坏生物多样性，危害其他生物的生存，属于潜在风险，B不符合题意； C、转基因生物合成的新型蛋白质可能成为过敏原，引发部分人群的过敏反应，属于食用安全层面的潜在风险，C不符合题意； D、转入的基因本质是DNA，食用后进入消化道会被消化酶分解为脱氧核苷酸小分子，无法以完整基因的形式进入人体细胞，更不会整合到人的基因组中，该情况不可能发生，不属于潜在风险，D符合题意。 2、（2026·北京丰台·二模）下列有关生物技术安全性和伦理问题的叙述，正确的是（    ） A．只要转入的基因是自然界已经存在的，转基因植物就是安全的 B．干细胞的研究可用于治疗多种疾病，有不涉及安全与伦理问题等优点 C．克隆技术存在社会伦理问题，治疗性克隆技术的应用应被禁止 D．生物武器具有传染性强、作用范围广等特点，应严格禁止生产和使用 【答案】D 【知识点】生物技术的安全性和伦理问题综合、转基因生物安全性、生物技术中的伦理问题、禁止生物武器 【详解】A、即使转入的是自然界已存在的基因，转基因植物仍可能存在食品安全、生物安全、环境安全等潜在风险，无法判定其绝对安全，A错误； B、干细胞研究虽可用于治疗多种疾病，但涉及胚胎来源、临床应用风险等安全与伦理问题，并非完全不涉及相关问题，B错误； C、生殖性克隆存在严重社会伦理问题，应被禁止，但治疗性克隆可用于疾病的临床治疗，我国不反对治疗性克隆的合理应用，无需全面禁止治疗性克隆，C错误； D、生物武器由致病菌、病毒、生化毒剂等组成，具有传染性强、作用范围广、危害时间长等特点，国际公约严格禁止生物武器的生产和使用，D正确。 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题12 基因工程与安全 3大考点概览 考点01 基因工程的工具和操作程序 考点02 基因工程的应用 考点03 生物技术安全性和伦理问题 基因工程的工具和操作程序 考点1 1、（2026·北京丰台·二模）环境DNA（eDNA）是指从水、土壤等环境样品中直接提取的DNA。研究人员在某地开展了一项eDNA调查，该地的下游河流中检测到多种非本地鱼类的eDNA，其他采样点几乎没有。下列叙述错误的是（    ） A．生物的粪便、脱落细胞等都可以作为eDNA样品来源 B．利用PCR技术可对提取的eDNA进行扩增 C．借助eDNA区分不同物种的原理是DNA具有稳定性 D．下游的检测结果可能与养殖或放生等人类行为有关 2、（2026·北京东城·二模）将口蹄疫病毒衣壳蛋白P1的基因导入水稻愈伤组织，筛选后获得表达P1蛋白的转基因水稻。给小鼠饲喂该转基因水稻能激活针对口蹄疫病毒的肠道黏膜免疫反应。下列叙述错误的是（　　） A．将P1基因导入愈伤组织的常用方法是显微注射法 B．导入P1基因的愈伤组织经再分化获得转基因植株 C．可利用抗原-抗体杂交检测P1蛋白来筛选转基因植株 D．该种转基因水稻有望作为口蹄疫疫苗直接饲喂动物 3、（2026·北京东城·二模）在某植物中发现一种隐性（aa）突变体，根据野生型（AA）的DNA序列设计如下图所示引物，从植株提取DNA进行PCR，结果如下表。下列分析错误的是（　　） 引物 ①④ ②④ ②③ 个体 野生型 突变体 野生型 突变体 野生型 突变体 PCR条带 A．四种引物均能与突变体的DNA进行碱基互补配对 B．突变体中引物②③间的染色体片段发生了位置颠倒 C．若选用引物①③进行PCR，仅野生型出现扩增条带 D．若选用引物①②进行PCR，都不能出现扩增条带 4、（2026·北京海淀·二模）将目的基因导入空载体（载体中含启动子和终止子），构建重组表达载体并导入受体细胞，载体中的插入序列随机整合至植物基因组。利用PCR技术进行检测时，可以采用不同的引物设计策略，如下图。下列叙述错误的是（    ） A．引物对中的两个引物分别与不同的模板链结合 B．引物对a可区分目的基因插入位置不同的转基因植株 C．引物对b可用于检测插入序列是否成功导入植物细胞 D．引物对c可用于检测植物细胞中是否含有空载体 5、（2026·北京丰台·二模）研究者以拟南芥为材料，探究植物响应高温胁迫的调控机制。 (1)植物生长发育的调控，是由________调控、________调节和环境因素调节共同完成的。温度是环境因素之一，参与调节植物响应高温胁迫的过程。 (2)F蛋白是定位于细胞膜上的受体蛋白。为探究F蛋白的作用，在不同温度下分别处理野生型和F蛋白缺陷型突变体的拟南芥幼苗，图1表明，F蛋白的作用是________。 (3)将F蛋白（约100kDa）位于细胞内侧的肽段F-1（约54kDa）与GFP（绿色荧光蛋白，约27kDa）融合，在不同温度下提取细胞中的F蛋白进行电泳，用GFP的抗体检测。结果表明高温下仅有部分F蛋白被酶切割，释放细胞内侧的肽段F-1。请在图2中相应位置绘出能证明上述结论的结果________。 (4)切割下来的F-1进入核内与IAA29结合，使IAA29磷酸化。ARF19是促进下胚轴伸长的转录因子。为进一步探究IAA29对ARF19的作用，研究者利用荧光素酶（LUC）设计了相关实验。LUC-N端和LUC-C端两段短肽没有活性，二者在空间上靠近时可恢复酶活性，催化荧光素发出荧光。研究者构建了多种表达载体（目标基因分别为LUC-N端基因nLUC、LUC-C端基因cLUC、融合基因nLUC-ARF19、融合基因cLUC-IAA29），导入拟南芥叶片。结果表明IAA29能与ARF19结合，并且高温下磷酸化的IAA29与ARF19的结合减弱。按照表格形式，将所有实验组的设计及结果补充完整________。 组别 表达载体的类型 结果 低温 高温 1 nLUC cLUC － － …… …… …… …… 注：“－”表示无荧光，“＋”表示有荧光，“＋”的数量越多表示荧光强度越大 (5)综合上述研究，高温条件时下胚轴伸长程度较大的作用机制是：高温条件下，________，拟南芥下胚轴伸长程度较大。 6、（2026·北京昌平·二模）线粒体DNA（mtDNA）突变可导致多种遗传性疾病。 (1)传统CRISPR-Cas9系统能有效编辑核DNA，其核心组件包括Cas9蛋白和单链向导RNA（sgRNA）。sgRNA的一段向导序列通过______靶向识别并结合解旋后的目标DNA序列，引导Cas9蛋白酶切该序列，CRISPR-Cas9系统的功能与基因工程的______（工具）功能类似。由于sgRNA无法高效识别线粒体膜蛋白，传统CRISPR-Cas9系统无法进入线粒体改造mtDNA。 (2)为高效编辑mtDNA，研究人员利用差速离心等方法获得______，并对其中的RNA进行测序，选择由______转录形成的RNA长链RP11，对传统CRISPR-Cas9系统进行改造。 (3)获得RP11中4个功能区（R1-R4）的______，与标记基因连接后，分别构建表达载体并导入受体细胞，一段时间后提取总RNA，统计线粒体中目标RNA的含量（M）占细胞内该RNA总含量（T）的比例，结果如下图。 注：G、A、N、X和★均为受体细胞内源RNA，G存在于细胞质基质中，A存在于线粒体中，N和X存在于细胞核中，★代表RP11，E代表只有标记基因的载体；虚线以下表示线粒体中该RNA含量不显著 结果表明______。进一步研究发现，该功能区中ST2区段能高效识别线粒体膜蛋白。 (4)用ST2改造传统CRISPR-Cas9系统的sgRNA，合成了ST2-RMTS序列。用绿色荧光分别标记ST2-RMTS和sgRNA并导入受体细胞，用红色荧光标记受体细胞线粒体膜蛋白，培养一段时间后观察荧光分布情况。实验结果为______，说明用ST2改造后的CRISPR-Cas9系统可用于mtDNA突变导致的遗传性疾病。 7、（2026·北京海淀·二模）人工构建“基因振荡器”，可以在微生物细胞内精准控制基因周期性地表达。 (1)研究者合成了如图1所示的PB-A、PC-B、PA-C、PB-GFP（GFP为绿色荧光蛋白基因）四种目的基因，将这些基因插入质粒，构建了表达载体。 构建表达载体的过程中，需要用到的工具酶有限制酶和________。切割目的基因时常用两种不同的限制酶。除了切割产生不同的黏性末端外，限制酶还应满足的条件是在目的基因和其他基因内部________。 (2)检测发现，与稳定表达的红色荧光蛋白相比，GFP的表达量出现明显的周期性波动，反映出细胞内基因表达的“振荡”。具体机制可以解释为：在一个波动周期内，当基因B表达量增加时，________，基因B表达量减少；相似的机制又会使基因B表达量重新增加。 (3)研究者设计了一段人工合成的DNA序列（海绵序列），该序列中有多个重复单元，每个单元不表达任何蛋白，但能够被B蛋白特异性识别并结合。在图1表达载体中插入海绵序列，可以通过________，使振荡周期延长。 (4)野生型酵母菌有相互抑制的两个衰老基因Sir和Hap，Sir或Hap基因高表达会导致酵母菌以不同途径衰老（如图2）。请在图3虚线框内绘制重构思路，建立基因Sir和Hap之间的振荡关系，以延缓酵母菌衰老________。 8、（2026·北京石景山·二模）学习以下材料，回答（1）～（4）题。 一种基于单倍体胚的小麦育种新策略 小麦是全球重要的粮食作物，由于其基因组复杂，若以小麦幼胚为受体材料进行转基因或基因编辑操作，成功率低、后代需要多代自交才能稳定遗传，严重制约小麦育种的效率。 单倍体育种是快速获得纯合品系的有效途径，但以小麦花粉为外植体诱导出单倍体植株的成功率极低。MTL基因在花粉中特异性表达出一种磷脂酶，当该基因功能丧失时，受精后来自父本的染色体被消除，最终产生仅含有母本染色体的单倍体植株。我国科研人员将胚特异性启动子和花青素基因（表达产物呈紫色）融合，导入MTL基因敲除的小麦，培育出了一个纯合的单倍体诱导系（H品系），该品系染色体数目正常，但与普通小麦品种杂交后，可得到一定比例的单倍体胚，且可通过胚的颜色快速筛选。 为检测单倍体胚用于基因编辑的效果，科研人员以其为实验材料培育糯性小麦新品种。小麦的淀粉合成途径如图1所示，支链淀粉比例达到95%以上时，可称作糯性小麦。 利用CRISPR/Cas9系统对单倍体胚进行基因编辑。已知该系统中的sgRNA与Cas9蛋白形成复合体，该复合体中的sgRNA可识别并与靶基因部分序列特异性结合，Cas9蛋白可对靶基因进行切割，进而导致靶基因的功能丧失或改变。研究者构建如图2所示的DNA片段（其中NLS序列编码核定位短肽），并采用农杆菌转化法导入单倍体胚，当年就培育出了符合要求的小麦植株。 (1)小麦单倍体胚的细胞中染色体数目与普通小麦______中的染色体数目相同。 (2)研究者使用H品系作为______（填“父本”或“母本”）与普通小麦（胚为白色）杂交，所结种子中，胚为______色的即为单倍体胚。 (3)根据文中信息，分析图2中NLS序列与Cas9序列连接，不与sgRNA序列连接的原因______。 (4)请结合基因工程等内容，完善本文培育纯合糯性小麦的流程______。 基因工程的应用 考点2 1、（2026·北京西城·二模）为获得可控定植的受体菌，对肠道原有拟杆菌进行了改造。 (1)肠道中拟杆菌的常驻菌株会排斥类似的入侵菌株，该现象被称为“优先效应”。将紫菜聚糖代谢基因簇PUL（含紧密排列的21个不同基因）导入拟杆菌细胞，获得工程菌N1。用表达红色荧光蛋白的野生型拟杆菌定植无菌小鼠，七天后用表达绿色荧光蛋白的工程菌N1进行挑战，饮食中添加或不添加紫菜聚糖。测定两种荧光强度，结果为_________，说明工程菌N1在添加紫菜聚糖后能够克服优先效应而成功定植。 (2)为使受体菌安全可控，研究者选择工程菌N1中的基因S，将其启动子进行替换，获得工程菌N2。基因S的类型及其替换后的启动子为_________。请说明此改造的合理性。 (3)将人肠道微生物群植入无菌小鼠肠道，再以工程菌N2给小鼠灌胃，同时在饮食中添加紫菜聚糖，4周后停止供给紫菜聚糖。检测小鼠粪便中工程菌N2含量，结果如图。 符合预期的菌株是_________。对不符合预期的菌株进行DNA序列分析，发现基因S的启动子发生突变，这一突变可能导致基因S_________，使菌株定植不可控。 (4)临床试验发现，患者肠道内出现水平基因转移，使部分肠道菌获得基因簇PUL，导致工程菌定植效率下降。综合本研究，提出提高N2定植效率和可控性的思路_________。 2、（2026·北京丰台·二模）溶瘤病毒（OV）能促进肿瘤细胞裂解，科学家开展实验探究其抗肿瘤效果。 (1)在小鼠背部接种肿瘤细胞，待肿瘤体积长到一定大小后，每隔3天对小鼠注射一次OV。OV进入小鼠体内后，会被小鼠的________免疫过程清除，因此需要多次注射。 (2)研究发现，该肿瘤小鼠用OV治疗后，肿瘤组织微环境中IL-6水平异常升高。为探究IL-6对治疗效果的影响，使用IL-6抗体联合OV治疗肿瘤小鼠后，统计生存率结果如图1，结果说明IL-6的作用是：________。 (3)为解决IL-6水平异常升高导致的问题，科学家构建了如图2所示的基因表达载体，导入OV基因组中，获得新型OV。新型OV侵染肿瘤细胞后，肿瘤细胞会释放出F蛋白和C蛋白（由C-L亚基和C-H亚基聚合而成），二者可共同刺激树突状细胞成熟。试分析图2中间隔序列的功能是：________。 (4)后续实验结果表明新型OV抗肿瘤效果优于普通OV，请用文字将图3补充完整________。 3、（2026·北京朝阳·二模）色氨酸是人体必需氨基酸之一，在食品、医药等领域应用广泛。研究者为开发遗传稳定、高产、安全的工程菌进行了研究。 (1)葡萄糖通过大肠杆菌细胞膜上的PTS进入细胞（如图），生成6-磷酸葡萄糖（G6P），这一过程消耗合成色氨酸的前体之一——磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）。为减少PEP消耗，增加色氨酸产量，敲除大肠杆菌W菌株PTS中的ptsI基因，随后将其接种在____________的培养基中进行适应性实验室进化，筛选出葡萄糖摄取能力最强的菌株，命名为W1。 (2)图中，大肠杆菌代谢途径Ⅰ相关的酶主要有三种。为进一步提高色氨酸产量，在W1中敲除上述相关酶基因，分别构建单基因缺失（W6）、双基因缺失（W7）和三基因缺失（W10）的突变菌株，检测相关指标，结果见表。 菌株 菌体密度相对值 丙氨酸（g/L） 色氨酸（g/L） 葡萄糖消耗量（g/L） 转化率（%） W1 10.00 2.13 6.78 47.41 14.3 W6 9.89 1.36 7.47 47.58 15.7 W7 7.47 0.24 3.17 20.58 15.4 W10 4.62 0.07 2.73 16.75 16.3 注：转化率=（色氨酸产量/葡萄糖消耗量）×100% 研究者选择菌株____________用于继续优化。从权衡生长与生产矛盾的角度解释未选择转化率更高的W10菌株的原因__________。 (3)胞内色氨酸积累导致菌体渗透压升高、反馈抑制等不利效应。构建含有色氨酸外排转运蛋白基因的重组质粒，并将该基因整合至工程菌拟核DNA中，最终获得一株高产、无重组质粒的工程菌W14。分析无重组质粒工程菌的特点及在生产中的优势________（写出一条）。 (4)工程菌通过图1中代谢途径Ⅱ为合成色氨酸大量供能。将W14投入发酵罐进行发酵，同时监测温度、pH、溶氧量等指标，可将________作为自动补充葡萄糖的指标。 4、（2026·北京石景山·二模）溶细胞素A（ClyA）与细胞膜接触时可形成跨膜孔道，直接导致靶细胞裂解。研究者拟利用该原理使结肠癌细胞裂解死亡，为结肠癌的治疗提供新策略。 (1)由于__________发生突变，正常结肠黏膜上皮细胞的分裂和生长失去控制，形成结肠癌细胞。研究发现，癌细胞主要通过__________呼吸，消耗大量葡萄糖并释放乳酸。 (2)大肠杆菌（EcN）能适应肿瘤组织低氧、酸性微环境，并在肿瘤组织内定植。研究者尝试利用大肠杆菌实现ClyA的靶向递送。 ①设计如图1所示的乳酸感应模块（gfp为绿色荧光蛋白基因），导入大肠杆菌，获得可合成ClyA的工程菌E1。当乳酸存在时，__________，E1发出绿色荧光。 ②将E1置于含不同浓度乳酸的培养液中（10mM为模拟肿瘤环境），一段时间后测定其荧光强度，结果如图2。该实验的目的是__________。 ③对E1进行升级改造，通过导入信号转导模块使其可吸收近红外光并转化为热能，快速升高局部温度。在此基础上，研究者又构建一个基因表达载体，与图1所示载体共同导入，以实现ClyA蛋白仅在近红外光照射的肿瘤部位释放。请根据示例，选择合适的启动子和基因构建该基因表达载体______。 备选启动子：启动子J、启动子R、启动子P 备选基因：TcI基因、Mel裂解肽基因、LldR基因 提示：温度升高可使TcI蛋白失去抑制启动子P的能力；Mel裂解肽可使细菌裂解 示例： (3)采用升级改造后的工程菌治疗结肠癌的优势为：可精准调控ClyA在结肠癌细胞处释放，__________。 5、（2026·北京房山·二模）有色稻米的花青素主要集中在外层组织，日常食用的精米在加工时会去掉这些外层结构，主要保留胚乳。野生型水稻的胚乳通常不含花青素，研究者欲培育在胚乳中积累花青素的“紫胚乳水稻”，进行如下操作（表1）。 表1 环节 信息 原因分析 野生型水稻胚乳中花青素调控及合成相关基因缺陷，多数花青素合成相关基因在胚乳中沉默或低表达。 改造策略 研究者选取调控基因和花青素合成相关基因，分别与_____①特异性启动子（P1）相连后导入水稻。 (1)研究过程中①处的结构是_____，将含目的基因的受体细胞培养成完整植株，该过程利用了植物细胞的_____。 (2)对黑稻、野生型和转基因水稻相关指标进行检测（图1、图2）。 ①写出已获得“紫胚乳水稻”器官水平的证据，_____。 ②图2支持“紫胚乳”性状的形成，请说明理由，_____。 (3)潮霉素抗性基因（HPT）可用于筛选转基因植株，为避免标记基因的影响，科研人员设计了“无标记基因”自动获得策略，T2代可获得无HPT植株，请在图3中标出相关表达载体元件（P1、P2、x）_____。 ①Cre酶基因：源自噬菌体，其编码的酶进入细胞核后作用于x，导致两个x间的DNA片段丢失； ②花粉特异性启动子P2 生物技术安全性和伦理问题 考点3 1、（2026·北京西城·二模）转基因生物或产品的潜在风险不包括（    ） A．利用转基因技术改造的致病菌可能具有极强的传染性和致病性 B．转基因生物释放到环境中可能会危害其他生物的生存 C．转基因生物合成的某些蛋白质可能导致某些人过敏 D．食用转基因食品后，转入的基因会转移到人的基因组中 2、（2026·北京丰台·二模）下列有关生物技术安全性和伦理问题的叙述，正确的是（    ） A．只要转入的基因是自然界已经存在的，转基因植物就是安全的 B．干细胞的研究可用于治疗多种疾病，有不涉及安全与伦理问题等优点 C．克隆技术存在社会伦理问题，治疗性克隆技术的应用应被禁止 D．生物武器具有传染性强、作用范围广等特点，应严格禁止生产和使用 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题12 基因工程与安全 3大考点概览 考点01 基因工程的工具和操作程序 考点02 基因工程的应用 考点03 生物技术安全性和伦理问题 基因工程的工具和操作程序 考点1 1、C 2、A 3、D 4、D 5、【答案】(1) 基因表达 激素 (2)促进高温条件下拟南芥下胚轴伸长 (3) (4) 组别 表达载体的类型 结果 低温 高温 2 nLUC cLUC-IAA29 － － 3 ARF19-nLUC cLUC － － 4 ARF19-nLUC cLUC-IAA29 ＋＋ ＋ (5)有部分F蛋白被酶切割，释放F-1，F-1进入核内与IAA29结合，使IAA29磷酸化，磷酸化的IAA29与ARF19的结合减弱，ARF19促进下胚轴伸长的作用比在低温下增强 6、【答案】(1) 碱基互补配对 限制酶 (2) 线粒体 核DNA (3) cDNA R2是RP11向线粒体转移的核心功能区( (4)仅实验组红绿荧光共定位 7、【答案】(1) DNA连接酶 有酶切位点 (2)会抑制基因 B 的表达 (3)吸附大量 B蛋白 (4) 8、【答案】(1)配子 (2) 父本 白色 (3)Cas9是需要切割核内靶基因的蛋白质，因此需要连接NLS，sgRNA是RNA可结合Cas9后可随Cas9入核 (4) 基因工程的应用 考点2 1、【答案】(1)添加组红色荧光弱于不添加组，绿色荧光明显强于不添加组 (2)生存必需基因，紫菜聚糖诱导型启动子改造后，可以以紫菜聚糖为诱导物，调控必需基因表达实现可控定植 (3) c 不需要诱导即表达（组成型表达） (4)分散PUL基因簇中基因，降低PUL基因簇中基因一起水平转移的概率；构建多个必需基因的诱导型表达，降低突变导致的工程菌逃逸。 2、【答案】(1)特异性（细胞免疫和体液免疫） (2)IL-6会减弱溶瘤病毒的抗肿瘤效果 (3)可分割不同编码基因，避免转录翻译干扰，保障各基因独立表达，形成单独的肽段 (4) 3、【答案】(1)以葡萄糖为唯一碳源 (2) W6 W10虽然转化率更高，但三基因缺失严重抑制菌体生长，菌体密度和葡萄糖总消耗量都很低，最终色氨酸总产量远低于W6 (3)目的基因整合到拟核DNA中，不会发生质粒丢失导致目的基因丢失的问题，因而可稳定遗传 (4)溶解氧 4、【答案】(1) 原癌基因和抑癌基因 无氧 (2) LldR二聚体分解，解除对启动子R的抑制，gfp-ClyA基因表达 探究工程菌中的乳酸感应模块对乳酸浓度的响应情况 (3)减少对正常细胞的损伤 5、【答案】(1) 胚乳 全能性 (2) 转基因水稻经精加工（去除种皮）后，胚乳仍呈深紫色或黑色，而野生型和黑稻精加工后胚乳为白色 与标准曲线对照，转基因水稻在15min和20min处分别出现C3G（紫红色）和P3G（蓝紫色）的特征吸收峰，而野生型无峰、黑稻精加工无峰；说明转基因水稻胚乳中合成了这两种主要花青素，从分子层面佐证了“紫胚乳”是由内源性色素积累所致，而非种皮色素导致 (3) 生物技术安全性和伦理问题 考点3 1、D 2、D 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $