福建省福清第一中学2025-2026学年高三上学期生物校本17练习

**基本信息** 以标记基因、报告基因与融合基因为核心，通过真题引领-概念辨析-模拟应用构建系统性训练，突出科学思维与探究实践能力培养。 **综合设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |真题引领|2道高考真题|标记基因筛选策略、融合基因读码框分析、引物设计与酶切位点选择|从载体构建（限制酶选择）到筛选鉴定（标记基因功能），形成基因工程操作完整逻辑链| |精准点拨|1个对比表+概念解析|标记基因与报告基因区别联系、融合基因构建原则|概念生成（定义）→原理推导（功能差异）→应用拓展（实验设计）| |模拟甄选|3道模拟题|报告基因检测方法、融合蛋白抗虫性分析、融合基因PCR构建|从基础判断（概念辨析）到综合应用（实验流程设计），覆盖不同难度层次|

福清一中2025-2026高三上生物校本17 　标记基因、报告基因与融合基因 【真题引领】 1.(2022·天津卷，15)研究者拟构建高效筛选系统，将改进的苯丙氨酸合成关键酶基因P1导入谷氨酸棒状杆菌，以提高苯丙氨酸产量。 (1)如图是该高效筛选系统载体的构建过程。载体1中含有KanR(卡那霉素抗性基因)和SacB两个标记基因，为去除筛选效率较低的SacB，应选择引物________和________，并在引物的________(填“5′”或“3′”)端引入XhoⅠ酶识别序列，进行PCR扩增，产物经酶切、连接后环化成载体2。 (2)PCR扩增载体3中筛选效率较高的标记基因RpsL(链霉素敏感基因)时，引物应包含________(填“EcoRⅠ”“HindⅢ”或“XhoⅠ”)酶识别序列，产物经单酶切后连接到载体2构建高效筛选载体4。图甲 (3)将改进的P1基因整合到载体4构建载体5。将载体5导入链霉素不敏感(由RpsL突变造成)、卡那霉素敏感的受体菌。为获得成功导入载体5的菌株，应采用含有________________的平板进行初步筛选。 (4)用一定的方法筛选出如下菌株：P1基因脱离载体5并整合到受体菌拟核DNA，且载体5上其他DNA片段全部丢失。该菌的表型为________。 A.卡那霉素不敏感、链霉素敏感 B.卡那霉素敏感、链霉素不敏感 C.卡那霉素和链霉素都敏感 D.卡那霉素和链霉素都不敏感 (5)可采用________技术鉴定成功整合P1基因的菌株。之后以发酵法检测苯丙氨酸产量。 2.(2022·山东卷，25)某种类型的白血病由蛋白P引发，蛋白UBC可使P被蛋白酶识别并降解，药物A可通过影响这一过程对该病起到治疗作用。为探索药物A治疗该病的机理，需构建重组载体以获得融合蛋白FLAG－P和FLAG－P△。P△是缺失特定氨基酸序列的P，FLAG是一种短肽，连接在P或P△的氨基端，使融合蛋白能与含有FLAG抗体的介质结合，但不影响P或P△的功能。 (1)为构建重组载体，需先设计引物，通过PCR特异性扩增P基因。用于扩增P基因的引物需满足的条件是_________________________________________________________________， 为使PCR产物能被限制酶切割，需在引物上添加相应的限制酶识别序列，该限制酶识别序列应添加在引物的________(填“3′端”或“5′端”)。 (2)PCR扩增得到的P基因经酶切连接插入载体后，与编码FLAG的序列形成一个融合基因，如图甲所示，其中“ATGTGCA”为P基因编码链起始序列。将该重组载体导入细胞后，融合基因转录出的mRNA序列正确，翻译出的融合蛋白中FLAG的氨基酸序列正确，但P基因对应的氨基酸序列与P不同。据图甲分析，出现该问题的原因是 ________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 修改扩增P基因时使用的带有EcoRⅠ识别序列的引物来解决该问题，具体修改方案是 ________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 (3)融合蛋白表达成功后，将FLAG－P、FLAG－P△、药物A和UBC按照图乙中的组合方式分成5组。各组样品混匀后分别流经含FLAG抗体的介质，分离出与介质结合的物质并用UBC抗体检测，检测结果如图丙所示。已知FLAG－P和FLAG－P△不能降解UBC，由①②③组结果的差异推测，药物A的作用是___________________________________________________； 由②④组或③⑤组的差异推测，P△中缺失的特定序列的作用是________________________ _______________________________________________________________________________。 (4)根据以上结果推测，药物A治疗该病的机理是_____________________________________ _______________________________________________________________________________。 【精准点拨】 标记基因(marker gene)，是一种已知功能或已知序列的基因，能够起着特异性标记的作用。标记基因是选择标记基因的简称，是指其编码产物能够使转化的细胞、组织具有对抗生素等的抗性，或者使转化细胞、组织具有代谢的优越性。 报告基因(reporter gene)，是指其编码产物能够被快速地测定，常用来判断外源基因是否已经成功地导入受体细胞、组织或器官，并检测其表达活性的一类特殊用途的基因，主要用于判断目的基因是否成功导入到受体细胞，并在其中表达。故当报告基因被用来区分转化和非转化细胞、组织、器官时，也可将其称为标记基因。报告基因不仅能作为标记基因，此外，报告基因还能用于研究基因的表达调控，检测启动子的活性，发现新的启动子，观察报告基因和目的基因的融合蛋白在细胞内的位置等。二者的区别与联系如下表所示： 标记基因 报告基因 联系 都有标记作用，用于区分转化和非转化的细胞、组织、器官 区别 1.标记基因实质上是一种功能已知或序列已知的基因，起特异性标记的作用； 2.标记基因通常用来检验重组DNA载体转化成功与否，或者检测目的基因在细胞或组织中的定位； 3.常用的标记基因主要是一些抗生素抗性基因，如卡那霉素抗性基因、潮霉素抗性基因等。 1.报告基因是一种编码可易于鉴定的蛋白质或酶的基因，可用于测定目的基因的表达情况； 2.报告基因不仅能作为一种标志物判断转化成功与否，还可以用于研究基因表达调控，检测启动子活性等； 3.常用的报告基因主要有绿色荧光蛋白基因(gfp)、荧光酶基因(luc)等。 融合基因是指将两个或多个基因的编码区首尾相连，置于同一套调控序列(包括启动子、增强子、核糖体结合序列、终止子等)控制之下。构建融合蛋白的基本原则是：将第一个蛋白基因的终止子删除，再接上带有终止子的第二个蛋白基因，即可实现2个基因的融合表达。 【模拟甄选】 1.(2024·广西下学期开学考)GUS基因作为一种报告基因，编码β－葡萄糖苷酸酶，该酶可催化特定底物水解，产生蓝色化合物，借此用来观察转基因植物中外源基因的表达情况，鉴定转基因植株。下列说法错误的是(　　) A.基因是有遗传效应的DNA片段，由多个核糖核苷酸构成 B.GUS基因编码β－葡萄糖苷酸酶合成的过程包括转录和翻译 C.应将GUS基因和外源基因融合后导入受体细胞以观察表达情况 D.蓝色的深浅可表示外源基因表达量的多少 2.(2024·贵州二模)由C基因编码的C蛋白和V基因编码的V蛋白均能特异性杀死玉米害虫，这两种蛋白的结构和作用原理不同。现利用C－V融合基因和如图所示载体，获得具高抗虫性的转基因玉米。下列有关叙述错误的是(　　) A.构建含有C－V融合基因的载体需要限制酶和DNA连接酶 B.载体中的目的基因可以通过农杆菌的转化进入玉米细胞 C.在玉米细胞染色体DNA上检出C－V基因就说明培育成功 D.以单转C基因玉米为食比以该玉米为食的害虫更易产生抗性 3.(2024·福建福州联考)研究人员对大肠杆菌的营养代谢途径进行改造，使改造后的大肠杆菌工程菌能表达甲酰胺酶与亚磷酸脱氢酶融合蛋白，该融合蛋白能分解甲酰胺产生氨作为氮源，分解亚磷酸盐成为磷酸盐作为磷源。下图为构建表达甲酰胺酶与亚磷酸脱氢酶融合蛋白的大肠杆菌的过程。回答下列问题： (1)PCR体系①和PCR体系②必须分开进行，其原因是__________________________________。 将PCR体系①的产物与体系②的产物混合后，继续进行下一次PCR反应。在该PCR反应体系中经过高温变性后，当温度下降到________℃左右时，能够互补配对的DNA链相互结合，理论上有________种结合的可能，其中能进行进一步延伸的有________种。 (2)用限制酶________酶切pGEX－2T表达质粒，再将酶切得到的融合基因，for－Linker－ptx放到切口处，在DNA连接酶的作用下构建pGEX－2T－for－Linker－ptx重组质粒。转化大肠杆菌DH5α后，可在添加________的培养基中，挑选DH5α转化阳性的表达重组菌株。 (3)从重组大肠杆菌DH5α中提取重组质粒pGEX－for－Linker－ptx，并将重组质粒导入大肠杆菌表达菌株BL21中，得到重组表达菌株BL21，收集菌体并加入到含有________________________的培养基中，继续培养得到重组大肠杆菌。此种方法培养大肠杆菌可以有效抑制杂菌的生长，其原理是_____________________________________________ _________________________________________________________________________。 校本17答案 真题引领 1.(1)1　4　5′　(2)XhoⅠ　(3)卡那霉素　(4)B　(5)PCR 解析　(1)据图可知，根据引物箭头方向可知，要想复制KanR(卡那霉素抗性基因)，需要引物1和4，因此为去除筛选效率较低的SacB，应选择引物1和4。PCR时，在引物作用下，DNA聚合酶从引物3′端开始延伸DNA链，即DNA的合成方向是从子链的5′端→3′端，因此在引物的5′端引入XhoⅠ酶识别序列。(2)据图可知，载体4中RpsL(链霉素敏感基因)的两侧具有XhoⅠ酶识别序列，载体3中不含XhoⅠ酶识别序列，如果将载体2和载体3连接形成高效筛选载体4，扩增载体3时，需要的引物应该含有XhoⅠ酶识别序列。(3)基因表达载体中的标记基因，有利于目的基因的初步检测，据题意可知，载体5中含有RpsL(链霉素敏感基因)和KanR(卡那霉素抗性基因)，将载体5导入链霉素不敏感(由RpsL突变造成)、卡那霉素敏感的受体菌。为获得成功导入载体5的菌株，应采用含有卡那霉素的平板进行初步筛选。(4)据题意可知，载体5导入时的受体菌链霉素不敏感(由RpsL突变造成)、卡那霉素敏感，受体菌中P1基因脱离载体5并整合到受体菌拟核DNA，且载体5上其他DNA片段全部丢失，因此该菌的表型为卡那霉素敏感、链霉素不敏感，B正确，A、C、D错误。(5)通过PCR技术可以检测目的基因是否插入受体细胞的染色体DNA中或目的基因是否转录出了mRNA，因此可采用PCR技术鉴定成功整合P1基因的菌株。 2.(1)能与P基因母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸　5′端 (2)P基因编码链的第一个碱基与EcoRⅠ识别序列的最后两个碱基编码一个氨基酸，导致mRNA的密码子被错位读取　在引物中的EcoRⅠ识别序列3′端添加1个碱基 (3)增强FLAG－P与UBC的结合　参与P与UBC的结合 (4)药物A通过增强P与UBC的结合促进P降解 解析　(1)引物是一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸，因此设计扩增P基因的引物，需要两种引物分别与两条模板链3′端的碱基序列互补。DNA聚合酶延伸时，是将脱氧核苷酸加到引物的3′端，为了不破坏目的基因，该限制酶识别序列应添加在引物的5′端。(2)融合基因转录出的mRNA序列正确，翻译出的融合蛋白中FLAG的氨基酸序列正确，但P基因对应的氨基酸序列与P不同，说明P基因翻译时出错。由图可看出，在转录出的mRNA中，EcoRⅠ限制酶识别序列对应的最后两个碱基与P基因对应的第一个碱基构成一个密码子，导致读码框改变，翻译出的氨基酸序列改变，可通过在EcoRⅠ识别序列前后增加碱基，使其碱基数目加上FLAG的碱基数目为3的倍数，这样能保证P基因转录出的mRNA上的读码框不改变，能够正常翻译。(3)①组仅添加UBC处理后，用UBC抗体检测，不出现杂交带；②组添加UBC和FLAG－P，出现杂交带；③组添加UBC、药物A和FLAG－P，杂交带更加明显，说明药物A的作用是促进UBC与FLAG－P的结合。②③组使用FLAG－P，出现杂交带；④⑤组使用FLAG－P△，不出现杂交带，据此推测P△中缺失的特定序列的作用是参与P与UBC的结合。(4)根据(3)的分析推测，药物A增强UBC与FLAG－P的结合，从而促进蛋白P被蛋白酶识别并降解，达到治疗的目的。 模拟甄选 1.A　[基因是有遗传效应的DNA片段，DNA的基本单位是脱氧核苷酸，A错误；β－葡萄糖苷酸酶的本质是蛋白质，GUS基因编码β－葡萄糖苷酸酶合成的过程包括转录(以基因的一条链为模板合成RNA)和翻译(以mRNA为模板合成蛋白质)，B正确；GUS基因作为一种报告基因，能够在适宜条件下产生蓝色化合物，故GUS基因和外源基因融合后导入受体细胞，可通过蓝色的产生情况观察表达情况，C正确；GUS基因可编码β－葡萄糖苷酸酶，β－葡萄糖苷酸酶可催化特定底物水解，产生蓝色化合物，将GUS基因和外源基因融合后导入受体细胞，理论上蓝色的深浅可表示外源基因表达量的多少，D正确。] 2.C　[基因表达载体的构建方法是先用同种限制酶或能产生相同末端的限制酶切割载体和含目的基因的DNA分子，再用DNA连接酶进行连接，因此构建含有C－V融合基因的载体需要限制酶和DNA连接酶，A正确；农杆菌中的Ti质粒上的T－DNA可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞的染色体DNA上。根据农杆菌的这一特点，如果将目的基因插入到Ti质粒的T－DNA上，通过农杆菌的转化作用，就可以把目的基因整合到植物细胞的染色体DNA上。载体中的目的基因可以通过农杆菌的转化进入玉米细胞，B正确；在玉米细胞染色体DNA上检出C－V基因不能说明培育成功，因为融合基因可能不能正常表达，C错误；该玉米具有C－V融合基因，因而具有高抗虫性，与单转C基因玉米相比，此玉米可延缓害虫抗性基因频率增加，即以单转C基因玉米为食比以该玉米为食的害虫更易产生抗性，D正确。] 3.(1)引物b和引物c存在碱基互补配对片段，置于同一反应体系会导致引物失效　50　4　1 (2)BamH Ⅰ和EcoR Ⅰ　氨苄青霉素 (3)甲酰胺和亚磷酸盐　添加甲酰胺和亚磷酸盐，重组大肠杆菌对其具有分解功能，可获得充足的营养成分而成为优势菌，而杂菌不具备分解功能，会因缺乏氮源和磷源而受到抑制 解析　(1)PCR体系①和PCR体系②必须分开进行的原因是引物b和引物c存在碱基互补配对片段，置于同一反应体系会导致引物失效。将PCR体系①的产物与体系②的产物混合后，继续进行下一次PCR反应。因为PCR体系①得到ab片段(引物a、引物b延伸后得到等长的片段)、PCR体系②得到cd片段，继续进行下一次PCR反应时，该PCR反应体系经过高温变性后，会形成四种单链(a、b、c、d)，当温度下降到50 ℃左右时，能够互补配对的DNA链相互结合，即a与b、a与d、c与d、c与b结合，即理论上有4种结合的可能，但由于子链延伸的方向只能是5′→3′，因此只有a和d互补后可继续延伸子链形成最终改造后的基因，即能进行进一步延伸的有1种。(2)用限制酶BamH Ⅰ和EcoR Ⅰ酶切pGEX－2T表达质粒，再将酶切得到的融合基因for－Linker－ptx放到切口处，在DNA连接酶的作用下构建pGEX－2T－for－Linker－ptx重组质粒。因重组质粒中含有氨苄青霉素抗性基因，故可在添加氨苄青霉素的培养基中挑选DH5α转化阳性表达重组菌株。(3)从重组大肠杆菌DH5α中提取重组质粒pGEX－for－Linker－ptx，并将重组质粒转化入大肠杆菌表达菌株BL21中，得到重组表达菌株BL21，收集菌体并加入到含有甲酰胺和亚磷酸盐的培养基中，继续培养得到重组大肠杆菌。此种方法培养大肠杆菌可以有效抑制杂菌的生长，其原理是添加甲酰胺和亚磷酸盐，重组大肠杆菌对其具有分解功能，可获得充足的营养成分而成为优势菌，而杂菌不具备分解功能，会因缺乏氮源和磷源而受到抑制。 学科网（北京）股份有限公司 $