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专题 17 基因工程
考点 五年考情（2021-2025） 命题趋势
1.基因工程是高考的必考内容之
一，选择题和非选择题都有呈
考点1 基因工 现，往往作为高考题的最后一
程及其应用 2025-2021年都有考查 题，有一定难度，要求考生在掌
（5年5考） 握基础知识的基础上，要多了解
最新科研信息，同时加强训练，
提高解题能力。
考点 01 基因工程及应用
1．（2022·北京·高考真题）下列高中生物学实验中，对实验结果不要求精确定量的是（ ）
A．探究光照强度对光合作用强度的影响
B．DNA的粗提取与鉴定
C．探索生长素类调节剂促进插条生根的最适浓度
D．模拟生物体维持pH的稳定
2．（2021·北京·高考真题）关于物质提取、分离或鉴定的高中生物学相关实验，叙述错误的是（ ）
A．研磨肝脏以破碎细胞用于获取含过氧化氢酶的粗提液
B．利用不同物质在酒精溶液中溶解性的差异粗提DNA
C．依据吸收光谱的差异对光合色素进行纸层析分离
D．利用与双缩脲试剂发生颜色变化的反应来鉴定蛋白质
3．（2025·北京·高考真题）学习以下材料，回答（1）~（4）题。
野生动物个体识别的新方法
识别野生动物个体有助于野外生态学的研究。近年，人们发现可以从动物粪便中提取该动物的DNA，PCR
扩增特定的DNA片段，测定产物的长度或序列，据此可识别个体，在此基础上可以获得野生动物的多种生
态学信息。
微卫星DNA是一种常用于个体识别的DNA片段，广泛分布于核基因组中。每个微卫星DNA是一段串联重
复序列，每个重复单位长度为2~6bp（碱基对），重复数可以达到几十个（图1）．基因组中有很多个微
卫星DNA，分布在不同位置。每个位置的微卫星DNA可视为一个“基因”，由于重复单位的数目不同，同
一位置的微卫星“基因”可以有多个“等位基因”，能组成多种“基因型”．分析多个微卫星“基因”，可得到个体特异的“基因型”组合，由此区分开不同的个体。
依据微卫星“基因”两侧的旁邻序列（图1），设计并合成特异性引物，PCR扩增后，检测扩增片段长度，
即可得知所测个体的“等位基因”（以片段长度命名），进而获得该个体的“基因型”。例如，图2是对
某种哺乳动物个体A和B的一个微卫星“基因”进行扩增后电泳分析的结果示意图，个体A的“基因型”
为177/183。
有一个远离大陆的孤岛，陆生哺乳动物几乎无法到达，人类活动将食肉动物貉带到该岛上。科学家在岛上
采集貉的新鲜粪便，提取DNA，扩增并分析了10个微卫星“基因”，结果在30份样品中成功鉴定出个体
（如表）。几个月后再次采集貉的新鲜粪便，进行同样的分析，在40份样品中成功鉴定出个体（如表）。
据此，科学家估算出该岛上貉的种群数量。
两次采样所鉴定出的貉的个体编号
第一次采集的30份粪便样品所对应的个体编号
N0 N0 N0 N0 N0 N0 N0 N0 N0 N0 N1 N1 N1 N1 N1
1 2 3 4 5 6 7 8 8 9 0 1 2 2 3
N1 N1 N1 N1 N1 N1 N1 N1 N2 N2 N2 N2 N2 N2 N2
4 4 5 6 7 8 8 9 0 1 2 2 3 4 4
第二次采集的40份粪便样品所对应的个体编号
N0 N0 N0 N0 N0 N0 N1 N1 N1 N2 N2 N2 N2 N2 N2
3 4 5 8 9 9 2 4 8 3 4 5 6 6 6
N2 N2 N2 N3 N3 N3 N3 N3 N3 N3 N3 N3 N3 N3 N3
7 8 9 0 0 1 2 2 3 3 3 4 5 6 7
N3 N3 N4 N4 N4 N4 N4 N4 N4 N4
8 9 0 1 2 3 4 4 5 6
(1)图2中个体B的“基因型”为 。
(2)使用微卫星DNA鉴定个体时，能区分的个体数是由微卫星“基因”的数目和 的数目决定的。
(3)科学家根据表1信息，使用了 法的原理来估算这个岛上貉的种群数量，计算过程及结果为 。
(4)在上述研究基础上，利用现有DNA样品，设计一个实验方案，了解该岛貉种群的性别比例 。4．（2024·北京·高考真题）学习以下材料，回答（1）～（4）题。
筛选组织特异表达的基因
筛选组织特异表达的基因，对研究细胞分化和组织、器官的形成机制非常重要。“增强子捕获”是筛选组
织特异表达基因的一种有效方法。
真核生物的基本启动子位于基因5'端附近，没有组织特异性，本身不足以启动基因表达。增强子位于基因
上游或下游，与基本启动子共同组成基因表达的调控序列。基因工程所用表达载体中的启动子，实际上包
含增强子和基本启动子。
很多增强子具有组织特异的活性，它们与特定蛋白结合后激活基本启动子，驱动相应基因在特定组织中表
达（图A）。基于上述调控机理，研究者构建了由基本启动子和报告基因组成的“增强子捕获载体”（图
B），并转入受精卵。捕获载体会随机插入基因组中，如果插入位点附近存在有活性的增强子，则会激活
报告基因的表达（图C）。
获得了一系列分别在不同组织中特异表达报告基因的个体后，研究者提取每个个体的基因组DNA，通过
PCR扩增含有捕获载体序列的DNA片段。对PCR产物进行测序后，与相应的基因组序列比对，即可确定载
体的插入位点，进而鉴定出相应的基因。
研究者利用各种遗传学手段，对筛选得到的基因进行突变、干扰或过表达，检测个体表型的改变，研究其
在细胞分化和个体发育中的作用，从而揭示组织和器官形成的机理。
(1)在个体发育中，来源相同的细胞在形态、结构和功能上发生 的过程称为细胞分化，分化是
基因 的结果。
(2)对文中“增强子”的理解，错误的是________。
A．增强子是含有特定碱基序列的DNA片段
B．增强子、基本启动子和它们调控的基因位于同一条染色体上
C．一个增强子只能作用于一个基本启动子
D．很多增强子在不同组织中的活性不同
(3)研究者将增强子捕获技术应用于斑马鱼，观察到报告基因在某幼体的心脏中特异表达。鉴定出捕获载体
的插入位点后，发现位点附近有两个基因G和H，为了确定这两个基因是否为心脏特异表达的基因，应检
测 。
(4)真核生物编码蛋白的序列只占基因组的很少部分，因而在绝大多数表达报告基因的个体中，增强子捕获
载体的插入位点位于基因外部，不会造成基因突变。研究者对图B所示载体进行了改造，期望改造后的载体随机插入基因组后，在“捕获”增强子的同时，也造成该增强子所调控的基因发生突变，以研究基因功
能。请画图表示改造后的载体，并标出各部分名称 （略）。
5．（2024·北京·高考真题）灵敏的嗅觉对多数哺乳动物的生存非常重要，能识别多种气味分子的嗅觉神经
元位于哺乳动物的鼻腔上皮。科学家以大鼠为材料，对气味分子的识别机制进行了研究。
(1)嗅觉神经元的树突末梢作为感受器，在气味分子的刺激下产生 ，经嗅觉神经元轴突末端与
下一个神经元形成的 将信息传递到嗅觉中枢，产生嗅觉。
(2)初步研究表明，气味受体基因属于一个大的基因家族。大鼠中该家族的各个基因含有一些共同序列（保
守序列），也含有一些有差异的序列（非保守序列）。不同气味受体能特异识别相应气味分子的关键在于
序列所编码的蛋白区段。
(3)为了分离鉴定嗅觉神经元中的气味受体基因，科学家依据上述保守序列设计了若干对引物（图甲），利
用PCR技术从大鼠鼻腔上皮组织mRNA的逆转录产物中分别扩增基因片段，再用限制酶HinfⅠ对扩增产物
进行充分酶切。图乙显示用某对引物扩增得到的PCR产物（A）及其酶切片段（B）的电泳结果。结果表明
酶切片段长度之和大于PCR产物长度，推断PCR产物由 组成。
(4)在上述实验基础上，科学家们鉴定出多种气味受体，并解析了嗅觉神经元细胞膜上信号转导的部分过程
（图丙）。
如果钠离子通道由气味分子直接开启，会使嗅觉敏感度大大降低。根据图丙所示机制，解释少量的气味分
子即可被动物感知的原因 。
6．（2023·北京·高考真题）变胖过程中，胰岛B细胞会增加。增加的B细胞可能源于自身分裂（途径I），
也可能来自胰岛中干细胞的增殖、分化（途径Ⅱ）。科学家采用胸腺嘧啶类似物标记的方法，研究了L基
因缺失导致肥胖的模型小鼠IK中新增B细胞的来源。
(1)EdU和BrdU都是胸腺嘧啶类似物，能很快进入细胞并掺入正在复制的DNA中，掺入DNA的EdU和BrdU
均能与 互补配对，并可以被分别检测。未掺入的EdU和BrdU短时间内即被降解。
(2)将处于细胞周期不同阶段的细胞混合培养于多孔培养板中，各孔同时加入EdU，随后每隔一定时间向一组培养孔加入BrdU，再培养十几分钟后收集该组孔内全部细胞，检测双标记细胞占EdU标记细胞的百分比
（如图）。图中反映DNA复制所需时长的是从 点到 点。
(3)为研究变胖过程中B细胞的增殖，需使用一批同时变胖的小鼠。为此，本实验使用诱导型基因敲除小鼠，
即饲喂诱导物后小鼠的L基因才会被敲除，形成小鼠IK。科学家利用以下实验材料制备小鼠IK：
①纯合小鼠Lx：小鼠L基因两侧已插入特异DNA序列（x），但L的功能正常；②Ce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；③Er基因：编码的Er蛋白位于细胞质，
与Er蛋白相连的物质的定位由Er蛋白决定；④口服药T：小分子化合物，可诱导Er蛋白进入细胞核。请
完善制备小鼠IK的技术路线： →连接到表达载体→转入小鼠Lx→筛选目标小鼠→
→获得小鼠IK。
(4)各种细胞DNA复制所需时间基本相同，但途径I的细胞周期时长（t ）是途径Ⅱ细胞周期时长（t ）的三
1 2
倍以上。据此，科学家先用EdU饲喂小鼠IK，t 时间后换用BrdU饲喂，再过t 时间后检测B细胞被标记的
2 2
情况。研究表明，变胖过程中增加的B细胞大多数来源于自身分裂，与之相应的检测结果应是
。
7．（2023·北京·高考真题）二十大报告提出“种业振兴行动”。油菜是重要的油料作物，筛选具有优良性
状的育种材料并探究相应遗传机制，对创制高产优质新品种意义重大。
(1)我国科学家用诱变剂处理野生型油菜（绿叶），获得了新生叶黄化突变体（黄化叶）。突变体与野生型
杂交，结果如图甲，其中隐性性状是 。(2)科学家克隆出导致新生叶黄化的基因，与野生型相比，它在DNA序列上有一个碱基对改变，导致突变基
因上出现了一个限制酶B的酶切位点（如图乙）。据此，检测F 基因型的实验步骤为：提取基因组
2
DNA→PCR→回收扩增产物→ →电泳。F 中杂合子电泳条带数目应为 条。
2
(3)油菜雄性不育品系A作为母本与可育品系R杂交，获得杂交油菜种子S（杂合子），使杂交油菜的大规
模种植成为可能。品系A1育性正常，其他性状与A相同，A与A1杂交，子一代仍为品系A，由此可大量
繁殖A。在大量繁殖A的过程中，会因其他品系花粉的污染而导致A不纯，进而影响种子S的纯度，导致
油菜籽减产。油菜新生叶黄化表型易辨识，且对产量没有显著影响。科学家设想利用新生叶黄化性状来提
高种子S的纯度。育种过程中首先通过一系列操作，获得了新生叶黄化的A1，利用黄化A1生产种子S的
育种流程见图丙。
①图丙中，A植株的绿叶雄性不育子代与黄化A1杂交，筛选出的黄化A植株占子一代总数的比例约为
。
②为减少因花粉污染导致的种子S纯度下降，简单易行的田间操作用 。8．（2022·北京·高考真题）生态文明建设已成为我国的基本国策。水中雌激素类物质（E物质）污染会导
致鱼类雌性化等异常，并通过食物链影响人体健康和生态安全。原产南亚的斑马鱼，其肌细胞、生殖细胞
等存在E物质受体，且幼体透明。科学家将绿色荧光蛋白（GFP）等基因转入斑马鱼，建立了一种经济且
快速的水体E物质监测方法。
(1)将表达载体导入斑马鱼受精卵的最佳方式是 。
(2)为监测E物质，研究者设计了下图所示的两种方案制备转基因斑马鱼，其中ERE和酵母来源的UAS是两
种诱导型启动子，分别被E物质-受体复合物和酵母来源的Gal4蛋白特异性激活，启动下游基因表达。与
方案1相比，方案2的主要优势是 ，因而被用于制备监测鱼（MO）。
(3)现拟制备一种不育的监测鱼SM，用于实际监测。SM需经MO和另一亲本（X）杂交获得。欲获得X，需
从以下选项中选择启动子和基因，构建表达载体并转入野生型斑马鱼受精卵，经培育后进行筛选。请将选
项的序号填入相应的方框中。
Ⅰ.启动子： 。
①ERE②UAS③使基因仅在生殖细胞表达的启动子（P生）④使基因仅在肌细胞表达的启动子（P肌）
Ⅱ.基因：
A．GFP B．Gal4 C．雌激素受体基因（ER） D．仅导致生殖细胞凋亡的基因（dg）
(4)SM不育的原因是：成体SM自身产生雌激素，与受体结合后 造成不育。
(5)使拟用于实际监测的SM不育的目的是 。
9．（2021·北京·高考真题）玉米是我国重要的农作物，研究种子发育的机理对培育高产优质的玉米新品种
具有重要作用。
(1)玉米果穗上的每一个籽粒都是受精后发育而来。我国科学家发现了甲品系玉米，其自交后的果穗上出现
严重干瘪且无发芽能力的籽粒，这种异常籽粒约占1/4。籽粒正常和干瘪这一对相对性状的遗传遵循孟德
尔的 定律。上述果穗上的正常籽粒均发育为植株，自交后，有些植株果穗上有约1/4干瘪籽粒，
这些植株所占比例约为 。
(2)为阐明籽粒干瘪性状的遗传基础，研究者克隆出候选基因A/a。将A基因导入到甲品系中，获得了转入单个A基因的转基因玉米。假定转入的A基因已插入a基因所在染色体的非同源染色体上，请从下表中选
择一种实验方案及对应的预期结果以证实“A基因突变是导致籽粒干瘪的原因” 。
实验方案 预期结果
①正常籽粒：干瘪籽粒≈1：1
I．转基因玉米×野生型玉米
②正常籽粒：干瘪籽粒≈3：1
II．转基因玉米×甲品系
③正常籽粒：干瘪籽粒≈7：1
III．转基因玉米自交
④正常籽粒：干瘪籽粒≈15：
IV．野生型玉米×甲品系
1
(3)现已确认A基因突变是导致籽粒干瘪的原因，序列分析发现a基因是A基因中插入了一段DNA（见图
1），使A基因功能丧失。甲品系果穗上的正常籽粒发芽后，取其植株叶片，用图1中的引物1、2进行
PCR扩增，若出现目标扩增条带则可知相应植株的基因型为 。
(4)为确定A基因在玉米染色体上的位置，借助位置已知的M/m基因进行分析。用基因型为mm且籽粒正
常的纯合子P与基因型为MM的甲品系杂交得F ，F 自交得F 。用M、m基因的特异性引物，对F 植株果
1 1 2 1
穗上干瘪籽粒（F ）胚组织的DNA进行PCR扩增，扩增结果有1、2、3三种类型，如图2所示。
2
统计干瘪籽粒（F ）的数量，发现类型1最多、类型2较少、类型3极少。请解释类型3数量极少的原因
2
。
10．（2021·北京·高考真题）新冠病毒（SARS-CoV-2）引起的疫情仍在一些国家和地区肆虐，接种疫苗是控
制全球疫情的最有效手段。新冠病毒疫苗有多种，其中我国科学家已研发出的腺病毒载体重组新冠病毒疫
苗（重组疫苗）是一种基因工程疫苗，其基本制备步骤是：将新冠病毒的S基因连接到位于载体上的腺病
毒基因组DNA中，重组载体经扩增后转入特定动物细胞，进而获得重组腺病毒并制成疫苗。(1)新冠病毒是RNA病毒，一般先通过 得到cDNA，经 获取S基因，酶切后再连接到载体。
(2)重组疫苗中的S基因应编码________。
A．病毒与细胞识别的蛋白 B．与病毒核酸结合的蛋白
C．催化病毒核酸复制的酶 D．帮助病毒组装的蛋白
(3)为保证安全性，制备重组疫苗时删除了腺病毒的某些基因，使其在人体中无法增殖，但重组疫苗仍然可
以诱发人体产生针对新冠病毒的特异性免疫应答。该疫苗发挥作用的过程是：接种疫苗→ →
→诱发特异性免疫反应。
(4)重组疫苗只需注射一针即可完成接种。数周后，接种者体内仍然能检测到重组腺病毒DNA，但其DNA
不会整合到人的基因组中。请由此推测只需注射一针即可起到免疫保护作用的原因 。
1．（2025·北京·模拟预测）下图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述，正确的是
（ ）
A．①中Ti质粒应该包含标记基因、复制原点等元件
B．②的构建需要使用限制性核酸内切酶和DNA聚合酶
C．③侵染植物细胞后，重组Ti质粒整合到④的染色体上
D．④的染色体上若含抗虫基因，则⑤就表现出抗虫性状
2．（2025·北京大兴·模拟预测）由于基因工程技术打破了原有物种间的生殖隔离，将遗传关系较远的外源
基因导入到一个新的遗传背景，因此如何保障转基因植物的环境安全成为人们广泛关注的热点问题。下列
做法错误的是（ ）
A．利用农杆菌转化法将抗虫基因导入烟草叶绿体中
B．利用种子特异启动子启动不育基因表达
C．利用基因编辑技术将选择标记基因敲除
D．利用PCR向花瓣发育相关基因引入突变，将植物改造为闭花受精
3．（2025·北京·模拟预测）玉米的抗病和易感病性状受两对等位基因A/a和B/b控制。研究人员选择抗病
母本与易感病父本进行杂交，F 全部为抗病，F 自交得F ．可利用PCR技术确定两对基因在染色体上的相
1 1 2
对位置关系（不考虑交叉互换）。亲本、F 和F 群体中所有个体PCR扩增产物的电泳结果如图所示，则F
1 2 1
中A/a和B/b在染色体上的位置关系正确的是（ ）A． B． C．
D．
4．（2025·北京昌平·二模）H18杂交瘤细胞能够产生抗人肝癌单克隆抗体，但该细胞在培养过程中的凋亡
现象制约着其生产能力的提高。Bcl-X 是一种抗凋亡蛋白，利用Bcl-X 基因改造杂交瘤细胞，获得了稳定表
L L
达Bcl-X 的杂交瘤细胞。下列说法错误的是（ ）
L
A．制备H18杂交瘤细胞利用了动物细胞融合技术
B．利用产生特定抗体的B细胞与瘤细胞制备H18杂交瘤细胞
C．将Bcl-X 基因直接注射至H18杂交瘤细胞可实现稳定表达
L
D．经筛选可获得既抗凋亡又能分泌单克隆抗体的杂交瘤细胞
5．（2025·北京海淀·二模）为合成出局部为双链的RNA用于沉默特定基因，先将目的基因X从重组质粒
pHIBS切割出来，再巧妙地连接到质粒载体pUAST中，如下图，其中质粒只展示了局部。
下列叙述正确的是（ ）
A．该操作过程中还需要DNA连接酶和耐高温的DNA聚合酶
B．利用B和Bg、S和Xh黏性末端相同，实现基因X与pUAST连接C．基因X的DNA片段需要完整保留启动子和终止子区域
D．可以用E和Bg，或者Xh和K双酶切重组pUAST
6．（2025·北京昌平·二模）下图为利用定点突变技术改造基因的过程示意图，相关叙述错误的是（ ）
A．需要设计并合成一段含有突变碱基的DNA引物
B．该技术能够实现特异性地替换任何一个特定碱基
C．通过电泳检测产物大小，即可确认基因突变是否成功
D．利用上述技术能够改造蛋白质的结构和功能
7．（2025·北京海淀·二模）高中生物实验中，下列利用酒精进行的实验操作与目的不符的是（ ）
A．观察花生子叶脂肪颗粒——洗去多余的苏丹Ⅲ染液
B．观察洋葱根尖有丝分裂——用于配制解离液使组织细胞分离开来
C．DNA的粗提取与鉴定——用于溶解DNA以除去杂质
D．培养菊花茎段愈伤组织——避免愈伤组织受到杂菌污染
8．（2025·北京海淀·二模）下列各项中，化学本质差别最大的是（ ）
A．质粒和启动子 B．染色质和染色体
C．光合色素和淀粉酶 D．细胞骨架和抗体
9．（2025·北京西城·二模）下列高中生物学实验过程中不需要加热的是（ ）
A．用斐林试剂检测白梨汁中的还原性糖
B．观察黑藻叶片细胞的质壁分离及复原
C．用二苯胺试剂鉴定粗提取的DNA
D．DNA片段的扩增（PCR）及电泳鉴定
10．（2025·北京·模拟预测）靶向抗癌药物EGFR抑制剂的早期治疗是有效的，但后期癌细胞产生耐药性，
使癌症无法根治。科学家通过基因工程开发出基因驱动癌细胞联合靶向抗癌药物来根治癌症。
(1)对癌细胞进行转基因操作时，常用的“分子运输车”是质粒，此外还可以是 。
(2)已知细胞膜上存在表皮生长因子受体EGFR，接受生长因子刺激后发生磷酸化，进而激活下游激酶，完
成细胞增殖。肺癌细胞内EGFR含量远高于正常细胞。EGFR抑制剂是治疗癌症的靶向药物。科学家向肺癌
细胞内导入SvEGFR融合基因表达载体获得转基因癌细胞，表达出融合蛋白，如图1所示。测定转基因癌细
胞（S）内相关蛋白含量，如图2所示。由图1可知，vEGFR 是活化下游激酶的必要条件。
图2中第2、4组结果显示 ，说明在二聚化诱导剂作用下，靶向药物EGFR抑制剂失去了抑癌效果，
S产生了耐药性。进一步研究发现，转SvEGFR的S癌细胞在特定条件下增殖能力强于普通癌细胞。
(3)科学家向上述S内进一步转入CyD基因表达载体构建基因驱动癌细胞（SC），CyD编码胞嘧啶脱氨酶，
能将无细胞毒性的5-氟胞嘧啶（5-FC）转化为强效细胞毒素5-氟尿嘧啶（5-FU），5-FU能杀死癌细胞。基
于上述研究，科学家开展体外实验验证基因驱动癌细胞是否具有治疗效果。
上图中i、ii、iii处分别应加入__________。
A．EGFR抑制剂 B．二聚化诱导剂 C．5-FC
D．癌细胞 E．耐药癌细胞 F．SC癌细胞
(4)该研究为不同类型癌症的治疗奠定了基础，若对基因驱动癌细胞进行改造以实现精准个性化医疗，请提
出改造思路 。
11．（2025·北京丰台·二模）为探究Z蛋白在水稻干旱胁迫响应中的作用，科研人员进行如下研究。
(1)茉莉酸是植物激素之一，可作为 调节植物的干旱胁迫响应。干旱条件下，茉莉酸含量上升，促
进Z蛋白降解。
(2)研究者获得了Z基因的T-DNA插入纯合突变体。图1为突变体的T-DNA插入位点结构图（P1～P4表示不
同的引物）以及电泳结果。已知PCR无法扩增完整的Z基因和T-DNA，请在图1的①、②处选填引物组合。
① 、②
(3)研究者检测离体叶片的脯氨酸含量（含量越高，植物的抗旱性越强），结果如图2，说明Z蛋白降低水稻的抗旱性，依据是：与野生型相比， 。
(4)茉莉酸信号通路中存在转录激活因子M，为探究Z蛋白与M蛋白的关系，研究者将荧光素酶蛋白切成
nLUC和cLUC两个功能片段，构建相关表达载体并导入烟草细胞，观察到如下结果（已知完整的荧光素酶
可以催化氧化荧光素发出荧光）。请分析第4组出现荧光的原因 。
组 预期实验结
表达载体组合 操作
别 果
1 nLUC、cLUC 无荧光
2 nLUC、cLUC-M 无荧光
导入烟草细
胞
3 cLUC、Z-nLUC 无荧光
4 cLUC-M、Z-nLUC 有荧光
(5)进一步研究发现Z蛋白抑制M蛋白的活性，M蛋白能与干旱胁迫响应基因R1、R2的启动子结合。检测
水稻中R1、R2的表达情况，结果如图3。
综合上述研究，茉莉酸调节植物干旱胁迫响应的机制是：干旱条件下，茉莉酸含量升高，Z蛋白被降解，
，植株抗旱性增强。
12．（2025·北京东城·二模）CRISPR-Cas9基因编辑技术与AAV病毒结合使用是目的基因靶向敲入的有效途
径。
(1)gRNA和Cas9蛋白是CRISPR-Cas9系统的关键组成，如图1，gRNA根据 原则与靶序列特异性结
合后，实现Cas9的定点切割。AAV是DNA病毒，在基因工程中作为 将目的基因导入受体细胞，
其两端的ITR序列相同，是病毒复制和包装必需的。Cas9切割靶序列后，AAV基因组提供DNA修复的模板，
从而实现目的基因的敲入。(2)将图1中的CRISPR-Cas9相关DNA片段和AAV基因组导入人多能干细胞，一段时间后，分别提取DNA，
同时加入图1所示的引物1、2、3进行扩增，结果如图2。
引物1和2扩增后检测到条带说明 。根据图2结果推测，同源染色体中只有一条染色体敲入了目
的基因的组别是 。
(3)用图1中引物1和4对（2）提取的DNA进行扩增，结果如图3。为解释图3结果，研究人员检测了细胞
中敲入目的基因的拷贝数，结果如图4。
①图4中的B组结果对应图3中的 组。
②在图4中找到S4组的对应结果，并据此解释图3中S4组无条带的原因。 。
(4)进一步研究发现，在某些组别中出现多个AAV基因组DNA通过ITR序列连续串联插入，这类细胞的比例
高达39%。请对CRISPR-Cas9相关DNA片段进行改进，以降低AAV基因组DNA串联插入细胞的比例，方案
是 。
13．（2025·北京海淀·二模）大肠杆菌是基因工程中应用最广泛的受体细胞。研究者利用大肠杆菌开展转
录起始和调控机制的研究。(1)作为基因工程载体的质粒上一般含有启动子、 （至少填2个）等序列，其中启动子是RNA聚合酶
识别和结合的部位。
(2)研究者利用大肠杆菌质粒进行体外单轮转录实验：用限制酶切割质粒，获得包含启动子序列的DNA模板，
与足量RNA聚合酶混合并保温，使RNA聚合酶充分结合至启动子；依次加入足量的肝素（能与游离的RNA
聚合酶结合，使其不能再结合启动子）和放射性标记的4种核糖核苷酸，一段时间后电泳检测转录产物，
结果如图1。
①电泳结果显示，除了正常长度的RNA外，转录还会产生 ，研究者称其为“无效转录物”。
②对“无效转录物”的产生机制有两种假说：
a．一个RNA聚合酶与启动子结合后，先反复转录出多个无效转录物，然后该聚合酶在DNA上延伸并只转
录出一个正常长度的RNA，最后从DNA上脱离。
b．一个RNA聚合酶与启动子结合后，仅转录出一个RNA，该聚合酶就从DNA上脱离；转录出的RNA多数
为无效转录物，少数为正常长度的RNA。
单轮转录实验中，若DNA模板的数目（m）、无效转录物的数目（p）、正常长度RNA的数目（q）之间存
在数量关系 （用m、p、q表示），则支持假说a。
(3)阻遏蛋白R能与启动子附近下游序列结合，抑制转录。设计实验探究R的作用是抑制RNA聚合酶与启动
子的结合，还是抑制RNA聚合酶在DNA上的延伸。
①其中实验组的步骤如下。请将正确的试剂对应的字母填入横线上。
DNA模板与足量 混合并保温，再加入足量 混合并保温；依次加入足量的 和
反应一段时间，然后加入 再反应一段时间，电泳检测转录产物。
a．IPTG（使R脱离且不再与DNA结合）
b．肝素
c．RNA聚合酶
d．放射性标记的4种核糖核苷酸
e．阻遏蛋白R
②电泳结果如图2，表明R 。14．（2025·北京海淀·二模）为监测、调控和利用细菌的葡萄糖代谢途径，优化目标产物的生产过程，研
究者尝试通过基因工程技术构建生物传感器。
(1)将GFP（绿色荧光蛋白）基因作为报告基因，构建出基因表达载体（R），将其导入大肠杆菌时，应先
用 处理大肠杆菌。
(2)PE基因编码的PE酶催化E蛋白磷酸化，磷酸化的E蛋白可转运葡萄糖进入大肠杆菌细胞，转运葡萄糖
后E蛋白去磷酸化。M蛋白是一种转录抑制因子。R作为生物传感器，包括启动子（P）、GFP基因和PE
基因等元件，工作过程如图1、图2。
①据图1、图2可知，存在葡萄糖时，葡萄糖通过E蛋白转运进入细胞中后被磷酸化，推测M蛋白
，PE表达产物可使E蛋白重新磷酸化。
②在周围环境中葡萄糖存在状态不同时，R均可监测大肠杆菌的葡萄糖摄取状态，请阐释其工作原理
。
③在含有葡萄糖的培养基中培养转入R的大肠杆菌，分别在不同培养时间检测 和荧光强度。若结
果显示二者呈正相关，则可确定该生物传感器具有检测可靠性。
(3)在工业发酵生产色氨酸过程中，研究者利用R监测大肠杆菌对葡萄糖的摄取，发现菌体摄入的葡萄糖偏
多，因为代谢过程中形成了一些副产品，导致生产成本偏高。已知大肠杆菌C基因编码的蛋白C可结合启
动子Pc，促进RNA聚合酶也结合Pc；当胞内葡萄糖含量较高时，C蛋白无法结合Pec，Pc无法启动下游基
因转录。研究者将R的启动子Р更换为启动子Pc，解决葡萄糖摄取偏多导致浪费的问题。请在表格中补充
不同条件下，2个调控元件对R的精准调控过程。“+”表示相应蛋白结合、“-”表示相应蛋白脱离。
条件 Pc中C蛋白的结合序列 M蛋白的结合序列无葡萄糖 + +
低浓度葡萄糖 ⅰ． ⅱ．
高浓度葡萄糖 ⅲ． ⅳ．
15．（2025·北京海淀·一模）蛋白质是生命活动的主要承担者。科研人员利用细胞内已有蛋白质L创建出一
种能被更精准调控的蛋白模块，为疾病治疗提供新的方向。
(1)正常细胞内，L蛋白的功能在不同条件下会发生动态的变化。L蛋白与连接的X（可变蛋白质组分）构成
蛋白模块。在25℃下，L蛋白的 发生改变，定位到细胞膜上，进而活化Ⅹ蛋白，激活下游
信号通路，如图1。
(2)科研人员构建编码L-X蛋白模块的基因表达载体，导入到动物细胞中。利用PCR技术筛选成功构建的基
因表达载体，最佳引物组合是图2中的 。
(3)诱导上述细胞表达L-X蛋白模块，进行25℃/37℃温度转换，检测蛋白模块与细胞膜的结合情况。结果显
示，经过多次温度转换，L-X蛋白模块响应模式始终相似，表明该蛋白模块的优点是具有 。
(4)活化的C蛋白可启动细胞凋亡通路，诱导细胞凋亡。X选用C蛋白，组成L-C蛋白模块。向小鼠左侧后腿
注射肿瘤细胞，右侧注射表达L-C蛋白模块的同种肿瘤细胞，并对右侧后腿进行局部冷却处理。与对照组
相比，一周后左侧肿瘤体积显著减小。请结合免疫学原理，补充左侧肿瘤被抑制的途径： 右侧
后腿局部冷却处理→①→释放肿瘤抗原→②→左侧后腿肿瘤被抑制。
(5)目前，主要采用光激活蛋白G组成G-C蛋白模块治疗癌症，但是治疗深层组织癌症的
效果不佳。L-C蛋白模块比G-C蛋白模块更具有临床应用优势，利用下列材料和设备验
证该推测，请写出实验设计思路 。
主要实验材料和设备：琼脂（模拟人体组织）、L细胞（表达L-TEV蛋白模块和荧光蛋白的细胞）、G细胞
（表达G-TEV蛋白模块和荧光蛋白的细胞）、光源、冷却装置、荧光检测系统。
注：活化的TEV蛋白可诱导荧光蛋白发出荧光，荧光不会激活L或G蛋白。
16．（2025·北京东城·一模）学习以下材料，回答（1）〜（5）题。
蛋白质质量检测传感器的设计
在利用基因工程表达外源蛋白的过程中，大肠杆菌是一种应用最为广泛的受体细胞。然而，在大肠杆菌中表达的外源蛋白会发生错误折叠。因此常需要通过修改目的基因编码区（DNA中能够编码蛋白质的区域）
序列，以促进蛋白质的正确折叠。
解决上述问题的思路是：构建目的基因编码区序列随机突变文库，从中筛选蛋白质正确折叠的突变体。基
因编码区的突变会造成翻译不能正常进行。正常翻译指组成蛋白质的氨基酸数目不变，且只有个别氨基酸
发生替换。这就需要有相应的传感器进行检测。
大肠杆菌中的蛋白D与蛋白R结合。处于热应激状态时，蛋白D转而与错误折叠蛋白结合，从而释放蛋白
R，促进热休克蛋白基因的转录。根据上述原理，研究人员设计了两种传感器（部分结构如图1），将重组
质粒1、2共同导入大肠杆菌，检测荧光情况，从而可进一步筛选出理想的蛋白突变体。
在实践中发现，由于RFP结构较复杂，有时会影响到待测蛋白的折叠，造成检测结果不准确。原核生物的
mRNA常常以多顺反子的形式存在，多顺反子是指一个mRNA分子的不同区域编码不同的多肽链。这些多
肽链对应的DNA片段串联排列，拥有同一个启动子和终止子，但对应的mRNA区域的起始密码子上游都各
自拥有一个核糖体结合位点——RBS序列。核糖体与RBS结合，以起始翻译。近年来发现，有些多顺反子
结构中，mRNA由于局部的碱基配对形成发卡结构（图2），因此只有顺反子1完成翻译后，核糖体才能移
动并破坏发卡结构，顺反子2开始翻译。由此，研究人员开发出了更为高效的蛋白质质量检测系统。
(1)基因工程操作过程中，以大肠杆菌作为受体细胞时，需用 处理，使细胞易于吸收周围环境中的
DNA。
(2)文中提到基因编码区的突变会造成翻译不能正常进行，请根据所学知识推测原因 。
(3)图1中重组质粒1、2分别用于检测待测蛋白能否 。若大肠杆菌中存在理想的蛋白突变体，在
热应激条件下的荧光情况是 。
(4)下列关于多顺反子的叙述正确的是________。
A．多顺反子mRNA上一般只存在一个RBS序列
B．图1重组质粒1中融合基因的mRNA是多顺反子
C．图2所示的多顺反子中发卡结构的形成依赖于氢键D．图2中两个顺反子的翻译过程互相不干扰
(5)为避免RFP对待测蛋白折叠的影响，对重组质粒1进行了如图3的改进，再与重组质粒2共同导入受体
细胞。请根据本文信息对图3所示方案进行修正，画图表示修正后的DNA和转录形成的mRNA结构，并标
出各部分名称 。
17．（2025·北京东城·一模）增加种植密度是提高玉米产量的关键策略。
(1)光是植物光合作用的 来源，密植导致植株的中下部冠层光合作用强度降低的原因 是 。
(2)品系甲的上中下部叶片角度较野生型有不同程度减小，根据图1实验结果，甲更适宜密植体现在
。经鉴定品系甲的Lac1基因发生突变，Lac1是激素BRs合成的关键酶。
(3)已知RAVL1是调控叶角度的关键因子，为检测其是否能结合Lac1基因的启动子序列，构建含有下列基因
组件的重组质粒：
酵母菌E自身不能合成色氨酸和亮氨酸这两种必需氨基酸。将重组质粒c和d共同导入E作为实验组，以
分别导入a和b，a和d、b和c的E作为对照组。在进行转化操作时，酵母菌应接种于 的培养基中进行筛选与鉴定。 培养后，实验组和对照组的菌落颜色分别为 。经过后续实验，最终证
明RAVL1可结合Lac1启动子并激活基因转录。
(4)密植导致玉米植株叶片角度减小。当密植时红光和远红光比率（R/FR）降低，诱导R/FR感受器PhyA含
量升高。实验发现PhyA可与RAVL1结合，为探究二者之间的调控关系，将等量标记的RAVL1蛋白与不同
处理的植株叶片提取液混合，24分钟后检测标记的RAVL1蛋白含量，结果如图2。
请综合上述结果，完善玉米通过叶片角度动态响应植株密度变化的机制图 （任选一个过程，以未
选择的条件为对照，在方框中以文字和箭头的形式作答）。
18．（2025·北京·模拟预测）研究者构建了一种基因表达可控的工程菌，无创地用于人体特定部位实体瘤
的免疫治疗。
(1)大肠杆菌 （Ec）的基因操作技术成熟，体积小且其异化作用类型为 ，所以能进入实体瘤内部缺氧
环境并保持较强活性，因此可以用于构建工程菌。
(2)研究者利用温度敏感型转录调控因子Tc142——37℃时抑制启动子pRL，42℃时无抑制作用（pRL可启动
转录），构建了温控表达的质粒系统。由于免疫疗法需要数周才能见效，研究者设计了“基因电路”
———一次短暂的温度激活后可维持长期的基因表达的质粒，核心结构见图1。其中，aPD-Ll基因的表达
产物抗PD-Ll抗体会解除癌细胞对细胞毒性T细胞的抑制。请完善该电路构建及工作原理（填字母）： 目的基因及质粒，获得“基因电路”重组质粒，导入大
肠杆菌→受体菌处于37℃时，蛋白Tcl42抑制启动子pRL→ →无抗PD-Ll抗体合成→ →解除蛋白
Tcl42对启动子pRL的抑制→ → → 受体菌合成GFP，并分泌大量抗PD-Ll抗体。
a．重组酶Bxb1基因无法表达b．受体菌的环境温度升温至42℃c．用不同的限制酶、DNA连接酶分别处理
d．启动子p7启动荧光蛋白GFP基因、aPD-Ll基因的转录e．重组酶Bxbl基因表达，引起启动子p7两侧发
生重组
(3)将上述构建的重组质粒导入大肠杆菌，在37℃、含有 的培养基上筛选、获得温控工程菌（EcT）。
若42℃时上述菌落可观察到 ，则说明该EcT可用于免疫治疗。
(4)聚焦超声装置（FUS）可以使动物特定范围的组织快速升温至42℃。为验证EcT的肿瘤治疗效果，选取
若干组生理状态相近的小鼠，进行肿瘤建模，分别依次注射相应细菌、FUS处理，并定期检测、记录肿瘤
体积变化，处理及结果见图 2。请评价该实验方案，并说明理由 。
19．（2025·北京·模拟预测）阅读下面的材料，回答问题。
新的基因编辑工具——接桥接RNA
基因组编辑技术是指对生物体基因组特定位点进行定点“修改”的操作，从而精准地改变生物体的遗传信
息。科研人员新近发现一种更加精准有效的用于基因组编辑的工具——桥接RNA。
S基因能编码重组酶，但其发挥作用的过程中，需要一段特殊的RNA参与，这一段特殊的RNA由S基因上
游的非编码区转录而来。这段RNA发生折叠，在空间上形成三个茎环，其中第二、三茎环中间各自形成一
个大的泡状结构，如图1。第二茎环与可插入目标片段的靶标序列结合，其中上半链和下半链分别有一部
分与靶标序列的左侧和右侧序列结合。第三茎环与含有目标片段的供体序列结合，其中上半链和下半链分
别有一部分与供体序列的左侧和右侧序列结合。第二、三茎环将靶标序列和供体序列结合在一起，使其在
空间上相互靠近，所以称其为桥接RNA，再与重组酶结合形成图2所示的复合物。重组酶可以识别并切割
靶标序列和供体序列的特定部位，将供体序列中的目标片段插入到靶标序列中，实现基因重组，如图3。此外，可以对桥接RNA的第二、三茎环进行人工设计，用以结合和重组不同的DNA片段，突破了以往基
因编辑中目标片段大小的限制，为基因组设计敞开新的大门。
(1)设计桥接RNA茎环中的结合序列需要明确靶标序列和供体序列的碱基排序，然后通过人工合成的方式获
取与桥接RNA对应的特定DNA序列，并利用 技术大量扩增。
(2)根据已学和文中信息推测，下列关于桥接RNA的叙述，错误的是 （多选）。
a．控制重组酶和桥接RNA合成的DNA上有RNA聚合酶结合位点
b．桥接RNA的第二、三茎环用于识别并切割靶标序列和供体序列
c．重组酶切割桥接RNA拉近的靶标序列和供体序列，实现DNA重组
d．重组酶-桥接RNA复合物不能实现基因突变或染色体变异
(3)科研人员发现大肠杆菌中质粒B上的卡那霉素抗性基因不能表达，若用本文中的工具向质粒B中插入启
动子，实验流程为：向大肠杆菌中转入另一质粒，包含 →将该质粒 →使用含有卡那霉素的培养
基筛选→获取基因编辑成功的菌株。
(4)请设计绿色荧光蛋白（GFP）报告系统，在答题纸上用图例示意GFP基因和终止子位置，经重组酶-桥接
RNA复合物处理可使其从无荧光变为能发出绿色荧光 。
