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专题20 基因工程
目录
1.命题趋势：明考情知方向
2.重难诠释：知重难、攻薄弱（核心背记+长难句作答）
3.创新情境练：知情境、练突破（10min 限时练)
4.限时提升练：综合能力提升（30min 限时练）
考点
三年考情分析
2025 考向预测
基因工程
2024 山东T13,2024 广东T21,
2024 全国甲T38, 2024 全国新课标
T35,
2024 山东T25, 2024 河北T22,
2024 湖南21，2024 江西12，
2023 全国新课标T6,2023 山东T25,
2023 全国甲T38,2023 全国乙T38,
2023 江苏T22,2023 广东T20,
2022 山东T25,2022 广东T22,
2022 全国乙T38,2022 全国乙T38,
1.考点预测：命题点是对遗传学、细胞工程、发
酵工程等知识点的综合考查。主要包括PCR 技
术、基因编辑技术、目的基因检测等。
2.考法预测：题目情境的呈现形式多样，基本以
复杂情境为主，体现了课程理念，联系生产、生
活
实践，注重考查解决实际问题的能力，考查的多
是各大工程的基本原理、基本方法步骤、基本技
能及应用，体现了对知识综合运用、融会贯通的
要求。基因工程多以最新基因工程研究成果为
载体，考查基因工程的工具与操作程序。大多以
基因编辑为主线，通过模式图的形式呈现，部
分辅以电泳图进行结果检测。
在高考命题中，主要考查在特定情境下，通
过设计合适的引物、利用特定限制酶剪切，进行
基因编辑或基因拼接，达到改变特定基因、实现
基因重组、获得融合蛋白等目的，操作过程复
杂，所涉及的内容为当前最前沿的技术成果等。
蛋白质工程
2024 天津T5，2022 重庆T3，
生物技术安
全性
2024 浙江T1，2023 浙江T2，
2022 北京T21，
重难点核心背记
1．限制酶的选择技巧
(1)根据目的基因两端的限制酶切点选择限制酶
①应选择切点位于目的基因两端的限制酶，不能选择切点位于目的基因内部的限制酶，如图甲不能选择限
1
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制酶SmaⅠ。
②为避免目的基因和质粒的自身环化和反向连接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒，如图甲可
选择PstⅠ和EcoRⅠ两种限制酶(但要确保质粒上也能被切出相同的黏性末端，如图乙)。
(2)根据质粒的特点选择限制酶(如图)
(3)根据Ti 质粒的T－DNA 片段选择限制酶。图中甲、乙、丁Ti 质粒均不宜选取，而丙Ti 质粒宜选取(假
设切割目的基因的限制酶为XbaⅠ和SacⅠ)。
2．PCR
(1)原理：DNA 半保留复制。
(2)条件：DNA 模板、2 种引物、耐高温的DNA 聚合酶和4 种脱氧核苷酸。
(3)扩增过程
过程
说明
图解
变性
温度超过90 ℃时，双链DNA 解聚为单链
2
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复性
温度下降到50 ℃左右时，两种引物通过碱基互补配对
与两条单链DNA 结合
延伸
温度上升到72 ℃左右时，溶液中的4 种脱氧核苷酸在
耐高温的DNA 聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原
则合成新的DNA 链
(4)PCR 过程的两点提醒
①复性不一定均为引物与DNA 模板结合。复性时，引物与DNA 模板的结合是随机的，也存在DNA 解开
的两条链的结合。
②PCR 反应的结果不都是所需的DNA 片段。因为第一次循环得到的DNA 片段只有一种引物，比所需的
DNA 片段要长，从第二次循环才出现所需的DNA 片段，这样的片段存在两种引物。
14．蛋白质工程
(1)目标：根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行设计改造。
(2)操作手段：改造或合成基因。
(3)设计流程：从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到并改变相
对应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋白质。
3．DNA 的粗提取与鉴定的注意事项
(1)加入酒精和用玻璃棒搅拌时，动作要轻缓，以免加剧DNA 分子的断裂，导致DNA 分子不能形成丝状沉
淀。
(2)本实验不能用哺乳动物成熟的红细胞作为实验材料，原因是哺乳动物成熟的红细胞无细胞核(无DNA)。
可选用鸡血细胞作为材料。
(3)鉴定DNA 时，一支试管为对照组，另一支试管为实验组。两支试管中都先加入物质的量浓度为2 mol/L
的NaCl 溶液；在实验组试管中加入DNA 丝状物，对照组不加；加入二苯胺试剂后沸水浴加热。结果可以
看到加入DNA 丝状物的试管呈现蓝色，对照组无色。如果实验组蓝色较浅，说明提取出的DNA 量太少。
4．DNA 片段的扩增及电泳鉴定的注意事项
(1)为避免外源DNA 等因素的污染，PCR 实验中使用的微量离心管、枪头和蒸馏水等在使用前必须进行高
压灭菌处理。
(2)该实验所需材料可以直接从公司购买，缓冲液和酶应分装成小份，并在－20 ℃储存。使用前，将所需
试剂从冰箱拿出，放在冰块上缓慢融化。
(3)在向微量离心管中添加反应组分时，每吸取一种试剂后，移液器上的枪头都必须更换，避免试剂的污染。
(4)在进行操作时，一定要戴好一次性手套。
(5)观察DNA 带的分布及粗细程度来评价扩增的效果。
3
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（建议用时：10 分钟）
创新情境 联系生活
1．SRY 基因是哺乳动物Y 染色体上具有决定雄性性别作用的基因片段，常用作对移植前的胚胎进行性别鉴
定，其过程如下：先从被测胚胎细胞中提取DNA 片段，然后设计特异性引物并用胚胎细胞中的DNA 为模
板进行PCR 扩增，最后用特异性探针(是一段带有检测标记，能与目的基因互补的核苷酸序列)对扩增产物
进行检测，该鉴定方法被称为SRY-PCR 法。下列对该方法的分析，错误的是( )
A．设计特异性引物和探针时需要用到SRY 基因的核苷酸序列
B．扩增SRY 基因时，当温度上升到90℃以上时，双链DNA 解聚为单链
C．当温度下降到72℃左右时，两种特异性引物会与互补的DNA 链结合
D．用特异性探针对扩增产物进行检测时，若结果呈阳性，则检测个体为雄性
2．数字PCR 技术被称为第三代PCR,在核酸定量检测中具有突出优势。该技术通过将一个样本稀释分成几
十至几万份，并分配到不同的反应单元，每个单元包含一个或多个拷贝的目标分子(DNA 模板)，在每个反
应单元中分别对目标分子进行PCR 扩增，扩增结束后对各个反应单元的荧光信号进行统计学分析，计算初
始样品中靶标分子的拷贝数。据此分析，下列说法正确的是（ ）
A．数字PCR 技术仅适用于样本中目标分子含量较高的材料
B．数字PCR 技术遵循的基本原理是DNA 的边解旋边复制
C．每个单元中加入等量的4 种核糖核苷酸溶液作为扩增原料
D．每个单元中目标分子的两条子链合成都是从5'端向3'端延伸
3．我国科学家构建了B 型血友病（由编码某种凝血因子的F 基因发生碱基的替换导致）模型鼠，尝试对模
型鼠进行基因治疗，并测定凝血时间，结果如图所示。下列分析错误的是（ ）
A．A 组作为空白对照组，应选择健康鼠
B．基因治疗模型鼠完全恢复凝血能力
C．治疗中可能运用了基因编辑技术
D．设置B 型血友病模型鼠组可判断基因治疗效果
4
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4．斑点印迹杂交是一种核酸分子杂交技术，其技术流程如图所示。在食品卫生检测和环境监测等领域，
利用斑点印迹杂交技术可快速检测出样品中存在的致病微生物或污染微生物。下列相关分析不合理的是（
）
A．斑点印迹杂交技术可用于受体菌细胞中转基因转录量的检测
B．斑点印迹杂交技术可用于已知遗传病致病基因的点突变的检测
C．p 和q 片段能够杂交的主要原因是两条链的碱基可以互补配对
D．标记的探针中碱基序列的长度越短，则检测的精确度会越高
5．Hv-Lv 肽链是抗体与抗原识别并结合的关键结构。为筛选特异性高、结合能力强的Hv-Lv 肽链，将编码
Hv-Lv 肽链的DNA 片段与丝状噬菌体固有外壳蛋白pⅧ的基因连接并一起表达，最后用固定化抗原筛选
（过程如图）。
下列说法错误的是（ ）
A．Hv-LvDNA 片段上游需要设计并连接启动子
B．Hv-LvDNA 片段上无需连接标记基因
C．目标是获得能耐受多次冲洗的噬菌体
D．实验过程须严格遵循生物防护措施
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（建议用时：30 分钟）
一、单选题
1．（2024·天津·高考真题）胰岛素的研发走过了：动物提取—化学合成—重组胰岛素—生产胰岛素类似物
生产等历程。有关叙述错误的是（ ）
A．动物体内胰岛素由胰岛B 细胞合成并胞吐出细胞
B．氨基酸是化学合成胰岛素的原料
C．用大肠杆菌和乳腺生物反应器生产胰岛素需相同的启动子
D．利用蛋白质工程可生产速效胰岛素等胰岛素类似物
2．（2024·江西·高考真题）γ-氨基丁酸在医药等领域有重要的应用价值。利用L-谷氨酸脱羧酶（GadB）催
化L-谷氨酸脱羧是高效生产γ-氨基丁酸的重要途径之一。研究人员采用如图方法将酿酒酵母S 的L-谷氨酸
脱羧酶基因（gadB）导入生产菌株E．coliA，构建了以L-谷氨酸钠为底物高效生产γ-氨基丁酸的菌株E．
coliB。下列叙述正确的是（ ）
A．上图表明，可以从酿酒酵母S 中分离得到目的基因gadB
B．E．coliB 发酵生产γ-氨基丁酸时，L-谷氨酸钠的作用是供能
C．E．coliA 和E．coliB 都能高效降解γ-氨基丁酸
D．可以用其他酶替代NcoⅠ和KpnⅠ构建重组质粒
二、非选择题
3．（2024·天津·高考真题）金黄色葡萄球菌（简称Sa）是人体重要致病细菌、不规范使用抗生素易出现多
重抗药性Sa。
(1)Sa 产生抗药性可遗传变异的来源有 （至少答出2 点）。
(2)推测Sa 产生头孢霉素抗性与其R 基因有关。为验证该推测，以图1 中R 基因的上、下游片段和质粒1 构
建质粒2，然后通过同源重组（质粒2 中的上、下游片段分别与Sa 基因组中R 基因上、下游片段配对，并
发生交换）敲除Sa 的R 基因。
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①根据图1 信息，简述质粒2 的构建过程（需包含所选引物和限制酶）： ，然后回收上、下游片段，
再与SacII 酶切质粒1 所得大片段连接，获得质粒2。
②用质粒2 转化临床分离的具有头孢霉素抗性、对氯霉素敏感的Sa，然后涂布在含 的平板上，经培
养获得含质粒2 的Sa 单菌落。
③将②获得的单菌落多次传代以增加同源重组敲除R 基因的几率，随后稀释涂布在含 的平板上，筛
选并获得不再含有质粒2 的菌落。从这些菌落分别挑取少许菌体，依次接种到含 的平板上，
若无法增殖，则对应菌落中细菌的R 基因疑似被敲除。
④以③获得的菌株基因组为模板，采用不同引物组合进行PCR 扩增，电泳检测结果如图2，表明R 基因已
被敲除的是 。
4．（2024·福建·高考真题）病毒感染初期，机体会分泌干扰素并作用于细胞受体IFNAR 来应对感染。麻疹
是由麻疹病毒感染引起的急性传染病。已知人白细胞分化抗原46（hCD46）是麻疹病毒入侵细胞的主要受
体，小鼠没有该受体，科研人员构建hCD46 转基因小鼠用于相关研究，部分流程如图所示。
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回答下列问题：
(1)利用PCR 技术获取目的基因hCD46，复性温度下发生的扩增过程是 。
(2)将hCD46 接入质粒应选用的限制酶组合是 。为提高转基因效率，同时避免标记基因进入胚胎体内，
应选用 限制酶组合将重组质粒变为线性DNA。
(3)为获取大量胚胎用于移植，可用激素处理小鼠a，使其 。将胚胎移植到小鼠c 的子宫中，应选用
桑葚胚的原因是 。
(4)利用PCR 技术对子代小鼠进行hCD46 基因检测，应设置不加DNA 模板的对照组，目的是 。
(5)若能进一步构建既表达hCD46 受体又敲除IFNAR 基因的小鼠，则该小鼠对麻疹病毒具有高易感性，原因
是 。
5．（2024·江苏·高考真题）为了高效纯化超氧化物歧化酶（SOD），科研人员将ELP50片段插入pET-SOD 构
建重组质粒pET-SOD-ELP50，以融合表达SOD-ELP50蛋白，过程如图1。其中，ELP50是由人工合成的DNA 片段，
序列为：限制酶a 识别序列-（GTTCCTGGTGTTGGC）50-限制酶b 识别序列，50 为重复次数。请回答下列问
题：
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(1)步骤①双酶切时，需使用的限制酶a 和限制酶b 分别是 。
(2)步骤②转化时，科研人员常用 处理大肠杆菌，使细胞处于感受态；转化后的大肠杆菌采用含有
的培养基进行筛选。用PCR 技术筛选成功导入pET-SOD-ELP50的大肠杆菌，应选用的一对引物是 。
(3)步骤③大肠杆菌中RNA 聚合酶与 结合，驱动转录，翻译SOD-ELP50蛋白。已知蛋白质中氨基酸
残基的平均相对分子质量约为0.11kDa，将表达的蛋白先进行凝胶电泳，然后用SOD 抗体进行杂交，显示
的条带应是 （从图2 的“A~D”中选填）。
(4)步骤④为探寻高效纯化SOD-ELP50蛋白的方法，科研人员研究了温度、NaCl 对SOD-ELP50蛋白纯化效果的
影响，部分结果如图3。
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（ⅰ）20℃时，加入NaCl 后实验结果是 。
（ⅱ）100℃时，导致各组中所有蛋白都沉淀的原因是 。
（ⅲ）据图分析，融合表达SOD-ELP50蛋白的优点有 。
6．（2024·重庆·高考真题）有研究者构建了H 基因条件敲除小鼠用于相关疾病的研究，原理如图。构建过
程如下：在H 基因前后均插入LX 序列突变成h 基因（仍正常表达H 蛋白），获得Hh 雌性小鼠；将噬菌体
的G 酶基因插入6 号染色体上，获得G+G-雄鼠（G+表示插入，G_表示未插入G 酶基因）
(1)以上述雌雄小鼠为亲本，最快繁殖两代就可以获得H 基因条件敲除小鼠（hhG+G-和hhG+G+）。在该过程
中，用于繁殖F1的基因型是 。长期采用近亲交配，会导致小鼠后代生存和生育能力下降，
诱发这种情况的遗传学原因是 。在繁殖时，研究人员偶然发现一只G+G-不表达G 酶的小鼠，
经检测发现在6 号和8 号染色体上含有部分G 酶基因序列，该异常结果形成的原因是 。
(2)部分小鼠的基因型鉴定结果如图2，③的基因型为 。结合图1 的原理，若将图2 中所有基
因型的小鼠都喂食TM 试剂一段时间后，检测H 蛋白水平为0 的是 （填序号）。
(3)某种病的患者在一定年龄会表现出智力障碍，该病与H 蛋白表达下降有关（小鼠H 蛋白与人的功能相
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同）。现有H 基因完全敲除鼠甲和H 基因条件敲除鼠乙用于研究缺失H 蛋白导致该病发生的机制，更适合
的小鼠是 （“甲”或“乙”），原因是 。
7．（2024·重庆·高考真题）大豆是重要的粮油作物，提高大豆产量是我国农业领域的重要任务。我国研究
人员发现，基因S 在大豆品种DN（种子较大）中的表达量高于品种TL（种子较小），然后克隆了该基因
（两品种中基因S 序列无差异）及其上游的启动子序列，并开展相关研究。
(1)基因S 启动子的基本组成单位是 。
(2)通过基因工程方法,将DN 克隆的“启动子D+基因S”序列导入无基因S 的优质大豆品种YZ。根据题19 图
所示信息（不考虑未标明序列）判断构建重组表达载体时，为保证目标序列的完整性，不宜使用的限制酶
是 ；此外，不宜同时选用酶SpeⅠ和XbaⅠ。原因是 。
(3)为验证“启动子D+基因S”是否连接在表达载体上，可用限制酶对重组表达载体酶切后进行电泳。电泳
时，对照样品除指示分子大小的标准参照物外，还应有 。经验证的重组表达载体需转入农
杆菌，检测转入是否成功的技术是 。
(4)用检测后的农杆菌转化品种YZ 所得再生植株YZ-1 的种子变大。同时将从TL 克隆的“启动子T+基因S”序
列成功导入YZ，所得再生植株YZ-2 的种子也变大，但小于YZ-1。综合分析，大豆品种DN 较TL 种子大的原
因是 。
8．（2024·贵州·高考真题）研究者用以蔗糖为唯一碳源的液体培养基，培养真菌A 的野生型（含NV 基
因）、突变体（NV 基因突变）和转基因菌株（转入NV 基因），检测三种菌株NV 酶的生成与培养液中的
葡萄糖含量，结果如表所示（表中“+”表示有，“—”表示无）。
检测用菌
株
蔗糖
NV 酶
葡萄糖（培养液中）
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野生型
+
+
+
野生型
—
—
—
突变体
+
—
—
转基因菌
株
+
+
+
回答下列问题。
(1)据表可推测 诱导了NV 基因表达。NV 酶的作用是 。检测NV 酶活性时，需测定
的指标是 （答出1 点即可）。
(2)表中突变体由T-DNA 随机插入野生型菌株基因组DNA 筛选获得。从野生型与突变体中分别提取基因组
DNA 作为模板，用与 （选填“T-DNA”或“NV 基因”）配对的引物进行PCR 扩增。若突变体扩
增片段长度 （选填“>”“=”或“<”）野生型扩增片段长度，则表明突变体构建成功，从基因序
列分析其原因是 。
(3)为进一步验证NV 基因的功能，表中的转基因菌株是将NV 基因导入 细胞获得的。在构建NV
基因表达载体时，需要添加新的标记基因，原因是 。
9．（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）。
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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）。
10．（2024·湖南·高考真题）百合具有观赏、食用和药用等多种价值，科研人员对其进行了多种育种技术
研究。回答下列问题：
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(1)体细胞杂交育种。进行不同种百合体细胞杂交前，先用 去除细胞壁获得原生质体，使原生质体
融合，得到杂种细胞后，继续培养，常用 （填植物激素名称）诱导愈伤组织形成和分化，获得完
整的杂种植株。
(2)单倍体育种。常用 的方法来获得单倍体植株，鉴定百合单倍体植株的方法是 。
(3)基因工程育种。研究人员从野生百合中获得一个抵抗尖孢镰刀菌侵染的基因L，该基因及其上游的启动
子pL 和下游的终止子结构如图a。图b 是一种Ti 质粒的结构示意图，其中基因gus 编码GUS 酶，GUS 酶活
性可反映启动子活性。
①研究病原微生物对L 的启动子pL 活性的影响。从图a 所示结构中获取pL，首先选用 酶切，将其
与相同限制酶酶切的Ti 质粒连接，再导入烟草。随机选取3 组转基因成功的烟草（P1、P2 和P3）进行病
原微生物胁迫，结果如图c。由此可知：三种病原微生物都能诱导pL 的活性增强，其中 的诱导作
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用最强。
②现发现栽培种百合B 中也有L，但其上游的启动子与野生百合不同，且抗病性弱。若要提高该百合中L 的
表达量，培育具有高抗病原微生物能力的百合新品种，简要写出实验思路 。
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