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专题07 现代生物技术（2 大高频考点）
考点1： 通过调整培养基的配方可有目的地培养某种微生物
考查方式：
本部分的命题形式多样，属于高考必考内容。试题情境主要来自生产生活
实际，与现实联系密切，核心素养侧重对科学探究和科学思维的考查
高考试题：
1．（2023·山东卷，15）平板接种常用在微生物培养中。下列说法正确的是（
）
A． 不含氮源的平板不能用于微生物培养
B． 平板涂布时涂布器使用前必须进行消毒
C． 接种后未长出菌落的培养基可以直接丢弃
D． 利用以尿素为唯一氮源的平板能分离出合成脲酶的微生物
2．（2022·山东卷，14）青霉菌处在葡萄糖浓度不足的环境中时，会通过分泌
青霉素杀死细菌，以保证自身生存所需的能量供应。目前已实现青霉素的工业
化生产，关于该生产过程，下列说法错误的是（ ）
A． 发酵液中的碳源不宜使用葡萄糖
B 可用深层通气液体发酵技术提高产量
C． 选育出的高产菌株经扩大培养后才可接种到发酵罐中
D． 青霉素具有杀菌作用，因此发酵罐不需严格灭菌
3．(2023·湖南卷，21) 某些植物根际促生菌具有生物固氮、分解淀粉和抑制
病原菌等作用。回答下列问题：
（1）若从植物根际土壤中筛选分解淀粉的固氮细菌，培养基的主要营养物质包
括水和____ 。
（2）现从植物根际土壤中筛选出一株解淀粉芽孢杆菌H，其产生的抗菌肽抑菌
效果见表。据表推测该抗菌肽对_______________的抑制效果较好，若要确定其
有抑菌效果的最低浓度，需在__________μg·mL-1浓度区间进一步实验。
1
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测试菌
抗菌肽浓度/（µg•mL-1）
55．20
27．
60
13．80
6．90
3．45
1．73
0．86
金黄色葡萄球菌
-
-
-
-
-
+
+
枯草芽孢杆菌
-
-
-
-
-
+
+
禾谷镰孢菌
-
+
+
+
+
+
+
假丝酵母
-
+
+
+
+
+
+
注：“+”表示长菌，“-”表示未长菌。
（3）研究人员利用解淀粉芽孢杆菌H 的淀粉酶编码基因M 构建高效表达质粒
载体，转入大肠杆菌成功构建基因工程菌A。在利用A 菌株发酵生产淀粉酶M
过程中，传代多次后，生产条件未变，但某子代菌株不再产生淀粉酶M。分析
可能的原因是______（答出两点即可）。
（4）研究人员通过肺上皮干细胞诱导生成肺类器官，可自组装或与成熟细胞组
装成肺类装配体，如图所示。肺类装配体培养需要满足适宜的营养、温度、渗
透压、pH 以及_____（答出两点）等基本条件。肺类装配体形成过程中是否运
用了动物细胞融合技术___（填“是”或“否”）。
（5）耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）是一种耐药菌，严重危害人类健康。
科研人员拟用MRSA 感染肺类装配体建立感染模型，来探究解淀粉芽孢杆菌H
抗菌肽是否对MRSA 引起的肺炎有治疗潜力。以下实验材料中必备的是______。
①金黄色葡萄球菌感染的肺类装配体 ②MRSA 感染的肺类装配体 ③解淀
粉芽孢杆菌H 抗菌肽 ④生理盐水 ⑤青霉素（抗金黄色葡萄球菌的药物）
2
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⑥万古霉素（抗MRSA 的药物）
4．（2022·广东卷，21）研究深海独特的生态环境对于开发海洋资源具有重要
意义。近期在“科学号”考察船对中国南海科考中，中国科学家采集了某海域
1146 米深海冷泉附近沉积物样品，分离、鉴定得到新的微生物菌株并进一步研
究了其生物学特性。
回答下列问题：
（1）研究者先制备富集培养基，然后采用________________法灭菌，冷却后再
接入沉积物样品，28℃厌氧培养一段时间后，获得了含拟杆菌的混合培养物，
为了获得纯种培养物，除了稀释涂布平板法，还可采用________________法。
据图分析，拟杆菌新菌株在以________________为碳源时生长状况最好。
（2）研究发现，将采集的样品置于各种培养基中培养，仍有很多微生物不能被
分离筛选出来，推测其原因可能是________________。（答一点即可）
（3）藻类细胞解体后的难降解多糖物质，通常会聚集形成碎屑沉降到深海底部。
从生态系统组成成分的角度考虑，拟杆菌对深海生态系统碳循环的作用可能是
________________。
（4）深海冷泉环境特殊，推测此环境下生存的拟杆菌所分泌的各种多糖降解酶，
除具有酶的一般共性外，其特性可能还有________________。
5．（2022·全国甲卷，37）某同学从被石油污染的土壤中分离得到A 和B 两
株可以降解石油的细菌，在此基础上采用平板培养法比较二者降解石油的能力，
并分析两个菌株的其他生理功能。
实验所用的培养基成分如下。
培养基Ⅰ：K2HPO4，MgSO4，NH4NO3，石油。
培养基Ⅱ：K2HPO4，MgSO4，石油。
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操作步骤：
①将A、B 菌株分别接种在两瓶液体培养基Ⅰ中培养，得到A、B 菌液；
②液体培养基Ⅰ、Ⅱ中添加琼脂，分别制成平板Ⅰ、Ⅱ，并按图中所示在平板
上打甲、乙两孔。
回答下列问题。
（1）实验所用培养基中作为碳源的成分是____________。培养基中NH4NO3的
作用是为菌株的生长提供氮源，氮源在菌体内可以参与合成____________（答
出2 种即可）等生物大分子。
（2）步骤①中，在资源和空间不受限制的阶段，若最初接种N0个A 细菌，繁
殖n 代后细菌的数量是____________。
（3）为了比较A、B 降解石油的能力，某同学利用步骤②所得到的平板Ⅰ、Ⅱ
进行实验，结果如表所示（“+”表示有透明圈，“+”越多表示透明圈越大，
“-”表示无透明圈），推测该同学的实验思路是__________。
菌株
透明圈大小
平板Ⅰ
平板Ⅱ
A
+++
++
B
++
-
（4）现有一贫氮且被石油污染的土壤，根据上表所示实验结果，治理石油污染
应选用的菌株是____________，理由是___________。
6．（2022·全国乙卷，37）化合物S 被广泛应用于医药、食品和化工工业、用
菌株C 可生产S，S 的产量与菌株C 培养所利用的碳源关系密切。为此，某小
组通过实验比较不同碳源对菌体生长和S 产量的影响，结果见表。
碳源
细胞干重（g/L）
S 产量（g/L）
葡萄糖
3．12
0．15
淀粉
0．01
0．00
制糖废液
2．30
0．18
回答下列问题。
（1）通常在实验室培养微生物时，需要对所需的玻璃器皿进行灭菌，灭菌的方
法有______（答出2 点即可）。
4
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（2）由实验结果可知，菌株C 生长的最适碳源是______；用菌株C 生产S 的最
适碳源是______。菌株C 的生长除需要碳源外，还需要______（答出2 点即
可）等营养物质。
（3）由实验结果可知，碳源为淀粉时菌株C 不能生长，其原因是______。
（4）若以制糖废液作为碳源，为进一步确定生产S 的最适碳源浓度，某同学进
行了相关实验。请简要写出实验思路：______。
（5）利用制糖废液生产S 可以实现废物利用，其意义是______（答出1 点即
可）。
考点2： 基因工程的原理及基本操作程序
考查方式：
本部分的命题形式多样，属于高考必考内容。试题情境主要来自生产生活
实际，与现实联系密切，核心素养侧重对科学探究和科学思维的考查
高考试题：
1．（2023·山东卷，25）科研人员构建了可表达J-V5 融合蛋白的重组质粒并
进行了检测，该质粒的部分结构如图甲所示，其中V5 编码序列表达标签短肽
V5。
（1）与图甲中启动子结合的酶是____________。除图甲中标出的结构外，作为
载体，质粒还需具备的结构有________________（答出2 个结构即可）。
（2）构建重组质粒后，为了确定J 基因连接到质粒中且插入方向正确，需进行
PCR 检测，若仅用一对引物，应选择图甲中的引物___________。已知J 基因转
录的模板链位于b 链，由此可知引物F1 与图甲中J 基因的_____________（填
“a 链”或“b 链”）相应部分的序列相同。
（3）重组质粒在受体细胞内正确表达后，用抗J 蛋白抗体和抗V5 抗体分别检
测相应蛋白是否表达以及表达水平，结果如图乙所示。其中，出现条带1 证明
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细胞内表达了__________，条带2 所检出的蛋白______________（填“是”或
“不是”）由重组质粒上的J 基因表达的。
2．（2023·全国乙卷，38）GFP 是水母体内存在的能发绿色荧光的一种蛋白。
科研人员以GFP 基因为材料，利用基因工程技术获得了能发其他颜色荧光的蛋
白，丰富了荧光蛋白的颜色种类。回答下列问题。
（1）构建突变基因文库，科研人员将GFP 基因的不同突变基因分别插入载体，
并转入大肠杆菌制备出GFP 基因的突变基因文库。通常，基因文库是指
_______。
（2）构建目的基因表达载体。科研人员从构建的GFP 突变基因文库中提取目
的基因（均为突变基因）构建表达载体，其模式图如下所示（箭头为GFP 突变
基因的转录方向）。图中①为_______；②为_______，其作用是_______；图中
氨苄青霉素抗性基因是一种标记基因，其作用是_______。
（3）目的基因的表达。科研人员将构建好的表达载体导入大肠杆菌中进行表达，
发现大肠杆菌有的发绿色荧光，有的发黄色荧光，有的不发荧光。请从密码子
特点的角度分析，发绿色荧光的可能原因是_______（答出1 点即可）。
（4）新蛋白与突变基因的关联性分析。将上述发黄色荧光的大肠杆菌分离纯化
后，对其所含的GFP 突变基因进行测序，发现其碱基序列与GFP 基因的不同，
将该GFP 突变基因命名为YFP 基因（黄色荧光蛋白基因）。若要通过基因工程
的方法探究YFP 基因能否在真核细胞中表达，实验思路是_______。
3．（2023·广东卷，20）种子大小是作物重要的产量性状。研究者对野生型拟
南芥（2n=10）进行诱变筛选到一株种子增大的突变体。通过遗传分析和测序，
发现野生型DAI 基因发生一个碱基G 到A 的替换，突变后的基因为隐性基因，
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据此推测突变体的表型与其有关，开展相关实验。
回答下列问题：
（1）拟采用农杆菌转化法将野生型DAI 基因转入突变体植株，若突变体表型
确由该突变造成，则转基因植株的种子大小应与_________植株的种子大小相近。
（2）用PCR 反应扩增DAI 基因，用限制性核酸内切酶对PCR 产物和
_________进行切割，用DNA 连接酶将两者连接。为确保插入的DAI 基因可以
正常表达，其上下游序列需具备_________。
（3）转化后，T-DNA（其内部基因在减数分裂时不发生交换）可在基因组单一
位点插入也可以同时插入多个位点。在插入片段均遵循基因分离及自由组合定
律的前提下，选出单一位点插入的植株，并进一步获得目的基因稳定遗传的植
株（如图），用于后续验证突变基因与表型的关系。
①农杆菌转化T0代植株并自交，将T1代种子播种在选择培养基上，能够萌发并
生长的阳性个体即表示其基因组中插入了_________。
②T1代阳性植株自交所得的T2代种子按单株收种并播种于选择培养基，选择阳
性率约_________%的培养基中幼苗继续培养。
③将②中选出的T2代阳性植株_________（填“自交”、“与野生型杂交”或
“与突变体杂交”）所得的T3代种子按单株收种并播种于选择培养基，阳性率
达到_________%的培养基中的幼苗即为目标转基因植株。为便于在后续研究中
检测该突变，研究者利用PCR 扩增野生型和突变型基因片段，再使用限制性核
酸内切酶X 切割产物，通过核酸电泳即可进行突变检测，相关信息见下，在电
泳图中将酶切结果对应位置的条带涂黑_________。
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4．（2023·江苏卷，22）为了将某纳米抗体和绿色荧光蛋白基因融合表达，运
用重组酶技术构建质粒，如图1 所示。请回答下列问题：
（1）分别进行PCR 扩增片段F1 与片段F2 时，配制的两个反应体系中不同的
有_________（2 分），扩增程序中最主要的不同是_________。
（2）有关基因序列如图2。引物F2-F、F1-R 应在下列选项中选用_________（2
分）。
EGFP
基
因
序
列
：
5'ATGGTGAGCAAGGGC-----------
GACGAGCTGTACAAG3'
AnB1
基
因
序
列
：
5'CATGTCCAGCTGCAG---------
CCAAAACCACAACCA3'
图2
A．ATGGTG------CAACCA B．TGGTTG------CACCAT
C．GACGAG------CTGCAG D．CTGCAG------CTCGTC
（3）将PCR 产物片段与线性质粒载体混合后，在重组酶作用下可形成环化质
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粒，直接用于转化细菌。这一过程与传统重组质粒构建过程相比，无需使用
的酶主要有______（2 分）。
（4）转化后的大肠杆菌需采用含有抗生素的培养基筛选，下列叙述错误的有
_______（2 分）。
A．稀释涂布平板需控制每个平板30~300 个菌落
B．抗性平板上未长出菌落的原因一般是培养基温度太高
C．抗性平板上常常会出现大量杂菌形成的菌落
D．抗性平板上长出的单菌落无需进一步划线纯化
（5）为了验证平板上菌落中的质粒是否符合设计，用不同菌落
的质粒为模板，用引物F1-F 和F2-R 进行了PCR 扩增，质粒
P1~P4 的扩增产物电泳结果如图3。根据图中结果判断，可
以舍弃的质粒有_________。
（6）对于PCR 产物电泳结果符合预期的质粒，通常需进一步通
过基因测序确认，原因是_________（2 分）。
5．（2023·全国甲卷，38）接种疫苗是预防传染病的一项重要措施，乙肝疫苗
的使用可有效阻止乙肝病毒的传播，降低乙型肝炎发病率。乙肝病毒是一种
DNA 病毒。重组乙肝疫苗的主要成分是利用基因工程技术获得的乙肝病毒表面
抗原（一种病毒蛋白）。回答下列问题。
（1）接种上述重组乙肝疫苗不会在人体中产生乙肝病毒，原因是_____。
（2）制备重组乙肝疫苗时，需要利用重组表达载体将乙肝病毒表面抗原基因
（目的基因）导入酵母细胞中表达。重组表达载体中通常含有抗生素抗性基因，
抗生素抗性基因的作用是_____。能识别载体中的启动子并驱动目的基因转录的
酶是_____。
（3）目的基因导入酵母细胞后，若要检测目的基因是否插入染色体中，需要从
酵母细胞中提取_____进行DNA 分子杂交，DNA 分子杂交时应使用的探针是
_____。
（4）若要通过实验检测目的基因在酵母细胞中是否表达出目的蛋白，请简要写
出实验思路。_____
6．（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。
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（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______。
7．（2022·广东卷，22）“绿水逶迤去，青山相向开”大力发展低碳经济已成
为全社会的共识。基于某些梭菌的特殊代谢能力，有研究者以某些工业废气
（含CO2等一碳温室气体，多来自高污染排放企业）为原料，通过厌氧发酵生
产丙酮，构建一种生产高附加值化工产品的新技术。
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回答下列问题：
（1）研究者针对每个需要扩增的酶基因（如图）设计一对________________，
利用PCR 技术，在优化反应条件后扩增得到目标酶基因。
（2）研究者构建了一种表达载体pMTL80k，用于在梭菌中建立多基因组合表
达库，经筛选后提高丙酮的合成量。该载体包括了启动子、终止子及抗生素抗
性基因等，其中抗生素抗性基因的作用是________________，终止子的作用是
________________。
（3）培养过程中发现重组梭菌大量表达上述酶蛋白时，出现了生长迟缓的现象，
推测其原因可能是________________，此外丙酮的积累会伤害细胞，需要进一
步优化菌株和工艺才能扩大应用规模。
（4）这种生产高附加值化工产品的新技术，实现了________________，体现了
循环经济特点。从“碳中和”的角度看，该技术的优势在于________________，
具有广泛的应用前景和良好的社会效益。
8．（2021·山东卷，25）人类γ 基因启动子上游的调控序列中含有 BCL11A
蛋白结合位点，该位点结合 BCL11A 蛋白后，γ 基因的表达被抑制。通过改变
该结合位点的序列，解除对γ 基因表达的抑制，可对某种地中海贫血症进行基
因治疗。科研人员扩增了γ 基因上游不同长度的片段，将这些片段分别插入表
达载体中进行转化和荧光检测，以确定 BCL11A 蛋白结合位点的具体位置。相
关信息如图所示。
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（1）为将扩增后的产物定向插入载体指导荧光蛋白基因表达，需在引物末端添
加限制酶识别序列。据图可知，在 F1～F7末端添加的序列所对应的限制酶是
____，在 R 末端添加的序列所对应的限制酶是_____。本实验中，从产物扩增
到载体构建完成的整个过程共需要____种酶。
（2）将构建的载体导入除去 BCL11A 基因的受体细胞，成功转化后，含 F1～
F6与 R 扩增产物的载体表达荧光蛋白，受体细胞有荧光，含 F7与 R 扩增产
物的受体细胞无荧光。含 F7 与 R 扩增产物的受体细胞无荧光的原因是____。
（3）向培养液中添加适量的雌激素，含 F1～F4与 R 扩增产物的受体细胞不再
有荧光，而含 F5～F6与 R 扩增产物的受体细胞仍有荧光。若γ 基因上游调控
序列上与引物序列所对应的位置不含有 BCL11A 蛋白的结合位点序列，据此结
果可推测，BCL11A 蛋白结合位点位于_____，理由是___。
9．（2021·广东卷，22）非细胞合成技术是一种运用合成生物学方法，在细胞
外构建多酶催化体系，获得目标产物
新技术，其核心是各种酶基因的挖掘、
表达等。中国科学家设计了4 步酶促反应的非细胞合成路线（如图），可直接
用淀粉生产肌醇（重要的医药食品原料），以期解决高温强酸水解方法造成的
严重污染问题，并可以提高产率。
回答下列问题：
（1）研究人员采用PCR 技术从土壤微生物基因组中扩增得到目标酶基因。此
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外，获得酶基因的方法还有___________。（答出两种即可）
（2）高质量的DNA 模板是成功扩增出目的基因的前提条件之一。在制备高质
量DNA 模板时必须除去蛋白，方法有___________。（答出两种即可）
（3）研究人员使用大肠杆菌BL21 作为受体细胞、pET20b 为表达载体分别进行
4 种酶的表达。表达载体转化大肠杆菌时，首先应制备___________细胞。为了
检测目的基因是否成功表达出酶蛋白，需要采用的方法有___________。
（4）依图所示流程，在一定的温度、pH 等条件下，将4 种酶与可溶性淀粉溶
液混合组成一个反应体系。若这些酶最适反应条件不同，可能导致的结果是
___________。在分子水平上，可以通过改变___________，从而改变蛋白质的
结构，实现对酶特性的改造和优化。
10．（2021·全国甲卷，38）12． 新冠疫情出现后，病毒核酸检测和疫苗接种
在疫情防控中发挥了重要作用。回答下列问题。
（1）新冠病毒是一种RNA 病毒，检测新冠病毒RNA（核酸检测）可以采取
RT-PCR 法。这种方法的基本原理是先以病毒RNA 为模板合成cDNA，这一过
程需要的酶是______，再通过PCR 技术扩增相应的DNA 片段。根据检测结果
判断被检测者是否感染新冠病毒。
（2）为了确保新冠病毒核酸检测的准确性，在设计PCR 引物时必须依据新冠
病毒RNA 中的______来进行。PCR 过程每次循环分为3 步，其中温度最低的一
步是______。
（3）某人同时进行了新冠病毒核酸检测和抗体检测（检测体内是否有新冠病毒
抗体），若核酸检测结果为阴性而抗体检测结果为阳性，说明______（答出1
种情况即可）；若核酸检测和抗体检测结果均为阳性，说明______。
（4）常见的病毒疫苗有灭活疫苗、蛋白疫苗和重组疫苗等。已知某种病毒的特
异性蛋白S（具有抗原性）的编码序列（目的基因）。为了制备蛋白疫苗，可
以通过基因工程技术获得大量蛋白S。基因工程的基本操作流程是______。
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