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专题12 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、掌技巧、攻薄弱
3.创新情境练：知情境练突破
4.限时提升练：（30min）综合能力提升
考点
三年考情分析
2025 考向预测
基因工程
（2024.湖南卷.T4）重组DNA 技术的基本
工具
（2024.山东卷.T13）DNA 的粗提取与鉴
定、PCR 扩增与电泳鉴定
（2024. 吉林卷.T7 ）DNA 的粗提取与鉴
定、PCR 扩增与电泳鉴定
（2024.新课标卷.T5）DNA 的粗提取与鉴
定、PCR 扩增与电泳鉴定
（2024.全国甲卷.T38）基因工程的基本操
作程序
（2024.北京卷.T20）基因工程的应用及蛋
白质工程
（2024.河北卷.T22）基因工程的应用及蛋
白质工程
考点预测：重组DNA 技术的基本工
具；DNA 的粗提取与鉴定、PCR 扩
增与电泳鉴定；基因工程的基本操
作程序；基因工程的应用及蛋白质
工程
考法预测：结合图像、表格等考查
学生分析问题的能力，以及应用基
因工程的基本知识解决实际问题的
能力
1. 重组DNA 技术的基本工具
（1）DNA 基因工程的基本工具
A）“分子手术刀”——限制性核酸内切酶（限制酶）
①来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。
②功能：能识别双链DNA 分子的某种特定的核苷酸序列，且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的
磷酸二酯键断开，因此具有专一性。
③结果：经限制酶切割产生的DNA 片段末端通常有两种形式：粘性末端和平末端。
B）“分子缝合针”——DNA 连接酶
两种DNA 连接酶（E·coliDNA
连接酶和
T4DNA
连接酶
）的比较：
区别：E·coli DNA
连接酶
来源于T4噬菌体，只能将双链DNA 片段互补的粘性末端之间的磷酸二酯键连
1
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接起来；而T4DNA
连接酶
能缝合两种末端，但连接平末端的之间的效率较低。
C） “分子运输车”——载体
最常用的载体是质粒，其它载体：噬菌体的衍生物、动植物病毒。
（2）DNA 的粗提取与鉴定
①提取DNA 的原理：利用DNA 不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精这一原理，可以初步分离DNA 与蛋白
质；DNA 在不同浓度的NaCl 溶液中溶解度不同，它能溶于2mol/L
的
NaCl
溶液
。
②鉴定DNA 的原理：在一定温度下，DNA
遇二苯胺试剂会呈现蓝色
，因此二苯胺试剂可以作为鉴定DNA
的试剂。
（3）利用PCR 获取和扩增目的基因
①含义：PCR 是聚合酶链式反应的缩写。
②基本条件：
场所：在一定的缓冲溶液中进行，其中一般要添加
Mg2
＋
。
DNA 复制的模板：DNA 母链。
合成子链的原料：4 种脱氧核苷酸。
酶：耐高温的
DNA
聚合酶
，其作用是催化合成DNA 子链。
引物：其作用是使DNA 聚合酶能够从引物的3′ 端
开始连接脱氧核苷酸。
④过程：
变性：当温度上升到90
℃
时，双链DNA 解聚为单链。
复性：当温度下降到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：当温度上升到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。
⑤操作：PCR 过程可以在PCR
扩增仪
中自动完成。
⑥鉴定：常采用琼脂糖凝胶电泳来鉴定PCR 的产物。
（4）基因表达载体的构建（基因工程的核心）
①表示启动子，它是一段有特殊序列结构的DNA 片段，位于基因的上游，
紧挨转录的起始位点，它是RNA 聚合酶识别和结合的部位，其作用是驱动基因
转
录出mRNA，最终表达出人类所需要的蛋白质。
②表示终止子，位于基因的下游，是一段有特殊序列结构的DNA 短片段，其作
用是能够使转录在所需要的地方停止下来。
③表示标记基因，其作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来，
如抗生素抗性基因就可以作为这种基因。
（5）目的基因导入受体细胞的方法：农杆菌转化法和花粉管通道法、显微注射技术、Ca2+处理法(感受态
细胞法或CaCl2法)
（6）目的基因的检测与鉴定
方法：①分子生物学水平的检测：
通过PCR 等技术检测受体细胞的染色体DNA 上是否插入了目的基因。
2
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利用PCR 技术检测目的基因是否转录出了mRNA。
用相应抗体进行抗原—抗体杂交检测目的基因是否翻译成蛋白质等。
②个体水平的鉴定：除进行分子水平检测外，还需要进行个体生物学水平的鉴定。
（7）DNA 片段的扩增及电泳鉴定
琼脂糖凝胶电泳
：DNA 分子具有可解离的基团，在一定的pH 下,这些基团可以带上正电荷或负电荷。
在电场的作用下，这些带电分子会向着与它所带电荷相反的电极移动，这个过程就是电泳。PCR 的产物一
般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定。在凝胶中DNA 分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA 分子的大小和构象等
有关。凝胶中的DNA 分子通过染色，可以在波长为300nm 的紫外灯下被检测出来。
2.蛋白质工程
基本途径：预期的蛋白质功能→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。
长难句作答：
1.
质粒载体作为基因工程的工具，应具备的基本条件：能在宿主细胞内稳定存在并大量复制、
具有标记基因、具有一个至多个限制酶切割位点。
2.
基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤：目的基因的获取、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。
3.
启动子的位置和生物作用：启动子是位于基因上游的一段有特殊序列结构的
DNA
片段，是
RNA
聚合酶识别和结合的部位，它能驱动基因转录出
mRNA
。
4.
农杆菌转化法中农杆菌的作用：农杆菌可在自然条件下侵染双子叶植物和裸子植物，其细胞
内所含有的
Ti 质粒上的
T －
DNA
可转移并整合到受体细胞染色体的
DNA
上。
5.
转移的基因能在受体细胞内表达的原因：生物界共用同一套遗传密码。
6.
用两种不同限制酶同时处理质粒和含目的基因的片段的主要优点：可以防止质粒和含目的基
因的外源
DNA
片段自身环化和反向连接。
7.
目的基因能在受体细胞中稳定遗传的关键：目的基因能够在受体细胞的基因组中稳定存在，
且能够正常表达。
高分解题技巧：
1. 归纳：启动子、终止子、起始密码子、终止密码子对比
启动子：DNA 片段，位于目的基因上游，功能是RNA 聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出
mRNA。
终止子：DNA 片段，位于目的基因下游，功能是使转录在所需要的地方停下来。
起始密码子：mRNA 上三个相邻的碱基，位于mRNA 首端，作用是翻译的起始信号（编码氨基酸）。
终止密码子：mRNA 上三个相邻的碱基，mRNA 尾端，作用是翻译的结束信号（不编码氨基酸）。
2. 乳腺生物反应器与工程菌的比较
比较内容
乳腺生物反应器
工程菌
含义
让外源基因在哺乳动物的乳腺中特
异表达，利用动物的乳腺组织生产
药物蛋白
指用基因工程的方法，使外源基因得到
高效表达的微生物
基因表达
合成的药物蛋白与天然蛋白相同
细菌合成的药物蛋白可能没有活性
3
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受体细胞
动物受精卵
微生物细胞
目的基因
导入方式
显微注射法
Ca2＋处理法
生产条件
不需要严格灭菌，温度等外界条件
对其影响不大
需要严格灭菌，严格控制工程菌所需的
温度、pH、营养物质浓度等外界条件
药物提取
从动物乳汁中提取
从微生物细胞或其培养液中提取
3. 易错易混
（1）
DNA 粗提取不能用哺乳动物成熟的红细胞作实验材料，原因是哺乳动物成熟的红细胞无细胞核(无
DNA)。
（2）
二苯胺试剂要现配现用 ，否则会影响鉴定的效果。
（建议用时：10 分钟）
1.【考古】我国考古学家利用现代人的DNA 序列设计并合成了一种类似磁铁的“引子”,成功将极其微量的
古人类DNA 从提取自土壤沉积物的多种生物的DNA 中识别并分离出来,用于研究人类起源及进化。下列说法
正确的是( )
A.“引子”的彻底水解产物有两种
B.设计“引子”的DNA 序列信息只能来自核DNA
C.设计“引子”前不需要知道古人类的DNA 序列
D.土壤沉积物中的古人类双链DNA 可直接与“引子”结合从而被识别
【答案】C
【来源】2021 年新高考山东生物高考真题
【分析】根据题干信息“利用现代人的 DNA 序列设计并合成了一种类似磁铁的“引子”，成功将极其微
量的古人类 DNA 从提取自土壤沉积物中的多种生物的 DNA 中识别并分离出来”，所以可以推测“因
子”是一段单链DNA 序列，根据碱基互补配对的原则去探测古人类DNA 中是否有与该序列配对的碱基序
列。
【详解】A、根据分析“引子”是一段DNA 序列，彻底水解产物有磷酸、脱氧核糖和四种含氮碱基，共6
种产物，A 错误；
B、由于线粒体中也含有DNA，因此设计“引子”的 DNA 序列信息还可以来自线粒体DNA，B 错误；
C、根据题干信息“利用现代人的 DNA 序列设计并合成了引子”，说明设计“引子”前不需要知道古人类
的 DNA 序列，C 正确；
D、土壤沉积物中的古人类双链 DNA 需要经过提取，且在体外经过加热解旋后，才能与“引子”结合，
而不能直接与引子结合，D 错误。
4
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故选C。
2.【羊瘙痒病】羊瘙痒病是感染性蛋白粒子PrPSc引起的。某些羊体内存在蛋白质PrPc,但不发病。当羊感
染了PrPSc后,PrPSc将PrPc不断地转变为PrPSc,导致PrPSc积累,从而发病。把患瘙痒病的羊组织匀浆接种到
小鼠后,小鼠也会发病。下列分析合理的是
( )
A.动物体内的 PrPSc可全部被蛋白酶水解
B.患病羊体内存在指导PrPSc合成的基因
C.产物PrPSc对PrPc转变为PrPSc具有反馈抑制作用
D.给PrPc基因敲除小鼠接种PrPSc,小鼠不会发病
【答案】D
【来源】2022 年1 月新高考浙江省生物高考真题
【分析】基因敲除是用含有一定已知序列的DNA 片段与受体细胞基因组中序列相同或相近的基因发生同源
重组，整合至受体细胞基因组中并得到表达的一种外源DNA 导入技术。它是针对某个序列已知但功能未知
的序列，改变生物的遗传基因，令特定的基因功能丧失作用，从而使部分功能被屏蔽，并可进一步对生物
体造成影响，进而推测出该基因的生物学功能。
【详解】A、由题干可知PrPSc可将PrPc不断地转变为PrPSc，导致PrPSc在羊体内积累，说明PrPSc不会全部被
蛋白酶水解，A 错误；
B、患病羊体内不存在指导PrPSc合成的基因，但存在指导蛋白质PrPc合成的基因，PrPc合成后，PrPSc将PrPc
不断地转变为PrPSc，导致PrPSc积累，从而使羊发病，B 错误；
C、由题干可知当羊感染了PrPSc后，PrPSc将PrPc不断地转变为PrPSc，导致PrPSc积累，从而使羊发病，说明
产物PrPSc对PrPc转变为PrPSc不具有反馈抑制作用，C 错误；
D、小鼠的PrPc基因敲除后，不会表达产生蛋白质PrPc，因此小鼠接种PrPSc后，不会出现PrPc转变为
PrPSc，也就不会导致PrPSc积累，因此小鼠不会发病，D 正确。
故选D。
3．【双抗玉米】抗虫和耐除草剂玉米双抗12-5 是我国自主研发的转基因品种。为给监管转基因生物安全
提供依据,采用PCR 方法进行目的基因监测,反应程序如图所示。下列叙述正确的是( )
A.预变性过程可促进模板DNA 边解旋边复制
B.后延伸过程可使目的基因的扩增更加充分
C.延伸过程无需引物参与即可完成半保留复制
5
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D.转基因品种经检测含有目的基因后即可上市
【答案】B
【来源】2022 年新教材辽宁生物高考真题
【分析】PCR 过程为：①变性，当温度上升到90℃以上时，氢键断裂，双链DNA 解旋为单链；②复性，当
温度降低到50℃左右是，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA 结合；③延伸，温度上升到72℃左
右，溶液中的四种脱氧核苷酸，在DNA 聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA 链。
【详解】A、预变性是使模板DNA 充分变性，A 错误；
B、后延伸过程后延伸是为了让引物延伸完全并让单链产物完全退火形成双链结构，可使目的基因的扩增
更加充分，B 正确；
C、延伸过程需引物参与，C 错误；
D、转基因品种不只需要检测是否含有目的基因，还要检测是否表达，还有安全性问题，D 错误；
故选B。
4.【PRRSV 病毒】CD163 蛋白是PRRSV(病毒)感染家畜的受体。为实时监控CD163 蛋白的表达和转运过程,
将红色荧光蛋白RFP 基因与CD163 基因拼接在一起(如图),使其表达成一条多肽。该拼接过程的关键步骤是
除去
( )
A.CD163 基因中编码起始密码子的序列
B.CD163 基因中编码终止密码子的序列
C.RFP 基因中编码起始密码子的序列
D.RFP 基因中编码终止密码子的序列
【答案】B
【来源】2023 年新高考辽宁卷高考真题生物试卷
【分析】基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因启动子终止子和标记
基因等。
【详解】为实时监控CD163 蛋白的表达和转运过程，则拼接在一起的红色荧光蛋白RFP 基因与CD163 基因
都得转录和翻译，使其表达成一条多肽，因此拼接在一起的CD163 基因转录形成的mRNA 中不能出现终止
密码子，否则红色荧光蛋白RFP 基因转录形成的mRNA 不能进行翻译，无法合成红色荧光蛋白，因此该拼
接过程的关键步骤是除去CD163 基因中编码终止密码子的序列，B 符合题意，ACD 不符合题意。
故选B。
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（建议用时：30 分钟）
一、
单选题
1. （2024·湖南卷）某同学将质粒DNA 进行限制酶酶切时,发现DNA 完全没有被酶切,分析可能的原因并提出
解决方法。下列叙述错误的是( )
A.限制酶失活,更换新的限制酶
B.酶切条件不合适,调整反应条件如温度和酶的用量等
C.质粒DNA 突变导致酶识别位点缺失,更换正常质粒DNA
D.酶切位点被甲基化修饰,换用对DNA 甲基化不敏感的限制酶
【答案】B
【来源】2024 年新课标湖南高考真题生物试卷
【分析】酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，大多数是蛋白质，少部分是RNA，酶具有特异性、高
效性、易受环境因素影响等特点。限制酶特异性识别并切割DNA 上的特定位点。
【详解】A、限制酶失活会使DNA 完全不被酶切，此时应更换新的限制酶，A 正确；
B、酶切条件不合适通常会使切割效果下降，调整反应条件如温度和PH 等，调整酶的用量没有作用，B 错
误；
C、质粒DNA 突变会导致限制酶识别位点缺失，进而造成限制酶无法进行切割，此时应更换为正常质粒，C
正确；
D、质粒DNA 上酶切位点被甲基化修饰，会导致对DNA 甲基化敏感的限制酶无法进行酶切，此时应换用对
DNA 甲基化不敏感的限制酶，D 正确。
故选B。
2.（2024·山东卷）关于“DNA 的粗提取与鉴定”实验,下列说法正确的是( )
A.整个提取过程中可以不使用离心机
B.研磨液在4 ℃冰箱中放置几分钟后,应充分摇匀再倒入烧杯中
C.鉴定过程中DNA 双螺旋结构不发生改变
D.仅设置一个对照组不能排除二苯胺加热后可能变蓝的干扰
【答案】A
【来源】2024 年新课标高考真题山东卷生物
【分析】DNA 的粗提取与鉴定的实验原理是： ①DNA 的溶解性，DNA 和蛋白质等其他成分在不同 浓度的
氯化钠溶液中的溶解度不同，利用这一特点可 以选择适当浓度的盐溶液可以将DNA 溶解或析出， 从而达
到分离的目的; ②DNA 不溶于酒精溶液，细胞中的某些蛋白质可以溶解于酒精，利用这一原理可以将蛋白
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质和DNA 进一步分离; ③在沸水浴的条件下DNA 遇二苯胺会呈现蓝色。
【详解】A、在DNA 的粗提取与鉴定实验中，可将获得的研磨液用纱布过滤后，在4℃的冰箱中放置几分
钟，再取上清液，也可以直接将研磨液用离心机进行离心后取上清液，A 正确；
B、研磨液在4℃冰箱中放置几分钟后，DNA 在上清液中，应取上清液倒入烧杯中，B 错误；
C、鉴定过程中用沸水浴加热，DNA 双螺旋结构会发生改变，C 错误；
D、加入二苯胺试剂后沸水浴处理的时间要在5 分钟以上，且要等到冷却后再观察结果，这样才可以观察
到较为明显的显色反应，仅设置一个对照组可以排除二苯胺加热后可能变蓝的干扰，D 错误。
故选A。
3.（2024·吉林卷）关于采用琼脂糖凝胶电泳鉴定PCR 产物的实验,下列叙述正确的是( )
A.琼脂糖凝胶浓度的选择需考虑待分离DNA 片段的大小
B.凝胶载样缓冲液中指示剂的作用是指示DNA 分子的具体位置
C.在同一电场作用下,DNA 片段越长,向负极迁移速率越快
D.琼脂糖凝胶中的DNA 分子可在紫光灯下被检测出来
【答案】A
【来源】2024 年新课标高考生物真题吉林卷
【分析】琼脂糖凝胶电泳鉴定PCR 产物的原理主要基于DNA 分子在电场作用下的迁移行为以及琼脂糖凝胶
的特性。
【详解】A、琼脂糖凝胶的浓度会影响DNA 分子在凝胶中的迁移率和分辨率，琼脂糖凝胶的浓度通常是根
据所需分离的DNA 片段大小来选择的。对于较大的DNA 片段，比如基因组DNA 或质粒DNA，通常选择较
低浓度的琼脂糖凝胶，因为它们需要更大的孔径来有效迁移。而对于较小的DNA 片段，比如PCR 产物或酶
切片段，则需要选择较高浓度的琼脂糖凝胶，以提供更好的分辨率和分离效果，A 正确；
B、 凝胶载样缓冲液指示剂通常是一种颜色较深的染料，可以作为电泳进度的指示分子， 当溴酚蓝到凝
胶2/3 处时(可看蓝色条带)，则停止电泳，B 错误；
C、在琼脂糖凝胶电泳中，当电场作用时，DNA 片段实际上是向正极迁移的，而不是向负极迁移。同时，
DNA 片段的迁移速率与其大小成反比，即DNA 片段越长，迁移速率越慢，C 错误；
D、琼脂糖凝胶中的DNA 分子需染色后，才可在波长为300nm 的紫外灯下被检测出来，D 错误。
故选A。
4.（2024·新课标卷）某种二倍体植物的P1和P2植株杂交得F1,F1自交得F2。对个体的DNA 进行PCR 检测,产
物的电泳结果如图所示,其中①~⑧为部分F2个体,上部2 条带是一对等位基因的扩增产物,下部2 条带是另
一对等位基因的扩增产物,这2 对等位基因位于非同源染色体上,下列叙述错误的是( )
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A.①②个体均为杂合体,F2中③所占的比例大于⑤
B.还有一种F2个体的PCR 产物电泳结果有3 条带
C.③和⑦杂交子代的PCR 产物电泳结果与②⑧电泳结果相同
D.①自交子代的PCR 产物电泳结果与④电泳结果相同的占1/2
【答案】D
【来源】2024 年全国高考真题新课标理综生物试卷（山西、河南、云南、新疆）
【分析】基因自由组合定律的实质是：位于非同源染色体上的非等位基因的分离或自由组合是互不干扰的；
在减数分裂过程中，同源染色体上的等位基因彼此分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。
【详解】A、由题可知，这2 对等位基因位于非同源染色体上，假设A/a 为上部两条带的等位基因，B/b 为
下部两条带的等位基因，由电泳图可知P1为AAbb，P2为aaBB，F1为AaBb，F2中①AaBB②Aabb 都为杂合
子，③AABb 占F2的比例为
，⑤AABB 占F2的比例为
，A 正确；
B、电泳图中的F2的基因型依次为：AaBB、Aabb、AABb、aaBB、AABB、AAbb、aabb、AaBb，未出现的基
因型为aaBb，其个体PCR 产物电泳结果有3 条带，B 正确；
C、③AABb 和⑦aabb 杂交后代为Aabb、 AaBb，其PCR 产物电泳结果与②⑧电泳结果相同，C 正确；
D、①AaBB 自交子代为，AABB（
）、AaBB（
）、aaBB（
），其PCR 产物电泳结果与④aaBB 电泳结
果相同的占
，D 错误。
故选D。
5.（2024·山东卷）制备荧光标记的DNA 探针时,需要模板、引物、DNA 聚合酶等。在只含大肠杆菌DNA 聚合
酶、扩增缓冲液、H2O 和4 种脱氧核苷酸(dCTP、dTTP、dGTP 和碱基被荧光标记的dATP)的反应管①~④中,
分别加入如表所示的适量单链DNA。已知形成的双链DNA 区遵循碱基互补配对原则,且在本实验的温度条件
下不能产生小于9 个连续碱基对的双链DNA 区。能得到带有荧光标记的DNA 探针的反应管有( )
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A.①② B.②③ C.①④ D.③④
【答案】D
【来源】2024 年新课标高考真题山东卷生物
【分析】子链的延伸方向为5'→3'，由题意可知，在本实验的温度条件下不能产生小于9 个连续碱基对的
双链DNA 区，要能得到带有荧光标记的DNA 探针，需要能根据所提供的模板进行扩增，且扩增子链种含
有A。
【详解】分析反应管①～④中分别加入的适量单链DNA 可知，①中两条单链DNA 分子之间具有互补的序列，但
双链DNA 区之外的3'端无模板，因此无法进行DNA 合成，不能得到带有荧光标记的DNA 探针；②中单链DNA
分子内具有自身互补的序列，由于在本实验的温度条件下不能产生小于9 个连续碱基对的双链DNA 区，故一条
单链DNA 分子不发生自身环化，但两条链可以形成双链DNA 区，由于DNA 合成的链中不含碱基A，不能得到带
有荧光标记的DNA 探针；③中两条单链DNA 分子之间具有互补的序列，且双链DNA 区之外的3'端有模板和碱基
T，因此进行DNA 合成能得到带有荧光标记的DNA 探针；④中单链DNA 分子内具有自身互补的序列，一条单链
DNA 分子不发生自身环化，两条链可以形成双链DNA 区，且双链DNA 区之外的3'端有模板和碱基T，因此进行
DNA 合成能得到带有荧光标记的DNA 探针。
综上，能得到带有荧光标记的DNA 探针的反应管有③④。
故选D。
6.（2024·江西卷）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( )
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A.图中表明,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Nco Ⅰ和Kpn Ⅰ构建重组质粒
【答案】A
【来源】2024 年江西高考真题生物试卷
【分析】基因工程技术的基本步骤：
（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR 技术扩增和人工合成；
（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标
记基因等，标记基因可便于目的基因的鉴定和筛选。
（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的
方法有农杆菌转化法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因
导入微生物细胞的方法是Ca2+转化法；
（4）目的基因的检测与鉴定：包括分子水平上的检测和个体水平上的鉴定。
【详解】 A、上图表明，可以从酿酒酵母S 中分离得到目的基因gadB，A 正确。
B、题意显示，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，E．
coliB 中能表达L-谷氨酸脱羧酶（GadB），因此可用E．coliB 发酵生产γ-氨基丁酸，该过程中L-谷氨酸钠的
作用不是供能，B 错误；
C、E．coliA 中没有L-谷氨酸脱羧酶（GadB），因而不能降解L-谷氨酸，而E．coliB 中含有该酶的基因，因
而能高效降解L-谷氨酸，高效生产γ-氨基丁酸，C 错误；
D、图中质粒下方括号内备注含多克隆位点，表明质粒上含有多种限制酶的识别序列，但无法判断能否用
其他酶代替，D 错误。
故选A。
8.（2024·浙江卷）关于生物技术的安全与伦理问题在我国相关法规明令禁止的是( )
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A.试管动物的培育
B.转基因食品的生产
C.治疗性克隆的研究
D.生物武器的发展和生产
【答案】D
【来源】2024 年1 月浙江省普通高校招生选考科目考试生物学试题
【分析】1、我国政府一再重申 四不原则:不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验。
2、2010 年，在第65 届联合国大会上，我国政府重申支持《禁止生物武器公约》的宗旨和目标，全面、严
格履行公约义务，支持不断加强公约的约束力，并主张全面禁止和彻底销毁生物武器等各类大规模杀伤性
武器。
【详解】A、试管动物的培育属于胚胎工程，没有禁止，A 正确；
B、我国目前不反对转基因的食品的生产，B 正确；
C、中国政府禁止生殖性克隆，不反对治疗性克隆，C 正确；
D、生物武器致病能力强、攻击范围广，世界范围内应全面禁止生物武器，D 错误。
故选D。
9.（2024·新课标卷）某同学拟用限制酶(酶1、酶2、酶3 和酶4)、DNA 连接酶为工具,将目的基因(两端
含相应限制酶的识别序列和切割位点)和质粒进行切割、连接,以构建重组表达载体。限制酶的切割位点如
图所示。
下列重组表达载体构建方案合理且效率最高的是 ( )
A.质粒和目的基因都用酶3 切割,用E.coli DNA 连接酶连接
B.质粒用酶3 切割、目的基因用酶1 切割,用T4 DNA 连接酶连接
C.质粒和目的基因都用酶1 和酶2 切割,用T4 DNA 连接酶连接
D.质粒和目的基因都用酶2 和酶4 切割,用E.coli DNA 连接酶连接
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【答案】C
【来源】2023 年五省新课标高考真题理综生物试题
【分析】DNA 连接酶：
（1）根据酶的来源不同分为两类：E.coliDNA 连接酶、T4DNA 连接酶。这二者都能连接黏性末端，此外
T4DNA 连接酶还可以连接平末端，但连接平末端时的效率比较低。
（2）DNA 连接酶连接的是两个核苷酸之间的磷酸二酯键。
【详解】A、酶3 切割后得到的是平末端，应该用T4 DNA 连接酶连接，A 错误；
B、质粒用酶3 切割后得到平末端，目的基因用酶1 切割后得到的是黏性末端，二者不能连接，B 错误；
C、质粒和目的基因都用酶1 和酶2 切割后得到黏性末端，用T4 DNA 连接酶连接后，还能保证目的基因在
质粒上的连接方向，此重组表达载体的构建方案最合理且高效，C 正确；
D、若用酶2 和酶4 切割质粒和目的基因，会破坏质粒上的抗生素抗性基因，连接形成的基因表达载体缺少
标记基因，无法进行后续的筛选，D 错误。
故选C。
二、
综合题
10. （2024·全国甲卷） 某同学采用基因工程技术在大肠杆菌中表达蛋白E。回答下列问题。
(1)该同学利用PCR 扩增目的基因。PCR 的每次循环包括变性、复性、延伸3 个阶段,其中DNA 双链打开成为
单链的阶段是 。
(2)质粒载体上有限制酶a、b、c 的酶切位点,限制酶的切割位点如图所示。构建重组质粒时,与用酶a 单酶
切相比,用酶a 和酶b 双酶切的优点体现在 (答出2 点即
可);使用酶c 单酶切构建重组质粒时宜选用的连接酶是 。
(3)将重组质粒转入大肠杆菌前,通常先将受体细胞处理成感受态,感受态细胞的特点是 。若要
验证转化的大肠杆菌中含有重组质粒,简要的实验思路和预期结果是 。
(4)蛋白E 基因中的一段DNA 编码序列(与模板链互补)是GGGCCCAAGCTGAGATGA,编码从GGG 开始,部分密码子
见表。若第一个核苷酸G 缺失,则突变后相应肽链的序列是 。
氨基酸
密码子
氨基酸
密码子
赖氨酸
AAG
亮氨酸
CUG
精氨酸
AGA
甘氨酸
GGC
丝氨酸
AGC
GGG
脯氨酸
CCA
终止
UGA
CCC
【答案】(1) 变性 氢键
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(2) 避免目的基因和质粒的任意连接、防止目的基因和质粒的自身环化 T4DNA 连接酶
(3) 细胞处于一种能吸收周围环境中DNA 分子的生理状态 利用DNA 分子杂交技术，将大肠杆菌
的基因组DNA 提取出来，在含有目的基因的DNA 片段上用放射性同位素等作标记，以此作为探针，使探
针与基因组DNA 杂交，如果显示出杂交带，表明大肠杆菌中含有重组质粒
(4)甘氨酸-脯氨酸-丝氨酸
【来源】2024 年全国甲卷理综生物高考真题试卷
【详解】（1）PCR 的每次循环包括变性、复性、延伸3 个阶段，其中DNA 双链打开成为单链的阶段是变性，
引物与模板DNA 链碱基之间的化学键是氢键。
（2）构建重组质粒时，与单一酶酶切相比，采用的双酶切方法，可以形成不同的黏性末端，双酶切可以
避免目的基因和质粒的反向连接、目的基因和质粒的自身环化。酶c 单酶切后形成平末端，需用T4DNA 连
接酶连接。
（3）大肠杆菌细胞最常用的转化方法是：首先用Ca2+处理细胞，使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA
分子的生理状态，这种细胞称为感受态细胞。若要验证转化的大肠杆菌中含有重组质粒，可利用DNA 分子
杂交技术，将大肠杆菌的基因组DNA 提取出来，在含有目的基因的DNA 片段上用放射性同位素等作标记，
以此作为探针，使探针与基因组DNA 杂交，如果显示出杂交带，表明大肠杆菌中含有重组质粒
（4）蛋白E 基因中的一段DNA 编码序列是GGGCCCAAGCTGAGATGA，编码链与模板链互补，模板链与
mRNA 互补，因此mRNA 上的序列为GGGCCCAAGCUGAGAUGA，若第一个核苷酸G 缺失，则mRNA 上的序
列变为GGCCCAAGCUGAGAUGA，肽链序列是甘氨酸-脯氨酸-丝氨酸。
11. （2024·吉林卷）将天然Ti 质粒改造成含有Vir 基因的辅助质粒(辅助T-DNA 转移)和不含有Vir 基因、
含有T-DNA 的穿梭质粒,共同转入农杆菌,可提高转化效率。细菌和棉花对密码子偏好不同,为提高翻译效率,
增强棉花抗病虫害能力,进行如下操作。回答下列问题。
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注:F1~F3,R1~R3 表示引物;T-DNA-LB 表示左边界;T-DNA-RB 表示右边界;Ori 表示复制原点;KanR表示卡那霉
素抗性基因;HygBR表示潮霉素B 抗性基因。
(1)从苏云金杆菌提取DNA 时,需加入蛋白酶,其作用是 。提取过程中加入体积分数为95%的预冷酒
精,其目的是 。
(2)本操作中获取目的基因的方法是 和 。
(3)穿梭质粒中p35s 为启动子,其作用是 ,驱动目的基因转录;插入两个p35s 启动子,其目的可能是
。
(4)根据图中穿梭质粒上的KanR和HygBR两个标记基因的位置,用 基因对应的抗生素初步筛选转化
的棉花愈伤组织。
(5)为检测棉花植株是否导入目的基因,提取棉花植株染色体DNA 作模板,进行PCR,应选用的引物是
和 。
(6)本研究采用的部分生物技术属于蛋白质工程,理由是 (单选)。
A.通过含有双质粒的农杆菌转化棉花细胞
B.将苏云金杆菌Bt 基因导入棉花细胞中表达
C.将1~1 362 基因序列改变为棉花细胞偏好密码子的基因序列
D.用1~1 362 合成基因序列和1 363~1 848 天然基因序列获得改造的抗虫蛋白
【答案】(1) 除去蛋白质杂质 溶解蛋白质等物质，析出不溶于酒精的DNA
(2) PCR 技术扩增 人工合成
(3) RNA 聚合酶识别并结合的部位 增强目的基因的表达
(4)HygBR
(5) F3 R2
(6)D
【来源】2024 年新课标高考生物真题吉林卷
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【详解】（1）从苏云金杆菌提取DNA 时，需加入蛋白酶，其作用是除去蛋白质杂质。研磨液中的SDS 能
使蛋白质变性，因此无需担心DNA 酶水解DNA。但即使有蛋白质变性剂使蛋白质变性改变其理化性质，仍
然有可溶性、不溶性的蛋白质杂志通过沉淀、过滤等物理方式难以去除，因此为了获得较纯的DNA，保证
提取的DNA 作为PCR 模板的品质，需要加入蛋白酶。提取过程中加入体积分数为95%的预冷酒精，其目的
是溶解蛋白质等物质，析出不溶于酒精的DNA。
（2）本操作中获取目的基因的方法是人工合成和PCR 技术扩增。
（3）穿梭质粒中p35s 为启动子，其作用是RNA 聚合酶识别并结合的部位，驱动目的基因转录；插入两个
p35s 启动子，其目的可能是增强目的基因的表达。
（4）结合基因表达载体的示意图，根据图中穿梭质粒上的KanR和HygBR两个标记基因的位置，用HygBR基
因对应的抗生素初步筛选转化的棉花愈伤组织。
（5）为检测棉花植株是否导入目的基因，提取棉花植株染色体DNA 作模板，进行PCR，应选用的引物是
F3和R2。
（6）蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过改造或合成基因，
来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求，本研究采用的部分生物技术
属于蛋白质工程，理由是用1-1362 合成基因序列和1363-1848 天然基因序列获得改造的抗虫蛋白，将1-
1362 基因序列改变为棉花细胞偏好密码子的基因序列，未产生新的蛋白质，不属于蛋白质工程。
ABC 不符合题意，D 符合题意。
故选D。
12. （2024·甘肃卷）源于细菌的纤维素酶是一种复合酶，能降解纤维素。为了提高纤维素酶的降解效率，
某课题组通过筛选高产纤维素酶菌株，克隆表达降解纤维素的三种酶（如下图），研究了三种酶混合的协
同降解作用，以提高生物质资源的利用效率。回答下列问题。
(1)过程①②采用以羧甲基纤维素钠为唯一碳源的培养基筛选菌株X，能起到筛选作用的原因是 。高
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产纤维素酶菌株筛选时，刚果红培养基上的菌落周围透明圈大小反映了 。
(2)过程④扩增不同目的基因片段需要的关键酶是 。
(3)过程⑤在基因工程中称为 ，该过程需要的主要酶有 。
(4)过程⑥大肠杆菌作为受体细胞的优点有 。该过程用Ca2+处理细胞，使其处于一种 的生理状
态。
(5)课题组用三种酶及酶混合物对不同生物质原料进行降解处理，结果如下表。表中协同系数存在差异的原
因是 （答出两点）。
生物质原料
降解率（%）
协同系数
酶A
酶B
酶C
混1
混2
混1
混2
小麦秸秆
7.08
6.03
8.19
8.61
26.98
74.33
114.64
玉米秸秆
2.62
1.48
3.76
3.92
9.88
24.98
77.02
玉米芯
0.62
0.48
0.86
0.98
6.79
1.82
11.34
注：混1 和混2 表示三种酶的混合物
【答案】(1) 只有能利用羧甲基纤维素钠的微生物才能生长繁殖 菌落产生的纤维素酶的活性和量
有关
(2)耐高温的DNA 聚合酶
(3) 基因表达载体的构建 限制酶、DNA 连接酶
(4) 繁殖能力强、生理结构和遗传物质简单、对环境因素敏感、容易进行遗传操作等 能吸收周围
环境中DNA 分子
(5)生物质原料不同；混合物中不同酶的含量不同
【来源】2024 年新课标甘肃高考生物试卷
【详解】（1）选择培养基是指一类根据特定微生物的特殊营养要求或其对某理化因素抗性的原理而设计
的培养基。具有只允许特定的微生物生长，而同时抑制或阻止其他微生物生长的功能。在以羧甲基纤维素
钠为唯一碳源的选择培养基中，只有能利用羧甲基纤维素钠的微生物才能生长繁殖。
刚果红能与培养基中的纤维素形成红色复合物，使得含有纤维素的培养基呈现红色。当纤维素被纤维素酶
分解时，刚果红与纤维素的复合物无法形成，培养基中就会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈。这个透
明圈的大小直接反映了纤维素分解菌分解纤维素的能力。透明圈越大，说明纤维素分解菌分解纤维素的能
力越强，即菌落产生的纤维素酶的活性强、量多。
（2）扩增目的基因片段在PCR 仪中进行，因此需要耐高温的DNA 聚合酶。
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（3）根据图示中酶基因与质粒载体经过过程⑤构成重组质粒，推导出过程⑤为基因表达载体的构建，该
过程需要限制酶和DNA 连接酶。
（4）大肠杆菌作为受体细胞的优点繁殖能力强、生理结构和遗传物质简单、对环境因素敏感、容易进行
遗传操作等。
先用Ca2+ 处理细胞，使其成为感受态细胞，使其处于一种能吸收周围环境中DNA 分子的生理状态。将重
组质粒加于缓冲液中与感受态细胞混合，在一定的温度下促进感受态细胞吸收DNA 分子，完成转化过程。
（5）分析表格可知，表中协同系数共3 行2 列，彼此都不同，因此需要对行、列分别进行分析，各自得出
一个原因，正好满足题干要求的2 点。 对比同一列的协同系数，如倒数第2 列（混1）的3 行，从上到下
分别为74.33、24.98、1.82，它们有差异的原因在于这三行的“生物质原料”不同（分别是小麦秸秆、玉
米秸秆、玉米芯），这是3 个数据的自变量，也是因变量协同系数不同的原因。最后一列（混2）的数据
也是如此。 对比同一行的协同系数，如第1 行（小麦秸秆）的2 列，从左到右的分别为74.33、114.64，
这两个数据有差异的原因显然在于混1、混2 的不同，混1、混2 表示酶A、酶B、酶C 三种酶的混合物，
由于三种酶的配比不同，即混合物中不同酶的含量不同，导致混1、混2 协同系数有差异。下方两行（玉
米秸秆、玉米芯）的数据也是如此。 综上，表中3 行2 列的协同系数存在差异的原因有两个，其一是生物
质原料存在差异，其二是混合物中不同酶的含量不同。
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