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专题16 基因工程
考点概览
考点01 基因工程及其应用
考点02 蛋白质工程
基因工程及其应用
一、单选题
1．（2025·辽宁·一模）随着现代科技的不断发展，获得细胞产物的方法越来越多，下列相关叙述正确的是
（ ）
A．通过发酵工程，可以从微生物细胞中提取单细胞蛋白
B．可利用基因工程菌生产药用蛋白，如经蛋白质工程改造的干扰素
C．细胞产物的工厂化生产主要通过促进单个细胞中代谢产物含量提高产量
D．利用杂交瘤技术生产单克隆抗体，体外传代培养需定期用胰蛋白酶处理
2．（2025·黑龙江大庆·一模）嵌合抗原受体T 细胞（CAR-T）疗法是一种治疗癌症的新方法。该疗法通过
提取患者体内的T 细胞，利用基因工程技术为其装备
制导系统
（肿瘤抗原嵌合受体），再将改造后的
“
”
T 细胞回输到患者体内，以消灭肿瘤细胞。下列叙述错误的是（ ）
A．T 细胞分化、发育、成熟的场所是胸腺
B．该疗法中改造T 细胞的原理是基因突变
C．改造后的T 细胞可识别并靶向裂解肿瘤细胞
D．该疗法的优点之一是不会引发免疫排斥反应
二、多选题
3．（2025·辽宁·一模）在基因工程操作中，科研人员利用两种限制酶（EcoRI 和 Not I）处理基因载体，
进行电泳检测，结果如图所示，下列相关叙述错误的是（ ）
考点01
A．该基因载体最可能是环状DNA 分子
B．该DNA 分子上有2 个EcoRI 酶切位点
C．EcoRI 和 Not I 的切点之间最长相距约9kb
D．限制酶作用于该载体的氢键使其断裂
三、非选择题
4．（2025·辽宁大连·一模）乳糖酶可被用于水解牛奶中的乳糖来生产低乳糖牛奶。普通乳糖酶热稳定差，
在低温条件下才具有水解活性。为了获得高产耐高温乳糖酶的重组枯草杆菌，科研人员将bgaB 基因（表
达产物是一种乳糖酶）插入含有强启动子P43 的质粒pZ01 中，构建重组质粒pZ01-bgaB 并转化至枯草杆
菌中表达，主要技术路线如下图。
回答下列问题：
(1)牛奶生产中一般不使用抗生素，低温下生产低乳糖牛奶过程中可能存在 ，使牛奶质量不能得到
保障。科研人员在众多产乳糖酶微生物中选择了嗜热脂肪芽孢杆菌为材料获取乳糖酶基因，理由是
。
(2)pZ01 上的P43 是 识别和结合的部位，可驱动目的基因高效转录出mRNA。P43 中含KpnI 酶切
位点，酶切后将失去其所必须的序列（E 序列）；bgaB 基因不含限制酶切割位点。据图分析，为保证
bgaB 基因能与pZ01 正确连接并正常表达，在设计扩增bgaB 基因的引物时，应在引物1 的5'端添加
；引物2 的5'端添加 。
(3)过程
需用到的工具酶是
①
，双酶切pZ01 后回收 kb（引物5'端添加的序列长度均忽略
不计）的DNA 片段用于重组质粒的构建。重组质粒中保留卡那霉素抗性基因的目的是 。
5．（2025·黑龙江·一模）葡萄糖二酸是一种葡萄糖衍生物，广泛应用于医药、保健和聚合物材料等领域。
传统的葡萄糖二酸合成主要通过化学氧化葡萄糖实现，存在选择性低、产生副产物和高污染废物等问题。
我国研究人员利用酿酒酵母实现了葡萄糖二酸的高效生产。肌醇加氧酶（MIOX）和糖醛酸脱氢酶（Udh）
是从葡萄糖到葡萄糖二酸的生物合成途径中的两种关键酶，研究人员将融合蛋白基因MIOX4—Udh 导入酿
酒酵母的基因组，经过高通量筛选最终获得目的菌株GA16。
(1)研究人员需设计MIOX4 基因的引物M1、M2及Udh 基因的引物U1、U2，分别利用PCR 扩增基因MIOX4
和Udh，然后混合杂交把基因MIOX4 和Udh 拼接在一起。设计4 种引物时应做到 。获得融合蛋白
基因MIOX4—Udh 后利用PCR 扩增时 （填
需要
或
不需要
）另外设计引物。
“
”
“
”
(2)研究人员将含融合蛋白基因MIOX4—Udh 的DNA 片段以及酿酒酵母的染色体DNA 用 切割，然
后用 拼接（如图1），并进一步获得目的菌株GA16。为保证融合蛋白基因导入位置的正确性，避
免酿酒酵母其他内源碱基序列对融合蛋白基因MTOX4—Udh 表达的干扰，还需对基因表达载体利用PCR
扩增后检测，选择的最佳引物组合是 。
(3)Myo-肌醇是合成葡萄糖二酸的前体物质，研究人员通过调控相关基因表达、改善培养条件等措施，对
目的菌株GA16 进行优化培养，想进一步提高葡萄糖二酸的生产效率，优化培养前（图2）后（图3）的测
量结果如图。据图分析，研究人员的目的 （填
已经
或
未
）达到，依据是
“
”
“
”
。改善培
养条件是指 。
注：OD600 的数值可反映反应容器中的酿酒酵母的浓度。
6．（2025·黑龙江吉林·一模）实验室某小组新发现一个调控水稻种子活力的基因Oshipll，并通过基因编辑
获得含有其突变基因a、b、c 的三种水稻，来鉴定该基因作用机制。利用CRISPR/Cas9 复合体进行基因编
辑时，复合体首先会定位目标序列（非模板链）的5´-NGG-3´位点（N 表示任意一种碱基），然后利用自
身所含的一段20bp 长度的向导RNA，与该位点5´端相连的序列互补配对，若能够互补，复合物会切割互
补序列某位点，使该位点插入或丢失部分碱基，可能导致基因突变失活。下图表示相应基因的非模板链部
分序列和编码的肽链的部分氨基酸序列。回答下列问题。
相应基因合成的肽链的氨基酸序列为
Oshipll MANSKSLLLCWCSLLLL……*73
a MANSKSLLLLLVLAPPP……*64
b MANSKSLLL*9
c MANSKSLLLLAAAAPPAL……*85
注：各个英文大写字母表示不同的氨基酸；*后面的数字表示肽链氨基酸个数；终止密
码子为UAA、UAG、UGA
(1)该复合物与基因工程基本操作工具中 酶作用相似，作用的化学键为 。
(2)若分析基因a、b、c 的突变位点，应设计 ，扩增相应基因，然后测序，并利用
分析比较得出突变位点。
(3)该复合物所含的向导RNA 的序列为5´- ...-3´（只填5´端前6 个碱基），b 基因所编码肽链的氨基
酸数目比Oshipll 减少的原因是 。
(4)下图图1 为携带基因Oshipll 及突变基因a、b、c 的水稻萌发处理后发芽率比较。图2 为用不同浓度
ABA 浸泡5 天后，携带基因Oshipll 及突变基因a、b 的水稻发芽指数（发芽指数可反映种子萌发的速度，
发芽指数越高种子萌发速度越快）比较。从图中数据可以得出基因Oshipll 对于水稻萌发的作用为
；出现图2 结果的作用机制可能是 。
7．（2025·辽宁·一模）科研团队通过转基因获得的大肠杆菌工程菌，成为监测残留在生物组织或环境中四
环素水平的
报警器
，其监测原理如图
“
”
1 所示。天然大肠杆菌不具备图1 中所示基因和四环素抗性基因。
有关限制酶的识别序列及切割位点如图2 所示。
(1)根据图1、图2 的信息，至少需要使用 种酶才能将DNA 片段1、片段2 正确拼接成一段完整的
DNA 分子，其中在拼接处的碱基序列为 （填写编号）。
(2)图3 是构建基因表达载体时所选用的质粒，请在图4 中绘制出构建成功的重组质粒示意图，并标明基因
。
图4 的重组质粒分别表达TetR 蛋白、GFP 蛋白时，所使用的模板链位于 （同一条\不同）DNA 单
链，判断依据是 。
(3)筛选充当
报警器
的大肠杆菌工程菌时，应将大肠杆菌培养在含有适宜浓度的四环素培养基上，当菌
“
”
落出现 现象时，表明重组质粒成功导入大肠杆菌。能在该培养基上形成菌落的大肠杆菌
（一定\不一定）含有重组质粒。
(4)为提高对环境中四环素水平监测的有效性，研究人员将GFP 的第65 位丝氨酸突变成苏氨酸后，增加了
绿色荧光稳定性和强度。该项技术属于 （基因工程\蛋白质工程）。
8．（2025·辽宁沈阳·一模）马铃薯栽培种
大西洋
易受到致病疫毒感染而患
晚疫病
，马铃薯
“
”
“
”
CYP83BI 基因的表达产物对该病菌具有一定的防御作用。现欲通过基因工程技术提高该基因在马铃薯植株
中的表达量，实现品种改良。回答下列问题：
(1)从
大西洋
细胞中提取总
“
”
RNA，经过 过程得到模板DNA（甲），再利用In-Fusion 技术构建重
组载体，大致过程如图1 所示。序列1、2 应分别添加在相应引物的 （填5′或3′）端，PCR1 过程中
至少需要 次循环才能得到乙。序列1、2 的碱基序列不同，这样设计的优点是 。
(2)构建成功的重组载体中部分序列如图2 所示，将其导入马铃薯外植体，经植物组织培养发育成完整植株。
利用荧光显微镜观察不同植株的细胞，初步筛选出显 色的细胞所对应的植株。
(3)从筛选出的植株中随机取三株（A、B、C），通过 等技术检测出目的基因均已整合到染色体
DNA 上且转录出了mRNA。
(4)进一步检测CYP83B1 基因转录水平，结果如图3，图中植株 可能达到了品种改良目的；为确认是
否成功改良，还需做哪两个方面的检测和鉴定？ ； 。
9．（2025·内蒙古阿拉善盟·一模）双乙酰是啤酒中的主要风味物质，含量过高会影响啤酒的品质；谷胱甘
肽可以提高啤酒的抗老化能力。研究发现，ILV2 基因编码双乙酰合成中的关键酶，GSH1 基因编码谷胱甘
肽合成中的关键酶。为生产低双乙酰且抗老化的啤酒，科研人员运用基因工程技术制备啤酒酵母工程菌，
过程如图，其中CUPI 基因的表达产物可使细胞对一定浓度的硫酸铜产生抗性。请分析回答：
SalⅠ
5'-G↓TCGAC-3'
Kpn Ⅰ
5'-G↓GTACC-3'
Sph Ⅰ
5' -GCATG↓C -3
Xba Ⅰ
5'-T↓CTAGA-3''
Bgl Ⅱ
5'-A↓GATCT-3'
Pst Ⅰ
5'-CTCC↓AG-3'
(1)分析图1 可知，需用 （填限制酶名称）切割质粒1 以获取CUPI 基因。
(2)转化后的啤酒酵母应置于含 的培养基中进行初步筛选。
(3)进一步鉴定需要以转化后啤酒酵母的 为模板，用图示两种引物进行PCR 扩增。若扩增
产物的大小约为1300bp，则说明 基因已整合到啤酒酵母的染色体上。
(4)将啤酒酵母工程菌与未转化的受体菌分别置于麦芽汁培养基中培养，定期取样检测，结果如图2。
据图2 分析，啤酒酵母工程菌抗老化能力 。啤酒酵母工程菌的双乙酰合成量明显
未转化的受体菌，原因是 。
10．（2025·辽宁锦州·一模）香蕉在生长过程中常因感染病原体而减产。为了增加香蕉的抗病能力，从某
生物中提取mRNA 通过逆转录获得抗病基因，构建表达载体，通过农杆菌转化法获得转基因抗病香蕉，过
程如图1。回答下列问题：
(1)DNA 在扩增的过程中需要引物，引物的作用是 。由mRNA 逆转录获得抗病基因时，不但需要引
物，且需在引物 端添加相应的限制酶序列。
(2)在构建重组质粒时，需要加入相应的限制酶，请在图2 空白方框中写出被限制酶切割后抗病基因两端的
黏性末端序列 。
(3)重组质粒转入农杆菌时，常使用
处理农杆菌，其目的是 。
(4)取一部分在添加了 的培养基上正常生长的香蕉细胞，进行植物组织培养得到转基因抗病香蕉植株。
图1 中
分别表示的过程是
①②
，
过程培养基中生长素和细胞分裂素的
①②
等都会影响植物细
胞的发育方向。
(5)植物组织培养获得的转基因抗病香蕉需要进行个体生物学水平的鉴定。欲从个体生物学水平来鉴定抗病
基因是否赋予香蕉抗病特性的操作是 。
蛋白质工程
一、单选题
1．（2025·辽宁本溪·一模）人工智能（AI）技术包括大数据分析、深度学习等方法，下列关于利用AI 技
术在生物医药领域的应用叙述错误的是（ ）
A．对基因组数据进行处理和分析，识别疾病相关的基因突变，为精准医疗提供支持
B．对蛋白质数据进行分析，能够预测患者体内某些蛋白质的三维结构以便设计新药物，该过程属于蛋
白质工程技术
C．通过智能穿戴设备实时监测患者的生理参数，预测健康风险，并提供诊断建议
D．AI 技术在生物医药领域的应用会涉及到众多的法规和伦理问题。例如，如何处理AI 决策中的错误
和责任、以及如何避免AI 技术加剧医疗不平等等问题
2．（2025·辽宁大连·一模）门冬胰岛素是一种速效型胰岛素，由天门冬氨酸替换人胰岛素B 链第28 位的
脯氨酸获得。下列有关门冬胰岛素的叙述错误的是（ ）
A．制备过程应用了蛋白质工程技术
B．氨基酸之间可以形成肽键和氢键
C．在细胞的核糖体上合成
D．能与细胞内受体结合而快速起作用
3．（2025·黑龙江吉林·一模）新型蛋白质进化模型EVOLVEpro 可以利用氨基酸序列，仅通过少量学习和
最低限度的实验测试来预测蛋白质空间结构，从而获得新型高活性蛋白质改造方案。下列有关说法正确的
是（ ）
考点02
A．预测蛋白质结构需要依据肽链中肽键的结构、氨基酸的物理性质与结构
B．氨基酸是蛋白质的基本单位，氨基酸发生替换一定使蛋白质的结构和功能发生改变
C．EVOLVEpro 在蛋白质工程广泛应用后将不再需要借助基因工程手段改造蛋白质
D．通过EVOLVEpro 得到的蛋白质还需要进行进一步的功能检测实验才可以投入生产
4．（2025·黑龙江大庆·一模）据统计，每年全球约10 万人死于蛇毒。眼镜蛇毒液中的三指毒素（3FTxs）
本质为蛋白质，可与人体的烟碱乙酰胆碱受体结合，干扰正常的神经传导，迅速引发肌肉瘫痪、呼吸衰竭
和组织坏死。2024 年诺贝尔化学奖获得者DavidBaker 教授研究团队用AI 技术结合蛋白质工程获得了热稳
定性高的迷你蛋白（S），可与3FTxs 的关键区域结合，消除毒性。下列说法错误的是（ ）
A．S 在高温下仍能保持折叠结构和活性，更利于运输和存储
B．S 较普通抗体小，组织渗透性强，可快速起效
C．S 与细胞因子、溶菌酶等均属于免疫活性物质
D．S 与3FTxs 高度亲和，可有效阻止毒素与神经递质受体结合
二、多选题
5．（2025·黑龙江·一模）AIGC(人工智能生成内容)技术走进生命科学，科学家利用TRDiffusion 模型模拟
蛋白质三维结构的
生成
“
-优化
过程，直接从零开始设计自然界中不存在的新型蛋白质。下列关于蛋白质
”
设计的叙述，正确的是（ ）
A．人工设计的蛋白质可能含有氨基酸残基以外的组分(如金属离子或糖链)
B．直接利用该模型设计的蛋白质无需基因表达，可通过体外合成技术大量生产
C．设计过程中需模拟脱水缩合以形成特定肽键和二硫键结构
D．通过精准调控蛋白质的三维空间结构，可实现对其生物学功能的定向设计
6．（2025·黑龙江·一模）皂苷是分布广泛且结构复杂的天然产物，具有多种生物活性。乙酰化是皂苷最常
见的修饰之一，对提高其生物活性起着重要作用。皂苷乙酰化最有可能由酰基转移酶（ATs）催化，天然
的ATs 催化效率较低，研究人员利用蛋白质工程技术改良了ATs，大大地提高了其催化效率。下列叙述正
确的是（ ）
A．该技术不能通过直接改造ATs 的结构来提高其催化效率
B．根据ATs 的氨基酸序列就能准确推出相应的脱氧核苷酸序列
C．该技术的实施需要限制酶、DNA 连接酶以及载体等工具
D．该技术难度很大，因为蛋白质发挥功能必须依赖复杂的空间结构
三、解答题
7．（2025·黑龙江·一模）CD87 是一种癌细胞膜上的受体蛋白，与癌细胞的转移和增殖有关。研发针对
CD87 的抗体类药物能提高癌症的治愈率。
(1)单克隆抗体制备过程如图所示，其中HAT 培养基用于筛选杂交瘤细胞。
细胞
表示小鼠的
①
细胞，获取杂交瘤细胞后，需在全营养培养基中培养一段时间，目的是
。经过筛选的杂交瘤细胞可通过注入小鼠腹腔或在培养液中进行扩大培养并不断产生单克隆抗体。
(2)双特异性抗体是指同时具有两种抗原结合位点的人造抗体，研究人员利用基因工程等技术制备具有CD3
和CD87 结合位点的双特异性抗体(见图2)。备注：CD3 是T 细胞表面特异性抗原，在所有T 细胞膜上均有
表达，该抗原被激活后，能极大促进T 细胞的免疫效力。
设计目的基因序列：通过查阅基因数据库，获得
①
CD3 和CD87 蛋白对应的碱基序列和氨基酸序列，为使
两种抗体蛋白能结合形成有功能的抗体，利用计算机辅助设计技术，进行蛋白质工程，其基本流程是
。蛋白质工程的基础是 。
获取目的基因：利用
②
获取目的基因后，通过PCR 扩增，采用的引物如图3 所示。
构建重组质粒：选用含
③
LacO 位点的质粒作为载体。LacO 位点常与阻遏蛋白(LacⅠ基因表达产物)结合，
阻止RNA 聚合酶的移动，环境中的乳糖能解除阻遏蛋白的作用。将目的基因与质粒连接，形成图4 所示
的重组质粒。LacO 位点的作用是 。
酶
识别序列
EcoRⅠ
5＇-G^AATTC-3
＇
BgⅢ
5＇-A^GATCT-3
＇
BamHⅠ
5＇-G^GATCC-3
＇
XhoⅠ
5＇-C^TCGAG-3
＇
备注：“^”表示酶切位点
重组质粒的导入和检测：将重组质粒与经
④
CaCl2处理的大肠杆菌共培养一段时间后，将菌种接种在含四
环素的培养基中培养，获得的大肠杆菌需鉴定是否含有重组质粒，原因是 。提取大肠杆菌总
DNA 后，根据表中4 种限制酶的识别序列，采用 酶进行酶切，电泳后若存在 bp 左右长
度的条带，则说明导入了重组质粒。
双特异性抗体的生产：将筛选出的大肠杆菌扩大培养后，接种在发酵罐中进行大规模发酵。
⑤
(3)相对于单克隆抗体，图示双特异性抗体在治疗癌症时的效果更好，推测原因是 。
