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专题16 基因工程
考点概览
考点01 重组DNA 技术的基本工具
考点02 基因工程的基本操作程序
考点03 基因工程的应用
重组DNA 技术的基本工具
1．（2025·湖北·二模）选择合适的实验材料对科学研究至关重要。下表教材实验中实验材料的选择合
适的是（ ）
选
项
实验名称
实验材料
A
用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质流动
洋葱根尖分生区细胞
B
探究植物细胞的吸水和失水
洋葱鳞片叶外表皮细胞
C
DNA 的粗提取与鉴定
哺乳动物成熟红细胞
D
低温诱导植物细胞染色体数目变化
菠菜叶肉细胞
A．A
B．B
C．C
D．D
【答案】B
【解析】洋葱根尖分生区细胞没有叶绿体，A 错误；洋葱鳞片叶外表皮细胞有紫色的液泡，可以用来探究
植物细胞的吸水和失水，B 正确；哺乳动物成熟红细胞细胞核退化消失，其中的DNA 被降解，不适宜用于
DNA 的粗提取与鉴定，C 错误；菠菜叶肉细胞不分裂，不适宜观察染色体数目变化，D 错误。
2．（2025·湖北黄冈·模拟预测）“DNA 粗提取与鉴定”实验的基本过程是：裂解→过滤→分离→沉淀→
鉴定。下列相关叙述错误的是（ ）
A．以猪肝为提取材料时，将肝组织置于研磨液中，让细胞裂解释放内容物
B．过滤时，若用滤纸代替纱布，会因DNA 吸附于滤纸而导致DNA 的提取量减少
C．根据糖类、DNA 和蛋白质在酒精中的溶解性不同，可去除混合物中的蛋白质和糖类等杂质
D．DNA 分子的电泳鉴定实验中，决定DNA 分子迁移速率的因素是DNA 分子的大小和构象
【答案】D
【解析】以猪肝为提取材料时，将肝组织置于研磨液中，通过细胞吸水涨破，让细胞裂解释放内容物，A
考点01
正确；由于DNA 会吸附于滤纸，因此若用滤纸代替纱布，会导致导致DNA 的提取量减少，B 正确；DNA 不溶
于酒精，某些蛋白质、糖类溶于酒精，可利用这一原理初步去除蛋白质和糖类等杂质，C 正确；DNA 分子
的电泳鉴定实验中，决定DNA 分子迁移速率的因素有凝胶的浓度、DNA 分子的大小和构象等，D 错误。
3．（2025 高三上·湖北·期末）CRISPR-Cas9 基因编辑技术机理如图所示，利用Cas9 蛋白（一种核酸内
切酶）在向导RNA（sgRNA）的引导下，切割特定DNA 序列，以实现基因的定点编辑敲除、单碱基编辑和基
因片段的精准替换。下列叙述正确的是（ ）
A．基因定点编辑前需要设计与靶基因全部序列完全配对的sgRNA
B．sgRNA 与目标DNA 结合的碱基互补配对方式是A-U、U-A、G-C、C-G
C．基因片段的精准替换属于染色体结构变异
D．Cas9 蛋白断裂DNA 分子中的磷酸二酯键
【答案】D
【解析】向导RNA（sgRNA）只需要与靶基因的部分序列配对结合，从而引导Cas9 蛋白到一个特定的基因
位点并剪切DNA，实现精准靶向编辑，A 错误；sgRNA 与目标DNA 结合的碱基互补配对方式是A-T、U-A、G-
C、C-G，B 错误；基因片段的精准替换属于基因突变，C 错误；通常通过CRISPR/Cas9 技术会断开4 个磷酸
二酯键，D 正确。
4．（2025 高三下·湖北·开学考试）洋葱是高中生物学实验中经常用到的实验材料。下列相关实验不能
达到目的的是（ ）
A．选用紫色洋葱鳞片叶外表皮观察植物细胞的质壁分离及复原
B．选用洋葱管状叶进行色素的提取和分离实验
C．选用洋葱鳞片叶进行DNA 的粗提取与鉴定
D．选用洋葱根尖分生区在显微镜下观察细胞有丝分裂的连续过程
【答案】D
【解析】可通过观察紫色洋葱外表皮中紫色液泡的大小变化来观察质壁分离及复原，A 正确；洋葱管状叶
细胞中含有叶绿体，可提取到光合色素，B 正确；洋葱鳞片叶DNA 含量丰富，可选用洋葱鳞片叶进行DNA
的粗提取与鉴定，C 正确；在制作装片解离时细胞已被杀死，无法观察到有丝分裂的连续过程，D 错误。
5．（2025·湖北·一模）CRISPR-Cas9 基因编辑技术，是对靶向基因进行特定DNA 修饰的技术。利用
CRISPR-Cas9 技术可以使红眼基因B 突变获得果蝇突变体，如图为技术原理图。下列相关叙述正确的是（
）
A．细胞内的Cas9 酶在配对区域定点剪切，引起果蝇发生染色体结构变异
B．该过程中，sgRNA 和Cas9 酶共同剪切DNA 的作用类似于限制酶的作用
C．敲除后需要DNA 聚合酶对DNA 上的切口进行修复
D．sgRNA 与红眼基因B 的部分序列配对，不会出现的碱基互补配对方式是A-T
【答案】B
【解析】细胞内的Cas9 酶在配对区域定点剪切，引起果蝇发生基因突变，A 错误；该过程中，sgRNA 和
Cas9 酶共同剪切DNA，sgRNA 和Cas9 酶类似于限制酶的作用，B 正确；敲除后需要DNA 连接酶对DNA 上的
切口进行修复，C 错误；sgRNA 与红眼基因B 的部分序列配对，碱基互补配对方式中A—T 可能会出现，D
错误。
6．（2025·湖北武汉·二模）孟德尔说：“任何实验的价值和效用，取决于所使用材料对于实验目的的
适合性。”下列实验材料选择不适合的是（ ）
A．利用豌豆杂交研究伴性遗传规律
B．利用菠菜进行DNA 的粗提取和鉴定
C．利用伞藻探究细胞核功能
D．利用小球藻研究卡尔文循环
【答案】A
【解析】豌豆是两性花，雌雄同株，没有性染色体，不能用于研究伴性遗传规律，A 错误；菠菜为真核生
物，细胞核中富含DNA，可进行DNA 的粗提取和鉴定，B 正确；伞藻分为伞帽（便于形态结构的观察）、伞
柄和假根（含有细胞核），能利用伞藻探究细胞核功能，C 正确；小球藻为真核生物，含有叶绿体，能利
用二氧化碳和水进行光合作用，能利用小球藻研究卡尔文循环，D 正确。
7．（2025·湖北·二模）信号肽是一段位于蛋白质N-末端的肽段，它由分泌蛋白基因编码链(非模板链)
的5'端一段DNA 编码，在成熟的分泌蛋白中并不存在，其功能在于引导随后产生的蛋白质多肽链穿过内质
网膜进入腔内。我国科学家对酿酒酵母蛋白序列进行信号肽分析，发现163 个分泌蛋白的信号肽均含有
SPasesI 酶剪切位点，不同信号肽在氨基酸种类上没有明显差异。下列推测错误的是（ ）
A．信号肽是在游离核糖体中从蛋白质 N-末端开始合成
B．不同信号肽的区别主要在于氨基酸数目和顺序不相同
C．SPasesI 酶属于限制酶，剪切位点由4-8 个核苷酸组成
D．作为真菌的酿酒酵母是表达真核细胞外源蛋白的合适宿主
【答案】C
【解析】信号肽是在游离的核糖体中以mRNA 为模板翻译合成，是蛋白质最初合成的一段，故翻译是从蛋
白质 N-末端开始，A 正确；不同信号肽在氨基酸组成及氨基酸种类上没有明显差异，故不同信号肽的区
别主要在于氨基酸数目和顺序不相同，B 正确；SPasesI 酶是将信号肽剪切下来的酶，属于肽酶，剪切位
点由氨基酸构成，C 错误；酿酒酵母能对外源蛋白进行翻译后加工和修饰，且属于单细胞生物，繁殖速度
快，故是表达真核细胞外源蛋白的合适宿主，D 正确。
8．（2025·湖北黄石·一模）如图显示了存在于4kb（1kb=1000 个碱基对）长的环状DNA 片段上的限制性
内切核酸酶识别位点。为在分离凝胶上产生行进最远的条带，应一起使用的两种限制性内切核酸酶是（
）
A．Nde I 和Pst I B．Nde I 和EcoR I
C．Sac I 和Bam H I
D．EcoR I 和Hind Ⅲ
【答案】D
【解析】据图分析可得，四个选项组合中用EcoR I 和Hind Ⅲ处理环状DNA 可产生长度约为0.3kb、
1.8kb、1.0kb 和0.7kb 的DNA 片段。越短的DNA 片段在凝胶电泳中行进得越远，0.3kb 的片段是所有选项
中能产生的最短片段，D 符合题意，ABC 不符合题意。
9．（2025 高三上·湖北武汉·期末）某种由F 基因缺陷导致的遗传病（甲病）患者表现为凝血功能障碍。
回答下列问题。
(1)下图为甲病的系谱图，I1无该遗传病的致病基因，判断该病的遗传方式为 ，理由是 。
(2)F 基因部分内含子（基因中不编码蛋白质的序列）的限制酶切位点存在两种分布形式，如图1 所示，缺
陷F 基因和正常F 基因都可能存在这两种分布形式的内含子。提取分离出该家庭部分成员的F 基因内含子
片段，经限制性内切酶 （填“XbaI”或“EcoRI”或“SstI”）完全酶切后进行电泳分离，得到DNA
片段长度如图2。结合系谱图和电泳结果可知，I2个体中长度为 kb 的片段来自缺陷F 基因，判断
理由为 。若Ⅱ1 与一位正常男性婚配，后代患有甲病的概率为 。
(3)甲病目前尚无根治办法，为预防和减少出生缺陷，提高出生人口素质，推进健康中国建设，可以通过
（至少答出两点）等手段，对甲病进行检测和预防。
【答案】(1) 伴X 染色体隐性遗传 I1和I2均不患病，Ⅱ4患病，说明该病为隐性遗传病，且I1无
该病的致病基因，说明该病为伴X 染色体隐性遗传病
(2) XbaI 9.6 Ⅱ4为甲病患者，其X 染色体上缺陷F 基因经酶切电泳后的片段长度为
9.6kb，且Ⅱ4的X 染色体来自于其母亲I2 0
(3)遗传咨询、产前诊断（或基因检测、羊水检查）
【分析】遗传病是指由遗传物质发生改变而引起的或者是由致病基因所控制的疾病。遗传病是指完全或部
分由遗传因素决定的疾病，常为先天性的，也可后天发病。
【解析】（1）I1无该遗传病的致病基因，Ⅰ1和Ⅰ2均正常，而Ⅱ4患病，说明该病为伴X 染色体隐性遗传
病，亲本基因型可表示为XAY、XAXa。
（2）结合图示可知，用XbaI 酶切图1 中的两种基因，上面的基因可切出含4kb 的片段，下面的基因可切
出含9.6kb 的片段，Ⅰ1 仅含9.6kb 片段，说明其含有9.6 内含子的片段为正常基因；Ⅱ4为甲病患者，其
X 染色体上缺陷F 基因经酶切电泳后的片段长度为9.6kb，且Ⅱ4的X 染色体来自于其母亲I2，故I2个体中
长度为9.6kb 的片段来自缺陷F 基因；若Ⅱ1XAXA （长度为4.8kb 的片段来自I2正常基因，长度为9.6kb 的
片段来自Ⅰ1 的正常基因）与一位正常男性（XAY）婚配，后代患有甲病的概率为0。
（3）遗传咨询是咨询医师和咨询者就其家庭中遗传病的病因、遗传方式、诊断、治疗、预防、复发风险
等所面临的全部问题进行讨论和商谈，最后做出恰当的对策和选择，并在咨询医师的帮助下付诸实施，以
达到防治效果的过程，产前诊断是指在出生前对胚胎或胎儿的发育状态、是否患有疾病等方面进行检测诊
断。从而掌握先机，对可治性疾病，选择适当时机进行宫内治疗；对于不可治疗性疾病，能够做到知情选
择。两者均能对甲病进行检测和预防。
10．（2025 高三上·湖北武汉·阶段练习）蚊子是多种疾病的传播媒介，阻止蚊子传播疾病一直是科学家
研究的方向。基因编辑技术中CRISPR/Cas9 系统的出现可实现该目标。该技术的发现源自细菌体内的一种
防止外源DNA 入侵的获得性免疫机制，如图所示。其中细菌CRISPR 序列的间隔区负责储存入侵过细菌的外
源DNA 信息；gRNA（引导RNA）能识别外源DNA 的靶序列；Cas9 能对外源DNA 的靶序列进行切割。回答下
列问题：
(1)gRNA 依据 原则识别外源DNA 的靶序列。Cas9 与基因工程中的基本工具 有相似的功能。据图
推测，细菌间隔区储存的序列越多样，细菌的免疫能力越 （填“弱”或“强”）。
(2)降低蚊子种群数量是阻止疾病传播的一种思路。
方案1：用CRISPR/Cas9 系统对雄蚊子进行基因编辑，获得不育个体。为呈现该方案的研究思路，将下列
各项进行排序： 。
①将gRNA 和Cas9 的编码序列插入到适当载体中②确定蚊子基因组中与生殖发育有关的目标基因③目的基
因导入受体细胞，筛选出不育的雄蚊子④设计能识别目标基因靶序列的gRNA ⑤将转基因蚊子释放到野外
发挥作用
(3)让蚊子失去传播病原体的能力是阻止疾病传播的另一种思路。
方案2：将病原体的抗性基因A 导入野生型蚊子，获得转基因个体。
方案3：将病原体的抗性基因A 和CRISPR/Cas9 系统等元件组成的遗传盒子导入野生型蚊子，获得转基因
个体。
分别将方案2 和3 中的转基因个体与野生型（基因型aa）杂交，子代继续与野生型杂交多代，过程及结果
如下图所示。
注：黑色为具有病原体抗性的个体，白色为野生型个体
①方案2 中，连续杂交5 代后，理论上F5中携带基因A 的概率为 。
②方案3 中，经遗传盒子改造后，无论杂交多少代，子代均为病原体抗性个体。关于该遗传盒子的作用机
制，提出一种合理的假说： 。理论上讲，释放少量转基因蚊子最终会导致整个物种发生变异，但并
不意味着产生了新物种，理由是 。
【答案】(1) 碱基互补配对 限制酶 强
(2)②④①③⑤
(3) 1/32 遗传盒子可以在转基因子代体内自动实现：基因型Aa 转变为AA(个体层次)；使含a
的配子失去活性/含a 的配子死亡/只产生含A 的配子(配子层次)；基因a 替换为基因A(基因层次) 具
有抗性基因的蚊子能与野生型杂交产生可育后代(具有抗性基因的蚊子与野生型之间未出现生殖隔离)
【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。（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。
（4）目的基因的检测与鉴定。
【解析】（1）gRNA 通过与外源DNA 的特定的碱基序列发生碱基互补配对，从而识别外源DNA，进而引导
Cas9（Cas9 蛋白）切割核苷酸之间的磷酸二酯键，进而实现了对外源DNA 的切割，据此推测，Cas9 与基因
工程中的基本工具限制酶有相似的功能；据图分析，间隔区储存的序列越多样则转录出的gRNA 序列多样，
则其识别的外源DNA 种类多样，因而细菌免疫能力越强。
（2）根据题意，编辑改造蚊子的步骤应为：②蚊子的基因组进行测序，确定与生殖发育有关的目标基因
→④合成与目标基因能碱基互补配对的gRNA→①合成Cas9/gRNA 复合物，对目标基因进行编辑→③实验室
条件筛选出不育的转基因蚊子→⑤将转基因蚊子释放到野外发挥作用。即对蚊子进行改造的步骤为
②④①③⑤。
（3）①方案2 将病原体的抗性基因A 导入野生型蚊子，获得转基因个体，该转基因个体基因型是Aa，结
合图示可知，每一代都是Aa×aa 的类型中会出现Aa，每一代中Aa 的比例是1/2，则连续杂交5 代后，理
论上F5中携带基因A 的概率为1/25=1/32。
②方案3 中，经遗传盒子改造后，无论杂交多少代，子代均为病原体抗性个体。关于该遗传盒子的作用机
制，提出一种合理的假说为：遗传盒子可以在转基因子代体内自动实现：基因型Aa 转变为AA(个体层次)；
使含a 的配子失去活性/含a 的配子死亡/只产生含A 的配子(配子层次)；基因a 替换为基因A(基因层次)；
生殖隔离是在自然状态下不能相互交配或交配后也不能产生可育后代的现象，具有抗性基因的蚊子能与野
生型杂交产生可育后代(具有抗性基因的蚊子与野生型之间未出现生殖隔离)，理论上讲，释放少量转基因
蚊子最终会导致整个物种发生变异，但并不意味着产生了新物种。
基因工程的基本操作程序
1．（2025·湖北黄冈·模拟预测）热启动PCR 主要借助一种酶的修饰物来抑制常温下DNA 聚合酶的活性。
这种修饰使得PCR 反应体系在配制阶段不能形成产物。当反应体系配制好后，在反应初始加热步骤，酶修
饰物在高温下被释放，使得DNA 聚合酶被激活，直接在高温下（70℃以上）进行PCR 扩增。下列相关叙述
错误的是（ ）
A．热启动PCR 利用DNA 热变性原理，通过调节DNA 聚合酶活性控制进程
B．热启动PCR 中高温能激活DNA 聚合酶，该反应体系中无需加入Mg2+
C．与常规PCR 相比，热启动PCR 可减少反应起始阶段引物错配形成的产物
D．热启动PCR 可防止低温条件下产物的非特异性扩增，能提高反应的特异性
【答案】B
【解析】热启动PCR 利用的原理是DNA 的热变性，该技术通过调节DNA 聚合酶活性来控制反应进程，A 正
确；Mg2+是DNA 聚合酶的必需辅助因子，能够激活DNA 聚合酶的活性，该反应体系中也要加入Mg2+，B 错误；
低温条件下启动PCR，易引起引物与模板中一些非靶位点的错配和引物之间形成二聚体，热启动PCR 可减
少反应起始时引物错配形成的产物，C 正确；热启动PCR 可减少错配提高反应的特异性，D 正确。
2．（2025·湖北武汉·一模）PCR 技术的每轮循环可以分为变性、复性、延伸三步。引物与其模板链形成
的杂合分子的解链温度称为引物的Tm 值。下列叙述正确的是（ ）
A．引物与模板链的结合属于延伸过程
B．变性过程的温度一般要低于复性过程
C．复性过程的温度应设置为略低于Tm 值
考点02
D．引物的 Tm 值越接近,引物之间越容易结合
【答案】C
【解析】PCR 一般要经历三十多次循环，每次循环可以分为变性、复性和延伸三步，引物与模板链的结合
属于复性过程，A 错误；变性过程的温度一般要高于复性过程，变性的目的是使DNA 解旋成为单链，B 错误；
题意显示，引物与其模板链形成的杂合分子的解链温度称为引物的Tm 值，复性过程的温度应设置为略低
于Tm 值，否则会导致解螺旋发生，C 正确；PCR 过程中，选用的2 种引物往往Tm 值是一样的，为了让2 种
引物在相同的退火温度下都能有效结合模板。而引物之间的结合更多的是取决于序列互补性，而不仅仅是
Tm 值接近，D 错误。
3．（2025 高三上·湖北武汉·期末）重叠延伸PCR 技术是一种通过核苷酸链之间重叠的部分互相搭桥、
互为模板，经过多次PCR 扩增，从而获得目的基因的方法。过程如下图，下列叙述不正确的是（ ）
A．引物中G、C 的含量越高，复性温度越高；当设置温度过低时可能导致非特异性条带增多
B．第一阶段中引物2 和引物3 容易发生碱基互补配对，因此两者应置于不同反应系统中
C．加入引物1、2 的反应系统和加入引物3、4 的反应系统中各进行一次PCR，共产生4 种DNA
D．引物1、2 组成的反应系统中，经第一阶段要形成图示双链DNA，至少要经过2 次复制
【答案】C
【解析】G 与C 间形成三个氢键，引物中G、C 的含量越高，与模板链形成的氢键越多，复性温度可以设置
得越高；当设置温度过低，会造成引物与模板链的结合位点增加，导致非特异性条带增多，A 正确；由图
可知，引物2 和引物3 分别与目的基因两条链的对应位置结合，因此二者之间存在互补配对片段，为防止
扩增时引物2 与引物3 之间进行配对，需将其置于不同反应系统中，B 正确；引物1 和2 位于一个反应系统
中，引物3 和4 位于另一个反应系统中，这两个反应系统均进行1 次复制，由引物1 扩增的DNA 与引物4
扩增的DNA 相同，因此只能产生3 种双链DNA 分子，即引物1（或4）扩增的双链DNA，引物2 扩增的双链
DNA，引物3 扩增的双链DNA，C 错误；引物2 与目的基因的相应模板链结合，可形成一个双链不等长的
DNA 分子，该DNA 分子中引物2 所在的那条链再与引物1 结合即可扩增获得同时含有引物1 和引物2 的双链
等长的DNA 分子，如图中所示，因此至少需要经过2 次复制，D 正确。
4．（2025 高三上·湖北武汉·期末）在生物学中，“转化”这个术语可以有多种特定含义。下列有关
“转化”的叙述错误的是（ ）
A．光合作用合成有机物时伴随着光能转化为化学能
B．肺炎链球菌转化实验中R 型转化为S 型的原理是基因突变
C．成纤维细胞转入相关因子，细胞可转化为诱导多能干细胞
D．土壤农杆菌转化法关键是应用Ti 质粒上TDNA 的转移特性
【答案】B
【解析】光合作用合成有机物时伴随着光能转化为化学能，储存在有机物中，A 正确；肺炎链球菌转化实
验中R 型转化为S 型的原理是基因重组，B 错误；成纤维细胞转入相关因子包括特定基因、特定蛋白、小
分子化合物等，细胞可转化为诱导多能干细胞，C 正确；土壤农杆菌转化法关键是应用Ti 质粒上TDNA 的
转移特性，可以整合到受体细胞染色体的DNA 上，遗传稳定性好，D 正确。
5．（2025 高三上·湖北·期末）研究人员利用基因工程技术编辑基因L，培育抗盐碱的大豆新品系。在
载体上的限制酶Bsa I 切点处插入大豆基因L 的向导DNA 序列，将载体导入大豆细胞后，其转录产物可引
导核酸酶特异性结合基因L 使其定点突变，以获得抗盐碱特性。载体信息及酶切位点如图所示。下列叙述
错误的是（ ）
A．Bsa I 酶对载体进行酶切后，载体上产生的黏性末端为5'-ATTG-3' 及5'-GTTT-3'
B．使用含卡那霉素的培养基筛选导入重组载体的大豆细胞
C．对目标基因L 进行PCR 扩增，经3 次循环后可获得两条脱氧核苷酸链等长的DNA 片段
D．将转基因大豆与普通大豆共同种植于盐碱地，对比观察确定是否赋予大豆抗盐碱的特性
【答案】A
【解析】据图可知，用Bsa l 酶对载体进行酶切后，载体上保留的黏性末端为5'-CAAT-3' 及5'-
GTTT-3'，A 错误；卡那霉素抗性基因位于T－DNA 上，因此可以使用含卡那霉素的培养基筛选出成功导入
的细胞，获得重组植株，B 正确；PCR 扩增经3 次循环可获得具两条脱氧核苷酸链等长DNA 片段，C 正确；
进行个体水平的鉴定，即检测是否具有抗盐碱性，即将转基因大豆与普通大豆共同种植于盐碱地，对比观
察确定是否赋予大豆抗盐碱的特性，D 正确。
6．（2025 高三上·湖北·期末）某研究小组利用转基因技术，将绿色荧光蛋白基因（GFP）整合到野生型
小鼠Gata3 基因一端，如图甲所示。实验得到能正常表达两种蛋白质的杂合子雌雄小鼠各1 只，交配以期
获得Gata3-GFP 基因纯合子小鼠。为了鉴定交配获得的4 只新生小鼠的基因型，设计了引物1 和引物2 用
于PCR 扩增，PCR 产物电泳结果如图乙所示：
下列相关叙述正确的是（ ）
A．Gata3 基因为转基因操作中的目的基因
B．翻译起始位点在Gata3 基因的上游启动子区域
C．2 号条带的小鼠是Gata3-GFP 基因纯合子，4 号条带的小鼠是野生型
D．若用引物1 和引物3 进行PCR，能更好地鉴定新生小鼠的杂合子和纯合子情况
【答案】C
【解析】据题干信息可知，绿色荧光蛋白基因（GFP）为转基因操作中的目的基因，A 错误；Gata3 基因的
上游启动子区域是转录起始位置，而不是翻译起始位置，B 错误；整合GFP 基因后，核酸片段变长，2 号个
体只有大片段，所以是Gata3-GFP 基因纯合子，4 号个体只有小片段，是野生型，C 正确；若用引物1 和引
物3 进行PCR，杂合子和Gata3-GFP 基因纯合子都能扩增出相应的片段，电泳结果相同，不能区分杂合子
和纯合子，D 错误。
7．（2025·湖北·二模）OsCYP2 基因已被证实为水稻耐盐碱关键基因。科研人员通过克隆OsCYP2 基因，
构建OsCYP2 基因表达载体，并将其转化到烟草中，探讨OsCYP2 基因对烟草耐盐碱能力大小的影响。回答
下列问题：
(1)构建OsCYP2 基因表达载体时所用Ti 质粒结构如图甲所示，在构建重组质粒时要将OsCYP2 基因插入农
杆菌Ti 质粒的T-DNA 中，当农杆菌侵染烟草细胞时，OsCYP2 基因能随T-DNA 整合到烟草细胞的 上。
注：Bar 基因为抗草甘膦（一种除草剂）基因
(2)OsCYP2 基因两端碱基序列如图乙所示，为了让OsCYP2 基因和Ti 质粒正确连接，利用PCR 技术扩增
OsCYP2 基因时需要设计一对引物，这对引物的序列分别为 。（从引物5′端开始书写，只写前12
个碱基即可）
(3)科研人员将OsCYP2 基因导人烟草细胞（烟草细胞无该基因），然后利用植物组织培养技术将含目的基
因的受体细胞培养为转基因植株，利用反转录PCR 技术等检测OsCYP2 基因是否转录，其大致步骤为：提取
转基因植株的RNA→ →利用PCR 技术进行扩增→对扩增产物进行电泳分析。在构建PCR 反应体系时
需加入的物质有模板DNA、引物、缓冲液、 等（答出两种）。
(4)科研人员选择上述扩增产物出现特异性扩增条带（呈阳性）的转基因植株，在个体生物学水平检测
“转OsCYP2 基因烟草的耐盐碱性是否明显提高”，请写出实验的大致思路 。
(5)科研人员在研究转OsCYP2 基因烟草的遗传稳定性时，发现有少部分阳性植株的遗传不符合孟德尔遗传
规律，这可能是因为基因插入的 和数目是随机的，导致目的基因在转基因植株中的遗传变得复杂。
此外，科研人员还发现OsCYP2 基因在部分阳性植株中的表达水平低下，这影响了转基因植株从实验室走
向农业生产应用，请分析可能的原因有 （答出一点即可）。
【答案】(1)染色体DNA
(2)5'-AGATCTATGTCT-3' 5'-GCTAGCCTAGGA-3'
(3) 将提取的RNA 反转录为cDNA 热稳定DNA 聚合酶（TagDNA 聚合酶或Taq 酶）、四种脱氧核苷
酸（dNTP）、Mg2＋
(4)将等量、长势相同的转OsCYP02 基因烟草和非转基因烟草分为甲、乙两组，用一定浓度NaC1 溶液+完全
营养液进行水培，在其他条件相同且适宜条件下培养一段时间，观察并记录两组烟草的生长状况
(5) 位点（或位置、部位） ①OsCYP2 基因插入的位置不合适会阻碍基因转录过程，导致基因表
达水平低下：②OsCYP2 基因发生甲基化等表观遗传修饰，影响OsCYP2 基因的表达；③细胞内可能存在与
OsCYP2 基因转录产生的mRNA 互补的小RNA 分子，抑制mRNA 的翻译过程，使基因表达水平低下；④温度、
光照等环境因素可能参与调节植物的基因表达调控，影响OsCYP2 基因表达
【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。（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。
（4）目的基因的检测与鉴定。
【解析】（1）Ti 质粒的T-DNA 中可以将目的基因导入受体细胞的染色体DNA 上，故，在构建重组质粒时
要将OsCYP2 基因插入农杆菌Ti 质粒的T-DNA 中，当农杆菌侵染烟草细胞时，OsCYP2 基因能随T-DNA 整合
到烟草细胞的染色体DNA 上。
（2）应将目的基因导入启动子和终止子之间，且为避免反向连接和自身环化，应选择两种限制酶进行切
割，据图可知，应选择启动子2 与终止子之间的限制酶，故应选择的是BglII 和NheI，再结合图乙的转录
方向及碱基序列可知，利用PCR 技术扩增OsCYP2 基因时需要设计一对引物，该对引物需要与模板的3'端
结合，且需要在首端加上上述两种酶的碱基序列，故最终为5'-AGATCTATGTCT-3'和 5'-
GCTAGCCTAGGA-3'。
（3）反转录是以RNA 为模板合成DNA 的过程，利用反转录PCR 技术等检测OsCYP2 基因是否转录，其大致
步骤为：提取转基因植株的RNA→将提取的RNA 反转录为cDNA→利用PCR 技术进行扩增→对扩增产物进行
电泳分析；PCR 是一项体外扩增DNA 的技术，在构建PCR 反应体系时需加入的物质有模板DNA、引物、缓冲
液、热稳定DNA 聚合酶（TagDNA 聚合酶或Taq 酶）、四种脱氧核苷酸（dNTP）、Mg2＋。
（4）在个体生物学水平检测“转OsCYP2 基因烟草的耐盐碱性是否明显提高”，需要将转基因植物与非转
基因植物进行比较，实验设计应遵循对照与单一变量原则额，故可设计实验如下：将等量、长势相同的转
OsCYP02 基因烟草和非转基因烟草分为甲、乙两组，用一定浓度NaC1 溶液+完全营养液进行水培，在其他
条件相同且适宜条件下培养一段时间，观察并记录两组烟草的生长状况。
（5）基因工程过程中，基因插入的位置和数目是随机的，故有少部分阳性植株的遗传不符合孟德尔遗传
规律；基因的表达包括转录和翻译过程，科研人员还发现OsCYP2 基因在部分阳性植株中的表达水平低下，
可能的原因有：①OsCYP2 基因插入的位置不合适会阻碍基因转录过程，导致基因表达水平低下：
②OsCYP2 基因发生甲基化等表观遗传修饰，影响OsCYP2 基因的表达；③细胞内可能存在与OsCYP2 基因转
录产生的mRNA 互补的小RNA 分子，抑制mRNA 的翻译过程，使基因表达水平低下；④温度、光照等环境因
素可能参与调节植物的基因表达调控，影响OsCYP2 基因表达。
8．（2025 高三上·湖北·期末）拟南芥是科学研究中的模式植物。科研人员欲将黄粉虫细胞内的抗冻蛋
白基因TmAFP 导入拟南芥细胞中培育拟南芥耐低温（-5℃以下）新品种，为进一步培育抗寒经济作物品种
提供一些理论依据，图1 为TmAFP 基因片段，图2 为质粒，图3 为相关限制酶切割位点（箭头表示切割位
点）。据图回答问题。
注：Kanr为卡那霉素抗性基因；Bar 为草铵膦（一种除草剂）抗性基因；Ampf为氨苄青霉素抗性基因：农
杆菌对卡那霉素、氨苄青霉素敏感
(1)对TmAFP 基因进行PCR 扩增，在PCR 反应体系中加入的缓冲液中含有Mg2+，Mg2+的作用是 。若
利用PCR 技术扩增1 个TmAFP 基因，共消耗了126 个引物分子，则该过程DNA 扩增了 次。
(2)基因表达载体的构建时将质粒与抗冻蛋白基因TmAFP 连接起来可得到重组质粒，为确保TmAFP 基因正确
插入质粒，最好选用限制酶 切割质粒。
(3)采用农杆菌转化法将重组质粒导入拟南芥细胞，需要先用Ca2+处理农杆菌，使其成为感受态细胞，再将
含有目的基因的重组Ti 质粒导入农杆菌细胞。然后利用含 的培养基对成功导入含重组质粒的农杆
菌进行筛选。然后将含重组质粒的农杆菌与拟南芥子叶进行共培养，共培养一段时间后，再把拟南芥子叶
转移到含有 的筛选培养基上培养，以获得转化成功的子叶细胞。
(4)将完成转化的拟南芥细胞M（T-DNA 已经插入到拟南芥细胞1 号染色体的其中一条上）接种到原理。在
形成转基因植株N 培养基上培养，形成转基因植株N，该过程利用了 过程中，由于细胞M 中修饰系
统的作用，一个DNA 分子单链上的一个C 脱去氨基变为U．脱氨基过程在细胞M 中只发生一次，M 在经过4
次有丝分裂后，脱氨基位点为A-T 的细胞占 ，植株N 自交，子一代中含T-DNA 的植株占 。
【答案】(1) 激活Taq DNA 聚合酶（激活耐高温的DNA 聚合酶、激活Taq 酶） 6
(2)Sma I、Xba I
(3) 卡那霉素 草铵膦
(4) 植物细胞的全能性 7/16 3//4
【分析】基因工程的基本操作步骤主要包括四步：①目的基因的获取；②基因表达载体的构建；③将目的
基因导入受体细胞；④目的基因的检测与表达。其中，基因表达载体的构建是基因工程的核心。引物是一
小段能与DNA 母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸。用于PCR 的引物长度通常为20~30 个核苷酸；
转化是指目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。
【解析】（1）对TmAFP 基因进行PCR 扩增，在PCR 反应体系中加入的缓冲液中含有Mg2+，Mg2+是酶的激活
剂，Mg2+的作用是激活Taq DNA 聚合酶。PCR 技术中DNA 的合成方向总是从子链的5'末端向3'末端延伸，
若扩增过程中消耗引物分子126 个，说明通过DNA 复制产生(126+2)÷2=64 个DNA 分子，因此DNA 扩增了6
次。
（2）据图1 可知，为了目的基因能表达出蛋白质，目的基因应插入启动子和终止子之间，该位置有三种
酶（Sma Ⅰ、Xba Ⅰ和Hind Ⅲ）识别序列，据图2 可知，Sma Ⅰ和EcoR V 切割产生平末端，Xba Ⅰ和
Spe Ⅰ产生相同的黏性末端，因此根据目的基因两端的序列，为了成功得到重组质粒，确保TmAFP 基因插
入载体中的方向正确，最好选用限制酶Sma Ⅰ、Xba Ⅰ切割质粒。
（3）质粒上有两个抗性基因，Kanr为卡那霉素抗性基因和Ampf为氨苄青霉素抗性基因，在构建表达载体
的过程中，TmAFP 基因的插入破坏了Ampf为氨苄青霉素抗性基因，故利用含卡那霉素的培养基对成功导入
含重组质粒的农杆菌进行筛选。然后将含重组质粒的农杆菌与拟南芥子叶进行共培养，共培养一段时间后，
再把拟南芥子叶转移到含有草铵膦的筛选培养基上培养，以获得转化成功的子叶细胞。
（4）在形成转基因植株N 培养基上培养，形成转基因植株N，该过程利用了植物细胞的全能性过程。由于
M 细胞DNA 分子单链上的一个C 脱去氨基变为U，即亲代DNA 的此位点由C-G 变成了U-G，所以复制4 次后，
有8 个细胞脱氨基位点为C-G，7 个细胞脱氮基位点为A-T，1 个细胞脱氨基位点为U-A，因此脱氨基位点
为A-T 的细胞占7/16；T-DNA 插入到细胞M 的一条染色体上，可以记为+，因此N 植株关于是否含有T-DNA
的基因型记为+-，如果自交，则子代中相关的基因型为++：+-：-- =1：2：1，故植株N 自交，子代含有
T-DNA 的植株占3/4。
9．（2025·湖北·一模）普通二倍体矮牵牛因缺乏蓝色色素合成所需的转座酶而不能开蓝色花，研究人
员尝试把从蔷薇花瓣细胞中分离提取的转座酶基因F35H 转入普通的矮牵牛，培育蓝色矮牵牛新品种。回
答下列问题：
(1)提取蔷薇花瓣细胞中的DNA，能利用PCR 技术扩增出目的基因F35H 的前提是 。扩增目的基因3 次
需要消耗 对引物。PCR 中需要引物的原因是 。
(2)农杆菌Ti 质粒上的T-DNA 序列，可以从农杆菌中转移并随机插入到矮牵牛的 中。
(3)经筛选培养后获得了一株含2 个基因F35H 的蓝色矮牵牛花植株A．经验证确定基因F35H 已成功整合，
为探究2 个基因F35H 在染色体上的位置，研究人员利用植株A 自交：
①若2 个基因F35H 位于非同源染色体上，则子代的表型及比例为 ；
②若2 个基因F35H 位于同源染色体上，则子代的表型及比例为 ；
③若2 个基因F35H 位于 ，则子代的表型及比例为蓝花：红花=3：1.
(4)经验证A 中的2 个基因F35H 位于非同源染色体上，为获得能稳定遗传的蓝花矮牵牛，科研人员利用单
倍体育种的方法，获得了纯合的蓝花矮牵牛，单倍体育种的优点是 。育种过程中A 产生 种类型
的花粉（不考虑其他基因），所得的纯合二倍体蓝花矮牵牛细胞中含有 个基因F35H（填基因数量）。
【答案】(1) 已知基因F35H 的一段核苷酸（碱基）序列 7/七 使DNA 聚合酶能够从引物的
3'端开始连接脱氧核苷酸
(2)染色体DNA
(3) 蓝花：红花=15：1 全为蓝花 1 条染色体上
(4) 缩短育种年限 4/四 4 个或2 个
【分析】1、基因的分离定律的实质：在杂合体的细胞中，位于一对同源染色体上的等位基因，具有一定
的独立性；在减数分裂形成配子的过程中，等位基因会随同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中，
独立地随配子遗传给后代。
2、基因的自由组合定律的实质：位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的；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。
【解析】（1）运用PCR 技术扩增出目的基因F35H 的前提是已知基因F35H 的一段核苷酸（碱基）序列。扩
增目的基因3 次可得到23=8 个DNA 分子，每合成1 个新DNA 需要消耗1 对引物，有1 个DNA 为模板，7 个
DNA 是新合成的，因此需要消耗7 对引物。引物使DNA 聚合酶能够从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸，因
此PCR 中需要引物。
（2）将目的基因导入植物细胞采用最多的方法是农杆菌转化法，农杆菌是一种在土壤中生活的微生物，
能在自然条件下感染双子叶植物和裸子植物，并将其中的Ti 质上的T-DNA 转移至受体细胞并整合到受体细
胞的染色体的DNA 上。因此本研究中农杆菌Ti 质粒上的T-DNA 序列，可以从农杆菌中转移并随机插入到矮
牵牛的染色体DNA 中。
（3）①将2 个基因F35H 分别用A、B 表示，不含基因F35H 的则用a、b 表示，则植株A 的基因型为AaBb。
若2 个基因F35H 位于非同源染色体上，A/a、B/b 遵循自由组合定律，含A 或B 的个体呈蓝色，植株A 自交，
子代基因型及比例为A_B_：A_bb：aaB_：aabb=9:3:3:1，则表型及比例为蓝花：红花=15:1。
②若2 个基因F35H 位于一对同源染色体上，则产生的配子中都含有基因F35H，因此植株A 自交，后代全
为蓝花。
③若子代的表型及比例为蓝花：红花=3：1.，说明其遵循分离定律，则2 个基因F35H 位于1 条染色体上。
（4）经验证A 中的2 个基因F35H 位于非同源染色体上，则植株A 的基因型可用AaBb 表示，为获得能稳定
遗传的蓝花矮牵牛，科研人员利用单倍体育种的方法，单倍体育种的优点是能明显缩短育种年限。由于遵
循基因的自由组合定律，植株A 可以产生4 种类型配子，所得的纯合二倍体蓝花矮牵牛基因型可为AABB、
AAbb、aaBB，因此细胞中含有4 个或2 个个基因F35H。
10．（2025·湖北·一模）“凤凰虫”是一种重要的药用昆虫，其H 基因编码的抗菌肽HI—3 具有良好的
抗菌、抗癌作用。科研人员开展了利用酵母菌生产抗菌肽HI—3 的一系列研究。
(1)通过基因工程培养转H 基因的酵母菌，其核心工作是 。
(2)利用PCR 技术从“凤凰虫”基因组中扩增H 基因时发现，引物长度越短，扩增得到的DNA 片段种类越
（填“单一”或“复杂”），原因是 。
(3)已知H 基因编码链序列：5′—GGATCCTCTAGA……TCGAGATGCTGCTG—3′，PCR 扩增H 基因时，结合到编
码链上的引物序列是 （要求：按照5′→3′方向写出5′端的前8 个碱基）。
(4)由于抗菌肽HI—3 会损伤酵母细胞，组成型表达（持续表达）H 基因的酵母菌最大种群数量偏低，限制
了最终产量。科研人员通过构建诱导型启动子来降低抗菌肽HI—3 对酵母菌的伤害。在酵母菌基因组DNA
中插入P 基因（指导合成P 蛋白）和S 基因（指导合成S 蛋白），使质粒上H 基因的表达受红光控制。红
光调控H 基因表达的原理如下图所示。
由图可知，S 蛋白与启动子Jub 结合后可能抑制 酶发挥作用，导致H 基因无法转录；红光下，P 蛋
白能够 ，解除S 蛋白的抑制作用，从而启动H 基因的表达。
【答案】(1)构建基因表达载体
(2) 复杂 引物长度越短，特异性越差，基因组中能与引物结合的位点越多
(3)5'-CAGCAGCA-3'
(4) RNA 聚合（酶） 与结合在启动子上的S 蛋白结合
【分析】引物是一小段能与DNA 母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸，用于PCR 的引物长度通常为
20〜30 个核苷酸，引物使DNA 聚合酶能够从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸。一般来说，引物越短，其非
特异性越强，PCR 扩增后产物的种类越多。
【解析】（1）获取了足够量的目的后，下一步就是要让基因在受体细胞中稳定存在，并且遗传给下一代；
同时，使目的能够表达和发挥作用，这就需要构建基因表达载体。这一 步是基因工程的核心工作。
（2）引物长度会影响PCR 扩增的特异性强度，一般来说，引物长度越短，引物的特异性强度越低，基因
组中能与引物结合的碱基序列位点越多，因此，引物长度越短，PCR 扩增产物DNA 片段种类越复杂。
（3）引物是一小段能与DNA 母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸，已知H 基因编码链的编码区序列
是：5'-GGATCCTCTAGA∙∙∙∙∙∙TCGAGATGCTGCTG-3'，根据DNA 分子的反向平行结构以及引物与模板链的碱基互补
配对原则可推知，扩增H 基因的编码区段时，结合到编码链上的引物序列是5'-CAGCAGCA-3'。
（4）启动子是RNA 聚合酶识别和结合的部位，RNA 聚合酶识别并结合启动子后开始转录，图中S 蛋白与
Jub 结合后，导致RNA 聚合酶无法正常结合该启动子，抑制了RNA 聚合酶发挥作用；由图可知，红光下，P
蛋白与S 蛋白结合了，解除S 蛋白的抑制作用，从而启动H 基因的表达。
基因工程的应用
1．（2025·湖北·二模）我国是香蕉的主产地之一，大多数栽培香蕉是三倍体品种。传统生产采用吸芽
繁殖方式，不仅周期长、产率低、果品不佳，还易积累病毒。下列措施无法达到改良目的的是（ ）
A．通过基因工程转入外源基因提高果实品质
B．用香蕉顶端分生区作为外植体获得脱毒苗
C．利用单倍体育种对栽培香蕉进行品种选育
D．用香蕉叶鞘进行植物组织培养以提高产率
【答案】C
【解析】通过基因工程转入外源基因可以改变香蕉的基因组成，从而有可能提高果实品质，达到改良香蕉
的目的，可以达到改良目的，A 不符合题意；用香蕉顶端分生区作为外植体进行植物组织培养可以获得脱
毒苗。因为植物顶端分生区附近的病毒含量很低或者几乎没有病毒，通过这种方式可以减少香蕉积累的病
毒，提高香蕉的品质和产量，可以达到改良目的，B 不符合题意；大多数栽培香蕉是三倍体品种，在减数
分裂过程中会出现联会紊乱，无法正常产生配子，难以进行单倍体育种，无法达到改良目的，C 符合题意；
用香蕉叶鞘进行植物组织培养可以在短时间内获得大量的香蕉植株，缩短培养周期，从而提高产率，达到
改良香蕉繁殖方式的目的，可以达到改良目的，D 不符合题意。
2．（2025 高三上·湖北·期中）我国科学家将外源生长激素（GH）基因导入鲤鱼的受精卵，培育出了生
考点03
长速率更快的转基因鲤鱼。下列说法错误的是（ ）
A．导入的GH 基因是一个DNA 分子，磷酸与核糖交替连接构成其基本骨架
B．转基因鲤鱼的体细胞中均含有GH 基因，但只有特定细胞能合成生长激素
C．GH 基因在鲤鱼体内复制时，DNA 聚合酶催化子链沿着5'→3'的方向延伸
D．GH 基因在鲤鱼体内的表达过程体现了生命是物质、能量和信息的统一体
【答案】A
【解析】基因是有遗传效应的DNA 片段，故导入的GH 基因是一个DNA 片段，磷酸与脱氧核糖交替连接构成
其基本骨架，A 错误；GH 基因导入鲤鱼的受精卵，转基因鲤鱼的体细胞均由受精卵通过有丝分裂形成，故
转基因鲤鱼的体细胞中均含有GH 基因。GH 基因只会在垂体细胞中表达，故生长激素只会在垂体细胞合成
和分泌，B 正确；DNA 复制时，从子链来看，复制的方向是子链沿着5'→3'的方向延伸。因此，GH 基因在
鲤鱼体内复制时，DNA 聚合酶催化子链沿着5'→3'的方向延伸，C 正确；GH 基因在鲤鱼体内的表达时，遗
传信息由DNA 传递至mRNA，再传递至蛋白质。信息在传递过程消耗了细胞呼吸过程中有机物氧化分解释放
的能量，因此，GH 基因在鲤鱼体内的表达过程体现了生命是物质、能量和信息的统一体，D 正确。
3．（2025·湖北·一模）天然虾青素具有强大的清除氧自由基的能力，还具有着色、提高免疫力等特性，
被广泛应用在化妆品、饲料添加剂和医药等行业中。常用微生物发酵合成虾青素，已知红法夫酵母能够生
产虾青素，但存在产量低、成本高等弊端，大规模工业化生产虾青素存在诸多挑战。下列叙述错误的是（
）
A．虾青素可能具有延缓衰老、抑制肿瘤发生等生理作用
B．培养基中碳氮源比例可能会影响到菌株发酵合成虾青素
C．可通过基因工程改造野生型红法夫酵母提高虾青素产量
D．工业化生产虾青素不需要考虑pH、溶氧量等对产量的影响
【答案】D
【解析】虾青素具有强大的清除氧自由基的能力，而氧自由基是导致衰老和癌症的重要因素之一，因此虾
青素可能具有延缓衰老、抑制肿瘤发生等生理作用，A 正确；碳氮源是微生物生长和代谢的重要营养物质，
其比例会影响微生物的生长速度、代谢途径和产物合成，因此培养基中碳氮源比例可能会影响到菌株发酵
合成虾青素，B 正确；基因工程技术可以对微生物的基因进行定向改造，从而改变其代谢途径和产物合成，
提高目标产物的产量，因此可通过基因工程改造野生型红法夫酵母提高虾青素产量，C 正确；pH 和溶氧量
是影响微生物生长和代谢的重要环境因素，其变化会影微生物的生长速度、代谢途径和产物合成，因此在
工业化生产虾青素的过程中，需要严格控制pH 和溶氧量等环境因素，以确保微生物的正常生长和代谢，
从而提高虾青素的产量，D 错误。
4．（2025·湖北襄阳·一模）噬菌体展示技术是将外源蛋白基因插入到噬菌体外壳蛋白基因的适当位置，
使外源基因随外壳蛋白基因的表达而表达，外源蛋白随噬菌体的重新组装而展示到噬菌体表面的生物技术
（如图所示）。下列叙述错误的是（ ）
A．噬菌体抗体展示过程，抗体的合成场所一定是受体细胞的核糖体
B．噬菌体展示库的构建需将特定的基因片段拼接重组在噬菌体载体上并转染受体细胞
C．建立噬菌体展示库需要的工具酶有限制酶、DNA 聚合酶和RNA 聚合酶
D．通过图中诱变处理及筛选，最终可能筛选出与某种抗原亲和力更强的抗体及其基因
【答案】C
【解析】噬菌体作为病毒不具有独立的代谢功能，为专性寄生物，因此，噬菌体抗体展示过程中抗体作为
蛋白质，其合成场所一定是受体细胞的核糖体，A 正确；噬菌体展示库的构建需将特定的基因片段拼接重
组在噬菌体载体上并转染到受体细胞中，随着受体细胞DNA 复制而复制，B 正确；建立噬菌体展示库需要
切割目的基因和病毒载体，然后将二者连接起来，需限制酶和DNA 连接酶等，该过程中不需要RNA 聚合酶，
C 错误；诱变的原理是基因突变，具有不定向性，所以通过图中诱变处理及筛选最终可获得与抗原亲和力
更强的抗体及其基因，D 正确。
5．（2025·湖北·二模）多年生野生大豆(S)具有遗传多样性丰富、抗逆性强等优势，其丰富的可遗传变
异为重要农艺性状的挖掘和育种提供了宝贵资源。下列叙述正确的是（ ）
A．用秋水仙素处理S 的花粉可获得多倍体植株
B．利用转基因技术可将S 的优良基因转移到其他植物体内
C．通过射线照射S 的幼苗一定能获得具有更优良性状的植株
D．用一定浓度的生长素类似物处理未授粉的S，可避免连续阴雨天气造成的减产
【答案】B
【解析】用秋水仙素处理多年生野生大豆的种子或幼苗可得到多倍体植株，A 错误；不同植物的DNA 具有
相同的结构，利用转基因技术可将多年生野生大豆的基因转移到其他植物中，B 正确；因基因突变具有随
机性以及不定向性，通过射线进行诱变不一定能获得更优良的个体，C 错误；大豆需要的是种子，必需要
受粉才能获得种子，通过一定浓度的生长素处理不能避免大豆减产，可通过人工授粉避免连续阴雨天气造
成的减产，D 错误。
6．（2025·湖北·一模）人乳铁蛋白（hLF）是乳汁中一种重要的非血红素铁结合糖蛋白，具有抑菌、抗
肿瘤等多种生理功能，被认为是一种极具开发潜力的食品添加剂。某科研团队将人乳铁蛋白（hLF）基因
转入到山羊体内，从山羊的乳液中获得hLF，可以解决天然乳铁蛋白资源短缺的问题，下列有关叙述错误
的是（ ）
A．可用PCR 直接扩增乳铁蛋白的基因转录产物
B．重组载体中人乳铁蛋白基因的启动子是乳腺蛋白基因启动子
C．将目的基因导入山羊受精卵中一般应用的技术是显微注射法
D．检测人乳铁蛋白基因是否成功翻译常采用抗原—抗体杂交技术
【答案】A
【解析】不可以直接用PCR 扩增mRNA，需将mRNA 逆转录成cDNA 再进行扩增，A 错误；为保证在供体山羊
的乳汁中提取到人乳铁蛋白，需要将人乳铁蛋白基因与山羊乳腺蛋白基因的启动子等调控元件重组在一起，
B 正确；一般用显微注射法将目的基因导入山羊受精卵中，C 正确；为检测人乳铁蛋白基因是否成功翻译
成蛋白质，检测方法是从转基因生物中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原—抗体杂交，若出现相应现象，
则表明目的基因已翻译形成蛋白质，D 正确。
7．（2025·湖北武汉·二模）水中
物质污染会导致鱼类雌性化异常。将绿色荧光蛋白（GFP）基因、
Ga14 蛋白基因等转入斑马鱼，可用于监测水体
物质，下图中ERE 和UAS 是两种诱导型启动子，分别被
物质-受体复合物和
蛋白特异性激活，启动下游基因表达。下列叙述错误的是（ ）
A．根据题意可知斑马鱼的某些细胞存在
物质的受体
B．用ERE 直接驱动GFP 基因表达可提高监测的灵敏度
C．用于监测
物质污染的转基因斑马鱼最好是不育的
D．基因表达载体最好以显微注射法导入斑马鱼受精卵
【答案】B
【解析】将绿色荧光蛋白（GFP）基因、Ga14 蛋白基因等转入斑马鱼，可用于监测水体 E 物质，推测斑马
鱼的某些细胞存在 E 物质的受体，A 正确；结合题图，ERE 诱导Gal4 转录，其翻译产物Gal4 蛋白与USA
结合驱动GFP 基因表达可提高监测的灵敏度，这是一个间接驱动而非直接驱动的过程，B 错误；用于监测
E 物质污染的转基因斑马鱼最好是不育的，避免因有性生殖带来的基因污染，C 正确；基因表达载体最好
以显微注射法导入斑马鱼受精卵，受精卵全能性高，基因成功表达的概率大，D 正确。
8．（2025·湖北·一模）促红细胞生成素能有效促进红细胞的产生、提升血液携氧能力。第一代重组人
促红细胞生成素（rhEPO）的部分流程如图所示。第二代rhEPO 的生产通过改造第一代rhEPO 的5 个氨基酸
位点，增加2 个糖基化位点，使其稳定性大大提升。下列叙述错误的是（ ）
A．①需设计一对特异性引物，②原理是基因重组，③利用显微注射技术
B．第二代rhEPO 的生产运用了蛋白质工程技术，本质是改造基因
C．用大肠杆菌代替CHO，经筛选后可更高效的量产高活性rhEPO
D．rhEPO 被列入兴奋剂名录，禁止运动员使用以保证比赛公平性
【答案】C
【解析】①是利用PCR 技术短时间内扩增目的基因，PCR 过程需要一对引物，②是构建人EPO 基因的表达
载体，②原理是基因重组，③是将目的基因导入受体细胞，利用显微注射技术将目的基因导入动物细胞，
A 正确；蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能关系作为基础，通过改造或合成基因，来
改造现有的蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。第二代rhEPO 的生产运用了
蛋白质工程技术，本质是改造基因，B 正确；大肠杆菌是原核生物，没有内质网和高尔基体，不能加工促
红细胞生成素，用大肠杆菌代替CHO，不能得到高活性rhEPO，C 错误；促红细胞生成素能有效促进红细胞
的产生、提升血液携氧能力，rhEPO 被列入兴奋剂名录，禁止运动员使用以保证比赛公平性，D 正确。
9．（2025 高三上·湖北襄阳·阶段练习）研究表明羊乳中的β-乳球蛋白（BLG）是人体主要过敏源，图
为研究人员利用基因编辑技术敲除山羊中BLG 基因同时敲入人乳铁蛋白（hLF）基因并获得转基因山羊的
操作过程。图中sgBLG/Cas9 复合物中，sgBLG 为能准确识别图中山羊DNA 特定序列的RNA，并引导Cas9 蛋
白对DNA 进行切割。检测发现过程②中，hLF 基因成功插入在母羊乙成纤维细胞中的一条常染色体上。
(1)Cas9 蛋白类似于基因工程中常用到的 酶，但Cas9 蛋白与该酶的主要区别是 。
(2)图中复合物1 所识别的DNA 序列为5'-TATACTGGC-3'，则sgBLG 的序列为5′- -3′。
(3)下列技术中，过程①②可能运用的技术有 ，过程③④⑤中，运用到的技术有 。（编号选
填）
a.显微注射技术 b.动物细胞培养技术 c.胚胎移植技术 d.DNA 重组技术 e.动物细胞融合技术 f.细胞核移
植技术
(4)科研团队想进一步获得纯合能稳定遗传“人乳铁蛋白基因”的转基因山羊，其技术路线的设计思路是
。
【答案】(1) 限制性内切核酸酶 Cas9 蛋白没有限制性内切核酸酶具有专一识别DNA 分子特定核
苷酸序列的特性
(2)5’-GCCAGUAUA-3’
(3) ad abcf
(4)用图中获得的转基因山羊与普通山羊进行杂交得到子代，通过基因检测，筛选出带有目的基因的雌雄
子代进行杂交获得含人乳铁蛋白基因的纯合子代；或者通过图相关流程，分别选择雌雄个体作为目的基因
受体细胞的供体，从而获得含有人乳铁蛋白基因雌、雄转基因山羊，然后进行杂交来获得含人乳铁蛋白基
因的纯合子代。
【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。
（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、基因枪法和花粉管通道法；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感受态细胞法。
（4）目的基因的检测与鉴定：分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA 是否插入目的基因--
DNA 分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白
质--抗原-抗体杂交技术。个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。
【解析】（1）题干中“引导Cas9 蛋白对DNA 进行切割”，说明Cas9 蛋白可以切割DNA 分子，所以与限制
性内切核酸酶作用类似。sgBLG 为能准确识别图中山羊DNA 特定序列的RNA，并引导Cas9 蛋白对DNA 进行
切割，说明Cas9 蛋白没有限制性内切核酸酶具有专一识别DNA 分子特定核苷酸序列的特性。
（2）sgBLG 为能准确识别图中山羊DNA 特定序列的RNA，转录的方向是从DNA 模板的3’到5’，因此转录
产生的RNA 序列是5’-GCCAGUAUA-3’。
（3）过程①是将目的基因插入到母羊乙成纤维细胞中的一条常染色体上，此过程涉及DNA 重组技术，过
程②是将重组DNA 分子导入母羊乙成纤维细胞中，重组DNA 分子导入动物细胞一般使用显微注射技术，故
选ad。
③④⑤是将含有目的基因的细胞核通过显微注射技术移入去核卵母细胞获得重组细胞，再通过动物细胞培
养技术获得早期胚胎，最后通过胚胎移植技术获得转基因山羊，故选abcf。
（4）获得纯合能稳定遗传“人乳铁蛋白基因”的转基因山羊，其技术路线的设计思路是用图中获得的转
基因山羊与普通山羊进行杂交得到子代，通过基因检测，筛选出带有目的基因的雌雄子代进行杂交获得含
人乳铁蛋白基因的纯合子代；通过图相关流程，分别选择雌雄个体作为目的基因受体细胞的供体，从而获
得含有人乳铁蛋白基因雌、雄转基因山羊，然后进行杂交来获得含人乳铁蛋白基因的纯合子代。
10．（2025·湖北荆州·二模）透明质酸是一种应用广泛的粘性多糖，研究者欲改造枯草芽孢杆菌，通过
添加诱导型启动子来协调菌体生长与产物生产之间的关系。
(1)为通过外源添加诱导剂来控制基因的表达，研究者选择了含木糖诱导型启动子的p 质粒，其中EcoRV 酶
切位点的识别序列为5'-GATATC-3'，Xbal 酶切位点的识别序列为5'-TCTAGA-3'。透明质酸合成酶基因H
以a 链为转录模板链。利用PCR 扩增H 基因时，需要在引物的5'端添加限制酶识别序列。为了使图1 中酶
切后的H 基因按照正确的方向与p 质粒连接，依据图中已知碱基序列，PCR 引物的碱基序列为 。
(2)为协调菌体生长与产物生产之间的关系，将构建好的重组质粒转入经 处理后的枯草芽孢杆菌（D
菌），在含 的培养基上筛选，得到枯草芽孢杆菌E（E 菌）。对E 菌进行工业培养时，培养基应先以
蔗糖为唯一碳源，接种2 小时后添加 ，以诱导E 菌产生更多的透明质酸。
(3)外源质粒在细菌细胞中遗传不稳定、易丢失，研究者尝试将重组质粒进行改造，利用同源区段交叉互
换的方法将H 基因插入枯草芽孢杆菌D 的基因组mpr 位点，得到整合型枯草芽孢杆菌F（F 菌）。请在图2
方框中画出F 菌的基因组 。
(4)对三种枯草芽孢杆菌进行培养，结果如图3。结合上述研究，请选择适宜工业发酵生产的菌种并阐明理
由 。
【答案】(1)5'-GATATCCTAGTG-3'和5'-TCTAGAATGGGC-3'
(2) Ca2+/CaCl2 四环素 木糖
(3)
(4)F 菌；F 菌比E 菌生长迅速，透明质酸产量高，H 基因整合到细菌基因组上，不易丢失
【分析】1、PCR 的每个循环过程包括高温变性、低温退火、中温延伸三个不同的阶段:(①变性:加热使模
板 DNA 在高温下(94℃左右)双链间的氢键断裂而形成两条单链;②退火;使溶液温度降至50~60℃，模板
DNA 与引物按碱基配对原则互补结合，③延伸:溶液反应温度升至72℃，耐热 DNA 聚合酶以单链DNA 为模
板，在引物的引导下，利用反应混合物中的4 种脱氧核苷三磷酸(dNTP)，按5′→3′方向复制出互补
DNA。
2、PCR 技术的引物设计需考虑两方面因素：第一是能与模板链3′端进行碱基互补配对，第二是要能产生
与质粒连接的酶切位点。
3、基因工程的基本操作程序：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，其中基因表达载体的构建是基因工程的核心。
【解析】（1）透明质酸合成酶基因H 以a 链为转录模板链，转录时mRNA 自身的延伸方向为5′→3′，即
转录是从DNA 的3′ 端开始的，所以应在引物的5′ 端改造加添限制酶识别序列；再结合质粒中启动子的
方向可知，a 链3′端连接启动子，5′端连接终止子，所以需要在PCR 扩增仪中加入的引物序列为5'-
GATATCCTAGTG-3'和5'-TCTAGAATGGGC3'。
（2）将目的基因导入微生物细胞常用Ca2+处理法，Ca2+处理受体细胞，可使其处于一种能吸收周围环境中
DNA 分子生理状态，这种细胞叫感受态细胞。由图1 可知P 质粒含有四环素抗性基因，因此可在含四环素
培养基上筛选，得到枯草芽孢杆菌E。枯草芽孢杆菌（D 菌）生长需要蔗糖作为碳源和能源物质，2h 后由
于枯草芽孢杆菌E（E 菌）存在木糖诱导型启动子，因此此时可添加木糖，以诱导E 菌产生更多的透明质酸。
（3）由题意可知，mpr 位点为改造后的重组质粒和D 菌的同源区段，其间只含有
，所以这一部分交叉互换，将H 基因插入到了枯草芽孢杆
菌的基因组mpr 位点，而失去了四环素抗性基因，故最终得到的F 菌的基因组为
。
（4）由图3 可知，F 菌比E 菌生长迅速，透明质酸产量高，培养基中不需要添加四环素，H 基因整合到细
菌DNA 上，不易丢失，适宜工业发酵生产。
