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高考冲刺小卷15——基因工程 知识点专项练习（解析版）
一、单选题
1．为研究玉米的抗逆机制，科研人员利用图中的双分子荧光互补技术分析玉米M5 与B72 蛋白的相互作用。
下列说法正确的是（ ）
A．直接将YFP 剪切为N 端和C 端后，分别与M5 和B72 蛋白连接
B．设计特异性引物以玉米cDNA 为模板扩增M5 和B72 基因
C．将M5 和B72 基因融合后连接到质粒上的YFP 基因中
D．将含有M5 和B72 的基因表达载体分别导入不同细胞中
【答案】B
【分析】结合题意分析可知，该操作应该是将M5 和B72 基因分别连接在YEP 蛋白对应的基因的5'端和
3'端，随后将基因表达载体导入同一细胞中。
【详解】AC、结合题意分析可知，该操作应该是将M5 和B72 基因分别连接在YEP 蛋白对应的基因的5'端
和3'端，AC 错误；
B、设计特异性引物以玉米cDNA 为模板扩增M5 和B72 基因，为构建基因表达载体作准备，B 正确；
D、将含有M5 和B72 的基因表达载体导入同一细胞中，D 错误。
故选B。
2．下图示利用重叠延伸PCR 技术改造目的基因的原理。相关叙述错误的是（ ）
1
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A．图示操作中至少需要用2 种限制酶对目的基因进行处理
B．操作中引物2 和引物3 序列应含有拟突变位点，且可以互补
C．应选用引物1 和引物4 进行PCR3，以获得大量目的基因序列
D．此过程实现的基因序列改变属于基因突变，未发生基因重组
【答案】C
【分析】PCR 是聚合酶链式反应的缩写。它是一项根据DNA 半保留复制的原理，在体外提供参与DNA 复
制的各种组分与反应条件，对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技术。每次循环可以分为变性、复性
和延伸三步。其过程如下:
①高温变性：当温度上升到90℃以上时，双链DNA 解聚为单链。
②低温复性：温度下降到50℃左右，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA 结合。
③中温延伸：温度上升到72℃左右，溶液中的四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。
【详解】A、由图可知：借助引物1、2 进行PCR1，借助引物3、4 进行PCR2，而引物1、3 结合在同一模
板链的不同部位，引物2、4 也结合在同一模板链的不同部位，所以图示操作中至少需要用2 种限制酶对目
的基因进行处理，A 正确；
B、实现基因的定点诱变时，需要根据目的基因序列设计两种常规引物，以及根据拟突变位点处碱基序列
的位置设计两种突变引物，图中属于突变引物的是引物2、3；与常规引物相比，图中的2、3 两种引物必
2
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须要有一段互补的序列，可以进行碱基互补配对，而且应含有拟突变位点，否则无法实现进行PCR3 筛选
的突变产物的形成，B 正确；
C、进行重叠延伸时，上链和下链在突变位点处的碱基序列互补，能起到引物2、3 的作用，因此不需要另
加引物，即可得到进行PCR3 筛选的突变产物，C 错误；
D、利用重叠延伸PCR 技术实现了基因的定点诱变。可见，此过程实现的基因序列改变属于基因突变，未
发生基因重组，D 正确。
故选C。
3．为更有效地处理含重金属的废水，研究人员将植物的金属结合蛋白基因导入大肠杆菌构建工程菌。由
于PCR 扩增出的目的基因末端为平末端，且无合适的限制酶识别序列，需借助中间载体P 将目的基因接入
载体E。下图为两种载体的结构和相关限制酶的识别序列。下列叙述正确的是（ ）
A．不直接选择P 构建表达载体是因为它不含起始密码了和终止密码子
B．将目的基因插入载体P 时，应选择SmaI 进行酶切，再用DNA 连接酶连接
C．构建表达载体时，应选择XhoI 和PstI 酶切载体E 和含目的基因的载体P
D．基因表达载体构建完成后，需利用农杆菌转化法导入受体细胞
【答案】C
【分析】基因工程技术的基本步骤：（1）目的基因的获取：可利用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、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钙离子处理法。（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；②检测目的基因是否转录出了mRNA；③检测目的基因是否翻
3
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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。
【详解】A、由图可知，不直接选择P 构建表达载体是因为它不含启动子与终止子，A 错误；
BC、由于载体E 只有产生黏性末端的酶切位点，要使中间载体P 接入载体E，同时防止载体E 自身环化，
需要用两种限制酶分别切割载体E 和中间载体P，据图可知，中间载体P 和载体E 均含有XhoI 和PstI 酶识
别序列，故可选用XhoI 和PstI 酶进行酶切，载体P 的这两种酶识别序列中含有EcoRV 识别位点，并且其
切割的为平末端，可以用于连接目的基因，SmaI 酶虽然也能切割得到平末端，但是其识别位点没有位于
XhoI 和PstI 酶识别位点之间，故不能选择其对中间载体P 进行切割，B 错误，C 正确；
D、由于将目的基因导入大肠杆菌，因此用钙离子处理法最有效，D 错误。
故选C。
4．下述实验操作需在无菌环境条件下进行的是（ ）
A．将外植体接种到培养基上
B．从新鲜洋葱中粗提取DNA
C．对平板中分解尿素细菌计数
D．用PCR 仪对DNA 片段进行扩增
【答案】A
【分析】植物组织培养要求非常严格的无菌环境，如果灭菌不彻底，培养过程中存在污染，会造成培养的
幼苗生长缓慢甚至培育失败。
【详解】A、将外植体接种到培养基上时必须在酒精灯火焰旁进，以避免杂菌污染，A 正确；
B、从新鲜洋葱中粗提取DNA 不需要在无菌条件下进行，B 错误；
C、对平板中分解尿素细菌计数，统计的是已经形成的菌落，不需要在无菌环境条件下进行，C 错误；
D、用PCR 仪对DNA 片段进行扩增不需在无菌环境条件下进行，D 错误。
故选A。
5．双向启动子可同时结合两个 RNA 聚合酶来驱动下游基因的表达， 研究人员构建了下图所示的表达载
体， 以检测双向启动子作用效果。下列分析不正确的是（ ）
A．可用农杆菌转化法将构建好的表达载体导入植物细胞
4
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B．为连入GUS 基因， 需用SalI 和SphI 酶切已整合了双向启动子及LUC 基因的质粒
C．在培养基中添加潮霉素可筛选出成功导入表达载体的微生物受体细胞
D．可通过观察是否出现荧光和蓝色物质确认双向启动子的作用
【答案】B
【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。
【详解】A、将基因表达载体导入植物细胞常用的方法是农杆菌转化法，A 正确；
B、如果用SphI 酶切已整合了双向启动子及LUC 基因的质粒时就会破坏LUC 基因，B 错误；
C、如果成功导入含有壮观霉素抗性基因的基因表达载体，受体细胞就具有抗壮观霉素的能力，在含有壮
观霉素的培养基上能生存，因此可以筛选出成功导入表达载体的微生物受体细胞，C 正确；
D、双向启动子如果正常表达，就会合成荧光素酶和β-葡萄糖苷酶，催化底物分别产生荧光或生成蓝色物
质，从而确定双向启动子的作用，D 正确。
故选B。
6．为了构建可以直接利用纤维素发酵的酿酒酵母工程菌，研究人员构建基因表达载体（如图所示），并
导入不能合成尿嘧啶的酵母菌。
5
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下列相关分析不正确的是（ ）
A．尿嘧啶合成基因可以作为表达载体上的标记基因
B．该方法需利用限制酶和DNA 连接酶实现目的基因与载体的连接
C．扩增目的基因时应在引物的5'端添加与线性化载体两端相同的DNA 序列
D．在以纤维素为唯一碳源的液体培养基中检测酒精含量确定工程菌发酵效果
【答案】B
【分析】基因工程中常用限制酶切割目的基因和质粒（载体），用DNA 连接酶连接目的基因和载体。
【详解】A、由题意可知，表达载体导入不能合成尿嘧啶的酵母菌，所以可将尿嘧啶合成基因作为表达载
体上的标记基因，若导入表达载体后酵母菌能产生尿嘧啶，说明导入成功，A 正确；
B、该方法需利用DNA 连接酶实现目的基因与载体的连接，不需要使用限制酶，B 错误；
C、扩增目的基因时应在引物的5'端添加与线性化载体两端相同的DNA 序列，以便引物与目的基因配对，
C 正确；
D、在以纤维素为唯一碳源的液体培养基中检测酒精含量确定工程菌发酵效果，若能利用纤维素发酵，则
证明转基因成功，D 正确。
故选B。
7．F 基因突变可引发人类某种单基因遗传病。以下图1 为该遗传病的家系图谱，图2 为用限制酶M 处理家
系成员的F 基因后，进行电泳的部分结果。
6
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下列叙述不正确的是（ ）
A．突变的F 基因序列中存在一个限制酶M 的酶切位点
B．该遗传病的致病基因是位于X 染色体上的隐性基因
C．Ⅲ-1 的F 基因经M 酶切后电泳检测结果与I-2 一致
D．若Ⅱ-1 与Ⅱ-2 再生育，生出患病孩子的概率为1/4
【答案】C
【分析】分析题图可知：图1 中，Ⅰ-1 与Ⅰ-2 正常，Ⅱ-3 患病，说明该病为隐性遗传病。图2 中，限制酶
M 处理家系成员的F 基因后，Ⅱ-3 有6.5kb 和5.0kb 片段，说明F 基因突变产生隐性致病基因（f）经限制
酶切割后产生了6.5kb 和5.0kb 片段，而6.5kb+5.0kb=11.5kb，致病基因可能由正常基因发生碱基对的替换
形成 ，替换前的正常基因（F 基因）序列不能被限制酶M 识别，图中11.5kb 片段即为F 基因。
【详解】A、图1 中，Ⅰ-1 与Ⅰ-2 正常，Ⅱ-3 患病，说明该病为隐性遗传病。图2 中，限制酶M 处理家系
成员的F 基因后，Ⅱ-3 有6.5kb 和5.0kb 片段，说明F 基因突变产生隐性致病基因（f）经限制酶切割后产
生了6.5kb 和5.0kb 片段，f 基因被切割成两个片段说明突变的F 基因序列中存在一个限制酶M 的酶切位点，
A 正确。
B、图1 中，Ⅰ-1 与Ⅰ-2 正常，Ⅱ-3 患病，说明该病为隐性遗传病。图2 中，限制酶M 处理家系成员的F
基因后，Ⅱ-3 有6.5kb 和5.0kb 片段，说明F 基因突变产生隐性致病基因（f）经限制酶切割后产生了6.5kb
和5.0kb 片段，而6.5kb+5.0kb=11.5kb，致病基因可能由正常基因发生碱基对的替换形成 ，替换前的正常
基因（F 基因）序列不能被限制酶M 识别，图中11.5kb 片段即为F 基因。即Ⅰ-1 只含F 基因，Ⅰ-2 与Ⅱ-2
既含F 基因又含f 基因，Ⅱ-3 只含f 基因，若该病为常染色体隐性遗传病，则Ⅱ-3 基因型为ff，Ⅰ-1 与Ⅰ-2
基因型为Ff，与电泳结果不符，因此，该病不可能为常染色体隐性遗传病，该遗传病的致病基因是位于X
染色体上的隐性基因，B 正确；
C、该遗传病的致病基因是位于X 染色体上的隐性基因，Ⅱ-1 基因型为XFY，Ⅱ-2 基因型为XFXf，Ⅲ-1 的
基因型为XFXF或XFXf，Ⅲ-1 的F 基因经M 酶切后电泳检测结果与I-1 或I-2 一致，C 错误；
7
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D、该遗传病的致病基因是位于X 染色体上的隐性基因，Ⅱ-1 基因型为XFY，Ⅱ-2 基因型为XFXf，生出患
病孩子XFY 的概率为1/4，D 正确。
故选C。
8．V 蛋白对登革热病毒的增殖有抑制作用。V 蛋白含有285 个氨基酸，其cDNA 长1241bp。将V 蛋白在
大肠杆菌中诱导表达，经纯化后免疫小鼠，最终获得5 株分泌V 单抗的杂交瘤细胞，提取单抗与V 蛋白杂
交，电泳结果如下图，相关叙述错误的是（ ）
A．V 蛋白的cDNA 中含有不编码V 蛋白的序列
B．获得的5 株杂交瘤细胞都能无限增殖
C．用V 蛋白免疫小鼠的目的是获得相应抗体
D．可培养5A8 杂交瘤细胞大量生产单克隆抗体
【答案】C
【分析】1、单克隆抗体制备的过程：首先用特定的抗原对小鼠进行免疫，并从该小鼠的脾中得到能产生
特定抗体的B 淋巴细胞，诱导与骨髓瘤细胞融合，第一次筛选获得杂交瘤细胞，第二次筛选获能够产生特
定抗体的杂交瘤细胞，再注射到小鼠腹腔中或者体外培养，获得单克隆抗体。
2、构建cDNA 文库的方法：提取某生物的mRNA，逆转录形成cDNA 单链，然后通过复制形成cDNA 双
链，与载体体外重组，导入受体菌中储存。
【详解】A、V 蛋白含有285 个氨基酸，考虑终止密码子，cDNA 中的碱基数应该为286×6=1716 个，而V
蛋白的cDNA 有1241bp（碱基对），说明V 蛋白的cDNA 中含有不编码V 蛋白的序列，A 正确；
B、5 株杂交瘤细胞都能分泌单抗，这些杂交瘤细胞都能无限增殖，B 正确；
C、用V 蛋白免疫小鼠的目的是能产生特定抗体的B 淋巴细胞，C 错误；
D、如图5A8 杂交瘤细胞产生的单抗与其他组相比，反应更强，说明其产生的抗体量更多，D 正确。
故选C。
9．图为构建苘麻抗除草剂基因A 重组质粒的技术流程，其中NptⅡ是卡那霉素抗性基因，GUS 基因仅在真
核细胞中表达，表达产物可催化底物呈蓝色。下列说法错误的是（ ）
8
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A．PCR 扩增A 时可在引物中加入PstI 和XhoI 的酶切位点
B．在培养基中添加卡那霉素初步筛选导入重组质粒的农杆菌
C．用农杆菌转化植物愈伤组织选择呈现蓝色的组织进行培养
D．启动子若为除草剂诱导启动子将减少细胞物质和能量浪费
【答案】C
【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。
【详解】A、PCR 扩增A 后，为使A 能与质粒结合形成重组质粒，需要在A 的两侧加入相应的限制酶的酶
切位点，即在引物中加入PstI 和XhoI 的酶切位点，A 正确；
B、由图可知，卡那霉素抗性基因是标记基因，因此在培养基中添加卡那霉素初步筛选导入重组质粒的农
杆菌，B 正确；
C、由题意可知，GUS 基因仅在真核细胞中表达，表达产物可催化底物呈蓝色，不能在农杆菌中表达，C
错误；
D、启动子若为除草剂诱导启动子，表达后具有了除草剂的功能，将减少细胞物质和能量浪费，D 正确。
9
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故选C。
10．蛛丝蛋白是一种特殊纤维蛋白，具有强度高、韧性大等特点，在人工肌腱等医学领域有着诱人的前景。
某研究小组提取一种丝绒蜘蛛中的蛛丝蛋白基因，将其导入大肠杆菌生产蛛丝蛋白。下列叙述正确的是（
）
A．构建蛛丝蛋白基因表达载体需要限制酶和DNA 聚合酶
B．可通过显微注射的方法将蛛丝蛋白基因导入大肠杆菌
C．基因表达载体上的复制原点可调控蛛丝蛋白基因的表达
D．可通过蛋白质工程设计与改造蛛丝蛋白的结构以增强其韧性
【答案】D
【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、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 是否插入目的基因一
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。
【详解】A．构建蛛丝蛋白基因表达载体需要限制酶和DNA 连接酶，A 错误；
B．可通过感受态细胞的方法将蛛丝蛋白基因导入大肠杆菌，B 错误；
C．基因表达载体上的启动子可调控蛛丝蛋白基因的表达，C 错误；
D．若需对蛛丝蛋白进行设计和改造以增强其韧性，可通过蛋白质工程来实现，D 正确。
故答案为：D。
二、非选择题
11．葡萄糖二酸（GA）可作为原料应用于食品、能源和医药等领域，科研人员通过改造工程菌以实现GA
的大量生产。
(1)M 酶和U 酶是GA 合成途径中的两个关键酶，科研人员将图1 所示质粒1 导入 处理的大
肠杆菌，改造后的大肠杆菌可合成GA．
10
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(2)为实现对工程菌合成GA 的实时监测，科研人员设计了质粒2.并进行下表所示两种检测方案。
方
案
一
质粒1 和2 共同导入大
肠杆菌菌株E 中
在液体培养基
中培养一段时
间
菌液分为5 组
每组上清液加入适量
GA，检测荧光强度。
方
案
二
质粒1 和2 分别导入大
肠杆菌菌株E 和菌株S
中
将E 菌液与S 菌液混合，混合
菌液培养一段时间后分为5 组
①据图1 分析检测方案的原理为 。
②检测结果如图2，据图对比两种方案，并结合两种质粒适用范围，选择其中一种更优方案并说明理由：
。
(3)进一步发现由于产物GA 呈酸性影响了大肠杆菌合成GA 的能力，因而科研人员尝试以酵母菌为受体细
胞导入质粒1，改造后的酵母菌以葡萄糖为原料合成并分泌GA 的途径如图3.但M 酶的活性远小于U 酶，
限制了GA 产量。为改进M 酶的催化效率，将含不同突变的M 酶基因分别导入酵母菌，利用上述所选方案
菌株监测不同酵母菌的GA 产量，操作为 ，取等量培养液，测定其荧光值和吸光度（反应菌体浑
浊程度），挑选 高的菌株即为GA 高产菌株。
11
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(4)据图3 分析还可以通过 等方法改造酵母菌以提高GA 的产量。
【答案】(1)Ca2+
(2) 菌株E 可产生 GA，GA 与C 蛋白结合激活 GFP 基因转录，通过荧光强度反映 GA 含量 方
案二更优。理由:与方案一相比，方案二单位菌体密度的荧光强度更高，检测 GA 更灵敏，且还可检测真
核生物合成GA 的量
(3) 将不同酵母菌培养液上清分别与S 菌液混合并培养 荧光值与吸光度比值
(4)提高I 酶和N 酶的表达量(合理即可)
【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。
【详解】（1）为了增大细胞膜的通透性，通常用CaCl2处理大肠杆菌，以增大转化的成功率。
（2）①结合图1 可知，菌株E 可产生 GA，GA 与C 蛋白结合激活 GFP 基因转录，通过荧光强度反映
GA 含量，因此不管是方案1 将质粒1 和2 共同导入大肠杆菌菌株E 中，还是方案2 将质粒1 和2 分别导入
大肠杆菌菌株E 和菌株S 中，都可以通过荧光强度反映 GA 含量。
②与方案一相比，方案二单位菌体密度的荧光强度更高，检测 GA 更灵敏，且还可检测真核生物合成GA
的量 荧光值与吸光度比值，因此方案二更优。
（3）参考方案2，应将不同酵母菌培养液上清分别与A 菌液混合并培养，取等量培养液，测定其荧光值和
吸光度；挑选荧光值（反映GA 的合成）与吸光度（反映菌体密度）比值高的菌株即为GA 高产菌株。
（4）结合图3 可知，I 酶可促进葡萄糖-6-P 转化为肌醇-3-P，M 酶可促进肌醇转化为葡萄糖醛酸，因此提
高I 酶和N 酶的表达量可以提高GA 的产量。
12．裸鼹鼠几乎不得癌症，其寿命可超过30 年，同样大小的家鼠最长寿命为4 年。为探究其原因，科研人
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员做了以下研究。
(1)将裸鼹鼠皮肤成纤维细胞置于 培养箱进行体外培养，经检测发现其分泌大量粘稠的高分子量透明
质酸（HA），可抑制细胞过度增殖。
(2)研究者检测不同来源成纤维细胞中HA 合成酶（HAS）的含量，结果如图1。另外，发现裸鼹鼠组织的
HA 降解酶（HAase）的活性远低于人和小鼠。结合图文信息，分析裸鼹鼠皮肤成纤维细胞分泌大量高分子
量HA 的原因是 。
结果显示，裸鼹鼠胚胎期HA 合成酶低表达，推测其意义是 。
(3)为进一步研究高分子量HA 能否提高小鼠的寿命，研究人员进行了下列实验（图2）。
NeoR：新霉素抗性基因；nmrHas2：裸鼹鼠 HA 合成酶 2 基因；CE：cre 重组酶-雌激素受体融合基因
注：启动子仅启动相邻基因的表达
①通过转基因技术获得转基因小鼠A：为了将目的基因插入小鼠6 号染色体的特定位点，需在其两端设计
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与6 号染色体同源序列，实现同源序列之间的重组。由此获得的转基因小鼠A 暂时无法表达HA 合成酶
2，原因是 。
B
②
鼠为导入表达CE 的纯合子，CE 也插入6 号染色体的相同位点。外源雌激素可诱导cre 重组酶活化，活
化的cre 重组酶能识别并切除loxP 位点间的序列。A、B 鼠交配获得C、D 鼠，请画出C 鼠的基因组成情况
。
③利用C、D 鼠进行实验，测得实验组小鼠HA 含量升高，癌症概率降低、炎症反应减少，寿命也得到了
延长。请写出对照组的选材 （“C”或“D”）及实验处理。
(4)请简述本研究的应用前景 。
【答案】(1)CO2
(2) 裸鼹鼠体内HA 合成酶2 表达量（含量）高，促进HA 合成；而HA 降解酶活性低，减少分解
避免对胚胎期细胞分裂的抑制作用，保障正常生长发育
(3) 启动子未直接与HA 合成酶2 的基因相连
选材：D 鼠，处理：
注射外源雌激素
(4)高分子透明质酸未来可以应用于改善人类健康状况，治疗癌症和提升人类寿命等。
【分析】1、动物细胞培养所需气体主要有氧气和二氧化碳，氧气是细胞代谢所必需的，二氧化碳的主要
作用是维持培养液的pH 值。进行细胞培养时，通常采用培养皿或松盖培养瓶，将他们置于含有95%空气
和5%二氧化碳混合气体的二氧化碳培养箱中进行培养
【详解】（1）动物细胞培养所需气体主要有氧气和二氧化碳，氧气是细胞代谢所必需的，二氧化碳的主
要作用是维持培养液的pH 值。进行细胞培养时，通常采用培养皿或松盖培养瓶，将他们置于含有95%空
气和5%二氧化碳混合气体的二氧化碳培养箱中进行培养。将裸鼹鼠皮肤成纤维细胞置于CO2培养箱进行
体外培养。
（2）根据图文信息可知，裸鼹鼠体内HA 合成酶2 表达量（含量）高，能够促进HA 合成；而且HA 降解
酶活性低，减少分解，因此裸鼹鼠皮肤成纤维细胞分泌大量高分子量HA。根据题干信息可知，高分子量
透明质酸（HA）可抑制细胞过度增殖。由此推测，裸鼹鼠胚胎期HA 合成酶低表达，是为了避免对胚胎期
细胞分裂的抑制作用，保障正常生长发育。
（3）通过将目的基因插入小鼠6 号染色体的特定位点，需在其两端设计与6 号染色体同源序列，实现同源
序列之间的重组，由此获得的转基因小鼠A，由于启动子未直接与HA 合成酶2 的基因相连，因此转基因
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小鼠A 暂时无法表达HA 合成酶2。根据图示可知小鼠A、B 的基因组成，将A、B 鼠交配获得C、D 鼠，
C 鼠基因组成如图所示：
根据题意信息可知，外源雌激素可诱导cre 重组酶活化，活化的cre 重组酶能识别并切除loxP 位点间的序
列。利用C、D 鼠进行实验，测得实验组小鼠HA 含量升高，癌症概率降低、炎症反应减少，寿命也得到
了延长。因为D 鼠没有loxP 位点，因此C 鼠为实验组，D 鼠则是作为对照组，通过注射外源雌激素能够诱
导cre 重组酶活化，活化的cre 重组酶能识别并切除loxP 位点间的序列。
（4）根据题意可知，高分子量透明质酸可抑制细胞过度增殖，由此推测高分子透明质酸未来可以应用于
改善人类健康状况，治疗癌症和提升人类寿命等。
13．肠道菌群分泌的胆盐水解酶（BSH）与高脂血症密切相关，研究表明高脂饮食后小肠BSH 活性上升，
提高血液中胆汁含量，达到降低血脂的目的。科研人员利用基因工程技术，对小鼠肠道内相关菌株（B
菌）进行改造，以期获得分泌更多BSH 的工程菌BS 菌。
(1)高脂饮食是引起高血脂症的一个主要原因，但脂质也是人体必要的物质，请写出属于脂质的2 种化学物
质 。
(2)工程菌的制备：
X
①
菌的筛选：16SrRNA 基因是鉴定微生物的重要依据，其大小约为1500bp，高产BSH 的X 菌株的
16SrRNA 基因有限制酶ApaI 的两个酶切位点，其他菌株中只有一个。通过PCR→ → →观察，
结果如图1，可知 （填图1 中序号）为所选目的菌种。
②表达载体的构建：
科研人员操作如图2，进行同源重组构建表达载体。
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I.将NC 质粒用相关的限制酶进行酶切。
Ⅱ.在X 菌株BSH 基因两侧分别添加一段与上述载体同源（碱基排列次序相同）的序列A、B。
Ⅲ.表达载体同源重组过程如图2 所示。如果BSH 基因N 链B 端同源臂的碱基序列为-A-A-A-G-，则NC 质
粒M’链的碱基序列为 ，两者在5’-3’外切酶的作用下被降解，在DNA 连接酶的作用下，在1、2 处
形成 键，完成基因表达载体的构建。
③科研人员将表达载体用电击法导入B 菌，获得BS 菌株。
(3)关于图2 所示同源重组构建表达载体的方法，其优点有________
A．免去传统方法双酶切的繁杂操作
B．同源重组，保证目的片段插入载体时方向正确
C．如果载体上目的基因插入位点的限制酶识别序列出现在目的基因内部，该技术可克服传统方法的
局限性
(4)用BS 菌株给小鼠灌胃，同时给小鼠饲喂高脂饮食，对照组1 不做处理，8 周后检测小鼠肠道内容物，进
行体外BSH 活性检测，如图3 所示，结果说明 。
(5)有人认为BS 菌株适合开发为人体降脂的功能性菌剂，请辩证地评价该观点 。
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【答案】(1)脂肪、磷脂（胆固醇、性激素）
(2) 酶切 电泳 1/5/10/12 -T-T-T-C- 磷酸二酯
(3)ABC
(4)成功获得分泌更多BSH 的工程菌BS
(5)为人体降脂治疗肥胖提供了一条重要的思路；可能破坏肠道菌群多样性和稳态，缺乏对人体健康的安全
性评估
【分析】利用同源重组构建表达载体的方法优点有：①可以免去传统方法双酶切的繁杂操作，②保证目的
片段插入载体时方向正确，③当载体上目的基因插入位点的限制酶识别序列出现在目的基因内部时，可克
服传统方法中会破坏目的基因的局限性。
【详解】（1）脂质包括脂肪、磷脂和固醇，其中固醇可分为胆固醇、性激素和维生素D 三种。
（2）①DNA 电泳的基本步骤为PCR 扩增基因、酶切处理适当大小的DNA 片段、电泳分离、观察；根据
题目信息可知，高产BSH 的X 菌株的16SrRNA 基因有限制酶ApaI 的两个酶切位点，16SrRNA 基因经限
制酶ApaI 处理后可获得三种长度的DNA 片段，普通菌株中的16SrRNA 基因上只有一个该酶的切割位点，
经该酶处理后可获得两种长度的DNA 片段，观察图1 发现，2、3、4、6、7、8、9 组中电泳出1000 和500
两种DNA 片段长度，1、5、10 和12 组中电泳出750、500、250 三种DNA 片段长度，11 组电泳结果不明
显，由此可知1、5、10 和12 组为所选目的菌种；
Ⅲ.
②
据图2 可知，目的基因M 链的3'端与NC 质粒N'链的3'端在第二步时可以通过碱基互补配对将两个黏
性末端拼接在一起，因此如果BSH 基因N 链B 端同源臂的碱基序列为-A-A-A-G-，则NC 质粒M’链的碱基
序列为-T-T-T-C-；在DNA 连接酶的作用下，在1、2 处形成磷酸二酯键，将DNA 链连在一起，完成基因表
达载体的构建。
（3）利用同源重组构建表达载体的方法优点有：①可以免去传统方法双酶切的繁杂操作，②保证目的片
段插入载体时方向正确，③当载体上目的基因插入位点的限制酶识别序列出现在目的基因内部时，可克服
传统方法中会破坏目的基因的局限性。
故选ABC。
（4）分析图3 可得，BS 菌灌胃组的胆汁含量明显高于对照组，结合题干信息“肠道菌群分泌BSH，高脂
饮食后小肠BSH 活性上升，提高血液中胆汁含量”可知，该结果说明成功获得分泌更多BSH 的工程菌BS
菌。
（5）根据题干信息“肠道菌群分泌的胆盐水解酶（BSH）与高脂血症密切相关，研究表明高脂饮食后小
肠BSH 活性上升，提高血液中胆汁含量，达到降低血脂的目的”可知，BS 菌株有利于人体降脂，为人体
降脂治疗肥胖提供了一条重要的思路，但作为新开发菌株，还缺少实验数据来确保该菌株的安全性，贸然
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摄入可能破坏肠道菌群多样性和稳态，缺乏对人体健康的安全性评估。
14．人在衰老过程中某些性状会发生改变，为寻找衰老的原因，科研人员对染色质开展了相关研究。
(1)由图1 可知，导致个体衰老的原因包括某些染色质区域 ，某些DNA 。
(2)DNA 甲基化会抑制转录并引发更紧密的染色质结构的形成，推测衰老染色质结构松散会 （促进/抑
制）基因表达。
(3)科研人员推测：核内DNA 断裂后的修复会导致表观遗传信息紊乱或丢失，加速细胞衰老。为验证该推
测，科研人员基于图2 原理，利用以下实验材料构建ICE 模型鼠。
Cre
①
酶基因：源自噬菌体，其编码的酶进入细胞核后作用于DNA 上的Lx 序列，导致两个Lx 间的DNA
片段丢失；
I-E
②
核酸酶基因：编码的I-E 核酸酶位于细胞核，与诱导剂T、Cre 酶形成复合物，切割DNA；
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③口服诱导剂T：小分子化合物，可诱导Cre 酶进细胞核。
请完善技术路线 ：
(4)染色质上的修复蛋白因子可修复受损DNA，通过对ICE 小鼠的检测，发现已修复的DNA 未发生碱基序
列的改变。通过检测 ，可知获得的ICE 鼠表观遗传信息紊乱；检测细胞的形态结构，可知细胞衰老。
【答案】(1) 松散、紧密连接蛋白减少 DNA 低甲基化
(2)促进
(3) Cre 酶 I-E 核酸酶和绿色荧光蛋白基因 Lx 饲喂诱导剂T
(4)DNA 甲基化水平（DNA 低甲基化）
【分析】分析图1，年轻状态时，DNA 甲基化，染色质紧密，衰老状态时，DNA 低甲基化，染色质松散，
有利于基因表达。
【详解】（1）由图1 可知，导致个体衰老的原因包括某些染色质区域松散、紧密连接蛋白减少，某些
DNA 低甲基化。
（2）DNA 甲基化会抑制转录并引发更紧密的染色质结构的形成，推测衰老染色质结构松散，有利于DNA
解旋并进行转录，会促进基因表达。
（3）根据题图可知，无诱导剂T 时，Cre 酶会被降解，有诱导剂T 时，Cre 酶进入细胞核后作用于DNA 上
的Lx 序列，导致两个Lx 间的DNA 片段丢失，I-E 核酸酶基因会成功表达，并与ICE 识别序列结合导致
DNA 双链断裂。技术路线如下：构建含有基因①Cre 酶基因的基因表达载体，同时构建含基因②I-E 核酸
酶和绿色荧光蛋白基因的基因表达载体且载体中的终止子两侧插入Lx 序列，分别将两种基因表达载体导
入小鼠受精卵，并使之发育为小鼠1 和小鼠2，利用两鼠杂交，筛选目标鼠后，饲喂诱导剂T，诱导Cre 酶
进细胞核，I-E 核酸酶位于细胞核，与诱导剂T、Cre 酶形成复合物，切割DNA 在显微镜下观察细胞核是
否出现绿色荧光，有绿色荧光说明融合基因已表达且位于细胞核，即为ICE 鼠。
（4）染色质上的修复蛋白因子可修复受损DNA，通过对ICE 小鼠的检测，发现已修复的DNA 未发生碱基
序列的改变。通过检测DNA 甲基化水平（DNA 低甲基化），可知获得的ICE 鼠表观遗传信息紊乱；检测
细胞的形态结构，可知细胞衰老。
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15．东方果蝇会对水果造成严重影响，田间雌蝇数量与经济损失直接相关。
(1)研究发现，东方果蝇中dsx 基因 出的前体RNA 在加工过程中具有独特的性别选择性剪接机制。利用
这一特性研发雌性特异性致死基因系统。
(2)蓖麻毒素A（RTA）可通过破坏核糖体导致细胞死亡。研究者获得如图1 所示的融合基因1，进而得到
转基因果蝇。
①根据图1，扩增dsx 内含子应选择的引物是 （选填字母）。
② 由于存在性别选择性剪接机制，雌雄转基因果蝇dsx 基因前体RNA 保留或剪切内含子和剪切识别序列
情况不同，产生了不同版本的成熟mRNA，导致雌蝇特异性致死。判断转基因雌蝇中的成熟mRNA 为
（填字母序号）。转基因的雄性个体不会致死的原因是 。
(3)研究发现，RTA 蛋白第212 位甘氨酸替换为精氨酸会出现冷敏感效应（cs），即当温度由29℃变为18℃
时，可抑制RTA 蛋白对细胞的致死作用。利用此特性培育纯合转基因果蝇。
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① 欲得到具有cs 效应的RTAcs 蛋白，推测对应的基因碱基序列，经定点突变获得融合基因2（如图2 所
示）。请在方框中画出可继续延伸的复性结果，要求标明每条链的5’端和3’端 。
② 对转入融合基因2 的果蝇进行以下操作：
ⅰ：在29℃收集雄性果蝇（G0）。
ⅱ：G0与野生型果蝇杂交，筛选出转基因受精卵（G1）。
ⅲ：将每对亲本的受精卵（G1）均分为两组，分别在18℃和29℃孵化培养，统计两组中雄性个体所占比
例，若 ，则说明G1具有cs 效应。
ⅳ：在 ℃继续培养具有cs 效应的G1果蝇，使之连续多代自交，得到转基因纯合子。
【答案】(1)转录
(2) ad C 在雄性个体中，融合基因1 的成熟mRNA 含有dsx 内含子的对应序列，无法表达完
整的RTA 蛋白，不会导致细胞死亡
(3)
18℃组雄性个体所占比例小于29℃组 18
【分析】1、基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA 重组和转基因技术，赋予生
物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品；基因工程是在DNA 分子水平上
进行设计和施工的，又叫做DNA 重组技术。
2、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；
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（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。启动子是驱动基因转录的元件，而终止子是指示转录
终止的位置；
（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。
【详解】（1）转录是以DNA 的一条链为模板合成RNA 的过程，东方果蝇中dsx 基因（DNA）通过转录
形成前体RNA。
（2）①用于PCR 扩增的引物是根据一段已知目的基因的核苷酸序列来设计的，这一对引物位于基因上游
和下游，根据图1，扩增dsx 内含子应选择的引物是ad。
RTA
②
基因表达出的蓖麻毒素A（RTA）可通过破坏核糖体导致细胞死亡，由此可知，雌蝇特异性致死的
原因是转基因雌蝇个体中含有完整的RTA 基因，能成功表达出蓖麻毒素A（RTA），由此判断转基因雌蝇
中的成熟mRNA 为C。而在雄性个体中，融合基因1 的成熟mRNA 含有dsx 内含子的对应序列，无法表达
完整的RTA 蛋白，不会导致细胞死亡，因此雄性个体不会致死。
（3）①图2 虚线方框中的两条链在延伸过程中，既可作为模板又可以起到相当于引物的作用，使耐高温的
DNA 聚合酶能够从两条链的3’端开始连接脱氧核苷酸，继续延伸的复性结果如下：
。
②由题意可知：RTA 蛋白第212 位甘氨酸替换为精氨酸会出现冷敏感效应（cs），即当温度由29℃变为
18℃时，可抑制RTA 蛋白对细胞的致死作用。
对转入融合基因2 的果蝇进行以下操作：
ⅰ：在29℃收集雄性果蝇（G0）（全为转基因雄性果蝇）。
ⅱ：G0与野生型果蝇杂交，筛选出转基因受精卵（G1）。
ⅲ：将每对亲本的受精卵（G1）均分为两组，分别在18℃和29℃孵化培养，统计两组中雄性个体所占比
例，若G1具有cs 效应，则18℃组雄性个体所占比例小于29℃组。
ⅳ：在18℃时可抑制RTA 蛋白对细胞的致死作用，为通过多代自交得到转基因纯合子，应在18℃继续培
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养具有cs 效应的G1果蝇。
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