2025年高考生物复习难题速递之基因工程（2025年4月）

第60页（共60页）2025年高考生物复习难题速递之基因工程（2025年4月）一．选择题（共15小题）1．（2025•郑州二模）单碱基编辑系统可以使靶序列特定碱基发生改变，进而实现定向突变。如图为其中一种编辑系统：dCas9末端与APOBECl形成融合蛋白，随后gRNA将融合蛋白引导到靶位点，APOBEC1会使单链DNA的C脱氨形成U，后续经DNA复制完成C到T的转换。相关分析错误的是（）A．gRNA通过碱基互补配对将融合蛋白引导至靶位点 B．编辑后的DNA需经过2次复制才能实现C到T的转换 C．C转换为U后，与其相连的五碳糖由脱氧核糖转为核糖 D．单碱基编辑系统可以为镰状细胞贫血病的治疗提供思路2．（2025•江苏模拟）关于“琼脂糖凝胶电泳”实验，下列叙述正确的是（）A．根据待分离DNA片段的大小，需用无菌水配制0.8%～1.2%的琼脂糖溶液 B．向琼脂糖溶液中加入适量的核酸染料后，需在沸水浴内加热至琼脂糖熔化 C．将PCR产物和电泳缓冲液混合后，需用微量移液器将混合液缓慢注入加样孔 D．待指示剂前沿迁移接近凝胶边缘时，需及时断电并取出凝胶置于紫外灯下观察3．（2025•南宁二模）黄瓜叶片形状由一对等位基因控制，野生型黄瓜叶片形状为心形，经诱变处理获得了纯合圆叶突变体甲。甲与野生型杂交，F1均为心形叶，F1自交，F2心形叶植株与圆叶植株数量比约为3：1。用限制酶H处理亲本和F1，电泳结果如图。下列叙述正确的是（）A．加样孔位于该电泳图谱的下端 B．F1植株减数分裂可形成四种基因组成不同的配子 C．诱变使植株甲的相关基因发生了碱基对的增添或缺失 D．用酶H处理F2某心形叶植株的叶形基因，电泳条带数为2或3条4．（2025•安庆二模）借助DNA分子杂交技术进行遗传病基因诊断的一般流程为：制作能与目的基因特异性结合的DNA探针→DNA分子杂交实验→结果分析。如图是某单基因遗传病家系图谱，若要借助DNA分子杂交技术进一步确定该遗传病的遗传方式（不考虑X、Y同源区段），只要设计哪种探针对哪一成员进行检测即可达到目的（）A．与正常基因结合的DNA探针、Ⅰ﹣1 B．与致病基因结合的DNA探针、Ⅰ﹣1 C．与正常基因结合的DNA探针、Ⅰ﹣2或Ⅱ﹣3 D．与致病基因结合的DNA探针、Ⅰ﹣2或Ⅱ﹣35．（2025•长沙校级一模）CRISPR/Cas9是一种高效的基因编辑技术，Cas9基因表达的Cas9蛋白像一把“分子剪刀”，在单链向导RNA（SgRNA）引导下，切割DNA双链以敲除目标基因或插入新的基因。CRISPR/Cas9基因编辑技术的工作原理如图所示，下列叙述错误的是（）A．过程①中，插入特定SgRNA编码序列的DNA时需要用到DNA连接酶 B．过程②中，将重组质粒导入大肠杆菌细胞的方法是农杆菌转化法 C．过程④中，SgRNA可识别并与目标DNA序列特异性结合，遵循了碱基互补配对的原则 D．过程⑤中，Cas9蛋白可切割目标DNA特定核苷酸序列6．（2025•山东开学）Sanger测序是一种用于确定DNA序列的经典方法。核心原理是在DNA复制过程中引入一种特殊的化学物质——ddNTP来中断DNA链的延伸。遵循碱基互补配对原则，ddNTP与dNTP均能结合在延伸的子链上，当ddNTP结合在子链上时，DNA合成终止。对得到的长短不一的DNA片段进行凝胶电泳，即可确定序列信息。其过程如图所示，下列说法错误的是（）A．离心管中除加入图中所示物质外，还需加入耐高温的DNA聚合酶、含Mg2+的缓冲液 B．ddNTP掺入子链导致DNA合成终止的原因是其3'端无﹣OH，无法形成磷酸二酯键 C．根据电泳结果可知待测序列为5'﹣CGTGACGCTA﹣3' D．dNTP既可以作为DNA复制的原料，也可为DNA复制提供能量7．（2025•汕头一模）Cas13是一种能结合活细胞内RNA并对其进行切割的核酸酶。科研人员改造Cas13获得失去切割能力的dCas13，将其与sgRNA（向导RNA）、荧光RNA适体（能结合并激活荧光染料）结合形成结构a，以实现对目标RNA的靶向结合、可视化检测和成像（如图）。下列叙述正确的是（）A．dCas13失去的是断裂核糖和碱基间氢键的能力 B．sgRNA序列越短则与目标RNA的结合越精准 C．用不同的sgRNA制备a可同时检测不同RNA D．细胞成像情况可评估目标RNA的位置和含量8．（2025•山东模拟）具核梭杆菌（Fn）侵入肠黏膜后可导致结直肠癌。如图为荧光标记滚环扩增法检测Fn的过程，nusG基因为Fn的特异性基因序列，只有当环境中存在该基因序列时，过程②中锁式探针才能环化；检测探针的荧光基团（FAM）距离淬灭基团（BHQ﹣1）比较近时，荧光会被淬灭。图中④为滚环扩增技术（RCA），此过程中以环化的锁式探针为模板，以nusG基因单链为相关引物，通过类似于PCR的过程，获得了长重复单链DNA。下列叙述错误的是（）A．与常规PCR相比RCA缺乏变性步骤，推测所用DNA聚合酶可能不具有耐高温的特性 B．由图推测，应根据nusG基因的序列设计锁式探针两端的检测臂 C．若检测样品存在Fn，检测探针的FAM与BHQ﹣1距离增大，荧光基团发出荧光 D．利用荧光标记滚环扩增法检测肠黏膜中的Fn时需获取大量样品9．（2025•铜仁市一模）水蛭素是一种蛋白质，可用于预防和治疗血栓。研究人员发现用赖氨酸替换水蛭素第47位的天冬酰胺可以提高它的抗凝血活性。下列叙述正确的是（）A．该项替换研究中，目前可行的直接操作对象是蛋白质 B．该项替换研究中，改造前后水蛭素的空间结构未发生改变 C．该项替换研究的思路与按照中心法则合成蛋白质的思路一致 D．改造的水蛭素基因导入微生物后可利用发酵工程生产水蛭素10．（2025•张掖一模）病毒专营寄生生活，感染动植物时，可引发多种疾病。但病毒并非一无是处，随着科技的不断进步，病毒在多个领域有着广泛的用途。下列有关病毒应用的叙述，错误的是（）A．一些病毒经灭活或减毒处理后可制成疫苗，用于预防相应的病毒感染 B．灭活的病毒可作为细胞融合的诱导剂，用于细胞工程中的各项生物技术 C．病毒可作为基因工程的载体，将目的基因导入受体细胞，实现基因重组 D．利用噬菌体来杀死某些污染水体中特定的病原菌，从而达到消毒的目的11．（2024秋•白银期末）天然β淀粉酶耐热性差，不利于工业化应用。研究人员将某种天然β淀粉酶的第476位天冬氨酸替换为天冬酰胺后，其耐热性明显提升。下列叙述正确的是（）A．该工程属于蛋白质工程，其生产的蛋白质是自然界已有的蛋白质 B．该改造首先要预期蛋白质功能，再设计蛋白质结构，这是因为结构与功能相适应 C．该工程根据中心法则推断出的新的天然β淀粉酶的脱氧核苷酸序列是唯一的 D．该改造过程是在分子层次上进行的，要对天然β淀粉酶的氨基酸序列进行直接改造12．（2025•泉州模拟）烟草天蛾幼虫白天会啃食烟草叶片，而成虫夜间飞行为野生烟草传粉。野生烟草N基因控制的物质E能吸引成虫，也能吸引烟草天蛾幼虫的天敌。研究人员通过PCR技术检测N基因mRNA的合成量，以验证假设：N基因夜间主要在花瓣中表达，白天主要在叶片中表达。下列能支持该假设的检测是（）A．白天检测花瓣和叶片，夜间不检测 B．夜间检测花瓣和叶片，白天不检测 C．白天检测叶片，夜间检测花瓣 D．白天和夜间皆检测叶片和花瓣13．（2025•厦门模拟）关于酒精在生物学实验中的应用，下列叙述错误的是（）A．“低温诱导植物细胞染色体数目变化”实验中，需用酒精洗去多余的解离液 B．“探究抗生素对细菌的选择作用”实验中，涂布器用酒精消毒后需再进行灼烧灭菌 C．“DNA的粗提取与鉴定“实验中，需要用预冷的酒精溶液初步分离DNA和蛋白质 D．“检测生物组织中的脂肪”实验中，花生子叶切片经苏丹Ⅲ染色后需用酒精洗去浮色14．（2025•淄博模拟）科研人员利用花菜对DNA的粗提取实验进行改进。使用不同的研磨液过滤提取DNA、加酒精后用不同的去杂质方法纯化DNA，并进行相关检测，结果如下表。OD260/OD280的比值可检查DNA纯度，纯DNA的OD260/OD280为1.8，当存在蛋白质污染时，这一比值会明显降低。下列说法正确的是（）研磨提取加酒精后去杂质研磨液的NaCl浓度（mol/L）沉淀质量（g）提取的DNA浓度（ng/μL）OD260/OD280去杂志方式沉淀质量（g）纯化的DNA浓度（ng/μL）OD260/OD2800.140.078959.51.29离心0.06881.51.5320.0409100.61.574℃冰箱静置0.1028336.41.41A．研磨液配置过程中，需用2mol/L的HCl溶液将研磨液调至弱碱性 B．与0.14mol/L相比，用2mol/L的NaCl溶液研磨得到的沉淀物中的DNA浓度更高 C．去杂质时应用1500r/min的离心转速将DNA沉淀下来，且离心法获得的纯度高 D．DNA分子在碱性溶液中加热降解后可与二苯胺反应生成蓝色络合物15．（2025•毕节市模拟）某小组利用PCR扩增某目的基因，设计了引物A和引物B。下列相关叙述错误的是（）A．经过二轮循环后的产物中只含有引物A的DNA片段所占的比例为14B．经过三轮循环后的产物中含有引物B的DNA片段所占的比例为12C．经过四轮循环后的产物中同时含有两种引物的DNA片段所占的比例为78D．耐高温的DNA聚合酶从引物的3端延伸子链二．解答题（共5小题）16．（2025•海南模拟）通过从自然界中筛选、基因工程育种等方法可获得不同类型和性能的酵母菌。回答下列问题：（1）酿酒酵母菌种的性能是决定果酒品质的重要因素。利用选择培养基筛选高耐酸、高耐糖的酵母菌时，培养基的pH应呈，同时培养基中应添加。（2）通过基因工程可培育乳酸乙酯（白酒香味的主要来源）高产酵母菌。利用同源重组技术在重组酶的作用下将酿酒酵母质粒上的丙酮酸脱氢酶基因（PD）直接替换为植物乳杆菌中的乳酸脱氢酶基因（L﹣PG）。重组酶可催化PCR产物直接进行重组连接，不需要酶切产生黏性末端。酵母菌质粒与目的基因L﹣PG连接过程如图1（AmpR表示氨苄青霉素抗性基因），L﹣PC基因结构及相关引物如图2。①图1中L﹣PC与PD发生同源重组的前提条件是。若要获得如图2所示的含PA和PB片段的L﹣PG基因并进行PCR扩增，则最好选择图2中的引物。与传统双酶切法构建基因表达载体相比，利用同源重组技术构建基因表达载体的优点是（答出1点）。②AmpR可作为用于酵母菌的筛选。③请设计实验证明转L﹣PG基因酵母菌获得了产乳酸乙酯的能力。写出简要的实验思路：。17．（2025•遂宁校级二模）红薯感染甘薯羽状斑驳病毒后会使老叶出现褪绿斑或紫环斑，影响红薯生长，降低块根的品质。研究发现，当拟南芥感染病毒后，在其体内R基因的作用下会发生超敏感反应（HR），引起病毒感染区域以及周围组织发生细胞凋亡，将病毒释放并杀死，从而不会扩散到其他健康组织。HR是植物局部抗病的表现，这种局部抗性继而又引发整株植物对病毒的广谱抗性，基因序列相同或相似的病毒将不能感染远离感染区的新生组织。科学家欲将拟南芥的R基因转入红薯细胞中，培育出抗病毒红薯，以抵御该病毒的侵染。回答下列有关问题：（1）甘薯羽状斑驳病毒属于RNA病毒，以该病毒的遗传物质为模板获得cDNA时需要用到酶，该酶发挥作用时，模板链上的碱基A将与子链上的碱基互补配对。（2）科学家在构建重组质粒时，用限制酶SpeⅠ、EcoRⅤ对R基因进行切割，形成的末端为5'-A3'-TGATC和5'-GAT3'-CTA，（填“T4”或“E.coli”）DNA连接酶连接5'-GAT3'-CTA末端的效率更高。写出限制酶SpeI的识别序列，注明5'端和3'端，并（3）R基因上的两个限制酶切割位点如图所示，若R基因转录时以图中A链为模板链，则插入质粒时，酶切位点（填“1”或“2”）离启动子更近，原因是。18．（2025•江苏模拟）血浆外泌体是由活细胞分泌到血液中的囊泡。研究发现，阿尔茨海默病（AD）患者血浆外泌体上蛋白质Aβ1﹣42含量显著升高，为快速诊断AD，科研人员开发了免疫磁珠外泌体聚合酶链式反应（iMEP）技术。请回答下列问题。（1）外泌体可参与细胞间的通讯，其上蛋白质的成熟常发生在（填细胞器）。图1为外泌体与抗体—磁珠偶联物及DNA抗体偶联物的结合示意图，外泌体与DNA抗体偶联物特异性结合的原理是。选择CD63蛋白制备抗体磁珠的原因是。（2）图2为实时荧光定量PCR的过程示意图，除所示组分外，实时荧光定量PCR的反应体系中还需加入。设计TaqMan探针的序列的依据是模板DNA的中部序列，不选择两端序列的原因是。若PCR循环中过程①温度设置过高，会导致相同循环次数下总荧光强度。R基团与Q基团距离近时，R的荧光能量被Q吸收，检测不到荧光信号。过程②中，TaqDNA聚合酶可催化TaqMan探针的磷酸二酯键键断裂，导致位于探针（填5′或3′）端的R基团远离Q基团，其能量不再被吸收，从而发出荧光信号。（3）图3为PCR循环次数与实时荧光定量PCR反应体系中荧光强度的关系图，其中Ct值为达到阈荧光强度时的循环次数。PCR的循环次数达到一定次数后，再进行PCR，总荧光强度基本不增加，出现平台期，原因是受（至少答2点）等的限制。若利用iMEP技术检测时，甲和乙两位待测者的达到Ct值的循环次数分别为10和30，其中更可能为AD患者，甲、乙体内血浆外泌体中Aβ1﹣42含量比约为。利用iMEP技术可快速诊断AD的机制是。19．（2025•山东模拟）真核细胞衰老趋向两种终端状态：一是赖氨酸去乙酰化酶Sir2失活导致核糖体DNA（rDNA）无法维持沉默，rDNA的稳定性降低，核仁碎裂；二是血红素激活蛋白（Hap）失活导致血红素含量显著下降，线粒体发生衰退。两种模式背后的机制表现出了一种互相对抗的形式，细胞会以其中一种模式走向死亡。研究人员构建了酵母细胞SIR2﹣HAP基因电路，实现了Sir2和Hap的动态平衡，使细胞能够以一定的节律在两种衰老模式之间来回振荡，从而减缓细胞衰老。回答下列问题。（1）研究人员首先构建HAP4基因高表达的表达载体，需将HAP4基因定向插入含有强组成型启动子（PTDH3）的质粒，如图1所示。HAP4基因的a端可直接用相应限制酶切割，切割后所产生的末端需与rDNA﹣GFP质粒酶切后的对应末端相连接，质粒上对应连接位点所选的限制酶是；扩增HAP4基因片段时，需在b端引物末端添加特定的限制酶识别序列，所添加序列对应的限制酶是，其中引物的作用是。（2）将上述HAP4表达载体整合到酵母菌细胞的rDNA非转录间隔区，该区域受Sir2介导的转录沉默，并将SIR2的原生启动子替换，构建含有如图2所示的SIR2﹣HAP4基因电路的合成振荡工程菌株。图示基因电路中mCh基因的作用是；当SIR2的表达时，可与CYC1启动子结合的物质是，HAP4高表达时，rDNA的稳定性（填“降低”“基本不变”或“增加”），据图分析，合成振荡工程菌株细胞中Hap4与Sir2能实现动态平衡，是因为。（3）根据以上信息推测，合成振荡工程酵母细胞减缓衰老的机制是。20．（2025•温州二模）水稻是全球最重要的粮食作物之一，提高其光合作用效率对于保障粮食安全具有重要意义。近年来，科学家们通过基因工程技术将蓝藻中的相关基因导入水稻，以提高其光合效率和产量。回答下列问题：（1）扩增目的基因。研究人员需要根据序列设计引物；在PCR反应前，在微量离心管中加入原料、酶等成分后离心，其目的是；适当提高退火温度可以提高PCR扩增的特异性，原因是。（2）构建并鉴定重组质粒。表达载体与含目的基因的DNA片段如图1所示，据图分析，用一种限制酶与DNA连接酶构建重组质粒时，应选择的限制酶是。完成构建后，取样、鉴定质粒时，选用限制酶（填“E”或“B”或“H”或“X”）进行完全酶切并电泳，电泳时需要添加的缓冲液有（A.磷酸缓冲液B.Tri﹣硼酸缓冲液C.上样缓冲液D.扩增缓冲液），电泳结果如图2所示；图2中出现结果Ⅰ的原因是，出现结果Ⅱ、Ⅲ的原因是。最后，根据电泳结果，筛选出正确的重组质粒。（3）导入目的基因。将高效光合基因导入水稻细胞后，培养时在培养基中添加潮霉素（抑制蛋白质合成）的目的是。A.促进受体细胞分裂B.筛选符合要求的水稻细胞C.抑制未导入质粒的细胞的生长D.诱导高效光合相关基因表达（4）检测目的基因的表达。研究团队将蓝藻的高效光合相关基因成功转入水稻细胞，但培养获得的转基因植株中，约30%个体的光合速率未显著提升，可能的原因有（写出2点）。

2025年高考生物复习难题速递之基因工程（2025年4月）参考答案与试题解析一．选择题（共15小题）题号1234567891011答案CDDABCDDDBB题号12131415答案DAAB一．选择题（共15小题）1．（2025•郑州二模）单碱基编辑系统可以使靶序列特定碱基发生改变，进而实现定向突变。如图为其中一种编辑系统：dCas9末端与APOBECl形成融合蛋白，随后gRNA将融合蛋白引导到靶位点，APOBEC1会使单链DNA的C脱氨形成U，后续经DNA复制完成C到T的转换。相关分析错误的是（）A．gRNA通过碱基互补配对将融合蛋白引导至靶位点 B．编辑后的DNA需经过2次复制才能实现C到T的转换 C．C转换为U后，与其相连的五碳糖由脱氧核糖转为核糖 D．单碱基编辑系统可以为镰状细胞贫血病的治疗提供思路【考点】基因工程在农牧、医疗、食品等方面的应用．【专题】正推法；基因工程；理解能力．【答案】C【分析】编辑后的DNA第一次复制时，以含U的链为模板合成的子链对应位置为A，第二次复制时，以含A的链为模板合成的子链对应位置为T。【解答】解：A、gRNA能与靶位点DNA通过碱基互补配对结合，从而将融合蛋白引导至靶位点，A正确；B、编辑后的DNA第一次复制时，以含U的链为模板合成的子链对应位置为A，第二次复制时，以含A的链为模板合成的子链对应位置为T，需经2次复制才能实现C到T的转换，B正确；C、C转换为U后，U仍在单链DNA中，DNA中的五碳糖始终是脱氧核糖，不会转为核糖，C错误；D、镰状细胞贫血是基因突变导致的，单碱基编辑系统可定向改变碱基，为该病的治疗提供思路，D正确。故选：C。【点评】本题考查基因编辑相关知识，涉及碱基互补配对、DNA复制、基因突变等，意在考查对基因编辑机制及相关知识的理解和应用能力。2．（2025•江苏模拟）关于“琼脂糖凝胶电泳”实验，下列叙述正确的是（）A．根据待分离DNA片段的大小，需用无菌水配制0.8%～1.2%的琼脂糖溶液 B．向琼脂糖溶液中加入适量的核酸染料后，需在沸水浴内加热至琼脂糖熔化 C．将PCR产物和电泳缓冲液混合后，需用微量移液器将混合液缓慢注入加样孔 D．待指示剂前沿迁移接近凝胶边缘时，需及时断电并取出凝胶置于紫外灯下观察【考点】DNA片段的扩增与电泳鉴定．【专题】正推法；PCR技术；理解能力．【答案】D【分析】PCR原理：目的基因DNA受热变性后解为单链，引物与单链相应互补序列结合；然后以单链DNA为模板，在DNA聚合酶作用下进行延伸，即将4种脱氧核苷酸加到引物的3'端，如此重复循环多次。由于延伸后得到的产物又可以作为下一个循环的模板，因而每一次循环后目的基因的量可以增加一倍，即呈指数形式扩增。【解答】解：A、配制琼脂糖溶液应用电泳缓冲液，不是无菌水，A错误；B、应先熔化琼脂糖，冷却后再加核酸染料，B错误；C、PCR产物与凝胶载样缓冲液混合后，用微量移液器缓慢注入加样孔，操作正确，C错误；D、指示剂前沿接近凝胶边缘时断电，取出凝胶在紫外灯下观察，操作正确，D正确。故选：D。【点评】本题考查琼脂糖凝胶电泳实验操作知识，考查考生对实验试剂使用、操作步骤等要点的掌握。3．（2025•南宁二模）黄瓜叶片形状由一对等位基因控制，野生型黄瓜叶片形状为心形，经诱变处理获得了纯合圆叶突变体甲。甲与野生型杂交，F1均为心形叶，F1自交，F2心形叶植株与圆叶植株数量比约为3：1。用限制酶H处理亲本和F1，电泳结果如图。下列叙述正确的是（）A．加样孔位于该电泳图谱的下端 B．F1植株减数分裂可形成四种基因组成不同的配子 C．诱变使植株甲的相关基因发生了碱基对的增添或缺失 D．用酶H处理F2某心形叶植株的叶形基因，电泳条带数为2或3条【考点】DNA片段的扩增与电泳鉴定；基因的分离定律的实质及应用；基因突变的概念、原因、特点及意义．【专题】模式图；基因工程；理解能力．【答案】D【分析】1、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、据题干信息，黄瓜叶片形状由一对等位基因控制，野生型黄瓜叶片形状为心形，经诱变处理获得了纯合圆叶突变体甲。甲与野生型杂交，F1均为心形叶，因此心形叶为显性，圆叶为隐性。【解答】解：A、依据电泳的原理，DNA的分子大小影响电泳的迁移速度，分子越大，迁移越慢，图中产物电泳时加样孔在图中的上端，A错误；B、黄瓜叶片形状由一对等位基因控制，F1植株为杂合子，减数分裂可形成2种基因组成不同的配子，B错误；C、甲为纯合圆叶突变体，由图中限制酶H处理后甲的片段大小未改变，野生型被限制酶H切割，故与野生型个体的叶形基因相比，甲的突变基因碱基序列的改变是由碱基对的替换引起的，C错误；D、F2中某心形叶个体的叶形基因型为显性纯合子或杂合子，用限制酶H处理后，电泳条带数目为2或3条，D正确。故选：D。【点评】本题考查了基因工程的相关知识，需要学生掌握基因分离定律的实质以及电泳图的识别等相关知识答题。4．（2025•安庆二模）借助DNA分子杂交技术进行遗传病基因诊断的一般流程为：制作能与目的基因特异性结合的DNA探针→DNA分子杂交实验→结果分析。如图是某单基因遗传病家系图谱，若要借助DNA分子杂交技术进一步确定该遗传病的遗传方式（不考虑X、Y同源区段），只要设计哪种探针对哪一成员进行检测即可达到目的（）A．与正常基因结合的DNA探针、Ⅰ﹣1 B．与致病基因结合的DNA探针、Ⅰ﹣1 C．与正常基因结合的DNA探针、Ⅰ﹣2或Ⅱ﹣3 D．与致病基因结合的DNA探针、Ⅰ﹣2或Ⅱ﹣3【考点】基因工程在农牧、医疗、食品等方面的应用．【专题】正推法；基因工程；理解能力．【答案】A【分析】分析图，Ⅰ﹣1和Ⅰ﹣2患病，Ⅱ﹣4表现正常，说明该病为显性遗传病，可能是伴X染色体显性遗传，也可能是常染色显性遗传。【解答】解：A、用与正常基因结合的DNA探针检测Ⅰ﹣1。若为伴X染色体显性遗传，Ⅰ﹣1无杂交带；若为常染色显性遗传，Ⅰ﹣1作为正常个体携带正常基因，有杂交带，故可以确定遗传方式，A正确；B、Ⅰ﹣1患病，用致病基因探针检测，有杂交带，无法有效判断遗传方式，B错误；C、用正常基因探针检测Ⅰ﹣2或Ⅱ﹣3（患病个体），该病是伴X染色体显性遗传或常染色显性遗传时，都有可能有杂交条带，不能确定遗传方式，C错误；D、用致病基因探针检测Ⅰ﹣2或Ⅱ﹣3，该病是伴X染色体显性遗传或常染色显性遗传时，都会有杂交条带，不能确定遗传方式，D错误。故选：A。【点评】本题考查基因工程在遗传病诊断中的应用，通过分析DNA探针检测结果与家系遗传关系，考查对遗传方式判断的逻辑推理能力，以及对DNA分子杂交技术原理的运用能力。5．（2025•长沙校级一模）CRISPR/Cas9是一种高效的基因编辑技术，Cas9基因表达的Cas9蛋白像一把“分子剪刀”，在单链向导RNA（SgRNA）引导下，切割DNA双链以敲除目标基因或插入新的基因。CRISPR/Cas9基因编辑技术的工作原理如图所示，下列叙述错误的是（）A．过程①中，插入特定SgRNA编码序列的DNA时需要用到DNA连接酶 B．过程②中，将重组质粒导入大肠杆菌细胞的方法是农杆菌转化法 C．过程④中，SgRNA可识别并与目标DNA序列特异性结合，遵循了碱基互补配对的原则 D．过程⑤中，Cas9蛋白可切割目标DNA特定核苷酸序列【考点】基因工程的操作过程综合．【专题】正推法；基因工程．【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。【解答】解：A、基因工程所需的工具酶有限制酶和DNA连接酶，限制酶负责切割，DNA连接酶负责连接，因此为构建CRISPR/Cas9重组质粒，需对含有特定sgRNA编码序列的DNA进行酶切处理，然后将其插入到经相同酶切处理过的质粒上，插入时所需要的酶是DNA连接酶，即过程①中，插入特定SgRNA编码序列的DNA时需要用到DNA连接酶，A正确；B、过程②指的是将目的基因导入到受体细胞，将重组质粒导入大肠杆菌细胞的方法是感受态细胞法，B错误；C、过程④中，SgRNA可识别并与目标DNA序列特异性结合，该过程中遵循了碱基互补配对原则，C正确；D、过程⑤中，Cas9蛋白可在SgRNA的引导下切割SgRNA识别的目标DNA特定核苷酸序列，D正确。故选：B。【点评】本题主要考查基因工程的操作过程综合，要求考生能够结合所学知识准确判断各选项，属于识记和理解层次的考查。6．（2025•山东开学）Sanger测序是一种用于确定DNA序列的经典方法。核心原理是在DNA复制过程中引入一种特殊的化学物质——ddNTP来中断DNA链的延伸。遵循碱基互补配对原则，ddNTP与dNTP均能结合在延伸的子链上，当ddNTP结合在子链上时，DNA合成终止。对得到的长短不一的DNA片段进行凝胶电泳，即可确定序列信息。其过程如图所示，下列说法错误的是（）A．离心管中除加入图中所示物质外，还需加入耐高温的DNA聚合酶、含Mg2+的缓冲液 B．ddNTP掺入子链导致DNA合成终止的原因是其3'端无﹣OH，无法形成磷酸二酯键 C．根据电泳结果可知待测序列为5'﹣CGTGACGCTA﹣3' D．dNTP既可以作为DNA复制的原料，也可为DNA复制提供能量【考点】DNA片段的扩增与电泳鉴定；DNA分子的复制过程．【专题】模式图；DNA分子结构和复制；PCR技术；解决问题能力．【答案】C【分析】分析题图：依据分析中Sanger测序法的原理，可以确定每个泳道中的条带（DNA片段）的3'终端的碱基，如+ddATP的泳道中出现的条带（DNA片段）的3'终端碱基就是A。另外由于每个片段的起始点相同，但终止点不同，因此可以通过比较片段的长度来确定DNA序列中每个位置上的碱基；图示电泳方向为从上→下，即对应的DNA片段为长→短，则对应的DNA测序结果为3'→5'，如对照个体的电泳结果最短的条带为+ddTTP泳道组的条带，则说明该DNA片段5'端第一个碱基为T，结合图解可知待测序列为3'﹣CGTGACGCTA﹣5'。【解答】解：A、体外扩增DNA时，离心管中除加入图中所示物质外，还需加入耐高温的DNA聚合酶、含Mg2+（激活DNA聚合酶）的缓冲液，A正确；B、由左图可知ddNTP3'端无﹣OH，无法形成磷酸二酯键，因此ddNTP掺入子链导致DNA合成终止，B正确；C、由以上分析可知，待测序列为3'﹣CGTGACGCTA﹣5'，C错误；D、dNTP脱去两个磷酸基团后为脱氧核苷酸，同时水解化学键可释放能量，因此其既可以作为DNA复制的原料，也可为DNA复制提供能量，D正确。故选：C。【点评】本题考查PCR技术及DNA分子复制的相关知识，要求考生识记PCR技术的原理、条件等基础知识，能正确分析题图，从中提取有效信息准确答题，属于考纲理解层次的考查。7．（2025•汕头一模）Cas13是一种能结合活细胞内RNA并对其进行切割的核酸酶。科研人员改造Cas13获得失去切割能力的dCas13，将其与sgRNA（向导RNA）、荧光RNA适体（能结合并激活荧光染料）结合形成结构a，以实现对目标RNA的靶向结合、可视化检测和成像（如图）。下列叙述正确的是（）A．dCas13失去的是断裂核糖和碱基间氢键的能力 B．sgRNA序列越短则与目标RNA的结合越精准 C．用不同的sgRNA制备a可同时检测不同RNA D．细胞成像情况可评估目标RNA的位置和含量【考点】基因工程在农牧、医疗、食品等方面的应用．【专题】正推法；基因工程；理解能力．【答案】D【分析】sgRNA（向导RNA）可以与目标RNA进行碱基互补配对，Cas13蛋白可以对目标RNA进行剪切。【解答】解：A、Cas13是能结合活细胞内RNA并对其进行切割的核酸酶，失去切割能力的dCas13失去的是断裂核糖核苷酸之间的磷酸二酯键，A错误；B、sgRNA序列越短，特异性越差，脱靶率越高，B错误；C、由题意可知，对RNA的位置和含量的检测是通过绿色荧光呈现的，因此用不同的sgRNA制备a不能同时检测不同RNA，可分别检测，C错误；D、由图可知，细胞成像情况可评估目标RNA的位置和含量，D正确。故选：D。【点评】本题考查基因工程的相关内容，要求学生能结合所学知识正确作答。8．（2025•山东模拟）具核梭杆菌（Fn）侵入肠黏膜后可导致结直肠癌。如图为荧光标记滚环扩增法检测Fn的过程，nusG基因为Fn的特异性基因序列，只有当环境中存在该基因序列时，过程②中锁式探针才能环化；检测探针的荧光基团（FAM）距离淬灭基团（BHQ﹣1）比较近时，荧光会被淬灭。图中④为滚环扩增技术（RCA），此过程中以环化的锁式探针为模板，以nusG基因单链为相关引物，通过类似于PCR的过程，获得了长重复单链DNA。下列叙述错误的是（）A．与常规PCR相比RCA缺乏变性步骤，推测所用DNA聚合酶可能不具有耐高温的特性 B．由图推测，应根据nusG基因的序列设计锁式探针两端的检测臂 C．若检测样品存在Fn，检测探针的FAM与BHQ﹣1距离增大，荧光基团发出荧光 D．利用荧光标记滚环扩增法检测肠黏膜中的Fn时需获取大量样品【考点】DNA片段的扩增与电泳鉴定．【专题】模式图；PCR技术．【答案】D【分析】PCR是体外模拟DNA复制的过程，其原理是DNA双链复制。体内DNA复制过程中需要模板、原料、能量、引物和酶等，PCR过程中原料和能量由dNTP提供，酶是耐高温的DNA聚合酶（TaqDNA聚合酶）。【解答】解：A、由于模板是单链DNA，因此扩增时不需要解旋形成单链，故与常规PCR相比，RCA缺乏变性环节，即该扩增过程不需要在高温条件下进行，因此可说明RCA扩增过程中所使用的DNA聚合酶不具有耐高温特性，A正确；B、过程②为锁式探针进行连接以实现环化，即在nusG基因一条链与锁式探针碱基互补配对的前提下，通过DNA连接酶形成磷酸二酯键将锁式探针连接形成环状，在设计锁式探针时需保证检测臂中含nusG基因的特异性序列，B正确；C、若检测样品存在具核酸杆菌，经图2中②﹣④过程得到的长重复单链DNA与检测探针特异性结合，导致探针两端的FAM与BHQ﹣1距离增大，发出荧光，C正确；D、由于长重复单链DNA中可同时结合多个检测探针从而使荧光强度增加，因此提高了该检测方法的灵敏度，无需获取大量样品，D错误。故选：D。【点评】本题考查了PCR的相关知识，意在考查考生理解所学知识要点，把握知识间内在联系的能力；能运用所学知识，对生物学问题作出准确的判断，难度适中。9．（2025•铜仁市一模）水蛭素是一种蛋白质，可用于预防和治疗血栓。研究人员发现用赖氨酸替换水蛭素第47位的天冬酰胺可以提高它的抗凝血活性。下列叙述正确的是（）A．该项替换研究中，目前可行的直接操作对象是蛋白质 B．该项替换研究中，改造前后水蛭素的空间结构未发生改变 C．该项替换研究的思路与按照中心法则合成蛋白质的思路一致 D．改造的水蛭素基因导入微生物后可利用发酵工程生产水蛭素【考点】蛋白质工程基本原理．【专题】正推法；基因工程；理解能力．【答案】D【分析】（1）蛋白质工程的基本原理是：通过改造或合成基因来完成对蛋白质的结构的设计改造。（2）蛋白质工程的基本思路是：从预期的蛋白质功能出发→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。【解答】解：A、蛋白质工程一般直接操作对象是基因，并非蛋白质。因为直接改造蛋白质难度大，且改造后的蛋白质无法遗传，而改造基因不仅操作相对容易，改造后的基因还能遗传，A错误；B、氨基酸的替换会改变蛋白质的结构，进而可能改变其空间结构，所以改造前后水蛭素的空间结构可能不同，B错误；C、蛋白质工程的流程是从预期的蛋白质功能出发，设计预期的蛋白质结构，推测应有的氨基酸序列，再找到相对应的脱氧核苷酸序列（基因），这与按照中心法则合成蛋白质的思路相反，C错误；D、将改造的水蛭素基因导入微生物后，利用微生物繁殖快的特性，通过发酵工程可大量生产水蛭素，D正确。故选：D。【点评】本题考查蛋白质工程相关知识，意在考查对蛋白质工程原理、操作流程及应用的理解，提升对蛋白质工程本质的认识。10．（2025•张掖一模）病毒专营寄生生活，感染动植物时，可引发多种疾病。但病毒并非一无是处，随着科技的不断进步，病毒在多个领域有着广泛的用途。下列有关病毒应用的叙述，错误的是（）A．一些病毒经灭活或减毒处理后可制成疫苗，用于预防相应的病毒感染 B．灭活的病毒可作为细胞融合的诱导剂，用于细胞工程中的各项生物技术 C．病毒可作为基因工程的载体，将目的基因导入受体细胞，实现基因重组 D．利用噬菌体来杀死某些污染水体中特定的病原菌，从而达到消毒的目的【考点】基因工程在农牧、医疗、食品等方面的应用．【专题】正推法；基因工程；理解能力．【答案】B【分析】1、植物基因工程：抗虫、抗病、抗逆转基因植物，利用转基因改良植物的品质。2、动物基因工程：提高动物生长速度、改善畜产品品质、用转基因动物生产药物。3、基因治疗：把正常的外源基因导入病人体内，使该基因表达产物发挥作用。【解答】解：A、在免疫学上，一些病毒经过灭活或减毒处理后，失去致病能力但保留抗原性，可制成疫苗，用于预防相应的病毒感染，A正确；B、灭活的病毒可作为细胞融合的诱导剂，促进动物细胞之间的融合，但不一定能用于其他生物技术，B错误；C、病毒可作为基因工程的载体，将目的基因导入受体细胞，实现基因重组，C正确；D、噬菌体是一种专门寄生细菌的病毒，在医疗废水处理或食品加工等污水中，利用噬菌体来杀死特定的病原菌，属于生物消毒法，D正确。故选：B。【点评】本题考查基因工程中病毒在农牧、医疗、食品等方面应用的知识点，意在考查对病毒在不同生物技术应用中原理和实际应用情况的理解能力。11．（2024秋•白银期末）天然β淀粉酶耐热性差，不利于工业化应用。研究人员将某种天然β淀粉酶的第476位天冬氨酸替换为天冬酰胺后，其耐热性明显提升。下列叙述正确的是（）A．该工程属于蛋白质工程，其生产的蛋白质是自然界已有的蛋白质 B．该改造首先要预期蛋白质功能，再设计蛋白质结构，这是因为结构与功能相适应 C．该工程根据中心法则推断出的新的天然β淀粉酶的脱氧核苷酸序列是唯一的 D．该改造过程是在分子层次上进行的，要对天然β淀粉酶的氨基酸序列进行直接改造【考点】蛋白质工程基本原理．【专题】正推法；基因工程；理解能力．【答案】B【分析】蛋白质工程：指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。【解答】解：A、该工程通过对天然β﹣淀粉酶的氨基酸序列进行改造，属于蛋白质工程，改造后生产的蛋白质是自然界不存在的，A错误；B、蛋白质工程遵循结构与功能相适应的原理，首先预期蛋白质功能，再设计蛋白质结构，然后推测应有的氨基酸序列，进而找到对应的脱氧核苷酸序列，最后合成或改造基因，B正确；C、由于密码子的简并性，一种氨基酸可能对应多种密码子，所以根据中心法则推出的新的天然β﹣淀粉酶的脱氧核苷酸序列不是唯一的，C错误；D、该改造过程是在分子层次上进行的，但不是直接对天然β﹣淀粉酶的氨基酸序列进行改造，而是通过改造基因来实现对蛋白质的改造，D错误。故选：B。【点评】本题考查蛋白质工程的基本原理，意在考查考生对蛋白质工程概念、流程及特点的理解，特别是对中心法则、密码子简并性等知识在蛋白质工程中的应用的理解。12．（2025•泉州模拟）烟草天蛾幼虫白天会啃食烟草叶片，而成虫夜间飞行为野生烟草传粉。野生烟草N基因控制的物质E能吸引成虫，也能吸引烟草天蛾幼虫的天敌。研究人员通过PCR技术检测N基因mRNA的合成量，以验证假设：N基因夜间主要在花瓣中表达，白天主要在叶片中表达。下列能支持该假设的检测是（）A．白天检测花瓣和叶片，夜间不检测 B．夜间检测花瓣和叶片，白天不检测 C．白天检测叶片，夜间检测花瓣 D．白天和夜间皆检测叶片和花瓣【考点】基因工程在农牧、医疗、食品等方面的应用．【专题】正推法；生态系统；理解能力．【答案】D【分析】生态系统中的信息包括物理信息、化学信息、行为信息。生命活动的正常进行、生物种群的繁衍离不开信息传递的作用，信息传递还能够调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。【解答】解：A、为了验证题中的假设，需要进行的操作是，白天检测花瓣和叶片，夜间也检测花瓣和叶片，ABC错误，D正确。故选：D。【点评】本题考查生态系统信息传递和基因工程的相关知识，意在考查学生综合分析问题的能力。13．（2025•厦门模拟）关于酒精在生物学实验中的应用，下列叙述错误的是（）A．“低温诱导植物细胞染色体数目变化”实验中，需用酒精洗去多余的解离液 B．“探究抗生素对细菌的选择作用”实验中，涂布器用酒精消毒后需再进行灼烧灭菌 C．“DNA的粗提取与鉴定“实验中，需要用预冷的酒精溶液初步分离DNA和蛋白质 D．“检测生物组织中的脂肪”实验中，花生子叶切片经苏丹Ⅲ染色后需用酒精洗去浮色【考点】DNA的粗提取与鉴定；脂肪的检测；低温诱导染色体加倍实验；探究抗生素对细菌的选择和作用．【专题】正推法；糖类脂质的种类和作用；基因重组、基因突变和染色体变异；从生物材料提取特定成分；理解能力．【答案】A【分析】酒精是生物实验常用试剂之一，如检测脂肪实验中需用体积分数为50%的酒精溶液洗去浮色；观察植物细胞有丝分裂实验和低温诱导染色体数目加倍实验中都需用体积分数为95%的酒精对材料进行解离；绿叶中色素的提取和分离实验中需用无水乙醇来提取色素；果酒和果醋制作实验中可用体积分数为70%的酒精进行消毒；DNA的粗提取和鉴定中可用体积分数为95%的冷酒精进一步纯化DNA等。【解答】解：A、低温诱导植物细胞染色体数目变化实验中，用50%的酒精洗去卡诺氏液，A错误；B、“探究抗生素对细菌的选择作用”实验中，涂布器用酒精消毒后需再进行灼烧灭菌，这样可以避免杂菌污染，B正确；C、DNA不溶于酒精，而蛋白质可溶于酒精，可用预冷的酒精溶液初步分离DNA和蛋白质，C正确；D、花生子叶切片经苏丹Ⅲ染色后需用50%的酒精溶液洗去浮色，以防止多余染液对观察的干扰，D正确。故选：A。【点评】本题考查课本中实验的相关知识，意在考查学生的识记能力和判断能力，学生具备运用所学知识综合分析问题的能力是解答本题的关键。14．（2025•淄博模拟）科研人员利用花菜对DNA的粗提取实验进行改进。使用不同的研磨液过滤提取DNA、加酒精后用不同的去杂质方法纯化DNA，并进行相关检测，结果如下表。OD260/OD280的比值可检查DNA纯度，纯DNA的OD260/OD280为1.8，当存在蛋白质污染时，这一比值会明显降低。下列说法正确的是（）研磨提取加酒精后去杂质研磨液的NaCl浓度（mol/L）沉淀质量（g）提取的DNA浓度（ng/μL）OD260/OD280去杂志方式沉淀质量（g）纯化的DNA浓度（ng/μL）OD260/OD2800.140.078959.51.29离心0.06881.51.5320.0409100.61.574℃冰箱静置0.1028336.41.41A．研磨液配置过程中，需用2mol/L的HCl溶液将研磨液调至弱碱性 B．与0.14mol/L相比，用2mol/L的NaCl溶液研磨得到的沉淀物中的DNA浓度更高 C．去杂质时应用1500r/min的离心转速将DNA沉淀下来，且离心法获得的纯度高 D．DNA分子在碱性溶液中加热降解后可与二苯胺反应生成蓝色络合物【考点】DNA的粗提取与鉴定．【专题】数据表格；PCR技术；理解能力．【答案】A【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。【解答】解：A、研磨液配置过程中，需用2mol/L的HCl溶液将研磨液调pH至8.0，呈弱碱性，A正确；B、表格显示，2mol/LNaCl研磨后提取的DNA浓度更高（100.6ng/μLvs59.5ng/μL），但这是由于高盐浓度下DNA溶解度高，杂质沉淀更多，而非沉淀物中DNA浓度更高，B错误；C、根据图表信息可知，离心法获得的OD260/OD280比值为1.53，高于静置法的1.41，说明离心法纯度更高，但是研磨液的NaCl浓度不同，所以无法得出去杂质时应用1500r/min的离心转速将DNA沉淀下来，且离心法获得的纯度高，C错误；D、二苯胺试剂需在酸性条件下与DNA反应生成蓝色络合物，而非碱性条件，题目中“碱性溶液中加热降解”的描述与实验原理不符，D错误。故选：A。【点评】本题考查PCR技术的相关知识，意在考查学生的识记能力和判断能力，学生具备运用所学知识综合分析问题的能力是解答本题的关键。15．（2025•毕节市模拟）某小组利用PCR扩增某目的基因，设计了引物A和引物B。下列相关叙述错误的是（）A．经过二轮循环后的产物中只含有引物A的DNA片段所占的比例为14B．经过三轮循环后的产物中含有引物B的DNA片段所占的比例为12C．经过四轮循环后的产物中同时含有两种引物的DNA片段所占的比例为78D．耐高温的DNA聚合酶从引物的3端延伸子链【考点】DNA片段的扩增与电泳鉴定．【专题】正推法；PCR技术；理解能力．【答案】B【分析】PCR原理：在高温作用下，打开DNA双链，每条DNA单链作为母链，以4种游离脱氧核苷酸为原料，合成子链，在引物作用下，DNA聚合酶从引物3'端开始延伸DNA链，即DNA的合成方向是从子链的5'端自3'端延伸的。实际上就是在体外模拟细胞内DNA的复制过程。DNA的复制需要引物，其主要原因是DNA聚合酶只能从3′端延伸DNA链。【解答】解：A、DNA半保留复制，经过二轮循环后的产物一共有4个DNA，其中只含有引物A的DNA片段1个，只含引物B的DNA片段1个，既含引物A又含引物B的DNA片段2个，因此只含有引物A的DNA片段所占的比例为14，AB、经过三轮循环后的产物中一共有含有8个DNA，其中1个DNA只含有引物A，一个只含有引物B，6个DNA既含有引物A又含有引物B，引物B的DNA片段所占的比例为78，BC、经过四轮循环后的产物中一共有含有16个DNA，同时含有两种引物的DNA片段有14个，所占的比例为14÷16=78，D、引物是子链合成延伸基础，即DNA聚合酶从引物3'端开始延伸DNA链，也可以说子链沿着模板链的3’→5’方向延伸，D正确。故选：B。【点评】本题考查PCR技术等相关知识，意在考查考生对知识点的识记理解掌握程度和对图形分析能力。二．解答题（共5小题）16．（2025•海南模拟）通过从自然界中筛选、基因工程育种等方法可获得不同类型和性能的酵母菌。回答下列问题：（1）酿酒酵母菌种的性能是决定果酒品质的重要因素。利用选择培养基筛选高耐酸、高耐糖的酵母菌时，培养基的pH应呈酸性，同时培养基中应添加高浓度糖。（2）通过基因工程可培育乳酸乙酯（白酒香味的主要来源）高产酵母菌。利用同源重组技术在重组酶的作用下将酿酒酵母质粒上的丙酮酸脱氢酶基因（PD）直接替换为植物乳杆菌中的乳酸脱氢酶基因（L﹣PG）。重组酶可催化PCR产物直接进行重组连接，不需要酶切产生黏性末端。酵母菌质粒与目的基因L﹣PG连接过程如图1（AmpR表示氨苄青霉素抗性基因），L﹣PC基因结构及相关引物如图2。①图1中L﹣PC与PD发生同源重组的前提条件是L﹣PC与PD具有同源序列。若要获得如图2所示的含PA和PB片段的L﹣PG基因并进行PCR扩增，则最好选择图2中的引物1和4。与传统双酶切法构建基因表达载体相比，利用同源重组技术构建基因表达载体的优点是不需要酶切，操作简便（答出1点）。②AmpR可作为标记基因用于酵母菌的筛选。③请设计实验证明转L﹣PG基因酵母菌获得了产乳酸乙酯的能力。写出简要的实验思路：将转L﹣PG基因酵母菌和未转基因酵母菌分别接种到相同的培养液中培养，在相同条件下培养一段时间后，检测培养液中乳酸乙酯的含量。【考点】基因工程的操作过程综合．【专题】图文信息类简答题；基因工程；理解能力．【答案】（1）酸性高浓度糖（2）L﹣PC与PD具有同源序列1和4不需要酶切，操作简便标记基因将转L﹣PG基因酵母菌和未转基因酵母菌分别接种到相同的培养液中培养，在相同条件下培养一段时间后，检测培养液中乳酸乙酯的含量【分析】1、基因工程的操作步骤：目的基因的获取、基因表达载体的构建、目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。2、PCR技术扩增目的基因（1）原理：DNA双链复制（2）过程：第一步：加热至90～95℃使DNA解链；第二步：冷却到55～60℃，引物结合到互补DNA链；第三步：加热至70～75℃，耐高温DNA聚合酶从引物起始互补链的合成。【解答】解：（1）酿酒酵母菌种的性能是决定果酒品质的重要因素。利用选择培养基筛选高耐酸、高耐糖的酵母菌时，培养基的pH应呈酸性，同时培养基中应添加高浓度糖。（2）①图1中L﹣PC与PD发生同源重组的前提条件是L﹣PC与PD具有同源序列。若要获得如图2所示的含PA和PB片段的L﹣PG基因并进行PCR扩增，则最好选择图2中的引物引物1和引物4，可以将PA和PB片段一起扩增。与传统双酶切法构建基因表达载体相比，利用同源重组技术构建基因表达载体的优点是不需要酶切，操作简便。②AmpR可作为标记基因用于酵母菌的筛选。③实验目的证明转L﹣PG基因酵母菌获得了产乳酸乙酯的能力，自变量是转L﹣PG基因酵母菌和普通酵母菌，因变量是乳酸乙酯的产量，简要的实验思路如下：将转L﹣PG基因酵母菌和未转基因酵母菌分别接种到相同的培养液中培养，在相同条件下培养一段时间后，检测培养液中乳酸乙酯的含量。若转基因酵母菌培养液中乳酸乙酯含量显著高于未转基因酵母菌，则证明转L﹣PG基因酵母菌获得了产乳酸乙酯的能力。故答案为：（1）酸性高浓度糖（2）L﹣PC与PD具有同源序列1和4不需要酶切，操作简便标记基因将转L﹣PG基因酵母菌和未转基因酵母菌分别接种到相同的培养液中培养，在相同条件下培养一段时间后，检测培养液中乳酸乙酯的含量【点评】本题考查基因工程的相关知识，意在考查学生的识记能力和判断能力，学生具备运用所学知识综合分析问题的能力是解答本题的关键。17．（2025•遂宁校级二模）红薯感染甘薯羽状斑驳病毒后会使老叶出现褪绿斑或紫环斑，影响红薯生长，降低块根的品质。研究发现，当拟南芥感染病毒后，在其体内R基因的作用下会发生超敏感反应（HR），引起病毒感染区域以及周围组织发生细胞凋亡，将病毒释放并杀死，从而不会扩散到其他健康组织。HR是植物局部抗病的表现，这种局部抗性继而又引发整株植物对病毒的广谱抗性，基因序列相同或相似的病毒将不能感染远离感染区的新生组织。科学家欲将拟南芥的R基因转入红薯细胞中，培育出抗病毒红薯，以抵御该病毒的侵染。回答下列有关问题：（1）甘薯羽状斑驳病毒属于RNA病毒，以该病毒的遗传物质为模板获得cDNA时需要用到逆转录酶，该酶发挥作用时，模板链上的碱基A将与子链上的碱基T互补配对。（2）科学家在构建重组质粒时，用限制酶SpeⅠ、EcoRⅤ对R基因进行切割，形成的末端为5'-A3'-TGATC和5'-GAT3'-CTA，T4（填“T4”或“E.coli”）DNA连接酶连接5'-GAT3'-CTA末端的效率更高。写出限制酶SpeI的识别序列，注明5'（3）R基因上的两个限制酶切割位点如图所示，若R基因转录时以图中A链为模板链，则插入质粒时，酶切位点2（填“1”或“2”）离启动子更近，原因是转录时以A链为模板链，转录的方向是从模板链的3'→5'，mRNA的延伸方向为5'→3'，启动子更靠近A链的3'端。【考点】基因工程的操作过程综合．【专题】正推法；基因工程；理解能力．【答案】（1）逆转录T（2）T4可防止切割后的目的基因与质粒自身环化和反向连接（3）2转录时以A链为模板链，转录的方向是从模板链的3'→5'，mRNA的延伸方向为5'→3'，启动子更靠近A链的3'端【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。DNA重组技术的基本工具包括“分子手术刀”——限制酶、“分子缝合针”——DNA连接酶、“分子运输车”——基因进入受体细胞的载体。DNA连接酶主要有两类①E•coliDNA连接酶，来源于大肠杆菌，可用于连接黏性末端；②T4DNA连接酶：来源于T4噬菌体，可用于连接黏性末端和平末端，但连接平末端效率低。基因工程育种的优点：①克服远缘杂交不亲和的障碍；②可以定向改造生物的遗传性状。【解答】解：（1）以RNA为模板获得cDNA的过程需要逆转录酶催化，该过程中，模板链中的碱基A会与子链上的碱基T互补配对。（2）5'-GAT3'-CTA为平末端，T4DNA连接酶连接平末端的效率更高。限制酶识别序列均为反向回文序列，根据SpeI酶对（3）转录时以A链为模板链，转录的方向是从模板链的3'→5'，mRNA的延伸方向为5'→3'，插入质粒时，酶切位点2离启动子更近。故答案为：（1）逆转录T（2）T4可防止切割后的目的基因与质粒自身环化和反向连接（3）2转录时以A链为模板链，转录的方向是从模板链的3'→5'，mRNA的延伸方向为5'→3'，启动子更靠近A链的3'端【点评】本题考查基因工程的相关知识，意在考查学生的识记能力和判断能力、运用所学知识综合分析问题的能力。18．（2025•江苏模拟）血浆外泌体是由活细胞分泌到血液中的囊泡。研究发现，阿尔茨海默病（AD）患者血浆外泌体上蛋白质Aβ1﹣42含量显著升高，为快速诊断AD，科研人员开发了免疫磁珠外泌体聚合酶链式反应（iMEP）技术。请回答下列问题。（1）外泌体可参与细胞间的通讯，其上蛋白质的成熟常发生在高尔基体（填细胞器）。图1为外泌体与抗体—磁珠偶联物及DNA抗体偶联物的结合示意图，外泌体与DNA抗体偶联物特异性结合的原理是抗原、抗体的特异性结合。选择CD63蛋白制备抗体磁珠的原因是外泌体上存在CD63蛋白，且与CD63抗体特异性结合。（2）图2为实时荧光定量PCR的过程示意图，除所示组分外，实时荧光定量PCR的反应体系中还需加入dNTP、缓冲液和Mg2+。设计TaqMan探针的序列的依据是模板DNA的中部序列，不选择两端序列的原因是影响引物和模板链的结合。若PCR循环中过程①温度设置过高，会导致相同循环次数下总荧光强度降低。R基团与Q基团距离近时，R的荧光能量被Q吸收，检测不到荧光信号。过程②中，TaqDNA聚合酶可催化TaqMan探针的磷酸二酯键键断裂，导致位于探针5′（填5′或3′）端的R基团远离Q基团，其能量不再被吸收，从而发出荧光信号。（3）图3为PCR循环次数与实时荧光定量PCR反应体系中荧光强度的关系图，其中Ct值为达到阈荧光强度时的循环次数。PCR的循环次数达到一定次数后，再进行PCR，总荧光强度基本不增加，出现平台期，原因是受探针数、引物数、dNTP数及TaqDNA聚合酶的活性（至少答2点）等的限制。若利用iMEP技术检测时，甲和乙两位待测者的达到Ct值的循环次数分别为10和30，其中甲更可能为AD患者，甲、乙体内血浆外泌体中Aβ1﹣42含量比约为220。利用iMEP技术可快速诊断AD的机制是利用DNA抗体偶联物可将蛋白质信号转变为核酸信号，并通过实时荧光定量PCR的灵敏性实现定量检测。【考点】DNA片段的扩增与电泳鉴定；基因工程的操作过程综合．【专题】图文信息类简答题；基因工程；理解能力．【答案】（1）高尔基体抗原、抗体的特异性结合外泌体上存在CD63蛋白，且与CD63抗体特异性结合（2）dNTP、缓冲液和Mg2+影响引物和模板链的结合降低5′（3）探针数、引物数、dNTP数及TaqDNA聚合酶的活性（至少答2点）甲220利用DNA抗体偶联物可将蛋白质信号转变为核酸信号，并通过实时荧光定量PCR的灵敏性实现定量检测【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。【解答】解：（1）根据题意“血浆外泌体是由活细胞分泌到血液中的囊泡”可知，外泌体上的蛋白质经过内质网和高尔基体的依次加工，故外泌体上蛋白质的成熟常发生在高尔基体中。图1为外泌体与抗体﹣磁珠偶联物及DNA抗体偶联物的结合示意图，由图1可知，外泌体与DNA抗体偶联物特异性结合依赖于外泌体上的Aβ1﹣42与DNA抗体偶联物上的抗Aβ1﹣42抗体的特异性结合。由于外泌体上存在CD63蛋白，CD63蛋白可以与CD63抗体特异性结合，故选择CD63蛋白制备抗体磁珠。（2）图2为实时荧光定量PCR的过程示意图，图中显示已经加入引物、TaqMan探针和TaqDNA聚合酶，除此之外，实时荧光定量PCR的反应体系中还需加入dNTP（原料）、缓冲液和Mg2+。由于引物要结合在模板链的两端，故设计TaqMan探针的序列的依据是模板DNA的中部序列，以避免影响引物和模板链的结合。图2中过程①为复性，若PCR循环中过程①温度设置过高，会导致探针不能与待测目标有效结合，故相同循环次数下总荧光强度会降低。延伸时，脱氧核苷酸的添加方向为5′到3′，故探针的左侧为5′端。过程②中，TaqDNA聚合酶可催化TaqMan探针的磷酸二酯键键断裂，导致位于探针5'端的R基团远离Q基团，其能量不再被吸收，从而发出荧光信号。（3）由于探针数、引物数和dNTP的数目有限，以及受TaqDNA聚合酶的活性的影响，PCR的循环次数达到一定次数后，再进行PCR，总荧光强度基本不增加，会出现平台期。荧光信号强度达到设定的阈值时所经历的循环数越少，说明待测样本中含有的Aβ1﹣42的密度越大，故甲更可能为AD患者。由于甲循环10次就可达到乙循环30次的Ct值，二者相差了20次循环的量，故甲、乙体内初始的Aβ1﹣42含量比约为220。说明甲结合图2和图3可知，利用DNA抗体偶联物可将蛋白质信号转变为核酸信号（图2显示），并通过实时荧光定量PCR的灵敏性实现定量检测（图3显示），故利用iMEP技术可快速诊断AD。故答案为：（1）高尔基体抗原、抗体的特异性结合外泌体上存在CD63蛋白，且与CD63抗体特异性结合（2）dNTP、缓冲液和Mg2+影响引物和模板链的结合降低5′（3）探针数、引物数、dNTP数及TaqDNA聚合酶的活性（至少答2点）甲220利用DNA抗体偶联物可将蛋白质信号转变为核酸信号，并通过实时荧光定量PCR的灵敏性实现定量检测【点评】本题考查基因工程的相关知识，意在考查学生的识记能力和判断能力、运用所学知识综合分析问题的能力。19．（2025•山东模拟）真核细胞衰老趋向两种终端状态：一是赖氨酸去乙酰化酶Sir2失活导致核糖体DNA（rDNA）无法维持沉默，rDNA的稳定性降低，核仁碎裂；二是血红素激活蛋白（Hap）失活导致血红素含量显著下降，线粒体发生衰退。两种模式背后的机制表现出了一种互相对抗的形式，细胞会以其中一种模式走向死亡。研究人员构建了酵母细胞SIR2﹣HAP基因电路，实现了Sir2和Hap的动态平衡，使细胞能够以一定的节律在两种衰老模式之间来回振荡，从而减缓细胞衰老。回答下列问题。（1）研究人员首先构建HAP4基因高表达的表达载体，需将HAP4基因定向插入含有强组成型启动子（PTDH3）的质粒，如图1所示。HAP4基因的a端可直接用相应限制酶切割，切割后所产生的末端需与rDNA﹣GFP质粒酶切后的对应末端相连接，质粒上对应连接位点所选的限制酶是XhoⅠ；扩增HAP4基因片段时，需在b端引物末端添加特定的限制酶识别序列，所添加序列对应的限制酶是BamHⅠ，其中引物的作用是使DNA聚合酶能够从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸。（2）将上述HAP4表达载体整合到酵母菌细胞的rDNA非转录间隔区，该区域受Sir2介导的转录沉默，并将SIR2的原生启动子替换，构建含有如图2所示的SIR2﹣HAP4基因电路的合成振荡工程菌株。图示基因电路中mCh基因的作用是作为标记基因，监测Sir2的表达量；当SIR2的表达时，可与CYC1启动子结合的物质是Hap4、RNA聚合酶，HAP4高表达时，rDNA的稳定性增加（填“降低”“基本不变”或“增加”），据图分析，合成振荡工程菌株细胞中Hap4与Sir2能实现动态平衡，是因为当Sir2减少，则HAP4抑制解除，表达升高，随之激活SIR2的表达；而Sir2一旦增长到一定程度，则会抑制HAP4的表达，Sir2的自身合成也随之减少。（3）根据以上信息推测，合成振荡工程酵母细胞减缓衰老的机制是改造的合成振荡工程酵母细胞内高水平的Sir2和Hap4来回切换，避免rDNA沉默缺失或血红素耗竭状态的持续时间延长，避免长时间在一个衰老过程中发展下去，从而减缓细胞的衰老。【考点】基因工程的操作过程综合；细胞衰老的特征和原因．【专题】图文信息类简答题；基因工程；理解能力．【答案】（1）XhoⅠ；BamHⅠ；使DNA聚合酶能够从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸（2）作为标记基因，监测Sir2的表达量Hap4、RNA聚合酶增加当Sir2减少，则HAP4抑制解除，表达升高，随之激活SIR2的表达；而Sir2一旦增长到一定程度，则会抑制HAP4的表达，Sir2的自身合成也随之减少（3）改造的合成振荡工程酵母细胞内高水平的Sir2和Hap4来回切换，避免rDNA沉默缺失或血红素耗竭状态的持续时间延长，避免长时间在一个衰老过程中发展下去，从而减缓细胞的衰老【分析】基因表达载体的组成：目的基因+启动子+终止子+标记基因，启动子是RNA聚合酶特异性识别和结合的DNA序列，是基因的一个组成部分，控制基因表达（转录）的起始时间和表达的程度．终止子是给予RNA聚合酶转录终止信号的DNA序列。【解答】解：（1）因为要将HAP4基因定向插入含有强组成型启动子（PTpH3）的质粒，HAP4基因的a端可直接用相应限制酶切割，从图1可知，HAP4基因的转录方向是a端到b端，rDNA﹣GFP报告基因的质粒片段的方向是从右到左，HAP4基因需要定向插入PTpH3的下游，需要将HAP4基因的a端和rDNA﹣GFP报告基因的质粒片段的PTpH3相连，由图可知，PTpH3的下游含有XhoⅠ的识别位点，所以质粒上对应连接位点所选的限制酶是XhoⅠ；目的基因需要连接到质粒中启动子和终止子之间，而图中质粒终止子前面含有BamHⅠ的识别位点，所以扩增HAP4基因片段时，需在b端引物末端添加特定的限制酶识别序列，所添加序列对应的限制酶是BamHⅠ，引物是一小段单链DNA或RNA，它能与DNA母链的一段碱基序列互补配对，作为DNA聚合酶的作用起点，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。（2）由图可知，mCh基因与SIR2基因连接在一起，翻译产生Sir2﹣mCh蛋白，其中的mCh基因是荧光报告基因，其作用是作为标记基因，监测Sir2的表达量；当SIR2的表达时，说明Hap4促进了CYC1启动子的转录，而转录需要RNA聚合酶，所以可与CYC1启动子结合的物质是Hap4、RNA聚合酶。已知赖氨酸去乙酰化酶Sir2失活导致核糖体DNA（rDNA）无法维持稳定，rDNA的稳定性降低，而HAP4高表达时，产生的Hap4会促进Sir2的合成，导致Sir2的活性相对较高，所以rDNA的稳定性增加。据图分析，当Sir2减少时，对HAP4基因表达的抑制作用解除，导致Hap4的表达升高，随之激活SIR2基因的表达；而当Sir2蛋白一旦增长到一定程度，则会抑制HAP4基因的表达，导致Sir2的自身合成也随之减少，这样就使得合成振荡工程菌株细胞中Hap4与Sir2能实现动态平衡。（3）由题干信息可知，细胞衰老趋向两种终端状态：一是赖氨酸去乙酰化酶Sir2失活导致核糖体DNA（rDNA）无法维持沉默，rDNA的稳定性降低，核仁碎裂；二是血红素激活蛋白（Hap）失活导致血红素含量显著下降，线粒体发生衰退，而合成振荡工程酵母细胞能减缓衰老，其机制是：改造的合成振荡工程酵母细胞内高水平的Sir2和Hap4来回切换，避免rDNA沉默缺失或血红素耗竭状态的持续时间延长，避免长时间在一个衰老过程中发展下去，从而减缓细胞的衰老。故答案为：（1）XhoⅠ；BamHⅠ；使DNA聚合酶能够从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸（2）作为标记基因，监测Sir2的表达量Hap4、RNA聚合酶增加当Sir2减少，则HAP4抑制解除，表达升高，随之激活SIR2的表达；而Sir2一旦增长到一定程度，则会抑制HAP4的表达，Sir2的自身合成也随之减少（3）改造的合成振荡工程酵母细胞内高水平的Sir2和Hap4来回切换，避免rDNA沉默缺失或血红素耗竭状态的持续时间延长，避免长时间在一个衰老过程中发展下去，从而减缓细胞的衰老【点评】本题考查基因工程的相关知识