2023-2025全国高考生物试题汇编：基因工程的应用

2023-2025全国高考真题生物汇编

基因工程的应用

一、单选题

1.（2024江西高考真题）上氨基丁酸在医药等领域有重要的应用价值。利用L-谷氨酸脱竣酶（GadB）催

化L-谷氨酸脱竣是高效生产丫-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

酸脱竣酶基因（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上氨基丁酸的菌株

E.coliBo下列叙述正确的是（）

0^_Nco—I和Kpn0I-

质粒

（含多克隆位点）

NeoI和KpnI

PCR双酶切

--------►■■i---------------►

gadB

酿酒酵母s

A.上图表明，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/氨基丁酸时，L-谷氨酸钠的作用是供能

C.E.coliA和E.coliB都能高效降解片氨基丁酸

D.可以用其他酶替代NeoI和KpnI构建重组质粒

2.（2023湖南高考真题）盐碱胁迫下植物应激反应产生的H2O2对细胞有毒害作用。禾本科农作物ATI蛋

白通过调节细胞膜上PIP2s蛋白磷酸化水平，影响H2O2的跨膜转运，如图所示。下列叙述错误的是

()

膜外P1P2遥白:J

AWWW

膜内

・»—H2O2

ATIAH缺陷

抗氧化胁迫能力弱，细胞死亡抗氧化胁迫，高成活率

注：。磷酸化

A.细胞膜上PIP2s蛋白高磷酸化水平是其提高H2O2外排能力所必需的

B.PIP2s蛋白磷酸化被抑制，促进H2O2外排，从而减轻其对细胞的毒害

C.敲除ATI基因或降低其表达可提高禾本科农作物的耐盐碱能力

D.从特殊物种中发掘逆境胁迫相关基因是改良农作物抗逆性的有效途径

二、解答题

3.（2025云南高考真题）我国研究人员发明了生产维生素C的两步发酵法，流程如图甲。为了减少氧化葡

糖杆菌竞争性消耗山梨糖，需要进行灭菌以结束第一步发酵。

2-酮-L-

葡萄糖山梨醇山梨糖

古龙酸维生素C

氧化葡糖杆菌普通生酮基古龙酸菌

第一步发酵巨大芽抱杆菌

第二步混菌发酵

----单步化学反应---多步化学反应一-微生物发醉

甲

在两步发酵法的基础上，我国研究人员进一步尝试用三菌混菌体系建立一步发酵法。在氧化葡糖杆菌（原

始菌MCS）中利用基因工程技术导入大肠杆菌基因ccdB,得到工程菌IR3C。MCS和IR3c单菌培养时，

活菌数变化曲线如图乙，MCS、IR3c分别与普通生酮基古龙酸菌和巨大芽抱杆菌进行三菌混菌发酵时，

产物含量变化曲线如图丙。

(

T

W

•

勺

0

1

3

里

回答下列问题：

⑴要使基因ccdB在IR3c中稳定遗传、表达并发挥作用，构建的基因表达载体除启动子外，还必须

有。

（2）绘制图乙需统计活菌数，常用方法是o当活菌达到一定数量时，基因ccdB编

码的蛋白质开始发挥作用，推测该蛋白质的作用是,开始发挥作用的时间

是,判断理由是o

（3）基于图丙，利用IR3c三菌混菌发酵的产量_______（填“高于”或“低于"）MCS三菌混菌发酵的产量，

其原因是。

4.（2025广东高考真题）大肠杆菌是重要工业菌株之一，其培养过程可分为快速生长期和生长稳定期两个

阶段。为了通过调节蛋白质合成与降解速率来动态调控代谢途径关键酶的蛋白量，使细胞适配不同阶段的

生产需求，研究者设计了两种质粒，并以稳定性好的红色荧光蛋白mKate2为模式蛋白。测试质粒功能。

回答下列问题：

（1）研究者首先构建质粒①（图a）用于在细胞内表达C-末端带SsrA短肽的mKate2,将质粒导入感受态细

胞后，在添加抗生素的选择培养基上培养。根据培养基上菌落的生长状况，结合PCR及检测，筛选

获得重组菌株W1。

质粒①档张Ka，e张〃依止子H抗性基因卜

质粒②师■悯西髀正那砺焉同性正子H抗性基因2左

注：P,m为大肠杆菌内源启动子，在细胞快速生长期开启基

因转录，但进入生长稳定期后即停止基因转录；SsM基因

编码SsrA短肽；C・末端带有SsrA短肽的蛋白质可被大肠

杆菌内源蛋白醐系统特异性识别并以一定速率降解。

图a

（2）将W1在适宜条件下进行摇瓶培养，定时取样检测培养液中细胞密度，方法有（答一种）。接种前

需检测液体培养基的荧光强度，其作用是=培养结果（图b）表明，进入生长稳定期后荧光强度快

速下降，原因是。

快速生长期生长稳定期

图b

（3）研究者选用启动子Px、X基因（编码阻遏蛋白X,阻遏Px开启转录），重新构建质粒②（图a）,导入

野生型大肠杆菌中获得重组菌株W2。在适宜条件下摇瓶培养，W2的生长趋势不变，培养期间荧光强度的

变化趋势为o

（4）莽草酸是一种重要工业化学品，其胞内合成代谢途径见图c。由于野生型大肠杆菌胞内酶A活性弱，且

莽草酸会被快速转化为细胞生长必需物，因此细胞中无法大量积累莽草酸。为了保证细胞正常生长，并在

生长稳定期实现莽草酸的大量积累，利用上述两种质粒的调控功能，结合野生型菌株遗传物质的改造，提

出重组生产菌株构建思路：。

碳源f前体皿……―莽草酸妈……—细胞生长必需物

图C

5.（2024天津高考真题）金黄色葡萄球菌（简称Sa）是人体重要致病细菌、不规范使用抗生素易出现多

重抗药性Sao

（l）Sa产生抗药性可遗传变异的来源有（至少答出2点）。

（2）推测Sa产生头抱霉素抗性与其R基因有关。为验证该推测，以图1中R基因的上、下游片段和质粒1

构建质粒2,然后通过同源重组（质粒2中的上、下游片段分别与Sa基因组中R基因上、下游片段配对，

并发生交换）敲除Sa的R基因。

SacDEcoRISacE

EcoRISacU

、典1\厚SacDy上游片段Y

oa质粒1OEcoRI-H质粒2

引物3引物4Sadi

氯霉素抗性基因

上游片段蝶因下游片段藕素抗性基因

（0.7kb）（2.2kb）（1.2kb）注1：lkb=100豳基对

注2：Y是可被脱水四环素（不作为抗生素起作用）

Sa部分基因组

诱导表达的S敌比基因

图1

①根据图1信息，简述质粒2的构建过程（需包含所选引物和限制酶）：,然后回收上、下游片段,

再与Sadi酶切质粒1所得大片段连接，获得质粒2„

②用质粒2转化临床分离的具有头抱霉素抗性、对氯霉素敏感的Sa,然后涂布在含的平板上，经培

养获得含质粒2的Sa单菌落。

③将②获得的单菌落多次传代以增加同源重组敲除R基因的几率，随后稀释涂布在含的平板上，筛

选并获得不再含有质粒2的菌落。从这些菌落分别挑取少许菌体，依次接种到含的平板上，若

无法增殖，则对应菌落中细菌的R基因疑似被敲除。

④以③获得的菌株基因组为模板，采用不同引物组合进行PCR扩增，电泳检测结果如图2,表明R基因已

被敲除的是

引物组合1和32和42和31和4

6.（2024河北高考真题）新城疫病毒可引起家禽急性败血性传染病，我国科学家将该病毒相关基因改造为

r2HN,使其在水稻胚乳特异表达，制备获得r2HN疫苗，并对其免疫效果进行了检测。

回答下列问题：

（1）实验所用载体的部分结构及其限制酶识别位点如图1所示。其中GtP为启动子，若使r2HN仅在水稻胚

乳表达，GtP应为启动子。Nos为终止子，其作用为or2HN基因内部不含载

体的限制酶识别位点。因此，可选择限制酶和对r2HN基因与载体进行酶切，用于表达载体

的构建。

GtP_]।_Nos注：Kpnl、HindllLSad

一^■"T1---------']和EcoRI标注的位点为各限

KpnlHindIIIEcoRISacI制酶的识别位点

图1

(2)利用方法将r2HN基因导入水稻愈伤组织。为检测r2HN表达情况，可通过PCR技术检

测,通过技术检测是否翻译出r2HN蛋白。

(3)获得转基因植株后，通常选择单一位点插入目的基因的植株进行研究。此类植株自交一代后，r2HN纯

合体植株的占比为-选择纯合体进行后续研究的原因是o

(4)制备r2HN疫苗后，为研究其免疫效果，对实验组鸡进行接种，对照组注射疫苗溶剂。检测两组鸡体内

抗新城疫病毒抗体水平和特异应答的CD8+T细胞(细胞毒性T细胞)水平，结果如图2所示。据此分析，

获得的r2HN疫苗能够成功激活鸡的免疫和免疫。

图2

(5)利用水稻作为生物反应器生产r2HN疫苗的优点是0(答出两点即可)

7.(2023海南高考真题)基因递送是植物遗传改良的重要技术之一，我国多个实验室合作开发了一种新型

基因递送系统(切一浸一生芽Cut-Dip-Budding,简称CDB法)。图1与图2分别是利用常规转化法和

CDB法在某植物中递送基因的示意图。

图1图2

回答下列问题。

(1)图1中，从外植体转变成愈伤组织的过程属于—；从愈伤组织到幼苗的培养过程需要的激素有生长素

和—，该过程还需要光照，其作用是—。

(2)图1中的愈伤组织，若不经过共培养环节，直接诱导培养得到的植株可以保持植株A的—。图1中，

含有外源基因的转化植株A若用于生产种子，其包装需标注—。

(3)图1与图2中，农杆菌侵染植物细胞时，可将外源基因递送到植物细胞中的原因是—。

(4)已知某酶(PDS)缺失会导致植株白化。某团队构建了用于敲除PDS基因的CRISPR/Cas9基因编辑载

体(含有绿色荧光蛋白标记基因)，利用图2中的CDB法将该重组载体导入植株B,长出毛状根，成功获

得转化植株B.据此分析，从毛状根中获得阳性毛状根段的方法是—，图2中，鉴定导入幼苗中的基因

编辑载体是否成功发挥作用的方法是一，依据是一。

(5)与常规转化法相比，采用CDB法进行基因递送的优点是—(答出2点即可)。

8.(2023天津高考真题)构建可利用纤维素产乙醇的转基因酿酒酵母菌株是解决能源危机的手段之一，为

此设计表达载体，思路如下。

(1)外源基因的选择纤维素常见生物降解途径如下。

纤维素►寡糖&f纤维素二精葡荀彼

酿酒酵母通常无法吸收纤维素、寡糖和纤维二糖，应向酿酒酵母转入上图中三种酶的基因，并使其表达产

物在细胞(内/外)发挥作用。

(2)外源基因的插入方法

同源重组是碱基序列基本相同的DNA区段通过配对、链断裂和再连接而产生片段交换的过程。通过同源

重组将外源基因插入染色体的特定位点可获得遗传稳定的工程菌株，如甲图所示。

甲厂言丽、乙、

71Al外源雨画/

受体菌DNA上彩AlBLZ；；"」|人『忌基因~~闰

I同源重组P装工

工程菌DNA已”"1AI外源基因IBRPt二

酿酒酵母基因组有多个AB短序列。为通过同源重组将外源基因插入AB之间，在设计表达载体时，可采

用PCR技术在外源基因两端分别引入A和B,获得乙图所示长片段。PCR时应选用的一对引物为

(从P1~P6中选)。

(3)标记基因的选择URA3是尿喀咤合成关键酶基因，常被用作标记基因。另外，URA3编码的蛋白可将

外源5-氟乳清酸转化为有毒物质，导致细胞死亡。

①为得到成功插入酶I基因的菌株b需将酶I基因同URA3一起插入URA3缺陷型酿酒酵母基因组AB

之间，并利用的培养基筛选存活菌株。

②在后续插入酶II基因时，为继续利用URA3作为筛选标记，需切除菌株1的URA3。为此设计表达载体

时，还应向URA3两端引入酿酒酵母基因组中不存在的同源区段C和C',并以下图方式排列才能通过

同源重组达到上述目的。

此后，需要将菌株1在_______的培养基上培养，存活菌株即为URA3被成功切除的菌株1'。

（4）表达载体的构建综上，为将三种酶基因依次插入酿酒酵母基因组中，在构建表达载体时，A、B、C、

C'、URA3和酶基因应采用下图____的排布方式。

图2图3图4

9.（2023北京高考真题）变胖过程中，胰岛B细胞会增加。增加的B细胞可能源于自身分裂（途径D,

也可能来自胰岛中干细胞的增殖、分化（途径H）。科学家采用胸腺嚏咤类似物标记的方法，研究了L基

因缺失导致肥胖的模型小鼠IK中新增B细胞的来源。

（l）EdU和BrdU都是胸腺喀咤类似物，能很快进入细胞并掺入正在复制的DNA中，掺入DNA的EdU和

BrdU均能与_________互补配对，并可以被分别检测。未掺入的EdU和BrdU短时间内即被降解。

（2）将处于细胞周期不同阶段的细胞混合培养于多孔培养板中，各孔同时加入EdU,随后每隔一定时间向一

组培养孔加入BrdU,再培养十几分钟后收集该组孔内全部细胞，检测双标记细胞占EdU标记细胞的百分

比（如图）。图中反映DNA复制所需时长的是从点到点。

双

标

细记

胞细

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