5年（2021-2025）湖南高考生物真题分类汇编：专题12 生物技术与工程（解析版）

专题12生物技术与工程

考点五年考情（2021-2025）命题趋势

2025年T5：考查微生物培养技术；1.基因工程是重点，如基因

2024年T6：考查微生物培养实验中的接工程的工具、操作步骤、

种方法应用等，可能会结合最新

2023年T5考查微生物与生活的联系食的基因编辑技术进行考

考点01

品保存查。

发酵工程和

2022年T21：以黄酒酿制工艺流程为切

微生物的培养

入点考查微生物的培养实验和基因工程2.动物细胞工程以单克隆

(5年5考)

技术；抗体制备为主，植物细胞

2021年T21：考查从土壤中筛选纤维素工程可能涉及植物组织培

分解菌实验及应用；养和体细胞杂交等基础知

2025年T2：考查教材实验DNA的粗提识。胚胎工程可能考查胚

取与鉴定的实验材料；胎移植、胚胎分割等技术

2025年T18：利用PCR技术检测突变基的原理和应用。

因分析生物性状的遗传机制；

2024年T5：考查限制酶和质粒；3.通过分析生物技术在农

2024年T15：利用PCR技术和电泳分析业、医疗等领域的应用考

遗传病查考生的稳态与平衡观，

2024年T17：利用PCR技术扩增突变体让学生设计基因工程实验

基因分析生物性状；方案或对实验结果进行分

2023年T8：通过基因工程改良作物抗逆析，考查科学探究能力。

考点02

性；

基因工程

2023年T19：利用PCR技术进行基因检4.多以非选择题形式出现，

（5年8考）

测诊断和预防遗传病；图表分析题比重增加，难

2022年T19：考查运用限制酶处理和电度较大，常结合大学教材

泳技术检测水稻叶片的基因突变性状；知识和最新科研文献，考

考点032025年T21：综合考查基因工程和细胞查学生对知识的综合运用

生物技术工程工程；能力和识图能力和信息分

综合(基因工程、2024年T21：考查生物技术与生物育种；析能力，同时会与化学学

细胞工程、2023年T21：综合考查细胞工程、基因科结合，以社会热点、生

胚胎工程、工程；产实践及科研前沿为情

蛋白质工程)2022年T22：综合考查基因工程和蛋白境，要求考生从实际情况

（5年5考）质工程；中提取信息，运用所学知

2021年T22：综合考查基因工程、细胞识解决问题。

工程和胚胎工程技术；

考点01发酵工程和微生物的培养

1．（2025·湖南·高考真题）采集果园土壤进行微生物分离或计数。下列叙述正确的是（）

A．稀释涂布平板法和平板划线法都能用于尿素分解菌的分离和计数

B．完成平板划线后，培养时需增加一个未接种的平板作为对照

C．土壤中分离得到的醋酸菌能在无氧条件下将葡萄糖分离成乙酸

D．用于筛选尿素分解菌的培养基含有蛋白胨、尿素和无机盐等营养物质

【答案】B

【分析】微生物常用的接种方法有平板划线法和稀释涂布平板法，平板划线主要是用来纯化的，稀释涂

布主要用来计数；此外，利用分离对象对某一营养物质的“嗜好”，专门在培养基中加入该营养物质，制

备选择培养基，从而使该微生物大量增殖，也可用于微生物的分离和纯化。

【详解】A、稀释涂布平板法可通过菌落数进行计数，而平板划线法仅用于分离纯化菌种，无法计数，

A错误；

B、平板划线法操作后需设置未接种的平板作为空白对照，以验证培养基灭菌是否彻底，B正确；

C、醋酸菌为严格好氧菌，其代谢需氧气，无氧条件下无法将葡萄糖转化为乙酸，C错误；

D、筛选尿素分解菌的培养基应以尿素为唯一氮源，若含蛋白胨（含其他氮源），则无法筛选目标菌，D

错误。

故选B。

2．（2024·湖南·高考真题）微生物平板划线和培养的具体操作如图所示，下列操作正确的是

A．①②⑤⑥B．③④⑥⑦C．①②⑦⑧D．①③④⑤

【答案】D

【分析】微生物平板划线和培养的过程中要保证始终没有杂菌的污染，接种环、培养基、试管等都需要

进行灭菌，实验操作过程应该在酒精灯火焰旁进行。

【详解】由图可知，②中拔出棉塞后应握住棉塞上部；⑥中划线时不能将培养皿的皿盖完全拿开，应只

打开一条缝隙；⑦中划线时第5次的划线不能与第1次的划线相连；⑧中平板应倒置培养。

①③④⑤正确，故选D。

3．（2023·湖南·高考真题）食品保存有干制、腌制、低温保存和高温处理等多种方法。下列叙述错误的是（）

A．干制降低食品的含水量，使微生物不易生长和繁殖，食品保存时间延长

B．腌制通过添加食盐、糖等制造高渗环境，从而抑制微生物的生长和繁殖

C．低温保存可抑制微生物的生命活动，温度越低对食品保存越有利

D．高温处理可杀死食品中绝大部分微生物，并可破坏食品中的酶类

【答案】C

【分析】食物腐败变质是由于微生物的生长和大量繁殖而引起的，根据食物腐败变质的原因，食品保存

就要尽量的杀死或抑制微生物的生长和大量繁殖。

【详解】A、干制能降低食品中的含水量，使微生物不易生长和繁殖，进而延长食品保存时间，A正确；

B、腌制过程中添加食盐、糖等可制造高渗环境，从而抑制微生物的生长和繁殖，B正确；

C、低温保存可以抑制微生物的生命活动，但不是温度越低越好，一般果蔬的保存温度为零上低温，C

错误；

D、高温处理可杀死食品中绝大部分微生物，并通过破坏食品中的酶类，降低酶类对食品有机物的分解，

有利于食品保存，D正确。

故选C。

4．（2022·湖南·高考真题）黄酒源于中国，与啤酒、葡萄酒并称世界三大发酵酒。发酵酒的酿造过程中除了

产生乙醇外，也产生不利于人体健康的氨基甲酸乙酯（EC）。EC主要由尿素与乙醇反应形成，各国对酒

中的EC含量有严格的限量标准。回答下列问题:

(1)某黄酒酿制工艺流程如图所示，图中加入的菌种a是____________，工艺b是_________（填“消毒”

或“灭菌”），采用工艺b的目的是________________________________________。

(2)以尿素为唯一氮源的培养基中加入____________指示剂，根据颜色变化，可以初步鉴定分解尿素的细

菌。尿素分解菌产生的脲酶可用于降解黄酒中的尿素，脲酶固定化后稳定性和利用效率提高，固定化方

法有______________________________________（答出两种即可）。

(3)研究人员利用脲酶基因构建基因工程菌L,在不同条件下分批发酵生产脲酶,结果如图所示。推测

_________是决定工程菌L高脲酶活力的关键因素，理由是________________________。

(4)某公司开发了一种新的黄酒产品，发现EC含量超标。简要写出利用微生物降低该黄酒中EC含量的

思路_____________________________。

【答案】(1)酵母菌消毒杀死黄酒中的大多数微生物，并延长其保存期

(2)酚红化学结合法、包埋法、物理吸附法

(3)pH两图中脲酶活力随时间变化的曲线基本一致，而维持pH在6.5不变与pH从6.5降为4.5

相比较而言，酶活力值始终要高

(4)方案一：配置一种选择培养基，筛选出产生EC降解酶的细菌，从细菌中分离得到EC降解酶，纯化

的EC降解酶进行固定化操作后，加入该黄酒中。方案二：配置一种选择培养基，筛选出产生脲酶的细

菌，从细菌中分离得到脲酶，纯化的脲酶进行固定化操作后，在黄酒工艺流程的发酵环节中加入。

【分析】由于细菌分解在尿

素的过程中合成脲酶，脲酶将尿素分解成氨，会使培养基碱性增强，pH升高，所以可以用检测pH的变

化的方法来判断尿素是否被分解，可在培养基中加入酚红指示剂，尿素被分解后产生氨，pH升高，指

示剂变红。

【详解】（1）制造黄酒利用的是酵母菌的无氧呼吸，加入的菌种a是酵母菌。过滤能除去发酵液中部分

微生物，工艺b是消毒，目的是杀死黄酒中的大多数微生物，并延长其保存期。

（2）由于细菌分解尿素的过程中合成脲酶，脲酶将尿素分解成氨，会使培养基碱性增强，pH升高，所

以可以用检测pH的变化的方法来判断尿素是否被分解，故在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指

示剂可以鉴别尿素分解菌。固定化酶实质上是将相应酶固定在不溶于水的载体上，实现酶的反复利用，

并提高酶稳定性，酶的各项特性（如高效性、专一性和作用条件的温和性）依然保持。固定化酶的方法

包括化学结合法、包埋法、物理吸附法等。

（3）对比两坐标曲线，两图中脲酶活力随时间变化的曲线基本一致，说明培养时间不是决定因素；而

维持pH在6.5不变与pH从6.5降为4.5相比较而言，酶活力值始终要高，说明pH为6.5时，有利于酶

结构的稳定，故pH是决定工程菌L高脲酶活力的关键因素。

（4）从坐标图形看，利用脲酶消除其前体物质尿素可降低该黄酒中EC含量。配置一种选择培养基，筛

选出产生EC降解酶的细菌，从细菌中分离得到EC降解酶，纯化的EC降解酶进行固定化操作后，加入

该黄酒中。或者配置一种选择培养基，筛选出产生脲酶的细菌，从细菌中分离得到脲酶，纯化的脲酶进

行固定化操作后，在黄酒工艺流程的发酵环节中加入。

5．（2021·湖南·高考真题）大熊猫是我国特有的珍稀野生动物，每只成年大熊猫每日进食竹子量可达12~38kg。

大熊猫可利用竹子中8%的纤维素和27%的半纤维素。研究人员从大熊猫粪便和土壤中筛选纤维素分解

菌。回答下列问题：

（1）纤维素酶是一种复合酶，一般认为它至少包括三种组分，即_________。为筛选纤维素分解菌，将

大熊猫新鲜粪便样品稀释液接种至以_________为唯一碳源的固体培养基上进行培养，该培养基从功能

上分类属于_________培养基。

（2）配制的培养基必须进行_______________灭菌处理，目的是_________。检测固体培养基灭菌效果

的常用方法是_________。

（3）简要写出测定大熊猫新鲜粪便中纤维素分解菌活菌数的实验思路_________。

（4）为高效降解农业秸秆废弃物，研究人员利用从土壤中筛选获得的3株纤维素分解菌，在37℃条件

下进行玉米秸秆降解实验，结果如表所示。在该条件下纤维素酶活力最高的是菌株_________，理由是

_________。

菌株秸秆总重(g)秸秆残重(g)秸秆失重（%）纤维素降解率（%）

A2.001.5124.5016.14

B2.001.5323.5014.92

C2.001.4229.0023.32

【答案】(1)C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶纤维素选择

(2)高压蒸汽为了杀死培养基中的所有微生物（微生物和芽孢、孢子）

不接种培养（或空白培养）

(3)将大熊猫新鲜粪便样液稀释适当倍数后，取0.1mL涂布到若干个平板（每个稀释度至少涂布三个

平板），对菌落数在30～300的平板进行计数，则可根据公式推测大熊猫新鲜粪便中纤维素分解菌活菌

数

(4)C接种C菌株后秸秆失重最多，纤维素降解率最大

【分析】1、分解纤维素的微生物分离的实验原理：

（1）土壤中存在着大量纤维素分解酶，包括真菌、细菌和放线菌等，它们可以产生纤维素酶。纤维素

酶是一种复合酶，可以把纤维素分解为纤维二糖，进一步分解为葡萄糖使微生物加以利用，故在用纤维

素作为唯一碳源的培养基中，纤维素分解菌能够很好地生长，其他微生物则不能生长；

（2）在培养基中加入刚果红，可与培养基中的纤维素形成红色复合物，当纤维素被分解后，红色复合

物不能形成，培养基中会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈，从而可筛选纤维素分解菌。

2、消毒和灭菌：

消毒灭菌

使用较为温和的物理或化学方法杀死物体表面或内部使用强烈的理化因素杀死物体内外所用的

概念

的部分微生物（不包芽孢和孢子）微生物（包括芽孢和孢子）

常用煮沸消毒法、巴氏消毒法、化学药剂消毒法、紫外线

灼烧灭菌、干热灭菌、高压蒸汽灭菌

方法消毒法

适用

操作空间、某些液体、双手等接种环、接种针、玻璃器皿、培养基等

对象

【详解】（1）纤维素酶是一种复合酶，一般认为它至少包括三种组分，即C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶，

前两种酶使纤维素分解成纤维二糖，第三种酶将纤维二糖分解成葡萄糖。在用纤维素作为唯一碳源的培

养基中，纤维素分解菌能够很好地生长，其他微生物则不能生长。为筛选纤维素分解菌，将大熊猫新鲜

粪便样品稀释液接种至以纤维素为唯一碳源的固体培养基上进行培养；培养基从功能上分类可分为选择

培养基和鉴别培养基，故该培养基从功能上分类属于选择培养基。

（2）配制培养基的常用高压蒸汽灭菌，即将培养基置于压力100kPa、温度121℃条件下维持15～30

分钟，目的是为了杀死培养基中的所有微生物（微生物和芽孢、孢子）。为检测灭菌效果可对培养基进

行空白培养，即将未接种的培养基在适宜条件下培养一段时间，若在适宜条件下培养无菌落出现，说明

培养基灭菌彻底，否则说明培养基灭菌不彻底。

（3）为测定大熊猫新鲜粪便中纤维素分解菌活菌数，常采用稀释涂布平板法，在适宜的条件下对大熊

猫新鲜粪便中纤维素分解菌进行纯化并计数时，对照组应该涂布等量的无菌水。将大熊猫新鲜粪便样液

稀释适当倍数后，取0.1mL涂布到若干个平板（每个稀释度至少涂布三个平板），对菌落数在30～300

的平板进行计数，则可根据公式推测大熊猫新鲜粪便中纤维素分解菌活菌数。

（4）测定酶活力时可以用单位时间内、单位体积中反应物的减少量或产物的增加量来表示。由表格可

知，在适宜的条件下，C菌株在相同的温度和时间下，秸秆失重最多，纤维素降解率最大，说明该菌株

的纤维素分解菌产生的纤维素酶活力最大。

【点睛】本题考查微生物的实验室培养，要求考生识记计数微生物的方法；识记培养基的种类及功能；

掌握纤维素分解分离和鉴别的原理，能结合所学的知识准确答题。

考点02基因工程

6．（2025·湖南·高考真题）用替代的实验材料或者试剂开展下列实验，不能达成实验目的的是（）

选项实验内容替代措施

A用高倍显微镜观察叶绿体用“菠菜叶”替代“藓类叶片”

BDNA的粗提取与鉴定用“猪成熟红细胞”替代“猪肝细胞”

C观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂用“醋酸洋红液”替代“甲紫溶液”

D比较过氧化氢在不同条件下的分解用“过氧化氢酶溶液”替代“肝脏研磨液”

A．AB．BC．CD．D

【答案】B

【分析】制作装片流程：解离→漂洗→染色→制片。解离的目的是用药液使组织中的细胞相互分离开来，

漂洗的目的是洗去药液，防止解离过度，染色时用甲紫溶液或醋酸洋红液能使染色体着色。

【详解】A、藓类叶片薄，只有一层细胞，可直接用于观察叶绿体，菠菜叶由多层细胞构成，但可用菠

菜叶稍带些叶肉的下表皮细胞来观察叶绿体，因为叶肉细胞中有叶绿体，所以能用“菠菜叶”替代“藓类叶

片”进行高倍显微镜观察叶绿体的实验，A正确；

B、猪是哺乳动物，猪成熟红细胞没有细胞核和众多细胞器，也就不含DNA，而猪肝细胞含有细胞核和

线粒体等含有DNA的结构，所以不能用“猪成熟红细胞”替代“猪肝细胞”进行DNA的粗提取与鉴定实验，

B错误；

C、醋酸洋红液和甲紫溶液都属于碱性染料，都能使染色体着色，所以在观察根尖分生区组织细胞的有

丝分裂实验中，能用“醋酸洋红液”替代“甲紫溶液”，C正确；

D、肝脏研磨液中含有过氧化氢酶，所以在比较过氧化氢在不同条件下的分解实验中，能用“过氧化氢酶

溶液”替代“肝脏研磨液”，D正确。

故选B。

7．（2024·湖南·高考真题）某同学将质粒DNA进行限制酶酶切时，发现DNA完全没有被酶切，分析可能

的原因并提出解决方法。下列叙述错误的是（）

A．限制酶失活，更换新的限制酶

B．酶切条件不合适，调整反应条件如温度和酶的用量等

C．质粒DNA突变导致酶识别位点缺失，更换正常质粒DNA

D．酶切位点被甲基化修饰，换用对DNA甲基化不敏感的限制酶

【答案】B

【分析】酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，大多数是蛋白质，少部分是RNA，酶具有特异性、

高效性、易受环境因素影响等特点。限制酶特异性识别并切割DNA上的特定位点。

【详解】A、限制酶失活会使DNA完全不被酶切，此时应更换新的限制酶，A正确；

B、酶切条件不合适通常会使切割效果下降，调整反应条件如温度和PH等，调整酶的用量没有作用，B

错误；

C、质粒DNA突变会导致限制酶识别位点缺失，进而造成限制酶无法进行切割，此时应更换为正常质粒，

C正确；

D、质粒DNA上酶切位点被甲基化修饰，会导致对DNA甲基化敏感的限制酶无法进行酶切，此时应换

用对DNA甲基化不敏感的限制酶，D正确。

故选B。

8．（2024·湖南·高考真题）最早的双脱氧测序法是PCR反应体系中，分别再加入一种少量的双脱氧核苷三

磷酸（ddATP、ddCTP、ddGTP或ddTTP），子链延伸时，双脱氧核苷三磷酸也遵循碱基互补配对原则，

以加入ddATP的体系为例：若配对的为ddATP，延伸终止；若配对的为脱氧腺苷三磷酸（dATP），继续

延伸；PCR产物变性后电泳检测。通过该方法测序某疾病患者及对照个体的一段序列，结果如图所示。

下列叙述正确的是（）

A．上述PCR反应体系中只加入一种引物

B．电泳时产物的片段越小，迁移速率越慢

C．5'-CTACCCGTGAT-3'为对照个体的一段序列

D．患者该段序列中某位点的碱基C突变为G

【答案】AC

【分析】1、PCR技术：

（1）概念：PCR全称为聚合酶链式反应，是一项在生物体外复制特定DNA的核酸合成技术。

（2）原理：DNA复制。

（3）前提条件：要有一段已知目的基因的核苷酸序以便合成一对引物。

（4）条件：模板DNA、四种脱氧核苷酸、一对引物、热稳定DNA聚合酶（Taq酶）。

（5）过程：①高温变性：DNA解旋过程（PCR扩增中双链DNA解开不需要解旋酶，高温条件下氢键

可自动解开）；低温复性：引物结合到互补链DNA上；③中温延伸：合成子链。

2、双脱氧测序法的原理：在DNA聚合酶、引物、四种单脱氧核苷酸（dNTP）存在的情况下，如果在

四管反应系统中再分别加入四种双脱氧核苷三磷酸（ddNTP），DNA链合成反应过程中ddNTP与dNTP

处于一种竞争状态，即新合成DNA链既可能掺入正常dNTP，也可能掺入ddNTP并使新合成链终止延

伸。这样在每个反应系统中形成的产物是一系列长度不等的多核苷酸片段，这些片段具有相同的起点，

即引物的5'端，但有不同的ddNTP终端。在结束反应后，用四个泳道进行电泳，分别分离各组反应体

系中不同长度的DNA片段，检测DNA片段终止末端位置的碱基种类，从自显影图谱中直接读取到与

模板相匹配的新的链序。

【详解】A、利用双脱氧测序法时，PCR反应体系中加入的模板是待测的单链DNA，故只需加入一种引

物，A正确；

B、电泳时，产物的片段越大，迁移速率越慢。B错误；

C、依据分析中双脱氧测序法的原理，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

+ddCTP泳道组的条带，则说明该DNA片段5'端第一个碱基为C；因此对照个体的测序结果为

5'-CTACCCGTGAT-3'，患者的测序结果为5'-CTACCTGTGAT-3'，C正确；

D、对比患者和对照个体的测序结果可知，患者该段序列中某位点的碱基C突变为T，D错误。

故选AC。

9．（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AT1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（）

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AT1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

【答案】B

【分析】分析题图：AT1蛋白通过抑制PIP2s蛋白的磷酸化而抑制细胞内的H2O2排到细胞外，从而导致

植物抗氧化胁迫能力减弱，进而引起细胞死亡。AT1蛋白缺陷，可以提高PIP2s蛋白的磷酸化水平，促

进细胞内的H2O2排到细胞外，从而提高植物抗氧化的胁迫能力，进而提高细胞的成活率。

【详解】A、由题图右侧的信息可知，AT1蛋白缺陷，可以促进PIP2s蛋白的磷酸化，进而促进H2O2排

出膜外，A正确；

B、据题图左侧的信息可知，AT1蛋白能够抑制PIP2s蛋白的磷酸化，减少了H2O2从细胞内输出到细胞

外的量，导致抗氧化胁迫能力弱，不能减轻其对细胞的毒害，B错误；

C、结合对A选项的分析可推测，敲除AT1基因或降低其表达，可提高禾本科农作物抗氧化胁迫的能力，

进而提高其成活率，C正确；

D、从特殊物种中发掘逆境胁迫相关基因，可通过基因工程技术改良农作物抗逆性，D正确。

故选B。

10．（2025·湖南·高考真题）未成熟豌豆豆荚的绿色和黄色是一对相对性状，科研人员揭示了该相对性状的

部分遗传机制。回答下列问题：

(1)纯合绿色豆荚植株与纯合黄色豆荚植株杂交，F1只有一种表型。F1自交得到的F2中，

绿色和黄色豆荚植株数量分别为297株和105株，则显性性状为_________________。

(2)进一步分析发现：相对于绿色豆荚植株，黄色豆荚植株中基因H（编码叶绿素合成酶）的上游缺失

非编码序列G。为探究G和下游H的关系，研究人员拟将某绿色豆荚植株的基因H突变为h（突变位

点如图a所示，h编码的蛋白无功能），然后将获得的Hh植株与黄色豆荚植株杂交，思路如图a：

①为筛选Hh植株，根据突变位点两侧序列设计一对引物提取待测植株的DNA进行PCR。若扩增产物

电泳结果全为预测的1125bp，则基因H可能未发生突变，或发生了碱基对的

___________；若H的扩增产物能被酶切为699bp和426bp的片段，而h的酶切位点丧失，则图b（扩

增产物酶切后电泳结果）中的________（填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”）对应的是Hh植株。

②若图a的F1中绿色豆荚：黄色豆荚=1：1，则F1中黄色豆荚植株的基因型为______________[书写以图

a中亲本黄色豆荚植株的基因型（△G+H）/（△G+H）为例，其中“△G”表示缺失G]。据此推测F1中黄

色豆荚植株产生的遗传分子机制是_________________________。

③若图a的F1中两种基因型植株的数量无差异，但豆荚全为绿色，则说明____________。

【答案】(1)绿色

(2)①替换Ⅱ(G+h)/(△G+H)该植株中基因H上游缺失非编码序列G，导致基因H不能

正常表达，表现为黄色豆荚非编码序列G缺失不影响基因H表达

【知识点】基因分离定律的实质和应用、PCR扩增的原理与过程

【分析】判断性状显隐性通常有两种方法。一是具有相对性状的纯合亲本杂交，子一代所表现出来的

性状就是显性性状，比如本题中纯合绿色豆荚植株与纯合黄色豆荚植株杂交，F1只有一种表型，此表

型对应的性状即为显性性状。二是杂合子自交，后代出现性状分离，分离比中占比多的那个性状为显

性性状，像本题F1自交得到F2，绿色和黄色豆荚植株数量比约为3:1，绿色植株数量多，所以绿色是

显性性状。

【详解】（1）纯合绿色豆荚植株与纯合黄色豆荚植株杂交，F1只有一种表型，说明F1表现的性状为显

性性状。F1自交得到F2，绿色和黄色豆荚植株数量比约为297:105≈3:1，符合孟德尔分离定律中杂合子

自交后代显性性状与隐性性状的分离比，所以显性性状为绿色。

（2）①若扩增产物电泳结果全为预测的1125bp，基因H可能未发生突变，若发生突变且产物长度

不变，则可能是发生了碱基对的替换。H的扩增产物能被酶切为699bp和426bp的片段，h的酶切

位点丧失。Hh植株会产生两种类型的扩增产物，一种是H经酶切后的699bp和426bp片段，一种是

h未被酶切的1125bp片段，所以图b中的Ⅱ对应的是Hh植株。

②Hh植株与黄色豆荚植株(△G+H)/(△G+H)杂交，若F1​中绿色豆荚：黄色豆荚=1:1，说明Hh

植株产生了两种配子G+H和G+h，且黄色豆荚植株只能产生含△G+H的配子，所以F1中黄色豆

荚植株的基因型为(G+h)/(△G+H)。F1中黄色豆荚植株产生的遗传分子机制是：该植株中基因H上游

缺失非编码序列G，导致基因H不能正常表达，表现为黄色豆荚。

③若图a的F1中两种基因型植株的数量无差异，但豆荚全为绿色，说明虽然黄色亲本中基因H上游

缺失G，但H基因仍能正常表达（或表达量足够）合成叶绿素，使豆荚表现为绿色，即非编码序列G

缺失不影响基因H表达。

11．（2024·湖南·高考真题）钾是植物生长发育的必需元素，主要生理功能包括参与酶活性调节、渗透调节

以及促进光合产物的运输和转化等。研究表明，缺钾导致某种植物的气孔导度下降，使CO2通过气孔

的阻力增大；Rubisco的羧化酶（催化CO2的固定反应）活性下降，最终导致净光合速率下降。回答下

列问题：

(1)从物质和能量转化角度分析，叶绿体的光合作用即在光能驱动下，水分解产生________；光能转化

为电能，再转化为________中储存的化学能，用于暗反应的过程。

(2)长期缺钾导致该植物的叶绿素含量________，从叶绿素的合成角度分析，原因是_______（答出两点

即可）。

(3)现发现该植物群体中有一植株，在正常供钾条件下，总叶绿素含量正常，但气孔导度等其他光合作

用相关指标均与缺钾时相近，推测是Rubisco的编码基因发生突变所致。Rubisco由两个基因（包括1

个核基因和1个叶绿体基因）编码，这两个基因及两端的DNA序列已知。拟以该突变体的叶片组织为

实验材料，以测序的方式确定突变位点。写出关键实验步骤：①_______；②_______；③______；④

基因测序；⑤______。

+

【答案】(1)O2和HATP和NADPH

(2)减少缺钾会使叶绿素合成相关酶的活性降低；缺钾会影响细胞的渗透调节，进而影响细胞对

Mg、N等的吸收，使叶绿素合成减少

(3)分别提取该组织细胞的细胞核DNA和叶绿体DNA（取突变体叶片，提取DNA）根据编码

Rubisco的两个基因的两端DNA序列设计相应引物利用提取的DNA和设计的引物分别进行PCR

扩增并电泳和已知基因序列进行比较

【分析】光合作用包括光反应和暗反应阶段：

1、光反应阶段是在类囊体的薄膜上进行的。叶绿体中光合色素吸收的光能将水分解为氧和H+，氧直接

以氧分子的形式释放出去，H+与氧化型辅酶Ⅱ（NADP+）结合，形成还原型辅酶Ⅱ（NADPH）。还原型

辅酶Ⅱ作为活泼的还原剂，参与暗反应阶段的化学反应，同时也储存部分能量供暗反应阶段利用；在有

关酶的催化作用下，提供能量促使ADP与Pi反应形成ATP。

2、暗反应在叶绿体基质中进行，在特定酶的作用下，二氧化碳与五碳化合物结合，形成两个三碳化合

物。在有关酶的催化作用下，三碳化合物接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原。一

些接受能量并被还原的三碳化合物，在酶的作用下经过一系列的反应转化为糖类；另一些接受能量并

被还原的三碳化合物，经过一系列变化，又形成五碳化合物。

+++

【详解】（1）植物光反应过程中水的光解会产生O2和H，H和NADP结合产生NADPH。该过程中

光能转化为电能，电能再转化为储存在ATP和NADPH中的化学能。

（2）长期缺钾导致该植物的叶绿素含量降低，其原因是钾参与酶活性的调节，缺钾会降低叶绿素合成

相关酶的活性；钾参与渗透调节，缺钾会影响细胞渗透压，进而影响细胞对Mg、N等的吸收，而Mg

和N是合成叶绿素的原料，因此最终会影响叶绿素的合成。

（3）Rubisco由两个基因编码，这两个基因及两端的DNA序列已知，因此检测其是否突变的基本思路

利用PCR技术扩增突变体的相应基因，测序后和已知序列进行比较。其具体步骤为：①分别提取该组

织细胞的细胞核DNA和叶绿体DNA；②根据编码Rubisco的两个基因的两端DNA序列设计相应引物；

③利用提取的DNA和设计的引物分别进行PCR扩增并电泳；④基因测序；⑤和已知基因序列进行比

较。

12．（2023·湖南·高考真题）基因检测是诊断和预防遗传病的有效手段。研究人员采集到一遗传病家系样本，

测序后发现此家系甲和乙两个基因存在突变：甲突变可致先天性耳聋；乙基因位于常染色体上，编码

产物可将叶酸转化为N5-甲基四氢叶酸，乙突变与胎儿神经管缺陷（NTDs）相关；甲和乙位于非同源

染色体上。家系患病情况及基因检测结果如图所示。不考虑染色体互换，回答下列问题：

(1)此家系先天性耳聋的遗传方式是_________。1-1和1-2生育育一个甲和乙突变基因双纯合体女儿的

概率是________。

(2)此家系中甲基因突变如下图所示：

正常基因单链片段5'-ATTCCAGATC……（293个碱基）……CCATGCCCAG-3'

突变基因单链片段5'-ATTCCATATC……（293个碱基）……CCATGCCCAG-3'

研究人员拟用PCR扩增目的基因片段，再用某限制酶（识别序列及切割位点为）酶切检测

甲基因突变情况，设计了一条引物为5′-GGCATG-3'，另一条引物为_________（写出6个碱基即可）。

用上述引物扩增出家系成员Ⅱ-1的目的基因片段后，其酶切产物长度应为________bp（注：该酶切位点

在目的基因片段中唯一）。

(3)女性的乙基因纯合突变会增加胎儿NTDs风险。叶酸在人体内不能合成，孕妇服用叶酸补充剂可降

低NTDs的发生风险。建议从可能妊娠或孕前至少1个月开始补充叶酸，一般人群补充有效且安全剂

量为0.4~1.0mg.d-1，NTDs生育史女性补充4mg.d-1。经基因检测胎儿（Ⅲ-2）的乙基因型为-/-，据此推

荐该孕妇（Ⅱ-1）叶酸补充剂量为_____mg.d-1。

【答案】(1)常染色体隐性遗传病1/32

(2)5'-ATTCCA-3'8、302和310(3)0.4~1.0

【分析】基因分离定律和自由组合定律的实质：进行有性生殖的生物在进行减数分裂产生配子的过程

中，位于同源染色体上的等位基因随同源染色体分离而分离，分别进入不同的配子中。随配子独立遗

传给后代，同时位于非同源染色体上的非等位基因进行自由组合

【详解】（1）由遗传系谱图可知，由于I-1与I-2均表现正常，他们关于甲病的基因型均为+/-，而他们

的女儿Ⅱ-4患病，因此可判断甲基因突变导致的先天性耳聋是常染色体隐性遗传病，由I-1、I-2和Ⅱ-3

关于乙病的基因可以推出乙基因突变导致的遗传病也是常染色体隐性遗传病，所以I-1和I-2生出一个

甲和乙突变基因双纯合体女儿的概率为1/4×1/4×1/2=1/32。

（2）本题研究甲基因突变情况，二代1为杂合子，兼有正常甲基因和突变甲基因。目的基因为甲基因，

扩增引物应与两基因共有的TAAGGT片段结合，应为ATTCCA。可扩增出大量正常甲基因和突变甲基

因供后续鉴定。此时酶切，正常甲基因酶切后片段为8和2+293+7=302bp，突变甲基因无法被酶切，

大小为310bp。后续可通过电泳等手段区分开，达到检测甲基因突变情况的目的。

（3）由题干可知“女性乙基因纯合时会增加胎儿患病风险”，而Ⅱ-1为杂合子，且其无NTDs生育史，

故其叶酸补充量为0.4-1.0。

13．（2022·湖南·高考真题）中国是传统的水稻种植大国，有一半以上人口以稻米为主食。在培育水稻优良

品种的过程中，发现某野生型水稻叶片绿色由基因C控制。回答下列问题:

(1)突变型1叶片为黄色，由基因C突变为C1所致，基因C1纯合幼苗期致死。突变型1连续自交3代，

F3成年植株中黄色叶植株占______。

(2)测序结果表明，突变基因C1转录产物编码序列第727位碱基改变，由5＇-GAGAG-3＇变为5＇

-GACAG-3＇，导致第______位氨基酸突变为______，从基因控制性状的角度解释突变体叶片变黄的机

理_____________________________________。（部分密码子及对应氨基酸:GAG谷氨酸;AGA精氨

酸;GAC天冬氨酸;ACA苏氨酸;CAG谷氨酰胺）

(3)由C突变为C1产生了一个限制酶酶切位点。从突变型1叶片细胞中获取控制叶片颜色的基因片段，

用限制酶处理后进行电泳（电泳条带表示特定长度的DNA片段），其结果为图中___（填“I”“Ⅱ”或“Ⅲ”）。

(4)突变型2叶片为黄色，由基因C的另一突变基因C2所致。用突变型2与突变型1杂交，子代中黄色

叶植株与绿色叶植株各占50%。能否确定C2是显性突变还是隐性突变?______（填“能”或“否”），用文

字说明理由_____________________________________。

【答案】(1)2/9

(2)243谷氨酰胺基因突变影响与色素形成有关酶的合成，导致叶片变黄

(3)Ⅲ

(4)能若C2是隐性突变，则突变型2为纯合子，则子代CC2表现为绿色，C1C2表现为黄色，子代

中黄色叶植株与绿色叶植株各占50%。若突变型2为显性突变，突变型2（C2C）与突变型1（CC1）杂

交，子代表型及比例应为黄∶绿=3∶1，与题意不符

【分析】（1）基因突变具有低频性，一般同一位点的两个基因同时发生基因突变的概率较低；

（2）mRNA中三个相邻碱基决定一个氨基酸，称为一个密码子。

【详解】（1）突变型1叶片为黄色，由基因C突变为C1所致，基因C1纯合幼苗期致死，说明突变型1

应为杂合子，C1对C为显性，突变型1自交1代，子一代中基因型为1/3CC、2/3CC1，子二代中3/5CC、

2/5CC1，F3成年植株中黄色叶植株占2/9。

（2）突变基因C1转录产物编码序列第727位碱基改变，由5＇-GAGAG-3＇变为5＇-GACAG-3＇，突

变位点前对应氨基酸数为726/3=242，则会导致第243位氨基酸由谷氨酸突变为谷氨酰胺。叶片变黄是

叶绿体中色素含量变化的结果，而色素不是蛋白质，从基因控制性状的角度推测，基因突变影响与色

素形成有关酶的合成，导致叶片变黄。

（3）突变型1应为杂合子，由C突变为C1产生了一个限制酶酶切位点。Ⅰ应为C酶切、电泳结果，II

应为C1酶切、电泳结果，从突变型1叶片细胞中获取控制叶片颜色的基因片段，用限制酶处理后进行

电泳，其结果为图中Ⅲ。

（4）用突变型2（C2_）与突变型1（CC1）杂交，子代中黄色叶植株与绿色叶植株各占50%。若C2

是隐性突变，则突变型2为纯合子，则子代CC2表现为绿色，C1C2表现为黄色，子代中黄色叶植株与

绿色叶植株各占50%。若突变型2为显性突变，突变型2（C2C）与突变型1（CC1）杂交，子代表型

及比例应为黄∶绿=3∶1，与题意不符。故C2是隐性突变。

考点03生物技术工程综合

(基因工程、细胞工程、胚胎工程、蛋白质工程)

14．（2025·湖南·高考真题）非洲猪瘟病毒是一种双链DNA病毒，可引起急性猪传染病。基因A编码该病

毒的主要结构蛋白A，其在病毒侵入宿主细胞和诱导机体免疫应答过程中发挥重要作用。回答下列问

题：

(1)制备特定抗原

①获取基因A，构建重组质粒（该质粒的部分结构如图所示）。重组质粒的必备元件包括目的基因、限

制酶切割位点、标记基因、启动子和______等；为确定基因A已连接到质粒中且插入方向正确，应选

用图中的一对引物______对待测质粒进行PCR扩增，预期扩增产物的片段大小为______bp。

②将DNA测序正确的重组质粒转入大肠杆菌构建重组菌。培养重组菌，诱导蛋白A合成。收集重组

菌发酵液进行离心，发现上清液中无蛋白A，可能的原因是______（答出两点即可）。

(2)制备抗蛋白A单克隆抗体

用蛋白A对小鼠进行免疫后，将免疫小鼠B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，诱导融合的常用方法有______

（答出一种即可）。选择培养时，对杂交瘤细胞进行克隆化培养和______，多次筛选获得足够数量的能

分泌所需抗体的细胞。体外培养或利用小鼠大量生产的抗蛋白A单克隆抗体，可用于非洲猪瘟的早期

诊断。

【答案】(1)终止子、复制原点P1和P3782重组菌没有裂解或没有将蛋白A释放到

细胞外、转速过高使蛋白A发生沉淀、蛋白A亲水性较差发生沉淀、蛋白A被大肠杆菌的蛋白酶降解

(2)聚乙二醇（PEG）融合法（或灭活病毒诱导法、电融合法）抗体检测

【分析】1基因工程的操作步骤：（1）目的基因的选与获取：从基因文库中获取目的基因、利用PCR

技术获取和扩增目的基因、化学方法直接合成目的基因。（2）基因表达载体的构建：基因表达载体是

载体的一种，除目的基因、标记基因外，它还必须有启动子、终止子(terminator等，这是基因工程的核

心步骤。（3）将目的基因导入受体细胞：构建好的基因表达载体需要通过一定的方式才能进入受体细

胞。（4）目的基因的检测与鉴定。首先是分子水平的检测，包括通过PCR等技术检测受体细胞的染色

体DNA上是否插入了目的基因或检测目的基因是否转录出了mRNA；从转基因生物细胞中提取蛋白质，

用相应的抗体进行抗原一抗体杂交，检测目的基因是否翻译成相应的蛋白等。其次，还需要进行个体

生物学水平的鉴定。

【详解】（1）重组质粒的必备元件包括目的基因、限制酶切割位点、标记基因、启动子和终止子，复

制原点等，终止子能终止转录过程。要确定基因A已连接到质粒中且插入方向正确，应选用引物P1

和P3。因为P1与基因A下游的非编码区互补配对，P3与基因A上游且靠近启动子的区域互补配

对，这样扩增的片段大小为200+582=782bp。

将DNA测序正确的重组质粒转入大肠杆菌构建重组菌，培养后上清液中无蛋白A，可能的原因有：

重组菌没有裂解或没有将蛋白A释放到细胞外，转速过高使蛋白A发生沉淀，蛋白A亲水性较差发生

沉淀，蛋白A被大肠杆菌的蛋白酶降解。

（2）①诱导动物细胞融合的常用方法有聚乙二醇（PEG）融合法、灭活病毒诱导法、电融合法等，这

里答出其中一种即可，比如聚乙二醇（PEG）融合法。

②选择培养时，对杂交瘤细胞进行克隆化培养和抗体检测，多次筛选获得足够数量的能分泌

15．（2024·湖南·高考真题）百合具有观赏、食用和药用等多种价值，科研人员对其进行了多种育种技术研

究。回答下列问题：

(1)体细胞杂交育种。进行不同种百合体细胞杂交前，先用_______去除细胞壁获得原生质体，使原生质

体融合，得到杂种细胞后，继续培养，常用_______（填植物激素名称）诱导愈伤组织形成和分化，获

得完整的杂种植株。

(2)单倍体育种。常用________的方法来获得单倍体植株，鉴定百合单倍体植株的方法是________。

(3)基因工程育种。研究人员从野生百合中获得一个抵抗尖孢镰刀菌侵染的基因L，该基因及其上游的

启动子pL和下游的终止子结构如图a。图b是一种Ti质粒的结构示意图，其中基因gus编码GUS酶，

GUS酶活性可反映启动子活性。

①研究病原微生物对L的启动子pL活性的影响。从图a所示结构中获取pL，首先选用_______酶切，

将其与相同限制酶酶切的Ti质粒连接，再导入烟草。随机选取3组转基因成功的烟草（P1、P2和P3）

进行病原微生物胁迫，结果如图c。由此可知：三种病原微生物都能诱导pL的活性增强，其中________

的诱导作用最强。

②现发现栽培种百合B中也有L，但其上游的启动子与野生百合不同，且抗病性弱。若要提高该百合

中L的表达量，培育具有高抗病原微生物能力的百合新品种，简要写出实验思路________。

【答案】(1)纤维素酶和果胶酶生长素和细胞分裂素

(2)花药离体培养利用显微镜观察根尖有丝分裂中期细胞中染色体的数目

(3)HindⅢ、BamHⅠ交链格孢设计引物利用PCR扩增野生百合的基因L及其pL；插入Ti质

粒构建基因表达载体，利用农杆菌转化法导入百合B的体细胞，经植物组织培养获得转基因植株；筛

选L表达量提高的转基因百合；用病原体微生物侵染转基因百合，检测其抗病能力（要体现基因工程

的步骤和关键技术，最后要进行个体生物学水平鉴定）

【分析】【关键能力】

（1）信息获取与加工

题干关键信息所学知识信息加工

去除细胞壁植物体细胞植物体细胞杂交的过程中需要先去除植物细胞的细胞壁，

获得原生质体杂交的过程植物细胞壁的成分是纤维素和果胶，需要用相应的酶完成

去壁的过程

获得单倍体植物组织通过植物组织培养技术，经过脱分化和再分化的过程，

植株培养技术利用花药离体培养可获得单倍体

单倍体植株是由配子发育而来，染色体数目减半，观察

鉴定百合有丝分裂

染色体的数目可判断是否是单倍体植株，有丝分裂中期的

单倍体植株的过程

染色体形态固定，数目清晰，是观察染色体最佳时期

（2）逻辑推理与论证：

【详解】（1）因植物细胞细胞壁的成分主要是纤维素和果胶，因此获得原生质体的方法是用纤维素酶

和果胶酶对植物细胞进行处理。得到原生质体后使原生质体融合，形成杂种细胞，再用生长素和细胞

分裂素诱导愈伤组织形成和分化，从而获得完整的杂种植株。

（2）获得单倍体植株的常用方法是花药（花粉）离体培养；鉴定百合单倍体植株的方法是利用显微镜

观察根尖有丝分裂中期细胞中染色体的数目，如果染色体数目减少一半，则获得的植株即为单倍体植

株。

（3）根据目的片段以及质粒上限制酶的识别位点，启动子两侧都有两种酶，若要获得pL并连接到质

粒上，可选用限制酶HindⅢ、BamHⅠ进行酶切，以替换Ti质粒中的启动子，从而达到根据GUS酶活

性反映启动子活性的目的。根据图c的结果可知，交链格孢处理的每一组转基因烟草中的GUS酶活性

都最高，可确定其诱导作用最强。欲培育具有高抗病原微生物能力的百合新品种，可利用转基因技术

将百合B中L基因的启动子替换为野生百合中L基因的启动子pL，具体思路：设计引物利用PCR扩

增野生百合的基因L及其pL；插入Ti质粒构建基因表达载体，利用农杆菌转化法导入百合B的体细

胞，经植物组织培养获得转基因植株；筛选L表达量提高的转基因百合；用病原体微生物侵染转基因

百合，检测其抗病能力（要体现基因工程的步骤和关键技术，最后要进行个体生物学水平鉴定）

16．（2023·湖南·高考真题）某些植物根际促生菌具有生物固氮、分解淀粉和抑制病原菌等作用。回答下列

问题：

(1)若从植物根际土壤中筛选分解淀粉的固氮细菌，培养基的主要营养物质包括水和____。

(2)现从植物根际土壤中筛选出一株解淀粉芽孢杆菌H，其产生的抗菌肽抑菌效果见表。据表推测该抗

菌肽对_________________的抑制效果较好，若要确定其有抑菌效果的最低浓度，需在

__________μg·mL-1浓度区间进一步实验。

抗菌肽浓度/（µg•mL-1）

测试菌