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2025北京高三二模生物汇编
生物技术与工程（非选择题）
一、非选择题
1．（2025北京海淀高三二模）为监测、调控和利用细菌的葡萄糖代谢途径，优化目标产物的生产过程，研究者尝试通过基因工程技术构建生物传感器。
(1)将GFP（绿色荧光蛋白）基因作为报告基因，构建出基因表达载体（R），将其导入大肠杆菌时，应先用处理大肠杆菌。
(2)PE基因编码的PE酶催化E蛋白磷酸化，磷酸化的E蛋白可转运葡萄糖进入大肠杆菌细胞，转运葡萄糖后E蛋白去磷酸化。M蛋白是一种转录抑制因子。R作为生物传感器，包括启动子（P）、GFP基因和PE基因等元件，工作过程如图1、图2。
①据图1、图2可知，存在葡萄糖时，葡萄糖通过E蛋白转运进入细胞中后被磷酸化，推测M蛋白，PE表达产物可使E蛋白重新磷酸化。
②在周围环境中葡萄糖存在状态不同时，R均可监测大肠杆菌的葡萄糖摄取状态，请阐释其工作原理。
③在含有葡萄糖的培养基中培养转入R的大肠杆菌，分别在不同培养时间检测和荧光强度。若结果显示二者呈正相关，则可确定该生物传感器具有检测可靠性。
(3)在工业发酵生产色氨酸过程中，研究者利用R监测大肠杆菌对葡萄糖的摄取，发现菌体摄入的葡萄糖偏多，因为代谢过程中形成了一些副产品，导致生产成本偏高。已知大肠杆菌C基因编码的蛋白C可结合启动子Pc，促进RNA聚合酶也结合Pc；当胞内葡萄糖含量较高时，C蛋白无法结合Pec，Pc无法启动下游基因转录。研究者将R的启动子Р更换为启动子Pc，解决葡萄糖摄取偏多导致浪费的问题。请在表格中补充不同条件下，2个调控元件对R的精准调控过程。“+”表示相应蛋白结合、“-”表示相应蛋白脱离。
条件
Pc中c蛋白的结合序列
M蛋白的结合序列
无葡萄糖
+
+
低浓度葡萄糖
ⅰ．
ⅱ．
高浓度葡萄糖
ⅲ．
ⅳ．
2．（2025北京海淀高三二模）大肠杆菌是基因工程中应用最广泛的受体细胞。研究者利用大肠杆菌开展转录起始和调控机制的研究。
(1)作为基因工程载体的质粒上一般含有启动子、（至少填2个）等序列，其中启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位。
(2)研究者利用大肠杆菌质粒进行体外单轮转录实验：用限制酶切割质粒，获得包含启动子序列的DNA模板，与足量RNA聚合酶混合并保温，使RNA聚合酶充分结合至启动子；依次加入足量的肝素（能与游离的RNA聚合酶结合，使其不能再结合启动子）和放射性标记的4种核糖核苷酸，一段时间后电泳检测转录产物，结果如图1。
①电泳结果显示，除了正常长度的RNA外，转录还会产生，研究者称其为“无效转录物”。
②对“无效转录物”的产生机制有两种假说：
a．一个RNA聚合酶与启动子结合后，先反复转录出多个无效转录物，然后该聚合酶在DNA上延伸并只转录出一个正常长度的RNA，最后从DNA上脱离。
b．一个RNA聚合酶与启动子结合后，仅转录出一个RNA，该聚合酶就从DNA上脱离；转录出的RNA多数为无效转录物，少数为正常长度的RNA。
单轮转录实验中，若DNA模板的数目（m）、无效转录物的数目（p）、正常长度RNA的数目（q）之间存在数量关系（用m、p、q表示），则支持假说a。
(3)阻遏蛋白R能与启动子附近下游序列结合，抑制转录。设计实验探究R的作用是抑制RNA聚合酶与启动子的结合，还是抑制RNA聚合酶在DNA上的延伸。
①其中实验组的步骤如下。请将正确的试剂对应的字母填入横线上。
DNA模板与足量混合并保温，再加入足量混合并保温；依次加入足量的和反应一段时间，然后加入再反应一段时间，电泳检测转录产物。
a．IPTG（使R脱离且不再与DNA结合）
b．肝素
c．RNA聚合酶
d．放射性标记的4种核糖核苷酸
e．阻遏蛋白R
②电泳结果如图2，表明R。
3．（2025北京东城高三二模）CRISPR-Cas9基因编辑技术与AAV病毒结合使用是目的基因靶向敲入的有效途径。
(1)gRNA和Cas9蛋白是CRISPR-Cas9系统的关键组成，如图1，gRNA根据原则与靶序列特异性结合后，实现Cas9的定点切割。AAV是DNA病毒，在基因工程中作为将目的基因导入受体细胞，其两端的ITR序列相同，是病毒复制和包装必需的。Cas9切割靶序列后，AAV基因组提供DNA修复的模板，从而实现目的基因的敲入。
(2)将图1中的CRISPR-Cas9相关DNA片段和AAV基因组导入人多能干细胞，一段时间后，分别提取DNA，同时加入图1所示的引物1