《2026年理想树图书高考必刷卷42套模拟卷汇编高中生物全一册通用版江苏专版》

23. (12分)自然条件下，贝氏不动杆菌(Ab)可从环境中吸收DNA并整合到自身基因组中，该过程称为水平基因转移(HGT)，科研人员尝试借助Ab的此项特性进行医学检测。请回答下列问题。
(1)与Ab相比，大肠杆菌需要置于一定浓度的CaCl₂溶液中处理后，才能吸收外源DNA，两者产生这种差异的根本原因是含有的基因不同。
(2)下列有关过程属于HGT的有acd。
a. 体外培养条件下R型细菌转化为S型细菌
b. 大肠杆菌通过二分裂产生与亲代相同的子代
c. 致癌病毒将病毒癌基因整合进入人的基因组
d. 红薯进化过程中吸纳了土壤农杆菌的基因片段
(3)结肠癌常由KRAS基因中G12位点突变导致，科学家以其作为检测点，利用Ab制备生物传感器开展结肠癌检测。

①G12位点突变使其原本编码的甘氨酸变为天冬氨酸，已知图甲中a链为转录的模板链，甘氨酸的密码子为GGU、GGC、GGA、GGG，据此推测该基因编码链上的碱基变化情况是G→A(或GGC→GAC)(只考虑单个碱基的改变)。
②如图甲所示，将针对KRAS基因设计的表达载体导入结肠癌细胞后，需要鉴定同源重组是否成功，应在含有卡那霉素的培养液中培养，筛选出转基因癌细胞。
③依据图甲原理，构建图乙所示的表达载体，导入Ab中获得传感器A，图乙中Ⅲ对应的序列为KRAS片段1；将传感器A与转基因癌细胞裂解液混合，一段时间后，观察传感器A在不同培养基中的生长情况，能证明传感器A发生特异性HGT的实验结果是能在含卡那霉素的培养基中形成菌落，不能在含壮观霉素的培养基中形成菌落(2分)。
(4)肿瘤细胞可将DNA释放到肠腔中，临床检测时需要将细菌传感器定植于待测者结肠处，一段时间后对粪便中的细菌进行培养，观察生长情况。
①为实现上述目的，对图乙所示表达载体进一步改造(如图丙)。同时改造Ab中可降解外来DNA的CRISPR系统，其中的限制性内切核酸酶由一条单链向导RNA引导定位，使Ab获得切割正常(填“正常”“突变”或“正常和突变”)KRAS序列的能力。

②若传感器可在添加诱导物与卡那霉素的培养基中形成菌落，说明待测者患有结肠癌。
(5)为研究温度对生物传感器物质合成的影响，科研人员构建了图丁的表达载体并导入Ab，其中受温度控制的启动子是R和N。Ab在$30\ ^{\circ} C$和$37\ ^{\circ} C$均可生长、繁殖，当培养温度为30℃时，Ab形成的菌落发出绿色荧光，标志着L蛋白基因表达。

答案： 23.(除标注外，每空1分，共12分)
(1)CaCl₂ 含有的基因不同
(2)acd
(3)①G→A(或GGC→GAC) ②卡那霉素 ③KRAS片段1能在含卡那霉素的培养基中形成菌落，不能在含壮观霉素的培养基中形成菌落(2分)
(4)①正常 ②诱导物与卡那霉素
(5)R和N 30℃
热门考点基因工程
[深度解析]
(1)与Ab相比，大肠杆菌需置于一定浓度的CaCl₂溶液中处理后(关键点：Ca²⁺可以增大细胞膜的通透性)，使其处于感受态，能吸收外源DNA，两者产生这种差异的根本原因是含有的基因不同。
(2)体外培养条件下R型细菌转化为S型细菌，S型细菌的DNA整合到R型细菌中，属于HGT(关键点：是否从环境中吸收DNA并整合到自身基因组中)，a正确；大肠杆菌通过二分裂产生与亲代相同的子代，没有实现外源DNA的整合，不属于HGT，b错误；致癌病毒将病毒癌基因整合进入人的基因组，实现了外源DNA的整合，属于HGT，c正确；红薯进化过程中吸纳了土壤农杆菌的基因片段，实现了外源DNA的整合，属于HGT，d正确。
(3)①已知图甲中a链为转录的模板链，模板链上的碱基为CTG，编码链上的碱基为GAC，则模板链转录出来天冬氨酸的密码子为GAC，甘氨酸的密码子为GGU、GGC、GGA、GGG，若只考虑单个碱基的改变，推测该基因编码链上的碱基变化情况是G→A(GGC→GAC)。
②结合图甲可知，KRAS基因两端与表达载体中KanR两侧的序列相同，G12突变位点所在的一段序列可替换成卡那霉素抗性基因，因此将针对KRAS基因设计的表达载体导入结肠癌细胞后，需要鉴定同源重组是否成功，应在含有卡那霉素的培养液中培养，筛选出转基因癌细胞。
③依据图甲原理，构建图乙所示的表达载体，导入Ab中获得传感器A，图乙中Ⅲ紧挨启动子，所以图乙中Ⅲ对应的序列为KRAS片段1，I是KRAS片段2，两者之间是壮观霉素抗性基因；将传感器A与转基因癌细胞裂解液混合，若传感器A具有吸收特定DNA片段的能力，发生特异性HGT，则转基因癌细胞裂解液中的卡那霉素抗性基因会进入传感器A且能替换壮观霉素抗性基因，则能证明传感器A发生特异性HGT的结果是能在含卡那霉素的培养基中形成菌落，不能在含壮观霉素的培养基中形成菌落。
(4)①肿瘤细胞可将DNA释放到肠腔中，临床检测时需要将细菌传感器定植于待测者结肠处，一段时间后对粪便中的细菌进行培养，为实现上述目的，应使Ab获得切割正常KRAS序列的能力(使传感器只能与突变KRAS序列发生HGT)。
②结合图丙可知，若患有结肠癌，肠腔中存在含突变基因的DNA片段，会将传感器中的KanR抑制基因替换，从而解除对卡那霉素抗性基因表达的抑制，同时诱导物激活诱导型启动子，启动卡那霉素抗性基因的表达，使传感器可在同时添加诱导物与卡那霉素的培养基中形成菌落。
(5)结合图丁可知，启动子R和启动子N受温度控制，而启动子M为持续性表达启动子。Ab在30℃和37℃均可生长、繁殖，当培养温度为30℃时，C基因编码的C蛋白形成二聚体，抑制启动子R、F蛋白不表达，解除F蛋白对启动子N的抑制，因而大肠杆菌表达GFP基因，合成绿色荧光蛋白，发出绿色荧光。