《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)研究显示 Gata3 基因是大量肿瘤细胞的潜在突变位点，Gata3 蛋白由 444 个氨基酸构成。为研究 Gata3 蛋白在细胞中的定位，科研人员将绿色荧光蛋白(GFP)基因与 Gata3 基因融合，构建基因表达载体转入小鼠受精卵，并整合到受精卵的染色体上，每个受精卵只导入一个目的基因，获得能正常表达融合蛋白的杂合雌、雄小鼠各一只。荧光蛋白成像系统显示两只小鼠均为 Gata3-GFP 融合基因阳性转入小鼠。相关限制酶识别序列及限制酶识别位点如图所示，回答相关问题：

(1)Gata3 基因编码区的碱基数量为大于2664个。
(2)为了使 GFP 基因能正确插入载体中，在利用 PCR 扩增 GFP 编码区序列的过程中，需要设计引物的 F 和 R 分别为①④(2 分)。
①$5'- CCCCTCGACTTCATGCTTGATATGCCAATC -3'$
②$5'- CCCCTCGACAAAAACACTTTTTGATATTCG -3'$
③$5'- CCCCTCGAGTTCATGCTTGATATGCCAATC -3'$
④$5'- CCCGAATTCTTCTAGTCGACCACAAGAAG -3'$
(3)在构建 Gata3 基因与 GFP 基因的融合基因时，应将GFP基因中编码终止密码子的序列删除，目的是避免融合基因只表达出GFP蛋白。
(4)在 GFP 基因的扩增及重组载体的构建过程中，使用的酶有耐高温的DNA聚合酶、DNA连接酶、限制酶，将酶处理过的目的基因和载体连接时，需要在低温环境中操作，原因是低温有利于黏性末端碱基之间形成氢键。
(5)将实验获得的两只雌、雄杂合子小鼠(P)进行杂交获得 F₁若干，将体细胞中都含有两个融合基因的雌雄个体杂交，则 F₂ 中出现荧光小鼠理论上约占100%或15/16 (2 分)。
(6)为了确定目的基因插入小鼠细胞中染色体上的具体位置，科研人员常用 DNA 分子原位杂交技术，分子杂交需使用特定序列的单链 DNA(ss-DNA)作为分子探针。为制备大量单链 DNA 片段，研究人员常采用不对称 PCR 技术。若反应体系中原有 50 个模板 DNA，最初 10 个循环后限制性引物耗尽，再进行 20 个循环，理论上可制备 ss-DNA1.024×10⁶ (用科学计数法计数)个。
(7)研究人员从荧光小鼠中提取含融合基因的相关 DNA 片段，若用引物 A 和 B 进行 PCR 扩增，但没能扩增出 GFP 基因，从 PCR 操作过程中温度控制角度分析，可能的原因有变性温度低、退火温度太高 (至少写 2 点)。
(8)对荧光小鼠用荧光蛋白成像系统检测，相较于传统的物质提取、体外测量方式，引入荧光蛋白传感器测量荧光蛋白的优点是可研究活的生物体；获得实时直接、连续的监测结果等（答对1点即可）。

答案： 23.（除标注外，每空1分，共12分）
（1）大于2664
（2）①④（2分）
（3）GFP 避免融合基因只表达出GFP蛋白
（4）耐高温的DNA聚合酶、DNA连接酶、限制酶 低温有利于黏性末端碱基之间形成氢键
（5）100%或15/16（2分）
（6）1.024×10⁶
（7）变性温度低、退火温度太高
（8）可研究活的生物体；获得实时直接、连续的监测结果等（答对1点即可）
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[深度解析]（1）Gata蛋白由444个氨基酸构成，由于真核生物基因的编码区包含内含子和外显子，所以Gata基因编码区对应的碱基数量应大于444×6=2664（个）。
（2）结合题图分析可知，需要将GFP基因和Gata3基因融合，共用一套启动子和终止子，构建载体时，把GFP基因插入了载体中Gata3基因的右端，需用限制酶MunⅠ和XhoⅠ对载体进行切割，形成相应的黏性末端，但是这两种酶在GFP基因内部也有酶切位点，为了正确连接以及避免切割时对目的基因造成损伤，所以应该在GFP基因两侧加上这两种酶的同尾酶的识别序列。为使GFP基因的正确表达，引物F在靠近启动子一端，在其5'端加与XhoⅠ酶为同尾酶的SalⅠ的识别序列GTCGAC，选择序列①②均可，但序列②中AAAAAC与TTTTTG可导致引物发生自身碱基配对，故排除②；引物R位于终止子一端，在其5'端加与MunⅠ酶为同尾酶的EcoRⅠ的识别序列GAATTC，选择序列④。
（3）由题图可知，GFP基因和Gata3基因的融合基因共用一套启动子和终止子，为了保证基因表达的连续性，应将GFP基因中编码终止密码子的序列删除，保证后续翻译的连续性，避免融合基因只表达出GFP蛋白。
（4）在GFP基因的扩增及重组载体的构建过程中，涉及了用PCR对基因进行扩增和表达载体的构建等，使用的酶有耐高温的DNA聚合酶、限制酶、DNA连接酶。将酶处理过的目的基因和载体连接时，需要在低温环境中操作，因为低温条件下有利于互补的黏性末端碱基之间形成氢键。
（5）根据题干信息分析可知，每个受精卵中只导入了一个目的基因，获得了能正常表达融合蛋白的杂合的雌、雄小鼠。分两种情况讨论，情况一：若两只小鼠导入的融合基因在同一条染色体上，则亲本可表示为Aa（A代表融合基因），则F₁中体细胞含有两个融合基因的个体可表示为AA，雌雄个体杂交产生的子代均为荧光小鼠；情况二：若两只小鼠导入的融合基因在不同的染色体上，则亲本可表示为Aabb和aaBb（A、B代表融合基因），杂交产生的F₁中含有两个融合基因的个体可表示为AaBb，雌雄个体杂交后F₂出现荧光小鼠的概率理论上为15/16（即等同于两对基因的自由组合中含有显性基因个体的概率）。
（6）若反应体系中有50个模板DNA，最初10个循环后，含有的DNA分子数为50×2¹⁰，限制性引物耗尽，以后循环只能用非限制性引物进行单链的扩增，再进行20个循环，理论上可制备ss−DNA的个数为50×2¹⁰×20=1.024×10⁶。
（7）研究人员从荧光小鼠中提取含融合基因的相关DNA片段，若用引物A和B进行PCR扩增，引物A和B位于GFP基因两端，但是没有扩增出GFP基因，从温度控制角度分析，可能的原因是变性温度低，导致DNA双链没有完全打开；或复性的温度太高，引物与模板链的结合失败，导致扩增失败。
（8）对荧光小鼠用荧光蛋白成像系统检测，相较于传统的物质提取、体外测量方式，引入荧光蛋白传感器测量荧光蛋白的优点是可研究活的生物体；获得实时直接、连续的监测结果等。