電泳模型圖類題型高考備考研究

電泳技術是用于分析鑒定重組DNA分子及蛋白質與核酸相互作用的重要實驗手段，也是通用的分子生物學研究方法，如DNA分型、DNA核苷酸序列分析、限制酶片段分析以及限制酶切作圖等的技術基礎。

從近幾年的各地高考題目中來看，電泳模型圖主要出現在遺傳題、基因工程題以及與兩者均相關的綜合類題目。這類題目主要借助復雜情境來考查學生理解能力、解決問題能力以及實驗探究能力。筆者整理了近幾年高考題中與電泳模型圖相關的典型題目，為考生提供復習的方向和解題方法。

一、遺傳類題目

該類題目知識層面主要考查學生對基因結構、基因突變以及電泳技術原理等核心知識的掌握情況。能力方面主要考查學生理解能力和解決實際問題能力。素養方面主要考查科學思維、探究與創新兩方面水平。這類題目學生需要通過電泳圖、家系圖譜等模型圖獲取關鍵信息，進行演繹推理才能得出患病類型、個人基因型或基因所在位置。

【例1】（2020·山東高考真題改編）如圖1所示表示甲、乙兩種單基因遺傳病的家系圖和各家庭成員基因檢測的結果。檢測過程中用限制酶處理相關基因得到大小不同的片段后進行電泳，電泳結果中的條帶表示檢出的特定長度的酶切片段，數字表示堿基對的數目。下列說法正確的是（" ）

A．甲病的致病基因位于常染色體上，乙病的致病基因位于X染色體上

B．甲病可能由正常基因發生堿基對的替換導致，替換后的序列可被Mst II識別

C．乙病可能由正常基因上發生堿基對的缺失導致

D．II4不攜帶致病基因、II8帶致病基因，兩者可能患待測遺傳病

【解析】A選項可根據家族系譜圖可知，甲病為常染色體隱性遺傳病；乙病基因可能位于XY同源區段上，也可能位于常染色體上。根據電泳結果，II-3只有1350一個條帶，而I-1和I-2除1350的條帶外還有1150和200兩個條帶，這兩條帶相加之和等于1350，可推知甲病可能由正常基因發生堿基對的替換導致，替換前的序列能被MstII識別，替換后的序列則不能被MstII識別，所以B錯誤。C.I-6為隱性純合子，故10×104為隱性基因的條帶，14×104為顯性基因的條帶，所以乙病可能由正常基因上發生堿基對的缺失導致，C正確；D.II-4電泳結果只有1150和200兩個條帶，為顯性純合子，不攜帶致病基因；II-8電泳結果有兩條帶，為攜帶者，二者都不患待測遺傳病，D錯誤。

【答案】C

【例2】（2020·海南高考真題節選）人類有一種隱性遺傳病（M），其致病基因a是由基因A編碼序列部分缺失產生的。從人組織中提取DNA，經酶切、電泳和DNA探針雜交得到條帶圖，再根據條帶判斷個體的基因型。如果只呈現一條帶，說明只含有基因A或a；如果呈現兩條帶，說明同時含有基因A和a。對圖3所示某家族成員1～6號分別進行基因檢測，得到的條帶圖如圖3所示。

回答下列問題。

（2）基因A、a位于"""" （填“常”或“X”或“Y”）染色體上，判斷依據是"""" 。

【解析】題干信息中，該病是隱性遺傳病，a為致病基因，若為伴Y遺傳3號為女性不應攜帶相應等位基因；若為常染色體遺傳，成員2只含基因a，而成員4只含基因A，結果不成立，可推知該基因不可能位于常染色體遺傳；故致病基因位于X染色體上，即親代為XAXA×XaY，得到子代4號為XAY。

【答案】X；條帶圖中成員1只含基因A成員2只含基因a，成員4只含基因A

【例3】（2013·廣東高考真題節選）地中海貧血癥屬于常染色體遺傳病。一對夫婦生有一位重型β地中海貧血癥患兒，分析發現，患兒血紅蛋白β鏈第39位氨基酸的編碼序列發生了突變（C→T）。用PCR擴增包含該位點的一段DNA片段l，突變序列的擴增片段可用一種限制酶酶切為大小不同的兩個片段m和s；但正常序列的擴增片段不能被該酶酶切，如圖4。目前患兒母親再次懷孕，并接受了產前基因診斷。家庭成員及胎兒的PCR擴增產物酶切電泳帶型示意圖見圖5。（終止密碼子為UAA、UAG、UGA。）

（2）據圖分析，胎兒的基因型是"""" （基因用A、a表示）。

【解析】根據題干信息可知，正常序列不能被酶切，而突變序列可以被酶切成m和s兩個片段。再結合圖5，可以看出胎兒既有l片段，又有m和s片段，故推測胎兒既有A，又有a基因。

【答案】Aa

二、基因工程類題目

該類題目知識層面主要涉及基因結構、基因工程工具酶、基因工程產物檢測（PCR技術和電泳技術）。要求學生能夠借助電泳圖譜等模型圖，依據基因片段長短以及基因被切割后片段數量來推理判斷目的基因是否成功導入以及導入后能否在細胞內正常轉錄和翻譯。對學生理解能力、實驗探究能力、解決問題能力要求較高。

【例4】（2023·浙江高考真題）某研究小組利用轉基因技術，將綠色熒光蛋白基因（GFP）整合到野生型小鼠Gata3基因一端，如圖6所示。實驗得到能正常表達兩種蛋白質的雜合子雌雄小鼠各1只，交配以期獲得Gata3-GFP基因純合子小鼠。為了鑒定交配獲得的4只新生小鼠的基因型，設計了引物1和引物2用于PCR擴增，PCR產物電泳結果如圖7所示。

下列敘述正確的是（" ）

A．Gata3基因的啟動子無法控制GFP基因的表達

B．翻譯時先合成Gata3蛋白，再合成GFP蛋白

C．2號條帶的小鼠是野生型，4號條帶的小鼠是Gata3-GFP基因純合子

D．若用引物1和引物3進行PCR，能更好地區分雜合子和純合子

【解析】根據引物1和引物2位置，可以判斷出插入GFP前后的基因片段都可以擴增出來，插入后片段擴出來大片段，插入前片段可以擴出小片段，純合子只能擴出一種片段，雜合子可以擴出兩條片段。故C 是錯的。同理，引物1和引物3可以擴出插入后的片段，不能擴出插入前的片段，所以無法判斷有無插入前片段，就不能區分是純合子和雜合子。D錯。根據題干信息：實驗得到能正常表達兩種蛋白質的雜合子雌雄小鼠各1只。說明Gata3基因的啟動子控制GFP基因的表達，可判斷A錯。

【答案】B

【例5】（2024·浙江·高考真題節選）小鼠毛囊中表達F蛋白。為研究F蛋白在毛發生長中的作用，利用基因工程技術獲得了F基因敲除的突變型純合體小鼠，簡稱f小鼠，突變基因用f表示。f小鼠皮毛比野生型小鼠長50%，表現出毛絨絨的樣子，其它表型正常。（注：野生型基因用++表示；f雜合子基因型用+f表示）回答下列問題：

（2）從野生型、f雜合子和f小鼠組織中分別提取DNA，用限制酶HindⅢ酶切，進行瓊脂糖電泳，用DNA探針檢測。探針的結合位置如圖8，檢測結果如圖9，則f小鼠和f雜合子對應的DNA片段分別位于第"" 泳道和第"" 泳道。

【解析】從圖中看出，野生型基因和f基因都含有2個限制酶HindⅢ的識別序列，但f基因中含有P片段，因此限制酶HindⅢ切割野生型基因和f基因后，野生型基因切出來的片段較短，f基因切出來的片段較長，DNA分子越長，分子質量越大，在電泳時遷移速度越慢，因此推測第1泳道中只有野生型基因，第2泳道中既有野生型基因，又有f基因，第3泳道中只有f基因，因此f小鼠和f雜合子對應的DNA片段分別位于第3泳道和第2泳道。

【答案】3" 2

三、綜合類題目

這類題目設計考查范圍較為廣泛，在情境和問題設計上體現了試題的綜合性、應用性和創新性。知識層面主要涉及孟德爾遺傳規律、基因突變和電泳技術。在信息較為繁雜的情況下，要求學生能夠提取和運用關鍵信息，例如電泳圖模型判斷出個體基因型或蛋白質類型。并結合其他實驗結果，例如后代性狀比例，進行正向推理或者逆向推理得出相關結論。

【例6】（2023·廣東高考真題節選）種子大小是作物重要的產量性狀。研究者對野生型擬南芥（2n=10）進行誘變篩選到一株種子增大的突變體。通過遺傳分析和測序，發現野生型DAI基因發生一個堿基G到A的替換，突變后的基因為隱性基因，據此推測突變體的表型與其有關，開展相關實驗。

（3）為便于在后續研究中檢測該突變，研究者利用PCR擴增野生型和突變型基因片段，再使用限制性核酸內切酶X切割產物，通過核酸電泳即可進行突變檢測，相關信息見下，在圖10中將酶切結果對應位置的條帶涂黑"""" 。

【解析】根據野生型與突變型的序列及酶X的識別序列，可以判斷出突變型可以被酶X切成50bp和100bp兩個小片段，野生型不能被酶X切割，故只有一個150bp的片段。

【答案】

【例7】（2022·福建高考真題節選）7S球蛋白是大豆最主要的過敏原蛋白，三種大豆脂氧酶Lox-1，2，3是大豆產生腥臭味的原因。大豆食品深加工過程中需要去除7S球蛋白和三種脂氧酶。科研人員為獲得7S球蛋白與三種脂氧酶同時缺失的大豆新品種，將7S球蛋白缺失的大豆植株與脂氧酶完全缺失的植株雜交，獲得F1種子。F1植株自交得到F2種子。對F1種子和F2種子的7S球蛋白和脂氧酶進行蛋白質電泳檢測，不同表現型的電泳條帶示意如圖12所示。

注：圖中黑色條帶為抗原-抗體雜交帶，表示相應蛋白質的存在。M泳道條帶為相應標準蛋白所在位置，F1種子泳道的條帶待填寫。

根據電泳檢測的結果，對F2種子表現型進行分類統計如下表。

（3）在答題卡對應的圖13中畫出F1種子表現型的電泳條帶"""" 。

【解析】根據題中F2種子表型統計結果可知，7S球蛋白缺失型：野生型=3∶1，可推出F1為7S球蛋白缺失型，據脂氧酶Lox-1，2，3這一性狀的F2表型統計結果為9∶3∶3∶1可知，F1表型為野生型。故結果如下圖，僅有Lox-1，2，3三條電泳條帶。

【答案】

【基金項目：廣東省教育科學十四五規劃課題“基于模型建構教學培養學生高階思維能力的研究”No.2022YQJK173；廣東省中小學“百千萬人才培養工程”專項科研項目2021年度課題“模型建構教學在高中生物學中的實踐研究”No.BQW2021JGL006】

【作者簡介】李杰：正高級教師，長期擔任高三教學，高考備考經驗豐富，所教學生高考成績在佛山市名列前茅。主持完成省、市級課題6項，省級以上刊物發表論文30余篇，出版教育類書籍3部。董玉梅，碩士研究生，任教于佛山市第一中學，中學生物一級教師。多年任教高三，備考經驗豐富，高考成績突出。主持或參與省、市課題研究5項，獨立或第一作者在省級以上刊物發表論文3篇。

責任編輯 李平安