高考综合复习——遗传的物质基础与基因工程 7页

高考综合复习——遗传的物质基础与基因工程 ‎ ‎　　[内容概述] 　　遗传的物质基础包括：DNA是遗传物质的证据、DNA的结构和复制、基因对性状的控制和中心法则。基因工程的操作工具、步骤和应用。 　　[重点难点] 　　一、遗传的物质基础 　　1．DNA是遗传物质　 　　 　　 　　证明DNA是遗传物质的实验设计关键是设法使蛋白质和核酸(DNA)分开，然后分别单独地观察其影响。 　　2．DNA与RNA的主要区别：‎ ‎　‎ 结　　构 基本单位 碱　　基 五碳糖 主要分布 DNA 规则的双螺旋结构。 两条平行脱氧核苷酸链上的碱基遵循碱基互补配对原则（A-T；C-G），通过氢键连接形成碱基对。‎ 脱氧核糖核苷酸 A、C、G、T 脱氧核糖 细胞核 RNA 通常呈单链结构 核糖核苷酸 A、C、G、U 核　　糖 细胞质 ‎　　3．基因的概念 　　　 真核生物与原核生物基因结构对比： 　　 　 　　4. 基因对性状的控制 　　(1)通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而控制生物性状。 　　(2)通过控制蛋白质分子结构来直接影响性状。 ‎ ‎ 　　5．DNA的功能与中心法则 ‎　　DNA（基因）代表遗传信息、信使RNA上三个相邻碱基叫做“密码子”。 　　 　　6．碱基互补配对原则、基因表达有关的计算： 　　（1）一个双链DNA分子中，A＝T、C＝G、A＋G＝C＋T，即嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，各占50%。 　　　　 DNA分子一条链中的（A＋G）/（C＋T）比值的倒数等于其互补链中该种碱基的比值。 　　 　　如图：（A1＋G1）/（C1＋T1）＝（C2＋T2）/（A2＋G2）‎ ‎　　（2）DNA分子一条链中的（A＋T）/（G＋C）比值等于其互补链和整个DNA分子中该种比例的比值。 　　　　 如图：（A1＋T1）/（G1＋C1）＝（A2＋T2）/（G2＋C2）＝（A1＋A2＋T1＋T2）/（ G1＋G2＋C1＋C2）＝（Aˊ＋Tˊ）/（Gˊ＋Cˊ） 　　（3）在真核生物中，DNA、mRNA的碱基数及蛋白质的氨基酸数之间6∶3∶1的数量关系中，DNA片段的碱基数是该基因片段中外显子所含碱基数目。 ‎ ‎　　二、细胞质遗传特点：母系遗传、后代无一定分离比。 　　三、基因工程 　　基因工程（基因拼接技术或DNA重组技术）。在体外，将基因经“剪切”和“拼接”重组后，导入受体细胞内进行无性生殖，是重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。‎ ‎　　（1）基因的操作工具 　　　　 基因的剪刀--限制性内切酶 　　　　 基因的针线--DNA连接酶 　　　　 基因的运输工具--运载体（如质粒、噬菌体、动植物病毒等） 　　（2）基因操作的基本步骤 　　　　 提取目的基因→目的基因与运载体结合→将目的基因导人受体细胞→目的基因的检测与表达 　　[知识链接] 　　1．基因表达与个体发育 　　（1）个体发育是从受精卵的有丝分裂开始到性成熟个体形成的过程，在这一过程中，生物个体的各种性状（或表现型）得以逐渐表现。个体发育过程是受遗传物质控制的，发育过程是细胞内基因表达的结果。 　　（2）个体发育过程中产生的体细胞均来自同一受精卵的有丝分裂，因而含有相同的遗传物质或基因，但生物体不同部位细胞表现出的性状不同，而且不同性状是在个体发育的不同时期表现的，这是因为： 　　①虽然不同的细胞含有相同的基因，但不同的细胞表达不同的基因，即基因存在选择性表达。如胰岛细胞能表达胰岛素基因，但不表达血红蛋白基因。 　　②细胞内基因顺序表达的结果。 　　2．DNA的化学组成与必修本第一章中核酸、第三章中N、P矿质营养有关；DNA复制与第二章中染色体的知识、有丝分裂、第五章中减数分裂有关。 ‎ ‎　　3．本部分内容是遗传基本规律和变异的基础。 　　[例题解析] 　　1．tRNA与mRNA碱基互补配对现象可出现在真核细胞的（　 ） 　　A．细胞核中　　 　　B．核糖体上　　 　　C．核膜上　　 　　D．核孔处 　　（2005年高考上海卷第5题） 　　解析： 　　tRNA与mRNA碱基互补配对，发生在翻译过程中，出现在细胞质的核糖体上。 　　答案：B 　　2. 下列有关遗传信息的叙述，错误的是（　 ） 　　A. 遗传信息可以通过DNA复制传递给后代 　　B. 遗传信息控制蛋白质的分子结构 　　C. 遗传信息是指DNA分子的脱氧核苷酸的排列顺序 　　D. 遗传信息全部以密码子的方式体现出来 　　（2005年高考江苏卷17题） 　　解析： 　　遗传信息是指DNA分子的脱氧核苷酸的排列顺序，遗传信息可以通过DNA复制传递给后代，并能通过转录和翻译控制蛋白质的合成。ABC选项正确。密码子是指mRNA中决定氨基酸的三个相邻碱基，基因中非编码区不能转录，非编码区的遗传信息不能通过密码子的形式体现出来。 　　答案：D 　　3. 细菌的某个基因发生了突变，导致该基因编码的蛋白质肽链中一个氨基酸替换成了另一个氨基酸。该突变发生在基因的（　 ） 　　A. 外显子　　　　　　　　　　　　 　　B. 编码区 　　C. RNA聚合酶结合的位点　　　　　 　　D. 非编码区 　　（2005年高考江苏卷16题） 　　解析： 　　细菌是原核生物，基因结构包括编码区和非编码区，编码区是连续的、不间断的，没有外显子和内含子之分，非编码区上有RNA聚合酶的结合位点，但非编码区不能编码蛋白质，只有编码区能编码蛋白质，所以，基因编码的蛋白质肽链中一个氨基酸替换成了另一个氨基酸。该突变发生在基因的编码区。 　　答案：B 　　4．以下有关基因工程的叙述，正确的是（　 ） 　　A. 基因工程是细胞水平上的生物工程　 　　B．基因工程的产物对人类都是有益的 　　C．基因工程产生的变异属于人工诱变　 ‎ ‎　　D．基因工程育种的优点之一是目的性强 　　（2005年高考广东卷22题） 　　解析： 　　基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术，是分子水平上的生物工程，产物并非都对人类有益，基因工程产生的变异属于基因重组，没有新基因产生，不属于人工诱变，ABC选项错误。 　　答案：D 　　5. 科学家通过基因工程的方法，能使马铃薯块茎含有人奶主要蛋白。以下有关该基因工程的叙述，错误的是（　 ） 　　A. 采用反转录的方法得到的目的基因有内含子 　　B. 基因非编码区对于目的基因在块茎中的表达是不可缺少的 　　C. 马铃薯的叶肉细胞可作为受体细胞 　　D. 用同一种限制酶，分别处理质粒和含目的基因的DNA，可产生黏性末端而形成重组DNA分子 　　（2005年高考全国卷Ⅲ第5题） 　　解析： 　　真核生物基因的编码区分为外显子和内含子，内含子部分不能编码蛋白质，人工合成基因时，采用反转录的方法得到的目的基因没有内含子。A选项错误。一个基因可以分为编码区和非编码区，非编码区虽不能编码蛋白质，但是存在基因表达的调控序列，最重要的是RNA聚合酶的结合位点。基因工程常用的受体细胞有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞等。用同一种限制酶，分别处理质粒和含目的基因的DNA，可产生相同黏性末端而形成重组DNA分子。 　　答案：A 　　6．人体中具有生长激素基因和血红蛋白基因，两者（　 ） 　　A. 分别存在于不同组织的细胞中　 　　B．均在细胞分裂前期按照碱基互补配对原则复制 　　C. 均在细胞核内转录和翻译　　 　　D．转录的信使RNA上相同的密码子翻译成相同的氨基酸 　　（2004年高考广东卷14题） 　　解析： 　　人体正常的体细胞中存在发育成生物体的全套遗传基因，所以，生长激素基因和血红蛋白基因可以存在于同一组织中，在不同细胞中基因可以进行选择性表达；基因的复制发生在细胞分裂间期，转录发生在细胞核中，翻译发生在细胞质中的核糖体上，所以ABC选项错误。 　　答案：D 　　7．自然界中，一种生物某一基因及突变基因决定的蛋白质的部分氨基酸序列如下: 　　正常基因　 精氨酸　 苯丙氨酸　 亮氨酸　 苏氨酸　 脯氨酸 　　突变基因1　精氨酸　 苯丙氨酸　 亮氨酸　 苏氨酸　 脯氨酸 　　突变基因2　精氨酸　 亮氨酸　　 亮氨酸　 苏氨酸　 脯氨酸 　　突变基因3　精氨酸　 苯丙氨酸 　苏氨酸　 酪氨酸　 丙氨酸 　　根据上述氨基酸序列确定这3种突变基因DNA分子的改变是:（　 ） 　　A. 突变基因1和2为一个碱基的替换,突变基因3为一个碱基的增添 　　B. 突变基因2和3为一个碱基的替换,突变基因1为一个碱基的增添 　　C. 突变基因1为一个碱基的替换,突变基因2和3为一个碱基的增添 ‎ ‎　　D. 突变基因2为一个碱基的替换,突变基因1和3为一个碱基的增添 　　（2004年高考全国卷第4题） 　　解析： 　　基因突变是指DNA分子中碱基对的增添、缺失或改变。当DNA分子的碱基对增添或缺失时，会使基因的碱基排列顺序从增添或缺失处到最后都发生改变，进而使基因所决定的氨基酸顺序从此处开始都改变，突变基因3前两个氨基酸序列正常，后三个氨基酸序列都发生了改变，说明碱基的增添造成后面碱基的全部改变。而当DNA分子的个别碱基对替换时，只会影响一个氨基酸的种类（种类可能变，也可能不变），其他的氨基酸则不会改变。突变基因1的氨基酸序列与正常基因相同，说明只是一个碱基的替换，一个氨基酸可以对应几个密码子，一个碱基特别是密码子中第三个碱基的替换，常常并不引起氨基酸序列的改变；突变基因2中苯丙氨酸变成亮氨酸，后面的氨基酸序列不变，说明没有碱基的增添或减少，只是碱基的替换。 　　答案：A 　　8. 下列技术依据DNA分子杂交原理的是（　 ） 　　A. ②③　 　　 　　B. ①③　 　 　　C. ③④　　 　　D. ①④ 　　① 用DNA分子探针诊断疾病　　　　　 　　② B淋巴细胞与骨髓瘤细胞的杂交 　　③ 快速灵敏地检测饮用水中病毒的含量　 　　④ 目的基因与运载体结合形成重组DNA分子 　　（2004年高考天津卷第1题） 　　解析： 　　B淋巴细胞与骨髓瘤细胞的杂交属于细胞工程；目的基因与运载体结合形成重组DNA分子，是基因工程的步骤之一。②④不依据DNA分子杂交原理。 　　DNA分子杂交是将DNA分子解旋后形成单链，再与被检测的DNA分子单链杂交形成双链，能够完全配对的表明两个DNA分子的遗传信息相同。基因诊断是用放射性同位素、荧光分子等标记的DNA做探针，利用DNA分子杂交原理，鉴定被检测的遗传信息，达到检测疾病的目的。DNA探针还可以快速灵敏地检测饮用水中病毒的含量。 　　答案：B 　　9. 能够使植物体表达动物蛋白的育种方法是（　 ） 　　A. 单倍体育种　　 　　B. 杂交育种　　 　　C. 基因工程育种　　　 　　D. 多倍体育种 　　（2005年高考江苏卷第11题） 　　解析： 　　杂交育种只能在同种生物之间进行；单倍体育种是用某种植物的花药离体培养，再经染色体加倍。多倍体育种是同种或亲缘关系较近的植物杂交后，再经染色体加倍。只有基因工程育种才能打破远缘杂交不亲和的障碍，将动物蛋白基因导入植物体内并得以表达。 　　答案：C ‎ ‎ 　　10. 在植物基因工程中，用土壤农杆菌中的Ti质粒作为运载体，把目的基因重组入Ti质粒上的T—DNA片段中，再将重组的T—DNA插入植物细胞的染色体DNA中。 　　(1)科学家在进行上述基因操作时，要用同一种________分别切割质粒和目的基因，质粒的黏性末端与目的基因DNA片段的黏性末端就可通过________而黏合。 　　(2)将携带抗除草剂基因的重组Ti质粒导入二倍体油菜细胞，经培养、筛选获得一株有抗除草剂特性的转基因植株。经分析，该植株含有一个携带目的基因的T—DNA片段，因此可以把它看作是杂合子。理论上，在该转基因植株自交F1代中，仍具有抗除草剂特性的植株占总数的________，原因是________。 　　(3)种植上述转基因油菜，它所携带的目的基因可以通过花粉传递给近缘物种，造成“基因污染”。如果把目的基因导入叶绿体DNA中，就可以避免“基因污染”，原因是________。 　　（2005年高考江苏卷38题） 　　解析： 　　(1)基因工程中，要用同一种限制性内切酶分别切割质粒和目的基因，产生相同的黏性末端就可通过碱基互补配对而黏合。 　　(2)杂合子有抗除草剂特性，说明抗除草剂基因是显性基因，杂合子自交，根据基因分离定律，雌雄配子各有1/2含抗除草剂基因;受精时.雌雄配子随机结合，F1代中显性性状的个体占3/4。 　　(3)细胞质遗传表现为母系遗传，目的基因不会通过花粉传递。 　　答案： 　　(1)限制性内切酶　　　碱基互补配对 　　(2)3/4　雌雄配子各有1/2含抗除草剂基因;受精时.雌雄配子随机结合 　　(3)叶绿体遗传表现为母系遗传，目的基因不会通过花粉传递而在下一代中显现出来