高中生物復習教案

2012屆高考生物教材復習:遺傳和基因工程。

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選修本
第12課時　遺傳和基因工程——基因工程簡介

知識精華
1、基因工程的概念：又叫________技術(shù)或DNA重組技術(shù)。它是按照人們意愿，把一種生物的基因?qū)氲搅硪环N生物的細胞中，定向的改變生物性狀。
2、基因操作的工具
（1）基因的__________――――限制性內(nèi)切酶。
（2）基因的__________――――DNA連接酶。
（3）基因的__________――運載體。
3、基因操作的基本步驟
（1）提取____________________――直接分離基因和人工合成基因。
（2）目的基因與__________結(jié)合――使目的基因載入到運載體中，形成重組DNA。
（3）將目的基因?qū)隷_____細胞――常采用顯微注射技術(shù)和感染法
（4）目的基因的________與表達――據(jù)運載體上的標記基因判斷導入與否，據(jù)受體細胞表現(xiàn)出特定的性狀，判斷目的基因表達與否。
4、基因工程的成果與發(fā)展前景
（1）醫(yī)藥衛(wèi)生：生產(chǎn)基因工程藥品；基因診斷（DNA探針）；基因治療。
（2）農(nóng)牧業(yè)及食品工業(yè)：農(nóng)業(yè)上獲得具抗性能力的新品種；畜牧養(yǎng)殖業(yè)培養(yǎng)優(yōu)良品種的轉(zhuǎn)基因動物；食品業(yè)為人類開辟新的食物來源。
（3）環(huán)境保護：環(huán)境監(jiān)測；環(huán)境的凈化

例題領(lǐng)悟
例1、下列關(guān)于質(zhì)粒的敘述，正確的是（）
A、質(zhì)粒是廣泛存在于細菌細胞中的一種顆粒狀細胞器
B、質(zhì)粒是細菌細胞質(zhì)中能夠自主復制的小型環(huán)狀DNA分子
　C、質(zhì)粒只有在導入宿主細胞后才能在宿主細胞內(nèi)復制
　D、細菌質(zhì)粒的復制過程一定是在宿主細胞外獨立進行的
解析：從兩個方面分析，（1）質(zhì)粒是一個小型環(huán)狀DNA分子，它可以進入細菌細胞，存在于細胞內(nèi)，但它不是宿主細胞的細胞器；（2）質(zhì)粒是一個重要的運載體，通常利用質(zhì)粒與目的基因結(jié)合，形成重組質(zhì)粒。答案：B
例2、下列不屬于獲得目的基因的方法是　（）
　A、“鳥槍法”B、轉(zhuǎn)錄法
　C、反轉(zhuǎn)錄法D、根據(jù)已知氨基酸序列合成法
解析：從兩個方面分析，（1）獲取目的基因的途徑有兩條：一條是直接分離基因；另一條是人工合成基因。直接合成基因也就是“鳥槍法”；人工合成基因又有兩條途徑，一條是“逆轉(zhuǎn)錄法”，另一條是根據(jù)已知的氨基酸序列合成基因；（2）所謂轉(zhuǎn)錄是指以DNA的一條鏈為模板，遵循堿基互補配對原則合成ｍRNA的過程，此過程不能獲得DNA（基因）。答案：B

自我評價
一、選擇題
1、從浩瀚的“基因海洋”中獲得特定的目的基因的方法有（）
①從供體細胞的DNA中直接分離基因?、趶氖荏w細胞的DNA中直接分離基因?、廴斯ず铣苫颌軓椭?br> A、①②B、①③C、③④D、②④
2、下列說法正確的是（）
A、質(zhì)粒是基因工程中唯一的運載工具
B、人工合成基因可以以RNA為模板
C、檢測到標記基因所表達出來的性狀，則說明受體細胞中的目的基因已成功表達
D、重組的DNA分子必須含有抗藥性基因，即標記基因。
3、下列說法正確的是（）
A、基因治療主要是對缺陷的細胞進行修復
B、基因工程的產(chǎn)品是獲得大量的目的基因
C、用苯丙氨酸羥化酶基因探針可以檢測出鐮刀型細胞貧血癥
D、用DNA探針檢測飲水中病毒的含量，可精確到10個病毒每噸水
4、下列說法不正確的是?。ǎ?br> A、基因的運載體從本質(zhì)上來看是一種分子量較小的DNA分子
B、蘇云金芽孢桿菌中的抗蟲基因可以通過基因工程在棉花細胞中表達
C、基因工程的產(chǎn)品往往是一些蛋白質(zhì)類物質(zhì)
D、“工程菌”是從自然界分離出來，可作為基因工程中的受體細胞
5、基因工程中科學家常采用細菌、酵母菌等微生物作為受體細胞的原因是
A、結(jié)構(gòu)簡單，操作方便B、繁殖速度快　（）
C、遺傳物質(zhì)含量少，易操作D、性狀穩(wěn)定，變異少
二、簡答題
6、中國科學家陳炬成功地把人的抗病毒干擾素基因植入煙草的細胞中并“嫁接”到其DNA分子上，使煙草獲得了抗病毒的能力。試分析回答：
（1）人的抗病毒干擾素的化學本質(zhì)是＿＿＿＿＿＿＿。
（2）在該實驗操作過程用到的工具酶有＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿。
（3）人的抗病毒干擾素基因之所以能“嫁接”到植物的DNA分子上去，是因為＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（4）煙草有了抗病毒的能力，這表明煙草體內(nèi)產(chǎn)生了＿＿＿＿＿＿＿＿。這個事實說明，人和植物共同有一套＿＿＿＿＿＿＿＿，蛋白質(zhì)的合成方式＿＿＿＿＿＿＿＿。
（5）這個事實也說明，現(xiàn)代地球上的生物是由共同的原始祖先經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代進化而來,它們之間有著或遠或近的＿＿＿＿＿＿＿關(guān)系。

自我評價答案
一、1、B　2、B　3、D　4、D　5、B
二、6、（1）蛋白質(zhì)　
（2）限制性內(nèi)切酶　DNA連接酶
（3）人和植物的DNA分子，具有相同的結(jié)構(gòu)（雙螺旋結(jié)構(gòu)）和化學組成（基本組成單位）
（4）人的干擾素基因　遺傳密碼　轉(zhuǎn)錄和翻譯
（5）親緣
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2012屆高考生物考點遺傳與基因工程精講精析復習教案

高考考點10遺傳與基因工程

本類考題解答錦囊

本知識點主要是選修教材中的內(nèi)容，是從基因分子水平上研究生物的遺傳特點，在考試說明中要求較低，但是它是現(xiàn)代分子生物學中的前沿學科，又與人類健康有密切關(guān)系，故這類題在近幾年的高考中所占比例越來越大。要做好這類題，首先要明確細胞質(zhì)遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)是：細胞質(zhì)中的線粒體或葉綠體中有遺傳物質(zhì)DNA，且細胞質(zhì)遺傳的特點表現(xiàn)為母系遺傳；真核基因與原核基因根據(jù)能否轉(zhuǎn)錄，都可以分成編碼區(qū)和非編碼區(qū)；而真核基因又根據(jù)能否編碼氨基酸分為內(nèi)含子和外顯子；真核細胞核在一定條件下能表現(xiàn)出全能性。

Ⅰ熱門題

Lebcr遺傳性神經(jīng)病是一種遺傳病，此病是由線粒體DNA基因突變所致。某女士的母親患有此病，如果該女士結(jié)婚生育，下列預測正確的是

A．如果生男孩，孩子不會攜帶致病基因

B．如果生女孩，孩不會攜帶致病基因

C．不管生男或生女，孩子都會攜帶致病基因

D．必須經(jīng)過基因檢測，才能確定

高考考目的與解題技巧：本題考查細胞質(zhì)遺傳的特點一母系遺傳。解此題的關(guān)鍵是：此病是由線粗體DNA基因突變所至，如果女性有病，那么它產(chǎn)生的卵細胞中肯定有線粒體，肯定有致病基因，所以不管生男生女肯定有致病基因，肯定有痛。

考查細胞質(zhì)，遺傳(母系遺傳)的特點。細胞質(zhì)遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)是細胞質(zhì)、線粒體和葉綠體中的DNA物質(zhì)。在受精卵中的細胞質(zhì)主要來自母本。這樣受細胞質(zhì)DNA控制的性狀實際上是由卵細胞傳遞下來的，使得子代總是表現(xiàn)出母本的這些性狀。在該考題中，由于該女士的母親患有Leber，則該女士必定患有該病，當該女士結(jié)婚生育時，其子女必定患病。

C

1下列哪項不是基因上程中經(jīng)常使用的用來運載目的基因的載體

A．細菌質(zhì)粒B．噬菌體

C．功植物病毒D．細淌核區(qū)的DNA

答案：D指導：細菌核區(qū)的DNA目前還未被利用作基因工程的運載體。

2與大腸桿菌十乳糖苷酶基因表達無關(guān)的是

A．乳糖B．操縱子

C．半乳糖D．啟動子

答案：C指導：半乳糖苷酶基因表達產(chǎn)生半乳糖苷酶，半乳糖苷酶把乳糖分解為葡萄糖和半乳糖，所以半乳糖與半乳糖苷酶表達無關(guān)。

3真核牛物編碼蛋白質(zhì)的基因經(jīng)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生有功能的成熟的信使I{NA的過程是

A.轉(zhuǎn)錄后直接產(chǎn)生的估使RNA

B．將內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄部分剪掉，外顯f轉(zhuǎn)錄部分拼接而成

C.將外顯子轉(zhuǎn)錄部分剪掉，內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄部分拼接而成

D．A、B、C、三種情況都有

答案：B指導：真核細胞的基因結(jié)構(gòu)編碼區(qū)是間隔的不連續(xù)的。能夠編碼蛋白質(zhì)的序列稱外顯子，不能夠編碼蛋白質(zhì)的廳列稱內(nèi)含子，該基因經(jīng)轉(zhuǎn)錄后的mRNA需加工，即將內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄部分剪掉，外顯子轉(zhuǎn)錄部分拼接而成成熟的mRNA。

4成的一種蛋門質(zhì)，決定其結(jié)構(gòu)的基因

A．在原核牛物中較長

B．在真核牛物中較K

C．在原核生物和真核生物中一樣長

D．基因長度不依賴于原核或真核細胞的結(jié)構(gòu)狀態(tài)

答案：B指導：真核細胞中的結(jié)構(gòu)基因是由內(nèi)含子和外顯子組成，在轉(zhuǎn)錄時，需把內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄部分剪切掉，把外顯子轉(zhuǎn)錄部分拼接起來，而原核生物的結(jié)構(gòu)基因沒有內(nèi)含子。

5人的一種凝血因子的基因有3能夠編碼2552個氨水酸，試計算凝血因子基因中外顯子的堿基對在整個基因堿基對中所占的比例，從這個比例中可以得出什么結(jié)論?

答案：V

61978年美國科學家利用工程技術(shù)，將人類胰島素基因拼接到大腸桿菌的DNA分子中，然后通過大腸桿菌的繁殖，產(chǎn)生出了人類胰島素。請回答：

(1)上述人類胰島素的合成是在___________進行的，其決定氨基酸排列順序的mRNA的模板是由___________基因轉(zhuǎn)錄而來的。

答案：大腸桿菌核糖體人類胰島素

(2)胰島素含有51個氨基酸，由二條肽鏈組成，那么決定

它的合成的基因至少應含有堿基___________個，若核苷酸的平均分子量為300，則與胰島素分子對應的mRNA的分子量應為___________；若氨基酸的平均分子量為90，該胰島素的分子量約為___________。

答案：32010459003708

(3)不同生物間基因移植成功，說明這些生物共有一套___________，從進化的角度看，這些生物具有___________

答案：遺傳密碼共同的原始祖先

(4)某個DNA分子被“嫁接”上或“切割”掉某個基因，實際并不影響遺傳信息的表達功能。這說明___________。

答案：基因是有遺傳效應的DNA片段

(5)該工程應用于實踐，將給農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥等諸多領(lǐng)域帶來革命，目前已取得了許多成就，請你列舉你所知道的或你所設想應用該工程的三個具體實例。

答案：見指導

指導：(1)轉(zhuǎn)錄在細胞核內(nèi)進行，翻譯在細胞質(zhì)內(nèi)進行，蛋白質(zhì)合成是在核糖體內(nèi)進行。mRNA由DNA轉(zhuǎn)錄而來，決定胰島素氨基酸排列順序的mRNA由胰島素基因轉(zhuǎn)錄而來。

(2)根據(jù)基因(DNA)上的堿基數(shù)：mRNA堿基數(shù)：氨基酸數(shù)=6：3：1，所以，該慕因中至少應含有堿基數(shù)32010個；該mR-NA的分子量為51x3x300：45900。根據(jù)肽鍵數(shù)：氨基酸數(shù)—肽鏈數(shù)，所以合成該胰島索時，形成的肽鏈數(shù)等于失去的水分子數(shù)：51—2：49；則該胰島素的分子量為51X90—49X18；3708。

(3)胰島素基因移植人大腸桿菌，并在大腸桿菌體內(nèi)得以表達產(chǎn)生廠胰島索，說明生物中的遺傳密碼都是一樣的。從進化的角度看，這也說明這些生物有著共同的原始祖先。

(4)因為慕因是遺傳效應的DNA片段，是遺傳的基本單位。

(5)將抗病毒基因嫁接到水稻體中，形成抗病毒水稻新品種；將人的血型基因移人豬體內(nèi)，培育產(chǎn)生人血的豬；將干擾素基因移人細菌體內(nèi)，培育出能產(chǎn)生干擾素的細菌。

Ⅱ題點經(jīng)典類型題

擬)目前有關(guān)國家正在聯(lián)合實施一項“人類基因組計劃”。這項計劃的目標是繪制四張圖，每張圖均涉及人類一個染色體組的常染色體和性染色體。兵體情況如下：兩張圖的染色體上都表明人類全部的大約10萬個基因的位置(其中一張圖用遺傳單位表示基因間的距離，另一張用核苷酸數(shù)目表示基因間的距離)；一張圖顯示染色體上全部DNA約30億個堿基對的排列順序；還有一張是基因轉(zhuǎn)錄圖。參與這項計劃的有莢、英、日、法、德和中國的科學家，他們成計劃的90％劃全部完成。

參與這項計劃的英國科學家不久前宣布，已在人類第22號染色體上定位679個基因，其中55％是新發(fā)現(xiàn)的，，這些基因主要與人類的先天性心臟病、免疫功能低下和多種惡性腫瘤等有關(guān)。此外還發(fā)現(xiàn)第22染色體上約160個基因與鼠的基因具有相似的堿基順序。參加這項計劃的中國科學家宣布，在完成基因組計劃之后，將重點轉(zhuǎn)向研究中國人的基因，特別是與疾病相關(guān)的基因；同時還將應用人類基因組大規(guī)模測定堿基順序的技術(shù)，測定出豬、牛等哺乳動物基因組的全部堿基順序。試根據(jù)以上材料回答F列問題：

(1)“人類基因組計劃”需要測定人類的24條染色體的基因和堿基順序。試指出是哪24條染色體?為什么不是測定23條染色體?

(2)在上述24條染色體中，估計基因的堿基對數(shù)目不超過全部DNA堿基對的10％。試問平均每個基因最多含有多少個堿基對?

(3)你認為完成“人類基因組計劃”有哪些意義?高考考目的與解題技巧：考查人類基因組計劃的研究內(nèi)容、意義和考生的閱讀理解能力，解題的關(guān)鍵是要知道男性的性染色體組成為XY，由于X和Y上的基因存在差別，所以這一對同源染色體都要分析。在生物體內(nèi)的DNA中，不是所有片段都有遺傳效應，而是有許多片段致使其連接或調(diào)控作用，沒有遺傳效應。

(1)人類的體細胞中含有23對同源染色體，其中有22對常染色體(AA)和一對性染色體(XX或XY)。22對常染色體在男性和女性間相同，只要分析每一對中的1條即可；女性的性染色體組成為XX，男性的性染色體組成為XY，由于X和Y上的基因存在著差別，所以X和Y這一對同源染色體都需要分析。因此人類基因組計劃需要分析22條常染色體和X、Y兩條性染色體，共24條染色體。

(2)由于人類的全部基因大有10萬個，染色體上大約有30億個堿基對，而且經(jīng)估計基因的堿基對數(shù)目不超過全部DNA堿基對的10％，所以：

10萬個基因中的堿基對數(shù)目：30億×10％=3億(個)

平均每個基因中的堿基對數(shù)目；3億／10萬=3000(個)

(3)“人類基因組計劃”同其他許多科學發(fā)現(xiàn)一樣，都是一把“雙刃劍”，既具有正面的有益影響，也具有負面的影響，，對于新的科學成果，都要從正反兩個方面進行認識，以能揚長避短，更好地讓新科技發(fā)揮現(xiàn)代科技的巨大作用為人類服務。

(1)22條常染色體和X、Y兩條性染色體。因為X和Y兩條性染色體之間具有不相同的基因和堿基序列，所以一共測定24條染色體(2)3000個(3)有利于各種遺傳病的診斷和治療；有利于進一步了解基因表達的調(diào)控機制和細胞生長、分化和個體發(fā)育的機制；有利于了解生物的進化；推動生物高新技術(shù)的發(fā)展并產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。

1擬)植物學家培育抗蟲棉時，對目的基因作了適當?shù)男揎棧沟媚康幕蛟诿藁ㄖ仓甑恼麄€生長發(fā)育期都表達，以防止害蟲侵害。這種對目的基因所作的修飾發(fā)生在

A．內(nèi)含子B．外顯子

C.編碼區(qū)D．非編碼區(qū)

答案：D指導：考查知識點為基因的結(jié)構(gòu)和功能及基因工程，生物細胞中的基因通常在生物生長發(fā)育的不同時期選擇性表達，基因中調(diào)控基因表達的是非編碼區(qū)的調(diào)控序列。

2擬)某蛋白基因結(jié)構(gòu)包括4個內(nèi)含子，5個外顯子，整個基因結(jié)構(gòu)含有2400個堿基對，能編碼280個氨基酸，則該基因結(jié)構(gòu)中外顯子堿基所占比例為

A．35％B．70％C．42．5％D．17．5％

答案：A指導：整個基因能編碼280個氨基酸，即外顯子轉(zhuǎn)錄形成的mRNA有堿基數(shù)280x3：840個，外顯子含有的堿基對為840對，則基因結(jié)構(gòu)中外顯子堿基所占比例為35％。

3擬)下列關(guān)于生物工程中常用的幾種酶的敘述中，錯誤的是

A．一種限制酶只能識別一種特定的脫氧核苷酸序列，能用于提取目的基因

B．DNA連接酶可把目的基因與運載體黏性末端的堿基黏合，能形成重組DNA

C．纖維素酶、果膠酶可分解細胞壁，能用于植物體細胞雜交

D．胰蛋白酶能使動物組織分散成單個細胞，能用于動物細胞培養(yǎng)

答案：B指導：A項為限制酶的特點及作用，故A對，細胞壁的主要成分是纖維素和果膠，故可用纖維素酶和果膠酶分解細胞壁，形成原生質(zhì)體用于植物體細胞雜交，故C對。胰蛋白酶能分解動物細胞之間的纖維蛋白等，使動物組織分散為個細胞，利于動物細胞培養(yǎng)，故D對，DNA連接酶，連結(jié)的是目的基兇與運載體黏性末端的脫氧核糖和磷酸，堿基靠氫鍵相連，不需酶的催化，故B錯。

4擬)如下圖，兩個核酸片段在適宜條件下，經(jīng)K酶的催化作用，發(fā)生下述變化，則X酶是

A.連接酶B．RNA聚合酶

C.DNA聚合酶D．限制酶

答案：A指導：DNA連接酶作用是將兩個黏性末端的磷酸和脫氧核糖連接在一起；RNA聚合酶是在RNA復制或轉(zhuǎn)錄過程中，把脫氧核苷酸連接在一起；DNA聚合酶是在DNA復制過程催化脫氧核苷酸的聚合反應；限制酶是在獲取目的基因時識別特定的堿基序列，切出黏性末端。

5擬)下列關(guān)于基因工程的敘述，正確的是

A.基因工程經(jīng)常以抗菌素抗性基因為目的基因

B．細菌質(zhì)粒是基因工程常用的運載體

C．通常用一種限制性內(nèi)切酶處理含目的基因的DNA，用另一種處理運載體DNA

D．為育成抗除草劑的作物新品種，導人抗除草劑基因時只能以受精卵為受體

答案：B指導：基因工程是按照人們的意愿，把一種生物的基因復制出來，加以修飾改造，然后導人另一種生物的細胞里定向地改造生物的遺傳性狀。在實際操作中一定要注意用同一種限制性內(nèi)切酶來處理目的基因DNA和運載體基因DNA，使它們產(chǎn)生相同的黏性末端。

6擬)采用基因工程的方法培育抗蟲棉，下列導人目的基因的做法正確的是

①將毒素蛋白注射到棉受精卵中②將編碼霉素蛋白的DNA序列，注射到棉受精卵中

③將編碼毒素蛋白的DNA序列，與質(zhì)粒重組，導人細菌，用該細菌感染棉的體細胞，再進行組織培養(yǎng)

④將編碼毒素蛋白的DNA序列，與細菌質(zhì)粒重組，注射到棉的子房并進入受精卵

A.①②B．②③C．③④D．④①

答案：C指導：基因工程一般要經(jīng)歷四個步驟：提取目的基因、目的基因與運載體結(jié)合、將目的基因?qū)耸荏w細胞和目的基因的檢測和表達。所以在導入目的基因前，首先要獲得目的基因即本題中的編碼毒素蛋白的DNA序列，然后要將目的基因與運載體結(jié)合即與細菌質(zhì)粒重組。完成上述兩步以后才將目的基因?qū)胧荏w細胞即棉的體細胞或受精卵，目基因?qū)耸荏w細胞后，可隨受體細胞的繁殖而復制．，所上述③④操作是正確的。①將毒索蛋白注射到棉受精卵中，沒有獲得目的基因。②將編碼毒素蛋白的DNA序列，注射到棉受精卵中沒有將目的基因與受體細胞結(jié)合，所以①②是錯誤的操作。

7擬)雞的輸卵管細胞能合成卵清蛋白，紅細胞能合成β-珠蛋白，胰島細胞能合成胰島素。用編碼上述蛋白質(zhì)的基因分別做探針，對三種細胞中提取的所有DNA進行雜交實驗；用同樣的三種基因片段做探針，對上述三種細胞中提取的所有RNA進行雜交實驗，實驗結(jié)果如下表。下列是關(guān)于該實驗的敘述，正確的是

卵清蛋白基因β-珠蛋白基因胰島素基因

DNA輸卵管細胞+++

紅細胞+++

胰島細胞+++

RNA輸卵管細胞---

紅細胞-+-

胰島細胞--+

“+”表示雜交過程中有雜合雙鏈“-”表示雜交過程中沒有雜合雙鏈

A.胰島細胞中只有胰島素基因

B．上述三種細胞的分化是由于細胞發(fā)育過程中某些基因被丟失所致

C．在紅細胞成熟過程中有選擇性地表達了β-珠蛋白基因

D．在輸卵管細胞中無β-珠蛋白基因和胰島素基因

答案：C指導：同一動物體內(nèi)的所有體細胞，都是由受精卵經(jīng)過有絲分裂形成的，所含的DNA是相同的，但是由于不同細胞所表達的基因不同，由基因所轉(zhuǎn)錄形成的RNA也不同。所以在題中紅細胞能合成β—珠蛋白質(zhì)是由于在成熟的紅細胞中有選擇性地表達了有關(guān)的基因。

8糖尿病是一種常見病，且發(fā)病率有逐年增加的趨勢，以致西方發(fā)達國家把它列為第三號“殺手”。目前對糖尿病I型的治療，大多采用胰島素治療。

這種治療用的激素過去主要從動物(如豬、牛)中得到。自70年代遺傳工程(又稱基因工程)發(fā)展起來以后，人們開始采用這種高新技術(shù)生產(chǎn)，其操作的基本過程如下圖所示：①圖中的質(zhì)粒存在于細菌細胞內(nèi)，從其分子結(jié)構(gòu)看，可確定它是一種___________。根據(jù)堿基配對的規(guī)律，在連接酶的作用下，把圖中甲與乙拼起來(即重組)，若a段與b段的堿基序列分別是AATTC和CTTAA，則b段與c段分別是___________。

答案：DNA分子；TrAAG和CAATr

②細菌進行分裂后，其中被拼接的質(zhì)粒也由一個變成二個，二個變成四個……，質(zhì)粒的這種增加方式在遺傳學上稱為___________。目的是基因通過活動(即表達)后，能使細菌產(chǎn)生治療糖尿病的激素。這是因為基因具有控制___________合成的功能。它的過程包括___________和___________兩個階段。

答案：半保留復制蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯

指導：考查基因工程的具體應用。由于所有生物在合成蛋白質(zhì)的時候用同一套密碼子，所以把人的合成胰島素基因轉(zhuǎn)到細菌中，在細菌中可以合成人的胰島素。

Ⅲ新高考探究

1鏈孢霉有生長正常的野生型和生長緩慢的突變型，人們將突變型鏈孢霉的細胞核與野生型的細胞核互換之后，發(fā)現(xiàn)這兩種鏈孢霉的生長狀況并沒有改變。這說明鏈孢霉的生長受到下列哪種物質(zhì)的影響

A.細胞核中的DNAB．細胞質(zhì)中的DNA

C．細胞質(zhì)和細胞核中的DNAD．細胞質(zhì)中的蛋白質(zhì)

答案：B指導：考查DNA的分布、細胞質(zhì)遺傳的特點及其物質(zhì)基礎(chǔ)。由于更換細胞核沒有改變鏈孢霉的生長狀況，所以細胞核中的DNA不控制鏈孢霉的生長，那么只能由細胞質(zhì)中DNA控制。

2酵母菌為單倍體細胞。其菌落有大、小兩種類型。在一條件下可以進行有性生殖。人們發(fā)現(xiàn)：當大菌落中的細胞與小菌落中的細胞融合為二倍體的合子后，經(jīng)過減數(shù)分裂形成孢子，再由孢子經(jīng)過出芽生殖形成菌落。其中98％～99％的菌落為大菌落，經(jīng)出芽生殖的后代中有極少數(shù)為小菌落1％～2％的菌落為小菌落，經(jīng)出芽生殖的后代都為小菌落。酵母菌出現(xiàn)這些現(xiàn)象的原因是

A.減數(shù)分裂過程中細胞分配不均勻?qū)е碌?/p>

B．減數(shù)分裂過程中細胞質(zhì)分配不均勻?qū)е碌?/p>

C.出芽生殖過程中細胞質(zhì)分配不均勻?qū)е碌?/p>

D．細胞分裂過程中細胞質(zhì)分配不均勻?qū)е?/p>

答案：D指導：考查細胞質(zhì)遺傳及其遺傳物質(zhì)的分配特點。由于合子減數(shù)分裂形成的孢子中大、小菌落的數(shù)量不等，說明酵母菌的菌落大小不是細胞核基因控制的。合子中的細胞質(zhì)主要來自大菌落細胞，少部分來自小菌落細胞。在減數(shù)分裂過程中，來自兩種細胞的細胞質(zhì)混合在一起重新隨機分配。多數(shù)孢子的細胞質(zhì)是異質(zhì)的，主要含有大菌落細胞的細胞質(zhì)；極少數(shù)孢子的細胞質(zhì)是同質(zhì)的，只含有大菌落細胞

的細胞質(zhì)或小菌落細胞的細胞質(zhì)。在孢子的出芽生殖過程芽體則只能產(chǎn)生小菌落芽體，如圖。

3細菌與酵母菌的基因結(jié)構(gòu)上的相同點是

A.在非編碼區(qū)都有RNA聚合酶結(jié)合位點

B．在編碼區(qū)都含有內(nèi)含子和外顯子

C非編碼區(qū)都在編碼區(qū)的上游

D．非編碼區(qū)都在編碼區(qū)的下游

答案：A指導：考查原核細胞和真核細胞的基因結(jié)構(gòu)及其特點。無論原核細胞的基因還是真核細胞的基因，都包括苧編苧區(qū)和編碼區(qū)兩部分，其中非編碼區(qū)位于編碼區(qū)的上游和下游，在上游的非編碼區(qū)都含有調(diào)控基因表達的序列，如RNA聚合酶結(jié)合位點。在編碼區(qū)中，原核細胞的基因編碼區(qū)是連續(xù)的，不間隔的；真核細胞的基因編碼區(qū)中含有內(nèi)含子和外顯子，因而其編碼區(qū)是不連續(xù)的、間隔的。

4科學家在對真核細胞中線粒體和葉綠體的起源進行研究時發(fā)現(xiàn)，線粒體和葉綠體除外膜結(jié)構(gòu)外，其余部分的結(jié)構(gòu)和功能分別與異養(yǎng)好氧型細菌、光能自養(yǎng)型細菌極為相似(如DNA為環(huán)狀，無蛋白質(zhì)結(jié)合等)。在長期的生物進化過程中，這些DNA分子與細胞核中的DNA分子在功能上形成了一定的互作聯(lián)系，在遺傳學上稱為核質(zhì)互作，它們共同維持著生物的遺傳。那么，線粒體和葉綠體中的基因在結(jié)構(gòu)上與核基因的關(guān)系是

A.基因中的堿基序列完全相同

B．基因結(jié)構(gòu)完全不相同

C．基因結(jié)構(gòu)有的相同，有的不同

D．基因結(jié)構(gòu)不完全相同

答案：B指導：考查原核細胞和真核細胞基因結(jié)構(gòu)的差異。無苧是質(zhì)基因還是核基因，它們的功能之所以不同，是因為它們的堿基序列所代表的遺傳信息是完全不同的；盡管它們都有編碼區(qū)和非編碼區(qū)，但在編碼區(qū)，質(zhì)基因的編碼是連續(xù)的，而核基因的編碼是不連續(xù)的。

5“人類基因組計劃”的實施有助于人們對自身生命本質(zhì)的認識。與此同時，由我國科學家獨立實施的“二倍體水稻基因組測序工程”成，標志著我國對水稻的研究達到了世界領(lǐng)先水平。那么，該工程的具體內(nèi)容是指

A.測定水稻24條染色體上的全部基因序列

B．測定水稻12條染色體上的全部基因序列

C．測定水稻12條染色體上的全部堿基序列

D．測定水稻12條染色體上基因的堿基序列

答案：C指導：考查對“人類基因組計劃”內(nèi)容的理解和知識遷移能力。

6“人類基因組計劃”實施和成功具有劃時代的偉大意義，必將對人類自身產(chǎn)生深遠的影響。下列關(guān)于對“人類基因組計劃”的說法中，不正確的一項是

A.對人類各種遺傳病的診斷和治療具有重要意義

B．有助于對人類生長發(fā)育過程和進化過程的認識

C．有助于人類對自身基因的表達調(diào)控過程的了解

D．推動生物高新技術(shù)的發(fā)展，開發(fā)人類的DNA資源

答案：D指導：考查對“人類基因組計劃”的認識。人體的新陳代謝、生長發(fā)育、繁殖、衰老和死亡等各項基本生命活動都直接或間接地受到遺傳物質(zhì)的控制。因此，通過“人類基因組計劃”揭示出人體內(nèi)的遺傳信息及其調(diào)控表達的機制，就可以通過一定的技術(shù)進行控制。但是如果利用這些技術(shù)來開發(fā)人類的DNA資源，不僅有悖倫理道德，而且會導致不可想像的后果，如制作DNA武器等。

7在基因工程過程中使用到限制性內(nèi)切酶，其作用是

A．將目的基因從染色體上切割出來

B．識別并切割特定的DNA堿基序列

C．將目的基因與運載體結(jié)合

D．將目的基因?qū)说绞荏w細胞內(nèi)

答案：B指導：考查基因工程過程中的各種操作工具的作用。DNA限制性內(nèi)切酶具有專一性，一種限制性內(nèi)切酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切點上切割DNA分子；在切割出目的基因的同時，需要用同一種限制酶切割質(zhì)粒DNA；限制酶不能直接從染色體上切割目的基因。將目的基因與運載體的結(jié)合要使用DNA連接酶。將目的基因?qū)?/p>

8下圖是將人的生長激素基因?qū)思毦鶥細胞內(nèi)制造“工程菌”R示意圖，所用栽體為質(zhì)粒A。已知細菌B細胞內(nèi)不含有質(zhì)粒A，也不含有質(zhì)粒A上的基因，質(zhì)粒A導人細菌B后，A上的基因能得到表達。請回答下列問題。

(1)人工合成目的基因的途徑一般有_______法和_______法。

答案：逆轉(zhuǎn)錄化學合成

(2)將目的基因和質(zhì)粒相結(jié)合形成重組質(zhì)粒(重組DNA分子)的過程中，首先用_______處理目的基因和質(zhì)粒，使之形成_______，然后再用處理使之結(jié)合，形成重組質(zhì)粒。

答案：同一種限制酶(同一種DNA限制性內(nèi)切酶)互補的黏性末端DNA連接酶

(3)目前把重組質(zhì)粒導人細菌細胞時，效率還不高。導入完成后得到的細菌，實際上有的根本沒有導人質(zhì)粒，有的導入的是普通質(zhì)粒A，只有少數(shù)導人的是重組質(zhì)粒。此處可以通過如下步驟來鑒別得到的細菌是否導入了質(zhì)粒A或重組質(zhì)粒。將得到的細菌涂布在一個含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上，能夠生長的就是導入了質(zhì)粒A或重組質(zhì)粒的細菌，反之則沒有。使用這種方法鑒別的原因是質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)中含有_______，使得細菌具有了_______能力，該結(jié)構(gòu)在基因工程中通常被稱作_______。

答案：抗氨芐青霉素基因抗藥標記基因

(4)若把通過鑒定證明導入了普通質(zhì)粒A或重組質(zhì)粒的細菌放在含有四環(huán)素的培養(yǎng)，會發(fā)生的現(xiàn)象是_______。原因是_______。你認為這種處理結(jié)果所具有的生態(tài)學意義是_______。

答案：細菌全部死亡目的基因插入到抗四環(huán)素基因中而破壞了抗四環(huán)素基因的結(jié)構(gòu)，細菌對四環(huán)素失去抗藥性可用四環(huán)素殺死散失的工程菌，防止造成環(huán)境污染和危害

(5)導入細菌B細胞中的目的基因成功表達的標記是_______，目的基因成功表達的過程包括_______和_______。

答案：工程菌合成出入的生長激素轉(zhuǎn)錄翻譯

指導：綜合考查基因工程的方法過程、遺傳信息的表達過程以及考生分析問題的能力。

(1)提取目的基因的途徑有兩條，一是利用“鳥槍法”從供體細胞中直接分離出目的基因；二是人工合成途徑，其中包括“逆轉(zhuǎn)錄法”和“化學合成法”。

(2)獲得目的基因后，需要將目的基因與質(zhì)粒(運載體)結(jié)合。此時必須用同一種DNA限制性內(nèi)切酶切割目的基因和質(zhì)粒DNA，使二者之間形成互補的黏性末端；然后利用DNA連接酶將目的基因和質(zhì)粒DNA的互補黏性末端連接起來，形成重組質(zhì)粒。

(3)根據(jù)題意和圖示，質(zhì)粒A中含有兩種抗藥。這樣的重組質(zhì)粒一旦導入細菌B細胞，則細菌B細胞就具有抗氨芐青霉素能力，可以在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上生長，表明含有目的基因的重組質(zhì)粒導人細胞。質(zhì)粒上的抗藥基因，不僅起到了篩選細胞的作用，而且起到了標記基因的作用。

(4)從圖示中可以看出，目的基因(生長激素基因)被插入到質(zhì)粒上的四環(huán)索抗性基因的中間，使得四環(huán)素抗性基因的結(jié)構(gòu)被破壞，質(zhì)粒A失去抗四環(huán)素的功能。于是該“工程菌”能夠在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基-匕生長，但不能在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上生存。由于該“工程菌”含有人的生長激素基因，能夠大量合成人的生長激素，如果該“工程菌”一旦散失到環(huán)境中造成危害，町以利用四環(huán)素消滅該“工程菌”。

(5)基因—工程的最終結(jié)果是讓目的基因在受體細胞中表達，通過轉(zhuǎn)錄和翻譯，合成出相應的蛋白質(zhì)。

2012屆高考生物第一輪總復習教案:遺傳與基因工程

高考生物第一輪總復習講座之七

第三章：遺傳與基因工程

　第三節(jié).基因表達的調(diào)控第四節(jié).基因工程簡介

重點：原核生物基因表達調(diào)控的原理，基因操作的工具和基本步驟。

難點：原核生物基因表達調(diào)控的原理，限制酶和運載體的作用及基因操作的基本步驟。

第三節(jié)：基因表達的調(diào)控

生物體的每一個細胞中都含有本物種的一整套基因，因此，多細胞生物體的每個細胞都具有能夠?qū)⑺哂械拿總€基因都表達出來、并且發(fā)育成一個完整的生物體的潛能，這就是細胞的全能性。但生物細胞內(nèi)的一整套基因并不是同時都在表達，這是因為，在細胞內(nèi)存在著對基因表達的調(diào)控機制，基因能夠有序地表達。

一、原核生物基因表達的調(diào)控

實驗現(xiàn)象：將大腸桿菌接種到無葡萄糖而只有乳糖培養(yǎng)基中，大腸桿菌就會合成并分泌出大量的“半乳糖苷酶”，這種酶可以將培養(yǎng)基中的乳糖分解成葡萄糖和半乳糖，從而加以利用。如果將大腸桿菌生活環(huán)境中的乳糖除去，半乳糖苷酶的合成就立即停止。

結(jié)果分析：大腸桿菌這種原核生物是否能夠合成半乳糖苷酶，取決于周圍環(huán)境中有無乳糖。而半乳糖苷酶的合成是受特定的基因――半乳糖苷酶基因來控制的。因此，乳糖誘導了半乳糖苷酶基因的表達，從而合成了分解乳糖的半乳糖苷酶。那么，這個調(diào)控過程到底是怎樣的呢？

基因表達的調(diào)控機理：在大腸桿菌的DNA分子上，與乳糖代謝有關(guān)的脫氧核苷酸序列及功能如教材P53圖3－12，其調(diào)控流程如下：

通過大腸桿菌乳糖代謝的調(diào)控過程，可以看出其對環(huán)境的適應性，這一適應性又稱應激性，是生物在長期的進化過程中形成的，由遺傳物質(zhì)決定的。

二、真核生物基因表達的調(diào)控

真核生物基因的核苷酸序列也分為調(diào)控基因和結(jié)構(gòu)基因，這一點是與原核生物相似的，真核生物基因的表達過程亦與原核生物有許多點，但也有區(qū)別：

原核生物的基因表達過程為：

真核生物的基因表達過程為：

可以看出，兩者的不同點是：原核生物轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的mRNA不需加工，直接翻譯蛋白質(zhì)，且邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯；而真核生物由DNA轉(zhuǎn)錄的mRNA則需經(jīng)加工，形成成熟的mRNA才能翻譯成蛋白質(zhì)，且轉(zhuǎn)錄在細胞核中、翻譯在細胞質(zhì)中（核糖體內(nèi)），因而其轉(zhuǎn)錄和翻譯有時間與空間上的的分隔。

多細胞的真核生物在個體發(fā)育過程中，基因在各個細胞中不是均等地表達，而是有特異性地表達，從而引起細胞的分化，這是由于在多種因素的影響下、在不同的細胞中關(guān)閉或開啟某些基因所造成的。

第四節(jié)：基因工程簡介

一、基因工程的基本內(nèi)容

1.概念：基因工程又叫做基因工程技術(shù)或DNA重組技術(shù)，就是按照人類的要求，把一種生物的個別基因復制出來，加以修飾改造，然后導入另一種生物的細胞里，定向地改造生物的遺傳性狀。

2.基因操作的工具：基因工程是在DNA分子水平上進行設計和施工，即對DNA分子進行剪切和拼接其主要工具有：

（1）基因剪刀：限制性內(nèi)切酶，簡稱限制酶。這種酶主要存在于微生物中，由于每種限制酶能識別特定的核苷酸序列，因此，限制酶能在特定的切點上切割DNA分子。

（2）基因針線：DNA連接酶，用它可以將兩個DNA分子的互補的堿基連接起來，同時還要將兩個DNA分子的“磷酸—脫氧核糖”連接起來。

（3）基因運輸工具：運載體，借助運載體將外源的目標基因送入受體細胞。作為運載體要符合以下三個條件：第一，能在宿主細胞中復制并穩(wěn)定地保存；第二，具有多個限制酶切點，以便與外源基因連接；第三，具有標記基因，便于篩選，質(zhì)粒、噬菌體及動植物病毒常被用作運載體。

3.　基因操作的步驟：

（1）提取目的基因

（2）目的基因與運載體結(jié)合

　用同一種限制酶去切割質(zhì)粒和目的基因，加入DNA連接酶，形成重組DNA分子

（3）將目的基因?qū)胧荏w細胞

　借鑒細菌或病毒侵染細胞的方法來進行。

（4）目的基因的檢測和表達

檢測：根據(jù)受體細胞是否具有某些標記基因判斷。

表達：受體細胞表現(xiàn)出特定的性狀。

　二、基因工程的成果與發(fā)展前景

1.基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生

生產(chǎn)基因工程藥品：如，將胰島素基因?qū)氪竽c桿菌，來生產(chǎn)胰島素。

基因診斷與治療：　用帶同位素或熒光標記的DNA做探針，利用DNA分子雜交原理檢測被測標本的遺傳信息，來檢測病癥。

2.基因工程與農(nóng)牧業(yè)、食品工業(yè)

　農(nóng)業(yè)：　獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、品質(zhì)優(yōu)良的農(nóng)作物，如：向日葵豆

　培育抗逆性的作物品種，如：抗蟲棉

　畜牧養(yǎng)殖業(yè)：改善動物的優(yōu)良品種，如：超級綿羊

　食品工業(yè)：　開辟食物來源，如：用大腸桿菌或酵母來生產(chǎn)蛋白

3.基因工程與環(huán)境保護

　環(huán)境監(jiān)測：用DNA探針檢測飲用水中的病毒含量

　凈化環(huán)境：用假單孢桿菌分解石油

例一．在大腸桿菌的乳糖代謝中，若調(diào)節(jié)基因突變，造成阻抑物缺乏，與乳糖分解代謝有關(guān)的酶能合成嗎？為什么？若啟動子或操縱基因突變，結(jié)果如何？

解析：本題主要考查原核生物基因表達調(diào)控的知識。

當阻抑物缺乏時，無論是否有乳糖，均不會阻抑RNA聚合酶與啟動子的結(jié)合，因此，結(jié)構(gòu)基因可以工作，合成與乳糖分解代謝有關(guān)的酶。

若啟動子發(fā)生突變，無論阻抑物是否與操縱基因結(jié)合，RNA聚合酶都不能與啟動子的結(jié)合，因此結(jié)構(gòu)基因無法工作，不能合成與乳糖分解代謝有關(guān)的酶。

若操縱基因突變，則阻抑物無法與之結(jié)合，因此，RNA聚合酶隨時可以與啟動子的結(jié)合，使結(jié)構(gòu)基因工作，合成與乳糖分解代謝有關(guān)的酶。

因此，本題的答案是：能；因阻抑物缺乏時，RNA聚合酶隨時可以與啟動子的結(jié)合，而使結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄成mRNA，進而翻譯成蛋白質(zhì)，即產(chǎn)生乳糖分解代謝有關(guān)的酶；啟動子發(fā)生突變，則不能合成與乳糖分解代謝有關(guān)的酶；若操縱基因突變，能產(chǎn)生與乳糖分解代謝有關(guān)的酶。

例二．下列關(guān)于基因工程技術(shù)的敘述，正確的是（）

A.重組DNA技術(shù)所用的工具酶是限制酶、連接酶和運載體

B.所有限制酶都只能識別同一種按規(guī)定的核苷酸序列

C.選用細菌作為重組質(zhì)粒的受體細胞是因為細胞繁殖快

D.只要目的基因進入了受體細胞就能成功實現(xiàn)表達

解析：本題主要考查有關(guān)基因工程中有關(guān)操作工具、目的基因表達等知識

基因操作的工具有限制酶、連接酶；一種限制酶只能識別一種核苷酸序列，不同的限制酶識別的核苷酸序列不同；

運載體是運輸工具，目的基因進入受體細胞后，只有當受體細胞表達出目標性狀，才能說明成功實現(xiàn)基因表達；導入受體細胞中的目的基因是為了表達、生產(chǎn)目的基因轉(zhuǎn)錄和翻譯的產(chǎn)物，因此，能夠快速繁殖是作為受體細胞的重要條件。

因此，本題的答案是：C。

一、選擇題

　1.DNA復制、轉(zhuǎn)錄和翻譯分別形成（）

A.DNA、RNA、蛋白質(zhì)B.RNA、DNA、多肽

C.RNA、DNA、核糖體D.RNA、DNA、蛋白質(zhì)

　2.若基因中四種脫氧核苷酸的排列順序發(fā)生變化，那么這種變化不可能導致（）

A.遺傳性狀的變化　B.遺傳信息的變化

C.遺傳密碼的變化　D.遺傳規(guī)律的變化

　3.如果DNA分子的鏈中的A＋T/C＋G=a,那么由該DNA轉(zhuǎn)錄而成的RNA中A＋U/C＋G的比值為（）

A.aB.1/a　C.1　D.（1－1/a）

　4.下列哪項是原核生物基因表達調(diào)控的特征（）

A.翻譯的模板是轉(zhuǎn)錄后經(jīng)過加工的信使RNAB.轉(zhuǎn)錄完畢后便進行翻譯

C.基因表達調(diào)控的結(jié)果是產(chǎn)生了細胞分化　D.轉(zhuǎn)錄和翻譯同時進行

　5.生物的每個細胞都含有一整套該物種的基因，對這些基因的表述正確的是（）

A.整套基因同時表達B.每種基因時時開啟著

C.可隨特定情況開啟或關(guān)閉某些基因　D.一旦開啟就不能關(guān)閉

6.在大腸桿菌體內(nèi)半乳糖苷酶的合成過程中，相關(guān)基因的作用順序是（）

　A.調(diào)節(jié)基因、結(jié)構(gòu)基因、操縱基因　B.調(diào)節(jié)基因、操縱基因、結(jié)構(gòu)基因

C.結(jié)構(gòu)基因、調(diào)節(jié)基因、操縱基因　D.調(diào)節(jié)基因、操縱基因、啟動子、結(jié)構(gòu)基因

7.在真核生物的核糖體上，翻譯合成蛋白質(zhì)的模板信使RNA的來源是（）

A.染色體上的DNA直接轉(zhuǎn)錄形成mRNAB.剪切掉內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄部分的mRNA

C.由內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄部分拼接成的mRNA　D.由外顯子直接轉(zhuǎn)錄形成的mRNA

　8.實施基因工程的最終目的是（）

A.定向提取生物體的DNA分子B.定向地對DNA分子進行人工剪切

C.在生物體外對DNA分子進行改造D.定向地改造生物的遺傳性狀

　9.下列哪項不是基因工程中經(jīng)常使用的用來運載目的基因的運載體

A.細菌質(zhì)粒B.噬菌體　C.動植物病毒　D.細菌核區(qū)的DNA

10.將牛的生長激素基因和人的生長激素基因，用顯微注射技術(shù)分別注入小鼠的受精卵中，從而獲得了“超級鼠”。此項技術(shù)遵循的原理是（）

A.基因突變　DNA→RNA→蛋白質(zhì)B.基因工程　RNA→RNA→蛋白質(zhì)　

C.細胞工程　DNA→RNA→蛋白質(zhì)D.基因工程　DNA→RNA→蛋白質(zhì)

11.應用基因工程技術(shù)診斷疾病的過程中必須使用基因探針才能達到檢測疾病的目的，這里的基因探針是指

A.用于檢測疾病的醫(yī)療器械B.用放射性同位素或熒光分子等標記的DNA分子

C.合成β－球蛋白的DNA　D.合成苯丙羥化酶的DNA片斷

12.在基因操作的基本步驟中，不進行堿基互補的步驟是

A.人工合成目的基因　B.目的基因與運載體結(jié)合

C.將目的基因?qū)胧荏w細胞D.基因的檢測和表達

二．非選擇題

13.下圖是科學家根據(jù)實驗提出的一個真核生物的基因調(diào)控系統(tǒng)模型，仔細分析后回答下列問題：

（1）同原核生物大腸桿菌的基因表達機制相比較，圖中的整合基因相當于原核生物的＿＿＿＿＿，其功能是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，感受器相當于原核生物的＿＿＿＿＿＿＿＿，它的功能是＿＿＿＿＿。

（2）從圖中可看出：真核生物的基因調(diào)控信號來自體內(nèi)的＿＿＿＿＿＿＿＿，它和膜上的受體結(jié)合后，作用感受基因，從而激活整合基因，整合基因形成的產(chǎn)物可解除感受器對結(jié)構(gòu)基因的抑制，從而開始轉(zhuǎn)錄。

1.A　2.D　3.A　4.D　5.C　6.D　

7.B　8.D　9.D　10.D　11.B　12.C

13.（1）調(diào)節(jié)基因；合成活化物；操縱基因；控制結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄。（2）激素。

2012屆高考生物第一輪遺傳與基因工程總復習教案

高考生物第一輪總復習講座之六

第三章：遺傳與基因工程

第一節(jié)：細胞質(zhì)遺傳第二節(jié)：基因的結(jié)構(gòu)。

重點：細胞質(zhì)遺傳的特點和形成這些特點的原因，原核細胞和真核細胞的基因結(jié)構(gòu)。

難點：細胞質(zhì)遺傳在實踐中的應用，原核細胞和真核細胞在基因結(jié)構(gòu)上的區(qū)別。

第一節(jié)：細胞質(zhì)遺傳

人們在研究細胞核內(nèi)染色體上的基因傳遞方式時發(fā)現(xiàn)了遺傳的三大規(guī)律。那么，細胞質(zhì)內(nèi)的基因（位于線粒體與葉綠體的DNA上面）傳遞方式及特點是怎樣的呢？

一、細胞質(zhì)遺傳的特點

典型實例：紫茉莉質(zhì)體的遺傳

紫茉莉的葉片中有兩種類型質(zhì)體即：

葉綠體：含有葉綠素、呈綠色

紫茉莉的質(zhì)體

白色體：無色素、白色

而紫茉莉的枝條有三種：綠色、白色、花斑色（綠、白相間），它們所含有的質(zhì)體如下：

枝條類型綠色白色花斑色

質(zhì)體種類葉綠體白色體葉綠體

白色體

柯倫斯經(jīng)過多年的雜交實驗，結(jié)果如教材P43表3－1，其中“接受花粉的枝條”是母本，“提供花粉的枝條”是父本，由表中所列結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)這樣的規(guī)律：無論父本是何種性狀，F(xiàn)1總是表現(xiàn)出母本的性狀，我們把這樣的遺傳現(xiàn)象稱為母系遺傳，也有學者稱為偏母遺傳。

此后的許多學者在其他生物的雜交實驗中，也發(fā)現(xiàn)了類似現(xiàn)象。如藏報春、玉米、棉花、天竺葵、菜豆的葉綠體遺傳；水稻、高粱的雄性不育遺傳以及微生物中的鏈孢霉線粒體遺傳。

二、母系遺傳的細胞學基礎(chǔ)

我們知道在卵細胞中含有大量的來自母方的細胞質(zhì)，而精子中只含有響晴的來自父方的細胞質(zhì)，在受精時，精子只是其細胞核部分進入了卵細胞中，而來自父方的細胞質(zhì)很少甚至不能進入卵細胞。因此，由受精卵發(fā)育成的F1，其細胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)幾乎全部來自母方，所以在F1中，受細胞質(zhì)內(nèi)遺傳物質(zhì)控制的性狀遺傳――細胞質(zhì)遺傳總是表現(xiàn)妯母本的性狀，即母系遺傳。

三、母系遺傳的特點（與核遺傳的區(qū)別）

第一，F(xiàn)1表現(xiàn)為母系遺傳，即正反交的結(jié)果不一樣；

第二，雜交后代的表現(xiàn)類型無一定的分離比例（這是由于減數(shù)分裂產(chǎn)生生殖細胞時，細胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)是隨機地不均等地分配到生殖細胞中，同時，受精卵在有絲分裂形成新個體時，細胞質(zhì)也是不均等分裂）。

　雜交過程如下圖：

受精受精

由上圖可見：親本產(chǎn)生配子時，細胞核遺傳物質(zhì)均等分配，而細胞質(zhì)中遺傳物質(zhì)則不均等分配，在F1中，細胞核遺傳物質(zhì)一半來自父方，一半來自母方，所以正反交結(jié)果一樣；細胞質(zhì)的遺傳物質(zhì)則來自母方，所以正反交結(jié)果就不一樣。

四：細胞質(zhì)遺傳在實踐中的應用（選學）

水稻雄性不育系的培育過程：

　1.在水稻的細胞核中：R－可育，r－不育；在水稻的細胞質(zhì)中：S－可育，N－不育，水稻能否可育是由細胞核和細胞質(zhì)基因共同作用的結(jié)果（見下表）

　細胞質(zhì)基因

細胞核基因SN

RRS(RR)

雄性可育N(RR)

雄性可育

RrS(Rr)

雄性可育N(Rr)

雄性可育

rrS(rr)

雄性不育N(rr)

雄性可育

　2.生產(chǎn)雜交種過程圖解雄性不育系留種圖解

在上圖中，N(RR)與雄性不育系S(rr)雜交產(chǎn)生的后代S(Rr)是可育的，故稱N(RR)為恢復系；

　N(rr)與雄性不育系S(rr)雜交產(chǎn)生的后代S(rr)仍是雄性不育，故稱N(rr)為保持系。

在整個生產(chǎn)雜交種的過程中，共用到三種類型即：S(rr)、N(RR)、N(rr)，故將這種生產(chǎn)方法稱為“三系法”。

第二節(jié)：基因的結(jié)構(gòu)

一、原核細胞的基因結(jié)構(gòu)

原核細胞的基因結(jié)構(gòu)可下圖來表示：

非編碼區(qū)特別是編碼區(qū)上游的RNA聚合酶結(jié)合位點，可以調(diào)控DNA指導蛋白質(zhì)合成的過程。

原核細胞的基因轉(zhuǎn)錄過程如下圖：

二、真核細胞的基因結(jié)構(gòu)

與原核細胞的基因相比，不同的是：真核細胞的編碼區(qū)是間隔的即編碼區(qū)由可編碼的部分（稱外顯子）和不可編碼的部分（稱內(nèi)顯子）相間排列。

其轉(zhuǎn)錄過程與原核生物大致相同，所不同的是，它所轉(zhuǎn)錄出的RNA同時含有由外顯子轉(zhuǎn)錄出的部分和內(nèi)顯子轉(zhuǎn)錄出的部分，轉(zhuǎn)錄結(jié)束后，需要將RNA中由內(nèi)顯子轉(zhuǎn)錄出的部分剪掉，然后將若干后由由外顯子轉(zhuǎn)錄出的部分的RNA拼接起來，才能形成完整的mRNA。

三、人類基因組研究

“人類基因組”是指人體DNA所攜帶的全部遺傳信息。包括1－22號常染色體和X、Y染色體，共24種染色體的24個DNA分子上的遺傳信息，這24個DNA分子上構(gòu)有30億個堿基對，約有3－5萬個基因。

“人類基因組計劃”就是分析測定人類基因組的核苷酸序列，其主要任務是繪制出人類基因組的4張圖：遺傳圖(基因在染色體上的位點)、物理圖(測量出基因的距離)、序列圖(測定基因的堿基排列次序)、轉(zhuǎn)錄圖(測定基因轉(zhuǎn)錄形成RNA時的堿基配對)。參與　這項計劃的有六個國家：中國、美國、英國、法國、德國和日本。

研究人類基因組的意義是：各種疾病、尤其是各種病的診斷；進一步了解基因表達的調(diào)控機制；細胞的生長、分化和個體發(fā)育的機制及生物進化；推動生物高新技術(shù)的發(fā)展，并產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟意義。

　例1．小鼠的海拉細胞有氯霉素抗性，通過顯微操作，將對氯霉素無抗性的小鼠體細胞的核取出，注入去核的海拉細胞中，然后將這一新組合的細胞放到含有氯霉素的培養(yǎng)基中，發(fā)現(xiàn)它能夠持續(xù)分裂。試分析：

（1）控制氯霉素抗性的遺傳物質(zhì)位于細胞的＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（2）上述遺傳方式稱＿＿＿＿＿＿＿，它的特點是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

解析：本題主要考查細胞質(zhì)遺傳的本質(zhì)及表現(xiàn)出的特點

由題意可知，小鼠細胞對氯霉素有、無抗性屬于一對性狀，控制這一相對性狀的遺傳物質(zhì)可能位于核中，也有可能位于細胞質(zhì)中。

本題中將對氯霉素有抗性的海拉細胞的細胞質(zhì)與氯霉素無抗性的細胞的細胞核重組成一新細胞，它在含有氯霉素的培養(yǎng)基中仍然持續(xù)分裂，說明它對氯霉素具有抗性，由此可分析得出決定細胞有無抗性的遺傳物質(zhì)在細胞質(zhì)中，這種性狀的遺傳應屬于細胞質(zhì)遺傳。至于細胞質(zhì)遺傳的特點也就迎刃而解了。

因此，本題的答案是：（1）細胞質(zhì)中。（2）細胞質(zhì)遺傳；母系遺傳、雜交后代不出現(xiàn)一定的分離比。

例2．人的一種凝血因子基因有186000個堿基對，能夠編碼2552個氨基酸。

（1）試計算在凝血因子中，外顯子的基因?qū)φ既炕驅(qū)Φ谋壤?/p>

（2）從此比例中可以得出什么結(jié)論？

解析：本題主要考查真核細胞的基因結(jié)構(gòu)和中心法則的有關(guān)知識。

由2552個氨基酸可推知，這些氨基酸需要mRNA上的2552╳3個堿基來編碼，進而可以推導出基因中參與編碼的堿基對數(shù)為為7656，而這就是外顯子所含有的堿基對數(shù)；因此，外顯子的比例為：（7656∕186000）╳100%＝4%；在整個基因中，外顯子的堿基對數(shù)只占4%，說明在真核細胞中，基因結(jié)構(gòu)的復雜性。

因此本題的答案是：（1）4%；（2）在原核細胞中，編碼堿基（外顯子）所占比例很小，說明真核細胞中基因結(jié)構(gòu)的復雜性。

（1）下列哪組細胞器在遺傳上有一定的自主性（）

　A.細胞核、葉綠體B.細胞核、線粒體C.核糖體、葉綠體D.葉綠體、線粒體

（2）下列與細胞質(zhì)基因無關(guān)的性狀為（）

　A.紫茉莉的花B.高粱的雄性不育C.藏報春花的綠葉D.酵母菌的菌落

（3）在形成卵細胞的減數(shù)分裂中細胞質(zhì)的遺傳物質(zhì)分配特點是（）

　①有規(guī)律分配?、陔S機分配?、劬确峙洹、懿痪确峙?/p>

　A.①③　B.②③　C.②④　D.①④

（4）一玉米雄性不育植株用恢復系（基因純合）花粉授粉，F(xiàn)1的基因型和表現(xiàn)型分別是（）

　A.S(Rr)、雄性可育　B.N(RR)、雄性可育C.N(Rr)、雄性不育　D.S(rr)、雄性不育

（5）一對相對性狀甲性狀和乙性狀為細胞質(zhì)遺傳，下列四種遺傳符合細胞質(zhì)遺傳的特點的是（）

　A.♀甲╳♂乙→F1呈甲性狀B.♀甲╳♂乙→F1呈乙性狀

C.♀乙╳♂甲→F1呈甲性狀D.♀乙╳♂甲→F1呈乙性狀　

（6）基因是由（）

A.編碼區(qū)和非編碼區(qū)組成B.外顯子和內(nèi)含子兩部分組成

C.RNA聚合酶結(jié)合位點、外顯子、內(nèi)含子組成　D.RNA聚合酶結(jié)合位點、外顯子組成

（7）真核細胞的一個基因只能編碼一種蛋白質(zhì)，以下說法正確的是（）

A.它的編碼區(qū)有一個外顯子和一個內(nèi)含子　B.它的編碼區(qū)一個外顯子和多個內(nèi)含子

C.它的編碼區(qū)有多個外顯子和一個內(nèi)含子　D.它的編碼區(qū)含有多個外顯子和內(nèi)含子

（8）下列哪項是原核生物表達調(diào)控的特征（）

A.翻譯的模板是轉(zhuǎn)錄后經(jīng)加工的mRNA　B.轉(zhuǎn)錄完畢后再進行翻譯

C.轉(zhuǎn)錄和翻譯同時進行　D.基因表達調(diào)控的結(jié)果是產(chǎn)生了細胞的分化

（9）基因的重要功能是（）

A.儲存、傳遞遺傳信息　B.表達遺傳信息　C.能產(chǎn)生突變決定生物性狀　D.A.B.C.三項

（10）含有細胞質(zhì)基因的是（）

①染色體?、诤颂求w　③線粒體?、苋~綠體?、葙|(zhì)粒

A.①B.③④C.②③④D.③④⑤

答案：1.D　2.A　3.C　4.A　5.C　6.A　7.D　8.C　9.D　10.D