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1、2012 届高考生物第一轮总复习教案:遗传与基因工程高考生物第一轮总复习讲座之七【教学内容】第三：遗传与基因工程第三节基因表达的调控 第四节基因工程简介【重点与难点】重点：原核生物基因表达调控的原理，基因操作的工具和基本步骤。难点：原核生物基因表达调控的原理，限制酶和运载体的作用及基因操作的基本步骤。【延伸与拓展】第三节：基因表达的调控生物体的每一个细胞中都含有本物种的一整套基因，因此，多细胞生物体的每个细胞都具有能够将它所具有的每个基因都表达出、并且发育成一个完整的生物体的潜能，这就是细胞的全能性。但生物细胞内的一整套基因并不是同时都在表达，这是因为，在细胞内存在着对基因表达的调控机制，基因
2、能够有序地表达。一、原核生物基因表达的调控实验现象：将大肠杆菌接种到无葡萄糖而只有乳糖培养基中，大肠杆菌就会合成并分泌出大量的“半乳糖苷酶” ，这种酶可以将培养基中的乳糖分解成葡萄糖和半乳糖，从而加以利用。如果将大肠杆菌生活环境中的乳糖除去，半乳糖苷酶的合成就立即停止。结果分析：大肠杆菌这种原核生物是否能够合成半乳糖苷酶，取决于周围环境中有无乳糖。而半乳糖苷酶的合成是受特定的基因半乳糖苷酶基因控制的。因此，乳糖诱导了半乳糖苷酶基因的表达，从而合成了分解乳糖的半乳糖苷酶。那么，这个调控过程到底是怎样的呢？基因表达的调控机理：在大肠杆菌的 DNA 分子上，与乳糖代谢有关的脱氧核苷酸序列及功能如教材
3、 P3 图 312，其调控流程如下：通过大肠杆菌乳糖代谢的调控过程，可以看出其对环境的适应性，这一适应性又称应激性，是生物在长期的进化过程中形成的，由遗传物质决定的。二、真核生物基因表达的调控真核生物基因的核苷酸序列也分为调控基因和结构基因，这一点是与原核生物相似的，真核生物基因的表达过程亦与原核生物有许多点，但也有区别：原核生物的基因表达过程为：真核生物的基因表达过程为： 可以看出，两者的不同点是：原核生物转录产生的 RNA 不需加工，直接翻译蛋白质，且边转录边翻译；而真核生物由 DNA 转录的RNA 则需经加工，形成成熟的 RNA 才能翻译成蛋白质，且转录在细胞核中、翻译在细胞质中（核糖体
4、内） ，因而其转录和翻译有时间与空间上的的分隔。多细胞的真核生物在个体发育过程中，基因在各个细胞中不是均等地表达，而是有特异性地表达，从而引起细胞的分化，这是由于在多种因素的影响下、在不同的细胞中关闭或开启某些基因所造成的。第四节：基因工程简介一、基因工程的基本内容1 概念：基因工程又叫做基因工程技术或 DNA 重组技术，就是按照人类的要求，把一种生物的个别基因复制出，加以修饰改造，然后导入另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。2 基因操作的工具：基因工程是在 DNA 分子水平上进行设计和施工，即对 DNA 分子进行剪切和拼接其主要工具有：（1）基因剪刀：限制性内切酶，简称限制酶。这种
5、酶主要存在于微生物中，由于每种限制酶能识别特定的核苷酸序列，因此，限制酶能在特定的切点上切割 DNA 分子。（2）基因针线：DNA 连接酶，用它可以将两个 DNA 分子的互补的碱基连接起，同时还要将两个 DNA 分子的“ 磷酸脱氧核糖”连接起。（3）基因运输工具：运载体，借助运载体将外的目标基因送入受体细胞。作为运载体要符合以下三个条：第一，能在宿主细胞中复制并稳定地保存；第二，具有多个限制酶切点，以便与外基因连接；第三，具有标记基因，便于筛选，质粒、噬菌体及动植物病毒常被用作运载体。3基因操作的步骤：（1）提取目的基因 （2）目的基因与运载体结合用同一种限制酶去切割质粒和目的基因，加入 DN
6、A连接酶，形成重组 DNA 分子（3）将目的基因导入受体细胞借鉴细菌或病毒侵染细胞的方法进行。（4）目的基因的检测和表达检测：根据受体细胞是否具有某些标记基因判断。表达：受体细胞表现出特定的性状。二、基因工程的成果与发展前景1 基因工程与医药卫生生产基因工程药品：如，将胰岛素基因导入大肠杆菌，生产胰岛素。基因诊断与治疗：用带同位素或荧光标记的 DNA 做探针，利用 DNA 分子杂交原理检测被测标本的遗传信息，检测病症。2 基因工程与农牧业、食品工业农业：获得高产、稳产、品质优良的农作物，如：向日葵豆培育抗逆性的作物品种，如：抗虫棉畜牧养殖业：改善动物的优良品种，如：超级绵羊食品工业：开辟食物，
7、如：用大肠杆菌或酵母生产蛋白3 基因工程与环境保护环境监测：用 DNA 探针检测饮用水中的病毒含量净化环境：用假单孢杆菌分解石油【例题精讲】例一 在大肠杆菌的乳糖代谢中，若调节基因突变，造成阻抑物缺乏，与乳糖分解代谢有关的酶能合成吗？为什么？若启动子或操纵基因突变，结果如何？解析：本题主要考查原核生物基因表达调控的知识。当阻抑物缺乏时，无论是否有乳糖，均不会阻抑 RNA 聚合酶与启动子的结合，因此，结构基因可以工作，合成与乳糖分解代谢有关的酶。若启动子发生突变，无论阻抑物是否与操纵基因结合，RNA 聚合酶都不能与启动子的结合，因此结构基因无法工作，不能合成与乳糖分解代谢有关的酶。若操纵基因突变
8、，则阻抑物无法与之结合，因此，RNA 聚合酶随时可以与启动子的结合，使结构基因工作，合成与乳糖分解代谢有关的酶。因此，本题的答案是：能；因阻抑物缺乏时，RNA 聚合酶随时可以与启动子的结合，而使结构基因转录成 RNA，进而翻译成蛋白质，即产生乳糖分解代谢有关的酶；启动子发生突变，则不能合成与乳糖分解代谢有关的酶；若操纵基因突变，能产生与乳糖分解代谢有关的酶。例二 下列关于基因工程技术的叙述，正确的是（）A 重组 DNA 技术所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体B 所有限制酶都只能识别同一种按规定的核苷酸序列选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细胞繁殖快D 只要目的基因进入了受体细胞就能成功实现
9、表达解析：本题主要考查有关基因工程中有关操作工具、目的基因表达等知识基因操作的工具有限制酶、连接酶；一种限制酶只能识别一种核苷酸序列，不同的限制酶识别的核苷酸序列不同；运载体是运输工具，目的基因进入受体细胞后，只有当受体细胞表达出目标性状，才能说明成功实现基因表达；导入受体细胞中的目的基因是为了表达、生产目的基因转录和翻译的产物，因此，能够快速繁殖是作为受体细胞的重要条。因此，本题的答案是：。【同步练习】一、选择题1DNA 复制、转录和翻译分别形成（）ADNA、RNA、蛋白质BRNA、DNA、多肽RNA、DNA、核糖体DRNA 、DNA 、蛋白质2 若基因中四种脱氧核苷酸的排列顺序发生变化，那
10、么这种变化不可能导致（）A 遗传性状的变化B 遗传信息的变化遗传密码的变化D 遗传规律的变化3 如果 DNA 分子的链中的 AT/ G=a,那么由该 DNA 转录而成的 RNA 中 AU/G 的比值为（）Aa B1/ a 1D（11/ a ）4 下列哪项是原核生物基因表达调控的特征（）A 翻译的模板是转录后经过加工的信使 RNAB 转录完毕后便进行翻译基因表达调控的结果是产生了细胞分化D 转录和翻译同时进行生物的每个细胞都含有一整套该物种的基因，对这些基因的表述正确的是（）A 整套基因同时表达B 每种基因时时开启着可随特定情况开启或关闭某些基因D 一旦开启就不能关闭6 在大肠杆菌体内半乳糖苷酶
11、的合成过程中，相关基因的作用顺序是（）A 调节基因、结构基因、操纵基因B 调节基因、操纵基因、结构基因结构基因、调节基因、操纵基因D 调节基因、操纵基因、启动子、结构基因7 在真核生物的核糖体上，翻译合成蛋白质的模板信使 RNA 的是（）A 染色体上的 DNA 直接转录形成 RNAB 剪切掉内含子转录部分的 RNA由内含子转录部分拼接成的 RNA D 由外显子直接转录形成的 RNA8 实施基因工程的最终目的是（）A 定向提取生物体的 DNA 分子 B 定向地对DNA 分子进行人工剪切在生物体外对 DNA 分子进行改造D 定向地改造生物的遗传性状9 下列哪项不是基因工程中经常使用的用运载目的基因
12、的运载体A 细菌质粒B 噬菌体动植物病毒D 细菌核区的 DNA10 将牛的生长激素基因和人的生长激素基因，用显微注射技术分别注入小鼠的受精卵中，从而获得了“超级鼠” 。此项技术遵循的原理是（）A 基因突变DNARNA蛋白质 B 基因工程RNARNA蛋白质细胞工程DNARNA蛋白质D 基因工程DNARNA蛋白质11 应用基因工程技术诊断疾病的过程中必须使用基因探针才能达到检测疾病的目的，这里的基因探针是指A 用于检测疾病的医疗器械B 用放射性同位素或荧光分子等标记的 DNA 分子合成 球蛋白的 DNAD 合成苯丙羟化酶的 DNA片断12 在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补的步骤是A 人工合成
13、目的基因B 目的基因与运载体结合将目的基因导入受体细胞D 基因的检测和表达二非选择题13 下图是科学家根据实验提出的一个真核生物的基因调控系统模型，仔细分析后回答下列问题：（1）同原核生物大肠杆菌的基因表达机制相比较，图中的整合基因相当于原核生物的，其功能是，感受器相当于原核生物的，它的功能是。（2）从图中可看出：真核生物的基因调控信号自体内的，它和膜上的受体结合后，作用感受基因，从而激活整合基因，整合基因形成的产物可解除感受器对结构基因的抑制，从而开始转录。【练习答案】1A2D3A4D 6D7B 8D9D10D11B1213（1）调节基因；合成活化物；操纵基因；控制结构基因的转录。（2）激素。
