基因与基因工程

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1、2基因与基因工程基因与基因工程一、考纲要求：原核细胞的基因结构属 B 级，真核细胞的基因结构属 B 级要求，人类 基因组研究属 A 级要求，基因工程的基本内容（基因操作的工具、基因操作的基本步 骤）属 B 级，基因工程的成果和发展前景属 A 级要求。 二、高考分析： 2006 年考了一道选择题和一道非选择题，共 10 分；2005 年共考了 11 分，也是一 道单选题，一道非选择题；2004 年只考 2 分，一道单选题。依据出题趋势，2007 年很 可能还考 10 分左右，一道选择题，重点考基因结构的理解或基因组计划的理解；一道 非选择题，考查基因工程，题干信息往往来自最新科技，即热点问题，但

2、落点还会在 课本上。 附：1.20062006 年江苏卷：年江苏卷：我国科学家运用基因工程技术，将苏云金芽孢杆菌的抗虫 基因导人棉花细胞并成功表达，培育出了抗虫棉。下列叙述不正确的是A基因非编码区对于抗虫基因在棉花细胞中的表达不可缺少B重组 DNA 分子中增加一个碱基对，不一定导致毒蛋白的毒性丧失C抗虫棉的抗虫基因可通过花粉传递至近缘作用，从而造成基因污染D、转基因棉花是否具有抗虫特性是通过检测棉花对抗生素抗性来确定的 【答案答案】D 【分析分析】课本中指出：非编码区虽然不能编码蛋白质，但是对于遗传信息的表达是不 可缺少的。所以非编码区增加一个碱基对不一定导致毒蛋白的毒性丧失，因为非编码 区不

3、能编码蛋白质，转基因棉花是否具有抗虫特性是通过让棉红铃虫来食用棉花的叶 片来检测的。检测棉花对抗生素抗性是来确定目的基因是否进入到了受体细胞。所以 答案选 D。 【高考考点高考考点】考查的考点是：基因的结构、基因工程简介。2.20062006 年江苏卷年江苏卷 4141(8 分)基因工程又叫基因拼接技术。(1)在该技术中，用人工合成方法获得目的基因的途径之一是：以目的基因转录的 为模板， 成互补的单链 DNA，然后在酶的作用下合成 。(2)基因工程中常用的受体细胞有细菌、真菌、 。若将真核基因在原核细胞中 表达，对该目的基因的基本要求是 。(3)假设以大肠杆菌质粒作为运载体，并以同一种限制性内

4、切酶切割运载体与目的基 因，将切割后的运载体与目的基因片段混合，并加入 DNA 连接酶。连接产物至少有 种环状 DNA 分子，它们分别是 。 答案：(1)信使 RNA(mRNA)逆转录(反转录)双链 DNA(目的基因)(2)动植物细胞、除去内含子(3)3 运载体自连的、目的基因片段自连的、运载体与目的基因片段相连的环状DNA 分子 【分析分析】真核细胞的基因中有内含子，在转录过程中内含子和外显子都要转录，在形 成成熟 NRA 时，要把与内含子相应的 RNA 片断切除掉，而原核细胞中没有这类酶， 所以若将真核基因在原核细胞中表达，先要把真核细胞基因的内含子去掉。当把切割3后的运载体与目的基因片段

5、混合，在加入 DNA 连接酶后，有可能是两个目的基因片段 相连成一个环状 DNA，或是可能是一个目的基因片段与运载体相连成一个环状 DNA 或是两个运载体相连，所以会产生三种环状 DNA 分子。 3.2005 年江苏 16：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4.2005 年江苏年江苏 38（9 分）：分）：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

6、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”

7、，原因是 。 命题意图：命题意图：本题考查的知识点是基因工程和细胞质遗传的特点。 解析：解析：（1）目的基因和运载体结合之前，要用同一种限制性内切酶分别切割质粒和目 的基因，使其产生相同的黏性末端，将切下的目的基因的片断插入质粒的切口处，再 加入适量的 DNA 连接酶（连接部位是磷酸二脂键） ，质粒的黏性末端与目的基因 DNA 片 段的黏性末端就可以黏合，形成重组 DNA。 （2）获得有抗除草剂特性的转基因植株，看 作杂合子，抗除草剂性状为显性，不抗除草剂性状为隐性，该转基因植株（Aa）自交 F1 代中，由于雌雄配子各有 l2 含抗除草荆基因；受精时，雌雄配子随机结合，所以 具有抗除草剂特性的

8、植株占总数的 3/4。 （3）把目的基因导入叶绿体 DNA 中，由于是属 于细胞质遗传，目的基因主要存在于卵细的胞细胞质中，精子细胞只含有极少量细胞 质，因此不会通过花粉传递给下一代造成“基因污染” 。 答案：(1)限制性内切酶 碱基互补配对(2)34 雌雄配子各有 12 含抗除草剂基因； 受精时，雌雄配于随机结合 (3)叶绿体遗传表现为母系遗传，目的基因不会通过花粉 传递并在下一代中显现出来5.2004 年江苏年江苏 26：植物学家在培育抗虫棉时，对目的基因（从哪来的？）作了适当的 修饰，使得目的基因在棉花植株的整个生长发育期都表达，以防止害虫侵害。这种对 目的基因所作的修饰发生在 A内含子

9、 B外显子 C编码区 D、非编码区4三、回归课本及例题讲解：三、回归课本及例题讲解：（一）基因的结构（一）基因的结构 1、 原核细胞的基因结构 由编码编码区和非编码非编码区构成 编码区上游的非编码区中有RNA 聚合酶聚合酶酶的结合位点，整个编码区碱基序 列能够编码蛋白质。 例题：如右图所示，大肠杆菌质粒中有 a、b、c 等基因，下列有关叙述中不正确的是 A组成 a、b、c 的基本单位相同 Ba、b、c 中都有非编码区和编码区 C C、若利用某药物阻止、若利用某药物阻止 a a 基因的表达，则基因的表达，则 b b、c c 也不能表也不能表 达达 Da、b、c 基因的遗传不遵循孟德尔遗传规律 2

10、、 真核细胞的基因结构 由编码区和非编码区构成 编码区中能够编码蛋白质的碱基序列叫外显子，编码区可分为外显子外显子和和内含子内含子， 外显子与内含子相间相间排列。 3、 真核细胞的基因结构与原核细胞的基因结构比较 相同点：都有编码区和非编码区，编码区上游都有 RNA 聚合酶聚合酶的结合位点。 不同点：真核细胞的基因结构比原核细胞的基因结构更复杂复杂，真核细胞的基因结 构可分为外显子和内含子，而原核细胞的基因结构不分为外显子和内含子。 例题：基因是由 ( A ) A.编码区和非编码区两部分组成 B外显子和内含子两部分组成 C.与 RNA 聚合酶结合位点、外显子、内含子组成 D.与 RNA 聚合酶

11、结合位点、外显子组成 4、关于基因结构中的几点说明关于基因结构中的几点说明 (1)终止子位于 DNA 上，确切地说是属于非编码区的核苷酸序列。它特殊的碱基排 列顺序能够阻碍 RNA 聚合酶的移动，并使其从 DNA 模板链上脱离下来，从而使转工具步骤单位结构真核生物原核生物基因工程基因工程基因基因核苷酸核苷酸现代技术5录工作结束。终止密码子位于 mRNA 上，共有三种：UAA、UAG、 UGA。这三种 核苷酸不能决定氨基酸为“无字义密码，也就是终止密码子。表明一条肽链已经翻译 完成。(2)关于非编码序列对于原核细胞基因的结构，非编码序列包括编码区上游和下游的核苷酸序列。而对 于真核细胞基因结构中

12、，不能编码蛋白质的序列不仅包括编码区上游和下游的核苷 酸序列，还包括编码区中内含子。 (3)关于内含子、外显子：因为真核细胞基因中的编码区是间隔的、断裂的，所以才 有外显子和内含子一说。对于原核细胞基因来说，编码区是连续的，都能编码蛋 白质。所以就根本不存在外显子和内含子这两个概念。 （二）基因工程（二）基因工程 1 1、基因工程的概念：、基因工程的概念：又叫_基因拼接基因拼接_技技术或 DNA 重组技术。它是按照人们意愿，把 一种生物的基因导入到另一种生物的细胞中，定向的改变生物性状。 2 2、基因操作的工具、基因操作的工具 （1）基因的剪刀剪刀_限制性内切酶。 （2）基因的_针线针线_DN

13、A 连接酶。 （3）基因的_运输工具运输工具_运载体。 3 3、基因操作的基本步骤、基因操作的基本步骤 （1）提取目的基因目的基因_直接分离基因和人工合成基因。 （2）目的基因与运载体运载体_结合使目的基因载入到运载体中，形成重组 DNA。 （3）将目的基因导入_受体受体_细胞常采用显微注射技术和感染法 （4）目的基因的检测检测_与表达据运载体上的标记基因判断导入与否，据受体细胞 表现出特定的性状，判断目的基因表达与否。 4 4、基因工程的成果与发展前景、基因工程的成果与发展前景 （1）医药卫生：生产基因工程药品；基因诊断（基因诊断（DNADNA 探针）探针） ；基因治疗。；基因治疗。 （2）

14、农牧业及食品工业：农业上获得具抗性能力抗性能力的新品种；畜牧养殖业培养优良品种 的转基因动物转基因动物；食品业为人类开辟新的食物新的食物来源。 （3）环境保护：环境监测；环境的净化环境监测；环境的净化 例题：科学家将人的生长素基因与大肠杆菌的 DNA 分子进行重组，并成功地在大肠杆 菌中得以表达。过程如下图，据图回答： (1)人的基因之所以能与大肠杆菌的 DNA 分子进行重组，原因是 (2)过程表示的是采取 的方法来获取目的基因。其过程是（用图解表达）： 。 (3)图中(3)过程用人工方法，使体外重组的 DNA 分子转移到受体细胞内，主要是借鉴细 菌或病毒 细菌的途径。一般将受体大肠杆 菌用

15、处理，以增大 的通透性，使 含有目的基因的重组质粒容易进入受体细胞。(4)检测大肠杆菌 B 是否导入了质粒或重组质 粒，可采用的方法是 ，理由：6。(5)如果把已经导入了普通质粒 A 或重组质粒的大肠杆菌，放在含有四环素的培养基上 培养，发生的现象是 ，原因是： 答案：（1） 人的基因与大肠杆菌 DNA 的组成成分相同，结构相同(2) 反转录法(逆转录法) (3)侵染 CaCl2 细胞壁 (4)将得到的大肠杆菌 B 涂布在一个含有氨苄青霉素的培养基上，能够生长的，说明已 导入了质粒 A 或重组质粒，反之则没有导入。 因为普通质粒 A 和重组质粒上都有抗 氨苄青霉素基因 (5)有的能生长，有的不能生长 导入普通质粒 A 的细菌能生长， 因为普通质粒 A 上有四环素抗性基因；导入重组质粒的细菌不能生长，因为目的基因 正插在四环素抗性基因中，破坏了其结构和功能。四、热点问题：有关基因、基因工程方面四、热点问题：有关基因、基因工程方面 4 41 1 基因芯片基因芯片: :基因芯片是用点阵或印刷技术排放数千种种 DNA 探针，再经过处理，就成 了基因芯片。 固定在基因芯片上的各个探针是已知碱基序列的单链单链 DNA，检测时取患 者的相