《临门一脚高考生物三轮考前重点专题突破课件：专题二基因结构与基因工程课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《临门一脚高考生物三轮考前重点专题突破课件：专题二基因结构与基因工程课件（51页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、小专题二 基因结构与基因工程核心考点整合考点整合一:基因的结构1.原核细胞和真核细胞的基因结构的比较项目原核基因真核基因结构 示意 图 非编 码区结构位于编码区的上游和 下游，有调控序列作用调控序列能调控遗传 信息的表达编 码 区结构编码区是连续 的，无外显 子和内含子 之分编码区是间隔的， 不连续的，分为 能编码蛋白质的 外显子和不能编 码蛋白质的内含 子作用 编码蛋白质外显子编码蛋白质相 同 点在结构上均有编码区和起调控作用的非 编码区；都能储存、传递和表达遗传 信息，决定生物性状，且可发生突变； 非编码区均位于编码区的上游和下游 ，有调控序列，能调控遗传信息的表达2.人类基因组的研究(1
2、)人类基因组:是指人体DNA分子所携带的全部遗传信息(2)人的单倍体基因组:由24条双链DNA分子组成(22条常染色体DNA和XY性染色体DNA)(3)人类基因组计划:分析测定人类基因组的核苷酸序列(4)人类基因组计划主要内容:绘制人类基因组的四张图,即遗传图序列图转录图和物理图(5)研究人类基因组的意义对于各种疾病,尤其是各种遗传病的诊断治疗具有划时代的意义对于进一步了解基因表达的调控机制细胞的生长分化和个体发育的机制,以及生物的进化等也具有重要的意义特别提示1.非编码区和非编码序列的联系与区别非编码序列包含非编码区,但非编码区不包括真核基因的内含子(非编码序列)对真核细胞基因结构而言,非编
3、码序列包含非编码区和编码区中的内含子对原核细胞基因结构而言,非编码序列即为非编码区特别注意:虽然终止密码子不能编码蛋白质,但由于它位于mRNA上,因此与它对应的脱氧核苷酸序列位于基因的编码区2.基因结构中的相关计算原核细胞基因结构中编码区所含的碱基对数=编码的氨基酸数3真核细胞基因结构中外显子所含的碱基对数=编码的氨基酸数3,而编码区所含的碱基对数不等于外显子所含的碱基对数,还应加上内含子的碱基对数;真核细胞基因结构中外显子数=内含子数+1【典例1】 下图为真核生物细胞基因结构示意图,图中属于编码序列的部分和变异后会导致该基因关闭的部分分别是( )A. df c B. ceg aC. ceg
4、b D. abdfh a解析 真核细胞基因结构中的非编码区和编码区中的内含子属于非编码序列,编码序列只有编码区中的外显子cega是RNA聚合酶结合位点,一旦变异将不能被RNA聚合酶识别,导致该基因关闭,故B正确答案 B【互动探究1】 (2011河南实验中学月考)下列有关基因结构和功能的叙述中,错误的是( )A.非编码区是DNA上不具有遗传效应的片段B.核基因和质基因都可以发挥遗传效应C.编码区和非编码区碱基的改变都属于基因突变D.RNA聚合酶结合的位点属于调控遗传信息表达的核苷酸序列解析 本题主要考查基因的结构与功能,理解“具有遗传效应的片段到底是什么”是解答本题的关键点由基因的定义“基因是具
5、有遗传效应的DNA片段”可知,非编码区属于基因上的结构,因此也具有遗传效应(调控作用),故A错误无论是编码区还是非编码区碱基的改变,都属于基因结构中碱基的改变,因此属于基因突变,故C正确RNA聚合酶结合的位点位于非编码区,因此属于调控遗传信息表达的核苷酸序列,故D也正确答案 A考点整合二:基因工程重点问题辨析1.基因工程的主要理论基础(1)目的基因与运载体有着相同的基本结构四种脱氧核苷酸缩合而成的双螺旋结构,保证了不同生物的DNA分子可以“拼接”到一起;(2)所有生物共用一套密码子,保证了目的基因在不同的宿主细胞内表达出相同的产物2.限制性内切酶和DNA连接酶的作用部位限制性内切酶和DNA连接
6、酶的作用部位都是由磷酸和脱氧核苷酸形成的磷酸二酯键3.获获取目的基因的方法比较较4.目的基因的“检测检测 ”与“表达”的比较较目的基因的检测目的基因的表达 检 测 项 目目的基因是否已被导 入受体细胞目的基因是否完 成了转录和翻 译过程检 测 指 标检测受体细胞是否 表现出标记基因所 控制的性状；用 含目的基因的DNA 探针检测 受体细胞 中是否含目的基因 片段检测受体细胞是 否表现出目的 基因所控制的 性状，或合成 了与目的基因 对应的产物【典例2】 (2010江苏生物，27)下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请回答下列问题：限制 酶Bam
7、HHind EcoRSma识别 序列 及切割 位点GGATC C C CTAGGAAGCT T T TCGAAGAATT CC TTAAGCCCGGG GGGCCC(1)一个图1所示的质粒分子经Sma切割前后,分别含有_个游离的磷酸基团(2)若对图中质粒进行改造,插入的Sma酶切位点越多,质粒的热稳定性越_(3)用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒,不能使用Sma切割,原因是_ 02高Sma会破坏质粒的抗性基因外源DNA中的目的基因(4)与只使用EcoR相比较较,使用BamH和Hind两种限制酶同时处时处 理质质粒外源DNA的优优点在于可以防止_(5)为为了获获取重组质组质 粒,将切割后的质质
8、粒与目的基因片段混合,并加入_酶(6)重组质组质 粒中抗生素抗性基因的作用是为为了_质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化DNA连接鉴别和筛选含有目的基因的细胞(7)为了从cDNA文库中分离获取蔗糖转运蛋白基因,将重组质粒导入丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体,然后在_的培养基中培养,以完成目的基因表达的初步检测蔗糖为唯一含碳营养物质 解析 本题综合考查基因工程的过程及应用(1)质粒是双链环状DNA分子,在Sma切割前没有游离的磷酸基因,Sma作用于两个核苷酸之间的磷酸二酯键,切割产生的DNA片段末端是平末端,因而质粒经切割后含有2个游离的磷酸基因(2)质粒的热稳定性主要由氢键的数量决定,氢键
9、数量越多,质粒的热稳定性越高,反之则低,DNA分子中A与T之间存在2个氢键,C与G之间存在3个氢键,因此DNA分子中GC碱基对越多,热稳定性就越高,Sma识别CCCGGG序列,并在C和G之间将这段序列切开,也就是质粒中Sma酶切位点越多,GC碱基对越多,热稳定性越高 (3)据图1可知,Sma切割的位点在抗生素抗性基因之中,抗生素抗性基因是标记基因,应尽量避免破坏,据图2可知Sma切割的位点在目的基因之中,破坏了目的基因,所以不能使用Sma切割(4)用同种限制酶切割后的质粒和目的基因,在基因表达载体构建时,常形成三种直接方式,其中目的基因与目的基因的连接质粒与质粒的连接是无效的连接,用两种限制酶
10、可避免此类现象 (5)基因表达载体的构建过程中需加DNA连接酶,连接脱氧核糖和磷酸(6)抗生素抗性基因属于标记基因,供重组DNA的鉴定和选择(7)目的基因是蔗糖转运蛋白基因,将其导入丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体后,应进行目的基因的检测与鉴定,可根据受体细胞是否含有蔗糖转运蛋白,即是否具备吸收蔗糖的能力判断基因工程是否成功,因而可在含有蔗糖(唯一碳源)的培养基中培养【互动探究2】 转基因抗病香蕉的培育过程如图所示质粒上有Pst Sma、EcoR、Apa等四种限制酶切割位点请回答:(1)构建含抗病基因的表达载载体A时时,应选应选 用限制酶_,对对_进进行切割(2)培养板中的卡那霉素会抑制香蕉愈
11、伤组织细伤组织细 胞的生长长,欲利用该该培养基筛选筛选 已导导入抗病基因的香蕉细细胞,应应使基因表达载载体A中含有_作为标记为标记 基因Pst、EcoR含抗病基因的DNA质粒抗卡那霉素基因 (3)香蕉组织细组织细 胞具有_,因此,可以利用组织组织 培养技术术将导导入抗病基因的香蕉组织细组织细 胞培育成植株图图中依次表示组织组织 培养过过程中香蕉组织细组织细 胞的_过过程全能性脱分化再分化解析 本题考查基因工程的有关知识,准确地进行“图文”转化,是解答此题的关键(1)从图可看出,只有用PstEcoR这两种酶切割,才能保持抗病基因结构的完整性,所以构建含抗病基因的表达载体A时,应选用限制酶PstE
12、coR,对含抗病基因的DNA和质粒进行切割(2)卡那霉素能抑制香蕉愈伤组织细胞的生长,欲利用该培养基筛选已导入抗病基因的香蕉细胞,应使表达载体A中含有抗卡那霉素基因,以此作为标记基因 (3)香蕉组织细胞具有全能性,因此,可以利用组织培养技术将导入抗病基因的香蕉组织细胞培育成植株图中和依次表示组织培养过程中香蕉组织细胞的脱分化和再分化过程考点整合三:基因治疗与基因诊断基因治疗是把健康的外源基因导入含有缺陷的细胞中,让健康基因表达出正常的性状,从而达到治疗疾病的目的而基因诊断是用放射性同位素荧光分子等标记的DNA分子作探针,利用DNA分子杂交原理,鉴定被检测标本上的遗传信息,达到检测疾病的目的区分
13、二者的关键是看其主要目的:前者主要目的是治疗疾病,后者主要目的是检测疾病【典例3】 (2011衡水中学月考)下列不属于基因工程在医药卫生方面应用的是( )A.用基因拼接技术培育出含乙肝病毒表面抗原的酵母菌,进而生产出乙肝酵母重组疫苗B.用含甲型H1N1流感病毒碱基序列的DNA探针,检测发热病人体内是否含甲型H1N1流感病毒C.用带有半乳糖苷转移酶基因的噬菌体侵染患者的离体细胞,治疗半乳糖血症D.用基因拼接技术培育出含鸡蛋白基因的酵母菌,然后生产人类需要的卵清蛋白解析 本题主要考查基因工程在医药卫生方面的应用基因工程在医药卫生方面的应用主要包括生物制药基因诊断基因治疗三方面A中反映的是基因工程在
14、生物制药中的应用;B中反映的是基因工程在基因诊断中的应用;C中反映的是基因工程在基因治疗中的应用;而用含鸡蛋白基因的酵母菌生产卵清蛋白,属于基因工程在食品工业方面的应用答案 D【互动探究3】 (2010安徽理综)2008年诺贝尔化学奖授予了“发现和发展了水母绿色荧光蛋白”的三位科学家将绿色荧光蛋白基因的片段与目的基因连接起来组成一个融合基因,再将该融合基因转入真核生物细胞内,表达出的蛋白质就会带有绿色荧光绿色荧光蛋白在该研究中的主要作用是( )A.追踪目的基因在细胞内的复制过程B.追踪目的基因插入到染色体上的位置C.追踪目的基因编码的蛋白质在细胞内的分布D.追踪目的基因编码的蛋白质的空间结构解
15、析 本题以科技前沿为背景考查基因工程在实践中的应用水母的绿色荧光蛋白的应用,就像同位素示踪法一样,可以借助绿色荧光蛋白来追踪目的基因编码的蛋白质在细胞内的分布,从而直观地揭示微观世界中物质的运动规律答案 C高考链接1.(2010全国,5)下列叙述符合基因工程概念的是( )A.B淋巴细胞与肿瘤细胞融合,杂交瘤细胞中含有B淋巴细胞中的抗体基因B.将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌,获得能产生人干扰素的菌株C.用紫外线照射青霉菌,使其DNA发生改变,通过筛选获得青霉素高产菌株D.自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其DNA整合到细菌DNA上解析:基因工程是在生物体外,通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”,对
