2019-2020年高三生物二輪復習 基因的結(jié)構(gòu)與基因工程教案 人教版.doc

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2019-2020年高三生物二輪復習 基因的結(jié)構(gòu)與基因工程教案 人教版 【本章知識框架】 【疑難精講】 1．外顯子與內(nèi)含子 一般來說，結(jié)構(gòu)基因都是由外顯子和內(nèi)含子組成，但是，外顯子和內(nèi)含子的關(guān)系不是完全固定不變的。有時同一條DNA鏈上的某一段DNA序列，當它作為編碼某多肽鏈的基因時是外顯子，而作為編碼另一多肽鏈的基因時，則是內(nèi)含子，結(jié)果是同一基因可以同時轉(zhuǎn)錄為兩種或兩種以上的mRNA。 2．原核細胞的基因結(jié)構(gòu)與真核細胞的基因結(jié)構(gòu)的異同點 原核細胞的基因 真核細胞的基因 不同點 編碼區(qū)連續(xù)；結(jié)構(gòu)簡單 編碼區(qū)有間隔，不連續(xù)；結(jié)構(gòu)復雜 相同點 都有編碼區(qū)和非編碼區(qū)；編碼區(qū)都有調(diào)控遺傳信息表達的核苷酸序列；編碼區(qū)上游都有與RNA聚合酶結(jié)合的位點 3．基因組與染色體組密切相關(guān) 一個染色體組攜帶著生物生長發(fā)育、遺傳變異的全部信息，可稱為基因組。 人類基因組計劃為什么要測定24條染色體？人類體細胞共有23對染色體，其中有22對染色體，它們的形態(tài)、大小基本相同，另有兩條性染色體，其形態(tài)、結(jié)構(gòu)有較大的差別，其基因和堿基排列順序有明顯的不同，所以人類單倍體基因組由22條常染色體DNA分子和X、Y兩條性染色體DNA分子組成。 4．基因工程的概念 基因工程的別名 基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù) 操作環(huán)境 生物體外 操作對象 基因 操作水平 DNA分子水平 基本過程 剪切→拼接→導入→表達 結(jié)果 人類需要的基因產(chǎn)物 5．基因工程中的運載體 在基因操作過程中使用運載體有兩個目的：一是作為運載工具，將目的基因轉(zhuǎn)移到宿主細胞中去；二是利用它在宿主細胞內(nèi)對目的基因進行大量的復制。現(xiàn)在所用的運載體主要有兩類；一類是細菌細胞質(zhì)的質(zhì)粒，它是一種相對分子質(zhì)量較小、獨立于染色體DNA之外的環(huán)狀DNA（一般有1～200kb左右，kb為千堿基對），有的細菌中有一個，有的細菌中有多個。質(zhì)粒通過細菌間的接合由一個細菌向另一個細菌轉(zhuǎn)移，可以獨立復制，也可整合到細菌染色體DNA中，隨著染色體DNA的復制而復制。另一類運載體是噬菌體或某些病毒等?，F(xiàn)在人們還在不斷尋找新的運載體，如葉綠體或線粒體DNA等也可能成為運載體。 作為運載體必須具備三個條件：（1）能在宿主細胞中保存下來并大量復制。（2）有多個限制酶切點，而且每種酶的切點最好只有一個，如大腸桿菌pBR332就有多種限制酶的單一識別位點，可適于多種限制酶切割的DNA插入。（3）有一定的標記基因，便于進行篩選。如大腸桿菌pBR332質(zhì)粒攜帶氨芐青霉素抗性基因和四環(huán)素抗性基因，就可以作為篩選的標記基因。一般來說，天然運載體往往不能滿足上述要求，因此需要根據(jù)不同的目的和需要，對運載體進行人工改建?，F(xiàn)在所使用的質(zhì)粒載體幾乎都是經(jīng)過改建的。 【學法指導】 本部分復習2～3課時，復習該部分知識要以必修本《遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)》為基礎(chǔ)，進一步深化有關(guān)概念，并明確以下問題。第1～2課時可復習相關(guān)內(nèi)容，第3課時做相應練習題。 1．基因是有遺傳效應的DNA片段，此中遺傳效應是指能轉(zhuǎn)錄為mRNA，繼而翻譯為蛋白質(zhì)，或轉(zhuǎn)錄為核糖體RNA、轉(zhuǎn)運RNA的功能。 2．原核生物的基因結(jié)構(gòu)包括編碼區(qū)與非編碼區(qū)（即調(diào)控序列）。 3．編碼區(qū)上游的非編碼區(qū)中有重要的RNA聚合酶結(jié)合位點。 4．真核生物的基因結(jié)構(gòu)與原核生物的基因結(jié)構(gòu)基本相似，只是編碼區(qū)是間隔的、不連續(xù)的，可編碼蛋白質(zhì)的序列（即外顯子）被不能編碼蛋白質(zhì)的序列（即內(nèi)含子）隔開。而且外顯子序列在整個基因中所占的比例較小。 5．關(guān)于人類基因組計劃要明確：研究對象是人體的22條常染色體和兩條性染色體的全部基因，研究內(nèi)容是得到四張圖，啟動時間是90年，共有美英法德日中六個參與國，我國承擔其中1%的測序任務。 2000年6月26日頒布的基因組草圖不等于人類基因的全部堿基序列。 6．了解我國科學家除了積極參與國際人類基因組的研究外，還積極開展水稻與家豬基因序列的研究以及中華民族基因組若干位點基因結(jié)構(gòu)的研究。 7．人類基因組的四張圖是指什么？有哪些含義？ 遺傳圖：是以有遺傳多態(tài)性的遺傳標記作為“位標”，以遺傳學距離為“圖距”的基因組圖。遺傳標記是指在基因組中有一定位置，并能用檢測涉及該座位的遺傳重組體在群體出現(xiàn)的幾率來反映，一般兩個座位之間的距離越近，兩個座位之間發(fā)生重組的幾率越高。 物理圖：是以一段已知核苷酸序列的DNA片段為“位標”，以Mb（兆對堿基）Kb（千對堿基）作為圖距的基因組圖。 轉(zhuǎn)錄圖：所有生物的性狀，包括疾病，都是由蛋白質(zhì)決定的。而已知的所有蛋白質(zhì)都是由RNA聚合酶指導的mRNA依照“遺傳密碼”編碼的。在整個人類基因組中，只有1%～5%的DNA序列為編碼序列。在人體特別是成年人體的每一特定組織中，細胞內(nèi)一般只有10%的基因是表達的。如果把mRNA先分離、定位，就抓住了基因的主要部分（可轉(zhuǎn)錄的部分），所以一張人類基因的轉(zhuǎn)錄圖或“表達序列圖”，就是人類的“基因圖”的雛形。其意義：為估計人類基因的數(shù)目提供較可靠的依據(jù)；它提供了不同組織（空間）、不同發(fā)育階段（時間）基因表達的數(shù)目、種類及結(jié)構(gòu)，特別是序列的信息，提供了鑒定的基因的探針。 序列圖：人類基因組的核苷酸序列圖也是分子水平的最高層次的、最詳盡的物理圖。測定的總長度約為一米，由30億核苷酸組成的序列圖是人類基因組計劃中最明確、最為艱巨的定量、定質(zhì)（準確性）、定時（xx年前完成）的任務。 人類基因組計劃所提供的四張“圖”，組成了不同層次的、最終為分子水平的人類“解剖圖”，它揭開了決定人類生、老、病、死的所有遺傳信息——基因組之謎，將成為人類認識自我的用之不竭的知識源泉。 國際人類基因組計劃合作組織、美國塞萊拉遺傳信息公司、美國《科學》雜志和英國《自然》雜志于xx年2月12日聯(lián)合宣布：繼去年成功繪制人類基因組工作框架后，科學家又繪制出了更加準確、完整的人類基因組圖譜，并在此基礎(chǔ)上對人類基因組的內(nèi)容又有了新的發(fā)現(xiàn)。由科學家提供的初步分析中，格外引人關(guān)注的是：原來預計多達10萬多個的人類基因總數(shù)被最終確定為3萬個左右，而與蛋白質(zhì)編碼無關(guān)的非編碼序列卻達到人類基因組序列的98%之多。這些新的發(fā)現(xiàn)提示，那些原來在人類基因組中被認為是“垃圾”“廢物”的非編碼序列應該進一步研究。地球上形形色色的生命現(xiàn)象不僅與基因有關(guān)，竟然還同基因以外的序列有關(guān)。 8．基因操作的基本步驟 （1）提取目的基因 提取目的基因的途徑： （2）目的基因與運載體結(jié)合（以質(zhì)粒為運載體）。 （3）將目的基因?qū)胧荏w細胞。 受體細胞：細菌 ↓氯化鈣 細胞壁的通透性增大 ↓ 重組質(zhì)粒進入受體細胞 ↓ 目的基因隨受體細胞的繁殖而復制 （4）目的基因的檢測和表達。 檢測：通過檢查標志基因的有無，來判斷目的基因是否導入。 表達：通過特定性狀的產(chǎn)生與否來確定目的基因是否表達。 【典型例題精講】 ［例1］下列有關(guān)基因工程技術(shù)的正確敘述是 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．所有的限制酶都只能識別同一種特定的核苷酸序列 C．選用細菌作為重組質(zhì)粒的受體細胞是因為細菌繁殖快 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】 基因操作的工具有限制酶、連接酶，一種限制酶只能識別特定的核苷酸序列。運載體是基因的運輸工具，目的基因進入受體細胞后，受體細胞表現(xiàn)出特定的性狀，才說明目的基因完成了表達，基因工程的結(jié)果是讓目的基因完成表達，生產(chǎn)出目的基因的產(chǎn)物，選擇受體細胞的重要條件就是能夠快速繁殖。 【答案】 C ［例2］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探測疾病的目的?；蛱结樖侵? 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DNA片段 【解析】 基因診斷是用放射性同位素、熒光分子等標記的DNA作探針，利用DNA分子雜交原理，鑒定被檢測標本上的遺傳信息，達到檢測疾病的目的。 【答案】 B ［例3］基因是由 A．編碼區(qū)和非編碼區(qū)兩部分組成 B．RNA聚合酶結(jié)合位點、外顯子、內(nèi)含子組成 C．外顯子和內(nèi)含子兩部分組成 D．RNA聚合酶結(jié)合位點、外顯子組成 【解析】 本題雖然未告訴我們是哪一類細胞的基因，實際上考查了兩類細胞基因結(jié)構(gòu)的共同點。 【答案】 A ［例4］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、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，該數(shù)據(jù)說明什么問題？ 【解析】 此題涉及真核細胞的基因結(jié)構(gòu)和基因表達的知識。人是由真核細胞構(gòu)成的生物，其基因中的編碼區(qū)由外顯子和內(nèi)含子組成，只有外顯子能夠編碼氨基酸，根據(jù)編碼的氨基酸數(shù)目計算出編碼區(qū)外顯子含的堿基，而非編碼區(qū)和內(nèi)含子中的堿基數(shù)目則不能計算出來。根據(jù)題意，mRNA的堿基數(shù)為25523=7656個，基因中的堿基數(shù)為7656對。7656186000=0.04=4%。該基因中有近20萬個堿基對，能編碼蛋白質(zhì)的只占4%，說明調(diào)控序列所占的比例較大，反映出真核細胞基因結(jié)構(gòu)和功能的復雜性。 【答案】 4%；編碼序列的比例小，調(diào)控序列的比例大，真核細胞基因結(jié)構(gòu)和功能的復雜性。 ［例5］人的一種凝血因子的基因，含186000個堿基對，有26個外顯子，25個內(nèi)含子，能編碼2552個氨基酸，這個基因中外顯子的堿基對在整個基因堿基對中所占的比例為 A．4% B．51.76% C．1.3% D．25.76% 【解析】 真核細胞的基因中，只有外顯子是能編碼蛋白質(zhì)中氨基酸序列的堿基序列。已知能編碼2552個氨基酸，而每編碼一個氨基酸需要3個堿基對，所以該基因中外顯子的堿基對數(shù)就是25523=7656個，用此數(shù)除以基因堿基對186000個，就可得出答案。 【答案】 A ［例6］下面對真核生物基因結(jié)構(gòu)的認識中，不正確的是 A．編碼區(qū)能夠轉(zhuǎn)錄為相應的信使RNA，經(jīng)加工參與蛋白質(zhì)的合成 B．在非編碼區(qū)有RNA聚合酶結(jié)合點 C．真核細胞與原核細胞的基因結(jié)構(gòu)完全一樣 D．內(nèi)含子不能夠編碼蛋白質(zhì)序列 【解析】 真核細胞的基因結(jié)構(gòu)比原核細胞的復雜，編碼區(qū)包括內(nèi)含子和外顯子，內(nèi)含子沒有編碼蛋白質(zhì)序列，因而轉(zhuǎn)錄的信使RNA必須經(jīng)過剪切掉內(nèi)含子的轉(zhuǎn)錄部分，再拼接起來，才能翻譯成蛋白質(zhì)。因而A、D正確，C錯誤。而在非編碼區(qū)，不僅原核細胞有RNA聚合酶結(jié)合位點，真核細胞也有，故B正確。 【答案】 C 【達標訓練】 一、選擇題 1．對真核細胞基因結(jié)構(gòu)的正確敘述是 A．不同基因的內(nèi)含子長度相同 B．每個基因中的外顯子和內(nèi)含子數(shù)目相同 C．不同基因的外顯子長度相同 D．不同基因編碼區(qū)的數(shù)目、長度不同 【解析】 真核細胞基因結(jié)構(gòu)包括編碼區(qū)和非編碼區(qū)，編碼區(qū)又包括許多外顯子和內(nèi)含子，不同基因，編碼區(qū)的數(shù)目、長度不同。 【答案】 D 2．下列關(guān)于基因結(jié)構(gòu)中“與RNA聚合酶結(jié)合位點”的錯誤敘述是 A．是起始密碼 B．是轉(zhuǎn)錄RNA時與RNA聚合酶的結(jié)合點 C．調(diào)控mRNA的轉(zhuǎn)錄 D．準確識別轉(zhuǎn)錄的起始位點并開始轉(zhuǎn)錄 【解析】 基因結(jié)構(gòu)中，與RNA聚合酶結(jié)合位點是轉(zhuǎn)錄RNA時與RNA聚合酶的結(jié)合點，調(diào)控mRNA的轉(zhuǎn)錄，能準確識別轉(zhuǎn)錄的起始位點并開始轉(zhuǎn)錄。 【答案】 A 3．關(guān)于真核細胞基因結(jié)構(gòu)的正確敘述是 A．不同基因中外顯子的堿基對在整個基因堿基對中所占比例很大 B．外顯子所含堿基對的數(shù)目一般多于內(nèi)含子所含堿基對的數(shù)目 C．內(nèi)含子是不能轉(zhuǎn)錄、不能編碼蛋白質(zhì)序列的核苷酸序列 D．非編碼區(qū)對基因的表達起調(diào)控作用 【解析】 真核細胞基因結(jié)構(gòu)中的非編碼區(qū)對基因的表達起調(diào)控作用。 【答案】 D 4．（xx年新課程理綜高考題）采用基因工程的方法培育抗蟲棉，下列導入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將編碼毒素蛋白的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，導入細菌，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．①② B．②③ C．③④ D．①④ 【解析】 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)胧荏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。完成上述兩部以后才將目的基因?qū)胧荏w細胞即棉的體細胞或受精卵，目的基因?qū)胧荏w細胞后，可隨受體細胞的繁殖而復制，所以上述③④操作是正確的。①將毒素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。 【答案】 C 5．人類基因組計劃所測定的染色體是 A．所有常染色體 B．22條常染色體和X、Y性染色體 C．所有性染色體 D．22條常染色體和2條X染色體 【答案】 B 6．（xx年上海高考題）“人類基因組計劃”中的基因測序工作是指測定 A．DNA的堿基對排列順序 B．mRNA的堿基排列順序 C．蛋白質(zhì)的氨基酸排列順序 D．DNA的基因排列順序 【解析】 人類的基因組是指人體DNA分子所攜帶的全部遺傳信息。人類基因組計劃就是分析測定人類基因組的核苷酸序列，因核苷酸在組成上大致相同，不同之處在于堿基不同，因此測定人類基因組的核苷酸序列實質(zhì)上是測定堿基的序列。 【答案】 A 7．原核細胞的基因結(jié)構(gòu)和真核細胞基因結(jié)構(gòu)的不同之處是 A．原核細胞的基因結(jié)構(gòu)沒有編碼區(qū) B．原核細胞的基因結(jié)構(gòu)沒有調(diào)控遺傳信息表達的核苷酸序列 C．原核細胞的基因結(jié)構(gòu)沒有RNA聚合酶的結(jié)合點 D．原核細胞的基因結(jié)構(gòu)中沒有外顯子和內(nèi)含子 【解析】 原核細胞的基因結(jié)構(gòu)包括非編碼區(qū)和編碼區(qū)；真核細胞的基因結(jié)構(gòu)包括非編碼區(qū)和編碼區(qū)，編碼區(qū)又包括外顯子和內(nèi)含子。 【答案】 D 8．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．它的編碼序列只含一個外顯子和一個內(nèi)含子 B．它的編碼序列只含一個外顯子和多個內(nèi)含子 C．它的編碼序列只含多個外顯子和一個內(nèi)含子 D．它的編碼序列可含若干個外顯子和內(nèi)含子 【答案】 D 9．下列有關(guān)RNA聚合酶的敘述中不正確的是 A．基因編碼區(qū)的下游有RNA聚合酶的結(jié)合位點 B．RNA聚合酶的作用是催化DNA轉(zhuǎn)錄為RNA C．RNA聚合酶能識別調(diào)控序列中的結(jié)合位點，并與其結(jié)合 D．轉(zhuǎn)錄完畢后，RNA鏈釋放出來，RNA聚合酶也從模板鏈上脫落下來 【解析】 RNA聚合酶的作用是催化DNA轉(zhuǎn)錄為RNA，RNA聚合酶能識別調(diào)控序列中的結(jié)合位點，并與其結(jié)合，轉(zhuǎn)錄完畢后，RNA鏈釋放出來，RNA聚合酶也從模板鏈上脫落下來。 【答案】 A 10．原核細胞基因的非編碼區(qū)組成是 A．基因的全部堿基序列組成 B．信使RNA上的密碼序列組成 C．編碼區(qū)上游和編碼區(qū)下游的DNA序列組成 D．能轉(zhuǎn)錄相應信使RNA的DNA序列組成 【答案】 C 11．關(guān)于一個典型的真核基因和原核基因結(jié)構(gòu)特點的敘述，不正確的是 A．都有不能轉(zhuǎn)錄為信使RNA的區(qū)段 B．都有與RNA聚合酶結(jié)合的位點 C．都有調(diào)控作用的核苷酸序列 D．都有內(nèi)含子 【答案】 D 12．目前人類基因組計劃的最新進展表明，人類細胞染色體上的基因數(shù)約為 A．3萬個左右 B．10萬個左右 C．30萬個左右 D．30億對左右 【解析】 人類基因組計劃的最新進展表明，人類細胞染色體上的基因數(shù)約為3萬個左右。 【答案】 A 13．在一個真核細胞基因的編碼區(qū)中，有兩個外顯子和一個內(nèi)含子，測得一個外顯子有126個堿基，另一個外顯子有180個堿基，內(nèi)含子有36個堿基，那么這個編碼區(qū)的堿基編碼序列最多能編碼的氨基酸個數(shù)是 A．114 B．57 C．171 D．51 【解析】 氨基酸個數(shù)==51個。 【答案】 D 14．我國遺傳學科學家率先繪制了世界上第一張水稻基因遺傳圖，為水稻基因組計劃做出了重要貢獻。水稻體細胞中有24條染色體，那么水稻基因組計劃要研究的DNA分子數(shù)為 A．48個 B．24個 C．13個 D．12個 【解析】 結(jié)合人的基因組計劃我們可知，在研究基因組時只測體細胞中同源染色體的一半即可。所以水稻我們研究12個DNA分子。 【答案】 D 15．假如原核細胞和真核細胞內(nèi)分別合成了一種由200個氨基酸組成的蛋白質(zhì)，那么決定該蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的基因 A．在真核細胞中較長 B．在原核細胞中較長 C．在原核細胞和真核細胞中一樣長 D．基因長度與原核細胞和真核細胞所處狀態(tài)有關(guān) 【解析】 考查原核基因和真核基因的區(qū)別。因為真核基因的編碼區(qū)包含內(nèi)含子和外顯子，而原核細胞中決定這200個氨基酸的堿基序列無內(nèi)含子。所以真核細胞中的較長。 【答案】 A 16．以下關(guān)于人類基因組計劃對人類產(chǎn)生的進步性影響不正確的敘述是 A．這將加深對人類的遺傳和變異的理解，使生物學的基礎(chǔ)研究得到進一步的深入 B．人們將可以利用基因圖譜將各種遺傳疾病對號入座，有針對性地制造基因藥物，對癥下藥 C．人們將可根據(jù)易讀的人類基因組圖譜中的DNA來預測人的性狀，隨著個人遺傳資料庫的建立，這必將給人們的升學、就業(yè)、保險、婚姻帶來極大方便 D．通過控制人體的生化特性，人類將能夠恢復或修復人體細胞和器官的功能，促進人類健康 【解析】 考查人類基因組研究的意義。人類基因組研究，對于各種疾病，尤其是各種遺傳病的診斷、治療具有劃時代的意義；對于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，以及生物進化等具有重要的意義。 【答案】 C 17．下圖表示限制酶切割某DNA的過程，從圖中可知，該限制酶能識別的堿基序列及切點是 A．CTTAAG，切點在C和T之間 B．CTTAAG，切點在G和A之間 C．CTTAAC，切點在G和A之間 D．CTTAAC，切點在C和T之間 【解析】 由圖不難看出該限制酶識別的堿基序列是GAATTC，切點是G與A之間。 【答案】 C 18．切取牛的生長激素和人的生長激素基因，用顯微注射技術(shù)將它們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) 【解析】 由題所述是把牛和人的生長素基因注入到鼠的受精卵中，應屬于基因工程。 【答案】 D 19．用“鳥槍法”提取目的基因的步驟為 ①用特定的限制酶切取特定的DNA片段 ②用限制酶將供體細胞DNA切成許多片段 ③將許多DNA片段分別載入運載體 ④選取目的基因片段載入運載體 ⑤通過運載體分別轉(zhuǎn)入不同的受體細胞 ⑥讓供體DNA片段在受體細胞內(nèi)大量繁殖 ⑦找出帶有目的基因的細胞，并分離出目的基因 A．①②③④⑤⑥⑦ B．①③④⑤⑥⑦ C．②③⑤⑥⑦ D．②④⑤⑥⑦ 【解析】 “鳥槍法”的做法為：用限制酶將供體細胞的DNA切成許多片段，將這些片段分別載入運載體，然后通過運載體分別轉(zhuǎn)入不同的受體細胞，讓外源DNA的所有片段在各個受體細胞中擴增，從中找出含有目的基因的細胞，再用一定的方法把帶有目的基因的片段分離出來。 【答案】 C 20．基因工程常用的受體細胞有 ①大腸桿菌 ②枯草桿菌 ③支原體 ④動植物細胞 A．①②③④ B．①②③ C．②③④ D．①②④ 【解析】 基因工程常用的受體細胞有大腸桿菌、枯草桿菌、土壤農(nóng)桿菌、酵母菌和動植物細胞。 【答案】 D 21．不屬于基因工程方法生產(chǎn)的藥物是 A．干擾素 B．白細胞介素 C．青霉素 D．乙肝疫苗 【解析】 基因工程生產(chǎn)的藥物有胰島素、干擾素、白細胞介素、溶血栓劑、凝血因子、人造血液代用品、乙肝疫苗等。而青霉素是發(fā)酵工程的產(chǎn)品之一。 【答案】 C 22．質(zhì)粒是基因工程中最常用的運載體，它的主要特點是 ①能自主復制 ②不能自主復制 ③結(jié)構(gòu)很小 ④蛋白質(zhì) ⑤環(huán)狀RNA ⑥環(huán)狀DNA ⑦能“友好”地“借居” A．①③⑤⑦ B．①④⑥ C．①③⑥⑦ D．②③⑥⑦ 【解析】 質(zhì)粒是細胞染色體外能夠自主復制的很小的環(huán)狀的DNA分子，它能“友好”地“借居”在宿主細胞中。 【答案】C 23．用β—珠蛋白的DNA探針可以檢測出的遺傳病是 A．鐮刀狀細胞貧血癥 B．白血病 C．壞血病 D．苯丙酮尿癥 【解析】 用β—珠蛋白的DNA探針可檢測出鐮刀狀細胞貧血癥。 【答案】 A 24．用DNA探針檢測飲用水中病毒的具體方法是 A．與被檢測病毒的DNA堿基序列進行比較 B．與被檢測病毒的DNA堿基序列進行組合 C．與被檢測病毒的DNA堿基序列進行雜交 D．A、B、C三種方法均可 【解析】 用DNA探針檢測飲水中病毒的具體方法是使用一個特定的DNA片段制成探針，與被檢測的病毒DNA雜交，從而檢測出飲用水中病毒來。 【答案】 C 25．下列說法正確的是 A．DNA連接酶最初是從人體細胞中發(fā)現(xiàn)的 B．限制酶的切口一定是GAATTC堿基序列 C．質(zhì)粒是基因工程中惟一用作運載目的基因的運載體 D．利用運載體在宿主細胞內(nèi)對目的基因進行大量復制的過程可稱為“克隆” 【解析】 DNA連接酶最初是在微生物體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的；不同的限制酶具有不同的切點，但一種限制酶只識別一種特定的切點；運載體有多種，質(zhì)粒是最常用的。所以前三項都不對。 【答案】 D 26．下列關(guān)于基因工程成果的概述，錯誤的是 A．在醫(yī)藥衛(wèi)生方面，主要用于診斷治療疾病 B．在農(nóng)業(yè)上主要是培育高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、品質(zhì)優(yōu)良和具有抗性的農(nóng)作物 C．在畜牧養(yǎng)殖業(yè)上培養(yǎng)出了體型巨大，品質(zhì)優(yōu)良的動物 D．在環(huán)境保護方面主要用于環(huán)境監(jiān)測和對污染環(huán)境的凈化 【解析】 考查基因的成果。基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生方面的應用主要包括兩個方面生產(chǎn)基因工程藥品和用于基因工程診斷與基因治療。所以A不對。 【答案】 A 二、非選擇題 27．1979年，科學家將鼠體內(nèi)的能夠產(chǎn)生胰島素的基因與大腸桿菌的DNA分子重組，并且在大腸桿菌中發(fā)現(xiàn)了胰島素。如下圖所示，請據(jù)圖回答： （1）圖中［2］、［5］、［3］、［7］表示通過________________________________的途徑，獲得_________的過程。 （2）圖中［3］代表_________，在它的作用下將_________和_________切成_________末端。 （3）經(jīng)［9］_________的作用將［7］、［6］“縫合”形成［8］_________DNA分子。［8］往往含有_________基因，以便將來檢測。 （4）圖中［10］表示將_________的過程，為使此過程順利進行，一般須將［11］用_________處理，以增大［11］細胞壁的_________。 （5）［11］表示［8］隨大腸桿菌的繁殖而進行_________。 （6）如在大腸桿菌細胞內(nèi)發(fā)現(xiàn)了胰島素，說明________________________________。 【解析】 （1）通過2、3、5得到7，7是目的基因，它是從鼠體直接獲得的，該法屬于直接從供體細胞的DNA分離基因。 （2）3代表的應是限制酶，它的作用是將目的基因和運載體切出相同的黏性末端。 （3）9是DNA連接酶，它的作用是將目的基因和運載體連接起來形成重組DNA分子。為便于檢測運載體應含有特殊標記基因。 （4）10表示將重組DNA導入受體細胞，在導入之前一般將11用CaCl2處理以增加細胞壁的通透性。 （6）說明胰島素基因完成了表達過程。 【答案】 （1）從供體細胞的DNA中直接分離基因 目的基因 （2）限制性內(nèi)切酶 質(zhì)粒 目的基因 可互補配對的黏性 （3）DNA連接酶 重組 標記 （4）重組DNA導入受體細胞 CaCl2 通透性 （5）復制 （6）目的基因完成了表達的過程 28．（xx年上海高考題）艾滋病病毒（HIV）是一種球形的RNA病毒，HIV侵染T淋巴細胞并繁殖新一代病毒的過程示意圖如下。請回答： （1）圖中①表示病毒正侵染淋巴細胞。進入寄主細胞的是病毒的_________。 （2）遺傳學上將過程②稱為_________。 （3）③和④的信息傳遞過程分別稱為____________________________。 （4）HIV有Ⅰ和Ⅱ兩種類型，其中Ⅰ型又有7個亞型。Ⅰ型的基因組中4個主要基因的變異率最高可達22%。多達100種左右的HIV變異株是目前研制疫苗的主要困難，因此切斷傳播途徑是惟一行之有效的預防措施。HIV眾多變異類型是_________的結(jié)果，這種變異特點與一般生物的不同之處是_____________________________________________，其原因是_____________________________________________。 （5）xx年12月1日是國際第15個____________________________日。 （6）據(jù)最近研究認為，引起“嚴重急性呼吸系統(tǒng)綜合癥”（SARS）的病原體可能是_____________________________________________。它和HIV一樣，遺傳信息的傳遞是按照_____________________________________________的規(guī)律進行的（可以用簡圖表達）。 【解析】 （1）艾滋病是一種病毒性疾病，它的遺傳物質(zhì)是RNA，通過圖示及聯(lián)系噬菌體侵染細菌的實驗可知，進入宿主細胞的是病毒的RNA。（2）由單鏈的RNA到雙鏈的DNA的過程為逆轉(zhuǎn)錄。（3）由DNA到RNA，RNA與核糖體相結(jié)合合成蛋白質(zhì)的過程分別稱為轉(zhuǎn)錄和翻譯。（4）艾滋病是一種病毒性疾病，它的致病因素是結(jié)構(gòu)上很相近似的一組病毒，這組病毒被統(tǒng)稱為“人類免疫缺陷病毒（HIV）”。這種病潛伏期較長，感染者發(fā)病前沒有明顯的征兆，但已經(jīng)具備了傳染性，一旦發(fā)病，死亡率極高。目前還沒有艾滋病的預防疫苗和根治的藥物；HIV的變異類型有多種，是目前研制疫苗的主要困難。由于HIV病毒是單鏈RNA病毒結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，使突變頻率增高和更具多方向性。（5）艾滋病自1981年被人類發(fā)現(xiàn)，它猶如瘟疫一般在全球肆虐，已奪去一千多萬人的生命，至今人類尚無對付艾滋病的藥物，惟一的辦法只有預防。為提高人們的警覺，自1988年起，每年的12月1日被定為“世界艾滋病日”并且每年都有一個主題。（6）通過大眾媒體可知，SARS的病原體是冠狀病毒，其遺傳信息的傳遞也是中心法則。 【答案】 （1）RNA （2）逆轉(zhuǎn)錄 （3）轉(zhuǎn)錄和翻譯 （4）基因突變 突變頻率高和突變多方向 單鏈RNA結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定 （5）世界艾滋病 （6）SARS冠狀病毒 29．某科學家從細菌中分離出耐高溫淀粉酶（Amy）基因a，通過基因工程將a轉(zhuǎn)移到馬鈴薯植物中。經(jīng)檢測，Amy在成熟塊莖細胞的細胞間隙中發(fā)現(xiàn)。請回答： （1）基因a的結(jié)構(gòu)包括_________區(qū)和_________區(qū)。在基因工程中，a叫_________，提取它的一個必要步驟是_________。它與基因運載工具_________結(jié)合前還必須經(jīng)過的處理步驟是_________。 （2）Amy在成熟塊莖細胞間隙中的發(fā)現(xiàn)，說明細菌的基因a已整合到右圖中的［ ］_________或［ ］_________結(jié)構(gòu)中。 （3）合成Amy的過程分為_________和_________兩大步驟，Amy合成并分泌到細胞外，定位在細胞間隙中，參與該過程的細胞結(jié)構(gòu)有［ ］____________________________，其分泌是以_________的形式進行的。 （4）Amy的基本組成單位是_________，各組成單位間靠_________相連。 （5）以本圖比作馬鈴薯塊莖的缺陷細胞是該圖多畫了［ ］_________。 【解析】 （1）基因a是原核細胞中的基因，所以包括編碼和非編碼區(qū)；基因工程中，它叫目的基因，運載工具是運載體，運載體與目的基因結(jié)合前要先用同一種限制酶切出相同的黏性末端。 （2）基因工程中目的基因應整合到受體細胞的DNA分子中，所以已整合到細胞核或線粒體中。 （3）蛋白質(zhì)合成的過程包括轉(zhuǎn)錄和翻譯兩步。 （4）Amy是蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)的基本單位是氨基酸，氨基酸之間通過肽鍵連接。 （5）馬鈴薯塊莖細胞中不含葉綠體。 【答案】 （1）編碼 非編碼 目的基因 用限制酶切出粘性末端 運載體 限制酶使質(zhì)粒露出粘性末端 （2）⑤ 細胞核 ⑧ 線粒體 （3）轉(zhuǎn)錄 翻譯 ⑦⑥④②⑧ 核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、細胞膜、線粒體　小泡 （4）氨基酸 肽鍵 （5）③ 葉綠體 30．據(jù)你所了解的人類基因組計劃，試回答下列問題： （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（約10萬個）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）人類基因組計劃就是分析和測定人類基因組的核苷酸序列，其主要內(nèi)容包括繪制哪4張圖？ （4）完成人類基因組計劃的意義是什么？ 【解析】 （1）人類基因組計劃需要測定24條染色體是1～22號常染色體和X、Y兩條性染色體；因為X和Y兩者具有不同的堿基序列。 （2）3.010910%1.0105=3000 （3）包括的四張圖是遺傳圖、物理圖、轉(zhuǎn)錄圖、序列圖。 （4）略。 【答案】 （1）1～22號常染色體和X、Y兩條性染色體。因為XY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。（3）遺傳圖、物理圖、轉(zhuǎn)錄圖、序列圖。（4）有利于疾病的診斷和治療；對于進一步了解基因表達的調(diào)控機制、細胞生長、分化和個體發(fā)育的機制，以及生物的進化等都具有重要的意義。 【資料補充】 1．基因診斷的幾種方法 （1）核酸分子雜交法（即DNA探針法） 該方法是根據(jù)堿基互補配對原則，把互補的雙鏈DNA解開，把單鏈的DNA小片段用同位素、熒光分子或化學發(fā)光催化劑等進行標記，之后同被檢測的DNA中的同源互補序列雜交，從而檢出所要查明的DNA或基因。 具體步驟：抽取病人的組織或體液作為化驗樣品；將樣品中的DNA分離出來；用化學法或熱處理法使樣品DNA解旋；將事先制作好的DNA探針引入到化驗樣品中。這些已知的經(jīng)過標記的探針能夠在化驗樣品中找到互補鏈，并與之結(jié)合（雜交）在一起，找不到互補鏈的DNA探針，則可以被洗脫。這樣通過遺留在樣品中的標記過的DNA探針，進行基因分析，就能檢出病人所得的病。 （2）聚合酶鏈反應法（PCR法） PCR技術(shù)可模擬細胞核內(nèi)DNA復制的天然過程，可在3～4h內(nèi)使目的基因擴增上百萬倍，達到肉眼可見的量，不需要放射性同位素標記就能分析、檢測基因，大大提高了基因檢測的靈敏度。 具體過程：首先，研究者把DNA加熱，使雙鏈分開；然后人工合成一段單鏈核苷酸即DNA引物，把人工合成的引物粘附到DNA單鏈螺旋上；之后按照引物就能夠復制出DNA來，重復放大50次后就可以制成10億個基因。在PCR放大過程中的關(guān)鍵是利用耐熱DNA聚合酶使少量的DNA在短期內(nèi)即能擴增數(shù)百萬倍，便于分析、檢測。 2．綠色生物反應器——用植物作為生產(chǎn)藥物和工業(yè)原料的工廠 在基因工程研究中有這樣一則故事：1988年比利時PGS公司的科研人員想研制出一種煙草，這種煙草可以讓癮君子們不用抽煙而只需拿煙葉聞聞或放在嘴里咀嚼就可以過煙癮，以此減少尼古丁對人體的毒害。他們將一種神經(jīng)肽的編碼基因轉(zhuǎn)入煙草，得到的轉(zhuǎn)基因煙草高效表達出高產(chǎn)量的神經(jīng)肽?？墒怯捎谏窠?jīng)肽是通過血液運輸起作用的，它在口腔中會被降解掉，所以沒有達到他們預想的目的。但你們卻意外地找到了一條利用轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)神經(jīng)肽的途徑。既然神經(jīng)肽能在植物中合成，那么其他的蛋白質(zhì)同樣應該能在植物中合成。于是，在隨后的幾年里，其他科學家紛紛加入這一領(lǐng)域的研究，并且成果異彩紛呈。現(xiàn)在看來，把植物作為生物反應器相比于微生物、動物細胞發(fā)酵系統(tǒng)具有很多優(yōu)點：①可對真核蛋白進行正確的翻譯后加工，形成有活性的分子，且不需要復雜的發(fā)酵產(chǎn)物后加工過程；②可利用自身豐富的底物，而不需要昂貴的發(fā)酵底物，生產(chǎn)成本相對低廉；③不涉及目前公眾非常關(guān)心的有關(guān)轉(zhuǎn)基因動物倫理道德的問題。 常規(guī)的藥用蛋白大部分是從動物的特定器官和組織中提取的，這類活性物質(zhì)在活細胞內(nèi)一般含量甚微，提取過程復雜，操作困難。以胰島素為例，提取1克胰島素至少需要453.6千克重的活豬胰臟，不僅成本高、產(chǎn)量低、價格昂貴，而且遠遠滿足不了社會的需要。利用植物作為生物反應器可以大幅度降低成本，提高產(chǎn)量。1989年美國斯格里普斯研究所利用轉(zhuǎn)基因煙草高水平地表達了治療癌癥單克隆抗體，其表達量占葉子總蛋白量的1.3%，這是很高的表達量。試想，如果用美國種植煙草土地面積的1%（約400公頃）來種植這種轉(zhuǎn)基因煙草，便可生產(chǎn)270千克的抗體，足夠27萬癌癥患者用1年。此外，還有許多藥物特別是各種血液因子也在植物中成功表達。 如果能在植物系統(tǒng)中大量生產(chǎn)疫苗，以食用這些生產(chǎn)疫苗的植物方式替代注射疫苗，那么不僅可以省去皮肉之苦，又可節(jié)省大量的費用。這種想法現(xiàn)在得以實現(xiàn)了。遺傳學家把表達乙型肝炎表面抗原的基因轉(zhuǎn)入煙草，該基因在煙草中成功地實現(xiàn)了表達。把從轉(zhuǎn)基因煙草中純化出的乙型肝炎表面抗原注射入小鼠體內(nèi)，小鼠產(chǎn)生了免疫反應。轉(zhuǎn)基因馬鈴薯表達的大腸桿菌熱穩(wěn)定性腸毒素B亞基被小鼠食用后，在小鼠體內(nèi)也激活了免疫反應。用植物生產(chǎn)疫苗的研究已全面展開，常用于生產(chǎn)疫苗的植物包括番茄、煙草、馬鈴薯、香蕉、萵苣、蘋果等植物。說不定不久的將來，市場出售的水果會依次標明它各自有什么樣的疫苗。 3．基因在終止信息端有一個反向重復核苷酸序列，這個序列轉(zhuǎn)錄后可形成一個發(fā)卡結(jié)構(gòu)，如下圖。發(fā)卡結(jié)構(gòu)末端的一串U與轉(zhuǎn)錄模板的DNA中的一串A之間，因形成的氫鍵結(jié)合力弱，使mRNA與DNA雜交部分的結(jié)合不穩(wěn)定，mRNA就從DNA上脫落下來，RNA聚合酶同時也從DNA上解離下來，轉(zhuǎn)錄終止。 請在圖的mRNA上按堿基互補配對原則填上所缺堿基，并指出模板鏈是_________鏈。 4．相關(guān)網(wǎng)（頁）站 （1）中國生物信息 biosino.org （2）基因時代網(wǎng) dna99.51.net （3）基因潮網(wǎng)站 Genetide （4）九源基因：基因工程china－gene/index_cn.htm 【知識拓展】 下圖是將人類的生長激素基因?qū)爰毦鶥細胞內(nèi)制造“工程菌”的示意圖，所用的載體為質(zhì)粒A。已知細菌B細胞內(nèi)不含質(zhì)粒A，也不含質(zhì)粒A上的基因，質(zhì)粒導入細菌B后，其上的基因能得到表達。請回答下列問題：（注：質(zhì)粒中的a點即是四環(huán)素抗性基因的存在位置，又是與目的基因的結(jié)合點；斜線部分為抗氨芐青霉素基因） （1）人工合成目的基因的途徑一般有哪兩條？ （2）如何將目的基因和質(zhì)粒結(jié)合成重組質(zhì)粒？ （3）目前把重組質(zhì)粒導入細菌細胞時，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入質(zhì)粒，有的導入的是普通質(zhì)粒A，只有極少數(shù)導入的是重組質(zhì)粒。可通過以下步驟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和重組質(zhì)粒的細菌，反之則沒導入。使用這種方法鑒別的原因是什么？ （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)基上培養(yǎng)，發(fā)生的現(xiàn)象是什么？ （5）導入細菌B細胞的目的基因成功表達的標志是什么？ 【解析】 此題是對基因操作“四步曲”比較全面的考查，而且注意聯(lián)系實際。 （1）據(jù)課本內(nèi)容知人工合成基因的兩條途徑是：①將從細胞中提取分離出的目的基因作為模板，轉(zhuǎn)錄成mRNA單鏈DNA雙鏈DNA；②據(jù)蛋白質(zhì)中氨基酸序列mRNA中堿基序列DNA堿基序列目的基因。 （2）將目的基因和質(zhì)粒結(jié)合形成重組質(zhì)粒的過程是：①用一定的限制酶切割質(zhì)粒，使其出現(xiàn)一個有粘性末端的切口；②用同種限制酶切割目的基因，產(chǎn)生相同的粘性末端；③將切下的目的基因片段插入到質(zhì)粒的切口處，再加入適量的DNA連接酶，使質(zhì)粒與目的基因結(jié)合成重組質(zhì)粒。 （3）檢測質(zhì)?；蛑亟M質(zhì)粒是否導入受體細胞，均需利用質(zhì)粒上某些標記基因的特性。即對已經(jīng)做了導入處理的、本身無相應特性的受體細胞進行檢測，根據(jù)受體細胞是否具有相應的特性來確定。抗氨芐青霉素基因在質(zhì)粒A和重組質(zhì)粒上，且它與目的基因是否插入無關(guān)，所以，用含氨芐青霉素這種選擇培養(yǎng)基培養(yǎng)經(jīng)導入質(zhì)粒處理的受體細胞，凡能生長的則表明質(zhì)粒導入成功；不能生長的則無質(zhì)粒導入。 （4）抗四環(huán)素基因不僅在質(zhì)粒A上，而且它的位置正是目的基因插入之處，因此當目的基因插入質(zhì)粒A形成重組質(zhì)粒時，此處的抗四環(huán)素基因的結(jié)構(gòu)和功能就會被破壞，含重組質(zhì)粒的受體細胞就不能在含四環(huán)素的培養(yǎng)基上生長，而質(zhì)粒A上無目的基因插入的，抗四環(huán)素基因結(jié)構(gòu)是完整的，這種受體細胞就能在含四環(huán)素的培養(yǎng)基上生長。 （5）基因成功表達的標志是受體細胞通過轉(zhuǎn)錄、翻譯合成相應的蛋白質(zhì)，即人的生長激素。 【答案】 （1）①將從細胞中提取分離出的目的基因作為模板，轉(zhuǎn)錄成mRNA單鏈DNA雙鏈DNA；②據(jù)蛋白質(zhì)中氨基酸序列mRNA中堿基序列DNA堿基序列目的基因。 （2）①用一定的限制酶切割質(zhì)粒，使其出現(xiàn)一個有粘性末端的切口；②用同種限制酶切割目的基因，產(chǎn)生相同的粘性末端；③將切下的目的基因片段插入到質(zhì)粒的切口處，再加入適量的DNA連接酶，使質(zhì)粒與目的基因結(jié)合成重組質(zhì)粒。 （3）普通質(zhì)粒A和重組質(zhì)粒都含有抗氨芐青霉素基因。 （4）有的能生長，有的不能生長。導入普通質(zhì)粒A的細菌能生長，因為普通質(zhì)粒A上有抗四環(huán)素基因；導入重組質(zhì)粒的細菌不能生長，因為目的基因插在抗四環(huán)素基因中，抗四環(huán)素基因的結(jié)構(gòu)被破壞。 （5）受體細胞通過轉(zhuǎn)錄、翻譯合成相應的蛋白質(zhì)，即人的生長激素。