新考纲高考系列生物 基因工程.docx

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新考纲高考系列生物基因工程

新考纲高考系列生物

基因工程

I．必记知识全览工欲差其事必先利其器

一、必记概念

1．基因工程是一种对生物的基因进行改造和重新组合，具体过程是。

基因工程的常用工具有、、。

2．限制性内切酶主要存在于中，其特点是。

DNA连接酶的功能是；运载体的必备条件是：

①，②，③。

常用的运载体有、和等，最常用的是，其复制的场所只能在。

一、1．通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”；提取目的基因，目的基因与运载体结合．将目的基因导入受体细胞，目的基因的检测与表达；限制性内切酶；DNA连接酶；基因的运载体

2．微生物；一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列．并且能在特定的切点上切割DNA分子；把两种来源，但具有相同黏性末端黏合起来；①能在宿主细胞中复制并稳定地保存；②具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接；③具有某些标记基因，便于进行筛选；质粒；动植物病毒；噬菌体；质粒；宿主细胞

二、必记规律

3．鸟枪法的具体做法是优点是，缺点是。

人工合成目的基因的方法主要有两条途径，一条是；另一条是。

各自的应用实例是。

4．基因工程中常用的受体细胞有其因工程操作成功的标志是。

二、3．用限制酶将供体细胞中的DNA切成许多片段，将这些片段分别载入运载体，然后通过运载体分别转入不同的受体细胞，让供体细胞所提供的DNA（外源DNA）的所有片段分别在各个受体细胞中大量复制（在遗传学中叫做扩增），从中找出含有目的基因的细胞，再用一定的方法把带有目的基因的DNA片段分离出来；操作简便；工作量大，具有一定的盲目性；以目．的基因转录成的mRNA为模板，反转录成互补的单链DNA．然后在酶的作用下合成双链DNA，从中获得所需要的基因；根据已知的蛋白质的氨基酸序列．推测出相应的信使RNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测出它的结构基因的核苷酸序列．再通过化学方法，以单核苷酸为原料合成目的基因；抗虫、抗病毒的基因；人血红蛋白基因

4．大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、动植物细胞、酵母菌；目的基因控制的性状在受体生物（细胞）中得以表达

Ⅱ．考点过关和高考预测过关斩将一马平川

考点详解精剖细解入巿三分

一、基本考点

考点1人类基因组计划的研究

（1）人类基因组指的是什么内容?

20世纪90年代由美国科学家率先提出了“人类基因组计划”（HGP）。

人类基因组是指人体DNA分子所携带的全部遗传信息。

人的单倍体基因组是由24条双链DNA分子组成（包括1～22号常染色体和性染色体X、Y染色体上的DNA）。

（2）人类基因组计划包括哪些内容?

人类基因组计划就是分析测定人类基因组的核苷酸序列。

其主要内容包括绘制人类基因组的四张图，即遗传图、物理图、序列图和转录图。

遗传图：

指基因或DNA标记（如多肽性遗传标记）在染色体上以遗传距离表示相对位置的图，又称连锁图。

物理图：

指表示DNA标记之间实际距离的图。

通常由DNA限制性内切酶片段或克隆的DNA片段有序排列而成。

标记之间的物理距离以DNA上核苷酸数目的多少（Kb表示千碱基对，Mb表示百万碱基对）来表示，是进行DNA序列分析和基因组织结构研究的基础，反映了DNA标记之间的实际距离，而遗传图则反映DNA标记之间的连锁关系。

序列图：

序列图是指整个人类基因组的核苷酸序列图，也是最详尽的物理图。

测定的总长度为1cm。

由30亿个核苷酸对组成的序列图就是人类基因组计划原000年6月，6国科学家向全世界宣布“人类基因组草图”的测序工作已经基本完成类基因组草图”的绘制工作。

转录图：

在整个人类基因组中．只有1～5％的DNA序列为编码序列。

在人体某一特定组织的细胞中，一般只有0.1％的基因是表达的。

案例剖析旁征博引举一反三

考题1）《人类基因组计划》得到浩如烟海的序列数据。

仅将单倍体人类基因组30亿核苷酸对排印出来，就将达百万页之多，这大约相当于1000本上海市电话簿那样厚；据统计，已得出一个染色体组的基因数为10。

个人类基因组的编码序列约为1亿碱基对，只占基因组全序列的3％。

而非编码序列，除已知对基因起调节作用，或参与染色体构建和功能活动的小部分外。

大多数序列的功能还不清楚。

由此可见，要破译“遗传语言”，读懂这部包含天文数字的遗传信息的“天书”，其难度该有多大!

（1）人的体细胞里的DNA约有核苷酸对。

（2）每条染色体平均有个基因。

（3）体细胞里的DNA含有脱氧核糖分子。

（4）性细胞里的DNA含有个碱基。

（5）人类基因组计划中，共测定条染色体。

考题1点拨：

（1）由于单倍体含30亿个核苷酸对，而人体细胞中有两个染色体组，所以核苷酸对的总数是：

30亿对×2=60亿对。

（2）人类的一个染色体组有23条染色体，一个染色体组即一个基因组，所以每个染色体上的基因数平均为：

105/23个。

（3）～个核苷酸分子是由一分子磷酸、一分子含氮碱基和一分子五碳糖组成，所以体细胞核中的DNA分子中共有脱氧核糖分子数为；30亿×2×2=120亿个。

（4）性细胞中的DNA是体细胞的一半，故碱基数为：

30亿×2=60亿个。

（5）人体的一个染色体组有23条染色体，但x染色体与Y染色体的基因有很大的不同，故实际测定的是22条常染色体和x、Y两条性染色体，共24条染色体。

答案：

（1）60亿对

（2）100/23（3）120亿个（4）60亿（5）24总结提示：

对人类基因组计划的掌握不仅要了解其主要内容，而且应该掌握其意义。

考点2．基因工程所需工具

（1）基因工程的概念：

基因工程又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。

这种技术是在生物体外，通过DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”．对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖．使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。

（2）基因操作的工具：

①限制性内切酶（以下简称限制酶）：

限制性内切酶是“剪切基因的剪刀”，主要存在于微生物中一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列．并且能在特定的切点上切割DNA分子。

例如，从大肠杆菌中发现的一种限制酶只能识别GAATTC序列，并且在G和A之间将这段序列切开。

目前已经发现的限制酶相同。

②DNA连接酶：

DNA连接酶是“缝合基因的针线”。

被限制性内切酶切开的DNA两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，它们之间正好互补配对．这样的切口称为黏性末端。

用同一种限制酶切来源不同的DNA分子，其DNA分子片段的黏性末端可以通过碱基配对而黏合起来，再通过DNA连接酶将其连接起来．就可形成重组DNA分子。

③基因的运载体：

将一个外源的DNA分子送入一个受体细胞，必须要通过基因的运载体才能实现。

一个合适的运载体必须具备以下条件：

a．能够在宿主细胞中复制并稳定地保存．b．具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接；C具有某些标记基因，便于进行筛选，如对抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。

符合上述条件的、目前经常使用的运载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等。

考题2下列关于生物工程中常用的几种酶的叙述中，错误的是（）

A．一种限制酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列，能用于提取目的基因

B．DNA连接酶可把目的基因与运载体黏性末端的碱基黏合，能形成重组DNA

C．纤维素酶、果胶酶可分解细胞壁，能用于植物体细胞杂交

D．胰蛋白酶能使动物组织分散成单个细胞，能用于动物细胞培养

考题2点拨：

A项为限制酶的特点及作用，故A对，细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，故可用纤维素酶和果胶酶分解细胞壁，形成原生质体用于植物体细胞杂交，故C对。

胰蛋白酶能分解动物细胞之间的纤维蛋白等，使动物组织分散为单个细胞，用于动物细胞培养，故D对，DNA连接酶，连接的是目的基因与运载体黏性末端的脱氧核糖和磷酸，碱基靠氢键相连，不需酶的催化，故B错。

答案：

B。

总结提示：

在基因工程工具中，只有限制性内切酶具有特异性，并且切开的是DNA分子的骨架，氢键自然断裂，DNA连接酶不具特异性。

考点3．基因工程的具体过程

基因操作一般要经历的步骤有：

提取目的基因；目的基因与运载体结合；将目的基因导入受体细胞；目的基因的检测和表达。

（1）提取目的基因：

基因工程中人们所需要的、定向改造生物遗传性状的特定基因是目的基因（如人的胰岛素基因、干扰素基因、植物的抗病基因等）。

获取目的基因的途径有：

一条是从供体细胞的DNA中直接分离基因；另一条是人工合成基因。

①用“鸟枪法”直接分离目的基因的具体过程：

供体细胞的

“鸟枪法”为什么不适用于获取真核生物细胞中基因?

真核细胞的基因编码区含不能表达的DNA片段，因此，不能直接用于基因的扩增和表达。

获取真核细胞中目的基因时，一般用人工合成基因的方法。

②人工合成基因的方法a．反转录法。

I．过程：

目的基因的

链DNA即目的基因；Ⅱ．优点：

专一性强，目的基因不含内含子；Ⅲ．缺点：

操作过程麻烦，mRNA生存时间短，技术要求高。

b．根据已知氨基酸序列合成DNA。

I．过程：

；Ⅱ．优点：

专一性强，目的基因不含内含子，可合成自然界不存在的新基因；Ⅲ．缺点：

目前，对于许多复杂的、尚不知道核苷酸序列的基因不能用此法合成。

（2）目的基因与运载体结合：

目的基因与运载体结合的过程，实质上是不同来源的DNA重新组合的过程。

其基本过程如下（以质粒作为运载体）：

（3）将目的基因导入受体细胞：

①基因工程中常用的受体细胞有：

大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞；②将目的基因导入受体细胞的方法：

根据受体和运载体的类型不同，所采用的导入方法也不同。

目前经常使用的目的基因导人方法有：

花粉通道法、氯化钙法、农杆菌介导的遗传转化学、基因枪法及电击法、聚乙二醇（PEG）法等。

．

（4）目的基因的检测与表达。

考题3-1目的基因的分离是基因工程研究中的主要方面和操作关键。

图6-23-1中甲、乙图表示从真核生物细胞中获取目的基因的两种方法，请回答下列问题：

（1）在甲图中，a过程是在酶的作用下完成的。

如果用该类酶中的一种，不一定毹获取目的基因，其原因是：

（2）在乙图中，C过程在遗传学上称为．d过程称为．d过程需以mRNA为模板，为原料，还需要的条伺是ATP，，DNA聚合酶等。

（3）除了用上述两种方法可以获取目的基因外请你再写出一种方法：

考题3-2）我国科研人员发现，弯曲的蚕丝由于弯折处易断裂，其强度低于由蜘蛛纺绩器拖牵丝的直丝．并首次在世界上通过了转基因方法将“绿色荧光蛋白基因”与“蜘蛛拖牵丝基因”拼接后成功插入蚕丝基因组中，并在受体细胞中得到成功表达。

（1）在这项“基因工程”的操作中，目的基因是，采用绿色荧光蛋白基因的主要目的是。

（2）两基因组合在导人受体细胞前必须进行的步骤是：

将其与由细菌体内取得的进行切割处理，以保证有相同的．并拼接成。

如果引入的受体细胞是细菌，还要对细菌作处理。

考题3--1点拨：

在基因工程中，获取目的基因的方法主要有两种：

①称“鸟枪法”：

即用限制性内切酶将供体细胞中的DNA切成许多片段，由图形判断，甲图即为“鸟枪法”，由于限制性内切酶种类很多，而每种酶只能专一的对特定的核苷酸序列进行切割，所以该方法盲目性很大；②另一种方法是人工合成基因法：

该方法有两个途径：

其一是以目的基因转录成的mRNA为模板，反转录成互补的单链DNA，此过程需以脱氧核苷酸为原料，还需ATP、逆转录酶、DNA聚合酶等；另一途径是根据已知的蛋白质的氨基酸序列，推测出基因的脱氧核苷酸序列，再进行化学合成。

答案：

（1）限制性内切；一种限制性内切酶只能对特定的核苷酸序列进行切割

（2）转录；逆（或反）转录；脱氧核苷酸；逆转录酶（3）根据蛋白质中氨基酸序列可以推知基因的脱氧核苷酸序列，再进行化学合成

考题3-2点拨；从题目提供的信息不难看出，蜘蛛纺绩器拖牵丝的直丝强度比蚕丝要大，所