遗传的物质基础基因工程.docx

1、遗传的物质基础基因工程遗传的物质基础、基因工程知识内容： 一、遗传物质及作用原理（一）生物性状遗传概述 （二）遗传物质的分析1遗传物质的特点（1）分子结构相对稳定（贮存遗传信息）（2）通过自我复制使前后代保持连续性（传递遗传信息）（3）通过指导蛋白质合成控制生物状态（表达遗传信息）（4）引起生物遗传的变异（改变遗传信息）2DNA是遗传物质的证据（1）细菌转化的实验 体内转化实验：1928年，英国科学家Griffith 体外转化的实验过程：1944年，美国科学家Avery（2）噬菌体侵染细菌的实验：1952年，Hershey和Chase3RNA是遗传物质的证据烟草花叶病毒（RNA病毒）侵染烟草的

2、实验（三）DNA的分子结构1结构层次（1）基本元素组成 C、H、O、N、P等（2）基本组成物质 脱氧核糖、含氮碱基、磷酸（3）基本结构单位 4种脱氧核糖核苷酸（4）化学结构（1级结构） 脱氧核糖核苷酸链（5）空间结构双螺旋结构 磷酸-脱氧核糖交互排列在双螺旋外侧 对应碱基互补酸对（A-T、G-C）以氢键连结成对 两条链反向平行，有规则向右盘绕成双螺旋2结构特点（1）双螺旋结构相对稳定性 互补碱基之间的氢键作用 碱基对之间的堆积力（2）特异性每一个DNA分子的碱基对具有特定排列顺序（3）多样性碱基序列千变万化3RNA分子结构与DNA的差异（1）化学组成上的差异五碳糖和碱基的差异（2）结构上的差异

3、 信使RNA（mRNA）是一条单链 转运RNA（tRNA）呈三叶草结构 核糖体RNA（rRNA）构成两个亚单位，进一步构成核糖体（四）基因和遗传信息1基因蕴含遗传信息的特定核苷酸序列（1）基因和性状的关系基因是决定生物性状的基本单位（2）基因和DNA的关系基因是有遗传效应的DNA片段（3）基因和遗传信息的关系基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表一定的遗传信息。（4）基因和染色体的关系染色体是基因的载体，许多基因在染色体上呈线性排列。2基因的结构（1）原核细胞基因的结构 包括编码区和非编码区 非编码区内有调控遗传信息表达的核苷酸序列（RNA聚合酶的结合位点） RNA聚合酶催化DNA转录为RNA。（2）

4、真核细胞基因的结构和原核基因结构的比较相同点：包括编码区和非编码区 非编码区内有调控遗传信息表达的核苷酸序列不同点：编码区是间隔的，不连续的，含有能够编码蛋白质的外显子和不能编码蛋白质的内含子。 真核细胞的每一个基因中都包含若干个外显子和内含子。3人类基因组计划（HGP）（1）人类基因组概念：人体DNA分子所携带的全部遗传信息 人的单倍体基因组概念：由122号染色体DNA和X、Y两条性染色体DNA组成。（2）人类基因组计划的主要内容：（3）人类基因组计划的意义： 解开人类生长、发育、健康、长寿的奥秘 了解基因表达的调控机制，细胞生长、分化和个体发育的机制 遗传病的预防诊断和治疗 生物的进化、种

5、族血缘（不同种族、不同个体基因组的研究）（五）遗传物质的作用原理遗传信息的传递和表达中心法则遗传信息的转移规律（1）遗传信息在生物大分子间转移过程遵循的基本法则（2）中心法则图解表达方式如下： （3）中心法则高度概括遗传物质的作用原理 1DNA复制传递遗传信息（1）复制时间 有丝分裂间期和前减数分裂期（2）复制过程 （3）复制基础 特定的双螺旋结构为复制提供精确模板 碱基互补配对能力保证复制准确进行（4）复制条件 以亲代DNA分子的双链为模板 以核基质中4种脱氧核苷酸为原料 DNA合成酶系的催化 提供能量（5）复制特点 边解旋边复制，减少模板母链发生改变的机会。 遵循碱基互补配对原则，保证复制

6、准确进行。 分段双向复制，提高复制速度。 半保留复制。（6）子代DNA的去向分配到两个子代细胞中或配子细胞中（7）复制意义 将亲代遗传信息传递给子代，保持了遗传信息的连续性2基因控制蛋白合成表达遗传信息转录以DNA分子为模板合成RNA（1）部位：细胞核内（2）模板：DNA分子的非信息链（3）碱基互补配对原则：AU、TA、GC、CG（4）转录产物特点：mRNA单链上携带遗传信息（5）mRNA动向：通过核膜孔进入细胞质，与核糖体结合。 翻译以信使RNA分子为模板合成蛋白质（1）直接模板信使RNA 信使RNA单链上以三联体密码形式转录着遗传信息 信使RNA分子经核膜孔移动到细胞质中，并与核糖体相结合

7、（2）蛋白质合成场所核糖体（3）合成蛋白质的运载工具转运RNA 每个转运RNA分子的一端携带特异的氨基酸 另一端的“反密码子”识别mRNA的“密码子” 通过进位将氨基酸运输到核糖体的适当位置上 参与肽链延伸的过程（从游离的氨基到羧基）（六）基因工程：1基因工程的基本内容（1）基因工程的概念（2）基因工程的工具 基因工程的剪刀限制性内切酶 存在的生物种类主要存在于微生物中 特异性识别特定的核苷酸序列 多样性限制性内切酶的种类多样 DNA重组的基础同种限制性内切酶切割不同的DNA可获得互补配对的粘性末端 基因工程的针线DNA连接酶 形成磷酸二酯键，完成基因的重组 基因的运载工具运载体 运载体的条件

8、： A、能在宿主细胞内复制并稳定保存 B、具有多种限制型内切酶切点 C、具有标记基因，便于筛选 常用的运载体质粒、噬菌体和动植物的细胞 质粒作为最常用运载体的原因存在于细胞、酵母菌等微生物体内，能自我复制的小环状DNA分子（3）基因操作的基本步骤 提取目的基因 A、直接分离基因鸟枪法 B、人工合成基因 目的基因与运载体结合重组DNA分子 相同的限制性内切酶作用于目的基因和运载体 DNA连接酶的连接作用 将目的基因导入受体细胞 将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测与表达 依据运载体的标记基因进行检测 受体细胞特定性状的表达是衡量转基因技术成功与否的关键。2基因工程的成果和发展前景（1）基因工程

9、与医药卫生转基因药物利用基因工程菌等生产的药物有：人生长激素，干扰素等60余种。基因诊断：一段用放射性同位素（32P）、荧光分子等标记的单链DNA分子作探针，利用DNA分子杂交的原理，鉴定被检测标本上的遗传信息。基因治疗：将健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中以达到治疗疾病的目的。（2）基因工程与农业、食品工业改良作物的品质高产、稳产、具有优良品质提高植物的抗性：抗寒、抗旱、抗病、抗盐碱，提高农作物抵抗不良环境的能力。转基因动物抗病能力强、高产仔率、高产奶率、高质量的皮毛超级动物 为人类提供某些药物开辟新的食物来源（3）基因工程与环保环境监测工程菌消除环境污染3转基因产品的安全性对人类健康的安

10、全性对环境的安全性补充资料：人体基因组四张图的含义遗传图（基因连锁图）：利用基因交换频率推断基因的间距（地点）物理图：用限制性内切酶将DNA切成片段，利用分子杂交方法，确定每个基因的实际长度序列图：基因的核苷酸序列（碱基的序列）转录图：由成熟的信使RNA作模板逆转录出互补的DNA（因为人类基因组中只有1%5%是编码序列）典型试题：1在一个DNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基数目的54%，其中一条链中鸟嘌呤与胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的22%和28%，则由该链转录的信使RNA中鸟嘌呤与胞嘧啶分别占碱基总数的A24%，22% B22%，28% C26%，24% D23%，27%解析：在DN

11、A双链分子中，腺嘌呤和胸腺嘧啶互补配对，当腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基数目的54%时，在一条链中腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占这条链的54%，所以，该链中鸟嘌呤和胸腺嘧啶之和占46%，再根据，该链中鸟嘌呤占碱基总数的22%，可以算出胞嘧啶占24%。则与其互补的信使RNA中鸟嘌呤占24%、胸腺嘧啶占22%。参考答案：A2已知病毒的核酸有双链DNA、单链DNA、双链RNA、单链RNA四种类型。现发现了一种新病毒，要确定其核酸属于上述哪种类型，应该A分析碱基类型，确定碱基比率B分析碱基类型，分析五碳糖类型C分析蛋白质的氨基酸组成，分析碱基类型D分析蛋白质的氨基酸组成，分析五碳糖类型解析：分析碱基类型可以确

12、定核酸的种类，有胸腺嘧啶没有尿嘧啶的是DNA，有尿嘧啶没有胸腺嘧啶的是RNA，分析碱基比率能够确定核酸是单链还是双链；A=T（A=U）、C=G的是双链分子，否则是单链。参考答案：A3采用基因工程技术将人凝血因子基因导入山羊受精卵，培育出转基因羊。但是，人凝血因子只存在于该转基因羊的乳汁中。以下有关叙述，正确的是A人体细胞中凝血因子基因编码区的碱基对数目，等于凝血因子氨基酸数目的3倍B可用显微注射技术将含有人凝血因子基因的重组DNA分子导入羊的受精卵C在该转基因羊中，人凝血因子基因存在于乳腺细胞，而不存在于其他体细胞中D人凝血因子基因开始转录后，DNA连接酶以DNA分子的一条链为模板合成mRNA

13、参考答案：B4下列关于基因工程应用的叙述，正确的是A基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因B基因诊断的基本原理是DNA分子杂交C一种基因探针能检测水体中的各种病毒D真核基因不能用来进行真核生物的遗传改良参考答案：B5请根据下列资料回答问题：DNA亲子鉴定测试的原理是：从被测试者的血滴或口腔黏膜细胞或者培育的组织内提取DNA，用限制性内切酶将DNA样本切成特定的小片段，放进凝胶中，用电泳推动DNA小片段分离，再使用特别的“探针”去寻找基因。相同的基因会凝聚在一起，然后利用特别的染料在X光下，便会显示由DNA探针凝聚于一起的黑色条码。每个人的条码一半与父亲的条码吻合，另一半与母亲的条码相吻合，反复几

14、次，每一种探针可用于寻找DNA的不同部位并形成独特的条码，便可获得超过99.9%的分辨概率。请根据资料回答问题：（1）限制性内切酶能将DNA样品切成特定的小片段，则主要体现了酶的_。（2）“探针”是指_A某一个完整的小段基因B目的基因片段的特定DNAC与目的基因相同的特定双链DNAD与目的基因互补的特定单链DNA（3）条码一半与其母亲的条码吻合，一半与其父亲的条码吻合的原因是_。（4）样品DNA经PCR技术（聚合酶链式反应）扩增，可以获得大量的DNA分子克隆。其原理是利用DNA分子的半保留复制，在试管中进行DNA分子的人工复制（如下图）。在很短的时间内，将DNA扩增几百万倍甚至几十亿倍，使实验

15、室所需的遗传物质不再受限于活动的生物体。 图中A过程表示_；某样品DNA中共含有3000个碱基对，碱基数量满足(A+T)(G+C)=1/2，先欲得到1000个拷贝（即与样品相同的DNA），至少需要向试管中进入_个腺嘌呤脱氧核苷酸。“PCR”与人体内DNA复制相比，有何特殊之处？_。（5）2002年6月，我国第一张18位点的“基因型身份证明”在湖北武汉诞生。现行居民身份证具有一定的时效性（有效期），如10年、20年不等，而“基因型身份证明”却具有长期有效性。为什么？_。在_情况下，两个人的“基因型身份证明”完全相同。参考答案：（1）专一性；（2）D；（3）组成每对同源染色体的2个DNA分子，一条

16、来自父方，一条来自母方；（4）DNA解旋；1000(10001)=999000；离体条件下，高温；（5）同一个体不同生长发育阶段和不同组织的DNA是相同的，所以，具有高度的个体稳定性和特异性； 同卵双生的双胞胎。6肺炎双球菌的转化实验的实验过程如下：A将无毒性的R型活细菌注射到小鼠体内，小鼠不死亡。B将有毒性的S型活细菌注射到小鼠体内，小鼠患败血症死亡。C将加热杀死后的S型细菌注射到小鼠体内，小鼠不死亡。D将无毒性的R型活细菌与加热杀死的S型细菌混合后，注射到小鼠体内，小鼠患败血症死亡。结合所学知识，分析并回答下列问题：（1）S型细菌体内的转化因子实质上是细菌的_，且存在于细菌的细胞质中，即为

17、细菌的_；细菌体内的这种具有侵染功能的结构，在基因工程中常被作用_。（2）C和D对比可推断出S型细菌和R型细菌具有很近的_关系，S菌体内的转化因子能利用R菌提供的_等物质来合成自己的物质。（3）实验时，对S菌的加热杀死过程，仅仅使菌体的_等物质产生变性，而体内的遗传物质_并没有真正被灭活。（4）若用强酸、强碱或高压蒸汽处理S菌，转化实验能否成功？参考答案：（1）DNA 质粒 运载体 （2）亲缘 酶、原料（3）蛋白质 DNA （4）不能成功。71978年，美国科学家利用基因工程技术，将人胰岛素基因拼接到大肠杆菌的DNA分子中，然后通过大肠杆菌的繁殖，生产出了人胰岛素，操作过程如下图所示： （1）

18、在上述基因操作中，由过程所用的基因“剪刀”是_，由过程的实现是通过过程相同的_切割的结果；由过程需要_通过_形成重组DNA分子；由过程是通过细胞的_实现的。（2）不同生物间基因可以“移植”成功的结构基础是DNA_结构，大肠杆菌可以生产出人的胰岛素，说明它们和人类共用一套_，大肠杆菌合成人胰岛素的过程可以表示为_。（3）形成的重组DNA分子是否真正转移到了受体细胞，必须对受体细胞进行检测。请根据下面实验原理和材料用具，设计实验选择运载体质粒，探究质粒的抗菌素基因所合成的抗菌素类别。实验原理：作为运载体的质粒，须有标记基因，这一标记基因是抗菌素抗性基因。故凡有抗菌素抗性的细菌，其质粒才可能用作运载

19、体。材料用具：青霉素、四环素的10万单位溶液、菌种试管、灭菌的含细菌培养基的培养皿、酒精灯、接种环、一次性注射器、蒸馏水、恒温箱。方法步骤：第一步：取三个含细菌培养基的培养皿并标1、2、3号，在酒精灯旁，用三支注射器，分别注入1 mL蒸馏水、青霉素、四环素液，并使之分布在整个培养基表面。第二步：将接种环在酒精灯上燃烧用来_，并在酒精灯火焰旁取种，然后对三个培养皿接种。第三步：培养：将接种后的三个培养皿放入37的恒温箱中培养24 h。预期结果分析：设置1号的目的是_，出现的现象是_。若仅2号生存则_。若2号不存活，3号存活则_。参考答案：（1）限制性内切酶 限制性内切酶 DNA连接酶 碱基互补配对 有丝分裂（2）双螺旋 遗传密码 DNA（基因）mRNA蛋白质（3）灭菌 对照作用 细菌正常生长 细菌质粒上有抗青霉素的基因 细菌质粒上无抗青霉素的基因有抗四环素的基因