新考纲高考系列生物 基因工程.docx

1、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： ， ， 。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

2、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；能在宿主细胞中复制并稳定地保存；具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接；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

3、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、

4、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122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DN

5、A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15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

6、.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

7、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；30亿22=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

8、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)10 0/23(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：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

9、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。 DNA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。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

10、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 BDNA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

11、，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

12、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。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。 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；优点：专一性强，目的基因不含内含子；缺点：操作过程麻烦，mRNA生存时间短，技术要求高

13、。b根据已知氨基酸序列合成DNA。I过程： ；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；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：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；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

14、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

15、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：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；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