高考综合复习--遗传的物质基础与基因工程
高考综合复习——遗传的物质基础与基因工程
[内容概述]
遗传的物质基础包括:DNA 是遗传物质的证据、DNA 的结构和复制、基因对性状的控制和中心法则。基因工程的操作工具、步骤和应用。
[重点难点]
一、遗传的物质基础1.DNA 是遗传物质
证明DNA 是遗传物质的实验设计关键是设法使蛋白质和核酸(DNA)分开,然后分别单独地观察其影响。2.DNA 与RNA 的主要区别:
结
构
基本单位
碱
基
五碳糖
主要分布
规则的双螺旋结构。两条平行脱氧核苷酸链上的DNA
碱基遵循碱基互补配对原则(A-T ;C-G ),通过
氢键连接形成碱基对。RNA
通常呈单链结构
核糖核苷酸脱氧核糖核苷酸
A 、C 、G 、
T A 、C 、G 、
U
脱氧核糖细胞核
核糖细胞质
3.基因的概念
真核生物与原核生物基因结构对比:
4. 基因对性状的控制
(1)通过控制酶的合成来控制代谢过程,从而控制生物性状。
(2)通过控制蛋白质分子结构来直接影响性状。5.DNA 的功能与中心法则
DNA (基因)代表遗传信息、信使RNA 上三个相邻碱基叫做“密码子”
。
6.碱基互补配对原则、基因表达有关的计算:
(1)一个双链DNA 分子中,A =T 、C =G 、A +G =C +T ,即嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数,各占50%。
DNA 分子一条链中的(A +G )/(C +T )比值的倒数等于其互补链中该种碱基的比值。如图:(A 1+G 1)/(C 1+T 1)=(C 2+T 2)/(A 2+G 2
)
(2)DNA 分子一条链中的(A +T )/(G +C )比值等于其互补链和整个DNA 分子中该种比例的比值。
如图:(A 1+T 1)/(G 1+C 1)=(A 2+T 2)/(G 2+C 2)=(A 1+A 2+T 1+T 2)/(G 1+G 2+C 1+C 2)=(A ˊ
+T ˊ)/(G ˊ+C ˊ)
(3)在真核生物中,DNA 、mRNA 的碱基数及蛋白质的氨基酸数之间6∶3∶1的数量关系中,DNA 片段的碱基数是该基因片段中外显子所含碱基数目。
二、细胞质遗传特点:母系遗传、后代无一定分离比。三、基因工程
基因工程(基因拼接技术或DNA 重组技术)。在体外,将基因经“剪切”和“拼接”重组后,导入受体细胞内进行无性
生殖,是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。
(1)基因的操作工具
基因的剪刀--限制性内切酶基因的针线--DNA 连接酶
基因的运输工具--运载体(如质粒、噬菌体、动植物病毒等)(2)基因操作的基本步骤
提取目的基因→目的基因与运载体结合→将目的基因导人受体细胞→目的基因的检测与表达[知识链接]
1.基因表达与个体发育
(1)个体发育是从受精卵的有丝分裂开始到性成熟个体形成的过程,在这一过程中,生物个体的各种性状(或表现型)得以逐渐表现。个体发育过程是受遗传物质控制的,发育过程是细胞内基因表达的结果。
(2)个体发育过程中产生的体细胞均来自同一受精卵的有丝分裂,因而含有相同的遗传物质或基因,但生物体不同部位细胞表现出的性状不同,而且不同性状是在个体发育的不同时期表现的,这是因为:
①虽然不同的细胞含有相同的基因,但不同的细胞表达不同的基因,即基因存在选择性表达。如胰岛细胞能表达胰岛素基因,但不表达血红蛋白基因。
②细胞内基因顺序表达的结果。
2.DNA 的化学组成与必修本第一章中核酸、第三章中N 、P 矿质营养有关;DNA 复制与第二章中染色体的知识、有丝分裂、第五章中减数分裂有关。
3.本部分内容是遗传基本规律和变异的基础。[例题解析]
1.tRNA 与mRNA 碱基互补配对现象可出现在真核细胞的(A .细胞核中B .核糖体上C .核膜上D .核孔处
(2005年高考上海卷第5题)解析:
tRNA 与mRNA 碱基互补配对,发生在翻译过程中,出现在细胞质的核糖体上。答案:B
2. 下列有关遗传信息的叙述,错误的是(A. 遗传信息可以通过DNA 复制传递给后代B. 遗传信息控制蛋白质的分子结构
C. 遗传信息是指DNA 分子的脱氧核苷酸的排列顺序D. 遗传信息全部以密码子的方式体现出来(2005年高考江苏卷17题)解析:
遗传信息是指DNA 分子的脱氧核苷酸的排列顺序,遗传信息可以通过DNA 复制传递给后代,并能通过转录和翻译控制蛋白质的合成。ABC 选项正确。密码子是指mRNA 中决定氨基酸的三个相邻碱基,基因中非编码区不能转录,非编码区的遗传信息不能通过密码子的形式体现出来。
答案:D
3. 细菌的某个基因发生了突变,导致该基因编码的蛋白质肽链中一个氨基酸替换成了另一个氨基酸。该突变发生在基因的(
)
A. 外显子B. 编码区
C. RNA 聚合酶结合的位点D. 非编码区
(2005年高考江苏卷16题)解析:
细菌是原核生物,基因结构包括编码区和非编码区,编码区是连续的、不间断的,没有外显子和内含子之分,非编
)
)
码区上有RNA 聚合酶的结合位点,但非编码区不能编码蛋白质,只有编码区能编码蛋白质,所以,基因编码的蛋白质肽链中一个氨基酸替换成了另一个氨基酸。该突变发生在基因的编码区。
答案:B
4.以下有关基因工程的叙述,正确的是(A. 基因工程是细胞水平上的生物工程B .基因工程的产物对人类都是有益的C .基因工程产生的变异属于人工诱变D .基因工程育种的优点之一是目的性强(2005年高考广东卷22题)解析:
基因工程又叫基因拼接技术或DNA 重组技术,是分子水平上的生物工程,产物并非都对人类有益,基因工程产生的变异属于基因重组,没有新基因产生,不属于人工诱变,ABC 选项错误。
答案:D
5. 科学家通过基因工程的方法,能使马铃薯块茎含有人奶主要蛋白。以下有关该基因工程的叙述,错误的是(A. 采用反转录的方法得到的目的基因有内含子
B. 基因非编码区对于目的基因在块茎中的表达是不可缺少的C. 马铃薯的叶肉细胞可作为受体细胞
D. 用同一种限制酶,分别处理质粒和含目的基因的DNA ,可产生黏性末端而形成重组DNA 分子(2005年高考全国卷Ⅲ第5题)解析:
真核生物基因的编码区分为外显子和内含子,内含子部分不能编码蛋白质,人工合成基因时,采用反转录的方法得到的目的基因没有内含子。A 选项错误。一个基因可以分为编码区和非编码区,非编码区虽不能编码蛋白质,但是存在基因表达的调控序列,最重要的是RNA 聚合酶的结合位点。基因工程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等。用同一种限制酶,分别处理质粒和含目的基因的DNA ,可产生相同黏性末端而形成重组DNA 分子。
答案:A
6.人体中具有生长激素基因和血红蛋白基因,两者(A. 分别存在于不同组织的细胞中
B .均在细胞分裂前期按照碱基互补配对原则复制C. 均在细胞核内转录和翻译
D .转录的信使RNA 上相同的密码子翻译成相同的氨基酸(2004年高考广东卷14题)解析:
人体正常的体细胞中存在发育成生物体的全套遗传基因,所以,生长激素基因和血红蛋白基因可以存在于同一组织中,在不同细胞中基因可以进行选择性表达;基因的复制发生在细胞分裂间期,转录发生在细胞核中,翻译发生在细胞
)
)
)
质中的核糖体上,所以ABC 选项错误。
答案:D
7.自然界中,一种生物某一基因及突变基因决定的蛋白质的部分氨基酸序列如下:正常基因突变基因1突变基因2突变基因3
精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸
苯丙氨酸苯丙氨酸亮氨酸苯丙氨酸
亮氨酸亮氨酸亮氨酸苏氨酸
苏氨酸苏氨酸苏氨酸酪氨酸
脯氨酸脯氨酸脯氨酸丙氨酸
)
根据上述氨基酸序列确定这3种突变基因DNA 分子的改变是:(
A. 突变基因1和2为一个碱基的替换, 突变基因3为一个碱基的增添B. 突变基因2和3为一个碱基的替换, 突变基因1为一个碱基的增添C. 突变基因1为一个碱基的替换, 突变基因2和3为一个碱基的增添D. 突变基因2为一个碱基的替换, 突变基因1和3为一个碱基的增添(2004年高考全国卷第4题)解析:
基因突变是指DNA 分子中碱基对的增添、缺失或改变。当DNA 分子的碱基对增添或缺失时,会使基因的碱基排列顺序从增添或缺失处到最后都发生改变,进而使基因所决定的氨基酸顺序从此处开始都改变,突变基因3前两个氨基酸序列正常,后三个氨基酸序列都发生了改变,说明碱基的增添造成后面碱基的全部改变。而当DNA 分子的个别碱基对替换时,只会影响一个氨基酸的种类(种类可能变,也可能不变),其他的氨基酸则不会改变。突变基因1的氨基酸序列与正常基因相同,说明只是一个碱基的替换,一个氨基酸可以对应几个密码子,一个碱基特别是密码子中第三个碱基的替换,常常并不引起氨基酸序列的改变;突变基因2中苯丙氨酸变成亮氨酸,后面的氨基酸序列不变,说明没有碱基的增添或减少,只是碱基的替换。
答案:A
8. 下列技术依据DNA 分子杂交原理的是(A. ②③B. ①③C. ③④D. ①④
①用DNA 分子探针诊断疾病②B 淋巴细胞与骨髓瘤细胞的杂交③快速灵敏地检测饮用水中病毒的含量④目的基因与运载体结合形成重组DNA 分子(2004年高考天津卷第1题)解析:
B 淋巴细胞与骨髓瘤细胞的杂交属于细胞工程;目的基因与运载体结合形成重组DNA 分子,是基因工程的步骤之一。②④不依据DNA 分子杂交原理。
DNA 分子杂交是将DNA 分子解旋后形成单链,再与被检测的DNA 分子单链杂交形成双链,能够完全配对的表明两个DNA 分子的遗传信息相同。基因诊断是用放射性同位素、荧光分子等标记的DNA 做探针,利用DNA 分子杂交原理,鉴定被检测的遗传信息,达到检测疾病的目的。DNA 探针还可以快速灵敏地检测饮用水中病毒的含量。
)
答案:B
9. 能够使植物体表达动物蛋白的育种方法是(A. 单倍体育种B. 杂交育种C. 基因工程育种D. 多倍体育种
(2005年高考江苏卷第11题)解析:
杂交育种只能在同种生物之间进行;单倍体育种是用某种植物的花药离体培养,再经染色体加倍。多倍体育种是同种或亲缘关系较近的植物杂交后,再经染色体加倍。只有基因工程育种才能打破远缘杂交不亲和的障碍,将动物蛋白基因导入植物体内并得以表达。
答案:C
10. 在植物基因工程中,用土壤农杆菌中的Ti 质粒作为运载体,把目的基因重组入Ti 质粒上的T—DNA片段中,再将重组的T—DNA插入植物细胞的染色体DNA 中。
(1)科学家在进行上述基因操作时,要用同一种________分别切割质粒和目的基因,质粒的黏性末端与目的基因DNA 片段的黏性末端就可通过________而黏合。
(2)将携带抗除草剂基因的重组Ti 质粒导入二倍体油菜细胞,经培养、筛选获得一株有抗除草剂特性的转基因植株。经分析,该植株含有一个携带目的基因的T—DNA片段,因此可以把它看作是杂合子。理论上,在该转基因植株自交F 1代中,仍具有抗除草剂特性的植株占总数的________,原因是________。
(3)种植上述转基因油菜,它所携带的目的基因可以通过花粉传递给近缘物种,造成“基因污染”。如果把目的基因导入叶绿体DNA 中,就可以避免“基因污染”,原因是________。
(2005年高考江苏卷38题)解析:
(1)基因工程中,要用同一种限制性内切酶分别切割质粒和目的基因,产生相同的黏性末端就可通过碱基互补配对而黏合。
(2)杂合子有抗除草剂特性,说明抗除草剂基因是显性基因,杂合子自交,根据基因分离定律,雌雄配子各有1/2含抗除草剂基因; 受精时. 雌雄配子随机结合,F 1代中显性性状的个体占3/4。
(3)细胞质遗传表现为母系遗传,目的基因不会通过花粉传递。答案:
(1)限制性内切酶(2)3/4
碱基互补配对
雌雄配子各有1/2含抗除草剂基因; 受精时. 雌雄配子随机结合
)
(3)叶绿体遗传表现为母系遗传,目的基因不会通过花粉传递而在下一代中显现出来