高考生物三輪考前重點突破：專題二基因結(jié)構(gòu)與基因工程（含答案）

1、小專題二 基因結(jié)構(gòu)與基因工程核心考點整合考點整合一:基因的結(jié)構(gòu)1.原核細(xì)胞和真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)的比較項目原核基因真核基因結(jié)構(gòu)示意圖非編碼區(qū)結(jié)構(gòu)位于編碼區(qū)的上游和下游，有調(diào)控序列作用調(diào)控序列能調(diào)控遺傳信息的表達(dá)編碼區(qū)結(jié)構(gòu)編碼區(qū)是連續(xù)的，無外顯子和內(nèi)含子之分編碼區(qū)是間隔的，不連續(xù)的，分為能編碼蛋白質(zhì)的外顯子和不能編碼蛋白質(zhì)的內(nèi)含子作用編碼蛋白質(zhì)外顯子編碼蛋白質(zhì)相同點在結(jié)構(gòu)上均有編碼區(qū)和起調(diào)控作用的非編碼區(qū)；都能儲存、傳遞和表達(dá)遺傳信息，決定生物性狀，且可發(fā)生突變；非編碼區(qū)均位于編碼區(qū)的上游和下游，有調(diào)控序列，能調(diào)控遺傳信息的表達(dá)2.人類基因組的研究(1)人類基因組:是指人體DNA分子所攜帶的全部遺

2、傳信息(2)人的單倍體基因組:由24條雙鏈DNA分子組成(22條常染色體DNA和XY性染色體DNA)(3)人類基因組計劃:分析測定人類基因組的核苷酸序列(4)人類基因組計劃主要內(nèi)容:繪制人類基因組的四張圖,即遺傳圖序列圖轉(zhuǎn)錄圖和物理圖 (5)研究人類基因組的意義對于各種疾病,尤其是各種遺傳病的診斷治療具有劃時代的意義對于進(jìn)一步了解基因表達(dá)的調(diào)控機(jī)制細(xì)胞的生長分化和個體發(fā)育的機(jī)制,以及生物的進(jìn)化等也具有重要的意義特別提示1.非編碼區(qū)和非編碼序列的聯(lián)系與區(qū)別非編碼序列包含非編碼區(qū),但非編碼區(qū)不包括真核基因的內(nèi)含子(非編碼序列)對真核細(xì)胞基因結(jié)構(gòu)而言,非編碼序列包含非編碼區(qū)和編碼區(qū)中的內(nèi)含子對原核細(xì)

3、胞基因結(jié)構(gòu)而言,非編碼序列即為非編碼區(qū)特別注意:雖然終止密碼子不能編碼蛋白質(zhì),但由于它位于mRNA上,因此與它對應(yīng)的脫氧核苷酸序列位于基因的編碼區(qū)2.基因結(jié)構(gòu)中的相關(guān)計算原核細(xì)胞基因結(jié)構(gòu)中編碼區(qū)所含的堿基對數(shù)=編碼的氨基酸數(shù)3真核細(xì)胞基因結(jié)構(gòu)中外顯子所含的堿基對數(shù)=編碼的氨基酸數(shù)3,而編碼區(qū)所含的堿基對數(shù)不等于外顯子所含的堿基對數(shù),還應(yīng)加上內(nèi)含子的堿基對數(shù);真核細(xì)胞基因結(jié)構(gòu)中外顯子數(shù)=內(nèi)含子數(shù)+1【典例1】 下圖為真核生物細(xì)胞基因結(jié)構(gòu)示意圖,圖中屬于編碼序列的部分和變異后會導(dǎo)致該基因關(guān)閉的部分分別是( )A. df c B. ceg aC. ceg b D. abdfh a解析 真核細(xì)胞基因結(jié)

4、構(gòu)中的非編碼區(qū)和編碼區(qū)中的內(nèi)含子屬于非編碼序列,編碼序列只有編碼區(qū)中的外顯子cega是RNA聚合酶結(jié)合位點,一旦變異將不能被RNA聚合酶識別,導(dǎo)致該基因關(guān)閉,故B正確答案 B【互動探究1】 (2011河南實驗中學(xué)月考)下列有關(guān)基因結(jié)構(gòu)和功能的敘述中,錯誤的是( )A.非編碼區(qū)是DNA上不具有遺傳效應(yīng)的片段B.核基因和質(zhì)基因都可以發(fā)揮遺傳效應(yīng)C.編碼區(qū)和非編碼區(qū)堿基的改變都屬于基因突變D.RNA聚合酶結(jié)合的位點屬于調(diào)控遺傳信息表達(dá)的核苷酸序列 解析 本題主要考查基因的結(jié)構(gòu)與功能,理解“具有遺傳效應(yīng)的片段到底是什么”是解答本題的關(guān)鍵點由基因的定義“基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段”可知,非編碼區(qū)屬于

5、基因上的結(jié)構(gòu),因此也具有遺傳效應(yīng)(調(diào)控作用),故A錯誤無論是編碼區(qū)還是非編碼區(qū)堿基的改變,都屬于基因結(jié)構(gòu)中堿基的改變,因此屬于基因突變,故C正確RNA聚合酶結(jié)合的位點位于非編碼區(qū),因此屬于調(diào)控遺傳信息表達(dá)的核苷酸序列,故D也正確答案 A考點整合二:基因工程重點問題辨析1.基因工程的主要理論基礎(chǔ)(1)目的基因與運載體有著相同的基本結(jié)構(gòu)四種脫氧核苷酸縮合而成的雙螺旋結(jié)構(gòu),保證了不同生物的DNA分子可以“拼接”到一起;(2)所有生物共用一套密碼子,保證了目的基因在不同的宿主細(xì)胞內(nèi)表達(dá)出相同的產(chǎn)物2.限制性內(nèi)切酶和DNA連接酶的作用部位限制性內(nèi)切酶和DNA連接酶的作用部位都是由磷酸和脫氧核苷酸形成的磷

6、酸二酯鍵3.獲取目的基因的方法比較4.目的基因的“檢測”與“表達(dá)”的比較目的基因的檢測目的基因的表達(dá)檢測項目目的基因是否已被導(dǎo)入受體細(xì)胞目的基因是否完成了轉(zhuǎn)錄和翻譯過程檢測指標(biāo)檢測受體細(xì)胞是否表現(xiàn)出標(biāo)記基因所控制的性狀；用含目的基因的DNA探針檢測受體細(xì)胞中是否含目的基因片段檢測受體細(xì)胞是否表現(xiàn)出目的基因所控制的性狀，或合成了與目的基因?qū)?yīng)的產(chǎn)物【典例2】(2010江蘇生物，27)下表中列出了幾種限制酶識別序列及其切割位點，圖1、圖2中箭頭表示相關(guān)限制酶的酶切位點。請回答下列問題：限制酶BamHHind EcoRSma識別序列及切割位點GGATCC CCTAGGAAGCTT TTCGAAGAA

7、TT C CTTAAGCCCGGG GGGCCC(1)一個圖1所示的質(zhì)粒分子經(jīng)Sma切割前后,分別含有_個游離的磷酸基團(tuán)(2)若對圖中質(zhì)粒進(jìn)行改造,插入的Sma酶切位點越多,質(zhì)粒的熱穩(wěn)定性越_(3)用圖中的質(zhì)粒和外源DNA構(gòu)建重組質(zhì)粒,不能使用Sma切割,原因是_ 02高Sma會破壞質(zhì)粒的抗性基因外源DNA中的目的基因 (4)與只使用EcoR相比較,使用BamH和Hind兩種限制酶同時處理質(zhì)粒外源DNA的優(yōu)點在于可以防止_(5)為了獲取重組質(zhì)粒,將切割后的質(zhì)粒與目的基因片段混合,并加入_酶(6)重組質(zhì)粒中抗生素抗性基因的作用是為了_質(zhì)粒和含目的基因的外源DNA片段自身環(huán)化DNA連接鑒別和篩選含

8、有目的基因的細(xì)胞 (7)為了從cDNA文庫中分離獲取蔗糖轉(zhuǎn)運蛋白基因,將重組質(zhì)粒導(dǎo)入喪失吸收蔗糖能力的大腸桿菌突變體,然后在_的培養(yǎng)基中培養(yǎng),以完成目的基因表達(dá)的初步檢測蔗糖為唯一含碳營養(yǎng)物質(zhì) 解析 本題綜合考查基因工程的過程及應(yīng)用(1)質(zhì)粒是雙鏈環(huán)狀DNA分子,在Sma切割前沒有游離的磷酸基因,Sma作用于兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵,切割產(chǎn)生的DNA片段末端是平末端,因而質(zhì)粒經(jīng)切割后含有2個游離的磷酸基因(2)質(zhì)粒的熱穩(wěn)定性主要由氫鍵的數(shù)量決定,氫鍵數(shù)量越多,質(zhì)粒的熱穩(wěn)定性越高,反之則低,DNA分子中A與T之間存在2個氫鍵,C與G之間存在3個氫鍵,因此DNA分子中GC堿基對越多,熱穩(wěn)定性就越

9、高,Sma識別CCCGGG序列,并在C和G之間將這段序列切開,也就是質(zhì)粒中Sma酶切位點越多,GC堿基對越多,熱穩(wěn)定性越高 (3)據(jù)圖1可知,Sma切割的位點在抗生素抗性基因之中,抗生素抗性基因是標(biāo)記基因,應(yīng)盡量避免破壞,據(jù)圖2可知Sma切割的位點在目的基因之中,破壞了目的基因,所以不能使用Sma切割(4)用同種限制酶切割后的質(zhì)粒和目的基因,在基因表達(dá)載體構(gòu)建時,常形成三種直接方式,其中目的基因與目的基因的連接質(zhì)粒與質(zhì)粒的連接是無效的連接,用兩種限制酶可避免此類現(xiàn)象 (5)基因表達(dá)載體的構(gòu)建過程中需加DNA連接酶,連接脫氧核糖和磷酸(6)抗生素抗性基因?qū)儆跇?biāo)記基因,供重組DNA的鑒定和選擇(7

10、)目的基因是蔗糖轉(zhuǎn)運蛋白基因,將其導(dǎo)入喪失吸收蔗糖能力的大腸桿菌突變體后,應(yīng)進(jìn)行目的基因的檢測與鑒定,可根據(jù)受體細(xì)胞是否含有蔗糖轉(zhuǎn)運蛋白,即是否具備吸收蔗糖的能力判斷基因工程是否成功,因而可在含有蔗糖(唯一碳源)的培養(yǎng)基中培養(yǎng)【互動探究2】 轉(zhuǎn)基因抗病香蕉的培育過程如圖所示質(zhì)粒上有Pst Sma、EcoR、Apa等四種限制酶切割位點請回答: (1)構(gòu)建含抗病基因的表達(dá)載體A時,應(yīng)選用限制酶_,對_進(jìn)行切割(2)培養(yǎng)板中的卡那霉素會抑制香蕉愈傷組織細(xì)胞的生長,欲利用該培養(yǎng)基篩選已導(dǎo)入抗病基因的香蕉細(xì)胞,應(yīng)使基因表達(dá)載體A中含有_作為標(biāo)記基因Pst、EcoR含抗病基因的DNA質(zhì)?？箍敲顾鼗?(

11、3)香蕉組織細(xì)胞具有_,因此,可以利用組織培養(yǎng)技術(shù)將導(dǎo)入抗病基因的香蕉組織細(xì)胞培育成植株圖中依次表示組織培養(yǎng)過程中香蕉組織細(xì)胞的_過程全能性脫分化再分化 解析 本題考查基因工程的有關(guān)知識,準(zhǔn)確地進(jìn)行“圖文”轉(zhuǎn)化,是解答此題的關(guān)鍵(1)從圖可看出,只有用PstEcoR這兩種酶切割,才能保持抗病基因結(jié)構(gòu)的完整性,所以構(gòu)建含抗病基因的表達(dá)載體A時,應(yīng)選用限制酶PstEcoR,對含抗病基因的DNA和質(zhì)粒進(jìn)行切割(2)卡那霉素能抑制香蕉愈傷組織細(xì)胞的生長,欲利用該培養(yǎng)基篩選已導(dǎo)入抗病基因的香蕉細(xì)胞,應(yīng)使表達(dá)載體A中含有抗卡那霉素基因,以此作為標(biāo)記基因 (3)香蕉組織細(xì)胞具有全能性,因此,可以利用組織培養(yǎng)

12、技術(shù)將導(dǎo)入抗病基因的香蕉組織細(xì)胞培育成植株圖中和依次表示組織培養(yǎng)過程中香蕉組織細(xì)胞的脫分化和再分化過程考點整合三:基因治療與基因診斷基因治療是把健康的外源基因?qū)牒腥毕莸募?xì)胞中,讓健康基因表達(dá)出正常的性狀,從而達(dá)到治療疾病的目的而基因診斷是用放射性同位素?zé)晒夥肿拥葮?biāo)記的DNA分子作探針,利用DNA分子雜交原理,鑒定被檢測標(biāo)本上的遺傳信息,達(dá)到檢測疾病的目的區(qū)分二者的關(guān)鍵是看其主要目的:前者主要目的是治療疾病,后者主要目的是檢測疾病【典例3】 (2011衡水中學(xué)月考)下列不屬于基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生方面應(yīng)用的是( )A.用基因拼接技術(shù)培育出含乙肝病毒表面抗原的酵母菌,進(jìn)而生產(chǎn)出乙肝酵母重組疫苗B.

13、用含甲型H1N1流感病毒堿基序列的DNA探針,檢測發(fā)熱病人體內(nèi)是否含甲型H1N1流感病毒C.用帶有半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶基因的噬菌體侵染患者的離體細(xì)胞,治療半乳糖血癥D.用基因拼接技術(shù)培育出含雞蛋白基因的酵母菌,然后生產(chǎn)人類需要的卵清蛋白 解析 本題主要考查基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生方面的應(yīng)用基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生方面的應(yīng)用主要包括生物制藥基因診斷基因治療三方面A中反映的是基因工程在生物制藥中的應(yīng)用;B中反映的是基因工程在基因診斷中的應(yīng)用;C中反映的是基因工程在基因治療中的應(yīng)用;而用含雞蛋白基因的酵母菌生產(chǎn)卵清蛋白,屬于基因工程在食品工業(yè)方面的應(yīng)用答案 D【互動探究3】 (2010安徽理綜)2008年諾貝爾化學(xué)獎

14、授予了“發(fā)現(xiàn)和發(fā)展了水母綠色熒光蛋白”的三位科學(xué)家將綠色熒光蛋白基因的片段與目的基因連接起來組成一個融合基因,再將該融合基因轉(zhuǎn)入真核生物細(xì)胞內(nèi),表達(dá)出的蛋白質(zhì)就會帶有綠色熒光綠色熒光蛋白在該研究中的主要作用是( )A.追蹤目的基因在細(xì)胞內(nèi)的復(fù)制過程B.追蹤目的基因插入到染色體上的位置C.追蹤目的基因編碼的蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)的分布D.追蹤目的基因編碼的蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu) 解析 本題以科技前沿為背景考查基因工程在實踐中的應(yīng)用水母的綠色熒光蛋白的應(yīng)用,就像同位素示蹤法一樣,可以借助綠色熒光蛋白來追蹤目的基因編碼的蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)的分布,從而直觀地揭示微觀世界中物質(zhì)的運動規(guī)律答案 C高考鏈接1.(2010全國

15、,5)下列敘述符合基因工程概念的是( )A.B淋巴細(xì)胞與腫瘤細(xì)胞融合,雜交瘤細(xì)胞中含有B淋巴細(xì)胞中的抗體基因B.將人的干擾素基因重組到質(zhì)粒后導(dǎo)入大腸桿菌,獲得能產(chǎn)生人干擾素的菌株C.用紫外線照射青霉菌,使其DNA發(fā)生改變,通過篩選獲得青霉素高產(chǎn)菌株D.自然界中天然存在的噬菌體自行感染細(xì)菌后其DNA整合到細(xì)菌DNA上解析:基因工程是在生物體外,通過對DNA分子進(jìn)行人工“剪切”和“拼接”,對生物的基因進(jìn)行改造和重新組合,然后導(dǎo)入受體細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行無性繁殖,使重組基因在受體細(xì)胞內(nèi)表達(dá),產(chǎn)生出人類所需要的基因產(chǎn)物所以B為基因工程,而A為動物細(xì)胞工程,C為誘變育種,D無人為因素不屬于基因工程答案:B點撥:本

16、題主要考查基因工程的概念,題目難度適中,考查了學(xué)生對概念的理解能力及應(yīng)用能力,掌握基因工程是在生物體外對DNA分子進(jìn)行人工“剪切”和“拼接”是解題的關(guān)鍵2.(2010浙江理綜,2)在用基因工程技術(shù)構(gòu)建抗除草劑的轉(zhuǎn)基因煙草過程中,下列操作錯誤的是( )A.用限制性核酸內(nèi)切酶切割煙草花葉病毒的核酸B.用DNA連接酶連接經(jīng)切割的抗除草劑基因和載體C.將重組DNA分子導(dǎo)入煙草原生質(zhì)體D.用含除草劑的培養(yǎng)基篩選轉(zhuǎn)基因煙草細(xì)胞解析:限制性核酸內(nèi)切酶用于提取目的基因和切割載體,煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)是RNA,不能用限制性核酸內(nèi)切酶切割,A項錯誤;DNA連接酶可以連接具有相同黏性末端的目的基因和載體,B項正確

17、;受體細(xì)胞可以是受精卵和體細(xì)胞,也可以是去除細(xì)胞壁的原生質(zhì)體,C項正確;目的基因為抗除草劑基因,所以未成功導(dǎo)入目的基因的細(xì)胞不具有抗除草劑的能力,篩選時應(yīng)該用含除草劑的培養(yǎng)基篩選轉(zhuǎn)基因細(xì)胞,D項正確答案:A點撥:本題以培育轉(zhuǎn)基因煙草為載體全面考查綜合分析基因工程相關(guān)內(nèi)容的能力難度適中,得分的關(guān)鍵是清楚限制性核酸內(nèi)切酶是用于DNA的切割3.(2010江蘇生物,18)下列關(guān)于轉(zhuǎn)基因植物的敘述,正確的是( )A.轉(zhuǎn)入到油菜的抗除草劑基因,可能通過花粉傳入環(huán)境中B.轉(zhuǎn)抗蟲基因的植物,不會導(dǎo)致昆蟲群體抗性基因頻率增加C.動物的生長激素基因轉(zhuǎn)入植物后不能表達(dá)D.如轉(zhuǎn)基因植物的外源基因來源于自然界,則不存在

18、安全性問題解析:抗除草劑基因?qū)氲接筒说娜旧w后則可以通過花粉傳入環(huán)境中;轉(zhuǎn)抗蟲基因的植物可殺死無抗性昆蟲,對昆蟲的抗性具有選擇作用,所以會導(dǎo)致昆蟲群體抗性基因頻率增加;轉(zhuǎn)基因技術(shù)打破了生殖隔離,動物的生長激素基因轉(zhuǎn)入植物后可以表達(dá);來源于自然界的目的基因?qū)胫参矬w后,可能破壞原有的基因結(jié)構(gòu),具有不確定性,外源基因也可能通過花粉傳播,使其他植物成為“超級植物”等,所以轉(zhuǎn)基因技術(shù)存在著安全性問題答案:A點撥:該題主要考查轉(zhuǎn)基因技術(shù)的安全性,屬于理解層次解答該題的知識基礎(chǔ)是轉(zhuǎn)基因技術(shù)的實質(zhì)轉(zhuǎn)基因植物對環(huán)境的影響,以及轉(zhuǎn)基因技術(shù)的安全性問題等4.(2010天津理綜,7)下圖是培育表達(dá)人乳鐵蛋白的乳腺生物反應(yīng)器的技術(shù)路線圖中tetR表示四環(huán)素抗性基因,ampR表示氨芐青霉素抗性基因,BamH、Hind、Sma直線所示為三種限制酶的酶切位點據(jù)圖回答:(1