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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 遗传的物质基础与基因工程 高考综合复习
[内容概述 内容概述] 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 重点难点] 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: . 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





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.
1

(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: .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:(A1+G1)/(C1+T1)=(C2+T2)/(A2+G2)

(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:(A1+T1)/(G1+C1)=(A2+T2)/(G2+C2)=(A1+A2+T1+T2)/( G1+G2+C1+C2)=(Aˊ +Tˊ)/(Gˊ+Cˊ)
2

(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. 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 知识链接] 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.
3

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 例题解析] 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: 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: 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: 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: 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: 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.
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)

)

答案: 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: 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: 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: 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: 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: 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: 答案:D ) ) )

5

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: 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: 答案:A 8. 下列技术依据 DNA 分子杂交原理的是( A. ②③ B. ①③ C. ③④ D. ①④ ① 用 DNA 分子探针诊断疾病 ② B 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: 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: 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
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)

)

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: 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: 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 F1 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: 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,F1 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: 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

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