2019-2020年高三生物二轮复习 基因的结构与基因工程教案 人教版.doc

2019-2020年高三生物二轮复习 基因的结构与基因工程教案 人教版【本章知识框架】【疑难精讲】1外显子与内含子一般来说，结构基因都是由外显子和内含子组成，但是，外显子和内含子的关系不是完全固定不变的。有时同一条DNA链上的某一段DNA序列，当它作为编码某多肽链的基因时是外显子，而作为编码另一多肽链的基因时，则是内含子，结果是同一基因可以同时转录为两种或两种以上的mRNA。2原核细胞的基因结构与真核细胞的基因结构的异同点原核细胞的基因真核细胞的基因不同点编码区连续；结构简单编码区有间隔，不连续；结构复杂相同点都有编码区和非编码区；编码区都有调控遗传信息表达的核苷酸序列；编码区上游都有与RNA聚合酶结合的位点3基因组与染色体组密切相关一个染色体组携带着生物生长发育、遗传变异的全部信息，可称为基因组。人类基因组计划为什么要测定24条染色体？人类体细胞共有23对染色体，其中有22对染色体，它们的形态、大小基本相同，另有两条性染色体，其形态、结构有较大的差别，其基因和碱基排列顺序有明显的不同，所以人类单倍体基因组由22条常染色体DNA分子和X、Y两条性染色体DNA分子组成。4基因工程的概念基因工程的别名基因拼接技术或DNA重组技术操作环境生物体外操作对象基因操作水平DNA分子水平基本过程剪切拼接导入表达结果人类需要的基因产物5基因工程中的运载体在基因操作过程中使用运载体有两个目的：一是作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞中去；二是利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量的复制。现在所用的运载体主要有两类；一类是细菌细胞质的质粒，它是一种相对分子质量较小、独立于染色体DNA之外的环状DNA（一般有1200kb左右，kb为千碱基对），有的细菌中有一个，有的细菌中有多个。质粒通过细菌间的接合由一个细菌向另一个细菌转移，可以独立复制，也可整合到细菌染色体DNA中，随着染色体DNA的复制而复制。另一类运载体是噬菌体或某些病毒等。现在人们还在不断寻找新的运载体，如叶绿体或线粒体DNA等也可能成为运载体。作为运载体必须具备三个条件：（1）能在宿主细胞中保存下来并大量复制。（2）有多个限制酶切点，而且每种酶的切点最好只有一个，如大肠杆菌pBR332就有多种限制酶的单一识别位点，可适于多种限制酶切割的DNA插入。（3）有一定的标记基因，便于进行筛选。如大肠杆菌pBR332质粒携带氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因，就可以作为筛选的标记基因。一般来说，天然运载体往往不能满足上述要求，因此需要根据不同的目的和需要，对运载体进行人工改建。现在所使用的质粒载体几乎都是经过改建的。【学法指导】本部分复习23课时，复习该部分知识要以必修本遗传的物质基础为基础，进一步深化有关概念，并明确以下问题。第12课时可复习相关内容，第3课时做相应练习题。1基因是有遗传效应的DNA片段，此中遗传效应是指能转录为mRNA，继而翻译为蛋白质，或转录为核糖体RNA、转运RNA的功能。2原核生物的基因结构包括编码区与非编码区（即调控序列）。3编码区上游的非编码区中有重要的RNA聚合酶结合位点。4真核生物的基因结构与原核生物的基因结构基本相似，只是编码区是间隔的、不连续的，可编码蛋白质的序列（即外显子）被不能编码蛋白质的序列（即内含子）隔开。而且外显子序列在整个基因中所占的比例较小。5关于人类基因组计划要明确：研究对象是人体的22条常染色体和两条性染色体的全部基因，研究内容是得到四张图，启动时间是90年，共有美英法德日中六个参与国，我国承担其中1%的测序任务。2000年6月26日颁布的基因组草图不等于人类基因的全部碱基序列。6了解我国科学家除了积极参与国际人类基因组的研究外，还积极开展水稻与家猪基因序列的研究以及中华民族基因组若干位点基因结构的研究。7人类基因组的四张图是指什么？有哪些含义？遗传图：是以有遗传多态性的遗传标记作为“位标”，以遗传学距离为“图距”的基因组图。遗传标记是指在基因组中有一定位置，并能用检测涉及该座位的遗传重组体在群体出现的几率来反映，一般两个座位之间的距离越近，两个座位之间发生重组的几率越高。物理图：是以一段已知核苷酸序列的DNA片段为“位标”，以Mb（兆对碱基）Kb（千对碱基）作为图距的基因组图。转录图：所有生物的性状，包括疾病，都是由蛋白质决定的。而已知的所有蛋白质都是由RNA聚合酶指导的mRNA依照“遗传密码”编码的。在整个人类基因组中，只有1%5%的DNA序列为编码序列。在人体特别是成年人体的每一特定组织中，细胞内一般只有10%的基因是表达的。如果把mRNA先分离、定位，就抓住了基因的主要部分（可转录的部分），所以一张人类基因的转录图或“表达序列图”，就是人类的“基因图”的雏形。其意义：为估计人类基因的数目提供较可靠的依据；它提供了不同组织（空间）、不同发育阶段（时间）基因表达的数目、种类及结构，特别是序列的信息，提供了鉴定的基因的探针。序列图：人类基因组的核苷酸序列图也是分子水平的最高层次的、最详尽的物理图。测定的总长度约为一米，由30亿核苷酸组成的序列图是人类基因组计划中最明确、最为艰巨的定量、定质（准确性）、定时（xx年前完成）的任务。人类基因组计划所提供的四张“图”，组成了不同层次的、最终为分子水平的人类“解剖图”，它揭开了决定人类生、老、病、死的所有遗传信息基因组之谜，将成为人类认识自我的用之不竭的知识源泉。国际人类基因组计划合作组织、美国塞莱拉遗传信息公司、美国科学杂志和英国自然杂志于xx年2月12日联合宣布：继去年成功绘制人类基因组工作框架后，科学家又绘制出了更加准确、完整的人类基因组图谱，并在此基础上对人类基因组的内容又有了新的发现。由科学家提供的初步分析中，格外引人关注的是：原来预计多达10万多个的人类基因总数被最终确定为3万个左右，而与蛋白质编码无关的非编码序列却达到人类基因组序列的98%之多。这些新的发现提示，那些原来在人类基因组中被认为是“垃圾”“废物”的非编码序列应该进一步研究。地球上形形色色的生命现象不仅与基因有关，竟然还同基因以外的序列有关。8基因操作的基本步骤（1）提取目的基因提取目的基因的途径：（2）目的基因与运载体结合（以质粒为运载体）。（3）将目的基因导入受体细胞。受体细胞：细菌 氯化钙细胞壁的通透性增大重组质粒进入受体细胞目的基因随受体细胞的繁殖而复制（4）目的基因的检测和表达。检测：通过检查标志基因的有无，来判断目的基因是否导入。表达：通过特定性状的产生与否来确定目的基因是否表达。【典型例题精讲】例1下列有关基因工程技术的正确叙述是A重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体B所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列C选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖快D只要目的基因进入了受体细胞就能成功实现表达【解析】 基因操作的工具有限制酶、连接酶，一种限制酶只能识别特定的核苷酸序列。运载体是基因的运输工具，目的基因进入受体细胞后，受体细胞表现出特定的性状，才说明目的基因完成了表达，基因工程的结果是让目的基因完成表达，生产出目的基因的产物，选择受体细胞的重要条件就是能够快速繁殖。【答案】 C例2应用基因工程技术诊断疾病的过程中必须使用基因探针才能达到探测疾病的目的。基因探针是指A用于检测疾病的医疗器械B用放射性同位素或荧光分子等标记的DNA分子C合成球蛋白的DNAD合成苯丙羟化酶DNA片段【解析】 基因诊断是用放射性同位素、荧光分子等标记的DNA作探针，利用DNA分子杂交原理，鉴定被检测标本上的遗传信息，达到检测疾病的目的。【答案】 B例3基因是由A编码区和非编码区两部分组成BRNA聚合酶结合位点、外显子、内含子组成C外显子和内含子两部分组成DRNA聚合酶结合位点、外显子组成【解析】 本题虽然未告诉我们是哪一类细胞的基因，实际上考查了两类细胞基因结构的共同点。【答案】 A例4人的一种凝血因子基因，有186000个碱基对，能够编码2552个氨基酸、试计算凝血因子基因中外显子的碱基对在整个基因碱基对中所占的比例，该数据说明什么问题？【解析】 此题涉及真核细胞的基因结构和基因表达的知识。人是由真核细胞构成的生物，其基因中的编码区由外显子和内含子组成，只有外显子能够编码氨基酸，根据编码的氨基酸数目计算出编码区外显子含的碱基，而非编码区和内含子中的碱基数目则不能计算出来。根据题意，mRNA的碱基数为25523=7656个，基因中的碱基数为7656对。7656186000=0.04=4%。该基因中有近20万个碱基对，能编码蛋白质的只占4%，说明调控序列所占的比例较大，反映出真核细胞基因结构和功能的复杂性。【答案】 4%；编码序列的比例小，调控序列的比例大，真核细胞基因结构和功能的复杂性。例5人的一种凝血因子的基因，含186000个碱基对，有26个外显子，25个内含子，能编码2552个氨基酸，这个基因中外显子的碱基对在整个基因碱基对中所占的比例为A4% B51.76%C1.3%D25.76%【解析】 真核细胞的基因中，只有外显子是能编码蛋白质中氨基酸序列的碱基序列。已知能编码2552个氨基酸，而每编码一个氨基酸需要3个碱基对，所以该基因中外显子的碱基对数就是25523=7656个，用此数除以基因碱基对186000个，就可得出答案。【答案】 A例6下面对真核生物基因结构的认识中，不正确的是A编码区能够转录为相应的信使RNA，经加工参与蛋白质的合成B在非编码区有RNA聚合酶结合点C真核细胞与原核细胞的基因结构完全一样D内含子不能够编码蛋白质序列【解析】 真核细胞的基因结构比原核细胞的复杂，编码区包括内含子和外显子，内含子没有编码蛋白质序列，因而转录的信使RNA必须经过剪切掉内含子的转录部分，再拼接起来，才能翻译成蛋白质。因而A、D正确，C错误。而在非编码区，不仅原核细胞有RNA聚合酶结合位点，真核细胞也有，故B正确。【答案】 C【达标训练】一、选择题1对真核细胞基因结构的正确叙述是A不同基因的内含子长度相同B每个基因中的外显子和内含子数目相同C不同基因的外显子长度相同D不同基因编码区的数目、长度不同【解析】 真核细胞基因结构包括编码区和非编码区，编码区又包括许多外显子和内含子，不同基因，编码区的数目、长度不同。【答案】 D2下列关于基因结构中“与RNA聚合酶结合位点”的错误叙述是A是起始密码B是转录RNA时与RNA聚合酶的结合点C调控mRNA的转录D准确识别转录的起始位点并开始转录【解析】 基因结构中，与RNA聚合酶结合位点是转录RNA时与RNA聚合酶的结合点，调控mRNA的转录，能准确识别转录的起始位点并开始转录。【答案】 A3关于真核细胞基因结构的正确叙述是A不同基因中外显子的碱基对在整个基因碱基对中所占比例很大B外显子所含碱基对的数目一般多于内含子所含碱基对的数目C内含子是不能转录、不能编码蛋白质序列的核苷酸序列D非编码区对基因的表达起调控作用【解析】 真核细胞基因结构中的非编码区对基因的表达起调控作用。【答案】 D4（xx年新课程理综高考题）采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的做法正确的是将毒素蛋白注射到棉受精卵中将编码毒素蛋白的DNA序列，注射到棉受精卵中将编码毒素蛋白的DNA序列，与质粒重组，导入细菌，用该细菌感染棉的体细胞，再进行组织培养将编码毒素蛋白的DNA序列，与细菌质粒重组，注射到棉的子房并进入受精卵ABCD【解析】 基因工程一般要经历四个步骤：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和目的基因的检测和表达。所以在导入目的基因前，首先要获得目的基因即本题中的编码毒素蛋白的DNA序列，然后要将目的基因与运载体结合即与细菌质粒重组。完成上述两部以后才将目的基因导入受体细胞即棉的体细胞或受精卵，目的基因导入受体细胞后，可随受体细胞的繁殖而复制，所以上述操作是正确的。将毒素蛋白注射到棉受精卵中，没有获得目的基因，将编码毒素蛋白的DNA序列，注射到棉受精卵中没有将目的基因与受体细胞结合，所以是错误的操作。【答案】 C5人类基因组计划所测定的染色体是A所有常染色体B22条常染色体和X、Y性染色体C所有性染色体D22条常染色体和2条X染色体【答案】 B6（xx年上海高考题）“人类基因组计划”中的基因测序工作是指测定ADNA的碱基对排列顺序BmRNA的碱基排列顺序C蛋白质的氨基酸排列顺序DDNA的基因排列顺序【解析】 人类的基因组是指人体DNA分子所携带的全部遗传信息。人类基因组计划就是分析测定人类基因组的核苷酸序列，因核苷酸在组成上大致相同，不同之处在于碱基不同，因此测定人类基因组的核苷酸序列实质上是测定碱基的序列。【答案】 A7原核细胞的基因结构和真核细胞基因结构的不同之处是A原核细胞的基因结构没有编码区B原核细胞的基因结构没有调控遗传信息表达的核苷酸序列C原核细胞的基因结构没有RNA聚合酶的结合点D原核细胞的基因结构中没有外显子和内含子【解析】 原核细胞的基因结构包括非编码区和编码区；真核细胞的基因结构包括非编码区和编码区，编码区又包括外显子和内含子。【答案】 D8真核细胞的一个基因只能编码一种蛋白质，以下说法正确的是A它的编码序列只含一个外显子和一个内含子B它的编码序列只含一个外显子和多个内含子C它的编码序列只含多个外显子和一个内含子D它的编码序列可含若干个外显子和内含子【答案】 D9下列有关RNA聚合酶的叙述中不正确的是A基因编码区的下游有RNA聚合酶的结合位点BRNA聚合酶的作用是催化DNA转录为RNACRNA聚合酶能识别调控序列中的结合位点，并与其结合D转录完毕后，RNA链释放出来，RNA聚合酶也从模板链上脱落下来【解析】 RNA聚合酶的作用是催化DNA转录为RNA，RNA聚合酶能识别调控序列中的结合位点，并与其结合，转录完毕后，RNA链释放出来，RNA聚合酶也从模板链上脱落下来。【答案】 A10原核细胞基因的非编码区组成是A基因的全部碱基序列组成B信使RNA上的密码序列组成C编码区上游和编码区下游的DNA序列组成D能转录相应信使RNA的DNA序列组成【答案】 C11关于一个典型的真核基因和原核基因结构特点的叙述，不正确的是A都有不能转录为信使RNA的区段B都有与RNA聚合酶结合的位点C都有调控作用的核苷酸序列D都有内含子【答案】 D12目前人类基因组计划的最新进展表明，人类细胞染色体上的基因数约为A3万个左右B10万个左右C30万个左右D30亿对左右【解析】 人类基因组计划的最新进展表明，人类细胞染色体上的基因数约为3万个左右。【答案】 A13在一个真核细胞基因的编码区中，有两个外显子和一个内含子，测得一个外显子有126个碱基，另一个外显子有180个碱基，内含子有36个碱基，那么这个编码区的碱基编码序列最多能编码的氨基酸个数是A114B57C171D51【解析】 氨基酸个数=51个。【答案】 D14我国遗传学科学家率先绘制了世界上第一张水稻基因遗传图，为水稻基因组计划做出了重要贡献。水稻体细胞中有24条染色体，那么水稻基因组计划要研究的DNA分子数为A48个B24个C13个D12个【解析】 结合人的基因组计划我们可知，在研究基因组时只测体细胞中同源染色体的一半即可。所以水稻我们研究12个DNA分子。【答案】 D15假如原核细胞和真核细胞内分别合成了一种由200个氨基酸组成的蛋白质，那么决定该蛋白质结构的基因A在真核细胞中较长B在原核细胞中较长C在原核细胞和真核细胞中一样长D基因长度与原核细胞和真核细胞所处状态有关【解析】 考查原核基因和真核基因的区别。因为真核基因的编码区包含内含子和外显子，而原核细胞中决定这200个氨基酸的碱基序列无内含子。所以真核细胞中的较长。【答案】 A16以下关于人类基因组计划对人类产生的进步性影响不正确的叙述是A这将加深对人类的遗传和变异的理解，使生物学的基础研究得到进一步的深入B人们将可以利用基因图谱将各种遗传疾病对号入座，有针对性地制造基因药物，对症下药C人们将可根据易读的人类基因组图谱中的DNA来预测人的性状，随着个人遗传资料库的建立，这必将给人们的升学、就业、保险、婚姻带来极大方便D通过控制人体的生化特性，人类将能够恢复或修复人体细胞和器官的功能，促进人类健康【解析】 考查人类基因组研究的意义。人类基因组研究，对于各种疾病，尤其是各种遗传病的诊断、治疗具有划时代的意义；对于进一步了解基因表达的调控机制、细胞的生长、分化和个体发育的机制，以及生物进化等具有重要的意义。【答案】 C17下图表示限制酶切割某DNA的过程，从图中可知，该限制酶能识别的碱基序列及切点是ACTTAAG，切点在C和T之间BCTTAAG，切点在G和A之间CCTTAAC，切点在G和A之间DCTTAAC，切点在C和T之间【解析】 由图不难看出该限制酶识别的碱基序列是GAATTC，切点是G与A之间。【答案】 C18切取牛的生长激素和人的生长激素基因，用显微注射技术将它们分别注入小鼠的受精卵中，从而获得了“超级鼠”，此项技术遵循的原理是A基因突变：DNARNA蛋白质B基因工程：RNARNA蛋白质C细胞工程：DNARNA蛋白质D基因工程：DNARNA蛋白质【解析】 由题所述是把牛和人的生长素基因注入到鼠的受精卵中，应属于基因工程。【答案】 D19用“鸟枪法”提取目的基因的步骤为用特定的限制酶切取特定的DNA片段 用限制酶将供体细胞DNA切成许多片段 将许多DNA片段分别载入运载体 选取目的基因片段载入运载体 通过运载体分别转入不同的受体细胞 让供体DNA片段在受体细胞内大量繁殖 找出带有目的基因的细胞，并分离出目的基因ABCD【解析】 “鸟枪法”的做法为：用限制酶将供体细胞的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，让外源DNA的所有片段在各个受体细胞中扩增，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片段分离出来。【答案】 C20基因工程常用的受体细胞有大肠杆菌 枯草杆菌 支原体 动植物细胞ABCD【解析】 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。【答案】 D21不属于基因工程方法生产的药物是A干扰素B白细胞介素C青霉素D乙肝疫苗【解析】 基因工程生产的药物有胰岛素、干扰素、白细胞介素、溶血栓剂、凝血因子、人造血液代用品、乙肝疫苗等。而青霉素是发酵工程的产品之一。【答案】 C22质粒是基因工程中最常用的运载体，它的主要特点是能自主复制 不能自主复制 结构很小 蛋白质 环状RNA 环状DNA 能“友好”地“借居”ABCD【解析】 质粒是细胞染色体外能够自主复制的很小的环状的DNA分子，它能“友好”地“借居”在宿主细胞中。【答案】C 23用珠蛋白的DNA探针可以检测出的遗传病是A镰刀状细胞贫血症B白血病C坏血病D苯丙酮尿症【解析】 用珠蛋白的DNA探针可检测出镰刀状细胞贫血症。【答案】 A24用DNA探针检测饮用水中病毒的具体方法是A与被检测病毒的DNA碱基序列进行比较B与被检测病毒的DNA碱基序列进行组合C与被检测病毒的DNA碱基序列进行杂交DA、B、C三种方法均可【解析】 用DNA探针检测饮水中病毒的具体方法是使用一个特定的DNA片段制成探针，与被检测的病毒DNA杂交，从而检测出饮用水中病毒来。【答案】 C25下列说法正确的是ADNA连接酶最初是从人体细胞中发现的B限制酶的切口一定是GAATTC碱基序列C质粒是基因工程中惟一用作运载目的基因的运载体D利用运载体在宿主细胞内对目的基因进行大量复制的过程可称为“克隆”【解析】 DNA连接酶最初是在微生物体内发现的；不同的限制酶具有不同的切点，但一种限制酶只识别一种特定的切点；运载体有多种，质粒是最常用的。所以前三项都不对。【答案】 D26下列关于基因工程成果的概述，错误的是A在医药卫生方面，主要用于诊断治疗疾病B在农业上主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗性的农作物C在畜牧养殖业上培养出了体型巨大，品质优良的动物D在环境保护方面主要用于环境监测和对污染环境的净化【解析】 考查基因的成果。基因工程在医药卫生方面的应用主要包括两个方面生产基因工程药品和用于基因工程诊断与基因治疗。所以A不对。【答案】 A二、非选择题271979年，科学家将鼠体内的能够产生胰岛素的基因与大肠杆菌的DNA分子重组，并且在大肠杆菌中发现了胰岛素。如下图所示，请据图回答：（1）图中2、5、3、7表示通过_的途径，获得_的过程。（2）图中3代表_，在它的作用下将_和_切成_末端。（3）经9_的作用将7、6“缝合”形成8_DNA分子。8往往含有_基因，以便将来检测。（4）图中10表示将_的过程，为使此过程顺利进行，一般须将11用_处理，以增大11细胞壁的_。（5）11表示8随大肠杆菌的繁殖而进行_。（6）如在大肠杆菌细胞内发现了胰岛素，说明_。【解析】 （1）通过2、3、5得到7，7是目的基因，它是从鼠体直接获得的，该法属于直接从供体细胞的DNA分离基因。（2）3代表的应是限制酶，它的作用是将目的基因和运载体切出相同的黏性末端。（3）9是DNA连接酶，它的作用是将目的基因和运载体连接起来形成重组DNA分子。为便于检测运载体应含有特殊标记基因。（4）10表示将重组DNA导入受体细胞，在导入之前一般将11用CaCl2处理以增加细胞壁的通透性。（6）说明胰岛素基因完成了表达过程。【答案】 （1）从供体细胞的DNA中直接分离基因 目的基因 （2）限制性内切酶 质粒 目的基因 可互补配对的黏性 （3）DNA连接酶 重组 标记 （4）重组DNA导入受体细胞 CaCl2 通透性 （5）复制 （6）目的基因完成了表达的过程28（xx年上海高考题）艾滋病病毒（HIV）是一种球形的RNA病毒，HIV侵染T淋巴细胞并繁殖新一代病毒的过程示意图如下。请回答：（1）图中表示病毒正侵染淋巴细胞。进入寄主细胞的是病毒的_。（2）遗传学上将过程称为_。（3）和的信息传递过程分别称为_。（4）HIV有和两种类型，其中型又有7个亚型。型的基因组中4个主要基因的变异率最高可达22%。多达100种左右的HIV变异株是目前研制疫苗的主要困难，因此切断传播途径是惟一行之有效的预防措施。HIV众多变异类型是_的结果，这种变异特点与一般生物的不同之处是_，其原因是_。（5）xx年12月1日是国际第15个_日。（6）据最近研究认为，引起“严重急性呼吸系统综合症”（SARS）的病原体可能是_。它和HIV一样，遗传信息的传递是按照_的规律进行的（可以用简图表达）。【解析】 （1）艾滋病是一种病毒性疾病，它的遗传物质是RNA，通过图示及联系噬菌体侵染细菌的实验可知，进入宿主细胞的是病毒的RNA。（2）由单链的RNA到双链的DNA的过程为逆转录。（3）由DNA到RNA，RNA与核糖体相结合合成蛋白质的过程分别称为转录和翻译。（4）艾滋病是一种病毒性疾病，它的致病因素是结构上很相近似的一组病毒，这组病毒被统称为“人类免疫缺陷病毒（HIV）”。这种病潜伏期较长，感染者发病前没有明显的征兆，但已经具备了传染性，一旦发病，死亡率极高。目前还没有艾滋病的预防疫苗和根治的药物；HIV的变异类型有多种，是目前研制疫苗的主要困难。由于HIV病毒是单链RNA病毒结构不稳定，使突变频率增高和更具多方向性。（5）艾滋病自1981年被人类发现，它犹如瘟疫一般在全球肆虐，已夺去一千多万人的生命，至今人类尚无对付艾滋病的药物，惟一的办法只有预防。为提高人们的警觉，自1988年起，每年的12月1日被定为“世界艾滋病日”并且每年都有一个主题。（6）通过大众媒体可知，SARS的病原体是冠状病毒，其遗传信息的传递也是中心法则。【答案】 （1）RNA （2）逆转录 （3）转录和翻译 （4）基因突变 突变频率高和突变多方向 单链RNA结构不稳定 （5）世界艾滋病 （6）SARS冠状病毒 29某科学家从细菌中分离出耐高温淀粉酶（Amy）基因a，通过基因工程将a转移到马铃薯植物中。经检测，Amy在成熟块茎细胞的细胞间隙中发现。请回答：（1）基因a的结构包括_区和_区。在基因工程中，a叫_，提取它的一个必要步骤是_。它与基因运载工具_结合前还必须经过的处理步骤是_。（2）Amy在成熟块茎细胞间隙中的发现，说明细菌的基因a已整合到右图中的 _或 _结构中。（3）合成Amy的过程分为_和_两大步骤，Amy合成并分泌到细胞外，定位在细胞间隙中，参与该过程的细胞结构有 _，其分泌是以_的形式进行的。（4）Amy的基本组成单位是_，各组成单位间靠_相连。（5）以本图比作马铃薯块茎的缺陷细胞是该图多画了 _。【解析】 （1）基因a是原核细胞中的基因，所以包括编码和非编码区；基因工程中，它叫目的基因，运载工具是运载体，运载体与目的基因结合前要先用同一种限制酶切出相同的黏性末端。（2）基因工程中目的基因应整合到受体细胞的DNA分子中，所以已整合到细胞核或线粒体中。（3）蛋白质合成的过程包括转录和翻译两步。（4）Amy是蛋白质，蛋白质的基本单位是氨基酸，氨基酸之间通过肽键连接。（5）马铃薯块茎细胞中不含叶绿体。【答案】 （1）编码 非编码 目的基因 用限制酶切出粘性末端 运载体 限制酶使质粒露出粘性末端 （2） 细胞核 线粒体 （3）转录 翻译 核糖体、内质网、高尔基体、细胞膜、线粒体小泡 （4）氨基酸 肽键 （5） 叶绿体30据你所了解的人类基因组计划，试回答下列问题：（1）人类基因组计划需要测定人类的24条染色体的基因和碱基顺序，试指出是哪24条染色体？为什么不是测定23条染色体？（2）在上述24条染色体中，估计基因（约10万个）的碱基对数目不超过全部DNA碱基对的10%，试问平均每个基因最多含有多少个碱基对？（3）人类基因组计划就是分析和测定人类基因组的核苷酸序列，其主要内容包括绘制哪4张图？（4）完成人类基因组计划的意义是什么？【解析】 （1）人类基因组计划需要测定24条染色体是122号常染色体和X、Y两条性染色体；因为X和Y两者具有不同的碱基序列。（2）3.010910%1.0105=3000（3）包括的四张图是遗传图、物理图、转录图、序列图。（4）略。【答案】 （1）122号常染色体和X、Y两条性染色体。因为XY染色体之间具有不相同的基因和碱基序列，所以一共测定24条染色体。（2）3000。（3）遗传图、物理图、转录图、序列图。（4）有利于疾病的诊断和治疗；对于进一步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，以及生物的进化等都具有重要的意义。【资料补充】1基因诊断的几种方法（1）核酸分子杂交法（即DNA探针法）该方法是根据碱基互补配对原则，把互补的双链DNA解开，把单链的DNA小片段用同位素、荧光分子或化学发光催化剂等进行标记，之后同被检测的DNA中的同源互补序列杂交，从而检出所要查明的DNA或基因。具体步骤：抽取病人的组织或体液作为化验样品；将样品中的DNA分离出来；用化学法或热处理法使样品DNA解旋；将事先制作好的DNA探针引入到化验样品中。这些已知的经过标记的探针能够在化验样品中找到互补链，并与之结合（杂交）在一起，找不到互补链的DNA探针，则可以被洗脱。这样通过遗留在样品中的标记过的DNA探针，进行基因分析，就能检出病人所得的病。（2）聚合酶链反应法（PCR法）PCR技术可模拟细胞核内DNA复制的天然过程，可在34h内使目的基因扩增上百万倍，达到肉眼可见的量，不需要放射性同位素标记就能分析、检测基因，大大提高了基因检测的灵敏度。具体过程：首先，研究者把DNA加热，使双链分开；然后人工合成一段单链核苷酸即DNA引物，把人工合成的引物粘附到DNA单链螺旋上；之后按照引物就能够复制出DNA来，重复放大50次后就可以制成10亿个基因。在PCR放大过程中的关键是利用耐热DNA聚合酶使少量的DNA在短期内即能扩增数百万倍，便于分析、检测。2绿色生物反应器用植物作为生产药物和工业原料的工厂在基因工程研究中有这样一则故事：1988年比利时PGS公司的科研人员想研制出一种烟草，这种烟草可以让瘾君子们不用抽烟而只需拿烟叶闻闻或放在嘴里咀嚼就可以过烟瘾，以此减少尼古丁对人体的毒害。他们将一种神经肽的编码基因转入烟草，得到的转基因烟草高效表达出高产量的神经肽。可是由于神经肽是通过血液运输起作用的，它在口腔中会被降解掉，所以没有达到他们预想的目的。但你们却意外地找到了一条利用转基因植物生产神经肽的途径。既然神经肽能在植物中合成，那么其他的蛋白质同样应该能在植物中合成。于是，在随后的几年里，其他科学家纷纷加入这一领域的研究，并且成果异彩纷呈。现在看来，把植物作为生物反应器相比于微生物、动物细胞发酵系统具有很多优点：可对真核蛋白进行正确的翻译后加工，形成有活性的分子，且不需要复杂的发酵产物后加工过程；可利用自身丰富的底物，而不需要昂贵的发酵底物，生产成本相对低廉；不涉及目前公众非常关心的有关转基因动物伦理道德的问题。常规的药用蛋白大部分是从动物的特定器官和组织中提取的，这类活性物质在活细胞内一般含量甚微，提取过程复杂，操作困难。以胰岛素为例，提取1克胰岛素至少需要453.6千克重的活猪胰脏，不仅成本高、产量低、价格昂贵，而且远远满足不了社会的需要。利用植物作为生物反应器可以大幅度降低成本，提高产量。1989年美国斯格里普斯研究所利用转基因烟草高水平地表达了治疗癌症单克隆抗体，其表达量占叶子总蛋白量的1.3%，这是很高的表达量。试想，如果用美国种植烟草土地面积的1%（约400公顷）来种植这种转基因烟草，便可生产270千克的抗体，足够27万癌症患者用1年。此外，还有许多药物特别是各种血液因子也在植物中成功表达。如果能在植物系统中大量生产疫苗，以食用这些生产疫苗的植物方式替代注射疫苗，那么不仅可以省去皮肉之苦，又可节省大量的费用。这种想法现在得以实现了。遗传学家把表达乙型肝炎表面抗原的基因转入烟草，该基因在烟草中成功地实现了表达。把从转基因烟草中纯化出的乙型肝炎表面抗原注射入小鼠体内，小鼠产生了免疫反应。转基因马铃薯表达的大肠杆菌热稳定性肠毒素B亚基被小鼠食用后，在小鼠体内也激活了免疫反应。用植物生产疫苗的研究已全面展开，常用于生产疫苗的植物包括番茄、烟草、马铃薯、香蕉、莴苣、苹果等植物。说不定不久的将来，市场出售的水果会依次标明它各自有什么样的疫苗。3基因在终止信息端有一个反向重复核苷酸序列，这个序列转录后可形成一个发卡结构，如下图。发卡结构末端的一串U与转录模板的DNA中的一串A之间，因形成的氢键结合力弱，使mRNA与DNA杂交部分的结合不稳定，mRNA就从DNA上脱落下来，RNA聚合酶同时也从DNA上解离下来，转录终止。请在图的mRNA上按碱基互补配对原则填上所缺碱基，并指出模板链是_链。4相关网（页）站（1）中国生物信息 biosino.org（2）基因时代网 dna99.51.net（3）基因潮网站 Genetide（4）九源基因：基因工程chinagene/index_cn.htm【知识拓展】下图是将人类的生长激素基因导入细菌B细胞内制造“工程菌”的示意图，所用的载体为质粒A。已知细菌B细胞内不含质粒A，也不含质粒A上的基因，质粒导入细菌B后，其上的基因能得到表达。请回答下列问题：（注：质粒中的a点即是四环素抗性基因的存在位置，又是与目的基因的结合点；斜线部分为抗氨苄青霉素基因）（1）人工合成目的基因的途径一般有哪两条？（2）如何将目的基因和质粒结合成重组质粒？（3）目前把重组质粒导入细菌细胞时，效率还不高，导入完成后得到的细菌，实际上有的根本没有导入质粒，有的导入的是普通质粒A，只有极少数导入的是重组质粒。可通过以下步骤鉴别得到的细菌是否导入了质粒A或重组质粒；将得到的细菌涂布在一个含有氨苄青霉素的培养基上，能够生长的就是导入了质粒A和重组质粒的细菌，反之则没导入。使用这种方法鉴别的原因是什么？（4）若把通过鉴定证明导入了普通质粒A或重组质粒的细菌放在含有四环素的培养基上培养，发生的现象是什么？（5）导入细菌B细胞的目的基因成功表达的标志是什么？【解析】 此题是对基因操作“四步曲”比较全面的考查，而且注意联系实际。（1）据课本内容知人工合成基因的两条途径是：将从细胞中提取分离出的目的基因作为模板，转录成mRNA单链DNA双链DNA；据蛋白质中氨基酸序列mRNA中碱基序列DNA碱基序列目的基因。（2）将目的基因和质粒结合形成重组质粒的过程是：用一定的限制酶切割质粒，使其出现一个有粘性末端的切口；用同种限制酶切割目的基因，产生相同的粘性末端；将切下的目的基因片段插入到质粒的切口处，再加入适量的DNA连接酶，使质粒与目的基因结合成重组质粒。（3）检测质粒或重组质粒是否导入受体细胞，均需利用质粒上某些标记基因的特性。即对已经做了导入处理的、本身无相应特性的受体细胞进行检测，根据受体细胞是否具有相应的特性来确定。抗氨苄青霉素基因在质粒A和重组质粒上，且它与目的基因是否插入无关，所以，用含氨苄青霉素这种选择培养基培养经导入质粒处理的受体细胞，凡能生长的则表明质粒导入成功；不能生长的则无质粒导入。（4）抗四环素基因不仅在质粒A上，而且它的位置正是目的基因插入之处，因此当目的基因插入质粒A形成重组质粒时，此处的抗四环素基因的结构和功能就会被破坏，含重组质粒的受体细胞就不能在含四环素的培养基上生长，而质粒A上无目的基因插入的，抗四环素基因结构是完整的，这种受体细胞就能在含四环素的培养基上生长。（5）基因成功表达的标志是受体细胞通过转录、翻译合成相应的蛋白质，即人的生长激素。【答案】 （1）将从细胞中提取分离出的目的基因作为模板，转录成mRNA单链DNA双链DNA；据蛋白质中氨基酸序列mRNA中碱基序列DNA碱基序列目的基因。（2）用一定的限制酶切割质粒，使其出现一个有粘性末端的切口；用同种限制酶切割目的基因，产生相同的粘性末端；将切下的目的基因片段插入到质粒的切口处，再加入适量的DNA连接酶，使质粒与目的基因结合成重组质粒。（3）普通质粒A和重组质粒都含有抗氨苄青霉素基因。（4）有的能生长，有的不能生长。导入普通质粒A的细菌能生长，因为普通质粒A上有抗四环素基因；导入重组质粒的细菌不能生长，因为目的基因插在抗四环素基因中，抗四环素基因的结构被破坏。（5）受体细胞通过转录、翻译合成相应的蛋白质，即人的生长激素。