新考纲高考系列生物 基因工程Word格式.docx
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把两种来源,但具有相同黏性末端黏合起来;
①能在宿主细胞中复制并稳定地保存;
②具有多个限制酶切点,以便与外源基因连接;
③具有某些标记基因,便于进行筛选;
质粒;
动植物病毒;
噬菌体;
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
Ⅱ.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、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1~22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DNA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1~5%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0.1%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×
2×
2=120亿个。
(4)性细胞中的DNA是体细胞的一半,故碱基数为:
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)100/23(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:
①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。
②DNA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。
③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
B.DNA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,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。
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。
①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。
②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;
Ⅱ.优点:
专一性强,目的基因不含内含子;
Ⅲ.缺点:
操作过程麻烦,mRNA生存时间短,技术要求高。
b.根据已知氨基酸序列合成DNA。
;
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;
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:
①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;
②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:
①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;
②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。
(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
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