xx届高考生物考点遗传与基因工程精讲精析复习教案

1 / 20 XX 届高考生物考点遗传与基因工程精讲精析复习教案 本资料为 WoRD文档，请点击下载地址下载全文下载地址 高考考点 10遗传与基因工程 本类考题解答锦囊 本知识点主要是选修教材中的内容，是从基因分子水平上研究生物的遗传特点，在考试说明中要求较低，但是它是现代分子生物学中的前沿学科，又与人类健康有密切关系，故这类题在近几年的高考中所占比例越来越大。要做好这类题，首先要明确细胞质遗传的物质基础是：细胞质中的线粒体或叶绿体中有遗传物质 DNA，且细胞质遗传的特点表现为母系遗传；真核基因与原核基因根据能 否转录，都可以分成编码区和非编码区；而真核基因又根据能否编码氨基酸分为内含子和外显子；真核细胞核在一定条件下能表现出全能性。 热门题 【例题】 Lebcr遗传性神经病是一种遗传病，此病是由线粒体 DNA基因突变所致。某女士的母亲患有此病，如果该女士结婚生育，下列预测正确的是 A如果生男孩，孩子不会携带致病基因 B如果生女孩，孩不会携带致病基因 c不管生男或生女，孩子都会携带致病基因 2 / 20 D必须经过基因检测，才能确定 高考考目的与解题技巧：本题考查细胞质遗传的特点一母系遗传。解此题的关键是：此 病是由线粗体 DNA基因突变所至，如果女性有病，那么它产生的卵细胞中肯定有线粒体，肯定有致病基因，所以不管生男生女肯定有致病基因，肯定有痛。 【解析】考查细胞质，遗传 (母系遗传 )的特点。细胞质遗传的物质基础是细胞质、线粒体和叶绿体中的 DNA物质。在受精卵中的细胞质主要来自母本。这样受细胞质 DNA 控制的性状实际上是由卵细胞传递下来的，使得子代总是表现出母本的这些性状。在该考题中，由于该女士的母亲患有 Leber，则该女士必定患有该病，当该女士结婚生育时，其子女必定患病。 【答案】 c 1下列哪项不是基因上程中 经常使用的用来运载目的基因的载体 A细菌质粒 B噬菌体 c功植物病毒 D细淌核区的 DNA 答案： D 指导：细菌核区的 DNA目前还未被利用作基因工程的运载体。 2 与大肠杆菌十乳糖苷酶基因表达无关的是 A乳糖 B操纵子 c半乳糖 D启动子 3 / 20 答案： c 指导：半乳糖苷酶基因表达产生半乳糖苷酶，半乳糖苷酶把乳糖分解为葡萄糖和半乳糖，所以半乳糖与半乳糖苷酶表达无关。 3真核牛物编码蛋白质的基因经转录产生有功能的成熟的信使 INA的过程是 A.转录后直接产生的估使 RNA B将内含子转录部分剪掉， 外显 f 转录部分拼接而成 c.将外显子转录部分剪掉，内含子转录部分拼接而成 D A、 B、 c、三种情况都有 答案： B 指导：真核细胞的基因结构编码区是间隔的不连续的。能够编码蛋白质的序列称外显子，不能够编码蛋白质的厅列称内含子，该基因经转录后的 mRNA 需加工，即将内含子转录部分剪掉，外显子转录部分拼接而成成熟的 mRNA。 4 成的一种蛋门质，决定其结构的基因 A在原核牛物中较长 B在真核牛物中较 k c在原核生物和真核生物中一样长 D基因长度不依赖于原核或真核细胞的结构状态 答案： B 指导：真 核细胞中的结构基因是由内含子和外显子组成，在转录时，需把内含子转录部分剪切掉，把外显子转录部分拼接起来，而原核生物的结构基因没有内含子。 5 人的一种凝血因子的基因有 3 能够编码 2552 个氨水酸，4 / 20 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，从这个比例中可以得出什么结论 ? 答案： V 61978年美国科学家利用工程技术，将人类胰岛素基因拼接到大肠杆菌的 DNA 分子中，然后通过大肠杆菌的繁殖，产生出了人类胰岛素。请回答： (1)上述人类胰岛素的合成是在 _进行的，其决定氨基 酸排列顺序的 mRNA的模板是由 _基因转录而来的。 答案：大肠杆菌核糖体人类胰岛素 (2)胰岛素含有 51个氨基酸，由二条肽链组成，那么决定 它的合成的基因至少应含有碱基 _个，若核苷酸的平均分子量为 300，则与胰岛素分子对应的 mRNA的分子量应为 _；若氨基酸的平均分子量为 90，该胰岛素的分子量约为 _。 答案： 3XX459003708 (3)不同生物间基因移植成功，说明这些生物共有一套_，从进化的角度看， 这些生物具有 _ 答案：遗传密码共同的原始祖先 (4)某个 DNA 分子被 “ 嫁接 ” 上或 “ 切割 ” 掉某个基因，实际并不影响遗传信息的表达功能。这说明 _。 答案：基因是有遗传效应的 DNA片段 5 / 20 (5)该工程应用于实践，将给农业、医药等诸多领域带来革命，目前已取得了许多成就，请你列举你所知道的或你所设想应用该工程的三个具体实例。 答案：见指导 指导： (1)转录在细胞核内进行，翻译在细胞质内进行，蛋白质合成是在核糖体内进行。 mRNA由 DNA转录而来，决定胰岛素氨基酸排列顺序 的 mRNA由胰岛素基因转录而来。 (2)根据基因 (DNA)上的碱基数： mRNA碱基数：氨基酸数 =6：3： 1，所以，该慕因中至少应含有碱基数 3XX 个；该 mR-NA的分子量为 51x3x300： 45900。根据肽键数：氨基酸数 肽链数，所以合成该胰岛索时，形成的肽链数等于失去的水分子数： 51 2： 49；则该胰岛素的分子量为 51X90 49X18；3708。 (3)胰岛素基因移植人大肠杆菌，并在大肠杆菌体内得以表达产生 厂胰岛索，说明生物中的遗传密码都是一样的。从进化的角度看，这也说明这些生物有着共 同的原始祖先。 (4)因为慕因是遗传效应的 DNA片段，是遗传的基本单位。 (5)将抗病毒基因嫁接到水稻体中，形成抗病毒水稻新品种；将人的血型基因移人猪体内，培育产生人血的猪；将干扰素基因移人细菌体内，培育出能产生干扰素的细菌。 题点经典类型题 6 / 20 【例题】拟 )目前有关国家正在联合实施一项 “ 人类基因组计划 ” 。这项计划的目标是绘制四张图，每张图均涉及人类一个染色体组的常染色体和性染色体。兵体情况如下：两张图的染色体上都表明人类全部的大约 10万个基因的位置 (其中一张图用遗传单位表示基因间的距离，另一张用核苷 酸数目表示基因间的距离 )；一张图显示染色体上全部 DNA 约 30亿个碱基对的排列顺序；还有一张是基因转录图。参与这项计划的有荚、英、日、法、德和中国的科学家，他们成计划的 90划全部完成。 参与这项计划的英国科学家不久前宣布，已在人类第 22 号染色体上定位 679 个基因，其中 55是新发现的，这些基因主要与人类的先天性心脏病、免疫功能低下和多种恶性肿瘤等有关。此外还发现第 22 染色体上约 160 个基因与鼠的基因具有相似的碱基顺序。参加这项计划的中国科学家宣布，在完成基因组计划之后，将重点转向研究中国人的基因，特别是 与疾病相关的基因；同时还将应用人类基因组大规模测定碱基顺序的技术，测定出猪、牛等哺乳动物基因组的全部碱基顺序。试根据以上材料回答 F 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，估计基因的碱基对数目不超过全7 / 20 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)你认为完成 “ 人类基因组计划 ” 有哪些意义 ?高考考目的与解题技巧：考查人类基因组计划的研究内容、意义和考生的阅读理解能力， 解题的关键是要知道男性的性染色体组成为 Xy，由于 X 和 y 上的基因存在差别，所以这一对同源染色体都要分析。在生物体内的 DNA 中，不是所有片段都有遗传效应，而是有许多片段致使其连接或调控作用，没有遗传效应。 【解析】 (1)人类的体细胞中含有 23对同源染色体，其中有22对常染色体 (AA)和一对性染色体 (XX或 Xy)。 22对常染色体在男性和女性间相同，只要分析每一对中的 1 条即可；女性的性染色体组成为 XX，男性的性染色体组成为 Xy，由于 X和 y 上的基因存在着差别，所以 X 和 y 这一对同源染色体都需要分析。因此人类基因组计划 需要分析 22条常染色体和 X、y 两条性染色体，共 24条染色体。 (2)由于人类的全部基因大有 10 万个，染色体上大约有 30亿个碱基对，而且经估计基因的碱基对数目不超过全部 DNA碱基对的 10，所以： 10万个基因中的碱基对数目： 30 亿 10 =3亿 (个 ) 平均每个基因中的碱基对数目； 3 亿 10万 =3000(个 ) (3)“ 人类基因组计划 ” 同其他许多科学发现一样，都是一8 / 20 把 “ 双刃剑 ” ，既具有正面的有益影响，也具有负面的影响，对于新的科学成果，都要从正反两个方面进行认识，以能扬长避短，更好地让新科技发挥现代科 技的巨大作用为人类服务。 【答案】 (1)22 条常染色体和 X、 y 两条性染色体。因为 X和 y 两条性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 个 (3)有利于各种遗传病的诊断和治疗；有利于进一步了解基因表达的调控机制和细胞生长、分化和个体发育的机制；有利于了解生物的进化；推动生物高新技术的发展并产生巨大的经济效益。 1 拟 )植物学家培育抗虫棉时，对目的基因作了适当的修饰，使得目的基因在棉花植株的整个生长发育期都表达，以防止害虫侵害。这种对目的基因所作的修饰发生在 A内含子 B外 显子 c.编码区 D非编码区 答案： D 指导：考查知识点为基因的结构和功能及基因工程，生物细胞中的基因通常在生物生长发育的不同时期选择性表达，基因中调控基因表达的是非编码区的调控序列。 2 拟 )某蛋白基因结构包括 4 个内含子， 5 个外显子，整个基因结构含有 2400 个碱基对，能编码 280 个氨基酸，则该基因结构中外显子碱基所占比例为 A 35 B 70 c 42 5 D 17 5 9 / 20 答案： A 指导：整个基因能编码 280个氨基酸，即外显子转录形成的 mRNA有碱基数 280x3： 840个，外显子含有的碱基对为 840对 ，则基因结构中外显子碱基所占比例为 35。 3 拟 )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 答案： B 指导： 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，使动物组织分散为个细胞，利于动物细胞培养，故 D 对， DNA 连接酶，连结的是目的基凶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。 4 拟 )如下图，两个核酸片段在适宜条件下，经 k 酶的催化作用，发生下述变化，则 X 酶是 10 / 20 A.连接酶 B RNA聚合酶 聚合酶 D限制酶 答案： A 指导： DNA 连接酶作用是将两个黏性末端的磷酸和脱氧核糖连接在一起； RNA 聚合酶是在 RNA 复制或转录过程中，把脱氧核苷酸连接在一起； DNA 聚合酶是在 DNA 复制过程催 化脱氧核苷酸的聚合反应；限制酶是在获取目的基因时识别特定的碱基序列，切出黏性末端。 5 拟 )下列关于基因工程的叙述，正确的是 A.基因工程经常以抗菌素抗性基因为目的基因 B细菌质粒是基因工程常用的运载体 c通常用一种限制性内切酶处理含目的基因的 DNA，用另一种处理运载体 DNA D为育成抗除草剂的作物新品种，导人抗除草剂基因时只能以受精卵为受体 答案： B 指导：基因工程是按照人们的意愿，把一种生物的基因复制出来，加以修饰改造，然后导人另一种生物的细胞里定向地改造生物的遗传性状。在实际操作中一定要 注意用同一种限制性内切酶来处理目的基因 DNA和运载体基因 DNA，使它们产生相同的黏性末端。 6 拟 )采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导人目的基因的做法正确的是 将毒素蛋白注射到棉受精卵中 将编码霉素蛋白的 DNA11 / 20 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，导人细菌，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 A.B c D 答案： c 指导：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、将目的基因导人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。完成上述两步以后才将目的基因导入受体细胞即棉的体细胞或受精卵，目基因导人受体细胞后，可随受体细胞的繁殖而复制，所上述 操作是正确的。 将毒索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。 7 拟 )鸡的输卵管细胞能合成卵清蛋白，红细胞能合成 -珠蛋白，胰岛细胞能合成胰岛素。用编码上述蛋白质的基因分别做探针，对三种细胞中提取的所有 DNA进行杂交实验；用同样的三种基因片段做探针，对上述三种细胞中提取的所有 RNA进行杂交实验，实验结果如下表。下列是关于该实验12 / 20 的叙述，正确的是 卵清蛋白基因 -珠蛋白基因胰岛素基因 DNA输卵管细胞 + 红细胞 + 胰岛细胞 + RNA输卵管细胞 - 红细胞 -+- 胰岛细胞 -+ “+” 表示杂交过程中有杂合双链 “ -” 表示杂交过程 中没有杂合双链 A.胰岛细胞中只有胰岛素基因 B上述三种细胞的分化是由于细胞发育过程中某些基因被丢失所致 c在红细胞成熟过程中有选择性地表达了 -珠蛋白基因 D在输卵管细胞中无 -珠蛋白基因和胰岛素基因 答案： c 指导：同一动物体内的所有体细胞，都是由受精卵经过有丝分裂形成的，所含的 DNA 是相同的，但是由于不同细胞所表达的基因不同，由基因所转录形成的 RNA 也不同。所以在题中红细胞能合成 珠蛋白质是由于在成熟的红细胞中有选择性地表达了有关的基因。 8 糖尿病是一种常见病，且发病率有逐年增加的趋 势，以致西方发达国家把它列为第三号 “ 杀手 ” 。目前对糖尿病 I 型13 / 20 的治疗，大多采用胰岛素治疗。 这种治疗用的激素过去主要从动物 (如猪、牛 )中得到。自70年代遗传工程 (又称基因工程 )发展起来以后，人们开始采用这种高新技术生产，其操作的基本过程如下图所示： 图中的质粒存在于细菌细胞内，从其分子结构看，可确定它是一种 _。根据碱基配对的规律，在连接酶的作用下，把图中甲与乙拼起来 (即重组 )，若 a 段与 b 段的碱基序列分别是 AATTc和 cTTAA，则 b段与 c段分别是 _。 答案： DNA分 子； TrAAG和 cAATr 细菌进行分裂后，其中被拼接的质粒也由一个变成二个，二个变成四个 ，质粒的这种增加方式在遗传学上称为_。目的是基因通过活动 (即表达 )后，能使细菌产生治 疗糖尿 病的激 素。这 是因为 基因具 有控制_合成的功能。它的过程包括 _和_两个阶段。 答案：半保留复制蛋白质转录翻译 指导：考查基因工程的具体应用。由于所有生物在合成蛋白质的时候用同一套密码子，所以把人的合成胰岛素基因转到细菌中，在细菌中可以合成人的胰 岛素。 新高考探究 1 链孢霉有生长正常的野生型和生长缓慢的突变型，人们将突变型链孢霉的细胞核与野生型的细胞核互换之后，发现这14 / 20 两种链孢霉的生长状况并没有改变。这说明链孢霉的生长受到下列哪种物质的影响 A.细胞核中的 DNAB细胞质中的 DNA c细胞质和细胞核中的 DNAD细胞质中的蛋白质 答案： B 指导：考查 DNA的分布、细胞质遗传的特点及其物质基础。由于更换细胞核没有改变链孢霉的生长状况，所以细胞核中的 DNA不控制链孢霉的生长，那么只能由细胞质中DNA控制。 2 酵母菌为单倍体细胞。其菌落有大、 小两种类型。在一条件下可以进行有性生殖。人们发现：当大菌落中的细胞与小菌落中的细胞融合为二倍体的合子后，经过减数分裂形成孢子，再由孢子经过出芽生殖形成菌落。其中 98 99的菌落为大菌落，经出芽生殖的后代中有极少数为小菌落 12的菌落为小菌落，经出芽生殖的后代都为小菌落。酵母菌出现这些现象的原因是 A.减数分裂过程中细胞分配不均匀导致的 B减数分裂过程中细胞质分配不均匀导致的 c.出芽生殖过程中细胞质分配不均匀导致的 D细胞分裂过程中细胞质分配不均匀导致 答案： D 指导：考查细胞质遗传及其 遗传物质的分配特点。由于合子减数分裂形成的孢子中大、小菌落的数量不等，说明酵母菌的菌落大小不是细胞核基因控制的。合子中的细胞15 / 20 质主要来自大菌落细胞，少部分来自小菌落细胞。在减数分裂过程中，来自两种细胞的细胞质混合在一起重新随机分配。多数孢子的细胞质是异质的，主要含有大菌落细胞的细胞质；极少数孢子的细胞质是同质的，只含有大菌落细胞 的细胞质或小菌落细胞的细胞质。在孢子的出芽生殖过程芽体则只能产生小菌落芽体，如图。 3 细菌与酵母菌的基因结构上的相同点是 A.在非编码区都有 RNA聚合酶结合位点 B在编码区 都含有内含子和外显子 c 非编码区都在编码区的上游 D非编码区都在编码区的下游 答案： A 指导：考查原核细胞和真核细胞的基因结构及其特点。无论原核细胞的基因还是真核细胞的基因，都包括苎编苎区和编码区两部分，其中非编码区位于编码区的上游和下游，在上游的非编码区都含有调控基因表达的序列，如 RNA聚合酶结合位点。在编码区中，原核细胞的基因编码区是连续的，不间隔的；真核细胞的基因编码区中含有内含子和外显子，因而其编码区是不连续的、间隔的。 4科学家在对真核细胞中线粒体和叶绿体的起源进行研究时发现，线粒体和叶绿 体除外膜结构外，其余部分的结构和功能分别与异养好氧型细菌、光能自养型细菌极为相似 (如 DNA为环状，无蛋白质结合等 )。在长期的生物进化过程中，这16 / 20 些 DNA分子与细胞核中的 DNA分子在功能上形成了一定的互作联系，在遗传学上称为核质互作，它们共同维持着生物的遗传。那么，线粒体和叶绿体中的基因在结构上与核基因的关系是 A.基因中的碱基序列完全相同 B基因结构完全不相同 c基因结构有的相同，有的不同 D基因结构不完全相同 答案： B 指导：考查原核细胞和真核细胞基因结构的差异。无苎是质基因还是核基因，它们的 功能之所以不同，是因为它们的碱基序列所代表的遗传信息是完全不同的；尽管它们都有编码区和非编码区，但在编码区，质基因的编码是连续的，而核基因的编码是不连续的。 5“ 人类基因组计划 ” 的实施有助于人们对自身生命本质的认识。与此同时，由我国科学家独立实施的 “ 二倍体水稻基因组测序工程 ” 成，标志着我国对水稻的研究达到了世界领先水平。那么，该工程的具体内容是指 A.测定水稻 24 条染色体上的全部基因序列 B测定水稻 12条染色体上的全部基因序列 c测定水稻 12条染色体上的全部碱基序列 D测定水稻 12条染色体上 基因的碱基序列 答案： c 指导：考查对 “ 人类基因组计划 ” 内容的理解和知17 / 20 识迁移能力。 6“ 人类基因组计划 ” 实施和成功具有划时代的伟大意义，必将对人类自身产生深远的影响。下列关于对 “ 人类基因组计划 ” 的说法中，不正确的一项是 A.对人类各种遗传病的诊断和治疗具有重要意义 B有助于对人类生长发育过程和进化过程的认识 c有助于人类对自身基因的表达调控过程的了解 D推动生物高新技术的发展，开发人类的 DNA资源 答案： D 指导：考查对 “ 人类基因组计划 ” 的认识。人体的新陈代谢、生长发育、繁殖、衰老和死亡等各 项基本生命活动都直接或间接地受到遗传物质的控制。因此，通过 “ 人类基因组计划 ” 揭示出人体内的遗传信息及其调控表达的机制，就可以通过一定的技术进行控制。但是如果利用这些技术来开发人类的 DNA资源，不仅有悖伦理道德，而且会导致不可想像的后果，如制作 DNA武器等。 7 在基因工程过程中使用到限制性内切酶，其作用是 A将目的基因从染色体上切割出来 B识别并切割特定的 DNA碱基序列 c将目的基因与运载体结合 D将目的基因导人到受体细胞内 答案： B 指导：考查基因工程过程中的各种操作工具的作用。DNA 限制 性内切酶具有专一性，一种限制性内切酶只能识别18 / 20 一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割 DNA 分子；在切割出目的基因的同时，需要用同一种限制酶切割质粒DNA；限制酶不能直接从染色体上切割目的基因。将目的基因与运载体的结合要使用 DNA连接酶。将目的基因导 8下图是将人的生长激素基因导人细菌 B细胞内制造 “ 工程菌 ”R 示意图，所用栽体为质粒 A。已知细菌 B 细胞内不含有质粒 A，也不含有质粒 A 上的基因，质粒 A 导人细菌 B 后，A 上的基因能得到表达。请回答下列问题。 (1)人工合成目的基因的途径一般有 _法和 _法。 答案：逆转录化学合成 (2)将目的基因和质粒相结合形成重组质粒 (重组 DNA 分子 )的过程中，首先用 _处理目的基因和质粒，使之形成_，然后再用处理使之结合，形成重组质粒。 答案：同一种限制酶 (同一种 DNA限制性内切酶 )互补的黏性末端 DNA连接酶 (3)目前把重组质粒导人细菌细胞时，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人质粒，有的导入的是普通质粒 A，只有少数导人的是重组质粒。此处可以通过如下步骤来鉴别得到的细菌是否