高考生物人教一轮复习学案基因工程一

高考生物人教一轮复习学案课件基因工程一PPT1.基因工程是在

水平上进行设计和施工的，因此又叫做

，其原理是

。2.限制性核酸内切酶主要来源于

；特点是

；切割后形成

末端和

末端。3.DNA连接酶的种类有

和

。4.载体的作用是

；必须具备的条件有能在宿主细胞内复制并稳定地保存，具有多个

切点；具有某些

；种类有

、

和

等。5.目的基因的获取方法主要有

、

、

。人工合成DNA分子DNA重组技术基因重组原核生物专一性识别双链DNA分子上的某种特定核苷酸序列黏性平T4DNA连接酶E·coliDNA连接酶将外源基因送入受体细胞限制酶标记基因质粒λ噬菌体的衍生物动植物病毒从基因文库中获取PCR技术扩增6.完整的基因表达载体包括

、

、

、

。7.转化是指目的基因进入

内，并且在受体细胞内维持

和

的过程。8.将目的基因导入植物细胞常用的方法有

、

和

；将目的基因导入动物细胞常用的方法是

；将目的基因导入微生物细胞常用

处理细胞。9.检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因的方法是

；检测目的基因是否转录出mRNA的方法是

；检测目的基因是否翻译成蛋白质的方法是

。在个体水平上检测目的基因是否表达的方法是

。抗虫或抗病的接种实验目的基因启动子终止子标记基因受体细胞稳定表达农杆菌转化法基因枪法花粉管通道法显微注射技术Ca2+DNA分子杂交技术分子杂交技术抗原—抗体杂交技术考点1基因工程的工具＊考点精讲＊作用底物作用部位作用结果限制酶DNA分子磷酸二酯键黏性末端或平末端DNA连接酶DNA分子片段磷酸二酯键重组DNA分子DNA聚合酶脱氧核苷酸磷酸二酯键子代DNA项目种类1.与DNA相关的酶（1）五种DNA相关酶的比较作用底物作用部位作用结果解旋酶DNA分子碱基对间的氢键脱氧核苷酸单链DNA酶DNA分子磷酸二酯键游离的脱氧核苷酸项目种类（2）限制酶与DNA连接酶的关系（如图）2.载体（1）作用①作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞内。②利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。（2）具备的条件①能在宿主细胞内稳定保存并大量复制。②有多个限制酶切割位点，以便与外源基因连接。③具有特殊的标记基因，以便进行筛选。（3）种类①常用载体——质粒质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外，并具有自我复制能力的很小的双链环状DNA分子。②其他载体在基因工程中使用的载体除质粒外，还有λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。说明：①一般来说，天然载体往往不能满足人类的所有要求，因此人们根据不同的目的和需要，对某些天然的载体进行人工改造。②限制酶切割位点所处的位置必须是在所需的标记基因之外，这样才能保证标记基因的完整性，有利于对目的基因进行检测。＊典例剖析＊【例1】下列与基因工程的基本工具相关的叙述，正确的是（）A.DNA聚合酶、RNA聚合酶、逆转录酶、DNA连接酶都可以催化形成磷酸二酯键，而限制性核酸内切酶可以催化磷酸二酯键的断裂B.不同的限制酶切割DNA产生的黏性末端肯定不同C.E·coliDNA连接酶既可以“缝合”黏性末端，也可以“缝合”平末端D.质粒作为载体的条件之一是必须含有抗药性基因解析：不同的限制酶切割DNA产生的黏性末端可能相同，故B错误；E·coliDNA连接酶只能“缝合”黏性末端，故C错误；质粒作为载体的条件之一是必须含有标记基因，故D错误。A【知识链接】细菌在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，其限制性核酸内切酶可以识别和切割DNA上的特定碱基序列，降解外源DNA，而其自身或者不具有这种限制酶识别的序列，或者通过甲基酶将甲基转移到所识别序列的碱基上，使限制酶不能将其切开。＊对应训练＊1.下列关于基因工程的叙述，正确的是（）A.一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的核糖核苷酸序列B.基因工程中最常用的载体是质粒C.通常用一种限制性核酸内切酶处理含目的基因的DNA，用另一种限制性核酸内切酶处理载体DNAD.为培育抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时只能以受精卵作为受体细胞解析：本题考查基因工程，意在考查学生的理解能力。限制性核酸内切酶具有特异性，一种酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的位点切割，这种核苷酸序列是脱氧核苷酸序列，即切割的是DNA而不是RNA。可作为载体的有质粒、噬菌体、动植物病毒，其中质粒是最常用的载体。将目的基因与载体结合时，一般用同一种限制性核酸内切酶切割。将目的基因导入受体细胞，植物细胞作为受体细胞时，体细胞也可以；动物细胞作为受体细胞时，只能用其受精卵。答案：B考点2基因工程的操作步骤＊考点精讲＊1.目的基因的获取（1）从基因文库中获取目的基因：如从基因文库或cDNA文库中获取。（2）利用PCR技术扩增目的基因：利用DNA复制的原理在体外特异性的复制某DNA片段以获得呈指数方式增加的目的基因。（3）人工合成法：通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成。2.基因表达载体的构建（1）基因表达载体的组成：启动子、目的基因、终止子以及标记基因等。（2）基因表达载体的构建方法（如图）说明：导入的目的基因的表达需要调控序列，因此在插入目的基因的部位之前需有启动子，之后需有终止子。3.将目的基因导入受体细胞生物种类植物细胞动物细胞微生物细胞常用方法农杆菌转化法显微注射法Ca2+处理法受体细胞体细胞受精卵原核细胞转化过程将目的基因插入到Ti质粒的T-DNA上→农杆菌→导入植物细胞→整合到受体细胞的DNA上→表达将含有目的基因的表达载体提纯→取卵（受精卵）→显微注射→受精卵发育→获得具有新性状的动物Ca2+处理细胞→感受态细胞→重组表达载体与感受态细胞混合→感受态细胞吸收DNA分子4.目的基因的检测与鉴定（1）分子水平检测①导入检测：DNA分子杂交技术，即使用放射性同位素标记的含有目的基因的DNA片段作探针检测。（2）个体生物学水平鉴定：对转基因生物进行抗虫或抗病的接种实验。转录检测：分子杂交技术，即目的基因探针与mRNA杂交翻译检测：抗原—抗体杂交技术②表达检测＊典例剖析＊【例2】基因工程技术也称为DNA重组技术，其实施必须具备的四个必要条件是（）A.目的基因、限制酶、载体、受体细胞B.重组DNA、RNA聚合酶、限制酶、连接酶C.工具酶、目的基因、载体、受体细胞D.模板DNA、mRNA、质粒、受体细胞解析：基因工程实施必须具备的四个必要条件是工具酶、目的基因、载体和受体细胞。C【技巧点拨】（1）要使目的基因和载体能够连接，常使用同一种限制性核酸内切酶切割目的基因和载体，使二者具有相同的黏性末端，这是基因工程中构建基因表达载体的重要环节。（2）基因表达需要启动子与终止子的调控，所以目的基因应插入到启动子与终止子之间的部位。（3）基因工程操作过程中只有第三步（将目的基因导入受体细胞）没有发生碱基互补配对的现象。第一步存在逆转录法获得DNA，第二步存在黏性末端连接现象，第四步存在分子水平杂交方法。＊对应训练＊2.下列关于基因工程的叙述，错误的是（）A.目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物B.限制性核酸内切酶和DNA连接酶是两类常用的工具酶C.人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性D.载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞和促进目的基因的表达解析：基因工程中目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物；常用的工具酶是限制性核酸内切酶和DNA连接酶；人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的产物是胰岛素原，无生物活性；载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞，目的基因的表达与抗性基因存在与否无关。D1.下列关于载体的叙述，错误的是（）A.与目的基因结合后，实质上就是一个重组DNA分子B.对某种限制酶而言，最好只有一个切点，但还要有其他多种限制酶的切点C.目前常用的载体有质粒、噬菌体和动植物病毒D.具有某些标记基因，便于对其进行切割解析：基因表达载体上的标记基因是一段特殊的DNA序列，主要是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。D2.下列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解析：本题考查的知识点是基因工程的概念，解答本题的关键是理解基因工程的概念。基因工程是在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造(目的性强)和重新组合(基因重组)，然后导入受体细胞内，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，但并不是所有的基因产物对人类都是有益的。所以选D。D3.年诺贝尔化学奖授予了“发现和发展了水母绿色荧光蛋白”的三位科学家。将绿色荧光蛋白基因的片段与目的基因连接起来组成一个“融合基因”，再将该融合基因转入真核生物细胞内，表达出的蛋白质就会带有绿色荧光。下列关于该过程的叙述中，错误的是（）A.只能用一种限制性核酸内切酶分别同时切割载体和含目的基因的DNAB.构建的基因表达载体可以让目的基因进入受体细胞而不被受体细胞内核酸酶降解C.导入受体细胞内的“融合基因”可视为一个独立的遗传单位D.利用该技术可以追踪目的基因编码的蛋白质在细胞内的分布解析：可以采用两种或两种以上的限制性核酸内切酶分别同时切割载体和含目的基因的DNA。A返回谢谢观看！高考生物人教一轮复习学案课件人类遗传病PPT1.单基因遗传病（1）概念：受

控制的遗传病。（2）类型及实例类型实例显性遗传病多指、并指、伴X染色体遗传隐性遗传病常染色体遗传白化病、

、先天性聋哑、镰刀型细胞贫血症红绿色盲、血友病、进行性肌营养不良伴X染色体遗传一对等位基因常染色体遗传软骨发育不全抗维生素D佝偻病苯丙酮尿症2.多基因遗传病（1）概念：受

控制的遗传病。（2）特点：在群体中发病率比较

。3.染色体异常遗传病（1）概念：由

引起的遗传病。（2）类型：

和

。4.人类遗传病的检测和预防的主要手段（1）遗传咨询：了解家庭病史→分析

→推算出后代的再发风险率→提出

，如终止妊娠、进行产前诊断等。（2）产前诊断：包含

检查、

检查、

检查以及

诊断等。基因两对以上的等位基因高染色体异常染色体结构异常染色体数目异常遗传病的传递方式防治对策和建议羊水B超孕妇血细胞5.人类基因组计划的目的：测定人类基因组的全部 ，解读其中包含的。6.人类基因组计划的意义：认识到人类基因组的 及其相互关系，有利于人类疾病。7.参与人类基因组计划的国家：、英国、德国、、法国和中国，中国承担1%的测序任务。8.有关人类基因组计划的几个时间（1）正式启动时间：1990年。（2）人类基因组工作草图公开发表时间：2001年2月；人类基因组的测序任务完成时间：2003年。9.已获数据：人类基因组大约由31.6亿个碱基对组成，已发现的基因约为万个。2.0～2.5序列DNA遗传信息组成、结构、功能诊断和预防10.思维判断（1）单基因遗传病即受单个基因控制的遗传病（）（2）多基因遗传病在群体中发病率较高，因此适宜作为调查遗传病的对象（）（3）先天性疾病不一定是遗传病（）（4）人类基因组计划需要测定人类基因组的全部基因序列（）√×××考点1人类常见遗传病的种类及特点＊考点精讲＊遗传病类型遗传特点遗传定律诊断方法单基因遗传病常染色体显性遗传病男女患病几率相等、连续遗传遵循孟德尔遗传定律遗传咨询、产前诊断（基因诊断）、性别检测（伴性遗传病）常染色体隐性遗传病男女患病几率相等、隔代遗传伴X显性遗传病女患者多于男患者、连续遗传伴X隐性遗传病男患者多于女患者、交叉遗传遗传病类型遗传特点遗传定律诊断方法多基因遗传病家庭聚集现象、易受环境影响不遵循孟德尔遗传定律遗传咨询、基因检测染色体遗传病结构异常往往造成较严重的后果，甚至在胚胎时期就引起自然流产产前诊断（染色体数目、结构检测）数目异常说明：（1）单基因遗传病受一对等位基因控制，而不是一个基因控制。（2）上述三种遗传病只有单基因遗传病遗传时符合遗传定律。＊典例剖析＊【例1】如图是对某种遗传病在双胞胎中共同发病率的调查结果。a、b分别代表异卵双胞胎和同卵双胞胎中两者均发病的百分比。据图判断下列叙述错误的是（）A.同卵双胞胎中一方患病时，另一方也患病B.同卵双胞胎发病的概率受非遗传因素影响C.同卵双胞胎比异卵双胞胎更易同时发病D.异卵双胞胎中一方患病时，另一方也可能患病解析：由图可以看出，同卵双胞胎中同时患病的比例的是80％，这也说明同卵双胞胎发病的概率受非遗传因素影响，故A错误，B正确；由图还可以看出，异卵双胞胎同时患病的比例是25％，这说明同卵双胞胎比异卵双胞胎更易同时发病，同时还说明，异卵双胞胎中一方患病时，另一方也可能患病，故C、D正确。答案：A【知识链接】先天性疾病、后天性疾病和家族性疾病的关系项目先天性疾病后天性疾病家族性疾病含义出生前已形成的畸形或疾病在后天发育过程中形成的疾病指一个家族中多个成员都表现出来的同一种病病因由遗传物质的改变引起的人类疾病为遗传病从共同祖先继承相同致病基因为遗传病由环境因素引起的人类疾病为非遗传病由环境因素引起的人类疾病为非遗传病联系①先天性疾病和家族性疾病不一定是遗传病；②后天性疾病不一定不是遗传病用集合方式表示遗传病与两类疾病的关系（如图所示）＊对应训练＊1.如图是一种伴性遗传病的家系图。下列叙述错误的是（）

A.该病是显性遗传病，Ⅱ－4是杂合子B.Ⅲ－7与正常男性结婚，子女都不患病C.Ⅲ－8与正常女性结婚，儿子都不患病D.该病在男性人群中的发病率高于女性人群解析：由于题图是一种伴性遗传病的家系图，同时Ⅱ－4与Ⅱ－5生的Ⅲ－6不患病，因此该病是伴X染色体显性遗传病，故D错误。D考点2调查人群中的遗传病＊考点精讲＊1.理论归纳（1）人类遗传病是由遗传物质改变而引起的疾病。（2）遗传病可以通过社会调查和家系调查的方式了解发病情况。2.流程展示（1）具体步骤（2）发病率与遗传方式的调查调查对象及范围注意事项结果计算及分析遗传病发病率广大人群随机抽样考虑年龄、性别等因素，群体足够大患病人数占所调查的总人数的百分比遗传方式患者家系正常情况与患病情况分析基因的显隐性及所在的染色体类型项目内容＊典例剖析＊【例2】某城市兔唇畸形新生儿出生率明显高于其他城市，研究这种现象是否由遗传因素引起的方法不包括（）A.对正常个体与畸形个体进行基因组比较研究B.对该城市出生的双胞胎进行相关的调查统计分析C.对该城市出生的兔唇畸形患者的血型进行调查统计分析D.对兔唇畸形患者家系进行调查统计分析

解析：本题考查的是对人类遗传病发病因素的探究，意在考查学生的实验分析能力。A项中是对基因组进行研究，紧扣遗传因素这一要点，故其叙述符合研究要求；双胞胎有同卵双生和异卵双生两种，一般同卵双生的双胞胎的基因型相同，表现型相同的部分是由相同的遗传物质决定的，表现型不同的部分是由环境条件引起的，故可以通过B项所述研究双胞胎是否共同发病判断该病的发病是否与遗传因素相关；C项中调查患者的血型，血型直接取决于红细胞表面凝集原的种类，因此调查血型不能推知患者相应的遗传因素，故答案为C；D项中调查患者家系，了解其发病情况，再与整个人群中的发病情况作比较，可以判断该病是否是遗传因素引起的。答案：C【技巧点拨】（1）调查人类遗传病的选择：调查时，最好选择群体中发病率较高的单基因遗传病，如红绿色盲、白化病等。多基因遗传病易受环境因素的影响，不宜作为调查的对象。（2）基数足够大：调查人类遗传病发病率时，调查的群体足够大，可以让小组数据的结果在年级或班级中进行汇总。＊对应训练＊2.在“调查人类某遗传病发病率”的实践活动中，错误的做法有（）A.调查群体要足够大B.要注意保护被调查人的隐私C.尽量选取群体中发病率较高的单基因遗传病D.必须以家庭为单位逐个调查解析：在“调查人类某遗传病发病率”的实践活动中，为了调查准确应调查足够大的群体，故A正确；为了尊重被调查的个体，要注意保护被调查人的隐私，故B正确；在调查过程中要尽量选取群体中发病率较高的单基因遗传病，故C正确；在调查时可以以家庭为单位进行调查，也可以以学校、工作单位为单位进行调查，故D错误。D考点3人类遗传病的判断方法与患病概率计算＊考点精讲＊1.四步法判断遗传系谱中遗传病的传递方式步骤现象及结论的口诀记忆图解表示第一，确定是否为Y连锁遗传若系谱图中患者全为男性，而且患者后代中男性全为患者，则为伴Y遗传病；若系谱图中，患者有男有女，则不是伴Y遗传第二，确定系谱中遗传病是显性遗传还是隐性遗传“无中生有”为隐性（无病的双亲所生的孩子中有患者）“有中生无”为显性（有病的双亲所生的孩子中有正常的）步骤现象及结论的口诀记忆图解表示第三，确定致病基因位于常染色体上还是位于X染色体上①子女正常双亲病②父病女必病，子病母必病伴X显性遗传①子女正常双亲病②父病女不病或者子病母不病常染色体显性遗传①双亲正常子女病②母病子必病，女病父必病伴X隐性遗传①双亲正常子女病②母病子不病或女病父不病常染色体隐性遗传第四，若系谱图中无上述特征，只能从可能性大小方面推测①若该病在代与代之间连续性遗传→②若该病在系谱图中隔代遗传→2.用集合论的方法解决两种病的患病概率问题当两种遗传病（甲病和乙病）之间具有“自由组合”关系时，可用图解法计算患病概率（如图所示）。首先根据题意求出每一种病的概率（患甲病或患乙病的概率），再根据乘法定理计算：设患甲病概率为m，则甲病正常为1-m；设患乙病概率为n，则乙病正常为1-n。那么，两病兼患的概率为mn只患一种病概率为m(1-n)+n(1-m)=m+n-2mn患病概率：m(1-n)+n(1-m)+nm=m+n-mn正常概率：（1-m）·(1-n)=1-m-n+mn=1-(m+n-mn)只患甲病概率：m-mn只患乙病概率：n-mn＊典例剖析＊【例3】人类红绿色盲的基因位于X染色体上、秃顶的基因位于常染色体上，结合下表信息可预测，下图中Ⅱ-3和Ⅱ-4所生子女是（双选）（）BBBbbb男非秃顶秃顶秃顶女非秃顶非秃顶秃顶A.非秃顶色盲儿子的概率为1/4B.非秃顶色盲女儿的概率为1/8C.秃顶色盲儿子的概率为1/8D.秃顶色盲女儿的概率为0解析：根据题意可以推出，Ⅱ-3的基因型为BbXAXa，Ⅱ-4的基因型为BBXaY。分开考虑，后代关于秃顶的基因型为1/2BB，1/2Bb，即女孩不秃顶，男孩有一半的可能秃顶；后代关于色盲的基因型为1/4XaXa，1/4XAXA，1/4XAY，1/4XaY，即生出患色盲女孩的概率为14，有1/4的可能生出患色盲的男孩。答案：C、D【技巧点拨】解答这样的题目首先要深入理解孟德尔遗传基本规律中的特定比值，然后对特定比值变通，如该题中，杂合子（Bb）的表现型受性别影响；男性Bb表现为秃顶，女性Bb表现为非秃顶，总结归纳其中的规律。3.人类遗传病调查中发现两个家系都有甲遗传病（基因为H、h）和乙遗传病(基因为T、t)患者，系谱图如图所示。以往研究表明在正常人群中Hh基因型频率为10-4。请回答下列问题（所有概率用分数表示）：＊对应训练＊(1)甲病的遗传方式为

，乙病最可能的遗传方式为

。(2)若Ⅰ-3无乙病致病基因，请继续以下分析。①Ⅰ-2的基因型为

；Ⅱ-5的基因型为

。②如果Ⅱ-5与Ⅱ-6结婚，则所生男孩同时患两种遗传病的概率为

。③如果Ⅱ-7与Ⅱ-8再生育一个女儿，则女儿患甲病的概率为

。④如果Ⅱ-5与h基因携带者结婚并生育一个表现型正常的儿子，则儿子携带h基因的概率为

。解析：（1）根据系谱图中正常的Ⅰ-1和Ⅰ-2的后代中有一个女患者为Ⅱ-2，说明甲病为常染色体隐性遗传。正常的Ⅰ-3和Ⅰ-4的后代中有一个患者Ⅱ-9,说明乙病为隐性遗传病，图中的4个乙病患者都为男性，且其母亲都正常，所以乙病最有可能的遗传方式为伴X隐性遗传。（2）①Ⅱ-2患甲病，所以可以推出Ⅰ-1和Ⅰ-2有关于甲病的基因型为Hh，Ⅰ-3无乙致病基因，所以乙病确定为伴X隐性遗传。根据交叉遗传的特点，Ⅱ-1的致病基因是由其母Ⅰ-2遗传的，所以Ⅰ-2有关于乙病的基因型为XTXt。综合以上内容，Ⅰ-2的基因型为HhXTXt。关于Ⅱ-5的基因型，根据系谱可以看出，Ⅰ-1和Ⅰ-2有关于甲病的基因型为Hh，这样，Ⅱ-5有关于甲病的基因型为HH或Hh。而Ⅱ-5不患乙病，所以有关于乙病的基因型为XTY。所以Ⅱ-5的基因型为HHXTY或HhXTY。②Ⅱ-6的基因型为H-XTX-，Ⅱ-5的基因型为H-XTY。如果Ⅱ-5和Ⅱ-6结婚，后代患甲病，则Ⅱ-5和Ⅱ-6的与甲病有关的基因型应为2/3Hh和2/3Hh，这样后代患甲病的概率为2/3×2/3×1/4=1/9。如果后代患乙病，则Ⅱ-5和Ⅱ-6的与乙病有关的基因型应为XTY和1/2XTXt，所生的男孩患乙病的概率为1/2×1/2=1/4。综合以上内容，所生男孩同时患两种病的概率为1/9×1/4=1/36。③Ⅱ-7的基因型可能为1/3HH或2/3Hh。根据题意在正常人群中Hh的基因型频率为10-4，此值就是Ⅱ-8基因型为Hh的概率。所以，女儿患甲病的概率=2/3×10-4×1/4=1/60000。④Ⅱ-5的基因型为1/3HH或2/3Hh（只涉及甲病），与之婚配的是携带者，基因型为Hh。两者的后代中表现型正常的概率为1-2/3×1/4=5/6。而出现携带者Hh的概率为1/3×1/2+2/3×1/2=1/2。这样儿子携带h基因的概率为（1/2）/（5/6）=3/5。答案：（1）常染色体隐性遗传伴X隐性遗传（2）①HhXTXtHHXTY或HhXTY②1/36③1/60000④3/51.下列关于人类基因组计划的叙述，合理的是（）A.该计划的实施将有助于人类对自身疾病的诊治和预防B.该计划是人类从细胞水平研究自身遗传物质的系统工程C.该计划的目的是测定人类一个染色体组中全部DNA序列D.该计划的实施不可能产生种族歧视、侵犯个人隐私等负面影响解析：人类很多疾病与遗传有关，故A正确；人