1、高考生物二轮专题复习9 遗传的物质基础基因工程 专题九 遗传的物质基础、基因工程【知识结构】 基因组的研究【考点导引】 1DNA是主要的遗传物质(肺炎双球菌的转化实验、噬菌体侵染细菌的实验) 2.DNA的分子结构和复制 3基因控制蛋白质的合成(转录和翻译) 4基因对性状的控制 5基因的概念 6原核细胞的基因结构 7真核细胞的基因结构 8人类基因组研究 9基因工程的基本内容：基因操作的工具(限制性内切酶、DNA连接酶、运载体) 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、将目的基因导入受体细胞，目的基因的检测与表达) 10基因工程的成果与发展前景【疑点解读】 1在哪些方面运用了碱基互
2、补配对原则 (1)DNA两条链间碱基对的组成； (2)DNA复制过程中，母链上的碱基与其合成的子链上的碱基相互结合； (3)以DNA的一条链为模板合成信使RNA的转录过程； (4)以信使RNA为模板，以转运RNA为运载工具的翻译过程； (5)某些致癌病毒中，在逆转录酶的作用下，以RNA为模板合成DNA的过程。2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
3、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。3关于转录和翻译过程中的有关计算DNA的转录过程是以其中的一条链为模板，合成一条单链RNA的过程，所以，基因的碱基数是此基因转录出的信使RNA的碱基数的2倍；在翻译过程中，信使RNA上的三个碱基(一个密码子)决定一个氨基酸，所以信使RNA上的碱基数是此信使RNA翻译成的多肽链中氨基酸的3倍。具体关系如下表：4同位素示踪法和离心技术证明DNA的半保留复制 DNA分子在复制时，以解旋后形成的两条链(旧链)作模板，按照碱基互补配对原则，从周围原生质中吸收脱氧核苷酸与之配对，形成两条子链(新链)，新链与旧链螺旋成为一个新的D
4、NA分子，所以称之为半保留复制。一个DNA复制n代后，能形成2n个DNA分子，这些DNA分子中，只有两个含有第一代DNA的链。若已知某一全部N原子被15N标记的DNA分子(0代)，转移到含14N的培养基中培养若干代，其结果分析如下表：5获取目的基因的方法比较【典型例题】 例1 由n个碱基组成的基因，控制合成由1条多肽链组成的蛋白质，氨基酸的平均相对分子质量为a，则该蛋白质的分子量最大为( )Ana/6 Bna/318(n/3-1) C. na18(n-1) Dna/618(n/6-1)【解析】该基因中有n个碱基，以它的一条链为模板转录出的mRNA中有n/2个碱基，mRNA上三个相邻的碱基为一个
5、密码子，决定一个氨基酸。所以该基因决定的氨基酸个数为 n/(23)。氨基酸形成的蛋白质是一个多肽链，因此缩合失去的水分子数为：n/6-1，形成蛋白质的分子量应减去失去的水的分子量。即：na/618(n/6-1)。【答案】D例2 将大肠杆菌的某一结构取出，连接上生长激素的基因以后，重新置入大肠杆菌内，进行发酵，就可以得到大量的人生长激素，则这一结构是 ( ) A大型环状DNA B核糖体 C质粒 D染色体【解析】基因工程中需要运输工具运载体。作为运载体必须具备三个条件，符合这些条件的运载体有质粒、噬菌体和动植物病毒。大肠杆菌是原核生物，其细胞内的DNA是裸露的，无染色体。 【答案】C例3 （多选）
6、若某基因原有150个碱基对，由于受到X射线的辐射，少了1对碱基。此时由它控制合成的蛋白质与原来的蛋白质相比较，可能出现的情况是（ ） A49个氨基酸，其他氨基酸顺序不变 B49个氨基酸，氨基酸的顺序改变 C50个氨基酸，氨基酸的顺序改变 D少于49今氨基酸，且排列顺序改变【解析】转录是以基因的一条链为模板，因此突变后，转录形成的信使RNA只有149个碱基，由于信使RNA上3个碱基决定1个氨基酸，所以由此信使RNA翻译形成的蛋白质中最多含49个氨基酸；如果突变发生在末端，则可能是供选中的A；如果突变发生在中段，则在突变点以后的碱基排列顺序发生改变，相应的氨基酸也随之发生改变，可能是供选中的B;如
7、果突变发生在中段，但由于碱基前移而出现了终止密码子，则可能是供选中的D。 【答案】ABD例4 已知几种氨基酸的密码为： 精氨酸：CGU、CGC、CGG、AGA、AGG 缬氨酸：GUU、GUC、GUA、GUG 甘氨酸：GGU、GGC、GGA、GGG 组氨酸：CAU、CAC 色氨酸：UGG 甲硫氨酸：AUG 根据以上信息及所学知识分析回答以下问题： (1)组成蛋白质的氨基酸约有20种，其共同特点是 ； (2)氨基酸的密码在 上，有时DNA的碱基发生改变后，也不会改变生物的性状，我们称之为无义突变。密码子的三个碱基中第 个碱基发生改变最可能为无义突变； (3)用化学方法使一种六肽分子降解，其产物中测
8、出三种三肽： 甲硫氨酸组氨酸色氨酸；精氨酸缬氨酸甘氨酸；甘氨酸甲硫氨酸组氨酸。 则这六种的氨基酸顺序为 ；(用序号说明)(4)编码这个六肽的DNA分子中至少含有 个脱氧核糖。【解析】 (1)组成蛋白质的氨基酸种类约有20种，都为氨基酸，即至少含有一个氨基和一个羧基，且连接在同一个碳原子上。(2)遗传学上把信使RNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基叫做一个“密码子”。根据题中提供的氨基酸的密码分析可见，一个氨基酸可由多个遗传密码所决定，但三个碱基中前两个更为重要,如第三个碱基发生改变，所决定的氨基酸最可能不发生变化，即发生无义突变。 (3)首先必须确定一个三肽中三个氨基酸的顺序，然后根据相邻氨基
9、酸的种类可以发现其正确的顺序应为精氨酸缬氨酸甘氨酸甲硫氨酸组氨酸色氨酸。 (4)六个氨基酸是由6个遗传密码决定的，应含18个核糖核苷酸，由于DNA是双链结构，则决定该mRNA的DNA分子至少含有36个脱氧核苷酸，每个脱氧核苷酸又是一分子脱氧核糖、一分子磷酸和一分子含氮碱基组成，所以至少含有36个脱氧核糖。）【答案】 (1)至少含有一个氨基和一个羧基，并且连接在同一个碳原子上 (2)mRNA 三 (3) (4)36【专题训练一】1下列在基因结构中均不含内含子的一组生物是( )A大肠杆菌、酵母菌 B硝化细菌、青霉菌 C放线菌、乳酸菌 D蓝藻、酵母菌2.经实验测得衣藻DNA在细胞中分布如下：84%在
10、染色体上，14%在叶绿体上，1%在线粒体上，1%游离于细胞质中。这些数据说明（ ）A.衣藻的遗传物质主要是DNA B.衣藻染色体由DNA、蛋白质和少量RNA组成C.衣藻DNA的主要载体是染色体 D.衣藻细胞质中无DNA3人体肝细胞合成蛋白质不同于合成肝糖元的特殊条件是需要 ( ) A模板 BATP C基本组成单位 D酶4.在真核生物的下列生理过程中，发生DNA分子解旋的是（ ）DNA复制 转录 翻译 逆转录A. B. C. D.5.关于双链DNA分子结构的叙述中，错误的是（ ）A.每个DNA分子都含有四种脱氧核苷酸B.每个脱氧核糖上均连接着一个磷酸和一个含氮碱基C.每个双链DNA分子中，都是碱
11、基数等于磷酸基数等于脱氧核苷酸数等于脱氧核糖数D.双链DNA分子中的一段，若含有30个胞嘧啶，就一定会同时含有30个鸟嘌呤6.假如一个DNA分子含有1000个碱基对,将这个DNA分子放在用32P标记的脱氧核苷酸的培养液中让其复制一次，则新形成DNA分子的分子量比原来增加了( )A.1000 B.000 C.500 D.无法确定7.小麦的遗传是细胞核和细胞质共同作用的结果，控制小麦细胞细胞核和细胞质遗传的物质由几种核苷酸组成（ ）A.2种 B.4种 C.5种 D.8种8. 一条多肽链中有氨基酸1000个，则合成该多肽链所需要的遗传信息和遗传密码中的相应碱基数目为 （ ） A3000个和6000个
12、 B3000个和3000个 C1000个和3000个 D6000个和3000个9.在“DNA的精提取与鉴定”实验中，有两次DNA的沉淀析出，其依据的原理是（ ）DNA在氯化钠物质的量浓度为0.14mol/L的溶解度最低DNA在冷却的体积分数为95%的酒精中能沉淀析出A.两次都是 B.两次都是C.第一次是，第二次是 D.第一次是，第二次是10.关于RNA的叙述不正确的是（ ）A.RNA可作为逆转录的模板 B.信使RNA是翻译的模板C.信使RNA是氨基酸的转运工具 D.RNA中没有碱基T11.下面是关于基因、蛋白质、性状之间关系的叙述，其中不正确的是（ ）A.一个性状受一个基因控制的 B.蛋白质的
13、结构可以直接影响性状C.蛋白质的合成是受基因控制的 D.蛋白质的功能之一是可以表达性状12.关于转运RNA的叙述，正确的是（ ）A.每种氨基酸都有它特定的一种转运RNA B.转运RNA是在细胞质中合成的C.一个转运RNA只有三个碱基 D.一种氨基酸可由一种或几种转运RNA运载13.下列关于转录和翻译的比较错误的是（ ）A.需要的原料不同 B.所需酶的种类不同C.均可以在线粒体和叶绿体中进行 D.碱基配对的方式相同14在噬菌体侵染细菌实验中，如果细菌体内的DNA和蛋白质分别含有31P和32S，噬菌体中的DNA和蛋白质分别含有32P和35S，噬菌体在细菌体内复制了三次，那么从细菌体内释放出的子代噬
14、菌体中含有32P的噬菌体和含有35S的噬菌体分别占子代噬菌体总数的( )A34和0 B14和0 C34和1 D14和115.由于基因突变，细胞中有一种蛋白质在赖氨酸残基（位置）上发 生了变化。已知赖氨酸的密码子为AAA或AAG；天门冬氨酸的密码子为GAU或GAC；甲硫氨酸的密码子为AUG。根据已知条件，你认为基因模板链上突变后的脱氧核苷酸和替代赖氨酸的氨基酸分别是（ ）备选项ABCD突变后的脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸替代赖氨酸的氨基酸天门冬氨酸天门冬氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸16甲培养基中含有15N标记尿嘧啶核糖核苷酸，乙培养基中含有3H标记胸腺嘧
15、啶脱氧核苷酸，分别用这两种培养基培养正在发育的人体细胞，你认为正在发育的细胞对这两种物质的吸收量( )A.甲大于乙 B.乙大于甲 C.甲等于乙 D.无法确定17（多选）若某基因原有150个碱基对，由于受到X射线的辐射，少了1对碱基。此时由它控制合成的蛋白质与原来的蛋白质相比较，可能出现的情况是（ ） A49个氨基酸，其他氨基酸顺序不变 B49个氨基酸，氨基酸的顺序改变 C50个氨基酸，氨基酸的顺序改变 D少于49今氨基酸，且排列顺序改变18（多选）治疗艾滋病(HIV病毒为RNA病毒)的药物AZT的分子构造与胸腺嘧啶脱氧核苷酸的结构很相似。下列对AZT作用的叙述，正确的是( ) A抑制艾滋病毒R
16、NA基因的转录 B抑制艾滋病毒RNA基因的自我复制C抑制艾滋病毒RNA基因的逆转录 D抑制艾滋病毒RNA基因的表达过程19（多选）下列生物或细胞中，能够合成蛋白质的是 ( ) A细菌 B艾滋病毒 C淋巴T细胞 D汗腺细胞20.以下是有关DNA粗提取实验的阅读材料：A.核酸极不稳定，在较为剧烈的化学、物理因素和酶的作用下很容易降解。在制备DNA时要加入DNA酶（水解DNA的酶）的抑制剂柠檬酸钠，以除去Mg，防止DNA酶的激活。B.核酸中的DNA和RNA在生物体内均以核蛋白（由核酸和蛋白质组成）的形式存在，DNA核蛋白在1molL-1NaCl溶液中溶解度很大，但在0.14molL-1NaCl溶液中
17、的溶解度很低；而RNA核蛋白溶于0.14molL-1NaCl溶液。C.用苯酚处理，可使蛋白质变性，且留在苯酚层内；在DNA溶液中加入2.5倍体积，浓度为95%的酒精，可将DNA分离出来。此时DNA十分粘稠，可用玻璃棒搅成团取出。D.DNA在强酸环境下，水解产生脱氧核糖等小分子物质，它与二苯胺酸性溶液反应，能生成蓝色化合物。E.实验材料与器械：柠檬酸钠溶液、石英砂、0.14molL-1NaCl溶液、1molL-1NaCl溶液、蒸馏水、苯酚、95%酒精、二苯胺试剂、浓硫酸、花椰菜、研钵、炼钢杯、漏斗、玻璃棒、量筒、石棉网、酒精灯、吸管、试管等。F.实验步骤：研磨得匀浆过滤得滤液滤液稀释6倍离心处理
18、得沉淀物沉淀物再溶解加苯酚静置后去上清液提取出DNADNA鉴定请阅读以上材料回答下列问题：（1）研磨时，取10g花椰菜，加适量的石英砂和 、 。（2）将滤液稀释6倍，其目的是 。（3）取沉淀物，置于2molL-1NaCl溶液中，使DNA核蛋白再次溶解，再加2mL苯酚充分震荡后静置，待其分层后弃其上层的苯酚。该步骤的目的是除去 。（4）如何将剩余溶液中的DNA提取出来？ 。（5）如何证明提取的确实是DNA分子？ 。21.某基因具有3个外显子和2个内含子，下面表示该基因的片段及其相应转录出的信使RNA，请回答问题： DNA T A C C A T T A G G A G C C C A T TA
19、T G G T A A T C C T C G G G T A AmRNA A U G G U A A U C C U C G G G U A A注：与该基因片段相关的几种氨基酸的密码子：丝氨酸（UCG、UCU、UCC、UCA、AGU、AGC）；缬氨酸（GUA、GUU、GUG）；甘氨酸（GGU、GGG、GGA、GGC）；甲硫氨酸（AUG）；终止密码（UAA、UGA、UAG）。（1）具有该基因的细胞属于 细胞。（2）该图所示的过程与合成DNA过程相比，不同的是以 为模板。（3）若该基因复制时发生差错，在上图箭头处的碱基“T”丢失了，该变异基因指导合成肽链的最后一个氨基酸是 。（4）当上图箭头由T
20、变成G时，这种突变结果对该蛋白质的合成影响是 。（5）若该基因平均每个内含子有210个碱基对，平均每个外显子含有147个碱基对，则该基因共含有多少个碱基对？ 对。该基因可编码的氨基酸最多有 个。22.现代科学研究发现，通过比较不同生物的DNA序列，可以确定不同生物的亲缘关系。下面为编码甲、乙、丙3种生物血红蛋白的部分相对应的基因片段，DNA单链及DNA单链中的碱基序列（1）如果让c链和b链分别与a链混合，能配对的碱基间则形成氢键，不能配对的碱基间则形成环状结构。试填写下表环的数目配对的碱基对数目b链与a链混合c链与a链混合分析此表可推测：与甲的亲缘关系较近的生物是 ；引起三种生物碱基序列差异的
21、根本原因是 。（2）上述研究为生物进化提供了 （方面）的证据，从 的本质上，揭示了生物进化的原因。【专题训练二】1.科学家在基因工程技术中常采用细菌、酵母菌等微生物作为受体细胞，主要原因是（ ）A.繁殖速度快 B.结构简单、操作方便 C.遗传物质含量少 D.性状稳定、变异少2.实施基因工程第一步的一种方法是把所需的基因从供体细胞内分离出来，这个过程需要限制性内切酶。一种限制性内切酶能识别DNA分子中的GAATTC顺序，切点在G与A之间，这是应用了酶的（ ）A.高效性 B.专一性 C.多样性 D.催化活性受外界条件的影响32003年，我国科学工作者用基因工程迅速研制出“非典”诊断盒。其作用及机理
22、是( )A治疗“非典”，利用的是抗原抗体反应 B诊断“非典”，利用的是DNA分子杂交原理C诊断“非典”，利用的是抗原抗体反应 D治疗“非典”，利用的是DNA分子杂交原理4.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，用另一种酶处理运载体DNAD.为育成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为受体5“人类基因组计划”中的基因测序工作是指( )ADNA的碱基对排列顺序 B信使RNA的碱基排列顺序C.DNA的基因排列顺序 D蛋白质的氨基酸排列顺序6下列实践活动与基因工
23、程无关的是( )A培育转基因抗虫棉 B.选择“工程菌”生产胰岛素C.利用DNA探针检测遗传病 D.利用不育系培育杂种一代7.图9-1为某真核生物细胞分裂过程中DNA含量变化的图解，下列有关 图解的叙述正确的是( )在AC段合成蛋白质时，编码蛋白质的基因是由编码区和非编码区组成该细胞中的细胞膜、核膜及内质网膜、高尔基体膜、线粒体膜、叶绿体膜、中心体膜等构成生物膜系统若该细胞是植物细胞，则在CD段，该细胞中央将出现赤道板若该细胞是动物细胞，则在CE段，该细胞中有中心体在活动A B C D8.基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的。在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的是（ ）A.人工合成
24、目的基因 B.目的基因与运载体结合C.将目的基因导入受体细胞 D.目的基因的检测和表达9.下列各项中不属于基因工程的是（ ）A.转基因抗虫棉的培育成功 B.将C4植物的叶绿体移入C3植物体内使光合效率提高C.利用工程菌生产胰岛素 D.利用DNA探针检测饮用水中有无病毒10科学家已能运用基因工程技术，让羊合成并分泌抗体。相关叙述不正确的是 （ ）A该技术将导致定向的变异 B受精卵是理想的受体细胞C垂体分泌的催乳素能促进效应B细胞产生抗体 D宜采用人工合成法获得目的基因11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检测疾病的目的。这里的基因探针是指（ ） A人工合成的免疫球蛋白的DN
25、A分子B人工合成的苯丙氨酸羟化酶的DNA分子C用放射性同位素或荧光分子等标记的蛋白质分子D用放射性同位素或荧光分子等标记的DNA分子12在基因工程的操作中，人工合成基因的方法之一是以目的基因转录成的信使RNA为模板进行反转录。其中逆转录酶是 聚合酶。 ( )A以DNA为模板的RNA B以RNA为模板的DNAC以RNA为模板的RNA D以DNA为模板的DNA13.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（ ）将毒素蛋白质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序列与细菌质粒重组，注射到棉的子房并进入受精卵中将编码毒素蛋白的DNA序列列质
26、粒重组，导入细菌感染棉的体细胞，再进行组织培养 A B C D14利用生物工程改造生物特性，从而生产人类所需的产品。下列有关措施的叙述中，不正确的是（ ）A利用基因突变原理培育成青霉素高产菌株B利用基因突变原理培育成生产人干扰素的酵母菌C利用基因工程手段培育成生产人胰岛素的大肠杆菌D利用细胞工程技术培育成生产单克隆抗体的细胞系15.下列关于基因工程的有关叙述，正确的是（ ）A.限制性内切酶的切口一定是GAATTC碱基序列B.一种限制性内切酶只能识别一种特定的核苷酸序列C.目的基因就是指DNA质粒D.只要检测出受体含有目的基因，目的基因就一定能成功地进行表达16在基因工程中，目的基因获取的方法不
27、包括（ ） A“鸟枪法” B转录法 C逆转录法 D根据已知的氨基酸序列合成17. （多选）目前科学家把苏云金芽孢杆菌的抗虫基因导入到棉花细胞中，在棉花细胞中抗虫基因经过修饰后得以表达。下列叙述哪些是这一先进技术的理论依据（ ）A.所有生物共用一套遗传密码子B.基因能控制蛋白质的合成C.苏云金芽孢杆菌的抗虫基因与棉花细胞的DNA都是由四种脱氧核苷酸构成D.苏云金芽孢杆菌与棉花细胞内的DNA都在细胞核内的染色体上18（多选）人们利用基因工程的方法，用大肠杆菌生产人类胰岛素，这一过程涉及到（ ）A用适当的酶对胰岛素基因与运载体进行切割并连接B把重组后的DNA分子导入受体细菌内进行扩增C检测重组DNA
28、分子是否导入受体细菌内并表达出性状D筛选出能产生胰岛素的“工程菌”19（多选）理论上同一个人的每一个表皮细胞细胞核与神经细胞细胞核内所含DNA的质与量是一样的，但所含蛋白质的质与量是不一样的，原因是( )A不同细胞被活化的基因不一样多，所以合成的蛋白质不一样B不同细胞的基因经过不同的重组，所以合成的蛋白质不一样C不同细胞的基因数量不一样多，所以合成的蛋白质不一样D不同细胞的基因的表达具有特异性的调控机制，所以合成的蛋白质不一样20.金茶花是中国特有的观赏品种，但易得枯萎病，降低观赏价值。科学家在某种植物中找到了抗枯萎病的基因，用转基因方法培育出了抗枯萎病的新品种。请据图9-2回答：（1）将连接
29、到上并形成，常用到的酶有 。（2）与上的某种抗药性基因在结构上的最大区别是 。 图9-2（3）经检测，被侵染的茶花叶片细胞具备了抗病性，这说明已经 。欲快速培育大量该抗病新品种，应该采用的技术是 ，依据的理论基础是 。（4）通过转基因方法获得的抗病金茶花，将来产生的配子中是否一定含有抗病基因？ 。21糖尿病是一种常见病，且发病率有逐年增加的趋势，以致发达国家把它列为第3号“杀手”。回答下列问题：(1)目前，对糖尿病的治疗，大多采用激素疗法，所用激素为 ，由 细胞分泌。(2)目前检测尿糖常用的试剂为 ，糖尿遇该试剂加热后呈 色。(3)所用激素过去主要是从动物的内脏中提取，数量有限，现采用基因工程
30、的方法生产，如图9-3所示。 图9-3一般获取d采用的方法是 。获得f，必须先用 切割b和d，使它们产生相同的粘性末端，再加入适量的 方可形成。b的名称是 ，其化学本质为 。 22.在1990年医生对一位因缺乏腺苷脱氨酶基因而患先天性体液免疫缺陷病的美国女孩进行治疗。采用的方法是首先将患者的白细胞取出作体外培养，然后用某种病毒将正常腺苷脱氨酶基因转入人工培养的白细胞中，再将这些转基因白细胞回输到患者的体内，经过多次治疗，患者的免疫功能趋于正常。（1）该病治疗运用了基因工程技术，在这个实例中运载体是 ，目的基因是 ，目的基因的受体细胞是 。（2）将转基因白细胞多次回输到患者体内后，免疫能力趋于正常是由于产生了 ，产生这种物质的两个基本步骤是 和 。（3）人的腺苷脱氨酶基因与胰岛素基因相比，其主要差别 是 ；与大肠杆菌基因相比，其主要特点是 。（4）该病的治疗方法属于基因工程运用中的 ；这种治疗方法的原理是 。2320世纪80年代，美国科学家成功地运用基因工程技术，培育出能产生人胰岛素的细菌。此项技
