基因与基因工程[上学期]

课件40张PPT。第四单元
遗传变异和进化
考点2 基因与基因工程考纲要求及复习策略考纲要求：
基因的表达：1．基因的概念
2．基因控制蛋白质的合成
3．基因对性状的控制
基因的结构与基因工程：
1．人类基因组研究
2．原核细胞和真核细胞的基因结构
3．基因工程简介（基因操作的工具；基因操作的基本步骤；基因工程的成果与发展前景）复习策略： 基因控制蛋白质的合成与基因工程是本部分的重点、难点，人类基因组研究、基因工程、基因结构等内容易进行学科内综合考查。
高考出题中，本部分的小知识点常常以选择题的形式出现，但也会出现大型综合性难题；复习时，基因结构向原核、真核细胞等知识进行发散，注意基因的表达过程中有关碱基、氨基酸等的计算，遗传密码子与基因突变等知识的渗透，基因工程的知识要把握主干知识，如基本操作的三种工具、基因工程操作的四个步骤、基因工程在各个领域的应用；还要关注社会实际，相关的科技热点，如人类基因组研究的新成果，注意培养和提高阅读、分析、解决热点问题的能力。一、基因的表达
基因概念1、基因与DNA的关系
2、基因与染色体的关系
3、基因与脱氧核苷酸的关系
4、基因与遗传信息
5、基因与蛋白质的关系
6、基因与性状的关系⑴基因与DNA、染色体、遗传信息的关系基因是DNA上基因在染色体上呈　　　排列基因的 代表着遗传信息碱基序列有遗传效应的片段线性24注意：脱氧核苷酸、基因、DNA、染色体的关系。脱氧核苷酸基因DNA染色体基因中脱氧核苷酸排列顺序代表着遗传信息。每个基因中含有许多脱氧核苷酸每个DNA分子含有许多个基因基因是有遗传效应的DNA片段每个染色体（不含染色单体）有一个DNA分子染色体是DNA的主要载体例2下列有关染色体、DNA和基因的叙述中，正确的是
A．细胞中的DNA都在染色体上
B．每条染色体都只有一个DNA分子
C．基因在染色体上呈直线排列
D．染色体上的所有DNA片段均可控制蛋白质合成
例3 基因研究最新表明，人与小鼠的基因有80%相同。则人与小鼠DNA碱基序列相同的比例是
A．20% B．80%
C．100% D．无法确定例4 关于遗传信息和遗传密码在核酸中的位置和碱基构成的叙述中,下列正确的是
A．遗传信息位于mRNA上，遗传密码位于DNA上，构成碱基相同
B．遗传信息位于DNA上，遗传密码位于mRNA上，构成碱基相同
C．遗传信息和遗传密码都位于DNA上，构成碱基相同
D．遗传信息位于DNA上，遗传密码位于mRNA上，若含有遗传信息的模板链碱基组成为CGA，则遗传密码的碱基构成为GCU
基因控制蛋白质的合成A、转录细胞核DNA的一条链（信息链）RNA聚合酶游离的核糖核苷酸信使RNA信使RNA从核孔穿出，移到细胞质的核糖体上B、翻译细胞质的核糖体信使RNA酶、转运RNA为运载工具氨基酸多肽链一条或几条多肽链进一步形成蛋白质的空间结构1）密码子是在信使RNA上决定一个氨基酸的三个相邻碱基。转运RNA上与其配对的三个碱基称为反密码子。从理论上，4种碱基可以组合成才64种密码子决定20种氨基酸。
2）一种密码子只能决定一种氨基酸，一种氨基酸可以有几种密码子。
3）UAA、UAG、UGA三个密码子不能决定氨基酸，称这蛋白质全成的终止密码子。
4）密码子在生物界是通用的，说明生物是由共同原始祖先进化而来的，彼此这间存在着亲缘关系。注意：蛋白质合成过程中，有关基因碱基数、信使RNA碱基数、蛋白质中氨基酸数目6：3：1的关系是重要考点。基因控制蛋白质的合成过程场所模板原则条件 细胞核DNA的一条链碱基互补配对，U代T酶、ATP、模板mRNA步骤 转录 翻译 结果mRNA碱基互补配对多肽链质中的核糖体ATP、酶、模板、tRNA原料四种核糖核苷酸 20种氨基酸遗传信息的流动方向--中心法则例5下列关于DNA复制和转录异同点的叙述中正确的是
A．模板不同 B．场所不同
C．产物不同 D．所需的酶相同
例6（06广东）细胞分裂间期是DNA复制和蛋白质合成等物质积累的过程。(1)在DNA的复制过程中，DNA在 的作用下，双螺旋链解开成为两条单链， 并以每一条单链为模板，采用 复制方式合成子代DNA分子。(2)某基因中的一段序列为……TAT GAG CTC GAG TAT……，据下表提供的遗传密码推测其编码的氨基酸序列 。
（3）真核生物的细胞分裂从间期进入前期，除了核膜、核仁消失外，在显微镜下还可观察到 和 的出现。例7 已知甲、乙、丙3种类型的病毒，它们的遗传信息的传递方式分别用下图表示。请对图仔细分析后回答下列问题：
(1)根据我们所学的内容，这3种类型的病毒分别属于：
甲 ；乙 ；丙 。(2)图中哪两个标号所示的过程是对“中心法则”的补充? 。
(3)图中1、8表示遗传信息的 ；图中2、5、9表示遗传信息的 ；图中3、10表示遗传物质的 ，该过程进行所必需的物质条件是 。
(4)图中7表示遗传信息的 ；此过程需有 的作用。这一现象的发生，其意义是 。二、基因结构：1、原核细胞基因的结构：能转录为信使RNA，进而指导蛋白质的合成。不能转录为信使RNA，不能编码蛋白质，原核细胞与真核细胞的基因结构比较：2、真核细胞基因的结构：能编码蛋白质的序列不能编码蛋白质的序列不能编码蛋白质，有调控遗传信息表达的核苷酸序列，包括编码区上游的RNA聚合酶的结合位点。例8 （06广东）马歇尔和沃伦因对引起胃溃疡的幽门螺杆菌的开创性研究成果，获得了2005年诺贝尔生理学或医学奖。请问幽门螺杆菌与硝化细菌的共同特点是
A．异养型 B．基因编码区由外显子和内含子组成
C．厌氧型 D．遗传物质主要在拟核区
例9（04湖南）回答下列问题：
①真核生物基因的编码区中能够编码蛋白质的序列称为 ，不能够编码蛋白质的序列称为
②一般来说，如果你知道了某真核生物的一条多肽链的氨基酸序列，你能否确定其基因编码区的DNA序列？为什么？
外显子内含子不能首先，一种氨基酸可以有多种密码子；其次，一般地说真核生物基因编码区的内含子不能编码蛋白质，内含子的核苷酸序列不可能由多肽链的氨基酸序列来确定１、人类基因组是指什么?3、人类基因组计划中，共测定多少条染色体?人体DNA分子所携带的全部遗传信息 研究人体单倍体基因组中的24条双链DNA分子(22条常染色体DNA和X、Y性染色体DNA)上的全部基因。
2、人类基因组计划(HGP)的主要目标是什么？
分析测定人类基因组的核苷酸序列
三、人类基因组研究遗传图：
把基因标记在染色体上以遗传距离表示相对位置的图。(遗传距离以基因或DNA片段在染色体交换过程中分离的频率)
物理图：
表示DNA序列上DNA标记之间实际距离的图。
序列图：
整个人类基因组的核苷酸序列图。
转录图：
整个人类基因组中1%~5%的编码序列图。4、人类基因组计划的主要内容包括绘制
人类基因组的哪四张图
遗传图、物理图、序列图和转录图
5、人类基因组研究有什么意义对于各种疾病，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，以及生物的进化等也具有重要的意义 四、 基因工程简介主要内容1）基因工程的概念
2）基因操作的工具
3）基因操作的基本步骤什么叫基因工程？ 基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。该技术是在生物体外，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。（一）基因工程的概念（一）基因工程的概念基因拼接技术或DNA重组技术生物体外基因DNA分子水平人类需要的基因产物剪切→ 拼接→ 导入→ 表达实质基因重组解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？（二）基因操作的工具关键步骤一的工具：
关键步骤二的工具：
关键步骤三的工具：基因的剪刀——限制性内切酶
基因的针线——DNA连接酶
基因的运载工具——运载体四个基本步骤：（三）基因操作的基本步骤1）提取目的基因
2）目的基因与运载体结合
3）将目的基因导入受体细胞
4）目的基因的检测和表达　　目前被较广泛提取使用的目的基因有：苏云金杆菌抗虫基因、人胰岛素基因、人干扰素基因、种子贮藏蛋白基因、植物抗病基因等。１、提取目的基因——将　需要的基因从供体生物　的细胞内提取出来。（三）基因操作的基本步骤
提取目的基因的方法⑴直接分离基因——鸟枪法　　将供体生物的DNA用限制酶切割为许多片段，再用运载体将这些片段都运载到受体生物的不同细胞中去。只要有一个细胞获得了需要的目的基因并得以表达，基因工程就算成功了。　　该法最大的缺点是带有很大的盲目性，工作量大，成功率低。且不能将真核生物的基因转移到原核生物中去。⑵人工合成基因法有两种方法：　　　　　①逆转录法：以信使RNA为模板，在逆转录酶的作用下将脱氧核苷酸合成合成DNA(基因)。　　②直接合成法：根据蛋白质的氨基酸顺序推算出信使RNA核苷酸顺序，再据此推算出基因DNA的脱氧核苷酸顺序。用游离脱氧核苷酸直接合成相应的基因。2、目的基因与运载体结合　　用与提取目的基因相同的限制酶切割质粒使之出现一个切口，将目的基因插入切口处，让目的基因的黏性末端与切口上的黏性末端互补配对后，在连拉酶的作用下连接形成重组DNA分子。3、将目的基因导入受 　体细胞并使之扩增　　要让目的基因表达，必须将它导入受体细胞并进行扩增。　　为获得目的基因的表达产物时，通常以大肠杆菌等无害易得的细菌为受体。为改进某种生物时，将欲改进的生物细胞为受体。　　为使重组的DNA分子更容易进入受体细胞，通常还要用一些物质对受体细胞进行处理，使受体细胞具有更大的通透性。4、目的基因的检测和表达　　前三步的处理十分繁锁，为保证目的基因得到有效利用，通常用大量的受体细胞来接受不多的目的基因。这样，处理的受体细胞中真正摄入了目的基因的很少，必须将它从中检测出来。　　细菌的检测，将每个受体细胞单独培养形成菌落，检测菌落中是否有目的基因的表达产物。淘汰无表达产物的菌落，保留有表达产物的进一步培养、研究。１、基因工程与医药卫生⑴ 基因工程药品的生产
⑵ 基因诊断与基因治疗２、基因工程与农牧业、食品工业
3、基因工程与环境保护
⑴　环境监测：
⑵　环境污染治理
五 、基因工程的成果与发展前景例10 在基因工程中，切割运载体和含有目的基因的DNA片断开时，需使用
A．同种限制酶 B．两种限制酶
C．同种连接酶 D．两种连接酶
例11（06广东）下列关于基因工程应用的叙述，正确的是
A．基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因
B．基因诊断的基本原理是DNA分子杂交
C．一种基因探针能检测水体中的各种病毒
D．原核基因不能用来进行真核生物的遗传改良
例12（06广东）在已知某小片段基因碱基序列的情况下，获得该基因的最佳方法是
A．? mRNA为模板逆转录合成DNA
B．以4种脱氧核苷酸为原料人工合成
C. 体DNA片段转入受体细胞中，再进一步筛选
D．由蛋白质的氨基酸序列推测mRNA
例13右图是将人的生长激素基因导人细菌B细胞内制造“工程菌”示意图，所用载体为质粒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A导入细菌B后，其上的基因能得到表达。请回答下列问题：（1）人工合成目的的基因途径一般有哪两条？
?
（2）如何将目的的基因和质粒结合成重组质粒？
?
?
①反转录法②直接人工合成目的基因首先切割目的基因和质粒，必须用同一种限制酶处理，以便得到相同的黏性末端；然后前一条脱氧核苷酸序列中的脱氧核糖基团与后一条脱氧核苷酸序列中的磷酸基团需要用DNA连接酶缝合”起来。（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，只有少数导入的是重组质粒。可以通过如下步骤鉴别得到的细菌是否导入了质粒A或重组质粒：将得到的细菌接种在一个含有氨苄青霉素的培养基上，能够生长的就肯定导入了质粒A或重组质粒A，反之则没有。使用这种方法鉴别的原因是 。
（4）若把通过鉴定证明导入了普通质粒A 或重组质粒A的细菌放在含有四环素的培养基上培养，会有什么现象发生？
?
（5）导入细菌B细胞中的目的基因成功表达的标志是什么？质粒上有抗氨苄青霉素基因普通质粒A的细菌，能生长；导入重组质粒A的细菌，不能生长合成出人的生长激素
例14（06江苏）基因工程又叫基因拼接技术。(1)在该技术中，用人工合成方法获得目的基因的途径之一是：⑴以目的基因转录的 为模板， 成互补的单链DNA，然后在酶的作用下合成 。
(2)基因工程中常用的受体细胞有细菌、真菌 。若将真核基因在原核细胞中表达，对该目的基因的基本要求是 。
(3)假设以大肠杆菌质粒作为运载体，并以同一种限制性内切酶切割运载体与且的基因，将切割后的运载体与目的基因片段混合，并加入DNA连接酶。连接产物至少有 种环状DNA分子，它们分别是 。
信使RNA(mRNA) 逆转录(反转录)双链DNA(目的基因)动植物细胞除去内含子3运载体自连的、目的基因片段自连的、运载体与目的基因片段相连的环状DNA分子例15（06广东）下图为脉胞霉体内精氨酸的合成途径示意图。从图中不能得出
A.精氨酸的合成是由多对基因共同控制的
B．基因可通过控制酶的合成来控制代谢
C．若基因②不表达，则基因③和④也不表达
D．若产生鸟氨酸依赖突变型脉胞霉，则可能是基因①发生突变