1、名校名 推薦第六部分生物技術(shù)與生命科學(xué)新進(jìn)展第 43 講基因的結(jié)構(gòu)基因工程一、考點(diǎn)內(nèi)容全解（一）本講考點(diǎn)是什么1. 基因的結(jié)構(gòu)（1）原核基因的結(jié)構(gòu)（2）真核基因的結(jié)構(gòu)特別提示注意“非編碼區(qū)” 、“非編碼系列”的區(qū)別，事實(shí)上，在編碼區(qū)中也存在非編碼系列如真核基因的內(nèi)顯子。2真核生物基因表達(dá)的調(diào)控（ 1）真核生物基因比原核生物的調(diào)控復(fù)雜得多，在側(cè)翼序列上存在著許多不同的調(diào)控序列；（ 2）真核生物的結(jié)構(gòu)基因經(jīng)轉(zhuǎn)錄后形成初始的mRNA，初始的 mRNA經(jīng)加工后才可形成成熟的 mRNA；（ 3）轉(zhuǎn)錄在細(xì)胞核內(nèi)進(jìn)行， 翻譯在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)進(jìn)行， 轉(zhuǎn)錄和翻譯具有時間和空間上的分隔；（ 4）存在復(fù)雜的發(fā)育過程的調(diào)空

2、， 如細(xì)胞的分化就是不同的基因在恰當(dāng)?shù)臅r間、 恰當(dāng)?shù)奈恢眠x擇性表達(dá)的結(jié)果。3. 基因工程（ 1）基因的操作工具基因的剪刀 - 限制性內(nèi)切酶基因的針線 -DNA 連接酶基因的運(yùn)輸工具 - 運(yùn)載體（如質(zhì)粒、噬菌體、動植物病毒等）（ 2）基因操作的基本步驟提取目的基因目的基因與運(yùn)載體結(jié)合將目的基因?qū)耸荏w細(xì)胞目的基因的檢測與表達(dá)右圖是用反“轉(zhuǎn)錄法”提取目的基因構(gòu)建轉(zhuǎn)入人胰島素基因的工程菌示意圖： 特別提示 基因工程 （基因拼接技術(shù)或 DNA重組技術(shù)） 能夠按照人們的意愿， 把一種生物的個別基因復(fù)制出來， 加以修飾改造， 然后放到另一種生物的細(xì)胞里， 定向地改造生物的遺傳- 1 -名校名 推薦性狀。（

3、二）考點(diǎn)例析 例 1 以下關(guān)于基因結(jié)構(gòu)中“與 RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)”的說法錯誤的是A“與 RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)”是起始密碼B“與 RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)”是轉(zhuǎn)錄RNA時與 RNA聚合酶的一個結(jié)合點(diǎn)C“與 RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)”能夠使酶準(zhǔn)確地識別轉(zhuǎn)錄的起始點(diǎn)并開始轉(zhuǎn)錄。D“與 RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)”在轉(zhuǎn)錄mRNA時，起調(diào)控作用。 解析 解答該題需從如下三個方面人手分析：起始密碼是 mRNA開始的三個相鄰堿基，翻譯時，對應(yīng)特定的甲硫氨酸；啟動子是基因中的一段堿基序列， 對轉(zhuǎn)錄 mRNA起調(diào)控作用， 是 RNA聚合酶結(jié)合的位點(diǎn)；啟動子是 RNA聚合酶的重要接觸點(diǎn)，當(dāng) RNA聚合酶與啟動子結(jié)合后，能準(zhǔn)確

4、地識別轉(zhuǎn)錄的起始點(diǎn)并開始轉(zhuǎn)錄。 答案 A 解題警示 解答該題時， 很容易出現(xiàn)的思維障礙是易把啟動子與起始密碼混淆。起始密碼屬 mRNA，為翻澤的開始，是肽鏈的延伸時的第一個氨基酸的位點(diǎn)；啟動子屬DNA ，在轉(zhuǎn)錄時，與 RNA聚合酶結(jié)合，控制mRNA的形成。 例 2 采用基因工程的方法培育抗蟲棉，下列導(dǎo)人目的基因的作法正確的是將毒素蛋白注射到棉受精卵中將編碼毒索蛋白的DNA序列，注射到棉受精卵中將編碼毒索蛋白的DNA序列， 與質(zhì)粒重組， 導(dǎo)人細(xì)菌， 用該細(xì)菌感染棉的體細(xì)胞，再進(jìn)行組織培養(yǎng)將編碼毒索蛋白的DNA序列，與質(zhì)粒重組，注射到棉的子房并進(jìn)入受精卵ABCD 解析 該題型的結(jié)構(gòu)屬于材料信息類，

5、供選答案提供的實(shí)例都不是教材中直接的資料，但是這些資料中隱含的信息確是學(xué)生已知的，考生用已知信息對問題材料的正誤作出科學(xué)判斷。本題以抗蟲棉培育為材料背景，主要考查基因操作中的關(guān)鍵步驟- 將目的基因?qū)耸荏w細(xì)胞，導(dǎo)人目的基因必需選擇恰當(dāng)載體， 以保證導(dǎo)人目的基因不被受體細(xì)胞所降解， 并成功的實(shí)現(xiàn)復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯。 答案 C 解題警示 有考生錯選B，這是對“基因?qū)搿钡睦斫狻安磺笊踅狻钡囊环N表現(xiàn)。 同類變式 番茄在運(yùn)輸和貯藏過程中，由于過早成熟而易腐爛，應(yīng)用基因工程技術(shù)，通過抑制某種促進(jìn)果實(shí)成熟激素的合成能力，可使番茄貯藏時間延長，培育成耐貯藏的番茄新品種，這種轉(zhuǎn)基因番茄已于 1953 年在美國上

6、市，請回答：(1) 促進(jìn)果實(shí)成熟的重要激素是，它能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)類型有、和(2) 在培育轉(zhuǎn)基因番茄的基因操作中，所用的基因的 “剪刀” 是，基因的“針線”是，基因的“運(yùn)輸工具”是(3)與雜交育種、誘變育種相比，通過基因工程來培育新品種的主要優(yōu)點(diǎn)是和 解析 本題測試學(xué)生對自然科學(xué)發(fā)展的最新成就和成果及其對社會發(fā)展的影響等內(nèi)容的關(guān)注情況， 以及利用所學(xué)知識分析理解有關(guān)信息的綜合能力，考查涉及植物激素、基因、基因工程技術(shù)和有關(guān)的化學(xué)知識， 屬綜合題目， 要求學(xué)生具有較強(qiáng)的生物、 化學(xué)知識， 并能將有關(guān)知識相互聯(lián)系，靈活運(yùn)用。(1) 在植物果實(shí)的成熟中，起主要作用是物質(zhì)是乙烯，乙烯能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)有加

7、成、聚合和氧化。(2) 基因是 DNA分子中某一特定的片段， 要想將基因從 DNA分子上取下來， 常用的方法是用限制性內(nèi)切酶， 將取下的基因接到其他 ( 如細(xì)菌 )DNA分子上是用 DNA連接酶， 基因的運(yùn)輸工- 2 -名校名 推薦具是運(yùn)載體。(3) 雜交育種能夠有目的地將某些優(yōu)良性狀集中在一起，但這種育種方法需要的周期長，一般 56 年才能培育出一個新品種；誘變育種是利用物理或化學(xué)因素提高基因的變異頻率，使生物產(chǎn)生可遺傳的變異，但這種育種方法無法預(yù)料后代出現(xiàn)的變異( 基因突變是不定向的)類型，要想獲得某種性狀，必須處理大量的供試材料和進(jìn)行大量地人工選擇，才能培育出符合要求的作物新品種； 同傳

8、統(tǒng)的雜交育種、 誘變育種相比較， 通過基因工程培育新品種能克服傳統(tǒng)育種方法的缺點(diǎn)，具有目的性強(qiáng)、育種周期短、能克服遠(yuǎn)緣雜交的障礙（打破物種界限）等優(yōu)點(diǎn)。 答案 (1)乙烯；加成；氧化；聚合(2)限制性內(nèi)切酶；DNA連接酶；運(yùn)載體(3)目的性強(qiáng)；育種周期短；克服遠(yuǎn)緣雜交的障礙二、能力提升技巧運(yùn)用“中心法則” 、“堿基配對原則”及“核酸分子雜交技術(shù)”理解“ DNA分子探針”、目的基因提取的“反轉(zhuǎn)錄法”和“化學(xué)合成法”，以及外顯子堿基數(shù)目與對應(yīng)蛋白質(zhì)氨基酸數(shù)目的關(guān)系，其核心是“堿基配對原則”。 例 3 人的一種凝血因子基因，有186000 個堿基對，能夠編碼2552 個氨基酸：（ 1）試計(jì)算，凝血因

9、子基因中外顯子的堿基對在整個基因堿基對中所占的比例?（ 2）從此比例中可以得到什么結(jié)論？ 解析 此題涉及到真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)和基因表達(dá)的知識，需要運(yùn)用“中心法則”、“堿基配對原則”解答。此類題目須從以下幾方面分析：mRNA上的三個相鄰堿基( 密碼子 ) 決定一個氨基酸；mRNA是由 DNA(基因 ) 的一條鏈為模板轉(zhuǎn)錄來的；翻譯為蛋白質(zhì)DNA系列即為外顯子。根據(jù)題意： mRNA上的堿基數(shù)為2552 3=7656，基因中的核苷酸數(shù)為7656 對，外顯子中堿基對所占的比例就為7656/186000 100=4。凝血因子基因中有186000 個堿基對， 而編碼蛋白質(zhì)的卻僅占4，說明調(diào)控序列所占的比例

10、較大，反映出真核細(xì)胞基因結(jié)構(gòu)和功能的復(fù)雜性。 答案 （ 1）4 （ 2）在真核細(xì)胞中，編碼序列所占比例很小，調(diào)控序列所占比例較大，說明了真核細(xì)胞基因結(jié)構(gòu)及功能的復(fù)雜性。解題警示由已知蛋白質(zhì)氨基酸數(shù)目，只能計(jì)算出基因中編碼區(qū)的外顯子所含核苷酸數(shù)目，而非編碼區(qū)和內(nèi)含子中的核苷酸數(shù)目是計(jì)算不出來的。三、基礎(chǔ)能力測試1基因是由（）A編碼區(qū)和非編碼區(qū)兩部分組成B編碼系列和非編碼系列兩部分組成C RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)、外顯子、內(nèi)含子組成D RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)、外顯子組成- 3 -名校名 推薦2下列黏性末端屬于同一種限制酶切割而成的是（）A B C D 3在人類染色體DNA不表達(dá)的堿基對中，有部分是串聯(lián)重

11、復(fù)的短序列，它們在個體之間具有顯著的差異性，這種短序列可用于（）A生物基因工程藥物B偵查罪犯C遺傳病的產(chǎn)前診斷D基因治療4關(guān)于真核細(xì)胞基因結(jié)構(gòu)的表達(dá)中，正確的是（）A不同基因中外顯子的堿基對在整個基因堿基對中所占比例很大B外顯子所含堿基對一般多于內(nèi)含子C內(nèi)含子是不能轉(zhuǎn)錄、不能編碼蛋白質(zhì)的序列D非編碼區(qū)對基因的表達(dá)起調(diào)控作用5下面圖中a、 b、c、 d 代表的結(jié)構(gòu)正確的是（）cbdaAa- 質(zhì)粒 RNAB b-限制性外切酶Cc-RNA 聚合酶 D d 外源基因四、潛能挑戰(zhàn)測試6右圖是某細(xì)菌某一反應(yīng)系統(tǒng)的基因表達(dá)過程示意圖：G1 和 G2為結(jié)構(gòu)基因， O 和 02為操縱基因， R 和 R 為調(diào)節(jié)基

12、因。 G 決定酶 EG1121l， 2決定酶 E2，酶 E1 和 E2 的作用分別是把物質(zhì) S1（蔗糖）和 S2（麥芽糖）轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物 Q1 和 Q2，產(chǎn)物 Q1 和 Q2 分別與調(diào)節(jié)基因R2 和 R1 產(chǎn)生的阻抑物相互作用，可以關(guān)閉操縱基因O 和 0 。將該細(xì)菌放在下列哪一種培12養(yǎng)基中可以生長？（）A僅有含蔗糖的完全培養(yǎng)基（不含麥芽糖）- 4 -名校名 推薦B僅有含麥芽糖的完全培養(yǎng)基（不含蔗糖）物 種擬南芥 ( 植水稻人線蟲果蠅流 感 病物 )毒堿基數(shù) ( 億對 )1. 34.332基因數(shù) ( 萬個 )5.03.21.781.360.175蛋白質(zhì)種數(shù) ( 萬10個 )C不含麥芽糖和蔗糖的完全

13、培養(yǎng)基D含蔗糖或麥芽糖的完全培養(yǎng)基7我國科學(xué)工作者經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)一種生活在棉鈴蟲消化道內(nèi)的蘇云金芽孢桿菌能分泌一種毒蛋白使棉鈴蟲致死，而此毒蛋白對人畜無害。通過科技攻關(guān)，我國科工作者已成功地將該毒蛋白基因?qū)嗣藁ㄖ仓牦w內(nèi)并實(shí)現(xiàn)了表達(dá)。由于棉鈴蟲吃了新品種“轉(zhuǎn)基因抗蟲棉”植株后就會死亡，所以該棉花新品種在近年推廣后，已收到了很好的經(jīng)濟(jì)效益，請據(jù)以上所給材料回答下列問題：(1)害蟲抗藥性的增強(qiáng)是的結(jié)果(2)“轉(zhuǎn)基因”抗蟲棉新；品種的培育應(yīng)用了新技術(shù)(3)在培育新基因抗蟲棉新品種過程中，所用的基因的“剪刀”是，基因的“針線”是，基因的“運(yùn)載工具”是(4) 控制毒蛋白合成的基因結(jié)構(gòu)中的編碼區(qū)的特點(diǎn)是(5)

14、 “轉(zhuǎn)基因抗蟲棉”抗害蟲的遺傳信息傳遞過程可以表示為(6) 該科技成果在環(huán)保上的重要作用是8下面材料是基因組研究的新成果：表：我國己率先完成“1%項(xiàng)目” - 測定人類3 號染色體短臂上的3000 萬個堿基對序列。初步分析表明，該區(qū)域約有200 個基因 ( 包括結(jié)構(gòu)基因和調(diào)節(jié)基因，結(jié)構(gòu)基因又包括編碼RNA的基因和編碼蛋白質(zhì)的基因) 。人類基因組測序表明:約占堿基序列的1/4的區(qū)域是無基因的“荒漠地帶”各種人種間基因差異極小不同人種種內(nèi)個體間基因差異很少，但比種間差異略大基因數(shù)目少得驚人，僅3.2 萬個左右 , 比預(yù)計(jì) 10 萬個少了很多。果蠅線蟲等動物及人類含有擬南芥多數(shù)基因的相應(yīng)成分，說明植物

15、和動物具有判斷下列說法，其中不確切的一頂是A基因相對數(shù)目少，意味著蛋白質(zhì)簡單或功能少B基因數(shù)目越多，生物復(fù)雜性和進(jìn)化程度越高C比較而言，人類在自身基因使用上更節(jié)約D比較而言，人類在自身基因資源利用上更高效人類基因序列中除含有能夠表達(dá)的序列( 外顯子 ) ，在外顯子之間 , 還穿插有不表達(dá)的序列 ( 內(nèi)含子 ) 。核內(nèi)轉(zhuǎn)錄的初級產(chǎn)物(hnRNA) 必須經(jīng)過加工，刪除內(nèi)含子才能成為mRNA而進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，并與核糖體結(jié)合：在上述過程中，mRNA需至少穿過層磷脂分子假若人類3 號染色體上的編碼蛋白質(zhì)的基因,平均編碼長度為300 個氨基酸的蛋白質(zhì)，則外顯子約占基因序列的_%你對“一個基因，一種酶（肽鏈）”

16、的理論(1958年諾貝爾醫(yī)學(xué)獎) 有何評價 ?- 5 -名校名 推薦專家普遍認(rèn)為，隨著 DNA測序工作的初步完成，生命科學(xué)己開始步入后基因組時代-蛋白質(zhì)組學(xué)研究( 對整套基因組編碼的蛋白質(zhì)進(jìn)行分析研究) 。為什么 ?作出合理解釋。五、標(biāo)答與點(diǎn)撥1 A(真核、原核基因結(jié)構(gòu)的共同之處)2 B(切點(diǎn)相同，且末端互補(bǔ))3 D（ “不表達(dá)”的堿基序列，但有“個體之間具有顯著的差異性”）4C(內(nèi)含子先被轉(zhuǎn)錄，后被剪切掉)5 A（ a- 質(zhì)粒 DNA 、 b- 限制性內(nèi)切酶、c DNA連接酶）6 D(當(dāng)物質(zhì) S1（蔗糖）存在時，分解 S1 的酶 El 合成，而當(dāng) S2 （麥芽糖）存在時，分解 S2 的酶 E2 合成 )7(1) 自然選擇 (2) 基因工程 ( 或 DNA重組技術(shù) ) (