基因工程又叫做基因拼接技术或DNA重组技术.这种技术是在生物体外.通过对DNA分子进行人工“剪接 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. 基因工程的第一步是获得符合人类意愿的基因“目的基因 .常用的工具酶是限制性内切酶.限制性内切酶的种类很多.但一种限制性内切只能识别一种特定的核苷酸序列.并且在特定切点上切割DNA分子.如从大肠杆菌中发现的一种限制性内切酶只能识别GATTC序列.并在G和A之间将这段序列切开.直接分离基因的最常用的方法是“鸟枪法 即用限制性内切酶将供体细胞中的DNA切成许多片段.将这些片段分别载入运载体.然后通过运载体分别转入不同的受体细胞.让供体细胞所提供的DNA的所有片段分别在各个细胞中大量复制.从中找出含有基因的细胞.再用一定的方法把带有目的基因的DNA片段分离出来.这种方法的优点是操作简便.缺点是工作量大.具有一定的盲目性.在获取真核细胞中的DNA时.“鸟枪法 就不太适用了.原因是真核细胞的基因含有不表达的DNA片段.不能直接用于基因的扩增和表达.所以在获取真核细胞中的基因时.常用的方法是人工合成基因的方法.人工合成基因的方法主要有两条途径:一是以目的基因转录成的mRNA为模板.逆转录成互补的单链DNA.然后在酶的作用下合成双链DNA.从而获得所需要的基因,二是根据已知的蛋白质的氨基酸序列.推测出相应的 mRNA序列.然后按碱基互补配对原则.推测出它的结构基因的核苷酸序列.再通过化学的方法.以单核苷酸为原料合成目的基因.如人的血红蛋白基因胰岛素基因等就是通过这种方法获得的. 基因工程的第二步是把目的基因接到某种运载体上.常用的运载体是能够和细菌共生的质粒等.具体做法是:先用限制性内切酶切断目的基因.使其产生相同的黏性末.将切下的目的基因的片段插入到质粒的切口处.现再加人适量的DNA连接酶.质粒的黏性末端与目的基因DNA片段的黏性末端就会因碱基配对而结合.形成一个重组DNA分子.如人的胰岛素基因质粒的结合就是通过这种方式实现的. 基因工程的第三步是通过运载体把目的基因带入某生物体内.并使它得到表达.在基因工程中常用的受体细胞有大肠杆菌.枯草杆菌.土壤农杆菌.动植物细胞等.目的基因导入受体细胞后.就可以随着受体细胞的繁殖而复制. 基因工程的第四步是目的基因的检测和表达.在基因工程的前三步完成后.在全部受体细胞中.真正能够摄入重组DNA分子的受体细胞是很少的.因此.必须通过一定的手段对细胞中是否导入了目的基因进行检测.检测的方法有很多种.如大肠杆菌的某种质粒具有青霉素抗性基因.当这种质粒与外源DNA组合在一起形成重组质粒.并被转入受体细胞后.就可以根据受体是否具有青霉素抗来判断受体细胞是否获得了目的基因. [经典例题解析] [例题1] 下列各项中与蛋白质作用无关的是( ) A.催化与调节 B.运动 C.运送物质 D.贮存遗传信息 [解析] 酶是活细胞产生的一类具有催化能力的特殊的蛋白质.有许多激素也是蛋白质.所以A是正确的,肌肉细胞中有肌动蛋白和肌球蛋白.通过肌动蛋白和肌球蛋白之间的滑动使肌细胞产生运动.细胞膜的载体蛋白在运载物质时也会产生运动.所以B也是对的,细胞膜上的载体是蛋白质.其作用是运输细胞要选择吸收的离子或小分子物质.红细胞中的血红蛋白的功能是运输氧气.所以C也是对的,贮存遗传信息只有DNA担当此功能.蛋白质无此功能.所以D与蛋白质作用无关. [答案] D [例题2] 脂类物质在细胞中具有独特的生物学功能.下面是有关脂类物质的生物学功能中.属于磷脂的生物学功能的是( ) ①生物膜的重要成分②贮存能的分子③构成生物体表面的保护层④很好的绝缘体.具有保温作用⑤具有生物学活性对生命活动起调节作用 A.①③ B.⑤ C.① D.②④ [解析] 磷脂的生物学功能主要是构成生物膜的成分.脂肪的生物学功能是贮存能量和具有保温.缓冲等作用.固醇类物质的生物学功能是对生命活动起调节作用.构成生物体表面保护层的是磷脂.属于脂类但不是磷脂.如植物体的果实.叶片等表面. [答案] C [例题3] 下图表示一个反应过程.图中的黑球表示两个相同的单糖.则图中的A.B.C分别表示 A.淀粉.淀粉酶.葡萄糖 B.麦芽糖.麦芽糖酶.葡萄糖 C.蔗糖.蔗糖酶.果糖 D.乳糖.糖酶.葡萄糖 [解析] 详见本专题“重点知识联系与剖析 . [答案]B [例题4] [2001年全国高考理科综合卷]种子萌发的需氧量与种子所贮藏有机物的元素比例有关.在相同条件下.消耗同质量的有机物.油料作物种子萌发时需氧量比含淀粉多的种子萌发时的需氧量( ) A.少 B.多 C.相等 D.无规律 [解析] 这是一道涉及到生物与化学知识的综合性题目.重点考查学生综合应用知识的能力.对考生的认知层次要求很高.估计难度系数在0.45-0.50之间.呼吸作用的底物通常是葡萄糖.但脂肪.蛋白质水解后的产物也可以作为呼吸作用的底物.淀粉水解的产物是葡萄糖.以葡萄糖作为呼吸作用的底物进行有氧呼吸的反应式为:C6H12O6+6H2O+6O2→6CO2+12H2O+能量.从反应式可看出吸收一个O2.放出一个CO2即释放的CO2和吸收的O2之比为1.油料作物种子的主要贮存物质是脂肪.水解后的产物是甘油和脂肪酸.以脂肪酸中的硬脂酸作为呼吸作用的底物为例.进行有氧呼吸的反应式为:CH3(CH2)16COOH+26O2→18CO2+18H2O+能量.由反应式可知:释放的CO2比吸收的O2少.即释放的CO2和吸收的O2之比为 0.69.由此可以得出结论:油料作物种子在萌发时吸收的氧气量比含淀粉多的种子萌发时吸收的氧气多.本题也可以通过所学的化学知识.直观地得出结论.糖类是碳水化合物.C/O比一般为1.氧化时释放一个 CO2只需要一个O原子即可,脂肪分子上一般都有很长的烃链.C/O比一般远大于1.所以氧化时释放一个CO2需要超过一个O原子的量.由于脂肪中的C/O比比糖类高.所以同质量的脂肪和糖类中的碳原子数是脂肪比糖类多.因此同质量的脂肪和糖类被氧化分解所需的O2.脂肪大于糖类. [答案] B [例题5] 人的一种凝血因子的基因有372000个碱基.能够编码2552个氨基酸.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? [解析] 此题有一个跳跃即基因→氨基酸.这中间跳过了mRNA.因此应注意基因中6个碱基对应一个氨基酸.在基因中有编码区和非编码区.蛋白质是由编码区中的外显子所编码的.此外应注意题目中的问法“碱基对 .应考虑基因的化学本质是DNA.因此外显子的碱基对含量的×100%=4%.该基因中有那么多的减基而外显子的碱基只占这么小.不能编码蛋白质的碱基很多.说明了基因编码出蛋白质的过程是非常复杂的--功能复杂性. [答案] 4%.在真核细胞中.编码序列在整个基因中所占的比例较小.而调控序列所占的比例较大.说明了真核细胞基因结构及其功能的复杂性. [例题6] 含有32P或31P的磷酸.两者化学性质几乎相同.都可参与DNA分子的组成.但32P比31P质量大.将某哺乳动物的细胞放在含有31P磷酸的培养基中.连续培养数代后得到GO代细胞.然后将GO代细胞移到含有32P磷酸的培养基中培养.经过第l.2次细胞分裂后.分别得到G1.G2代细胞.再从GO.G1.G2代细胞中提取出DNA.经密度梯度离心后得到结果如下图所示.由于DNA分子质量不同.因此在离心管内的分布不同.若①.②.③分别表示轻.中.重3种DNA分子的位置.请回答: (1)G0.G1.G2三代 DNA分子离心后的试管分别是图中的: GO ,G1 ,G2 . (2)G2代在①.②.③三条带中DNA数的比例是 . (3)图中①.②两条带中DNA分子所含的同位素磷分别是:条带① .条带② . (4)上述实验结果证明DNA的复制方式 .DNA的自我复制能使生物的 保持相对稳定. [解析] 本题考查学生对DNA分子结构.DNA分子半保留复制和DNA复制与细菌繁殖关系等知识的掌握.同时也联系到了同位素方面的有关物理和化学方面的知识.32P是31P的同位素.分子量要比31P大.所以32P-DNA分子在质量上比31P-DNA分子要重.而一条链为32P和另一条链为31P的DNA分子在质量上介于两者之间.如果把这3种DNA的氯化铯溶液置于离心管中进行高速离心.利用高加速度,能把这3种DNA分子彼比分开.32P-DNA分子最重.在试管的最下部,31P-DNA分子最轻.在试管的最上部,一条链含31P.另一条链含32P的DNA分子质量居中.位于试管的中间.GO代细胞是在31P的培养基中培养了若干代后得到的细胞.其中的DNA分子上均有31P.经密度梯度离心后应在试管的最上部.GO代细胞在含32P的培养基上培养一代.得到的G1细胞.由于复制是半保留复制.其中的DNA分子中一条链上含31P.另一条链上含有32P.这样的DNA分子经密度梯度离心后.应在试管的中部.GO代的一个细胞培养到第二代.应有4个细胞.其中2个细胞的DNA分子中一条含有31P.另一条链含有31P.另2个细胞的DNA分子中均为32P.所以提取G2代的细胞的DNA分子.经密度梯度离心后.其中的DNA分子有一半在试管的中部.另一半在试管的下部. [答案] 0∶1∶1 (3)31P 31P32P (4)半保留复制 遗传特性 [例题7] 胰岛素分子是一种蛋白质分子.现有如下材料: ①胰岛素含有2条多肽链.A链含有21个氨基酸.B链含有30个氨基酸.2条多肽链间通过2个二硫键(二硫键是由2个“一SH 连接而成的)连接.在A链上也形成1个二硫键.下图所示为结晶牛胰岛素的平面结构示意图. ②不同动物的胰岛素的氨基酸组成是有区别的.现把人和其他动物的胰岛素的氨基酸组成比较如下: 猪:B链第30位氨基酸和人不同, 马:B链第30位氨基酸和A链第9位氨基酸与人不同, 牛:A链第8.10位氨基酸与人不同, 羊:A链第8.9.10位氨基酸与人不同, 天竹鼠:A链有8个氨基酸与人不同.B链有10个氨基酸与人不同. 根据以上材料回答下列问题: (1)胰岛素分子中含有肽键 个.控制合成胰岛素的基因中至少有 碱基. (2)这51个氨基酸形成胰岛素后.相对分子质量比原来51个氨基酸的总分子量减少了 . (3)人体中胰岛素的含量低.会导致血糖浓度过高.尿液中有葡萄糖.称为糖尿病.其最佳的治疗方法是使用胰岛素.但只能注射不能口服.原因是 . (4)前面所列的哺乳动物和人的胰岛素都由51个氨基酸构成.且在氨基酸组成上大多相同.由此可以得出的结论是 . (5)人与这几种动物在胰岛素分子上氨基酸组成差异的大小.说明 (6)如果要为糖尿病人治疗必须用动物体内的胰岛素的话.最适宜的动物是 [解析] (1)从材料①中可知.由51个氨基酸组成的具有二条肽链组成的胰岛素分子中应含的肽键数目是51-2=49个.根据mRNA上三个碱基决定一个氨基酸.基因中有2条链.所以控制胰岛素合成的基因中的碱基数=51×3×2=306,(2)51个氨基酸分子合成胰岛素分子后.分子量的减少量应是形成肽链时脱下的水分子数和形成二硫键时脱下的 H.所以相对分子量减少了18×49+1×6=888,(3)解答此小题.要求同学有知识迁移的能力.在消化道中有各种消化液.能消化各种营养物质.如大分子糖类.蛋白质.脂肪等不溶于水的物质.这些物质在消化道内通过消化液的作用.将其分解为能溶于水的小分子有机物如葡萄糖.氨基酸.甘油和脂肪等.原有物质的大分子结构遭到破坏.胰岛素在消化液的蛋白酶和肽酶的作用下分解为氨基酸而失去其活性.所以只能注射不能口服,(4)材料②给我们列出的各种生物胰岛素之间的氨基酸差异.反映出不同的哺乳动物体内胰岛素分子中氨基酸组成大部分是相同的.说明这些动物之间的亲缘关系很近.是由共同的古代原始祖先进化而来的,(5)不同动物胰岛素中氨基酸组成差异的大小反映了各种动物与人亲缘关系的远近.差异数越小.亲缘关系越近.反之则越远.(6)用动物胰岛素治疗人的糖尿病时.选用亲缘关系最近的动物.治疗效果最好. [答案] 888 (3)胰岛素是蛋白质.如口服会被消化道内的蛋白酶所催化水解而失去作用 (4)这些哺乳动物和人都有共同的原始祖先 (5)这几种哺乳动物与人的亲缘关系有远有近.差异越大亲缘关系越远.差异越小.亲缘关系越近 (5)猪 [例题8] 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 . [解析]按照中心法则.遗传信息的传递方式有3种:DNA的自我复制,RNA的自我复制,以RNA为模板进行的逆转录.中心法则的主要内容是DNA的复制和以DNA为模板进行的转录和翻译的过程.RNA的自我复制和以RNA为模板进行的逆转录仅在病中有此过程.在有细胞结构的生物体中.正常情况是不存在的.在感染某些病毒后才有可能有此过程.所以被称为对中心法则的补充.在高中生物教材上提到的病毒只有3种:噬菌体.烟草花叶病毒和致癌病毒.噬菌体的遗传物质是DNA.甲所示的传递过程与此相符,烟草花叶病毒的遗传物质是RNA.但无逆转录酶.所以乙所示的传递过程与此相符,致癌病毒的遗传物质是RNA.但具有逆转录酶.所以丙所示的传递过程与此相符. [答案] (1)噬菌体 烟草花叶病毒 致癌病毒 转录 翻译 复制模板.酶.原料 (4)逆转录 逆转录酶 对中心法则的补充 [例题9] 已知某tRNA一端的3个碱基顺序是GAU.它所转运的是亮氨酸(亮氨酸的密码是:UUA UUG CUU CUA CUC CUG).那么决定此氨基酸的密码子是由下列哪个碱基序列转录而来( ) A.GAT B.GAU C.CUA D.CTA [解析] 正确解答这道题.就要正确理解转录和翻译的过程.理解模板链.密码子和反密码子之间的关系.密码子的位置是在信使RNA上.是信使RNA上决定氨基酸的3个相邻的碱基.反密码子是转运RNA一端的3个与密码子配对的3个碱基.题中已知的一个转运RNA的3个碱基是GAU.所运载的氨基酸是亮氮酸.则与此对应的密码子是CUA.则转录该密码子的DNA 模板链上的3个碱基应是GAT. [答案] A [例题10] 由200个氨基酸组成的一种蛋白质.决定其结构的基因( ) A.在原核生物中较长 B.在真核生物中较长 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 [解析] 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. [答案] B 查看更多

 

题目列表(包括答案和解析)

下列有关基因工程的叙述,不正确的是(  )

A.基因工程又叫做重组DNA技术

B.对生物的基因进行改造或重新组合,定向改造生物的遗传性状

C.在医药卫生、农牧业和环境保护等方面有广泛的应用

D.可对任何物种进行改造,控制生物的进化

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人的血清白蛋白(HSA)在临床上需求量很大,通常从人血中提取。但由于艾滋病病毒(HIV)等人类感染性病原体造成的威胁与日俱增,使人们对血液制品顾虑重重。应用基因工程和克隆技术,将人的血清白蛋白基因转入奶牛细胞中,利用牛的乳汁生产血清白蛋白,既提高了产量,又有了安全保障。下图是利用奶牛乳汁生产人类血清白蛋白的图解,根据下图回答:

(1)一般情况下,良种奶牛所产生的能用于体外受精的卵母细胞往往数量不足,请举出一种可以获得更多卵母细胞的方法:               

(2)在基因工程中,我们称②为      ,在②进入③之前要用     等工具来构建基因表达载体能

实现②进入③的常用方法是            

(3)图中①一般经       处理可以得到③,从③到④过程中一般利用未受精的卵细胞去核后做为受

体,而不用普通的体细胞,原因是:          

(4)过程a是进行动物早期胚胎的体外培养,培养液中除了含有各种无机盐、维生素、葡萄糖、氨基酸、核

苷酸等营养成分外,还要添加        

(5)⑥是⑤生出的后代,那么⑥的遗传性状和     最相拟,为什么?     ,如果②的数量太少,

常用      来扩增。 要实现⑥批量生产血清白蛋白,则要求③的性染色体是        ,利用该

方法得到的动物叫做       

(6)用这种方法生产药物与工厂化生产药物的优越性在于             。

 

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