高考生物备考冲刺之易错点点睛系列专题17人类基因组研究与基因工程

高考生物备考冲刺之易错点点睛系列专题17人类基因组研究与基因工程

【高考预测】1.人类基因组研究2.基因的结构3.基因工程简介4.基因工程的成果与应用5.基因测序与转基因技术的综合运用【易错点点睛】易错点1人类基因组研究1．类基因组计划”中的基因测序工作是指测定A．DNA的碱基对排列顺序B．信使RNA的碱基排列顺序C．蛋白质的氨基酸排列顺序D．DNA的基因排列顺序。【错误答案】D【错解分析】认为基因测序就是测定DNA中基因的排列顺序。人类基因组计划的总体目标是从1990年起，完成人类23对染色体的遗传图谱、物理图谱的绘制及测定出DNA脱氧核苷酸对的全部序列，弄清所有基因的位置和功能。DNA的基因排列顺序属于遗传图谱、物理图谱的绘制，而序列图是测定出DNA脱氧核苷酸对(碱基对)的全部序列，即基因的脱氧核苷酸的排列顺序。【正确解答】A【特别提醒】(1)人类基因组是指人体DNA分子所携带的全部遗传信息。人类的单倍体基因组由24条双链DNA分子组成(包括X、Y染色体的DNA)，共有30亿个碱基对，估计有3～3．5万个基因。(2)人类基因组计划的研究工作①对人的基因组进行分组(如根据染色体不同可以分为24组)②对人的基因组进行标记，即在每条染色体或更小的区域找到待定DNA序列作为标志。③利用已知的标记序列，将已克隆的基因组DNA排序④克隆并测定人的基因组全部序列⑤具体研究每一个基因的结构、功能；表达、调控等性质。(3)应当关注人类基因组研究的最新成果如：克隆步移法等。考场思维训练1请回答关于人类基因组计划的有关问题：(1)自然科学史上的三大计划是指、、。 (2)中国参与人类基因组计划，测定1％序列的意义是。中国科学家测定的是3号染色体短臂上万个碱基对的序列任务。(3)人类基因组计划的研究，还包括5种模式生物基因组的研究，这5种模式生物是指、、、、。(4)美国塞莱拉遗传信息公司发现：①基因数量少得惊人，人类约3万个左右；②人类基因组中的1／4的区域是无基因的片段；③35．3％的基因组包含重复的序列；④地球上人与人之间99．99％的基因密码是相同的。据上述材料总结基因与DNA的关系。。【错误答案】C【错解分析】忽视该基因转录的信使RNA上终止密码子不能决定任何氨基酸，误选C。细菌属原核生物，其编码区是连续的。基因编码这360个核苷酸能转录的信使RNA的碱基数为360个，信使RNA上三个碱基能决定一个氨基酸，但信使RNA的360个碱基因还包括的有起始密码子和终止密码子，因此，能决定的氨基酸少于120个。【正确解答】D2．的某个基因发生了突变，导致该基因编码的蛋白质肽链中一个氨基酸替换成了另一个氨基酸，那么突变的碱基是在基因的什么位置。A．外显子B．编码区C．RNA聚合酶结合的位点D．非编码区【错误答案】A【错解分析】 不知道原核生物的基因是连续的，没有外显子与内含子之分。在该基因编码的蛋白质肽链的氨基酸替换时，只能在编码区发生突变【正确解答】BB．“与RNA聚合酶结合位点”是转录RNA时RNA聚合酶的一个结合点C．“与RNA聚合酶结合位点”能够使酶准确地识别转录的起始点并开始转录D．“与RNA聚合酶结合位点”在转录mRNA时，起调控作用答案：A解析：起始密码是mRNA上开始的三个相邻的碱基，不在基因的结构中。2在一个真核细胞基因的编码区中，有两个外显子和一个内含子，测得一个外显子有126个碱基，另一个外显子有180个碱基；内含子含36个碱基，那么这个编码区的碱基编码序列最多能编码的氨基酸个数是A．114个B．57个C．171个D．51个答案：D解析：最多编码氨基酸的个数是：(126+180)÷6＝51易错点3基因T酲简介1．基因工程的方法培育抗虫棉，下列导人目的基因的做法，正确的是①将毒素蛋白注射到棉受精卵中；②将编码毒素蛋白的DNA序列，注射到棉受精卵中；③将编码毒素蛋白的DNA序列，与质粒重组，导人细菌中，用该细菌感染棉的体细胞，再进行组织培养；④将编码毒素蛋白的DNA序列，与质粒重组，注射到棉的子房并进入受精卵A．①②B．②③C．③④D．①④【错误答案】B 【错解分析】没有掌握基因操作的四步，特别是对基因导入步骤不理解，认为只要含有目的基因的DNA进入受体细胞中，就可以了。没有考虑该编码序列能否在受体细胞中得到稳定保存并复制，这就是基因操作中为什么要用运载体的原因。基因操作中的运载体能够在宿主细胞中复制并稳定的保存，能“友好”地“借居”在宿主细胞中，一般而言，质粒的存在与否对宿主细胞的生存没有决定性的作用，但其复制只能在宿主细胞内完成。因此目的基因需要借助运载体才能导入受体细胞。因。这种方法目的性强，且不含有不表达的DNA序列，但操作麻烦，要求的技术条件高。叶肉细胞作为受体细胞可以将合成的人奶主要蛋白转移到块茎中。【正确解答】A【特别提醒】(1)应熟悉基因操作过程的工具：限制性内切酶的特点、种类。DNA连接酶连接的位点；运载体的特点与种类。(2)掌握得到目的基因的方法：很多抗虫、抗病毒的基因用直接分离基因的方法获得到，而获取真核细胞的基因时一般用人工合成基因的方法，人工合成目的基因的两种途径是：反转录法、化学合成法。(3)应理解目的基因与运载结合的过程，目的基因导入受体细胞、目的基因的检测和表达的过程和方法。【变式训练】1有关基因工程的叙述，正确的是A．基因工作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答案：D解析：进行基因工程育种，具有目标明确，能打破生殖隔离等优点。2日本近畿大学人谷明教授等把菠菜的基因植入猪的受精卵内，最近培育出不饱和脂肪酸含量高的猪。在对这种猪的脂肪组织进行分析后发现，它们体内的不饱和脂肪酸要比一般猪高大约20％。植入猪受精卵里的波菜基因控制菠菜根部的一种酶—*，这种酶能够将饱和脂肪酸转换为不饱和脂肪酸。请根据以上材料，回答下列问题：(1)高不饱和脂肪酸猪的诞生，运用了技术手段。(2)菠菜基因之所以能植入猪细胞内，并大量繁殖的物质基础是。(3)具有菠菜基因的猪，体内不饱和脂肪酸要比一般猪高大约20％，说明。(4)植物和动物间基因移植成功，说明生物间合成蛋白质的方式，并且共用一套。从进化角度看，菠菜和猪具有。(5)猪的DNA分子被“嫁接”上菠菜基因，并不影响猪体内其他基因的表达，说明。(3)种植上述转基因油菜，它所携带的目的基因可以通过花粉传递给近缘物种，造成“基因污染”。如果把目的基因导人叶绿体DNA中，就可以避免“基因污染”，原因是。答案：(1)限制性内切酶碱基互补配对(2)3／4雌雄配子各有1／2含抗除草剂基因，受精时，雌雄配子随机结合(3)叶绿体遗传表现为母系遗传，目的基因不会通过花粉传递而在下一代中显现出来。解析：结合转基因技术的操作步骤、基因的分离定律、细胞质遗传的特点来分析。易错点4基因工程的成果与应用1 ．型细胞贫血症的病因是血红蛋白基因的碱基序列发生了改变。检测这种碱基序列改变必须使用的酶是A．解旋酶B．DNA连接酶C．限制性内切酶D．RNA聚合酶【错误答案】A瘤细胞的杂交③快速灵敏地检测饮用水中病毒的含量④目的基因与运载体结合形成重组DNA分子A．②③B．①③C．③④D．①④【错误答案】C【错解分析】不知道基因工程技术用于基因诊断时，依据的是DNA分子杂交的原理，鉴定被测标本上的遗传信息达到检测疾病的目的。DNA分子杂交是让不同生物的两条DNA单链进行杂交，形成杂合双链区。利用放射性同位素标记的DNA分子作探针(DNA探针)可以探测两种生物之间的亲缘关系，可以用于对疾病的诊断和病毒的检测。B淋巴细胞与骨髓瘤细胞的杂交，是动物细胞融合技术；目的基因与运载体结合虽然发生了碱基的互补配对，但只有DNA的拼接，没有形成杂交链。【正确解答】B3．转基因育种与单倍体育种、多倍体育种、杂交育种、诱变育种相比，最突出的特点是A．打破种间隔离B．缩短育种年限C．实现种间遗传性状的定向改造D．提高突变频率【错误答案】A 【错解分析】不理解转基因育种与其他育种方式的本质区别，没有仔细分析转基因育种的突出特点。4．下列各项不属于基因工程在实际中应用的是A．转基因抗虫棉的培育成功B．利用DNA探针检测饮用水中有无病毒C．利用工程菌使之产生胰岛素D．将植物叶绿体移人植物细胞内【错误答案】B【错解分析】不知道利用DNA探针检测饮用水中病毒的方法是基因工程在环境保护中的应用。转基因抗虫棉的培育是基因工程在农牧业生产方面的应用，利用工程菌产生胰岛素是基因工程在医药卫生方面的应用。利用DNA探针检测饮用水中病毒含量的方法是使用一个特定的DNA片段制成探针，与被检测的病毒DNA杂交，从而把病毒检测出来。这种方法与传统检测方法比较，具有快速灵敏的特点。将植物叶绿体移入植物细胞内方法属于细胞工程的范畴。【正确解答】D【特别提醒】(1)利用工程菌生产基因工程药品往往需要基因工程和发酵工程或酶工程的联合，其中基因工程是上游技术，发酵工程是下游技术。(2)基因诊断是用放射性同位素(如)，荧光分子等标记的DNA分子做探针，利用DNA分子杂交的原理，鉴定被测标本上的遗传信息，可以快速简便地检测体内的病毒，诊断遗传性疾病和肿瘤。(3) 基因治疗是将外源的正常基因导入患者特定细胞内，纠正或补偿缺陷基因的功能而达到治疗的目的。导入的基因可以是与缺陷基因相对应的正常同源基因或是与缺陷基因无关的治疗基因。目前对缺陷基因的矫正和置换尚无体内成功的报道，都是采用基因增补的方法将外源基因导入体细胞，通过非定点整合和表达产物来补偿缺陷基因的功能而获得治疗效果，因靶细胞的不同，基因治疗分为体细胞基因治疗和生殖细胞基因治疗。前者是用一定的方法把外源基因直接导入或先导入离体细胞后，再回输给患者特定的组织达到治疗目的。后者是将外源目的基因导入受精卵或早期胚体，纠正生殖细胞的遗传缺陷，使后代发育成正常个体。【变式训练】2如果科学家通过转基因工程，成功地把一名女性血友病患者的造血干细胞进行改造，使其凝血功能恢复正常，那么，后来她所生的儿子中A．全部正常B．一半正常C．全部有病D．不能确定答案：C解析：由于只改造造血干细胞，生殖腺细胞中遗传物质并未改变。【知识导学】难点1基因测序与转基因技市的综合运用1．人类基因组计划的首要目标是测定人类DNA中的碱基排列顺序，测序的方法有多种。化学修饰法是一种传统的DNA序列分析法，是由美国哈佛大学的Maxam和Gilbert发明的。其基本原理是： Ⅰ．用特制的化学试剂处理末端具放射性标记的DNA片段，造成碱基的特异性切割，由此产生一组由各种不同长度的DNA链组成的混合物。Ⅱ．将上述混合物经凝胶电泳处理(类似于纸层析法分离色素)，将不同长度的DNA链按大小分离。Ⅲ．再经放射自显影后，根据X光底片上所显现的相应的谱带，读出待测DNA片段上的碱基排列顺序。下面是测定DNA片段中胞嘧啶位置的过程示意图：(1)下列有关上图的叙述中，错误的一项是A．图中化学试剂的作用是破坏胞嘧啶脱氧核苷酸B．图中所示的混合物是由五种不同的DNA片段组成的C．凝胶电泳的作用是将不同长度(大小)的DNA片段分离开来D．根据放射自显影的结果可判定胞嘧啶在该DNA片段上的位置(2)若要判断鸟嘌呤在该段DNA片段上的位置，在采用上述方法时，①用来切割DNA的化学试剂应有什么特点?。②用该化学试剂处理后，获得的混合物中，被标记的有几种?。(3)从理论上分析，按化学修饰法来测定一段DNA(双链)中的全部碱基顺序，最少要按上图所示模式操作几次?请简要说明理由。。【解析】分析图解、看懂化学修饰法的基本原理和过程是根据切断某种碱基的位置得到许多长短不同的片段链，依据同样的方法确定另几种碱基的位置，比较不断的DNA片段(根据碱基与标记末端的距离与碱基的位置等)可确定碱基的排列顺序。【答案】(1)B(2)①特异性地切割DNA片段中的鸟嘌呤脱氧核苷酸，②2种③三次经三次操作后，可测出DNA片段上的一条键上三种碱基的位置，空位自然是第四种碱基；再根据碱基互补配对原则，可推知DNA片段上另一条链上三种碱基。【典型习题导练】1人的糖蛋白必须经内质网和高尔基体进一步加工合成。通过转基因技术，可以使人的的糖蛋白折基因得以表达的受体细胞是 A．大肠杆菌B．酵母菌C．噬菌体D．质粒DNA答案：B解析：只有酵母菌细胞中才具有内质网和高尔基体。2原核生物中某一基因的编码区起始端插入了一个碱基对。在插入位点的附近，再发生下列哪种情况可以对其编码的蛋白质结构影响最小A．置换单个碱基对B．增加4个碱基对C．缺失3个碱基对D．缺失4个碱基对答案：D解析：缺失4个碱基对，加进插入的一个，相当于缺失一个氨基酸的密码子，其他选项则改变了编码区信息。3植物学家在培育抗虫棉时，对目的基因作了适当的修饰，使得目的基因在棉花植株的整个生长发育期都表达，以防止害虫侵害。这种对目的基因所作的修饰发生在A．内含子B．外显子C．编码区D．非编码区答案：D解析：目的基因的表达在于起调控作用的非编码区。4下图为果绳染色体图，若要对此果蝇进行染色体的脱氧核苷酸序列的测定，那么需要测定的染色体是A．Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、YB．Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅹ、YC．Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅹ、YD．Ⅱ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅳ、Ⅹ、Y答案：C解析：从该图看出是雄果蝇，有X和Y异型染色体，因此要测定Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ3个常染色体和X、Y两个性染色体上的脱氧核苷酸序列。5随着转基因技术的发展，“基因污染”应运而生，关于基因污染的下列说法不正确的是A．转基因作物可能过花粉扩散到它的近亲作物上，从而污染生物基因库B．杂草害虫从它的近亲获得抗性基因，可能破坏生态系统的稳定性C．基因污染是一种不可增殖的污染D．基因污染难以清除答案：C解析：当一种生物从它的近亲生物获得转基因后，可以不断复制增殖。6切取某动物合成生长素的基因，用某种方法将此基因转移到鲇鱼的受精卵中，从而使鲇鱼比同类个体大3—4倍，此项研究遵循的原理是A．基因突变DNA→RNA→蛋白质B．基因工程DNA→RNA→蛋白质 C．细胞工程DNA→RNA→蛋白质D．基因工程RNA→DNA→蛋白质①转录②DNA复制③逆转录④遗传密码的翻译A．③②①B．③②C．②①④D．③①②答案：B解析：mRNA转为DNA并克隆，要通过逆转录形成DNA并复制。9下列有关基因工程的叙述中，错误的是A．DNA连接相互本酶将黏性末端的碱基对连接起来B．基因探针是指用放射性同位素或荧：光分子等标记的DNA分子C．基因治疗主要是对有缺陷的细胞进行修复D．蛋白质中氨基酸序列可为合成目的基因提供资料答案：AC解析：DNA连接相同的黏性末端，不是连接碱基对。基因治疗导入的是外源正常基因。10美籍华裔科学家、华东师大生物系84级毕业生钱卓博士最近成功地利用基因工程技术培养出一批聪明的老鼠，这项在遗传工程领域的重大突破，为人类在神秘而黑暗的大脑科学研究领域开启了一扇天窗。下面有关基因和基因工程的一些叙述，正确的是①孟德尔早在十九世纪六十年代就提出了遗传因子(即现在称为基因)的论点②人工诱变可以使基因的结构改变，从而选育出入类需要的优良品种③基因工程和遗传工程两个概念相似④钱卓博士的工作意味着人类在不远的将来，借助此技术生育出智商高的婴儿，同时借助此技术研究和治疗与年龄有关的记忆丧失及老年痴呆症A．①②③④B．①②③C．②④D．②③④答案：A解析：人工诱变诱发基因突变，使基因分子结构改变。 11目前，转基因技术已广泛地应用于农业，转基因食品已近在咫尺，甚至已收我们的餐桌。有一种芽暝蛾，科学家将这一控制毒素合成的基因(BT基因)导人玉米体内，培育出了具有抗虫能力的玉米——BT转基因玉米。英国权威科学杂志《自然》1999年5月发表了一篇令世人震惊的论文，文中说，研究人员将"BT转基因玉米”的花粉撒在苦莴苣菜叶上，然后让蝴蝶幼虫啃食这些菜叶，4天之后，44％的幼虫死亡；而另一组幼虫啃食撒有普通玉米花粉的菜叶，基本没有出现死亡。请分析上述材料反回答问题：(1)培育转基因农作物过程中，进行基因操作的基本步骤有：、、、。(2)蝴蝶幼虫啃食撒有BT转基因玉米花粉的菜叶造成死亡的原因是。(3)我国相关机构已尼明确要求，凡是由转基因农作物生产的产品在其包装上必须加明确标注是转基因产品，并说明此产品是否含有转基因成分。这里讲的“转基因成分”是指。(1)我国科学家采用了法，完成了水稻第4号染色体上的基因组的精确测定。研究过程中需要经常使用的主要工具酶为。(2)水稻梗稻基因组共有个基因，这些基因序列的总长为个碱基对。(3)水稻第4号染色体着丝粒的化学本质是。(4)对“日本晴”和“广陆矮”的基因组成、顺序及DNA序列水平异同的研究，有助于揭示两者之间的关系。答案：(1)克隆步移限制性内切酶和DNA连接酶(2)4658小于3500万(3)脱氧核苷酸链亲缘关系解析：根据染色体的结构，组成，分析题目材料内容并回答。