Question

高二生物基因工程知识点梳理

Answer 1

　　基因工程是高二学生在学习生物学科时要掌握的重要知识点。为了帮助学生掌握基因工程知识点，下面我为高二学生整理了生物基因工程知识点，希望对大家有所帮助!

　　 高二生物 基因工程知识点

　　一、基因工程的概念

　　基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，又叫做DNA重组技术。

　　二、基因工程的原理及技术

        原理：基因重组技术

　　基因工程的基本工具

　　1.“分子手术刀”——限制性核酸内切酶(限制酶)

　　(1)来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。

　　(2)功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，因此具有专一性。

　　(3)结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端和平末端.

　　2.“分子缝合针”——DNA连接酶

　　(1)两种DNA连接酶(E•coliDNA连接酶和T4DNA连接酶)的比较：

　　①.相同点：都缝合磷酸二酯键。

　　②.区别：E•coliDNA连接酶来源于T4噬菌体，只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来;而T4DNA连接酶能缝合两种末端，但连接平末端的之间的效率较低。

　　(2)与DNA聚合酶作用的异同:DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键。

　　3.“分子运输车”——载体

　　(1)载体具备的条件：

　　①能在受体细胞中复制并稳定保存。

　　②具有一至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。

　　③具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。

　　(2)最常用的载体是质粒：

　　它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。

　　(3) 其它 载体：噬菌体的衍生物、动植物病毒

　　基因工程的基本操作程序

　　第一步：目的基因的获取

　　1.目的基因是指：编码蛋白质的结构基因。

　　2.原核基因采取直接分离获得，真核基因是人工合成。人工合成目的基因的常用 方法 有反转录法和化学合成法。

　　3.PCR技术扩增目的基因

　　(1)原理：DNA双链复制

　　(2)过程：①加热至90～95℃DNA解链;

　　②冷却到55～60℃，引物结合到互补DNA链;

　　③加热至70～75℃，热稳定DNA聚合酶从引物起始互补链的合成

　　第二步：基因表达载体的构建

　　1.目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传至下一代，使目的基因能够表达和发挥作用。

　　2.组成：目的基因+启动子+终止子+标记基因

　　(1)启动子：是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需的蛋白质。

　　(2)终止子：也是一段有特殊结构的DNA片段 ，位于基因的尾端。

　　(3)标记基因的作用：是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。常用的标记基因是抗生素基因。

　　第三步：将目的基因导入受体细胞

　　1.转化的概念：是目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。

　　2.常用的转化方法：将目的基因导入植物细胞：采用最多的方法是 农杆菌转化法，其次还有 基因枪法和 花粉管通道法等。

　　3.将目的基因导入动物细胞：最常用的方法是 显微注射技术。此方法的受体细胞多是受精卵。将目的基因导入微生物细胞：

　　4.重组细胞导入受体细胞后，筛选含有基因表达载体受体细胞的依据是

　　标记基因是否表达.

　　第四步：目的基因的检测和表达

　　1.首先要检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因，方法是采用 DNA分子杂交技术.

　　2.其次还要检测目的基因是否转录出了mRNA，方法是采用 用标记的目的基因作探针与mRNA

　　杂交。

　　3.最后检测目的基因是否翻译成蛋白质，方法是从转基因生物中提取

　　蛋白质，用相应的抗体进行抗原-抗体杂交。

　　4.有时还需进行个体生物学水平的鉴定。如 转基因抗虫植物是否出现抗虫性状。

　　基因工程的应用:

　　1.植物基因工程：抗虫、抗病、抗逆转基因植物，利用转基因改良植物的品质。

　　2.动物基因工程：提高动物生长速度、改善畜产品品质、用转基因动物生产药物。

　　3.基因治疗：把正常的外源基因导入病人体内，使该基因表达产物发挥作用。

　　蛋白质工程的概念：

　　蛋白质工程：

　　是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。(基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质)

　　(1)蛋白质工程崛起的缘由：基因工程只能生产自然界已存在的蛋白质

　　(2)蛋白质工程的基本原理：它可以根据人的需求来设计蛋白质的结构，又称为第二代的基因工程。

　　(3)基本途径：从预期的蛋白质功能出发，设计预期的蛋白质结构，推测应有的氨基酸序列，找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因)以上是蛋白质工程特有的途径;以下按照基因工程的一般步骤进行。(注意：目的基因只能用人工合成的方法)

　　(4)设计中的困难：如何推测非编码区以及内含子的脱氧核苷酸序列

　　高二生物基因工程练习

　　1.(2018年高考浙江理综)在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中，下列操作错误的是(　　)

　　A.用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸

　　B.用DNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体

　　C.将重组DNA分子导入烟草原生质体

　　D.用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞

　　解析：构建重组DNA分子时，需用同种限制性核酸内切酶切割目的基因和载体，再用DNA连接酶连接形成重组DNA分子，而烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，所以A项错误。重组DNA分子形成后要导入受体细胞(若是植物细胞，则可导入其原生质体)，若导入的受体细胞是体细胞，经组织培养可获得转基因植物。目的基因为抗除草剂基因，所以未成功导入目的基因的细胞不具有抗除草剂的能力，可用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞。

　　答案：A

　　2.(2018年高考江苏卷)下列关于转基因植物的叙述，正确的是(　　)

　　A.转入到油菜的抗除草剂基因，可能通过花粉传入环境中

　　B.转抗虫基因的植物，不会导致昆虫群体抗性基因频率增加

　　C.动物的生长激素基因转入植物后不能表达

　　D.如转基因植物的外源基因来源于自然界，则不存在安全性问题

　　解析：转入到油菜的抗除草剂基因可能会通过花粉被油菜的近缘物种接受，造成意料之外的抗除草剂基因传播，形成基因污染，有可能会对生态系统的平衡和稳定构成威胁，A项正确;在转入抗虫基因后，不能适应这种抗虫植物的昆虫的死亡率将大大增加，只有存在对应的抗性基因的昆虫才能生存下来，增加了昆虫群体中抗性基因的频率，B项错误;生物界中所有物种基因的转录和翻译用同一套密码子和相同的氨基酸，所以动物的生长激素基因可以在植物体内得到表达，C项错误;即便转基因植物的外源基因来自于自然界，通过转基因工程后，可能会使目标生物出现非正常进化过程中的性状改变，有可能会影响生态系统的稳定性，D项错误。

　　答案：A

　　3.(2018年高考全国理综Ⅱ)下列叙述符合基因工程概念的是(　　)

　　A.B淋巴细胞与肿瘤细胞融合，杂交瘤细胞中含有B淋巴细胞中的抗体基因

　　B.将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，获得能产生人干扰素的菌株

　　C.用紫外线照射青霉菌，使其DNA发生改变，通过筛选获得青霉素高产菌株

　　D.自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其DNA整合到细菌DNA上

　　解析：基因工程是指按照人们的意愿，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，创造出符合人们需要的新的生物类型和生物产品。基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的。选项中A项属于细胞工程，C项属于人工诱变，D项属于基因重组，只有B项符合基因工程的概念，其中人的干扰素基因是目的基因，质粒是运载体，大肠杆菌是受体细胞，人们需要的生物产品是人干扰素。

　　答案：B

　　4.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.利用基因工程生产乙肝疫苗时，目的基因存在于人体B淋巴细胞的DNA中

　　解析：基因治疗是把正常基因导入有基因缺陷的细胞中;基因诊断是让正常人的DNA与病人基因组中分离出的DNA进行杂交来诊断疾病;一种基因探针只能检测水体中的一种病毒;利用基因工程生产乙肝疫苗时的目的基因是乙肝病毒的核酸。

　　答案：B

　　5.(2018年海淀检测)近年来基因工程的发展非常迅猛，科学家可以用DNA探针和外源基因导入的方法进行遗传病的诊断和治疗，下列做法中不正确的是(　　)

　　A.用DNA探针检测镰刀型细胞贫血症

　　B.用DNA探针检测病毒性肝炎

　　C.用导入外源基因的方法治疗半乳糖血症

　　D.用基因替换的方法治疗21三体综合征

　　解析：镰刀型细胞贫血症是由于基因突变引起的疾病，用β-珠蛋白的DNA探针可以检测到;用DNA探针也可以很方便地检测出肝炎患者的病毒;半乳糖血症是由于体内缺少半乳糖苷转移酶，将带有半乳糖苷转移酶的基因导入半乳糖血症患者的体内，可以治疗这种疾病;21三体综合征是由于患者多了一条21号染色体，不能用基因替换的方法治疗。

　　答案：D

　　6.　线性DNA分子的酶切示意图

　　(2008年高考全国理综Ⅰ)已知某种限制性内切酶在一线性DNA分子上有3个酶切位点，如右图中箭头所指。如果该线性DNA分子在3个酶切位点上都被该酶切断，则会产生a、b、c、d四种不同长度的DNA片段。现有多个上述线性DNA分子，若在每个DNA分子上至少有1个酶切位点被该酶切断，则从理论上讲，经该酶酶切后，这些线性DNA分子最多能产生长度不同的DNA片段种类数是(　　)

　　A.3　　　B.4　　　C.9　　　D.12

　　解析：若每个DNA分子上至少有1个酶切位点被该酶切断，则多个线性DNA可以切得的种类有：a、b、c、d、ab、bc、cd、abc、bcd九种。

　　答案：C

　　7.(2018年南京模拟)如图是将人的生长激素基因导入细菌B细胞内制造“工程菌”的示意图。已知细菌B细胞内不含质粒A，也不含质粒A上的基因。判断下列说法正确的是(　　)

　　A.将重组质粒导入细菌B常用的方法是显微注射法

　　B.将完成导入过程后的细菌涂布在含有氨苄青霉素的培养基上，能生长的只是导入了重组质粒的细菌

　　C.将完成导入过程后的细菌涂布在含有四环素的培养基上，能生长的就是导入了质粒A的细菌

　　D.目的基因成功表达的标志是受体细胞能在含有氨苄青霉素的培养基上生长

　　解析：若导入了质粒，由于含有抗四环素基因，细菌可在含有四环素的培养基上生长。

　　答案：C

　　8.质粒是基因工程中最常用的运载体，它存在于许多细菌体内。质粒上有标记基因如图所示，通过标记基因可以推知外源基因(目的基因)是否转移成功。外源基因插入的位置不同，细菌在培养基上的生长情况也不同，下表是外源基因插入位置(插入点有a、b、c)，请根据表中提供的细菌生长情况，推测①②③三种重组后细菌的外源基因插入点，正确的一组是(　　)

　　A.①是c;②是b;③是a

　　B.①是a和b;②是a;③是b

　　C.①是a和b;②是b;③是a

　　D.①是c;②是a;③是b

　　解析：对①细菌来说，能在含青霉素的培养基上生长，也能在含四环素的培养基上生长，说明抗青霉素基因和抗四环素基因没有被破坏，插入点是c;对②细菌来说，能在含青霉素的培养基上生长，说明其抗青霉素基因正常，不能在含四环素的培养基上生长，说明其抗四环素基因被破坏，插入点应为b;对③细菌来说，不能在含青霉素的培养基上生长，说明其抗青霉素基因被插入而破坏，故插入点为a。

　　答案：A

　　高二生物必考知识点

　　应激性(生物个体对外界的刺激会产生一定反应，应激性是动态过程)与适应性(包含应激性，也含静态的适应特征，例如动植物的保护色)，它们都由基因遗传性所决定。

　　生物工程包含三大部分：分别是基因工程、生物细胞工程(上游技术)和生物发酵工程、酶工程(下游技术)

　　 生命的共性包含共同的物质基础(化合物、元素)、核苷酸种类、氨基酸种类、RNA和DNA的排列结构方式、基因结构(非编码区和编码区)、遗传密码等。

　　 元素含量占细胞鲜重最多是氧。含量从多少到分别是O、C、H、N、P、S，细胞中最最基本元素是C。

　　生物体中无机盐的功能和作用：如缺铁导致红细胞运输氧气能力下降，体现维持细胞的生命活动作用;缺铁导致人贫血，体现维持生物体的生命活动作用。其次构成复杂化合物的作用。

　　 植物细胞中的三大储能物质分别是：脂肪、淀粉、蛋白质;动物细胞中的重要储能物质主要是脂肪和蛋白质。区分直接能源、主要能源、储备能源、根本能源。

　　蛋白质结构多样性原因(4个)，DNA结构多样性原因(3个)，DNA结构稳定性原因(3个)

　　 细胞大小在微米水平，电镜下可看到直径小于0。2微米的细微结构。最小的细胞是支原体。

　　蛋白质的基本元素是C、H、O、N，S是其特征元素;核酸的基本元素是C、H、O、N、P，P是其特征元素;血红蛋白的元素是C、H、O、N、Fe，叶绿素的元素是C、H、O、N、Mg，吲哚乙酸的元素是C、H、O、N;不含矿质元素的是糖类和脂肪。