高二生物基因工程知識(shí)點(diǎn)梳理
高二生物基因工程知識(shí)點(diǎn)梳理
基因工程是高二學(xué)生在學(xué)習(xí)生物學(xué)科時(shí)要掌握的重要知識(shí)點(diǎn)。為了幫助學(xué)生掌握基因工程知識(shí)點(diǎn)，下面學(xué)習(xí)啦小編為高二學(xué)生整理了生物基因工程知識(shí)點(diǎn)，希望對(duì)大家有所幫助!
高二生物基因工程知識(shí)點(diǎn)
一、基因工程的概念
基因工程是指按照人們的愿望，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，通過(guò)體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性，創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品?；蚬こ淌窃贒NA分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的，又叫做DNA重組技術(shù)。
二、基因工程的原理及技術(shù)
原理：基因重組技術(shù)
基因工程的基本工具
1.“分子手術(shù)刀”——限制性核酸內(nèi)切酶(限制酶)
(1)來(lái)源：主要是從原核生物中分離純化出來(lái)的。
(2)功能：能夠識(shí)別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開，因此具有專一性。
(3)結(jié)果：經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段末端通常有兩種形式：黏性末端和平末端.
2.“分子縫合針”——DNA連接酶
(1)兩種DNA連接酶(E•coliDNA連接酶和T4DNA連接酶)的比較：
?、?相同點(diǎn)：都縫合磷酸二酯鍵。
?、?區(qū)別：E•coliDNA連接酶來(lái)源于T4噬菌體，只能將雙鏈DNA片段互補(bǔ)的黏性末端之間的磷酸二酯鍵連接起來(lái);而T4DNA連接酶能縫合兩種末端，但連接平末端的之間的效率較低。
(2)與DNA聚合酶作用的異同:DNA聚合酶只能將單個(gè)核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯鍵。DNA連接酶是連接兩個(gè)DNA片段的末端，形成磷酸二酯鍵。
3.“分子運(yùn)輸車”——載體
(1)載體具備的條件：
?、倌茉谑荏w細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存。
?、诰哂幸恢炼鄠€(gè)限制酶切點(diǎn)，供外源DNA片段插入。
?、劬哂袠?biāo)記基因，供重組DNA的鑒定和選擇。
(2)最常用的載體是質(zhì)粒：
它是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的、獨(dú)立于細(xì)菌染色體之外，并具有自我復(fù)制能力的雙鏈環(huán)狀DNA分子。
(3)其它載體：噬菌體的衍生物、動(dòng)植物病毒
基因工程的基本操作程序
第一步：目的基因的獲取
1.目的基因是指：編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因。
2.原核基因采取直接分離獲得，真核基因是人工合成。人工合成目的基因的常用方法有反轉(zhuǎn)錄法和化學(xué)合成法。
3.PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因
(1)原理：DNA雙鏈復(fù)制
(2)過(guò)程：①加熱至90～95℃DNA解鏈;
?、诶鋮s到55～60℃，引物結(jié)合到互補(bǔ)DNA鏈;
?、奂訜嶂?0～75℃，熱穩(wěn)定DNA聚合酶從引物起始互補(bǔ)鏈的合成
第二步：基因表達(dá)載體的構(gòu)建
1.目的：使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳至下一代，使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。
2.組成：目的基因+啟動(dòng)子+終止子+標(biāo)記基因
(1)啟動(dòng)子：是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位，能驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄出mRNA，最終獲得所需的蛋白質(zhì)。
(2)終止子：也是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段 ，位于基因的尾端。
(3)標(biāo)記基因的作用：是為了鑒定受體細(xì)胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細(xì)胞篩選出來(lái)。常用的標(biāo)記基因是抗生素基因。
第三步：將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞
1.轉(zhuǎn)化的概念：是目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過(guò)程。
2.常用的轉(zhuǎn)化方法：將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞：采用最多的方法是 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，其次還有 基因槍法和 花粉管通道法等。
3.將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞：最常用的方法是 顯微注射技術(shù)。此方法的受體細(xì)胞多是受精卵。將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞：
4.重組細(xì)胞導(dǎo)入受體細(xì)胞后，篩選含有基因表達(dá)載體受體細(xì)胞的依據(jù)是
標(biāo)記基因是否表達(dá).
第四步：目的基因的檢測(cè)和表達(dá)
1.首先要檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因，方法是采用 DNA分子雜交技術(shù).
2.其次還要檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA，方法是采用 用標(biāo)記的目的基因作探針與mRNA
雜交。
3.最后檢測(cè)目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)，方法是從轉(zhuǎn)基因生物中提取
蛋白質(zhì)，用相應(yīng)的抗體進(jìn)行抗原-抗體雜交。
4.有時(shí)還需進(jìn)行個(gè)體生物學(xué)水平的鑒定。如 轉(zhuǎn)基因抗蟲植物是否出現(xiàn)抗蟲性狀。
基因工程的應(yīng)用:
1.植物基因工程：抗蟲、抗病、抗逆轉(zhuǎn)基因植物，利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)。
2.動(dòng)物基因工程：提高動(dòng)物生長(zhǎng)速度、改善畜產(chǎn)品品質(zhì)、用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物。
3.基因治療：把正常的外源基因?qū)氩∪梭w內(nèi)，使該基因表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮作用。
蛋白質(zhì)工程的概念：
蛋白質(zhì)工程：
是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過(guò)基因修飾或基因合成，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。(基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì))
(1)蛋白質(zhì)工程崛起的緣由：基因工程只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)
(2)蛋白質(zhì)工程的基本原理：它可以根據(jù)人的需求來(lái)設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，又稱為第二代的基因工程。
(3)基本途徑：從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)，設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列，找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)以上是蛋白質(zhì)工程特有的途徑;以下按照基因工程的一般步驟進(jìn)行。(注意：目的基因只能用人工合成的方法)
(4)設(shè)計(jì)中的困難：如何推測(cè)非編碼區(qū)以及內(nèi)含子的脫氧核苷酸序列
高二生物基因工程練習(xí)
1.(2018年高考浙江理綜)在用基因工程技術(shù)構(gòu)建抗除草劑的轉(zhuǎn)基因煙草過(guò)程中，下列操作錯(cuò)誤的是( )
A.用限制性核酸內(nèi)切酶切割煙草花葉病毒的核酸
B.用DNA連接酶連接經(jīng)切割的抗除草劑基因和載體
C.將重組DNA分子導(dǎo)入煙草原生質(zhì)體
D.用含除草劑的培養(yǎng)基篩選轉(zhuǎn)基因煙草細(xì)胞
解析：構(gòu)建重組DNA分子時(shí)，需用同種限制性核酸內(nèi)切酶切割目的基因和載體，再用DNA連接酶連接形成重組DNA分子，而煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)是RNA，所以A項(xiàng)錯(cuò)誤。重組DNA分子形成后要導(dǎo)入受體細(xì)胞(若是植物細(xì)胞，則可導(dǎo)入其原生質(zhì)體)，若導(dǎo)入的受體細(xì)胞是體細(xì)胞，經(jīng)組織培養(yǎng)可獲得轉(zhuǎn)基因植物。目的基因?yàn)榭钩輨┗?，所以未成功?dǎo)入目的基因的細(xì)胞不具有抗除草劑的能力，可用含除草劑的培養(yǎng)基篩選轉(zhuǎn)基因煙草細(xì)胞。
答案：A
2.(2018年高考江蘇卷)下列關(guān)于轉(zhuǎn)基因植物的敘述，正確的是( )
A.轉(zhuǎn)入到油菜的抗除草劑基因，可能通過(guò)花粉傳入環(huán)境中
B.轉(zhuǎn)抗蟲基因的植物，不會(huì)導(dǎo)致昆蟲群體抗性基因頻率增加
C.動(dòng)物的生長(zhǎng)激素基因轉(zhuǎn)入植物后不能表達(dá)
D.如轉(zhuǎn)基因植物的外源基因來(lái)源于自然界，則不存在安全性問題
解析：轉(zhuǎn)入到油菜的抗除草劑基因可能會(huì)通過(guò)花粉被油菜的近緣物種接受，造成意料之外的抗除草劑基因傳播，形成基因污染，有可能會(huì)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的平衡和穩(wěn)定構(gòu)成威脅，A項(xiàng)正確;在轉(zhuǎn)入抗蟲基因后，不能適應(yīng)這種抗蟲植物的昆蟲的死亡率將大大增加，只有存在對(duì)應(yīng)的抗性基因的昆蟲才能生存下來(lái)，增加了昆蟲群體中抗性基因的頻率，B項(xiàng)錯(cuò)誤;生物界中所有物種基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯用同一套密碼子和相同的氨基酸，所以動(dòng)物的生長(zhǎng)激素基因可以在植物體內(nèi)得到表達(dá)，C項(xiàng)錯(cuò)誤;即便轉(zhuǎn)基因植物的外源基因來(lái)自于自然界，通過(guò)轉(zhuǎn)基因工程后，可能會(huì)使目標(biāo)生物出現(xiàn)非正常進(jìn)化過(guò)程中的性狀改變，有可能會(huì)影響生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
答案：A
3.(2018年高考全國(guó)理綜Ⅱ)下列敘述符合基因工程概念的是( )
A.B淋巴細(xì)胞與腫瘤細(xì)胞融合，雜交瘤細(xì)胞中含有B淋巴細(xì)胞中的抗體基因
B.將人的干擾素基因重組到質(zhì)粒后導(dǎo)入大腸桿菌，獲得能產(chǎn)生人干擾素的菌株
C.用紫外線照射青霉菌，使其DNA發(fā)生改變，通過(guò)篩選獲得青霉素高產(chǎn)菌株
D.自然界中天然存在的噬菌體自行感染細(xì)菌后其DNA整合到細(xì)菌DNA上
解析：基因工程是指按照人們的意愿，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，并通過(guò)體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，創(chuàng)造出符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品?；蚬こ淌窃贒NA分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的。選項(xiàng)中A項(xiàng)屬于細(xì)胞工程，C項(xiàng)屬于人工誘變，D項(xiàng)屬于基因重組，只有B項(xiàng)符合基因工程的概念，其中人的干擾素基因是目的基因，質(zhì)粒是運(yùn)載體，大腸桿菌是受體細(xì)胞，人們需要的生物產(chǎn)品是人干擾素。
答案：B
4.下列關(guān)于基因工程應(yīng)用的敘述，正確的是( )
A.基因治療就是把缺陷基因誘變成正常基因
B.基因診斷的基本原理是DNA分子雜交
C.一種基因探針能檢測(cè)水體中的各種病毒
D.利用基因工程生產(chǎn)乙肝疫苗時(shí)，目的基因存在于人體B淋巴細(xì)胞的DNA中
解析：基因治療是把正?；?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中;基因診斷是讓正常人的DNA與病人基因組中分離出的DNA進(jìn)行雜交來(lái)診斷疾病;一種基因探針只能檢測(cè)水體中的一種病毒;利用基因工程生產(chǎn)乙肝疫苗時(shí)的目的基因是乙肝病毒的核酸。
答案：B
5.(2018年海淀檢測(cè))近年來(lái)基因工程的發(fā)展非常迅猛，科學(xué)家可以用DNA探針和外源基因?qū)氲姆椒ㄟM(jìn)行遺傳病的診斷和治療，下列做法中不正確的是( )
A.用DNA探針檢測(cè)鐮刀型細(xì)胞貧血癥
B.用DNA探針檢測(cè)病毒性肝炎
C.用導(dǎo)入外源基因的方法治療半乳糖血癥
D.用基因替換的方法治療21三體綜合征
解析：鐮刀型細(xì)胞貧血癥是由于基因突變引起的疾病，用β-珠蛋白的DNA探針可以檢測(cè)到;用DNA探針也可以很方便地檢測(cè)出肝炎患者的病毒;半乳糖血癥是由于體內(nèi)缺少半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶，將帶有半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶的基因?qū)氚肴樘茄Y患者的體內(nèi)，可以治療這種疾病;21三體綜合征是由于患者多了一條21號(hào)染色體，不能用基因替換的方法治療。
答案：D
6. 線性DNA分子的酶切示意圖
(2008年高考全國(guó)理綜Ⅰ)已知某種限制性內(nèi)切酶在一線性DNA分子上有3個(gè)酶切位點(diǎn)，如右圖中箭頭所指。如果該線性DNA分子在3個(gè)酶切位點(diǎn)上都被該酶切斷，則會(huì)產(chǎn)生a、b、c、d四種不同長(zhǎng)度的DNA片段。現(xiàn)有多個(gè)上述線性DNA分子，若在每個(gè)DNA分子上至少有1個(gè)酶切位點(diǎn)被該酶切斷，則從理論上講，經(jīng)該酶酶切后，這些線性DNA分子最多能產(chǎn)生長(zhǎng)度不同的DNA片段種類數(shù)是( )
A.3 B.4 C.9 D.12
解析：若每個(gè)DNA分子上至少有1個(gè)酶切位點(diǎn)被該酶切斷，則多個(gè)線性DNA可以切得的種類有：a、b、c、d、ab、bc、cd、abc、bcd九種。
答案：C
7.(2018年南京模擬)如圖是將人的生長(zhǎng)激素基因?qū)爰?xì)菌B細(xì)胞內(nèi)制造“工程菌”的示意圖。已知細(xì)菌B細(xì)胞內(nèi)不含質(zhì)粒A，也不含質(zhì)粒A上的基因。判斷下列說(shuō)法正確的是( )
A.將重組質(zhì)粒導(dǎo)入細(xì)菌B常用的方法是顯微注射法
B.將完成導(dǎo)入過(guò)程后的細(xì)菌涂布在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上，能生長(zhǎng)的只是導(dǎo)入了重組質(zhì)粒的細(xì)菌
C.將完成導(dǎo)入過(guò)程后的細(xì)菌涂布在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上，能生長(zhǎng)的就是導(dǎo)入了質(zhì)粒A的細(xì)菌
D.目的基因成功表達(dá)的標(biāo)志是受體細(xì)胞能在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)
解析：若導(dǎo)入了質(zhì)粒，由于含有抗四環(huán)素基因，細(xì)菌可在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)。
答案：C
8.質(zhì)粒是基因工程中最常用的運(yùn)載體，它存在于許多細(xì)菌體內(nèi)。質(zhì)粒上有標(biāo)記基因如圖所示，通過(guò)標(biāo)記基因可以推知外源基因(目的基因)是否轉(zhuǎn)移成功。外源基因插入的位置不同，細(xì)菌在培養(yǎng)基上的生長(zhǎng)情況也不同，下表是外源基因插入位置(插入點(diǎn)有a、b、c)，請(qǐng)根據(jù)表中提供的細(xì)菌生長(zhǎng)情況，推測(cè)①②③三種重組后細(xì)菌的外源基因插入點(diǎn)，正確的一組是( )
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：對(duì)①細(xì)菌來(lái)說(shuō)，能在含青霉素的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)，也能在含四環(huán)素的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)，說(shuō)明抗青霉素基因和抗四環(huán)素基因沒有被破壞，插入點(diǎn)是c;對(duì)②細(xì)菌來(lái)說(shuō)，能在含青霉素的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)，說(shuō)明其抗青霉素基因正常，不能在含四環(huán)素的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)，說(shuō)明其抗四環(huán)素基因被破壞，插入點(diǎn)應(yīng)為b;對(duì)③細(xì)菌來(lái)說(shuō)，不能在含青霉素的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)，說(shuō)明其抗青霉素基因被插入而破壞，故插入點(diǎn)為a。
答案：A
高二生物必考知識(shí)點(diǎn)
應(yīng)激性(生物個(gè)體對(duì)外界的刺激會(huì)產(chǎn)生一定反應(yīng)，應(yīng)激性是動(dòng)態(tài)過(guò)程)與適應(yīng)性(包含應(yīng)激性，也含靜態(tài)的適應(yīng)特征，例如動(dòng)植物的保護(hù)色)，它們都由基因遺傳性所決定。
生物工程包含三大部分：分別是基因工程、生物細(xì)胞工程(上游技術(shù))和生物發(fā)酵工程、酶工程(下游技術(shù))
生命的共性包含共同的物質(zhì)基礎(chǔ)(化合物、元素)、核苷酸種類、氨基酸種類、RNA和DNA的排列結(jié)構(gòu)方式、基因結(jié)構(gòu)(非編碼區(qū)和編碼區(qū))、遺傳密碼等。
元素含量占細(xì)胞鮮重最多是氧。含量從多少到分別是O、C、H、N、P、S，細(xì)胞中最最基本元素是C。
生物體中無(wú)機(jī)鹽的功能和作用：如缺鐵導(dǎo)致紅細(xì)胞運(yùn)輸氧氣能力下降，體現(xiàn)維持細(xì)胞的生命活動(dòng)作用;缺鐵導(dǎo)致人貧血，體現(xiàn)維持生物體的生命活動(dòng)作用。其次構(gòu)成復(fù)雜化合物的作用。
植物細(xì)胞中的三大儲(chǔ)能物質(zhì)分別是：脂肪、淀粉、蛋白質(zhì);動(dòng)物細(xì)胞中的重要儲(chǔ)能物質(zhì)主要是脂肪和蛋白質(zhì)。區(qū)分直接能源、主要能源、儲(chǔ)備能源、根本能源。
蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣性原因(4個(gè))，DNA結(jié)構(gòu)多樣性原因(3個(gè))，DNA結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性原因(3個(gè))
細(xì)胞大小在微米水平，電鏡下可看到直徑小于0。2微米的細(xì)微結(jié)構(gòu)。最小的細(xì)胞是支原體。
蛋白質(zhì)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;血紅蛋白的元素是C、H、O、N、Fe，葉綠素的元素是C、H、O、N、Mg，吲哚乙酸的元素是C、H、O、N;不含礦質(zhì)元素的是糖類和脂肪。
原核細(xì)胞的特點(diǎn)有①無(wú)核膜、核仁②無(wú)染色體③僅有核糖體④細(xì)胞壁成分是肽聚糖⑤遺傳不遵循三大規(guī)律⑥僅有的可遺傳變異是基因突變⑦無(wú)生物膜系統(tǒng)⑧基因結(jié)構(gòu)編碼區(qū)連續(xù) ;乳動(dòng)物成熟紅細(xì)胞無(wú)細(xì)胞核和線粒體，不分裂，進(jìn)行無(wú)氧呼吸?？勺鳛樘崛〖?xì)胞膜的好材料。
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