高考综合复习——遗传的物质基础与基因工程
[内容概述]
遗传的物质基础包括：DNA是遗传物质的证据、DNA的结构和复制、基因对性状的控制和中心法则。基因工程的操作工具、步骤和应用。
[重点难点]
一、遗传的物质基础 1．DNA是遗传物质
证明DNA是遗传物质的实验设计关键是设法使蛋白质和核酸(DNA)分开，然后分别单独地观察其影响。
2．DNA与RNA的主要区别：
结 构 规则的双螺旋结构。 两条平行脱氧核苷酸链上的DNA 碱基遵循碱基互补配对原则（A-T；C-G），通过氢键连接形成碱基对。 RNA 通常呈单链结构 核糖核苷酸 脱氧核糖核苷酸 基本单位 碱 基 A、C、G、T A、C、G、U 五碳糖 主要分布 脱氧核糖 细胞核 核 糖 细胞质 3．基因的概念
真核生物与原核生物基因结构对比：
4. 基因对性状的控制
(1)通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而控制生物性状。
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(2)通过控制蛋白质分子结构来直接影响性状。
5．DNA的功能与中心法则
DNA（基因）代表遗传信息、信使RNA上三个相邻碱基叫做“密码子”。
6．碱基互补配对原则、基因表达有关的计算：
（1）一个双链DNA分子中，A＝T、C＝G、A＋G＝C＋T，即嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，各占50%。 DNA分子一条链中的（A＋G）/（C＋T）比值的倒数等于其互补链中该种碱基的比值。 如图：（A1＋G1）/（C1＋T1）＝（C2＋T2）/（A2＋G2）
（2）DNA分子一条链中的（A＋T）/（G＋C）比值等于其互补链和整个DNA分子中该种比例的比值。
如图：（A1＋T1）/（G1＋C1）＝（A2＋T2）/（G2＋C2）＝（A1＋A2＋T1＋T2）/（ G1＋G2＋C1＋C2）＝（Aˊ＋Tˊ）/（Gˊ＋Cˊ）
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（3）在真核生物中，DNA、mRNA的碱基数及蛋白质的氨基酸数之间6∶3∶1的数量关系中，DNA片段的碱基数是该基因片段中外显子所含碱基数目。
二、细胞质遗传特点：母系遗传、后代无一定分离比。
三、基因工程
基因工程（基因拼接技术或DNA重组技术）。在体外，将基因经“剪切”和“拼接”重组后，导入受体细胞内进行无性生殖，是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。
（1）基因的操作工具
基因的剪刀--限制性内切酶 基因的针线--DNA连接酶
基因的运输工具--运载体（如质粒、噬菌体、动植物病毒等）
（2）基因操作的基本步骤
提取目的基因→目的基因与运载体结合→将目的基因导人受体细胞→目的基因的检测与表达
[知识链接]
1．基因表达与个体发育
（1）个体发育是从受精卵的有丝分裂开始到性成熟个体形成的过程，在这一过程中，生物个体的各种性状（或表现型）得以逐渐表现。个体发育过程是受遗传物质控制的，发育过程是细胞内基因表达的结果。
（2）个体发育过程中产生的体细胞均来自同一受精卵的有丝分裂，因而含有相同的遗传物质或基因，但生物体不同部位细胞表现出的性状不同，而且不同性状是在个体发育的不同时期表现的，这是因为：
①虽然不同的细胞含有相同的基因，但不同的细胞表达不同的基因，即基因存在选择性表达。如胰岛细胞能表达胰岛素基因，但不表达血红蛋白基因。
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②细胞内基因顺序表达的结果。
2．DNA的化学组成与必修本第一章中核酸、第三章中N、P矿质营养有关；DNA复制与第二章中染色体的知识、有丝分裂、第五章中减数分裂有关。
3．本部分内容是遗传基本规律和变异的基础。
[例题解析]
1．tRNA与mRNA碱基互补配对现象可出现在真核细胞的（ ） A．细胞核中 B．核糖体上 C．核膜上 D．核孔处
（2005年高考上海卷第5题）
解析：
tRNA与mRNA碱基互补配对，发生在翻译过程中，出现在细胞质的核糖体上。
答案：B
2. 下列有关遗传信息的叙述，错误的是（ ） A. 遗传信息可以通过DNA复制传递给后代 B. 遗传信息控制蛋白质的分子结构
C. 遗传信息是指DNA分子的脱氧核苷酸的排列顺序 D. 遗传信息全部以密码子的方式体现出来 （2005年高考江苏卷17题）
解析：
遗传信息是指DNA分子的脱氧核苷酸的排列顺序，遗传信息可以通过DNA复制传递给后代，并能通过转录和翻译控制蛋白质的合成。ABC选项正确。密码子是指mRNA中决定氨基酸的三个相邻碱基，基因中非编码区不能转录，非编码区的遗传信息不能通过密码子的形式体现出来。
答案：D
3. 细菌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。该突变发生在基因的（ ）
A. 外显子 B. 编码区
C. RNA聚合酶结合的位点 D. 非编码区
（2005年高考江苏卷16题）
解析：
细菌是原核生物，基因结构包括编码区和非编码区，编码区是连续的、不间断的，没有外显子和内含子之分，非编码区上有RNA聚合酶的结合位点，但非编码区不能编码蛋白质，只有编码区能编码蛋白质，所以，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。该突变发生在基因的编码区。
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答案：B
4．以下有关基因工程的叙述，正确的是（ ） A. 基因工程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 （2005年高考广东卷22题）
解析：
基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术，是分子水平上的生物工程，产物并非都对人类有益，基因工程产生的变异属于基因重组，没有新基因产生，不属于人工诱变，ABC选项错误。
答案：D
5. 科学家通过基因工程的方法，能使马铃薯块茎含有人奶主要蛋白。以下有关该基因工程的叙述，错误的是（ ） A. 采用反转录的方法得到的目的基因有内含子
B. 基因非编码区对于目的基因在块茎中的表达是不可缺少的 C. 马铃薯的叶肉细胞可作为受体细胞
D. 用同一种限制酶，分别处理质粒和含目的基因的DNA，可产生黏性末端而形成重组DNA分子 （2005年高考全国卷Ⅲ第5题）
解析：
真核生物基因的编码区分为外显子和内含子，内含子部分不能编码蛋白质，人工合成基因时，采用反转录的方法得到的目的基因没有内含子。A选项错误。一个基因可以分为编码区和非编码区，非编码区虽不能编码蛋白质，但是存在基因表达的调控序列，最重要的是RNA聚合酶的结合位点。基因工程常用的受体细胞有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞等。用同一种限制酶，分别处理质粒和含目的基因的DNA，可产生相同黏性末端而形成重组DNA分子。
答案：A
6．人体中具有生长激素基因和血红蛋白基因，两者（ ） A. 分别存在于不同组织的细胞中
B．均在细胞分裂前期按照碱基互补配对原则复制 C. 均在细胞核内转录和翻译
D．转录的信使RNA上相同的密码子翻译成相同的氨基酸 （2004年高考广东卷14题）
解析：
人体正常的体细胞中存在发育成生物体的全套遗传基因，所以，生长激素基因和血红蛋白基因可以存在于同一组织中，在不同细胞中基因可以进行选择性表达；基因的复制发生在细胞分裂间期，转录发生在细胞核中，翻译发生在细胞质中的核糖体上，所以ABC选项错误。
答案：D
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