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二、基因结构与基因工程
巩固:夯实基础
1.基因结构
2.人类基因组研究
3.基因工程的基本内容
理解:要点诠释
考点一基因的结构
1.原核基因与真核基因结构
（1）原核基因的结构
（2）真核基因的结构
2.真、原核细胞基因结构的比较
相同点：均有编码区和起调控作用的非编码区。
不同点：原核细胞的基因中编码区是连续的，无外显子和内含子之分；真核细胞的基因中编码区是不连续的，分为能编码蛋白质的外显子和不能编码蛋白质的内含子。
链接·聚焦
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片段的碱基数其实是该基因片段中外显子所含碱基数目。
考点二基因工程
1.基因工程的概念
基因工程的别名
基因拼接技术或DNA重组技术
操作环境
生物体外
操作对象
基因
操作水平
DNA分子水平
基本过程
剪切→拼接→导入→表达
结果
人类需要的基因产物
2.提取目的基因的方法
（1）直接分离基因（鸟枪法）
①过程：供体细胞中的DNADNA片段受体细胞DNA片段扩增找出目的基因分离目的基因。
②优点：操作简便。
③缺点：工作量大，具有一定的盲目性。
（2）人工合成基因
a.反转录法
①过程：目的基因的mRNA单链DNA双链DNA（目的基因）。
②优点：专一性强，目的基因不含有内含子。
③缺点：操作过程麻烦，mRNA生存时间短，技术要求高。
b.直接合成法
①过程：蛋白质的氨基酸序列mRNA的核苷酸序列结构基因的核苷酸序列目的基因。
②优点：专一性强，目的基因不含有内含子，可合成自然界不存在的新基因。
③缺点：对于许多复杂的、尚不知道核苷酸序列的基因不能用此法合成。
3.核酸分子杂交法(即DNA探针法)
该方法是根据碱基互补配对原则，把互补的双链DNA解开，把单链的DNA小片段用同位素、荧光分子或化学发光催化剂等进行标记，之后同被检测的DNA中的同源互补序列杂交，从而检出所要查明的DNA或基因。
具体步骤：抽取病人的组织或体液作为化验样品；将样品中的DNA分离出来；用化学法或热处理法使样品DNA解旋；将事先制作好的DNA探针引入到化验样品中。这些已知的经过标记的探针能够在化验样品中找到互补链，并与之结合(杂交)在一起，找不到互补链的DNA探针，则可以被洗脱。这样通过遗留在样品中的标记过的DNA探针，进行基因分析，就能检出病人所得的病。
难点基因
基因的染色体学说将基因看作染色体上线性排列的单位，这个观点被形象地称为念珠学说。这个学说有以下四个要点：
（1）基因是最小的结构单位。也就是说，染色体交换只能发生在基因之间，而不能发生在同一个基因之内。
（2）基因是最小的突变单位。基因可以由一种等位形式突变为另一种等位形式，但基因内部没有可以再突变的更小单位。
（3）基因是最小的作用单位。能够产生特定的表现型效应，基因的一部分（如果有的话）不能产生表现型效应。
（4）染色体是基因的载体。正是因为染色体的存在，等位基因才会表现出有规律地分离，非等位基因表现出重组。
疑点一“鸟枪法”为什么不适合用于获取真核生物细胞中的基因？
真核细胞的基因编码区含不能表达的内含子，因此，不能直接用于基因的扩增和表达。获取真核细胞中目的基因时，一般用人工合成的方法。
疑点二“非编码区”“非编码系列”的区别
基因包括编码区和非编码区，非编码系列包括非编码区和在编码区中不能编码蛋白质的序列（如真核基因的内含子）。
诱思：实例点拨
【例1】原核细胞的基因结构和真核细胞基因结构的不同之处是( )
A.原核细胞的基因结构没有编码区
B.原核细胞的基因结构没有调控遗传信息表达的核苷酸序列
C.原核细胞的基因结构没有RNA聚合酶的结合点
D.原核细胞的基因结构中没有外显子和内含子
解析：原核细胞的基因结构包括非编码区和编码区；真核细胞的基因结构包括非编码区和编码区，编码区又包括外显子和内含子。
答案：D
讲评：本题考查原核基因和真核基因结构的知识点，帮助学生对编码区和非编码区、内含子和外含子等相近、相关的知识点加以区分，并找出内在联系。
【例2】（经典回放）下列关于基因工程的叙述，正确的是（ ）
A.基因工程经常以抗菌素抗性基因为目的基因
B.细菌质粒是基因工程常用的运载体
C.通常用一种限制性内切酶处理含目的基因的DNA，用另一种处理运载体DNA
D.为育成抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体
解析：基因工程是按照人们的意愿，把一种生物的基因复制出来，加以修饰改造，然后导入另一种生物的细胞里定向地改造生物的遗传性状。在实际操作中一定要注意用同一种限制性内切酶来处理目的基因DNA和运载体基因DNA，使它们产生相同的黏性末端。
答案：B
讲评：基因工程的内容包括“三工具”“四步骤”。“三工具”包括限制性内切酶、DNA连接酶、运载体，“四步骤”是提取目的基因、目的基因与运载体结合、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测和表达。
【例3】基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的。在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的是( )
A.人工合成目的基因 B.目的基因与运载体结合
C.将目的基因导入受体细胞 D.目的基因的检测和表达
解析：基因工程操作过程中，人工合成目的基因的方法有两种，反转录法中的反转录成单链DNA与合成双链DNA的过程都需要碱基互补配对，直接合成法最后合成DNA时需要人为进行碱基互补配对；目的基因与运载体结合过程涉及两个黏性末端上碱基互补配对；目的基因的表达涉及转录和翻译两个过程，都有碱基互补配对的过程。
答案：C
讲评：本题将基因工程的四大步骤与中心法则联系在一起，中心法则中的各生理过程都遵循碱基互补配对原则。
【例4】在1990年，医生对一位因缺乏腺苷脱氨酶基因而患先天性体液免疫缺陷病的美国女孩进行治疗。采用的方法是首先将患者的白细胞取出作体外培养，然后用某种病毒将正常腺苷脱氨酶基因转入人工培养的白细胞中，再将这些转基因白细胞回输到患者的体内，经过多次治疗，患者的免疫功能趋于正常。
(1)该病治疗运用了基因工程技术，在这个实例中运载体是______________，目的基因是_______________，目的基因的受体细胞是________________。
(2)将转基因白细胞多次回输到患者体内后，免疫能力趋于正常是由于产生了_______________，产生这种物质的两个基本步骤是______________和__________________。
(3)人的腺苷脱氨酶基因与胰岛素基因相比，其主要差别是_______________；与大肠杆菌基因相比，其主要特点是_______________________。
(4)该病的治疗方法属于基因工程运用中的___________________，这种治疗方法的原理是______________。
解析：本题以一个实际生活问题为线索,全方位地考查了基因工程。基因工程的运载体是病毒，目的基因是腺苷脱氨酶基因,受体细胞是白细胞,将转基因白细胞输入患者体内,目的基因会得到表达,产生相应的抗体,从而使患者免疫力恢复正常。其治疗的原理是用正常的外源基因导入到有缺陷的细胞中，并使之表达，达到基因治疗的目的。人的腺苷脱氨酶基因与胰岛素基因相比,其差别是碱基排列顺序的不同,与大肠杆菌的区别是考查了真核生物和原核生物基因结构的不同。
答案：(1)某种病毒 腺苷脱氨酶基因 白细胞(2)腺苷脱氨酶(或抗体) 转录 翻译 (3)脱氧核苷酸排列顺序不同(或遗传信息不同或碱基的数目和排列顺序不同) 编码区是间隔的、不连续的(或编码区有外显子和内含子)(4)基因治疗 把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞内从而达到治疗的目的
讲评：本题综合考查了基因的结构和基因工程的内容，同时与基因的表达、基因治疗相联系，使学生对知识有一个整体性的认识。并指导学生在以后的学习中，培养自己建构知识框架的能力。
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