1、第第 21 课时课时 基因重组基因重组 基础过关 知识点一 细菌的基因重组和高等生物的基因重组 1下列有关细菌产生的变异的说法中，正确的是( ) A所有细菌都只能发生基因突变一种变异 B细菌进行的二分裂是有丝分裂，因此这种繁殖方式是无性繁殖 C细菌的突变频率是很高的，比真核生物更容易发生突变 D青霉素使用不到 10 年，人们就发现了某些细菌具有较强的抗药性，并且这种抗药性具有 “传染性”，细菌的这种“传染性”是通过细菌之间的基因重组实现的 答案 D 解析 除了发生基因突变外， 有些细菌还可以通过接合生殖发生基因重组这种变异， A 项错； 有丝分裂是真核生物细胞中的一种分裂方式，细菌通过二分裂进
2、行繁殖是无性繁殖，其二分 裂方式不是有丝分裂，B 项错；基因突变具有低频性，C 项错；细菌的“传染性”是通过接 合生殖发生了基因重组造成的。 2 子代不同于亲代的性状， 主要来自基因重组， 下列图解中哪些过程可以发生基因重组( ) A B C D 答案 C 解析 基因重组是指在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合，故 过程中的 A、 a 和 B、 b 之间可以发生基因重组。 过程只能发生等位基因的分离。 过程属于配子间的随机组合。 3下列关于基因重组的说法中，不正确的是( ) A基因重组是形成生物多样性的重要原因之一 B基因重组能够产生多种表现型 C基因重组可以发生在酵母菌
3、进行出芽生殖时 D一对同源染色体的非姐妹染色单体上的基因可以发生重组 答案 C 解析 基因重组可导致出现新的基因型，进而出现新性状，它发生在有性生殖过程中，而出 芽生殖为无性生殖。 同源染色体的非姐妹染色单体上的基因可发生交叉互换， 属于基因重组。 4杂交玉米的种植面积越来越广，农民需要购买玉米杂交种。不能自留种子来年再种的原因 是( ) A自留种子发芽率低 B杂交种都具有杂种优势 C自留种子容易患病虫害 D杂交种的有性繁殖后代会发生性状分离 答案 D 解析 杂交种具有杂种优势， 但杂交种的有性繁殖后代会发生性状分离而不再具有杂种优势。 知识点二 基因的人工重组基因工程 5基因工程是在 DNA
4、 分子水平上进行设计施工的。在基因工程操作的基本步骤中，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目的基因的检测与鉴定 答案 C 解析 人工合成目的基因是将单个的核苷酸在相关的模板、酶、ATP 的作用下，按照碱基互 补配对原则合成双链 DNA， 目的基因与运载体结合的过程就是将黏性末端的碱基互补配对结 合。目的基因的检测和鉴定过程中，当然也要遵循碱基互补配对原则。将目的基因导入受体 细胞主要是借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径，与碱基互补配对原则没有关系。 6在基因工程中，科学家常采用细菌、酵母菌等微生物作为受体细胞，主要原因是( ) A
5、结构简单，操作方便 B繁殖速度快 C遗传物质含量少 D性状稳定，变异少 答案 B 解析 基因工程的操作步骤之一是将目的基因导入受体细胞，以获得该目的基因的产物，因 此在选择受体细胞时，考虑的一个重要条件是受体细胞的繁殖速度要快，以便得到大量的含 目的基因的细胞及产生更多的基因产物。 7采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的做法正确的是( ) 将毒素蛋白注射到棉受精卵中 将编码毒素蛋白的 DNA 序列注射到棉受精卵中 将编码毒素蛋白的 DNA 序列与质粒重组，导入细菌，用该细菌感染棉的体细胞，再进行 组织培养 将编码毒素蛋白的 DNA 序列与细菌质粒重组，注射到棉的子房并进入受精卵 A
6、 B C D 答案 C 解析 基因工程中，在导入目的基因前，要将目的基因与运载体结合即与细菌质粒重组，然 后才将目的基因导入受体细胞即棉的体细胞或受精卵中，目的基因导入受体细胞后，可随受 体细胞的繁殖而复制。将毒素蛋白直接注射到棉受精卵中，没有获得目的基因，子代细胞不 会有抗虫性状。将编码毒素蛋白的 DNA 序列，直接注射到棉受精卵中而没有将目的基因与 运载体结合，这样的目的基因是不会被保留下来的，很容易被酶水解掉。 能力提升 8某农业研究所将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因(Bt)导入棉花细胞，筛选出 Bt 基因成功整合 到染色体上的抗虫植株，假定 Bt 基因都能正常表达。某些抗虫植株体细胞含两个
7、Bt 基因， 这两个基因在染色体上的整合情况有下图所示的三种类型， 黑点表示 Bt 基因的整合位点。 让 这些含两个 Bt 基因抗虫的植株自交，正常情况下后代不可能出现含四个抗虫基因的个体是 ( ) A甲 B乙 C丙 D甲、乙、丙 答案 A 解析 甲的两个 Bt 基因位于一对同源染色体上，减数分裂时，同源染色体分离，每一个生殖 细胞中只有一个 Bt 基因，所以后代不可能出现含四个抗虫基因的个体。乙、丙均可能产生含 两个 Bt 基因的生殖细胞，所以有可能出现含四个抗虫基因的个体。 9图中 a、b、c、d 表示人的生殖周期中不同的生理过程。下列说法正确的是( ) Ac、d 不能发生基因突变 B基因
8、重组主要是通过 c 和 d 来实现的 Cb 和 a 的主要差异之一是同源染色体的联会 Dd 和 b 的主要差异之一是姐妹染色单体的分离 答案 C 解析 过程 a 表示有丝分裂，过程 b 表示减数分裂，过程 c 表示受精作用，过程 d 表示个体 发育过程(细胞分裂和分化)。基因突变可发生在个体发育的任何时期，但主要集中在有丝分 裂间期和减数第一次分裂前的间期。基因重组发生在减数分裂过程中；减数分裂和有丝分裂 的主要差异有同源染色体的联会、同源染色体的分离、同源染色体非姐妹染色单体的交叉互 换等；在减数分裂和有丝分裂过程中均有姐妹染色单体的分离。 10下列甲、乙分裂过程中产生配子时发生的变异分别属
9、于( ) A基因重组，不可遗传变异 B基因重组，基因突变 C基因突变，不可遗传变异 D基因突变，基因重组 答案 D 解析 由甲过程中产生了含 a 的精子，可以判断发生在减数分裂前的间期，DNA 分子复制 时发生了基因突变；由乙过程产生了四种配子，可以判断在减数分裂时发生了非同源染色 体的自由组合，导致基因重组。 11下列有关基因工程技术的叙述，正确的是( ) A重组 DNA 技术所用的工具酶是内切酶、连接酶和运载体 B所有的内切酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列 C选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖快 D只要目的基因进入受体细胞就能成功实现表达 答案 C 解析 重组 DNA 技术所用
10、的工具有三种，但其中工具酶是内切酶和连接酶，运载体不是工 具酶；内切酶具有专一性，每种内切酶只能识别特定的核苷酸序列；目的基因进入受体细胞 不一定就能成功实现表达，需要通过检测来确定。 12由于乙肝病毒不能用动物细胞来培养，因此无法用细胞培养的方法生产疫苗，但可用基 因工程的方法进行生产，现已知病毒的核心蛋白和表面抗原蛋白的氨基酸序列，生产示意图 如下，下列相关说法不正确的是( ) 乙肝病毒 分离 有关基因 导入 细菌 发酵 大量生产疫苗 A生产乙肝疫苗的过程也达到了定向改造细菌的目的 B在过程中需要内切酶和连接酶 C用于生产疫苗的目的基因为编码核心蛋白的基因和表面抗原蛋白基因 D这种转基因的
11、细菌一定是安全的，不用担心其扩散到自然界 答案 D 解析 上述过程应用了基因工程技术，能定向改造生物性状，在操作时要应用内切酶来获得 目的基因，并用连接酶使之与运载体结合，该过程的目的基因为表面抗原蛋白基因和编码核 心蛋白的基因，转基因生物的安全性还存在争议，无法判断其安全性，应避免其扩散进入自 然界。 13小鼠的皮毛颜色由常染色体上的两对基因控制，其中 A/a 控制灰色物质合成，B/b 控制 黑色物质合成。两对基因控制有色物质合成的关系如下图： 白色前体物质 基因 有色物质1 基因 有色物质2 (1)选取三只不同颜色的纯合小鼠(甲灰鼠，乙白鼠，丙黑鼠)进行杂交，结果如下： 亲本组合 F1 F
12、2 实验一 甲乙 全为灰鼠 9 灰鼠3 黑鼠4 白鼠 实验二 乙丙 全为黑鼠 3 黑鼠1 白鼠 两对基因(A/a 和 B/b)位于_对染色体上，小鼠乙的基因型为_。 实验一的 F2代中，白鼠共有_种基因型，灰鼠中杂合体占的比例为_。 图中有色物质1代表_色物质， 实验二的F2代中黑鼠的基因型为_。 (2)在纯合灰鼠群体的后代中偶然发现一只黄色雄鼠(丁)，让丁与纯合黑鼠杂交，结果如下： 亲本组合 F1 F2 实验三 丁纯 合黑鼠 1 黄鼠 1 灰鼠 F1黄鼠随机交配： 3 黄鼠1 黑鼠 F1灰鼠随机交配： 3 灰鼠1 黑鼠 据此推测：小鼠丁的黄色性状是由_突变产生的，该突变属于_性突变。 为验证
13、上述推测，可用实验三 F1代的黄鼠与灰鼠杂交。若后代的表现型及比例为 _，则上述推测正确。 用三种不同颜色的荧光，分别标记小鼠丁精原细胞的基因 A、B 及突变产生的新基因，观 察其分裂过程，发现某个次级精母细胞有 3 种不同颜色的 4 个荧光点，其原因是 _ _。 答案 (1)2 aabb 3 8/9 黑 aaBB 和 aaBb (2)A 显 黄鼠灰鼠黑鼠211 基因 A 与新基因所在同源染色体的非姐妹 染色单体之间发生了交叉互换 解析 分析题干可以得出以下结论：.灰色物质的合成肯定有 A 基因的表达；.黑色物质 的合成肯定有 B 基因的表达；.aabb 表现为白色，A 和 B 基因的相互作用
14、无法得出。 (1)根据实验一 F2的表现型比例 9(灰)3(黑)4(白)，可推出：.F1灰鼠基因型为 AaBb； .A_B_表现为灰色，由题干得知黑色个体中一定有 B 基因，故黑色个体的基因型为 aaB_， 而基因型为 A_bb 和 aabb 的个体表现为白色； .两对等位基因的遗传符合基因的自由组合规 律，故两对基因位于两对同源染色体上。 依据上述结论，可知两对基因位于 2 对染色体上。根据实验一的 F1基因型和甲、乙都为纯 合体，可推知甲的基因型为 AABB，乙的基因型为 aabb。 依据上述结论，可知实验一的 F2中 4 白鼠共有 AAbb、Aabb、aabb 三种基因型，9 灰鼠的 基
15、因型为 A_B_，其中纯合体 AABB 只占 1 份，故杂合体所占比例为 8/9。 依据上述结论知黑色个体的基因型为 aaB_，可推知图中有色物质 1 代表黑色物质。实验二 的亲本组合为(乙)aabb 和(丙)aaBB，其 F2的基因型为 aaBB(黑鼠)、aaBb(黑鼠)、aabb(白鼠)。 (2)根据题意和实验三可知，纯合灰鼠(AABB)后代中突变体丁(黄鼠)与纯合黑鼠(aaBB)杂交， F1出现灰鼠(A_B_)和黄鼠，比例为 11，F1中黄鼠随机交配，F2中黄鼠占 3/4，说明该突变 为显性突变，存在两种可能性：第一种情况，基因 A 突变为 A1，则突变体丁(黄鼠)基因型是 A1ABB，
16、F1中黄鼠基因型为 A1aBB，其随机交配产生的 F2中黄鼠 A1_BB 占 3/4，符合题意； 第二种情况下，基因 B 突变为 B1，则突变体丁(黄鼠)基因型是 AAB1B，F1中黄鼠基因型为 AaB1B，其随机交配产生的 F2中黄鼠_B1_占3 4，黑鼠 aaBB 占 1 16，不符合题意。 若上述第一种情况成立， 实验三 F1中黄鼠 A1aBB 与灰鼠 AaBB 杂交， 后代会出现 A1aBB、 A1ABB、AaBB、aaBB 4 种基因型，其表现型比例为黄鼠灰鼠黑鼠211。 突变体丁黄鼠基因型是 A1ABB，其精原细胞进行减数分裂，在减数第一次分裂的前期，含 有 A1、A 的一对同源染
17、色体联会时发生了非姐妹染色单体之间的交叉互换，含有 A1、A 的 染色体片段互换位置，导致减数第一次分裂结束后产生的次级精母细胞出现 3 种不同颜色的 4 个荧光点。 14通过基因工程使原有基因得以改造的动物称为转基因动物。运用这一技术可使羊奶中含 有人体蛋白质，下图表示这一技术的基本过程，请回答： (1)从羊染色体中“剪下”羊蛋白质基因的酶是_，人体蛋白质基因“插入” 后连接在羊体细胞染色体中需要的酶是_。 (2)人体蛋白质基因之所以能连接到羊的染色体 DNA 中，原因是_， 人体蛋白质基因导入羊细胞时常用的运载体是_。 (3)此过程中目的基因的表达是指_ _。 答案 (1)内切酶 连接酶
18、(2)基因的结构是相同的(二者基因的基本单位都是脱氧核苷酸， 都具有双螺旋结构， 都遵循碱基互补配对原则) 质粒 (3)人体蛋白质基因在羊体细胞内控制 合成人体蛋白质 解析 (1)切割目的基因的酶是内切酶，将不同的 DNA 片段连接起来的酶是连接酶。 (2)不同生物的 DNA 化学组成和空间结构相同，即具有相同的物质基础和结构基础。目的基 因导入受体细胞需先与运载体结合，最常用的运载体是质粒。 (3)基因的表达是指基因通过控制蛋白质的合成来控制生物的性状，即通过转录和翻译过程合 成相应的蛋白质。 个性拓展 15在玉米中，控制某种除草剂抗性(简称抗性，T)与除草剂敏感(简称非抗，t)、非糯性(G
19、) 与糯性(g)的基因分别位于两对同源染色体上。有人以纯合的非抗非糯性玉米(甲)为材料，经 过 EMS 诱变处理获得抗性非糯性个体(乙)；甲的花粉经 EMS 诱变处理并培养等，获得可育 的非抗糯性个体(丙)。请回答： (1)若要培育抗性糯性的新品种， 采用乙与丙杂交， F1只出现抗性非糯性和非抗非糯性的个体； 从 F1中选择表现型为_的个体自交，F2中有抗性糯性个体，其比例是_。 (2)拟采用转基因技术改良上述抗性糯性玉米的抗虫性。通常从其他物种获得_，将其 和农杆菌的 Ti 质粒用合适的_分别切割，然后借助_连接，形成重组 DNA 分子，再转移到该玉米的培养细胞中，经筛选和培养等获得转基因抗虫植株。 (3)采用_法鉴定 F2中抗性糯性个体是否为纯合体最为简捷。若后代中没有表现型为 _的个体，则被鉴定个体为纯合体；反之则为杂合体。请用遗传图解表示杂合体的 鉴定过程。 答案 (1)抗性非糯性 3/16 (2)抗虫基因(或目的基因) 内切酶 连接酶 (3)自交 非抗糯性 遗传图解如下： P 抗性糯性 Ttgg F1 雌配子 雄配子 Tg tg Tg TTgg 抗性糯性 Ttgg 抗性糯性 tg Ttgg 抗性糯性 ttgg 非抗糯性