高三生物 第6講

1、高 三 生 物（第6講）【教學(xué)內(nèi)容】第三章：遺傳與基因工程第一節(jié)：細胞質(zhì)遺傳 第二節(jié)：基因的結(jié)構(gòu)?！局攸c與難點】重點：細胞質(zhì)遺傳的特點和形成這些特點的原因，原核細胞和真核細胞的基因結(jié)構(gòu)。難點：細胞質(zhì)遺傳在實踐中的應(yīng)用，原核細胞和真核細胞在基因結(jié)構(gòu)上的區(qū)別?！狙由炫c拓展】 第一節(jié)：細胞質(zhì)遺傳人們在研究細胞核內(nèi)染色體上的基因傳遞方式時發(fā)現(xiàn)了遺傳的三大規(guī)律。那么，細胞質(zhì)內(nèi)的基因（位于線粒體與葉綠體的DNA上面）傳遞方式及特點是怎樣的呢？一、細胞質(zhì)遺傳的特點典型實例：紫茉莉質(zhì)體的遺傳紫茉莉的葉片中有兩種類型質(zhì)體即：葉綠體：含有葉綠素、呈綠色紫茉莉的質(zhì)體白色體：無色素、白色而紫茉莉的枝條有三種：綠色、白

2、色、花斑色（綠、白相間），它們所含有的質(zhì)體如下：枝條類型綠色白色花斑色質(zhì)體種類葉綠體白色體葉綠體白色體 柯倫斯經(jīng)過多年的雜交實驗，結(jié)果如教材P43表31，其中“接受花粉的枝條”是母本，“提供花粉的枝條”是父本，由表中所列結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)這樣的規(guī)律：無論父本是何種性狀，F(xiàn)1總是表現(xiàn)出母本的性狀，我們把這樣的遺傳現(xiàn)象稱為母系遺傳，也有學(xué)者稱為偏母遺傳。 此后的許多學(xué)者在其他生物的雜交實驗中，也發(fā)現(xiàn)了類似現(xiàn)象。如藏報春、玉米、棉花、天竺葵、菜豆的葉綠體遺傳；水稻、高粱的雄性不育遺傳以及微生物中的鏈孢霉線粒體遺傳。二、母系遺傳的細胞學(xué)基礎(chǔ)我們知道在卵細胞中含有大量的來自母方的細胞質(zhì)，而精子中只含有響晴的來

3、自父方的細胞質(zhì)，在受精時，精子只是其細胞核部分進入了卵細胞中，而來自父方的細胞質(zhì)很少甚至不能進入卵細胞。因此，由受精卵發(fā)育成的F1，其細胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)幾乎全部來自母方，所以在F1中，受細胞質(zhì)內(nèi)遺傳物質(zhì)控制的性狀遺傳細胞質(zhì)遺傳總是表現(xiàn)妯母本的性狀，即母系遺傳。三、母系遺傳的特點（與核遺傳的區(qū)別）第一， F1表現(xiàn)為母系遺傳，即正反交的結(jié)果不一樣；第二， 雜交后代的表現(xiàn)類型無一定的分離比例（這是由于減數(shù)分裂產(chǎn)生生殖細胞時，細胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)是隨機地不均等地分配到生殖細胞中，同時，受精卵在有絲分裂形成新個體時，細胞質(zhì)也是不均等分裂）。雜交過程如下圖： BAA baa BAA baa BA bAa B

4、Aa bAaaA 正交 反交減數(shù)分裂減數(shù)分裂P生殖細胞F1細胞核基因為Aa，細胞質(zhì)基因為B 細胞核為Aa，細胞質(zhì)為b 受精 受精由上圖可見：親本產(chǎn)生配子時，細胞核遺傳物質(zhì)均等分配，而細胞質(zhì)中遺傳物質(zhì)則不均等分配，在F1中，細胞核遺傳物質(zhì)一半來自父方，一半來自母方，所以正反交結(jié)果一樣；細胞質(zhì)的遺傳物質(zhì)則來自母方，所以正反交結(jié)果就不一樣。四：細胞質(zhì)遺傳在實踐中的應(yīng)用（選學(xué)）水稻雄性不育系的培育過程：1.在水稻的細胞核中：R可育，r不育；在水稻的細胞質(zhì)中：S可育，N不育，水稻能否可育是由細胞核和細胞質(zhì)基因共同作用的結(jié)果（見下表） 細胞質(zhì)基因 細胞核基因SNRRS(RR)雄性可育N(RR)雄性可育Rr

5、S(Rr)雄性可育N(Rr)雄性可育rrS(rr)雄性不育N(rr)雄性可育2.生產(chǎn)雜交種過程圖解雄性不育系留種圖解S(rr) N(rr)(雄性不育系) (保持系)S(rr)（雄性不育系）S(rr) N(RR)(雄性不育系) (恢復(fù)系)S(Rr)（雜交種、雄性可育）在上圖中，N(RR)與雄性不育系S(rr)雜交產(chǎn)生的后代S(Rr)是可育的，故稱N(RR)為恢復(fù)系；N(rr) 與雄性不育系S(rr)雜交產(chǎn)生的后代S(rr)仍是雄性不育，故稱N(rr)為保持系。在整個生產(chǎn)雜交種的過程中，共用到三種類型即：S(rr)、N(RR)、N(rr)，故將這種生產(chǎn)方法稱為“三系法”。 第二節(jié)：基因的結(jié)構(gòu)一、

6、原核細胞的基因結(jié)構(gòu)原核細胞的基因結(jié)構(gòu)可下圖來表示：非編碼區(qū)編碼區(qū)非編碼區(qū)（編碼區(qū)上游）（編碼區(qū)下游）與DNA聚合酶結(jié)合的位點非編碼區(qū)特別是編碼區(qū)上游的RNA聚合酶結(jié)合位點，可以調(diào)控DNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的過程。原核細胞的基因轉(zhuǎn)錄過程如下圖：在編碼區(qū)上游，RNA聚合酶與RNA結(jié)合位點結(jié)合。轉(zhuǎn)錄：以DNA的一條鏈為模板合成mRNA。RNA聚合酶與RNA結(jié)合位點分離，并從DNA模板鏈上脫落，轉(zhuǎn)錄結(jié)束。向編碼區(qū)移動向編碼區(qū)下游移動二、 真核細胞的基因結(jié)構(gòu)與原核細胞的基因相比，不同的是：真核細胞的編碼區(qū)是間隔的即編碼區(qū)由可編碼的部分（稱外顯子）和不可編碼的部分（稱內(nèi)顯子）相間排列。其轉(zhuǎn)錄過程與原核生物大致

7、相同，所不同的是，它所轉(zhuǎn)錄出的RNA同時含有由外顯子轉(zhuǎn)錄出的部分和內(nèi)顯子轉(zhuǎn)錄出的部分，轉(zhuǎn)錄結(jié)束后，需要將RNA中由內(nèi)顯子轉(zhuǎn)錄出的部分剪掉，然后將若干后由由外顯子轉(zhuǎn)錄出的部分的RNA拼接起來，才能形成完整的mRNA。三、 人類基因組研究“人類基因組”是指人體DNA所攜帶的全部遺傳信息。包括122號常染色體和X、Y染色體，共24種染色體的24個DNA分子上的遺傳信息，這24個DNA分子上構(gòu)有30億個堿基對，約有35萬個基因?！叭祟惢蚪M計劃”就是分析測定人類基因組的核苷酸序列，其主要任務(wù)是繪制出人類基因組的4張圖：遺傳圖(基因在染色體上的位點)、物理圖(測量出基因的距離)、序列圖(測定基因的堿基排

8、列次序)、轉(zhuǎn)錄圖(測定基因轉(zhuǎn)錄形成RNA時的堿基配對)。參與這項計劃的有六個國家：中國、美國、英國、法國、德國和日本。研究人類基因組的意義是：各種疾病、尤其是各種病的診斷；進一步了解基因表達的調(diào)控機制；細胞的生長、分化和個體發(fā)育的機制及生物進化；推動生物高新技術(shù)的發(fā)展，并產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟意義?！纠}精講】例1小鼠的海拉細胞有氯霉素抗性，通過顯微操作，將對氯霉素?zé)o抗性的小鼠體細胞的核取出，注入去核的海拉細胞中，然后將這一新組合的細胞放到含有氯霉素的培養(yǎng)基中，發(fā)現(xiàn)它能夠持續(xù)分裂。試分析：（1）控制氯霉素抗性的遺傳物質(zhì)位于細胞的。（2）上述遺傳方式稱，它的特點是。解析：本題主要考查細胞質(zhì)遺傳的本質(zhì)及表

9、現(xiàn)出的特點由題意可知，小鼠細胞對氯霉素有、無抗性屬于一對性狀，控制這一相對性狀的遺傳物質(zhì)可能位于核中，也有可能位于細胞質(zhì)中。本題中將對氯霉素有抗性的海拉細胞的細胞質(zhì)與氯霉素?zé)o抗性的細胞的細胞核重組成一新細胞，它在含有氯霉素的培養(yǎng)基中仍然持續(xù)分裂，說明它對氯霉素具有抗性，由此可分析得出決定細胞有無抗性的遺傳物質(zhì)在細胞質(zhì)中，這種性狀的遺傳應(yīng)屬于細胞質(zhì)遺傳。至于細胞質(zhì)遺傳的特點也就迎刃而解了。因此，本題的答案是：（1）細胞質(zhì)中。（2）細胞質(zhì)遺傳；母系遺傳、雜交后代不出現(xiàn)一定的分離比。例2人的一種凝血因子基因有186000個堿基對，能夠編碼2552個氨基酸。（1） 試計算在凝血因子中，外顯子的基因?qū)φ?/p>

10、全部基因?qū)Φ谋壤?；?） 從此比例中可以得出什么結(jié)論？解析：本題主要考查真核細胞的基因結(jié)構(gòu)和中心法則的有關(guān)知識。由2552個氨基酸可推知，這些氨基酸需要mRNA上的25523個堿基來編碼，進而可以推導(dǎo)出基因中參與編碼的堿基對數(shù)為為7656，而這就是外顯子所含有的堿基對數(shù)；因此，外顯子的比例為：（7656186000）100%4%；在整個基因中，外顯子的堿基對數(shù)只占4%，說明在真核細胞中，基因結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。因此本題的答案是：（1）4%；（2）在原核細胞中，編碼堿基（外顯子）所占比例很小，說明真核細胞中基因結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性?！揪毩?xí)題】（1）下列哪組細胞器在遺傳上有一定的自主性（）A.細胞核、葉綠體B.

11、細胞核、線粒體C.核糖體、葉綠體D.葉綠體、線粒體（2）下列與細胞質(zhì)基因無關(guān)的性狀為（）A.紫茉莉的花B.高粱的雄性不育C.藏報春花的綠葉D.酵母菌的菌落（3）在形成卵細胞的減數(shù)分裂中細胞質(zhì)的遺傳物質(zhì)分配特點是（）有規(guī)律分配隨機分配均等分配不均等分配A.B.C.D. （4）一玉米雄性不育植株用恢復(fù)系（基因純合）花粉授粉，F(xiàn)1的基因型和表現(xiàn)型分別是（）A. S(Rr)、雄性可育B. N(RR)、雄性可育C .N(Rr)、雄性不育D. S(rr)、雄性不育（5）一對相對性狀甲性狀和乙性狀為細胞質(zhì)遺傳，下列四種遺傳符合細胞質(zhì)遺傳的特點的是（）A. 甲乙F1呈甲性狀B. 甲乙F1呈乙性狀C. 乙甲F1呈甲性狀D. 乙甲F1呈乙性狀（6）基因是由（）A.編碼區(qū)和非編碼區(qū)組成B.外顯子和內(nèi)含子兩部分組成C.RNA聚合酶結(jié)合位點、外顯子、內(nèi)含子組成D. RNA聚合酶結(jié)合位點、外顯子組成（7）真核細胞的一個基因只能編碼一種蛋白質(zhì)，以下說法正確的是（）A.它的編碼區(qū)有一個外顯子和一個內(nèi)含子B. 它的編碼區(qū)一個外顯子和多個內(nèi)含子C.它的編碼區(qū)有多個外顯子和一個內(nèi)含子D. 它的編碼區(qū)含有多個外顯子和內(nèi)含子（8）下列哪項是原核生物表達調(diào)控的特征（）A.翻譯的模板是轉(zhuǎn)錄后經(jīng)加工的mR