1、1 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(xì)胞質(zhì)遺傳第二節(jié)：基因的結(jié)構(gòu)。【重點(diǎn)與難點(diǎn)】重點(diǎn)：細(xì)胞質(zhì)遺傳的特點(diǎn)和形成這些特點(diǎn)的原因，原核細(xì)胞和真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)。難點(diǎn)：細(xì)胞質(zhì)遺傳在實(shí)踐中的應(yīng)用，原核細(xì)胞和真核細(xì)胞在基因結(jié)構(gòu)上的區(qū)別。【考試范圍】1.細(xì)胞質(zhì)遺傳細(xì)胞質(zhì)遺傳的特點(diǎn)；細(xì)胞質(zhì)遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)；2.基因的結(jié)構(gòu)原核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)；真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)；人類基因組研究3.基因工程簡(jiǎn)介基因工程的基本內(nèi)容；基因操作的工具（限制性內(nèi)切酶、DNA連接酶、運(yùn)載體）；基因操作的基本步驟（提取目的基因、目的基因與運(yùn)載體結(jié)合、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞、目的基 因的檢測(cè)與表達(dá)）；基因工程的成果與

2、發(fā)展前景【延伸與拓展】第一節(jié)：細(xì)胞質(zhì)遺傳人們?cè)谘芯考?xì)胞核內(nèi)染色體上的基因傳遞方式時(shí)發(fā)現(xiàn)了遺傳的三大規(guī)律。那么，細(xì)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(diǎn)是怎樣的呢？一、細(xì)胞質(zhì)遺傳的特點(diǎn)典型實(shí)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2 2柯倫斯經(jīng)過多年的雜交實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如教材P43表3-1，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

3、：無論父本是何種性狀，F(xiàn)i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(shí)驗(yàn)中，也發(fā)現(xiàn)了類似現(xiàn)象。如藏報(bào)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(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)我們知道在卵細(xì)胞中含有大量的來自母方的細(xì)胞質(zhì)，而精子中只含有響晴的來自父方 的細(xì)胞質(zhì)，在受精時(shí)，精子只是其細(xì)胞核部分進(jìn)入了卵細(xì)胞中，而來自父方的細(xì)胞質(zhì)很少甚至 不能進(jìn)入卵細(xì)胞。因此，由受精卵發(fā)育成的Fi,其細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)幾乎全部來自母方，所以在Fi中，受細(xì)胞質(zhì)內(nèi)遺傳物質(zhì)控制的性狀遺傳一一細(xì)胞質(zhì)遺傳總是表現(xiàn)妯

4、母本的性狀，即母系遺傳。三、母系遺傳的特點(diǎn)（與核遺傳的區(qū)別）第一、Fi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(xì)胞時(shí)，細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)也是不均等分裂）雜交過程如下圖:質(zhì)中的遺傳物同時(shí)，受精卵在有絲分裂形成新個(gè)體時(shí),3 3生殖細(xì)胞Fi i細(xì)胞核基因?yàn)锳a，細(xì)胞質(zhì)基因?yàn)锽受精受精4 4由上圖可見：親本產(chǎn)生配子時(shí)，細(xì)胞核遺傳物質(zhì)均等分配，而細(xì)胞質(zhì)中遺傳物質(zhì)則不均等 分配，在Fi中，細(xì)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(xì)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(xì)胞質(zhì)遺傳在實(shí)踐中的應(yīng)用(選學(xué)) 水稻雄性不

5、育系的培育過程：1在水稻的細(xì)胞核中：R可育，r不育；在水稻的細(xì)胞質(zhì)中：S可育，N不育,水稻能否可育是由細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)基因共同作用的結(jié)果(見下表)細(xì)胞質(zhì)基因細(xì)胞核基因SNRRS(RR)雄性可育N(RR)雄性可育RrS(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(gè)生產(chǎn)雜交種的過程中，共用到三種類型即：S(rr)、N(RR)、N(rr

6、)，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)S(rr)XN(RR)( (雄性不育系) )( (恢復(fù)系) )S(Rr)(雜交種、雄性可育)S(rr)XN(rr)( (雄性不育系) )( (保持系) )S(rr)(雄性不育系)5 5一、原核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)原核細(xì)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 亍 DNADNA 聚合酶結(jié)合的位點(diǎn)非編碼區(qū)特別是編碼區(qū)上游的RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)，可以調(diào)控DNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的過 程。原核細(xì)胞的基因轉(zhuǎn)錄過程如下圖:二、真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)與原核細(xì)胞的基因相比，不同的是：真核細(xì)胞的編碼區(qū)是間隔的即編碼區(qū)由可編碼的部分（稱外

7、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相同，所不同的是，它所轉(zhuǎn)錄出的RNA同時(shí)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1-22號(hào)常染色體和X、Y染色體，共24種染色體的24個(gè)DNA分子上的遺傳信息， 這24個(gè)DNA分子上構(gòu)有30億個(gè)堿 基對(duì)，約有3-5萬個(gè)基因。“人類基因組計(jì)劃”就是分析測(cè)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

8、因在染色體上的位點(diǎn)）、物理圖（測(cè)量出基因的距離）、序列圖（測(cè)定基 因的堿基排列次序 卜轉(zhuǎn)錄圖（測(cè)定基因轉(zhuǎn)錄形成RNA時(shí)的堿基配對(duì)）。參與 這項(xiàng)計(jì)劃的有六 個(gè)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(jìn)一步了解基因表達(dá)的調(diào)控 機(jī)制；細(xì)胞的生長、分化和個(gè)體發(fā)育的機(jī)制及生物進(jìn)化；推動(dòng)生物高新技術(shù)的發(fā)展，并產(chǎn)生巨在編碼區(qū)上游，RNARNA 聚合酶與RNARNA 結(jié)合位點(diǎn) 結(jié)合。轉(zhuǎn)錄：以 DNADNA 的一條鏈為模板合 成mRNAmRNA。向編碼區(qū)下游移動(dòng)RNARNA 聚合酶與 RNARNA結(jié)合位點(diǎn)分離，并從DNADNA 模板鏈上脫 落，轉(zhuǎn)錄結(jié)束。向

9、編碼區(qū)6 6大的經(jīng)濟(jì)意義。【 例題精講 】例 1 小鼠的海拉細(xì)胞有氯霉素抗性，通過顯微操作，將對(duì)氯霉素?zé)o抗性的 小鼠體細(xì)胞的核取出，注入去核的海拉細(xì)胞中，然后將這一新組合的細(xì)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(xì)胞的_ O(2)上述遺傳方式稱_，它的特點(diǎn)是_解析：本題主要考查細(xì)胞質(zhì)遺傳的本質(zhì)及表現(xiàn)出的特點(diǎn) 由題意可知，小鼠細(xì)胞對(duì)氯霉素有、無抗性屬于一對(duì)性狀，控制這一相對(duì)性狀的遺 傳物質(zhì)可能位于核中，也有可能位于細(xì)胞質(zhì)中。本題中將對(duì)氯霉素有抗性的海拉細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)與氯霉素?zé)o抗性的細(xì)胞的細(xì)胞核重組 成一新細(xì)胞，它在含有氯霉素的培養(yǎng)基中仍然持續(xù)分

10、裂，說明它對(duì)氯霉素具有抗性，由 此可分析得出決定細(xì)胞有無抗性的遺傳物質(zhì)在細(xì)胞質(zhì)中，這種性狀的遺傳應(yīng)屬于細(xì)胞質(zhì) 遺傳。至于細(xì)胞質(zhì)遺傳的特點(diǎn)也就迎刃而解了。因此，本題的答案是： (1)細(xì)胞質(zhì)中。 (2)細(xì)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(gè)堿基對(duì)，能夠編碼2552個(gè)氨基酸。(1) 試計(jì)算在凝血因子中，外顯子的基因?qū)φ既炕驅(qū)Φ谋壤?2) 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(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)和中心法則的有關(guān)知識(shí)。由2552個(gè)氨基酸可推知，這些氨基酸需要mRNA上的2552X3個(gè)堿基來編碼，進(jìn)而可以推導(dǎo)出基因中參與編碼的堿基對(duì)數(shù)為

11、為7656，而這就是外顯子所含有的堿基對(duì)數(shù)；因此，外顯子的比例為：(7656/186000)X100%= 4%;在整個(gè)基因中，外顯子的堿基對(duì)數(shù)只占4%，說明在真核細(xì)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(xì)胞中，編碼堿基(外顯子)所占比例很小，說明真核細(xì)胞中基因結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。練習(xí)題 】(1)下列哪組細(xì)胞器在遺傳上有一定的自主性()A.細(xì)胞核、葉綠體B.細(xì)胞核、線粒體C.核糖體、葉綠體2)下列與細(xì)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(bào)春花的綠葉3)在形成卵細(xì)胞的減數(shù)分裂中細(xì)胞質(zhì)的遺傳物質(zhì)分配特點(diǎn)是()有規(guī)律分配 隨機(jī)分配 均等分配 不均等分配(

12、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)D.葉綠體、線粒體D.酵母菌的菌落A.B.C.D.7 76)基因是由(7)真核細(xì)胞的一個(gè)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(gè)外顯子和一個(gè)內(nèi)含子B.它的編碼區(qū)一個(gè)外顯子和多個(gè)內(nèi)含子C.它的編碼區(qū)有多個(gè)外顯子和一個(gè)內(nèi)含子D.它的編碼區(qū)含有多個(gè)外顯子和內(nèi)含子8)下列哪項(xiàng)是原核生物表達(dá)調(diào)控的特征(9)基因的重要功能是(10)含有細(xì)胞質(zhì)基因的是(染色體 核糖體 線粒體葉綠體 質(zhì)粒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(duì)相對(duì)性狀甲性狀和乙性狀為細(xì)胞質(zhì)遺傳，列四種遺傳符合細(xì)胞質(zhì)遺傳的特點(diǎn)的A.早甲X父乙TFi呈甲性狀B.早甲X父乙TFi呈乙性狀C.早乙X父甲TFi呈甲性狀D.早乙X父甲TFi呈乙性狀A(yù).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.R