细胞质遗传、基因结构与基因工程

考点一,细胞质遗传,考点,解读,1.,细胞质遗传的特点,2,细胞质遗传的物质基础,1,(,江苏高考改编,),藏报春的叶片有绿色、白色、花斑三种类型，,属于细胞质遗传；花色由一对核基因,R,、,r,控制，基因型,RR,为红色，,Rr,为粉红色，,rr,为白色。,(1),白花、花斑叶片植株,接受花粉，红花、绿色叶片植株,提供花粉，杂交情况如图,a,所示。根据细胞质遗传和细胞核遗传的特点，,向,传递,，而,向,传递,。,的叶片类型可能是,。,(2),假设图,b,中个体自交，后代出现绿色叶片植株花,斑叶片植株白色叶片植株的比例是,_,，这是因为细胞质遗传物质的分离具有,_,的特点；后代出现红花白花植株的比例是,_,。,(3),如下图,A,和图,B,为两种典型的基因结构，则控制藏报春花,斑叶的基因应如,_(,图,A,、,图,B),所示。,解析,(1),藏报春的叶片类型的遗传属于细胞质遗传，表现为母系遗传，子代的遗传物质绝大部分来自母本，花色由一对核基因控制，则父本、母本各传一半给子代，因此，母本,传递给子代,的既有细胞核遗传物质，也有细胞质遗传物质，父本,传递给子代,的只有细胞核遗传物质；由于作母本的,叶片类型为花斑，因此后代叶片类型可能有绿色叶片、花斑叶片、白色叶片三种。,(2),由于个体,为花斑，在母本减数分裂产生配子时，细胞质中控制叶片类型的基因分配是随机不均等的，不像核基因那样有规律地平均分配，因,科目三考试,科目,3,实际道路考试技巧、视频教程,科目四考试,科目四模拟考试题,C1,科目四仿真考试,此，后代的各种表现类型的比例是不定的；,由核基因控制的花色,Rr,自交，后代有三种基因型,AAAaaa,121,，,AA,表现为红色，,aa,表现为白色，因此后代红花,白花植株,11,。,(3),图,A,所示基因结构中编码区是连续的应为原核细胞基因结构，图,B,所示基因结构，其编码区是间隔的，不连续的应为真核细胞基因结构。藏报春花斑叶基因应属真核细胞的基因，结构与图,B,符合。,答案,(1),细胞核和细胞质遗传物质细胞核遗传物质绿色叶片、花斑叶片、白色叶片,(2),不定的随机不均等,11,(3),图,B,1,细胞核遗传与细胞质遗传的比较,比较项目,细胞核遗传,细胞质遗传,区别,遗传物质分布,细胞核中染色体上,DNA,，线状，控制主要性状,线粒体和叶绿体中,DNA,，环状，控制的性状少,遗传,现象,性状有显隐性关系，后代有规律的分离比，不一定与母本相同,母系遗传，无明显显隐关系，后代无规律性状分离比，一定与母本相同,比较项目,细胞核遗传,细胞质遗传,区别,遗传物质的分配,有规律地、均等地分配到子细胞中,随机地、不均等地分配到子细胞中,遗传规律,遵循,不遵循,共同点,都是由,DNA,控制的性状遗传,联系,各自相对独立，又相互依存、相互制约，生物性,状的遗传是细胞质基因和核基因共同作用的结果,2,基因载体归类,(2),确认常染色体遗传与伴,X,遗传,若性状显隐性已知，选择隐性雌性个体,(),与显性雄性个体,(,),杂交，据子代性状表现是否与性别相联系予以确认。,隐性性状,(),显性性状,(,),可确认基因不在,X,染色体上,(,或确认基因应在常染色体上,),若雄性子代中有显性性状,(,或雌性子代中有隐性性状,),若性状显隐性是未知的，则可设计正反交实验确认基因在常染色体上，还是在,X,染色体上,正反交结果相同时，基因位于常染色体上，正反交结果不同时，基因位于,X,染色体上。,考点二,基因的结构,考点,解读,1.,真核细胞和原核细胞的基因结构,2,人类基因组研究,2,下列真核生物细胞基因结构示意图中，属于编码序列,的部分和变异后会导致该基因关闭的部分分别是,(,),A,df,c,B,ceg,a,C,ceg,b D,abdfh,a,解析,本题以基因的结构为核心命题点，考查编码序列与非编码序列、,RNA,聚合酶结合位点、基因突变及转录等知识点。真核细胞基因结构中的非编码区和编码区的内含子属非编码序列，编码序列只有编码区中的外显子,ceg,。,a,是,RNA,聚合酶结合位点，一旦变异将不能被,RNA,聚合酶所识别，导致该基因关闭，故,B,正确。,答案,B,原核生物的基因和真核生物基因结构的比较,原核生物基因结构,真核生物基因结构,基因结构图示,特点,编码区是连续的，没有内含子和外显子之分，结构简单,编码区是间隔的，不连续的。有外显子和内含子之分，结构复杂,原核生物基因结构,真核生物基因结构,相同点,细胞中的,DNA,分子的核苷酸序列分为编码区和非编码区两部分,非编码区都有调控作用,编码区上游的非编码序列中均含,RNA,聚合酶结合位点,考点三,基因工程,考点,解读,1.,基因操作的工具,2,基因操作的基本步骤,3,基因工程的成果和发展前景,3,(2010,浙江高考,),在用基因工程技术构建抗除草剂的转,基因烟草过程中，下列操作错误的是,(,),A,用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸,B,用,DNA,连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体,C,将重组,DNA,分子导入烟草原生质体,D,用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞,解析,本题考查基因工程的工具和基本操作步骤，意在考查对基因工程技术基本过程的理解及应用于实际生产生活中的能力。限制性核酸内切酶切割的是,DNA,，而烟草花叶病毒的遗传物质为,RNA,；目的基因与载体的连接由,DNA,连接酶催化连接；受体细胞为植物细胞，所以可以是烟草原生质体；目的基因为抗除草剂基因，所以筛选的时候应该用含除草剂的培养基筛选转基因细胞。,答案,A,1,基因工程操作的工具,工具,需注意的问题,基因的剪刀,限制酶,主要存在于微生物体内,特性：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切割位点上切割,DNA,分子,基因的针线,DNA,连接酶,作用：将两条,DNA,末端之间的缝隙连接起来,连接的部位：脱氧核糖与磷酸之间的磷酸二酯键,(,梯子的扶手,),，而不是氢键,(,梯子的踏板,),工具,需注意的问题,运输工具,运载体,具备条件：,a.,能够在宿主细胞内复制并稳定地保存；,b.,具有多个限制酶切割位点，以便与外源基因连接；,c.,有标记基因，便于进行筛选,运载体种类：质粒、噬菌体和动植物病毒等,质粒：最常用的运载体，存在于细菌和酵母菌内，是很小的环状,DNA,。它的存在与否对宿主细胞的生存没有决定性作用，但质粒的复制可在宿主细胞内完成,2.,基因工程操作的基本步骤,步骤,相关知识,提取目,的基因,直接分离基因：常用鸟枪法，操作简单、具有一定的盲目性。,人工合成基因：,a.,反转录法，,mRNA,DNA,；,b.,人工合成法：由已知的氨基酸序列,mRNA,序列,基因的核苷酸序列,以单核苷酸为原料合成目的基因,步骤,相关知识,目的基因与运载体结合,一般用同种限制酶切割目的基因和运载体，用,DNA,连接酶将目的基因和运载体连接，构建重组,DNA,分子,将目的基因导入受体细胞,常用受体细胞：大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞等；,用细菌作受体细胞，常用氯化钙处理，增加细胞壁的通透性,步骤,相关知识,目的基因的,检测与表达,导入检测：通过检测标记基因的产物或表现出的特定性状，确定导入是否成功、,表达检测：检测目的基因表达的产物，或个体表现出的特定性状,热点一,细胞质遗传,热点指数,命题点,本热点内容包括细胞质遗传的物质基础、特点及其与细胞核遗传的比较,命题,角度,本考点在高考中多以选择题形式考查细胞质遗传的物质基础及特点，也可与细胞核遗传结合、命制诸如探究质基因核基因的遗传实验设计题,例,1,(2010,四川高考,),果蝇的繁殖能力强、相对性状明显，,是常用的遗传实验材料。,(1),果蝇对,CO,2,的耐受性有两个品系：敏感型,(,甲,),和耐受型,(,乙,),，,有人做了以下两个实验。,实验一,让甲品系雌蝇与乙品系雄蝇杂交，后代全为敏感型。,实验二,将甲品系的卵细胞去核后，移入来自乙品系雌蝇的体细胞核，由此培育成的雌蝇再与乙品系雄蝇杂交，后代仍全为敏感型。,此人设计实验二是为了验证,_,。,若另设计一个杂交实验替代实验二，该杂交实验的亲,本组合为,_,。,(2),果蝇的某一对相对性状由等位基因,(N,、,n),控制，其中一个,基因在纯合时能使合子致死,(,注：,NN,、,XnXn,、,XNY,等均视,为纯合子,),。有人用一对果蝇杂交，得到,F1,代果蝇共,185,只，其中雄蝇,63,只。,控制这一性状的基因位于,_,染色体上，成活果蝇的基因型共有,_,种。,若,F,1,代雌蝇仅有一种表现型，则致死基因是,_,，,F,1,代雌蝇的基因型为,_,。,若,F,1,代雌蝇共有两种表现型，则致死基因是,_,。让,F,1,代果蝇随机交配，理论上,F,2,代成活个体构成的种群中基因,N,的频率为,_,。,解析,本题主要考查核移植、细胞质遗传、基因位置的判断，细胞质遗传不符合孟德尔遗传定律。,(1),实验二是通过核移植直接证明,CO,2,耐受型个体受细胞质基因的控制；,验证细胞质遗传常采用正反交法，即：可通过,CO,2,耐受型,()CO,2,敏感型,(,),替代实验二。,(2),由于,F,1,雌、雄果蝇数目有明显差异，所以控制这一性状的基因位于,X,染色体上，存活的果蝇有三种基因型。,若,F,1,代雌蝇仅有一种表现型，则致死基因为,n,，,F,1,代雌蝇的基因型为,X,N,X,N,、,X,N,X,n,。,若,F,1,代雌蝇有两种表现型，则致死基因为,N,。,让,F1,代果蝇随机交配,(,：,1/2X,N,X,n,、,1/2X,n,X,n,，,：,X,n,Y),，则理论上,F,2,代中果蝇的基因型及比例为：,1/4X,N,X,n,、,3/4X,n,X,n,3/4X,n,Y,、,1/4X,N,Y(,致死,),，因此,F,2,代存活果蝇种群中果蝇的基因型及比例为：,1/7X,N,X,n,、,3/7X,n,X,n,、,3/7X,n,Y,，所以,F,2,代存活果蝇种群中,N,基因的频率为：,1/7(1/72,3/72,3/7),1/11,。,(1),母系遗传机制：受精卵中的细胞质几乎全来自,“,卵细胞,”,。,(2),子代不呈现一定分离比的原因：细胞质基因不像核基因那样有规律地向子细胞分配，而是,“,随机地,”,、,“,不均等地,”,分至子细胞。,(3),确认质遗传结果时，只需瞄准,“,母方,”,，不必顾及,“,父方,”,。,1,请看下表中的信息，关于表格中的相关解释中正确的是,(,),研究项目,父本,母本,结果,紫茉莉,枝条颜色,白色枝条,绿色枝条,F,1,植株全为绿色,绿色枝条,白色枝条,F,1,植株全为白色,豌豆豆,荚颜色,绿色豆荚植株,黄色豆荚植株,母本植株上所结豆荚全为黄色,黄色豆荚植株,绿色豆荚植株,母本植株上所结豆荚全为绿色,A,决定紫茉莉枝条颜色和豌豆豆荚颜色的基因都位于叶,绿体中,B,紫茉莉枝条颜色遗传为质遗传，,F,1,表现母系遗传特点，,豌豆豆荚颜色遗传为核遗传，但豆荚是由子房壁发育来的，其性状与母本相同,C,紫茉莉绿色枝条基因与白色枝条基因，豌豆黄色豆荚,基因与绿色豆荚基因各为一对等位基因，分别位于各自同源染色体的相同位置上,D,紫茉莉枝条颜色遗传和豌豆豆荚颜色遗传都不会出现,一定的分离比,答案：,B,解析：,决定紫茉莉枝条颜色的基因位于叶绿体中，而决定豌豆豆荚颜色的基因在细胞核内。质基因没有相对应的等位基因。质基因控制的性状,(,紫茉莉枝条颜色,),的遗传不会出现一定的分离比，而核基因控制的性状,(,豌豆豆荚颜色,),的遗传会出现一定的分离比。,热点二,基因的结构,热点指数,命题点,本热点内容包括原核细胞基因结构、真核细胞基因结构及其特点,命题,角度,高考对本考点考查多以选择题形式呈现，重点考查两种基因结构的特点，也可结合基因表达予以考查,例,2,下图为,DNA,分子的一个片段，对此分析不正确的是,(,),.,A,若图中,a,、,c,、,e,、,g,代表四个连续的基因，则,b,、,d,、,f,三,个片段不具有遗传效应,B,若图中,a,、,c,、,e,、,g,代表四个连续的基因，则这四个基,因共用一个,RNA,聚合酶的结合位点,C,若该图中,X,代表一个基因，,Y,代表该基因的编码区，则,b,位于编码区上游,D,若该图中,X,代表,珠蛋白基因，,Y,代表该基因的编码区，,则镰刀型细胞贫血症的突变位点位于,c,或,e,或,g,中的一个片段中,解析,基因是具有遗传效应的,DNA,片段，,b,、,d,、,f,三个片段是位于基因之间的片段，因此不是基因，则不具有遗传效应；基因是遗传的基本单位，每个基因都有独立的,RNA,聚合酶的结合位点；若,X,代表一个基因，,Y,代表该基因的编码区，则,a,应该是,RNA,聚合酶结合位点，,c,、,e,、,g,代表外显子，,d,、,f,代表内含子，因此,a,、,b,位于编码区上游，,h,位于编码区下游；镰刀型细胞贫血症是由,珠蛋白中的一个氨基酸被替换所致，因此突变应发生在编码区的外显子区段。,答案,B,非,“,编码序列,”,与,“,非编码区,”,的关系,(1),非编码序列即不能编码蛋白质的序列，但非编码序列,仍属基因的内部结构，不同于无遗传效应的,DNA,片段,(,基因间区,),。,(2),原核细胞中，非编码序列与非编码区等同。,(3),真核细胞中，非编码序列非编码区编码区中,“,内,含子,”,。由此可见，非编码区一定是非编码序列，但非编码序列不一定都位于非编码区。,2,图甲是一个典型的真核细胞基因结构示意图，图乙是图甲,中,B,片段的局部，图丙是图甲中,C,片段的局部。下列叙述正确的是,(,),A,图甲的,A,、,B,、,C,片段中任何一处发生碱基对的增添、缺,失或改变都属于基因突变,B,因为起始密码能够决定氨基酸，所以起始密码应该存在,于图甲,B,片段的第一个外显子中,C,如果图乙中,链是转录的模板链，那么,链将无法编码,蛋白质，属于内含子,D,以图丙中,链为模板转录出的,mRNA,的碱基序列应为,GAUCUUAGUCAC,解析：,起始密码属于密码子，应位于,mRNA,上；外显子和内含子属于基因中的结构，不是指单链；因为图丙是图甲中,C,片段的局部，故图丙中,链无转录功能。,答案：,A,热点三,基因工程及其应用,热点指数,命题点,本热点内容包括基因工程概念、内容、操作工具、操作步骤及基因工程应用等,命题,角度,本部分主要考查基因工程的概念、工具和操作过程，命制综合性题目的可能性大，可以联系,DNA,的结构和复制、基因表达、遗传规律、微生物等内容进行综合考查。其发展前景可以体现生物科技的发展，而且能够联系其他生物技术和内容进行综合命题，是应当重视的热点之一,例,3,(2010,全国卷,),下列叙述符合基因工程概念的是,(,),A,B,淋巴细胞与肿瘤细胞融合，杂交瘤细胞中含有,B,淋巴细胞,中的抗体基因,B,将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，获得能产,生人干扰素的菌株,C,用紫外线照射青霉菌，使其,DNA,发生改变，通过筛选获得,青霉素高产菌株,D,自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其,DNA,整合到,细菌,DNA,上,解析,本题考查基因工程的概念，意在考查考生的理解能力。基因工程又叫基因拼接技术或,DNA,重组技术，是一种人为的操作过程。,A,项属于细胞工程；,B,项符合基因工程的概念；,C,项属于诱变育种；,D,项是自然发生的，不是人为操作的，不属于基因工程。,答案,B,(2),几个易混易错点,切取目的基因和运载体一般使用同一种限制性内切酶，才能够获得相同的黏性末端。,人工合成法获得的目的基因，只具有原目的基因的外显子部分。真核生物的目的基因一般通过人工合成的方法得到。,限制性内切酶和,DNA,连接酶都作用于磷酸二酯键，限制性内切酶是把磷酸二酯键切开，,DNA,连接酶是磷酸二酯键形成。,DNA,连接酶是连接两个,DNA,双链片段，可同时建立梯子扶手两臂上的,3,5,磷酸二酯键，而,DNA,聚合酶则是将单个脱氧核苷酸连接到一条原有单链上，每次可建立一个,3,5,磷酸二酯键。,3,限制酶,Mun,I,和限制酶,Eco,R I,的识别序列及切割位点分别,是,CAATTG,和,G,AATTC,。下图表示四种质粒和目的基因，其中，箭头所指部位为酶的识别位点，质粒的阴影部分表示标记基因。适于作为图示目的基因运载体的质粒是,(,),解析：,C,、,D,中经酶切割之后会破坏标记基因，不可作为基因运载体；,B,中没有标记基因，也不能作为基因运载体。,答案：,A,