2006年高考生物第一轮总复习讲座之六
【教学内容】
第三章：遗传与基因工程
第一节：细胞质遗传 第二节：基因的结构。
【重点与难点】
重点：细胞质遗传的特点和形成这些特点的原因，原核细胞和真核细胞的基因结构。
难点：细胞质遗传在实践中的应用，原核细胞和真核细胞在基因结构上的区别。
【延伸与拓展】
第一节：细胞质遗传
人们在研究细胞核内染色体上的基因传递方式时发现了遗传的三大规律。那么，细胞质内的基因（位于线粒体与叶绿体的DNA上面）传递方式及特点是怎样的呢？
一、细胞质遗传的特点
典型实例：紫茉莉质体的遗传
紫茉莉的叶片中有两种类型质体即：
叶绿体：含有叶绿素、呈绿色
紫茉莉的质体
白色体：无色素、白色
而紫茉莉的枝条有三种：绿色、白色、花斑色（绿、白相间），它们所含有的质体如下：
枝条类型 绿色 白色 花斑色
质体种类 叶绿体 白色体 叶绿体白色体
柯伦斯经过多年的杂交实验，结果如教材P43表3－1，其中“接受花粉的枝条”是母本，“提供花粉的枝条”是父本，由表中所列结果可以发现这样的规律：无论父本是何种性状，F1总是表现出母本的性状，我们把这样的遗传现象称为母系遗传，也有学者称为偏母遗传。
此后的许多学者在其他生物的杂交实验中，也发现了类似现象。如藏报春、玉米、棉花、天竺葵、菜豆的叶绿体遗传；水稻、高粱的雄性不育遗传以及微生物中的链孢霉线粒体遗传。
二、母系遗传的细胞学基础
我们知道在卵细胞中含有大量的来自母方的细胞质，而精子中只含有响晴的来自父方的细胞质，在受精时，精子只是其细胞核部分进入了卵细胞中，而来自父方的细胞质很少甚至不能进入卵细胞。因此，由受精卵发育成的F1，其细胞质中的遗传物质几乎全部来自母方，所以在F1中，受细胞质内遗传物质控制的性状遗传――细胞质遗传总是表现妯母本的性状，即母系遗传。
三、母系遗传的特点（与核遗传的区别）
第1， F1表现为母系遗传，即正反交的结果不一样；
第2， 杂交后代的表现类型无一定的分离比例（这是由于减数分裂产生生殖细胞时，细胞质中的遗传物质是随机地不均等地分配到生殖细胞中，同时，受精卵在有丝分裂形成新个体时，细胞质也是不均等分裂）。
杂交过程如下图：
受精 受精
由上图可见：亲本产生配子时，细胞核遗传物质均等分配，而细胞质中遗传物质则不均等分配，在F1中，细胞核遗传物质一半来自父方，一半来自母方，所以正反交结果一样；细胞质的遗传物质则来自母方，所以正反交结果就不一样。
四：细胞质遗传在实践中的应用（选学）
水稻雄性不育系的培育过程：
1.在水稻的细胞核中：R－可育，r－不育；在水稻的细胞质中：S－可育，N－不育，水稻能否可育是由细胞核和细胞质基因共同作用的结果（见下表）
细胞质基因 细胞核基因 S N
RR S(RR)雄性可育 N(RR)雄性可育
Rr S(Rr)雄性可育 N(Rr)雄性可育
rr S(rr)雄性不育 N(rr)雄性可育
2. 生产杂交种过程图解 雄性不育系留种图解
在上图中，N(RR)与雄性不育系S(rr)杂交产生的后代S(Rr)是可育的，故称N(RR)为恢复系；
N(rr) 与雄性不育系S(rr)杂交产生的后代S(rr)仍是雄性不育，故称N(rr)为保持系。
在整个生产杂交种的过程中，共用到三种类型即：S(rr)、N(RR)、N(rr)，故将这种生产方法称为“三系法”。
第二节：基因的结构
1、 原核细胞的基因结构
原核细胞的基因结构可下图来表示：
非编码区特别是编码区上游的RNA聚合酶结合位点，可以调控DNA指导蛋白质合成的过程。
原核细胞的基因转录过程如下图：
2、 真核细胞的基因结构
与原核细胞的基因相比，不同的是：真核细胞的编码区是间隔的即编码区由可编码的部分（称外显子）和不可编码的部分（称内显子）相间排列。
其转录过程与原核生物大致相同，所不同的是，它所转录出的RNA同时含有由外显子转录出的部分和内显子转录出的部分，转录结束后，需要将RNA中由内显子转录出的部分剪掉，然后将若干后由由外显子转录出的部分的RNA拼接起来，才能形成完整的mRNA。
3、 人类基因组研究
“人类基因组”是指人体DNA所携带的全部遗传信息。包括1－22号常染色体和X、Y染色体，共24种染色体的24个DNA分子上的遗传信息，这24个DNA分子上构有30亿个碱基对，约有3－5万个基因。
“人类基因组计划”就是分析测定人类基因组的核苷酸序列，其主要任务是绘制出人类基因组的4张图：遗传图(基因在染色体上的位点)、物理图(测量出基因的距离)、序列图(测定基因的碱基排列次序)、转录图(测定基因转录形成RNA时的碱基配对)。参与 这项计划的有六个国家：中国、美国、英国、法国、德国和日本。
研究人类基因组的意义是：各种疾病、尤其是各种病的诊断；进一步了解基因表达的调控机制；细胞的生长、分化和个体发育的机制及生物进化；推动生物高新技术的发展，并产生巨大的经济意义。
【例题精讲】
例1．小鼠的海拉细胞有氯霉素抗性，通过显微操作，将对氯霉素无抗性的小鼠体细胞的核取出，注入去核的海拉细胞中，然后将这一新组合的细胞放到含有氯霉素的培养基中，发现它能够持续分裂。试分析：
（1）控制氯霉素抗性的遗传物质位于细胞的＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（2）上述遗传方式称＿＿＿＿＿＿＿，它的特点是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
解析：本题主要考查细胞质遗传的本质及表现出的特点
由题意可知，小鼠细胞对氯霉素有、无抗性属于一对性状，控制这一相对性状的遗传物质可能位于核中，也有可能位于细胞质中。
本题中将对氯霉素有抗性的海拉细胞的细胞质与氯霉素无抗性的细胞的细胞核重组成一新细胞，它在含有氯霉素的培养基中仍然持续分裂，说明它对氯霉素具有抗性，由此可分析得出决定细胞有无抗性的遗传物质在细胞质中，这种性状的遗传应属于细胞质遗传。至于细胞质遗传的特点也就迎刃而解了。
因此，本题的答案是：（1）细胞质中。（2）细胞质遗传；母系遗传、杂交后代不出现一定的分离比。
例2．人的一种凝血因子基因有186000个碱基对，能够编码2552个氨基酸。
（1） 试计算在凝血因子中，外显子的基因对占全部基因对的比例；
（2） 从此比例中可以得出什么结论？
解析：本题主要考查真核细胞的基因结构和中心法则的有关知识。
由2552个氨基酸可推知，这些氨基酸需要mRNA上的2552╳3个碱基来编码，进而可以推导出基因中参与编码的碱基对数为为7656，而这就是外显子所含有的碱基对数；因此，外显子的比例为：（7656∕186000）╳100%＝4%；在整个基因中，外显子的碱基对数只占4%，说明在真核细胞中，基因结构的复杂性。
因此本题的答案是：（1）4%；（2）在原核细胞中，编码碱基（外显子）所占比例很小，说明真核细胞中基因结构的复杂性。
【练习题】
（1）下列哪组细胞器在遗传上有一定的自主性（ ）
A.细胞核、叶绿体 B.细胞核、线粒体 C.核糖体、叶绿体 D.叶绿体、线粒体
（2）下列与细胞质基因无关的性状为（ ）
A.紫茉莉的花 B.高粱的雄性不育 C.藏报春花的绿叶 D.酵母菌的菌落
（3）在形成卵细胞的减数分裂中细胞质的遗传物质分配特点是（ ）
①有规律分配 ②随机分配 ③均等分配 ④不均等分配
A.①③ B.②③ C.②④ D. ①④
（4）一玉米雄性不育植株用恢复系（基因纯合）花粉授粉，F1的基因型和表现型分别是（ ）
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）一对相对性状甲性状和乙性状为细胞质遗传，下列四种遗传符合细胞质遗传的特点的是（ ）
A. ♀甲╳♂乙→F1呈甲性状 B. ♀甲╳♂乙→F1呈乙性状
C. ♀乙╳♂甲→F1呈甲性状 D. ♀乙╳♂甲→F1呈乙性状
（6）基因是由（ ）
A.编码区和非编码区组成 B.外显子和内含子两部分组成
C.RNA聚合酶结合位点、外显子、内含子组成 D. RNA聚合酶结合位点、外显子组成
（7）真核细胞的一个基因只能编码一种蛋白质，以下说法正确的是（ ）
A.它的编码区有一个外显子和一个内含子 B. 它的编码区一个外显子和多个内含子
C.它的编码区有多个外显子和一个内含子 D. 它的编码区含有多个外显子和内含子
（8）下列哪项是原核生物表达调控的特征（ ）
A.翻译的模板是转录后经加工的mRNA B.转录完毕后再进行翻译
C.转录和翻译同时进行 D.基因表达调控的结果是产生了细胞的分化
（9）基因的重要功能是（ ）
A. 储存、传递遗传信息 B.表达遗传信息 C.能产生突变决定生物性状 D.A.B.C.三项
（10）含有细胞质基因的是（ ）
①染色体 ②核糖体 ③线粒体 ④叶绿体 ⑤质粒
A.① B.③④ C.②③④ D.③④⑤
答案：1.D 2.A 3.C 4.A 5.C 6.A 7.D 8.C 9.D 10.D
向编码区下游移动
向编码区
移动
RNA聚合酶与RNA结合位点分离，并从DNA模板链上脱落，转录结束。
转录：以DNA的一条链为模板合成mRNA。
在编码区上游，RNA聚合酶与RNA结合位点结合。
非编码区 编码区 非编码区
（编码区上游） （编码区下游）
与DNA聚合酶
结合的位点
♀ ♂
S(rr) ╳ N(RR)
(雄性不育系) (恢复系)
S(Rr)
（杂交种、雄性可育）
♀ ♂
S(rr) ╳ N(rr)
(雄性不育系) (保持系)
S(rr)
（雄性不育系）
细胞核基因为Aa，细胞质基因为B 细胞核为Aa，细胞质为b
P
生殖细胞
F1
减数分裂
减数分裂
正 交 反 交
A
a
Aa
b
Aa
B
Aa
b
A
B
aa
b
AA
B
aa
b
AA
B
第1页2006年高考生物第一轮总复习讲座之五
【教学内容】
第二章 光合作用与生物固氮
第一节 光合作用
第二节 生物固氮
【重点与难点】
本讲的重点内容是光能在叶绿体中的转换、提高光合作用的效率，固氮微生物的种类，特别要理解如何联系生产实践，采取合理有效的方法增加农作物的收成。光能的转换、C3植物和C4植物的区别、生物固氮的过程，是本章的难点，但后两点是选学内容，只要知道一下就可以了。
【延伸与拓展】
一、光能在叶绿体中的转换
光能转换成电能 电能转换成活跃的化学能 活跃的化学能转换成稳定的化学能
光能转换色素是处于特殊态的叶绿素a最终电子供体是H2O最终电子受体是NAPP+发生在类囊体、光反应阶段 NADP++2e+H+NADPHADP+Pi+能量ATP发生在类囊体、光反应阶段 ATP和NADPH将能量转换成糖类等的化学能发生在基质、暗反应阶段
二、C3植物和C4植物的光合作用
C3植物的叶肉细胞叶绿体
C3和C4植物叶肉细胞叶绿体 C4植物叶肉细胞叶绿体
C4植物维管束鞘细胞叶绿体
H2O O2
e H+ NADPH 2C3
光 NADP+ 固定 CO2 C4 C4 CO2
还原 C5
光 ATP C3(PEP)
ADP+Pi (CH2O) C3
（丙酮酸）
光反就阶段 暗 反应阶段
C3植物的光合作用
C4植物的光合作用
三、影响光合作用的外界条件
光合作用的指标是光合速度。光合速度通常以每小时每平方米叶面积吸收CO2毫克数表示，一般测定光合速度的方法都没有把叶子的呼吸作用考虑在内，测到的是净的光合作用速度，而总的光合作用速度还要加上呼吸速度，关系式是：
总的光合作用速度=净的光合作用速度+呼吸速度
一般习题当中，通常告知净的光合量(如在实验中测得的数据)，同时也告知呼吸量(如在黑暗中测得的数据)，而要求求的是总的光合量(光合作用所制造的有机物，或所释放的氧气)。
1、光照
光合作用是一个光生物化学反应，所以光合速度随着光照强度的增加而加快。但超过一定范围之后，光合速度的增加转慢，直到不再增加，这是因为光照促进的是光反应过程，而暗反应的能力（CO2、酶的催化效率等）是有限的。光强与光合速度的关系可用下图表示：
注：a点表示光合作用吸收的CO2量与呼吸作用释放的CO2量相等。
b点表示光合作用速度到达饱和点。
虚线曲线表示阴生植物，实线曲线表示阳生植物。
2、二氧化碳
CO2是绿色植物光合作用的原料，它的浓度高低影响了光合作用暗反应的进行。在一定范围内提CO2浓度能提高光合速，CO2浓度达到一定水平之后，光合作用速度不再增加，这是因为光反应的产物有限。CO2浓度与光合速度的关系可用下图表示：
注：实践为C3植物光合速度，虚线为C4植物光合速度。C4植物比C3植物对CO2的利用率高。
3、温度
光合作用中的暗反应是由酶所催化的化学反应，而温度直接影响酶的活性。温度与光合作用速度的关系，实则上就像酶与温度之间的关系，有一个最适温度。
4、矿质元素
矿质元素直接或间接影响光合作用。例如：
N：是构成叶绿素、酶、ATP、NADP+等的元素。
P：是构成ATP、NADP+等的元素。
Mg：是构成叶绿素的元素。
5、水分
水分是光合作用原料之一，缺乏时可使光合速度下降。
6、日变化
白天进行光合作用，一般是中午较高，但在炎热的夏季，中午光合作用速度下降，出现“午休”现象。
4、固氮微生物
（1）共生固氮微生物：如与豆科植物互利共生的根瘤菌。为异养需氧型。
（2）自生固氮微生物：如圆褐固氮菌，独立生活，能分泌生长素。
5、生物固氮过程与氮素循环
生物固氮能在生物体内温和的环境中进行，这是因为固氮生物具有固氮酶。
N2
ATP ADP+Pi C2H2
e + H+ 酶 C2H4
NH3
氮素循环如下图：
【例题精讲】
例1、右图表示在充足光照条件下，温度对藓光合作用量（①②）和呼吸作用量（③）的影响曲线图。这三条曲线是通过测定量而获得的，纵轴与曲线为吸收量，对为发生量。
请回答：
（1）表示总的光合作用量和净的光合作用量分别是曲线[ ]和[ ]。
写出这两者之间的关系式：_________________________________。
（2）这个植物重量增加是在_______0C左右最大。
（3）光合作用和呼吸作用的最适温度是否一致？为什么？
解析：本题是对光合作用与呼吸作用知识理解的综合测试。测定这两种强度大小方法常通过测定单位时间、单位面积（或体积）内CO2或O2的吸收量与发生量获得的。
（1）小题是测试总光合作用量、净光合作用量、呼吸量之间的关系，为总光合作用量，为净光合作用量。两者的关系为：净的光合量=总的光合量-呼吸量。应该指出，一般实验中测得的光合量为净的光合量（也可称为表观或可见光合量），因为植物在光合作用过程中同时发生了呼吸作用。
（2）小题。只要观察曲线的峰在20℃左右，这时植物重量增加最多。
（3）不一致，光合作用最适温度在20℃—30℃，而呼吸作用的最适温度在35℃以上，这是因为这两个生理活动中不同的酶促反应的最适温度上有差异。
例2、写出三种与光合作用有关的矿质元素的元素符号及它们在光合作用中的作用。
元素：____________，作用____________。
元素：____________，作用____________。
元素：____________，作用____________。
[解析]本题较灵活，以高等教育中相关的专业知识为依据，来测试学生对光合作用与矿质元素知识的综合运用能力。虽然教材对这个问题没有明确答案，但是凭学生所学知识是可以回答出来，这是高考名题的思维方式。回答本题的关键一是要求答出矿质元素，而不是必需元素，不可回答C、H、O；二是要考虑到光合作用过程中必不可少的物质所含的矿质元素，如叶绿素含有Mg，ATP含有P，叶绿素与各种酶含有N。
答案为：Mg叶绿素的成分；P形成ATP需要磷；N叶绿素和各种酶的成分（只答各种酶的成分，不扣分）
应该指出，这是一题开放性题目，因为与光合作用有关的矿质元素很多，为了与高等教材不发生冲突，对本题的标准答案又作了补充，与光合作用有关的矿质元素还有：Mn、K、Fe、S、Cu、Cl，如果答上可参照考答案的分值赋分。
【同步练习】
1、在叶绿体中将光能转变成电能的色素是（ ）
A、叶绿素a B、特殊状态的叶绿素a C、叶绿素b D、全部的色素
2、下列有关叶绿素中光能转变成电能的叙述中，错误的是（ ）
A、最终电子供体是水 B、最终电子受体是NADP+
C、大多数色素吸收和传递光能 D、叶绿素a都是光能转换中心
3、下列有关叶绿体中光合作用过程的能量代谢与物质代谢的描述中，正确的是（ ）
A、在类囊体上发生了光能→电能→活跃化学能的过程
B、ATP与NADP+中贮存了活跃的化学能
C、在光反应阶段发生了光能→电能的过程
D、在暗反应阶段发生了电能→稳定化学能的过程
4、除了下列哪一项之外，其余的都是C4植物叶片结构的特点？
A、维管束鞘细胞具有结构完整的叶绿体
B、维管束鞘细胞较大，排列成“花环型”
C、叶肉细胞具有正常的叶绿体
D、叶片向阳面无栅栏组织
5、在低温度CO2的环境中，下列哪一组植物的生长状况要良好一些（ ）
A、小麦、水稻 B、大麦、大豆 C、高梁、玉米 D、芽豆、马铃薯
6、能够分泌生长素的细菌是（ ）
A、根瘤菌 B、圆褐固氮菌 C、硝化菌 D、乳酸菌
7、将大气中的氮素固定下来的主要是通过（ ）
A、工业固氮 B、电离固氮 C、生物固氮 D、以上都不对
8、下列哪一因素不会影响绿色植物的干物质的积累（ ）
A、CO2 B、温度 C、光照 D、水蒸气
9、对绿色植物光合作用效率最低的光是（ ）
A、红光 B、绿光 C、蓝光 D、紫光
10、在高层建筑物周围生长着的植物，颜色稍稍发黄，不健康，其原因是这种植物一天中的（ ）
A、呼吸量远远大于光合量 B、呼吸量和光合量正好相等
C、光合量略低于呼吸量 D、光合量高于呼吸量
11、写出形成NADPH的反应式 。
12、在一定范围内，增强光照，提高温度，增加CO2浓度均可提高产量。试说明：
（1）增强光照，可使光反应的产物 增多，促进CO2的固定。
（2）提高温度，可提高 ，使光合作用速度增快。
（3）增加CO2浓度可提高作物产量的原因是 。
13、下图表示各种外界条件对植物光合作用速度的影响。（Ⅰ）～（Ⅲ）分别表示光强度，CO2的浓度、温度对光合速度的影响（其余的条件都适合的），（Ⅳ）表示在弱光光下温度对光合速度的影响。请据图作答：
（1）光合作用可分为光反应与暗反应两个过程，光反应阶段必需的外部条件是 ，它可为暗反应提供 ，促进CO2的 ，暗反应是不需要光的反应，但这种反应必需在 的参与下完成的。
（2）（Ⅰ）图中的曲线[ ]段表示光合作用的速度随光强度增加而增加，到了[ ]段则不是如此，原因是 。
（3）（Ⅱ）图中的曲线段上升很快，但到了则几乎不再上升，其原因是 。
（4）（Ⅲ）图的曲线变化的原因是 。
（5）（Ⅳ）图的曲线表示无论温度变化怎样，光合作用速度却没有变化，其原因是 。
（6）除了上述三因素之外，还有哪些影响光合作用速度的因素？请列举两点 。
【练习答案】
1. B 2. A 3. B 4. A 5. C 6. B 7 C 8. D 9. B 10. C
酶
11. NADP+ + 2e + H+ → NADPH
12.(1) NADPH ATP (2)暗反应酶的催化效率 (3) 二氧化碳是光合作用的原材
13.(1)光能 NADPH和ATP 固定 (2)① ② 暗反应能力有限
(3)光反应的产物有限 (4)暗反应酶的催化与温度有关 (5)弱光照下，光反应的产物极少
(6)矿质元素 水分
ATP AOP+Pi
第1页2006年高考生物第一轮总复习讲座之八
【教学内容】
第四章：细胞与细胞工程
【重点与难点】
重点：生物膜在结构和功能上的联系、生物膜系统的概念；
植物组织培养及体细胞杂交、单克隆抗体。
难点：各种生物膜在功能上的联系、植物体细胞杂交及单克隆抗体。
【延伸与拓展】
第四章：细胞与细胞工程
第一节：细胞的生物膜系统
生物膜的概念：细胞膜、核膜以及组成内质网、高尔基体、线粒体等细胞器的膜统称为生物膜。
细胞中具有双层膜的细胞器有：线粒体、叶绿体。
细胞中具有单层膜的细胞器有：高尔基体、液泡、内质网。
细胞中具有单层膜的结构有：线粒体、叶绿体、细胞核。
一、各种生物膜在结构上的联系
1．内质网与核膜的联系
A．内质网膜与外层核膜相连
B．内质网腔与内、两层核膜间的空腔相通
意义：使细胞质与核内物质的联系更加紧密。
2．内质网与线粒体的联系
有些内质网与线粒体外膜相连
意义：由线粒体供给内质网所需要的能量
3．内质网与高尔基体及细胞膜的联系
A．内质网膜产生的小泡可以移动到高尔基体成为高尔基体的一部分
B．高尔基体产生的小泡移动到细胞膜成为细胞膜的一部分
C．细胞膜产生的小泡可以回到细胞质中
上述关系图示如下：
二、生物膜的化学组成
生物膜主要由蛋白质、脂类和少量糖类组成（表现为统一性）；
但在不同的膜中，上述三种物质的含量是有差别的（表现为差异性）。
三、各种生物膜在功能上的联系
科学家用同位素示踪的方法研究了豚鼠胰脏腺细胞分泌物的形成过程，研究出分泌蛋白的合成和运输过程是：
核糖体合成的蛋白质在上述细胞器的运输过程中，主要发生了以下变化：
在以上过程中，都需要由线粒体提供能量，因为在线粒体内膜上含有大量的与有氧呼吸有关的酶。
可见，在细胞内生物膜在结构上相互联系，在功能上既有明确分工，又紧密配合，使细胞能够顺利地完成各项生理功能。
四、生物膜系统
1． 概念：
生物膜是指细胞膜、核膜以及内质网、高尔基体、线粒体等由膜构成的细胞器共同构成的结构体系。
2． 作用：
（1） 使细胞具有一个相对稳定的内环境，并使细胞与周围环境进行物质运输、能量交换、信息传递。
（2） 为酶提供大量的附着位点，为生化反应有序进行创造条件。
（3） 将细胞分成小区室，使生化反应互不干扰。
五、研究生物膜的意义
1． 理论上：阐明细胞生命活动规律。如：蛋白质、糖类和脂类的人工合成和运输。
2． 工业上：人工模拟生物膜功能。如：海水淡化、污水处理。
3． 农业上：改善作物品质。如：抗寒、抗旱、耐盐机理的研究。
4． 医学上：人工膜代替病变器官。如：人工肾中的“血液透析膜”。
第二节：细胞工程简介
概念：细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过某种工程学手段，在细胞整体水平或细胞器水平上，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。
一、植物细胞工程
常用的技术是：植物组织培养和植物体细胞杂交。
理论基础是：植物细胞的全能性。
1．细胞的全能性
概念：细胞的全能性是指生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能。原因是生物体的每一个细胞都含有该物种所特有的全套遗传物质及发育为完整个体所必需的全部基因。
在生物的个体发育中，由于基因在特定时间和空间下选择性地表达而形成不同器官，因此，要实现细胞的全能性，首先必须使生物体的细胞处于离体状态。
2． 植物组织培养
3． 植物体细胞杂交
植物体细胞杂交过程示意图
二、动物细胞工程
常用技术：动物细胞培养、动物细胞融合、单克隆抗体、胚胎移植、核移植。
1．动物细胞培养：
应用：用于生产病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体、细胞移植材料。
2．动物细胞融合
与植物原生质体融合的基本原理相同，诱导融合的方法类似。
常用的融合剂有：聚乙二醇、灭活的病毒等。
应用：制备单克隆抗体。
3． 哺乳动物的胚胎移植
可以快速繁殖优良动物品种、解决人类不育症问题。
4． 核移植
应用于动物的克隆、人类疾病的治疗、保护濒危动物。
5． 单克隆抗体的制备
用途：用于疾病治疗
【例题选讲】
例一：表现型不同的母牛生育出基因型完全相同的小牛。产生这一结果最可能的原因是（ ）
A．试管动物培养 B．胚胎移植
C．胚胎分割移植 D．受精卵移植
解析：本题主要考查动物细胞工程的有关知识。
表现型不同的母牛，其基因型一定不同，生育出基因型完全相同的小牛，根据题目给出的选项，很可能是将胚胎分割移植，因为胚胎时期的细胞具有较高的全能性。该技术可使牛快速繁殖。
因此，本题的答案是：C。
【同步练习】
1、 选择题：
1．植物细胞表现出全能性的必要条件是（ ）
A．给予适宜营养和条件 B．导入其他植物细胞的基因
C．脱离母体后，给予适宜的营养 D．将成熟筛管的细胞核移植到去核的卵细胞内
2．生物体内的细胞没有表现出全能性，原因是（ ）
A．细胞丧失了全能性 B．基因表达有选择性
C．基因发生了变化 D．不同细胞的基因不同
3.下列物质中属于分泌蛋白的是（ ）
①肠肽酶 ②抗体 ③载体 ④氧化酶 ⑤性激素 ⑥胰岛素
A．①②③④ B．②③⑤⑥ C．①②⑥ D．只有①④
4．下列有关生物膜的叙述，不正确的是（ ）
A． 各种生物膜的化学组成和结构完全相同
B． 不同细胞器或细胞结构的生物膜之间是可以相互转变的
C． 生物膜的研究已经深入到分子水平
D．细胞内的生物膜既各司其职，又相互协作，共同完成细胞的生理功能
5．在不损伤高等植物细胞内部结构的情况下，下列哪种物质适合于除去细胞壁（ ）
A．蛋白酶 B．盐酸 C．淀粉酶 D．纤维素酶
6．动物细胞融合和植物原生质体融合决定于（ ）
A．细胞膜的流动性 B．细胞膜的选择透过性
C．细胞质的流动性 D．细胞质中酶的活性
7．植物细胞工程通常采用的技术手段有植物组织培养和植物体细胞杂交等，这项技术的理论基础是（ ）
A．植物细胞能进行有丝分裂 B．植物细胞的结构是完整的
C．植物体的生命活动受激素调节 D．植物细胞具有全能性
8．在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织过程中，下列哪一项是不需要的（ ）
A．消毒灭菌 B．适宜的温度 C．充足的光照 D．适宜的养料和激素
9．为了使培养的动物组织细胞分散开，以便制成一定浓度的细胞悬浮液，选来的动物组织应先用下列哪种物质处理（ ）
A．胃蛋白酶 B．胰蛋白酶 C．盐酸 D．胰脂肪酶
10．哺乳动物如牛是人类生活中的一种重要的肉制品、皮毛制品的原料来源，但哺乳动物妊娠时间长，每胎产仔少，繁殖速度比较慢。要加快优良种畜的繁殖速度，目前最好采用的方法是（ ）
A．动物细胞培养 B．胚胎移植 C．动物细胞融合 D．核移植
2、 分析说明题
下图是植物体细胞杂交过程示意图，据图分析回答：
1． 图中①过程是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，目前最常用的方法是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
2． ②过程的发生，必须进行＿＿＿＿＿＿＿，其方法有＿＿＿＿＿法和＿＿＿＿＿＿法。
3． 融合后的原生质体会再生出细胞壁，新的细胞壁的产生与细胞内的＿＿＿＿＿＿（细胞器）有关。
4． ③和④过程是一个＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿的过程，在该过程中，细胞分裂主要方式是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
【练习答案】
一、1.C 2.B 3.C 4.A 5.D 6.A 7.D 8.C 9.D 10.B
二、1．去掉细胞壁；酶解法
2.人工诱导；物理；化学
3.高尔基体
4.脱分化；再分化；有丝分裂
原生质体A
①
①
植物细胞B
植物细胞A
③ 细胞分裂
单克隆抗体
从培养液提取
从腹水提取
体外培养
体内培养
培养基
选择培养细胞
细胞培养
杂交瘤细胞
骨髓瘤细胞
B淋巴细胞
抗原注入小鼠体内
分离
细胞融合
注入小鼠
50代后
细胞系
细胞株
传代培养
细胞培养（原代培养）
胰蛋白酶处理
剪碎
幼龄动物组织
10代左右
杂种植株
愈伤组织
分化发育
细胞分裂
杂种细胞
再生出细胞壁
杂合的原生质体
原生质体融合
原生质体B
原生质体A
去掉细胞壁
去掉细胞壁
植物细胞B
植物细胞A
发育
再分化
脱分化
植物体
根、芽
愈伤组织
离体的植物器官、组织或细胞
释放蛋白质
（细胞膜）
包裹蛋白质
（高尔基体）
再加工蛋白质
（高尔基体）
包裹蛋白质
（内质网）
加工蛋白质
（内质网腔）
合成蛋白质
（核糖体）
核糖体
内质网
高尔基体
细胞膜
细胞膜
小泡
高尔基体
小泡
内质网膜
原生质体B
②
杂合的原生质体
再生出细胞壁
杂种细胞
④
愈伤组织
杂种植株
第1页2006年高考生物第一轮总复习讲座之七
【教学内容】
第三章：遗传与基因工程
第三节.基因表达的调控 第四节.基因工程简介
【重点与难点】
重点：原核生物基因表达调控的原理，基因操作的工具和基本步骤。
难点：原核生物基因表达调控的原理，限制酶和运载体的作用及基因操作的基本步骤。
【延伸与拓展】
第三节：基因表达的调控
生物体的每一个细胞中都含有本物种的一整套基因，因此，多细胞生物体的每个细胞都具有能够将它所具有的每个基因都表达出来、并且发育成一个完整的生物体的潜能，这就是细胞的全能性。但生物细胞内的一整套基因并不是同时都在表达，这是因为，在细胞内存在着对基因表达的调控机制，基因能够有序地表达。
一、原核生物基因表达的调控
实验现象：将大肠杆菌接种到无葡萄糖而只有乳糖培养基中，大肠杆菌就会合成并分泌出大量的“半乳糖苷酶”，这种酶可以将培养基中的乳糖分解成葡萄糖和半乳糖，从而加以利用。如果将大肠杆菌生活环境中的乳糖除去，半乳糖苷酶的合成就立即停止。
结果分析：大肠杆菌这种原核生物是否能够合成半乳糖苷酶，取决于周围环境中有无乳糖。而半乳糖苷酶的合成是受特定的基因――半乳糖苷酶基因来控制的。因此，乳糖诱导了半乳糖苷酶基因的表达，从而合成了分解乳糖的半乳糖苷酶。那么，这个调控过程到底是怎样的呢？
基因表达的调控机理：在大肠杆菌的DNA分子上，与乳糖代谢有关的脱氧核苷酸序列及功能如教材P53图3－12，其调控流程如下：
通过大肠杆菌乳糖代谢的调控过程，可以看出其对环境的适应性，这一适应性又称应激性，是生物在长期的进化过程中形成的，由遗传物质决定的。
二、真核生物基因表达的调控
真核生物基因的核苷酸序列也分为调控基因和结构基因，这一点是与原核生物相似的，真核生物基因的表达过程亦与原核生物有许多点，但也有区别：
原核生物的基因表达过程为：
真核生物的基因表达过程为：
可以看出，两者的不同点是：原核生物转录产生的mRNA不需加工，直接翻译蛋白质，且边转录边翻译；而真核生物由DNA转录的mRNA则需经加工，形成成熟的mRNA才能翻译成蛋白质，且转录在细胞核中、翻译在细胞质中（核糖体内），因而其转录和翻译有时间与空间上的的分隔。
多细胞的真核生物在个体发育过程中，基因在各个细胞中不是均等地表达，而是有特异性地表达，从而引起细胞的分化，这是由于在多种因素的影响下、在不同的细胞中关闭或开启某些基因所造成的。
第四节：基因工程简介
一、基因工程的基本内容
1. 概念：基因工程又叫做基因工程技术或DNA重组技术，就是按照人类的要求，把一种生物的个别基因复制出来，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。
2. 基因操作的工具：基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工，即对DNA分子进行剪切和拼接其主要工具有：
（1） 基因剪刀：限制性内切酶，简称限制酶。这种酶主要存在于微生物中，由于每种限制酶能识别特定的核苷酸序列，因此，限制酶能在特定的切点上切割DNA分子。
（2） 基因针线：DNA连接酶，用它可以将两个DNA分子的互补的碱基连接起来，同时还要将两个DNA分子的“磷酸—脱氧核糖”连接起来。
（3） 基因运输工具：运载体，借助运载体将外源的目标基因送入受体细胞。作为运载体要符合以下三个条件：第一，能在宿主细胞中复制并稳定地保存；第二，具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接；第三，具有标记基因，便于筛选，质粒、噬菌体及动植物病毒常被用作运载体。
3. 基因操作的步骤：
（1）提取目的基因
（2）目的基因与运载体结合
用同一种限制酶去切割质粒和目的基因，加入DNA连接酶，形成重组DNA分子
（3）将目的基因导入受体细胞
借鉴细菌或病毒侵染细胞的方法来进行。
（4）目的基因的检测和表达
检测：根据受体细胞是否具有某些标记基因判断。
表达：受体细胞表现出特定的性状。
二、基因工程的成果与发展前景
1.基因工程与医药卫生
生产基因工程药品：如，将胰岛素基因导入大肠杆菌，来生产胰岛素。
基因诊断与治疗： 用带同位素或荧光标记的DNA做探针，利用DNA分子杂交原理检测被测标本的遗传信息，来检测病症。
2.基因工程与农牧业、食品工业
农业： 获得高产、稳产、品质优良的农作物，如：向日葵豆
培育抗逆性的作物品种，如：抗虫棉
畜牧养殖业：改善动物的优良品种，如：超级绵羊
食品工业： 开辟食物来源，如：用大肠杆菌或酵母来生产蛋白
3.基因工程与环境保护
环境监测：用DNA探针检测饮用水中的病毒含量
净化环境：用假单孢杆菌分解石油
【例题精讲】
例一． 在大肠杆菌的乳糖代谢中，若调节基因突变，造成阻抑物缺乏，与乳糖分解代谢有关的酶能合成吗？为什么？若启动子或操纵基因突变，结果如何？
解析：本题主要考查原核生物基因表达调控的知识。
当阻抑物缺乏时，无论是否有乳糖，均不会阻抑RNA聚合酶与启动子的结合，因此，结构基因可以工作，合成与乳糖分解代谢有关的酶。
若启动子发生突变，无论阻抑物是否与操纵基因结合，RNA聚合酶都不能与启动子的结合，因此结构基因无法工作，不能合成与乳糖分解代谢有关的酶。
若操纵基因突变，则阻抑物无法与之结合，因此，RNA聚合酶随时可以与启动子的结合，使结构基因工作，合成与乳糖分解代谢有关的酶。
因此，本题的答案是：能；因阻抑物缺乏时，RNA聚合酶随时可以与启动子的结合，而使结构基因转录成mRNA，进而翻译成蛋白质，即产生乳糖分解代谢有关的酶；启动子发生突变，则不能合成与乳糖分解代谢有关的酶；若操纵基因突变，能产生与乳糖分解代谢有关的酶。
例二． 下列关于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限制酶、连接酶和运载体
B. 所有限制酶都只能识别同一种按规定的核苷酸序列
C. 选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细胞繁殖快
D. 只要目的基因进入了受体细胞就能成功实现表达
解析：本题主要考查有关基因工程中有关操作工具、目的基因表达等知识
基因操作的工具有限制酶、连接酶；一种限制酶只能识别一种核苷酸序列，不同的限制酶识别的核苷酸序列不同；
运载体是运输工具，目的基因进入受体细胞后，只有当受体细胞表达出目标性状，才能说明成功实现基因表达；导入受体细胞中的目的基因是为了表达、生产目的基因转录和翻译的产物，因此，能够快速繁殖是作为受体细胞的重要条件。
因此，本题的答案是：C。
【同步练习】
1、 选择题
1.DNA复制、转录和翻译分别形成（ ）
A.DNA、RNA、蛋白质 B.RNA、DNA、多肽
C.RNA、DNA、核糖体 D.RNA、DNA、蛋白质
2.若基因中四种脱氧核苷酸的排列顺序发生变化，那么这种变化不可能导致（ ）
A.遗传性状的变化 B.遗传信息的变化
C.遗传密码的变化 D.遗传规律的变化
3.如果DNA分子的链中的A＋T/C＋G=a,那么由该DNA转录而成的RNA中A＋U/C＋G的比值为（ ）
A.a B.1/ a C.1 D.（1－1/ a）
4.下列哪项是原核生物基因表达调控的特征（ ）
A.翻译的模板是转录后经过加工的信使RNA B.转录完毕后便进行翻译
C.基因表达调控的结果是产生了细胞分化 D.转录和翻译同时进行
5. 生物的每个细胞都含有一整套该物种的基因，对这些基因的表述正确的是（ ）
A.整套基因同时表达 B.每种基因时时开启着
C.可随特定情况开启或关闭某些基因 D.一旦开启就不能关闭
6.在大肠杆菌体内半乳糖苷酶的合成过程中，相关基因的作用顺序是（ ）
A.调节基因、结构基因、操纵基因 B. 调节基因、操纵基因、结构基因
C.结构基因、调节基因、操纵基因 D. 调节基因、操纵基因、启动子、结构基因
7.在真核生物的核糖体上，翻译合成蛋白质的模板信使RNA的来源是（ ）
A.染色体上的DNA直接转录形成mRNA B.剪切掉内含子转录部分的mRNA
C.由内含子转录部分拼接成的mRNA D.由外显子直接转录形成的mRNA
8.实施基因工程的最终目的是（ ）
A.定向提取生物体的DNA分子 B.定向地对DNA分子进行人工剪切
C.在生物体外对DNA分子进行改造 D.定向地改造生物的遗传性状
9.下列哪项不是基因工程中经常使用的用来运载目的基因的运载体
A.细菌质粒 B.噬菌体 C.动植物病毒 D.细菌核区的DNA
10.将牛的生长激素基因和人的生长激素基因，用显微注射技术分别注入小鼠的受精卵中，从而获得了“超级鼠”。此项技术遵循的原理是（ ）
A.基因突变 DNA→RNA→蛋白质 B.基因工程 RNA→RNA→蛋白质
C.细胞工程 DNA→RNA→蛋白质 D.基因工程 DNA→RNA→蛋白质
11.应用基因工程技术诊断疾病的过程中必须使用基因探针才能达到检测疾病的目的，这里的基因探针是指
A.用于检测疾病的医疗器械 B.用放射性同位素或荧光分子等标记的DNA分子
C.合成β－球蛋白的DNA D.合成苯丙羟化酶的DNA片断
12.在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补的步骤是
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.基因的检测和表达
二．非选择题
13.下图是科学家根据实验提出的一个真核生物的基因调控系统模型，仔细分析后回答下列问题：
（1）同原核生物大肠杆菌的基因表达机制相比较，图中的整合基因相当于原核生物的＿＿＿＿＿，其功能是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，感受器相当于原核生物的＿＿＿＿＿＿＿＿，它的功能是＿＿＿＿＿。
（2）从图中可看出：真核生物的基因调控信号来自体内的＿＿＿＿＿＿＿＿，它和膜上的受体结合后，作用感受基因，从而激活整合基因，整合基因形成的产物可解除感受器对结构基因的抑制，从而开始转录。
【练习答案】
1.A 2.D 3.A 4.D 5.C 6.D
7.B 8.D 9.D 10.D 11.B 12.C
13.（1）调节基因；合成活化物；操纵基因；控制结构基因的转录。（2）激素。
激素—受体复合物
感受基因 整合基因 感受器 结构基因
激活 转录
活化物 mRNA
合成
推测
推测
氨基酸
序列
mRNA
DNA序列
基因
mRNA
单链DNA
蛋白质
合成
反转录
从供体细胞的DNA中分离，如鸟枪法。
方法 反转录法：
人工合成基因
据已知的氨基酸序列合成：
蛋白质
成熟mRNA
初级转录物（mRNA）
DNA
翻译
剪去内含子转录部分
拼接外显子转录部分
转录
DNA
mRNA
蛋白质
翻译
转录
分解乳糖
有乳糖环境
无乳糖环境
转录、翻译
不转录、翻译
产生半乳糖苷酶
不产生半乳糖苷酶
结构基因
结构基因
启动
RNA聚合酶
与启动子（P）结合
RNA聚合酶
不与启动子（P）结合
失去阻抑作用
阻抑作用
与乳糖结合
与操纵基因（O）结合
翻译
阻抑物（蛋白质）
mRNA
转录
调节基因（R）
第1页
