生命的物质基础、结构基础、细胞及细胞工程.ppt

2010年高考二轮总复习专题创新设计高考精准预测 生物 目录 生命的物质基础 结构基础 细胞及细胞工程第1讲生命的物质基础第2讲生命的结构基础第3讲细胞的增殖 分化 癌变和衰老第4讲细胞工程 生命的物质基础 结构基础 细胞及细胞工程考纲盘点一 生命的物质基础1 组成生物体的化学元素2 组成生物体的化合物二 细胞 生命活动的基本单位1 细胞的结构和功能 细胞膜的分子结构和主要功能 细胞质基质 细胞器的结构和功能 线粒体 叶绿体 内质网 核糖体 高尔基体 中心体和液泡 细胞核的结构和功能 细胞的生物膜系统 生物膜系统的概念 各种生物膜在结构和功能上的联系 研究生物膜的重要意义 原核细胞的基本结构 2 细胞增殖 细胞周期 有丝分裂 无丝分裂 3 细胞的分化 衰老和癌变 4 植物细胞工程 植物细胞的全能性 植物组织培养 植物体细胞杂交 5 动物细胞工程 动物细胞培养 动物细胞融合 单克隆抗体 知识网络 第1讲生命的物质基础 知识细化回顾1 组成生物体的化学元素 1 最基本的化学元素是C 2 基本元素是C H O N 3 主要元素是C H O N P S 4 占细胞鲜重最多的元素是O 5 占人体细胞干重最多的元素是C 2 元素种类和含量在生物界和非生物界中的关系 1 生物界内部 不同种类的生物之间在元素种类上大体相同 但在元素的含量上相差很大 2 生物界和非生物界之间 组成生物体的化学元素在无机自然界中都可找到 说明生物界和非生物界具有统一性 同种元素在生物体和自然界中含量相差很大 说明生物界和非生物界具有差异性 3 水的含量及功能 1 水的含量 水是细胞中含量最多的化合物 但在不同种类的生物体中 水的含量差别较大 在同一生物的不同组织 器官中 水的含量也不相同 2 水的功能 结合水是细胞结构的重要组成成分 自由水是细胞内的良好溶剂 参与化学反应 运输营养物质和代谢废物等 4 常见糖类的功能特性 1 参与生物遗传物质组成的糖是脱氧核糖 核糖 2 能与新配制的斐林试剂共热生成砖红色沉淀的糖是葡萄糖 果糖 麦芽糖等 3 组成高等植物细胞分裂末期细胞板的糖是纤维素 存在于动物细胞质中的重要储存能量的糖是糖元 5 脂质的种类和功能 1 合成脂蛋白的重要原料是磷脂 也是构成生物膜的重要成分 2 皮肤生发层细胞中经紫外线照射 由一种物质转化成另一种物质 并能够预防儿童佝偻病发生 此两种物质是胆固醇 维生素D 3 促进动物生殖器官的发育和生殖细胞的生成 激发并维持第二性征的是性激素 6 蛋白质的合成 两分子氨基酸相互结合形成一分子二肽 失去一分子水 这种结合方式叫做脱水缩合 其场所是核糖体 该过程在遗传学上称为翻译 直接模板是mRNA 搬运氨基酸的工具是tRNA 7 核酸的种类和组成 核酸的基本单位是核苷酸 DNA和RNA在组成上的不同点是五碳糖和含氮碱基 真核细胞中DNA主要是和蛋白质结合构成染色体 其次存在于线粒体和叶绿体中 要点归纳一 组成生物体的元素与自然界中元素的相互关系1 自然界中的元素与组成生物体的元素的包含关系2 组成生物体的大量元素和微量元素都是必需元素 生物体内可能含有一些非必需元素 即生物体内含有的元素不一定都是组成生物体的元素 3 生物和生物之间以及生物和无机自然界之间在元素的种类上都具有统一性 在元素的含量上都具有差异性 生物界和非生物界在元素种类上的统一性 保障了生物群落和无机环境间的物质循环 二 运用 元素 的观点分析问题1 从化合物的元素组成分析其代谢产物糖类 脂质 蛋白质的组成元素中都含有C H O三种元素 可推知其代谢产物中都有CO2和H2O 蛋白质中还含有N元素 故其代谢产物中还有尿素 2 从元素含量上分析物质氧化分解时释放能量的多少脂肪中氧的含量少于糖类 而氢的含量多于糖类 因此 等质量的脂肪和糖类彻底氧化分解时 脂肪消耗的氧气较多 释放的能量也更多 3 同位素标记法在实验中的应用利用同位素标记法 可以证明光合作用释放的氧全部来自于水 此外 还可用于证明根吸收的矿质元素是通过导管向上运输的 在噬菌体侵染细菌实验中 证明DNA是遗传物质 证明DNA的半保留复制方式 验证分泌蛋白的合成 运输和分泌途径 4 从元素的功能分析光合作用与人体健康 特别提醒 光合作用的反应物和产物中都不包含N P K Fe 它们是通过影响酶 ATP和叶绿体的组成或产物的合成及运输来影响光合作用的速率的 三 生物体内水和生物代谢的关系1 生物体内水的存在形式 功能及两者关系 2 生物含水量的特点 1 不同种类的生物含水量不同 这与其生活环境有关 2 同一种生物的不同组织 器官含水量不同 这与其代谢强度有关 3 生物体在不同的生长发育期 含水量也不同 幼儿含水量多于成年人 在衰老的细胞中水分减少 细胞萎缩 植物幼嫩部分比老熟部分含水量多 3 细胞中产生水和利用水的结构及生理过程 1 细胞中产生水的结构及生理过程 叶绿体基质中 暗反应 线粒体中 有氧呼吸第三阶段O2 H H2O 核糖体中 氨基酸脱水缩合氨基酸水 多肽 植物高尔基体上 葡萄糖纤维素 水 动物肝脏和肌肉 葡萄糖糖元 水 细胞核中 DNA复制脱氧核苷酸DNA H2ODNA转录产生mRNA核糖核苷酸RNA H2O 叶绿体基粒 线粒体 细胞质基质中ADP PiATP H2O 2 细胞中利用水的生理过程 光合作用的光反应 H2OO2 H 有氧呼吸第二阶段 C3H4O3 H2OCO2 H ATP ATP水解 ATP H2OADP Pi 能量 糖元分解 糖元 水葡萄糖 大分子有机物的消化 水解 特别提醒 无论是何种细胞 其含量最多的化合物都是水 一个细胞失去一定量的自由水 只影响其代谢速率 而不会损伤细胞 但若失去的是结合水 则会损伤细胞 如种子贮存前 通过晾晒降低其自由水含量 利于贮存 如烘干种子使结合水流失 则种子的胚就会死亡 四 糖类和脂质的比较 特别提醒 在动物体内 糖类可以大量转化成脂肪 而脂肪只能少量转化成糖类 脂肪和糖类的组成元素都只有C H O 前者的分子组成中H O 2 1 而糖类中H O 2 1 所以在有氧呼吸中 等质量的脂肪消耗的O2比糖类多 提供的能量也多 五 蛋白质和核酸的区别 联系及有关计算1 区别 2 联系 1 核酸控制蛋白质的合成 2 DNA多样性 蛋白质多样性和生物多样性的关系 3 两者均存在物种特异性 因此可从分子水平上为生物进化 亲子鉴定 案件侦破等提供依据 3 有关计算 1 蛋白质中的肽键数 缩合中产生的水分子数 氨基酸分子数 肽链数 2 M蛋白质 M氨基酸 M水 氨基酸个数 氨基酸 水分子数 18 3 有关蛋白质中游离的氨基 NH2 或羧基 COOH 的计算在一个蛋白质分子中 游离的 NH2或 COOH可能存在的部位是肽链的两端 一端是 NH2 另一端是 COOH 和R基 至少含有游离的 NH2或 COOH数 肽链数 游离的 NH2或 COOH数目 肽链条数 R基中含有的 NH2或 COOH数 4 氨基酸数目与相应核酸的碱基 核苷酸 数目的对应关系 特别提醒 在基因结构中 只有编码区 原核生物 或编码区的外显子 真核生物 才能编码蛋白质 因此 上述关系只能理解为含n个氨基酸的蛋白质 至少需核糖核苷酸和脱氧核苷酸数分别为3n和6n 以DNA为遗传物质的生物 其蛋白质结构由DNA 基因 决定 而以RNA为遗传物质的生物 其蛋白质结构由RNA决定 六 几种有机物的鉴定 例1 2008年江苏高考题 下列各组物质中 由相同种类元素组成的是 A 胆固醇 脂肪酸 脂肪酶B 淀粉 半乳糖 糖原C 氨基酸 核苷酸 丙酮酸D 性激素 生长激素 胰岛素 解析 考查化合物的元素组成 A选项中胆固醇属于脂类 主要含C H O三种元素 而脂肪酶本质属于蛋白质 至少含有C H O N四种元素 B选项中三种物质均为糖类 含有C H O三种相同的元素 C选项中氨基酸至少含有C H O N四种元素 而核苷酸含有C H O N P五种元素 D选项中性激素属于脂类 主要含C H O三种元素 而胰岛素本质属于蛋白质 至少含有C H O N四种元素 因此选B 答案 B 例2 2008年广东理基 核酸是细胞内携带遗传信息的物质 以下关于DNA与RNA特点的比较 叙述正确的是 A 在细胞内存在的主要部位相同B 构成的五碳糖不同C 核苷酸之间的连接方式不同D 构成的碱基相同 解析 核酸是所有生物的遗传物质 可以分为DNA和RNA两大类 具体比较见下表 两种核酸的核苷酸之间的连接方式 磷酸二酯键 是相同的 所以在题目所给出的选项中 只有B选项是正确的 答案 B 例3 2009年上海理综 生物学知识中有很多互相关联的概念 我们可以用图来形象地表示这些概念间的关系 下列各项符合右图所示关系的是 A 抗体 载体 蛋白质B 群落 生境 生态系统C 神经元细胞体 神经元树突 神经元轴突D 细胞膜 细胞质 细胞核 解析 图中显示 和 并列独立 但又有共同部分 所以满足条件的是选项A 抗体和载体结构不同 但是有共同属性蛋白质 答案 A 例4 2008年宁夏理综 已知蛋白质混合液中硫酸铵浓度的不同可以使不同种类的蛋白质析出 或沉淀 随着硫酸铵浓度增加 混合液中蛋白质析出的种类和总量增加 下表是某蛋白质混合液中的不同蛋白质从开始析出到完全析出所需要的蛋白质混合液中的硫酸铵浓度范围 请据表回答 1 若只完全析出甲蛋白 混合液中最合适的硫酸铵浓度应为 2 向该蛋白质混合液中加入硫酸铵溶液 或硫酸铵 使混合液中的硫酸铵浓度达到30 会析出若干种蛋白质 它们分别是 3 通过改变混合液中的硫酸铵浓度 能 不能 从混合液中得到所有的 不含有其他蛋白质的乙蛋白 原因是 4 简要写出从该蛋白质混合液中分离出全部丁蛋白的实验设计思路 5 如果蛋白质析出物中还含有一定量的硫酸铵 可用半透膜除去析出物中的硫酸铵 用半透膜能除去析出物中硫酸铵的原理是 解析 本题主要考查有关实验图表 数据的处理与分析能力 本内容涉及了蛋白质的盐析性质 其原理是 不同浓度的硫酸铵可以使不同种类的蛋白质析出 或沉淀 蛋白质析出的种类和总量随着硫酸铵浓度的增加而增加 可根据这一原理来分离 提取蛋白质 由表中信息可知 只完全析出甲蛋白的最适硫酸铵浓度应为20 使蛋白质混合溶液的硫酸铵浓度达到30 析出的蛋白质分别是甲 乙 丙三种蛋白质 由于乙 丙两种蛋白质析出所需要的硫酸铵浓度范围有重叠 所以不能从混合液中得到不含其他蛋白质的所有的乙蛋白 若要从蛋白质混合液中分离出全部的丁蛋白 其设计思路应该为 向混合液中加入硫酸铵 使混合液的浓度达到35 至38 之间 将甲 乙 丙三种蛋白质全部析出除去并获得溶液 再向保留的溶液中加入硫酸铵 使其浓度 达到40 或以上 析出并保留析出物 丁蛋白 本题还涉及半透膜问题 半透膜具有只允许小分子透过而不允许大分子通过的性质 根据此性质可将析出的蛋白质中的硫酸铵除去 答案 1 20 2 甲蛋白 乙蛋白 丙蛋白 3 不能乙蛋白和丙蛋白析出所需的硫酸铵浓度范围有重叠 4 向该蛋白质混合液中加入硫酸铵溶液 或硫酸铵 使其浓度达到35 或35 硫酸铵浓度 38 范围内的任意一个浓度 分离析出物与溶液 保留溶液 取保留溶液 再加入硫酸铵溶液 或硫酸铵 使硫酸铵在溶液中的浓度达到40 或40 以上 分离析出物与溶液 析出物即为丁蛋白 5 半透膜是一种选择性透过膜 只允许小分子的硫酸铵通过 不允许大分子蛋白质通过 拓展训练1 2009年上海高考题 下列有机化合物中 只含有C H O三种元素的是 A 氨基酸B 核苷酸C 脱氧核糖D 磷脂 解析 氨基酸主要由C H O和N四种元素组成 核苷酸由C H O N和P组成 脱氧核糖是一种五碳糖 只由C H和O组成 磷脂由C H O N和P组成 答案 C2 2009年上海高考题 某蛋白质由m条肽链 n个氨基酸组成 该蛋白质至少有氧原子的个数是 A n mB n 2mC n mD n 2m 解析 由氨基酸的结构通式可知一个氨基酸至少有两个氧原子 形成蛋白质缩合过程中要脱去水 2n n m n m 答案 C 3 2008年天津理综 下列关于蛋白质和氨基酸的叙述 正确的是 A 具有生物催化作用的酶都是由氨基酸组成的B 高等动物能合成生命活动所需的20种氨基酸C 细胞中氨基酸种类和数量相同的蛋白质是同一种蛋白质D 在胚胎发育过程中 基因选择性表达 细胞会产生新的蛋白质 解析 考查蛋白质的相关知识 构成蛋白质的基本单位是氨基酸 人体所必须的氨基酸共有20种 其中有8种是人体不能合成的 必须从食物中获得 称为必需氨基酸 酶的主要成分是蛋白质 还有少量的RNA 蛋白质具有多样性 其原因是构成蛋白质的氨基酸种类 排列顺序 数量以及肽链的空间结构不同 在细胞分化过程中 基因选择性表达 形成不同的mRNA和不同的蛋白质 答案 D 4 2008年广东高考题 请回答以下有关细胞物质组成和功能的问题 1 细胞中含有N元素的生物大分子是 A 核苷酸和糖原B 胰岛素和核酸C 氨基酸和胰高血糖素D 血红蛋白和纤维素 2 细胞中的糖类可以分为3类 其中可以被消化道直接吸收的是 完全由葡萄糖缩合而成的二糖是 3 构成细胞膜的脂质是 和 4 癌细胞转移与细胞膜上 减少有关 解析 本题考查了生物学基础知识 涉及了细胞的组成元素和化合物等 含N元素的分子有核苷酸 胰岛素 核酸 氨基酸 胰高血糖素和血红蛋白 其中含N的大分子有胰岛素 核酸 胰高血糖素和血红蛋白 能被消化道直接吸收的糖是单糖 由两分子葡萄糖构成的二糖是麦芽糖 细胞膜是由蛋白质 磷脂 胆固醇和糖类组成的 答案 1 B 2 单糖麦芽糖 3 磷脂胆固醇 4 糖蛋白 第2讲生命的结构基础 知识细化回顾1 细胞是进行生命活动的基础细胞是生物体结构和功能的基本单位 细胞进行一切生命活动的基础是细胞具有非常精细的结构和复杂的自控功能 2 细胞膜的组成及功能 1 研究细胞膜的化学组成 大都用动物细胞的红细胞等作为研究材料 2 细胞膜主要由磷脂分子和蛋白质分子构成 功能越复杂的细胞膜 蛋白质的种类和数量越多 3 糖蛋白除具有识别作用外 消化道和呼吸道上皮细胞表面的糖蛋白还具有保护和润滑作用 4 细胞膜的结构特点是具有一定的流动性 功能特性是具有选择透过性 3 细胞的生物膜系统生物膜的化学组成相似 基本结构大致相同 内质网膜可与外层核膜 细胞膜 线粒体膜直接相连 在真核细胞的细胞器中 核糖体和中心体不是生物膜系统的组成成分 4 细胞膜的物质运输 1 离子和小分子物质进出细胞主要通过自由扩散和主动运输方式 2 大分子和颗粒性物质进出细胞主要通过内吞和外排作用 5 细胞器的分布及其特性 1 动植物细胞中共有的细胞器有线粒体 内质网 高尔基体 核糖体 2 动物及低等植物特有的细胞器是中心体 3 含有核酸的细胞器是线粒体 叶绿体 核糖体 4 与细胞分裂直接相关的细胞器是核糖体 中心体 高尔基体 线粒体等 5 在光学显微镜下能够观察到的细胞器是线粒体 叶绿体 液泡等 6 染色体的物质组成染色体主要由DNA和蛋白质构成 欲验证两种物质的存在 可分别使用二苯胺试剂和双缩脲试剂 7 原核细胞与真核细胞的比较 1 原核细胞与真核细胞相比最大的区别是没有由核膜包围的细胞核 2 原核细胞细胞壁的主要成分是由糖类与蛋白质结合而成的化合物 而支原体无细胞壁 3 细胞生物所共有的细胞器是核糖体 细菌的遗传物质存在于拟核和质粒中 要点归纳一 生物膜结构及功能上的联系1 生物膜在结构上的联系 1 各种生物膜在结构上大致相同 都由磷脂双分子层构成基本骨架 蛋白质分布其中 2 结构上的联系 2 功能上的联系 以分泌蛋白的合成 加工 运输为例 3 细胞膜功能的物质和结构基础 1 物质运输 磷脂分子和蛋白质分子的流动性 载体蛋白的种类和数量 2 识别功能 糖蛋白 3 信息传递 与激素结合的靶细胞细胞膜表面的受体 与递质结合的突触后膜上的受体 特别提醒 生物膜系统为真核生物特有 生物膜指生物体内的所有膜 生物膜系统指这些膜及具膜细胞器所形成的在结构和功能上相互联系的结构体系 二 验证细胞膜的生理特性1 细胞膜的流动性 1 原因 构成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子是流动的 2 验证实验 利用荧光物质或放射性同位素标记构成细胞膜的蛋白质分子 将已标记的细胞与未标记细胞诱导融合 追踪观察标记的蛋白质分子在融合细胞膜上的分布情况即可证明 2 细胞膜的选择透过性的验证实验 有多个方案 下面仅提供两个方案作为参考 2 含不同矿质元素的培养液 不同植物 测得培养液中各矿质离子的初始浓度 培养一段时间测得实验结束时培养液中各矿质离子浓度 比较同一植物吸收不同矿质离子及不同植物吸收同一矿质离子的情况 得出结论 三 细胞内细胞器的分类归纳 特别提醒 并不是所有的植物细胞都含有叶绿体 同时植物细胞长到一定阶段才有大液泡 细胞核也具有双层膜 但它不属于细胞器 与分泌蛋白有关的结构还有细胞膜和细胞核 分泌蛋白的合成由细胞核中的基因控制 分泌蛋白通过细胞膜的外排作用分泌到细胞外 四 细胞膜 细胞质 细胞核与代谢的关系1 细胞膜与生物代谢 1 控制物质出入细胞 为细胞的生命活动提供相对稳定的内部环境 2 提供细胞识别位点 并完成细胞内外信息跨膜传递 2 细胞质与生物代谢 1 活细胞中的细胞质不断流动 有利于细胞内物质运输和细胞器的移动 从而为细胞代谢提供所需物质和有关条件 2 细胞质基质是活细胞进行新陈代谢的主要场所 为新陈代谢提供所需的物质和一定的环境条件 3 各种细胞器都有其独特的结构和功能 在代谢活动中既各司其职 又相互协调 共同完成复杂的生命活动 3 细胞核与生物代谢 1 细胞核是遗传物质贮存和复制的主要场所 是细胞遗传特性和代谢活动的控制中心 2 细胞核控制细胞质的代谢活动 细胞质为细胞核提供营养和能量 细胞核和细胞质是相互依存的统一整体 特别提醒 原核细胞的细胞膜上有多种酶的结合位点 如呼吸酶 蓝藻的光合酶等 使酶促反应高效有序地进行 细胞的生命活动正常进行的前提条件是细胞结构的完整性 示范解析 例1 2009年山东理综 真核细胞单位面积的核孔数目与细胞类型和代谢水平有关 以下细胞中核孔数目最少的是 A 胰岛细胞B 造血干细胞C 效应B细胞 浆细胞 D 口腔上皮细胞 解析 本题利用题目中的核孔数目与细胞的类型和代谢水平有关的信息 间接考查了选项中各细胞的类型和代谢水平的差异 且据已有的知识可知细胞的代谢越旺盛 则核孔的数目越多 A C中的细胞分别分泌胰岛素 或胰高血糖素 和抗体 代谢旺盛 B中细胞的分裂能力很强 代谢旺盛 只有D为高度分化的细胞 代谢较弱 故而D中的口腔上皮细胞的核孔数目最少 答案 D 例2 2009年广东理基 黄曲霉毒素是毒性极强的致癌物质 有关研究发现 它能引起细胞中的核糖体不断从内质网上脱落下来 这一结果直接导致 A 核仁被破坏B 染色体被破坏C 细胞膜被破坏D 蛋白质合成受到影响 解析 核仁与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关 染色体和细胞膜中都含有蛋白质 而蛋白质是在核糖体上合成的 细胞中的核糖体不断从内质网上脱落下来 这一结果直接导致蛋白质合成受到影响 答案 D 例3 2009年广东A卷 下图所示的细胞可能是 A 酵母细胞B 原核细胞C 动物细胞D 植物细胞 解析 据图可知此细胞只有核糖体一种细胞器 真核生物细胞中还含有线粒体 高尔基体等细胞器 选项A C D都为真核细胞 所以答案为B 答案 B 例4 2009年江苏高考题 细胞作为生命活动的基本单位 其结构和功能高度统一 下列有关叙述正确的是 卵细胞体积较大有利于和周围环境进行物质交换 为胚胎早期发育提供所需养料 哺乳动物成熟的红细胞表面积与体积之比相对较大 有利于提高气体交换效率 小肠绒毛上皮细胞内有大量的线粒体 有助于物质运输的能量供应 哺乳动物成熟精子中细胞质较少 有利于精子运动A B C D 解析 本题考查的是细胞大小与物质交换之间的关系 细胞体积越大 相对表面积越小 细胞与周围环境进行的物质交换越慢 故 错 正确 线粒体是进行有氧呼吸的主要场所 为细胞提供能量 因此 正确 而精子的细胞质大部分都消失 只保留细胞核 利于运动 因此选择B 答案 B 例5甲 乙两图是红枫叶肉细胞和根尖生长点细胞的亚显微结构示意图 请完成下列问题 1 表示根尖生长点细胞的是图 若将两种细胞分别置于30 的蔗糖溶液中 则能发生质壁分离现象的细胞是图 图中结构 起重要作用 中填标号 2 图中标号6所示结构的主要成分是 3 甲 乙两图中具有双层膜结构的细胞器名称是 4 对标号4和标号5所示结构叙述正确的是 A 生理活动中都产生水B 前者有片层结构 后者有嵴C 黑暗条件下 生理活动中都消耗O2D 前者不产生ATP 后者产生ATP 5 细胞进行下列各种生命活动 正常情况下图甲细胞 图乙细胞 填入编号 不增殖 能继续增殖 细胞核DNA只转录不复制 出现染色体结构 有mRNA经核孔进入细胞质中 解析 由甲图中有叶绿体和大的液泡可知 甲为叶肉细胞 乙为根尖分生区细胞 植物细胞成熟后才能发生质壁分离 成熟的标志是有了大的液泡 6为细胞壁 主要成分为纤维素和果胶 植物细胞中有双层膜的细胞器是线粒体和叶绿体 4为线粒体 5为叶绿体 叶绿体有片层结构 线粒体有嵴 线粒体在有氧条件下都要消耗氧气 两者都能产生ATP 叶肉细胞不具有分裂增殖能力 细胞核DNA只转录不复制 转录产生的RNA经核孔进入细胞质中 不会出现染色体和染色质的相互变化 而根尖分生区细胞具备增殖能力 细胞核DNA既转录又复制 答案 1 乙甲 1 大液泡 2 纤维素和果胶 3 线粒体叶绿体 4 A 5 拓展训练1 2009年北京理综 细胞膜在细胞的生命活动中具有重要作用 下列相关叙述不正确的是 A 细胞膜的糖被在细胞间具有识别作用B 细胞膜对膜两侧物质的进出具有选择性C 细胞膜内外两侧结合的蛋白质种类有差异D 载体蛋白是镶在细胞膜内外表面的蛋白质 解析 本题考查了细胞膜的结构和功能特点 细胞膜上的糖被具有识别功能 细胞膜具有选择透过性 对进出细胞膜的物质具有选择性 载体蛋白是跨膜蛋白而不是镶在细胞膜内外表面的蛋白 答案 D 2 2009年上海高考题 下列关于真核细胞结构和功能的叙述中 错误的是 A 抑制线粒体的功能会影响主动运输B 核糖体由RNA和蛋白质构成C 有分泌功能的细胞才有高尔基体D 溶酶体可消化细胞器碎片 解析 主动运输需要载体和能量 能量主要由细胞中的线粒体提供 核糖体是蛋白质形成的场所 由蛋白质和RNA构成 高尔基体在动物细胞中主要与细胞分泌有关 在植物细胞中与细胞分裂有关 并不是只在具有分泌功能的细胞中存在 溶酶体负责细胞内消化 内含多种水解酶 可以将细胞内一些衰老 破裂的细胞器清除掉 答案 C 3 2009年福建理综 下列关于组成细胞化合物的叙述 不正确的是 A 蛋白质肽链的盘曲和折叠被解开时 其特定功能并未发生改变B RNA与DNA的分子结构相似 由四种核苷酸组成 可以储存遗传信息C DNA分子碱基的特定排列顺序 构成了DNA分子的特异性D 胆固醇是构成细胞膜的重要成分 在人体内还参与血液中脂质的运输 解析 肽链的盘曲和折叠构成具有一定空间结构的蛋白质 不同结构的蛋白质 具有不同的功能 因此蛋白质肽链的盘曲和折叠被解开时 其功能肯定发生改变 RNA与DNA的分子结构相似 由四种核糖核苷酸组成 可以储存遗传信息 DNA分子碱基的特定排列顺序构成了DNA分子的特异性 胆固醇是构成细胞膜的重要成分 在人体内参与血液中脂质的运输 所以A不正确 答案 A 4 右图列出了部分细胞器 其中洋葱根尖细胞不含有的细胞器是 A a bB b cC d cD a d 解析 洋葱是高等植物 不含中心体 d 根尖细胞由于不见光 所以不含叶绿体 a 答案 D 5 2008年上海高考题 下面是两类细胞的亚显微结构模式图 请据图回答 1 甲图细胞属于 细胞 判断的理由是 2 甲 乙两图的细胞均有的结构名称是核糖体 和 其中具有选择透过性的结构是 3 乙图中 对细胞有支持和保护作用的结构 其组成物质主要是 与细胞的分泌蛋白合成 加工和分泌有关的细胞器有 请填写图中标号 答案 1 原核无核膜 无成形细胞核 2 细胞壁细胞膜细胞膜 3 纤维素8 10 11 12 第3讲细胞的增殖 分化 癌变和衰老 知识细化回顾1 细胞周期的特点 1 一个细胞周期包括分裂间期和分裂期两个阶段 前一阶段细胞的最大特点是完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成 后一阶段可分为四个时期 前期 中期 后期 末期 不同生物细胞的细胞周期所经历的时间是不同的 2 观察细胞分裂的实验时选材 要选择分裂期相对较长的生物材料 有利于观察到细胞核内染色体的变化 2 细胞分化 1 多细胞生物个体发育起点是受精卵 其是通过细胞的增殖与分化发育而成的 2 在个体发育中 相同细胞的后代在形态 结构和生理功能上发生稳定性差异的过程叫细胞分化 3 细胞分化的特点 持久性 渐变性 不可逆性 4 细胞分化的实质是基因的选择性表达 3 细胞的癌变与衰老 1 在个体发育过程中 有些细胞由于受到致癌因子的作用 不能完成正常的细胞分化 而变成了不受机体控制的连续进行分裂的恶性增殖细胞 即癌细胞 2 癌细胞具有以下特征 能够无限增殖 形态结构发生了变化 癌细胞表面的糖蛋白等物质减少 使细胞间的黏着性减小 导致癌细胞易分散转移 3 癌细胞的产生是由于受到致癌因子作用 细胞的原癌基因由抑制状态转变成激活状态 从而使正常细胞转化为癌细胞 4 生物体内的细胞都要经过未分化 分化 衰老 死亡这几个阶段 5 衰老细胞具有的主要特征 水分减少 细胞萎缩 体积变小 细胞新陈代谢的速度减慢 衰老细胞内酶活性降低 细胞内的色素逐渐积累 呼吸速率减慢 细胞核体积增大 染色质固缩 染色加深 细胞膜通透性功能改变 使物质运输功能降低 要点归纳一 细胞周期1 细胞周期的概念细胞周期是指细胞一个世代所经历的时间 连续分裂的细胞从一次细胞分裂结束到下一次分裂结束为一个周期 计算细胞周期必须从间期开始 上图方法一中BA AB为一个完整的细胞周期 方法二中 c d a b为一个完整的细胞周期 b c不能叫做一个细胞周期 2 具有细胞周期的细胞从增殖的角度来看 可将细胞分为三类 1 连续分裂细胞 在细胞周期中连续运转因而又称为周期细胞 如人体内的表皮生发层细胞 造血干细胞 植物的根尖分生区 芽的顶端分生组织 形成层等 2 暂不分裂 休眠 细胞 又称G0期细胞 在适当的刺激下可重新进入细胞周期 如淋巴细胞 肝细胞 肾细胞等 3 不分裂细胞 不可逆地脱离细胞周期 不再分裂 如神经 肌肉 多形核细胞等 二 有丝分裂过程中 细胞内发生的变化1 细胞分裂间期发生的变化间期细胞中的变化有两种叙述方法 1 进行DNA分子的复制和有关蛋白质的合成 有关蛋白质 指的是与DNA复制等有关的酶和构成染色体的蛋白质 2 进行染色体的复制 复制的结果是一条染色体变成两条姐妹染色单体 通过着丝点连在一起 如下图 复制后的两条姐妹染色单体以染色质的形式存在 2 有丝分裂过程中染色体 DNA和染色单体数目的变化 3 有丝分裂中染色体 DNA的变化曲线 如下图 4 赤道板与细胞板赤道板是细胞中央类似于地球上赤道的位置 所以把此位置形象地称为 赤道板 但此 板 是不存在的 是非物质的 在显微镜下看不见的 细胞板是植物细胞有丝分裂末期 在赤道板的位置上出现的一种物质结构 此 板 是存在的 物质的 其形成与高尔基体有关 在显微镜下看得见 5 与有丝分裂有关的细胞器细胞分裂是一种重要的生理活动 有许多细胞器协调配合共同完成该过程 1 线粒体 在整个细胞分裂过程中为DNA复制 蛋白质合成 染色体移动等过程提供所需的ATP 2 核糖体 合成组成染色体的蛋白质和其他蛋白质 3 中心体 在动物细胞和低等植物细胞有丝分裂前期 发生星射线组成纺锤体 以牵引染色体移动 4 高尔基体 在植物细胞有丝分裂的末期 合成纤维素形成新的细胞壁 三 染色体 染色质 染色单体 DNA分子 着丝点之间的对应关系 1 染色体的组成和形态 染色体的组成 如下图所示 一条染色体包含一个着丝点和1 2个臂 染色体的臂有长有短 着丝点的位置可位于染色体的不同部位 计算染色体的数目时 以染色体着丝点的数目为依据 有一个着丝点 就是一条染色体 所以图中复制前后 A B 均为一条染色体 染色体有两种形态 如上图中的A和B B是复制后的一条染色体 它由一个着丝点连接着两条染色单体 当染色体的着丝点分裂后 原来的一条染色体就成为两条染色体 因为这两条染色体是由一条染色体复制而来的 所以一般情况下 二者是完全相同的 四 细胞分化1 细胞分化的结果 后代细胞的形态 结构和生理功能发生改变 但是后代细胞的遗传物质与分化之前相比没有发生任何改变 特别提醒 植物的组织细胞经过脱分化形成愈伤组织 此过程是在人工条件下细胞分化的逆过程 是使已分化细胞回到未分化状态的过程 但在自然条件下 细胞分化是不可逆的 2 细胞分化的原因 细胞分化的根本原因是基因的选择性表达 因此 同一个体的不同细胞内DNA相同 但mRNA的种类和数量 蛋白质的种类和数量均不相同 这是因为同一个体不同细胞均来自同一受精卵的有丝分裂 因而具有相同的遗传物质 但由于基因的选择性表达使得不同细胞的mRNA种类和数量 蛋白质种类和数量不相同 五 细胞的全能性细胞具有全能性的原因 构成生物体的各种细胞都是由受精卵分化而来的 在分化过程中 由于细胞内的遗传物质没有发生改变 仍具有与受精卵相同的遗传物质 因此高度分化的细胞仍然具有发育成一个新个体的潜能 六 细胞癌变1 细胞癌变与细胞分化的关系细胞癌变是细胞的畸形分化 其形态 结构发生改变 如细胞呈球形 细胞核增大 细胞表面也发生变化 失去细胞的接触抑制现象 在机体中到处游走 致使癌细胞容易分散和转移 细胞分裂具有周期性 细胞分裂产生的子细胞中 少部分子细胞可持续保持分裂能力 绝大多数子细胞失去分裂能力 进行细胞生长和分化 形成具有特定形态和功能的组织细胞 极少数子细胞受到致癌因子的作用 不能正常地完成分化 变成不受机体控制的连续进行分裂的恶性增殖细胞 这种细胞就是癌细胞 它能够无限增殖 2 细胞分裂 细胞分化和癌变联系图解 七 个体衰老与细胞衰老 细胞凋亡与细胞坏死1 个体衰老与细胞衰老都是生物体正常的生命现象 2 对于单细胞生物体来说 细胞的衰老或死亡就是个体的衰老或死亡 3 对于多细胞生物体来说 细胞的衰老和死亡不等于个体的衰老和死亡 如幼年个体中每天都有细胞衰老和死亡 个体的衰老不等于细胞的衰老 如老年个体中每天也有新细胞产生 虽然细胞衰老与个体衰老不同 但个体的衰老是由细胞衰老决定的 细胞衰老是个体衰老的内因 衰老的个体内衰老的细胞多 而幼嫩个体中衰老的细胞少 4 细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程 在成熟的生物体中 细胞的自然更新以及被病原体感染的细胞的清除也是通过细胞凋亡来完成的 细胞凋亡对于多细胞生物体完成正常生长发育 维持内部环境的稳定以及抵御外界各种因素的干扰都起着非常关键的作用 而细胞坏死是在种种不利因素影响下 如电 热 冷 机械伤害等 由于细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤或死亡 该过程并不受基因自动控制 是细胞的一种病理性死亡 示范解析 例1 2009年全国理综 下列有关哺乳动物个体发育的叙述 错误的是 A 胚胎发育过程中也会出现细胞衰老B 幼鹿经过变态发育过程长出发达的鹿角C 胚后发育过程中伴有细胞分化D 来自原肠胚同一胚层的细胞经分化可发育成不同的组织 解析 多细胞生物体内的细胞总是在不断地更新着 总有一部分细胞处于衰老或走向死亡的状态 因此胚胎发育过程中也会有细胞衰老 变态发育指成体与幼体在形态上的差别比较大 而这种形态的改变又是集中在短期内完成的 因此B不正确 细胞分化发生在整个生命进程中 在胚胎时期达到最大程度 原肠胚中胚层的细胞可以发育为皮肤的表皮 感觉器官 神经系统 内胚层发育为呼吸道上皮 消化道上皮 肝脏及胰腺 其他的基本都是由中胚层发育而来的 答案 B 例2 2009年天津理综 下列选项中 两类细胞的染色体数目均可呈周期性变化的是 A 蛙的红细胞与淋巴细胞B 小鼠骨髓瘤细胞与杂交瘤细胞C 人的胚胎干细胞与成熟红细胞D 牛的精细胞与精原细胞 解析 染色体数目呈周期性变化的一定是处于分裂的细胞 题中蛙的红细胞 淋巴细胞 成熟的红细胞 牛的精细胞均不再分裂了 小鼠骨髓瘤细胞 杂交瘤细胞以及精原细胞都具有细胞周期 能进行分裂 所以B正确 答案 B 例3 2009年天津理综 下面为动物机体的细胞凋亡及清除示意图 据图分析 不正确的是 A 过程表明细胞凋亡是特异性的 体现了生物膜的信息传递功能B 细胞凋亡过程中有新蛋白质合成 体现了基因的选择性表达C 过程中凋亡细胞被吞噬 表明细胞凋亡是细胞被动死亡过程D 凋亡相关基因是机体固有的 在动物生长发育过程中发挥重要作用 解析 由基因所决定的细胞自动结束生命的过程 叫细胞凋亡 是凋亡诱导因子与膜受体发生特异性结合 表明细胞凋亡具有特异性 体现了生物膜的信息传递功能 细胞凋亡过程中有新蛋白质合成 体现了基因的选择性表达 过程中凋亡细胞被吞噬 是细胞主动死亡的过程 凋亡相关基因在机体中本来就存在 是固有的 在动物生长发育过程中的不同时期表达 从而发挥重要作用 因此C不正确 答案 C 例4 2007年山东理综 用高倍显微镜观察洋葱根尖细胞的有丝分裂 下列描述正确的是 A 处于分裂间期和中期的细胞数目大致相等B 视野中不同细胞的染色体数目可能不相等C 观察处于分裂中期的细胞 可清晰看到赤道板和染色体D 细胞是独立分裂的 因此可选一个细胞持续观察它的整个分裂过程 解析 在有丝分裂过程中 分裂间期通常占据了很长的时间 因此在视野中看到的间期的细胞数目也是最多的 在分裂的不同时期 染色体的数目会发生暂时的加倍或减半 因此 即便是同一视野中看到的细胞中染色体数目也可能不相等 赤道板只是人为规定的一个虚拟的平面 实际在细胞中并不存在 当然也不可能观察到 在进行该实验时 细胞被处理后都已经死亡 停留在某个固定的时期不再发生变化 因此D项不正确 答案 B 例5请仔细观察图 分析并回答下列问题 1 上图所示的是某动物细胞的细胞分裂图 其中A图是 分裂 期 B图是 分裂 期 2 A图所示的细胞中有 对同源染色体 B图所示的细胞中有 对同源染色体 3 A图所示细胞代表的动物体内有 对同源染色体 B图所示细胞代表的动物体内有 对同源染色体 4 A B两图所代表的动物是不是同一种动物 理由是 解析 减数分裂也是近几年高考考查的重点内容 减数分裂和有丝分裂的图像的判断也是学习的难点和重点 从图中可以看出B图没有同源染色体 而且发生的是染色单体的分开 所以一定是减数第二次分裂的后期 答案 1 有丝后减数第二次后 2 40 3 24 4 不是染色体数目不同 拓展训练1 2009年安徽理综 细胞的分化 衰老和凋亡是普遍存在的生命现象 下列有关叙述正确的是 A 人体各种组织细胞的衰老是同步进行的B 人的早期胚胎有尾 尾部细胞随着发育逐渐凋亡C 细胞癌变是细胞高度分化的结果D 皮肤上的 老年斑 是细胞凋亡的产物 解析 细胞会随着分裂次数的增多而衰老 可见人体各组织细胞的衰老不是同步进行的 环境中的致癌因子损伤细胞中的DNA 使原癌基因和抑癌基因发生突变 导致正常细胞的生长和分裂失控而变成癌细胞 是细胞不正常分化的结果 皮肤上的 老年斑 是细胞内的色素随细胞的衰老而逐渐积累的结果 人的早期胚胎有尾 尾部细胞会随着发育逐渐凋亡 答案 B 2 2009年上海高考题 下图所示的细胞类型转换过程称为 A 细胞融合B 细胞生长C 细胞分裂D 细胞分化 解析 上图表示细胞的形态 功能发生变化的过程 应为细胞分化 答案 D 3 2009年上海高考题 某二倍体动物的某细胞内含10条染色体 10个DNA分子 且细胞膜开始缢缩 则该细胞 A 处于有丝分裂中期B 正在发生基因自由组合C 将形成配子D 正在发生DNA复制 解析 此时细胞内含10条染色体和10个DNA分子 没有染色单体即DNA未复制 且细胞开始缢缩 则应处于分裂的末期 答案 C 4 菠菜根的分生区细胞不断分裂使根向远处生长 在分裂过程中不会出现的是 A 细胞分裂间期 中心体的两个中心粒各自产生一个新的中心粒B 细胞分裂中期 染色体形态较固定 数目较清晰C 细胞分裂前期 核膜和核仁逐渐消失D 细胞分裂末期 高尔基体参与细胞壁的形成 解析 高等动物和低等植物细胞含有中心体 中心体 粒 与细胞分裂有关 菠菜是高等植物 其细胞中不含有中心体 答案 A 5 将细胞置于含有BrdU的某种培养基中培养 细胞能不断增殖 当细胞的DNA复制时 BrdU可替代胸腺嘧啶脱氧核苷酸掺入到DNA的子链中 将处于细胞周期不同时期的细胞进行常规制片 经特殊染色后 在显微镜下观察具有染色单体的细胞中每条染色体的两条染色单体的着色情况 由于掺入BrdU的情况不同 着色的深浅也不同 在染色单体中 若DNA只有一条单链掺有BrdU 则着色深 若DNA的两条单链都掺有BrdU 使DNA双链螺旋程度降低 从而着色浅 请分析回答 1 为更好地在显微镜下观察每条染色体的两条染色单体着色情况 最好选择处于 期的细胞 2 若一个细胞正处于第2个细胞周期中具有染色单体的某一时刻 则细胞中染色体的着色情况是 理由是 3 科学研究表明 在细胞周期中 一条染色体的两条染色单体之间可能发生部分交换 若用显微镜观察 如何判断染色单体间的交换已发生 解析 从题中可以看出BrdU可以替代胸腺嘧啶脱氧核苷酸参与DNA的复制 参与的越多 不能互补的区域也就越多 染色的程度也就越低 答案 1 中 2 细胞中的所有染色体上的两条染色单体一条着色深 一条着色浅这时细胞内的所有染色体中 只有一条染色单体的DNA分子的一条单链含有BrdU 而另一条染色单体的DNA分子的两条单链都含有BrdU 3 染色体上着色深的染色单体中含有着色浅的染色单体片段 着色浅的染色单体中含有着色深的染色单体片段 第4讲细胞工程 知识细化回顾1 细胞工程的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 2 细胞工程的技术手段 1 植物细胞工程常用的技术手段有植物组织培养和植物体细胞杂交 其理论基础是植物细胞的全能性 2 动物细胞工程常用的技术手段有动物细胞培养 动物细胞融合 单克隆抗体 胚胎移植和核移植 3 细胞全能性大小的比较 受精卵 生殖细胞 体细胞 4 细胞全能性的实现 1 在生物体内 细胞没有表现出全能性的原因是基因的选择性表达 2 实现细胞全能性的条件是 离体 给予一定的营养物质 激素和其他外界条件 5 愈伤组织的产生及特点 1 愈伤组织是离体细胞经脱分化产生的 在这一过程中 当细胞分裂素和生长素共同使用时 能强烈刺激愈伤组织的形成 2 愈伤组织的特点是排列疏松而无规则 是一种高度液泡化的 呈无定形状态的薄壁细胞 6 植物组织培养的应用 1 快速繁殖 培育无病毒植株 2 通过大规模细胞培养来生产药物 食品添加剂 香料 色素和杀虫剂 如从紫草愈伤组织中提取紫草素 3 制造人工种子 4 此外 转基因植物的培育也用到植物组织培养 7 细胞工程所用酶类植物体细胞杂交用到纤维素酶和果胶酶 动物细胞培养中用到胰蛋白酶 8 细胞融合细胞融合的原理是细胞膜的流动性 原生质体融合完成的标志是杂种细胞再生出细胞壁 人工诱导原生质体融合的方法有物理法和化学法 动物细胞融合中还可用到灭活的病毒 9 动物细胞培养 1 培养液中通常含葡萄糖 氨基酸 无机盐 维生素和动物血清等 2 动物细胞培养的原理是细胞增殖 3 动物细胞培养的用途 生产有重要价值的蛋白质生物制品 如病毒疫苗 干扰素 单克隆抗体等 器官克隆 如培养烧伤病人自身皮肤细胞 检测有毒物质 10 单克隆抗体的制备及特点 1 过程 首先用已免疫的单个B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合 再在特定的选择培养基中筛选出杂交瘤细胞 培养杂交瘤细胞 再筛选出能够产生特定抗体的杂交瘤细胞 在体外培养或注入小鼠体内培养 提取大量单克隆抗体 2 优点 与常规抗体相比 单克隆抗体具有特异性强 灵敏度高的特点 要点归纳一 植物组织培养和动物细胞培养比较1 植物组织培养 1 取材 较幼嫩的细胞 组织 器官 2 培养过程2 动物细胞培养 3 两者比较 特别提醒 根据植物组织培养的目的不同 培养阶段不同 若培育人工种子 则培养到胚状体阶段 若提取细胞产品 则一般培养到愈伤组织阶段 若培养新个体 则应培养到试管苗阶段 二 植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较 三 植物组织培养 无土栽培 动物细胞培养 微生物培养的培养基的比较 四 细胞工程在育种中的应用1 属于无性繁殖的育种技术 1 利用细胞核移植技术育种 过程 原理 细胞核的全能性 应用 快速繁育良种 濒危的动物 改良动物新品种 2 利用植物组织培养技术育种 3 利用人工种子繁殖物种 4 植物体细胞杂交育种 特别提醒 核移植和植物体细胞杂交产生的后代中都含有两个亲本的遗传物质 植物组织培养和人工种子产生的后代中都只含一个亲本的遗传物质 2 属于有性繁殖的育种技术 1 利用胚胎 分割 移植育种 过程 原理 细胞 受精卵 的全能性 应用 解决动物和人类的不育问题 提高良种家畜的繁殖能力 2 单倍体育种技术不同亲本F1植株单倍体幼苗单倍体植株 示范解析 例1下列过程中 没有发生膜融合的是 A 植物体细胞杂交B 受精过程C 氧进入细胞中的线粒体D 效应B细胞产生抗体 解析 膜的融合表现在同一细胞的生物膜以出芽方式形成的具膜小泡移到另一膜上 与该膜融合后成为该膜的一部分 其中D选项中效应B细胞产生抗体就是以这种结构转化为基础 不断合成和分泌出抗体的过程 另外也表现在不同细胞生物膜的融合 如有性杂交的精子与卵细胞结合 植物体细胞杂交两种原生质体的融合 都体现了细胞膜等膜的融合 而氧进入到线粒体内只是物质出入生物膜的物质运输过程 答案 C 例2甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化 目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒的种苗 以保证该品种的品质和产量 这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程不涉及细胞的 A 有丝分裂B 分化C 减数分裂D 全能性 解析 采用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒的种苗是组织培养的过程 在这个过程中 细胞进行有丝分裂和分化 属于无性繁殖 不涉及减数分裂的过程 答案 C 例3从某腺体的细胞中提取一些细胞器 放入含有14C氨基酸的培养液中 培养液中有这些细胞器完成其功能所需的物质和条件 连续取样测定标记的氨基酸在这些细胞器中的数量 下图中能正确描述的曲线是 解析 从题意中可以看出 该物质是分泌蛋白 分泌蛋白的合成和分泌过程中 参与的细胞器有核糖体 内质网 高尔基体 答案 B 例4 2006年北京理综 以下不能说明细胞全能性的实验是 A 胡萝卜韧皮部细胞培育出植株B 紫色