细胞和细胞工程

细胞和细胞工程专题复习建议,万州分水中学陈志豪,一、专题目标概述,细胞是组成大多数生物结构的基本单位，其基本结构和功能是本专题的重点和难点，此外有关细胞工程的材料题也是高考的热门知识点。作为生物学知识的基础篇章，它处于不可替代的地位。高考中的热点问题有：（1）物质出入生物膜的方式及其原理；（2）动植物细胞的亚显微结构及各部分的功能（特别是细胞生物膜系统及其功能)、真核细胞与原核细胞的结构特点等；（3）细胞分裂、分化、癌变和衰老；（4）细胞工程。考题的形式主要为选择题和图表题.,高考能力要求.本篇考点内容最常见的能力测试要求是：（1）能使用恰当的生物学术语，准确认识和阐述已学细胞生物学现象、方法、概念和原理；（2）能理解有关细胞、细胞分裂图表含义，会用文字、数据、图形等多种形式描述与之相关的生物学现象；（3）能通过分析和综合，理解细胞的结构与功能、分裂与分化、癌变与衰老的关系；（4）能运用细胞工程技术，分析和解决科学、生产、生活和人体健康等有关现实问题。,近几年的高考生物学试题，越来越突出对学生能力的考查特别是考查学生的创新精神和实践能力，试题命制由过去的以知识立意转变为以能力立意（主要以情景立意），真正把对能力的考核放在首位。(1)本专题知识与其他章节综合，主要体现在：细胞结构和功能的完整性(如细胞的生物膜系统)、细胞亚显微结构（如线粒体、叶绿体、核糖体）与适宜条件下可以完成的生理过程、有关生物结构及在生态系统中的营养功能和适应性以及在生态系统能量流动和物质循环方面的作用、细胞的有丝分裂与减数分裂的综合识图作答、有丝分裂与无性生殖、物质运输与矿质元素离于的吸收等。(2)连续几年诺贝尔奖成果及相关科技新进展可以作为考查细胞分裂、分化、癌变和衰老知识的切入点。,二、专题复习处理,(一)、设计学案，强调主干（二）、精选例题，突破难点（三）、课后反馈，兼顾点面,(一)、设计学案，强调主干,一个典型的学案一般包括五部分，课题、教学重难点、教学过程、练习题和补充材料。但二轮复习的学案要帮助学生对所学的知识进行归纳、整理成知识网络，要精选练习题。事例,（1）有丝分裂过程中细胞内和细胞核内染色体数变化曲线图思考:为什么细胞内和细胞核内出现不同的数据变化,其主要差异在什么哪个时期,为什么?（2）有丝分裂过程中细胞内和细胞核内DNA数数变化曲线图（3）减数分裂过程中染色体数和DNA变化曲线图（4）“减数分裂受精作用有丝分裂”过程中细胞核内染色体数目、DNA含量、染色单体数、同源染色体对数的变化。以二倍体生物（2n）细胞核内的变化为例(略),1、有丝分裂、减数分裂过程中细胞内和细胞核内DNA数及染色体数变化：,2、有丝分裂和减数分裂图像的鉴别鉴别某一细胞图像隶属于哪种细胞分裂，是本节专题中经常考查的一种，鉴别的方法有多种，这里以二倍体生物为例介绍一种思路较清晰，识别减数分裂、有丝分裂细胞分裂相的关键是看是否具有同源染色体，具体步骤如下：,具下列情形之一，便可判定无同源染色体(不考虑性染色体异形)：有一条(或多条)染色体在形态(长度、着丝点位置等)特征上不能成对存在。二倍体生物(或体细胞为偶数的多倍体)，其细胞中染色体数目为奇数(后期以半个细胞计数)。根据非等位基因判断。,3、细胞分裂与遗传规律：减数分裂是三大遗传定律（基因的分离定律、自由组合定律、连锁互换定律）的基础，三大遗传规律都是研究亲代的性状与子代中表现问题。无论哪个规律研究什么性状，亲代性状要在子代中表现出来，都必须经减数分裂、受精作用和个体发育三个阶段，但受精作用与个体发育只是性状表现必不可少的阶段，它们并不影响子代表现型与基因型的种类和比例。因此，性状在子代中如何表现的问题就主要取决于减数分裂产生的配子的种类和比例。在减数分裂的第一次分裂过程中，前期的主要特点是同源染色体两两配对即联会，这时两个配对的同源染色体的姐妹染色单体之间（非姐妹染色单体之间）发生了对应片段部分的交叉互换，结果使每条染色体上都含有对方的染色体段，这就是基因互换规律的基础（这部分内容目前高中大纲中不作要求）。当同源染色体移到细胞中央（中期），并成对地排列在细胞赤道板平面上，随后移向两极（后期）时，如果考虑一对同源染色体上的等位基因，则随着同源染色体的分开而分离，这就是基因分离规律的基础。如果考虑两对或两对以上的同源染色体上的等位基因，它们随着非同源染色体之间的自由组合的机会相等，而具有相等的自由组合机会，这就是基因自由组合定律的基础。,4、细胞分裂与生物的变异：变异的来源有三种：基因突变、基因重组和染色体变异。基因突变是发生在DNA复制过程中，即在DNA复制过程中，由于各种原因（物理、化学等）使得复制过程出现差错，导致DNA分子中的碱基排列顺序发生改变，由于三种分裂方式的间期都要进行DNA的复制，所以都有可能产生基因突变，这是生物变异的主要来源，为生物进化提供了最初的原材料，是生物进化的重要因素之一。基因重组只发生在有性生殖过程中，即发生在减数分裂第一次分裂的四分体时期。同源染色体彼此分离和非同源染色体之间的自由组合及同源染色体的非姐妹单体之间的交叉互换是发生基因重组的细胞学基础，为生物变异提供了极其丰富的来源，是形成生物多样性的重要原因之一，对于生物进化具有十分重要的意义。染色体变异研究对象是染色体，由于原核细胞由于DNA不与蛋白质结合，也就没有染色体变异。真核细胞无论是有丝分裂还是减数分裂都可能发生染色体变异。在有丝分裂过程中，由于各种内外因素（如各种射线、化学物质等）的干扰，可导致染色体发生断裂而导致染色体结构异常，出现染色体结构变异；在有丝分裂过程中，由于各种因素染色体经过复制却不能分配到子细胞中去，出现染色体数目变异；如果整个有丝分裂期受阻（如秋水仙素等）导致染色体成倍增加而形成多倍体，也出现在染色体数目变异。在减数分裂过程中由于诸多原因也会出现染色体结构变异、数目变异的配子，通过配子传递给下一代，如人类性染色体异常病中出现的XXY型、XXX型、XYY型等，可能是减数第一次分裂异常，也可能是减数第二次分裂异常，可能是形成精子时，也可能是形成卵细胞时异常（思考:人类几种性染色体异常出现的原因）。,5、细胞分裂与生殖方式：生物的生殖方式分有性生殖和无性生殖两大类。有性生殖是经过两性生殖细胞的结合形成合子，由合子发育成新个体的生殖方式。两性生殖细胞的形成一定要经过减数分裂，经过减数分裂形成的配子中染色体数目减半，再通过两性生殖细胞的结合形成的合子染色体数目得以恢复。所以减数分裂和受精作用对于保持前后代之间染色体数目的恒定具有重要的意义。无性生殖涉及到两种细胞分裂方式：无丝分裂和有丝分裂。,6、细胞分裂方式的进化：地球上最早的原生命首先进化出原核细胞（异养厌氧型），此时的原核细胞分裂方式可以认为是无丝分裂；经过大约15亿年左右的时间，原始的原核生物经过变异的选择，逐渐进化出自养型的生物，特别是光合作用的生物出现以后，产生了氧气，逐渐进化出了需氧型生物，同时由于代谢速率的加快，进化速度也另快，于是在原核细胞的基础上进化出真核细胞，此时真核细胞的细胞分裂方式为有丝分裂，而通过无性生殖方式繁殖后代；之后，在有丝分裂的基础上再进化妯减数分裂，从而进化出了有性生殖方式。能过有性生殖产生的后代具备双亲的遗传性，具有更大的变异性和更强的生活力。所以细胞分裂方式的进化顺序为：无丝分裂有丝分裂减数分裂。,7、细胞分裂与细胞分化、细胞全能性的区别与联系,细胞分裂与分化往往相伴相随，常常出现边分裂边分化的现象。高度分化的细胞一般不再分裂。一般来讲，分化程度低、分裂能力就强、全能性越大,8(1)植物组织培养和动物细胞培养的区别：,(2)、植物体细胞杂交和动物细胞融合的区别,（二）、精选例题，突破难点,例1回答下面有关哺乳动物细胞培养的问题。,（1）培养中的细胞其数目的增加和培养时间的关系如图1。据图读出该细胞完成一个细胞周期所需要的时间（T）是小时。（2）从图1的A点取出6000个细胞，测定每个细胞的DNA含量，结果如图2。图2的B、C、D中，表示处于S期的是，表示处于G2和M期的是，表示处于G1期的是。（3）若取样的6000个细胞中，处于M期细胞的数目是300个，则处于S期和G2期的细胞数分别是和个。（4）细胞周期中，完成各期所需时间的计算公式是：t=TnN（N是取样的总细胞数，n是各期的细胞数），则该细胞完成分裂期和间期的时间分别是和小时。,例2图1-3-2是同一种动物体有关细胞分裂的一组图像，下列说法中正确的是,A具有同源染色体的细胞只有和B动物睾丸中不可能同时出现以上细胞C所示的细胞中不可能有基因重组D上述细胞中有8条染色单体的是,例3胸腺嘧啶脱氧核糖核苷（简称胸苷）在细胞内可以转化为胸腺密啶脱氧核糖核苷酸，后者是合成DNA的原料，用含有3H胸苷的营养液，处理活的小肠黏膜层，半小时后洗去激离的3H胸苷。连续48小时检测小肠绒毛的被标记部位，结果如下图（黑点表示放射性部位）。,请回答：（1）处理后开始的几小时，发现只有a处能够检测到放射性，这说明什么？（2）处理后24小时左右，在b处可以检测到放射性，48小时左右，在c处检测到放射性，为什么？（3）如果继续跟踪检测，小肠黏膜层上的放射性将发生怎样的变化？（4）上述实上述实验假如选用含有3H尿嘧啶核糖核苷的营养液，请推测几小时内小肠黏膜层上放射性出现的情况将会怎样？为什么？,例41、人体神经细胞与肝细胞的形态结构和功能不同，其根本原因是这两种细胞的A、DNA碱基排列顺序不同B、核糖体不同C、转运RNA不同D、信使RNA不同,（三）、课后反馈，兼顾点面,凡是要在课堂上讲的题目，一定要通过教师的亲自批改来确定，哪怕是有针对性（不放心的学生、可疑的题目）的批改少部分，也能发现学生出错的真正原因，而简单的统计往往只知道哪些题需要讲，而不知要害在哪里（知识？方法？审题？理解？），很多时候往往是看起来很简单，实际做不对，认为会了，