细胞质遗传基因结构与基因工程

1、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(江苏高考改编江苏高考改编)藏报春的叶片有绿色、白色、花斑三种类型，藏报春的叶片有绿色、白色、花斑三种类型，属于细胞质遗传；花色由一对核基因属于细胞质遗传；花色由一对核基因r、r控制，基因型控制，基因型rr为为红色，红色，rr为粉红色，为粉红色，rr为白色。为白色。(1)白花、花斑叶片植株白花、花斑叶片植株接受花粉，红花、绿色叶片植株接受花粉，红花、绿色叶片植株提供花粉，杂交情况如图提供花粉，杂交情况如图a所示。根据细胞质遗传和所示。根据细胞质遗传和细胞核遗传的特点，细胞核遗传的特点，向向传递传递 ，而，而向向传递传递 。的叶

2、片类型可能是的叶片类型可能是 。(2)假设图假设图b中中个体自交，后代出现绿色叶片植株个体自交，后代出现绿色叶片植株 花花斑叶片植株斑叶片植株 白色叶片植株白色叶片植株的比例是的比例是_，这，这是因为细胞质遗传物质的分离具有是因为细胞质遗传物质的分离具有_的特点；的特点；后代出现红花后代出现红花 白花植株的比例是白花植株的比例是_。(3)如下图如下图a和图和图b为两种典型的基因结构，则控制藏报春花为两种典型的基因结构，则控制藏报春花斑叶的基因应如斑叶的基因应如_(图图a、图、图b)所示。所示。解析解析(1)藏报春的叶片类型的遗传属于细胞质遗传，表现藏报春的叶片类型的遗传属于细胞质遗传，表现为母

3、系遗传，子代的遗传物质绝大部分来自母本，花色由一为母系遗传，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，母本传递给子代传递给子代的既有细胞核遗传物质，也有细胞质遗传物的既有细胞核遗传物质，也有细胞质遗传物质，父本质，父本传递给子代传递给子代的只有细胞核遗传物质；由于作母的只有细胞核遗传物质；由于作母本的本的叶片类型为花斑，因此后代叶片类型可能有绿色叶片、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。花斑叶片、白色叶片三种。(2)由于个体由于个体为花斑，在母本为花斑，在母本减

4、数分裂产生配子时，细胞质中控制叶片类型的基因分配是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 http:/ 科目3实际道路考试技巧、视频教程科目四考试 http:/ 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；此，后代的各种表现类型的比例是不定的；由核基因控制由核基因控制的花色的花色rr自交，后代有三种基因型自交，后代有三种基因型aa aa aa1 2 1，aa表现为红色，表现为红色，aa表现为白色，因此后代红花表现为白色，因此后代红花 白花植株白花

5、植株1 1。(3)图图a所示基因结构中编码区是连续的应为原核细所示基因结构中编码区是连续的应为原核细胞基因结构，图胞基因结构，图b所示基因结构，其编码区是间隔的，不连所示基因结构，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，结构与图细胞的基因，结构与图b符合。符合。答案答案 (1)细胞核和细胞质遗传物质细胞核遗传物质绿色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、白色叶片叶片、花斑叶片、白色叶片(2)不定的随机不均等不定的随机不均等1 1(3)图图b1细胞核遗传与细胞质遗传的比较细胞核遗传与细

6、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2基因载体归类基因载体归类(2)确认常染色体遗传与伴确认常染色体遗传与伴x遗传遗传若性状显隐性已知，选择隐性雌性个体若性状显隐性已知，选择隐性雌性个体()与显性雄与显性雄性个体性

7、个体( )杂交，据子代性状表现是否与性别相联系予以杂交，据子代性状表现是否与性别相联系予以确认。确认。隐性性状隐性性状()显性性状显性性状( ) 可确认基因不在可确认基因不在x染色体上染色体上(或确认基因应在常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若雄性子代中有显性性状(或雌性子代中有隐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，还是在在常染色体上，还是在x染色体上染色体上正反交结果相同时，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，基因位于基因位于常染色体上，正反交结

8、果不同时，基因位于x染染色体上。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的部分和变异后会导致该基因关闭的部分分别是()adfcbcegaccegb dabdfha解析解析本题以基因的结构为核心命题点，考查编码序列与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、非编码序列、rna聚合酶结合位点、基因突变及转录等知识聚合酶结合位点、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点。真核细

9、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编码序列，编码序列只有编码区中的外显子ceg。a是是rna聚聚合酶结合位点，一旦变异将不能被合酶结合位点，一旦变异将不能被rna聚合酶所识别，导致聚合酶所识别，导致该基因关闭，故该基因关闭，故b正确。正确。答案答案 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

10、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浙江高考浙江高考)在用基因工程技术构建抗除草剂的转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用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸b用用dna连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体c将重组将重组dna分子导入烟草原生质体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用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞解析解析本题考查基因工程的工具和基本操作步骤，意在考本题考查基因工程的

11、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的能力。限制性核酸内切酶切割的是dna，而烟草花叶病毒，而烟草花叶病毒的遗传物质为的遗传物质为rna；目的基因与载体的连接由；目的基因与载体的连接由dna连接酶催连接酶催化连接；受体细胞为植物细胞，所以可以是烟草原生质体；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。的培养基筛选转基因细胞。答案答案 a

12、1基因工程操作的工具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

13、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，mrnadna；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

14、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例1 (2010四川高考四川高考)果蝇的繁殖能力强、相对性状明显，果蝇的繁殖能力强、相对性状明显，是常用的遗传实验材料。是常用的遗传实验材料。(1)果蝇对果蝇对co2的耐受性有两个品系：敏感型的耐受性有两个品系：敏感型(甲甲)和耐受型和耐受型(乙

15、乙)，有人做了以下两个实验。有人做了以下两个实验。实验一实验一让甲品系雌蝇与乙品系雄蝇杂交，后代全为敏感让甲品系雌蝇与乙品系雄蝇杂交，后代全为敏感型。型。实验二实验二将甲品系的卵细胞去核后，移入来自乙品系雌蝇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，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。后代仍全为敏感型。 此人设计实验二是为了验证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 本组合为本组合为_。(2)果蝇的某一对相对性状由等位基因果蝇的某一

16、对相对性状由等位基因(n、n)控制，其中一个控制，其中一个 基因在纯合时能使合子致死基因在纯合时能使合子致死(注：注：nn、xnxn、xny等均视等均视 为纯合子为纯合子)。有人用一对果蝇杂交，得到。有人用一对果蝇杂交，得到f1代果蝇共代果蝇共185 只，其中雄蝇只，其中雄蝇63只。只。控制这一性状的基因位于控制这一性状的基因位于_染色体上，成活果蝇染色体上，成活果蝇的基因型共有的基因型共有_种。种。若若f1代雌蝇仅有一种表现型，则致死基因是代雌蝇仅有一种表现型，则致死基因是_，f1代雌蝇的基因型为代雌蝇的基因型为_。若若f1代雌蝇共有两种表现型，则致死基因是代雌蝇共有两种表现型，则致死基因是

17、_。让让f1代果蝇随机交配，理论上代果蝇随机交配，理论上f2代成活个体构成的种群中代成活个体构成的种群中基因基因n的频率为的频率为_。解析解析本题主要考查核移植、细胞质遗传、基因位置的判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。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实验二是通过核移植直接证明co2耐受型个体受细胞质耐受型个体受细胞质基因的控制；基因的控制；验证细胞质遗传常采用正反交法，即：可通验证细胞质遗传常采用正反交法，即：可通过过co2耐受型耐受型()co2敏感型敏感型( )替代实验二。替代实验二。(2)由于由于f1雌、雌

18、、雄果蝇数目有明显差异，所以控制这一性状的基因位于雄果蝇数目有明显差异，所以控制这一性状的基因位于x染染色体上，存活的果蝇有三种基因型。色体上，存活的果蝇有三种基因型。若若f1代雌蝇仅有一种代雌蝇仅有一种表现型，则致死基因为表现型，则致死基因为n，f1代雌蝇的基因型为代雌蝇的基因型为xnxn、xnxn。若若f1代雌蝇有两种表现型，则致死基因为代雌蝇有两种表现型，则致死基因为n。让让f1代果蝇随机交配代果蝇随机交配(：1/2xnxn、1/2xnxn， ：xny)，则理论，则理论上上f2代中果蝇的基因型及比例为：代中果蝇的基因型及比例为：1/4xnxn、3/4xnxn,3/4xny、1/4xny(

19、致死致死)，因此，因此f2代存活果蝇种群中果蝇的基因型及比代存活果蝇种群中果蝇的基因型及比例为：例为：1/7xnxn、3/7xnxn、3/7xny，所以，所以f2代存活果蝇种群代存活果蝇种群中中n基因的频率为：基因的频率为：1/7(1/723/723/7)1/11。(1)母系遗传机制：受精卵中的细胞质几乎全来自母系遗传机制：受精卵中的细胞质几乎全来自“卵卵细胞细胞”。(2)子代不呈现一定分离比的原因：细胞质基因不像核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，而是基因那样有规律地向子细胞分配，而是“随机地随机地”、“不均等地不均等地”分至子细胞。分至子细胞。(3)

20、确认质遗传结果时，只需瞄准确认质遗传结果时，只需瞄准“母方母方”，不必顾及，不必顾及“父方父方”。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f1植株全为绿色绿色枝条白色枝条f1植株全为白色绿色豆荚植株 黄色豆荚植株母本植株上所结豆荚全为黄色a决定紫茉莉枝条颜色和豌豆豆荚颜色的基因都位于叶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绿体中b紫茉莉枝条颜色遗传为质遗传，紫茉莉枝条颜色遗传为质遗传，f1表现母系遗传特点，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

21、来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一定的分离比答案：答案：b解析：解析：决定紫茉莉枝条颜色的基因位于叶绿体中，而决定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

22、应的等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。质基因控制的性状位基因。质基因控制的性状(紫茉莉枝条颜色紫茉莉枝条颜色)的遗传不会的遗传不会出现一定的分离比，而核基因控制的性状出现一定的分离比，而核基因控制的性状(豌豆豆荚颜色豌豆豆荚颜色)的遗传会出现一定的分离比。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例2下图为下图为dna分子的一个片段，对此分析不正确的是分子的一个片段，对此分析不正确的是().a若图中若图

23、中a、c、e、g代表四个连续的基因，则代表四个连续的基因，则b、d、f三三个片段不具有遗传效应个片段不具有遗传效应b若图中若图中a、c、e、g代表四个连续的基因，则这四个基代表四个连续的基因，则这四个基因共用一个因共用一个rna聚合酶的结合位点聚合酶的结合位点c若该图中若该图中x代表一个基因，代表一个基因，y代表该基因的编码区，则代表该基因的编码区，则b位于编码区上游位于编码区上游d若该图中若该图中x代表代表珠蛋白基因，珠蛋白基因，y代表该基因的编码区，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则镰刀型细胞贫血症的突变位点位于c或或e或或g中的一个片中的一个片段中段中解析解析基因是具

24、有遗传效应的基因是具有遗传效应的dna片段，片段，b、d、f三个片段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；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基因是遗传的基本单位，每个基因都有独立的rna聚合酶的聚合酶的结合位点；若结合位点；若x代表一个基因，代表一个基因，y代表该基因的编码区，则代表该基因的编码区，则a应该是应该是rna聚合酶结合位点，聚合酶结合位点，c、e、g代表外显子，代表外显子，d、f代表代表内含子，因此内含子，因此a、b位于编码区上游，位于编码区上游，h位于编码区下游；镰位于编码区下游；镰刀型细胞贫血症

25、是由刀型细胞贫血症是由珠蛋白中的一个氨基酸被替换所致，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。因此突变应发生在编码区的外显子区段。答案答案 b非非“编码序列编码序列”与与“非编码区非编码区”的关系的关系(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仍属基因的内部结构，不同于无遗传效应的dna片段片段(基因间区基因间区)。(2)原核细胞中，非编码序列与非编码区等同。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真核细胞中，非编码序列非编码区编码

26、区中“内内含子含子”。由此可见，非编码区一定是非编码序列，但。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。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，图乙是图甲中中b片段的局部，图丙是图甲中片段的局部，图丙是图甲中c片段的局部。下列叙述正片段的局部。下列叙述正确的是确的是()a图甲的图甲的a、b、c片段中任何一处发生碱基对的增添、缺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因为起始密码能够决定氨基酸，所以

27、起始密码应该存在于图甲于图甲b片段的第一个外显子中片段的第一个外显子中c如果图乙中如果图乙中链是转录的模板链，那么链是转录的模板链，那么链将无法编码链将无法编码蛋白质，属于内含子蛋白质，属于内含子d以图丙中以图丙中链为模板转录出的链为模板转录出的mrna的碱基序列应为的碱基序列应为gaucuuagucac解析：解析：起始密码属于密码子，应位于起始密码属于密码子，应位于mrna上；外显子和上；外显子和内含子属于基因中的结构，不是指单链；因为图丙是图甲内含子属于基因中的结构，不是指单链；因为图丙是图甲中中c片段的局部，故图丙中片段的局部，故图丙中链无转录功能。链无转录功能。答案：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