生命的物质结构基础及细胞工程

1.生命的物质、结构基础—细胞整合回放专题一生命的物质结构基础及细胞工程显微结构亚显微结构功能细胞分裂细胞的分子组成（原生质）细胞分类动植物细胞结构上的主要区别①动物细胞无细胞壁②动物细胞一般无液泡③动物细胞无质体①细胞膜②细胞质③叶绿体④线粒体⑤中心体⑥核糖体⑦高尔基体⑧内质网⑨细胞核⑩染色体①保护、主动运输③光合作用场所④有氧呼吸主要场所⑤有丝分裂形成纺锤丝⑥蛋白质合成场所⑦分泌物形成、参与细胞壁形成⑩遗传物质主要载体无丝分裂有丝分裂减数分裂大量元素、微量元素六类化合物生命是物质的，生命与非生命具有统一性，生命来自非生命非细胞结构原核细胞真核细胞基质细胞器细胞核返回目录

2.细胞工程

整合回放专题一生命的物质结构基础及细胞工程条件：营养物质、激素、适宜温度、无菌过程：外植体→消毒→接种→愈伤组织→组织器官→完整植株选无病毒部分：茎尖（生长点）植物细胞工程过程：两种不同植物体细胞融合→杂种细胞→新植物体意义：克服远源杂交不亲和障碍，培育新品种植物组织培养植物体细胞杂交返回目录整合回放专题一生命的物质结构基础及细胞工程动物细胞工程动物细胞培养条件：含动物血清的培养基过程：原代培养→传代培养（细胞株→细胞系：遗传物质发生改变）意义：动物细胞工程技术的基础动物细胞融合方法过程：灭活的病毒做诱导剂+物理、化学方法重要用途：制备单克隆抗体胚胎移植概念：将受精卵或胚胎，从供体移植到同种动物的受体，使之继续发育的技术应用：试管婴儿、多莉羊，可提高家畜的繁殖能力核移植：将供体细胞核利用显微操作移植到去核的成熟卵母细胞或是去核的受精卵中单克隆抗体：指单个B淋巴细胞克隆形成的细胞群所产生的高度纯一的抗体(每一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体)返回目录

1.生物体物质性的理解

(1)从元素水平看：组成生物体的化学元素，在无机自然界都可以找到(世界上没有生物体特有的元素)，由此可以看出生物界与非生物界在物质性上的统一性。组成生物体物质的特殊性(差异性)主要体现在含量上。

(2)组成生物体的元素的作用，只有在生活的机体中，在生物体指定的结构基础上，在与其他物质的相互作用中才能体现出来。

(3)生物体的大量元素和微量元素仅仅是依据其在生物体内含量不同划分的，不能轻视微量元素的作用。

(4)生物体内不仅仅含有必需元素，环境中有些非必需元素，也会通过相关途径进入生物体中。

(5)在生物体内，由组成生物体的化学元素进一步构成各种化合物，由各种化合物共同组成原生质。分析理解专题一生命的物质结构基础及细胞工程返回目录

2.磷脂、糖脂和胆固醇磷脂：含磷的脂质，是生物膜的基本骨架成分。磷脂分子一端为极性的头,亲水性。另一端是非极性的尾,疏水性。脂双层结构中，脂质分子的非极性尾向内伸展，而极性头朝外，伸入水相中。脂双层较软，易弯曲流动，是生物膜的基本结构。糖脂：一个或多个单糖残基与脂类部分等相连接形成的化合物。糖脂常常被作为细胞表面标志物质。糖脂又是细胞表面抗原的重要组分，某些正常细胞癌变后，表面糖脂成分有明显变化；一些已分离出来的癌细胞特征抗原，也是糖脂类物质。胆固醇：胆固醇是一种被称为环戊烷多氢菲的有机物衍生而来的脂类物质。人们从胆石中发现了胆固醇，并将这种具脂类性质的物质命名为胆固醇。胆固醇广泛存在于动物体内，尤以脑及神经组织中最为丰富，在肾、脾、皮肤、肝和胆汁中含量也高。胆固醇是动物组织细胞所不可缺少的重要物质，它不仅参与形成细胞膜，而且是合成胆汁酸、维生素D以及某些激素的原料。分析理解专题一生命的物质结构基础及细胞工程返回目录胆固醇过量时便会导致高胆固醇血症，对机体产生不利的影响。现代研究已发现，动脉粥样硬化、静脉血栓形成与胆石症均与高胆固醇血症有密切的相关性。自然界中的胆固醇主要存在于动物性食物之中，植物中没有胆固醇，但存在胆固醇相似的植物固醇，植物固醇通常不会导致动脉粥样硬化。

3.能源物质类型与作用（1）各类有机物中贮存有化学能，它们是生命活动的能源物质。根据物质结构特点及生理功能，能源或能源物质有许多称呼，举例如下：分析理解专题一生命的物质结构基础及细胞工程返回目录细胞内常用能源物质：葡萄糖（呼吸作用的底物）生物体内的主要能源物质：糖类生命活动的直接能源：ATP（三磷酸腺苷）生命活动的最终能源：太阳能生物体内的储能物质：脂肪（C、H比例高，释放能量多）植物细胞内储能物质：淀粉动物细胞内储能物质：糖元（2）糖类物质在机体内的功能是多样的，但其主要的功能是提供生命活动所需要的能量。葡萄糖是比较常见也是最重要的能源物质。不同的生物体内的糖类有区别，如乳糖是动物所特有等。（3）脂质有不同的类型，在生命活动过程中起能源储备的作用，一旦糖类物质供给出现缺口，就开始动用它。分析理解专题一生命的物质结构基础及细胞工程返回目录

4.生物膜系统细胞膜、核膜以及内质网、高尔基体、线粒体等由膜围绕而成的细胞器，在结构和功能上是紧密联系的统一整体，它们形成的结构联系，叫做细胞的生物膜系统。各种生物膜在结构上有一定的联系，可以用简图表示如下：分析理解专题一生命的物质结构基础及细胞工程

各种生物膜在功能上的也是有着密切联系的，以合成和分泌蛋白为例：返回目录由结构功能相互联系的生物膜构成的生物膜系统，主要有三个方面的功能：一是物质运输、能量交换、信息传递;二是酶的附着位点，为生化反应创造条件；三是能使每部分具有一定的独立性，有利于高效、有序地行使功能。分析理解专题一生命的物质结构基础及细胞工程返回目录关于细胞内生物膜结构的复习要注意以下几点：

(1)找出细胞内单层膜和双层膜的结构。例如：单层——细胞膜、内质网膜、高尔基体膜、液泡膜。双层——叶绿体膜、线粒体膜、核膜。

(2)找出细胞内各种生物膜在结构上的联系，哪些是直接的相连，哪些是间接的相连及联系的特点。例如：直接联系——膜与膜能直接连在一起，如内质网与核膜、内质网与细胞膜、内质网与线粒体膜。间接联系——内质网膜、高尔基体膜和细胞膜三者不能直接相连，是间接相连的。

(3)以分泌蛋白的形成为例，分析生物膜结构和功能上的联系,理解它们形成的是统一整体，总结出生物膜的概念，并加深对这一概念的理解。

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5.原生质、原生质层、原生质体细胞由原生质构成，原生质是细胞内的生命物质。它的主要成分是蛋白质、脂类和核酸。在代谢过程中，原生质不断地自我更新。构成细胞的原生质又分化为细胞膜、细胞质和细胞核等部分。动植物细胞都有原生质，但细胞壁不是原生质的组成部分。原生质层是由细胞膜、液泡膜和两层膜之间的细胞质构成的，它是植物细胞特有的一种结构，具有选择透过性。细胞核及液泡里面的细胞液都是原生质的组成部分，但不是原生质层的组成部分。细胞死亡后，原生质和原生质层都不复存在。原生质体是指去除了植物细胞壁以后所剩下的植物细胞结构。分析理解专题一生命的物质结构基础及细胞工程返回目录

6.细胞工程的应用细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的方法，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技术科学。从技术范围划分，细胞工程大致包括细胞融合技术、细胞拆合技术、染色体导入技术、基因转移技术、胚胎移植技术和细胞组织培养技术等。举例如下：单克隆抗体：将免疫B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合在一起，形成杂交瘤细胞。这种细胞既能像肿瘤细胞那样长期进行无性繁殖，又能像B淋巴细胞那样分泌抗体。而且由于这种抗体可以是由单一的无性繁殖细胞系的细胞产生的，故又称为单克隆抗体。这种技术在临床上得到了广泛的应用。分析理解专题一生命的物质结构基础及细胞工程返回目录植物组织培养：在人工操作下，将植物的器官、组织或细胞从植物体上取出，在一定的容器里供给适当的营养物质，使它们得到分化、发育和生长的培养技术。用于组织培养中的植物细胞或器官称为外植体。外植体在人工培养基上恢复分裂后，形成一群形态、结构相同或相似的还未分化的细胞群称为愈伤组织，愈伤组织细胞在一定的外界因素的诱导下开始分化，最后发育成一个完整的植物体。该技术的基本原理是植物细胞的全能性。采用植物组织培养技术，用一小块植物组织在一年内就能培养出成千上万甚至几十万株小苗，这对引入优良品种或难以繁殖的名贵品种更具优越性。由于植物的茎尖通常不受病毒感染，利用茎尖进行组织培养就可以获得无病毒植株。试管动物（婴儿）:通过体外受精和胚胎移植技术而产生的动物或婴儿。在这一技术过程中，精子和卵子从动物（人）体内取出来，在人工提供的生活条件下（比如在试管中）进行受精，并让体外受精的受精卵在试管中发育，再把发育到一定阶段的胚胎移植到动物（人）的子宫内发育。试管婴儿主要是在夫妻间进行的，其目的是解决不育问题。分析理解专题一生命的物质结构基础及细胞工程返回目录克隆动物：一般是指通过无性繁殖形成动物后代。1997年，英国生物学家首次用羊的体细胞成功地克隆了一只小母羊，即多莉绵羊。克隆是指无性繁殖系，具体地说，是指从一个共同的祖先，通过无性繁殖的方法产生出来的一群遗传特性相同的DNA分子、细胞或个体。克隆也可指无性繁殖的过程。多莉绵羊的培育过程是：将一只母羊(A羊)卵细胞的细胞核中所有的染色体吸出，得到不含细胞核的卵细胞。然后将实验室里培养的另一只母羊（B羊）的乳腺上皮细胞的细胞核注入无细胞核的卵细胞中，并进行电激融合，这样就形成了一个含有新的遗传物质的卵细胞。融合后的卵细胞开始卵裂，形成早期的胚胎。然后，把这个胚胎移植到第三只母羊（C羊）的子宫内，让它继续发育。胚胎发育成熟后，C羊就产下了小母羊多莉。这只小母羊的遗传性状与B羊的完全相同，简直就是B羊的复制品。多莉羊在技术上的突破之处在于供核细胞是体细胞。这说明高度分化的动物体细胞的细胞核，仍然具有全能性，在一定条件下，可以发育成新的个体。分析理解专题一生命的物质结构基础及细胞工程返回目录

例1

免疫球蛋白IgG的结构示意图如下，其中—S—S—表示连接两条相邻肽链的二硫链。若该IgG由m个氨基酸构成，则该IgG有肽键数（）

A.m个B.（m+1）个

C.（m-2）个D.（m-4）个［解析］若一条肽链中，m个氨基酸失水缩合形成的肽键数为（m-1）个。据示意图，该免疫球蛋白(抗体)IgG有4条肽链，因此，肽键数应为（m-4）个。二硫键—S—S—是由两个—SH失去两个氢原子连接而成，与肽键数量无关。经典示例专题一生命的物质结构基础及细胞工程D返回目录

例2下列关于细胞生理过程的描述，正确的是（）

A.大肠杆菌在有氧状态下利用细胞质中的相关酶系合成ATPB.吞噬细胞摄入抗原，经处理后合成相应的抗体

C.人的红细胞成熟后，仍继续合成蛋白质

D.叶肉细胞利用核孔实现核内外DNA、RNA和蛋白质的交换［解析］大肠杆菌没有线粒体，在有氧条件下合成ATP的酶系只能是细胞质中的。吞噬细胞执行的是非特异性免疫功能，抗体是效应B细胞产生的。人的红细胞成熟后，失去了细胞核，不能再继续进行转录。核孔允许某些大分子物质(如RNA进入细胞质，蛋白质进入细胞核)，不存在DNA内外交换。该题综合考查了细胞的结构与功能，涉及原核细胞(大肠杆菌)、真核细胞(吞噬细胞、成熟红细胞、叶肉细胞)多个知识点。其中，也将选修部分有关免疫的内容融合进来一起考查。这提示我们，在复习过程中应该关注知识的联系。经典示例专题一生命的物质结构基础及细胞工程A返回目录例3

（2007·四川）下列关于生物膜的叙述，不正确的是（）

A.细胞完成分化以后，其细胞膜的通透性稳定不变

B.膜的流动性是细胞生物膜相互转化的基础

C.特异性免疫系统通过细胞膜表面的分子识别“自己”和“非已”

D.分泌蛋白质合成越旺盛的细胞，其高尔基体膜成分的更新速度越快

［解析］结构与功能相适应是生物学的基本观点。生物膜包括细胞膜和细胞内的各种膜。膜具有流动性，是膜的结构特点，也是理解膜功能(如控制物质出入、生物膜相互转化)的基础。同一个体的不同细胞，在不同条件下，膜的流动性不同，其细胞的通透性也不同，不是一成不变的。细胞膜表面的糖蛋白等物质，是细胞识别的物质基础，特异性免疫系统通过细胞膜表面的分子识别“自己”和“非已”。高尔基体与动物的分泌物形成有关。经典示例专题一生命的物质结构基础及细胞工程A返回目录例4

下列细胞中属于暂不增殖细胞的是（）

A.肾细胞B.筛管细胞C.神经细胞D.骨髓细胞

［解析］从细胞增殖角度看，有连续分裂的细胞、暂不增殖的细胞和终端分化细胞三类。连续分裂的细胞，可在细胞周期中连续运转，如部分小肠绒毛上皮细胞、表皮基底层细胞、部分骨髓造血细胞等；暂不增殖细胞，在适当刺激下可重新进入细胞周期，如某些免疫淋巴细胞、肝、肾细胞及许多骨髓干细胞等；终端分化细胞，不可逆地脱离细胞周期，如神经、肌纤维细胞等。经典示例专题一生命的物质结构基础及细胞工程A返回目录例5

（2006·北京）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.紫色糯性玉米种子培育出植株

C.转入抗虫基因的棉花细胞培育出植株

D.番茄与马铃薯体细胞杂交后培育出植株［解析］本题考查了植物细胞全能性的理解和应用。植物细胞全能性是指已高度分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能。应用植物细胞的全能性可以进行植物的组织培养，如胡萝卜韧皮部细胞培育出植株；还可以进行植物体细胞杂交，如番茄与马铃薯体细胞杂交后培育出植株；另外，在转基因作物的培育中，可以将目的基因DNA注射到受体细胞，再利用植物细胞全能性培育出植株，虽然这个操作以基因重组的理论为基础，但也应用了植物细胞全能性的理论。经典示例专题一生命的物质结构基础及细胞工程B返回目录例6

在人体中，由某些细胞合成与释放，并影响其他细胞生理功能的一组物质是（）

A.信使RNA、必需氨基酸B.激素、递质

C.淀粉酶、解旋酶D.肝糖元、丙酮酸［解析］本题从考试大纲之理解能力入手，综合考查学生对生物学知识的掌握程度和审题能力。由某些细胞合成与释放，则是在细胞内合成并且在细胞外起作用的物质，还能影响其他细胞的生理功能。信使RNA不释放，必需氨基酸不能在人体细胞内合成，淀粉酶不影响其他细胞生理功能，解旋酶不释放，也不影响其他细胞生理功能，肝糖元、丙酮酸也不影响其他细胞生理功能。经典示例专题一生命的物质结构基础及细胞工程B返回目录例7

下列有关激素和氨基酸的叙述，正确的是（）①胰岛A细胞分泌的胰高血糖素促进葡萄糖合成为糖元②生长激素和胰岛素均能与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应③人体内没有酪氨酸就无法合成黑色素,所以酪氨酸是必需氨基酸④当血液中甲状腺激素浓度降低时,引起垂体分泌促甲状腺激素增加

A.①②B.③④C.①③D.②④

［解析］本题考查理解能力，要求考生对所学知识能再认并把握相关知识的联系，然后对相关生物现象作出合理的判断得出正确的结论。①考查胰高血糖素的作用：升血糖，故应加速糖元的分解。②考查生长激素、胰岛素的化学本质及蛋白质的鉴定，生长激素和胰岛素是蛋白质，它们遇双缩脲会出现紫色反应。③考查必需氨基酸概念的经典示例专题一生命的物质结构基础及细胞工程返回目录理解，它是人体不能经转氨基作用合成的氨基酸，题目所述不能表明酪氨酸具有此特征，属于非必需氨基酸。④考查激素分泌的调节，血液中的甲状腺激素不足,下丘脑分泌的促甲状腺激素释放激素增多，从而引起垂体分泌促甲状腺激素增加。所以选D。［答案］

D

例8

（2006·重庆）下列有关生物大分子在细胞内转移的叙述，错误的是（）

A.分泌蛋白可由核糖体进入内质网

B.DNA可由细胞核进入线粒体

C.mRNA可由细胞核进入细胞质

D.tRNA可由细胞质基质进入核糖体经典示例专题一生命的物质结构基础及细胞工程返回目录

［解析］本题考查基因的表达及分泌蛋白的形成。解决该题宜用排除法。A考查分泌蛋白的形成，分泌蛋白的形成包括装配和加工两过程，装配在核糖体，加工在内质网、高尔基体，所以表述正确；C、D考查表达过程，mRNA的形成在核，翻译在核糖体上，而tRNA是运输工具，将游离的氨基酸搬到核糖体，所以这两项叙述正确。［答案］

B

例9

（2006·江苏）细胞分化是生物界普遍存在的一种生命现象，下列不正确的是（）

A.分化发生在生物体的整个生命进程中

B.分化是基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果经典示例专题一生命的物质结构基础及细胞工程返回目录经典示例专题一生命的物质结构基础及细胞工程

C.未离体的体细胞不会表现出全能性

D.分化过程中遗传物质发生了改变

［解析］细胞分化伴随着细胞分裂进行，细胞分裂是细胞分化的基础，细胞分化的实质是基因的选择性表达，在细胞分化的过程中，其遗传物质并没有发生丢失或改变。［答案］

D

例10

（2006·江苏）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返回目录［解析］菠菜是高等植物，细胞内没有中心体，细胞分裂间期，不存在中心体的两个中心粒各自产生一个新的中心粒的现象。［答案］

A

例11

（2006·江苏）下图为人体内两种重要化合物A与B的化学组成关系，相关叙述中正确的是(多选)（）

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A.a的种类有8种

B.a的结构通式可表示为

C.B是人的遗传物质

D.A的种类在神经细胞与表皮细胞中相同，B则不同