【內(nèi)容】
第三章：遺傳與基因工程
第一節(jié)：細(xì)胞質(zhì)遺傳 第二節(jié)：基因的結(jié)構(gòu)。
【重點(diǎn)與難點(diǎn)】
重點(diǎn)：細(xì)胞質(zhì)遺傳的特點(diǎn)和形成這些特點(diǎn)的原因，原核細(xì)胞和真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)。
難點(diǎn)：細(xì)胞質(zhì)遺傳在實(shí)踐中的應(yīng)用，原核細(xì)胞和真核細(xì)胞在基因結(jié)構(gòu)上的區(qū)別。
【延伸與拓展】
第一節(jié)：細(xì)胞質(zhì)遺傳
人們?cè)谘芯考?xì)胞核內(nèi)染色體上的基因傳遞方式時(shí)發(fā)現(xiàn)了遺傳的三大規(guī)律。那么，細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的基因（位于線粒體與葉綠體的DNA上面）傳遞方式及特點(diǎn)是怎樣的呢？
一、細(xì)胞質(zhì)遺傳的特點(diǎn)
典型實(shí)例：紫茉莉質(zhì)體的遺傳
紫茉莉的葉片中有兩種類型質(zhì)體即：
葉綠體：含有葉綠素、呈綠色
紫茉莉的質(zhì)體
白色體：無色素、白色
而紫茉莉的枝條有三種：綠色、白色、花斑色（綠、白相間），它們所含有的質(zhì)體如下：
枝條類型綠色白色花斑色
質(zhì)體種類葉綠體白色體葉綠體
白色體
柯倫斯經(jīng)過多年的雜交實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如教材P43表3－1，其中“接受花粉的枝條”是母本，“提供花粉的枝條”是父本，由表中所列結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)這樣的規(guī)律：無論父本是何種性狀，F(xiàn)1總是表現(xiàn)出母本的性狀，我們把這樣的遺傳現(xiàn)象稱為母系遺傳，也有學(xué)者稱為偏母遺傳。
此后的許多學(xué)者在其他生物的雜交實(shí)驗(yàn)中，也發(fā)現(xiàn)了類似現(xiàn)象。如藏報(bào)春、玉米、棉花、天竺葵、菜豆的葉綠體遺傳；水稻、高粱的雄性不育遺傳以及微生物中的鏈孢霉線粒體遺傳。
二、母系遺傳的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)
我們知道在卵細(xì)胞中含有大量的來自母方的細(xì)胞質(zhì)，而精子中只含有響晴的來自父方的細(xì)胞質(zhì)，在受精時(shí)，精子只是其細(xì)胞核部分進(jìn)入了卵細(xì)胞中，而來自父方的細(xì)胞質(zhì)很少甚至不能進(jìn)入卵細(xì)胞。因此，由受精卵發(fā)育成的F1，其細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)幾乎全部來自母方，所以在F1中，受細(xì)胞質(zhì)內(nèi)遺傳物質(zhì)控制的性狀遺傳??細(xì)胞質(zhì)遺傳總是表現(xiàn)妯母本的性狀，即母系遺傳。
三、母系遺傳的特點(diǎn)（與核遺傳的區(qū)別）
第一，F(xiàn)1表現(xiàn)為母系遺傳，即正反交的結(jié)果不一樣；
第二，雜交后代的表現(xiàn)類型無一定的分離比例（這是由于減數(shù)分裂產(chǎn)生生殖細(xì)胞時(shí)，細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)是隨機(jī)地不均等地分配到生殖細(xì)胞中，同時(shí)，受精卵在有絲分裂形成新個(gè)體時(shí)，細(xì)胞質(zhì)也是不均等分裂）。
雜交過程如下圖：
受精 受精
由上圖可見：親本產(chǎn)生配子時(shí)，細(xì)胞核遺傳物質(zhì)均等分配，而細(xì)胞質(zhì)中遺傳物質(zhì)則不均等分配，在F1中，細(xì)胞核遺傳物質(zhì)一半來自父方，一半來自母方，所以正反交結(jié)果一樣；細(xì)胞質(zhì)的遺傳物質(zhì)則來自母方，所以正反交結(jié)果就不一樣。
四：細(xì)胞質(zhì)遺傳在實(shí)踐中的應(yīng)用（選學(xué)）
水稻雄性不育系的培育過程：
1.在水稻的細(xì)胞核中：R－可育，r－不育；在水稻的細(xì)胞質(zhì)中：S－可育，N－不育，水稻能否可育是由細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)基因共同作用的結(jié)果（見下表）
細(xì)胞質(zhì)基因
細(xì)胞核基因SN
RRS(RR)
雄性可育N(RR)
雄性可育
RrS(Rr)
雄性可育N(Rr)
雄性可育
rrS(rr)
雄性不育N(rr)
雄性可育
2. 生產(chǎn)雜交種過程圖解 雄性不育系留種圖解
在上圖中，N(RR)與雄性不育系S(rr)雜交產(chǎn)生的后代S(Rr)是可育的，故稱N(RR)為恢復(fù)系；
N(rr) 與雄性不育系S(rr)雜交產(chǎn)生的后代S(rr)仍是雄性不育，故稱N(rr)為保持系。
在整個(gè)生產(chǎn)雜交種的過程中，共用到三種類型即：S(rr)、N(RR)、N(rr)，故將這種生產(chǎn)方法稱為“三系法”。
第二節(jié)：基因的結(jié)構(gòu)
一、原核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)
原核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)可下圖來表示：
非編碼區(qū)特別是編碼區(qū)上游的RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)，可以調(diào)控DNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的過程。
原核細(xì)胞的基因轉(zhuǎn)錄過程如下圖：
二、真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)
與原核細(xì)胞的基因相比，不同的是：真核細(xì)胞的編碼區(qū)是間隔的即編碼區(qū)由可編碼的部分（稱外顯子）和不可編碼的部分（稱內(nèi)顯子）相間排列。
其轉(zhuǎn)錄過程與原核生物大致相同，所不同的是，它所轉(zhuǎn)錄出的RNA同時(shí)含有由外顯子轉(zhuǎn)錄出的部分和內(nèi)顯子轉(zhuǎn)錄出的部分，轉(zhuǎn)錄結(jié)束后，需要將RNA中由內(nèi)顯子轉(zhuǎn)錄出的部分剪掉，然后將若干后由由外顯子轉(zhuǎn)錄出的部分的RNA拼接起來，才能形成完整的mRNA。
三、人類基因組研究
“人類基因組”是指人體DNA所攜帶的全部遺傳信息。包括1－22號(hào)常染色體和X、Y染色體，共24種染色體的24個(gè)DNA分子上的遺傳信息，這24個(gè)DNA分子上構(gòu)有30億個(gè)堿基對(duì)，約有3－5萬個(gè)基因。
“人類基因組計(jì)劃”就是分析測(cè)定人類基因組的核苷酸序列，其主要任務(wù)是繪制出人類基因組的4張圖：遺傳圖(基因在染色體上的位點(diǎn))、物理圖(測(cè)量出基因的距離)、序列圖(測(cè)定基因的堿基排列次序)、轉(zhuǎn)錄圖(測(cè)定基因轉(zhuǎn)錄形成RNA時(shí)的堿基配對(duì))。參與 這項(xiàng)計(jì)劃的有六個(gè)國(guó)家：中國(guó)、美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)和日本。
研究人類基因組的意義是：各種疾病、尤其是各種病的診斷；進(jìn)一步了解基因表達(dá)的調(diào)控機(jī)制；細(xì)胞的生長(zhǎng)、分化和個(gè)體發(fā)育的機(jī)制及生物進(jìn)化；推動(dòng)生物高新技術(shù)的發(fā)展，并產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)意義。
【例題精講】
例1．小鼠的海拉細(xì)胞有氯霉素抗性，通過顯微操作，將對(duì)氯霉素?zé)o抗性的小鼠體細(xì)胞的核取出，注入去核的海拉細(xì)胞中，然后將這一新組合的細(xì)胞放到含有氯霉素的培養(yǎng)基中，發(fā)現(xiàn)它能夠持續(xù)分裂。試分析：
（1）控制氯霉素抗性的遺傳物質(zhì)位于細(xì)胞的＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（2）上述遺傳方式稱＿＿＿＿＿＿＿，它的特點(diǎn)是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
解析：本題主要考查細(xì)胞質(zhì)遺傳的本質(zhì)及表現(xiàn)出的特點(diǎn)
由題意可知，小鼠細(xì)胞對(duì)氯霉素有、無抗性屬于一對(duì)性狀，控制這一相對(duì)性狀的遺傳物質(zhì)可能位于核中，也有可能位于細(xì)胞質(zhì)中。
本題中將對(duì)氯霉素有抗性的海拉細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)與氯霉素?zé)o抗性的細(xì)胞的細(xì)胞核重組成一新細(xì)胞，它在含有氯霉素的培養(yǎng)基中仍然持續(xù)分裂，說明它對(duì)氯霉素具有抗性，由此可分析得出決定細(xì)胞有無抗性的遺傳物質(zhì)在細(xì)胞質(zhì)中，這種性狀的遺傳應(yīng)屬于細(xì)胞質(zhì)遺傳。至于細(xì)胞質(zhì)遺傳的特點(diǎn)也就迎刃而解了。
因此，本題的答案是：（1）細(xì)胞質(zhì)中。（2）細(xì)胞質(zhì)遺傳；母系遺傳、雜交后代不出現(xiàn)一定的分離比。
例2．人的一種凝血因子基因有186000個(gè)堿基對(duì)，能夠編碼2552個(gè)氨基酸。
（1）試計(jì)算在凝血因子中，外顯子的基因?qū)φ既炕驅(qū)Φ谋壤?br>（2）從此比例中可以得出什么結(jié)論？
解析：本題主要考查真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)和中心法則的有關(guān)知識(shí)。
由2552個(gè)氨基酸可推知，這些氨基酸需要mRNA上的2552?3個(gè)堿基來編碼，進(jìn)而可以推導(dǎo)出基因中參與編碼的堿基對(duì)數(shù)為為7656，而這就是外顯子所含有的堿基對(duì)數(shù)；因此，外顯子的比例為：（7656?186000）?100%＝4%；在整個(gè)基因中，外顯子的堿基對(duì)數(shù)只占4%，說明在真核細(xì)胞中，基因結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。
因此本題的答案是：（1）4%；（2）在原核細(xì)胞中，編碼堿基（外顯子）所占比例很小，說明真核細(xì)胞中基因結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。
【練習(xí)題】
（1）下列哪組細(xì)胞器在遺傳上有一定的自主性（ �。�
A.細(xì)胞核、葉綠體 B.細(xì)胞核、線粒體 C.核糖體、葉綠體 D.葉綠體、線粒體
（2）下列與細(xì)胞質(zhì)基因無關(guān)的性狀為（ �。�
A.紫茉莉的花 B.高粱的雄性不育 C.藏報(bào)春花的綠葉 D.酵母菌的菌落
（3）在形成卵細(xì)胞的減數(shù)分裂中細(xì)胞質(zhì)的遺傳物質(zhì)分配特點(diǎn)是（ �。�
①有規(guī)律分配�、陔S機(jī)分配 ③均等分配�、懿痪确峙�
A.①③ B.②③ C.②④ D. ①④
（4）一玉米雄性不育植株用恢復(fù)系（基因純合）花粉授粉，F(xiàn)1的基因型和表現(xiàn)型分別是（ �。�
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）一對(duì)相對(duì)性狀甲性狀和乙性狀為細(xì)胞質(zhì)遺傳，下列四種遺傳符合細(xì)胞質(zhì)遺傳的特點(diǎn)的是（ ）
A. ♀甲?♂乙→F1呈甲性狀 B. ♀甲?♂乙→F1呈乙性狀
C. ♀乙?♂甲→F1呈甲性狀 D. ♀乙?♂甲→F1呈乙性狀
（6）基因是由（ �。�
A.編碼區(qū)和非編碼區(qū)組成 B.外顯子和內(nèi)含子兩部分組成
C.RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)、外顯子、內(nèi)含子組成 D. RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)、外顯子組成
�。�7）真核細(xì)胞的一個(gè)基因只能編碼一種蛋白質(zhì)，以下說法正確的是（ ）
A.它的編碼區(qū)有一個(gè)外顯子和一個(gè)內(nèi)含子 B. 它的編碼區(qū)一個(gè)外顯子和多個(gè)內(nèi)含子
C.它的編碼區(qū)有多個(gè)外顯子和一個(gè)內(nèi)含子 D. 它的編碼區(qū)含有多個(gè)外顯子和內(nèi)含子
�。�8）下列哪項(xiàng)是原核生物表達(dá)調(diào)控的特征（ ）
A.翻譯的模板是轉(zhuǎn)錄后經(jīng)加工的mRNA B.轉(zhuǎn)錄完畢后再進(jìn)行翻譯
C.轉(zhuǎn)錄和翻譯同時(shí)進(jìn)行 D.基因表達(dá)調(diào)控的結(jié)果是產(chǎn)生了細(xì)胞的分化
�。�9）基因的重要功能是（ ）
A.儲(chǔ)存、傳遞遺傳信息 B.表達(dá)遺傳信息 C.能產(chǎn)生突變決定生物性狀 D.A.B.C.三項(xiàng)
（10）含有細(xì)胞質(zhì)基因的是（ ）
①染色體�、诤颂求w�、劬�粒體�、苋~綠體�、葙|(zhì)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
本文來自：逍遙右腦記憶 http://www.yy-art.cn/gaosan/74944.html
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