黄冈市届高考第二轮复习资料专题四生命的延续与基因工程Word文档格式.docx
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属于无性生殖
每个细菌只产生一个芽孢,而一个芽孢也只能萌发形成一个细菌,故芽孢不属于生殖细胞,产生芽孢不属于生殖模式,只是一种度过不良环境的应对模式
一个母体可同时产生许多芽体,每个芽体均与母体形态、结构相同,只是体积较小而已,芽体脱落后即成为一独立生活的新个体,故生出芽体是较分裂生殖更快捷的一种生殖方式
应用或
举例
孢子可以成为生物繁殖的“菌种”用于大量繁殖。
为防止杂菌污染,微生物灭菌时须进行高压蒸汽灭菌,以便杀死孢子
芽孢的形成开始于细菌群体生长曲线的稳定期;
进行高压蒸汽灭菌方可除去抗逆能力较强的芽孢
应用酵母菌酿酒时,须先向发酵罐内通入无菌空气,以便酵母菌进行出芽生殖,让它的数量迅速增加,然后再密封发酵罐,产生酒精
3.几种生物繁殖新技术及其所属的生殖方式
生殖方式
一般过程
说明
试管婴儿技术
体外受精、体外一定程度的胚胎发育、胚胎移植到子宫内继续发育
与人类正常生殖情况相比,主要是改变了受精和初期发育的场所
克隆技术
将体细胞的核移到去核的卵细胞中,将重组卵细胞移植到子宫内,逐渐发育为一新个体
为体细胞繁殖,属于无性生殖
证明了动物细胞核的全能性;
新个体的遗传物质来自体细胞核和卵细胞质
组织培养
体细胞
植物体细胞在离体情况下,在培养基上经细胞分裂、细胞分化逐渐形成一个新植株
这一过程充分证明了植物细胞的全能性
花药
离体培养
成熟的花粉未经受精,直接人工培育为单倍体植株
由有性生殖细胞发育为新个体,属有性生殖范畴
胚胎移植
将囊胚期胚胎移植到经激素处理的代孕母亲子宫内,继续发育
根据胚胎来源确定生殖方式,若来源于精卵结合的受精卵则为有性生殖,若来源于核移植得到的重构卵则为无性生殖
早期胚胎在体外发育
胚胎分割移植
将早期胚胎(囊胚)切割成许多块同时移植到多个代孕母亲的子宫发育
认定早期胚胎为母本则为无性生殖,若从胚胎来源上分析同胚胎移植
早期胚胎发育场所相同,一个胚胎可获得多个个体
二、细胞分裂图像判断步骤(以二倍体生物为例)
1.根据染色体的形态及行为定分裂方式
2.根据着丝点的位置定分裂时期
(1)着丝点在细胞中呈散乱无规律分布→前期
(2)着丝点整齐排列于赤道板位置→中期
(3)着丝点朝向细胞的两极→后期
(4)着丝点到达细胞的两极并集中→末期
三、生物个体发育中各阶段营养物质的供应
1.被子植物个体发育中各阶段营养物质的供应
①胚的发育:
由胚柄末端的泡状细胞从周围的胚囊原生质中吸收营养物质来供应给顶细胞,最终顶细胞发育成胚。
②种子萌发:
单子叶植物(如玉米、水稻等)由胚乳来提供营养物质;
双子叶植物(如荠菜、花生等)由子叶来提供营养物质。
③植株生长:
由地上部分光合作用制造有机物,通过根从土壤中吸收水、矿质元素等这两条途径来提供营养物质。
2.高等动物个体发育过程中的营养物质的供应
四、生物个体发育过程中物质的变化规律
1.被子植物由受精卵→球状胚体,高等动物由受精卵→囊胚时,营养物质、核DNA总量的变化规律。
受精卵内的营养物质由于消耗而逐渐减少,所以细胞内的核DNA总量由于细胞不断进行有丝分裂而复制增加,可用下图曲线表示:
2.一粒植物种子萌发形成幼苗,至成熟个体过程中营养物质的变化规律及曲线:
(1)种子萌发至幼苗子叶出土前,营养物质总量不断减少,但是营养物质种类增多,因为种子储存的营养物质经过相应酶水解后形成了许多中间产物,同时种子在萌发过程中要消耗有机物为生命活动供能。
(2)幼苗子叶出土后,进行光合作用,营养物质逐渐积累、增多,直至该植物成熟、衰老死亡时略有下降。
可用右图曲线表示。
五、被子植物胚和胚乳的有关分析
1.双受精过程中精子、卵细胞和极核的来源及基因型
(1)精子的来源及基因型:
双受精过程中的两个精子来自同一个花粉粒的有丝分裂,因此两个精子的基因型相同。
(2)卵细胞和极核的来源及基因型:
卵细胞和两个极核来自同一个大孢子的有丝分裂,所以卵细胞和两个极核的基因型相同。
2.发育的先后
(1)受精极核的发育早于受精卵的发育:
双受精完成以后,受精卵都要进入时间或短或长的休眠状态(暂不分裂),而受精极核形成后不经过休眠马上进入细胞分裂状态。
(2)胚乳发育的完成早于胚的发育:
胚乳形成后,正常发育的胚若需要大量的营养时,则通过胚柄下端的大型泡状细胞吸收胚乳中的营养物质,同时产生胚生长发育需要的激素。
六、生殖与发育过程中几个问题的明析
1.种子的颜色:
若为种皮的颜色,则当代植株上所结种子只取决于母本,与父本无关,若想两个亲本的性状表现出来,必须将种子种下去,在下一代植株所结的种子上体现出来;
若为胚中子叶或胚乳的颜色,当代植株上所结种子即可表现出两个亲本的性状。
2.苹果、西瓜等水果的可食用部分为果皮,由母本发育而来,所以上述部分的基因型以及颜色、形态、口味等与提供花粉的父本无关,只取决于母本。
3.原肠胚阶段是个体发育中分化程度最高的阶段,但是应该注意细胞分化贯穿于整个个体发育过程中。
4.子房与果实之间的数量对应关系
①一个胚珠发育成一粒种子,一个子房发育成一个果实,一个子房中有1到多个胚珠,一个果实中可有一到多个种子。
②一个花粉粒中有1到2个生殖细胞,最终1个花粉管中都有2个精子。
③一个胚珠受精需要1个花粉粒,2个精子;
一个子房受精需要多个花粉粒。
5.羊膜的进化意义:
两栖动物还摆脱不了水的限制,两柄动物的生殖和发育(初期)必须在水中,直接依赖外界水环境,所以,两栖类动物不是真正的陆生脊椎动物。
羊膜是从爬行动物开始出现的,羊膜内有充足的液体——羊水,保证了胚胎发育对水环境的需求,从而解除了个体发育中对外界水环境的依赖,羊膜为脊椎动物的完全陆生打下了基础,同时羊膜内的羊水能缓冲震荡,防止内部的胚胎出现机械损伤。
【热点题型示例】
在生物的生殖和发育的考点中重要的考查知识点是生物的生殖方式、生物个体发育过程的特点和分析以及生物的生殖方式在实践中的应用。
例1.种子植物最典型的特征是依靠种子繁殖。
下列关于种子繁殖特点的叙述正确的()
A.后代适应环境的生活力较强并可能出现较多的变异
B.能使后代保持亲本的优良性状,不易发生性状分离
C.繁殖速度快,有利于人工选择后的品种大规模的繁殖
D.基因重组和突变的频率高,能够产生新的优良品种
[解析]种子繁殖能使后代具有两个亲本的优良性状,具有更大的生活力和变异性,易发生性状分离,但繁殖速度比无性繁殖慢。
基因突变无论是自然突变还是人工诱变,都具有突变率低的特点。
[答案]A。
例2.下图是自然界中豌豆的生殖周期示意图,下列有关叙述中正确的是()
A.a过程需要的营养物质由子叶提供
B.b过程中有机物的重量一直持续增加
C.基因重组过程可以发生在c过程
D.在d过程中来自精子和卵细胞的同源染色体联会配对
[解析]a为胚的发育过程,该过程通过胚柄从周围的胚乳组织吸收营养并为胚提供营养;
b过程包括种子的萌发及植株的生长发育,但在种子萌发到长出绿叶前,一直消耗有机物,待长出绿叶后开始进行光合作用,有机物才开始积累;
d过程为受精作用,不发生同源染色体联会,而c过程是产生有性生殖细胞的过程,这个过程中需要进行减数分裂,因此,在该过程中可以发生基因重组。
[答案]C。
例3.右图表示基因型为BbXHY的果蝇体内一细胞分裂过程中,细胞内DNA含量变化(甲曲线)和细胞中染色体数目变化(乙曲线)。
请据图分析回答:
(1)若该果蝇的基因型变成了BBXHY,这种变化最可能发生在_________曲线_________段。
(2)FG段细胞中含有染色体组的个数为_______。
(3)乙曲线中FG段形成的原因是_______________________________________________
________________________________________________________________________________。
(4)单个细胞中可能含两个Y染色体的时期是_________段。
(5)如果HI段某一细胞基因型为bY,则同时形成的其他几个细胞的基因型分别是___________________________。
[解析]
(1)该果蝇的基因型由BbXHY变成BBXHY,说明发生了基因突变,基因突变通常发生在DNA复制的过程中,故应在甲的BC段;
(2)FG段处在减数第二次分裂后期,因此,随着染色体数目的加倍,染色体组的数目也加倍,故有2个染色体组;
(3)乙曲线的FG段直接表现为染色体数目加倍,而加倍的原因就是染色体着丝点的分裂;
(4)雄果蝇的体细胞中只有一条X和一条Y染色体,单个细胞中含有两个Y染色体,只有染色体复制后着丝点发生分裂时才会存在,故应FG段;
(5)精原细胞经减数分裂后形成的4个精细胞的基因型具有两两相同的规律,因此另三个细胞的基因型为bY、BXH、BXH。
[答案]
(1)甲BC
(2)2(3)着丝点一分为二,染色单体分离,染色体数目加倍(4)FG(5)bY、BXH、BXH
【经典变式预测】
例1.右图是某二倍体生物正常的细胞分裂模式图,据图判断下列说法错误的是(B)
A.该细胞可能是次级精母细胞或极体
B.等位基因A和a位于1和2这对同源染色体上
C.该细胞有2个染色体组,1和3为一组,2和4为一组
D.该细胞中如果1是Y染色体,那么2也是Y染色体,3和4为常染色体
[解析]该图示每一极的两条染色体的形状、大小均不相同,说明该细胞处于减数第二次分裂后期,因此染色体1、2来自于同的染色体复制而成的两条姐妹染色单体,因此,其上面的基因在正常情况下应相同,即不存在等位基因。
[答案]B
例2.下列关于生物个体发育的叙述,正确的是()
A.生物的个体发育中体细胞内各遗传信息表达的机会相等
B.个体发育的本质就是细胞不断进行有丝分裂
C.在个体发育过程中伴随细胞的分化,细胞分化过程中遗传物质不会发生改变
D.动物的个体发育过程是:
受精卵→卵裂→囊胚→原肠胚→幼体
[解析]个体发育过程的实质就是通过细胞的分裂和分化形成组织、器官和系统,并进而形成性成熟个体的过程。
在细胞的分化过程中,细胞内的基因程序化的表达(基因的选择性表达)使细胞形成不同的形态结构和功能,从而形成不同的组织、器官和系统,但在该过程中,细胞内的遗传物质不会发生改变。
[答案]C
例3.
胚胎移植技术的应用为大量繁育良种奶牛带来了光明的前景。
这项技术的操作过程大致如下图所示。
请回答:
(1)为了促使良种母牛排卵,育种家们应给母牛注射____________激素。
为了使早期胚胎顺利地在接受胚胎的母牛子宫内膜上着床,事先应给该母牛注射_____________激素。
(2)在选择良种公牛的精子时,应选择含_____________染色体的精子才可繁育出良种小奶牛。
(3)把受精卵培养成早期胚胎的过程中,应使用哪一种类型的培养基:
_______________。
(4)在早期胚胎1中②部位细胞比①部位细胞的细胞周期持续时间要_____________。
(5)如果用放射性同位素标记早期胚胎1中的部位①,它将出现在早期胚胎2的____部位。
(6)胚胎移植技术除了用于快速繁育良种家畜外,还可用于哪些方面?
(要求至少答出两个方面)
[解析]
(1)促性腺激素是由垂体分泌的能促进性腺生长发育,调节性激素的分泌,进而促进卵巢的排卵。
子宫内膜的增厚为受精卵或胚胎着床作准备,而子宫内膜的增厚与孕激素有关。
(2)牛为XY型性别决定的生物,“奶牛”的性别为母牛,因此应选择含X染色体的精子。
(3)进行动物细胞培养应选用液体培养基。
(4)动物半球细胞分裂速度比植物半球细胞分裂速度要快,细胞周期要短。
(5)在胚胎发育中动物半球的细胞增殖快,最后在外侧包围植物半球的细胞而形成外胚层。
(6)围绕“胚胎移植”具有繁殖动物功能来举例。
[答案]
(1)促性腺孕
(2)X液体培养基(培养液)(4)长(5)③(6)还可用于克隆哺乳动物;
培育转基因动物;
保存珍稀哺乳动物;
保护生物的多样性;
克服(治疗)人类的不孕症等。
第2讲生物的遗传
一、正确理解DNA是遗传物质的两个经典实验
1.理解的关键是排除干扰因素的影响,所以在实验过程中必须设法消除这种干扰,通常做法是用同位素进行示踪(如在DNA侵染细菌实验中分别用32P和35S标记DNA和蛋白质)或利用酶专一性除去蛋白质或核酸(如在肺炎双球菌转化实验中分别选用蛋白酶和核酸酶降解蛋白质和核酸做对照实验)。
2.将经典实验进行补充和完善,这样可使已学过的知识得到进一步的深化和扩展。
3.实验思路方法和结论的比较
不同点
肺炎双球菌转化实验
噬菌体侵染细菌实验
实验
思路
方法
设法将DNA与其他物质分开,单独观察它的作用;
都遵循了对照原则和单一变量原则
采用直接分离法,将DNA与蛋白质等其他物质分开
利用同位素标记法间接将DNA与蛋白质分开
结论
都证明了DNA是遗传物质
直接证明了蛋白质不是遗传物质;
还说明了遗传物质能发生可遗传的变异
没有直接证明蛋白质不是遗传物质;
证明了DNA能控制蛋白质的合成
二、理解掌握DNA的结构和复制、基因的结构与表达
1.DNA的立体结构——规则的双螺旋结构
1953年美国科学家沃森和英国科学家克里克共同提出了DNA分子的双螺旋结构模型。
这种结构的特点可概括如下表:
主链
碱基对
构成方式
①脱氧核糖与磷酸交替排列;
②两条主链呈反向平行;
③盘绕成规则的双螺旋
①主链上的对应碱基以氢键连结成对;
②碱基互补配对(A—T,G—C);
③碱基对平面之间平行
位置
双螺旋外侧
双螺旋内侧
动态变化
相对稳定
碱基比例和碱基序列可变
2.DNA分子、DNA某条链及转录生成的mRNA中碱基比例关系
H链
h链
DNA分子
mRNA
(以H链为模板)
规律(DNA)
m
互补碱基之和的比例在整个DNA及任一条链中都相等
n
a
1
在双链DNA分子中,A=T,G=C;
任意两个不互补的碱基之和相等且等于碱基总数的1/2
b
3.DNA复制过程中的碱基数量计算:
若某DNA分子中含某碱基a个,则:
(1)复制n次需要含该碱基的脱氧核苷酸数(或该碱基数)为a•(2n-1);
(2)第n次复制,需要含该碱基的脱氧核苷酸数为a••••(2n-1)。
4.碱基比例的运用由核酸所含碱基种类及比例可以分析判断核酸的种类及组成:
(1)若有U无T,则该核酸为RNA。
若A=U,G=C,则该核酸一般为双链RNA;
若A≠U,G≠C,则该核酸为单链RNA。
(2)若有T无U,则该核酸为DNA。
若A=T,G=C,则该核酸一般为双链DNA;
若A≠T,G≠C,则该核酸为单链DNA。
5.原核细胞的基因结构和真核细胞的基因结构的异同点
相同点:
都包括编码区和非编码区。
非编码区在编码区的上游和下游,并且在编码区上游的非编码区上都有“与RNA聚合酶的结合位点”。
编码区能编码蛋白质,非编码区不能编码蛋白质,但对基因的表达都有调控作用。
不同点:
真核细胞的基因结构比原核细胞复杂,其编码区可分为能够编码蛋白质的外显子和不能够编码蛋白质的内含子,故真核细胞基因结构中的编码区是间隔的、不连续的;
而原核细胞的基因结构中编码区不分外显子和内含子,因此,原核细胞的基因结构中的编码区是连续的、不间隔的。
6.复制、转录和翻译的比较如下表:
复制
转录
翻译
主要场所
细胞核
细胞质的核糖体
主要酶类及其他辅助物质
解旋酶
DNA聚合酶
RNA聚合酶
催化氨基酸缩合反应的酶、tRNA
进行时期
有丝分裂间期、减I间期
生长发育全过程
具体模板
DNA的两条链
DNA的一条链
所需原料
4种脱氧核苷酸
4种核糖核苷酸
20种氨基酸
形成产物
子代DNA分子
多肽链(蛋白质)
在转录和翻译过程中,基因中的碱基数(双链,原核细胞的编码区、真核细胞的外显子):
mRNA中的碱基数:
蛋白质中的氨基酸数=6︰3︰1。
三、基因工程中的问题分析
1.提取目的基因的两种方法比较
方法名称
基本步骤
所需的酶类常用对象
与原基因的异同
直接分离法(鸟枪法)
提取供体细胞DNA→多种限制酶切割→DNA片段与运载体连接→重组DNA分别导入受体细胞→筛选目的基因
多种限制性内切酶、DNA连接酶;
常用于提取原核细胞中的目的基因
相同
人工合成法
反转录法
提取供体细胞目的基因转录的mRNA→反转录合成单链DNA→合成双链DNA(目的基因)
逆转录酶、DNA聚合酶;
常用于获取真核细胞中的目的基因
不同
(无内含子和上下游的非编码区)
化学合成法
提取供体细胞目的基因控制合成的蛋白质→分析测定蛋白质的氨基酸序列→推测出mRNA碱基序列→合成单链DNA→合成双链DNA(目的基因)
DNA聚合酶;
(无内含子和上下游的非编码区,外显子序列也可能不同)
2.基因工程中的工具酶及其运用
(1)基因工程中,切取目的基因和运载体必须使用同一种限制性内切酶,获得相同的黏性末端,以利于目的基因与运载体结合。
(2)限制性内切酶和DNA连接酶都作用于磷酸二酯键,不同的是限制性内切酶打开此键,而DNA连接酶使其重新形成。
注意事项:
运载体作为目的基因的运输工具,其本质是DNA,不能称为工具酶。
3.基因工程中受体细胞的选择
(1)培育转基因植物时的受体细胞可以是体细胞,也可能是受精卵,再通过植物组织培养形成完整植株。
(2)培育转基因动物时的受体细胞一般采用受精卵。
(3)培育工程菌时,采用处于对数期的活菌体作为受体细胞。
4.其他几个问题
(1)目的基因与运载体结合时,可出现三种情况:
目的基因与目的基因连接,运载体与运载体连接,目的基因与运载体连接,只有最后一种是基因工程中所需要的重组DNA。
(2)目的基因能否得到表达,决定于导入受体细胞后,该受体细胞中的RNA聚合酶能否识别该目的基因编码区上游非编码区内的RNA聚合酶结合位点,从而使目的基因的编码区得到转录而翻译蛋白质。
(3)不同生物细胞中RNA聚合酶的结合位点都在非编码区,但所识别的碱基序列不同。
培育转基因生物时,要使目的基因在受体细胞中得以表达,必须事先对目的基因非编码区中的RNA聚合酶结合位点进行修饰,才能被受体细胞中的RNA聚合酶识别,从而得以表达。
若需改变目的基因表达产物蛋白质的氨基酸序列,则应对基因的编码区(外显子)进行修饰。
基因修饰的实质是基因突变。
四、基因分离定律和基因自由组合定律适用范围
1.真核生物在有性生殖过程中细胞核基因所控制的生物性状的遗传。
真核生物、有性生殖、细胞核基因三个条件必须同时具备才遵循孟德尔规律。
从两大定律的实质可以发现:
同源染色体上等位基因的分离或非同源染色体上非等位基因的自由组合都是有性生殖的生物进行减数分裂产生殖细胞的过程中发生的。
无性生殖过程中不出现同源染色体的分离和非同源染色体的自由组合。
原核生物不存在有生生殖的方式,故不进行减数分裂。
只有真核生物细胞核内的基因随染色体的变化而且呈现规律性变化,细胞质内遗传物质数目不稳定,且随机分配,符合细胞质母系遗传规律。
2分离规律适合一相对性状的遗传,包括位于常染色体上和性染色体上一对等位基因的遗传;
自由组合规律适合两对或两对以上相对性状的遗传,但所有等位基因必须位不同的同源染色体上,即彼此独立遗传,互不干扰。
3.遗传基本定律是研究阐明真核生物在减数分裂形成配子的过程中基因活动的规律,而不是配子受精作用时的基因活动规律。
五、解答遗传问题的几个基本步骤和方法
1.确定显隐性方法有三,依据题中信息选用:
(1)具有相对性状的两亲本杂交,子代只表现亲本之一的性状,则说明亲本为纯合子,子代为杂合子,子代表现出来的性状为显性性状,未表现出来的性状为隐性性状。
(2)具有相同性状的两个亲本杂交(或一个亲本自交),子代出来出现性状分离,则说明亲本为杂合子,亲本表现出来的性状为显性性状,新分离出来的性状为隐性性状。
(3)具有相对性状的两个亲本杂交,子代仍出来与两个亲本相同的相对性状,需观察子代不同性状类型的个体数量有无明显差异,如无明显差异,则不能判断;
如有明显数量差异,则绝大多数个体表现出来的性状为显性性状。
2.确定基因位置在题目涉及XY型或者ZW型性别决定类型的生物时,在明确显隐性后需要确定基因的位置才能顺利地正确的解题,具体方法是:
根据子代性状表现有无明显性别差异或者与亲代间有无交叉遗传现象来确定。
如子代性状表现出明显的性别差异或者交叉遗传现象,说明基因在X染色体上,否则基因位于常染色体上。
3.确定个体的基因型基本方法有:
(1)比例法:
依据遗传定律中一对相对性状和两对相对性状遗传实验的典型比例确定基因型。
如子代表现为3︰1,则双亲的基因均为一对等位基因的杂合子;
子代表现为1︰1时,则亲代中一方为一对等位基因的杂合子,一方为隐性纯合子;
子代表现为9︰3︰3︰1时,双亲均为双杂合子;
子代表现为1︰1︰1︰1时,双亲一方为双杂合子,另一方为双隐性纯合子(或者双方均为一对基因杂合,另一对基因隐性纯合,如aaBb×
Aabb的形式)。
(2)基因式法:
在知道亲子代表现型时可采用此法。
在明确显(隐)性性状和显(隐)性基因的前提下,首先可依照亲代个体的表现型确定与性状表现有关的已知基因,将已知基因写出,未知基因留空(即基因式:
如为显性性状可写为A,如为隐性性状则为aa),再根据子代性状填空(子代出现隐性性状,空中填写小写字母(a),子代全为显性性状,空中填写大写字母(A))。
(3)分解组合法:
求由两对或两对以上基因控制的生物性状的相关个体的基因型时,宜采用此法。
即先分别单独考虑每一对基因(此时无视其它基因的存在)按比例法或基因式法确定各自基因型,然后归纳整理,按正确顺序书写全部基因组成。
4.概率的计算把握几个基本的计算
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