高考生物一轮复习考能专项突破第六单元 第34课时细胞质遗传与基因结构.docx
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高考生物一轮复习考能专项突破第六单元第34课时细胞质遗传与基因结构
第34课时 细胞质遗传与基因结构
一、细胞质遗传的特点
1.母系遗传
(1)概念:
具有相对性状的亲本杂交,F1总是表现出母本性状的遗传现象。
(2)原因:
受精卵中的细胞质几乎全部来自母本,这样,受细胞质内遗传物质控制的性状实际上是由母本传给了子代。
(3)实例:
紫茉莉质体的遗传。
2.杂交后代不出现一定的分离比
原因:
生殖细胞在进行减数分裂时,细胞质中的遗传物质不像核内遗传物质那样有规律地分离,而是随机地、不均等地分配到子细胞中。
练一练 人的线粒体基因突变所致疾病的遗传特点是( )
A.基因控制,遵循孟德尔遗传定律,男性和女性中均可表现
B.基因控制,但不遵循孟德尔遗传定律,男性和女性中均可表现
C.突变的基因属于细胞质遗传,不遵循孟德尔遗传定律,只在女性中表现
D.突变的基因属于细胞质遗传,后代一定不出现性状分离
答案 B
二、细胞质遗传的物质基
础
1.物质基础:
细胞质内具有控制某些性状的遗传物质(简称质基因),其化学本质为DNA(用DNA酶处理时该物质消失)。
2.存在场所:
叶绿体和线粒体中。
3.功能:
该物质可进行复制,并通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成。
拓展 ①生物的遗传是质基因与核基因共同作用的结果。
②动物的质基因只存在于线粒体,植物不见光部位,如根中细胞质基因的位置除线粒体外,还有其它质体如白色体等。
三、原核细胞与真核细胞的基因结构
1.图解
2.比较
原核细胞的基因
真核细胞的基因
相同点
①都有编码区和非编码区;②在非编码区都有调控遗传信息表达的核苷酸序列;③在编码区上游均有与RNA聚合酶结合的位点
不同点
①编码区连续;②无外显子和内含子之分;③结构简单
①编码区间隔、不连续;②分为能编码蛋白质的外显子和不能编码蛋白质的内含子;③结构复杂
提醒
(1)真核细胞的基因中,只有外显子才能编码蛋白质的序列。
(2)非编码区与非编码序列的范围不同:
非编码区位于原核细胞基因和真核细胞基因的编码区的上游和下游,而非编码序列除包括非编码区外,还包括真核细胞基因中编码区的内含子。
四、人类基因组计划
1.人类基因组:
指人体DNA分子所携带的全部遗传信息,人类单倍体基因组由24条双链的DNA分子组成(包括1~22号常染色体DNA与X、Y染色体DNA)。
2.人类基因组计划:
即分析测定人类基因组的核苷酸序列,其主要内容为绘制人类基因组的四张图,即遗传图、物理图、序列图、转录图。
3.意义:
(1)有利于各种疾病,尤其是各种遗传病的诊断治疗。
(2)有利于了解基因表达的调控机制、细胞的生长、分化和个体发育的机制。
(3)推动生物高新技术的发展,并产生巨大的经济效益。
规律 基因组研究一般是研究单倍体染色体组。
单倍体染色体组中的染色体数目有一定的规律可循:
对于有性别决定的生物(雌雄异体的生物)来说,其单倍体基因组中染色体数目=染色体对数+1条,如人测24条,果蝇测5条;对于无性别决定的生物(雌雄同体的生物)来说,其单倍体基因组中染色体数目=染色体对数,如玉米测10条即可。
这一规律注意灵活运用。
练一练 人体细胞中共有46条染色体,玉米体细胞中共有20条染色体,家蚕为ZW型性别决定,体细胞中有28对染色体,要测定人类基因组和玉米、家蚕基因组的核苷酸序列,分别需要测定的染色体数为( )
A.46,20,28
B.23,11,28
C.22(常)+X+Y,10,27+Z+W
D.22(常)+X+Y,10,13+Z+W
答案 C
考点101 紫茉莉质体的遗传
1.质体的分类
质体是植物细胞特有的细胞器,根据其色素的种类可分为白色体(不含任何色素)、有色体(只含类胡萝卜素)和叶绿体(既含类胡萝卜素又含叶绿素)。
2.紫茉莉植株及枝条
(1)绿色植株——只含绿色枝条(只含叶绿体)。
(2)花斑植株——
(3)白色植株(不能存活)。
3.紫茉莉枝条颜色的遗传
(1)绿色紫茉莉枝条颜色的遗传
绿色紫茉莉细胞只含有叶绿体,产生的卵细胞内也只有叶绿体,受精后仍发育为绿色紫茉莉。
图示如下:
(2)白色紫茉莉枝条颜色的遗传
(3)花斑紫茉莉枝条颜色的遗传
花斑紫茉莉植株上有三种细胞,产生卵细胞及受精后的发育情况如下:
1.若受精卵中只有白色体,则发育成的植株为白化苗,这种植株将无法生存。
2.花斑植株上白色枝条其营养物质可由邻近枝条通过筛管转移过来。
3.质基因是随机地、不均等地分配。
1.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R、r控制,基因型RR为红色,Rr为粉红色,rr为白色。
(1)白花、花斑叶片植株①接受红花、绿色叶片植株②提供的花粉,杂交情况如图a所示。
根据细胞质遗传和细胞核遗传的特点,①向③传递____________________,而②向③传递________________。
③的叶片类型可能是________________________。
(2)假设图b中④个体自交,后代出现绿色叶片植株⑤∶花斑叶片植株⑥∶白色叶片植株⑦的比例是__________,这是因为细胞质遗传物质的分离具有________的特点;后代出现红花、花斑叶片植株
∶白花、花斑叶片植株的比例是__________________________。
答案
(1)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
(2)不定的 随机、不均等 1∶1
解析 在受精过程中,受精卵的细胞质几乎全部来自于卵细胞,精子只有头部的核与卵细胞核融合,所以受精卵中的核物质来自双亲,细胞质中的遗传物质来自母本。
因母本的细胞质中含有叶绿体和白色体,这两种质体在减数分裂形成卵细胞时是随机分配的,会产生三种类型的卵细胞:
只含叶绿体的、只含白色体的和两种都含有的。
所以③可能的类型是绿色叶片、花斑叶片、白色叶片。
细胞质遗传物质的分离是随机的、不均等的,其自交后代无一定的分离比。
从图b来看后代中只有⑥是花斑叶,其核基因可能是RR、Rr、rr,其中只有RR是红花,rr是白花,由此可判断红花、花斑叶片植株∶白花、花斑叶片植株的比例是1∶1。
考点102 细胞质遗传和细胞核遗传的比较
比较
细胞核遗传
细胞质遗传
物质基础
核基因
质基因
F1表现性状
显性性状
母本性状
杂交后代性状比例
出现一定的分离比(如3∶1或9∶3∶3∶1等)
不出现一定的分离比
减数分裂形成的子细胞中遗传物质的分配
有规律的分离,均等分配,符合孟德尔遗传定律
随机、不均等分配,不符合孟德尔遗传定律
细胞核遗传和细胞质遗传的图解
提醒 植物果皮、种皮同样表现为母本性状,但应属于细胞核基因控制的遗传。
2.细胞质基因和细胞核基因( )
A.载体是相同的B.增殖方式是相同的
C.遗传规律是相同的D.分离时机是相同的
答案 B
解析 细胞核内的DNA都位于染色体上,细胞质DNA不和蛋白质结合成染色体。
核基因遵循孟德尔遗传规律,细胞质基因是母系遗传,它们都能进行复制。
核基因的分离在细胞分裂的后期,质基因的分离是在末期。
3.玉米正常植株叶片为绿色,患一种遗传病后植株的叶片具白色条斑,或为不能成活的白化苗。
显微镜观察发现,白化苗和白色条斑处的叶肉细胞不含叶绿体。
有人为了探索该病的遗传机理,用人工授粉的方法进行了如下两个实验。
根据下列实验结果回答问题:
(1)实验一
P ♀条斑叶 × 绿色叶♂
↓
F1 绿色叶 条斑叶或白色叶
重复该实验,后代的性状不出现一定的分离比。
①实验结果显示,母本患条斑病时,该病通过__________方式遗传。
②实验中后代不同性状的个体的比例是随机的,其原因是
________________________________________________________________________。
(2)实验二
P ♀绿色叶 × 条斑叶♂
↓
绿色叶
↓⊗
F2 绿色叶 条斑叶
表现型比例 3 ∶ 1
重复该实验,后代的性状分离比始终为3∶1。
实验二结果显示,母本正常时,该病的遗传受__________的控制。
答案
(1)①细胞质遗传 ②在进行减数分裂时,细胞质中的遗传物质不能进行有规律的分离,而是随机地、不均等的分配到子细胞中
(2)核基因(或细胞核)
考点103 DNA、基因及基因的表达之间的数目关系
1.DNA、基因、基因的表达(以原核细胞的基因为
例)
2.数目关系
氨基酸数目∶mRNA中的碱基数目∶基因(DNA)中的碱基数目=1∶3
∶6(至少)
3.真核生物中氨基酸数目<1/6基因中碱基数的原因
(1)基因结构中存在不能编码蛋白质的非编码区。
(2)编码区中内含子部分不能编
码蛋白质。
(3)外显子中含有与转录为终止密码子相对应的脱氧核苷酸序列。
4.在数量上外显子数量比内含子数量多1个。
5.编码区在整个基因中所占比例较小,而具有调控作用的非编码区所占的比例较大,说明了真核细胞基因结构及其功能的复杂性。
4.下列有关基因的说法,正确的是( )
A.乳酸菌和酵母菌基因结构中都不存在内含子和外显子
B.与mRNA上的终止密码子相对应的DNA片段位于编码区下游的非编码区中
C.小麦细胞基因的编码区中存在非编码序列
D.生物进化的实质是自然选择使种群基因频率发生不定向改变的过程
答案 C
解析 小麦是真核生物,其基因的编码区内有内含子,属于非编码序列。
5.人的血红蛋白中有一种β-珠蛋白,编码它的基因中含有1700个碱基对,其中有3个外显子,2个内含子,能编码146个氨基酸,下列叙述正确的有( )
①翻译蛋白质的信使RNA碱基数量多于438个 ②三个外显子的碱基数量约占整个基因的26% ③非编码区是两个基因之间没有遗传效应的区段 ④内含子将编码区和非编码区隔开 ⑤RNA聚合酶的结合位点位于非编码区
A.①②⑤B.②③④
C.③④⑤D.①②③⑤
答案 A
解析 ③非编码区是基因内部结构;
④内含子将2个外显子间隔开。
正交、反交方法确定基因位置
1.看控制生物性状的遗传物质的来源,如来源于细胞质,即为细胞质遗传。
2.看杂交后代的比例,如子代无一定的分离比,不遵循遗传的三大定律,即为细胞质遗传。
3.正交、反交实验法确认
(1)正交、反交结果一致,为细胞核内的常染色体。
(2)正交、反交结果都表现为母本性状
(3)表现母本性状继续自交
若发生性状分离,则为核基因控制种皮或果皮性状,若仍不发生性状分离,则为质基因控制性状。
图解:
果实和种子颜色等性状遗传(以南瓜果皮颜色为例)
由此可看出,正反交中,亲代所结果实颜色不同,但F1所结果实颜色相同,且在F2上所结果实颜色分离比为3∶1,因此,果实颜色仍属于细胞核遗传,遵循孟德尔分离定律,只是子代的分离比延迟表现。
(4)若正交、反交与性别有关,则为伴性遗传,基因位于X或Y染色体上。
遗传图解如下:
下面为果蝇三个不同的突变品系与野生型正反交的结果,试分析回答问题:
组别:
正交
反交
①
♀野生型×♂突变型a→野生型
♀突变型a×♂野生型→野生型
②
♀野生型×♂突变型b→野生型
♀突变型b×♂野生型→♀野生型、♂突变型b
③
♀野生型×♂突变型c→野生型
♀突变型c×♂野生型→突变型c
(1)①组的正交与反交结果相同,控制果蝇突变型a的基因位于____
__染色体上,为______性突变。
(2)②组的正交与反交结果不相同,用遗传图解说明这一结果(基因用B、b表示)。
(3)解释③组正交与反交不同的原因。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案
(1)常 隐
(2)由题意可知,该突变基因位于X染色体上,为隐性突变。
遗传图解如下:
(3)由题可推知,突变的基因可能位于细胞质中,属于细胞质遗传,表现出母系遗传的特点,即杂交所得的子代总表现出母本的性状
对细胞质遗传易错点辨析不清
以下关于细胞质遗传的叙述正确的是( )
A.由基因控制,遵循遗传的三大定律
B.F1总是表现出母本性状,故一定不受基因控制
C.不受基因控制,两个亲本杂交,其后代的性状没有一定的分离比
D.由基因控制,不遵循遗传的三大定律
错因分析 对细胞质控制的遗传特点模糊不清。
解析 无论是细胞质遗传还是细胞核遗传,都受基因控制,但细胞质遗传不遵循遗传的三大定律,子代总是表现出母本的性状,杂交后代的性状没有一定的分离比。
答案 D
纠错笔记
(1)花斑植株
三种枝条
花斑枝条
三种卵细胞+精子→三种受精卵→三种植株。
(2)细胞质遗传表现为母本性状,但F1会出现一定的性状分离,如花斑枝条产生植株有白色、绿色、花斑色三种类型。
(3)细胞质基因可能存在于叶绿体亦可存在于线粒体中。
若研究性状为叶片或茎的颜色,则考虑基因位于叶绿体中;若研究根、茎内部不见光部位某一性状或动物、人体某一性状,则只能考虑位于线
粒体中;若无具体性状、具体部位、具体生物,一般两个场所同时考虑。
(4)常见细胞质遗传性状为叶片、叶柄颜色(但花的形状、颜色由细胞核控制)、植物雄性不育、微生物中线粒体、质粒遗传。
(5)线粒体和叶绿体中的DNA都能进行自我复制,并通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成。
两种细胞器内部都含有核糖体,所以蛋白质合成可以在两种细胞器内进行。
题组一 紫茉莉枝条遗传
1.下列实验是有关紫茉莉枝色遗传的,对此实验结果的解释不正确的是( )
提供花粉的枝条
接受花粉的枝条
种子(F1)发育成的枝条
花斑色
绿色
绿色
绿色
花斑色
绿色、花斑色、白色
花斑色
白色
白色
白色
花斑色
绿色、花斑色、白色
A.F1的枝色与母本接受花粉的类型无关
B.紫茉莉枝色的遗传由细胞质基因决定
C.F1三种表现型之间的比例为1∶2∶1
D.F1的枝色完全由母本的枝色决定
答案 C
题组
二 真核细胞的基因结构及相关计算
2.下图为一个真核基因的结构示意图,根据图中所示,对该基因特点叙述正确的是( )
A.非编码区是外显子,编码区是内含子
B.非编码区对该基因转录不发挥作用
C.编码区是不连续的
D.有三个外显子和四个内含子
答案 C
解析 外显子和内含子都位于编码区;非编码区含有启动子、调节基因等结构,对转录有控制作用;真核基因的编码区是不连续的,图示中有四个外显子和三个内含子。
3.人的凝血因子基因含有186000个碱基对,有26个外显子,25个内含子,能编码2552个氨基酸,这个基因中外显子的碱基对在整个基因碱基对中所占的比例为( )
A.4%B.51.76%
C.1.3%D.25.76%
答案 A
解析 本题考查对基因结构的理解。
真核细胞的基因中,只有外显子才是能编码氨基酸序列的碱基序列。
已知能编码2552个氨基酸,每编码一个氨基酸需要3个碱基对,所以该基因中外显子的碱基对数就是2552×3=7656个,用此数除以186000即可得出
答案。
题组三 细胞质遗传和细胞核遗传
4.龙葵叶绿体DNA上的一个正常基因决定了植株对某除草剂表现敏感。
它的突变基因则决定了植株对该除草剂表现抗药性。
以敏感型龙葵(全部叶绿体含正常基因)为父本,以
抗药型龙葵(全部叶绿体含突变基因)为母本进行杂交,所得F1植株将表现为( )
A.敏感型
B.抗药型
C.抗药型∶敏感型=3∶1
D.抗药型∶敏感型=1∶1
答案 B
解析 由于该基因在叶绿体上属细胞质遗传,故杂交后代应表现为母系遗传,而母本为抗药型,故应选B。
5.下图是黄花柳叶菜和刚毛柳叶菜的杂交示意图。
请据图回答:
[
(1)A与a是一对________,属于____________基因。
该基因控制的性状在正交F1和反交F1中的表现____________。
(2)H和L属于________基因,该基因控制的性状在正交F1和反交F1中的表现________,表现为________。
(3)如果用正交F1作母本与乙(父本)连续回交25代,第25代的花色对毒性的敏感以及对温度和光线的反应等性状仍与甲表现一致。
此现象说明________________________
________________________________________________________________________。
答案
(1)等位基因 细胞核 一致(表现为显性性状)
(2)细胞质 不同 母系遗传 (3)柳叶菜的花色遗传、对毒性的敏感性遗传均属于细胞质遗传,也说明细胞质基因可以复制并通过卵细胞独立地传给后代
解析 图中A和a属于细胞核内的基因,是一对等位基因,位于一对同源染色体的相同位置上,控制细胞核遗传;H和L属于细胞质基因,控制细胞质遗传,表现母系遗传。
正交F1作为母本,与乙(父本)连续回交25代后,第25代的性状仍然保持母本性状,说明柳叶菜的花色遗传、对毒性的敏感性遗传属于细胞质遗传,也说明细胞质基因可以复制并通过卵细胞独立地传给后代。
【组题说明】
考 点
题 号
错题统计
错因分析
细胞质遗传的特点及物质基础
1、2、3、11、15
细胞质遗传和细胞核遗传
4、6、13、16
基因的结构
7、8、9、10、12、14、17、18
人因基因组计划
5
特别推荐
识图析图题——2、8、14、16、17;经典易错题——3、9、15
1.甲性状和乙性状都为细胞质遗传。
下列四种组合中,能说明这一结论的是( )
①♀甲×♂乙→F1呈甲性状
②♀甲×♂乙→F1呈乙性状
③♀乙×♂甲→F1呈甲性状
④♀乙×♂甲→F1呈乙性状
A.①②B.③④C.①④D.A、B、C都对
答案 C
解析 细胞质遗传无论正交、反交,F1总是表现为母系遗传。
2.人类神经性肌肉衰弱症是线粒体基因控制的遗传病,如图所示的遗传系谱中,若Ⅰ-1为患者(Ⅱ-3表现正常),图中患此病的个体是( )
A.Ⅱ-4、Ⅱ-5、Ⅲ-7B.Ⅱ-4、Ⅱ-5、Ⅲ-8
C.Ⅱ-4、Ⅲ-7、Ⅲ-8D.Ⅱ-5、Ⅲ-7、Ⅲ-8
答案 B
解析 线粒体基因控制的遗传(细胞质遗传)表现为母系遗传,若Ⅰ-1患病,则其子女都患病(Ⅱ-4、Ⅱ-5),由此可以推出Ⅲ-8亦患有此病。
3.紫茉莉的枝条颜色遗传受细胞质基因控制,在一株花斑紫茉莉的枝条上,常有白色枝条、绿色枝条和花斑枝条,这是由于( )
A.减数分裂过程中,细胞质不均匀地、随机地分配
B.有丝分裂过程中,细胞质不均匀地、随机地分配
C.受精作用过程中,受精卵中的细胞质几乎全部来自卵细胞
D.有性生殖过程中,精子和卵细胞随机地完成受精作用
答案 B
解析 一株花斑紫茉莉是由一个受精卵细细胞的有丝分裂和细胞分化形成的。
在细胞有丝分裂过程中,由于细胞质不均匀地、随机地分配,导致有些细胞中只含有叶绿体、有些细胞中只含有白色体,有些细胞中同时含有叶绿体和白色体,然后它们分别发育成绿色、白色和花斑枝条。
4.某对夫妇,丈夫患leber遗传性视神经病(基因在线粒体上),妻子患红绿色盲,所生后代中男孩只患一种病,女孩只患一种病的概率分别是( )
A.1、0B.1/2、1/4
C.1/4、1/8D.0、1
答案 A
解析 leber遗传性视神经病因致病基因在线粒体上,为细胞质遗传,丈夫患病对后代没有影响。
妻子患红绿色盲,后代中男孩都为色盲,女孩都正常。
5.下列有关人类基因组及其研究的说法,错误的是( )
A.人类的基因组是指人体DNA分子所携带的全部遗传信息
B.必须分别测定人类所有细胞的各种基因的核苷酸序列
C.我国有较多隔离度高的民族,为研究提供了珍贵资源
D.特定的基因中脱氧核苷酸的排列顺序是一定的
答案 B
解析 人类所有体细胞都是由一个受精卵经过不断的有丝分裂产生的,各个体细胞的遗传信息基本上是相同的,所以只需要测定某一细胞的各DNA分子的核苷酸序列即可知道人体所有细胞的遗传信息。
6.控制下列生物性状的遗传物质的传递,不遵循孟德尔遗传定律的是( )
A.人类色盲的遗传
B.紫茉莉植株花色的遗传
C.豇豆种皮形状和子叶颜色的遗传
D.链孢霉线粒体的遗传
答案 D
解析 A、B、C三项属于细胞核遗传,D项中线粒体存在细胞质中,属于细胞质遗传,细胞质遗传不遵循孟德尔遗传定律。
紫茉莉植株花色的遗传与枝条颜色遗传不同,前者是细胞核遗传,后者为细胞质遗传,不能混淆。
7.基因含有的遗传信息通过控制合成相应的蛋白质而得以表达。
下列各项均是与此过程有关的叙述,其中正确的是( )
A.基因的碱基数目恰好是相应蛋白质中氨基酸数目的6倍
B.氨基酸的密码子是指相应tRNA分子中的三个碱基
C.mRNA分子的碱基数目大约是相应基因内含子碱基数目的1/2
D.以mRNA为模板,通过逆转录,可获得目的基因的一条链
答案 D
解析 由于基因中有非编码区以及内含子等不编码蛋白质的序列,所以基因的碱基数目多于相应蛋白质中氨基酸数目的6倍;密码子是mRNA上的碱基而不是tRNA上的;以mRNA为模板,通过逆转录,可获得目的基因的一条链,人工合成目的基因就是这个原理。
8.下图为真核生物细胞基因结构示意图,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( )
A.df cB.ceg a
C.ceg bD.abdfh a
答案 B
解析 真核细胞基因结构中的非编码区和编码区中的内含子属于非编码序列,编码序列只有编码区中的外显子ceg。
a是RNA聚合酶结合位点,一旦变异将不能被RNA聚合酶所识别,导致该基因关闭,故B正确。
9.细菌的某个基因发生了突变,导致该基因编码的蛋白质肽链中一个氨基酸替换成了另一
个氨基酸。
该突变发生在基因的( )
A.外显子
B.编码区
C.RNA聚合酶结合位点
D.非编码区
答案 B
解析 细菌属原核生物,其基因是连续的,无外显子、内含子之分,其突变位置应为编码区。
10.下列说法不正确的是( )
A.基因非编码区发生突变可能使该基因不能表达
B.基因选择性表达可能是非编码区对编码区进行调控作用的结果
C.编码区的外显子发生基因突变可能导致形成多肽的氨基酸数目或排列顺序改变,或
不能形成多肽
D.某基因的RNA聚合酶结合位点发生突变,对基因的表达无任何影响
答案 D
11.椎实螺外壳的螺旋方向,
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