第五单元第29讲细胞质遗传与基因的结构

1第29讲细胞质遗传与基因的结构走进高考第一关：教材关合作梳理知识体系一、细胞质遗传细胞质遗传概念：真核生物由①________控制的遗传现象特点②________遗传：其原因是受精卵中的细胞质几乎全部来自③________，受细胞质内遗传物质控制的性状由④________传给子代杂交后代性状不出现⑤________：原因是原始生殖细胞在进行⑥________时，细胞质中的遗传物质⑦________、⑧________地分配到子细胞中物质基础：细胞质（线粒体、叶绿体）中的⑨________二、基因的结构基因的结构原核细胞的基因结构编码区：能转录相应的⑩________，进而指导11________的合成非编码区不能转录12________，不能编码13________有调控14________的核苷酸序列，在该序列中，最重要的是位于编码区上游的15________位点真核细胞的基因结构编码区外显子：能编码16________的序列内含子：不能编码17________的序列非编码区：有调控作用的核苷酸序列，包括位于编码区上游的18________位点人类基因组研究2人类基因组：人体DNA所携带的全部19________人类单倍体基因组：由20________条双链DNA分子组成（包括21________）人类基因组计划的主要内容：绘制人类基因组的四张图，即22________、23________、24________和25________自我校对：①细胞质基因②母系③卵细胞④母本⑤一定的分离比⑥减数分裂⑦随机地⑧不均等⑨DNA⑩信使RNA11蛋白质12信使RNA13蛋白质14遗传信息表达15RNA聚合酶结合16蛋白质17蛋白质18RNA聚合酶结合19遗传信息2024211—22号染色体DNA与X、Y染色体DNA22遗传图23物理图24序列图25转录图解读高考第二关：考点关考点１（原创与组合）细胞质遗传与细胞核遗传的区别特别提醒：（1）细胞质遗传中F1的性状可以表述为：总是表现出母本的性状，也可以说F1的性状均由母本决定，但不能说F1的性状一定和母本相同，如教材所举实例花斑紫茉莉做母本时，F1出现绿色、白色、花斑色三种性状，实际上F1的性状类型由母本所产生的卵细胞的类型决定。（2）正反交结果不一定相同的还有性染色体上的基因遗传及被子植物胚乳性状的遗传。故细胞质遗传正反交结果一定不同，但正反交结果不同时未必为细胞质遗传。例析1椎实螺外壳的螺旋方向，右旋对左旋是显性。杂交实验发现当右旋♀×左旋♂时，F1为右旋；当左旋♀×右旋♂时，F1为左旋；番茄的果皮颜色红色对黄色为显性，杂交实验3结果是当红色♀×黄色♂时，果皮为红色，当黄色♀×红色♂时，果皮为黄色，影响螺壳的螺旋方向及番茄果皮颜色的遗传最可能是（）A.前者为细胞质遗传，后者为细胞核遗传B.前者为伴性遗传，后者为细胞质遗传C.两者均为细胞质遗传D.两者均为细胞核遗传解析：子代椎实螺外壳螺旋方向总是和母本保持一致，为细胞质遗传；番茄果皮是由母本的子房壁发育而来，因此颜色由母本决定，但属于细胞核遗传。答案：A互动探究1-1下列关于细胞核遗传和细胞质遗传的叙述中，不正确的是（）A.两者共同控制着生物的遗传B.前者是染色体上的DNA控制的遗传C.后者遗传后代不出现性状分离D.两者的遗传物质都是DNA解析：核基因与质基因共同控制生物性状，二者都是DNA片段。细胞核遗传与细胞质遗传后代都可能出现性状分离，但细胞质遗传后代不出现一定的分离比。答案：C互动探究1-2有关细胞核和细胞质遗传的叙述，正确的是（多选）（）A.细胞质遗传中，两亲本杂交的后代也可能会出现性状分离B.红绿色盲遗传不表现为孟德尔遗传的分离比，属于细胞质遗传C.遗传物质分别是DNA和RNAD.胡萝卜根组织培养的繁殖过程不遵循孟德尔遗传定律解析：红绿色盲基因位于X染色体上，属伴性遗传，其遗传时仍遵循孟德尔遗传定律，细胞核遗传受细胞核内DNA控制，细胞质遗传受细胞质内DNA控制，无性繁殖时不遵循孟德尔定律，故B、C所述不正确，A、D所述正确。答案：AD考点2原核细胞与真核细胞基因结构组成1.原核细胞基因结构：原核细胞的基因是可以分为不同的区段。在基因的表达过程中，不同区段所起的作用并不相同，分为编码区和非编码区。如图甲所示：2.真核细胞基因结构：真核细胞的基因是由编码区和非编码区两部分组成的。在非编4码区上，同样具有调控作用的核苷酸序列，但是真核细胞的基因结构要比原核细胞的基因结构复杂。在编码区内，又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。图析如下：甲图乙特别提醒：（1）关于非编码序列与非编码区的界定原核细胞的基因结构与真核细胞的基因结构都由编码区及非编码区构成，都包括着编码序列与非编码序列，但原核细胞的编码区是连续的、不间隔的，即编码区中全为编码序列，其非编码序列仅指位于编码区上游及下游的非编码区，而真核细胞的基因结构中，编码区是不连续的、间隔的，即能够编码蛋白质的外显子被不能编码蛋白质的内含子分隔开来，每一基因中都有若干外显子及若干内含子，由此可见真核细胞基因结构中，编码区内也有不编码的核苷酸序列（内含子中的核苷酸序列），即真核细胞基因中非编码序列应包含两部分，非编码区序列+编码区中内含子序列，原核细胞基因结构中非编码序列=非编码区序列。（2）“外显子”与“内含子”只适用于真核细胞基因结构，原核细胞中无外显子与内含子之说。（3）在真核细胞基因结构的编码区中，外显子与内含子相间排列，即外显子被内含子隔开，但必须注意最接近编码区上游及最接近编码区下游的那个区段（即编码区第一个区段及最后一个区段总是外显子，即外显子总比内含子多一个）。例析2（2008·江苏卷，16）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（）5A.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解析：真核细胞的基因包括非编码区和编码区，其中编码区是不连续的，有内含子和外显子之分，基因的非编码区中含有RNA聚合酶结合位点，对基因的转录具有调控作用。外显子是基因编码区中能够编码蛋白质的序列，内含子是基因编码区中不能编码蛋白质的序列，在基因的编码区中外显子之间间隔内含子，即图示基因中含有四个外显子、三个内含子。答案：C点评：本题考查真核细胞的基因结构，属于基础知识层面上的考查，试题较容易。互动探究2下图是真核细胞基因结构示意图。说法不正确的是（）A.转录开始的位置是c点B.RNA聚合酶能识别的位置是bC.非编码区是编码区表达的调控序列D.d、f、h称为内含子解析：RNA聚合酶识别的是它的结合位点，RNA聚合酶的结合位点在a（启动子），而b是操纵基因，对编码区的结构基因起着“开关”的作用，可以直接控制结构基因的转录。答案：B考点3DNA、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.mRNA的碱基数目DNA）的碱基数目=136（至6少）。3.真核生物中氨基酸数目＜基因中碱基数/6的原因分析（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，而具调控作用的非编码区所占比例较大，说明了真核细胞基因结构及其功能的复杂性。例析3在一个真核细胞基因的编码区中，有两个外显子和一个内含子，测得一个外显子有126个碱基，另一个外显子有180个碱基，内含子有36个碱基那么这个编码区的碱基序列最多能编码的氨基酸个数是（）A.114个B.57个C.171个D.51个解析：在真核细胞基因中，能编码蛋白质的仅是外显子，内含子不参与编码蛋白质，因此有：（126+180）/6=51。答案：D互动探究3某蛋白质基因结构包括4个内含子，5个外显子，整个基因结构含有2400个碱基对，能编码280个氨基酸，则该基因结构中外显子碱基所占比例为（）A.35%B.70%C.42.5%D.17.5%解析：280个氨基酸是基因中外显子部分转录合成的，对应外显子的碱基对为280×3=840，则8402400×100%=35%。答案：A笑对高考第三关：技巧关基因组计划中染色体条数的确定有关基因组计划中染色体条数的确定，分为两种情况：一种情况是无性别之分的生物，例如小麦、水稻等植物，其雌蕊雄蕊的分化是基因选择性表达的结果。它们细胞内的两套染色体组之间，同源染色体完全是等大的，基因都是成对存在的，故这类生物只测定一个染色7体组就可以了。另一种情况是：雌雄异体的生物，其性别由专门的性染色体决定，由于XY（或ZW）染色体之间大小不同，基因存在不对应区段，即有不同的基因和碱基排列顺序，所以测序工作需要测定常染色体的一半+X+Y（或+Z+W），例如人、蛇麻等生物。典例我国遗传学家率先绘制了世界上第一张玉米基因遗传图，为玉米基因组计划做出了重要贡献。玉米体细胞中有24条染色体，那么玉米基因组计划要研究的DNA分子数是（）A.48个B.24个C.13个D.12个思维导析：玉米是雌雄同株植物，其体细胞中含有完全相同的两个染色体组，因此玉米基因组计划只要研究其中一个染色体组（含有12条染色体）中的DNA分子数就可以了。答案：D应用拓展2007年我国科学家率先完成了家蚕基因组精细图谱的绘制，将13000多个基因定位于家蚕染色体DNA上。请回答以下有关家蚕遗传变异的问题：(1)在家蚕的基因工程实验中，分离基因的做法包括用______________对DNA进行切割，然后将DNA片段与_______________结合成重组DNA，再将重组DNA转入大肠杆菌进行扩增等。(2)家蚕的体细胞共有56条染色体，对家蚕基因组进行分析(参照人类基因组计划要求)，应测定家蚕____________条双链DNA分子的核苷酸序列。(3)决定家蚕丝腺蛋白H链的基因编码区有16000个碱基对，其中有1000个碱基对的序列不编码蛋白质，该序列叫______________；剩下的序列最多能编码____________个氨基酸(不考虑终止密码子)，该序列叫__________。(4)为了提高蚕丝的产量和品质，可以通过家蚕遗传物质改变引起变异和进一步的选育完成，这些变异的来源有:___________________________________。答案：（1）限制酶（或限制性内切酶）运载体（或质粒）（2）29（3）内含子5000外显子（4）基因突变、基因重组、染色体变异高考真题备选（2009·苏、锡、常、镇教学调查）下图是科学家对果蝇正常染色体上部分基因的测序结果。请据图回答：8（1）图1中的朱红眼基因与图3中的深红眼基因属于_____________基因。（2）图1染色体上所呈现的基因不一定能在后代中全部表达，主要原因是①；②。（3）图2中的Ⅰ、Ⅱ表示两种不同基因结构，图1中红宝石眼基因的结构应如图2中的［］，图2中的a能被识别；若a中有一碱基对发生突变，带来的结果可能是。（4）与图1相比，图3发生了。答案：（1）非等位（2）①当出现杂合体时，隐性基因不能表达②基因的表达还与环境因素有关（3）ⅡRNA聚合酶RNA聚合酶不能识别，编码区的转录不能进行（4）染色体结构变异（染色体片段颠倒）课后活页作业1.叶绿体的DNA能指导自身小部分蛋白质在叶绿体内的合成。下列叙述中错误的是（）A.叶绿体DNA能够转录B.叶绿体DNA是遗传物质C.叶绿体内存在核糖体D.叶绿体功能不受细胞核调控解析：叶绿体的DNA能指导自身小部分蛋白质在叶绿体内的合成，因此叶绿体DNA能够转录和翻译，也是细胞质内的遗传物质。叶绿体功能受细胞核调控。答案：D2.下图为原核细胞的基因结构示意图。请问：若由此基因控制合成的蛋白质中氨基酸序列发生了改变，则此基因中可能发生变异的部位是（）9A.a段B.b段C.c段D.a、b、c均有可能答案：C3.下图是真核生物细胞内的转录过程示意图，据图