第五单元第29讲细胞质遗传与基因的结构

1、精品文档你我共享第29讲 细胞质遗传与基因的结构走进咼考第一关：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_控制的遗传现象特点遗传：其原因是受精卵中的细胞质几乎全部来自 ,受细胞质内遗传物质控制的性状由传给子代杂交后代性状不出现 :原因是原始生殖细胞在进行 时，细胞质中的遗传物质、地分配到子细胞中物质基础：细胞质（线粒体、叶绿体）中的 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 ，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

2、：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、2324和 25自我校对：细胞质基因母系卵细胞母本一定的分离比减数分裂随机地不均等DNA信使RNA 11蛋白质12信使RNA 13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2024 211 22号染色体DNA与 X、Y染色体 DNA 22遗传图 23物理图 24 序列图25转录图解读高考 第

3、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细胞核遗估细胞质遗传基凶的裁体染色体叶绿体、线粒林休细胞呈因的存 在形氏成对成单基因在亲子代细 胞屮传递规律减数分裂遵循 三大规律有丝 分裂平均分配随机地、不均等分 配不遵循三大 规律传递途径卵细胞、精子卵细胞F的性状显性性状母本性状正、反交结果相同不同农现母本性状性状分离比出现-主的分 离比不出现一定的分离比特别提醒：（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R的性状均由母本决定，但不能说已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

4、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早X左旋父时， F1为右旋；当左旋早X右旋父时，F1为左旋；番茄的果皮颜色红色对黄色为显性，杂交实验结果是当红色早X黄色父时，果皮为红色，当黄色早X红色父时，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

5、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

6、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

7、和非编码区两部分组成的。在非编码区上，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：-非编码区4編码区I。非编码区_I有调控遗传 信息表达的 核甘酸序列1可转录为信使RNAil而 腊导蛋白质合成:霹譌与RA聚合酶幺土厶位卢一 “ I个典型的原核细胞基因结构示意图非编码区一编码区若何坍曲炉:外显子可转录为信使RNA i 塾霍幕:并指导蛋白质合毗内含子: 頂曇衣型?:虽少，但所产生的niENA最终| 权苗酸序列：切去，不指导墨白质合戍；II*非编码酊有调控遗传 信息表达的 核胥酸序列与R

8、PM聚合酶结合位点J外显子卫内含子I个典型的真核细胞基因结构示意图图乙特别提醒：（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

9、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（）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

10、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（）非编码区編码区IS知识改变命运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、

11、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3 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）基因DNA包括基因fl區因间区 （不去达的核昔酸疗列N获区”*非编码区上转录堪因是有遗传敢应的DMA片段 包括编码区羽屮编码区）mRNA蛋白质氨垒酸疗洌真核细胞基IN的编码区包抬 外显子用内含子，转录后切 咄含钿殆专录牛嘶 mRNA，才陡躺译mRNA勺碱基数目:棊川DNA的碱基数目=1少）。3. 真核生物中氨

12、基酸数目v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

13、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 2 400 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280X3=840,则 840 X 100%=35%2 400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，

14、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.

15、 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13000多个基因定位于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 家蚕染色体DNA上。请回答以下有关家蚕遗传变异的问题：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

16、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：石 眼眼 毛 身膈尿樹虹红服谨 寅白红截朱朶框短1非编码区;編码区：非編码区图2宅石眼

17、 白眼齊.图3(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 ；。(3) 图2中的I、n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)当出现杂合体时，隐性基因不能表达基因的表达还与环境因素有关 (3) n RNA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

18、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()一非编码区一-V编码区一非编码区* % 畳 9 *-*叩 *abCd(与RNA聚合酶 结合位点)A. 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，

19、据图判断下列说法中不正确的是（）A. 所示的片段正处于解旋状态，形成这种状态需要解旋酶B. 图中是以4种核糖核苷酸为原料合成的C. 如果图中表示酶分子，则它的名称是 RNA聚合酶D. 图中的合成后，直接进入细胞质中与核糖体结合并控制蛋白质的合成解析：真核生物的转录过程需要解旋酶、RNA聚合酶、核糖核苷酸等条件，ABC正确。RNA合成后，真核生物需要对 RNA进行加工，去掉内含子相应的转录部分，然后经核孔出核后，再与核糖体结合。答案：D4. 下列遗传现象中，子代表现型与母方完全一致的是（）A. 植物体细胞杂交的杂种植株B. 花斑植株接受绿枝条的花粉C. 色盲女性儿子的色觉D. 白化女性儿子的肤色

20、解析：本题B项易错选。B项虽然是细胞质遗传，但由于母本是花斑色，所以后代会 发生性状分离，但无一定分离比。答案：C5. 由200个氨基酸组成的一种蛋白质，决定其结构的基因（）A. 在原核生物中较长B. 在真核生物中较长C. 在原核生物和真核生物中一样长D. 基因长度不依赖于原核或真核细胞的结构状态解析：真核细胞中的基因结构是由内含子和外显子组成，在转录时，需把内含子转录部分剪切掉，把外显子转录部分拼接起来，而原核生物的基因结构没有内含子。答案：B6. 下列对真核细胞内的一个基因结构的叙述，正确的是（）A. 每一个基因中的内含子和外显子数目相同B. 不同基因中外显子和内含子的数目、长度均不相同C

21、. 真核细胞的基因结构中的非编码序列是位于编码区上游和下游的核苷酸序列D. 真核细胞的一个基因只能编码一种蛋白质，因此，它的编码序列只含有一个外显子 和一个内含子答案：B7. （2010 全国重点中学领航卷）“人类基因组计划”的实施和成功具有划时代的伟大意义，必将对人类自身产生深远的影响。下列对“人类基因组计划”的说法中，不正确的一 项是（）A. 对人类各种遗传病的诊断和治疗具有重要意义B. 有助于对人类生长发育过程和进化过程的认识C. 有助于人类对自身基因的表达调控过程的了解D. 推动生物高新技术的发展，开发人类的DNA资源解析：人体的新陈代谢、生长发育、繁殖、衰老和死亡等各项基本生命活动都

22、直接或间 接地受到遗传物质的控制。因此，通过“人类基因组计划”揭示出人体内的遗传信息及其调控表达的机制，就可以通过一定的技术进行控制。但是如果利用这些技术来开发人类的DNA资源，不仅有悖伦理道德，而且会导致不可想象的后果，如制作DNA武器等。答案：D8. 植物学家在培育抗虫棉时，对目的基因作了适当的修饰，使得目的基因在棉花植株的整个生长发育期都表达，以防止害虫侵害。这种对目的基因所作的修饰发生在（）A. 内含子B. 外显子C. 编码区D. 非编码区答案：D9. 如果一个基因的中部缺失了1个核苷酸对，可能的后果是（多选）（）A. 没有蛋白质产物B. 翻译为蛋白质时在缺失位置终止C. 所控制合成的

23、蛋白质减少多个氨基酸D. 翻译的蛋白质中，缺失部位以后的氨基酸序列发生变化解析：题干所述的变化，可能是信使RNA分子的对应部位形成终止密码，导致其控制的蛋白质减少多个氨基酸或信使RNA分子对应部位以后的密码子改变而影响蛋白质分子中部分氨基酸序列。答案：BCD10. 科学工作者分离得到了某生物的基因A，将其解离成两条单链， 用其中一条与基因A的信使RNA杂交配对，结果如图所示，对此合理的解释是（A. 基因A来自真核生物或原核生物B. 17代表了基因A的编码蛋白质的序列C. 1和7位于基因结构中的非编码区D. 2、4、6属非编码序列解析：1、3、5和7的DNA单链能和mRNA发生碱基互补配对，而

24、2、4、6则不能。 说明1、3、5、7是编码区的外显子，2、4、6是编码区的内含子（非编码序列）答案：D11. 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序列对编码序列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解析：基因的非编码区调控编码区的表达，是细胞内基因选择性表达的控制区域，其上的重要位点是位于编码区上游的RNA聚合酶识别位点。而编码区中外显子则直接影响所编码的蛋白质分子结构。答案：D12. 如图所示

25、的生理过程是（）A. 原核生物的转录和翻译B. 真核生物的转录和翻译C. 原核生物的DNA分子的复制D. 真核生物的DNA分子的复制解析：由题图可知，双链DNA解开螺旋，在RNA聚合酶的作用下以 DNA 一条链为模 板转录mRNA，同时核糖体正以还未转录完成的mRNA为模板翻译出多肽链，即转录和翻译没有时间和空间上的间隔。这种现象出现在原核生物中。答案：A13. 下面给出的基因模型中表示出多肽肌肉酶的染色体基因内部和周围的DNA片段情况。标明了转录的起始部位（ini）和终止部位（ter），起始密码子的位点（sta）和终止密码 子位点（sto），以及基因中内含子的界限（J）。距离以千碱基对（kb

26、）表示，但未按比例画 出。下列判断错误的是（）ini ski|sto ter01.21.72.05+25.87+ 5&0A. 这种肌肉酶多肽是由300个氨基酸组成的B. 翻译使用的 mRNA是由4 100个核苷酸组成的C. 内含子含有3 200个碱基对D. 编码区含有4 100个碱基对解析：由图中数据可得出，该基因编码区为4 100个碱基对，除去内含子 3 200个碱基对，得出外显子为 900个碱基对，转录形成的 mRNA则为900个碱基，则氨基酸约为 300 个。答案：B14. 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

27、色，rr为白色。母虚父本ah（1）白花、花斑叶片植株接受花粉，红花、绿色叶片植株提供花粉，杂交情况如上图所示。根据细胞质遗传和细胞核遗传的特点，向传递 ，而向传递。的叶片类型可能是 。（2） 假设图中个体自交，后代出现绿色叶片植株花AI-广托硃丨兀L-广巧株的比例是 ，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。解析：（1）母本产生的卵细胞既能为子代提供细胞质基因，又能向子代提供细胞核基因；父本产生的精细胞几乎不含质基因，只能向子代提供细胞核遗传物质。的叶片类型由母本决定，可能出现三种表现型：绿色叶片、花斑叶片和白色叶片。（2）由于藏报春叶片的颜色的遗传属于细胞质遗传

28、， 故杂交后代性状不会像细胞核遗传那样出现一定的分离比；自交遗传图解为：PRr x RrJF1RRRrrr红色粉红白色1 :2 : 1后代花斑叶片植株中红花与白花的比例为1:1。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 1:115. 下图是真核细胞基因结构示意图。请据图回答:非编码区亠*编码区非編码区（1）转录开始的位置是 （填字母）；RNA聚合酶能识别的位点是 （填字母）。（2） 若c中一个碱基对发生变化，对生物性状的影响是 。（3）若一基因含186000个碱基对，编码 2552个氨基酸。则该基因的内含子最多含有对碱基。该基因转录完成且开始翻译时，它的长度大体与图中 的长度相当。答案：（1）c a（2）有影响或无影响（3）178344 c+e+g+i+k16. 我国科学工作者成功地克隆并测定了庚型肝炎病毒的全部基因组，该病毒核酸全长9213个核苷酸，其中G和C含量共占碱基总量的 59.6%，编码一个含有2873个氨基酸的蛋 白质分子，其一端有 168个核苷酸，另一端有 423个核苷酸的非编码序列。请分析回答：（1）病毒是生物的根本原因是（）A. 能进行新陈代谢B. 能进行繁殖C. 能感染细胞D. 能产生可遗传的变异（2） 庚型肝炎病毒的性状受 控制，其与