2016 高中生物奥林匹克竞赛辅导专题讲座aA4

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　　高中生物奥林匹克竞赛辅导

　　专

　　题

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　　二〇一六年九月

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　　目 录

　　专题一 生命的物质基础——————————————1 专题二 生命的结构基础——————————————11 专题三 细胞代谢的基础——————————————24 专题四 呼吸作用—————————————————34 专题五 光合作用—————————————————48 专题六 细胞增殖与遗传——————————————66 专题八 基因与分子生物学—————————————112 专题九 DNA技术与人类基因组———————————132 专题十 进化论——————————————————145 专题十一 动物的营养及消化—————————————159 专题十二 不可忽略的七大热点梳理——————————166 专题十三 动物的神经系统——————————————171 专题十四 内环境的控制———————————————186 专题十五 动物生命活动的调节————————————195 专题十六 植物的生殖和发育—————————————204 专题十七 动物的生殖和发育—————————————216 参考答案 —————————————————————230 全国生物奥赛真题及答案——————————————235 补充——————————————————————————246 2

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　　专题一 生命的物质基础

　　[竞赛要求]

　　一、细胞的化学成分 1．水、无机盐

　　2．糖类：包括单糖、双糖、多糖

　　3．蛋白质：包括氨基酸、三字母缩写、蛋白质的四级结构、 蛋白质的理化性质、变性实质

　　4．酶类：概念、特征、分类、作用机理、影响酶活性的因素 5．脂类

　　6．核酸：包括DNA和RNA

　　7．其他重要化合物：包括ADP和ATP、NAD+，和NADH+、NADP+和NADPH+

　　[知识梳理]

　　一、组成生物体的化合物 （一）无机化合物 1．水是生命之源

　　水是细胞的重要成分，一般发育旺盛的幼小细胞中含水量较大，生命活力差的细胞组织中含水量较小，休眠的种子和孢子中含水量一般低于10％。

　　水分子具有极性，每个水分子均可与其它四个水分子之间形成氢键。水分子的极性及氢键的形成使水分子具有特殊的性质，如水分子具有较强的黏滞性。黏滞性使水分子较其它液体均具有较强的表面张力，这有助于水从根运输到茎再到叶；水从叶片的气孔蒸发，对导管中的水产生蒸腾拉力，水的黏滞性使这种拉力一直延伸到根部。表面张力使水分子可以水生昆虫在水面上跳动。

　　自由水的功能：代谢物质的良好溶剂，水是促进代谢反应的物质，水参与原生质结构的形成，水有调节各种生理作用的功能。

　　

　　动物体内无机盐及其作用一览表

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　　它在体内通常以离子状态存在，常见的阳离子有K、Na、Ca、Mg、Fe、Fe －－－－－－等；常见的阴离子有Cl、SO42、PO43、HPO42、H2PO4、HCO3等。各种无机盐离子在

　　体液中的浓度是相对稳定的，其主要作用有：对细胞的渗透压和pH起着重要的调节作用。有些离子是酶的活化因子，如Mg+、Ca2+； 有些离子是合成有机物的原料,如PO4+可用于合成磷酸、核苷酸等，Fe2+可用于合成血红蛋白等。生物生存环境的PH范围为3~8.5。细胞中的各种离子有一定的缓冲能力，使细胞内的PH保持相对恒定，以利细胞维持正常的生命活动。

　　细胞内某些无机盐的功能及缺乏症

　　（二）、有机化合物

　　1．碳是组成生物体的最基本元素

　　碳原子核最外层有四个价电子，可与碳、氢、氧及氮原子形成四个强共价键。碳原子与碳原子之间可以单键相结合，可也以双键或三键相结合。碳原子能相互连接成链或环，从而生成各种大分子，这些结构称为有机物的碳链骨架。碳链骨架结构的排列方式和长短，决定了有机化合物的基本性质。

　　2．糖类

　　（1）．生物学功能

　　糖类的主要功能有：构成生物体的重要成分，如糖被、（植物、细菌、真菌等的）细胞壁的成分；是细胞的主要能源物质。

　　（2）．组成元素及种类

　　糖类是多羟基的醛或酮及其缩聚物和某些衍生物。其组成元素只有C、H、O，分单糖、寡糖、多糖三类。

　　单糖的分子通式是（CH2O)n，是不能水解的最简单的糖类。根据碳原子数，单糖又可分为三碳—六碳糖。葡萄糖和果糖六碳糖，分子式都是C6H12O6，但结构式不同，在化学上叫做同分异构体（如图）。核糖（C5H10O5）和脱氧核糖（C5H10O4）都是五碳糖，分别是构成RNA和DNA的重要成分（如图）。葡萄糖、果糖、麦芽糖等有还原性，为还原糖；淀粉、蔗糖等为非还原性。

　　寡糖（低聚糖）：是由少数几个单糖分子脱水缩合而得的糖。常见的是含有2个单糖单位的双糖，如植物细胞内的蔗糖、麦芽糖，动物细胞内的乳糖，存在于藻类细菌、真菌和某些昆虫细胞内的海藻糖等。蔗糖的形成见下图。

　　核糖 果糖 葡萄糖 脱氧核糖

　　

　　（环状结构） （环状结构）

　　果糖 葡萄糖 （链状结构）

　　

　　

　　

　　

　　4 （链状结构）

　　

　　

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　　多糖是由多个单糖缩聚而成链状大分子，与单糖、双糖不同，一般不溶于水，从而构成贮藏形式的糖，如高等植物细胞内的淀粉，高等动物细胞内的糖元。纤维素是植物中最普遍的结构多糖。

　　糖类的复合物：主要是糖蛋白质和糖脂。

　　3．蛋白质

　　（1）．种类及功能

　　如按功能划分，可将蛋白质分为活性蛋白质和非活性蛋白质两大类。

　　活性蛋白质指在生命活动过程中具有活性的蛋白质。主要种类有：作用为催化生物体内各种化学反应，如酶。激素蛋白其作用是调节机体各种代谢过程，如：胰岛素、促性腺激素等。运输和贮存蛋白主要运输、贮存各种小分子物质、离子、电子等，如血红蛋白、载体蛋白。运动蛋白它与生物体运动有关，如细菌的纤毛蛋白、动物的肌球蛋白和肌动蛋白等。防御蛋白防御异物侵入机体，如免疫球蛋白、干扰素等。膜蛋白分布在细胞膜上，与膜的生物学功能密切相关。受体蛋白其作用为接受和传递信息。控制生长分化的蛋白控制生物的生长和组织分化，如组蛋白、各种生长因子。

　　非活性蛋白包括一大类对生物体起保护或支持作用的蛋白质。主要种类有：胶原是哺乳动物皮肤的主要成分。角蛋白其作用是保护或加强机械强度。弹性蛋白存在于韧带、血管壁等处，其支持与润滑作用。

　　（2）．组成元素和基本组成单位

　　蛋白质主要由C、H、O、N四种元素组成，多数还含有S。氮是蛋白质的标志性元素，含量约占16%。蛋白质的基本组成单位是氨基酸，其通式为。组成天然蛋白质的氨基酸约有20种，都是L型的α氨基酸。氨基酸与氨基酸之间可以发生缩合反应，形成的键为肽键。肽又可划分为二肽、三肽及多肽（三肽以上）。多肽都有链状排列的结构，叫多肽链。蛋白质就是由一条多肽链或几条多肽链通过盘曲折叠形成的复杂的大分子。

　　（3）．结构

　　蛋白质结构分一、二、三、四级结构（见下图）。在蛋白质分子中，不同氨基酸以一定数目和排列顺序组合形成的多肽链是蛋白质的一级结构。蛋白质分子的高级结构决定于它的一级结构，其天然构象（四级结构）是在一定条件下的热力学上最稳定的结构。

　　（4）．变性

　　蛋白质受到某些物理或化学因素作用时引起生物活性的丧失、

　　

　　

　　

　　

　　溶解度降低以及其他物理 5

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　　化学因素的改变，这种变化称为蛋白质的变性。变性的实质是由于维持高级结构的次级键遭到破坏而造成的天然构象的解体，但未涉及共价键的破坏。有些变性是可逆的（能复性），有些则不可逆。

　　4．核酸

　　（1）．生物学功能

　　核酸是遗传信息的载体，存在于每一个细胞中。核酸也是一切生物的遗传物质，对于生物体的遗传性、变异性和蛋白质的生物合成有极其重要的作用。

　　（2）．种类

　　核酸分DNA和RNA两大类。所有生物细胞都含有这两大类核酸（病毒只含有DNA或RNA）。

　　（3）．组成元素及基本组成单位

　　核酸是由C、H、O、N、P等元素组成的高分子化合物。其基本组成单位是核苷酸。每个核酸分子是由几百个到几千个核苷酸互相连接而成的。每个核苷酸含一分子碱基、一分子戊糖（核糖或脱氧核糖）及一分子的磷酸组成。如下图所示：

　　

　　

　　5’﹣腺瞟吟核苷酸（5’﹣AMP） 3’﹣胞嘧啶脱氧核苷酸（3’﹣dCMP）

　　DNA的碱基有四种（A、T、G、C），RNA的碱基也有四种（A、U、G、C）。这五种碱基的结构式如下图所示：DNA中碱基的百分含量一定是A＝T、G＝C，不同种生物的碱基含量不同。RNA中A﹣U、G﹣C之间并没有等当量的关系。

　　

　　腺嘌呤（A） 鸟嘌呤（G） 胸腺嘧啶（T） 尿嘧啶（U） 胞嘧啶（C）

　　（4）．结构

　　DNA一级结构中核苷酸之间唯一的连接方式是3’、5’﹣磷酸二酯键，如下图所示。所以DNA的一级结构是直线形或环形的结构。DNA的二级结构是由两条反向平行的多核音酸链绕同一中心轴构成双螺旋结构。

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　　5．脂类

　　脂类是生物体内一大类重要的有机化合物，由C、H、O三种元素组成，有的（如卵磷脂）含有N、P等元素，不溶于水，但溶于乙醚、苯、氯仿和石油醚等有机溶剂。

　　（1）．生物学功能

　　脂类是构成生物膜的重要成分；是动植物的贮能物质；在机体表面的脂类有防止机械损伤和水分过度散失的作用；脂类与其他物质相结合，构成了细胞之间的识别物质和细胞免疫的成分；某些脂类具有很强的生物活性。

　　（2）．种类

　　①脂肪：也叫中性脂，一种脂肪分子是由一个甘油分子中的三个羟基分别与三个脂肪酸的末端羟基脱水连成酯键形成的。脂肪是动植物细胞中的

　　贮能物质，当动物体内直接能源过剩时，首先转化成糖元，

　　然后转化成脂肪。在植物体内就主要转化成淀粉，有的也

　　能转化成脂肪。

　　②类脂：包括磷脂和糖脂，这两者除了包含醇、脂肪

　　酸外，还包含磷酸、糖类等非脂性成分。磷脂的这一结构

　　使它成为一种兼性分子。它的磷酸和含氮碱基一段是极性

　　的，易与水相吸，构成磷脂分子的亲水性头部，而它的脂

　　肪酸一端是非极性的，不与水相吸，构成磷脂分子的疏水

　　性尾部。当磷脂分子被水分子包围时，便会自动排成双分

　　子层。磷脂是构成细胞膜结构的重要成分。细胞各种膜结

　　构的形成和特性，都与磷脂分子的双性质密切相关。

　　③固醇：又叫甾醇，是含有四个碳环和一个羟基的烃类衍生物，是合成胆汁及某些激素的前体，如肾上腺皮质激素、性激素。有的固醇类化合物在紫外线作用下会变成维生素D。在人和动物体内常见的固醇为胆固醇。

　　生理功能：是构成细胞组织的结构大分子，如有些固醇类化合物是构成神经鞘的主要成分。由于它有良好的绝缘性，对神经冲动的传递十分重要。某些固醇类化合物可转变为维生素D。

　　

　　固醇类化合物也是某些激素的前体。例如：调节水分和盐类代谢的肾上腺皮质激

　　

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　　素、促进性器官和第二性征发育的性激素都是固醇类化合物的衍生物。含磷酸的脂类衍生物叫做磷酯，含糖的脂类衍生物叫做糖脂。磷脂和糖脂都参与细胞结构特别是膜结构的形成，是脂类中的结构大分子。

　　二、其他重要化合物

　　一、细胞内能合流通的物质——ATP

　　1．ATP的结构

　　ATP（三磷酸腺苷）是各种活细胞内普遍存在的一种高磷酸化合物（水解时释放的能量在20～92kJ／mol的磷酸化合物）。ATP的分子简写成A－P～P～P，A代表由腺嘌呤和核糖组成的腺苷，P代表磷酸基团，～代表高能磷酸键。ATP中大量化学能就贮存在高能磷酸键中。ATP结构中的3个磷酸（Pi）可依次移去而生成二磷酸腺苷（ADP）和一磷酸腺苷（AMP），如下图：

　　

　　ATP的作用

　　ATP水解时释放出的能量，是生物体维持细胞分裂、根吸收矿质元素离子和肌肉收缩等生命活动所需能量的直接来源，是细胞内能量代谢的“流通货币”。在动物肌肉或其他兴奋性组织中，还有一种高能磷酸化合物即磷酸肌酸，它也是高能磷酸基的贮存者，其中的能量要兑换成“流通货币”才能发挥作用。如图下图所示磷酸肌酸与ATP关系。

　　

　　磷酸肌酸 肌酸

　　2．NAD和NADP

　　＋＋NAD又叫辅酶Ⅰ，全称烟酰胺腺嘌呤二核苷酸；NADP又叫辅酶Ⅱ，全称烟酰胺腺嘌

　　＋＋呤二核苷酸磷酸。它们都是递氢体，能从底物里取得电子和氢。NAD和NADP都是以分

　　子中的烟酰胺部分来接受电子的，所以烟酰胺是它们的作用中心。接受电子的过程如下图所示：

　　

　　＋＋

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　　这里虽然从底物脱下来的两个电子都被接受了，但脱下来的两个氢原子却只有一个被接

　　＋受，剩下的一个质子H暂时被细胞的缓冲能力接纳下来，留待参与其他反应。因此，NAD

　　＋和NADP的还原形式被写作NADH和NADPH。

　　[典型例题]

　　例1．当蛋白质溶液的pH值与蛋白质等电点相同时，蛋白质的B

　　A.溶解度最大 B．溶解度最小

　　C．溶解度与溶液pH无关 D．蛋白质变性

　　解析：蛋白质溶液的pH值与蛋白质等电点相同时，蛋白质所带的净电荷为零，蛋白质会发生集聚作用，故溶解度最小。答案：B。

　　例2．组成蛋白质的氨基酸的α--碳原子是不对称的，但 除外。

　　A．丙氨酸 B．组氨酸 C．甘氨酸 D．谷氨酸

　　解析：在组成蛋白质的20种氨基酸中，除甘氨酸外，各种氨基酸的α--碳原子都是不对称的，它们都和4个不同的基团相连。答案：C。

　　例3．组成DNA的核苷酸包括三个部分，以下哪些描述是正确的（多选）？

　　A．碱基相同 B．磷酸基团相同

　　C．脱氧核糖相同 D．以上三种物质都不同

　　解析：组成DNA核苷酸中，碱基共有4种类型，磷酸均相同，脱氧核糖均相同。答案：BC

　　例4．氨基酸与蛋白质共有的特性是：

　　A．胶体性质 B．沉淀反应 C．两性性质 D．双缩脲反应 解析：氨基酸为兼性分子，由氨基酸组成的蛋白质也为两性分子。只有蛋白质才具有胶体性质、沉淀反应和双缩脲反应。答案：C。

　　例5．DNA与RNA分类的主要依据是：（ ）

　　A．空间结构的不同 B．所含碱基不同

　　C．所含戊糖不同 D．在细胞中存在的部位不同

　　解析：DNA与RNA分类的主要依据是所含的五碳糖的差异。 答案：C。

　　例6．下列哪个糖是非还原糖：（ ）

　　A．D一果糖 B. D一半乳糖 C．乳糖 D．蔗糖 解析：含有游离半缩醛基团的糖都具有还原性，蔗糖不具有还原性。答案：D。

　　例7．免疫球蛋白是一种：（ ）

　　A．铁蛋白 B．糖蛋白 C．核蛋白 D．铜蛋白

　　解析：免疫球蛋白是糖蛋白。答案：B。

　　例8． 一个蛋白质分子有5条肽链，由1998个氨基酸组成，那么形成该蛋白质分子过程中生成的水分子个数和含有的肽键数分别是多少？

　　解析：氨基酸通过脱水缩合形成多肽，在一条由n个氨基酸组成的多肽链中，形成的肽键个数＝生成的水分子个数＝n－l。同理，在由多条肽链组成的蛋白质中，形成肽键数目＝组成该蛋白质分子的氨基酸数目－该蛋白质分子中肽链条数。所以，此题中生成水分子数和含有的肽键数都应是1998－5＝1993。

　　例9．肾上腺皮质细胞产生的激素其结构与以下哪一种物质结构相似？（ ）

　　A．血红蛋白 B．胆固醇 C．酪氨酸 D．肾上腺素 解析：激素依化学成分分成两类，一类是由肾上腺皮质分泌的激素统称肾上腺皮质激素，属于类固醇激素；另一类属于含氮物质激素，包括蛋白质、多肽（胰岛素、甲状分腺素）和 9

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　　胺类（肾上腺素、甲状腺激素）。上题中胆固醇是一种固醇类化合物，所以肾上腺皮质分泌的激素与胆固醇的结构相似。答案选B。

　　例10．如果说光合作用中光反应的产物只有ATP、氧气和氢，是否正确？为什么？ 解析：不正确。因为在光反应中水分子被分解，产生的氧原子结合成氧气被释放，而氢

　　＋＋则与NADP结合生成NADPH，NADP和ATP共同为暗反应所必需的还原剂。

　　[智能训练]

　　1．关于病毒遗传物质的叙述，正确的一项是：（ ）

　　A．都是脱氧核糖核酸 B．都是核糖核酸

　　C．同时存在脱氧核糖核酸和核糖核酸 D．有的是脱氧核糖核酸，有的是核糖核酸

　　2．构成细胞内生命物质的主要有机成分是：（ ）

　　A．蛋白质和核酸 B．水和蛋白质 C．蛋白质和无机盐 D．水和核酸

　　3．组成核酸和核糖核酸的核酸的种类分别有：（ ）

　　A．8种和2种 B．4种和4种 C．5种和4种 D．8种和4种

　　4．一个含有6个肽键的多肽，组成它的氨基酸以及至少应有的氨基和羧基的数目分别是：（ ）

　　A．6、1、1 B．7、1、1 C．6、6、6 D．7、6、6

　　5．当动物体内直接能源物质过剩时，一般情况下，首先转化为：（ ）

　　A．葡萄糖 B．麦芽糖 C．脂肪 D．糖元

　　6．在ATP转变成ADP的过程中，（ ）能量；在ADP转变成ATP的过程中，ADP（ ）物质代谢释放的能量，贮藏备用。这些转变都必须有（ ）参加。

　　7．关于人体细胞内ATP的描述，正确的是：（ ）

　　A．ATP主要在线粒体中生成 B．它含有三个高能磷酸键

　　C．ATP转变为ADP的反应是不可逆的 D．细胞内贮有大量ATP，以满足生理活动需要

　　8．光合作用光反应的产物是：（ ）

　　＋ ＋ A．CO2、ATP、NADH＋HB．淀粉、CO2、NADPH＋H

　　＋ C．蔗糖、O2、CO2 D．ATP、O2、NADPH＋H

　　9．下列三组物质中，光合碳循环所必需的一组是：（ ）

　　A．叶绿素、类胡萝卜素、CO2 B．CO2、NADPH、ATP

　　＋C．CO2、H2O、ATP D．叶绿素、NAD、ATP

　　10．生物和非生物最根本的区别在于生物体：（ ）

　　A．具有严谨的结构 B．通过一定的调节机制对刺激发生反应

　　C．通过新陈代谢进行自我更新 D．具有生长发育和产生后代的特性

　　11．若组成蛋白质的氨基酸分子的平均相对分子质量为130，则一条由160个氨基酸形成的

　　多肽，其相对分子质量为：（ ）

　　A．17938 B．19423 C．24501 D．28018 10

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　　12．某一多肽链内共有肽健109个，则此分子中含有的－NH2和COOH的数目至少为：（ ）

　　A．110、110 B．109、109 C．9、9 D．1、1

　　13．生物界在基本组成上的高度一致性表现在：（ ）

　　① 组成生物体的化学元素基本一致 ② 各种生物体的核酸都相同 ③ 构成核酸的碱基都相同

　　④ 各种生物体的蛋白质都相同 ⑤ 构成蛋白质的氨基酸都相同

　　A．①②④ B．①③⑤ C．③④⑤ D．①②③ 14．

　　以上的核酸链是：（ ）

　　A．DNA B．rnRNA C．tRNA D．dZNrx

　　15．下列物质中，不是氨基酸的是：（ ） A B C D

　　16．如果将上题中的三种氨基酸缩合成化合物，那么该化合物含有的氨基、羧基、肽键的数目依次是：（ ）

　　A．2、2、2 B．2、3、2 C．3、4、3 D．4、3、3

　　17．血红蛋白分子中含有四条多肽链，共由574个氨基酸构成，那么该分子中含有的肽键数应是：（ ）

　　A．570 B．573 C．574 D．578

　　18．下列各项不属于脂类物质的是：（ ）

　　A．生长激素 B．维生素D C．性激素 D．肾上腺皮质激素

　　19．活细胞内进行生命活动所需要的能量直接来自：（ ）

　　A．ATP的水解 B．葡萄糖的水解 C．淀粉的水解 D．脂肪的水解

　　20．在下列化合物中，构成蛋白质的碱性氨基酸是：（ ） A B

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　　C D NH2—CH2－CH2－COOH

　　21．当生物体新陈代谢旺盛，生长迅速时，生物体内：（ ）

　　A．结合水／自由水的比值与此无关 B．结合水／自由水的比值会升高

　　C．结合水／自由水的比值会降低 D．结合水／自由水的比值会不变

　　22．下列物质中，对维持人体体液平衡，物质运输，出血时血液凝固等生理功能都有重要作用的是：（ ）

　　A．蛋白质 B．维生素 C．葡萄糖 D．脂肪

　　23．人和动物乳汁中特有的二糖水解后的产物是：（ ）

　　A．一分子葡萄糖和一分子果糖 B．一分子果糖和一分子半乳糖

　　C．一分子半乳糖和一分子葡萄糖 D．二分子葡萄糖

　　24．氨基酸在等电点时具有的特点是：（ ）

　　A．不具正电荷 B．不具负电荷 C．溶解度最大 D．在电场中不泳动

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　　专题二 生命的结构基础

　　[竞赛要求]

　　1．细胞是生命活动的基本单位

　　2．细胞膜：理化性质、分子结构与物质运输等

　　3．细胞内膜系统：内质网、高尔基体、溶酶体、液泡的结构与功能

　　4．线粒体结构、功能

　　5．质体的类型和叶绿体的结构功能

　　6．核糖体

　　7．过氧化氢体、过氧化物酶体的结构功能

　　8．细胞核（核膜、染色体、核仁、核 基质）和核功能

　　9．细胞壁成分与结构

　　10．细胞骨架系统（包括：微丝、微管、中等纤维、微梁）的功能

　　11．原核细胞与真核细胞

　　12．动物细胞与植物细胞的比较

　　13．细胞分化和组织形成

　　[知识梳理]

　　一、细胞的发现与细胞学说

　　1．细胞的发现

　　1665年英国物理学家罗伯特虎克首次观察到细胞，是植物细胞死亡后留下死细胞的细胞壁。1667年，列文虎克首次观察到了活细胞。

　　2．细胞学说的建立

　　德国植物学家施莱登于1838年提出了细胞学说的主要论点，1939年德国动物学家施旺加以充实，最终创立了细胞学说。细胞学说的主要内容是：细胞是动、植物有机体的基本结构单位，也是生命活动的基本单位。

　　二、细胞的形态与大小

　　1．细胞的形状

　　游离细胞常呈球形或近于球形。动物的卵细胞、植物的花粉母细胞是球状或近于球状的细胞，人的红细胞呈扁圆状，某些细菌呈螺旋状，精子和许多原生动物具有鞭毛或纤毛，变形虫和白血球等为不定形细胞。

　　2．细胞的大小

　　细胞的直径多在10μm～100μm之间。有的很小，如枝原体，其直径为0.1μm～0.2μm，是最小的细胞。细菌的直径一般只有1μm～2μm。有的细胞较大，如番茄、西瓜的果肉细胞直径可达1mm；棉花纤维细胞长约1cm～5cm；最大的细胞是鸟类的卵（鸟类的蛋只有其中的蛋黄才是它的细胞，卵白是供发育用的营养物质，不屑于细胞部分），如鸵鸟蛋卵黄的直径可达5cm。细胞的大小受细胞核所能控制的范围制约，较小的细胞有相对较大的表面积，较大的细胞则相反。

　　三、原核细胞和真核细胞

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　　解析：最小的细胞是支原体。病毒无细胞结构，血小板无细胞核，不能算作真正的生命体。答案：B。

　　例6：在下列关于细胞基本共性的描述中，哪一项是错误的：

　　A．所有细胞表面均具有脂蛋白体系构成的细胞膜

　　B．所有的细胞都有两种核酸（DNA与RNA）作为遗传信息复制与转录的载体

　　C．所有的细胞都有线粒体，作为产能细胞器

　　D．所有的细胞都具有核糖体作为蛋白质合成的机器

　　解析：凡细胞结构（包括原核细胞和真核细胞）均具有质膜，质膜的均以磷脂双分子层为基本支架，蛋白质为运输载体。细胞中均具有两种核酸。但细胞中不均具有细胞器，厌氧呼吸的细胞中均无线粒体。细胞中均具核糖体，用于蛋白质的合成。答案：C。

　　例7：细胞膜脂质双分子层中，镶嵌蛋白质分子分布在：

　　A. 仅在内表面 B．仅在两层之间

　　C．仅在内表面与外表面 D．两层之间、内表面与外表面都有

　　解析：根据细胞膜的流体镶嵌模型，镶嵌蛋白质分子分布在两层之间、内表面与外表面。答案：D。

　　例8：甜菜肉质贮藏根液泡中的花青素使块根呈红色，将此根切成小块，放入蒸馏水中，水的颜色无明显变化；若先用盐酸处理此根，再放入蒸馏水中，则水变为红色，原因是：

　　A．盐酸破坏了细胞壁 B．盐酸破坏了细胞膜

　　C．盐酸破坏了原生质层 D．花青素溶于盐酸而不溶于水

　　解析：盐酸破坏了原生质层，即细胞膜、细胞质及液泡膜，使细胞的选择透过性被破坏，细胞液外流。答案：C。

　　例9：造成动植物细胞营养类型不同的主要原因是动物细胞：

　　A．无细胞壁 B．无中央液泡 C．无质体 D．无中心体

　　解析：动植物细胞代谢类型不同，植物一般为自养型，动物一般为异养型，主要原因是动物细胞无质体，而植物细胞有。质体中的叶绿体可进行光合作用，制造有机物。

　　例10：下列结构中，必需用电子显微镜才能看得到的结构是：

　　A．液泡和叶绿体 B．基粒和核孔 C．细胞核和染色体 D．细胞壁和细胞膜

　　解析：光镜下可见的结构为显微结构，如细胞壁、细胞核、核仁、染色体、纺锤体、叶绿体等；电镜下分辨率达0.25um以下的结构为亚显微结构，如基粒和核孔。

　　[智能训练]

　　1．下列生物中属于原核生物的一组是：（ ）

　　A．蓝藻和酵母菌 B．蓝藻和硝化细菌 C．绿藻和根瘤菌 D．水绵和紫菜

　　2．下列各种特征中，属于细菌共有的是① 原核细胞 ② 坚硬的细胞壁和肽葡聚糖 ③ 真核细菌

　　④ 裂殖繁殖 ⑤ 具有纤维素的坚硬细胞壁

　　A．①②④ B．②③④ C．③④⑤ D．①②⑤

　　3．细菌的芽孢是：（ ）

　　A．休眠体 B．营养繁殖体 C．孢子 D．营养体

　　4．根据内共生起源学说，线粒体和叶绿体分别起源于：（ ）

　　① 原细菌 ② 原始真核细胞内细菌状共生体 ③ 紫色硫细菌 21

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　　④ 反硝化细菌 ⑤ 原始真核细胞内蓝藻状共生体

　　A．①③ B．②④ C．③⑤ D．②⑤

　　5．动物细胞在细胞膜外缺少坚硬的细胞壁，但许多细胞仍然保持细胞的非球体状态，其原因是：（ ）

　　A．细胞膜上的蛋白质分子可以流动 B．微管起着支持作用

　　C．基质充满细胞维持着形态 D．磷脂双分子层的骨架作用

　　6．是细菌具有的结构和重要的生理活动的是：（ ）

　　① 自养 ② 异养 ③ 不能运动 ④ 有叶绿体 ⑤ 有线粒体 ⑥ 有细胞核

　　⑦ 没细胞核 ⑧ 有细胞膜 ⑨ 有细胞壁 ⑩ 可以运动

　　A．②⑤⑥⑧⑩ B．①③④⑤⑥⑧⑨ C．②③⑤⑥⑧⑨ D．①②③⑦⑧⑨⑩

　　7．下列物质中，不能横穿细胞膜进出细胞的是：（ ）

　　A．维生素D和性激素 B．水和尿素 C．氨基酸和葡萄糖 D．酶和胰岛素

　　8．关于细胞核膜上的核孔，以下叙述不正确的是：（ ）

　　A．核孔在核膜上均匀分布 B．核孔由内、外核膜融合而成

　　C．核孔数目多少与细胞核体积大小正相关 D．核孔是某些大分子物质的运输孔道

　　9．在某一类型的血细胞中，一种中性物质的浓度比周围血浆中的浓度高得多，然而此物质

　　仍能继续不断地进入细胞。该物质进入细胞的这一方式是：（ ）

　　A．渗透作用 B．简单扩散作用

　　C．易化扩散，即进行得较快的扩散作用 D．主动运输

　　10．真核细胞细胞质中的核糖体：（ ）

　　A．与细菌的核糖体大小、组成相同 B．较细菌的核糖体大，但组成相似

　　C．较细菌的核糖体小，组成不同 D．与细菌核糖体大小相同，但组成完全不同

　　11．在真核细胞中，产生初级溶酶体的是：（ ）

　　A．细胞质液 B．细胞核 C．高尔基体 D．内质网

　　12．粗面内质网上合成的蛋白质需经下列哪种结构加工处理后才具有生物活性？（ ）

　　A．溶酶体 B．线粒体 C．质体 D．高尔基体

　　13．睾丸间质细胞合成的雄性激素，是在下列哪种细胞器中合成的？（ ）

　　A．高尔基体 B．细胞质 C．核糖体 D．滑面内质网

　　14．用某种影响细胞骨架的药水处理体外培养的细胞，群体中出现双核细胞，最可能的原因是：（ ）

　　A．微丝破坏 B．微管破坏 C．染色体畸变 D．细胞发生融合

　　15．下列四对名词中，合适的是：（ ）

　　A．叶绿体一酶的贮藏处 B．过氧化（酶）体一细胞中的转运作用

　　C．核仁一核糖体亚基的组装部位 D．溶酶体一细胞中的发电站 22

　　生物竞赛专题讲座

　　16．如果以下的说法对叶绿体和线粒体来说都正确，在括号上标“＋”，如果不正确则标“－”

　　A．含有蛋白质（ ） B．含有可结合氢离子的辅酶（ ）

　　C．含有钾离子（ ） D．缺少DNA（ ）

　　E．能产生ATP（ ） F．能产生氧气（ ）

　　17．请参考下面资料，回答以下两个问题：

　　①直径25nm；②直径8～10nm；③直径7nm；④管状；⑤由各种蛋白质组成；

　　⑥由4～5条原丝组成的管；⑦由微管蛋白组成，是一种蛋白质；⑧主要由肌动蛋白组成；

　　⑨死亡细胞形成角质保护层；⑩构成中心粒、纺锤体、纤毛的基本单位。

　　（1）真核细胞含有微管和微丝结构，这些结构称为细胞骨架。正确描述微管的是：（ ）

　　A．①④⑦⑩ B．③⑥⑧ C．②⑤⑥⑨ D．③⑧

　　（2）能描述微丝特点的是：（ ）

　　A．①④⑦⑩ B．③⑥⑧ C．②⑤⑥⑨ D．③⑧

　　18．高等植物细胞和动物细胞之间，在细胞分裂的机制上的不同点是：（ ）

　　① 着丝点分裂 ② 细胞质分裂 ③ 纺锤丝的功能 ④ 中心粒存在

　　A．①② B．①④ C．②④ D．③④

　　19．“一些细菌的单个细胞可能包括不同数量的质粒分子。”这句话：（ ）

　　A．不对，每个细胞中只有一个质粒分子 B．对，但仅当细菌菌株不同时

　　C．对，但只是当细菌在不同条件下培养时 D．对，因为大多数质粒的复制并不是严格控制的

　　20．核糖体RNA的基因位于染色体上的位置是：（ ）

　　A．端粒 B．主隘痕 C．着丝粒 D．副隘痕

　　21．决定核糖体与内质网之间的联系的是：（ ）

　　A．碳水化合物 B．蛋白质氨基末端序列

　　C．蛋白质羧基末端序列 D．脂肪

　　22．支持叶绿体的内共生起源假说的特征是：（ ）

　　① 它为单层膜的细胞器 ② 它为双层膜的细胞器

　　③ 它具有自己独立的遗传系统，包括环状DNA ④ 它没有自己的遗传系统

　　⑤ 它具有与细胞质核糖体不同的核糖体 ⑥ 它具有与细胞质核糖体相同的核糖体

　　A．①④⑤ B．②④⑥ C．①③⑥ D．②③⑤

　　23．一个分子自叶绿体类囊体内到达线粒体基质必须穿过的层膜数是：（ ）

　　A．3 B．5 C．7 D．9

　　24．下图中Ⅰ—Ⅳ说明了物质和离子通过细胞膜的转运，下列陈述中正确的是：（ ）

　　

　　23

　　生物竞赛专题讲座

　　A．所有图中均有主动运输

　　B．在图Ⅱ和图Ⅲ中有主动转运，在图Ⅰ和图Ⅳ中有被动转运

　　C．在图Ⅰ、Ⅱ和Ⅳ中有渗透作用

　　D．在Ⅲ图中有主动转运，而在图Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ中有被动转运

　　25．高等植物细胞之间的物质交换和通讯主要通过的途径是：（ ）

　　A．胞隙连结 B．吞噬 C．外排 D．胞间连丝

　　26．白细胞能吞噬绿脓杆菌，与这一现象有关的是：（ ）

　　A．主动运输 B．协助扩散 C．自由扩散 D．胞膜一定的流动性

　　27．溶酶体内腔液：（ ）

　　A．较细胞质更具酸性 B．较细胞质更为碱性

　　C．同细胞质的pH一样 D．时而更酸，时而更碱

　　28．下列对克隆羊叙述正确的是（多选）：（ ）

　　A．克隆羊是无性生殖产生的

　　B．克隆绵羊“多莉”采用的是母体乳腺上皮细胞

　　C．克隆绵羊“多莉”的产生过程利用了三只绵羊

　　D．克隆“多莉”用的是16细胞“胚”植入代孕母羊

　　29．病毒的特点是（多选）：（ ）

　　A．可采用光学显微镜观察病毒的形态特征

　　B．病毒不能产生ATP，不能独立进行各种生命过程

　　C．病毒毒粒内含有DNA和RNA

　　D．病毒能通过细菌滤器

　　E．没有细胞结构

　　30．对法囊藻（一种海藻）的细胞中各种离子浓度的分析表明，细胞液的成分与海水

　　的成分很不相同（见右图）。

　　＋－＋＋（1）K和Cl的细胞内积累，而Na、Ca2等在细胞液中的含量低于海水

　　中的含量。这表明 。

　　＋－（2）K和Cl进入细胞的转运方向是 ，这种吸收方式叫

　　做 ，这种吸收方式需要的两个基本条件

　　是 ， 。

　　＋＋（3）Na和Ca2进入细胞的转运方向是 ，它们的

　　吸收方式属于 。

　　（4）法囊藻细胞液中的各种离子浓度与海水中各种离子浓度不成比例，

　　其结构基础是 。

　　31．右下图是某种生物的细胞亚显微结构示意图，试据图回答：

　　（1）与图中⑥的形成有关的结构是 。

　　（2）与细胞渗透吸水能力直接有关的结构是 。

　　（3）对细胞各种生理活动起催化作用的物质是在 处会成。

　　（4）图中能将水分解的场所是 。

　　（5）CO2主要由图中的 释放，所释放的CO2在充足的光照条件

　　下扩散到 处被利用。

　　（6）非生物界的能量通过图中结构 的生理活动后，才能进入生物界。

　　

　　24

　　生物竞赛专题讲座

　　（7）既是细胞营养物质贮藏器，又是细胞废物的排泄器是图中

　　的 。

　　32．右图为某动物细胞结构示意图，如果在一定时间内，让该细胞吸收放

　　射性同位素标记的氨基酸。请回答问题：

　　（1）⑤部位的物质（图上方的黑点），首先是附着在（ ）

　　上的（ ） 合成的 物质。

　　（2）它是由（ ） 。加工后形成的。

　　（3）此动物细胞对该物质还具有 功能。

　　33．阅读下文，并回答以下各问题：

　　把菠菜叶放进适当的溶液中，进行研磨。将研磨液用纱布过滤后，除去未磨碎的组织，得到一种绿色的液体。把其倒入离心管中，进行适当强度的离心分离，得到沉淀（沉淀A）。将此沉淀用电子显微镜进行观察时，可发现细胞壁的碎片和（甲）膜上具有许多小孔的球状结构。将其上清液的绿色部分进行较强力的离心分离时，绿色部分几乎全部沉淀（沉淀B）。用电子显微镜观察此沉淀，发现有许多（乙）直径为几微米的细胞器。又把几乎透明的上清液，用更强的离心力进行分离时，可得沉淀（沉淀C）。用电子显微镜观察此沉淀，则发现（丙）许多直径约0.5um的球状或短棒状，内外包着两层膜且向内折叠的细胞器。如继续进行强力离心时，可使上部的澄清部分中的小微粒都沉淀，此沉淀（沉淀D）其中含有许多（丁）直径约0.02um的致密小颗粒和（戊）由该颗粒所附着的膜构成的细胞器。

　　（1）：上述文章中划线处（甲）～（戊）所示的细胞结构名称分别是

　　甲 乙 丙 丁 戊

　　A 细胞核——叶绿体——线粒体——内质网——核糖体

　　B 线粒体——叶绿体——细胞核——内质网——核糖体

　　C 细胞核——叶绿体——线粒体——核糖体——内质网

　　D 线粒体——叶绿体——细胞核——核糖体——内质网

　　（2）：下文①～⑨是对上述沉淀A～D所含有关细胞器的叙述。请从①～⑨中找出正确答案填入各自

　　的括号内。

　　沉淀A（ ），沉淀B（ ），沉淀（ ），沉淀D（ ）。 ① 与CO2的产生和ATP的生成有关

　　② 具有全透的性质，对植物细胞的形态具有维持作用

　　③ 是蛋白质合成的主要场所

　　④ 含有大量的DNA

　　⑤ 含有与糖酵解有关的酶

　　⑥ 与氧的产生和ATP的生成有关

　　⑦ 含有与三羧酸循环和电子传递系统有关的酶

　　⑧ 含有CO2合成葡萄糖或淀粉有关的酶

　　⑨ 是合成某些专供输送到细胞外的蛋白质的细胞器

　　

　　25

　　生物竞赛专题讲座

　　1．膜蛋白?

　　生物膜中的蛋白质约占细胞蛋白总量的20%～30%，它们或是单纯的蛋白质,或是与糖、脂结合形成的结合蛋白。根据它们与膜脂相互作用的方式及其在膜中的排列部位，可以大体地将膜蛋白分为两类：外在蛋白与内在蛋白(图1-7)。外在蛋白为水溶性球状蛋白质，通过静电作用及离子键等非共价键与膜脂相连，分布在膜的内外表面。内在蛋白占膜蛋白总量的70%～80%，又叫嵌入蛋白或整合蛋白，其主要特征是水不溶性，分布在脂质双分子层中，有的横跨全膜也称跨膜蛋白,有的全部埋入疏水区，有的与外在蛋白结合以多酶复合体形式与膜脂结合。

　　膜蛋白执行着生物膜的主要功能。不同生物膜所具有的不同生物学功能主要是由于所含膜蛋白的种类和数量的不同。

　　细胞膜的构造

　　2．膜脂?

　　在植物细胞中，构成生物膜的脂类主要是复合脂类，包括磷脂、糖脂、硫脂等。? 磷脂是含磷酸基的复合脂。在植物细胞膜中重要的磷脂属甘油磷脂，它们是磷脂酰胆碱(卵磷脂)和磷脂酰乙醇胺(脑磷脂)。另外，还有磷脂酰丝氨酸，磷脂酰甘油，磷脂酰肌醇等。?

　　磷脂分子结构既有疏水基团，又有亲水基团。

　　

　　30

　　生物竞赛专题讲座

　　如图所示，分子中有一个极性的“头部”和一个疏水的“尾部”。磷脂的这种特性使之在生物膜形成中起着独特的作用。?

　　糖脂是指甘油脂中甘油分子上有一个羟基以糖苷键与一分子六碳糖相结合的产物。硫脂则是糖脂分子中的六碳糖上又带一个硫酸根基团。糖脂和硫脂也具有极性的“头部”和疏水的“尾部”，这两种脂类在叶绿体膜中特别多，其含量甚至超过了磷脂。?

　　由上可知，膜上的脂类几乎都是两性分子，在水相中可自发地形成脂双层，即脂类分子呈两层排列，亲水的头部处于水相，疏水的尾部朝向中央。这种自发的排列过程称作脂类的自我装配。脂双层一旦有破损也能自我闭合。脂双层是流动的，脂类分子能在各自的单分子层内迅速地移动，即横向扩散，而一般不容易“翻转”，即不易从一个单分子层颠转到另一单分子层。脂双层的自我装配、自我闭合以及具有流动性的三大特点决定了它能成为生物膜理想的基本结构。?

　　膜脂上的脂肪酸有饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸之分，不饱和脂肪酸分子有双键，其顺式和反式的互变使不饱和脂肪酸易于弯曲或转动，从而使得膜结构比较松散而不僵硬。?

　　膜脂上的不饱和脂肪酸与植物的抗逆性有很大关系，通常耐寒性强的植物，其膜脂中不饱和脂肪酸含量较高，而且不饱和程度(双键数目)也较高，有利于保持膜在低温时的流动性；而抗热性强的植物，其饱和脂肪酸的含量较高，有利于保持膜在高温时的稳定性。

　　3．膜糖?

　　生物膜中的糖类主要分布于质膜的外单分子层。这些糖是不超过15个单糖残基所连接成的具分支的低聚糖链(寡糖链)，它们大多数与膜蛋白共价结合，少部分与膜脂结合，分别形成糖蛋白和糖脂(图1-7)。由于单糖彼此间结合方式、排列顺序、种类、数量以及有无分支等差别，其组合是千变万化的，所形成的寡糖链种类非常多，形成了多种细胞表面特异的图像，细胞之间借此进行互相识别和交换信息。?

　　（二）、生物膜的结构?

　　关于生物膜的结构有许多假说与模型，下面介绍两种模型。?

　　1．流动镶嵌模型?

　　流动镶嵌模型由辛格尔(S.J. Singer)和尼柯尔森(G. Nicolson)在1972年提出，认为液态的脂质双分子层中镶嵌着可移动的蛋白质，上图展示了此模型的结构特点。内在蛋白嵌合在磷脂分子层中，内在蛋白或其聚合体可横穿膜层，两端极性部分伸向水相，中间疏水部分与脂肪酸部分呈疏水结合，外在蛋白与膜两侧的极性部分结合。?

　　这个模型的特点是强调膜的不对称性和流动性。脂双层的流动性保证了膜能经受一定程度的形变而不致破裂，这可使膜中各种成分按需要调整或组合，使之合理分布，有利于表现膜的多种功能。更重要的是它允许膜互相融合而不失去膜对通透性的控制，确保膜分子在细胞分裂时均等地分配给子代细胞。

　　流动镶嵌模型虽得到比较广泛的支持，但仍有很多局限性，如忽视了蛋白质对脂类分子流动性的控制作用和膜各部分流动的不均匀性等问题。

　　2．板块镶嵌模型?

　　板块镶嵌模型由贾因(M.K. Gain)和怀特(White)在1977年提出。他们认为，由于生物膜脂质可以在环境温度或其它化学成分变化的影响下，或是由于膜中同时存在着不同脂质(脂肪链的长短或不同的饱和度)，或者由于蛋白质和蛋白质、蛋白质和脂质间的相互作用，使膜脂的局部经常处于一种“相变”状态，即一部分脂区表现为从液晶态转变为晶态，而另一部分脂区表现为从晶态转变为液晶态。因此，整个生物膜可以看成是由不同组织结构、不同大小、不同性质、不同流动性的可移动的“板块”所组成，高度流动性的区域和流动性比较小的区域可以同时存在，随着生理状态和环境条件的改变，这些“板块”之间可以彼此转化。

　　31

　　生物竞赛专题讲座

　　（三）、生物膜的功能

　　正是有了脂性的膜，才使生命物质——蛋白质与核酸获得与周围介质隔离的屏障而保持聚集和相对稳定的状态，因此，细胞膜是任何活细胞必不可少的。植物细胞可以脱离细胞壁而生活，却不能脱离细胞膜膜而生存。膜的主要功能如下：

　　1.分室作用 细胞的膜系统不仅把细胞与外界环境隔开，而且把细胞内的空间分隔，使细胞内部的区域化，即形成各种细胞器，从而使细胞的代谢活动“按室进行”。各区域内均具特定的pH、电位、离子强度和酶系等。

　　同时，由于内膜系统的存在，又将各个细胞器联系起来共同完成各种连续的生理生化反应，比如光呼吸过程就是由叶绿体、过氧化物体和线粒体三者协同完成的。?

　　2.代谢反应的场所 细胞内的许多生理生化过程在膜上有序进行。如光合作用的光能吸收、电子传递和光合磷酸化、呼吸作用的电子传递及氧化磷酸化过程分别是在叶绿体的光合膜和线粒体内膜上进行的。

　　3.物质交换 质膜的另一个重要特性是对物质的透过具有选择性，控制膜内外进行物质交换。如质膜可通过扩散、离子通道、主动运输及内吞外排等方式来控制物质进出细胞。各种细胞器上的膜也通过类似方式控制其小区域与胞质进行物质交换。?

　　4.识别功能 质膜上的多糖链分布于其外表面，似“触角”一样能够识别外界物质，并可接受外界的某种刺激或信号，使细胞作出相应的反应。例如，花粉粒外壁的糖蛋白与柱头细胞质膜的蛋白质之间就可进行识别反应。膜上还存在着各种各样的受体，能感应刺激，传导信息，调控代谢。

　　[典型例题]

　　例1：“高能磷酸键”中的“高能”是指该键：（ ）

　　A．健能高 B．活化能高 C．水解释放的自由能高 D．A、B、C都是

　　解析：化学中使用的“键能”和生物化学中使用的“高能键”，含义是完全不同的。化学中“键能”的含义是指断裂一个化学键所需要提供的能量；生物化学中所说的“高能键”是指该键水解时能释放出大量能量。（一般在20.92 kJ/mol以上）。答案:C。

　　例2：酶具有极强的催化功能，其原因是：（ ）

　　A．增加了反应物之间的接触面 B．降低了底物分子的活化能

　　C．提高了反应物分子中的活化能 D．降低了底物分子的自由能

　　解析：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量称为活化能。因为酶降低活化能更显著，所以催化效率高。答案：B。

　　例3：下列各组消化液中，每组均由每种消化液2ml混合而成，哪组能将蛋糕完全消化，且对蛋糕的消化力最强：（ ）

　　A．胃液、胰液、肠液 B．胰液、肠液、胆汁

　　C．唾液、胃液、肠液 D．胃液、肠液、胆汁

　　解析：酶的催化效率有最适PH值，胃蛋白酶是2.0左右，肠液和胰液最适PH值8左右，唾液最适PH是6.8左右，胆汁的PH值7左右。所以，如有胃液和其他消化液混合，两方面的酶都会由于PH值偏离最适而降低活性甚至失活，从而降低了对蛋糕的消化能力。 答案：

　　B 。

　　例4：下列生理活动中，不产生 ATP的是：（ ）

　　A．暗反应 B．有氧呼吸 C．光反应 D．无氧呼吸

　　解析：暗反应消耗ATP，其他过程有ATP生成。 答案：A

　　例5：在人体和高等动物体内，在pH值由5上升到10的过程中，蛋白酶的催化速度将： 32

　　生物竞赛专题讲座

　　（ ）

　　A．先升后降 B．不断上升 C．不断下降 D．先降后升

　　解析：本题考查问题并不难，但审题要仔细。题干所问是生物体内的蛋白酶活性随PH值变化！而不是胃蛋白酶。人体大多数酶的最适PH值为7，所以本题答案：A。

　　例6：人和动物体内发生“ADP十磷酸肌酸酶???ATP＋肌酸”反应的条件是：（ ）

　　A．肌肉组织缺氧 B．机体消耗ATP过多

　　C．机体进行有氧呼吸 D．机体进行厌氧呼吸

　　解析：ATP消耗过多，意味着生物体大量消耗能量，能量供不应求。磷酸肌酸是动物肌肉中的储能物质，在ATP消耗过多时，会分解，将磷酸基团及高能键转移致ADP，生成ATP，实现能量的迅速转移及供应。答案：B。

　　例7：下列物质中属于高能化合物的是：（ ）

　　A．ATP B．ADP C．AMP D．A

　　解析：高能化合物是含有高能键的化合物，ATP有两个高能磷酸键，ADP有一个高能磷酸键，AMP虽然有磷酸基团但是不含高能磷酸键。所以答案：A、B。

　　例8：下面哪种有关酶的描述是错的：（ ）

　　A．所有酶都是蛋白质 B．酶有专一性

　　C．酶在细胞外也可以发挥功能 D．酶可以不需要辅基

　　解析：酶的化学本质：绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。条件适宜，酶在体外也一样具有催化作用。从酶的化学构成角度：单纯蛋白质酶，除了氨基酸不含任何其他化学物质。结合蛋白质酶含有辅酶（辅基）。本题答案：A。

　　[智能训练]

　　1.细胞膜脂质双分子层中，镶嵌蛋白质分子分布在：（ ）

　　A. 仅在内表面 B．仅在两层之间

　　C．仅在内表面与外表面 D．两层之间、内表面与外表面都有

　　2．以药物抑制草履虫ATP的合成，虫体死亡后其细胞常：（ ）

　　A．萎缩 B．膨大 C．破裂 D．不变

　　3．下列关于矿质元素的叙述不正确的是：（ ）

　　A．植物需要量最大的矿质元素是：氮、磷、钾 B．根对矿质元素的吸收具有选择性

　　C．根对矿质元素的吸收都要通过交换吸附 D．矿质元素进入根毛细胞中都需要消耗ATP

　　4．同呼吸作用有关，但与 ATP无关的过程是：（ ）

　　A．主动运输 B．协助扩散 C．离子交换吸附 D．渗透吸水

　　5．以下四组是影响酶活力的主要因素，正确的是：（ ）

　　A．底物的浓度、pH值、温度 B．光照、温度、pH值

　　C．底物的浓度、压力、PH值 D．温度、压力、pH值

　　6．动物体内能量代谢过程中，能量转移是指：（ ）

　　A．肝糖元与血糖的相互转变需ATP B．有机物氧化分解产生ATP

　　C．合成有机物消耗ATP D．ATP释放能量用于各种生理活动

　　7．人体进行下列哪项生理活动时，会产生ATP？（ ）

　　A．呼吸运动 B．外呼吸 C．肺的通气 D．内呼吸

　　8．当人在剧烈运动时，合成ATP的能量主要来源于： （ ）

　　33

　　生物竞赛专题讲座

　　A．无氧呼吸 B．有氧呼吸 C．磷酸肌酸 D．以上三项都有

　　9．人体的酶与激素的共同点是：（ ）

　　A．都是活细胞产生 B．都来源于腺体

　　C．都是细胞代谢产物 D．只存在于活细胞中

　　10．欲观察寄生在人体血细胞内的微丝蚴，可把红细胞置于（ ）

　　A．蒸馏水中 B．5％蔗糖溶液中 C．瑞氏溶液中 D．生理盐水中

　　11．以下哪种物质具有高能键：（ ）

　　A．磷酸烯醇式丙酮酸 B．3一磷酸甘油酸

　　C．2一磷酸甘油醛 D．果糖-6-磷酸

　　12．肌肉收缩时直接能源是：（ ）

　　A．ATP B．磷酸肌酸 C．葡萄糖 D．GTP

　　13．蔗糖在常温下很稳定，这是因为：（ ）

　　A．蔗糖需要较高的活化能 B．蔗糖是天然防腐剂

　　C．蔗糖处于一种低能级状态 D．葡萄糖不易同其他化合物反应

　　14．在酶促反应中，如果加入竞争性抑制剂：（ ）

　　A．米氏常数不变 B．最大反应速度不变

　　C．米氏常数和最大反应速度都不变 D．米氏常数和最大反应速度都变

　　15．参与体内供能反应最多的高能磷酸化合物是：（ ）

　　A．磷酸肌酸 B．三磷酸腺苷 C．PEP D．UTP E．GTP

　　16．细胞中许多具膜结构的细胞器在化学组成上很相似，其中与高尔基体的化学组成相似的细胞器是（ ）

　　A．线粒体 B．叶绿体 C．滑面内质网 D．核糖体

　　17．一分子葡萄糖完全氧化可以生成多少分子ATP：（ ）

　　A．35 B．38 C． 32 D．24

　　18．下列物质中属于高能化合物的是：（ ）

　　A．ATP B．ADP C．AMP D．A

　　19．下列 ADP含量不会增加的是：（ ）

　　A．K＋进入肾小管壁的上皮细胞 B．葡萄糖进入红细胞

　　C．线粒体中的氢与氧结合 D．甘油吸收进入小肠上皮细胞

　　20．多糖的合成中除需ATP供能以外，还需 供能。

　　21．用小刀将数十只萤火虫发火器割下，干燥后研成粉末状，取两等份分别装入2只小玻璃

　　瓶中，各加入少量的水，使之混合，可见到玻璃瓶中有淡黄色萤光出现，约过15min萤光消失。这时，再将ATP溶液加入其中一只玻璃瓶中，将葡萄糖溶液加入另一只玻璃瓶中，可观察到加 ATP溶液的玻璃瓶中有萤光出现，而加葡萄糖溶液的瓶中没有萤光出现，以上现象说明了

　　（1） ；

　　（2） ；

　　（3） 。

　　22． ATP和磷酸肌酸都是生物体内的高能化合物，都含有高能磷酸键，但是两者水解时用

　　途不同，ATP水解时释放的能量用于 ，磷酸肌酸水解时释放的能量用于 。

　　23．分析右图与生命活动有关的各种能量物质之间关系的图解，回答：

　　（1）A过程是 ，B过程是 ，

　　C过程是 ，

　　34

　　生物竞赛专题讲座

　　D过程发生的条件是 。

　　（2）如果在高等动物体内，E过程是在 （器官）中进行的。

　　（3）由太阳能变为高等动物体内肌肉收缩用的机械能的大致过程（用箭头和文字表示）

　　。

　　（4）写出高等动物C过程中无氧呼吸的反应式 。

　　24．为了认识酶作用的特性，以20％过氧化氢溶液为反应底物的一组实验，观察结果如下表所示：

　　

　　通过分析实验结果，能够得出相应的结论是 。

　　35

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　　高中生物奥林匹克竞赛辅导专题讲座

　　专题四 呼吸作用

　　[竞赛要求]

　　呼吸系统：1.系统的结构特点 2.呼吸机制 3.气体交换

　　呼吸作用：1.呼吸作用的类型

　　2.呼吸作用的生理意义

　　3.呼吸作用的途径

　　4.呼吸作用的过程

　　5.影响呼吸作用的因素

　　6.呼吸作用与光合作用的关系

　　7.呼吸作用的原理的应用

　　[知识梳理]

　　一、呼吸系统

　　呼吸：机体与环境交换氧和二氧化碳的过

　　程称为呼吸。其全过程包括外呼吸（又称肺呼

　　吸）、气体运输和内呼吸（又称组织呼吸）三个

　　相互紧密联系的环节。

　　1、呼吸系统的基本结构

　　呼吸系统由鼻、咽、喉、气管、支气管和

　　肺等器官组成。肺的实质是由反复分支的支气

　　管树（各级支气管）及大量肺泡构成。（图4-1）

　　肺泡是肺实现气体交换的结构和功能单位，壁

　　薄，仅由单层扁平上皮组成，外面密布毛细血

　　管网（对保证血液与外界气体交换有重要作用）

　　和弹性纤维（与呼吸后肺泡的弹性回缩有关）。

　　肺泡的数量极多，为气体交换提供了广大的面

　　积。 图4-1人的呼吸系统

　　2、呼吸运动与肺通气

　　（1）呼吸运动

　　肺本身不能主动的长缩，呼吸时气体进出于肺，有赖于胸廓的周期性运动。胸廓扩大，肺随之扩张，外界气体吸入肺泡；胸廓缩小，肺泡气被排出。所以胸廓的节律性扩大与缩小，称为呼吸运动。呼吸运动的实现，是由于呼吸肌活动的结果。主要的呼吸肌是膈肌和肋间肌。吸气时，肋间外肌收缩，肋间内肌松弛，使肋骨上举，增大了胸廓的前后径，同时，当肋骨上举时，其下缘又略向外侧偏转，故胸廓的左右径亦增大。呼气时，肋间内肌收缩，肋骨下降，于是胸廓前后、左右径复位（图4-2）。

　　

　　36

　　生物竞赛专题讲座

　　图4-2 吸气和呼气时胸廓的变化 （2）肺通气的动力

　　呼吸肌的活动是推动气体进出肺的原动力，但此原动力还必须引起肺内、外压力的周期性变化，从而建立起肺泡与大气之间存在一定的压力差，方能推动气体进出肺。

　　3、气体交换与运输

　　（1）气体交换

　　呼吸气体的交换是指肺泡和血液之间，血液和组织细胞之间氧和二氧化碳的交换。气体交换是通过扩散的方式进行的，而决定气体扩散方向的为该气体的分压。呼吸气体的交换动力就是交换处细胞两边该气体的分压差。在肺泡内，氧分压高于静脉血，二氧化碳分压低于静脉血，所以氧从肺泡扩散入静脉血，二氧化碳从静脉血扩散入肺泡。交换的结果，使静脉血变成动脉血。在组织中，氧的分压低于动脉血的分压，而二氧化碳的分压则高于动脉血，所以氧从血液中向组织扩散，二氧化碳从组织向血液扩散。交换的结果，使动脉血变成静脉血。总之，肺循环毛细血管不断从肺泡获得氧排出二氧化碳；而体循环毛细血管不断从组织接受二氧化碳排出氧。

　　（2）气体运输

　　血液运输氧和二氧化碳是以物理溶解和化学结合两种形式进行的，但主要是以化学结合形式进行的。

　　①氧的运输

　　在通常氧的分压下，每100毫升血浆中仅能溶解0.3毫升的氧，所以绝大部分的氧是与血红蛋白（Hb）形成可逆结合的形式进行运输的。一个血红蛋白分子是由一个珠蛋白分子结合四个血红素构成的。每个血红素含有一个Fe2+, Fe2+不仅能同氧结合，也能同一氧化碳结合。肺内，由于氧的分压高，促使氧进入红细胞同血红蛋白结合形成氧合血红蛋白；而在组织中，氧的分压低，促使血红蛋白与氧解离，形成还原血红蛋白。

　　②二氧化碳的运输

　　组织中产生的二氧化碳进入血液后，在其分压差的推动下，大部分进入红细胞，在其中以氨基甲酸血红蛋白或碳酸盐的形式运输。

　　二、呼吸作用

　　1.呼吸作用的类型

　　呼吸作用是指生活细胞内的有机物，在一系列酶的参与下，逐步氧化分解成简单物质，并释放能量的过程。应该注意的是，呼吸作用并不一定伴随着O2的吸收和CO2的释放。依据呼吸过程中是否有氧参与，可将呼吸作用分为有氧呼吸和无氧呼吸两大类型。

　　

　　37

　　生物竞赛专题讲座

　　（1）有氧呼吸是指生活细胞利用分子氧（O2），将某些有机物质彻底氧化分解释放CO2，同时将O2还原为H2O，并释放能量的过程。这些有机物称为呼吸底物，碳水化合物、有机酸、蛋白质、脂肪等均可以作为呼吸底物。其总反应式如下：

　　C6H12O6+6O2+6H2O 6CO2+12H2O+能

　　（2）无氧呼吸是指生活细胞在无氧条件下，把某些有机物分解成为不彻底的氧化产物（酒精、乳酸等），同时释放出部分能量的过程。有氧呼吸是由无氧呼吸进化来的。植物中的无氧呼吸主要产生酒精，动物组织无氧呼吸主要产生乳酸。如苹果、香蕉贮藏久了产生的酒味，便是酒精发酵的结果;胡萝卜、甜菜块根在储藏时也会产生乳酸。一般将微生物的无氧呼吸统称为发酵。需要指出的是，发酵工业上所说的发酵，并非完全是无氧的，如醋酸发酵就是需要氧的。反应式可写为：

　　

　　酒精发酵（酵母菌）：

　　1葡萄糖 2丙酮酸

　　乳酸发酵（乳酸菌）： NADH+H 2乙醛 NAD+ 2乙醇＋2ATP+2CO2+2H2O

　　2乳酸＋2ATP+2H2O

　　1葡萄糖 2丙酮酸长时间的无氧呼吸对植物有较大影响：无氧呼吸释放的能量少，要依靠无氧呼吸释放的能量来维持生命活动的需要就要消耗大量的有机物，以至呼吸基质很快耗尽；无氧呼吸生成氧化不彻底的产物，如酒精、乳酸等。这些物质的积累，对植物会产生毒害作用；无氧呼吸产生的中间产物少，不能为合成多种细胞组成成分提供足够的原料。

　　2.呼吸作用的生理意义（图4-3）

　　（1）为植物生命活动提供能量

　　（2）中间产物是合成重要有机物质的原料

　　（3）在植物抗病免疫方面有重要作用

　　3.呼吸作用的途径

　　呼吸作用的糖的分解代谢途径有三种，糖酵解、三羧酸循环和戊糖磷酸途径。不管是有氧呼吸或无氧呼吸，糖的分解都必须先经过糖酵解阶段，形成丙酮酸，然后才分道扬镳。还有一种葡萄糖在细胞质内进行的直接氧化降解的酶促反应过程称为戊糖磷酸途径。在正常情况下，植物细胞里葡萄糖降解主要是通过糖酵解和三羧酸循环，戊糖磷酸途径所占的比重较小（一般只占百

　　分之几到三十

　　之间）。但这两

　　种途径在葡萄

　　糖降解中所占

　　的比例，随植物

　　的种类、器官、

　　年龄和环境而

　　异。

　　4.呼吸作用

　　的过程

　　图4-3 呼吸作用的意义

　　38

　　生物竞赛专题讲座

　　以葡萄糖的氧化为例，呼吸作用可分为三个部分：糖酵解；三羧酸循环和氧化磷酸化。

　　（1）糖酵解

　　指葡萄糖在无氧条件下被酶降解成丙酮酸，并释放能量的过程。也称为EMP途径。包括一系列反应，都在细胞质中发生，而且不需要氧。这一过程可以分为以下两步（图4-4）： 第一步是1分子葡萄糖经过两次磷酸化，而形成1分子的1，6-二磷酸果糖，这一过程要消耗2分子的ATP；第二步是1分子的1，6-二磷酸果糖，在有关酶的催化作用下，最终形成2分子的丙酮酸，并将2分子的氧化型辅酶Ⅰ（NAD+）还原成2分子的还原型辅酶Ⅱ（NADH），这一过程生成2分子的ATP。总反应式：

　　

　　

　　在缺氧情况下，NADH就去还原乙醛成乙醇，或还原丙酮酸为乳酸。无氧呼吸释放二氧化碳，说明呼吸底物在此过程中也被氧化，但是氧化作用所需要的氧是来自组织内的含氧物质，即水分子和被氧化的糖分子中得到的，因此无氧呼吸也称分子内呼吸。如果氧气充足，则丙酮酸就完全氧化形成水和二氧化碳。

　　（2）三羧酸循环

　　糖酵解的产物丙酮酸，在有氧条件下进入线粒体，首先丙酮酸氧化脱羧，与辅酶A结合成为活化的乙酰辅酶A（乙酰CoA），再通过一个包括三羧酸和二羧酸循环而逐步氧化分解，最终形成水和二氧化碳并释放能量的过程。发生在在线粒体基质中。

　　这一循环过程的最初中间产物是柠檬酸，而柠檬酸是一种三羧基酸，所以这个过程叫做三羧酸循环，也叫做Krebs循环或柠檬酸循环（图4-5）。

　　葡萄糖+2ADP+2Pi+2NAD+ 2丙酮酸+2ATP+2NADH+2H++2H2O

　　图4-4 糖酵解的过程 图4-5 三羧酸循环

　　概括地说，这一过程一共发生了5次脱氢，其中4次脱出的氢都被NAD+携带着，形成NADH，另一次则被黄酶（FAD）携带着，形成还原型黄酶（FADH2），并形成2分子ATP。

　　各种细胞的呼吸作用都有三羧酸循环；三羧酸循环是最经济和最有效率的氧化系统。 其特点和意义如下：①该途径不需要通过糖酵解，对葡萄糖进行直接氧化，生成的NADPH也可能进入线粒体，通过氧化磷酸化作用生成ATP。②产生大量的NADPH,为细胞 39

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　　的各种合成反应提供主要的还原力。NADPH作为主要的供氢体,为脂肪酸、固醇、等的合成, 硝酸盐、亚硝酸盐的还原以及氨的同化等反应所必需。③为合成代谢提供原料。

　　（3）氧化磷酸化

　　在这一过程中，NADH中的H传递给了FAD，于是NADH被氧化成NAD+，而FAD则被还原成FADH2。FADH2中的H2则分离成游离的氢离子（H+）和电子（e）：

　　

　　图4-6氧化磷酸化

　　FADH2→FAD+2H+ + 2e

　　电子e可以在多种细胞色素中按顺序传递，最终传递给氧，再加上由FADH2游离出来的H+，最终生成H2O。这一过程中，H+和e在各传递体中依次传递，共同构成了一条链，因此叫做细胞呼吸电子传递链，或简称为呼吸链。在电子传递过程中，因为氧化NADH和FADH2而释放出的能量形成了ATP，并且这一氧化作用与磷酸化作用总是偶联在一起的，所以这一过程叫做氧化磷酸化（图4-6）。

　　（4）呼吸作用产生的ATP统计

　　

　　在氧化磷酸化过程中，1分子NADH彻底被氧化，需要发生3次磷酸化，生成3分子的ATP；1分子的FADH2彻底被氧化，则生成2分子的ATP。

　　因为1 mol的物质含有6.021023个分子，所以，每氧化1 mol的葡萄糖，则生成6 mol的二氧化碳和6 mol的水，并生成38 mol的ATP。在标准状态（是指作用物的质量浓度为1 mol/L、pH为7.0、温度为25 ℃的状态）下，1 mol ADP形成1 mol ATP，需要30.54 kJ的能量，那么，38个ATP就需要1 161 kJ的能量。每氧化1 mol葡萄糖释放出来的能量是2 870 kJ，其中只有1 161 kJ被保留在ATP中，它们可供细胞生命活动利用。这就是说，有氧呼吸的能量转换效率约为40%左右，其余的能量则以热能的形式散失或作他用。

　　5.呼吸作用与光合作用的关系

　　（1）ADP和NADP+在光合和呼吸中可共用。

　　（2）光合C3途径与呼吸PPP途径基本上正反反应，中间产物可交替使用。

　　（3）光合释放O2 → 呼吸；呼吸释放CO2 → 光合

　　6. 影响呼吸作用的因素

　　（1）呼吸作用的指标

　　40

　　生物竞赛专题讲座

　　①呼吸速率：又称呼吸强度，是最常用的生理指标。通常以单位时间内单位鲜重或干重植物组织或原生质释放的CO2

　　②呼吸商：（R.Q.）又称呼吸系数，同一植物组织在一定时间内所释放的CO2与所吸收的O2的量(体积或摩尔数)的比值。它表示呼吸底物的性质及氧气供应状态的一种指标。

　　R.Q.=释放的CO2/吸收O2的量

　　呼吸底物是各种有机物，有机物来源于食物，最终来源于光合作用。氨基酸和脂肪酸的氧化，都首先转化为某种中间代谢物，再进入糖酵解或三羧酸循环。氨基酸氧化需先脱氨，再进入呼吸代谢途径。脂肪酸氧化需转化为乙酰CoA，再进入三羧酸循环。底物类型不同，完葡萄糖全氧化时的R.Q.＝1；富含氢的脂肪、蛋白质1；含氧较多的有机酸1。呼吸商的大小与呼吸底物的性质关系密切，根据呼吸商的大小可大致推测呼吸底物的类型。生物材料的呼吸商也往往来自多种呼吸底物的平均值。氧气对呼吸商影响也很大，如无氧条件下发生的酒精发酵，只有CO2释放，无O2的吸收，则R.Q.远大于1。

　　（2）内部因素对呼吸速率的影响

　　不同植物具有不同的呼吸速率，一般是生长快的植物呼吸速率也快。

　　同一植株的不同器官或组织，呼吸速率也有很大差异。一般来说，生殖器官＞营养器官；生长旺盛＞生长缓慢；幼嫩器官＞年老器官；种子内，胚＞胚乳

　　（3）外界条件对呼吸速率的影响

　　①温度：最适温度: 25～35℃，而且呼吸最适温度＞光合最适温度

　　最低温度：0℃左右（冬小麦: 0℃~ -7℃，松树针叶: -25℃）

　　最高温度：35～45℃

　　在0—35℃，温度系数(Q10)为2.0～2.5

　　②氧气：氧气浓度＜20％时，呼吸开始下降；氧气浓度在10％～20％时，有氧呼吸为主；氧气浓度＜10％；无氧呼吸出现并逐步增强，有氧呼吸迅速下降。把无氧呼吸停止进行的最低氧含量(10％左右)称为无氧呼吸的消失点。

　　氧浓度过高，对植物有毒害；氧浓度过低, 无氧呼吸增强，产生酒精中毒，消耗体内养料过多。

　　③CO2：CO2浓度增高, 呼吸受抑；CO2＞5％时，明显抑制；土壤积累CO2可达4％～10％，

　　④水分：干燥种子，呼吸很微弱；吸水后迅速增加，所以种子含水量是制约种子呼吸强弱的重要因素。整体植物的呼吸速率，随着植物组织含水量的增加而升高。

　　⑤机械损伤：造成的称伤呼吸。

　　7.呼吸作用的原理在农业生产中的应用

　　（1）呼吸作用与作物栽培

　　对于板结的土壤及时进行松土透气，可以使根细胞进行充分的有氧呼吸，从而有利于根系的生长和对无机盐的吸收。此外，松土透气还有利于土壤中好氧微生物的生长繁殖，这能够促使这些微生物对土壤中有机物的分解，从而有利于植物对无机盐的吸收。

　　水稻的根系适于在水中生长，这是因为水稻的茎和根能够把从外界吸收来的氧气通过气腔运送到根部各细胞，而且与旱生植物相比，水稻的根也比较适应无氧呼吸。但是，水稻根的细胞仍然需要进行有氧呼吸，所以稻田需要定期排水。如果稻田中的氧气不足，水稻根的细胞就会进行酒精发酵，时间长了，酒精就会对根细胞产生毒害作用，使根系变黑、腐烂。

　　（2）呼吸作用与粮食贮藏

　　种子是有生命的有机体，不断进行着呼吸作用。呼吸速率快，会引起有机物的大量消耗；呼吸放出的水分，又会使粮堆湿度增大，粮食“出汗”，呼吸加强；呼吸放出的热量，又使粮温增高，反过来又促使呼吸增强，最后导致发热霉变，使粮食变质变量。因此，在贮藏过 41

　　生物竞赛专题讲座

　　程中，必须降低呼吸速率，确保贮粮安全。经分析，种子本身呼吸增高不大，主要是种子上附着的微生物，它们在75%相对湿度中可迅速繁殖。所以，粮食安全贮藏，首先要晒干。

　　（3）呼吸作用与果蔬贮藏

　　果蔬贮藏不能干燥，因为干燥会造成皱缩，失去新鲜状态，但柑橘、白菜、菠菜等贮藏前可轻度干燥，以减少呼吸。果蔬贮藏也应采取降低氧浓度或降低温度的原理。

　　现在常用“自体保藏法”来贮藏果蔬，其原理是在密闭环境里，利用果蔬本身呼吸释放出的二氧化碳，达到高浓度后抑制呼吸作用，以延长贮藏时间。

　　（4）呼吸作用的其他应用

　　较深的伤口里缺少氧气，破伤风芽孢杆菌适合在这种环境中生存并大量繁殖。所以，伤口较深或被锈钉扎伤后，患者应及时请医生处理。

　　选用―创可贴‖等敷料包扎伤口，既为伤口敷上了药物，又为伤口创造了疏松透气的环境、避免厌氧病原菌的繁殖，从而有利于伤口的痊愈。

　　酵母菌是兼性厌氧微生物。酵母菌在适宜的通气、温度和pH等条件下，进行有氧呼吸并大量繁殖；在无氧条件下则进行酒精发酵。醋酸杆菌是一种好氧细菌。在氧气充足和具有酒精底物的条件下，醋酸杆菌大量繁殖并将酒精氧化分解成醋酸。

　　谷氨酸棒状杆菌是一种厌氧细菌。在无氧条件下，谷氨酸棒状杆菌能将葡萄糖和含氮物质（如尿素、硫酸铵、氨水）合成为谷氨酸。谷氨酸经过人们的进一步加工，就成为谷氨酸钠──味精。

　　有氧运动是指人体细胞充分获得氧的情况下所进行的体育锻炼。人体细胞通过有氧呼吸可以获得较多的能量。相反，百米冲刺和马拉松长跑等无氧运动，是人体细胞在缺氧条件下进行的高速运动。无氧运动中，肌细胞因氧不足，要靠乳酸发酵来获取能量。因为乳酸能够刺激肌细胞周围的神经末梢，所以人会有肌肉酸胀乏力的感觉。

　　[典型例题]

　　例1．在下列哪种条件下贮藏果实的效果好？( )

　　A．高二氧化碳浓度、低氧浓度和高乙烯浓度

　　B．低二氧化碳浓度、高氧浓度和无乙烯

　　C．低氧浓度、高二氧化碳浓度和无乙烯

　　D．无氧、无乙烯和高二氧化碳浓度

　　答案：C

　　解析：贮藏果实应降低呼吸强度，呼吸作用包括有氧呼吸和无氧呼吸，为使两种呼吸强度都降低，应选较低氧气浓度，而不是无氧或高氧浓度，同时应选高CO2浓度，才能有效的阻止呼吸作用的进行。乙烯是催熟剂，所以应选无乙烯的条件。

　　例2．厌氧条件下，哪一种化合物会在哺乳动物的肌肉组织中积累 ( )

　　A．乳酸 B．丙酮酸 C．酒精 D．CO2

　　答案：A

　　解析：哺乳动物无氧呼吸的产物是乳酸，而不是酒精和CO2，丙酮酸是呼吸作用的中 间产物，也不会在肌肉组织中积累。

　　例3．水淹导致植物死亡的原因是 ( )

　　A．土壤水势过高 B．植物的根缺氧

　　C．呼吸产生的CO2的毒害作用 D．土壤中的物质溶于水中达到毒害作用的浓度

　　答案：B

　　42

　　生物竞赛专题讲座

　　解析：水淹导致植物死亡的原因是根系缺乏氧气，主要进行无氧呼吸。第一，无氧呼吸释放的能量少，要依靠无氧呼吸释放的能量来维持生命活动的需要就要消耗大量的有机物，以至呼吸基质很快耗尽。第二，无氧呼吸生成氧化不彻底的产物，如酒精、乳酸等。这些物质的积累，对植物会产生毒害作用。第三，无氧呼吸产生的中间产物少，不能为合成多种细胞组成成分提供足够的原料。

　　例4．呼吸商是呼吸作用的一个重要指标．它是呼吸作用所放出的CO2的摩尔数或体积与

　　所吸收的O2的摩尔数或体积之比。蓖麻油的分子式是Ｃ57H101O9，如它是呼吸底物并完全被氧化，Ｃ57H101O9 +O2→CO2+H2O，呼吸商是 （ ）

　　A．0.57 B．1.65 C．0.73 D．0.89

　　答案：C

　　解析：将该 反应式配平，即为4Ｃ57H101O9 +311O2＝228CO2+202H2O，呼吸商为228/311=0.733。

　　例5．下列图文相符的有（BD）

　　A B C D

　　答案：BD

　　解析：A，小白鼠是恒温动物，当环境温度升高时，维持体温所需的能量减少，有氧呼吸强度下降，耗氧量下降。B，酵母菌是兼性厌氧型生物，在氧浓度较低时，进行无氧呼吸，随氧浓度的升高，无氧呼吸强度下降。当氧浓度到达一定值时，开始进行有氧呼吸，符合曲线。C，此图表示的是“光合午休现象”，而“光合午休现象”只发生于夏季晴朗的中午。D，番茄种子萌发时，由于呼吸产生能量，分解有机物，所以干重在减少。当长出叶片开始光合时，合成有机物，干重又开始增加。

　　例6．氨基酸作为呼吸底物时呼吸商是 （ ）

　　A．大于1 B．等于1 C．小于1 D．不一定

　　答案：D

　　解析：呼吸商是呼吸作用所放出的CO2的摩尔数或体积与所吸收的O2的摩尔数或体积之比。呼吸商的大小主要取决于呼吸底物的碳、氢、氧的比，由于不同氨基酸的碳、氢、氧的比不同，所以呼吸商不定。

　　例7．宇宙空间站内绿色植物积累240mol氧气，这些氧气可供宇航员血液中多少血糖分解，

　　大约使多少能量储存在ATP中？ （ ）

　　A．40mol，28 675kJ B．240mol，28 657kJ

　　C．40mol，46 440kJ D．240mol，46 440kJ

　　答案：C

　　解析：根据有氧呼吸反应式，葡萄糖与氧气的比是1：6，240mol氧气能分解40mol葡萄糖，每mol葡萄糖分解时会将1161KJ的能量储存在ATP中，40mol葡萄糖分解时会将46440KJ的能量储存在ATP中。

　　例8．下列关于呼吸作用产物的叙述中，只适用于有氧呼吸的是 （ ）

　　A．产生ATP B．产生丙酮酸 C．产生H2O D．产生CO2

　　43

　　生物竞赛专题讲座

　　答案：C

　　解析：无氧呼吸和有氧呼吸都产生ATP、丙酮酸和CO2，而只有有氧呼吸产生H2O。 例9．以下哪种物质不属于糖酵解过程中的产物：（ ）

　　A．磷酸烯醇式丙酮酸 B．3--磷酸甘油酸

　　C．2--磷酸甘油醛 D．果糖--6--磷酸

　　答案：C

　　解析：糖酵解过程大致可分成下列四个阶段：（1）葡萄糖或糖原转变为果糖-1，6-二磷酸（FDP），（2）果糖-1，6-二磷酸分解为甘油醛-3-磷酸和二羟丙酮磷酸，（3）甘油醛-3-磷酸转变为丙酮酸，（4）在无氧情况下，丙酮酸经乳酸脱氢酶催化，接受甘油醛-3-磷酸脱氢过程中生成的NADH＋H+中的两个氢原子，被还原成为乳酸，乳酸是糖酵解的最终产物。

　　例10．抗氰呼吸受下列哪种抑制剂抑制 （ ）

　　A．抗霉素A B．安密妥、鱼藤酮 C．CO D．KCN和CO

　　

　　答案：B

　　解析：从上图可看出，要抑制抗氰呼吸，则这种呼吸抑制剂的作用位点应在UQ之前，因此应为安密妥、鱼藤酮。

　　例11．甲、乙两组数量相同的酵母菌培养在葡萄糖溶液中，甲组进行有氧呼吸，乙组进行

　　发酵，若两组消耗了等量的葡萄糖则 （ABC）

　　A．甲组放出的CO2与乙组放出的CO2的体积比为3︰1

　　B．甲组释放的能量与乙组释放的能量之比为15︰1

　　C．它们放出的CO2和吸入的O2的体积之比为4︰3

　　D．若两组产生的CO2量相等．那么消耗的葡萄糖之比为3︰1

　　答案：ABC

　　解析：有氧呼吸每消耗1mol葡萄糖，产生CO26mol，释放能量2870KJ。无氧呼吸每消耗1mol葡萄糖，产生CO22mol，释放能量196.65KJ。如果将两种呼吸产生的CO2累加与有氧呼吸吸入的O2体积作比则应为（6＋2）：6＝4：3。若两组产生CO2量相等．那么消耗的葡萄糖之比为3︰1。

　　例12．下图表示某种植物的非绿色器官在不同氧浓度下O2吸收量和CO2释放量的变化，请

　　据图回答：

　　44

　　生物竞赛专题讲座

　　（1）外界氧浓度在10％以下时，该器官的呼吸作用方式是 。

　　（2）该器官CO2的释放与O2的吸收两条曲线在P点相交后则重合为一条曲线，此时该器

　　官的呼吸作用方式是 。

　　（3）当外界氧浓度为4％～5％时，该器官CO2释放量的相对值为0.6，而O2吸收量的相对

　　值为0.4。此时，无氧呼吸消耗葡萄糖的相对值约相当于有氧呼吸的 倍；释放的能量约相当于有氧呼吸的 倍；形成ATP的数量约相当于有氧呼吸的 倍。 答案：（1）有氧呼吸和无氧呼吸（2）有氧呼吸（3）1.5，0.1，0.07

　　解析：（1）分析图中曲线，O2吸收量可代表有氧呼吸的强度，CO2释放量可代表有氧呼吸与无氧呼吸强度之和。外界氧浓度在10％以下时，两条曲线不重合，说明同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。（2）两条曲线在P点相交后重合为一条曲线，释放的CO2 和吸收的O2量相等，说明只进行有氧呼吸。（3）有氧呼吸消耗的葡萄糖：消耗的O2 ：释放的CO2=1：6：6，无氧呼吸消耗的葡萄糖：释放的CO2=1：2，当O2吸收量的相对值为0.4时，说明有氧呼吸释放的CO 2也是0.4，则无氧呼吸释放的CO 2是0.2。无氧呼吸消耗的葡萄糖是0.2/2，有氧呼吸消耗的葡萄糖是0.4/6，作比为1.5。再乘上无氧呼吸与有氧呼吸释放能量之比196.65/2870，约等于0.1。用1.5乘上无氧呼吸与有氧呼吸形成ATP之比2/38，约等于0.07。

　　[智能训练]

　　1．动物脂肪氧化供能的特点是：

　　A．氧化时释放能量多

　　B．动物体所消耗的能量的绝大部分是由脂肪提供

　　C．在短期饥饿情况下，脂肪是主要的能量来源。

　　D．脂肪不能在机体缺氧时供能

　　2．光呼吸底物氧化的地点在：

　　A．叶绿体 B．过氧化物酶体 C．线粒体 D．细胞质

　　3．水果储藏保鲜时，降低呼吸的环境条件是：

　　A．低O2，高CO2，零上低温 B．低CO2，高O2，零下低温

　　C．无O2，高CO2，零上低温 D．低O2，无CO2，零上低温

　　4．下列过程中哪一个释放能量最多？

　　A．糖酵解 B．三羧酸循环 C．生物氧化 D．暗反应

　　5．葡萄糖酵解的产物是：

　　A．丙氨酸 B．丙酮醛 C．丙酮酸 D．乳酸 E．磷酸丙酮酸

　　6．动物体内糖类、蛋白质、脂肪在代谢过程中可以互相转化的枢纽是

　　A．三羧酸循环 B．丙酮酸氧化 C．ATP的形成 D．糖酵解

　　7．在呼吸作用过程中，若有CO2放出，则可推断此过程一定

　　

　　45 （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ）

　　生物竞赛专题讲座

　　A．是有氧呼吸 B．是无氧呼吸 C．不是酒精发酵 D．不是乳酸发酵

　　8．贮藏在地窖中的大量马铃薯处在相对缺氧状态下，可以通过无氧呼吸获得少量能量。这

　　时葡萄糖被分解为 （ ）

　　A．乳酸和二氧化碳 B．乳酸

　　C．酒精和二氧化碳 D．酒精

　　9．已知1mol葡萄糖完全燃烧释放出能量2 870kJ，1molATP转化为ADP释出能量31kJ，lmol

　　葡萄糖生物氧化时，脱下的H在线粒体内氧化生成36molATP，若在线粒体外氧化则生成38moIATP。那么，细菌和动物利用葡萄糖进行有氧呼吸的能量利用率分别为

　　（ ）

　　A．34％和36％ B．36％和34％ C．39％和41％ D．41％和39％

　　10．剧烈运动时，肌肉内产生乳酸，能在何处合成为糖元 （ ）

　　A．肌肉中 B．血液中 C．肝脏中 D．胰脏中

　　11．让一只鼠吸入含有放射性18O的O2，该鼠体内最先出现标记氧原子的是 （ ）

　　A．丙酮酸 B．二氧化碳 C．乳酸 D．水

　　12．l分子丙酮酸经TCA循环及呼吸链氧化时 （ ）

　　A．生成3分子CO2 B．生成5分子H2O

　　C．生成12个分子ATP D．有5次脱氢，均通过 NAD+开始呼吸链

　　13．葡萄糖转变为1-磷酸葡萄糖需要 （ ）

　　A．ATP B．NAD C．l，6-磷酸果糖 D．1，6-二磷酸葡萄糖

　　14．一分子葡萄糖完全氧化可以生成多少分子ATP （ ）

　　A．35 B．38 C．32 D．24

　　15．以有机物为基质的生物氧化反应中，主要以外源无机氧化物作为最终电子受体，称为 （ ）

　　A．好氧呼吸 B．无氧呼吸 C．发酵 D．分子内呼吸

　　16．水稻对于土壤通气不良具有较强的忍耐力，这个特性与以下哪些特点有关？（ ）

　　A．水稻无氧呼吸不会产生酒精，不易烂根

　　B．水稻幼苗在缺氧情况下，细胞色素氧化酶仍保持一定的活性

　　C．水稻根部具有较强的乙醇酸氧化能力，该途径放出的氧可供根系呼吸用

　　D．水稻根部具有较发达的细胞间隙和气道，并与茎叶的气道相通

　　17．细胞进行有氧呼吸时电子传递是在 （ ）

　　A．细胞质内 B．线粒体的内膜 C．线粒体的膜间腔内 D．基质内进行

　　18．参与体内供能反应最多的高能磷酸化合物是： （ ）

　　A．磷酸肌酸 B．三磷酸腺苷 C．PEP D．UTP E．GTP

　　19．氧化磷酸化过程中电子传递的主要作用是： （ ）

　　A．形成质子梯度 B．将电子传给氧分子

　　C．转运磷酸根 D．排出二氧化碳

　　20．以下各项中限制糖酵解速度的步骤是 （ ）

　　A．丙酮酸转化为乳酸

　　B．6一磷酸果糖的磷酸化

　　C．葡萄糖的磷酸化

　　D．从6一磷酸葡萄糖到6一磷酸果糖的异构作用

　　21．植物细胞的呼吸强度一般随植物种类和组织类型不同而不同，下列哪一项一般是不正确

　　的（D）

　　A．相同环境下，落叶树叶片比常绿树呼吸强度高

　　46

　　生物竞赛专题讲座

　　B．阳生植物呼吸强度比阴生植物高

　　C．老器官的呼吸强度比幼嫩器官的低

　　D．花的呼吸强度一般低于叶、根

　　22．通常酚氧化酶与所氧化的底物分开，酚氧化酶氧化的底物贮存在 （ ）

　　A．液泡 B．叶绿体 C．线粒体 D．过氧化体

　　23．植物抗氰呼吸的P／O比值是 （ ）

　　A．1 / 2 B．1 C．3 D．3

　　24．在呼吸作用的末端氧化酶中，与氧气亲和力最强的是 （ ）

　　A．抗坏血酸化酶 B．多酚氧化酶 C．细胞色素氧化酶 D．交替氧化酶

　　25．水稻幼苗之所以能够适应淹水低氧条件，是因为低氧时下列末端氧化酶活性加强的缘故

　　（ ）

　　A．抗霉素A B．安密妥 C．酚氧化酶 D．交替氧化酶

　　26．植物呼吸过程中的氧化酶对温度反应不同，柑橘果实成熟时，气温降低，则以下列哪种

　　氧化酶为主 （ ）

　　A．细胞色素氧化酶 B．多酚氧化酶

　　C．黄酶 D．交替氧化酶

　　27．呼吸跃变型果实在成熟过程中，抗氰呼吸加强，与下列哪种物质密切相关 （ ）

　　A．酚类化合物 B．糖类化合物 C．赤霉素 D．乙烯

　　28．当植物组织从有氧条件下转放到无氧条件下，糖酵解速度加快，是由于 （ ）

　　A．柠檬酸和ATP合成减少 B．ADP和Pi减少

　　＋＋ C．NADHH合成减少 D．葡萄糖–6–磷酸减少

　　29．细胞中物质分解代谢时，三羧酸循环发生在 （ ）

　　A．细胞质 B．细胞核 C．叶绿体 D．线粒体

　　30．根瘤菌进行呼吸过程的主要场所是 （ ）

　　A．细胞质基质 B．核区 C．线粒体 D．细胞膜

　　31．取浸泡去皮的种子，放在红墨水中染色15min～20min，请指出下列哪项表明种子完全

　　丧失生命力 （ ）

　　A．胚根、子叶完全未着色 B．胚根、子叶略带红色

　　C．胚全部染上红色 D．胚根、子叶出现红点

　　32．同呼吸作用有关，但与 ATP无关的过程是 （ ）

　　A．主动运输 B．协助扩散 C．离子交换吸附 D．渗透吸水

　　33．豌豆种子发芽早期，CO2的释放量比O2的吸收量多3倍～4倍，这是因为种子此时的 （ ）

　　A．无氧呼吸比有氧呼吸强 B．光合作用比呼吸作用强

　　C．有氧呼吸比无氧呼吸强 D．呼吸作用比光合作用强

　　34．在植物很细胞中，彻底分解1mol葡萄糖，需消耗的氧气量、释放的能量以及其中可能

　　转移到ATP中的能量数分别是 （ ）

　　A．2mol、1161kJ、2 870kJ B．2mol、686kJ、300kJ

　　C．6mol、2 870kJ、1161kJ D．6mol、686kJ、300kJ

　　35．将细菌培养物由供氧条件转变为厌氧条件，下列过程中加快的一种是 （ ）

　　A．葡萄糖的利用 B．二氧化碳的放出

　　C．ATP的形成 D．丙酮酸的氧化

　　36．动物体内能量代谢过程中，能量转移是指 （ ）

　　A．肝糖元与血糖的相互转变需ATP B．有机物氧化分解产生ATP

　　47

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　　C．合成有机物消耗ATP D．ATP释放能量用于各种生理活动

　　37．对于动物体内脂肪的叙述错误的是 （ ）

　　A．脂肪是动物能源的补充料和储备品

　　B．动物体内脂肪氧化比同质的糖类氧化时产热量高1倍多

　　C．动物含不饱和脂肪酸比植物高

　　D．动物体内调配脂类的总枢纽是肝脏

　　38．在内呼吸过程中，吸入氧气与下列哪项无直接关系 （ ）

　　A．呼吸运动 B．气体扩散 C．组织细胞缺氧 D．血红蛋白质的机能

　　39．当用14C标记的葡萄糖饲喂动物后，可在哪种物质中发现？ （ ）

　　A．胆固醇 B．脂肪 C．尿素 D．维生素

　　40．一分子葡萄糖在有氧呼吸分解过程中，经过三羧酸循环阶段，能直接产生几个分子的

　　ATP？ （ ）

　　A．1 B．2 C．4 D．0

　　41．1g分子葡萄糖在细胞内氧化和在体外燃烧，其共同点是 （ ）

　　A．C6H12O2＋6O2→6CO2＋6H2＋686 000卡

　　B．60％能量以热的形式散发

　　C．需H2O参与间接供氧

　　D．碳原子直接与O2结合生成CO2

　　42．有氧呼吸、无氧呼吸和光合作用都有的现象是 （ ）

　　A．最终合成有机物 B．最终分解有机物

　　C．气体交换 D．能量转换

　　43．下列哪一种活动释放能量最多 （ ）

　　A．光解 B．糖酵解

　　C．柠檬酸循环 D．呼吸链中最后的氧化作用

　　44．当人在剧烈运动时，合成ATP的能量主要来源于 （ ）

　　A．无氧呼吸 B．有氧呼吸 C．磷酸肌酸 D．以上三项都有

　　45．人在剧烈运动时，处于暂时相对缺氧状态下的骨骼肌可以通过无氧呼吸获得少量的能量，

　　此时葡萄糖变为 （ ）

　　A．酒精 B．乳酸 C．酒精和二氧化碳 D．乳酸和二氧化碳

　　46．人体进行下列哪项生理活动时，会产生ATP？ （ ）

　　A．呼吸运动 B．外呼吸 C．肺的通气 D．内呼吸

　　47．根瘤菌进行呼吸作用的主要场所是 （ ）

　　A．细胞质基质 B．细胞膜 C．线粒体 D．核区

　　48．下图表示某陆生植物的非绿色器官呼吸过

　　程中O2的吸收量和CO2的释放量(mo1)之

　　间的相互关系，其中线段XY=YZ，下列哪

　　个结论是正确的？ （ ）

　　A．B点时无氧呼吸强度最低

　　B．在氧浓度为a时，有氧呼吸与无氧呼吸

　　释放的二氧化碳之比为3:1

　　C．在氧浓度为a时，有氧呼吸和无氧呼吸

　　释放的能量相等

　　D．在氧浓度为a时，有氧呼吸与无氧呼吸

　　消耗的葡萄糖之比约为1:3

　　

　　48

　　生物竞赛专题讲座

　　49．实验室里三种植物细胞，分别取自于植物的三种营养器官。在适宜的光照、温度等条件

　　下，测得甲细胞只释放CO2而不释放O2；乙细胞只释放O2不释放CO2；丙细胞既不释放O2也不释放CO2。以下叙述中正确的有 （ ）

　　A．甲不可能取自于叶 B．乙不可能取自于根

　　C．丙可能是死细胞 D．甲可能取自于茎

　　50．酵母菌无氧呼吸时，产生A摩尔的CO2，人体在正常情况下消耗同样量的葡萄糖，可

　　形成CO2的量是 （ ）

　　A．1 / 12A摩尔 B．2A摩尔 C．3A摩尔 D．6A摩尔

　　51．下列生物的呼吸作用只在细胞质基质中进行的是 （ ）

　　A．乳酸菌 B．酵母菌 C．结核杆菌 D．硝化细菌

　　52．右图表示大气中氧的浓度对植物组织内CO2产生的影响。

　　（1）A点表示植物组织释放的CO2较多，这些CO2是

　　（2）由A到B，CO2的释放量急剧减少，其原因是

　　（3）由B到C，CO2的释放量又不断增加，其主要原因

　　是 。

　　（4）为了有利于贮藏蔬菜或水果，贮藏室内的氧气应调

　　节到图中的哪一点所对应的浓度？ 。

　　采取这一措施的理由是 。

　　

　　49

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　　? 1782年，J.Senebier，证明植物在照光时吸收CO2并释放O2。

　　? 1804年，N.T.De Saussure发现，植物光合作用后增加的重量大于吸收CO2和释放O2

　　所引起的重量变化，他认为是由于水参与了光合作用。

　　? 1864年，J.Sachs观察到照光的叶绿体中有淀粉的积累，显然这是由光合作用产生的葡

　　萄糖合成的。

　　光 6CO2+6H2O C6H12O6+6O2 绿色细胞

　　? 20世纪30年代，von Niel提出光合作用的通式：

　　CO2+2H2A (CH2O)+2A+H2O ? 1937年，R. Hill用离体叶绿体培养

　　放出的O2，来自证明，光合作用

　　H2O。将光合作用分为两个阶段：第一阶段为光诱导的电子传递以及水的光解和O2的释放（又称希尔反应）；这一阶段之后才是CO2的还原和有机物的合成。

　　H2O+A AH2+1/2O2

　　? 1940年代，Ruben等用18O同位素示踪，更进一步证明光合作用放出的O2，来自H2O 6CO2+2H2O (C6H12O6)+ 6H2O +6O2

　　二、光合作用的过程

　　1．光反应和暗反应

　　根据需光与否，可笼统的将光合作用分为两个反应――光反应和暗反应。光反应发生水的光解、O2的释放和ATP及NADPH（还原辅酶II）的生成。反应场所是叶绿体的类囊体膜中，需要光。暗反应利用光反应形成的ATP和NADPH，将CO2还原为糖。反应场所是叶绿体基质中，不需光。从能量转变角度来看，光合作用可分为下列3大步骤：光能的吸收、传递和转换过程（通过原初反应完成）；电能转化为活跃的化学能过程（通过电子传递和光合磷酸化完成）；活跃的化学能转变为稳定的化学能过程（通过碳同化完成）。前两个步骤属于光反应，第三个步骤属于暗反应。

　　（1）光能的吸收、传递和转换

　　①原初反应：为光合作用最初的反应，它包括光合色素对光能的吸收、传递以及将光能转换为电能的具体过程（图5-1）。

　　51

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　　图5-1 原初反应图解

　　②参加原初反应的色素

　　光合色素按功能可分为两类：一类具有吸收和传递光能的作用，包括绝大多数的叶绿素a，以及全部的叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素；另一类是少数处于特殊状态的叶绿素a，这种叶绿素a能够捕获光能，并将受光能激发的电子传送给相邻的电子受体。在类囊体膜中，上述色素并非散乱地分布着，而是与各种蛋白质结合成复合物，共同形成称做光系统的大型复合物（图5-2）。

　　

　　图7-2 光系统示意图

　　光系统：由光合色素组成的特殊功能单位。每一系统包含250-400个叶绿素和其他色素分子。分光系统I和光系统II，2个光系统之间有电子传递链相连接。

　　光系统I（PSI）：作用中心色素为P700，P700被激发后，把电子供给Fd。

　　光系统II（PSII）：作用中心色素为P680，P680被激发后，电子供给pheo(去镁叶绿素)，并与水裂解放氧相连。

　　③原初反应的基本过程：DPA →DP*A →DP+A- →D+PA-

　　

　　52

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　　cycle)。

　　卡尔文循环具有合成淀粉等有机物的能力，是所有植物光合碳同化的基本途径，大致可分为三个阶段，即羧化阶段、还原阶段和再生阶段。

　　C3途径的总反应式：

　　3CO2+5H2O+3RuBP+9ATP+6NADPH→PGAld+6NADP++9ADP+9Pi

　　可见，要产生1molPGAld（磷酸丙糖分子）需要消耗3mol CO2，9mol ATP和6mol NADPH。

　　B)C4途径（又叫Hatch-Slack途径）：有些起源于热带的植物，如甘蔗、玉米等，除了和其它植物一样具有卡尔文循环以外，还存在一条固定CO2的途径。按C4途径固定CO2的植物称为C4植物。现已知被子植物中有20多个科近2000种植物中存在C4途径。

　　C3和C4叶的结构的不同：绿色植物的叶片中有由导管和筛管等构成的维管束，围绕着维管束的一圈薄壁细胞叫做维管束鞘细胞，C3植物叶片中的维管束鞘细胞不含叶绿体，维管束鞘以外的叶肉细胞排列疏松，但都含有叶绿体(图5-4)。

　　

　　图5-4 C3植物叶片

　　C4植物的叶片中，围绕着维管束的是呈―花环型‖的两圈细胞：里面的一圈是维管束鞘细胞，外面的一圈是一部分叶肉细胞。C4植物中构成维管束鞘的细胞比较大，里面含有没有基粒的叶绿体，这种叶绿体不仅数量比较多，而且个体比较大，叶肉细胞则含有正常的叶

　　绿体。(图5-5)

　　固定CO2的最初

　　产物是四碳二羧酸

　　（草酰乙酸），故称为

　　C4-二羧酸途径（C4－

　　dicarboxylic acid

　　pathway），简称C4途

　　径。也叫Hatch-Slack

　　途径。

　　C4循环和C3循

　　图5-5 C4植物叶片

　　

　　54

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　　环的关系见图5-6。

　　图5-6 C4循环和C3循环的关系

　　C4途径中的反应基本上可分为：

　　～①羧化反应 在叶肉细胞中磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)与HCO3在磷酸烯醇式丙酮酸羧化

　　酶（PEPC）催化下形成草酰乙酸(OAA)；

　　②还原或转氨作用 OAA被还原为苹果酸(Mal)，或经转氨作用形成天冬氨酸(Asp)； ③脱羧反应 C4酸通过胞间连丝移动到BSC，在BSC中释放CO2，CO2由C3 途径同化； ④底物再生 脱羧形成的C3酸从BSC运回叶肉细胞并再生出CO2受体PEP。

　　C4植物具较高光合速率的因素有：

　　～～①C4植物的叶肉细胞中的PEPC对底物HCO3的亲和力极高，细胞中的HCO3浓度一

　　般不成为PEPC固定CO2的限制因素；

　　②C4植物由于有―CO2泵‖浓缩CO2的机制，使得BSC中有高浓度的CO2，从而促进Rubisco的羧化反应，降低了光呼吸，且光呼吸释放的CO2又易被再固定；

　　③高光强又可推动电子传递与光合磷酸化，产生更多的同化力，以满足C4植物PCA循环对ATP的额外需求；

　　④鞘细胞中的光合产物可就近运入维管束，从而避免了光合产物累积对光合作用可能产生的抑制作用。

　　但是C4植物同化CO2消耗的能量比C３植物多，也可以说这个―CO2泵‖是要由ATP来开动的，故在光强及温度较低的情况下，其光合效率还低于C3植物。可见C4途径是植物光合碳同化对热带环境的一种适应方式。

　　C)景天科酸代谢途径（CAM）：干旱地区的景天科、仙人掌科、菠萝等植物有一个特殊的CO2同化方式。晚上气孔开放，吸进CO2，再PEP羧化酶作用下，与PEP结合，形成OAA，进一步还原为苹果酸，积累于液泡中。白天气孔关闭，液泡中的苹果酸便运到胞质溶胶，在依赖NADP苹果酸酶作用下，氧化脱羧，放出CO2，参与卡尔文循环，形成淀粉等。这类植物体内白天糖分含量高，而夜间有机酸含量高。具有这种有机酸合成日变化类型的光合碳代谢称为景天科酸代谢。

　　植物的光和碳同化途径具有多样性，这也反映了植物对生态环境多样性的适应。但是C3途径是最基本、最普遍的途径，也只有该途径才可以生成碳水化合物，C4和CAM途径都是C3途径的辅助形式，只能起固定、运转、浓缩CO2的作用，单独不能形成淀粉等碳水化合物。

　　（4）光呼吸

　　

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　　浓度如何变化？ （ ）

　　A．没有变化 B．增加 C．下降到C4植物的CO2补偿点

　　D．下降到C3植物的CO2补偿点 E．下降到C4植物的CO2补偿点以下

　　15．光合产物主要以什么形式运出叶绿体 （ ）

　　A．丙酮酸 B．磷酸丙糖 C．蔗糖 D．G–6–P

　　16．叶绿体中所含的脂除叶绿体色素外主要是 （ ）

　　A．真脂 B．磷脂 C．糖脂 D．硫脂

　　17．将叶绿素提取液放到直射光下，则可观察到 （ ）

　　A．反射光为绿色，透射光是红色 B．反射光是红色，透射光是绿色

　　C．反射光和透射光都是红色 D．反射光和透射光都是绿色

　　18．光合作用中蔗糖的形成部位 （ ）

　　A．叶绿体间质 B．叶绿体类囊体 C．细胞质 D．叶绿体膜

　　19．维持植物正常生长所需的最低日光强度 （ ）

　　A．等于光补偿点 B．大于光补偿点

　　C．小于光补偿点 D．与日光强度无关

　　20．类胡萝卜素属于萜类化合物中的 （ ）

　　A．倍半萜 B．三萜 C．双萜 D．四萜

　　21．Hill反应的表达方式是 （ ）

　　A．CO2＋2H2O*?光，叶绿体????(CH2O)＋H2O＋O2*

　　光 B．CO2＋2H2A?(CH2O) ＋A2＋H2O ??

　　C．ADP＋P?????ATP＋H2O

　　D．2H2O＋2A?????2AH2＋O2

　　22．―高能磷酸键‖中的―高能‖是指该键 （ ）

　　A．健能高 B．活化能高

　　C．水解释放的自由能高 D．A，B和C都是

　　23．绿色植物在白天光合作用旺盛时，多数气孔常开放着，随着光合作用的减弱，越来越多

　　的气孔逐渐关闭。影响气孔开闭的主要内因是保卫细胞内部的 （ ）

　　A．氧气的浓度 B．淀粉的浓度 C．水解酶的浓度 D．酸碱度（pH值）

　　24．C3植物光合作用时，CO2的受体是 （ ）

　　A．磷酸甘油醛 B．磷酸甘油酸 C．丙酮酸 D．l，5–二磷酸核酮糖

　　25．阳光经三棱镜分光照在丝状绿藻上，在哪些频率范围内聚集着最多的好气性细菌 （ ）

　　A．红光和蓝紫光 B．黄光和蓝紫光

　　C．红光和绿光 D．蓝紫光和绿光

　　26．下列各个作用中，哪些是与光合作用的光反应相联系的？ （ ） NADPNADPH2 ATP

　　叶绿素 ADP CO2 C6H12O6 光，叶绿体光，光合膜激发的叶绿素

　　A．1、3、6 B．2、4、5 C．2、3、6 D．1、4、6

　　27．在光合作用中，光化学反应的中心分子是 （ ）

　　A．全部叶绿素a的各种状态分子 B．P700和P680的叶绿素a的分子

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　　C．与光合作用有关的酶分子 D．全部叶绿素和类胡萝卜素分子

　　28．正常状态下，光合作用过程中，限制光合作用速度的步骤是 （ ）

　　A．光能的吸收 B．高能电子的传递 C．CO2的固定 D．以上都是

　　29．天气晴朗的早晨，摘取一植物叶片甲，于100℃下烘干，称其重量；黄昏时，再取同一

　　株上着生位置与叶片形状都与甲基本相同的叶片乙，同样处理，称其重量，其结果是 （ ）

　　A．甲叶片比乙叶片重 B．乙叶片比甲叶片重

　　C．两叶片重量相等 D．不一定

　　30．光合磷酸化过程发生的场所是 （ ）

　　A．叶绿体内膜上 B．叶绿体基质中

　　C．类囊体膜的外侧 D．类囊体膜的内侧

　　31．下列哪组色素是叶绿体和有色体都含有的？ （ ）

　　A．叶绿素和类胡萝卜素 B．叶绿素和叶黄素

　　C．叶绿素和胡萝卜素 D．叶黄素和胡萝卜素

　　32．绿色植物的保卫细胞与表皮细胞在生理功能上的主要区别是 （ ）

　　A．含有叶绿体 B．能进行光合作用

　　C．能进行呼吸作用 D．能吸水、失水

　　33．下列生理活动中，不产生 ATP的是 （ ）

　　A．暗反应 B．有氧呼吸 C．光反应 D．无氧呼吸

　　34．影响光合作用速度的环境因素主要是 （ ）

　　A．水分 B．阳光 C．温度 D．空气

　　35．光合电子传递链位于 （ ）

　　A．叶绿体内膜上 B．叶绿体类囊体膜上

　　C．叶绿体间质中 D．叶绿体类囊体膜内

　　36．下列有关光合作用的叙述，哪项不正确? （ ）

　　A．能进行光合作用的生物细胞都含有叶绿素

　　B．能进行光合作用的植物细胞都含有叶绿体

　　C．植物细胞进行光合作用时，将水分解产生氧分子的反应是在叶绿体的基质中进行

　　D．植物细胞进行光合作用时，固定二氧化碳生成糖分子的反应是在叶绿体的基质中进行

　　37．某同学欲测定植物叶片叶绿体的光合作用速率，做了如图所示实验。在叶柄基部作环剥

　　处理(仅限制叶片有机物的输入和输出)，于不同时间分别在同一叶片上陆续取下面积为1cm2的叶圆片烘干后称其重量，测得叶片的叶绿体光合作用速率=(3y一2z一x)／6 gcm-2．H-1(不考虑取叶圆片后对叶生理活动的影响和温度微小变化对叶生理活动的影响)。则M处的实验条件是 （ ）

　　

　　A．下午4时后将整个实验装置遮光3小时

　　B．下午4时后将整个实验装置遮光6小时

　　C．下午4时后在阳光下照射1小时

　　D．晚上8时后在无光下放置3小时

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　　38．在光合作用研究过程中，科学实验陆续发现以下事实： （ ）

　　(1)在人们对光合作用的认识达到一定程度时，以式子：6CO2＋6H2O

　　

　　C6H12O6＋

　　O2表示光合作用

　　(2)后来，希尔从细胞中分离出叶绿体，并发现在没有CO2时，给予叶绿体光照，就能

　　放出O2，同时使电子受体还原。希尔反应式是：H2O + 还原

　　态电子受体 + 1/2 O2

　　(3)在希尔反应基础上，Amon又发现在光下的叶绿体，不供给CO2时，既积累NADPH

　　也积累ATP；进一步，撤去光照，供给CO2，发现NADPH和ATP被消耗，并有有

　　机物(CH2O)产生

　　希尔反应和Amon的发现应该使当时的人们对光合作用有以下哪些方面的新认识?

　　A．光合作用释放的O2来自H2O而不是CO2

　　B．H2O被裂解的时候，发生了由H2O最后到NADP的电子传递，这个过程需要光

　　C．希尔反应与CO2合成有机物是2个可以区分开来的过程

　　D．光合作用需要光的过程为CO2合成有机物过程提供还原剂NADPH和ATP

　　39．根据叶绿体色素的有关知识回答下列问题：

　　（1）叶绿素与类胡萝卜素的比值一般是 ，叶绿素a / b的比值是：C3植物

　　为 ，C4植物为 ；而叶黄素 / 胡萝卜素为 。

　　（2）阴生植物的叶绿素a／b比值，比阳生植物 ，高山植物的叶绿素a / b比值

　　比平原地区植物 ，同一植物在强光条件下，其叶绿素a / b比值比弱光条件下

　　的 ，同一叶片随着叶龄的增加，叫绿素a／b比值亦随之 。

　　40．植物的光合作用强度，可以用单位面积在单位时间内吸收二氧化碳量的测定来表示。这

　　样测定的光合作用强度 实际存在的光合作用强度。

　　41．下图是光合作用过程实验图解：

　　请分析实验结果

　　（1）装置C中产生含碳有机物是由于在装置A中结构〔 〕 进行

　　了 反应，为在结构〔②〕 中进行的 反应提供了 等物质的缘故。

　　（2）装置B中不能产生含14C的有机物，主要是结构①中缺少

　　和 。

　　（3）此实验说明叶绿体是进行光合作用完整的 单位。

　　（4）适当增强 ，增加 ，以及适当提高温度可提高 ，

　　从而提高含碳的有机物的产量，并能产生较多的 。

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　　42．右图是简化了的光反应图解，据图回答下列问题：

　　（1）指出右图中A～D物质的名称：

　　A． H2O B． PSⅡ（P680）

　　＋C． PSⅠ（P700） D．NADP（氧化型辅酶Ⅱ）

　　（2）电子的最终供体是 ，电子最终受体

　　是 。

　　（3）进行光化学反应的场所是图中的 和 。

　　（4）E过程称为 光合磷酸化 。

　　（5）D物质的重要特点是 。

　　（6）从能量角度看光反应的实质是 。

　　1．D 2．A 3．C 4．B 5．A 6．ABD 7．A 8．B

　　9．C 10．B 11.BC 12．ABC 13．B 14．C 15．B

　　16．B 17．B 18．C 19．B 20．D 21．D 22．C

　　23．D 24．D 25．A 26．D 27．B 28．C 29．B 30．C 31．D 32．B

　　33．A 34．BC 35．B 36．C 37．A 38．ACD 39．（1）3:1；3:1；4:1；2:1 （2）低；高；高；降低

　　40．小于

　　41．（1）①叶绿体片层膜上；光；②基质；暗；NADPH（或ATP） （2）固定CO2的C5

　　（或RuBP）；有关酶 （3）结构 （4）光照；光合速率；O2

　　＋42．（1）A （2）H2O NADP （3）B C （4）非循环式

　　（5）易与H结合，又易与H分离 （6）光能→电能→活跃的化学能

　　

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　　高中生物奥林匹克竞赛辅导专题讲座 专题六 细胞增殖与遗传

　　[竞赛要求]

　　本专题涉及的主要考点及要求：

　　一、细胞学说与原核细胞的二分裂

　　二、遗传的细胞学基础

　　三、细胞周期与有丝分裂（细胞周期概念、染色体复制、分裂过程、细胞分裂的影响因素、癌细胞的产生、有丝分裂的功能）

　　四、减数分裂与交换值（减数分裂过程、减数分裂与有丝分裂的区别）

　　五、染色体数目与结构变异（21三体、减数分裂突发变故影响染色体数、性染色体异常不致死、染色体结构异常引发先天缺陷与癌变）

　　[知识梳理]

　　一、细胞学说与原核细胞的二分裂

　　1、细胞学说：施莱登和施旺的细胞学说主要有三个方面内容：（1）细胞是有机体。一切动植物都是由细胞发育而来，并由细胞和细胞产物所构成，动植物的结构有显著的一致性。

　　（2）每个细胞作为一个相对独立的基本单位，既有它们―自己的‖生命，又与其他细胞协调地集合，构成生命的整体，按共同的规律发育，有共同的生命过程。（3）新的细胞可以由老的细胞产生。

　　2、原核细胞的二分裂 原核细胞的分裂包括两个方面: (1)细胞 DNA的复制和分配,使分裂后的子细胞能得到亲代细胞的一整套遗传物质; (2)细胞质分裂,把细胞基本上分成两等份。 原核细胞的DNA分子是环状的,无游离端。 在一系列酶的催化下,经过解旋和半保留式复制,形成了两个一样的环状DNA分子。复制常是由DNA附着在质膜上的部位开始。在DNA分子复制完成之后,便开始了细胞质分裂。当然,在开始分裂之前需要细胞生长。 细胞分裂时,先由一定部位开始。复制好的两个DNA分子仍与膜相连；随着连接处的生长,把DNA分子拉开。在细胞中部,质膜环绕细胞发生内褶,褶中产生了新的壁物质,形成了隔。隔不断向中央生长延伸,最后形成了将细胞隔 下图：大肠杆菌的分裂

　　为两部分的完整的隔。隔纵裂为二,把母细胞分成

　　了大致相等的两个子细胞。

　　例如：细菌。细菌和其它原核生物一样，没有核膜，

　　DNA集中在细胞质中的低电子密度区，称核区或

　　核质体。细菌一般具有1-4个核质体，多的可达20

　　余个。核质体是环状的双链DNA分子，所含的遗

　　传信息量可编码2000～3000种蛋白质，空间构建

　　十分精简，没有内含子。由于没有核膜，因此DNA

　　的复制、RNA的转录与蛋白的质合成可同时进行，

　　而不像真核细胞那样这些生化反应在时间和空间

　　上是严格分隔开来的。细菌核区DNA以外的，可进行自主复制的遗传因子，称为质粒。质粒是裸露的环状双链DNA分子，所含遗传信息量为2~200个基因，能进行自我复制，有时能整合到核 DNA中去。质粒DNA在遗传工程研究中很重要，常用作基因重组与基因转移的载体。如图：细菌一二分裂的方式繁殖。

　　二、遗传的细胞学基础

　　

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　　染色体是核内遗传物质的载体，在细胞分裂中呈现规律性的变化。染色体是含有许多基因的自我复制的核酸分子。在细菌中，染色体是一个裸露的双链环状DNA分子。在真核生物中，染色体是线形双链DNA分子与蛋白质形成的复合物。生物的核基因组分别蕴藏在多条染色体中。不同物种染色体的数目不同，具有物种专一性的特点。

　　1、染色体的化学组成： DNA是染色体的主要化学成分,也是遗传信息的载体。染色体还含有大量的蛋白质，少量 RNA。上述三类组成染色体的化学成分中，蛋白质含量约为DNA的二倍,根据组成蛋白质的氨基酸特点分为组蛋白和非组蛋白两类。RNA含量很少,还不到DNA量的10%。组蛋白是指染色体中的碱性蛋白质，其特点是富含二种碱性氨基酸（赖氨酸和精氨酸）， 非组蛋白是指染色体中组蛋白以外的其它蛋白质，它是一大类种类繁杂的各种蛋白质的总称。

　　2、染色体复制

　　（1）染色体的结构：核小体是染色体基本结构单位。染色质中的DNA双螺旋链,等距离缠绕组蛋白八聚体形成众多核心颗粒,各颗粒之间为带有H1组蛋白的连接区DNA.这种组成染色质的重复结构单位就是核小体。如下图：

　　（2）染色体复制的核心内容是DNA分子的复制： DNA分子的复制发生在细胞的有丝分裂或减数分裂的第一次分裂前的间期。这时候,一个DNA分子双链之间的氢键断裂,两条链彼此分开,各自吸收细胞内的核苷酸,按照碱基配对原则合成一条新链,然后新旧链联系起来,各自形成一个完整的DNA分子。复制完毕时,原来的一个DNA分子,即成为两个DNA分子。因为新合成的每条DNA分子都含有一条原来的链和一条新链,所以这种复制方式称为半保留复制。在复制过程中,DNA的两条母链并不是完全解开以后才合成新的子链,而是在DNA聚合酶的作用下,边解开边合成的,并且这种复制需要RNA作为引物,待DNA复制合成后,由核酸酶切掉引物,经DNA聚合酶的修补和连结酶的―焊接‖把它们连结成完整的DNA链。DNA分子能够人工复制是有重大的生物学意义的。但是,DNA分子的人工复制不能脱离细胞内的其他物质和条件,如需要原料(4种核苷酸)、能量(ATP)、酶的作用等等。

　　3、染色体形态和结构相关的术语

　　（1）染色单体：中期染色体由两条染色单体组成，两者在着丝粒的部位相互结合，每一条染色单体是由一条DNA双链经过螺旋和折叠而形成的，到后期，着丝粒分裂，两条染色单体分离。

　　（2）染色线：前期或间期核内的染色质细线，代表一条染色单体。

　　（3）染色粒：前期染色体上呈线性排列的念珠状颗粒，是DNA局部收缩形成的，异染色质的染色粒一般较大，而常染色粒的染色粒较小，在染色体上位于着丝粒两边的染色粒一般较大，而向染色体端部的染色体较小，呈梯度排列。

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　　（4）主缢痕：中期染色体上一个染色较浅而缢缩的部位，主缢痕处有着丝粒，所以亦

　　称着丝粒区，由于这一区域染色线的螺旋化程序低，DNA含量少，所以染色很浅或不着色。

　　（5）次缢痕：除主缢痕外，染色体上第二个呈浅缢缩的部分称次缢痕，次缢痕的位置

　　相对稳定，是鉴定染色体个别性的一个显著特征。

　　（6）核仁组织区：是核糖体RNA基因所在的区域，其精细结构呈灯刷状。

　　（7）随体：指位于染色体末端的球形染色体节段，通过次缢痕区与染色体主体部分相

　　连。位于染色体末端的随体称为端随体，位于两个次缢痕中间的称中间随体。

　　（8）端粒：是染色体端部的特化部分。其生物学作用在于维持染色体的稳定性。端粒

　　由高度重复的短序列串联而成，在进化上高度保守，不同生物的端粒序列都很相似。

　　三、细胞周期与有丝分裂

　　1、细胞周期的概念：细胞周期指由细胞分裂结束到下一次细胞分裂结束所经历的过程，

　　所需的时间叫细胞周期时间。可分为四个阶段：①G1期，指从有丝分裂完成到期DNA复制

　　之前的间隙时间；②S期，指DNA复制的时期，只有在这一时期H3-TDR才能掺入新合成

　　的DNA中；③G2期，指DNA复制完成到有丝分裂开始之前的一段时间；④M期又称D期，

　　细胞分裂开始到结束。

　　从增殖的角度来看，可将高等动物的细胞分为三类：①连续分裂细胞，在细胞周期中连

　　续运转因而又称为周期细胞，如表皮生发层细胞、部分骨髓细胞。②休眠细胞暂不分裂，但

　　在适当的刺激下可重新进入细胞周期，称G0期细胞，如淋巴细胞、肝、肾细胞等。③不分

　　裂细胞，指不可逆地脱离细胞周期，不再分裂的细胞，又称终端细胞，如神经、肌肉、多形

　　核细胞等等。

　　2、分裂过程:有丝分裂过程是一个连续的过程，为了便于描述人为的划分为六个时期：

　　间期、前期、前中期、中期、后期和末期。其中间期包括G1期、S期和G2期，主要进行

　　DNA复制等准备工作。

　　（一）前期：前期的主要事件是：①染色质凝缩，②分裂极确立与纺锤体开始形成，③

　　核仁解体，④核膜消失。前期最显著的特征是染色质通过螺旋化和折叠，变短变粗，形成光

　　学显微镜下可以分辨的染色体，每条染色体包含2个染色单体。早在S期两个中心粒已完

　　成复制，在前期移向两极，两对中心粒之间形成纺锤体微管，当核膜解体时，两对中心粒已

　　到达两极，并在两者之间形成纺锤体，植物没有中心粒和星体，其纺锤体叫作无星纺锤体，

　　分裂极的确定机理尚不明确。

　　（二）前中期：指由核膜解体到染色体排列到赤道面这一阶段。纺锤体微管向细胞内部侵

　　入，与染色体的着丝点结合。

　　（三）中期：指从染色体排列到赤道面上，到姊妹染色单体开始分向两极的一段时间，纵

　　向观动物染色体呈辐射状排列。

　　（四）后期：指姊妹染色单体分开并移向两极的时期，当子染色体到达两极后，标志这一

　　时期结束。后期可以分为两个方面①后期A，指染色体向两极移动的过程。体外实验证明即

　　使在不存在ATP的情况下，染色体着丝点也有连接到正在去组装的微管上的能力，使染色

　　体发生移动。②后期B，指两极间距离拉大的过程。

　　（五）末期：末期是从子染色体到达两极，至形成两个新细胞为止的时期。末期涉及子核

　　的形成和胞质分裂两个方面。1、子核的形成.末期子核的形成，大体经历了与前期相反的过

　　程，即染色体解聚缩，核仁出现和核膜重新形成。2、胞质分裂.虽然核分裂与胞质分裂是相

　　继发生的，但属于两个分离的过程。动物胞质分裂的一个特点是形成中体。末期纺锤体开始

　　瓦解消失，但在纺锤体的中部微管数量增加，其中掺杂有高电子密度物质和囊状物，这一结

　　构称为中体。植物胞质分裂的机制不同于动物，后期或末期两极处微管消失，中间微管保留，

　　并数量增加，形成桶状的成膜体。来自于高尔基体的囊泡沿微管转运到成膜体中间，融合形

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　　成细胞板。囊泡内的物质沉积为初生壁和中胶层，囊泡膜形成新的质膜，由于两侧质膜来源于共同的囊泡，因而膜间有许多连通的管道，形成胞间连丝。源源不断运送来的囊泡向细胞板融合，使细胞板扩展，形成完整的细胞壁，将子细胞一分为二。

　　3、细胞分裂的影响因素 细胞增殖受到严密的调控机制所监控。①细胞周期的有序进行涉及多方面的因素：如必须有生长因子及其受体，细胞接受信号后的传递系统及最终对信号刺激起反应的原癌基因、抑癌基因、增殖相关基因、检验点及其控制系统的共同参与，协调动作，才能对内外环境因子的影响产生相应的反应，维持其正常运转。真核细胞中细胞周期调控因子种类繁多，相互作用关系复杂。举例：M-期激酶、细胞周期蛋白A、细胞周期蛋白B、G1细胞周期蛋白等等。 ②外界环境条件对有丝分裂的影响：如各种物理因素（温度、射线、高渗、超声波等），化学药剂和毒气等对细胞有丝分裂的正常进行都有影响。正在进行有丝分裂的材料经过不同方法处理后，细胞的分裂会出现促进或抑制现象。一般情况下，如果处理后出现抑制现象，这个处理去除后，细胞分裂会在短期内出现超常现象，经过一个短时期才恢复正常。温度对有丝分裂的影响，表现在对分裂速率的影响上。各种射线对有丝分裂的影响依射线的剂量、强度以及照射的时间长短而定。化学药剂对有丝分裂的影响，也有各种不同的情况。例如，白头翁素能将玉米幼苗的有丝分裂阻止在前期；秋水仙素能抑制有丝分裂纺锤体的形成，阻止中期染色体的移动，使有丝分裂不能进入后期。

　　4、癌细胞的产生：现在普遍倾向于认为肿瘤来源于恶性干细胞。

　　（1）肿瘤形成的内因：恶性肿瘤的形成往往涉及多个基因的改变，如原癌基因的激活和抑癌基因的功能丧失。原癌基因的激活方式多种多样，但概括起来无非是基因本身或其调控区发生了变异，导致基因的过度表达，或产物蛋白活性增强，使细胞过度增殖，形成肿瘤。

　　（2）肿瘤形成的外因：人类肿瘤约80％是由于与外界致癌物质接触而引起的，根据致癌物的性质可将其分为化学、生物和物理致癌物三大类。（一）化学致癌物按化学结构可分为：①亚硝胺类②多环芳香烃类③芳香胺类④烷化剂类⑤氨基偶氮类⑥碱基类似物⑦氯乙烯⑧某些金属。（二）生物性致癌因素生物性致癌因素包括病毒、细菌、霉菌等。 1．肿瘤病毒：与人类肿瘤发生关系密切的有四类病毒：①逆转录病毒、②乙型肝炎病毒、③乳头状瘤病毒和④Epstein－Bars病毒，后三类都是DNA病毒。2．霉菌与肿瘤发生：但除黄曲霉毒素外，对其它的研究都较少。黄曲霉菌广泛存在于污染的食品中，尤以霉变的花生、玉米及谷类含量最多。黄曲霉毒素有许多种，是一类杂环化合物，其中黄曲霉毒素B1是已知最强的化学致癌物之一。（三）物理因素1．电离辐射。电离辐射可以引起人体各部位发生肿瘤，辐射可引起染色体、DNA的突变，或激活潜伏的致癌病毒。2．紫外线：紫外线照射可引起细胞DNA断裂、交联和染色体畸变，紫外线还可抑制皮肤的免疫功能，使突变细胞容易逃脱机体的免疫监视，这些都有利于皮肤癌和基底细胞癌的发生。

　　5、有丝分裂的功能：细胞增殖是生物繁育的基础。单细胞生物，细胞增殖将直接导致生物个体数量的增加。多细胞生物是由许多单细胞有机结合在一起而形成的生物体。细胞增殖也是多细胞生物繁殖的基础。成体生物需要细胞增殖，以弥补代谢过程中的细胞损失。如人体皮肤细胞、血细胞、肠上皮细胞等等。另外，机体创伤愈合、组织再生、病理组织修复等，都要依赖细胞增殖。

　　四、减数分裂与交换值

　　1、减数分裂过程：

　　一、间期 有丝分裂细胞在进入减数分裂之前要经过一个较长的间期，称前减数分裂间期。前减数分裂期也可分为G1期、S期和G2期。和有丝分裂不同的是，DNA不仅在S期合成，而且也在前期合成一小部分。

　　二、分裂期

　　（一）、减数分裂I

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　　（1）前期I：减数分裂的特殊过程主要发生在前期I，通常人为划分为5个时期：①细线期②合线期③粗线期④双线期⑤终变期

　　1）细线期: 染色体呈细线状，具有念珠状的染色粒。持续时间最长，占减数分裂周期的40%。细线期虽然染色体已经复制，但光镜下分辨不出两条染色单体。由于染色体细线交织在一起，偏向核的一方，所以又称为凝线期，在有些物种中表现为染色体细线一端在核膜的一侧集中，另一端放射状伸出，形似花束，称为花束期。

　　2）合线期：持续时间较长，占有丝分裂周期的20%。亦称偶线期，是同源染色体配对的时期，这种配对称为联会。这一时期同源染色体间形成联会复合体。在光镜下可以看到两条结合在一起的染色体，称为二价体。每一对同源染色体都经过复制，含四个染色单体，所以又称为四分体。

　　3)粗线期：持续时间长达数天，此时染色体变短，结合紧密，在光镜下只在局部可以区分同源染色体，这一时期同源染色体的非姊妹染色单体之间发生交换的时期。

　　4）双线期：染色体进一步变短变粗，联会复合体解体，同源染色体分开，交换部位形成交叉，且向两极移动，称为交叉端化。可看到4条染色单体。

　　5）终变期：染色体螺旋化程度更高，是观察染色体的良好时期。核仁此时开始消失，核被膜解体，但有的植物，如玉米，在终变期核仁仍然很显著。

　　（2）中期I：核仁消失，核膜解体，中期I的主要特点是染色体排列在赤道面上。每条同源染色体由一侧的纺锤丝牵引。

　　（3）后期I：在纺锤丝的牵引下，成对的同源染色体分离，移至两极。所以染色体数目减半。但每个子细胞的DNA含量仍为2C。同源染色体随机分向两极，使母本和父本染色体重所组合，产生基因组的变异。

　　（4）末期I：染色体到达两极后，解旋为细丝状、核膜重建、核仁形成，同时进行胞质分裂。

　　（5）减数分裂间期：在减数分裂I和II之间的间期很短，不进行DNA的合成，有些生物没有间期，而由末期I直接转为前期II。

　　（二）、减数分裂II

　　可分为前、中、后、末四个四期，与有丝分裂相似。

　　

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　　3、有丝分裂与减数分裂的图形判别

　　现以二倍体生物（2N）为例，说明有丝分裂与减数分裂的图形判别方法：

　　注意：上面的图形判别方法只适合二倍体生物。

　　4、植物的配子发生（以被子植物为代表）

　　雄性配子的发生称为小孢子发生，雌性配子的发生称为大孢子的发生。

　　雄性孢原细胞（2n）（1个） 雌性孢原细胞（2n）（1个）

　　↓有丝分裂 ↓有丝分裂

　　小孢子母细胞（2n）（1个） 大孢子母细胞（2n）（1个）

　　↓ 减Ⅰ，减Ⅱ ↓ 减Ⅰ，减Ⅱ

　　小孢子（n）（4个） 大孢子（n）（1个）

　　↓核内有丝分裂2次 ↓核内有丝分裂3次

　　成熟花粉粒（4个） 8核胚囊（1个）

　　（2个雄核+1个营养核） （1个卵核+2个极核+3个反足核）

　　双受精 1个雄核+1个卵核→胚（2n） 1个雄核+2个极核→胚乳（3n）

　　5、连锁与交换的遗传分析

　　①连锁：当两个或两个以上的基因位于同一染色体上时，这些基因称为连锁基因，它们可在常染色体上也可在性染色体上以连锁方式遗传。

　　②交换：当位于同一染色体上的两个或两个以上的基因，在减数分裂粗线期由于同源染色体联会，非姐妹染色单体间发生交换，使基因重新组合。由交换产生的减数分裂配子，称为重组类型；未发生交换的配子称为亲本类型。

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　　③重组频率与交换值。重组型配子占总配子数的百分比为重组率（重组值），重组值也称交换值。严格意义上说交换值不能等于重组值，因为非等位基因间若发生多重交换，特别是偶数次交换不形成重组型配子，重组值小于交换值。

　　6、遗传作图（图距）

　　染色体是基因的载体，各基因在染色体上呈线性顺序排列。图距是指两个基因在染色体图上距离的数量单位。基因间距离的单位（图距单位）用有关两基因间发生交换的概率表示。一个图距单位称为1cM（厘摩），等于1%交换值。

　　五、染色体畸变

　　（一）染色体结构的变异

　　1、缺失：染色体丢失了某一区段，有如下两种类型

　　顶端缺失：指缺失的区域为某臂的外端。若某一整臂缺失即成为顶端

　　（1 着丝点染色体。

　　中间缺失：指缺失的区域为某臂的内段。由于没有断头外露，比较稳定，

　　因而常见的缺失染色体多是中间缺失。

　　（2）遗传效应：①大片段缺失杂合体时，配子可育率低或致死 ；②假显性：如果缺失一部分包括显性基因与原来不应显现出来的隐性基因的效应表现出来的现象

　　③利用缺失和假显性可进行基因定位。

　　（3）引发人类疾病：如猫叫综合症 ：5号染色体短臂缺失

　　2、重复：指细胞的染色体组中，存在两段或两段以上相同的染色体片段，即染色体多了自己的某一区段。

　　（1）重复的类型 ：①顺接重复：某区段按照自己在染色体上正常直线顺序重复。

　　②反接重复：某区段在重复时颠倒了自己在染色体上正常直线顺序

　　（2）遗传效应：致死效应比缺失缓和，当重复区段大时，也会影响个体的生活力；重复可产生特定的表型

　　3、倒位：是指染色体某一区段的正常直线顺序颠倒。

　　（1）类型

　　臂内倒位:即一侧倒位，倒位区段在染色体的某一臂的范围内。

　　臂间倒位：即两侧倒位，倒位区段内有着丝粒，即倒位区段涉及染色体的两个臂。

　　（2）遗传效应：倒位杂合体，基因顺序改变，交换值变化；倒位杂合体产生半不育配子；倒位杂合体又作为交换抑制因子。由于产生重组配子是重复、或缺失配子，多数死亡，降低了重组，类似于重组被抑制；倒位杂合体可作为平衡致死品系，保留两个致死基因。

　　４、易位：是指非同源染色体间发生节段转移的现象，即某染色体的一个区段移接在非同源的另一条染色体上。

　　（1）类型：相互易位：两条非同源染色体都折断，而且这两条折断的染色体及其断片

　　交换重接。

　　简单易位： 某染色体的一个臂内区段，嵌入非同源染色体的一个臂内

　　（2） 遗传效应：易位杂合体产生半不育配子；重组率减低；改变连锁群；造成染色体

　　融合，导致染色体数目改变

　　（二）染色体数目的变异

　　1．染色体组：来自生物一个配子的全部染色体称为一个染色体组。

　　2．整倍体：染色体数目以染色体组的整数倍进行增加或减少，称为整倍体。整倍体中

　　包括单倍体、二倍体、多倍体，多倍体有同源多倍体和异源多倍体。

　　（1）单倍体：单倍体是指体细胞内具有本物种配子染色体数目的个体。单倍体是配 子未经受精而发育起来的个体，所以又称一倍体。单倍体有正常的单倍体和非正常的 74

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　　单倍体。正常的单倍体低等植物中的藻类、工蜂、雄蚁等。非正常的单倍体孤雌、孤 雄生殖个体，花粉诱导的植株等。

　　遗传表现：比二倍体和多倍体体态小；由配子产生的个体高度不育，原因是配子中的 染色体减数分裂时随机向两极移动，只有到达一极的染色体完全时，配子才是可育 的。

　　用 途：有利于研究基因的性状表达；单倍体经染色体可使基因型纯合，缩短育 种年限

　　（2）同源多倍体：增加的染色体组来源于同一物种或在原有染色体组的基础上加倍而成

　　的称为同源多倍体。

　　（3）异源多倍体：增加的染色体组来源于不同种属。如小麦为异源多倍（AABBDD）

　　2n=6x=42，有A、B、D三种不同的染色体组，每个染色体组都

　　有7条染色体。

　　3．非整倍体：染色体组内的个别染色体数目有所增减，使体细胞内的染色体数目不成 基数的整数倍，这种变异类型称为非整倍体。

　　单体：二倍体基础上，某对染色体缺少了一条，使体细胞的染色体数目为2n-1。往往

　　是许多动物的物种，如许多昆虫（蝗虫、蟋蟀）的雌性为XX型（即2n），雄性为XO（即2n—1）。

　　双单体：从两对染色体各中缺少了一条染色体，体细胞的染色体数目为2n-1-1。

　　缺体：某个体缺少了一对染色体，体细胞的染色体数目为2n-2。缺体几乎都是活力较

　　差和育性较低的。

　　三体：增加了一条染色体，体细胞的染色体数目2n+1。

　　双三体：增加两条来自不同来源染色体，体细胞的染色体数目2n+1+1。

　　4．人类染色体数目异常的机理

　　在细胞分裂时，如果某一染色体的两条单体在分开后的期不能正常地分开而同时进 入某一子细胞，则必然导致该子细胞增多一条染色体而另一子细胞缺少一条染色体，这称为染色体不分离。

　　如不分离发生在减数分裂，所形成的异常配子与正常配子结合后，就会出现合子细胞中某一染色体的三体性或单体性。不分离可以发生在第一次减数分裂，也可以发生在第二次减数分开。不分离产生的异常配子在受精后导致合子染色体异常，因此由合子分裂得来的全身细胞都具有该种异常。

　　另一情况是，合子细胞最初是正常的，但在以后的某次有丝分裂时发生不分离，这也能导致染色数目异常。这种异常细胞如能存活和继续分裂，将构成异常的细胞系，并与正常细胞系并存。具有染色体组成不同的两种或两种以上细胞系的个体称为嵌合体。

　　还有一种造成个别染色体数目异常的原因是染色体丢失。这是由于有丝分裂后期染色单体的迟留所致。导致本应向子细胞移动的某一染色体未能与其它染色体一起移动而进入了细胞，并随后丢失，这就导致某一子细胞及其后代中该染色体减少一条。

　　[典型例题]

　　一．选择题：

　　1．某生物的肝细胞分裂后期有40条染色体，则它的精原细胞在减数分裂的联会期，细胞内

　　有染色体和DNA分子数目依次是

　　A．20，40 B．20，20 C．40，20 D．40，40

　　解析：题目涉及有丝分裂和减数分裂的知识。欲求减数分裂的联会期细胞内染色体数日和DNA数目，必须首先知道精原细胞中染色体数，而精原细胞中染色体数与体细胞染色体 75

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　　数相同。已知有丝分裂后期有40个染色体，则推知体细胞中有染色体数2n=20条。所以联会期细胞中DNA分子数为40个(已在间期完成了复制)，而染色体仍为20个（与精原细胞相同）。

　　答案： A

　　2．某二倍体动物有K对染色体，经减数分裂形成遗传信息不同的配子，其种类为

　　A．2K B．(1/2)K C．K2 D．K+

　　解析：在不考虑染色体互换的前提下，根据减数分裂“同源染色体分开，非同源染色体自由组合”的特点，可按如下“分枝法”推理：(设A和A’，B和B’，C和C’??为同源染色体)，可知产生配子为2K种。

　　答案：A

　　3．西瓜的瓜子壳，西瓜的两片仁及大豆的豆荚壳，分别由下列哪项发育而来

　　A．珠被、基细胞、子房壁

　　B．子房壁、顶细胞、子房壁

　　C．珠被、顶细胞、子房壁

　　D．子房壁、基细胞、珠被

　　解析：①明确被子植物花的结构与果实形成的关系。子房发育成果实，子房壁发育成果皮，胚珠发育成种子，珠被发育成种皮，受精卵发育成胚，受精极核发育成胚乳。受精卵经一次分裂形成的顶细胞→球状胚体→胚；形成的基细胞→胚柄。②掌握西瓜子是西瓜的种子，西瓜子壳是种皮，由珠被发育而来，西瓜两片仁是子叶，由顶细胞发育而来，大豆的豆荚是果实，豆荚壳是果皮，由子房壁发育而来。

　　答案：B

　　4．用四倍体水稻作为母方、二倍体水稻（24条染色体）作为父方杂交产生的种子中，种皮

　　细胞、胚细胞、胚乳细胞的染色体个数分别是

　　A．24、38、46 B．48、36、60 C．36、48、72 D．48、36、48

　　解析：二倍体水稻有24条染色体，作为父方产生的精子中染色体数为12条，四倍体水稻有48条染色体，作为母方产生的卵细胞中有24条染色体。种皮是由母方的珠被发育成的，珠被是体细胞，染色体数是48条，经有丝分裂产生种皮细胞中染色体数仍为48条。胚是由受精卵发育来的，精子的染色体数为12条，卵细胞的染色体数为24条，受精卵的染色体数为36条。胚乳是由受精极核发育成，一个精子（12）和两个极核（242=48）三者融为受精极核，其染色体数为60，胚乳细胞中染色体数即为60。

　　答案：B

　　二、简答题：

　　1．下列是有关细胞分裂的问题。图1表示细胞分裂的不同时期与每条染色体DNA含量变

　　化的关系；图2表示处于细胞分裂不同时期的细胞图像。请据图回答：

　　

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　　（1）图1中AB段形成的原因是_________________，该过程发生于细胞分裂的_______期。

　　图1中CD段形成的原因是_______________________。

　　（2）图2中________细胞处于图1中的BC段，图2中_______细胞处于图1中的DE段。

　　（3）就图2乙分析可知，该细胞含有_______条染色单体，染色体数与DNA分子数之比为

　　_____________。该细胞处于___________分裂的________________期，其产生的子细胞名称为___________________________。

　　答案：（1）DNA复制 （或染色体复制） 间 着丝点分裂 （2）乙，丙 甲

　　（3）8 1：2 减数第一次 后 次级卵母细胞和第 一次极体

　　2．右图为细胞分裂某一时期的示意图。

　　(1)此细胞处于_______________分裂时期,此时有四分体_______个

　　(2)可以和1号染色体组成一个染色体组的是____________染色体

　　(3)此细胞全部染色体中有DNA分子_______个。

　　(4)在此细胞分裂后的一个子细胞中,含有同源染色体_______对。

　　子细胞染色体的组合为_________________________。

　　答案：（1）减数第一次；2。

　　（2）3号或4号（答3号和4号不给分，只答3号或只答4号不给分）。

　　（3）8。

　　（4）0；1、3，2、4或2、3，1、4（“或”答成“和”不给分）。

　　3．右图为一种二倍体高等生物细胞分裂过程中某时期的示意图。

　　请回答：

　　(1)该细胞所处分裂期为___________________,

　　它的名称为______________或______________

　　(2)该生物的体细胞中染色体最多时为______________条,

　　染色单体最多时为_______条,DNA分子最多时为_______个。

　　(3)该生物单倍体细胞中染色体为________条。

　　答案：(1) 减数第二次分裂后期 次级精母细胞 第1极体

　　(2)20 20 20 (3) 5

　　4．下图表示在高等动物的配子生成和融合过程中，细胞核中DNA的相对数量随染色体动

　　态而发生的变化。请据图回答问题：

　　

　　

　　

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　　（1）图中I过程表示_______________期，其中导致DNA数量发生A→B变化的原因是 _______________________________

　　（2）图中Ⅱ过程表示_______________期，其中导致DNA数量发生C→D变化的原因是 _______________________________

　　（3）图中Ⅲ过程表示_______________期，其中导致DNA数量发生E→F变化的原因是 _______________________________

　　（4）图中Ⅳ表示_______________过程，其中导致DNA数量发生G→H变化的原因是 _______________________________

　　答案：（1）减数分裂间期 复制

　　（2）减数分裂第一次分裂 同源染色体分离形成子细胞

　　（3）减数分裂第二次分裂 着丝点分裂，染色单体彼此分开形成子细胞

　　（4）受精过程 精子核和卵细胞核融合

　　5．下图的五个细胞是某一生物个体的不同细胞的分裂示意图。请回答以下问题：

　　（1）A、B、C、D、E中属于有丝分裂的是__________，属于减数分裂的是___________。

　　（2）A细胞有______条染色体，有______个DNA分子，属于____________________期。

　　（3）具有同源染色体的细胞有___________。

　　（4）染色体与前一时期比，暂时加倍的细胞有___________。

　　（5）不具有姐妹染色单体的细胞有___________。

　　（6）A细胞经分裂形成的子细胞是___________，染色体有___________条。

　　答案：（1）AC BDE （2）8 8 有丝分裂后期 （3）ABCE （4）AD （5）AD

　　（6）体细胞 4

　　6．假设下图为某动物精巢内的一个精原细胞在减数分裂过程中染色体数量变化的曲线图。

　　(1为精原细胞的分裂间期)。

　　(1)请根据图中的内容回答下列问题:

　　

　　DNA

　　

　　相对数量Ⅰ Ⅱ Ⅲ

　　

　　Ⅳ 配子生成和融合过程中DNA相对数量变化图解

　　78

　　生物竞赛专题讲座

　　①图中2~4时期的细胞名称是____________,这细胞有____条染色体,有____对同源染色体。 ②①图中8时期,是减数分裂___________________期,细胞的名称是___________________。 ③图中4发展至5时期,染色体数目发生变化是由于____________分离,并分别进入到两个子细胞。

　　④图中7发展至8时期,染色体数目发生变化是由于________________________________,并分别进入到两个子细胞,其子细胞(9)的名称是__________________。

　　(2)请在本题图的空白座标上画出该细胞减数分裂过程DNA分子数目变化曲线图。（2分）

　　答案：(1) ①初级精母细胞 20 10 ②第二次分裂后 次级精母细胞 ③同源染色体 ④每条染色体的着丝点分裂，姐妹染色单体分开形成两条染色体 精子细胞

　　

　　7．高等生物的生殖发育周期如下图所示，请回答：

　　

　　（1）生物的个体发育是从________开始的。主要进行________分裂。

　　（2）个体发育成熟后通过［ ］________ 产生配子，它发生在植物的________中，动物

　　的________中。

　　（3）图中B过程是_____________________，青蛙的该过程是在________中进行的，人的

　　该过程在________中进行。

　　（4）青蛙的［C］_________________过程和［D］__________过程合称为____________。

　　（5）高等动物胚胎发育的过程是：卵裂→__________胚→________胚（具有________个胚

　　层）→________。

　　（6）蛙的胚后发育属于______________。

　　（7）A、B两过程的重要意义是_______________________________________________。

　　解析：生物的个体发育是从受精卵开始的，从受精卵发育成幼体的过程称为胚的发育，从幼体发育到成体的过程称为胚后发育，在整个发育过程中，有丝分裂、减数分裂和受精作用对于维持物种前后代细胞中染色体数目的稳定性和连续性，对于生物的遗传和变异都具有重要意义。

　　答案：（1）受精卵 有丝 （2）A 减数分裂 花药、胚珠 精巢或卵巢 （3）受精作用

　　水 输卵管 （4）胚的发育 胚后发育 个体发育 （5）囊 原肠 三 幼体 （6） 79

　　生物竞赛专题讲座

　　变态发育 （7）保持生物前后代细胞中染色体数目的恒定，对生物的遗传和变异具有重要意义

　　8．玉米孢子体细胞中有10对染色体，2n=20，请问写出下列各组织细胞的染色体数目：根

　　尖，子叶，胚，营养核，胚囊，胚乳，反足细胞，卵细胞。

　　解析：此题旨在考查学生对被子植物的配子发生，染色体周史和生活史的掌握。主要是植物个体发育的过程。

　　根尖20，子叶20，胚20，营养核10，胚囊80，胚乳30，反足细胞10，卵细胞10

　　9．将基因型为Aabb的玉米的花粉给基因型为aaBb的雌穗受粉。所得到的子粒，其胚乳的

　　基因型有哪几种？

　　解析：考查学生对植物胚乳的形成过程和遗传组成的理解。植物的胚乳是有1个精核和2

　　

　　10．基因型AAaa的同源四倍体，通过四分体的随机分配只形成二倍体配子。设位点A离

　　着丝粒很近，所以在该区的互换可忽略不计。（1）确定通过自交产生合子的频率 （2）与基因型Aa的自交二倍体比较，该四倍体自交后代的隐性表现型频率减少到多少？ 解析：考查同源四倍体的基因分离情况。配子的比例为：AA：Aa：aa=1：

　　

　　4：1。利用棋盘法：

　　则后代基因型期望比值为：1/36AAAA（四显性组合）：8/36AAAa（三显性组合）： 18/36AAaa（二显性组合）：8/36Aaaa（显性组合）：1/36aaaa（无显性组合）。 11．当进行某杂交实验时，获得下图所示结果： AaBb ╳ aaBB

　　↓

　　Aabb aaBb AaBb aaBB

　　42% 42% 8% 8% （1）发生交换和没有发生交换的配子类型；（2）在这两个位点之间，四线期交叉的 百分率；（3）这两点间的遗传距离是多少？

　　解析；考查对两个基因间连锁交换遗传的理解。 （1）此杂交为测交，子代中的类型和比例直接反映被测亲本所形成的配子的类型和比例。

　　数值多的为未交换配子，数值少的为交换配子。所以，未交换的配子是Ab、aB；交换的配子是AB、ab。 2╳8%

　　（2）A、B间的重组率：Rf= = 16% = 0．16

　　2╳（42%+8%）

　　因为每发生一次交叉，只有一半发生交换，所以四线期时A、B发生的百分率是： 2╳16% = 32%。

　　80

　　生物竞赛专题讲座

　　（3）A、B间的基因图距是16cM。

　　[知能训练]

　　一、单项选择题:

　　1．一个成熟的卵细胞内有染色体，这些染色体的来源是

　　A．一半为父方，一半为母方 B．父方、母方的数目是随机的

　　C．父方 D．母方

　　2．四倍体西瓜植株与二倍体西瓜杂交，结出的四倍体西瓜中有250粒种子，形成 这250粒种子的过程中发生受精作用的精子数目是

　　A．250个 B．500个 C．750个 D．1000个

　　3．下列哪一类群是孢子体发达，配子体不发达，但配子体能独立生活

　　A．被子植物 B．裸子植物 C．藻类植物 D．苔藓植物

　　4．人体内DNA含量与正常体细胞相同，却不含同源染色体的细胞是

　　A．精细胞 B．表皮细胞 C．初级精母细胞 D．次级卵母细胞

　　5．设某生物的体细胞中的DNA含量为2n，则它的精原细胞、初级精母细胞、次级精母细胞、精子细胞及精子中的DNA含量应依次为

　　A．2n，2n，4n，n，n B．4n，2n，n，n，n

　　C．2n，4n，2n，n，n D．n，4n，2n，n，2n

　　6．下列哪项叙述是同源染色体的特点？

　　A．同对两染色体上必含等位基因 B．形态、大小基本相同

　　C．有丝分裂后期会分离 D．减数第二次分裂中会分离

　　7．利用精巢作实验材料，不能观察到的是

　　A．有丝分裂 B．减数分裂 C．极体的形成 D．分化的细胞

　　8．人的体细胞有23对同源染色体，在下列情况中，你预料有多少条染色体？

　　（a）初级精母细胞 （b）次级精母细胞 （c）精原细胞 （d）极体

　　A．a：46，b：23，c：23，d：46 B．a：23，b：46，c：23，d：23

　　C．a：46，b：23，c：46，d：23 D．a：23，b：23，c：46，d：23

　　9．青蛙的一生中，细胞中同源染色体配对后来自父方的染色单体和来自母方的染色单体交叉互换发生在

　　A．减数分裂第一次分裂后期的四分体时期

　　B．减数分裂第一次分裂前期的四分体时期

　　C．减数分裂第二次分裂后期的四分体时期

　　D．减数分裂第二次分裂前期的四分体时期

　　10．动物卵细胞与精子形成不同之处是

　　A．次级卵母细胞进行的是普通有丝分裂

　　B．一个卵原细胞只形成一个初级卵母细胞

　　C．减数分裂时，染色体复制的时期

　　D．卵细胞不经过变态阶段

　　11．卵巢中5个卵原细胞，经过两次连续的细胞分裂，形成以下哪种结果

　　A．20个卵细胞 B．10个卵细胞和10个极体

　　C．5个卵细胞和5个极体 D．5个卵细胞和15个极体

　　12．在正常情况下，人的次级精母细胞与体细胞相比

　　A．染色体数减少一半，DNA含量不变

　　81

　　生物竞赛专题讲座

　　B．染色体数减少一半，DNA含量也减少一半

　　C．染色体数不变，DNA含量也不变

　　D．染色体数不变，DNA含量减少一半

　　13．某动物的体细胞中基因组成如右图，此动物的一个精原细胞经

　　减数分裂形成的精子种类和数目分别是

　　A．四种和四个 B．一种和四个

　　C．两种和四个 D．两种和两个

　　14．下列含有同源染色体的细胞是

　　A．精子细胞 B．极核 C．初级精母细胞 D．次级精母细胞

　　15．关于减数分裂的描述，下面哪一项是正确的？

　　A．第一次分裂，着丝点不分裂，同源染色体配对

　　B．第一次分裂，着丝点分裂，同源染色体不配对

　　C．第二次分裂，着丝点分裂，同源染色体配对

　　D．第二次分裂，着丝点不分裂，同源染色体不配对

　　16．只有在减数分裂中发生，而在有丝分裂中不发生的现象是

　　A．DNA的复制 B．纺锤体的形成 C．着丝点分裂 D．同源染色体配对

　　17．在显微镜下观察动物组织切片，发现细胞内的染色体数目有的是体细胞的一半，有的 是体细胞的2倍，该切片取自

　　A．人的原肠胚 B．家兔胚胎 C．绵羊肝脏 D．牛卵巢

　　18．下面是水稻花粉母细胞进行减数分裂的几个步骤：

　　①联会 ②同源染色体分离 ③交叉互换 ④染色体复制 ⑤细胞质分裂，其正确的 顺序是

　　A．④③①②⑤ B．④①③②⑤ C．④②①③⑤ D．①④②③⑤

　　19．假设雄蜜蜂的精子细胞中有20个染色体，那么它的初级精母细胞中所含的姐妹染色体

　　的数目是

　　A．20 B．40 C．60 D．80

　　20．高等动物在减数分裂的四分体时期，四分体数目与染色体数目之比为

　　A．4︰1 B．2︰1 C．1︰2 D．1︰4

　　21．被子植物减数分裂发生在

　　A．合子萌发时 B．雌雄配子形成时

　　C．精卵形成时 D．大小孢子形成时

　　22．银杏茎尖细胞含12条染色体，种子中胚乳染色体为

　　A．6条 B．12条 C．18条 D．24条

　　23．植物的配子体世代是由什么产生的

　　A．卵细胞和精细胞的受精作用 B．孢子体细胞有丝分裂

　　C．单倍体孢子经有丝分裂 D．通过减数分裂

　　24．玉米生长点细胞在分裂后期有40条染色体，则玉米的卵细胞中染色体数是

　　A．20 B．15 C．10 D．5

　　25．一个减数分裂前期的花粉母细胞有12个二价体，其体细胞2n为

　　A．8 B．16 C．24 D．32

　　26．右图出现在减数分裂的哪一时期

　　A．第一次分裂前期 B．第一次分裂中期

　　C．第二次分裂前期 D．第二次分裂中期

　　27．右图为某哺乳动物的一个细胞示意图，它属于下列何种细胞

　　

　　

　　

　　82

　　生物竞赛专题讲座

　　A．肝细胞 B．初级卵母细胞

　　C．第一极体 D．卵细胞

　　28．在被子植物生活史中，其细胞属于单倍体的是

　　A．胶囊细胞 B．大孢子母细胞

　　C．受精卵 D．受精极核

　　29．植物的世代交替生活史中，配子体寄生于孢子体的植物和孢子体寄生在配子体上生活

　　的植物依次是

　　A．种子植物、苔藓 B．藻类植物、苔藓

　　C．团藻、种子植物 D．地衣、蕨类植物

　　30．下图中（一）代表某生物体细胞的细胞核，图中（二）的哪一种图型不可能是这种生

　　物所产生的配子？

　　

　　31．花生种子中贮存养料的结构是由什么发育而成的

　　A．受精极核 B．受精卵 C．胚柄细胞 D．泡状细胞

　　32．胚和胚乳都在何处发育

　　A．胚珠 B．子房 C．果实 D．种子

　　33．荠菜的受精卵经第一次分裂形成的两个细胞中，继续分裂形成胚的细胞是

　　A．顶细胞 B．泡状细胞 C．基细胞 D．胚柄细胞

　　34．在被子植物的生活史中，有性世代的起点是

　　A．合子 B．配子 C．孢子 D．孢子母细胞

　　35．在玉米的个体发育初期，最早出现的是

　　A．胚 B．胚乳细胞 C．球状胚体 D．游离的胚乳核

　　36．一个二倍体的配子（ＡＡ，Ａ为一个染色体组）与该物种正常的单倍体配子（Ａ） 相结合，其后代是

　　A．异源三倍体 B．同源三倍体 ? C．三体 D．二倍体

　　37．果蝇中隐性基因a、b和c是性连锁的。两个亲本杂交产生的F1是a+b+c+和abcY 。

　　若将这两个F1个体杂交，则正确的结果是：

　　A．交换值不能根据产生的F2估算；

　　B．仅按F2中的雄果蝇就可以测定交换值

　　C．可以按产生的所有子代估计交换值

　　D．等位基因a和b在雌性F1是反式排列的

　　38．某植物种子胚乳的基因型是AaaBbb，其父本的基因型为AaBb，母本的基因型是：

　　A．AaBb B．AABB C．aaBb D．aaBB

　　39．基因型为AaBbCc个体，经减数分裂产生8种配子的类型及比例如下

　　Abc：21％ aBc：4％ ABc：21％ AbC：4％ aBC：21％ ABC：4％ abC：21％

　　abc：4％

　　三对基因在染色体上的正确位置是：（ ）

　　

　　83

　　生物竞赛专题讲座

　　40．位于常染色体上的基因，有两对是自由组合的(Aa和Bb)， 有3对是完全连锁的(EFG/efg)，这种生物产生显性纯合配子的比例是（ ）

　　A．1/2 B．1/4 C．1/8 D．1/32

　　41．在一个涉及果蝇三对等位基因的杂交中，基因型为（AaBbCc）的杂种果蝇与一纯合隐

　　

　　根据这一杂交结果，可以得出结论：（ ）

　　A．A、B基因连锁，与C基因自由组合

　　B．A、C基因连锁，与B基因自由组合

　　C．A、B、C三个基因不完全连锁，且基因连锁的相对顺序为A一b一C

　　D．A、B、C三个基因不完全连锁，且基因连锁的相对顺序为b一A一C

　　42．在某一精母细胞中，有一对染色体中一个单体的基因顺序为1234。5678，另一个为1265。4378（中间的“。”表示着丝粒）。如果在减数分裂时在3和4之间发生了一次交换，在它所形成的四个配子中，这个染色体的构成分别是________．（ ）

　　A．1234。5678 1256。3421 8734。5678 1265。4321

　　B．1234。5678 1256。4378 8734。5612 1256。4321

　　C．1234。5678 1265。4321 8734。5678 1265。4378

　　D．1234。5678 1265。4321 1234。5678 8765。4387

　　二、多项选择题：

　　1．关于人类遗传病的叙述，不正确的是

　　A．抗维生素D佝偻病是由X染色体上的一个显性基因控制的单基因遗传病

　　B．引起白化病的直接原因是人皮肤、毛发等处的细胞中缺乏酪氨酸酶

　　C．先天愚型属于多基因遗传病，往往具有家族聚集现象

　　D．无脑儿属于染色体异常遗传病其病因与孕妇妊娠期接触的环境密切相关

　　2．右图为正在进行分裂的某二倍体生物细胞，关于此图的说法不正确的是

　　A．是次级精母细胞，处于减数分裂第二次分裂后期

　　B．含同源染色体2对、DNA分子4个、染色单体0个

　　C．正在进行等位基因分离、非等位基因自由组合

　　D．每个子细胞含一个染色体组，仅1

　　

　　个子细胞具有生殖功

　　能

　　3．下列4种有关减数分裂的叙述，正确的是 ．．

　　A．在某一个体中，从父亲传下来A、B、C、D四个着丝点，从母亲传下来a、b、c、

　　d四个着丝点，某一配子从这样的个体随机获得A、b、C、D四个着丝点的概率应是1/16

　　B．只有进行有性生殖的个体才能进行减数分裂，可以进行无性生殖的个体不可能进行

　　减数分裂

　　C．在高等动物体内只有性腺中存在着进行减数分裂的细胞

　　D．在观察一种植物组织时，发现其中既有进行有丝分裂的细胞，也有进行减数分裂的

　　细胞，可以判定这是植物花的一部分

　　4．下列生物中，胚或胚胎发育是从一个受精卵开始的是

　　A．细菌 B．葫芦藓 C．地衣 D．团藻 E．钟虫 F．猪 G．海蜇 H．玉 84

　　生物竞赛专题讲座

　　米 I．病毒

　　5．4位学生画下了减数分裂Ⅰ期中的染色体（下图），在哪些图中会发生交换

　　

　　6．在下列有关蛙胚胎发育的叙述中，正确的是

　　A．卵裂是指卵的分裂

　　B．第三次卵裂之后，胚胎细胞的大小开始出现差别

　　C．囊胚的体积和受精卵的体积一样大

　　D．原肠腔的出现一定在囊胚腔形成之后

　　E．蛙的器官和系统一定在三胚层分化之后才能形成

　　7．下列增加个体数的方式中，属于有性生殖范畴的有

　　A．蕨类植物的孢子生殖

　　B．蜜蜂的孤雌生殖

　　C．蟾蜍未受精的卵细胞经人工刺激后发育成新个体

　　D．克隆羊—一多莉产生的过程

　　E．由受精卵发育成新个体

　　8．下列有关生物个体发育的叙述中，错误的是

　　A．生物的个体发育是受精卵经细胞分裂、组织分化和器官形成直到发育成新个体的过

　　程

　　B．高等植物个体发育的起点是种子

　　C．个体发育是精子和卵结合，并发育成具有繁殖能力的新个体的过程

　　D．高等动物的个体发育包括胚的发育和胚后发育

　　三、简答题:

　　1．粗糙型链孢霉属于真核生物，在繁殖过程中，通常由单倍体菌丝杂交形成二倍体合子，

　　合子先进行一次减数分裂后，再进行一次有丝分裂，最终形成8个孢子。已知子囊孢子大型（R）对小型（r）显性，黑色（T）对白色（t）显性。下图表示某一合子形成子囊孢子的过程。请回答：

　　

　　（1）该合子的基因型是 。

　　（2）子囊孢子a、b、c、d的形成，是由于 的结果。

　　（3）子囊孢子b、c的基因型分别是 。

　　（4）若从孢子的大小和颜色考虑，由粗糙型链孢霉的合子发育形成的子囊共有 种。

　　2．经过实验测得两组数据：

　　A．衣藻中DNA84％在染色体上，14％在叶绿体上，l％在线粒体上，l％游离于细胞质

　　中。

　　B．豌豆染色体的成分是；DNA占36.5％，RNA占9.6％，蛋白质占48.9％。 通过以上数据可以说明：

　　85

　　生物竞赛专题讲座

　　（1） 。

　　（2） 。

　　3．位于常染色体上的A、B、C3个基因分别对a、b、c基因为完全显性，用该3个隐性基

　　因的纯合体与其显性等位基因的纯合体杂交得F

　　

　　，对F测交，结果如下表。

　　（1）上述哪些基因是连锁的？ 是连锁的；

　　（2）哪些基因是自由组合的？ 是自由组合的；

　　（3）连锁基因间是否发生了交换？ 。为什么？ 。

　　

　　4．DNA分子双螺旋结构模型提出之后，人们又去探究DNA是如何传递遗传信息的。当时

　　推测可能有如图1所示的三种方式。1958年，Meslson和Stahl用密度梯度离心的方法，追踪由15N标记的DNA亲本链的去向，实验过程是：在氮源为14N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14N－DNA(对照)，在氮源为15N—DNA的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA均为15N—DNA(亲代)，将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上，再连续繁殖两代(子代I和子代Ⅱ)后离心得到如图2所示的结果。请依据上述材料回答下列问题。

　　(1)预期实验结果和相应结论：

　　预期a：如果与对照相比，子代I能分辨出1轻1重两条带， 则说明DNA传递遗传信息的方式是 。

　　预期b：如果子代I只有1条中等密度带，则可以排除DNA传递遗传信息的方式是 。

　　预期c：如果子代I只有1条中等密度带，再继续做子代Ⅱ 的DNA密度鉴定，①若子代Ⅱ可以分出50％中等密度带，则可以排除DNA传递遗传信息的方式 是 的可能。②若子代Ⅱ不能分出中、轻两条密度带，则可以排除DNA传递遗传信息的方式 86

　　生物竞赛专题讲座

　　和 的可能。

　　(2)他们观测的实验数据如下：梯度离心DNA浮力密度(g/ml)表

　　

　　分析实验数量结果可知：结果与预期中的 相吻合。

　　5．下列为几种生物新个体的产生方式的图解

　　

　　

　　

　　（1）A属于 育种。B应用了 技术。C应用了 和 技术，

　　如果用于人的繁殖，产生的个体称为 。D应用了 技术。E过程称为 F育种方式为 育种。H为 ，其中应用了 技术。G为

　　（2）属于有性生殖的有 。

　　（3）在A～F中，严格地讲，后代的遗传物质来自一个亲本的是 。

　　（4）能体现高度分化的细胞具全能性的是 过程。能体现高度分化的细胞核具有

　　全能性的过程是 。

　　（5）发生了基因重组的是 ，发生了染色体变异的是 ，发生了基因突变的

　　是 。

　　（6）能产生新基因的过程是 ，能定向的改变生物体基因的技术是 。

　　（7）在A～F中，与传统繁殖方式相比较，可以加快繁殖速度的是 ，能克服远缘

　　杂交不亲和的障碍的是 ，能使后代保持亲本性状的是 。

　　（8）A中，全能性最高的是 。B中，新个体的性别与 相同。C中，初期 87

　　生物竞赛专题讲座

　　胚胎发育所需的营养主要由 提供。D中产生的所有新个体的基本性状是否一

　　致？ 。E中所用培养基从物理性质上分应为 培养基，需加入 种必需的矿质元素。F技术目前解决的问题是

　　G育种方式的优点H所用的工具有。

　　6．下图分别表示各种类型的动物细胞进行不同方式的分裂。在通常情况下可以认为：

　　

　　A图表示含4条染色体的B图表示含条染色体的二倍体细胞进行减数第二次分裂的后期。C图表示含4条染色体的二倍体细胞进行减数第 次分裂的后期。D图表示含2条染色体的二倍体细胞进行 分裂的后期。

　　7．下图横轴表示细胞周期，纵轴表示一个细胞中的染色体或 DNA分子的数目，请据图回

　　答：

　　

　　（1）表示有丝分裂细胞中染色体数目变化的是图 ，DNA分子数目变化的是

　　图 。

　　（2）表示减数分裂细胞中染色体数目变化的是图 ，DNA分子数目变化的是

　　图 。

　　（3）图中a—b数目变化的原因是 ，c—d数目变化的原因是 。

　　8．右图为某哺乳动物生殖过程示意图，请据图回答：

　　（1）若该动物为绵羊，a和b是通过 分裂产

　　生的，其DNA的含量是体细胞的 。

　　（2）若动物个体②为多莉羊，则c为细胞 。

　　它的遗传性状与 动物一致，这种生殖方

　　式叫 。

　　（3）如该动物为牛，且牛的黑毛对徐毛为显性。如

　　动物个体①为黑牛，要判断它是否是纯合体，

　　选用与它交配的牛最好是 。

　　9．根据下面两图回答下列问题：

　　

　　88

　　生物竞赛专题讲座

　　（1）若图A、B为同一生物体上的两个细胞，则A细胞正处于 分裂的后期，B细胞

　　正处于 分裂的后期。该生物的一个染色体组含有 条染色体。

　　（2）若某生物正在进行减数分裂的细胞中的染色体状况如图A所示，则该生物是 倍

　　体，其体细胞中有 条染色体。

　　（3）若某生物的细胞正在进行有丝分裂，其染色体状况如图B所示，则该生物是

　　10．假设AB/ab进行测交，后代的比例是AB：40%、ab：40%、Ab：10%、aB：10%，由

　　交换产生的类型是哪些？在A、B基因座间发生交叉的频率是多少？

　　11．在大鼠的p和c位点之间的交换率为21%。假定为检查这两点之间的交叉记录了150

　　个初级卵母细胞。在这两基因间期望这些细胞中有多少会形成交叉？

　　12．如果人类有两个21三体的个体结婚，那么在他们的子代中，预期患先天愚型的个体占

　　多大比例？[假定（2n+2）的个体是致死的]

　　

　　89

　　生物竞赛专题讲座

　　高中生物奥林匹克竞赛辅导专题讲座 专题七 遗传的基规律

　　[竞赛要求]

　　1．孟德尔定律（分离定律，自由组合定律,人类遗传病与优生）

　　2. 孟德尔定律遗传定律的演变(基因型与表现型的关系,完全显性,不完全显性,共现性,超显性,互补作用,累加作用,上位性,重叠作用,抑制作用,多因一效与一因多效，基因诊断)

　　3.性染色体和性连锁基因(性染色体概念,性别决定类型,伴性遗传,人类常见的性别畸 形)。

　　[知识梳理]

　　一、孟德尔定律

　　1．遗传学中常用概念及分析

　　（1）性状：生物所表现出来的形态特征和生理特性。

　　相对性状：一种生物同一种性状的不同表现类型。举例：兔的长毛和短毛；人的卷发和直发等。

　　性状分离：杂种后代中，同时出现显性性状和隐性性状的现象。如在DDdd杂交实验中，杂合F1代自交后形成的F2代同时出现显性性状（DD及Dd）和隐性性状（dd）的现象。

　　显性性状：在DDdd 杂交试验中，F1表现出来的性状；如教材中F1代豌豆表现出高茎，即高茎为显性。决定显性性状的为显性遗传因子（基因），用大写字母表示。如高茎用D表示。

　　隐性性状：在DDdd杂交试验中，F1未显现出来的性状；如教材中F1代豌豆未表现出矮茎，即矮茎为隐性。决定隐性性状的为隐性基因，用小写字母表示，如矮茎用d表示。

　　（2）纯合子：遗传因子（基因）组成相同的个体。如DD或dd。其特点是：纯合子自交后代全为纯合子，无性状分离现象。

　　杂合子：遗传因子（基因）组成不同的个体。如Dd。其特点是：杂合子自交后代出现性状分离现象。

　　（3）杂交：遗传因子组成不同的个体之间的相交方式。

　　如：DDdd ， Dddd ，DDDd等。

　　自交：遗传因子组成相同的个体之间的相交方式。如：DDDD DdDd等 测交：F1（待测个体）与隐性纯合子杂交的方式。如：Dddd

　　正交和反交：二者是相对而言的，

　　如甲（♀）乙（♂）为正交，则甲（♂）乙（♀）为反交； 如甲（♂）乙（♀）为正交，则甲（♀）乙（♂）为反交。 ２.分离定律

　　(1)实质：其实质就是在形成配子时，等位基因随减数第一次分裂后期同源染色体的分开而分离，分别进入到不同的配子中。

　　(2)常见问题解题方法

　　①如后代性状分离比为显：隐=3 ：1，则双亲一定都是杂合子（Dd）

　　即DdDd ：1dd

　　②若后代性状分离比为显：隐=1 ：1，则双亲一定是测交类型。

　　即为Dddd 1Dd ：1dd

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　　③若后代性状只有显性性状，则双亲至少有一方为显性纯合子。

　　即DDDD 或 DDDd 或 DDdd

　　(3)分离比例的出现必须具备下列条件：

　　①所研究的生物体必须是二倍体，研究的相对性状必须差异明显。

　　②控制性状的基因显性作用完全，且不受其他基因的影响而改变作用方是式。

　　③减数分裂过程中，杂种体内的染色体必须以均等的机会分离，形成两类配子的数目相等。且两类配子都能良好地发育，参与受精的机会相等。

　　④受精以后不同基因型的合子具有同等的生命力。

　　⑤杂种后代生长在相对一致的条件下，而且群体比较大。

　　(4)分离规律的应用

　　①要重视表现型和基因型之间的联系和区别。在遗传研究中要严格选用合适的材料，才能获得预期的结果，得到可靠的结论。例如，只有纯合基因型的两个亲本杂交， F1才不会发生分离。

　　②表现型相同的个体不一定基因型相同。

　　③生产上使用的优良品种要防止天然杂交而分离退化。

　　④营养繁殖的作物，可以利用杂合体。

　　⑤利用花粉培养和染色体加倍技术可以加快基因纯合的速度。

　　⑥在法医学上可以根据分离规律作亲子鉴定。

　　⑦进行产前诊断，降低人类遗传病的发生率。

　　3.自由组合定律

　　位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的。在进行减数分裂形成配子的过程中，同源染色体上的等位基因彼此分离，同时非同源染色体上的非等位基因自由组合。

　　4.复等位基因的遗传

　　前面所讲的等位基因都是一对一对的。如果在同源染色体的对等座位上，有三个或三个以上不同性质的基因存在，称为复等位基因。要说明的是，在正常二倍体的生物中，一个个体内只能有两个等位基因存在，也就是说复等位基因不会存在于同一个个体内，而是存在于同一物种的不同个体内。

　　复等位基因的表示方法：用一个字母作为该基因座位的基本符号，不同的等位基因就在这个字母的右上方作不同的标记，基本符号的大小写表示该基因的显隐性。以人的ABO血型为例，它是由一组复等位基因控制的，分别表示为IA，IB和i，共三个基因相互等位，即位于同源染色体的同一个座位上。对于同一个人来说，只能具有其中的两个基因，因为人的同源染色体只有两条，每条上只带有一个决定血型的基因，但在人群中却有三个复等位基因存在。

　　IA控制A血型，IB控制B血型，i控制O血型， IA，IB对i都为显性， IA，IB之间为共显性。复等位基因的遗传同样遵循分离规律。

　　基因型和表现型

　　IA IA， IA i A型

　　IB IB， IBi B型

　　IAIB AB型

　　ii O型

　　共6种基因型，4种表现型。

　　5.两大遗传定律小结

　　(1)两大遗传定律的比较

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　　(2)两大遗传定律的联系

　　两大遗传定律在生物的性状遗传中同时存在，共同起作用。基因的分离定律是基因自由组合定律的基础。

　　(3)两大遗传定律与基因、性状的关系

　　

　　(4)两大遗传定律的适用条件

　　①进行有性生殖的生物的性状遗传。两大遗传定律的实质是等位基因随同源染色体的分离而分离，非等位基因随非同源染色体的自由组合而组合，而同源染色体的分离与自由组合是进行有性生殖的生物进行减数分裂时特有的行为。

　　②分离定律只适用于一对相对性状的遗传。两对或两对以上相对性状间的遗传问题，需要自由组合定律来解决。

　　

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　　③杂交的两个亲本必须是纯合子。所研究的每一对相对性状是受一对等位基因控制的，而且是完全显性。控制不同对相对性状的等位基因位于不同对的同源染色体上，且彼此之间独立遗传。

　　④与性别无关，不论正交、反交，其比例都一样。

　　⑤要假设全部配子发育良好以及没有选择受精和异花传粉的情况。所有的杂种后代都应处于比较一致的环境中，而且存活力相同。供试验的群体要大，个体数量要足够多。

　　6.人类遗传病与优生

　　(1)单基因遗传病

　　单基因病起因于突变基因。在一对同源染色体上，可能其中一条含有突变基因，也可能同源染色体对应点都含有突变基因。单基因病通常呈现特征性的家系传递格局。单基因病在群体中的发病率比较低，一般为1/1 000 000～1/10 000。单基因病被发现的病种越来越多，目前已知的有6 500多种。其中某些病种的发病率并不低，如红绿色盲男性发病率约为7%。因此，单基因病在人群中并不罕见。总的估计，人群中约有3%～5%的人受累。

　　(2)多基因遗传病

　　多基因病起源于遗传素质和环境因素，包括一些先天性发育异常和一些常见病。多基因病有家族聚集现象，但无单基因病那样明确的家系传递格局。一些先天畸形或疾病在群体中的发病率较高，大多超过1/10 000，所以可以算做常见病。这些畸形或疾病的发病有一定家族倾向，即有一定的遗传基础。但是，患者同胞中的发病率并不像单基因遗传病那样，是1/2或1/4，而远比这个发病率要低，约为1%--10%。多基因遗传病的发病受遗传基础和环境因素的双重影响，基中遗传因素所起作用的大小称为遗传率。遗传率一般用百分率(%)来表示。一种疾病的发病如果完全由遗传基础所决定，其遗传率就是100%，在多基因遗传病中，遗传率高者可达70%～80%，这表明遗传基础在决定一个个体是否易于患病上有重要作用，环境因素作用较小。相反，遗传率低者可低于30%～40%，这表明遗传基础在决定一个个体是否易于患病上作用较小，环境因素对是否发病可能更为重要。多基因病与单基因病比较，在同胞(兄弟姐妹)中的发病率比较低，约为1%～10%(单基因病在同胞中的发病率一般为1/21/4)，但在群体中的发病率却比较高，如原发性高血压约为6%，冠心病约为2.5%。所以总的估计，人群中约15%～25%的人受累。

　　(3)染色体异常遗传病

　　人类正常体细胞具有二倍体数目染色体。如果在生殖细胞发生和受精卵早期的发育过程中，染色体发生了不分离或断裂与不正常的重接，就会产生整条染色体或染色体节 段超过或少于二倍体数目的个体，即染色体数目异常或结构异常，表现为各种综合征。目前已经发现的人类染色体数目或结构异常的遗传病约有400余种。把上述三类遗传病汇总估计，人群中约有20%～25%的人患有不同的遗传病。

　　(4)线粒体基因病

　　线粒体DNA是呼吸链部分肽链及线粒体蛋白质合成系统rRNA和tRNA的编码。这些 线粒体基因突变可以导致线粒体基因遗传病，随同线粒体传递，呈细胞质遗传。

　　(5)体细胞遗传病

　　已知癌肿起因于遗传物质的突变。癌家族有家族性癌肿遗传易感性。体细胞癌肿的产生是以体细胞遗传物质突变为直接原因的，所以癌肿属于体细胞遗传病。有些先天畸 形也属于这类遗传病。

　　(6)优生学 是应用遗传学原理来改善人类遗传素质的科学,也可以说优生学是研究防止出生缺陷,提高出生素质的科学.可分为优生学可分为预防性优生学和进取性优生学的观点。

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　　① 预防性优生学 预防性优生学是指研究降低人群中产生不利表现型的基因频率,以减少后代遗传病发生的方法。这实际是遗传病的预防问题,所以,有人将预防性优生学称为消极优生学或负优生学。为了预防遗传病的发生,预防性优生学提出了下列几个主要措施:在人群中普及有关遗传病的知识；对遗传病进行群体普查,并且检出某些致病基因的携带者；避免近亲结婚；提倡适龄生育；开展遗传咨询；进行产前诊断；注意产期护理。

　　② 进取性优生学 进取性优生学是指研究维持和增加人群中产生有利表现型的基因频率,以促使体力和智力上优秀的个体有更多的生育机会的方法。所以,有人把进取性优生学称为积极优生学或正优生学。近些年来,随着人工授精、体外受精、胚胎移植等技术的普遍采用和试管婴儿的问世,许多学者提出了―积极优生‖的想法:通过人工授精、体外受精等途径,使遗传上―优秀‖的基因得以增加,从而使社会人口优质化。为此,他们主张将经过选择的优秀人物的精子或卵细胞取出,冷冻起来,贮存备用。除此之外,还有人大胆地提出了用单性繁殖的途径,来保证―优秀‖个体繁衍的设想。按照这种设想,需要将有成就者的细胞核(含有全部遗传信息)移植到一个去核的卵细胞中,或者通过两个未受精的卵细胞的―细胞融合‖等方法,繁殖出没有经过精卵细胞融合的―单性人‖。

　　二、孟德尔遗传定律的演变

　　1.基因型与表现型的关系：

　　人们所能见到或用仪器设备能够检测到的性状称为表现型。表现型是基因型在外界环境条件作用下的具体表现，基因型是表现型的内在遗传基础。 基因型是不能直接观察的，只有通过表现型才能推测基因型。生物性状的表现，不只是受基因的控制，也受外界环境条件和生物体内生理条件的影响。任何生物都不能脱离外界环境而生存。 所以说，任何性状的表现都是基因型和内外环境条件相互作用的结果。 表现型 =基因型+环境 .基因是通过控制生化过程而控制其性状表达的。等位基因之间的显隐性关系不是彼此之间直接抑制或促进的关系，而是分别控制各自决定的生化代谢过程而控制不同性状的表现。 有一种太阳红玉米，红色对正常绿色为显性，但是红色只有在直射阳光下才能表现出来，若遮盖起来，就表现不出红色来，仍为绿色。说明这个显性基因在阳光直射的条件下是显性，在没有阳光的条件下是隐性。

　　2.完全显性：

　　F 1 所表现的性状都和亲本之一完全一样，既不是中间型，也不是双亲的性状同时出现，这样的显性表现称为完全显性

　　3.不完全显性：

　　F 1 表现为双亲性状的中间型，称为不完全显性。在这种情况下，显性纯合体与杂合体的表现不同，杂合体的表现型介于显性纯合体和隐性纯合体之间，所以又称为半显性。

　　4.共显性:

　　在 F 1 代个体上，两个亲本的性状都同时表现出来的现象成为共显性。 如:

　　红毛牛 白毛牛

　　↓

　　红毛白毛混杂

　　↓自交

　　1/4红毛 2/4红白毛 1/4白毛

　　5.超显性 :

　　杂合体的性状表现超过纯合显性的现象称为超显性。 如:果蝇杂合体白眼

　　（ Ww）的萤光色素含量超过野生型纯合体WW和白眼纯合体ww。

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　　6．互补作用

　　两对独立遗传的基因决定同一个单位性状，当它们同时处于显性纯合或杂合状态时，决定一种性状（相对性状之一）的发育，当只有一对基因处于显性纯合或杂合状态时，或两对基因均为隐性纯合时，则表现为另一种性状。这种基因互作的类型称为互补，发生互补作用的基因称为互补基因。 例如:香豌豆花色的遗传 ：

　　香豌豆有许多不同花色的品种。白花品种A与红花品种O杂交，子一代红花，子二代3红花：1白花。另一个白花品种B与红花品种O杂交，子一代也是红花，子二代也是3：1。但白花品种A与白花品种B杂交，子一代全是紫花，子二代9/16紫花，7/16白花。

　　从子一代的表现型看，白花品种A和B的基因型是不同的，若相同，子一代应该全是白花。品种A和B均有不同的隐性基因控制花色，假定A有隐性基因pp，B有隐性基因cc，品种A的基因型为CCpp，B为ccPP。两品种杂交，子一代的基因型为CcPp，显性基因C与R互补，使花为紫色。F2中，9/16是C-P-基因型，表现为紫花，3/16是C-pp，3/16是ccP-，1/16是ppcc，均表现为白花。

　　P 白花品种A 白花品种B

　　CCpp ↓ ccPP

　　F1 紫花

　　CcPp

　　↓ 自交

　　F2 9C-P- : （3C-pp : 3ccP- : 1ccpp ）

　　紫 白花

　　在这个试验中，F1和F2的紫花植株与它们的野生祖先的花色相同。这种现象称为返祖遗传。紫花性状决定了两种显性基因的互补。在进化过程中，显性C突变成c，产生一种白花品种，P突变成p，成为另一种白花品种，两个白花品种杂交后，两对显性基因重新组合，又出现了祖先的紫花。

　　7．累加作用

　　两种显性基因同时处于显性纯合或杂合状态时，表现一种性状，只有一对处于显性纯合或杂合状态时表现另一种性状，两对基因均为隐性纯合时表现为第三种性状。

　　8．上位性 两对独立遗传的基因共同对一个单位性状发生作用，其中一对基因对另一对基因的表现有遮盖作用，这种现象称为上位性。

　　（1） 显性上位作用

　　燕麦中，黑颖品系与黄颖品系杂交，F1全为黑颖，F2中12黑颖：3黄颖：1白颖。 P 黑颖 黄颖

　　BByy ↓ bbYY

　　F1 BbYy黑颖

　　↓自交

　　F2 （9B-Y-:3B-yy） : 3bbY- : 1bbyy

　　黑颖 黄颖 白颖

　　黑颖与非黑颖之比为3：1，在非黑颖中，黄颖和白颖之比也是3：1。所以可以肯定，有两对基因之差，一对是B-b，分别控制黑颖和非黑颖，另一对是Y-y，分别控制黄颖和白颖。只要有一个显性基因B存在，植株就表现为黑颖，有没有Y都一样。在没有显性基因B存在时，即bb纯合时，有Y表现为黄色，无Y时即yy纯合时表现为白色。B的存在对Y-y有遮盖作用，叫做显性上位作用。B-b对Y-y是上位，Y-y对B-b为下位。 这个例子很容易直观地理解，黑色素颜色很深，既然有黑色素存在，有无黄色素就区别不出，一定要没有黑色素，才看得出有没有黄色素的存在。

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　　（2）隐性上位作用

　　在家兔中，灰兔和白兔杂交，F1全是灰兔，F2中9灰：3黑：4白。有色个体（包括灰与黑）与白色个体之比为3：1，而在有色个体内部，灰与黑也是3：1，可以认为也是两对基因的差异。

　　灰色 白色

　　CCGG ↓ ccgg

　　灰色CcGg

　　↓自交

　　9灰 ： 3黑 ： 4白

　　C-G- C-gg （ccG- +ccgg）

　　每一个体中至少有一个显性C存在，才能显示出颜色来。没有C时，即cc纯合，不论是GG，Gg,还是gg都表现为白色。一对隐性基因纯合时（cc），遮盖另一对非等位基因（G-g）的表现，这种现象称为隐性上位作用。其中C-C对g-G是上位，G-G对c-C是下位，两对非等位基因间的这种关系称之为上位效应。 基因C可能决定黑色素的形成，cc 基因型无黑色素形成。G-g控制黑色素在毛内的分布，没有黑色素的存在，就谈不上黑色素的分布，所以凡是cc个体，G和g的作用都表现不出来。

　　9．重叠作用

　　两对独立遗传的基因决定同一单位性状，当两对基因同时处于显性纯合或杂合状态时，与它们分别处于显性纯合或杂合状态时，对表现型产生相同的作用。这种现象称为重叠作用，产生重叠作用的基因称为重叠基因。

　　10．抑制作用

　　在两对独立基因中，其中一对并不控制性状的表现，但当它处于显性纯合出和或杂合状态时，对另一对基因的表达有抑制作用。这种基因称之为抑制基因。

　　11.多因一效与一因多效

　　(1)多因一效:许多基因影响同一单位性状的现象称为多因一效。在生物界，多因一效现象很普遍。如玉米糊粉层的颜色涉及7对等位基因，玉米叶绿素的形成至少涉及50对等位基因，果蝇眼睛的颜色受40几对基因的控制。

　　(2)一因多效:一个基因也可以影响许多性状的发育，称为一因多效。

　　豌豆中控制花色的基因也控制种皮的颜色和叶腋有无黑斑。红花豌豆，种皮有色，叶腋有大黑斑。又如家鸡中有一个卷羽（翻毛）基因，是不完全显性基因，杂合时，羽毛卷曲，易脱落，体温容易散失，因此卷毛鸡的体温比正常鸡低。体温散失快又促进代谢加速来补偿消耗，这样一来又使心跳加速，心脏扩大，血量增加，继而使与血液有重大关系的脾脏扩大。同时，代谢作用加强，食量又必然增加，又使消化器官、消化腺和排泄器官发生相应变化，代谢作用又影响肾上腺，甲状腺等内分泌腺体，使生殖能力降低。由一个卷毛基因引起了一系列的连锁反应。这是一因多效的典型实例。

　　从生物个体发育的整体观念出发，一因多效和多因一效都是很容易理解的。基因通过酶控制生理生化过程，进而影响性状的表现。一个基因影响一个生化环节，各个生化环节又是相互连系的，一个基因的改变可能影响一系列的生化过程，产生一因多效，另一个方面，一个生化环节又可能受许多基因的影响，产生多因一效现象。

　　12．基因诊断

　　（1）基因诊断的概念和特点

　　①概念: 所谓基因诊断就是利用现代分子生物学和分子遗传学的技术方法，直接检测基因结构及其表达水平是否正常，从而对疾病作出诊断的方法。

　　②基因诊断的特点：

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　　a.以基因作为检查材料和探查目标，属于―病因诊断‖，针对性强。

　　b.分子杂交技术选用特定基因序列作为探针，具有很高的特异性。

　　c.分子杂交和聚合酶链反应都具有放大效应，诊断灵敏度很高。

　　d.适用性强，诊断范围广，检测目标可为内源基因也可为外源基因。

　　（2）基因诊断的常用技术方法

　　①核酸分子杂交技术:以检测样本中是否存在与探针序列互补的同源核酸序列。常用有以下方法。

　　a.限制性内切酶分析法。 此方法是利用限制性内切酶和特异性DNA探针来检测是否存在基因变异。当待测DNA序列中发生突变时会导致某些限制性内切酶位点的改变，其特异的限制性酶切片段的状态在电泳迁移率上也会随之改变，借此可作出分析诊断。 b.DNA限制性片断长度多态性分析。 在人类基因组中，平均约200对碱基可发生一对变异（称为中性突变），中性突变导致个体间核苷酸序列的差异，称为DNA多态性。不少DNA多态性发生在限制性内切酶识别位点上，酶解该DNA片段就会产生长度不同的片断，称为限制性片段长度多态性(RFLP)。RFLR按孟德尔方式遗传，在某一特定家族中，如果某一致病基因与特异的多态性片断紧密连锁，就可用这一多态性片段为一种―遗传标志‖，来判断家庭成员或胎儿是否为致病基因的携带者。甲型血友病、囊性纤维病变和苯丙酮尿症等均可借助这一方法得到诊断。

　　c.等位基因特异寡核苷酸探针杂交法。遗传疾病的遗传基础是基因序列中发生一种或多种突变。根据已知基因突变位点的核苷酸序列，人工合成两种寡核苷酸探针：一是相应于突变基因碱基序列的寡核苷酸；二是相应于正常基因碱基序的寡核苷酸，用它们分别与受检者DNA进行分子杂交。从而检测受检者基因是否发生突变，以及是否有新的突变类型。

　　②聚合酶链反应(PCR)

　　PCR技术采用特异的引物，能特异地扩增出目的DNA片段。由于在基因顺序中突变区两侧的碱基序列和正常基因仍然相同。因此。根据待测基因两端的DNA顺序设计出一对引物，经PCR反应将目的基因片断扩增出来，即可进一步分析判断致病基因的存在与否，并了解其变异的形式。相同长度的单链DNA基因碱基序列不同，甚至单个碱基不同，都可能形成不同的空间构象，从而在电泳时泳动速率不同。PCR产物变性后，经聚丙烯酰胺凝胶电泳，正常基因和变异基因的迁移位置不同，借此可分析确定致病基因的存在，这就是PCR/单链构象多态性分析。

　　③基因测序 :分离出患者的有关基因，测定出碱基排列顺序，找出其变异所在，这是最为确切的基因诊断方法。

　　（3）基因诊断的应用

　　随着基因诊断方法学的不断改进更新，它已被广泛地应用于遗传病的诊断中。如对有遗传病危险的胎儿在妊娠和产前诊断的，杜绝患儿出生。基因诊断除用于细胞癌变机制的研究外，还可对肿瘤进行诊断、分类分型和愈后检测。 在感染性疾病的基因诊断中，不仅可以检出正在生长的病原体，也能检出潜伏的病原体，既能确定既往感染，也能确定现行感染。对那些不容易外培养和不能在实验室安全培养（如立克次氏体）的病原体，也可用基因诊断进行检测。 在传染性流行病中，采用基因诊断分析同血清型中不同地域、不同年份病原体分离株的同源性和变异性，有助于研究病原体遗传变异趋势，指导暴发流行的预测。基因诊断在判断个体对某种重大疾病的易感性方面也起着重要作用。基因诊断在器官移植组织配型中的应用也日益受到重视。基因诊断在法医学中应用主要针对人类DNA遗传差异进行个体识别和亲子鉴定。

　　13.基因治疗

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　　（1）基因治疗的概念

　　基因治疗是用正常的基因整合入细胞，以校正和置换致病基因的一种治疗方法。目前从广义上来讲，将某种遗传物质转移到患者细胞内，使其体内发挥作用，以达到治疗疾病目的方法，也谓之基因治疗。

　　(2)基因治疗方法：

　　①基因矫正: 基因矫正指将致病基因的异常碱基进行纠正，而正常部分予以保留。 ②基因置换: 基因置换就是用正常基因通过体内基因同源重组，原位替换病变细胞内的致病基因，使细胞内的DNA完全恢复正常状态。

　　③基因增补: 基因增补指将目的基因导入病变细胞或其他细胞，不去除异常基因，而是通过目的基因的非定点整合，使其表达产物补偿缺陷基因的功能或使原有的功能得到加强。目前基因治疗多采用此种方式。

　　④基因失活: 早期一般是指反义核酸技术。它是将特定的反义核酸，包括反义RNA，反义DNA和核酶导入细胞，在翻译和转录水平阻断某些基因的异常表达。近年来又有反基因策略、肽核酸、基因去除和RNA干扰技术。

　　（3）基因治疗的基本程序

　　①治疗性基因的选择: 选择对疾病有治疗作用的特定目的基因是基因治疗的首要问题。对于单基因缺陷的遗传病而言，其野生型基因即可被用于基因治疗，如选用腺苷脱氨酶(ADA)基因治疗ADA缺陷导致的重症联合免疫缺陷综合症。

　　②基因载体的选择: 有病毒载体有非病毒体两类，多用病毒载体，如逆转录病毒、腺病毒和腺相关病毒载体。

　　③靶细胞的选择: 根据受体细胞种类的不同，基因治疗分为体细胞的基因治疗和生殖细胞的基因治疗两大类。

　　④基因转移 : 将基因导入哺乳动细胞的方法有两种：一是非病毒介导的基因转移；二是病毒介导的基因转移。非病毒介导的基因转移方法包括物理的和化学的方法等。物理方法有显微注射、电穿孔、DNA直接注射和基因枪技术等。化学方法有磷酸钙沉淀法、DEAE-葡聚糖法、脂质体介导的基因转移等。导入基因的方式有两种：一种是间接体内疗法，即在体外将外源基因导入靶细胞内，再将这种基因修饰过的细胞回输病人体内，使带有外源基因的细胞在体内表达相应产物，以达到治疗的目的。其基本过程类似于自体组织细胞移植。另一种直接体内疗法，即将外源基因直接导人体内有关的组织器官，使其进入相应的细胞并进行表达。

　　⑤外源基因表达筛检: 利用载体中的标记基因对转染细胞进行筛选，只有稳定表达外源基因的细胞在病人体内才能发挥治疗效应。

　　⑥?回输体内: 将治疗性基因修饰的细胞以不同的方式回输体内以发挥治疗效果。

　　三、性染色体和性连锁基因

　　1.性染色体概念：与性别决定有明显而直接关系的染色体称为性染色体

　　X与Y性染色体的区别：X体积较大，携带较多的基因；Y染色体体积较小，携带较少的基因，但因携带一个睾丸决定基因，所以对决定雄性起决定作用。

　　2.性染色体决定性别的类型

　　（1）XY型性决定：凡雄性是两个异型性染色体的生物。人、哺乳类、某些两栖类、某些鱼类、某些昆虫、一些雌雄异株的植物。

　　（2）ZW型性决定：雌体具有两条异型性染色体的生物。

　　ZW为雌性——异配性别，ZZ为雄性——同配性别．如：鳞翅目昆虫、一些两栖 98

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　　类、鸟类、少数雌雄异株植物，家蚕（28对ZW/ZZ）

　　（3）XO型性决定：

　　雌体——XX 雄体——XO．如：蝗虫、蟋蟀、蚱蜢、蟑螂等直翅目昆虫蝗虫（23对XX/XO）

　　其他性别决定方式：

　　（4）性比数决定性别

　　果蝇为XY型性决定，共有4对染色体。X染色体与常染色体组的比决定性别

　　X/2A=0.5 正常雄性 2X/2A=1 正常雌性 2X/3A=0.67 为中间类型 X/3A=0.3 超雄性 3 X/2A=1.5 超雌性

　　（5）染色体倍数决定性别，如：蚂蚁、马蜂、蜜蜂、黄蜂等

　　雌蜂 蜂王（可育） 喂5天以上的蜂王浆

　　工蜂（不育） 喂2-3天的蜂王浆 雄峰——未受精卵发育而来——单倍性

　　（6）基因决定性别 ，如：雌雄同株、雌雄异株的植物，如菠菜、女娄菜

　　（7）环境决定性别 ，如：鳄鱼的性别是由卵孵化时的温度决定的

　　海生蠕虫（后缢）幼虫若在海水中生长，发育为雌体；幼虫若在雌体的吻部生长，发育为雄体。说明吻部可能分泌一种类似激素的物质，使幼虫向雄性方向发育。

　　３．性连锁基因：性染色体一方面决定性别，另一方面染色体上的基因也决定性状 伴性遗传：性染色体上的基因的传递方式与性别相关连的现象

　　（１）果蝇白眼的伴性遗传

　　果蝇P 红眼♀ 白眼♂

　　X+X+ XWY

　　F1 红眼♀红眼♂

　　X+ XW X+Y

　　F2 红眼 白眼

　　3 1

　　1/4X+X+ 1/4 XW Y 2/4X+XW

　　交叉遗传：母本将性状传递给儿子，父亲将性状传递给女儿的现象

　　特点：基因位于性染色体上；性状与性别有关；正反交结果不同；表现为交叉遗传。 （２）人类伴性遗传

　　①X连锁隐性遗传 例：血友病：

　　基因位于XQ28Ⅷ因子全长186KB，约占X染色体0.1%。在这个基因中26个外显子，（9KB）177KB的内含子，编码19个氨基酸的信号肽和2332个氨基酸的蛋白质组成。最近凝血因子Ⅷ和Ⅵ已克隆成功，我国上海在研究血友病方面取得重要成果。特点：患者多为男性；男性患者的子女均正常，表现为交叉遗传；男性的致病基因来源于母亲；患者的亲兄弟、舅父、姨表兄弟、外甥、外祖父常是患者。

　　②X连锁显性遗传 例：抗VD佝偻病

　　症状：小肠黏膜细胞对磷和钙的吸收障碍，婴儿早期牙齿、骨骼发育不良。

　　特点：女患的后代有一半是患者；男患的后代的女性都是患者；连代遗传

　　③Y连锁遗传

　　限雄遗传：Y染色体上的基因只能在男性个体上出现的现象。如毛耳缘：外耳道长黑色的硬毛。

　　（３）鸡伴性遗传

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　　P 芦花ZB W ♀ 非芦Zb Zb♂

　　F1 ZB Zb b 后代凡是黑羽、黄斑纹均为芦花。上代芦花

　　为母鸡，下代芦花为公鸡，表现交叉遗传，可

　　用于鸡的早期性别鉴定

　　芦花♂ 非芦♀

　　F2 ZBZb Zb W ZB W Zb Zb

　　芦花♂ 非芦♀ 芦花♀ 非芦♂

　　（４）植物的伴性遗传

　　例：女娄菜，宽叶B，窄叶b , b花粉致死

　　P宽叶 ♀ 窄叶♂ 宽叶 ♀窄叶♂

　　XB XB XbY XB Xb XbY

　　F1 XBY（宽叶♂） F1宽叶XBY♂ 窄叶XbY ♂表现为交叉遗传 ４．人类常见的性别畸形：

　　（1）Klinefelter综合征 患者的外貌是男性，身长较一般男性为高，但睾丸发育不全，不能看到精子形成。常出现女性似的乳房，智能一般较差。患者无生育能力。他们的体细胞染色体数是2n＝47，除可看到22对常染色体和1对X染色体外，还有1个Y染色体，所以性染色体组成是XXY，一般记作 47， XXY。

　　（2）XYY个体外貌男性，症状类似 Klinefelter患者。他们的智能稍差，但也有智能高于一般的。据说这种人有反社会行为，但尚无定论，他们有生育能力。他们的体细胞染色体数是2n＝47，除了可以看到22对常染色体外，还可看到1个 X和2个 Y。他们的核型一般记作47，XYY。

　　（3）Turner综合征 患者的外貌象女性，身长较一般女性为矮，第二性征发育不良，卵巢完全缺如，或仅存少量结缔组织。原发性闭经，无生育能力。婴儿时颈部皮肤松弛，长大后常有蹼颈，肘外翻，往往有先天性心脏病。智能低下，但也有智能正常的。她们的体细胞染色体数是2n=45，包括22对常染色体和1个X染色体，所以性染色体组成是XO，她们的核型一般记作45，X。

　　[典型例题]

　　1、黑蒙性白痴是一种严重的精神病。双亲正常，生了一个患此病的女儿和一个正常的儿子，那么这个儿子携带此致病基因的概率是

　　A.1/4 B.1/2 C.2/3 D.1/3

　　解析：双亲正常，女儿患病，必为常染色体隐性遗传，且双亲基因型为AaAa。则正常儿

　　子的基因型可能是AA或Aa,Aa的概率是2/3。

　　答案：C

　　2、某种牛基因型AA的个体是红褐色，aa的个体是红色，基因型为Aa的公牛是红褐色，

　　母牛则是红色。现有一头红褐色母牛生下了2头红色小牛，这两头小牛的性别是

　　A.全为公牛 B.全为母牛 C.一公一母 D.无法确定 100

　　生物竞赛专题讲座

　　解析：本题有两点需要特别注意：一是牛的体色的遗传是不完全显性遗传；二是控制体色的

　　基因在常染色体上，但杂合子在不同性别中有不同的表现。依题意，出现红褐色的基因型有两种，AA或Aa，如果是Aa，则为公牛。因此，亲本红褐色母牛的基因型一定是AA，这样，它的后代的基因型是AA或Aa，如果是AA，则不论性别如何一定是红褐色，而出现红色一定是Aa，且一定是母牛。

　　答案：B

　　3、在下列人类生殖细胞中，哪两种细胞结合会产生先天性愚型的男性患儿

　　①23A+X ②22A+X ③21A+Y ④22A+Y

　　A.①和③ B.②和③ C.①和④ D.②和④

　　解析：先天性愚型又叫21三体综合征，该病患者体细胞中多了一条21号染色体。一般情况

　　下是卵细胞形成过程中第21对染色体没有分开。产生男性患儿，精子必须为③和④，但③只有21条常染色体，故精子应为④，因为精子正常，可判断卵细胞为①。

　　答案：C

　　4、下列有关性染色体的叙述正确的是

　　A.多数雌雄异体的动物有性染色体 B.性染色体只存在于性细胞中

　　C.哺乳动物体细胞中无性染色体 D.昆虫的性染色体类型都是XY型

　　解析：在有性别的生物中，我们把与性别有关的染色体叫性染色体，与性别无关的染色体叫

　　常染色体，动物都是二倍体，体细胞中的染色体是成对存在的。

　　答案：A

　　5、显性基因决定的遗传病患者分成两类，一类致病基因位于X染色体上，另一类位于常染色体上，他们分别与正常人婚配，总体上看这两类遗传病在子代的发病率情况是

　　A.男性患者的儿子发病率不同 B.男性患者的女儿发病率不同

　　C.女性患者的儿子发病率不同 D.女性患者的女儿发病率不同

　　解析：由显性基因控制的、位于常染色体上的人类遗传病，男女患者分别与正常人婚配，子

　　女中的发病率没有性别的差异（男女平等）；而由显性基因控制、位于X染色体上的人类遗传病，男女患者分别与正常人婚配，根据分离定律（伴性遗传），子代中的发病率与性别有关。由于女性有2条相同的染色体（XX），其发病率与位于常染色体上的相同，而男性含有2条异型染色体（X、Y），因此，男患者的女儿都患病，儿子都正常。

　　答案：AB

　　6、Leber遗传性视神经病是一种遗传病，此病是由线粒体DNA基因突变所致。某女士的母亲患有此病，如果该女士结婚生育，下列预测正确的是

　　A.如果生男孩，孩子不会携带致病基因

　　B.如果生女孩，孩子不会携带致病基因

　　C.不管生男或生女，孩子都会携带致病基因

　　D.必须经过基因检测，才能确定

　　解析：据题意，此病是由线粒体DNA基因突变所致，致病基因存在于细胞质的遗传物质中。

　　由受精作用可知，受精卵中的细胞器（线粒体）主要来自于卵细胞，此病属于细胞质遗传病，所生后代不论男孩女孩都会携带致病基因。

　　答案：C

　　7、应用基因工程技术诊断疾病的过程中必须使用基因探针才能达到检测疾病的目的。这里的基因探针是指

　　A.用于检测疾病的医疗器械

　　B.用放射性同位素或荧光分子等标记的DNA分子

　　101

　　生物竞赛专题讲座

　　C.合成β球蛋白的DNA

　　D.合成苯丙羟化酶的DNA片段

　　解析：此题考查基因工程在诊断疾病方面的应用。解答此类题目须明确：基因诊断是用放射

　　性同位素、荧光分子等标记的DNA分子作探针，利用DNA分子杂交原理，鉴定被检测标本上的遗传信息，达到检测疾病的目的。根据以上分析，A、C、D选项均不是对基因探针的正确描述。

　　答案： B

　　8、下列与基因诊断有关的一组物质是

　　A.蛋白质、核酸 B.放射性同位素、蛋白质

　　C.荧光分子、核酸 D.放射性同位素、糖类

　　解析：因为基因诊断是用放射性同位素（如32P）、荧光分子等标记的DNA分子作探针，

　　来检测目的基因的一种快捷、准确的诊断方式。

　　答案：C

　　9、下列关于基因治疗的说法中，正确的是

　　A.基因治疗只能治疗一些遗传病

　　B.基因治疗的主要方法是让患者口服一些健康的外源基因

　　C.基因治疗的主要原理是修复患者的基因缺陷

　　D.基因治疗在发达国家已成为一种常用的临床治疗手段

　　解析：基因治疗是应用于由于基因缺陷引起的一些遗传病，其方法是将健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，从而达到治疗疾病的目的。

　　答案：A

　　10、下图为某家族的遗传系谱图。已知白化病基因（a）在常染色体上，色盲基因（b）在X染色体上，请分析回答：

　　

　　（1）I1的基因型是________，I2的基因型是________。

　　（2）I2能产生________种卵细胞，含ab的卵细胞的比例是________。

　　（3）从理论上分析，I1与I2婚配再生女孩，可能有_________种基因型和________种表

　　现型。

　　（4）若II3与II4婚配，他们生一个白化病孩子的几率是________。

　　（5）若II3与II4婚配，生了一个同时患两种病的男孩，他们的第二个小孩是正常男孩

　　的几率是________。

　　解析：（1）由II2和II3表现型可推知其双亲的基因型为父I1：AaXBY、母I2：AaXBXb。

　　（2）因I2基因型为AaXBXb，故能产生4种卵细胞，其中含ab的卵细胞占1/4。

　　（3）因I1和I2基因型分别为AaXBY和AaXBYb，故他再生女孩基因型为32=6种，

　　表现型为21=2种。

　　102

　　生物竞赛专题讲座

　　（4）只考虑肤色II3基因型为aa，而II4为1/3AA，2/3Aa，因此他们白化病的几率为

　　2/31/2=1/3。

　　（5）由于II3与II4生了一同时患两种病的男孩（aaXbY），可推知II3与II4基因型分别

　　为aaXBXb、AaXBY，因此生一正常男孩的几率为1/21/4=1/8。

　　答案：（1）AaXBY AaXBXb （2）4 1∶4 （3）6 2 （4）1/3 （5）1/8

　　11、下图是动物生殖过程示意图，请据图回答：

　　

　　（1）若甲、乙动物为马，甲为栗色马，基因型为Aa，乙为白色马（毛的栗色与白色为一对

　　相对性状，控制毛色的基因位于常染色体上，且栗色对白色完全显性），丁为白色马的几率是________。甲马中等位基因的分离发生在哪个过程？________（用图中序号表示）。与此相应的染色体行为变化是__________________________。

　　（2）若甲、乙动物为果蝇，果蝇的红眼（W）和白眼（w）是一对相对性状（红眼对白眼

　　完全显性，控制眼色的基因位于X染色体上）。现知甲和丁均是白眼果蝇，则乙的基因型是_____________________。

　　（3）若动物戊为“多利”羊，首先应将动物的细胞核移植到去核的b细胞中去，然后通过一系列的过程培育出戊，戊的性状与丙的性状非常相似，理由是___________________。 解析：（1）从图解可知，丁马是由甲、乙经过有性生殖产生的后代，由于栗色对白色显性，

　　可知乙的基因型为aa，则甲、乙交配产生后代为白色马的几率为1/2，即Aaaa

　　→Aa∶aa（1∶1）。从图解还可知，①过程发生的是同源染色体分开，分开后的

　　细胞内已不含同源染色体，只含有一对同源染色体的一条（含二条姐妹染色单

　　体），所以①过程表示的是减数第一次分裂，而等位基因的分离的细胞学基础是

　　同源染色体分开，发生在减数第一次分裂时期，即①过程。

　　（2）从题意和图解可知，甲细胞中含有XY性染色体，因此甲的基因型为XwY，甲通

　　过①分裂产生的次级精母细胞中含且只含有X染色体，而乙是雌性个体，细胞中含有XX性染色体，所以丁细胞中的性染色体组成为XX，丁为白眼果蝇，基因型为XwXw，丁中的一个Xw来自父方甲，另一个来自母方乙，故可确定母方乙至少含有一个基因Xw，所以母方的基因型为XWXw或XwXw。

　　（3）“多利”羊的培育过程是无性繁殖，即克隆。由于细胞内的遗传物质主要集中在细

　　胞核中，而“多利”羊戊的细胞核全部来自于丙，所以戊的遗传物质与丙非常相同，而生物的性状受遗传物质控制，所以戊的性状与丙的性状非常相似。

　　答案：（1）1/2 ① 同源染色体分开 （2）XWXw或XwXw （3）控制生物性状的遗传物

　　质主要在细胞核内，而戊的细胞核是由丙提供的

　　12、果蝇野生型和5种突变型的性状表现、控制性状的基因符号和基因所在染色体的编号如

　　下表。

　　

　　103

　　生物竞赛专题讲座

　　注：（1）每种突变未列出的性状表现与野生型的性状表现相同；（2）6种果蝇均为纯合体并可作为杂交实验的亲本。

　　请回答：

　　（1）若进行验证基因分离定律的实验，观察和记载后代中运动器官的性状表现，选作杂交

　　亲本的基因型应是_______________________。

　　（2）若进行验证自由组合定律的实验，观察体色和体型的遗传表现，选作杂交亲本的类型

　　及其基因型应是________，选择上述杂交亲本的理论根据是_____________________表现为自由组合。

　　（3）若要通过一次杂交实验得到基因型为VvXwY（长翅白眼♂）的果蝇，选作母本的类型

　　和表现型应是________。选作父本的类型及其基因型和表现型应是________。 答案：（1）VVvv或DDdd （2）③bbHH⑥BBhh 非同源染色体上的非等位基因 （3）VVXwXw（长翅白眼雌） vvXWY（残翅红眼雄）

　　[知能训练]

　　一.选择题:

　　1．在玉米中，高茎与矮茎是一对相对性状，常态叶与皱叶是一对相对性状，现以纯型合子

　　高茎和常态叶植株为父本，跟纯型合子的矮茎和皱叶植株杂交，子一代都是高茎和常态叶，F1与母本回交，得到的后代是

　　高茎皱叶 高茎常态叶 矮茎皱叶 矮茎常态叶 19 83 81 17 请问这两对等位基因的交换值是 A．19％ B．18％ C．17％ D．36％

　　2． Down氏综合症在出生婴儿中占 1／700，其中40％由超过40岁的妇女所生，该年龄组

　　妇女所生的婴儿，占全部婴儿的4％，那么该年龄组的一个妇女生一个该症患儿的概率应是 A．1/60 B．1/70 C．1/80 D．1/90

　　3．在果蝇中，基因A和B相距10个图距单位。问下面的杂交中，预期子裔中，ab／ab个

　　体的比率为：

　　A．2.5％ B．5.0％ C．45.0％ D．22.5％

　　4．在欧洲人群中，每2 500人中就有一人患囊性纤维性变性，这是一种常染色体遗传病。

　　一对健康的夫妇有一个患有此病的孩子。以后该妇女又与一健康男子再婚，问这对再婚如生一孩子，孩子患病的几率是 A．1/25 B．1/5 C．1/100 D．1/625

　　5．100个精母细胞在减数分裂中，有50个细胞的染色体发生了一次交换，在所形成的配子

　　中。交换型的百分率占 A．5％ B．15％ C．25％ D．35％

　　6．对某生物的一对同源染色体进行分析得知，该对同源染色体在减数分裂过程中能够发生

　　104

　　

　　生物竞赛专题讲座

　　互换，若该生物形成的m个卵细胞里含互换染色体的卵细胞有n个，从理论上计算。在减数分裂过程中，发生互换的初级卵母细胞应占

　　A．2n/（m＋n）100% B．2n / m100%

　　C．n / m100％ D．n /（m＋n）100％

　　7．灰免和白兔杂交，子一代全是灰色，子一代相互交配，子二代中灰兔、黑免和白兔的比

　　例为9︰3︰4，这种现象

　　A．性状的多基因决定 B．不完全显性

　　C．基因的多效性 D．上位效应

　　8．紫茉莉植株上，有的叶是绿色，有的是白色，也有的是绿白相间的花斑色。如果用绿色

　　枝条的花，接受花斑色枝条上花的花粉，后代仍为绿色叶，这种遗传称为

　　A．显性相对性 B．显性上位作用 C．基因多效性 D．细胞质遗传 9．基因型为的精原细胞120个，其中若有30个在形成精子过程中发生了交换，在正

　　常发育下能产生亲本基因型和重组基因型的精子数目依次是

　　A．480、480、60、60 B．210、210、30、30

　　C．90、90、30、30 D．240、240、60、60

　　10．检验429人ABO血型，IA频率为0.24，IB频率为0.06，i频率为0.70，那么O型血人

　　数应是

　　A．200人 B． 210人 C．220人 D．230人

　　11．假设基因 A与B是完全连锁，a和b分别是与A、B等位的隐性基因。用AABBaabb

　　进行交配而形成杂种第一代F1（AaBb），再使F1之间进行交配而生成F2，F2表现型分离比例为

　　A．4︰1 B．3︰1 C．9︰3︰3︰1 D．2︰1

　　12．一个群体中一条常染色体上的某一基因座，有5种不同的复等位基因，那么在这个群体

　　的二倍体中将有几个不同的基因型

　　A．5 B．10 C．15 D．25

　　13．人类的ABO血型遗传属于

　　A．并显性遗传 B．完全显性遗传

　　C．镶嵌显性遗传 D．不完全显性遗传

　　14．某生物个体经减数分裂产生4种类型的配子，即Ab︰aB︰AB︰ab＝4︰4︰1︰1，这个

　　生物如自交，其后代中出现显性纯合体的几率是

　　A．1/8 B．1/20 C．1/80 D．1/100

　　15．猫的黑毛基因B和黄毛基因b在X染色体上，BB、bb和Bb分别表现黑色、黄色和虎

　　斑色。有一雌猫生下4只小猫，分别为黑毛雄猫、黄毛雄猫、黑毛雌猫和虎斑雌猫。其亲本组合应是

　　A．黑毛雄猫黄毛雌猫 B．黑毛雄猫虎斑雌猫

　　C．黄毛雄猫黑毛雌猫 D．黄毛雄猫虎斑雌猫

　　16．人体耳垂离生（A）对连生（a）为显性，眼睛棕色（B）对蓝色（b）为显性。一位棕

　　眼离生耳垂的男人与一位蓝眼离生耳垂的女人婚配，生了一个蓝眼耳垂连生的孩子，倘若他们再生育，未来子女为蓝眼离生耳垂、蓝眼连生耳垂的几率是

　　A．1/4，1/8 B．1/8，1/8 C．3/8，1/8 D．3/8，1/2

　　17． A型血色觉正常的女人曾结过两次婚，第一个丈夫的血型B型，且色盲，第二个丈夫

　　血型为A型，色觉正常，此妇人生了4个小孩，这4个小孩中第二个大夫的孩子是

　　A．男孩、O型血、色盲 B．女性、A型血、色盲

　　105

　　生物竞赛专题讲座

　　C．女性、O型血、色盲 D．女性、B型血、色觉正常

　　18．基因型分别为 ddEeFF和DdEeff的2种豌豆杂交，在3对等位基因各自独立遗传的条

　　件下，其子代表现型不同于2个亲本的个体数占全部子代的

　　A．1/4 B．3/8 C．5/8 D．3/4

　　19．在完全显性遗传的杂交试验中，AabbCcDdEe与AaBbCcddee杂交，子代会出现表型为

　　A-bbC-DdEe个体的概率是

　　A．3/128 B．6/128 C．9/128 D．12/128

　　20．牵牛花的红花基因（R）对白花基因（r）显性，阔叶基因（B）对窄叶基因（b）显性，

　　它们不位于同一对染色体上。将红花窄叶纯系植株与白花阔叶纯系植株杂交，F1植株再于“某植株”杂交，它们的后代中，红花阔叶、红花窄叶、白花阔叶、白花窄叶的植株数分别为354、112、341、108，“某植株”的基因型应为

　　A．RrBb B．rrBb C．Rrbb D．RRbb

　　21．具有4对相对性状的个体间杂交，在 F2代中具有3个显性性状和1个隐性性状的个体

　　的比率为

　　A．1/256 B．108/256 C．27/256 D．54/256

　　22．假定基因A是视网膜正常所必须的，基因B是视神经正常所必须的。现有基因为AaBb

　　的双亲，从理论上，在他们所生后代中，视觉正常的可能性是

　　A．3/16 B．4/16 C．7/16 D．9/16

　　23．两对基因均杂合的个体与双隐性个体杂交，其后代基因型的比例可能是

　　（1）1︰1 （2）1︰1︰1︰1 （3）9︰3︰3︰1 （4）42︰8︰42︰8

　　A．（1）（2）（4） B．（2）（4）

　　C．（1）（3） D．（2）

　　24．南瓜的果实中白色W对黄色w为显性，盘状D对球状d为显性，两对基因是独立遗传

　　的。下面哪一组杂交后代中结白色球状果实最多

　　A．WwDdwwdd B．WWDdWWdd

　　C．WwDdwwDD D．WwDdWWDD

　　25．让独立遗传的黄色非甜玉米YYSS与白色甜玉米yyss杂交，在F2中得到白色甜玉米80

　　株，那么F2中表现型不同于杂合植株约为

　　A．160 B．240 C．320 D．480

　　26．番茄的红果对黄果显性，圆果对长果显性，且自由组合，现用红色长果与黄色圆果番茄

　　杂交，从理论上计算分析，其后代的基因型不可能出现的比例是

　　A．1︰0 B．1︰2︰1 C．1︰1 D．1︰1︰1︰1

　　27．从细胞水平看，多数动物的雌雄性别决定于

　　A．卵细胞完成受精与否 B．受精卵内性别基因的平衡状态

　　C．受精卵内性染色体组合方式 D．受精卵所处的生活环境

　　28．有一视觉正常的女子，她的父亲是色盲，这个女人与正常视觉的男人结婚，但这个男人

　　的父亲也是色盲，他们所生的子女视觉是

　　A．男、女孩全是携带者 B．男孩全部色盲，女孩全为携带者

　　C．男、女孩各1/2是色盲 D．男孩1/2色盲，女孩1/2是携带。

　　29．有一染色体上有A、B、C3个基因，经测定各基因间的交换重组率为：AB间为6％；

　　BC之间为4％；CA之间为10％，其后又在同一条染色体上发现D基因，D与B、C的重组率为l％、3％，那末，这4个基因在染色体上的排序是

　　A． B． C． D．

　　106

　　生物竞赛专题讲座

　　30．番茄的果皮红色对黄色显性。番茄甲自交全部结红果，番茄乙自交全部结黄果，现将甲

　　的花粉接到乙的柱头上。下列叙述中，正确的是

　　①上述杂交所得果实全呈红色 ②上述杂交所得果实全呈黄色

　　③番茄甲肯定是纯合体 ④番茄乙肯定是纯合体

　　A．①③④ B．②④ C．①③ D．①④

　　31．一个细胞有8对同源染色体，第一次减数分裂时形成多少二价体？

　　A．8 B．4 C．16 D．32

　　32．家兔的黑色（B）对褐色（b）呈显性，短毛（D）对长毛（d）呈显性，这两对基因位

　　于不同对染色体上。兔甲与一只黑色短毛（BbDd）兔杂交共产仔26只，其中黑短9只，黑长3只，褐短10只，褐长4只。按理论推算，兔甲的表现型应为

　　A．黑色短毛 B．黑色长毛 C．褐色短毛 D．褐色长毛

　　33．基因型为AaBbCcDd的个体自交（4对基因独立遗传，其中B与b为不完全显性）其

　　后代中有

　　A．27种基因型，16种表现型 B．81种基因型，16种表现型

　　C．16种基因型，81种表现型 D．81种基因型，24种表现型

　　34．用红花矮茎豌豆与白花矮茎豌豆杂交，产生红花矮茎后代；用白花高茎豌豆与白花矮茎

　　豌豆杂交，产生的后代为白花高茎。在上述两对相对性状中，属于显性性状的是

　　A．白花高茎 B．白花矮茎 C．红花高茎 D．红花矮茎

　　35．一个色盲女人和一个正常男人结婚，生了一个性染色体为XXY的正常儿子，此染色体

　　畸变是发生在什么之中？如果父亲是色盲，母亲正常，则此染色体畸变发生在什么之中？假如父亲正常，母亲色盲，儿子色盲，则此染色体变异发生在什么之中？其中正确的是哪一组

　　A．精子、卵、不确定 B．精子、不确定、卵

　　C．卵、精子、不确定 D．卵、不确定、精子

　　36．在完全显性的条件下，下列各种杂交组合的所有后代中，与双亲具有相同表现型的是

　　A．BbSsbbss B．BbSsbbSs C．BbSSBBSs D．BBSsbbss

　　37．在一个生物群体中，若仅考虑一对等位基因，可有多少种不同的交配类型

　　A．2种 B．3种 C．4种 D．6种

　　38．在不完全连锁遗传中，若两个基因之间的重组值为8％，则在配子形成过程中发生了交

　　换的性母细胞的为

　　A．4％ B．8％ C．16％ D．32％

　　39．一位正常指聋哑人的父亲是短指症，母亲为正常指，父母都会说话。已知短指（B）对

　　正常指（b）是显性；会说话（D）对聋哑（d）是显性。问正常指聋哑人父母的基因型和正常指聋哑人是由哪种精子和卵子结合而来的

　　A．父BBDd，母bbDD和Bd精子，bD卵子

　　B．父BBDD，母bbDd和BD精子，bd卵子

　　C．父BbDd，母bbDd和bd精子，bd卵子

　　D．父BbDd，母bbDD和bD精子，bD卵子

　　40．水毛茛生长在水中的叶呈丝状，生长在水面上的叶呈扁片状，这种性状的变异说明

　　A．环境因素引起基因突变

　　B．环境因素引起基因重组

　　C．环境因素引起染色体变异

　　D．表现型是基因型和环境条件共同作用的结果

　　41．白色长毛和黑色长毛家兔交配，后代中白（A）长（B）︰黑（a）短（b）︰白短：黑 107

　　生物竞赛专题讲座

　　长的比例为3︰1︰1︰3，问两个亲本的基因型是

　　A．AABB和aaBB B．AaBB和aaBb

　　C．AABb和aaBB D．AaBb和aaBb

　　42．果蝇中A－a基因与B－b基因分别位于第3、第4号同源染色体上，另有3对

　　（EFG / efg）位于第2号染色体上，现有5对基因完全杂合的雄果蝇，它产生精子的种类有

　　A．4 B．8 C．16 D．32

　　43．下述哪项不是孟德尔在遗传学上获得成功的因素

　　A．选用纯系试验材料 B．应用数理统计方法处理试验数据

　　C．重视基因对蛋白质的决定作用 D．遗传因子都刚好不在一条染色体上

　　44．一个具有n对等位基因的杂合体，通过减数分裂最终形成的配子

　　A．必定有2n种，且各类型数目相等 B．雌雄配子的数目相等

　　C．其基因无杂合的 D．必定是杂合体

　　45．基因型为HH的绵羊有角，基因型为hh的绵羊无角，基因型为Hh的绵羊，母羊无角，

　　公羊有角。现有一头有角羊生了一头无角小羊，这头小羊的性别和基因型分别为

　　A．雄性，hh B．雌性，Hh C．雄性，Hh D．雌性，hh

　　46．人类的红绿色盲是一种X染色体连锁隐遗传病。据统计，我国男性红绿色盲的发病率

　　为7％，从理论上推断，女性的发病率应为多少

　　A．3.5％ B．1.75％ C．0.49％ D．0.25％

　　47．下列叙述正确的是

　　A．两个纯种交配后，后代必是纯种 B．两个杂种交配后，后代必是杂种

　　C．纯种自交的后代都是纯种 D．杂种自交的后代全是杂种

　　48．下面是对不同性状自由组合现象的理论解释，阐明其遗传实质的是

　　A．不同性状受木同对等位基因控制 B．非等位基因位于非同源染色体上

　　C．非等位基因间分离或重组互不干扰 D．基因重组是生物变异的原因之一

　　49．基因型为 Aa的植物体产生的雌雄配子的数量是

　　A．雌配子︰雄配子＝1︰1 B．雄配子A︰雌配子a＝1︰1

　　C．雄配子：雌配子＝3︰1 D．雄配子比雌配子多

　　50．一株杂合的红花豌豆自花传粉共结出10粒种子，有9粒种子长成的植株开红花。第10

　　粒种子长成的植株开红花的可能性是

　　A．9/10 B．3/4 C．1/2 D．1/4

　　二、简答题：

　　1．巨胚稻因为胚的增大而胚重增加，具有独特的经济价值。巨胚与正常的胚是一对相对性

　　状，由一对等位基因Ge、ge控制，为研究巨胚的遗传特性，科学家用经典遗传学的研究方法获得了以下数据：

　　

　　根据实验数据分析

　　（1）上述一对相对性状中，巨胚遗传方式为 。

　　（2）现有两种观点：第一种观点认为母本为胚发育提供营养而决定胚的性状；第二种观点

　　认为胚的基因型决定胚的性状。你同意哪种观点？请结合上述实验，用遗传图解和必要 108

　　生物竞赛专题讲座

　　文字加以说明。

　　观点：

　　遗传图解：

　　文字说明：

　　（3）如果粒重与粒轻、胚重与胚轻分别为两对相对性状，现有粒轻、胚重的巨胚稻与粒重、

　　胚轻的正常胚稻。想要获得粒重、胚重的新品种，最好用 方法。

　　2．右图示某遗传系谱，两种致病基因位于非同源染色体上。根据条件分析同答。

　　(1)如果2号不带甲病基因，则：

　　①甲病基因在___________染色体上。

　　②乙病属丁___________ (显、隐)性遗传病。

　　③4号是杂合子的概率为___________。

　　④5号和一乙病基因携带者的正常个体婚配，

　　正常女儿的基因型是______ 。

　　(2)如果2号携带甲病基因，则4号与1号基因型

　　相同的概率是___________。

　　(3)经检查，1、2号均不带乙病基因，则5号的致病基因来源于___________，5号相关的基因型最可能是___________。

　　3．在牧草中，白花三叶草有两个稳定遗传的品种，叶片内含氰（HCN）的和不含氰的。现

　　已研究查明，白花三叶草的叶片内的氰化物是经下列生化途径产生的：

　　氰酸酶 产氰糖苷酶

　　氰 含氰糖苷前体物

　　基因D 基因H

　　基因D、H分别决定产氰糖苷酶和氰酸酶的合成，d、h无此功能。现有两个不产氰的品种杂交，F1全部产氰，F1自交得F2，F2中有产氰的，也有不产氰的。将F2各表现型的叶片的提取液作实验，实验时在提取液中分别加入含氰糖苷和氰酸酶，然后观察产

　　

　　据表回答问题：

　　?氰在牧草叶肉细胞的

　　

　　

　　中，由生化途径可以看出基因与生物性状的关系是 。

　　?两个不产氰品种的基因型是 ，在F2中产氰和不产氰的理论比为 。 ?叶片Ⅱ叶肉细胞中缺乏 酶，叶片Ⅲ可能的基因型是 。 ?从代谢的角度考虑，怎样使叶片Ⅳ的提取液产氰？说明理由。

　　4．小鼠的毛由等位基因B.b决定。其中BB和Bb决定产生黑色，bb产生白色。一农民 买

　　了一对黑色小鼠，其杂交产生6黑2白的子代。他卖出白色小鼠，为产生更多的白色 小鼠，他向你咨询：(1) 若在F1代中随机杂交，F2代中白色的机率? (2) 若用F1雄性 109

　　生物竞赛专题讲座

　　个体与亲本雌性个体杂交，后代中产生白色个体的机率？(3) 产生白色个全最多的方法是什么？

　　5．果蝇中短翅 (vg) 隐性于正常的长翅 (vg+) 此对基因位于常染色体上。决定白眼的基 因 位于X染色体。现有一纯合白眼长翅的雌果蝇与一纯合白眼短翅雄蝇杂交，求

　　(1) F1代表型及相应比例 (2) F2代的表型及相应比例

　　6．某男A因缺少珐琅质而牙齿为棕色，A与一正常女子结婚，其女儿均为棕色牙齿而其 都正常。A的儿子一正常女子结婚，其子女都正常。A的女儿与正常男子结婚 ，其 后代有一半是棕色牙齿，试解释。

　　7．桃子中，毛状表皮（F）显性于光滑表皮（f），卵形脐基因O和无脐基因o的杂合体 产生圆形脐。现有一纯合的毛状，无脐品种与另一光滑，卵形脐品种杂交，则(1)F1 表型 (2) F2表型 (3) F1 与光滑卵脐亲本回交产生后代的表型将如何？

　　8．鼠的毛色由几对基因控制，显性基因A产生黄色条纹，纯合子不产生条纹，显性基因

　　B产生黑色，隐性基因b产生棕色。基因型C使斑点遍布全身，纯合体ChCh仅在耳尖，吻端，四肢末端，尾端出现黑色称喜玛拉雅白化。(1) 一纯合黑色鼠与一纯合的棕色，有黄色条纹，的喜玛拉雅鼠杂交，F1,F2的表型如何？(2) 黑色且有黄色条纹的F2个体中其基因型是Aa BB CCh的比例是多少？(3) 喜玛拉雅鼠的F2个体中显棕色的比例是多少？(4) 有黄色条纹的F2的个体中显黑色的 个体的比例?

　　9．在某植物中，基因Y和R决定花色，两者都是不完全显性而相互作用产生7种花色： Y/Y R/R = 深红, Y/y R/R = 紫红, Y/Y R/r = 桔红, Y/y R/r = 玫红, Y/Y r/r = 黄色, Y/y r/r

　　= 淡黄, y/y R/R、 y/y R/r 、 y/y r/r = 白色

　　(1) 当深红植株与白色（y/y r/r）杂交，F1和F2的情况？

　　(2) F1与深红亲本回交产生后代的情况？

　　(3) 当桔红植株与淡黄植株杂交，产生后代的花色？

　　(4) 当黄色植株与白色植株杂交，产生后代的花色？

　　10．在下列系谱中，黑方框所表示的男性有莱许一萘恩氏综合征，这是一种X一连锁隐性

　　疾病。

　　（1）A是携带者的概率是多少？（2）B是携带者的概率是多少？

　　（3）C将是病患者的概率是多少？

　　11．下图示两个家族的遗传系谱图。两家族分别有一种单基因遗传病，各自只有一种致病基

　　因，其中一种为常染色体遗传病，另一种为伴性遗传病。涉及这两个家族的个体基因型时，均用H、h表示一对伴性基因，用B、b表示常染色体上的基因。试分析：

　　（1）图中Ⅲ6的基因型应是，Ⅴ5的基因型应是 。

　　

　　

　　110

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　　（2）若Ⅲ6与Ⅴ5结婚，其孩子患病的几率为 。患病孩子的基因型是 。

　　（3）若Ⅲ6与Ⅴ5婚后生有患常染色体遗传病的孩子，则很可能是因为发生了 。

　　12．右图是一个遗传病家庭系谱，该病受一对基因控

　　制。A是显性基因，a是隐性基因。请回答：

　　（1）该遗传病致病基因是 性基因，

　　在 染色体上。

　　（2）3号的基因型是 。

　　（3）7号是纯合体的几率是 。

　　（4）8号与表现型正常男性结婚，所生男孩患遗传病的最大几率是 。

　　（5）4号与患该病的男性结婚，生一个患病的女孩的几率为 。

　　13．右图是某遗传病的系谱（设该病受一对基因控

　　制，D是显性，d是隐性），看图回答问题：

　　（1）Ⅲ8为纯合体的几率是 。

　　（2）Ⅲ10与Ⅳ13可能相同的基因型是 。

　　（3）Ⅲ10、Ⅲ11、Ⅲ12都表现正常，他们的父亲

　　Ⅱ5最可能的基因型是 。

　　（4）已知Ⅱ4和Ⅳ14在患某遗传病的同时又患血

　　友病，问某遗传病基因与血友病基因是否连锁？为什么？

　　（5）在Ⅳ13为两性状均正常且为纯合体的几率是 。

　　14．右图为某遗传病的系谱图，正常色觉 B

　　对色盲 b为显性，为伴性遗传；正常肤色

　　A对白色 a为 显性，为常染色体遗传，请

　　识图回答：

　　（1）Ⅰ中1的基因型是 。

　　（2）Ⅱ中5为纯合体的几率是 。

　　（3）若Ⅲ中10与11婚配，他们的子女中，

　　色盲男孩的几 率是 ；白化病女孩的几率是 ；既患色盲又患白化病的几率是 。

　　15．右图为有白化病和色盲两种遗传病的家族系谱图。设白化病的致病基因为a，色盲病的

　　致病基因为b，试分析：

　　（1）写出下列个体的基因型：

　　Ⅱ46

　　（2）写出下列个体可能的基因型：

　　Ⅲ810

　　（3）若Ⅲ8和Ⅲ10结婚，所生子女中只患白化

　　病一种遗传病的概率是 ，同时患

　　有两种遗传病的概率是 。

　　（4）这个家族的遗传系谱说明了 。

　　16．下表是表示果蝇的6个系统（都为纯系）的性状（表现型）和携带这些基因的染色体。

　　

　　

　　

　　

　　

　　111

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　　回答下面（1）～（3）的问题：

　　（1）作伴性遗传实验时，在什么样的系统和什么样的系统之间进行交配为好？选出两个恰

　　当的系统。

　　（2）用常染色体上的基因，通过翅和眼的性状确定独立定律的实验时，在什么样的系统和

　　系统之间进行交配为好？选出两个最恰当的系统。

　　（3）把由系统①的雌性（处女雌）和系统③的雄性之间交配产生的F1相互之间进行交配，

　　研究F2的性状，野生型和黑体为3︰1，从其中只取出具有表现野生型的，全部使之自由交配，下一代的野生型和黑体的表现型之比将是多少？

　　设无论什么样的系统，生存能力是相同的。从下面①～⑩中选择答案。

　　野生型︰黑体＝①3︰1 ②4︰1 ③3︰2 ④9︰1 ⑤8︰1 ⑥1︰3 ⑦1︰4 ⑧2︰1 ⑨15︰1 ⑩1︰15

　　17．为了研究某生物 3对等位基因的关系，而进行如下的杂交实验：①AABBCCaabbcc

　　→F1 ②F1aabb ③F1bbcc

　　实验结果如下表所示，其中

　　

　　A、B、C为具有相应显性性状个体，a、b、c为隐性性状个体。（1）由此习知，实验②的遗传方式是

　　

　　。 （2）实验③的遗传方式是 。

　　（3）3对基因在染色体上的存在方式为 。 （4）只产生的配子的基因型有多少种？ 。

　　18．位于常染色体上的A、B、C3个基因分别对a、b、c基因为完全显性，用该3个隐性基

　　据此，请回答下列问题：

　　（1）上述哪些基因是连锁的？ 是连锁的； （2）哪些基因是自由组合的？ 是自由组合的；

　　（3）连锁基因间是否发生了交换？ 。为什么？ 。

　　19．一个父母的基因型分别为IAIA和IAi的男人与一个父母的基因型均为IBi的女人结婚，

　　生了4个孩子。请回答下列问题（答案可用分数表示）： （1）4个孩子均为A型的概率是多少？ 。

　　（2）4个孩子中有2个孩子为A型的概率是多少？ 。

　　（3）第一、第三2个孩子为B型，第二、第四2个孩子为A型的概率是多少？ 。 （4）第一个孩子为A型，第二个孩子为B型，第三个孩子为AB型，第四个孩子为O型的

　　112

　　

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　　概率是多少？ 。

　　20．家兔的发毛（A）对白毛（a）为显性，短毛（B）对长毛（）为显性，控制这两对性状

　　的基因独立遗传。现将长毛灰免与短毛白兔两纯种杂交，再让F1的短毛灰免交配获得F2。请分析回答：

　　（1）F2中出现纯合体的几率是 。

　　（2）F2中纯合体的类型最多有 种。

　　（3）F2的短毛发兔中，纯合体的几率为 。

　　（4）在F2中短毛兔占的比例为 ，雌性长毛灰兔的比例为 。

　　（5）在F2中表现型为非亲本类型占的比例为 。

　　21．鸟类的性别是由Z和W两条性染色体不同的组合形式来决定。家鸡羽毛芦花（B）对

　　非芦花（b）是一对相对性状，基因B、b位于Z染色体上，现有一只芦花雄鸡与一只非芦母鸡交配，产生的后代中芦花和非芦花性状雌雄各占一半。试分析：

　　（1）鸟类的性别决定特点是：雄性 ，雌性 。

　　（2）上述实例中，作为亲本的两只鸡的基因及染色体组合形式分别为：雄 ，

　　雌 。

　　（3）请你设计一个方案，单就毛色便能辨别雏鸡的雌雄。方案是 。

　　（4）若此方案可行，辨别雏鸡雌雄的依据 。

　　22．一对夫妇，都是白化病基因的携带着，他们想要3个孩子。问：

　　（1）两个正常男孩和一个正常女孩的概率是： 。

　　（2）两个正常男孩和一个白化女孩的概率是： 。

　　（3）他们生：女一男一男这种顺序的概率是： 。

　　23．猫的黑毛基因和红毛基因都与性别有关，它们都位于X染色体上，而且彼此间是不完

　　全显性，它们在一起形成玳瑁色，一个玳瑁色猫生了5个小猫：1个红色，2个玳瑁色，2个黑色。红色小猫是雌的，请判断：

　　（1）亲本雄猫表现型 ，基因型是 。

　　（2）F1中红猫的基因型为 ，性别为 。

　　（3）F1中玳瑁猫的基因型为 ，性别为 。

　　24．正常男性的体细胞中性染色体组成为XY，正常女性为XX。根据观察，染色体组型为

　　47。XXY的人其性别表现通常为男性，但睾丸发育不全，不产生精子。这种先天性睾丸发育不全的患者出生时，往往与其母年龄偏高有一定关系。

　　（1）从卵的发育过程阐明这种现象的原因 。

　　（2）患者的核型为47XXY，但却为男性。从性别决定的内因上说明其根本原因

　　（3）该患者由于核型中多一个X染色体，而不能发育为正常男性，这个事实可能说

　　明 。

　　113

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　　专题八 基因与分子生物学

　　【竞赛要求】

　　1． DNA是遗传物质的证据

　　2． DNA和RNA的结构

　　3． DNA的双螺旋结构

　　4． DNA的复制

　　5． 遗传信息流从DNA到RNA到蛋白质

　　6． 病毒

　　【知识梳理】

　　一、基因的结构

　　（一） DNA是遗传物质基础的证据

　　1． 肺炎双球菌的转化实验（Fred Griffith 1928年）

　　（1）实验材料:

　　（2）实验过程：

　　

　　（3）结论：S型细菌有一种物质或转化因子进入R型细菌，引起R型细菌发生稳定的遗传变异。

　　（4）不足：并未解释何种物质引起转化。

　　2．Osward Avery等人对肺炎双球菌的补充实验（1944年）

　　（1）实验过程：

　　

　　114

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　　Avery等人将S型活细菌中多糖、脂类、蛋白质、RNA、DNA、DNA水解物分离出来，分别与R型活细菌混合培养，发现只有DNA能使R型细菌转化为S型细菌，并且后代仍为S型细菌。

　　（2）结论：DNA为转化因子，而蛋白质、脂类等物质均无转化作用。

　　（3）不足：DNA提取纯度不够，即使纯度最高时仍含有0.02%的蛋白质，因而有一少部分人坚信蛋白质时遗传物质。

　　3．噬菌体浸染细菌实验（Alfed Hershey和Martha Chase 1952年）

　　（1）实验材料：T2噬菌体、大肠杆菌。

　　（2）实验过程：

　　首先将大肠杆菌分别培养在含35S和32P的培养基中，因为P主要存在于DNA中，S存在于蛋白质中，所以在大肠杆菌的生长过程中分别被35S和32P标记。

　　然后用噬菌体去感染分别被35S和32P标记的大肠杆菌，这样子代噬菌体的蛋白质和DNA也分别被35S和32P标记上。

　　再用已被标记的噬菌体侵染无放射性的大肠杆菌，经一段时间的培养后搅拌离心，分别检测上清液和沉淀物的放射性，结果在新形成的噬菌体中没有检测到35S 而检测到了32P。

　　

　　

　　115

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　　（3）结论：DNA是联系亲子代的物质，而不是蛋白质。

　　噬菌体侵染细菌的过程为：吸附、注入、复制和合成、组装、释放。

　　（4）优点：真正将DNA与蛋白质分开来观察它们的作用。

　　4．烟草花叶病毒重建实验（Fraenkel Conrat 1956年）

　　(1)实验材料：TMV烟草花叶病毒的两种株系：S株系和HR株系。

　　(2)实验过程：

　　

　　

　　结果：杂种病毒侵染烟草叶片后的病毒病斑与HR株系病斑相同，并从烟草叶片中分离出HR株系病毒。

　　（3）结论：RNA是遗传物质。

　　（4）其他RNA病毒：HIV病毒、SARS病毒等。

　　因此，DNA是主要的遗传物质。真核生物和原核生物的遗传物质为DNA，某些病毒的遗传物质为DNA，另一些病毒的遗传物质为RNA。

　　（二） DNA和RNA的结构

　　

　　116

　　

　　2．

　　3． 五种碱基的分子结构示意图：

　　腺嘌呤

　　鸟嘌呤 尿嘧啶

　　胞嘧啶

　　胸腺嘧啶

　　117

　　

　　生物竞赛专题讲座

　　（三）DNA的双螺旋结构

　　1.DNA双螺旋结构的发现史：

　　1944年，美国科学家奥斯瓦尔德西奥多埃弗里提出，在细胞核内发现的DNA可能携带遗传信息。1952年伦敦的罗莎琳德富兰克林研究出了DNA的X射线衍射结构图。美国科学家沃森（Watson，JD）来到英国剑桥大学与英国科学家克里克（Crick，F.）合作，致力于研究DNA的结构。他们通过大量X射线衍射材料的分析研究，提出了DNA的双螺旋结构模型，1953年4月25日在英国《发现》杂志正式发表，并由此建立了遗传密码和模板学说，于1962年获诺贝尔医学生物学奖。

　　2．DNA双螺旋结构模型的要点如下：

　　① DNA分子由两条多核苷酸链构

　　成。这两条多核苷酸链以右手螺旋的形

　　式，彼此以一定的空间距离，平行地环

　　绕于同一轴上，很象一条扭曲起来的梯

　　子（图3-7）。

　　②两条多核苷酸链反向平行

　　（antiparallel），即一条链磷酸二脂键为

　　5’-3’方向，另一条链为3’－5’方向，

　　二者刚好相反。亦即一条链对另一条链

　　是颠倒过来的，这称为反向平行。

　　③每条长链的内侧是扁平的盘状

　　碱基，碱基一方面与脱氧核糖相联系，

　　另一方面通过氢键（hydrogen bond）与

　　它互补的碱基相联系，相互层迭宛如一

　　级一级的梯子横档。互补碱基对A和T

　　之间形成两个氢键，而C和G之间形成三个氢键（如上图）。上下碱基对之间的距离为0.34nm。 ④每个螺旋为3.4nm长，刚好含有10个碱基对， 其直径约为2nm。

　　⑤在双螺旋分子的表面大沟（major groove）和小沟（minor groove）交替出现。

　　3．碱基互补配对原则：DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数。

　　碱基互补配对原则在解体中的应用：

　　DNA分子是由两条脱氧核苷酸链构成的。根据碱基互补配对的原则，一条链上的A一定等于互补链上的T；一条链上的G一定等于互补链上的C；反之如此。因此，可推知多条用于碱基计算的规律。

　　①规律一：在一个双链DNA分子中，A=T、G=C。即：A+G=T+C或A+C=T+G，变形为A?GA?C?1或?1。也就是说，嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。 T?CT?G

　　②规律二：在双链DNA分子中，两个互补配对的碱基之和的比值与该DNA分子中每一单链中这一比值相等，即DNA分子中 A?T与该DNA分子每一单链中的这一比值相等。 G?C

　　A?G的比值等于其互补链中这一比值的倒数。 T?C③规律三：DNA分子一条链中，两个不互补配对的碱基之和的比值等于另一互补链中这一比值的倒数，即DNA分子一条链中

　　④规律四：在双链DNA分子中，互补的两个碱基和占全部碱基的比值等于其中任何一条单链占该碱基比例的比值，且等于其转录形成的mRNA中该种比例的比值。即 双链(A+T)%或(G+C)%=任意单链 (A+T)%或(G+C)%=mRNA中 (A+U)%或(G+C)%。

　　二．DNA的复制

　　

　　118

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　　1．场所：主要在细胞核，细胞质中也存在着DNA复制，如线粒体和叶绿体中也有DNA的复制过程。

　　2．时间：主要在细胞分裂间期（S期），细胞质中DNA复制的时间不一定在细胞分裂的间期。

　　3．过程：边解螺旋边复制。

　　4．特点：半保留式复制，也就是说新复制出的两个DNA分子中，有一条链是旧的，即原来DNA的。

　　5．条件：

　　①模板：开始解旋的DNA分子的两条单链。

　　②原料：是游离在核液中的脱氧核苷酸。

　　③能量：是通过水解ATP提供。

　　④酶：酶是指一个酶系统，不仅仅是指一种解旋酶。

　　6．DNA分子复制的一般过程：

　　DNA双螺旋是由两条方向相反的单链组成，复制开始时，双链打开，形成一个复制叉(replicative fork,从打开的起点向一个方向形成)或一个复制泡(replicative bubble，从打开的起点向两个方向形成) 。两条单链分别做模板。各自合成一条新的DNA链。由于DNA一条链的走向是5’→3’方向，另一条链的走向是3’→5’方向，但生物体内DNA聚合酶只能催化DNA从5’→3’的方向合成。那么，两条方向不同的链怎样才能做模板呢？这个问题由日本学者岗崎先生解决。

　　原来，在以3’→5’方向的母链为模板时，复制合成出一条5’→3’方向的前导链(leadingstrand)，前导链的前进方向与复制叉打开方向是一致的，因此前导链的合成是连续进行的，而另一条母链DNA是5’→3’方向，它作为模板时，复制合成许多条5’→3’方向的短链，叫做随从链(lagging strand)，随从链的前进方向是与复制叉的打开方向相反的。随从链只能先以片段的形式合成，这些片段就叫做岗崎片段(Okazaki fragments)，原核生物岗崎片段含有1000～2000核苷酸，真核生物一般100～200核苷酸。最后再将多个岗崎片段连接成一条完整的链。由于前导链的合成是连续进行的，而随从链的合成是不连续进行的，所以从总体上看DNA的复制是半不连续复制。

　　7．DNA分子损伤：造成DNA损伤的因素有生物体内自发的、亦有外界物理和化学等因素。

　　自发的因素：由于DNA分子受到周围环境溶剂分子的随机热碰撞(thermal collision)，腺嘌呤或鸟嘌呤与脱氧核糖间的N-糖苷键可以断裂，使A或G脱落。

　　物理因素：紫外线损伤由于嘌呤环与嘧啶环都含有共轭双键，能吸收紫外线而引起损伤。嘧啶碱引起的损伤比嘌呤碱大10倍。电离辐射损伤如X射线和γ射线，可以是辐射能量直接对DNA的影响，或DNA周围的溶剂分子吸收了辐射能，再对DNA产生损伤作用。如碱基的破坏、单链的断裂、双链的断裂、分子间的交联、碱基脱落或核糖的破坏等。

　　8．DNA分子修复：在复制过程中发生的损伤或错误可由生物体自身修复，如光修复机制（主要存在于低等生物）、切除修复系统，后者像外科手术“扩创”一样，将损伤的一段DNA切掉，按碱基配对原则以另一条完好链为模板进行修复，最后由DNA连接酶将新合成的DNA片段与原来DNA链连接封口，这种方式是人体细胞的重要修复形式。

　　三．遗传信息流从DNA到RNA到蛋白质

　　（一）基因的结构

　　1909年丹麦约翰逊提出“基因”的概念。基因是由遗传效应的DNA片段，是DNA的基本结构和功能单位。基因中有意义链上的核苷酸顺序包含着遗传信息，能通过转录和翻译决定蛋白质合成，从而控制生物性状。有时基因与基因之间存在一段间隔区，导致转录不能进行。绝大多数真核类生物，基因内部都含有不能翻译的核苷酸顺序（内含子），使基因中 119

　　生物竞赛专题讲座

　　的编码顺序（外显子）由若干非编码区域（内含子）隔开。这种基因亦称为隔裂基因。每个断裂基因在第一个和最后一个外显子的外侧各有一段非编码区，有人称其为侧翼序列。在侧翼序列上有一系列调控序列。原合生物的基因中无内含子，是连续的。下面以真核生物为例介绍基因的结构（如下图所示）。

　　

　　真核生物的基因结构示意图

　　

　　1．增强子：在转录起始点上游大约100碱基对之外的位置有些基因的编码顺序可以增强启动基因进行转录它能使转录活性增强上百倍，因此被称为增强子。当这些顺序不存在时，可大大降低转录水平。

　　2．CAAT框：在转录起始点的5ˊ端侧翼区域的80和70位置之间，有CAAT框，这个顺序属于启动区域。这段顺序被改变后，mRNA的形成量明显下降。

　　3．TATA框：在转录起始点的5ˊ端上游20—30核苷酸的地方，有TATA框顺序。这是RNA聚合酶的重要接触点，可使酶定位在DNA的正确位置上而开始转录。这一编码顺序改变时，mRNA的转录从不正常的位置起始，且转录水平下降。

　　4．AATAAA：在3′ 端终止密码的下游有一个核苷酸顺序为AATAAA，这一顺序可能对mRNA的加尾(mRNA尾部添加多聚A)有重要作用。这个顺序的下游是一个反向重复顺序。这个顺序经转录后可形成一个发卡结构(图3-4)。发卡结构阻碍了RNA聚合酶的移动。发卡结构末尾的一串U与转录模板DNA中的一串A之间，因形成的氢键结合力较弱，使mRNA与DNA杂交部分的结合不稳定，mRNA就会从模板上脱落下来，同时，RNA聚合酶也从DNA上解离下来，转录终止。AATAAA顺序和它下游的反向重复顺序合称为终止子，是转录终止的信号。

　　（二）基因的表达

　　1．转录：以DNA为模板合成信使RNA的过程。

　　场所：细胞核。

　　条件：模板（DNA双链中有意义的一条链）、原料（核糖核苷酸）、酶（转录酶）、能量。

　　方向：mRNA从5ˊ→3ˊ方向进行转录。

　　加工：mRNA的前体必须经过下述加工后才能成为成熟的mRNA。戴帽：在mRNA的5ˊ端加上一个鸟苷酸作为帽子（促进mRNA与核糖体结合）；加尾：在mRNA的3ˊ端加上一条具有150～200个腺苷酸的序列（帮助mRNA进入细胞质）；甲基化：在mRNA帽子的5ˊ端，一般有2～3个核苷酸被甲基化；切除间隔序列：切除内含子内含子并将外显子连接起来。

　　2．翻译：在核糖体上以信使RNA（mRNA）为模板，转移RNA（tRNA）为工具，把氨基酸连接成多肽链的过程。

　　信使RNA(Mrna)：mRNA的含量最少，约占RNA总

　　量的2%。mRNA分子中从5′-未端到3′-未端每三个相邻

　　的核苷酸组成的三联体代表氨基酸信息，称为密码子。

　　转移RNA（tRNA）：tRNA约含70~100个核苷酸残基，

　　是分子量最小的RNA，占RNA总量的16%，现已发现有

　　120

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　　100多种。tRNA的主要生物学功能是转运活化了的氨基酸，参与蛋白质的生物合成。各种tRNA的一级结构互不相同，但它们的二级结构都呈三叶草形。在3′端有一个CCA序列，能接特定氨基酸。有反密码子可用来识别mRNA上的遗传密码。

　　核糖体RNA（rRNA）：是细胞中含量最多的RNA，约占RNA总量的82%。rRNA单独存在时不执行其功能，它与多种蛋白质结合成核糖体，作为蛋白质生物合成的“装配机器”。rRNA的分子量较大，结构相当复杂，目前虽已测出不少rRNA分子的一级结构，但对其二级、三级结构及其功能的研究还需进一步的深入。原核生物的rRNA分三类：5SrRNA、16SrRNA和23SrRNA。真核生物的rRNA分四类：5SrRNA、5.8SrRNA、18SrRNA和28SrRNA。S为大分子物质在超速离心沉降中的一个物理学单位，可间接反应分子量的大小。原核生物和真核生物的核糖体均由大、小两种亚基组成。真核生物核糖体的分布有两种情况，或者是游离在细胞质基质中，或者附着在内质网上，后者合成的蛋白质主要包括：向细胞外分泌的蛋白质、各种膜蛋白、与其他细胞组分严格隔离的蛋白质（如溶酶体中的酸性水解酶类）、需要进行复杂修饰的蛋白质。

　　遗传密码：mRNA分子上每3个特定排列的碱基用来决定一个氨基酸称为遗传密码。遗传密码子共有64个，其中3个密码子时无意义的（UAA、UAG、UGA），是肽链合成的终止密码，起始密码是AUG和GUG，前面还有一些核苷酸称前导系列。合成多肽时，起始端（氨基端）的第一个甲硫氨酸（若细菌则是甲酰氨酸）可能被分解掉，有时甚至前面几个氨基酸都可能被分解掉，因此，多肽的第一个氨基酸可以是各种氨基酸；密码是高度专一性的。但密码的第3个字母改变，往往不改变密码的意义，这与tRAN上反密码子的第一个字母常常是稀有碱基Ⅰ（次黄嘌呤或甲基次黄嘌呤）有关。因为Ⅰ 与U、A、C都能配对；密码的通用性。所有生物共用一套遗传密码，这是生命同一性的一个有力证据，但也有例外：某些线粒体DNA的编码和这一通用密码有不少差异之处；有些不同的密码决定同一个氨基酸，这在遗传的稳定性上有一定意义。

　　翻译过程：核糖体大亚基上有2个与tRNA结合的部位（P部位：进入的tRAN在它所带的氨基酸形成肽键后，就从A部位移到P部位。A部位：刚进入的tRNA与核糖体结合的位置。）翻译时，核糖体与mRNA结合，并沿5ˊ→3ˊ方向移动，此时，tRNA按密码顺序将氨基酸逐个带入核糖体中连成多肽（从起始密码开始到终止密码结束）。一条mRNA上可以有多个核糖体同时进行工作，这些核糖体与mRNA的聚合体称多聚核糖体。

　　3．中心法则：遗传学上遗传信息流动的方向叫做信息流，是科学家克里克提出的（如下图所示）。遗传信息的一般流动方向（图中红线所示）是：遗传信息可以从DNA流向DNA，即完成DNA的自我复制过程，也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即完成遗传信息的转录和翻译过程。后来的科学研究又发现，在某些病毒中，RNA也可以自我复制，并且还发现在一些病毒蛋白质的合成过程中，RNA可以在逆转录酶的作用下合成DNA。因此，在某些病毒中，遗传信息可以沿图中的蓝线方向流动。上述逆转录过程以及RNA自我复制过程的发现，补充和发展了―中心法则‖，使之更加完整。

　　

　　（三）基因表达的调控

　　121

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　　基因表达是指基因通过转录和翻译产生其蛋白质产物，或转录后直接产生其RNA产物，如tRNA、rRNA等。在此过程中，基因的启动和关闭，活性的增加或减弱等是受到调节控制的，这种调控可以发生在基因表达的任何阶段，如在转录阶段、转录后加工阶段和翻译阶段。调控是通过各种元件来实现的。

　　调控水平：DNA水平调控、转录水平调控、翻译水平调控。

　　1

　　

　　②调节基因：能转录mRNA并合成阻遏蛋白，控制操纵基因的状态，从而影响邻近结构基因的活性。

　　③基因调控的二种最基本模式：

　　诱导（例乳糖操纵子）：有乳糖时，阻遏蛋白失活，操纵基因打开。

　　阻遏（例色氨酸操纵子）：有色氨酸时，阻遏蛋白有活性，操纵基因关闭。

　　基因转录调控有正反两方面，负调控时通过阻遏蛋白进行的，阻遏蛋白与操纵基因结合，转录就被抑止；阻遏蛋白缺乏或失去活性时，操纵基因打开，转录进行。正控制时，某种复合体与启动基因结合，转录受到促进；这种复合物缺乏时，转录停止。由于基因不同，有的受负控制，有的受正控制，但也有的受正、负两方面控制（如乳糖操纵子的调控）。

　　当培养基中以乳糖为唯一碳源时，乳糖作为诱导物跟阻遏蛋白结合使其失活，操纵基因打开，RNA聚合酶结合到启动基因上，结构基因开始转录，合成β－半乳糖苷酶和半乳糖苷透膜酶等，分解乳糖；没有乳糖时，调节基因产生的阻遏蛋白与操纵基因结合，RNA聚合酶与启动基因的结合受到干扰，结构基因停止转录。

　　当培养基中同时加入葡萄糖和乳糖时，细菌优先利用葡萄糖而不顾乳糖的存在。这是一种适应性，因为利用葡萄糖作为能源是最有效的。只有当葡萄糖耗尽时，乳糖才能作为诱导物。若细胞内葡萄糖含量很低，而cAMP（环磷腺苷，与细胞内葡萄糖浓度称反比）浓度高时，cAMP与CAP（降解物激活蛋白）形成复合体。复合体可特异地结合到启动基因的前面部分，从而促进RNA聚合酶对启动基因后面部分的亲和力，使转录开始，合成分解利用乳糖的酶；若培养基中除含乳糖外，同时还含有葡萄糖时，则细菌细胞内葡萄糖含量增加，cAMP浓度降低CAP－cAMP复合物减少，RNA聚合酶不能有效的结合到启动区域，转录停止，不能利用乳糖。所以，在乳糖操纵子这个例子中，除了阻遏物的负控制外，还有CAP－cAMP的正控制。

　　2．真核生物的基因调控 真核生物的基因调控比原核生物复杂得多。这是因为这两类生物在三个不同水平上存在着重大的差别：①在遗传物质的分子水平上，真核细胞基因组的DNA含量和基因的总数都远远高于原核生物，而且DNA不是染色体中的唯一成分，DNA和蛋白质以及少量的RNA构成以核小体为基本单位的染色质；②在细胞水平上，真核细胞的染色体包在核膜里面，转录和翻译分别发生在细胞核和细胞质中，这两个过程在时间上和空间上都是分开的，而且在转录和翻译之间存在着一个相当复杂的RNA加工过程；③在个体水平上，真核生物是由不同的组织细胞构成的，从受精卵到完整个体要经过复杂的分化发育过程，除了那些为了维持细胞的基本生命活动所必需的基因之外，其他不同组织的细胞中的基因总是在不同的时空序列中被活化或受阻遏。

　　真核生物基因表达调控的活动范围很广，通常包括以下几条途径：DNA水平的调控，转录前水平的调控，转录水平的调控，转录后水平的调控，翻译水平的调控和翻译后水平的 122

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　　调控。

　　（1）DNA水平的基因调控 DNA水平的基因调控是通过改变基因组中有关基因的数量和顺序结构而实现的基因调控。从表面上看，真核生物的体细胞都是受精卵通过有丝分裂而来的，应该都保留有全套染色体的基因组，但是实际上并不都是这样。例如，有一种叫小麦瘿蚊的昆虫，卵裂时，只是形成卵一端的细胞保持全部40条染色体，这些细胞将来形成生殖细胞，而其他部位的细胞只保留8条染色体。马蛔虫卵裂的早期也发现有染色体丢失的现象。当然被丢掉的染色体上的基因是不可能再在某些体细胞中表达了，这种调控是不可逆的。另一方面，一些基因在生物体发育的某一阶段可以扩增。例如，非洲爪蟾的卵母细胞在大量合成蛋白质时，细胞中的rDNA的拷贝数目，可由平时的1 500份急剧增加到2106份，经转录生成大量的核糖体RNA（rRNA），以满足细胞大量合成蛋白质的需要。这一基因扩增仅发生在卵母细胞中，当胚胎期开始时，这些增加的rDNA便失去功能并逐渐消失。

　　除了基因的丢失和扩增外，还有一种是染色体上基因的重排。例如，哺乳动物产生免疫球蛋白的有关基因有3种：一种是编码恒定区的蛋白质的，另一种是编码可变区的蛋白质的，第三种是编码将它们连接起来的物质的。上述三种基因处于同一条染色体上，但是相距较远。在产生抗体的浆细胞中，这三个DNA序列通过重排而成为一个完整的转录单位，进而产生抗体分子。

　　（2）转录前的调控 真核生物核

　　染色质的化学组成中，除DNA之外还

　　有组蛋白、非组蛋白和RNA等物质。

　　实验表明在上述几种物质中，组蛋白

　　有抑制基因转录的作用，非组蛋白则

　　可以解除组蛋白对基因的抑制作用。

　　科学家根据染色质重组实验提出了一

　　个―基因活化的组蛋白转位模型‖来说

　　明非组蛋白解除组蛋白抑制作用的机

　　理：组蛋白带有正电荷，DNA带有负

　　电荷，带正电荷的组蛋白与带负电荷

　　的DNA结合抑制了基因的转录。非组

　　蛋白原来连接在DNA的某一特定位

　　置上，当非组蛋白磷酸化以后，磷酸

　　基带负电荷，于是非组蛋白与带正电

　　荷的组蛋白结合成复合物，这个复合

　　物与带负电荷的DNA相排斥，就从

　　DNA上脱离下来。这样，使原来与组

　　蛋白结合的那个区段的DNA暴露出

　　来，裸露的这段DNA可被RNA聚合

　　酶识别而开始转录（如右图）。

　　（3）转录水平的调控 我们已经基因活化的组蛋白转位模型图解

　　知道细菌的代谢作用会直接受环境因基因活化的组蛋白转位模型图解

　　素的影响，

　　

　　它的基因调控的信号常来自环境因素。多细胞的高等生物的代谢作用受环境的直接影响较少，它的基因调控信号主要来自体内的激素。真核细胞基因调控系统很复杂，科学家根据实验提出了一个真核生物的基因调控系统的模型（如下图）。这个模型提出，真核生物的结构基因受控于其相邻的感受器，感受器相当于原核生物的操纵基因，经常抑制着结构基因的转录活性。此外，整合基因相当于原核生物的调节基因，它可以形成活化物。活化物 123

　　生物竞赛专题讲座

　　可能是一种RNA或蛋白质，作用于

　　感受器，使之解除对结构基因的抑

　　制。整合基因又受感受基因的激活。

　　整个调控过程是：当细胞膜上的受

　　体与激素结合成激素?受体复合物

　　以后，作用于感受基因，感受基因

　　可激活其邻近的整合基因，整合基

　　因所形成的活化物可解除感受器对真核生物的基因调控系统模型 结构基因的抑制，从而开始转录。

　　除此之外，真核细胞基因在具体的转录中，每个基因的5′端都有启动子（TATA框和CAAT框等），能为RNA聚合酶提供附着部位并准确识别转录起始点。增强子的存在更能加强启动子的效应。RNA聚合酶的种类和数量对转录也有重要作用。RNA聚合酶I催化rRNA的转录，RNA聚合酶II催化mRNA的转录，RNA聚合酶III催化tRNA和5sRNA的转录。这些因素对转录水平都有重要影响。

　　转录后调控 在真核细胞中，基因转录的最初产物是前体mRNA，其长度比成熟的mRNA长得多，经过剪切、拼接、戴帽和加尾等加工，才能形成成熟的mRNA。这里所说的剪切和拼接是指剪切掉内含子，把几个外显子拼接起来；戴帽是指在转录后的mRNA的5′端加上一个甲基化的鸟嘌呤核苷酸，形成一个所谓的帽子；加尾是指在转录后的mRNA

　　前体mRNA的转录加工过程图解

　　的3′端加上多聚腺嘌呤核苷酸，形成所谓的尾。mRNA的5′端加帽作用和3′端的加尾作用都有助于提高mRNA的稳定性（如上图）。

　　翻译水平的调控 真核生物基因的翻译调控的一个重要作用是控制mRNA的稳定性。在某些真核细胞中的mRNA进入细胞质以后，并不立即作为模板进行蛋白质合成，而是与一些蛋白质结合形成RNA蛋白质（RNP）颗粒。这种状态的mRNA的半衰期可以延长。mRNA的寿命越长，以它为模板进行翻译的次数越多。家蚕的丝芯蛋白基因是单拷贝的，但在几天内，一个细胞中可以合成多达1010个丝芯蛋白分子。这是它的mRNA分子和蛋白质结合成为RNP颗粒而延长了寿命的结果。真核细胞中mRNA的平均寿命通常为3 h，而丝芯蛋白的mRNA的平均寿命却长达4 d，从这里可以看出mRNA的寿命控制着翻译活性。不同发育时期，mRNA的寿命的长短不同，翻译的活性也不同。

　　124

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　　mRNA的寿命除与5′的帽和3′的尾有关外，还与mRNA结合形成mRNA蛋白质颗粒的蛋白质组分有关。

　　翻译后调控 真核生物基因翻译的最初产物是一个大的蛋白质分子。有时，必须经酶切成更小的分子才能有生物活性。这个过程属于翻译后修饰。例如，胰岛素基因翻译的最初产物为胰岛素原，由86个氨基酸组成，包括A、B、C三条肽链，生物活性很低。当把C链切掉后，由A、B链相连形成的含有51个氨基酸的胰岛素，才有较强的生物活性。

　　四．病毒

　　病毒为非细胞结构的生物，通常为蛋白质外壳包裹的核酸颗粒。病毒的主要组成成分是蛋白质和核酸。

　　（一）病毒的基本结构

　　1．核酸：位于病毒体的中心，由一种类型的核酸构成，含DNA的称为DNA病毒。含RNA的称为RNA病毒。DNA病毒核酸多为双股（除微小病毒外），RNA病毒核酶酸多为单股（除呼肠孤病毒外）。

　　病毒核酸也称基因组，最大的痘病毒含有数百个基因，最小的微小病毒仅有3-4个基因。根据核酸构形及极性可分为环状、线状、分节段以及正链、负链等不同类型，对进一步阐明病毒的复制机理和病毒分类有重要意义。

　　核酸蕴藏着病毒遗传信息，若用酚或其他蛋白酶降

　　解剂去除病毒的蛋白质衣壳，提取核酸并转染或导

　　入宿主细胞，可产生与亲代病毒生物学性质一致的

　　子代病毒，从而证实核酸的功能是遗传信息的储藏

　　所，主导病毒的生命活动，形态发生，遗传变异和

　　感染性。

　　衣壳：在核酸的外面紧密包绕着一层蛋白质外衣，

　　即病毒的“衣壳”。衣壳是由许多“壳微粒”按一定

　　几何构型集结而成，壳微米在电镜下可见，是病毒

　　衣壳的形态学亚单位，它由一至数条结构多肽能成。图示为病毒结构模式图 12个根据壳微粒的排列方式将病毒构形区分为：①立体对称，形成20个等边三角形的面，

　　

　　顶

　　和30条棱，具有五、三、二重轴旋转对称性，如腺病毒、脊髓灰质炎病毒等；②螺旋对称，壳微粒沿螺旋形盘红色的核酸呈规则地重复排列，通过中心轴旋转对称，如正粘病毒，副粘病毒及弹状病毒等；③ 复合对称，同时具有或不具有两种对称性的病毒，如痘病毒与噬菌体。

　　蛋白质衣壳的功能是：（1）致密稳定的衣壳结构除赋予病毒固有的形状外，还可保护内部核酸免遭外环境（如血流）中核酸酶的破坏；（2）衣壳蛋白质是病毒基因产物，具有病毒特异的抗原性，可刺激机体产生抗原病毒免疫应答；（3）具有辅助感染作用，病毒表面特异性受体边连结蛋白与细胞表面相应受体有特殊的亲和力，是病毒选择性吸附宿主细胞并建立感染灶的首要步骤。

　　病毒的核酸与衣壳组成核衣壳，最简单的病毒就是裸露的核衣壳，如脊髓灰质炎病毒等。有囊膜的病毒核衣壳又称为核心。

　　（二）病毒的辅助结构

　　1．囊膜：某些病毒，如虫媒病毒、人类免疫缺陷病毒、疱疹病毒等，在核衣壳外包绕着一层含脂蛋白的外膜，称为“囊膜”。囊膜中含有双层脂质、多糖和蛋白质，其中蛋白质具有病毒特异性，常与多糖构成糖蛋白亚单位，嵌合在脂质层，表面呈棘状突起，称“剌突或囊微粒”。它们位于病毒体的表面，有高度的抗原性，并能选择性地与宿主细胞受体结合， 125

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　　促使病毒囊膜与宿主细胞膜融合，感染性核衣壳进入胞内而导致感染。囊膜中的脂质与宿主细胞膜或核膜成分相似，证明病毒是以“出芽”方式，从宿主细胞内释放过程中获得了细胞膜或核膜成分。有囊膜病毒对脂溶剂和其他有机溶剂敏感，失去囊膜后便丧失了感染性。

　　2．触须样纤维：腺病毒是唯一具有触须样纤维的病毒，腺病毒的触须样纤维是由线状聚合多肽和一球形末端蛋白所组成，位于衣壳的各个顶角。该纤维吸附到敏感细胞上，抑制宿主细胞蛋白质代谢，与致病作用有关。此外，还可凝集某些动物红细胞。

　　3．病毒携带的酶：某些病毒核心中带有催化病毒核酸合成的酶，如流感病毒带有RNA的RNA聚合酶，这些病毒在宿主细胞内要靠它们携带的酶合成感染性核酸。

　　（三）病毒的复制

　　病毒体在细胞外是处于静止状态，基本上与无生命的物质相似，当病毒进入活细胞后便发挥其生物活性。由于病毒缺少完整的酶系统，不具有合成自身成份的原料和能量，也没有核糖体，因此决定了它的专性寄生性，必须侵入易感的宿主细胞，依靠宿主细胞的酶系统、原料和能量复制病毒的核酸，借助宿主细胞的核糖体翻译病毒的蛋白质。病毒这种增殖的方式叫做―复制（Replication）‖。病毒复制的过程分为吸附、穿入、脱壳、生物合成及装配释放五个步骤，又称复制周期(Replication cycle)。

　　1．吸附

　　吸附是指病毒附着于敏感细胞的表面，它是感染的起始期。特异性吸附是非常重要的，根据这一点可确定许多病毒的宿主范围，不吸附就不能引起感染。细胞与病毒相互作用最初是偶然碰撞和静电作用，这是可逆的联结。脊髓灰质炎病毒的细胞表面受体是免疫球蛋白超家族，在非灵长类细胞上没有发现此受体，而猴肾细胞、Hela细胞和人二倍体纤维母细胞上有它的受体，故脊髓来质炎病毒能感染人体鼻、咽、肠和脊髓前角细胞，引起脊髓灰质炎（小儿麻痹）。水磨石病毒的细胞表面受体是含唾液酸（N-乙酰神经氨酸）的糖蛋白，它与流感病毒表面的血凝素剌突（受体连结蛋白）有特殊的亲和力，如用神经氨酸酶破坏该受体，则流感病毒不再吸附这种细胞。此外，HIV受体为CD4；鼻病毒的受体为细胞粘附分子-1（1CAM-1）；EB病毒的受体为补体受体-2（CR-2）。病毒吸附也受离子强度、pH、温度等环境条件的影响。研究病毒的吸附过程对了解受体组成、功能、致病机理以及探讨抗病毒治疗有重要意义。

　　2．穿入

　　穿入是指病毒核酸或感染性核衣壳穿过细胞进入胞浆，开始病毒感染的细胞内期。主要有三种方式：（1）融合，在细胞膜表面病毒囊膜与细胞膜融合，病毒的核衣壳进入胞浆。副粘病毒以融合方式进入，如麻疹病毒、腮腺炎病毒囊膜上有融合蛋白，带有一段疏水氨基酸，介导细胞膜与病毒囊膜的融合。（2）胞饮，由于细胞膜内陷整个病毒被吞饮入胞内形成囊泡。胞饮是病毒穿入的常见方式，也是哺乳动物细胞本身具有一种摄取各种营养物质和激素的方式。当病毒与受体结合后，在细胞膜的特殊区域与病毒病毒一起内陷形成膜性囊泡，此时病毒在胞浆中仍被胞膜覆盖。某些囊膜病毒，如流感病毒借助病毒的血凝素（HA）完成脂膜间的融合，囊泡内低Ph环境使HA蛋白的三维结构发生变化，从而介导病毒囊膜与囊泡膜的融合，病毒核衣壳进入胞浆。（3）直接进入，某些无囊膜病毒，如脊髓灰质炎病毒与受体接角后，衣壳蛋白的多肽构形发生变化并对蛋白水解酶敏感，病毒核酸可直接穿越细胞膜到细胞浆中，而大部分蛋白衣壳仍留在胞膜外，这种进入的方式较为少见。

　　3．脱壳

　　穿入和脱壳是边续的过程，失去病毒体的完整性被称为―脱壳(Uncoating)‖。人脱壳到出现新的感染病毒之间叫―隐蔽期‖。经胞饮进入细胞的病毒，衣壳可被吞噬体中的溶酶体酶降解而去除。有的病毒，如脊髓灰质炎病毒，在吸附穿入细胞的过程中病毒的RNA释放到胞 126

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　　浆中。而痘苗病毒当其复杂的核心结构进入胞浆中后，随之病毒体多聚酶活化，合成病毒脱壳所需要的酶，完成脱壳。

　　4．生物合成

　　DNA病毒的RNA病毒在复制的生化方面有区别，但复制的结果都是合成核酸分子和蛋白质衣壳，然后装配成新的有感染性的病毒。一个复制周期大约需6～8小时。

　　①双股DNA病毒的复制

　　多数DNA病毒为双股DNA。

　　双股DNA病毒，如单纯疹病毒和腺病毒在宿主细胞核内的RNA聚合酶作用下，从病毒DNA上转录病毒mRNA，然后转移到胞浆核糖体上，指导合成蛋白质。而痘苗病毒本身含有RNA聚合酶，它可在胞浆中转录mRNA。mRNA有二种：早期m RNA，主要合成复制病毒DNA所需的酶，如依赖DNA的DNA聚合酶，脱氧胸腺嘧啶激酶等，称为早期蛋白；晚期mRNa ，在病毒DNA复制之后出现，主要指导合成病毒的结构蛋白，称为晚期蛋白。 子代病毒DNA的合成是以亲代DNA为模板，按核酸半保留形式复制子代双股DNA。DNA复制出现在结构蛋白合成之前。

　　②单股RNA病毒的复制

　　RNA病毒核酸多为单股，病毒全部遗传信息均含在RNA中。根据病毒核酸的极性，将RNA病毒分为二组：病毒RNA的硷基序列与mRNA完全相同者，称为正链RNA病毒。这种病毒RNA可直接起病毒mRNA的作用，附着到宿主细胞核糖体上，翻译出病毒蛋白。从正链RNA病毒颗粒中提取出RNA，并注入适宜的细胞时证明有感染性；病毒RNA硷基序列与mRNA互补者，称为负链RNA病毒。负链RNA病毒的颗粒中含有依赖RNA的RNA多聚酶，可催化合成互补链，成为病毒mRNA，翻译病毒蛋白。从负链RNA病毒颗粒中提取出的RNA，因提取过程损坏了这种酶，从而无感染性。

　　a．正链RNA病毒的复制以脊髓灰质炎病毒为例，侵入的RNA直接附着于宿主细胞核糖体上，翻译出大分子蛋白，并迅速被蛋白水解酶降解为结构蛋白和非结构蛋白，如依赖RNA的RNA聚合酶。在这种酶的作用下，以亲代RNA为模板形成一双链结构，称―复制型‖。再从互补的负链复制出多股子代正链RNA，这种由一条完整的负链和正在生长中的多股正链组成的结构，秒―复制中间体‖。新的子代RNA分子在复制环中有三种功能：（1）为进一步合成复制型起模板作用；（2）继续起mRNA作用；（3）构成感染性病毒RNA。

　　b．负链RNA病毒的复制流感病毒、副流感病毒、狂犬病毒和腮腺炎病毒等有囊膜病毒属于这一范畴。病毒体中含有RNA的RNA聚合酶，从侵入链转录出mRNA，翻译出病毒结构蛋白和酶，同时又可做为模板，在依赖RNA的RNA聚合酶作用下合成子代负链RNA。 ③逆转录病毒的复制

　　逆转录病毒又称RNA肿瘤病毒，病毒体含有单股正链RNA、依赖RNA的DNA多聚酶（逆转录酶）和tRNA。其复制过程分二个阶段：第一阶段，病毒核时进入胞浆后，以RNA为模板，在依赖RNA的DNA多聚酶和tRNA引物的作用下，合成负链DNA（即RNA：DNA），正链RNA被降解，进而以负链DNA为模板形成双股DNA（即DNA：DNA），转入细胞核内，整合成宿主DNA中，成为前病毒。第二阶段，前病毒DNA转录出病毒mRNA，翻译出病毒蛋白质。同样从前病毒DNA转录出病毒RNA，在胞浆内装配，以出芽方式释放。被感染的细胞仍持续分裂将前病毒传递至子代细胞。

　　④病毒蛋白的合成与修饰

　　病毒mRNA在宿主细胞聚核糖体上翻译合成病毒结构蛋白和非结构蛋白，结构蛋白是病毒结构的组成成分，非结构蛋白虽然不是病毒的结构成分，但是在病毒复制中具有重要功能，大多是一些催化、调节病毒复制的酶类和调控蛋白。

　　127

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　　通常动物病毒mRNA仅翻译一条连续的完整的病毒多肽链，这种mRNA叫做单顺反子mRNA 。分段基因级病毒，如流感病毒，核酸分为8个节段，每一节段转录一条mRNA，翻译一种病毒蛋白。有的病毒，如脊髓灰质炎病毒，病毒RNA本身做为,mRNA，首先翻译出一大分子蛋白，然后在特殊位点被细胞或病毒蛋白水解酶裂解为许多小分子病毒蛋白，包括结构蛋白和非结构蛋白。也有的病毒，如披膜病毒，基因组上有多处转录起始和终止码，分别转录出单顺反子mRNA并合成各自的病毒蛋白。DNA的转录发生在细胞核内，转录产物经剪切拼接，并在3'端聚腺苷酸化，5'端加上甲基化帽，转送入胞浆，合成病毒蛋白。 某些病毒蛋白合成后需要修饰，如磷酸化、糖基化等。由病毒和细胞的蛋白激酶完成磷酸化，这是活化或灭活某些蛋白的一种方式。病毒糖蛋白是在胞浆中与膜相连的核糖体上合成，经粗面内质网、平滑内质网、高尔基氏体到达细胞膜，在此过程中被糖基化。

　　5．装配与释放

　　新合成的病毒核酸和病毒结构蛋白在感染细胞内组合成病毒颗粒的过程称为装配，而从细胞内转移到细胞外的过程为释放。大多数DNA病毒，在核内复制DNA，在胞浆内合成蛋白质，转入核内装配成熟。而痘苗病毒其全部成份及装配均在胞浆内完成。RNA病毒多在胞浆内复制核酸及合成蛋白。感染后6个小时，一个细胞可产生多达10，000个病毒颗粒。 病毒装配成熟后释放的方式有：（1）宿主细胞裂解，病毒释放到周围环境中，见于无囊膜病毒，如腺病毒、脊髓灰质炎病毒等；（2）以出芽的方式释放，见于有囊膜病毒，如疱疹病毒在核膜上获得囊膜，流感病毒在细胞膜上获得囊膜而成熟，然后以出芽方式释放出成熟病毒。也可通过细胞间桥或细胞融合邻近的细胞。

　　病毒的增殖不只是产生有感染性的子代，绝大多数动物病毒在大量感染的情况下，经多次增殖会产生缺损干扰颗粒，它是能干扰亲代病毒复制的缺损病毒，其核酸有部分缺损或被宿主DNA片段替换。缺损干扰颗粒的基本特性是：（1）本身不能繁殖；（2）有辅助病毒存在时方能增殖；（3）干扰同种病毒而不干扰异种病毒的增殖；（4）在感染细胞内与亲代病毒竞争性增殖。由于缺损干扰颗粒的产生，使同种感染性病毒数量减少，在导致病毒的持续性感染中具有一定的作用，但疫苗中含有大量缺损干扰颗粒会影响活疫苗的免疫效果。

　　【典型例题】

　　例1 用下列哪种情况的肺炎球菌感染健康小鼠会使之生病和死亡？

　　A 加热杀死的

　　B 活的，但缺乏多糖荚膜

　　C 加热杀死的肺炎球菌和缺乏细胞荚膜的肺炎球菌的混合物

　　D 既缺乏多糖又加热杀死的

　　析 A不对，因为加热杀死的肺炎球菌不会感染小鼠引起致病而死亡。B不对，无荚膜的肺炎球菌无致病性。C正确，当将加热杀死的肺炎球菌和活的无荚膜肺炎球菌相混合时，活的无荚膜肺炎球菌因吸收加热杀死有荚膜肺炎球菌的DNA，从而转化为有荚膜活的肺炎球菌，此菌具有致病性，当它感染小鼠时，则会引起小鼠致病死亡。D不对，无多糖荚膜的肺炎球菌本来就无致病性，再将它加热杀死后更不会感染小鼠。所以答案选C。

　　例2 一条多肽链中有49个肽键，那么，控制合成该肽链的基因片段中至少有碱基数为

　　A 49个 B 98个 C 150个 D 300个

　　析 两个氨基酸缩合成二肽，含有三个肽键，一条含49个肽键的多肽键应由50个氨基酸组成。转译多肽链的直接模板为mRNA，mRNA上三个相邻碱基决定一个氨基酸，故作为合成该肽链的mRNA分子至少有503＝150个碱基。由于转录mRNA的模板是DNA分子（基因）中的一条链来进行的，故用来转录含有150个碱基的mRNA的DNA片段至少应有1502＝300个碱基。所以答案D正确。

　　128

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　　例3 右图代表一个学生关于发生在动物细胞中的DNA合成的

　　观点。箭头表示新合成的DNA。对此图的正确评价是

　　A．正确

　　B．不正确，因为动物细胞中DNA的合成是单方向的

　　C．不正确，因为DNA合成是沿3’→5’方向进行

　　D．不正确，因为在两条链上DNA的合成都是沿错误方向进行的

　　析 A正确。基因组中能独立进行复制的单位称复制子，每个复制子都含有一个控制复制起始的起点。上图是一个复制单位进行双向，对称复制的图解。大多数生物染色体DNA的复制都是双向对称的。B不对：动物细胞中DNA合成也是双向的。C不对：DNA合成是在DNA聚合酶催化下沿5’→3’方向进行，至今尚未发现催化沿3’→5’方向进行合成的聚合酶。D不对：图中两条链上DNA的合成方向均沿5’→3’方向是正确的。所以答案选A。

　　例4 蚕的丝腺细胞能产生大量蛋白质，这种蛋白质叫丝蛋白。这些细胞不产生血液中的蛋白质，因此推测丝腺细胞

　　A．只有丝蛋白基因

　　B．有血蛋白和丝蛋白基因

　　C．有丝蛋白基因和其他基因，但没有血液蛋白基因

　　D．比合子的基因少

　　析 生物体每个正常体细胞中都含有本物种整套的基因。对一个不断分裂的胚性细胞而言，这些基因能按一定的发育顺序被逐渐打开；而对一个高度分化的细胞（如丝腺细胞）而言，细胞内绝大部分基因被关闭了，一般只有少部分与该细胞功能有关的基因才具有表达功能。因此，丝腺细胞中丝蛋白和血液蛋白基因都存在，但丝蛋白基因可以表达而血液蛋白基因被关闭了，不能表达。答案应该选择B。

　　32例5 用同位素35S标记噬菌体的蛋白质外壳，P标记其核酸分子。该噬菌体感染普通

　　大肠杆菌，结果绝大多数子代噬菌体中

　　A．有35S B．有32P C．有35S 和32P D．没有35S和32P

　　析 这道题有一定的迷惑性。不少同学认为噬菌体侵染细菌的过程中蛋白质外壳始终留在细菌的外面，而DNA却进入了细菌内部并不断进行复制，因此很可能会把答案错选成B。而实际上，亲代噬菌体DNA进入大肠杆菌后，只是提供了合成子代噬菌体的模板，所需的原料（氨基酸、核苷酸等）则全部由大肠杆菌提供。由于原料中不含35S和 32P，所以，所有子代噬菌体蛋白质外壳中均无35S，仅两个带母链DNA的子代噬菌体有32P，其余子代噬菌体DNA中均无32P。答案应该选择D。

　　例6 下面给出的基因模型中示出多肽肌肉酶的染色体“单拷贝”基因内部和周围的DNA组织情况。标明了转录的起始部位（ini）和终止部位（ter），翻译的起始密码子（sta）和终止密码子（sto），以及基因中内含子的界限（↓）。距离以千碱基（kb）表示，但未按比例画出。

　　

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　　生物竞赛专题讲座

　　（1）这种肌肉酶多肽是由多少个氨基酸组成的？假定此酶不发生任何翻译后的加工。

　　（2）在核糖体上被使用的肌肉酶mRAN是由多少个核苷酸组成的？假定在mRAN起作用之前在其3ˊ端连有一个100个核苷酸的多聚A尾。

　　析 从起始部位（ini）开始到终止部位（ter）结束，转录成的mRNA前体长度为 （7.5－1.2）kb＝6.3kb，经过加工切去了内含子（5.2－2.0）kb＝3.2kb，并加上多聚A尾0.1kb，则最终mRNA的长度为（6.3－3.2＋0.1）kb＝3.2 kb，即3200个核苷酸。该mRNA的编码区长度为（5.8－1.7－3.2）kb＝0.9 kb，即900个核苷酸，共编码900/3=300个氨基酸。答案为（1）300个氨基酸 （2）3200个核苷酸

　　例7 200个氨基酸组成一种蛋白质，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．基因的长度与细胞是原核的还是真核的无关

　　析 由于原核生物的基因中没有内含子（不能编码的间插碱基序列），而绝大多数真核生物的基因中有内含子，因此真核生物中编码相同数目氨基酸的蛋白质的基因比原核生物中的长。答案应选B。

　　【智能训练】

　　1．DNA在染色体内压缩程度为

　　A．500～1000倍 B．2000～4000倍

　　C．4000～6000倍 D．5000～10000倍

　　2．在双链DNA分子中，每条多核苷酸链中连接两个相邻的脱氧核苷酸之间的键是

　　A．肽键 B．氢键 C．磷酸二酯酸 D．高能磷酸键

　　3．维持双链DNA结构的稳定性是靠

　　①氢键 ②疏水作用力 ③范德华力

　　A．只有① B．只有①、② C．只有②、③ D．①、②、③

　　4．关于对DNA分子叙述中，正确的是A．DNA的两条键是极性相同，正向平行的

　　B．DNA的两条链是极性相同，反向平行的

　　C．DNA的两条链是极性不同，反向平行的

　　D．DNA的两条链是极性不同，正向平行的

　　5．假设在一个DNA分子的片段中，含有G240个，占全部碱基总数的24％，在此 DNA

　　片段中，T的数目和所占百分比分别是

　　A．260，26％ B．240，24％ C．480，48％ D．760，76％

　　6．已知某DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的35.8％，其中一条链的T与C分别

　　占该链碱基总数的32. 9％和17.l％。则在它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的

　　A．32.9％和17.l％ B．31.3％和18.7％

　　C．18.7％和31.3％ D．17.l％和32.9％

　　7．已知某mRNA有90个碱基，其中A＋G占40％，则转录成mRNA的一段DNA分子应

　　

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　　有嘧啶

　　A．28个 B． 42个 C．56个 D．90个

　　8．在双链DNA分子中，有腺嘌呤P个，占全部碱基的比例为N/M（M2N），则该DNA

　　分子中鸟嘌呤的个数为

　　A．PM/N－P B．PM/2N－P C．PM/2N D．P

　　9．一个动物体内某种酶由150个氨基酸组成，控制这个酶合成的基因中核苷酸的个数至少是

　　A．300个 B．450个 C．600个 D．900个

　　10．具有100个碱基对的一个DNA分子区段，内含40个T，如果连续复制两次，则需要游

　　离的胞嘧啶脱氧核苷酸

　　A．60个 B．80个 C．120个 D．180个

　　11．DNA分子复制时，缺少下列哪种酶，“冈崎片段”不能合成？

　　A．DNA聚合酶Ⅰ B．DNA聚合酶Ⅱ C．DNA聚合酶Ⅲ D．RNA聚合酶Ⅱ

　　12．DNA复制的叙述中，错误的是

　　A．DNA的复制通常为半保留复制

　　B．DNA复制方向是按5’→3’方向合成子链

　　C．“冈崎片段”合成后需DNA聚合酶Ⅰ和连接酶参与

　　D．真核生物DNA上只有一个复制起始点

　　13．关于转录的叙述中，错误的是A．RNA聚合酶Ⅱ在核质中催化转录m RNA

　　B．在原核生物中，转录和翻译同步进行

　　C．转录时，对DNA链是3’→5’方向读取

　　D．转录是按DNA分子全长进行的

　　14．关于mRNA的叙述中，错误的是A．成熟的具有连续遗传信息的m RNA是由不连续的DNA片段转录而来

　　B．真核生物的mRNA前体需要戴帽、加尾、剪接等一系列加工步骤后方有活性

　　C．翻译时，m RNA转译方向是5’→3’，并且密码子不重叠转译

　　D．细菌的m RNA也能直接利用真核生物的核糖体进行翻译

　　15．如果有种生物，它们的DNA碱基比率有显著差异，那么，由不同DNA转录的三种RNA

　　中差异显著的是

　　A．只有tRNA B．只有 rRNA C．只有mRNA D．tRNA和mRNA

　　16．右图所示为自然界遗传信息在三种生物大分子间的流动。

　　下列说法正确的是

　　A．1，2，4途径常见，其他从未被认识到

　　B．2，4，9途径常见，其他几乎从未被认识到

　　C．2，3途径常见，l，3很少见

　　D．1，2，4途径常见，3，7少见，其他未被认识到

　　17．一种人工合成的mRNA只含有两种核苷酸u和c，它们的含量是u为c的5倍。这种人

　　工合成的mRNA有多少种可能的密码子？

　　A．4种 B．6种 C．8种 D．16种

　　18．下列为两种不同的mRNA分子和两种以它们为模板合成的蛋白质分子。

　　mRNA 蛋白质

　　??AG AG AG AG AG AG AG AG AG AG AG AG P

　　??AA Ug AA uG AA uG AA uG AA uG AA uG Q

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　　生物竞赛专题讲座

　　19．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．在真核生物和原核生物中一样长

　　D．基因长度并不依赖于原核的还是真核的细胞组织状态 20．对基因结构和功能的叙述中，不正确的是A．结构基因是决定某种多肽链结构的一段DNA，有许多外显子和内含子 B．调节基因可以调节不同染色体上的结构基因

　　C．操纵基因是不能转录的DNA片段，只能操纵同一条染色体上的结构基因 D．调节基因是没有转泽产物的基因

　　21．包含1000个核苷酸对的DNA片段可编码蛋白质种类的可能数为

　　A．10004 B．41000 C．10003 D．42000

　　22．两条各由四种脱氧核苷酸组成的双链DNA分子中有碱基2000个，其中有200个鸟嘌

　　呤，则每个单链中有 A．G＋C之和为400个 B．A＋T之和为300个

　　C．G＋C之和为800个 D．A＋T之和为800个

　　23．双链DNA分子中，C占总碱基数的22％，其中一条链上A占该链碱基数的20％，那

　　么，其互补链上的A占该链的碱基数的 A．22％ B．28％ C．36％ D．42％ 24．DNA成分分析表明下列相互关系中，能够改变的是

　　A．A/T B．G/C C．（A＋T）/（G＋C） D．（A＋G）/（T＋C）

　　25．把培养在含轻氮同位素（14N）环境中的细菌转移到含重氮（15N）环境中培养相当于复

　　制一轮的时间，然后放回原来的环境中培养相当于连续复制两轮的时间后，细菌DNA

　　

　　则正确答案应为 A．D B．C C．B D．A 26．5’ACG’密码子的反密码子是

　　A．5’uGC3’ B．3’uGC5’ C．5’CGu3’ D．3’CGu5’

　　27．双链DNA的一条链在体外转录mRNA，其中一种mRNA碱基组成为A∶G∶C∶U＝

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