专题一 生命的基础与细胞工程

专题一生命的基础与细胞工程

一 专题知识平台

二 高考热点聚焦

细胞是组成大多数生物结构的基本单位，其基本结构和功能是本专题的重点和难点，此外，构成细胞的化合物的元素组成、细胞中糖分和核酸的分布、无机盐的功能、蛋白质分子中肽键数的计算、水的生理功能以及有关细胞工程的材料题也是高考的热门知识点。作为生物学知识的基础篇章，它处于不可替代的地位。高考中的热点问题有：（1）细胞的化学成分； （2）物质出入生物膜的方式及其原理；（3）动植物细胞的亚显微结构及各部分的功能（特别是细胞生物膜系统及其功能 ) 、真核细胞与原核细胞的结构特点等；（4）细胞分裂、分化、癌变和衰老；（5）细胞工程。 三 重难点知识整合

本专题考点章、节、册综合分三个层次，第一个层次是生命的物质基础——组成生物体的化学元素和由这些元素组成的化合物，其中最主要的是蛋白质和核酸等大分子物质独特的结构、代谢过程、生物学功能及其与之相关知识的综合；第二个层次是生命的结构基础——细胞，其中最主要的是细胞亚显微结构和功能及其与之相关知识的综合；第三个层次是以细胞的相关知识为基础的细胞工程知识的综合。

1、以蛋白质为例，分析第一个层次的综合分析方法

（1）生理卫生和高中生物两本多处涉及到蛋白质的有关知识点 蛋白质的特点 ①多样性 蛋白质结构 蛋白质主要功能 生命活动的体现者①肌肉蛋白②酶——生物催化剂③抗体蛋白——特异性免疫④蛋白质代谢 ①蛋给③运食白②吸输物质消收⑤中供化④合基因控制蛋白质合成 ①转录②翻译③中心法则 生物进化在分子生物学上的证据 ①细胞色素 C ②血红蛋白（Hb） ①基本单位——氨基酸 ②化学结氨基酸种类 构——多

氨基酸数量 氨基酸排列顺序 空间结构 ②变构作用 ③变性作用 成代谢⑥分解代谢⑦代谢终产物排出体外⑧肝脏解毒 NH2→尿素 （2）以蛋白质代谢为中心将有关知识图解归纳如下图 (核心内容是氨基酸代谢的三个来源，三个去路)

肽 ③空间结构 二级结构 三级结构 四级结构 血红蛋白——O2载体⑤纤维蛋白原——凝血功能⑥胰岛素——调节糖代谢

2、以真核细胞亚显微结构与其功能相适应的统一性的内在联系，将初、高中相关内容有机结合

细胞的结构、物质组成和生理功能是生物学中重要的基础知识。从初中到高中，我们在光镜下、电镜下和细胞的分子组成这三个水平上学习了真核细胞的有关知识。现将与细胞相关的知识点综合归纳如下： 显微结构 动植物细胞结构上的主要区别 ①动物细胞无细胞壁 ②动物细胞一般无液泡 ③动物细胞无质体 亚显微结构 ①细胞膜 ②细胞质基质 细胞器 ③叶绿体 ④线粒体 ⑤中心体 ⑥核糖体 ⑦高尔基体 ⑧内质网 ⑨细胞核 ⑩染色体 功 能 ① 保护、主动运输 细胞分裂 ①无丝分裂 ②有丝分裂 ③减数分裂 细胞的分子组成 (原生质) ①大量元素、微量元素 ②六类化合物 ③生命是物质的，生命与非生命具有统一性一面，生命来自非生命 细胞分类 ①非细胞结构 ②原核细胞 ③真核细胞 ③光合作用场所 ④有氧呼吸主要场所 ⑤有丝分裂形成纺锤丝 ⑥蛋白质合成场所 ⑦分泌物形成、参与细胞壁形成 ⑩遗传物质主要载体

3、以细胞为基础的科技新进展——细胞工程，要综合本专题的相关知识点，而且还应结合遗传学的相关知识

（1）植物细胞的组织培养与动物细胞培养 （1）原理：细胞的全能性 （2）过程： ①植物组织培养：

●离体的植物器官、组织或细胞 愈 伤组织植物体

②动物的组织培养：

●动物胚胎或幼龄动物器官、组织 单个细胞 胞悬液

10代细胞 50代细胞 ……

（2）细胞融合

（1）原理：细胞质的流动

（2）基本步骤：如右图。

四 高考能力要求

本篇考点内容最常见的能力测试要求是：

（1） 能使用恰当的生物学术语，准确认识和阐述已学细胞生物学现象、方法、概念和原理；

（2） 能理解有关细胞、细胞分裂图表含义，会用文字、数据、 图形等多种形式描述与之相关的生物学现象；

（3） 能通过分析和综合，理解细胞的结构与功能、分裂与分化、癌变与衰老的关系； （4） 能运用细胞工程技术，分析和解决科学、生产、生活和人体健康等有关现实问题。 （5）通过分析综合，形成“元素——化合物——功能——生理活动”完整的知识体系。 五 专题高考考向预测和策略 近几年的高考生物学试题，越来越突出对学生能力的考查特别是考查学生的创新精神和实践能力，试题命制由过去的以知识立意转变为以能力立意（主要以情景立意），真正把对能力的考核放在首位。

(1)本专题知识与其他章节综合，主要体现在：细胞结构和功铯的完整性(如细胞的生物膜系统)、细胞亚显微结构（如线粒体、叶绿体、核糖体）与适宜条件下可以完成的生理过程、有关生物结构及在生态系统中的营养功能和适应性以及在生态系统能量流动和物质循环

细

浮

根、芽

方面的作用、细胞的有丝分裂与减数分裂的综合识图作答、有丝分裂与无性生殖、物质运输与矿质元素离于的吸收等。

(2)连续几年诺贝尔奖成果及相关科技新进展可以作为考查细胞分裂、分化、癌变和衰老知识的切入点。

细胞部分是生物学的基础和重点，在整个生物学中有重要地位，考题的形式主要为选择题和图表题。我们在复习细胞部分相关知识时，应在熟悉基本知识的基础上，更要注意加强对知识的理解和应用能力的培养，这样才能做到“以不变应万变”。 1．熟悉细胞分裂相关图、表等表达形式的含义。 涉及生物体形态、结构的图是在高考试卷中经常使用的一类图，这种图一般不会和教科书中的插图完全一样。考生应该能够辨认出图中所反映的形态、结构和特征，并联想和运用图中给出的信息来分析、判断。 纵览近十年生物高考试卷，细胞亚显微结构的内容通常都以识图做答的形式出现，但没有一次考查的细胞亚显微结构图是与课本雷同的，但所考知识点却基本相似。同样，细胞有丝分裂和减数分裂的考查也通常以图表的形式出现，考生首先必须充分理解细胞分裂的实质以及两种分裂方式的差异，这样分析图表才能迎刃而解。 2．细胞生物学部分的实验。

具体要弄清楚有丝分裂实验每一步的操作原理、操作过程以及细胞分裂的特征，能区分细胞分裂的各个时期的分裂相。 3．细胞工程热点问题。

突飞猛进的生物技术(包含基因工程、细胞工程基础、酶工程技术、发酵工程基础)为农业、医药、化工、环保和国防的发展带来了重大的变革，而生物技术本身就是建立在细胞结构和功能基础上进行的生物科技。阅读一些相关的科普短文，加强对科普文章的理解能力和分析总结归纳能力，尤其要关注人类基因组计划的发展动态、干细胞移植技术、细胞融合技术等等，并将这些热点融入细胞部分和相关的章节去领会，体会这些高科技的细胞学基础以及它们产生的重大意义。 六 典例精析

[例1] 右图是一细胞的模式图。有关该细胞的叙述中，错误的是 ( ) A.能进行光合作用的细胞 B.能进行有氧呼吸的细胞 C.有核孔的细胞 D.有纤维素的细胞

[解析]本题要求考生 能够识图，测试细胞的结构及其功能的知识，主要考查理解能力。通过对细胞模式图的分析可知，此细胞为植物细胞，但细胞内的细胞器有线粒体、细胞核、液泡，此外出现了细胞壁、细胞膜。由图可得出结论 A 错误。 [答案]A

[例2] 回答下面有关哺乳动物细胞培养的问题。 （1）培养中的细胞其数目的增加和培养时间的关系如图1。据图读出该细胞完成一个细胞周期所需要的时间（T）是 小时。

（2）从图 1 的 A 点取出 6000 个细胞，测定每个细胞的 DNA 含量，结果如图2。图2的B、C、D中，表示处于 S 期的是 ，表示处于 G2 和 M 期的是 ，表示处于 G1 期的是 。

（3）若取样的 6000 个细胞中，处于 M 期细胞的数目是 300 个，则处于 S 期和 G2 期的细胞数分别是 和 个。

（4）细胞周期中，完成各期所需时间的计算公式是：t=T × n ／ N （ N 是取样的总细胞数，n 是各期的细胞数），则该细胞完成分裂期和间期的时间分别是 和 小时。 [解析] 读懂自然科学方面的资料，看懂图、表所包含的信息，能从文字图表中提取所需的信息，并从中找出规律是一个非常重要的能力（获取知识能力），并能根据这些信息进行分析综合和推理。本题知识载体是细胞有丝分裂。由图 1 可知， DNA 倍增（如 50 千个 → 100 千个）所需时间为 20 小时。图 2 横坐标表示 DNA 含量，纵坐标表示细胞数目，从每个细胞 DNA 含量来看， B 代表 G1 期 (3 千个 ) ， C 代表 S 期， D 代表 G2 和 M 期（ 1.5 千个），若 M 期 300 个，则 G2 期 1500-300=1200 个。由于 t （M）二 T × n ／ N 二 20 × 300 ／ 6000=l （ h ）， t （间期） =20-1=19 （h）。 [答案]（1）20（2）C；D；B（3）1500；1200（4）1；19

[例3]右图为结晶牛胰岛素的一个模式图，其中 A链有21个氨基酸，B链有30个氨基酸，试问：

(1)这51个氨基酸彼此之间结合成胰岛素的方式是 。 (2)这51个氨基酸形成胰岛素后分子量比原来减少了 。 (3)糖尿病患者的直接病因是 ，根本原因是 。

(4)目前治疗糖尿病患者的特效药只能注射，不能口服，这主要 是由于。

(5)如果某人胰岛机能亢进胰岛素分泌过多，易患 。

[解析] 解答本题的关键是正确理解运用胰岛素结构和功能的

相关知识。胰岛素属于蛋白质。蛋白质形成过程是氨基酸通过缩合反应形成肽链，肽链形成一定的空间结构，才构成具有生物活性的蛋白质。胰岛素的生物功能是通过促进血糖合成糖元，加速血糖分解，来调节降低血糖的浓度；如果胰岛素分泌过多，血糖浓度降低过多，易患低血糖症；如果分泌过少或缺乏，血糖浓度过高易患糖尿病。联系蛋白质的消化作用，消化道中的蛋白酶会破坏其空间结构和一级结构，使其失去了生物活性，因此，胰岛素只能注射不能口服。

根据中心法则，蛋白质是性状的表现者，是基因控制合成的，如果 DNA分子在复制过程中，“碱基”发生差错，导致基因突变，不能合成正常的胰岛素，这是糖尿病的根本病因。 [答案] (1)缩合反应 (2)888 (3)缺乏胰岛素 控制合成胰岛素的基因发生突变 (4)胰岛素(蛋白质)进入消化道后被消化成氨基酸失去活性 (5)低血糖症。 [例4] 2002年诺贝尔生理学或医学奖授予3位科学家，这3位科学家发现了在器官发育和“程序性细胞死亡”过程中的基因规则。这项工作对人类战胜疾病将发挥重大作用。下图示癌细胞内的相关变化和及某种药物治疗导致癌细胞死亡的过程．请回答下列问题：

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