获得一个功能未知的基因克隆后，怎样才能阐明该基因的

基因克隆后需要在烟草内验证功能

基因的克隆就是利用体外重组技术,将特定的基因和其它DNA顺序插入到载体分子中。基因克隆的主要目标是识别、分离特异基因并获得基因的完整的 全序列,确定染色体定位,阐明基因的生化功能,明确其对特定性状的遗传控制关系。通过几十年的努力由于植物发育,生理生化,分子遗传等学科的迅速发展,使 人们掌握了大量有关植物优良性状基因的生物学和遗传学知识,再运用先进的酶学和生物学技术已经克隆出了与植物抗病、抗虫、抗除草剂、抗逆,育性、高蛋白质 及与植物发育有关的许多基因。我们实验室对天麻抗真菌蛋白基因作了功能克隆的研究(舒群芳等,1995;舒群芳等,1997),为了克隆植物基因也探讨了 其它克隆方法,本文论述基因克隆的策略、方法及取得的一些进展。

1　功能克隆(functional Cloning)

功能克 隆就是根据性状的基本生化特性这一功能信息,在鉴定和已知基因的功能后克隆(Collis,1995)。其具体作法是:在纯化相应的编码蛋白后构建 cDNA文库或基因组文库,DNA文库中基因的筛选根据情况主要可用二种办法进行,(1)将纯化的蛋白质进行氨基酸测序,据此合成寡核苷酸探针从cDNA 库或基因组文库中筛选编码基因,(2)将相应的编码蛋白制成相应抗体探针,从cDNA入载体表达库中筛选相应克隆。功能克隆是一种经典的基因克隆策略,很 多基因的分离利用这种策略。

Hain等从葡萄中克隆了两个编码白藜芦醇合成的二苯乙烯合成酶基因(Vst1和Vst2),葡萄中抗菌化合 物白藜芦醇的存在,可以提高对灰质葡萄孢(Botrytis cinerce)的抗性,在烟草和其它一些植物中无二苯乙烯合成酶,因此克隆该基因经过转基因后,对有些植物产生对灰质葡萄孢的抗性很有意义(Hain 等,1985)。Kondo等1989年对编码水稻巯基蛋白酶抑制剂的基因组DNA做了克隆和序列分析(Kondo等,1989)。周兆斓等构建了水稻 cDNA文库,分离了编码水稻巯基蛋白酶抑制剂的cDNA(周兆斓等,1996)。植物蛋白酶抑制剂是一类天然的抗虫物质,它可抑制摄食害虫对蛋白质的消 化,使害虫因缺乏所需氨基酸而导致非正常发育或死亡。胡天华等人从烟草中分离出流行于我国的黄瓜花叶病毒(Cucumber Mosaic virus)(CMV),并克隆了编码该病毒外壳蛋白的cDNA基因(胡天华等,1989)。王春香等从感病的烟草叶片中分离纯化了马铃薯x病毒 (potato virus X, pvx),克隆了完整的马铃薯x病毒外壳蛋白基因,并将外壳蛋白基因转入马铃薯中,以期获得抗pvx病毒的栽培种马铃薯(王春香等,1991)。病毒外壳 蛋白(Coat protein cp)基因的成功克隆,可使转基因植物中产生病毒外壳蛋白基因介导的抗性(Coat Protein Mediated Resistance CPMR)或病毒CP-RNA介导的抗性。Van kan 报道从真菌中成功的克隆出无毒基因Avr9,可直接利用此基因介导广谱高效的基因工程植物(Van Kan等,1991)。我们1995年构建了天麻cDNA文库,制备抗体探针成功地分离了编码天麻抗真菌蛋白基因的cDNA克隆,为抗真菌基因在农业、医 药等方面的应用打下了基础(舒群芳等,1995;舒群芳等,1997)。功能克隆的特点是用基因表达的产物蛋白质来克隆基因、虽然某一性状的编码基因是未 知的。如果对其生理生化及代谢途径研究的比较清楚,就可以分离和纯化控制该性状的蛋白质。因此功能克隆的关键是分离出一个纯度很高的蛋白质。只要有一个纯 的蛋白质,得到十分特异的探针,这一策略是行之有效的。采用功能克隆方法虽然已经克隆了很多基因,但由于绝大多数基因的产物目前还不知道。所以大多数基因 难以用这一经典的方法来克隆。随着分子生物学技术的发展,一条新的基因克隆策略逐渐形成,这就是定位克隆。

2　定位克隆(Positional cloning)

根据遗传连锁分析,染色体步移将基因定位到染色体的一个具体位置上后不断缩小筛选区域进而克隆该基因,研究该基因的功能或抗性的生化机制,这样一种策略 叫定位克隆(Monaco,1994)。连锁分析即通过基因与DNA标记之间的重组系数来估计这两者之间的距离,若某种性状的基因与DNA标记在子代不分 离,即有连锁在一起的趋势。根据这一原理可将与已知的某一DNA标记连锁的基因在染色体上定位。由于连锁分析需要依赖特定的基因作为连锁标记,即标记基因 与待研基因之间存在连锁关系,而满足与待研基因相连锁的基因实在太少,所以连锁分析对克隆大多数基因存在着一定的困难。RFLP的出现使多态性基因标记存 在于整个基因组内,解决了连锁分析中难以克服的困难。

1980年Wyman等科学家首次建立了限制酶切片段长度多态性RFLP (restriction fragment length polymorphism),使对任何一种表型相关的基因的定位成为可能。限制酶切片段长度多态性是用限制性内切酶切割后产生的DNA片段长度的多态性呈 孟德尔式遗传,是存在于全基因组的独特的多态标记,RFLP使基因定位变得易行(Wyman等,1980)。目前定位克隆一般是用RFLP等分子标记制作 遗传图谱,寻找与待测基因连锁的RFLP标记,获得基因在染色体上的定位然后克隆基因。所以RFLP和后来发展起来的RAPD技术的建立,可将待测基因相 对准确地定位,利用已知的基因可分离与之连锁的未知基因。其基本程序是构建一个基因组文库、用已知的A基因为探针,从基因组文库中筛选出与其有同源序列的 a克隆,再用a克隆为探针从基因组文库中筛选出与a克隆有同源序列的b克隆,然后以此类推最后筛选出未知基因并把它分离出来。目前已在番茄、烟草、大麦、 水稻、大豆、玉米等植物中发现了与抗病基因紧密连锁的RFLP标记并构建了遗传图谱(Figdore等,1988;Heun等,1991;Smith, 1991;Diers等,1992)。用这种方法已分别克隆到拟南芥菜、番茄、水稻等植物中的有关抗病基因(Martin等,1993;Bent等, 1994;Mindrinos等,1994;Wenyuan等,1995) 。Martin等1993年最早用定位克隆技术克隆出番茄pto基因,pto基因负责对带有无毒基因Avrpto的细菌,丁香假单胞菌 (pseudomonas syringae pv)菌株的抗性,Pto基因导入感病番茄后转基因植株增强了对病原菌的抗性(Martin等,1993)。Wenyuan等1995年用这一技术克隆了 水稻Xa21基因,Xa21基因对真菌Xanthomonas oryzae pv oryzae (Xoo)具有抗性(Wenyuan等,1995)。

3　转座子标记法(transposon tagging)

转座子是可从 一个基因位置转移到另一位置的DNA片段。在转座过程中原来位置的DNA片段(转座子)并未消失,发生转移的只是转座子的拷贝、基因发生转座可引起插入突 变使插入位置的基因失活并诱导产生突变型或在插入位置上出现新的编码基因。通过转座子上的标记基因(如抗药性等)就可检测出突变基因的位置和克隆出突变基 因来。转座子标记法是把转座子作为基因定位的标记和通过转座子在染色体上的插入和嵌合来克隆基因(Fedoroff等,1984;Jones等, 1994)。

利用转座子克隆植物基因的操作步骤主要应是以下几方面:(1) 把已分离得到的转座子与选择标记构建成含转座子的质粒载体。(2) 把转座子导入目标植物。(3) 利用Southern杂交等技术检测转座子是否从载体质粒中转座到目标植物基因组中,这是转座子定位和分离目标基因所不可缺少的。(4) 转座子插入突变的鉴定及其分离(Ellis等,1992)。通常用于克隆植物基因的转座子有玉米的Ac. Mu, Smp和Ds等。Ac含有编码转座酶的基因,能够自主的转座,Ds不含转座酶所以不能自主的转座,但Ds-Ac系统因Ac为Ds提供了转座酶就可以自主的 转座了。用转座子标记法进行植物基因的分离,首要的是把Ac等转座子转化到要进行基因克隆的植物中,目前多数是利用土壤农杆菌介导的转化系统把转座子导入 目标植物中(Keller等,1993;Bancroft等,1993)。目前已在玉米、烟草、番茄、亚麻等植物中克隆出抗性基因(Johal和 Briggs,1992;Whitham等,1994;Jones等,1994;Gregory等,1995)。Johal和Brigge分离出抗灰色长 蠕孢(Helminth osporium carbonum)1号小种玉米的HMI特异真菌抗性基因。该基因存在于玉米的抗性品种中,能够分解长蠕孢1号小种产生的对玉米具特异致病性的HC毒素, 该基因编码HC毒素脱毒酶可使植物具有抗病性(Johal和Briggs,1992)。和转座子标记法的原理相似的还有T-DNA标记法,两者都是由于一 段基因的插入导致染色体结构发生变化产生突变体,而T-DNA标记法产生的突变是由于T-DNA插入导致的。Kenneth等利用T-DNA插入标记培育 出拟南芥矮化突变体(Kenneth等,1989)。

4　人工合成并克隆基因

蜘蛛毒素是一种小肽,它只有37个氨基酸,体外实 验表明它能杀死多种对农作物有害的昆虫,蒋红等1995年根据蜘蛛毒素的氨基酸序列,采用植物偏爱密码子、人工合成并克隆了此肽的基因(蒋红等, 1995)。Adang 1995年人工合成了苏云金杆菌毒蛋白(Bacillus thuringiensis insecticidal crystal protein)基因(Adang等,1995)。

5　表型克隆(phenotype cloning)

1995年Jonsson和Weissman提出表型克隆概念(Jonsson和Weissman,1995),有些植物目前即不了解它的基因产物,也没 有对它们进行基因定位,但已知植物在表型上存在差异,利用表型差异或组织器官特异表达产生的差异来克隆植物基因就是表型克隆。San等用表型差异从拟南芥 中克隆出赤霉素合成酶基因(Sun等,1992)。表型克隆在策略上试图将表型与基因结构或基因表达的特征联系起来,从而分离特定表型相关基因,力求不必 事先知道基因的生化功能或图谱定位，根据基因的表达效应就直接分离该基因(Brown,1994)。

6　mRNA差异显示(mRNA differential display)

1993年Liang和Averboukh 等科学家提出了mRNA差异显示(mRNA DD, mRNA differential display)的方案(Liang等,1993)。这一方案的依据是在高等真核生物中所有的生命过程和病理变化,不论是由单基因控制的还是由多基因控制 的,最终都是通过基因表达的质或量的差异而体现出来。研究基因表达差异,研究两基因组差异表达基因的分离,为克隆复杂性状相关基因开辟了重要的途径。该方 案可以检测、分离出全长任何部分有突变的mRNA,其基本程序是:(1)提取两种细胞的mRNA,反转录后成为2种cDNA。(2) 以一定的引物作随机聚合酶链反应。(3) 通过扩增产物的电泳分析,分离出不同样品间的差异条带。(4)将差异DNA做成探针。(5) 在cDNA文库或基因组文库中筛选基因并作功能分析(Baeur等,1993)。Liang和Pardee又建立了mRNA差别显示PCR方法 (Liang和Pardee,1992),该方法可以同时分析几个样品间基因的表达,检测灵敏度高,PCR扩增后,一些表达量很低的mRNA也能被检测出 来,应用PCR及DNA测序，两种技术简单易行,目前已被成功地用来分离小麦热激蛋白基因(Joshi等,1996)和水稻蔗糖调节基因(Tseng等, 1995)等。

7　减法杂交(Subtractive hybridization)

Lee等1991年提出减法杂交技术 (Lee等,1991),植物在生长发育过程中不同组织或同一组织的不同发育阶段,由于基因特异性的表达,其mRNA表现不同,这样从表达特异基因的组织 中提取 mRNA,反转录为cDNA,从无特异基因表达的组织中提取mRNA,两者杂交,在表达特异基因的组织和无特异基因表达的组织中均表达的基因产物形成杂交 分子,而特异mRNA转录的cDNA仍保持单链状态,把这种单链cDNA分离出来即为差异表达的基因,Chong等用此技术克隆了小麦春化相关基因 (Chong等,1994)。

8　PCR扩增克隆

这是一种参考已知基因的序列克隆基因的方法。目前已经知道了很多植物基因的序 列,当克隆类似基因时可先从Gene bank库中找到有关基因序列,用PCR方法克隆不同植物的基因。基本方法是根据已知基因的序列设计并合成一对引物,从植物中提取DNA进行PCR扩增, 扩增的片段纯化后连接到合适的载体上,用酶切分析和序列分析检测重组子,并与已知基因序列进行比较,如目前已在玉米、水稻、向日葵、巴西豆等植物中分离出 富含甲硫氨酸的蛋白及其编码基因,根据Masumura等(1989)发表的10KD水稻醇溶蛋白基因序列合成一对引物,王广立等克隆了水稻10KD醇溶 蛋白基因(王广立等,1994)。

9　依据序列同源性克隆基因

生物的种、属之间编码基因序列的同源性高于非编码区的序列。此方 法的基本作法是在其它种属的同源基因被克隆的前提下,构建cDNA文库或基因组文库,然后以已知的基因序列为探针来筛选目的克隆。马德钦等根据文献报道的 甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因的序列作了菠菜甜菜碱醛脱氢酶基因的克隆和序列分析(马德钦等,1996)。

综上所述,可见发现和克隆基 因的过程是艰巨和富有收获的,几十年来各国科学家在基因克隆这一最激动人心的生物高技术领域内走过了艰难而又曲折的历程,从而创造和发展了上述种种植物基 因克隆的方法,使人类在认识自然、掌握自然的道路上又前进了一步。前辈所创造的成就和技术无疑为我们成功地克隆植物基因提供了快捷和高效的途径。利用已知 序列克隆基因,用同种或同属的已知的同源序列筛选基因都比较容易,适合于克隆那些研究较晚的许多重要农作物的基因。获得极纯的蛋白质是功能克隆的关键,随 着蛋白质纯化技术的提高,功能克隆将发挥它的潜在作用。随着植物遗传图谱上基因定位基础研究工作的提高,定位克隆将发挥其巨大的作用。

人教版七年级上册生物基础训练答案

《知识与能力训练•生物学》七年级上册参考答案

第一单元 生物和生物圈

第一章 认识生物

第一节 生物的特征

基础练习

1．D 2．B 3．C 4．A 5．B 6．D 7．A 8．B 9．B 10．B

能力提高

11．C 12．C 13.（1）生长与发育现象。 （2）生殖现象。 （3）遗传现象。 （4）变异现象。 （5）对外界刺激作出反应。

14.（1）生物能生长和繁殖。 （2）生物的生活需要营养。 （3）生物能对外界的刺激作出反应。

15．生物有：老树、昏鸦、瘦马、人； 非生物有：小桥、流水、人家、古道、西风、夕阳、天涯。

拓展练习

16．是生物。证据是能够吸收人们排除的二氧化碳，利用阳光，使自身产生大量营养物质并且排出氧气，净化太空飞船中的空气。它还能利用一分为二的方式进行繁殖，一昼夜产生

2～3代。

第二节 调查周边环境中的生物

基础练习

1．A 2．A 3．B 4．B 5．C 6．D 7．A 8．B 9．A 10．A

能力提高

11．D 12．C 13．A—b， B—c， C—a

14.（1）植物：银杏树、海带、白菜； 动物：鲫鱼、奶牛、蚂蚁； 其他生物：木耳、大肠杆菌。 （2）水生生物：海带、鲫鱼； 陆生生物：银杏树、木耳、奶牛、蚂蚁、白菜、大肠杆菌。 15．答案提示：近视率=近视人数÷班级人数×100%

拓展练习

16．（1）调查目的：调查清楚宠物在人们生活中的作用及如何防止宠物向人类传播疾病。

（2）调查方式：采用访谈法、查阅资料等。

（3）调查对象：饲养的宠物。

（4）调查范围：所有的宠物。

（5）调查方案：①制订调查计划；

③设计合理的调查路线；

⑤归类、整理分析。

第二章 了解生物圈

第一节 生物与环境的关系

基础练习

1．D 2．A 3．B 4．A 5．C 6．A 7．D 8．A 9．D 10．C

能力提高

11．A 12．D 13.(1) — D， （2）—

B， （3）— A，

（4）— C

14．开放性试题，回答正确即可。要点：人类对野生动物滥捕滥杀，造成某些动物种类和数量减少，最终会破坏生态平衡。

15．作出假设：鼠妇适于生活在阴暗的环境中，光会影响鼠妇的生活。（合理即可）

设计方案：(2)明亮 阴暗 实验结论：光 阴暗 光照

拓展练习

16.(1)B 因为B耳小、短，热量不易散失。 (2)生存环境

(3)减少甚至灭绝。 (4)植树造林，减少废气排放（开发绿色能源等）。

第二节 生物与环境组成生态系统

基础练习

1．D 2．C 3．B 4．D 5．D 6．B 7．B 8．D 9．C 10．C

能力提高

11．C 12．B 13.（1）分解者 （2）太阳能（或太阳、阳光） （3）不正确。因为生产者的主要特点是能够制造有机物，而人不能。

14.（1）湿润 （2）土壤湿度（或湿润土与干土）。 （3）光、空气、温度（任答两个即可，或答其他两个合理答案亦可）。 （4）分解

15.（1）5 草→鼠→蛇→鹰。 （2）生产者 消费者 分解者 非生物部分。

（3）草 鹰 （4）在短期内增加。

拓展练习：

16.（1）浮游藻类是生产者；浮游动物、鱼、虾、贝、鲸等动物是消费者；细菌是分解者。

（2）赤潮生物大量消耗海水的溶解氧；藻类还会产生一些毒素，动物摄食这些藻类后，其毒素会积聚在动物体内。这些都会危及动物生存。

（3）藻类毒素通过食物链不断积累（富集），体型越大的鱼类，越位于食物链的后端,积聚的毒素浓度越高（或在同种鱼类中，鱼体越大，生活时间越长，摄食量越大，积聚的毒素浓度越高）。

第三节 生物圈是最大的生态系统

基础练习

1．C 2．A 3．B 4．D 5．D 6．A 7．D 8．D 9．A 10．D

能力提高

11．生物圈 12．森林 湿地 13．(1)—③， (2)—①， (3)—②， (4)—⑥， (5)—④， (6)—⑤

拓展练习

14.（1）乱砍伐树木，森林大面积消失； （2）过度放牧，草原沙漠化； （3）河流、湖泊污染，出现“赤潮”等。

第一单元测验题答案

一、选择题

1．D 2．B 3．D 4．D 5．B 6．D 7．D 8．C 9．D 10．C

11．D 12．A 13．B 14．D 15．D 16．B 17．B 18．B 19．C 20．A

21．D 22．B 23．C 24．B 25．B 26．B 27．C 28．A 29．A 30．B

31．C 32．A 33．D 34．A

二、简答或填空题

35．（1）生长发育 （2）繁殖 （3）应激性

36．× √ √

37．（1）草莓 （2）杨桃 （3）杨梅

38．调查目的 调查对象 调查方案 抽样调查 记录 整理 分析

39．(1)ABCDEKL (2) ACDE BKL

40．(1)对照（对比） (2)A (3)遵循生物钟，少熬夜，避免造成对身体不必要的伤害。

41.（1）中午 （2）实验缺乏对照。

42．（1）1 （2）水、空气 （3）根部不能进行呼吸作用。 （4）样本(或大蒜幼苗)数量少。

43．①× ②√ ③× ④× ⑤×

44．（1）生产者 消费者 （2）调节

45．（1）3 食物网 (2)草→鼠→鹰 (3)鹰 (4)失去自我调节能力。

第二单元 生物体的结构层次

第一章 细胞是生命活动的基本单位

第一节 练习使用显微镜

基础练习

1.见课本37页 图2-1 2．C 3．C 4．D 5．D 6．C 7．C 8．A 9．A 10．C

能力提高

11.（1）物镜 目镜 反光镜 光圈 （2）粗准焦螺旋 细准焦螺旋

12.（1）A

（2）C （3）A 13．C

14．D 15．2 16

拓展练习

16．左上方 右下方 pbdq 17．污点 气泡 18．顺

第二节 植物细胞

基础练习

1．D 2．B 3．B 4．B 5．B 6．D 7．C 8．C 9．C 10．B

能力提高

11．透明 12．切片、涂片、装片 13．载玻片 盖玻片 14．D 15．B

16．④②③⑤①

拓展练习

17．见课本45页图2-2

第三节 动物细胞

基础练习

1．C 2．C 3．B 4．A 5．A 6．C

能力提高

7．生理盐水 内壁 载玻片 生理盐水 盖玻片 气泡 碘液 显微镜

8．（1）乙 （2）[1]细胞壁 （3）[2]细胞膜 （4）[4]细胞核 (5）[5]液泡

9．清洁口腔，减少杂质。

保持口腔上皮细胞的生活状态，防止口腔上皮细胞变形或破裂。

拓展练习

10．（1）乙 （2）①甲， 重新盖盖玻片，注意用镊子夹起盖玻片，使它一边先接触载玻片上的水滴，然后缓缓放下。避免产生气泡。 ②丙， 用洁净的纱布把载玻片和盖玻片擦拭干净。 ③丁，重新盖盖玻片，之前注意用牙签在载玻片上的生理盐水中反复蘸几下，使口腔上皮细胞分散开来。

第四节 细胞的生活

基础练习

1．B 2．B 3．D 4．C 5．C 6．A 7．D 8．B 9．D 10．D

能力提高

11．叶绿体 线粒体 12.光能 化学能 有机物 有机物 化学能

13．D 14．A 15．线粒体为细胞的生命活动提供能量。生命活动旺盛的部位，细胞内的线粒体多，提供的能量就多，说明细胞的结构与其功能是相适应的。

拓展练习

16.（1）3

（2）B

A C B （3）小羊多莉的遗传物质主要来自于B“妈妈”。

（4）遗传物质主要存在于细胞核中（细胞核控制生物的发育和遗传）。

第二章 细胞怎样构成生物体

第一节 细胞通过分裂产生新细胞

基础练习

1．C 2．D 3．D 4．D 5．B 6．A 7．D 8．D 9．C 10．A

能力提高

11．C 12．A

13.(1)生长 分裂 （2）染色体

拓展练习

14.(1)核酸 蛋白质 (2) 染色体、DNA、基因 (3) 相同 复制

第二节 动物体的结构层次

基础练习

1．C 2．D 3．A 4．C 5．A 6．B 7．D 8．D 9．C 10．B

能力提高

11．C 12．A 13.（1）分裂 数目 （2）生长 体积 （3）分化 组织

拓展练习

14.(1)分裂 分化 (2) 神经 结缔 (3) 器官 系统

第三节 植物体的结构层次

基础练习

1．C 2．A 3．B 4．C 5．D 6．C 7．C 8．C 9．B 10．B

能力提高

11．C 12．B 13.(1) 保护 （2）营养 （3）输导 （4）器官

拓展练习

14.(1)细胞液 液泡 (2) 保护 营养 (3) 输导 （4）组织 器官

第四节 单细胞生物

基础练习

1．D 2．C 3．C 4．A 5．A 6．B 7．A 8．B 9．D 10．A

能力提高

11．D 12．B 13．B 14.（1）[7]纤毛 （2）[9]口沟 [10]食物泡 （3）[8]表膜

（4）[6]胞肛

拓展练习

15．提示：（1）为什么培养液表层草履虫数量最多？

（2）表层水温比底层高，表层水中含氧量多，表层光照充足，表层食物多……

（3）方案需针对假设而定。如设置不同的温度环境，观察什么样的温度条件更适合草履虫生活。

第二单元测验题答案

一、选择题

1．B

2．B 3．C 4．C 5．A 6．B

7．C 8．C 9．D 10．B

11．D 12．C 13．A 14．C 15．C 16．C 17．C 18．B 19．D 20．B

21．A 22．D 23．D 24．B 25．D 26．C 27．A 28．D 29．C 30．B

31．D 32．A 33．C 34．A 35．C 36．C 37．D

二、简答或填空题

38．（1）[2]细胞膜 [4]细胞核 [6]细胞质 （2）[1]细胞壁 [3]叶绿体 [5]液泡

39．（1）细胞壁 （2）细胞膜 （3）细胞质 （4）细胞核 （5）液泡

40．（1）细胞核 （2）DNA 蛋白质 DNA （3）基因 （4）D

41.（1）基因 （2）染色体 细胞膜

42．(1)②→③→① （2）细胞质 线粒体 （3）BAC

43．（1）分裂 分化 组织 （2）甲

44．（1）表皮 保护 （2）输导

导管 筛管 叶脉 （3）叶肉

营养 （4）器官

45．（1）5 5（2）酵母菌 草履虫 衣藻 眼虫 变形虫 （3）一个细胞 单细胞生物 放大镜 （4）水 其他生物体上

第三单元 生物圈中的绿色植物

第一章 生物圈中有哪些绿色植物

第一节 藻类、苔藓和蕨类植物

基础练习

1．D 2．D 3．B 4．A

5．D 6．C 7．D

8．D 9．D

10．C

能力提高

11．A 12．B 13．B 14．叶 茎 根 蕨类 孢子

拓展练习

15.(1)洗涤剂是否影响种子的萌发及生长？ (2)生长受到抑制 (3)对照

第二节 种子植物

基础练习

1．B 2．C 3．B 4．B 5．C 6．B 7．A 8．B 9．B 10．B

能力提高

11．D 12．A 13.(1)A

(2)CBAD 14．种子植物 裸子植物

被子植物 果皮

裸露 绿色开花植物 15．被子 藻类

拓展练习

16.(1)E子叶 J胚乳 (2) 子叶 胚乳 (3) 胚乳变蓝色 淀粉

第二章 被子植物的一生

第一节 种子的萌发

基础练习

1．D 2．B 3．D 4．A 5．A 6．A 7．C 8．A 9．C 10．B

能力提高

11．A 12．C 13.(1)2号花盆的水应该适量 （2）光照对绿豆发芽没影响

14.（1）没有充足水分 没有充足空气 没有适宜温度 （2）胚不完整或死亡

15.（1）水分 （2）胚根 胚芽 胚轴 （3）根 胚芽

拓展练习

16.（1）种子萌发需要水 （2）探究种子萌发是否需要空气 （3）增加一个与B相同的装置，并在装置外罩上一个不透光的箱子。

第二节 植株的生长

基础练习

1．D 2．D 3．B 4．C 5．A 6．D 7．D 8．B 9．A 10．A

能力提高

11．A 12．B 13.(1)[2]分生区 [3]伸长区 （2）[1]根冠 [4]成熟区 增大和土壤接触面积 14.（1）[A]生长点 （2）芽轴 茎 （3）[E]芽原基

15.（1）蒸馏水中没有无机盐 （2）对照 （3）植物的生活需要无机盐

拓展练习

16．A

第三节 开花和结果

基础练习

1．A 2．A 3．A 4．C 5．A 6．D 7．B 8．C 9．D 10．B

能力提高

11．A 12．C 13．果皮 种皮 胚 14.（1）雄蕊 雌蕊 （2）[6]花药 传粉

（3）[3]子房 [11]胚珠 受精卵 15.（1）花粉 花粉管 （2）子房壁 （3）胚

（4）精子

拓展练习

16.猜想二：颜色有关

实验步骤及操作：蜂蜜，挂在树枝上。

需要记录的数据：蜜蜂数

第三单元（第一、二章）测验题答案

一、选择题

1．D 2．D 3．B 4．A 5．C 6．A 7．B 8．D 9．B 10．B

11．C 12．B 13．B 14．C 15．C 16．C 17．B 18．C 19．A 20．C

21．C 22．B 23．B 24．C 25．D 26．A 27．D 28．D 29．B 30．A

31．B 32．C 33．B 34．D 35．B 36．A 37．A 38．C 39．B 40．C

41．C 42．D

二、简答或填空题

43.（1）肾蕨 油松 向日葵 （2）孢子 （3）葫芦藓

44.（1）果皮 种子 果皮 果实 被子 （2）果实 种子 裸子

45.（1）①②④⑤ ⑦⑧⑨⑾ ④⑦ ②⑨ （2）⑤ ⑾ （3）⑩

46．（1）没有充足的空气 没有适宜的温度 （2）种子萌发需要充足的水分、充足的空气和适宜的温度。 （3）胚不完整（或死亡或处在休眠期）

47．（1）顶芽 侧芽 （2）[1]生长点 （3）[3]幼叶 [4]芽轴

48．（1）①④⑤ ② （2）传粉 （3）⑥ （4）嫁接

第三章 绿色植物与生物圈的水循环

基础练习

1．D 2．A 3．D 4．B 5．D 6．B 7．D 8．B 9．D 10．D

能力提高

11．C 12．C 13. (1)输导 营养 （2）栅栏组织叶绿体较多 （3）[5]叶脉 导管

（4）气孔 [7]保卫细胞 14.（1）D （2）A （3）B、C

C （4）下表皮上的气孔多于上表皮的气孔。 15.（1）原始海洋 （2）种子萌发需要一定的水分 （3）植物体的重要组成部分

不同 （4）促进生物圈的水循环。

（5）工业用水要加大循环使用力度；农业用水要改漫灌为滴灌溉；生活用水要节约等。

拓展练习

16.（1）蒸腾作用 白天，用干燥的密封塑料袋罩住一正常生长的带叶枝条放在光下，一段时间后发现塑料袋的内壁上出现了小水珠，证明水分以气体状态从植物体内散发到体外。（2）细胞壁薄，细胞质少，液泡大。 （3）使大气中的氧和二氧化碳的含量保持稳定

第四章 绿色植物是生物圈中有机物的制造者

基础练习

1．C 2．A 3．D 4．A 5．C 6．B 7．D 8．C 9．B 10．A

能力提高

11．C 12．D 13.(1)②⑦③⑥⑤④⑤① (2)要点：叶片见光部分产生淀粉，淀粉遇碘变蓝(或未见光部分没有产生淀粉，所以遇碘不变蓝) 14.（1）黄白色 （2）淀粉

无叶绿体 （3）光 光是光合作用的必要条件 15.（1）对照 （2）D （3）① 光（光照） ②叶绿体

拓展练习

16. 答案提示：将不透光而又不怕水浸的材料剪成“福”字，贴在正在生长的果实表面。

第五章 绿色植物与生物圈中的碳-氧平衡

第一节 光合作用吸收二氧化碳释放氧气

基础练习

1．B 2．A 3．D 4．B 5．B 6．C 7．A 8．D 9．C 10．D

能力提高

11．A 12．C 13．二氧化碳（和）水； 叶绿体 光 有机物（淀粉）（和） 氧气；化学能 有机物（淀粉） 14.（1）二氧化碳 （2）使植物叶片中的淀粉运走耗尽

（3）对照 （4）

15.（1）二氧化碳 有机物 （2）蒸腾 水蒸气

拓展练习

16. 答案提示：金鱼藻和光源的距离越近其产生的气泡数目越多；光照越强烈，光合作用越强。

第二节 绿色植物的呼吸作用

基础练习

1．B 2．C 3．A 4．B 5．A 6．D 7．D 8．C 9．B 10．A

能力提高

11．C 12．D 13．植物呼吸释放的气体是二氧化碳吗？ 变浑浊 气孔 光合

14.（1）氧气 （2）光合 对照实验 光 （3）蒸腾 木质部 （4）呼吸 二氧化碳

15.（1）吸收空气中的二氧化碳，排除干扰。 （2）C装置中的澄清石灰水变浑浊 (3)可以通过控制水流的速度来控制空气通入的速度。/可以收集气体。/防止外界的气体从右侧进入C装置等。（答出一点即可）

拓展练习

16.（1）呼吸作用

二氧化碳 光合作用 （2）蒸腾作用

(3)减弱

第六章 爱护植被，绿化祖国

基础练习

1．A 2．B 3．D 4．C 5．B 6．B 7．D 8．A 9．A 10．C

能力提高

11．C 12．A 13．0.145公顷 1/4 14．中华人民共和国森林法 中华人民共和国草原法 15.（1）降低大气温度、维持生物圈的碳氧平衡。 （2）光合 蒸腾

（3）植被的种类。

拓展练习

16.（1）破坏环境，乱砍滥伐树木，将使包括人类在内的地球上所有的生物都失去生存的家园。 （2）提示：①现在最流行的是驼峰；/ ②嘿，骆驼老弟，我们越来越像你了；/ ③敢问家在何方？/ ④在“沙球”上的生活。

第三单元（第三、四、五、六章）测验题答案

一、选择题

1．A 2．D 3．B 4．D 5．C 6．D 7．A 8．C 9．D 10．D

11．B 12．C 13．D 14．A 15．C 16．C 17．B 18．D 19．A 20．C

21．B 22．C 23．A 24．D 25．D 26．D 27．A 28．C 29．D 30．B

31．B 32．C 33．B 34．D 35．A 36．D 37．C 38．B 39．B 40．A

二、简答或填空题

41．（1）表皮 叶脉 叶肉 （2）气孔 保卫细胞 控制气孔的开闭 （3）叶绿体

光合作用 （4）导管 筛管 水分 无机盐 有机物

42．（1）叶绿体 氧气 （2）光 （3）合理密植

43．蒸腾作用 水（水分） 光合作用 呼吸作用

44．（1）人工辅助授粉 （2）合理密植 （3）根部尽量多带土，以保护幼根和根毛或去除部分叶片，减少蒸腾作用

45．（1）无机盐的吸收 （2）呼吸 土壤溶液浓度大于根毛细胞液浓度 呼吸作用消耗有机物 低温

46．（1）三（或3） （2）①甲组：阴暗、适宜的温度 乙组：光照充足、适宜的温度

②同样材料（同样多株韭苗或同样多株蒜苗） （3）甲组：变黄 乙组：变绿

47．光合作用（光合作用制造有机物；或光合作用的原料） 20℃ 使呼吸作用减弱，减少有机物消耗（或降低呼吸作用，减少有机物消耗）。

48．(1)蒸腾 (2)氧气 光合 (3)二氧化碳 呼吸

49．植物呼吸释放的气体是二氧化碳 变浑浊 气孔 光合

50．草原 荒漠 热带雨林 落叶阔叶林 常绿阔叶林 针叶林

期末综合评估试题答案

一、选择题

1．B 2．B 3．C 4．A 5．A 6．D 7．B 8．D 9．B 10．A

11．D 12．C 13．B 14．D 15．A 16．C 17．B 18．B 19．A 20．B

21．C 22．D 23．C 24．D 25．A 26．B 27．D 28．C 29．D 30．C

31．B 32．C 33．D 34．B 35．C 36．A 37．C 38．C 39．C 40．A

41．C 42．B 43．D 44．C 45．A 46．C 47．D 48．A 49．B 50．B

51．A 52．A 53．D

54．(1)—C (2)—A (3)—D (4)—E (5)—B (6)—G (7)—F

二、简答或填空题

55．（1）ABC （2）①②④ ③ （3）基因检测

56．（1）减少误差，使结果更准确真实可靠。 （2）墙角处、砖块下等潮湿 （3）1

有光和无光 （4）高温 低温 温度 （5）干燥 潮湿 水分 （6）把鼠妇放回适宜它们生存的环境中。 关爱生命，爱护动物。

57．绿色植物 较弱

58．（1）5 草→鼠→蛇→鹰 （2）捕食关系 食物网 物质和能量

（3）相对稳定 自动调节能力

59．(1) 甲 (2)[1]细胞膜 [2]细胞核 (3)[5]染色体 相同 （4）叶绿体

60．（1）受精卵 （2）细胞分裂 染色体 （3）细胞分化 （4）系统 （5）消化

61．（1）细胞分裂 细胞生长 细胞分化 （2）分化 （3）保护 营养

62．（1）水 [7]纤毛 （2）[9]口沟

[10]食物泡

（3）[8]表膜

（4）[1]收集管

[2]伸缩泡 （5）[6]胞肛 （6）叶绿体 消费者 （7）上 氧气

63．（1）松、银杏 裸子植物 （2）苹果、梨 保护种子、帮助种子传播

（3）胚 胚被破坏

64．（1）种子萌发需要充足的水分 （2）2 3 （3）没有适宜的空气

65．（1）控制变量法 （2）对照 （3）植物生长需要无机盐

66．（1）子房壁 珠被 卵细胞 胚珠 果实

种子 （2）①

⑤

67．（1）水分 无机盐 导管 （2）气孔 二氧化碳 （3）有机物 筛管

（4）气孔 蒸腾

68． (1)土壤中的无机盐被柳树吸收 (2)光照、二氧化碳和温度等(至少答出2条)

(3)光合作用的原料 蒸腾作用 降低植物体的温度，促进水分和无机盐的运输。

69． (1)氧气 二氧化碳 氧气 (2)植物在黑暗中不能进行光合作用，装置中的氧气被用尽，小白鼠由于缺氧而死亡； 延长 氧气

70．炎热、 湿润

群体遗传学的发展历程

群体遗传学最早起源于英国数学家哈迪和德国医学家温伯格于1908年提出的遗传平衡定律。以后，英国数学家费希尔、遗传学家霍尔丹(Haldane JBS)和美国遗传学家赖特(Wright S)等建立了群体遗传学的数学基础及相关计算方法，从而初步形成了群体遗传学理论体系，群体遗传学也逐步发展成为一门独立的学科。群体遗传学是研究生物群体的遗传结构和遗传结构变化规律的科学，它应用数学和统计学的原理和方法研究生物群体中基因频率和基因型频率的变化，以及影响这些变化的环境选择效应、遗传突变作用、迁移及遗传漂变等因素与遗传结构的关系，由此来探讨生物进化的机制并为育种工作提供理论基础。从某种意义上来说， 生物进化就是群体遗传结构持续变化和演变的过程， 因此群体遗传学理论在生物进化机制特别是种内进化机制的研究中有着重要作用。

在20世纪60年代以前，群体遗传学主要还只涉及到群体遗传结构短期的变化，这是由于人们的寿命与进化时间相比极为短暂，以至于没有办法探测经过长期进化后群体遗传的遗传变化或者基因的进化变异，只好简单地用短期变化的延续来推测长期进化的过程。而利用大分子序列特别是DNA序列变异来进行群体遗传学研究后，人们可以从数量上精确地推知群体的进化演变， 并可检验以往关于长期进化或遗传系统稳定性推论的可靠程度。同时， 对生物群体中同源大分子序列变异式样的研究也使人们开始重新审视达尔文的以“自然选择”为核心的生物进化学说。20世纪60年代末、70年代初，Kimura、King和Jukes相继提出了中性突变的随机漂变学说: 认为多数大分子的进化变异是选择性中性突变随机固定的结果。此后，分子进化的中性学说得到进一步完善，如Ohno关于复制在进化中的作用假说: 认为进化的发生主要是重复基因获得了新的功能，自然选择只不过是保持基因原有功能的机制；Britten甚至推断几乎所有的人类基因都来自于古老的复制事件。尽管中性学说也存在理论和实验方法的缺陷， 但是它为分子进化的非中性检测提供了必要的理论基础。“选择学说”和“中性进化学说”仍然是分子群体遗传学界讨论的焦点。

研究进展

于DNA序列变异检测手段的实验分子群体遗传学研究始于1983年， 以Kreitman发表的“黑腹果蝇的乙醇脱氢酶基因位点的核苷酸多态性”一文为标志。以植物为研究对象的实验分子群体遗传学论文最早发表于20世纪90年代初期， 但是由于当时DNA测序费用昂贵等原因， 植物分子群体遗传学最初发展比较缓慢， 随着DNA测序逐渐成为实验室常规的实验技术之一以及基于溯祖理论的各种计算机软件分析程序的开发和应用， 实验分子群体遗传学得到了迅速的发展， 相关研究论文逐年增多， 研究的植物对象主要集中在模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana (L.) Heynh.)及重要的农作物如玉米(Zea mays L.)、大麦(Hordeum vulgare L.)， 水稻(Orazy sativa L.)、高粱(Sorghum bicolor L.)、向日葵(Helianthus annuus L.)等上。其研究内容涵盖了群体遗传结构(同源DNA分化式样)、各种进化力量如突变， 重组，连锁不平衡、选择等对遗传结构的影响、群体内基因进化方式(中性或者适应性进化)、群体间的遗传分化及基因流等。同时， 通过对栽培物种与野生祖先种或野生近缘种的DNA多态性比较研究， 分子群体遗传学在研究作物驯化的遗传学原因及结果等也取得了重要的进展， 如作物驯化的遗传瓶颈， 人工选择对驯化基因核苷酸多态性的选择性清除(selective sweep)作用等等。

群体遗传学的研究基础是DNA序列变异。同源DNA序列的遗传分化程度是衡量群体遗传结构的主要指标， 其分化式样则是理解群体遗传结构产生和维持的进化内在驱动力诸如遗传突变、重组、基因转换的前提。随着DNA测序越来越快捷便利及分子生物学技术的飞速发展， 越来越多的全基因组序列或者基因序列的测序结果被发表， 基因在物种或群体中的DNA多态性式样也越来越多地被阐明。

植物中， 对拟南芥和玉米基因组的DNA多态性的调查最为系统，研究报道也较多。例如， Nordborg等对96个样本组成的拟南芥群体中的876个同源基因片段(0.48 Mbp)的序列单核苷酸多态性进行了调查， 共检测到17 000多个SNP， 大约平均每30 bp就存在1个SNP位点。而Schmid等的研究结果显示: 拟南芥基因组核甘酸多态性平均为0.007( W)。Tenaillon等对22个玉米植株的1号染色体上21个基因共14 420 bp序列的分析结果显示玉米具有较高的DNA多态性(1SNP/27.6 bp、 =0.0096)。Ching等研究显示: 36份玉米优系的18个基因位点的非编码区平均核苷酸多态性为1SNP/31 bp， 编码区平均为1SNP/124 bp， 位点缺矢和插入则主要出现在非编码区。此外， 其他物种如向日葵、马铃薯(Solanum tuberosum)、高粱、火矩松(Pinus taeda L.)、花旗松(Douglas fir)等中部分基因位点的DNA多态性也得到调查， 结果表明不同的物种的DNA多态性存在较大的差异。

请问一下生物计算机的原理？

生物计算机的原理是信息以波的形式传播，当波沿着蛋白质分子链传播时，会引起蛋白质分子链中单键、双键结构顺序的变化，开始计算。

其主要原材料是生物工程技术产生的蛋白质分子，并以此作为生物芯片。生物芯片比硅芯片上的电子元件要小很多，而且生物芯片本身具有天然独特的立体化结构，其密度要比平面型的硅集成电路高五个数量级。

生物计算机能够如同人脑那样进行思维、推理，能认识文字、图形，能理解人的语言，因而可以成为人们生活中最好的伙伴，担任各种工作，如可应用于通讯设备、卫星导航、工业控制领域，发挥它重要的作用。

美国贝尔实验室生物计算机部的物理学家们正在研制由芯片构成的人造耳朵和人造视网膜，这项技术的成功有望使聋盲人康复。

生物电脑的成熟应用还需要一段时间，但是科学家已研制出生物电脑的主要部件———生物芯片。美国明尼苏达州立大学已经研制成世界上第一个“分子电路”，由“分子导线”组成的显微电路只有目前计算机电路的千分之一。

扩展资料

科学家通过对生物组织体研究，发现组织体是由无数的细胞组成，细胞由水、盐、蛋白质和核酸等有机物组成，而有些有机物中的蛋白质分子像开关一样，具有“开”与“关”的功能。

因此，人类可以利用遗传工程技术，仿制出这种蛋白质分子，用来作为元件制成计算机。科学家把这种计算机叫做生物计算机。

生物计算机主要是以生物电子元件构建的计算机。它利用蛋白质有开关特性，用蛋白质分子作元件从而制成的生物芯片。

其性能是由元件与元件之间电流启闭的开关速度来决定的。用蛋白质制成的计算机芯片，它的一个存储点只有一个分子大小，所以它的存储容量可以达到普通计算机的十亿倍。

由蛋白质构成的集成电路，其大小只相当于硅片集成电路的十万分之一。而且运行速度更快，只有1×10^(-11)秒，大大超过人脑的思维速度。

参考资料来源：百度百科-生物计算机