2013屆高考生物一輪復(fù)習(xí) 第3講 從雜交育種到基因工程課件 新人教版

1、第3講從雜交育種到基因工程 知識(shí)點(diǎn)一雜交育種和誘變育種知識(shí)點(diǎn)一雜交育種和誘變育種答案：答案：選擇選擇培育培育基因重組基因重組雜交雜交F1自交自交獲得獲得F2長(zhǎng)長(zhǎng) 比一比：(1)雜交育種與雜種優(yōu)勢(shì)是一回事嗎？(2)誘變育種與雜交育種相比，最大的區(qū)別是什么？ 答案：(1)不是。兩者都是將兩個(gè)品種中的優(yōu)良性狀集中到一個(gè)親本上，但雜交育種培育成能穩(wěn)定遺傳的純合子，雜種優(yōu)勢(shì)主要是利用雜種F1的優(yōu)良性狀，并不要求遺傳學(xué)上的穩(wěn)定；(2)二者最大的區(qū)別在于誘變育種能創(chuàng)造出新基因。知識(shí)點(diǎn)二基因工程知識(shí)點(diǎn)二基因工程比一比：(1)DNA連接酶和DNA聚合酶有何不同？(2)運(yùn)載體和細(xì)胞膜上的載體相同嗎？ 答案：(1)

2、DNA連接酶是修復(fù)愈合DNA片段間單鏈上的缺口，使之形成磷酸二酯鍵。DNA聚合酶是DNA分子復(fù)制時(shí)，按模板鏈的要求，逐個(gè)把脫氧核苷酸連接起來，形成DNA的子鏈。(2)不同。運(yùn)載體是將外源基因?qū)胧荏w細(xì)胞的專門運(yùn)輸工具，常用的運(yùn)載體有質(zhì)粒、動(dòng)植物病毒、噬菌體等。位于細(xì)胞膜上的載體是蛋白質(zhì)，與控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞有關(guān)系。現(xiàn)代生物技術(shù)：凝膠電泳A在DNA樣本中加入一個(gè)或數(shù)個(gè)限制性核酸內(nèi)切酶。這些酶把DNA切成小片段。B凝膠塊一端有注入DNA樣本的小孔，方便注入樣本；注入DNA樣本后，對(duì)凝膠(相當(dāng)于固定溶液)施以電場(chǎng)。C片段遷移帶負(fù)電的DNA片段會(huì)朝正極遷移。片段越小，在凝膠中的遷移速度越快。因此小片段最

3、后會(huì)離加樣孔最遠(yuǎn)。DNA重組技術(shù)重組技術(shù)(基因工程基因工程)將人的生長(zhǎng)激素基因與質(zhì)粒(運(yùn)載體)重組并導(dǎo)入細(xì)菌中，重組質(zhì)粒大量克隆的同時(shí)，目的基因表達(dá)(如上圖合成了人的生長(zhǎng)激素)學(xué)習(xí)筆記：學(xué)習(xí)筆記：幾種常見育種方式的比較幾種常見育種方式的比較 雜交育種誘變育種單倍體育種多倍體育種基因工程育種原理基因重組基因突變?nèi)旧w變異染色體變異基因重組常用方式選育純種：雜交自交選優(yōu)自交選育雜種：雜交雜交種輻射誘變、激光誘變、空間誘變花藥離體培養(yǎng)，然后再使染色體數(shù)目加倍秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗轉(zhuǎn)基因(DNA重組)技術(shù)將目的基因?qū)肷矬w內(nèi)，培育新品種育種程序優(yōu)點(diǎn)使位于不同個(gè)體的優(yōu)良性狀集中到一個(gè)個(gè)體上操作簡(jiǎn)

4、便可以提高變異的頻率、加速育種進(jìn)程且大幅度地改良某些性狀明顯縮短育種年限所得品種為純合子器官巨大，提高產(chǎn)量和營(yíng)養(yǎng)成分打破物種界限，定向改變生物的性狀缺點(diǎn)育種時(shí)間長(zhǎng)不能克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙有利變異少，需大量處理實(shí)驗(yàn)材料(有很大盲目性)技術(shù)復(fù)雜且需與雜交育種配合只適用于植物，發(fā)育延遲，結(jié)實(shí)率低有可能引發(fā)生態(tài)危機(jī)應(yīng)用用純種高稈抗病小麥與矮稈不抗病小麥培育矮稈抗病小麥高產(chǎn)青霉菌用純種高稈抗病小麥與矮稈不抗病小麥快速培育矮稈抗病小麥三倍體無子西瓜、八倍體小黑麥轉(zhuǎn)基因“向日葵豆”、轉(zhuǎn)基因抗蟲棉1誘變育種與雜交育種相比，前者能產(chǎn)生前所未有的新基因，創(chuàng)造變異新類型；后者不能產(chǎn)生新基因，只是實(shí)現(xiàn)原有基因的重

5、新組合。2在所有育種方法中，最簡(jiǎn)捷、常規(guī)的育種方法雜交育種。3根據(jù)不同育種需求選擇不同的育種方法。(1)將兩親本的兩個(gè)不同優(yōu)良性狀集中于同一生物體上，可利用雜交育種，亦可利用單倍體育種。(2)要求快速育種，則運(yùn)用單倍體育種。(3)要求大幅度改良某一品種，使之出現(xiàn)前所未有的性狀，可利用誘變育種和雜交育種相結(jié)合的方法。(4)要求提高品種產(chǎn)量，提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量，可運(yùn)用多倍體育種。4隨著我國(guó)航天技術(shù)的日趨成熟，太空育種正在興起，有兩個(gè)優(yōu)勢(shì)：太空失重、真空狀態(tài)，將很多在地球重力場(chǎng)中無法完成的育種實(shí)驗(yàn)變?yōu)槿菀讓?shí)現(xiàn)的現(xiàn)實(shí)；太空高輻射環(huán)境為動(dòng)、植物、微生物發(fā)生基因突變提供良好條件！本考點(diǎn)單科試卷多以選擇題形式

6、出現(xiàn)，而理綜試卷多以非選擇題形式綜合考查各種育種的原理、方法及相互聯(lián)系，往往作為壓軸的高區(qū)分度試題拉開考生間距離，應(yīng)特別重視，防止丟分。 【典例1】下面為6種不同的育種方法。據(jù)圖回答下列問題。(1)圖中A至D方向所示的途徑表示_育種方式，這種方法屬常規(guī)育種，一般從F2代開始選種，這是因?yàn)開。ABC的途徑表示_育種方式，這兩種育種方式中后者的優(yōu)越性主要表現(xiàn)在_。(2)B常用的方法為_。(3)E方法所用的原理是_，所用的方法如_、_。育種時(shí)所需處理的種子應(yīng)是萌動(dòng)的(而非休眠的)種子，原因是_。(4)C、F過程最常用的藥劑是_，其作用的原理是_。(5)由G到H過程中涉及的生物技術(shù)有_和_。(6)KL

7、M這種育種方法的優(yōu)越性表現(xiàn)在_。答案(1)雜交從F2代開始發(fā)生性狀分離單倍體明顯縮短育種年限(2)花藥離體培養(yǎng)(3)基因突變X射線、紫外線、激光亞硝酸、硫酸二乙酯、秋水仙素(理化因素需各說出一項(xiàng))種子萌動(dòng)后進(jìn)行細(xì)胞分裂，DNA在復(fù)制過程中可能由于某種因素的影響發(fā)生基因突變(4)秋水仙素在細(xì)胞分裂時(shí)，抑制紡錘體形成，引起染色體數(shù)目加倍(5)基因工程(或DNA拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)或轉(zhuǎn)基因技術(shù))植物組織培養(yǎng)(6)克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙，大大擴(kuò)展了可用于雜交的親本組合范圍題后反思(1)雜交育種選育的時(shí)間是從F2代開始，原因是從F2開始發(fā)生性狀分離；選育后是否連續(xù)自交取決于所選優(yōu)良性狀是顯性還是

8、隱性。(2)基因工程技術(shù)應(yīng)用于育種有明顯的優(yōu)勢(shì)：能夠按照人們的意愿，定向改造生物的性狀，目的性強(qiáng)，如生產(chǎn)人的胰島素、干擾素、白蛋白的各種工程菌的構(gòu)建；打破了物種界限，克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙。(3)誘變育種大幅度改良生物性狀，這是優(yōu)點(diǎn)；能提高突變率，但突變的不定向性和一般有害的特性決定了在突變的個(gè)體中有害遠(yuǎn)多于有利，因而需要大量處理材料，工作量大，能否產(chǎn)生有價(jià)值的變異類型，不以人的意志為轉(zhuǎn)移，目的性差?！居?xùn)練1】(2012北京東城區(qū))將某種二倍體植物、兩個(gè)植株雜交，得到，將再做進(jìn)一步處理，如下圖所示。下列分析不正確的是()。一、操作工具1基因的“剪刀”限制性核酸內(nèi)切酶(簡(jiǎn)稱限制酶)(1)分布

9、：主要在微生物體內(nèi)。(2)特性：一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切點(diǎn)上切割DNA分子。基因工程的操作工具及基本步驟基因工程的操作工具及基本步驟 (3)實(shí)例：EcoR 限制酶能專一識(shí)別GAATTC序列，并在G和A之間將這段序列切開。(4)切割結(jié)果：產(chǎn)生兩個(gè)帶有黏性末端的DNA片段。(5)作用：基因工程中重要的切割工具。在微生物體內(nèi)能將外來的DNA切斷，對(duì)自己的DNA無損害。2基因的“針線”DNA連接酶(1)催化對(duì)象：兩個(gè)具有相同黏性末端的DNA片段。(2)催化位置：脫氧核糖與磷酸之間的缺口。(3)催化結(jié)果：形成重組DNA。3常用的運(yùn)載體質(zhì)粒(1)本質(zhì)：小型環(huán)狀DNA分子二、操作

10、步驟二、操作步驟提醒微生物常被用做受體細(xì)胞的原因是其具有繁殖快、代謝快、目的基因產(chǎn)物多的特點(diǎn)。動(dòng)物受體細(xì)胞一般選用受精卵，植物受體細(xì)胞可以是體細(xì)胞，但需與植物組織培養(yǎng)技術(shù)相結(jié)合。本考點(diǎn)必修內(nèi)容側(cè)重轉(zhuǎn)基因技術(shù)的基本操作、工具及安全性，深入考查基因工程的原理、過程及其應(yīng)用則是選修三的高考要求。從歷年高考命題來看，全國(guó)卷及各省市卷都有具體要求和較固定的命題模式(有的為必考，有的為選考)。復(fù)習(xí)時(shí)應(yīng)按本省市具體高考要求有的放矢的進(jìn)行復(fù)習(xí)和訓(xùn)練！【典例2】(2010全國(guó)，5)下列敘述符合基因工程概念的是()AB淋巴細(xì)胞與腫瘤細(xì)胞融合，雜交瘤細(xì)胞中含有B淋巴細(xì)胞中的抗體基因B將人的干擾素基因重組到質(zhì)粒后導(dǎo)入

11、大腸桿菌，獲得能產(chǎn)生人干擾素的菌株C用紫外線照射青霉菌，使其DNA發(fā)生改變，通過篩選獲得青霉素高產(chǎn)菌株D自然界中天然存在的噬菌體自行感染細(xì)菌后其DNA整合到細(xì)菌DNA上解析基因工程是在生物體外，通過對(duì)DNA分子進(jìn)行人工“剪切”和“拼接”，對(duì)生物的基因進(jìn)行改造和重新組合，然后導(dǎo)入受體細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行無性繁殖，使重組基因在受體細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，產(chǎn)生出人類所需要的基因產(chǎn)物。所以B為基因工程，而A為動(dòng)物細(xì)胞工程，C為誘變育種，D無人為因素不屬于基因工程。答案B【典例3】(2008江蘇生物，32)將動(dòng)物致病菌的抗原基因?qū)腭R鈴薯制成植物疫苗，飼喂轉(zhuǎn)基因馬鈴薯可使動(dòng)物獲得免疫力。以下是與植物疫苗制備過程相關(guān)的圖和表。

12、圖1轉(zhuǎn)基因操作流程圖圖圖2引物對(duì)與模板結(jié)合示意圖引物對(duì)與模板結(jié)合示意圖引物對(duì)AP1AACTGAAATGTAGCTATC P2TTAAGTCCATTACTCTAG引物對(duì)BS1GTCCGACTAGTGGCTGTG S2AGCTGGCGTTTAGCCTCG表表1引物對(duì)序列表引物對(duì)序列表限制酶Alu EcoR Pst Sma 切割位點(diǎn)AGCT TCGAGAATTC CTTAAGCTGCAG GACGTCCCCGGG GGGCCC表表2幾種限制酶識(shí)別序列及切割位點(diǎn)表幾種限制酶識(shí)別序列及切割位點(diǎn)表請(qǐng)根據(jù)以上圖表回答下列問題。(1)在采用常規(guī)PCR方法擴(kuò)增目的基因的過程中，使用的DNA聚合酶不同于一般生物體

13、內(nèi)的DNA聚合酶，其最主要的特點(diǎn)是_。(2)PCR過程中退火(復(fù)性)溫度必須根據(jù)引物的堿基數(shù)量和種類來設(shè)定。表1為根據(jù)模板設(shè)計(jì)的兩對(duì)引物序列，圖2為引物對(duì)與模板結(jié)合示意圖。請(qǐng)判斷哪一對(duì)引物可采用較高的退火溫度？_。(3)圖1步驟所用的DNA連接酶對(duì)所連接的DNA兩端堿基序列是否有專一性要求？_。(4)為將外源基因轉(zhuǎn)入馬鈴薯，圖1步驟轉(zhuǎn)基因所用的細(xì)菌B通常為_。(5)對(duì)符合設(shè)計(jì)要求的重組質(zhì)粒T進(jìn)行酶切。假設(shè)所用的酶均可將識(shí)別位點(diǎn)完全切開，請(qǐng)根據(jù)圖1中標(biāo)示的酶切位點(diǎn)和表2所列的識(shí)別序列，對(duì)以下酶切結(jié)果作出判斷。采用EcoR 和Pst 酶切，得到_種DNA片段。采用EcoR 和Sma 酶切得到_種D

14、NA片段。解析(1)PCR技術(shù)擴(kuò)增DNA時(shí)，首先要在80100 范圍內(nèi)使DNA解螺旋。高溫解決了打開DNA雙鏈問題。但又導(dǎo)致了DNA聚合酶失活的新問題。20世紀(jì)80年代，科學(xué)家從水生耐熱細(xì)菌Taq中分離到耐高溫的Taq DNA聚合酶，使體外DNA擴(kuò)增成為現(xiàn)實(shí)。(2)堿基A與T之間通過兩個(gè)氫鍵相連配對(duì)，堿基C與G之間通過3個(gè)氫鍵相連配對(duì)，DNA分子中堿基C與G的比例決定了DNA分子的耐高溫的程度。引物對(duì)B中C與G的比例明顯高于引物對(duì)A，因此，引物對(duì)B可采用較高的退火溫度。(3)DNA連接酶的作用部位是磷酸基團(tuán)與五碳糖之間的磷酸二酯鍵，對(duì)所連接的DNA兩端堿基序列沒有專一性要求。(4)將外源基因?qū)?/p>

15、入不同受體細(xì)胞時(shí)，所用的方法是不同的。對(duì)于動(dòng)物細(xì)胞常用顯微注射法，對(duì)于植物細(xì)胞最常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。(5)由圖1過程知，用EcoR 酶和Alu 酶切割抗原基因DNA片段會(huì)得到XY片段，由圖1過程可知，用EcoR 酶和Sma 酶切割質(zhì)粒產(chǎn)生MN片段。這樣形成的兩個(gè)DNA片段用DNA連接酶形成重組質(zhì)粒。其中X、M連接處是EcoR 酶切割位點(diǎn)，M、N之間還有一個(gè)Pst 酶切割位點(diǎn)，N和Y連接后，限制酶Alu 酶和Sma 酶將都不能識(shí)別并切割。如果用EcoR 酶和Pst 酶切割重組質(zhì)粒，將會(huì)在兩個(gè)切割位點(diǎn)切割產(chǎn)生2種DNA片段。但若用EcoR 酶和Sma 切割重組質(zhì)粒，由于只有一個(gè)切割位點(diǎn)，故只產(chǎn)生1種

16、DNA片段。答案(1)耐高溫(2)引物對(duì)B(3)否(4)農(nóng)桿菌 (5)21【訓(xùn)練2】(2010江蘇生物，18)下列關(guān)于轉(zhuǎn)基因植物的敘述，正確的是()A轉(zhuǎn)入到油菜的抗除草劑基因，可能通過花粉傳入環(huán)境中B轉(zhuǎn)抗蟲基因的植物，不會(huì)導(dǎo)致昆蟲群體抗性基因頻率增加C動(dòng)物的生長(zhǎng)激素基因轉(zhuǎn)入植物后不能表達(dá)D如轉(zhuǎn)基因植物的外源基因來源于自然界，則不存在安全性問題解析抗除草劑基因?qū)氲接筒说娜旧w后則可以通過花粉傳入環(huán)境中；轉(zhuǎn)抗蟲基因的植物可殺死無抗性昆蟲，對(duì)昆蟲的抗性具有選擇作用，所以會(huì)導(dǎo)致昆蟲群體抗性基因頻率增加；轉(zhuǎn)基因技術(shù)打破了生殖隔離，動(dòng)物的生長(zhǎng)激素基因轉(zhuǎn)入植物后可以表達(dá)；來源于自然界的目的基因?qū)胫参矬w后

17、，可能破壞原有的基因結(jié)構(gòu)，具有不確定性，外源基因也可能通過花粉傳播，使其他植物成為“超級(jí)植物”等，所以轉(zhuǎn)基因技術(shù)存在著安全性問題。答案A 各種育種的原理、方法及應(yīng)用各種育種的原理、方法及應(yīng)用 1(廣東生物)太空育種是指利用太空綜合因素如強(qiáng)輻射、微重力等，誘導(dǎo)由宇宙飛船攜帶的種子發(fā)生變異，然后進(jìn)行培育的一種育種方法。下列說法正確的是()。A太空育種產(chǎn)生的突變總是有益的B太空育種產(chǎn)生的性狀是定向的C太空育種培育的植物是地球上原本不存在的D太空育種與其他誘變方法在本質(zhì)上是一樣的解析太空育種與其他誘變育種的原理都是基因突變。答案D2(2010安徽卷)如圖所示，科研小組用60Co照射棉花種子。誘變當(dāng)代獲

18、得棕色(纖維顏色)新性狀，誘變代獲得低酚(棉酚含量)新性狀。已知棉花的纖維顏色由一對(duì)基因(A、a)控制，棉酚含量由另一對(duì)基因(B、b)控制，兩對(duì)基因獨(dú)立遺傳。(1)兩個(gè)新性狀中，棕色是_性狀，低酚是_性狀。(2)誘變當(dāng)代中，棕色、高酚的棉花植株基因型是_，白色、高酚的棉花植株基因型是_。(3)棕色棉抗蟲能力強(qiáng)，低酚棉產(chǎn)量高。為獲得抗蟲高產(chǎn)棉花新品種，研究人員將誘變I代中棕色、高酚植株自交。每株自交后代種植在一個(gè)單獨(dú)的區(qū)域，從_的區(qū)域中得到純合棕色、高酚植株。請(qǐng)你利用該純合體作為一個(gè)親本，再?gòu)恼T變代中選擇另一個(gè)親本，設(shè)計(jì)一方案，盡快選育出抗蟲高產(chǎn)(棕色、低酚)的純合棉花新品種(用遺傳圖解和必要的

19、文字表示)。解析本題考查有關(guān)遺傳、變異、育種及細(xì)胞工程相關(guān)知識(shí)。親代棕色、高酚自交后代是棕色、高酚，白色、高酚，因此棕色是顯性，親代白色、高酚自交后代是白色、低酚，白色、高酚，因此低酚是隱性。誘變當(dāng)代中，棕色、高酚的棉花植株的基因型是AaBB，白色高酚的棉花植株基因型是aaBb，純合子后代不發(fā)生性狀分離，因此應(yīng)從不發(fā)生性狀分離(或全為棕色棉或沒有出現(xiàn)白色棉)的區(qū)域中選擇出純合棕色、高酚植株。育種時(shí)間短應(yīng)選擇單倍體育種方案。答案(1)顯性隱性(2)AaBBaaBb(3)不發(fā)生性狀分離(或全為棕色棉，或沒有出現(xiàn)白色棉)3(2010四川卷)回答下列、兩個(gè)小題。.為提高小麥的抗旱性，有人將大麥的抗旱基因(HVA)導(dǎo)入小麥，篩選出HVA基因成功整合到染色體上的高抗旱性T植株(假定HVA基因都能正常表達(dá))。(1)某T植株體細(xì)胞含一個(gè)HVA基因。讓該植株自交，在所得種子中，種皮含HVA基因的種子所占比例為_，胚含HVA基因的種子所占比例為_。(2)某些T植株體細(xì)胞含兩個(gè)HVA基因，這兩個(gè)基因在染色體上的整合情況有下圖所示的三種類型(黑點(diǎn)表示HVA基因的整合位點(diǎn))。將T植株與非轉(zhuǎn)基因小麥雜交：若子代高抗旱性植株所占的比例為50%，則兩個(gè)HVA基因的整合位點(diǎn)屬于圖_類型；若子代高抗旱性植株所占的比例為100%，則兩個(gè)HVA基因的整合位點(diǎn)屬于圖_類型。讓圖C所示類型的T植株自交，子代中高抗