高考生物一轮复习课件：必修2 12从杂交育种到基因工程（人教新课标）

欢迎进入生物课堂 一 杂交育种与诱变育种 基因重组 基因突变 具有不同优良性状 F1连续自交 基因突变 改良作物品质 农作物和微生物 二 基因工程1 基本工具 1 基因的剪刀是 2 基因的针线是 3 常用的运载体有 限制性核酸内切酶 DNA连接酶 质粒 噬菌体和动植物病毒等 2 操作步骤 1 写出基因工程的四个步骤 2 第二步的操作用到什么工具 提取目的基因 目的基因与运载体结合 将目的基因导入受体细胞 目的基因的表达与检测 限制酶和DNA连接酶 3 怎样确认目的基因已被导入受体细胞 若受体细胞表现出运载体 标记基因 所控制的性状 说明目的基因已被导入受体细胞 3 应用 1 作物育种 利用基因工程 获得高产 稳产和具有优良品质的农作物 培育出具有各种的作物新品种 如 2 药物研制 利用基因工程 培育转基因生物 利用转基因生物生产出各种高质量 低成本的药品 如 乙肝疫苗等 3 环境保护 如利用降解有毒有害的化合物 吸收环境中的重金属 分解泄漏的石油 处理工业废水等 抗逆性 抗虫棉 胰岛素 干扰素 转基因细菌 4 转基因生物和转基因食品的安全性2001年5月 我国国务院公布了 农业转基因生物安全管理条例 对农业转基因生物的 生产和加工 经营和进出口等作了具体规定 研究和试验 做一题 例1 通过DNA重组技术使原有基因得以改造的动物称为转基因动物 运用这一技术可使羊奶中含有人体蛋白质 下图表示了这一技术的基本过程 在该过程中所用的基因 剪刀 能识别的序列和切点是 G GATCC 请回答 1 从羊染色体中 剪下 羊蛋白质基因的酶是 人体蛋白质基因 插入 后连接在羊体细胞染色体中需要的酶是 2 人体蛋白质基因之所以能 插入 到羊的染色体内 原因是 3 将人体蛋白质基因导入羊体内并成功地表达 使羊产生新的性状 这种变异属于 这里 成功地表达 的含义是 4 你认为此类羊产生的奶安全可靠吗 理由是什么 解析 本题主要考查基因工程的一般步骤 操作工具 应用以及转基因技术的安全性等知识 1 基因工程的基本操作中用到的工具酶是限制性核酸内切酶 DNA连接酶 2 不同生物的DNA分子的化学组成和空间结构相同 即都具有相同的物质基础和结构基础 3 人体蛋白质基因导入羊体内并成功地表达 使羊产生新的性状 这是将一种基因导入另一种生物 变异类型属于基因重组 目的基因成功表达的含义是人体蛋白质基因在羊体细胞内通过转录 翻译两个过程控制合成人体蛋白质 4 为开放性的题目 但要注意回答的理由要与观点相对应 答案 1 限制性核酸内切酶DNA连接酶 2 人和羊DNA分子的空间结构 化学组成相同 有互补的碱基序列 答出其中一点即可 3 基因重组人体蛋白质基因在羊体细胞内控制合成人体蛋白质 4 安全 因为目的基因导入受体细胞后没有改变 控制合成的人体蛋白质成分没有改变 或不安全 因为目的基因导入受体细胞后 可能由于羊细胞中某些成分的影响 合成的蛋白质成分可能发生一定的改变 链一串 有关基因工程中的几个问题归纳 1 限制性核酸内切酶和DNA连接酶的作用部位都是脱氧核苷酸之间形成的磷酸二酯键 不是氢键 只是一个切开 一个连接 2 限制性核酸内切酶在第一步和第二步操作中都用到 且要求同一种酶 目的是产生相同的黏性末端 第二步中两种工具酶都用到 3 DNA酶即DNA水解酶 是将DNA水解的酶 DNA聚合酶是在DNA复制过程中 催化形成新DNA分子的酶 是将单个游离的脱氧核苷酸加到DNA片段上 需要模板 但DNA连接酶是将两个DNA片段的两个缺口同时连接 不需要模板 DNA聚合酶和DNA连接酶作用的化学键相同 都是磷酸二酯键 4 质粒是最常用的运载体 不要把质粒同运载体等同 除此之外 噬菌体和动植物病毒也可作为运载体 运载体的化学本质为DNA 其基本单位为脱氧核苷酸 5 原核生物基因 如抗虫基因来自苏云金芽孢杆菌 可为真核生物 如棉花 提供目的基因 6 基因工程可按照人们的意愿定向培育新品种 且可突破生殖隔离 实现不同物种间的基因重组 通一类 1 2011 烟台质检 以下说法正确的是 A 所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列B 质粒是基因工程中唯一的运载体C 运载体必须具备的条件之一是 具有一个至多个限制酶切点 以便与外源基因连接D DNA连接酶使黏性末端的碱基之间形成氢键 解析 每一种限制酶只能识别一种 或者一类 特定的核苷酸序列 不同的限制酶所识别的序列不同 质粒是常用的运载体 但不是唯一的 DNA连接酶连接的是两个被限制酶切割的DNA片段的切口 即断开的磷酸二酯键 而不是碱基之间的氢键 答案 C 2 用基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质 下列叙述不正确的是 A 常用相同的限制性内切酶处理目的基因和质粒B 可用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒C DNA连接酶和RNA聚合酶是构建重组质粒必需的工具酶D 导入大肠杆菌中的目的基因不一定能成功表达 解析 构建重组质粒 重组DNA分子 必需的工具酶是DNA连接酶和限制性内切酶 RNA聚合酶的作用是催化合成RNA 答案 C 做一题 例2 2012 安徽百校联考 下图为水稻的几种不同育种方法示意图 据图回答下列问题 1 B常用的方法是 用到秋水仙素的过程有 用图中字母表示 2 打破物种界限的育种方法是 用图中的字母表示 该方法所运用的原理是 3 假设你想培育一个稳定遗传的水稻品种 它的性状都是由隐性基因控制的 其最简单的育种方法是 如果都是由显性基因控制的 为缩短育种时间常采用的方法是 用图中的字母表示 4 现有三个水稻品种 的基因型为aaBBDD 的基因型为AAbbDD 的基因型为AABBdd 三对等位基因分别位于三对同源染色体上 现运用杂交育种方法利用以上三个品种获得基因型为aabbdd的植株 用文字简要描述获得过程即可 解析 图中A过程代表杂交 D过程代表自交 B过程代表花药离体培养 C和F过程代表用秋水仙素使染色体加倍 E过程代表基因工程 其中基因工程可以在任何生物之间进行 该技术的原理为基因重组 如果选育的性状都是隐性性状 最简单的方法是杂交育种 因为隐性性状表现出来即为纯合 可稳定遗传 即A D过程 如选育的性状都是显性性状 用杂交育种年限比较长 可明显缩短育种年限的育种方法是单倍体育种 即A B C过程 三个水稻品种 基因型均为 双显 一隐 的组合方式 要利 用杂交育种培育基因型为aabbdd的品种 可选择任意两个品种作亲本杂交得到杂交一代 然后杂交一代与剩下一个品种杂交得到杂交二代 杂交二代自交即可得到基因型为aabbdd的种子 由基因型为aabbdd的种子长成的植株即为符合要求的植株 答案 1 花药离体培养C F 2 E基因重组 3 ADABC 4 与 杂交得到杂交一代 杂交一代与 杂交 得到杂交二代 杂交二代自交 可以得到基因型为aabbdd的种子 该种子可长成基因型为aabbdd的植株 链一串 各种育种方式的比较 关键一点 1 在所有育种方法中 最简便 常规的育种方法是杂交育种 可以培育具有优良性状且能稳定遗传的新品种 防止后代发生性状分离 便于制种和推广 2 杂交育种不一定都需要连续自交 若选育显性优良纯种 则需要连续自交 直至性状不再发生分离 若选育隐性优良纯种 则只要出现该性状即可 3 杂种优势是通过杂交获得种子 一般不是纯合子 在杂种后代上表现出多个优良性状 但只能用杂种一代 因为后代会发生性状分离 如杂交玉米的制种 通一类 3 为获得纯合高蔓抗病番茄植株 采用了下图所示的方法 图中两对相对性状独立遗传 高蔓 A 感病 B 是显性性状 据图分析回答 1 过程 表示的育种方式是 F1自交获得的F2中 高蔓抗病植株中纯合体占 2 过程 表示的育种方式是 可以取任一植株的适宜花药作培养材料 培养得到的单倍体基因型有 种 用秋水仙素处理 使染色体数目加倍 获得的二倍体植株的基因型分别是 3 过程 表示的育种方式是 叶肉细胞培育成转基因植株的过程体现了细胞的 性 4 过程 表示的育种方式是 该育种方法的优点是 解析 过程 表示的育种方法是杂交育种 F2中高蔓抗病植株的基因型为A bb 则其中纯合体占1 3 过程 表示的是单倍体育种 方法是先花药离体培养得到单倍体幼苗 再用秋水仙素处理 使染色体数目加倍 获得纯合体 F1的基因型为AaBb 所以单倍体育种得到的纯合二倍体基因型有4种 过程 为基因工程育种 过程 为诱变育种 其优点是可以提高突变率 在短时间内获得更多的变异类型 答案 1 杂交育种1 3 2 单倍体育种4AAbb aabb AABB aaBB 3 基因工程育种全能 4 诱变育种可以提高突变率 在短时间内获得更多的变异类型 做一题 例3 粮食是人类生存的基本条件 提高单位面积粮食的产量 质量是解决粮食问题的主要途径之一 1 为提高农作物的产量 得到抗倒伏 抗锈病等优良性状 科学家往往采取多种育种方法来培育符合农业生产要求的新品种 根据下面提供的材料 设计育种方案 以便最快得到所需品种 非生物材料 可自选 生物材料有 A 水稻的高秆 显性 抗锈病 显性 纯种B 水稻的矮秆 隐性 不抗锈病 隐性 纯种C 水稻的高秆 显性 不抗锈病 隐性 纯种 要得到能直接应用于生产的具有抗倒伏 抗锈病等优良性状的品种 该品种应是 所选择的生物材料 填写代表生物材料的字母 育种过程中运用的最常见的方法是 预期产生这种结果 所需性状类型 的概率是 如果从播种到获得种子需要一年 则获得该品种植株至少需要 年 2 随着科技的发展 许多新的育种方法已经出现并投入使用 用普通小麦和黑麦培育的八倍体小黑麦的原理是 航天育种是目前的一个热门话题 如 神七 就搭载了萌发着的植物种子 那么利用这种方法是否一定能获得人们所期望的理想性状 为什么 螟虫是危害水稻的主要害虫之一 科学家为了减少农药的使用 希望培育出具有抗螟虫性状的水稻新品种 最适合的育种方法是 其原理是 解析 1 能直接应用于生产的品种要保持优良性状 其自交后代不发生性状分离 一般为纯合子 杂交育种的原理是基因重组 将两个品种的优良性状 抗倒伏 抗锈病 组合到一起 选择A B两个亲本可以达到这一目的 最快的育种方法是单倍体育种 常用技术有杂交 花药离体培养 人工诱导染色体加倍等 亲本杂交后的子代花药离体培养 人工诱导染色体加倍后得到4种纯合子 比例相同 因此抗倒伏抗锈病性状的概率为1 4 亲本杂交得 到种子 子代 需要1年 子代花药离体培养 人工诱导染色体加倍后 得到纯合子需要1年 2 普通小麦为六倍体 黑麦为二倍体 两者杂交得到的个体有4个染色体组 人工诱导染色体加倍后为八倍体 属于染色体变异 抗虫性状的基因一般来自原核生物 运用转基因技术将抗虫基因移接到植物体 属于基因重组 答案 1 纯合子 纯种 A B 杂交 花药离体培养 人工诱导染色体加倍 答出任意一项即可 1 42 2 染色体变异 不一定 因为基因突变是不定向的 基因工程育种基因重组 学一技 育种目的及方法的选择 1 育种的目的 育种的根本目的是培育具有优良性状 抗逆性好 生活力强 产量高 品质优良 的新品种 以便更好地为人类服务 从基因组成上看 目标基因型可能是纯合体 可防止后代发生性状分离 便于制种和推广 也有可能是杂合体 即利用杂种优势的原理 如杂交水稻的培育 玉米的制种等 2 不同需求的育种方法 若要培育隐性性状个体 则可用自交或杂交 只要出现该性状即可 有些植物如小麦 水稻等 杂交实验较难操作 则最简便的方法是自交 若要快速获得纯种 则用单倍体育种方法 若实验植物为营养繁殖类如土豆 地瓜等 则只要出现所需性状即可 不需要培育出纯种 若要培育原先没有的性状 则可用诱变育种 提高营养物质含量可运用多倍体育种 将两个亲本的不同优良性状集中在一起 可利用杂交育种 若要定向地改造生物性状 则可用基因工程育种 在实际育种过程中 并非单一地运用某种育种方式 而是根据需要选择多种育种方式综合运用 做一题 例4 中国农业部验收组2011年9月19日公布 袁隆平指导的 Y两优2号 百亩超级杂交稻试验田平均亩产926 6公斤 创中国大面积水稻亩产最高纪录 超级杂交稻是通过形态改良和利用亚种间杂种优势相结合的技术路线来提高产量 请回答下面的问题 1 水稻的穗大 A 对穗小 a 为显性 基因型为Aa的水稻自交 子一代中 基因型为 的个体表现出穗小 应淘汰 基因型为 的个体表现出穗大 需进一步自交和选育 按照这种自交 淘汰 选育的育种方法 理论上第n代种子中杂合子的比例是 2 水稻的晚熟 B 对早熟 b 为显性 请回答利用现有纯合子水稻品种 通过杂交育种方法培育纯合大穗早熟水稻新品种的问题 培育纯合大穗早熟水稻新品种 选择的亲本基因型分别是 和 两亲本杂交的目的是 将F1所结种子种下去 长出的水稻中表现为大穗早熟的几率是 在这些大穗早熟植株中约有 是符合育种要求的 解析 按照自交 淘汰 选育的育种方法 自交产生的第一代至第四代的杂合子的比例依次是2 3 2 5 2 9 2 17 归纳可知第n代种子中杂合子的比例是2 2n 1 要想得到AAbb的纯种个体 选择的亲本是AABB aabb 通过杂交可将A与b集中到同一个体中 F1自交 产生的A bb的种子占F2的3 16 其中AAbb符合要求 占A bb的比例为1 3 答案 1 aaAA或Aa2 2n 1 2 AABBaabb将基因A和b集中到同一个体中 3 161 3 学一技 1 杂交育种与杂种优势的区别 1 杂交育种是通过有性生殖 使不同的优良性状组合到后代的一个个体中 从而选育出优良品种的方法 2 杂种优势是指基因型不同的个体杂交产生的杂交一代 在适应能力等方面优于两个亲本的现象 2 杂交育种的基本步骤及特点 1 培育杂合子品种 在农业生产上 可以将杂种子一代作为种子直接利用 如水稻 玉米等 基本步骤 选取双亲P 杂交 F1 特点 高产 优质 抗性强 但种子只能用一年 需年年制种 2 培育纯合子品种 培育隐性纯合子品种的基本步骤 选取双亲P 杂交 F1 自交 F2 选出表现型符合要求的个体种植推广 培育双显性纯合子或单显性纯合子品种的基本步骤 选取双亲P 杂交 F1 自交 F2 选出表现型符合要求的个体自交 F3 选出稳定遗传个体推广种植 特点 操作简单 但需要的时间较长 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全