高三人教版生物一輪復(fù)習(xí)教學(xué)案：7.24從雜交育種到基因工程

1、第24講從雜交育種到基因工程考綱要求1.生物變異在育種上的應(yīng)用()。2.轉(zhuǎn)基因食品的安全()。一、雜交育種與誘變育種1雜交育種(1)含義：將兩個(gè)或多個(gè)品種的優(yōu)良性狀通過交配集中在一起，再經(jīng)過選擇和培育，獲得新品種的方法。(2)育種原理：基因重組。(3)方法：雜交自交選種自交。2誘變育種(1)含義：利用物理因素或化學(xué)因素來處理生物，使生物發(fā)生基因突變。(2)育種原理：基因突變。判一判1太空育種能按人的意愿定向產(chǎn)生優(yōu)良性狀(×)2雜交育種的范圍只能在有性生殖的植物中(×)3誘變育種的優(yōu)點(diǎn)之一是需大量處理實(shí)驗(yàn)材料(×)提示此特點(diǎn)為缺點(diǎn)，不是優(yōu)點(diǎn)。4誘變育種時(shí)突變的個(gè)體中

2、有害個(gè)體多于有利個(gè)體()5雜交育種和誘變育種都能產(chǎn)生前所未有的新基因，創(chuàng)造變異新類型(×)6雜合子品種的種子只能種一年，需要年年制種()二、基因工程1基因工程的工具包括限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶、運(yùn)載體，其中兩種工具酶作用的化學(xué)鍵都是磷酸二酯鍵。2原理：基因重組。3步驟：提取目的基因、目的基因與運(yùn)載體結(jié)合、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞、目的基因的檢測與鑒定。4應(yīng)用：(1)育種，如抗蟲棉；(2)藥物研制，如胰島素等；(3)環(huán)境保護(hù)，如超級(jí)細(xì)菌分解石油。解惑(1)基因工程操作水平分子水平；操作環(huán)境體外。(2)操作工具有三種，但工具酶只有兩種，另一種工具運(yùn)載體的化學(xué)本質(zhì)為DNA?？键c(diǎn)一比較幾

3、種遺傳育種1比較下表中的遺傳育種方法原理常用方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)代表實(shí)例雜交育種基因重組雜交操作簡單，目標(biāo)性強(qiáng)育種年限長矮稈抗病小麥誘變育種基因突變輻射誘變、激光誘變等提高突變率，加速育種進(jìn)程有利變異少，需大量處理實(shí)驗(yàn)材料高產(chǎn)青霉菌株多倍體育種染色體變異秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗操作簡單，且能在較短的時(shí)間內(nèi)獲得所需品種所得品種發(fā)育遲緩，結(jié)實(shí)率低；在動(dòng)物中無法開展無子西瓜、八倍體小黑麥單倍體育種染色體變異花藥離體培養(yǎng)后，再用秋水仙素處理明顯縮短育種年限技術(shù)復(fù)雜，需要與雜交育種配合“京花1號(hào)”小麥基因工程育種基因重組將一種生物特定的基因轉(zhuǎn)移到另一種生物細(xì)胞中能定向改造生物的遺傳性狀有可能引發(fā)生態(tài)危機(jī)轉(zhuǎn)基

4、因抗蟲棉2分析以下幾種育種方法(1)雜交育種是最簡捷的方法，而單倍體育種是最快獲得純合子的方法，可縮短育種年限。(2)讓染色體加倍可以用秋水仙素等進(jìn)行處理，也可采用細(xì)胞融合的方法，且此方法能在兩個(gè)不同物種之間進(jìn)行。(3)原核生物不能進(jìn)行減數(shù)分裂，所以不能運(yùn)用雜交的方法進(jìn)行育種，一般采用的方法是誘變育種。易錯(cuò)警示與雜交育種有關(guān)的4點(diǎn)注意(1)雜交育種不一定需要連續(xù)自交。若選育顯性優(yōu)良純種，則需要連續(xù)自交篩選直至性狀不再發(fā)生分離；若選育隱性優(yōu)良純種，則只要在子二代出現(xiàn)該性狀個(gè)體即可。(2)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)原有基因的重新

5、組合。(3)雜交育種與雜種優(yōu)勢不同：雜交育種是在雜交后代眾多類型中選擇符合育種目標(biāo)的個(gè)體進(jìn)一步培育，直到獲得穩(wěn)定遺傳的具有優(yōu)良性狀的新品種；雜種優(yōu)勢主要是利用雜種F1的優(yōu)良性狀，并不要求遺傳上的穩(wěn)定。(4)雜交種與多倍體的比較：二者都可產(chǎn)生很多優(yōu)良性狀如莖稈粗壯、抗倒伏、產(chǎn)量提高、品質(zhì)改良，但多倍體生長周期長，晚熟；而雜交種可早熟，故根據(jù)成熟期早晚可判定是多倍體還是雜交種。1要將基因型為AaBB的植物，培育出以下基因型的品種：AaBb；AaBBC；AAaaBBBB；aB。則對應(yīng)的育種方法依次是()A誘變育種、轉(zhuǎn)基因技術(shù)、細(xì)胞融合、花藥離體培養(yǎng)B雜交育種、花藥離體培養(yǎng)、轉(zhuǎn)基因技術(shù)、多倍體育種C花

6、藥離體培養(yǎng)、誘變育種、多倍體育種、轉(zhuǎn)基因技術(shù)D多倍體育種、花藥離體培養(yǎng)、誘變育種、轉(zhuǎn)基因技術(shù)答案A解析用基因型為AaBB的植物要培育出AaBb的品種，可利用物理或化學(xué)方法處理材料，通過基因突變獲得；要獲得AaBBC的品種，由于本物種沒有C基因，所以必須通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)；要獲得AAaaBBBB的品種，可通過細(xì)胞融合；要獲得aB的品種，可利用花藥離體培養(yǎng)。2假設(shè)A、b代表玉米的優(yōu)良基因，這兩種基因是自由組合的。現(xiàn)有AABB、aabb兩個(gè)品種，為培育出優(yōu)良品種AAbb，可采用的方法如圖所示。請據(jù)圖回答問題：(1)由品種AABB、aabb經(jīng)過過程培育出新品種的育種方式稱為_，其原理是_。用此育種方式一般

7、從_才能開始選育AAbb個(gè)體，是因?yàn)開。(2)若經(jīng)過過程產(chǎn)生的子代總數(shù)為1 552株，則其中基因型為AAbb的植株在理論上有_株?；蛐蜑锳abb的植株經(jīng)過過程，子代中AAbb與aabb的數(shù)量比是_。(3)過程常采用_技術(shù)得到Ab個(gè)體。與過程的育種方法相比，過程的優(yōu)勢是_。(4)過程的育種方式是_，與過程比較，過程的明顯優(yōu)勢是_。答案(1)雜交育種基因重組F2從F2開始出現(xiàn)AAbb個(gè)體(或從F2開始出現(xiàn)性狀分離)(2)9711(3)花藥離體培養(yǎng)能明顯縮短育種年限(4)誘變育種過程產(chǎn)生的變異是定向的(或基因工程育種轉(zhuǎn)入的基因是已知的，用基因工程手段產(chǎn)生的變異是定向的)解析根據(jù)孟德爾自由組合定律，

8、F2中基因型為AAbb的植株占1/16，所以共97株。Aabb自交后代AAbb和aabb的比例為11。過程是單倍體育種，包括了花藥離體培養(yǎng)和秋水仙素誘導(dǎo)染色體加倍兩個(gè)步驟，可以明顯縮短育種年限。屬于誘變育種。過程與相比，其具有的明顯優(yōu)勢是能定向地改造生物的遺傳性狀。技法提煉根據(jù)育種目的選擇育種方式1若要培育隱性性狀個(gè)體，可用自交或雜交，只要出現(xiàn)該性狀即可。2有些植物如小麥、水稻等，雜交實(shí)驗(yàn)較難操作，其最簡便的方法是自交。3若要快速獲得純種，可用單倍體育種方法。4若要提高營養(yǎng)物質(zhì)含量，可用多倍體育種方法。5若要培育原先沒有的性狀，可用誘變育種。6若培育植物為營養(yǎng)繁殖，如土豆、地瓜等，則只要出現(xiàn)所

9、需性狀即可，不需要培育出純種?？键c(diǎn)二基因工程育種根據(jù)下面基因工程操作步驟圖解，填寫相關(guān)內(nèi)容易錯(cuò)警示與基因工程有關(guān)的3點(diǎn)提示(1)限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶的作用部位都是脫氧核苷酸之間形成的磷酸二酯鍵(不是氫鍵)，只是一個(gè)切開，一個(gè)連接。(2)質(zhì)粒是最常用的運(yùn)載體，不要把質(zhì)粒等同于運(yùn)載體，除此之外，噬菌體的衍生物和動(dòng)植物病毒也可作為運(yùn)載體。運(yùn)載體的化學(xué)本質(zhì)為DNA，其基本單位為脫氧核苷酸。(3)要想從DNA上切下某個(gè)基因，應(yīng)切2個(gè)切口，產(chǎn)生4個(gè)黏性末端。3下列有關(guān)基因工程技術(shù)的敘述，正確的是()A重組DNA技術(shù)所用的工具酶是限制酶、DNA連接酶和運(yùn)載體B所有的限制酶都只能識(shí)別同一種特定的核苷

10、酸序列C選用細(xì)菌作為重組質(zhì)粒的受體細(xì)胞是因?yàn)榧?xì)菌繁殖快D只要目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞就能成功實(shí)現(xiàn)表達(dá)答案C解析重組DNA技術(shù)所用的工具有三種，但其中工具酶是限制酶和DNA連接酶，運(yùn)載體不是工具酶；限制酶具有專一性，每種限制酶只能識(shí)別特定的核苷酸序列；目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞不一定就能成功實(shí)現(xiàn)表達(dá)，需要通過檢測來確定。4通過DNA重組技術(shù)使原有基因得以改造而得到的動(dòng)物稱為轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。運(yùn)用這一技術(shù)可使羊奶中含有人體蛋白質(zhì)，下圖表示了這一技術(shù)的基本過程，在該過程中所用的基因“剪刀”能識(shí)別的序列和切點(diǎn)是GGATCC，請據(jù)圖回答：(1)從羊染色體中“剪下”羊蛋白質(zhì)基因的酶是_。人體蛋白質(zhì)基因“插入”后連接在羊體

11、細(xì)胞染色體中時(shí)需要的酶是_。(2)人體蛋白質(zhì)基因之所以能“插入”到羊的染色體內(nèi)，原因是_。(3)將人體蛋白質(zhì)基因?qū)胙蝮w內(nèi)并成功地表達(dá)，使羊產(chǎn)生新的性狀。這種變異屬于_，這里“成功地表達(dá)”的含義是_。(4)你認(rèn)為此類羊產(chǎn)生的奶安全可靠嗎？理由是什么？_。答案(1)限制性核酸內(nèi)切酶DNA連接酶(2)人和羊DNA分子的空間結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成相同；有互補(bǔ)的堿基序列(答出其中一點(diǎn)即可)(3)基因重組人體蛋白質(zhì)基因在羊體細(xì)胞內(nèi)控制合成人體蛋白質(zhì)(4)安全，因?yàn)槟康幕驅(qū)胧荏w細(xì)胞后沒有改變，控制合成的人體蛋白質(zhì)成分沒有改變(或不安全，因?yàn)槟康幕驅(qū)胧荏w細(xì)胞后，可能由于羊細(xì)胞中某些成分的影響，使合成的蛋白質(zhì)

12、成分發(fā)生一定的改變)解析本題主要考查基因工程的一般步驟、操作工具、應(yīng)用以及轉(zhuǎn)基因技術(shù)的安全性等知識(shí)。(1)基因工程的基本操作中用到的工具酶是限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶。(2)不同生物的DNA分子的化學(xué)組成和空間結(jié)構(gòu)相同，即都具有相同的物質(zhì)基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。(3)人體蛋白質(zhì)基因?qū)胙蝮w內(nèi)并成功地表達(dá)，使羊產(chǎn)生新的性狀，這是將一種基因?qū)肓硪环N生物，變異類型屬于基因重組，目的基因成功表達(dá)的含義是人體蛋白質(zhì)基因在羊體細(xì)胞內(nèi)通過轉(zhuǎn)錄、翻譯兩個(gè)過程控制合成人體蛋白質(zhì)。(4)為開放性的題目，但要注意回答的理由要與觀點(diǎn)相對應(yīng)。基因工程操作的歸納總結(jié)1DNA酶即DNA水解酶，是將DNA水解的酶；DNA聚合酶

13、是在DNA復(fù)制過程中，催化形成新DNA分子的酶，是將單個(gè)游離的脫氧核苷酸加到DNA片段上，需要模板；但DNA連接酶是將兩個(gè)DNA片段的兩個(gè)缺口同時(shí)連接，不需要模板，兩者作用的化學(xué)鍵相同，都是磷酸二酯鍵。2原核生物基因(如抗蟲基因來自蘇云金芽孢桿菌)可為真核生物(如棉花)提供目的基因。3受體細(xì)胞動(dòng)物一般用受精卵，植物若用體細(xì)胞則通過組織培養(yǎng)的方式形成新個(gè)體。4抗蟲棉只能抗蟲，不能抗病毒、細(xì)菌。5第一步和第二步需要限制酶，且要求用同一種，目的是產(chǎn)生相同的黏性末端。6第二步中有兩種工具酶并用到了運(yùn)載體，故是基因工程中最核心的一步。7對基因操作是否成功不但要在分子水平上鑒定還要在個(gè)體水平上鑒定。8目的基因指要表達(dá)的基因，標(biāo)記基因指運(yùn)載體上且用于鑒定篩選的基因。9目的基因表達(dá)的標(biāo)志：通過轉(zhuǎn)錄、翻譯產(chǎn)生相應(yīng)的蛋白質(zhì)。序號(hào)錯(cuò)因分析正確答案序號(hào)錯(cuò)因分析正確答案受思維定勢影響，忽視了題干中“F1獲得F2的方法”自交忽視了“矮稈抗病中”而不是“F2中”2/3不理解矮稈抗病植株的來源答案不完整，要點(diǎn)不全基因突變頻率低且不定向