高考生物二輪課件專題從雜交育種到基因工程

高考生物二輪課件專題從雜交育種到基因工程1第一頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二第二頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二(2011年江蘇卷)請回答基因工程方面的有關(guān)問題：(1)利用PCR技術(shù)擴增目的基因，其原理與細胞內(nèi)DNA復(fù)制類似(如下圖所示)圖中引物為單鏈DNA片段，它是子鏈合成延伸的基礎(chǔ)。①從理論上推測，第四輪循環(huán)產(chǎn)物中含有引物A的DNA片段所占比例為＿＿＿＿。15/16第三頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二②在第＿＿輪循環(huán)產(chǎn)物中開始出現(xiàn)兩條脫氧核苷酸鏈等長的DNA片段。(2)設(shè)計引物是PCR技術(shù)關(guān)鍵步驟之一。某同學設(shè)計的兩組引物(只標注了部分堿基序列)都不合理(如下圖)，請分別說明理由。三第四頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二①第1組：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；②第2組：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。引物Ⅰ和引物Ⅱ局部發(fā)生堿基互補配對而失效引物Ⅰ′自身折疊后會出現(xiàn)局部堿基互補配對而失效第五頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二(3)PCR反應(yīng)體系中含有熱穩(wěn)定DNA聚合酶，下面的表達式不能正確反映DNA聚合酶的功能，這是因為＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。DNA聚合酶只能將單個脫氧核苷酸連續(xù)結(jié)合到雙鏈DNA片段的引物鏈上第六頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二(4)用限制酶EcoRⅤ、MboⅠ單獨或聯(lián)合切割同一種質(zhì)粒，得到DNA片段長度如下圖(1kb即1000個堿基對)，請在指定位置畫出質(zhì)粒上EcoRⅤ、MboⅠ的切割位點。第七頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二【解析】(1)由圖示PCR擴增DNA圖示可知，在第二輪循環(huán)結(jié)束時，產(chǎn)物DNA中首次出現(xiàn)含引物A的子鏈DNA，且比例為3/4，第三輪中含引物A的DNA片段所占比例為7/8，即所有DNA片段中，只有一個片段不含引物A，故推測在第四輪中，含引物A的DNA片段的比例為15/16。第八頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二【解析】(2)第一組兩引物有部分堿基對應(yīng)互補配對，可能在擴增時失效；第二組引物Ⅰ′可能自身首尾互補配對而失效。(3)DNA聚合酶的作用是把游離的脫氧核苷酸連接到引物DNA的3′端，形成磷酸二酯鍵。(4)由題中圖示即可得出答案。第九頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二2.(2011年安徽卷)家蠶細胞具有高效表達外源基因的能力。將人干擾素基因?qū)爰倚Q細胞并大規(guī)模培養(yǎng)，可以提取干擾素用于制藥。(1)進行轉(zhuǎn)基因操作前，需用＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿酶短時處理幼蠶組織，以便獲得單個細胞。(2)為使干擾素基因在家蠶細胞中高效表達，需要把來自cDNA文庫的干擾素基因片段正確插入表達載體的＿＿＿＿和＿＿＿＿之間。胰蛋白(或膠原蛋白)啟動子終止子第十頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二(3)采用PCR技術(shù)可驗證干擾素基因是否已經(jīng)導入家蠶細胞。該PCR反應(yīng)體系的主要成分應(yīng)包含：擴增緩沖液(含Mg2+)、水、4種脫氧核糖核苷酸、模板DNA、＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿。(4)利用生物反應(yīng)器培養(yǎng)家蠶細胞時，貼壁生長的細胞會產(chǎn)生接觸抑制。通常將多孔的中空薄壁小玻璃珠放入反應(yīng)器中，這樣可以＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，增加培養(yǎng)的細胞數(shù)量，也有利于空氣交換。對干擾素基因特異的DNA引物對TaqDNA聚合酶擴大細胞貼壁生長的附著面積第十一頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二【解析】(1)將動物組織利用胰蛋白酶處理可獲得單個細胞。(2)基因表達載體上目的基因的首端要有啟動子，尾端要有終止子。(3)PCR反應(yīng)體系的主要成分包括：擴增緩沖液、水、4種脫氧核苷酸、模板DNA、對干擾素基因特異的引物對、TaqDNA聚合酶。(4)此種做法還可擴大細胞貼壁生長的附著面積。第十二頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二3.(2010年江蘇卷)下列關(guān)于轉(zhuǎn)基因植物的敘述。正確的是()A．轉(zhuǎn)入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，不會導致昆蟲群體抗性基因頻率增加C．動物的生長激素基因轉(zhuǎn)入植物后不能表達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】由于植物與害蟲間是相互選擇的，轉(zhuǎn)抗蟲基因植物可使昆蟲群體抗性基因頻率增加。動物生長激素基因轉(zhuǎn)入植物后也能表達。轉(zhuǎn)基因生物的安全性問題，要通過驗證才能得到證實。A第十三頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二考點1幾種育種方法的比較

生產(chǎn)實踐中，要根據(jù)具體的育種要求選擇適合的育種方法。(1)將兩個親本的兩個不同優(yōu)良性狀集中于同一種生物體上，可利用雜交育種、單倍體育種，如果要快速育種，則選擇單倍體育種。(2)要大幅度改良某一性狀，出現(xiàn)前所未有的性狀，則選擇誘變育種。(3)要提高營養(yǎng)物質(zhì)的含量，可運用多倍體育種。(4)要定向改變生物的某一性狀，選擇基因工程育種。第十四頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二2.基因突變對性狀的影響突變間接引起密碼子改變，最終表現(xiàn)為蛋白質(zhì)功能改變，影響生物性狀。由于密碼子的簡并性、隱形突變等情況也可能不改變生物的性狀。3．基因突變對子代的影響若基因突變發(fā)生在有絲分裂過程中，則一般不遺傳，但有些植物可以通過無性生殖將突變的基因傳遞給后代。如果發(fā)生在減數(shù)分裂過程中，則可以通過配子傳遞給后代。第十五頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二【例1】為了快速培育某種抗除草劑的水稻，育種工作者綜合應(yīng)用了多種育種方法，過程如下。請回答問題。(1)從對該種除草劑敏感的二倍體水稻植株上取花藥離體培養(yǎng)，誘導成__________幼苗。(2)用γ射線照射上述幼苗，目的是______________；然后用該除草劑噴灑其幼葉，結(jié)果大部分葉片變黃，僅有個別幼葉的小片組織保持綠色，表明這部分組織具有_____________________。單倍體

誘發(fā)基因突變

抗該除草劑的能力

第十六頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二(3)取該部分綠色組織再進行組織培養(yǎng)，誘導植株再生后，用秋水仙素處理幼苗，使染色體________，獲得純合________，移栽到大田后，在苗期噴灑該除草劑鑒定其抗性。(4)對抗性的遺傳基礎(chǔ)做進一步研究，可以選用抗性植株與______________雜交，如果_____________________，表明抗性是隱性性狀。F1自交，若F2的性狀分離比為15(敏感)∶1(抗性)，初步推測_______________________________。加倍

二倍體

(純合)敏感型植株

F1都是敏感型

該抗性植株中有兩個基因發(fā)生了突變第十七頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二【解析】花藥離體培養(yǎng)是獲得單倍體的基本手段，射線、激光有誘發(fā)突變的能力。為了獲得可育的植株，需用秋水仙素使染色體加倍，加倍獲得的是純合子。通過與敏感型植株雜交，子二代出現(xiàn)性狀分離，分離比是15∶1，可推知水稻的抗性是由兩對等位基因控制的，符合自由組合定律，且只有兩對基因都隱性時才表現(xiàn)為抗性，所以初步推測該抗性植株中有兩個基因發(fā)生了突變。第十八頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二【變式題1】(2009江蘇卷)甲磺酸乙酯(EMS)能使鳥嘌呤(G)的N位置上帶有乙基而成為7-乙基鳥嘌呤，這種鳥嘌呤不與胞嘧啶(C)配對而與胸腺嘧啶(T)配對，從而使DNA序列中G—C對轉(zhuǎn)換成A—T對。育種專家為獲得更多的變異水稻親本類型，常先將水稻種子用EMS溶液浸泡，再在大田種植，通常可獲得株高、穗形、葉色等性狀變異的多種植株。請回答下列問題。(1)經(jīng)過處理后發(fā)現(xiàn)一株某種性狀變異的水稻，其自交后代中出現(xiàn)兩種表現(xiàn)型，說明這種變異為

___________。顯性、突變第十九頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二(2)用EMS浸泡種子是為了提高_____________，某一性狀出現(xiàn)多種變異類型，說明變異具有_________。(3)EMS誘導水稻細胞的DNA發(fā)生變化，而染色體的

_____________不變。(4)經(jīng)EMS誘變處理后表現(xiàn)型優(yōu)良的水稻植株也可能攜帶有害基因，為了確定是否攜帶有害基因，除基因工程方法外，可采用的方法有_________________________

__________________________。(5)誘變選育出的變異水稻植株還可通過PCR方法進行檢測，通常該植株根、莖和葉都可作為檢測材料，這是因為____________________________。基因突變頻率不定向性結(jié)構(gòu)和數(shù)目自交、花藥離體培養(yǎng)形成單倍體、秋水仙素誘導加倍形成二倍體該水稻植株體細胞基因型相同第二十頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二【解析】

(1)自交后代出現(xiàn)性狀分離的親本性狀為顯性。

(2)基因突變不影響染色體的結(jié)構(gòu)和數(shù)目。

(3)表現(xiàn)型優(yōu)良的植株可能含有隱性突變基因，為確定該基因是否有害要先讓其表達出來，所以可用自交的方法，也可以用單倍體育種的方法來讓隱性基因表達出來。

(4)同一植株的所有體細胞中都含相同的基因。第二十一頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二考點2基因工程的基本工具和操作程序抓住基因工程的核心——基因表達載體的構(gòu)建，弄清構(gòu)建基因表達載體的目的與各組成部分之間的關(guān)系。第二十二頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二【例2】(2009江蘇卷)蘇云金桿菌(Bt)能產(chǎn)生具有殺蟲能力的毒素蛋白。下圖是轉(zhuǎn)Bt毒素蛋白基因植物的培育過程示意圖(ampr為抗氨芐青霉素基因)，據(jù)圖回答下列問題。第二十三頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二第二十四頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二(1)將圖中①的DNA用HindⅢ、BamHⅠ完全酶切后，反應(yīng)管中有_____種DNA片段。(2)圖中②表示HindⅢ與BamHⅠ酶切、DNA連接酶連接的過程，此過程可獲得_____種重組質(zhì)粒；如果換用BstⅠ與BamHⅠ酶切，目的基因與質(zhì)粒連接后可獲得_____種重組質(zhì)粒。(3)目的基因插入質(zhì)粒后，不能影響質(zhì)粒的________。(4)圖中③的Ti質(zhì)粒調(diào)控合成的vir蛋白，可以協(xié)助帶有目的基因的T-DNA導入植物細胞，并防止植物細胞中___________對T-DNA的降解。421復(fù)制DNA水解酶

第二十五頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二(5)已知轉(zhuǎn)基因植物中毒素蛋白只結(jié)合某些昆蟲腸上皮細胞表面的特異受體，使細胞膜穿孔，腸細胞裂解，昆蟲死亡。而該毒素蛋白對人類的風險相對較小，原因是人類腸上皮細胞____________________。(6)生產(chǎn)上常將上述轉(zhuǎn)基因作物與非轉(zhuǎn)基因作物混合播種，其目的是降低害蟲種群中的_______基因頻率的增長速率。表面無相應(yīng)的特異性受體

抗性

第二十六頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二【解析】(1)圖中①的DNA有1個HindⅢ酶切位點和2個BamHⅠ酶切位點，故用HindⅢ酶、BamHⅠ酶完全酶切后，反應(yīng)管中有4段DNA片段。(2)從圖①可知，用HindⅢ、BamHⅠ酶切后有2種DNA片段有相應(yīng)的黏性末端，可與質(zhì)粒重組；而用BstⅠ與BamHⅠ酶切后只有1種DNA片段有相應(yīng)的黏性末端，可與質(zhì)粒重組。第二十七頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二(3)質(zhì)粒要能復(fù)制才能有更多的表達產(chǎn)物。(4)酶具有專一性，能降解T-DNA的酶是DNA水解酶。(5)該毒素蛋白對人類風險小，是因為人類腸上皮細胞表面無感受該毒素蛋白的特異性受體。(6)轉(zhuǎn)基因抗蟲作物的栽培，對害蟲是一種選擇，純種種植會使害蟲的抗性基因頻率快速增長。第二十八頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二【變式題2】(2010南京二模)下圖表示利用基因工程培育抗蟲棉過程，請據(jù)圖回答下列有關(guān)問題：第二十九頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二(1)若限制酶Ⅰ的識別序列和切點是—↓GATC—，限制酶Ⅱ識別序列和切點是—G↓GATCC—，那么在①過程中，應(yīng)用限制酶______切割質(zhì)粒，用限制酶___________切割抗蟲基因。(2)將通過②過程得到的大腸桿菌涂布在含有______的培養(yǎng)基上，若能夠生長說明已導入了普通質(zhì)?；蛑亟M質(zhì)粒，反之則說明沒有導入。ⅡⅠ(Ⅰ和Ⅱ)四環(huán)素第三十頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二(3)要確定抗蟲基因?qū)牒?，是否能穩(wěn)定遺傳并表達，需進行檢測和鑒定工作，則在個體水平上的鑒定過程可簡述為：_____________________________________________

__________________________。經(jīng)篩選分析，該植株細胞中含有一個攜帶抗蟲基因的DNA片段，因此可以把它看作是雜合子。理論上，該轉(zhuǎn)基因植株自交產(chǎn)生的F1代中，仍具有抗蟲特性的植株占總數(shù)的_______。(4)⑤過程所用的現(xiàn)代生物技術(shù)稱為____________，從遺傳學角度來看，根細胞通過⑤過程，能形成棉植株的根本原因是根細胞具有___________________________。讓害蟲吞食轉(zhuǎn)基因棉花的葉片，觀察害蟲的存活情況，以確定其是否具有抗蟲性狀3/4植物組織培養(yǎng)發(fā)育成完整個體的全部遺傳物質(zhì)第三十一頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二【解析】(1)由圖中目的基因片段兩端的堿基序列可知，限制酶Ⅰ可以切割目的基因兩端，限制酶Ⅱ能切右端，故用酶Ⅰ(Ⅰ和Ⅱ)切割都可以獲得目的基因，質(zhì)粒上的兩個酶切位點分別在兩個抗性基因上，用酶Ⅰ切割，兩個抗性基因全被破壞，用酶Ⅱ切割保留一個四環(huán)素抗性基因。(2)由圖可知，目的基因插入時氨芐青霉素抗性基因被破壞，標記基因只能是四環(huán)素抗性基因。第三十二頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二(3)根據(jù)分離定律，自交后有3/4的植株表現(xiàn)為抗蟲特性。(4)由一個體細胞發(fā)育成一植株，需要利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)，原理是植物細胞的全能性，根本原因是根細胞中有發(fā)育成完整個體的全部遺傳物質(zhì)。第三十三頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二考點3轉(zhuǎn)基因生物的安全性【例3】人們對種植轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物的利弊有爭論。正方認為種植轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物對人類是有利的；反方認為種植轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物是有潛在風險的。下列觀點中支持正方的是(

)A．轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物會產(chǎn)生毒性蛋白或過敏蛋白B．轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物的擴散會威脅生物的多樣性C．推廣種植抗蟲棉可減少農(nóng)藥的使用D．轉(zhuǎn)基因生物可打破自然物種的原有界限，破壞生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性【解析】減少農(nóng)藥的使用對人類有利。C第三十四頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二【變式題3】在轉(zhuǎn)基因生物或其產(chǎn)品研究過程中，必須遵循科學研究道德，其中不正確的是()A．把重組DNA的轉(zhuǎn)移限制在遺傳上具有特定缺陷的生物上B．對用大腸桿菌作為轉(zhuǎn)基因受體的菌株，限定必須使用在42℃便會死去的菌株C．對外源DNA要進行認真選擇，避免產(chǎn)生對人體有害的或過敏的蛋白質(zhì)D．一旦發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因生物出現(xiàn)了安全性問題，要馬上停止試驗，并銷毀重組生物【解析】對用大腸桿菌作為轉(zhuǎn)基因受體的菌株，限定必須使用在37℃便會死去的菌株，這樣對人體不會造成危害。B第三十五頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二考點4蛋白質(zhì)工程

項目蛋白質(zhì)工程基因工程實質(zhì)通過改造基因，以定向改造或生產(chǎn)人類需要的蛋白質(zhì)，甚至是自然界不存在的蛋白質(zhì)定向改造生物的遺傳特性，以獲得符合人類需要的生物類型和生物產(chǎn)品結(jié)果可以合成自然界不存在的蛋白質(zhì)