必修从杂交育种到基因工程

1、年 级高一学 科生物版 本人教实验版内容标题第六章 从杂交育种到基因工程编稿老师陈义【本讲教育信息】一. 教学内容： 第六章 从杂交育种到基因工程二. 学习内容：本周学习杂交育种的方法和意义，基因工程的操作方法和意义。掌握杂交育种的原理，基因工程的操作原理和具体的方法。三. 学习重点：杂交育种的方法和应用基因工程的方法和应用四. 学习难点：杂交育种的操作方法基因工程的操作方法五. 学习过程：第一节 杂交育种和诱变育种杂交育种（cross breeding）：是将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。杂交育种动机：培养品质优良的品种，提高单位面积产量杂交

2、育种实践：玉米等植物、家禽、家畜等优点：操作方便，使用广泛缺点：周期长、过程复杂，选择范围有限，只能来自已有基因，后代会出现分离。原理：基因的自由组合定律杂交方法：亲代 高产、不抗病 × 低产、抗病杂种第一代 高产、抗病杂种第二代 高产、抗病；中产、抗病；中产、不抗病。诱变育种（mutation bueeding）：利用物理因素、化学因素来处理生物，使生物发生基因突变。动机：产生新的基因型实践：微生物的诱变、植物诱变优点：可以产生新的基因缺点：盲目性，突变率低，处理的物种范围较窄，一般有害 “黑农五号”产量提高16% 含油量比原来提高2.5%青霉素菌株：20单位/ml 50000单位

3、/ml第二节 基因工程及其应用一. 概念基因工程：基因拼接技术或DNA重组技术。是指在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。1. 基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的，操作对象是DNA2. 在生物体外实现的基因改造3. 对受体细胞进行无性繁殖4. 重组基因最终表达二. 工具项目基因的剪刀基因的针线运输工具物质限制性内切酶DNA连接酶运载体本质蛋白质蛋白质DNA来源主要为微生物各生物细胞内质粒：细菌及酵母菌等病毒：动物、植物、微生物作用切断DNA形成切口连

4、接断裂DNA成为完整的核酸链将目的基因转移到受体细胞中对目的基因大量复制特点识别特定的DNA序列在特定位点切开DNA形成互补粘性末端形成共价键磷酸、脱氧核糖间缩合成键1. 能够在宿主细胞中复制并稳定地保存2. 具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接3. 具有某些标记基因，便于进行筛选三. 操作A. 提取目的基因目的基因：是人们所需要的特定基因如：苏云金芽孢杆菌中的抗虫基因植物的抗病（抗病毒、抗细菌）基因、种子的贮藏蛋白的基因人的胰岛素基因、干扰素基因等主要途径：一是从供体细胞的DNA中直接分离基因；另一条是人工合成基因。1. 直接分离基因：最常用的方法是“鸟枪法”，又叫“散弹射击法”。供体细胞

5、中的DNA切成许多片段重组DNA受体细胞（大量复制）基因扩增分离含有目的基因的细胞把带有目的基因的DNA片段分离出来应用：如许多抗虫、抗病毒的基因都可以用上述方法获得。优点：操作简便缺点： 工作量大，具有一定的盲目性 真核细胞的基因含有不表达的DNA片段，不能直接用于基因的扩增和表达2. 人工合成基因：（1）以目的基因转录成的信使RNA为模板，反转录成互补的单链DNA，然后在酶的作用下合成双链DNA，获得所需要的基因。目的基因mRNA单链DNA双链DNA（目的基因序列）（2）根据已知的蛋白质的氨基酸序列，推测出相应的信使RNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测出它的结构基因的核苷酸序列，再通

6、过化学方法，以单核苷酸为原料合成目的基因。蛋白质氨基酸序列mRNA序列DNA序列目的基因主要应用：如人的血红蛋白基因、胰岛素基因等就可以通过人工合成基因的方法获得。重要发展：DNA序列自动测序仪对提取出来的基因进行核苷酸序列分析，扩增DNA技术（也叫PCR技术），使目的基因在短时间内成百万倍地扩增。B. 目的基因与运载体结合C. 将目的基因导入受体细胞常用受体细胞：大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞等。主要手段：借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。质粒细菌目的基因扩增 氯化钙：以增大细菌细胞壁的通透性，使含有目的基因的重组质粒进入受体细胞。D. 目的基因的检测和表达1. 在全部受体细

7、胞中，真正能够摄入重组DNA分子的受体细胞是很少的。2. 必须通过一定的手段对受体细胞中是否导入了目的基因进行检测。3. 检测的方法（1）抗性监测：（2）受体细胞是否表现出特定的性状：才能说明目的基因完成了表达过程。四. 应用1. 用于发酵工程，制备工程菌生产基因产品2. 改造植物的性状，使其获得优良性状3. 用于动物改造，用于生产或医药4. 环境监测或净化【模拟试题】（答题时间：25分钟）1. 基因在特定的时间和空间条件下表达的结果是（ ）A. 表现出细胞的全能性B. 形成大量的愈伤组织C. 分化为各种组织和器官D. 脱分化为一群薄壁细胞2. 一种细菌mRNA由360个核苷酸组成，它所编码的

8、蛋白质长度是（ ）A. 约360个氨基酸B. 约1080个氨基酸C. 共120个氨基酸D. 少于120个氨基酸3. 下列不属于获取目的基因的方法是（ ）A. 鸟枪法B. 转录法C. 逆转录法D. 根据已知蛋白质序列合成4. 基因工程中常用细胞，酵母菌等做受体细胞，原因是（ ）A. 结构简单，操作方便B. 繁殖速度快C. 遗产物质少，简单D. 性状稳定、变异少5. 运载体的功能说法中错误的是（ ）A. 转运目的基因到受体细胞中B. 扩增、表达目的基因C. 合成目的基因D. 监测目的基因的存在6. 下列是工程菌的是（ ）A. 酵母菌B. 大肠杆菌C. 生产干扰素用大肠杆菌D. 乳酸菌 7. 格里菲

9、思和艾弗里所进行的肺炎双球菌的转化实验，证实了（ ） DNA是遗传物质 RNA是遗传物质 DNA是主要的遗传物质 蛋白质和多糖不是遗传物质 S型细菌的性状是由DNA决定的 在转化过程中，S型细菌的DNA可能进入到了R型菌细胞中A. B. C. D. 8. 下列、均是遗传物质应具有的特点。噬菌体侵染细菌实验能够直接证实DNA作为遗传物质具有的特点是（ ） 分子结构具有相对的稳定性 能够自我复制，保持前后代的连续性 能通过指导蛋白质合成，控制生物性状 能产生可遗传的变异A. B. C. D. 9. 采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的作法正确的是（ ） 将毒素蛋白注射到棉受精卵中 将编

10、码毒素蛋白的DNA序列，注射到棉受精卵中 将编码毒素蛋白的DNA序列，与质粒重组，导入细菌，用该细菌感染棉的体细胞，再进行组织培养 将编码毒素蛋白的DNA序列，与细菌质粒重组，注射到棉的子房进入受精卵A. B. C. D. 10. 图示为限制酶切割某DNA分子的过程，从图中可知，该限制酶能识别的碱基序列及切点为（ ）A. CTTAAG，切点在C和T之间B. CTTAAG，切点在G和A之间C. GAATTC，切点在G和A之间D. GAATTC，切点在C和T之间11. 下列有关质粒的叙述，正确的是（ ）A. 质粒是广泛存在于细菌细胞中的一种颗粒状细胞器B. 质粒是细菌细胞质中能自主复制的小型环状D

11、NA分子C. 质粒只有在侵入宿主细胞后在宿主细胞内复制D. 细菌质粒的复制过程一定是在宿主细胞外独立进行12. 真核生物编码蛋白质的基因经转录产生有功能的成熟的信使RNA的过程是（ ）A. 转录后直接产生的信使RNAB. 将内含子转录部分剪掉，外显子转录部分拼接而成C. 将外显子转录部分剪掉，内显子转录部分拼接而成D. A、B、C三种情况都有13. 下列关于细胞质基因的存在位置的说法中正确的是（ ）A. 存在于细胞质内某些细胞器的染色体上 B. 存在于细胞质中某些细胞器内的DNA上C. 存在于细胞质和细胞核内 D. 存在于染色体上14. 英国科学家维尔莫特首次用羊的体细胞（乳腺细胞）成功地培育

12、出一只小母羊，取名为“多利”，这一方法被称之为“克隆”，以下四项中与此方法在本质上最相近的是（ ）A. 将兔的早期胚胎分割后，分别植入两只母兔子宫内，并最终发育成两只一样的兔B. 将人的抗病毒基因嫁接到烟草的DNA分子上，培育出具有抗病能力的烟草新品种C. 将鼠骨髓瘤细胞与经过免疫的脾细胞融合成杂交瘤细胞D. 将人的精子与卵细胞在体外受精，受精卵在试管内发育15. 要想获得大量的单克隆抗体就必须用单个的B淋巴细胞进行无性繁殖，形成细胞群。原因是（ ）A. 在体外培养条件下B淋巴细胞可以无限增殖B. 在动物体内B淋巴细胞可产生多达百万种以上的抗体C. 每一个B淋巴细胞都参与特异性免疫反应 D.

13、每一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体16. 科学家通过基因工程培育出抗虫棉时，需要从苏云金芽孢杆菌中提取出抗虫基因，“放入”棉的细胞中与棉的DNA结合起来并发挥作用，请回答下列有关问题： （1）从苏云金芽孢杆菌中切割抗虫基因所用的工具是，其特点是。（2）苏云金芽孢杆菌一个DNA分子上有许多基因，获得抗虫基因常采用的方法是“鸟枪法”。具体作法是：用酶将苏云金芽孢杆菌的切成许多片段，然后将这些片段，再通过转入不同的受体细胞，让它们在各个受体细胞中大量，从中找出含有目的基因的细胞，再用一定的方法把分离出来。（3）进行基因操作一般要经过的四个步骤是：，。17. 下图是将人的生长激素基因导入细菌D细胞内

14、，产生“工程菌”的示意图。所用的载体为质粒A。若知细菌D细胞内不含质粒A，也不含质粒A上的基因，质粒A导入细菌后，其上的基因能得到表达。（1）图中A和B产生的C叫 ，它通常在体外完成，此过程必须用到的工具酶为 。（2）目前把C导入细菌时效率不高，在导入前一般要用 处理细菌，以增大细菌细胞细胞壁的通透性。（3）在导入完成后得的细菌，实际上有的根本没有导入质粒，有的导入了普通质粒，只须少数导入的是C。所以在基因工程的操作步骤中必须要有 这一步骤。（4）若将C导入细菌D后，目的基因在“工程菌”表达成功的标志是什么？（5）目的基因表达成功后，“工程菌”明显不同于细菌D。从变异的来源看，此变异属于 。类似于此技术，在细胞工程中也能产生此类变异，请举出细胞工程中能产生此类变异的两个实例。【试题答案】1. C 2. D 3. B 4. B 5. C 6. C 7. D 8. D 9. B 10. C11. B 12. B 13. B 1