生物一轮复习从杂交育种到基因工程徐

生物一轮复习从杂交育种到基因工程徐第1页/共46页从杂交育种到基因工程

必修2

第三单元变异、育种和进化第2页/共46页考纲下载1.生物变异在育种上的应用 Ⅱ2.转基因食品的安全问题 Ⅰ第3页/共46页热点提示

1.杂交育种、诱变育种、多倍体育种、基因工程育种等各种育种方式的原理、过程、优缺点的分类与比较。

2.基因工程的简单应用，转基因生物与转基因食品的安全问题。

第4页/共46页一、杂交育种与诱变育种杂交育种诱变育种概念将______________________

_____________集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法利用____________________处理生物，使生物发生________，从而获得优良变异类型的育种方法原理基因重组基因突变过程选择__________________的亲本通过杂交获得F1，____________________，从中筛选获得需要的类型利用射线和化合物等理化因素诱导__________的细胞发生________，并选取需要的类型两个或多个品种的优良性状通过交配物理因素或化学因素基因突变具有不同优良性状F1连续自交或杂交正在分裂基因突变第5页/共46页应用__________________，提高农作物单位面积产量；培育优良家畜、家禽主要用于_____________________

改良作物品质农作物育种和微生物育种第6页/共46页二、基因工程及其应用1.基因工程的概念基因工程又叫_______________或DNA重组技术，即按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，______________，然后放到另一种生物的细胞里，___________生物的遗传性状。2.基因操作的基本工具(1)基因的“剪刀”：指_________________，简称限制酶。①分布：主要在______________。②特性：一种限制酶只能识别一种特定的___________，并在特定的切点上切割DNA分子。基因拼接技术加以修饰改造定向地改造限制性核酸内切酶微生物体内核苷酸序列第7页/共46页(2)基因的“针线”：指__________，连接磷酸和脱氧核糖形成____________。(3)基因的“运输工具”：即________。实例：______、噬菌体、动植物病毒。3.基因操作的基本步骤提取目的基因→__________与运载体结合→将目的基因导入__________→目的基因的____________。

DNA连接酶磷酸二酯键运载体质粒目的基因受体细胞检测与鉴定第8页/共46页原理常用方式优点缺点举例杂交育种基因重组杂交↓自交↓选种↓自交①使不同个体优良性状集中在一个个体上;②操作简便①育种时间长;②局限于亲缘关系较近的个体矮秆抗病小麦几种常见育种方法的比较第9页/共46页原理常用方式优点缺点举例诱变育种单倍体育种基因突变染色体变异辐射、激光、空间诱变等花药离体培养,用秋水仙素处理提高变异频率,加速育种进程,大幅度改良性状①明显缩短育种年限;②子代均为纯合子有很大盲目性,有利变异少,需大量处理实验材料青霉素高产菌株单倍体育种获得矮秆抗病小麦技术复杂,需与杂交育种配合第10页/共46页原理常用方式优点缺点举例多倍体育种基因工程育种染色体变异基因重组用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗将一种生物的特定基因转移到另一种生物细胞中器官大,提高营养物质含量打破物种界限,定向改造生物的遗传性状只适用于植物,发育延迟,结实率低三倍体无子西瓜转基因抗虫棉的培育技术复杂,生态安全问题较多第11页/共46页

1.为得到特殊性状，可选择诱变育种(如航天育种)或多倍体育种。2.若要将特殊性状组合到一起，还要克服远缘杂交的不亲和性，可考虑运用基因工程育种，如抗虫棉的培育和“工程菌”的培育。3.杂种优势不同于杂交育种，杂种优势是杂交子一代所表现的优良性状。4．在所有育种方法中，最简捷、常规的育种方法——杂交育种。5．根据不同育种需求选择不同的育种方法

提醒：第12页/共46页(1)将两亲本的两个不同优良性状集中于同一生物体上，可利用杂交育种，亦可利用单倍体育种。(2)要求快速育种，则运用单倍体育种。(3)要求大幅度改良某一品种，使之出现前所未有的性状，可利用诱变育种和杂交育种相结合的方法。(4)要求提高品种产量，提高营养物质含量，可运用多倍体育种。6．杂交育种选育的时间是从F2代开始，原因是从F2开始发生性状分离；选育后是否连续自交取决于所选优良性状是显性还是隐性。第13页/共46页【技巧点拨台】根据育种目的选择育种方式(1)若要培育隐性性状个体，可用自交或杂交，只要出现该性状即可。(2)有些植物如小麦、水稻等，杂交实验较难操作，其最简便的方法是自交。(3)若要快速获得纯种，可用单倍体育种方法。(4)若要提高营养物质含量，可用多倍体育种方法。(5)若要培育原先没有的性状，可用诱变育种。(6)若培育植物为营养繁殖，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。第14页/共46页下列有关育种说法正确的是()A.用杂交的方法进行育种，F1自交后代有可能筛选出符合人类需要的优良品种B.用辐射的方法进行诱变育种，诱变后的植株一定比诱变前的植株具备更多的优良性状C.用基因型为DdTt的植株进行单倍体育种，所育的种自交后代约有1/4为纯合子D.用基因型为DdTt的植株进行多倍体育种，所育的种和原品种杂交一定能产生可育后代A第15页/共46页拓展：(1)用杂交的方法进行育种，选取杂交种从哪一代开始选择？F1。(2)基因型为DdTt的植株利用C项和D项的育种方式，所培育的子代中纯合子各占多少？100%，0。第16页/共46页某植物的基因型为AaBB，通过下列技术可以分别将它转变为以下基因型的植物：①AABB②aB③AaBBC④AAaaBBBB则以下排列正确的是()A.诱变育种、转基因技术、花药离体培养、细胞融合B.杂交育种、花药离体培养、转基因技术、多倍体育种C.花药离体培养、诱变育种、多倍体育种、转基因技术D.多倍体育种、花药离体培养、诱变育种、转基因技术B第17页/共46页下图是植物育种方式的简要概括图，请据图回答：(1)①→④表示的育种方法称为________，这种育种方式的目的是_________________________________________，同上述育种方式相比较，⑤→⑧育种方式的优越性主要表现在___________________________________________________。杂交育种将控制两个亲本优良性状的基因集中到一个个体中育种年限短第18页/共46页(2)⑨方法所运用的原理是________。过程⑪常用______________________________________________处理萌发的种子或幼苗。(3)过程⑬使用的生物技术是________，该育种方式的最大优点是___________________________________________。基因突变秋水仙素(或低温)转基因技术目的性强、育种周期短、可克服远缘杂交不亲和的障碍第19页/共46页下列关于育种以及相关原理的说法正确的是(

)A．通过杂交育种方法培育高产抗病小麦的原理是染色体变异B．可通过人工诱变后选择获得高产青霉素菌株C．三倍体无子西瓜花粉可经培养得到单倍体但不育D．培育无子番茄过程利用了多倍体育种的原理B第20页/共46页基因工程的操作工具及基本步骤一、操作工具1．基因的“剪刀”——限制性核酸内切酶(简称限制酶)(1)存在：主要在微生物体内。(2)特性：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。(3)实例：EcoRI限制酶能专一识别GAATTC序列，并在G和A之间将这段序列切开。第21页/共46页(4)切割结果：产生2个带有黏性末端的DNA片段。(5)作用：基因工程中重要的切割工具，能将外来的DNA切断，对自己的DNA无损害。第22页/共46页2．基因的“针线”——DNA连接酶DNA连接酶的作用是在DNA分子连接过程中，黏合脱氧核糖和磷酸之间的缺口。如果把DNA分子看成“梯子形”，DNA连接酶的作用是把梯子的扶手连接起来。3．常用的运载体——质粒(1)本质：小型环状DNA分子。(2)作用①作为运载工具，将目的基因送到宿主细胞中去；②用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。(3)作为运载体应具备的条件①能在宿主细胞内稳定保存并大量复制；②有多个限制酶切点；③有标记基因。第23页/共46页二、操作步骤第24页/共46页第25页/共46页1.限制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。2.质粒是最常用的运载体，不要把质粒和运载体等同，除此之处，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。3.目的基因表达的标志：通过翻译合成相应的蛋白质。4.通过基因工程培育的抗虫棉，只能抗虫，不能抗病毒、细菌。有关基因工程的相关提醒5.微生物常被用做受体细胞的原因是其具有繁殖快、代谢快、目的产物多的特点。6.动物受体细胞一般选用受精卵，植物受体细胞可以是体细胞，但需与植物组织培养技术相结合。第26页/共46页容易混淆的DNA连接酶和DNA聚合酶(1)DNA连接酶：在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键。(2)DNA聚合酶：可将单个的脱氧核苷酸加到已有的脱氧核苷酸序列上，形成磷酸二酯键。(3)相同点：这两种酶都是蛋白质，可以形成两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。【高考警示钟】第27页/共46页2008年诺贝尔化学奖授予了“发现和发展了水母绿色荧光蛋白”的三位科学家。将绿色荧光蛋白基因的片段与目的基因连接起来组成一个融合基因，再将该融合基因转入真核生物细胞内，表达出的蛋白质就会带有绿色荧光。绿色荧光蛋白在该研究中的主要作用是()A．追踪目的基因在细胞内的复制过程B．追踪目的基因插入到染色体上的位置C．追踪目的基因编码的蛋白质在细胞内的分布D．追踪目的基因编码的蛋白质的空间结构C第28页/共46页（1）将绿色荧光蛋白基因的片段与目的基因融合的过程，需要哪些工具？限制性核酸内切酶和DNA连接酶。（2）将该融合基因转入真核生物细胞时，需要哪种工具？运载体第29页/共46页下列有关基因工程的相关叙述中，正确的是（

）A.基因治疗就是去除生物体细胞中有缺陷的突变基因B.运载体上抗性基因的存在有利于对目的基因是否表达进行检测C.在基因工程操作中，必须用同种限制性核酸内切酶剪切目的基因和质粒D.转基因技术造成的变异，实质上相当于人为的基因重组，但却产生了定向变异D第30页/共46页下图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制性核酸内切酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是(

)A．①②③④

B．①②④③C．①④②③

D．①④③②C第31页/共46页DNA连接酶、DNA聚合酶等的比较名称作用参与生理过程及应用DNA连接酶连接两个DNA片段基因工程限制性核酸内切酶切割某种特定的脱氧核苷酸序列DNA聚合酶在脱氧核苷酸链上添加单个脱氧核苷酸DNA复制RNA聚合酶在核糖核苷酸链上添加单个核糖核苷酸转录解旋酶使碱基间氢键断裂形成脱氧核苷酸单链DNA复制及转录逆转录酶以RNA为模板合成DNA逆转录，基因工程第32页/共46页如图是基因工程主要技术

环节的一个基因步骤，这一步骤需

要用到的工具是(

)A．DNA连接酶和解旋酶B．DNA聚合酶和限制性核酸内切酶C．限制性核酸内切酶和DNA连接酶D．DNA聚合酶和RNA聚合酶C第33页/共46页正确理解基因重组与基因工程间的关系比较项目基因重组基因工程不同点重组基因同一物种的不同基因一般是不同物种间的不同基因意义是生物变异的来源之一，对生物进化有重要意义使人类有可能按自己的意愿直接定向地改造生物的遗传性状，培育出新品种相同点都实现了不同基因间的重新组合，都能使生物产生变异第34页/共46页育种的方法有杂交育种、单倍体育种、诱变育种、多倍体育种、基因工程育种等，下面对这五种育种方式的说法正确的是()A.涉及的原理有基因突变、基因重组、染色体变异B.都不可能产生定向的可遗传变异C.都在细胞水平上进行操作D.都不能通过产生新基因而产生新性状A第35页/共46页番茄(2n=24)的正常植株(A)对矮生植株(a)为显性，红果(B)对黄果(b)为显性，两对基因独立遗传。请回答下列问题：(1)现有基因型AaBB与aaBb的番茄杂交，其后代的基因型有___种，______基因型的植株自交产生的矮生黄果植株比例最高，自交后代的表现型及比例为_________________。

提示信息在补充完善型实验中的应用

——验证某基因对性状的控制4aaBb矮生红果∶矮生黄果=3∶1第36页/共46页(2)在♀AA×♂aa杂交中，若A基因所在的同源染色体在减数第一次分裂时不分离，产生的雌配子染色体数目为______，这种情况下杂交后代的株高表现型可能是________。(3)假设两种纯合突变体X和Y都是由控制株高的A基因突变产生的，检测突变基因转录的mRNA，发现X的第二个密码子中第二个碱基由C变为U，Y在第二个密码子第二个碱基前多了一个U，与正常植株相比，______突变体的株高变化可能更大，试从蛋白质水平分析原因：______________________________________________________。13或11正常或矮生YY突变体的蛋白质中氨基酸的改变比X突变体可能更多第37页/共46页(4)转基因技术可使某基因在植物体内过量表达，也可以抑制某基因表达。假设A基因通过控制赤霉素的合成来控制番茄的株高，请完成如下实验设计，以验证假设是否成立。①实验设计：(借助转基因技术，但不要求转基因的具体步骤)a.分别测定正常与矮生植株的赤霉素含量和株高。b._________________________________________________。c._________________________________________________。②支持上述假设的预期结果：。③若假设成立，据此说明基因控制性状的方式：__________________________________________________通过转基因技术，抑制正常植株A基因的表达，测定其赤霉素含量和株高通过转基因技术，使A基因在矮生植株中过量表达，测定其赤霉素含量和株高正常植株在A基因表达被抑制后，赤霉素含量降低，株高降低；与对照比较，A基因在矮生植株中过量表达后，该植株赤霉素含量增加，株高增加基因通过控制酶的合成来控制代谢途径，进而控制生物性状第38页/共46页实验方法：新品种的育种方法【理论指导】育种目标不同培育新品种的方法不同。(1)集中不同亲本的优良性状——杂交育种选择具有不同优良性状的个体作为亲本，经过杂交→自交过程，在F2中选择，如果选取显性个体，还需要连续自交。(2)集中优良性状，又缩短育种年限——单倍体育种选择具有不同优良性状的个体作为亲本，经过杂交获得F1，取F1的花药进行离体培养，形成单倍体幼苗，再用秋水仙素处理。(3)获得较大果实或大型植株或提高营养物质含量——多倍体育种。用秋水仙素或低温处理萌发的种子或幼苗，使染色体加倍而形成多倍体。第39页/共46页(4)提高变异频率，“改良”或“改造”或直接改变现有性状，获得当前不存在的基因或性状——诱变育种。(5)实现定向改变现有性状——基因工程育种把目的基因导入受体细胞内，如果是动物方面的育种，需要导入受精卵；如果是植物方面的育种，导入体细胞，再经过植物组织培养即可。第40页/共46页普通小麦中有高秆抗病(TTRR)和矮秆易感病(ttrr)两个品种，控制两对相对性状的基因分别位于两对同源染色体上。现分