2011版高中生物全程学习方略配套课件：4.4.2基因重组 重组DNA技术（苏科版必修2）

1.为迎接“世博会”在上海召开，某花农用扦插、嫁接和分根的方法，培养了很多花卉，下列有关花卉变异的描述正确的是（）A.不可能发生变异B.若发生变异，一定是环境引起的C.不可能发生基因重组的变异D.产生的变异只能是基因突变【解析】选C。扦插、嫁接、分根的繁殖方式为无性繁殖，其变异不可能来自基因重组，因基因重组发生在有性生殖过程中。花卉变异可能是环境引起的，也可能是基因突变等引起的。2.下列关于基因重组的叙述不正确的是（）A.能产生新的基因型B.能产生新的基因C.能产生性状重新组合的类型D.配子的随机组合不是基因重组【解析】选B。基因重组只能产生新的基因型而不能产生新的基因，只能产生亲本性状的重组类型而不能产生新的性状，基因重组是指同源染色体上非姐妹染色单体之间的互换和非同源染色体上的非等位基因的自由组合，配子的随机组合并非基因重组。3.（2010·龙岩高一检测）下列各项中可以导致基因重组现象发生的是（）A.姐妹染色单体的交叉互换B.等位基因彼此分离C.非同源染色体的自由组合D.姐妹染色单体分离【解析】选C。姐妹染色单体是复制来的，所以所含基因是相同的，经交换后不会导致基因的重新组合，等位基因随同源染色体的分离而分开不会导致基因重组，姐妹染色单体随着丝粒的分裂而分开，分别移向细胞的两极进入不同的子细胞，不会导致基因重组。减数第一次分裂后期非同源染色体的自由组合会导致染色体上基因的重组。4.基因的随机重组和配子形成过程中的基因突变分别发生在（）①分裂间期DNA的复制过程②有丝分裂形成子细胞的过程③减数第一次分裂过程中④减数第二次分裂前期⑤配子受精形成合子的过程A.④①B.②⑤C.③④D.③①【解析】选D。基因重组只发生在减数第一次分裂过程中，包括四分体时期同源染色体的非姐妹染色单体之间的片段交换和后期非同源染色体上的非等位基因之间的自由组合，而配子形成过程中的基因突变主要发生在分裂间期DNA的复制过程中。5.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.DNA连接酶和RNA聚合酶是构建重组DNA必需的工具酶C.可用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组DNAD.导入大肠杆菌的目的基因不一定能成功表达【解析】选B。应用DNA连接酶和限制性内切酶构建重组DNA，RNA聚合酶的功能是催化DNA转录为RNA，不用于重组DNA的构建；可用质粒上的标记基因检测目的基因是否导入重组DNA中；目的基因的表达不一定能成功，有时还需对目的基因进行修饰。6.下列高科技成果中，根据基因重组原理进行的是（）①我国科学家袁隆平利用杂交技术培育出超级水稻②我国科学家将苏云金芽孢杆菌的某些基因移植到棉花体内，培育出抗虫棉③我国科学家通过返回式卫星搭载种子培育出太空椒④我国科学家通过体细胞克隆技术培育出克隆牛A.①B.①②C.①②③D.②③④【解析】选B。超级水稻的培育属于杂交育种范畴，其原理是基因重组；抗虫棉是转基因植物，其原理是重组DNA技术；太空椒的培育属于作物空间技术育种，其原理是基因突变；克隆牛属于无性繁殖，其原理是动物细胞核的全能性。7.（2010·合肥高一检测）科学家将使啤酒产生丰富泡沫的LTP1基因植入啤酒酵母菌中，使其产生LTP1蛋白，酿出泡沫丰富的啤酒，具体的操作过程如图所示。（注：限制性内切酶Ⅰ的识别序列和切点是-G↓GATCC-，限制性内切酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—）（1）图中所示的基因工程操作过程的A和C分别是＿＿＿、＿＿＿。（2）由图中可以看出所用的载体B是＿＿＿。（3）请画出LTP1基因被限制性内切酶Ⅰ切割后所形成的黏性末端。（4）请画出B被限制性内切酶Ⅱ切割后所形成的黏性末端。（5）分析LTP1基因和B所形成的黏性末端能否黏合？＿＿＿。假设能的话，还必须需要的一种工具酶是＿＿＿。【解析】(1)图中A过程，是获取目的基因，C过程是将目的基因与载体的结合体导入到受体细胞中。（2）图中的载体B是小型环状的DNA质粒。（3）限制性内切酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—，所以形成的黏性末端为（4）限制性内切酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—，所以形成的黏性末端为（5）虽然两种限制性内切酶识别的序列不同，但可以切出能互补配对的序列，所以可以用一种DNA连接酶进行连接。答案：（1）提取目的基因将目的基因导入受体细胞（2）质粒（5）能DNA连接酶【典例1】（2010·苏州模拟）下列有关基因重组的叙述中，正确的是A.基因型为Aa的个体自交，因基因重组而导致子代性状分离B.基因A因改变、增添或缺失部分碱基而形成它的等位基因a属于基因重组C.非姐妹染色单体间的互换可能导致基因重组D.造成同卵双生姐妹间性状上差异的主要原因是基因重组【思路点拨】准确掌握基因突变、基因重组的区别以及同卵双生的形成机制，此题就迎刃而解了。【自主解答】选C。本题主要考查了基因重组的类型及对生物进化的意义。Aa个体自交，后代的性状分离是由于等位基因的分离和配子之间随机结合而形成的；基因A中碱基对的改变、增添或缺失属于基因突变；同源染色体上非姐妹染色单体间的互换属于基因重组；同卵双生是指由同一受精卵发育而来的，所以细胞核中的遗传物质是一样的，其性状差异主要是由于外界环境引起的。【变式训练】（2010·泰安模拟）以下有关基因重组的叙述，错误的是（）A.非同源染色体的自由组合导致基因重组B.同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换引起基因重组C.纯合子自交因基因重组导致子代性状分离D.同胞兄妹间的遗传差异与亲代形成性细胞过程中的基因重组有关【解析】选C。基因重组的类型有两种:一种为发生在减数第一次分裂的后期非同源染色体的自由组合，另一种为减数第一次分裂四分体时期同源染色体上非姐妹染色单体之间的交叉互换；纯合子自交后代不会出现性状分离现象；同胞兄妹间的遗传差异是由于在减数分裂过程中基因重组形成的不同配子随机组合所致而形成的。【典例2】（2010·临沂模拟）转基因植物是通过基因工程拥有其他物种基因即外源基因的植物。下列有关叙述中正确的是A.外源基因就是目的基因B.外源基因的遗传都遵循孟德尔遗传定律C.基因工程中的载体质粒是细胞核内能够自主复制的DNA分子D.通过基因工程，植物细胞也能合成某些细菌的蛋白质【标准解答】选D。本题主要考查基因工程的过程和应用。外源基因较多，只有人们所需要的外源基因才能称为目的基因，当把目的基因导入到受体细胞中时，若存在于细胞质中是不会遵循孟德尔遗传定律的，质粒存在于细菌以及酵母菌等生物的细胞中，是拟核或细胞核外能够自主复制的很小的环状DNA分子，基因工程打破了物种的界限，可以使植物产生细菌的蛋白质。1.（2009·北京高考）真核生物进行有性生殖时，通过减数分裂和随机受精使后代（）A.增加发生基因突变的概率B.继承双亲全部的遗传性状C.从双亲各获得一半的DNAD.产生不同于双亲的基因组合【解析】选D。本题考查了遗传变异的相关知识。进行有性生殖的生物，其变异的主要来源是基因重组，即在减数分裂过程中，由于四分体时期同源染色体的非姐妹染色单体的交叉互换或减数第一次分裂后期非同源染色体上的非等位基因自由组合而发生基因重组，使后代产生不同于双亲的基因组合。2.（2009·安徽高考）2008年诺贝尔化学奖授予了“发现和发展水母绿色荧光蛋白”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【解析】选C。本题考查的是基因工程的有关知识。水母的绿色荧光蛋白的应用应该说是生物科学研究手段的进步，像同位素原子示踪法一样，可以更直观地揭示微观世界的运动规律。3.（2009·浙江高考）下列关于基因工程的叙述，错误的是（）A.目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物B.限制性内切酶和DNA连接酶是两类常用的工具酶C.人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性D.载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞和促进目的基因的表达【解析】选D。载体上的抗性基因主要起着标记基因的作用，有利于筛选含重组DNA的细胞，并不能促进目的基因的表达。一、选择题（共6小题，每小题4分，共24分）1.（2010·厦门高一检测）与无性生殖相比，有性生殖的后代具有较强的适应性，下列说法不正确的是()A.后代继承了双亲的遗传物质B.减数分裂过程中，DNA复制更容易发生差错C.更容易产生新的基因型D.减数分裂过程中，由于基因重组产生了不同类型的配子【解析】选B。有性生殖过程中减数分裂产生的卵细胞和精子细胞多种多样，随机结合形成的受精卵多种多样，发育成的后代中含有双亲的遗传物质；减数分裂和有丝分裂的DNA复制发生差错的几率是一致的。2.（2010·潍坊高一检测）以下各种酶与其作用部位不相匹配的是()A.解旋酶——磷酸二酯键B.肽酶——肽键C.ATP水解酶——高能磷酸键D.限制性内切酶——磷酸二酯键【解析】选A。解旋酶作用的是碱基之间的氢键，肽酶作用的是肽键，ATP水解是远离腺苷的高能磷酸键断裂，限制性内切酶作用的是磷酸与脱氧核糖之间的磷酸二酯键。3.进行有性生殖的生物，其亲子代间总是存在着一定差异的主要原因是()A.基因重组B.基因突变C.染色体变异D.生活条件改变【解析】选A。变异是生物的基本特征之一。如果仅仅是由于生活条件改变而引起的变异是不遗传的，不是变异的主要原因，故排除D项。引起可遗传变异的原因有三，其中基因突变频率极低，染色体变异也较少，故排除B、C两项。基因重组是有性生殖的生物必然发生的过程，如果生物的染色体数目多，则携带的基因更多，那么变异也就更多，因此基因重组成为亲子代之间存在差异的主要原因。4.有性生殖生物的后代性状差异，主要来自于基因重组，下列过程中哪些可以发生基因重组()A.①②B.①③C.②③D.③【解析】选A。基因重组发生在通过减数分裂形成配子的过程中，主要包括两种类型，一种是在四分体时期，位于同源染色体上非姐妹染色单体的交叉互换，一种是在减数第一次分裂后期，位于非同源染色体上非等位基因的自由组合。所以应为①②，而不是配子的随机组合③。5.（2010·杭州高一检测）基因工程中，需使用特定的限制性内切酶切割目的基因和质粒，便于重组和筛选。已知限制性内切酶Ⅰ的识别序列和切点是-G↓GATCC-，限制性内切酶Ⅱ的识别序列和切点是-↓GATC-。根据图示判断下列操作正确的是

()A.质粒用限制性内切酶Ⅰ切割，目的基因用限制性内切酶Ⅱ切割B.质粒用限制性内切酶Ⅱ切割，目的基因用限制性内切酶Ⅰ切割C.目的基因和质粒均用限制性内切酶Ⅰ切割D.目的基因和质粒均用限制性内切酶Ⅱ切割【解析】选A。质粒作为载体，上面含有两个标记基因，而作为目的基因的两个黏性末端是不完全相同的，限制性内切酶Ⅰ和限制性内切酶Ⅱ，识别的序列不完全一致，经比较可知限制性内切酶Ⅱ切割的范围比限制性内切酶Ⅰ要广泛，限制性内切酶Ⅰ能切割的限制性内切酶Ⅱ一定能切割。为了使载体仍保留标记基因GeneⅠ，所以应用切割范围较窄的限制性内切酶Ⅰ去切割GeneⅡ，而对于目的基因要切出两个不同的黏性末端，所以应用切割范围更广的限制性内切酶Ⅱ切割目的基因后得到的片段是再将其插入到已用限制性内切酶Ⅰ切割后的GenneⅡ基因片段中，用DNA连接酶连接成为一个重组质粒。6.（2010·合肥高一检测）下列关于基因重组的说法正确的是（多选）()A.生物体进行有性生殖的过程中控制不同性状的基因的重新组合属于基因重组B.减数分裂四分体时期，由于同源染色体的姐妹染色单体之间的局部交换，可导致基因重组C.减数分裂过程中，随着非同源染色体上的基因自由组合可导致基因重组D.一般情况下，水稻花药内可发生基因重组，而根尖则不能【解析】选A、C、D。基因重组是发生在减数分裂的过程中（减数第一次分裂四分体时期同源染色体非姐妹染色单体之间的交换，减数第一次分裂后期非同源染色体上的非等位基因的自由组合），基因重组发生在两种或两种以上基因之间，一般情况下，由于水稻根尖只进行有丝分裂而不进行减数分裂，所以不能发生基因重组。二、非选择题（共2小题，共26分）7.（14分）如图所示为用农作物①和②两个品种分别培养出④⑤⑥⑦四个品种的过程。（1）用①和②通过Ⅰ和Ⅱ过程培育出⑤的过程所依据的遗传学原理是＿＿＿。（2）通过Ⅲ和Ⅴ培育出⑤的育种方法的优点是＿＿＿＿＿。（3）由③培育出的⑥是＿＿＿＿＿＿倍体。（4）由①和②通过Ⅰ和Ⅲ过程培育出⑤的过程叫＿＿＿＿，③培育出④的过程叫＿＿＿＿，Ⅴ过程需要用＿＿＿＿＿＿处理。（5）⑤通过Ⅵ过程培育出⑦的过程叫＿＿＿＿＿＿。【解析】图中Ⅰ是杂交过程，Ⅱ是自交过程，Ⅲ是花药离体培养过程，Ⅳ、Ⅴ是用秋水仙素诱导染色体加倍过程。Ⅵ是转基因技术。通过Ⅰ、Ⅱ培育⑤是杂交育种，Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ是单倍体育种，Ⅳ是多倍体育种，Ⅵ是转基因技术育种。答案：（1）基因重组（2）明显缩短育种年限（3）四（4）单倍体育种花药离体培养秋水仙素（5）转基因技术［实验·探究］8.（12分）某些植物能分泌一些化学物质用于抑制别种植物在其周围生长，这称为他感作用。最近，科学家试图往大麦等农作物转入控制合成这些化学物质的基因。请回答：（1）获取目的基因，需要用到的工具酶是＿＿＿，对获取的目的基因，可以通过＿＿＿与载体结合。（2）为了验证转基因大麦对邻近杂草生长具有他感作用。请在给出的实验步骤的基础上继续完成实验、预期实验现象。方法步骤：①选取A、B、C三个栽种盒，在栽种土壤表面画5m×5m的小方格，每小方格中心放一粒大麦或杂草种子。三个栽种盒的播种方式依次为：A：＿＿＿；B：只种大麦种子；C：＿＿＿。②洒上少许细泥土覆盖种子并浇水，把三个实验栽种盒放在＿＿＿的环境中培养2～4周。③每天观察记录，统计盒内植株的＿＿＿，比较三个栽种盒的植物生长差异。预期的实验现象：＿＿＿＿＿＿＿＿＿。【解析】（1）人工获取目的基因是要用限制性内切酶进行切割，并用DNA连接酶将目的基因与载体结合。（2）他感效应是指对其他植物生长起抑制作用，所以实验自变量是转基因大麦的有无，观察大麦对杂草的影响，应设置对照组和实验组，由于本实验是验证性实验，预期实验结果和已知的结论应是一致的。答案：（1）限制性内切酶DNA连接酶（2）①大麦种子和杂草种子同行种植只种杂草种子（顺序可变）②相同且适宜③平均株高预期的实验现象：A盒中的杂草生长情况明显比C盒中的差（A盒中的大麦生长情况和B盒相同，这句不写也可）（注意与播种方式相对应）1.育种专家用高秆抗锈病水稻与矮秆不抗锈病水稻杂交，培育出了矮秆抗锈病水稻，这种水稻出现的原因是（）A.基因突变B.基因重组C.染色体变异D.环境条件的改变【解析】选B。使位于不同亲本的优良性状通过交配集中到同一个体上的方法即为杂交，是把原有基因重新组合的过程。2.（2010·聊城模拟）如图是某动物的几个细胞分裂示意图（数字代表染色体，字母代表染色体上带有的基因）。据图判断不正确的是（）A.该动物的性别是雄性B.乙细胞表明该动物发生了基因突变或基因重组C.1与2的片段交换属基因重组，1与3组合在一起属基因重