高三生物一輪復(fù)習(xí) 第4單元 第3講 從雜交育種到基因工程課件.ppt

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走向高考 · 生物,路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索,人教版 · 高考總復(fù)習(xí),生物的變異、育種與進(jìn)化,第四單元,必修二 遺傳與進(jìn)化,第三講 從雜交育種到基因工程,第四單元,考情考點(diǎn)探究,方法警示探究,課前基礎(chǔ)回扣,核心考點(diǎn)突破,課 時(shí) 作 業(yè),方法技巧警示,A．通過(guò)上圖篩選過(guò)程獲得的高產(chǎn)菌株未必能作為生產(chǎn)菌株 B．X射線(xiàn)處理既可以引起基因突變也可能導(dǎo)致染色體變異 C．上圖篩選高產(chǎn)菌株的過(guò)程是定向選擇過(guò)程 D．每輪誘變相關(guān)基因的突變率都會(huì)明顯提高 答案 D 解析 本題考查誘變育種。通過(guò)誘變育種得到的高產(chǎn)菌株，由于數(shù)量少，一般不作為生產(chǎn)菌株，要經(jīng)過(guò)擴(kuò)大培養(yǎng)后用作生產(chǎn)菌株；X射線(xiàn)處理既可以引起基因突變也可能導(dǎo)致染色體變異；圖中篩選高產(chǎn)菌株的過(guò)程是定向選擇過(guò)程。誘變可以提高基因突變率，但并不是每一輪都能明顯提高。,2．(2013·全國(guó)卷，5)下列實(shí)踐活動(dòng)包含基因工程技術(shù)的是( ) A．水稻F1花藥經(jīng)培養(yǎng)和染色體加倍，獲得基因型純合新品種 B．抗蟲(chóng)小麥與矮桿小麥雜交，通過(guò)基因重組獲得抗蟲(chóng)矮稈小麥 C．將含抗病基因的重組DNA導(dǎo)入玉米細(xì)胞，經(jīng)組織培養(yǎng)獲得抗病植株 D．用射線(xiàn)照射大豆使其基因結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，獲得種子性狀發(fā)生變異的大豆,答案 C 解析 本題考查了遺傳、變異等基礎(chǔ)知識(shí)在生產(chǎn)中的應(yīng)用。A項(xiàng)屬于單倍體育種，原理是染色體變異，不包含基因工程技術(shù)；B項(xiàng)屬于雜交育種，原理是基因重組，不包含基因工程技術(shù)；C項(xiàng)中將含有目的基因的重組DNA導(dǎo)入受體細(xì)胞屬于基因工程，原理是基因重組，包含基因工程技術(shù)；D項(xiàng)屬于誘變育種，原理是基因突變，不包含基因工程技術(shù)。,3．(2013·江蘇卷，25)現(xiàn)有小麥種質(zhì)資源包括：①高產(chǎn)、感??；②低產(chǎn)、抗?。虎鄹弋a(chǎn)、晚熟等品種。為滿(mǎn)足不同地區(qū)及不同環(huán)境條件下的栽培需求，育種專(zhuān)家要培育3類(lèi)品種：a.高產(chǎn)、抗??；b.高產(chǎn)、早熟；c.高產(chǎn)、抗旱。下列育種方法可行的是( ) A．利用①、③品種間雜交篩選獲得a B．對(duì)品種③進(jìn)行染色體加倍處理篩選獲得b C．a(chǎn)、b和c的培育均可采用誘變育種方法 D．用轉(zhuǎn)基因技術(shù)將外源抗旱基因?qū)擘壑蝎@得c,答案 CD 解析 本題通過(guò)育種方式的選擇，考查變異、育種的知識(shí)及學(xué)生分析、判斷和理解能力。欲獲得a，應(yīng)利用①和②品種間進(jìn)行雜交篩選，A錯(cuò)誤；染色體加倍后結(jié)實(shí)率降低，欲獲得b應(yīng)對(duì)進(jìn)行誘變育種，B錯(cuò)誤；誘變育種可以產(chǎn)生新基因，因此a、b、c都可以通過(guò)誘變育種獲得，C正確；基因工程可定向改造生物的性狀，獲得c可通過(guò)基因工程實(shí)現(xiàn)，D正確。,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(guò)________集中在一起，再經(jīng)過(guò)選擇和培育，獲得新品種的方法。 (2)育種原理：________。 (3)方法：雜交→________→選種→自交。 2．誘變育種 (1)含義：利用____________________來(lái)處理生物，使生物發(fā)生________。 (2)育種原理：________。,交配,基因重組,自交,物理因素或化學(xué)因素,基因突變,基因突變,3．生物育種原理、方法、實(shí)例(連線(xiàn)),,,,,,,,,,,二、基因工程及其應(yīng)用 1．基因工程的概念 (1)別名：_______________或_______________。 (2)操作對(duì)象：________。 (3)操作過(guò)程：把一種生物的________提取出來(lái)，加以修飾改造，然后放到另一種生物的________里。 (4)操作目的：________地改造生物的遺傳性狀。 2．原理 不同生物之間的__________。,基因拼接技術(shù),DNA重組技術(shù),基因,某種基因,細(xì)胞,定向,基因重組,4．基因操作的基本步驟 提取目的基因→目的基因與運(yùn)載體結(jié)合→將目的基因?qū)隷_______→目的基因的____________。,限制性核酸內(nèi)切酶,DNA連接酶,運(yùn)載體,質(zhì)粒,受體細(xì)胞,檢測(cè)與鑒定,5．基因工程的應(yīng)用 (1)________，如抗蟲(chóng)棉。 (2)________研制，如胰島素等。 (3)環(huán)境保護(hù)，如轉(zhuǎn)基因細(xì)菌分解石油。 6．轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性 對(duì)轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的兩種態(tài)度： (1)轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品不安全，要________________________________________。 (2)轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品是安全的，應(yīng)該______________________________________。,育種,藥物,嚴(yán)格控制,大范圍推廣,1.雜交育種與雜種優(yōu)勢(shì)是一回事嗎？ [提示] 不是；①雜交育種是在雜交后代眾多類(lèi)型中選擇符合育種基因性狀的個(gè)體進(jìn)一步培育，直至獲得穩(wěn)定遺傳的具有優(yōu)良性狀的新品種(純合子)。②雜種優(yōu)勢(shì)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。 2．運(yùn)載體和細(xì)胞膜上的載體相同嗎？ [提示] 不同；①運(yùn)載體是將外源基因?qū)胧荏w細(xì)胞的專(zhuān)門(mén)運(yùn)輸工具，常用的運(yùn)載體有質(zhì)粒、動(dòng)植物病毒、λ噬菌體的衍生物等。②細(xì)胞膜上的載體是位于細(xì)胞膜上的載體蛋白質(zhì)，與控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞有關(guān)系。,1.北極比目魚(yú)中有抗凍基因，其編碼的抗凍蛋白具有11個(gè)氨基酸的重復(fù)序列，該序列重復(fù)次數(shù)越多，抗凍能力越強(qiáng)，下圖是獲取轉(zhuǎn)基因抗凍番茄植株的過(guò)程示意圖，有關(guān)敘述正確的是( ),,A．過(guò)程①獲取的目的基因，可用于基因工程和比目魚(yú)基因組測(cè)序 B．多個(gè)抗凍基因編碼區(qū)依次相連成能表達(dá)的新基因不能得到抗凍型增強(qiáng)的抗凍蛋白 C．過(guò)程②構(gòu)成的重組質(zhì)粒缺乏標(biāo)記基因，需要轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌才能進(jìn)行篩選 D．應(yīng)用DNA探針技術(shù)，可以檢測(cè)轉(zhuǎn)基因抗凍番茄植株中目的基因的存在及其完全表達(dá) 答案 B,解析 本題主要考查基因工程相關(guān)知識(shí)。過(guò)程①為反轉(zhuǎn)錄法獲取目的基因，獲取的目的基因可用于基因工程，但由于用這種方法獲得的基因不是該生物的全部基因，故一般不能用于對(duì)比目魚(yú)的基因組測(cè)序；由題干可知，能表達(dá)的抗凍蛋白基因相關(guān)序列重復(fù)次數(shù)越多，得到的抗凍蛋白的抗凍能力越強(qiáng)，因此多個(gè)抗凍基因編碼區(qū)依次相連成能表達(dá)的新基因可能不再是抗凍基因；過(guò)程②構(gòu)成的重組質(zhì)粒具有標(biāo)記基因，轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌的目的是利用農(nóng)桿菌將重組質(zhì)粒攜帶進(jìn)入番茄組織細(xì)胞；利用DNA探針技術(shù)，可檢測(cè)基因抗凍番茄植株中目的基因的存在情況，目的基因是否表達(dá)應(yīng)采用抗原－抗體雜交技術(shù)。,2．兩個(gè)親本的基因型分別為AAbb和aaBB，這兩對(duì)基因按自由組合定律遺傳。要培育出基因型為aabb的新品種，最簡(jiǎn)捷的方法是( ) A．人工誘變育種 B．細(xì)胞工程育種 C．單倍體育種 D．雜交育種 答案 D 解析 人工誘變，后代產(chǎn)生的變異具有不定向性；單倍體育種、細(xì)胞融合不能產(chǎn)生基因重組；雜交育種是獲得新品種最簡(jiǎn)捷的方法。,3．(2013·甘肅天水聯(lián)考)一旦禽流感病毒與人類(lèi)病毒重組，從理論上講，就有可能在人與人之間傳播該疾病。屆時(shí)，這種病毒就會(huì)成為人類(lèi)病毒。這里所說(shuō)的重組與下列哪項(xiàng)本質(zhì)相同( ) A．基因工程 B．太空育種 C．單倍體育種 D．多倍體育種 答案 A,4．下列有關(guān)育種的敘述中，錯(cuò)誤的是( ) A．用于大田生產(chǎn)的優(yōu)良品種不一定是純合子 B．通過(guò)植物組織培養(yǎng)技術(shù)培育脫毒苗，篩選培育抗病毒新品種 C．誘變育種可提高突變頻率，加速新基因的產(chǎn)生，從而加速育種進(jìn)程 D．為了避免對(duì)三倍體無(wú)子西瓜年年制種，可利用植物組織培養(yǎng)快速繁殖 答案 B,解析 用于大田生產(chǎn)的優(yōu)良品種不一定是純合子，如雜交水稻；通過(guò)植物組織培養(yǎng)技術(shù)培育的脫毒苗沒(méi)有病毒，但不一定能抗病毒；誘變育種可提高突變頻率，加速新基因的產(chǎn)生，從而加速育種進(jìn)程；三倍體無(wú)子西瓜不能產(chǎn)生種子，所以必須年年制種，為了避免對(duì)三倍體無(wú)子西瓜年年制種，可利用植物組織培養(yǎng)快速繁殖，所以選B。,生物育種方式的比較(見(jiàn)表),生物育種,不同育種方法需注意的問(wèn)題 (1)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，如細(xì)菌的育種一般采用的方法是誘變育種。 (2)雜交育種不一定需要連續(xù)自交。若選育顯性?xún)?yōu)良純種，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?xún)?yōu)良純種，則只需出現(xiàn)該性狀個(gè)體即可。 (3)花藥離體培養(yǎng)只是單倍體育種中的一個(gè)程序，要想得到可育的品種，一般還需要用秋水仙素處理單倍體使染色體加倍。,下列高科技成果中，根據(jù)基因重組原理進(jìn)行的是( ) ①我國(guó)科學(xué)家袁隆平利用雜交技術(shù)培育出超級(jí)水稻 ②我國(guó)科學(xué)家將蘇云金芽孢桿菌的某些基因移植到棉花體內(nèi)，培育出抗蟲(chóng)棉 ③我國(guó)科學(xué)家通過(guò)返回式衛(wèi)星搭載種子培育出太空椒 ④我國(guó)科學(xué)家通過(guò)體細(xì)胞克隆技術(shù)培養(yǎng)出克隆牛 A．① B．①② C．①②③ D．②③④,解析 雜交育種所依據(jù)的原理為基因重組；轉(zhuǎn)基因技術(shù)是將目的基因轉(zhuǎn)入受體細(xì)胞而使生物獲得新性狀，其依據(jù)的也是基因重組的原理；太空育種是利用太空中的微重力、射線(xiàn)等因素誘導(dǎo)基因產(chǎn)生變化，所依據(jù)的是基因突變的原理；克隆技術(shù)是根據(jù)無(wú)性繁殖的原理。 答案 B,中國(guó)返回式衛(wèi)星上搭載的水稻種子返回地面后，經(jīng)種植培育出的水稻穗多粒大，畝產(chǎn)達(dá)600kg，蛋白質(zhì)含量增加8%～20%，生長(zhǎng)周期平均縮短10天。這種育種方式屬于( ) A．雜交育種 B．單倍體育種 C．誘變育種 D．多倍體育種 答案 C 解析 此育種是利用太空育種技術(shù)，在太空中通過(guò)強(qiáng)輻射、微重力和高真空等條件誘發(fā)植物種子的基因發(fā)生突變的作物育種技術(shù)。,基因工程,1.基因工程的原理 (1)不同生物的DNA分子具有相同結(jié)構(gòu)。 (2)基因是控制生物性狀的基本結(jié)構(gòu)單位和功能單位。 (3)各種生物共用一套遺傳密碼。,2．基因工程操作的工具 (1)限制性核酸內(nèi)切酶——基因的“剪刀” ①存在場(chǎng)所：主要是存在于微生物細(xì)胞中。 ②特性：一種限制性核酸內(nèi)切酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列，并且能夠在特定的切點(diǎn)上切割DNA分子。 ③作用結(jié)果：得到平末端或黏性末端。,(2)DNA連接酶——基因的“針線(xiàn)” ①作用：連接限制性核酸內(nèi)切酶切開(kāi)的斷口。 ②常用的種類(lèi)及來(lái)源：,(3)運(yùn)載體——基因的運(yùn)輸工具 作為運(yùn)載體必須具備的條件： ①能夠在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制并穩(wěn)定地保存。 ②含有多個(gè)限制酶切點(diǎn)，以便和外源基因相連。 ③含有標(biāo)記基因，以便于篩選。 ④對(duì)受體細(xì)胞無(wú)害。,3．基因重組與基因工程的比較,(1)限制酶和DNA連接酶的作用部位都是脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵，只是前者切開(kāi)，后者連接。 (2)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)獲取目的基因、切割運(yùn)載體需要用同一種限制酶，目的是產(chǎn)生相同的黏性末端。 (4)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞，沒(méi)有涉及堿基互補(bǔ)配對(duì)。 (5)動(dòng)物一般用受精卵作為受體細(xì)胞；植物一般用體細(xì)胞作為受體細(xì)胞，再通過(guò)植物組織培養(yǎng)方式形成新個(gè)體；微生物常用不致病的大腸桿菌作為受體細(xì)胞。,下列有關(guān)基因工程中限制性?xún)?nèi)切酶的描述，錯(cuò)誤的是( ) A．一種限制性?xún)?nèi)切酶只能識(shí)別一種特定的脫氧核苷酸序列 B．限制性?xún)?nèi)切酶的活性受溫度影響 C．限制性?xún)?nèi)切酶能識(shí)別和切割RNA D．限制性?xún)?nèi)切酶可從原核生物中提取,解析 生物體內(nèi)有能識(shí)別并切割特異性雙鏈DNA序列的一種核酸內(nèi)切酶，它是一種可以將外來(lái)的DNA切斷的酶，即能夠限制異源DNA的侵入并使之失去活力，但對(duì)自己的DNA卻無(wú)損害作用，這樣可以保護(hù)細(xì)胞原有的遺傳信息。由于這種切割作用是在DNA分子內(nèi)部進(jìn)行的，故叫限制性?xún)?nèi)切酶(簡(jiǎn)稱(chēng)限制酶)。限制性?xún)?nèi)切酶只能識(shí)別和切割DNA，不能識(shí)別和切割RNA。 答案 C,DNA連接酶的主要功能是( ) A．使DNA復(fù)制時(shí)母鏈與子鏈之間形成氫鍵 B．使黏性末端堿基之間形成氫鍵 C．將兩條DNA末端之間的縫隙連接起來(lái) D．將堿基、脫氧核糖、磷酸之間連接起來(lái) 答案 C 解析 DNA連接酶催化DNA雙鏈外側(cè)磷酸和脫氧核糖之間形成磷酸二酯鍵，它與堿基之間的氫鍵無(wú)關(guān)。,合理選擇育種方法 作物育種方式包括雜交、誘變、單倍體育種、多倍體育種以及基因工程育種，育種的最終目的就是改變?cè)衅贩N的遺傳物質(zhì)，培育出符合人類(lèi)需要的新品種。在具體解題中，在正確區(qū)分不同育種的特點(diǎn)，恰當(dāng)使用育種程序，對(duì)步驟綜合分析，尋找出解題突破口。,[例1] 某植物的基因型為AaBB，通過(guò)不同的生物技術(shù)可以分別將它轉(zhuǎn)變?yōu)橐韵禄蛐偷闹参铮?①AABB ②aB ③AaBBC ④AAaaBBB 則所用到的生物技術(shù)排列正確的是( ) A．誘變育種、轉(zhuǎn)基因技術(shù)、花藥離體培養(yǎng)、細(xì)胞融合 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),解析 由于某植物的基因型為AaBB，通過(guò)AaBB與A_B_雜交，則可獲得基因型為AABB的植物；選取AaBB的花粉進(jìn)行離體培養(yǎng)，則可獲得基因型為aB的單倍體；將外源基因C導(dǎo)入植物的某個(gè)細(xì)胞中，經(jīng)組織培養(yǎng)獲得基因型為AaBBC的植物；將植物AaBB用秋水仙素處理，則獲得基因型為AAaaBBBB的四倍體植物。 答案 B,技法提煉 育種目的不同，選擇育種方法也不同，具體分析如下： (1)將同一物種兩親本的性狀集中到同一生物體上，可利用雜交育種，這是最簡(jiǎn)便的育種方法。 (2)將兩物種的優(yōu)良性狀集中在一起，可用基因工程，也可用細(xì)胞雜交。 (3)若要快速獲得純種，可用單倍體育種方法。 (4)若要提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量，可用多倍體育種方法。 (5)若要培育原物種沒(méi)有的性狀，可用誘變育種和基因工程，其中基因工程是有目的地改良。 (6)若培育植物為營(yíng)養(yǎng)繁殖，如土豆、地瓜等，則只要出現(xiàn)所需性狀即可，不需要培育出純種。,對(duì)基因工程中一些觀(guān)點(diǎn)辨析不清 [例2] 下列關(guān)于限制酶和DNA連接酶的理解，正確的是( ) A．其化學(xué)本質(zhì)都是蛋白質(zhì) B．DNA連接酶可以恢復(fù)DNA分子中的氫鍵 C．它們不能被反復(fù)使用 D．在基因工程操作中可以用DNA聚合酶代替DNA連接酶 答案 A,解析 限制酶與DNA連接酶的化學(xué)本質(zhì)都是蛋白質(zhì)；DNA連接酶連接的是兩個(gè)DNA片段間相鄰兩個(gè)堿基間的磷酸二酯鍵；酶在化學(xué)反應(yīng)前后其數(shù)量、性質(zhì)、功能均不發(fā)生改變，因此可以反復(fù)利用；DNA聚合酶是在細(xì)胞內(nèi)DNA分子復(fù)制時(shí)發(fā)揮作用的，不能替代DNA連接酶。 錯(cuò)因分析 對(duì)DNA連接酶和DNA聚合酶的化學(xué)本質(zhì)、作用化學(xué)鍵和作用對(duì)象模糊不清。,糾錯(cuò)筆記 (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(kāi)，一個(gè)連接。 (2)質(zhì)粒是最常用的運(yùn)載體，不要把質(zhì)粒同運(yùn)載體等同，除此之外，噬菌體和動(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。,(4)DNA酶即DNA水解酶，是將DNA水解的酶；DNA聚合酶是在DNA復(fù)制過(guò)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。 (5)原核生物基因(如抗蟲(chóng)基因來(lái)自蘇云金芽孢桿菌)可為真核生物(如棉花)提供目的基因。 (6)限制酶在第一步和第二步操作中都用到，且要求同一種酶，目的是產(chǎn)生相同的黏性末端；第二步中兩種工具酶都用到。 (7)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(guò)組織培養(yǎng)的方式形成新個(gè)體。 (8)抗蟲(chóng)棉只能抗蟲(chóng)，不能抗病毒、細(xì)菌。,