2014届高三生物(人教版通用)一轮复习教案---第24讲从杂交育种到基因工程.pdf
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1、- 1 - / 33 第 24 讲从杂交育种到基因工程 考纲要求 1. 生物变异在育种上的应用(。2. 转基因食品的安全 ( 。 一、杂交育种与诱变育种 1杂交育种 (1含义: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。 (2育种原理:基因重组。 (3方法:杂交自交选种自交。 2诱变育种 (1含义:利用物理因素或化学因素来处理生物,使生物发生基因突 变。 (2育种原理:基因突变。 判一判 1太空育种能按人的意愿定向产生优良性状 ( 2杂交育种的范围只能在有性生殖的植物中 ( 3诱变育种的优点之一是需大量处理实验材料 ( - 2 - / 33 提示此特点为
2、缺点,不是优点。 4诱变育种时突变的个体中有害个体多于有利个体 ( 5杂交育种和诱变育种都能产生前所未有的新基因,创造变异新 类型( 6杂合子品种的种子只能种一年,需要年年制种 ( 二、基因工程 1基因工程的工具包括限制性核酸内切酶、DNA连接酶、运载体, 其中两种工具酶作用的化学键都是磷酸二酯键。 7hZKD1iuqR 2原理:基因重组。 3步骤:提取目的基因、目的基因与运载体结合、将目的基因导 入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。 4应用: (1育种,如抗虫棉; (2药物研制,如胰岛素等;(3环 境保护,如超级细菌分解石油。 解惑 (1基因工程操作水平分子水平;操作环境体外。 (2操作工具有
3、三种,但工具酶只有两种,另一种工具运载体的化学 本质为 DNA 。 考点一比较几种遗传育种 - 3 - / 33 1比较下表中的遗传育种 方法原理常用方法优点缺点 代 表 实 例 杂 交 育 种 基因重组杂交 操作简 单 , 目 标 性强 育 种 年限 长 矮秆抗 病小麦 诱 变 育 种 基因突变 辐射诱 变 、 激 光 诱变等 提 高 突 变 率 , 加 速 育种进程 有 利 变异 少 , 需大 量 处 理实 验材料 高产青 霉菌株 多倍 体育种 染 色 体 变 异 秋 水 仙 素 处 理 萌 发 的 种 子 或 幼苗 操作简 单 , 且 能 在 较 短 的 时 间 内 获 得 所 需 品
4、种 所 得 品种 发育迟 缓 , 结实 率 低 ;在 动 物 中无 法开展 无 子 西 瓜 、 八 倍 体 小 黑麦 单倍 体育种 染 色 体 变 异 花 药 离 体 培 养 后 , 再 用 秋 水 仙素处理 明 显 缩 短 育种年限 技术复 杂 , 需要 与 杂 交育 种配合 “ 京 花 1号 ” 小麦 基因 工程 育种 基因重组 将 一 种 生 物 特 定 的 基 因 转 移 到 另 一 种 生 物 细 胞 中 能 定 向 改 造 生 物 的 遗传性状 有 可 能引 发 生 态危 机 转基因 抗虫棉 2分析以下几种育种方法 (1杂交育种是最简捷的方法,而单倍体育种是最快获得纯合子的方 法,
5、可缩短育种年限。 (2让染色体加倍可以用秋水仙素等进行处理,也可采用细胞融合的 方法,且此方法能在两个不同物种之间进行。 7hZKD1iuqR (3原核生物不能进行减数分裂,所以不能运用杂交的方法进行育 - 4 - / 33 种,一般采用的方法是诱变育种。 易错警示与杂交育种有关的4 点注意 (1杂交育种不一定需要连续自交。若选育显性优良纯种,则需要连 续自交筛选直至性状不再发生分离;若选育隐性优良纯种,则只要在 子二代出现该性状个体即可。 7hZKD1iuqR (2诱变育种与杂交育种相比,前者能产生前所未有的新基因,创造 变异新类型;后者不能产生新基因,只是实现原有基因的重新组合。 7hZK
6、D1iuqR (3杂交育种与杂种优势不同:杂交育种是在杂交后代众多类型中 选择符合育种目标的个体进一步培育,直到获得稳定遗传的具有优良 性状的新品种;杂种优势主要是利用杂种F1 的优良性状,并不要 求遗传上的稳定。7hZKD1iuqR (4杂交种与多倍体的比较:二者都可产生很多优良性状如茎秆粗 壮、抗倒伏、产量提高、品质改良,但多倍体生长周期长,晚熟;而 杂交种可早熟,故根据成熟期早晚可判定是多倍体还是杂交种。 7hZKD1iuqR 1要将 基因 型为 AaBB 的 植物 ,培 育出 以下基 因型 的品 种 : AaBb ; AaBBC ; AAaaBBBB ; aB。则对应的育种方法依次是
7、( 7hZKD1iuqR A诱变育种、转基因技术、细胞融合、花药离体培养 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 - 5 - / 33 D多倍体育种、花药离体培养、诱变育种、转基因技术 答案A 解读用基因型为 AaBB的植物要培育出AaBb的品种,可利用物理或 化学方法处理材料,通过基因突变获得;要获得AaBBC的品种,由于 本物种没有C 基因,所以必须通过转基因技术;要获得AAaaBBBB 的 品种,可通过细胞融合;要获得aB 的品种,可利用花药离体培养。 7hZKD1iuqR 2假设 A、b 代表玉 M的优良基因,这两种基因是自由
8、组合的。现 有 AABB 、aabb 两个品种,为培育出优良品种AAbb ,可采用的方法如 图所示。请据图回答问题:7hZKD1iuqR (1由品种 AABB 、aabb 经过过程培育出新品种的育种方式称为 _, 其 原理 是 _。 用此 育 种 方式 一 般 从 _ 才能开始选育AAbb个体,是因为 _ _。7hZKD1iuqR (2若经过过程产生的子代总数为1 552 株,则其中基因型为AAbb 的植株在理论上有 _株。基因型为Aabb 的植株经过过程 ,子代中 AAbb与 aabb 的数量比是 _ 。7hZKD1iuqR - 6 - / 33 (3过程常采用 _ 技术得到 Ab 个体。
9、与 过 程 的 育 种 方 法 相 比 , 过 程 的 优 势 是 _。7hZKD1iuqR (4过程的育种方式是_,与过程比较,过程的明 显优势是 _ _ 。7hZKD1iuqR 答案(1杂交育种基因重组F2 从 F2 开始出现 AAbb个体(或从 F2 开始出现性状分离 (297 11 (3花药离体培养能明显缩短育种年限 (4诱变育种过程产生的变异是定向的(或基因工程育种转入的基 因是已知的,用基因工程手段产生的变异是定向的7hZKD1iuqR 解读根据孟德尔自由组合定律,F2 中基因型为AAbb 的植株占 1/16,所以共 97 株。Aabb 自交后代 AAbb和 aabb 的比例为 1
10、1。 过程是单倍体育种,包括了花药离体培养和秋水仙素诱导染色体 加倍两个步骤,可以明显缩短育种年限。属于诱变育种。过程与 相比,其具有的明显优势是能定向地改造生物的遗传性状。 7hZKD1iuqR 技法提炼 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 - 7 - / 33 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
11、种。 考点二基因工程育种 根据下面基因工程操作步骤图解,填写相关内容 易错警示与基因工程有关的3 点提示 (1限制性核酸内切酶和DNA连接酶的作用部位都是脱氧核苷酸之间 形成的磷酸二酯键 ( 不是氢键 ,只是一个切开,一个连接。 7hZKD1iuqR (2质粒是最常用的运载体,不要把质粒等同于运载体,除此之外, 噬菌体的衍生物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。 7hZKD1iuqR (3要想从 DNA上切下某个基因,应切2 个切口,产生4 个黏性末 端。 - 8 - / 33 3下列有关基因工程技术的叙述,正确的是 ( A重组 DNA 技术所用
12、的工具酶是限制酶、DNA 连接酶和运载体 B所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列 C选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖快 D只要目的基因进入受体细胞就能成功实现表达 答案C 解读重组 DNA技术所用的工具有三种,但其中工具酶是限制酶和 DNA连接酶,运载体不是工具酶;限制酶具有专一性,每种限制酶只 能识别特定的核苷酸序列;目的基因进入受体细胞不一定就能成功实 现表达,需要通过检测来确定。 7hZKD1iuqR 4通过 DNA重组技术使原有基因得以改造而得到的动物称为转基 因动物。运用这一技术可使羊奶中含有人体蛋白质,下图表示了这一 技术的基本过程,在该过程中所用的基因“剪刀”
13、能识别的序列和切 点是G GATCC,请据图回答:7hZKD1iuqR (1从羊染色体中“剪下”羊蛋白质基因的酶是_。人体蛋 白 质基 因 “ 插 入 ” 后 连 接 在羊 体 细 胞 染 色 体 中 时需 要 的 酶 是 - 9 - / 33 _ 。7hZKD1iuqR (2 人体蛋白质基因之所以能“插入”到羊的染色体内,原因是 _ 。 (3将人体蛋白质基因导入羊体内并成功地表达,使羊产生新的性 状。这种变异属于_,这里“成功地表达”的含义是 _ 。7hZKD1iuqR (4你认为此类羊产生的奶安全可靠吗?理由是什么? _ _7hZKD1iuqR _ _7hZKD1iuqR _ _ 。7hZ
14、KD1iuqR 答案(1限制性核酸内切酶DNA连接酶(2人和羊 DNA分子的空 间结构、化学组成相同;有互补的碱基序列( 答出其中一点即可 (3基因重组人体蛋白质基因在羊体细胞内控制合成人体蛋白质 (4安全,因为目的基因导入受体细胞后没有改变,控制合成的人体 蛋白质成分没有改变( 或不安全,因为目的基因导入受体细胞后,可 能由于羊细胞中某些成分的影响,使合成的蛋白质成分发生一定的改 变7hZKD1iuqR 解读本题主要考查基因工程的一般步骤、操作工具、应用以及转基 因技术的安全性等知识。(1基因工程的基本操作中用到的工具酶是 - 10 - / 33 限制性核酸内切酶、 DNA 连接酶。 (2不
15、同生物的 DNA 分子的化学组成 和空间结构相同,即都具有相同的物质基础和结构基础。(3人体蛋 白质基因导入羊体内并成功地表达,使羊产生新的性状,这是将一种 基因导入另一种生物,变异类型属于基因重组,目的基因成功表达的 含义是人体蛋白质基因在羊体细胞内通过转录、翻译两个过程控制合 成人体蛋白质。 (4为开放性的题目,但要注意回答的理由要与观点 相对应。 7hZKD1iuqR 基因工程操作的归纳总结 1DNA 酶即 DNA 水解酶,是将DNA 水解的酶; DNA聚合酶是在 DNA 复 制过程中,催化形成新DNA分子的酶,是将单个游离的脱氧核苷酸加 到 DNA片段上,需要模板;但DNA连接酶是将两
16、个DNA片段的两个缺 口同时连接,不需要模板,两者作用的化学键相同,都是磷酸二酯 键。7hZKD1iuqR 2原核生物基因 (如抗虫基因来自苏云金芽孢杆菌可为真核生物 ( 如 棉花提供目的基因。 3受体细胞动物一般用受精卵,植物若用体细胞则通过组织培养的 方式形成新个体。 4抗虫棉只能抗虫,不能抗病毒、细菌。 5第一步和第二步需要限制酶,且要求用同一种,目的是产生相同 的黏性末端。 6第二步中有两种工具酶并用到了运载体,故是基因工程中最核心 - 11 - / 33 的一步。 7对基因操作是否成功不但要在分子水平上鉴定还要在个体水平上 鉴定。 8目的基因指要表达的基因,标记基因指运载体上且用于鉴
17、定筛选 的基因。 9目的基因表达的标志:通过转录、翻译产生相应的蛋白质。 序号错因分析正确答案序号错因分析正确答案 受 思 维 定 势 影 响 , 忽 视 了 题 干 中 “F1 获得 F2 的 方法” 自交 忽视了 “ 矮 秆 抗 病 中 ” 而 不 是 “F2 中” 2/3 不 理 解 矮 秆 抗 病 植 株 的 来 源 答 案 不 完 整 , 要 点 不全 基 因 突 变 频 率 低 且 不定向 审题不 清 , 没 有 准 确 获 取 题干信息 秋 水 仙 素 ( 或 低 温 诱 导 染 色 体加倍 忽 视 了 高 秆为显 性 , 误 认 为 矮 秆 为 显性 方 法 一 : 将 矮 秆
18、 小 麦 与 高 秆 小麦杂 交 , 如 果该题是100% - 12 - / 33 “ 矮 秆 抗 病 ” 中 , 而且是F1 的 花 药 全 部 培 养 得 到 子 一 代 为 高 秆 , 子 二代高 秆 矮 秆 31( 或 出 现 性 状 分离 ,则 矮 秆 性 状 是 基 因 突 变造成 的;否 则 , 矮 秆 性 状 是 由 环 境 引 起 的 方 法 二 : 将 矮 秆 小 麦 与 高 秆 小 麦 种 植 在 相 同 环 境条件 下 , 如 果 两 者 未 出 现 明 显 差 异 , 则 矮 秆 性 状 由 环境引 起;否 则 , 矮 秆 性 状 是 基 因 突 变 的 结果 - 1
19、3 - / 33 题组一有关遗传育种 1(2018天津卷, 2芥酸会降低菜籽油的品质。油菜有两对独立 遗传的等位基因 (H 和 h,G和 g控制菜籽的芥酸含量,下图是获得低 芥酸油菜新品种 (HHGG 的技术路线。已知油菜单个花药由花药壁(2n 及大量花药 (n等组分组成,这些组分的细胞都具有全能性。 7hZKD1iuqR 据图分析,下列叙述错误的是 ( A、两过程均需要植物激素来诱导细胞脱分化 B与过程相比,过程可能会产生二倍体再生植株 C图中三种途径中,利用花粉培养筛选低芥酸植株(HHGG 的效率最 高 DF1 减数分裂时, H 基因所在染色体会与G 基因所在染色体发生联 会 答案D 解读
20、过程均为植物组织培养中的脱分化,均需要利用植物激素 来诱导, A 项正确。两亲本杂交使H 基因和 G基因集中到一个生物个 体中,可通过杂交育种的方法获得双显性性状个体,但要获得HHGG 纯合子需要 H_G_ 个体连续多年自交,育种效率不高;根据自由组合定 - 14 - / 33 律推知: F1 产生的花粉有HG 、Hg、hG、hg 四种,花药离体培养获得 的再生单倍体植株也是四种,使用秋水仙素处理后可根据性状直接筛 选获得纯合的HHGG 植株,其效率最高; F1 花药离体培养所得的再生 植株中,除HG 、Hg、hG、hg 四种单倍体植株外,还可能有花药壁细 胞经组织培养获得的HhGg二倍体植株
21、,因而其育种效率较花粉离体 培养低, B、C 两项正确。分析题干得出:H基因和 G基因位于两对同 源染色体上,减数分裂时非同源染色体不发生联会,D 项错误。 7hZKD1iuqR 2(2018浙江卷, 32玉 M的抗病和不抗病 ( 基因为 A、a、高秆 和矮秆( 基因为 B、b是两对独立遗传的相对性状。现有不抗病矮秆玉 M种子( 甲,研究人员欲培育抗病高秆玉M ,进行以下实验: 7hZKD1iuqR 取适量的甲,用合适剂量的 射线照射后种植,在后代中观察到白 化苗 4 株、抗病矮秆1 株(乙和不抗病高秆1 株( 丙。将乙与丙杂 交,F1 中出现抗病高秆、抗病矮秆、不抗病高秆和不抗病矮秆。选取
22、F1 中抗病高秆植株上的花药进行离体培养获得幼苗,经秋水仙素处理 后选出纯合二倍体的抗病高秆植株(丁。7hZKD1iuqR 另一实验表明,以甲和丁为亲本进行杂交,子一代均为抗病高秆。 请回答: (1对上述 1 株白化苗的研究发现,控制其叶绿素合成的基因缺失了 一段 DNA ,因此该基因不能正常_,功能丧失,无法合成叶 绿素,表明该白化苗的变异具有_的特点,该变异类型属于 _ 。7hZKD1iuqR (2上述培育抗病高秆玉M 的实验运用了 _ 、单倍体育种和 - 15 - / 33 杂交育种技术,其中杂交育种技术依据的原理是_。花药离 体培养中,可通过诱导愈伤组织分化出芽、根获得再生植株,也可通
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- 2014 届高三 生物 人教版 通用 一轮 复习 教案 24 杂交育种 基因工程
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