教育学习文章XX届高考生物第一轮复习从杂交育种到基因工程导学案Word文档格式.docx

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　　应用

　　改良作物品种，提高农作物单位面积产量，培育优良家畜、家禽

　　主要用于农作物育种和微生物培养

　　二、基因工程

　　、概念：

按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向的改造生物的遗传性状。

操作水平为DNA分子。

又叫基因拼接技术或者DNA重组技术。

　　2、过程与工具：

　　提取某种基因

　　→

　　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

　　↓

　　限制酶

　　DNA连接酶

　　（只识别特定的核苷酸序列，（连接脱氧核糖和磷酸

　　运载体（质粒、噬菌体、动植物病毒）

　　并在特定的切点切割DNA分子

　　形成磷酸二脂键

　　特点：

有标记基因，有多个限制酶切点

　　基因的“剪刀”，主要在微生

　　基因的“针线”）

　　能在受体细胞稳定保存、大量复制

　　物体内）

　　能友好的借居在宿主细胞中，不影响宿主细胞正常生命活动

　　3、比较DNA连接酶和DNA聚合酶

　　DNA连接酶：

在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键。

　　DNA聚合酶：

可将单个的脱氧核苷酸加到已有的脱氧核苷酸片段上，形成磷酸二酯键。

　　相同点：

这两种酶是由蛋白质构成的，可以形成两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。

　　三、基因工程的应用

　　、作物育种：

利用基因工程，获得高产、稳产和具有优良品质的农作物，培育出具有各种抗逆性的作物新品种，如抗虫棉。

　　2、药物研制：

利用基因工程，培育转基因生物，利用转基因生物生产出各种高质量、低成本的药品，如胰岛素、干扰素、乙肝疫苗等。

　　3、环境保护：

如利用转基因细菌降解有毒有害的化合物，吸收环境中的重金属，分解泄漏的石油，处理工业废水等。

　　4、转基因生物和转基因食品的安全性

　　XX年5月，我国国务院公布了《农业转基因生物安全管理条例》，对农业转基因生物的研究和试验、生产和加工、经营和进出口等作了具体规定。

　　【要点名师透析】

　　一、几种育种方法的比较

　　、育种发放比较

　　名称

　　常用方法

　　优点

　　缺点

　　杂交→自交→筛选

　　使分散在同一物种或不同品种中的多个优良性状集中于同一个体上，即“集优”

　　⑴育种时间长

　　⑵局限于同一种或亲缘关系较近的个体

　　用纯种高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦培育矮秆抗病小麦

　　培育杂合子品种：

一般是选取纯和双亲杂交，产生子一代

　　年年制种

　　⑴物理：

紫外线、α射线、微重力、激光等处理、再筛选

　　⑵化学：

秋水仙素、硫酸二乙酯处理，再筛选

　　提高变异频率，加快育种进程，大幅度改良某些性状

　　盲目性大，有利变异少，工作量大，需要大量的供试材料

　　高产青霉菌、“黑农五号”大豆品种等的培育

　　单倍体育种

　　染色体变异（染色体组成倍地减少）

　　⑴先将花药离体培养，培养出单倍体植株

　　⑵将单倍体幼苗经一定浓度的秋水仙素处理获得纯合子

　　明显缩短育种年限，子代均为纯合子，加快育种进程

　　技术复杂

　　用纯种高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦快速培育矮秆抗病小麦

　　多倍体育种

　　染色体变异（染色体组成倍地增多）

　　用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗

　　操作简单，能较快获得所需品种

　　技术复杂，发育延迟，结实率低，一般只适用于植物

　　三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦、四倍体水稻

　　基因工程育种

　　提取目的基因→装入运载体→导入受体细胞→目的基因的检测与表达→筛选出符合要求的新品种

　　目的性强；

育种周期短；

克服了远缘杂交不亲和的障碍

　　技术复杂，安全性问题多，有可能引起生态危机

　　转基因“向日葵豆”；

转基因抗虫棉

　　2、总结提醒

　　在所有育种方法中，最简便、常规的育种方法是杂交育种，可以培育具有优良性状且能稳定遗传的新品种，防止后代发生性状分离，便于制种和推广。

　　杂交育种不一定都需要连续自交，若选育显性优良纯种，则需要连续自交，直至性状不再发生分离；

若选育隐性优良纯种，则只要出现该性状即可。

　　杂种优势是通过杂交获得种子，一般不是纯合子，在杂种后代上表现出多个优良性状，但只能用杂种一代，因为后代会发生性状分离，如杂交玉米的制种。

　　【典例】在实验田中偶然出现了一株抗旱、抗盐的玉米，设想利用该植株培育能稳定遗传的抗旱、抗盐水稻品种，用到的育种方法和技术应有

　　①诱变育种　②单倍体育种　③转基因技术　④组织培养技术

　　A．①②③

　　B．②③④

　　c．①③④

　　D．①②④

　　【解析】将玉米中的相关基因转移到水稻细胞中，可以用基因工程技术，然后将获得该基因的水稻细胞培养成植株。

以后的过程可以采用单倍体育种的方法尽快获得含抗性基因的纯合子。

　　【答案】B

　　二、比较基因重组与基因工程

　　基因工程

　　减数分裂时，非同源染色体上的非等位基因的自由组合或同源染色体上的等位基因的交叉互换

　　重组方式

　　同一物种的不同基因

　　不同物种的不同基因

　　变异大小

　　小

　　大

　　意义

　　生物变异的之一，对生物进化有重要意义

　　使人类有可能按照自己意愿，直接定向改变生物的遗传性状，培育出新品种

　　相同点

　　实现不同基因的重新组合，使生物产生变异

　　【感悟高考真题】

　　、将ada（腺苷酸脱氨酶基因）通过质粒pET28b导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨酶。

下列叙述错误的是

　　A.每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒

　　B.每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点

　　c.每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个ada

　　D.每个插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子

　　【解析】A项，ada为目的基因，大肠杆菌为受体细胞，将目的基因导入大肠杆菌时如果能成功表达说明每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒；

B项，要让目的基因与质粒形成重组质粒，两者必须用同种限制性核酸内切酶切割，所以每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点；

c项，质粒作为运载体的条件之一是有多种限制性核酸内切酶的识别位点，但每种限制性核酸内切酶只有一个识别位点，只能插入一个目的基因（ada）；

D项，ada导入大肠杆菌成功的标志是表达腺苷酸脱氨酶，因此每个插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子。

　　【答案】c

　　2、回答有关基因工程的问题：

（1）构建基因工程表达载体时，用不同类型的限制酶切割DNA后，可能产生黏性末端，也可能产生

　　末端。

若要在限制酶切割目的基因和质粒后使其直接进行连接，则应选择能使二者产生

　　（相同、不同）黏性末端的限制酶。

（2）利用大肠杆菌生产人胰岛素时，构建的表达载体含有人胰岛素基因及其启动子等，其中启动子的作用是

　　。

在用表达载体转化大肠杆菌时，常用

　　处理大肠杆菌，以利于表达载体进入；

为了检测胰岛素基因是否转录出了mRNA，可用标记的胰岛素基因片段作探针与mRNA杂交，该杂交技术称为

为了检测胰岛素基因转录的mRNA是否翻译成

　　，常用抗原—抗体杂交技术。

　　（3）如果要将某目的基因通过农杆菌转化法导入植物细胞，先要将目的基因插入农杆菌Ti质粒的

　　中，然后用该农杆菌感染植物细胞，通过DNA重组将目的基因插入植物细胞的

　　上。

　　【解析】

（1）限制酶切割产生两种末端：

黏性末端和平末端；

若用DNA连接酶连接两个末端，两个末端必须是相同的。

（2）基因工程检测的方法：

检测目的基因是否导入，使用DNA分子杂交技术；

检测目的基因是否转录，使用分子杂交技术；

检测是否形成蛋白质，使用抗原—抗体杂交技术。

　　（3）基因工程的目的是获得稳定遗传的新品种，因此要把目的基因插入到染色体的DNA分子中。

　　【答案】

（1）平

　　相同

（2）RNA聚合酶识别和结合的部位

　　ca2+

　　分子杂交技术

　　蛋白质

　　（3）T—DNA

　　染色体DNA

　　3、（XX&

#8226;

安徽高考）

　　I．（15分）如图所示，科研小组用60co照射棉花种子。

诱变当代获得棕色（纤维颜色）新性状，诱变I代获得低酚（棉酚含量）新性状。

已知棉花的纤维颜色由一对基因（A、a）控制，棉酚含量由另一对基因（B、b）控制，两对基因独立遗传。

（1）两个新性状中，棕色是________性状，低酚是______性状。

（2）诱变当代中，棕色、高酚的棉花植株基因型是_______，白色、高酚的棉花植株基因型是_______。

　　（3）棕色棉抗虫能力强，低酚棉产量高。

为获得抗虫高产棉花新品种，研究人员将诱变I代中棕色、高酚植株自交。

每株自交后代种植在一个单独的区域，从________的区域中得到纯合棕色、高酚植株。

请你利用该纯合体作为一个亲本，再从诱变I代中选择另一个亲本，涉及一方案，尽快选育出抗虫高产（棕色、低酚）的纯合棉花新品种（用遗传图解和必要的文字表示）。

　　II．（9分）草莓生产上传统的繁殖方式易将所感染的病毒传播给后代，导致产量降低。

品质变差。

运用微型繁殖技术可以培育出无病毒幼苗。

草莓微型繁殖的基本过程如下：

　　外植体愈伤组织芽、根植株

　　请回答：

（1）微型繁殖培育无病毒草莓苗时，一般选取_________作为外植体，其依据是_

　　___。

（2）在过程①中，常用的mS培养基主要成分包括大量元素、微量元素和______，在配制好的培养基中，常常需要添加________，有利于外植体启动细胞分裂形成愈伤组织。

接种后2~5d，若发现外植体边缘局部污染，原因可能是__________。

　　（3）在过程②中，愈伤组织在诱导生根的培养基中未形成根，但分化出了芽，其原因可能是_____________。

　　【解析】本题考查有关遗传、变异、育种及细胞工程相关知识。

Ⅰ亲代棕色、高酚自交后代是棕色、高酚，白色、高酚因此棕色是显性，亲代白色、高酚自交后代是白色、低酚，白色、高酚因此低酚是隐性。

诱变当代中，棕色、高酚的棉花植株的基因型是AaBB，白色高酚的棉花植株基因型是aaBb，纯合体后代不发生性状分离，因此应从不发生性状分离（或全为棕色棉或没有出现白色棉）的区域中选择出纯合棕色、高酚植株。

育种时间短应选择单倍体育种方案。

Ⅱ培育无病毒植株苗，应选择不含病毒部分培养，而植物体新生部位不含病毒，植物组织培养培养基成分应包含大量元素、微量元素、有机物，另外常常需要添加植物激素诱导植物细胞分裂、分化，外植体边缘局部污染，说明消毒不彻底，不同植物激素的比例影响植物细胞发育方向，生长素用量比细胞分裂素用量，比值高时，有利于根的分化、抑制