高考生物一輪復習 第七單元 第23講 從雜交育種到基因工程課件.ppt
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第23講 從雜交育種到基因工程,,第七單元 生物變異、育種和進化,[考綱考頻] 1.生物變異在育種上的應用 Ⅱ(3年13考) 2.轉基因食品的安全 Ⅰ(3年2考),,第七單元 生物變異、育種和進化,一、雜交育種和誘變育種 1.雜交育種 (1)概念:將兩個或多個品種的_______________通過交配集中在一起,再經(jīng)過選擇和培育,獲得新品種的方法。 (2)原理:_______________。 (3)過程:選擇具有不同優(yōu)良性狀的親本→___________,獲得F1→___________→_______________→鑒別、選擇需要的類型。,優(yōu)良性狀,基因重組,雜交,F1自交,獲得F2,(4)優(yōu)點:可以把多個品種的優(yōu)良性狀集中在一起; 缺點:獲得新品種的周期_______。 (5)應用:根據(jù)需要培育理想類型。 2.誘變育種 (1)概念:利用物理因素或化學因素來處理生物,使生物發(fā)生_______________,從而獲得優(yōu)良變異類型的育種方法。 (2)原理:_______________。 (3)過程:選擇生物→_______________→_______________→培育。,長,基因突變,基因突變,誘發(fā)基因突變,選擇理想類型,突變頻率,改良,有利,思考:誘變育種與雜交育種相比,最大的區(qū)別是什么? 提示:二者最大的區(qū)別在于誘變育種能創(chuàng)造出新基因。,二、基因工程 1.概念:基因工程又叫基因拼接技術或_______________。通俗地說,就是按照人們的意愿,把一種生物的某種基因提取出來,加以修飾改造,然后放到另一種生物的細胞里,_______________地改造生物的遺傳性狀。 2.原理:不同生物間的_______________。,DNA重組技術,定向,基因重組,限制性核酸內(nèi)切酶,DNA連接酶,質粒,噬菌體,動植物病毒,4.操作步驟 提取_______________→目的基因與_______________結合→將目的基因導入_______________→目的基因的_______________,目的基因,運載體,受體細胞,檢測與鑒定,5.應用 (1)作物育種:利用基因工程的方法,獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和 具有優(yōu)良品質的農(nóng)作物,培育出具有各種抗逆性的作物新品 種,如_______________等。 (2)藥物研制:利用基因工程的方法,培育轉基因生物,利用轉基因生物生產(chǎn)出各種高質量、低成本的藥品,如胰島素、_______________、乙肝疫苗等。 解惑 (1)DNA連接酶和DNA聚合酶都可形成磷酸二酯鍵. (2)操作工具有三種,但工具酶只有兩種——限制酶和DNA連接酶,另一種工具——運載體的化學本質為DNA。,抗蟲棉,干擾素,1.無籽西瓜的培育、高產(chǎn)青霉素菌株的產(chǎn)生、雜交育種所依據(jù)的原理分別是( ) ①基因突變 ②基因分離 ③基因重組 ④染色體變異 A.③②① B.④①② C.①③④ D.④①③ 解析:無籽西瓜的培育利用了染色體變異的原理,屬于多倍體育種。高產(chǎn)青霉素菌株的產(chǎn)生屬于人工誘變育種,原理是基因突變。雜交育種的原理是基因重組。,D,2.有一種塑料在乳酸菌的作用下能迅速分解為無毒物質,可以降解,不至于對環(huán)境造成嚴重的“白色污染”。培育專門“吃”這種塑料的細菌能手的方法是( ) A.雜交育種 B.誘變育種 C.單倍體育種 D.多倍體育種 解析:細菌的生殖方式是無性生殖,其他三個選項都是不行的。誘變育種是在特殊條件下,對生物進行處理,使之發(fā)生基因突變。,B,3.以基因型為RRYY和rryy的二倍體植株為親本,欲培育出基因型為RRrrYYyy的植株,下列方法可行的是( ) ①F1不斷自交 ②以秋水仙素處理F1 ③利用F1的花粉進行離體培養(yǎng) ④運用植物體細胞雜交技術培育 A.②或③ B.③或④ C.①或② D.②或④ 解析:以基因型為RRYY和rryy的二倍體植株為親本,培育出基因型為RRrrYYyy的四倍體植株,染色體組的數(shù)目成倍增加,可用秋水仙素處理F1或用植物體細胞雜交技術處理。而用F1的花粉進行離體培養(yǎng),會使染色體組的數(shù)目成倍減少。,D,4.基因工程是將目的基因通過一定過程,轉入到受體細胞,經(jīng)過受體細胞的分裂,使目的基因的遺傳信息擴大,再進行表達,從而培養(yǎng)成工程生物或生產(chǎn)基因產(chǎn)品的技術。你認為支持基因工程技術的理論有( ) ①遺傳密碼的通用性 ②不同基因可獨立表達 ③不同基因表達互相影響 ④DNA作為遺傳物質能夠嚴格地自我復制 A.①②④ B.②③④ C.①③ D.①④ 解析:轉基因之所以在不同種生物間可以進行,是因為遺傳密碼的通用性,不同基因表達的獨立性,DNA自我復制的嚴格性。,A,考點一 以變異為基礎,考查生物育種,考點二 利用圖解法突破基因工程的操作工具及基本步驟,考 點 一 以變異為基礎,考查生物育種,基因突變,染色體變異,自交,自交,雜交,花藥離體,加倍,萌發(fā),目的基因,單倍體幼苗,育種年限,純合子,定向改變,遠緣雜交不親和的障礙,延遲,低,深度思考 1.欲利用aaBB和AAbb的親代個體選育出雙隱性狀的優(yōu)良植株個體如何培育?大約需幾年? _____________________ 2.雜交育種和雜種優(yōu)勢含義相同嗎? _____________________ 3.下列哪些過程屬于單倍體育種?需經(jīng)幾年完成?每一年完成哪些過程? _____________________,提示:1.兩親本個體雜交,只要在F2中出現(xiàn)該性狀即可。3年。 2.不同。兩者都是將兩個品種中的優(yōu)良性狀集中到一個親本上,但雜交育種培育成能穩(wěn)定遺傳的純合子,雜種優(yōu)勢主要是利用雜種F1的優(yōu)良性狀,并不要求遺傳學上的穩(wěn)定。 3.①②③④;2年;第一年完成過程①,第二年完成過程②③④。 4.染色體數(shù)目不存在差異,遺傳物質存在差異。,1.芥酸會降低菜籽油的品質。油菜有兩對獨立遺傳的等位基因(H和h,G和g)控制菜籽的芥酸含量,如圖是獲得低芥酸油菜新品種(HHGG)的技術路線。已知油菜單個花藥由花藥壁(2n)及大量花粉(n)等組分組成,這些組分的細胞都具有全能性。 據(jù)圖分析,下列敘述錯誤的是( ) A.①、②兩過程均需要植物激素來誘導細胞脫分化 B.與④過程相比,③過程可能會產(chǎn)生二倍體再生植株,D,C.圖中三種途徑中,利用花粉培養(yǎng)篩選低芥酸植株(HHGG)的效率最高 D.F1減數(shù)分裂時,H基因所在染色體會與G基因所在染色體發(fā)生聯(lián)會 解析:分析題圖可知,①、②兩過程均為細胞脫分化的過程,均需要植物激素來誘導,故A正確;由于花藥由花藥壁(2n)和大量花粉(n)等組分組成,由花藥壁培養(yǎng)成的再生植株可能為二倍體,故B正確;利用花粉培養(yǎng)成的再生植株為單倍體,再用秋水仙素處理,使其染色體數(shù)目加倍,成為可育的純合子,大大縮短了育種年限,故C正確;由于H基因所在的染色體與G基因所在的染色體不是一對同源染色體,因此,在減數(shù)分裂過程中,二者不會發(fā)生聯(lián)會現(xiàn)象,故D錯誤。,C,A.過程①⑧育種方法運用的原理是基因突變,最大優(yōu)點是能提高突變率,在短時間內(nèi)獲得更多的變異類型 B.過程⑤使用的試劑是秋水仙素,它可作用于正在分裂的細胞,抑制紡錘體的形成 C.過程②③④育種方法運用的原理是基因重組,基因型aaB_的類型經(jīng)④后,子代中aaBB所占比例是5/6 D.過程②⑥⑦應用了單倍體育種的方法,最大的優(yōu)點是明顯縮短育種年限 解析:①⑧是誘變育種。②③④是雜交育種,原理是基因重組,基因型aaB_的類型中aaBB占1/3,aaBb占2/3,經(jīng)過自交后,子代中aaBB所占比例是1/2,故C項錯誤。,方法技巧 生物育種方法的選擇 (1)集中不同親本的優(yōu)良性狀——雜交育種 選擇具有不同優(yōu)良性狀的個體作為親本,經(jīng)過雜交→自交過程,在F2中選擇,如果選取顯性個體,還需要連續(xù)自交。 (2)集中優(yōu)良性狀,又縮短育種年限——單倍體育種 選擇具有不同優(yōu)良性狀的個體作為親本,經(jīng)過雜交獲得F1,取F1的花藥進行離體培養(yǎng),形成單倍體幼苗,再用秋水仙素或低溫處理。,(3)獲得較大果實或大型植株或提高營養(yǎng)物質含量——多倍體育種 用秋水仙素或低溫處理萌發(fā)的種子或幼苗,使染色體加倍而形成多倍體。 (4)提高變異頻率,“改良”或“改造”或直接改變現(xiàn)有性狀,獲得當前不存在的基因或性狀——誘變育種。 (5)實現(xiàn)定向改變現(xiàn)有性狀——基因工程育種。,考點二 利用圖解法突破基因工程的操作工具及基本步驟,基因工程操作步驟圖解 1.用_________________酶完成①②過程。 2.用______________酶完成③④過程。 3.⑤產(chǎn)物為________________________。,同一種限制,DNA連接,目的基因合成的蛋白質,深度思考 1.要想從DNA上切下某個基因,應有幾個切口,產(chǎn)生幾個黏性末端? _____________________ 2.運載體與細胞膜上的載體在本質上有何不同? _____________________ 3.獲取目的基因和切割運載體需要用同一種限制酶,目的是什么? _____________________ 提示:1. 2。4。 2.運載體為DNA,細胞膜上的載體為蛋白質。 3.產(chǎn)生相同的黏性末端。,3.下圖是利用基因工程技術生產(chǎn)人胰島素的操作過程示意圖,請據(jù)圖作答。 (1)圖中基因工程的基本過程可以概括為“四步曲”:________________;___________________;__________________________;_______________________。,提取目的基因,構建基因表達載體,將目的基因導入受體細胞,目的基因的檢測與鑒定,(2)能否利用人的皮膚細胞來完成①過程?______,為什么? __________________________________________________________________。 (3)過程②必需的酶是________酶,過程③必需的酶是________酶。 (4)若A中共有a個堿基對,其中鳥嘌呤有b個,則③④⑤過程連續(xù)進行4次,至少需提供胸腺嘧啶___________個。 (5)在利用A、B獲得C的過程中,常用______________________切割A和B,使它們產(chǎn)生________________,再加入________________才可形成C。,不能,皮膚細胞中的胰島素基因未表達(或未轉錄),不能形成胰島素mRNA,逆轉錄,解旋,15(a-b),同一種限制性核酸內(nèi)切酶,相同的黏性末端,DNA連接酶,解析:(2)圖中①過程是從細胞中獲取相應的mRNA,由于基因的選擇性表達,人的皮膚細胞中的胰島素基因不轉錄,不表達,因此不能形成胰島素mRNA。(3)從mRNA→DNA是逆轉錄的過程,需要逆轉錄酶。DNA分子的擴增需用解旋酶將雙鏈DNA解旋為單鏈。(4)一個DNA分子中的鳥嘌呤(b個)和胸腺嘧啶之和占堿基總數(shù)(2a個)的一半,所以一個DNA分子片段中胸腺嘧啶數(shù)為(a-b)個。連續(xù)復制4次,共產(chǎn)生DNA分子24=16個,由于復制方式為半保留復制,故需要提供的胸腺嘧啶數(shù)量為(a-b)×(16-1)=15(a-b)。(5)目的基因與運載體需用同一種限制酶切割,產(chǎn)生相同的黏性末端,才可以在DNA連接酶的作用下連接形成基因表達載體。,歸納提煉 酶與磷酸二酯鍵 (1)形成磷酸二酯鍵的酶:DNA連接酶、DNA聚合酶、RNA聚合酶、逆轉錄酶。 (2)斷裂磷酸二酯鍵的酶:限制性核酸內(nèi)切酶(限制酶)、DNA酶、RNA酶。 (3)解旋酶作用于氫鍵,不作用于磷酸二酯鍵。,易錯點1 混淆“最簡便”與“最快速” [點撥] “最簡便”著重于技術含量應為“易操作”,如雜交育種,雖然年限長,但農(nóng)民自己可簡單操作,但“最快速”則未必簡便如單倍體育種可明顯縮短育種年限,但其技術含量卻較高,單就花粉培養(yǎng)成幼苗已很難實現(xiàn)。,易錯點2 混淆無籽西瓜培育過程中父本與母本的選擇與處理 [點撥] (1)無籽西瓜的培育過程中,兩次傳粉的目的:第一次傳粉是為了雜交得到三倍體種子,第二次傳粉是為了刺激子房發(fā)育成果實。(2)如果以二倍體西瓜為母本,四倍體西瓜為父本,也能得到三倍體種子,但這種三倍體種子結的西瓜,因珠被發(fā)育成厚硬的種皮,故達不到“無籽”的目的。(3)用秋水仙素處理二倍體西瓜幼苗使之成為四倍體時,處理的對象應是“幼苗或萌發(fā)的種子”。因為萌發(fā)的種子和幼苗具有分生能力,細胞進行有絲分裂,秋水仙素處理后可達到使產(chǎn)生的新細胞染色體數(shù)目加倍的目的。,易錯點3 對基因工程中一些觀點、說法辨析不清 [點撥] (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),只是一個切開,一個連接。(2)DNA酶即DNA水解酶,是將DNA水解的酶;DNA聚合酶是在DNA復制過程中,催化形成新DNA分子的酶,是將單個游離的脫氧核苷酸加到DNA片段上,需要模板。(3)質粒是最常用的運載體,不要把質粒同運載體等同,除此之外,噬菌體和動植物病毒也可作為運載體。運載體的化學本質為DNA,其基本單位為脫氧核苷酸。(4)基因工程可按照人們的意愿定向培育新品種,且可突破生殖隔離,實現(xiàn)不同物種間的基因重組。,1.判斷下列有關生物育種的敘述 (1)誘變育種和雜交育種均可形成新基因。( ) (2)若用AAbb和aaBB的植株培育出AABB的植株至少需用3年的時間。( ) (3)(2009·上海卷T21C)花藥離體培養(yǎng)可獲得抗銹病高產(chǎn)小麥新品種。( ) 2.判斷下列有關基因工程的敘述 (1)在所有的基因工程步驟中都涉及堿基互補配對。( ) (2)(2013·上海卷T58F)沒有限制酶就無法使用質粒運載體。 ( ),×,×,×,×,√,(3)(2013·江蘇卷T15A)我國已經(jīng)對轉基因食品和轉基因農(nóng)產(chǎn)品強制實施了產(chǎn)品標識制度。( ) (4)(2011·浙江卷T6C改編)重組質粒中每個限制酶識別位點至少插入一個目的基因。( ) (5)(2010·全國卷ⅡT5D)自然界中天然存在的噬菌體自行感染細菌后其DNA整合到細菌DNA上屬于基因工程。( ),√,×,×,- 配套講稿:
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