高考生物總復(fù)習(xí) 第六章 從雜交育種到基因工程課件 新人教版必修2.ppt

第6章從雜交育種到基因工程 知識(shí)梳理 一 雜交育種與誘變育種1 雜交育種 1 概念 將 品種的優(yōu)良性狀通過交配集中在一起 再經(jīng)過 和 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 f1 獲得f2 鑒別 選擇需要的類型 優(yōu)良品種 4 優(yōu)點(diǎn) 可以把 集中在一起 5 應(yīng)用 培育性狀重組型優(yōu)良品種 兩個(gè)或多個(gè) 選擇 培育 基因重組 雜交 自交 多個(gè)品種的優(yōu)良性狀 2 誘變育種 1 概念 利用物理因素或化學(xué)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 誘發(fā)基因突變 選擇 培育 4 特點(diǎn) 可以提高 在較短時(shí)間內(nèi)獲得更多的優(yōu)良變異類型 大幅度地改良某些性狀 具有盲目性 需大量處理材料 5 應(yīng)用 培育具有 的品種 基因 突變 基因突變 理想類型 突變率 新性狀 3 生物育種原理 方法 實(shí)例 連線 二 基因工程的概念及其應(yīng)用1 基因工程的概念 基因拼接 dna重組 dna分子 分子 定向 2 工具 1 剪刀與針線 如圖 a 基因的 剪刀 b 基因的 針線 2 基因的 運(yùn)輸工具 常用 噬菌體 動(dòng)植物病毒等 限制性核酸內(nèi)切酶 dna連接酶 運(yùn)載體 質(zhì)粒 3 基本步驟 目的基因 運(yùn)載體 受體細(xì)胞 檢測(cè)與鑒定 4 基因工程的應(yīng)用 1 作物育種 2 3 環(huán)境保護(hù) 利用 降解有毒有害的化合物 吸收環(huán)境中的重金屬 分解泄漏的石油 處理工業(yè)廢水等 目的 培育出具有各種 的作物新品種實(shí)例 抗棉鈴蟲的 意義 減少了 用量 保護(hù)環(huán)境 抗逆性 轉(zhuǎn)基因抗蟲棉 農(nóng)藥 大腸桿菌 轉(zhuǎn)基因細(xì)菌 5 基因工程的安全性 嚴(yán)格控制 大范圍推廣 小題快練 1 考題診斷 1 2013 全國卷t5d 用射線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 分析 射線照射可以引起基因中堿基對(duì)的增添 缺失或替換 引起基因突變 從而導(dǎo)致性狀發(fā)生改變 2 2013 全國卷t5c 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 分析 植物基因工程育種 目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后 需要經(jīng)過植物組織培養(yǎng)過程形成植株 2 易錯(cuò)診斷 1 在誘變育種和雜交育種過程中均可產(chǎn)生新的基因和新的基因型 分析 雜交育種的原理是基因重組 不能產(chǎn)生新的基因 只能產(chǎn)生新的基因型 2 太空育種能按人的意愿定向產(chǎn)生所需優(yōu)良性狀 分析 太空育種的原理是基因突變 而基因突變是不定向的 此育種方式不能定向獲得新品種 3 培育無子西瓜是利用基因重組的原理 分析 無子西瓜的培育是利用染色體變異的原理 3 教材研習(xí) 必修2p101基礎(chǔ)題t3改編 利用60co可進(jìn)行誘變育種 有關(guān)說法錯(cuò)誤的是 a 利用60co放出的 射線照射種子時(shí)一般不選用干種子b 若處理后的種子萌發(fā)后不具備新性狀 即可拋棄c 處理后只有少部分種子將發(fā)生基因突變d 產(chǎn)生的新性狀大多對(duì)生產(chǎn)不利 解析 選b 基因突變多發(fā)生于dna復(fù)制時(shí)期 曬干的種子細(xì)胞分裂較慢 難以發(fā)生基因突變 a項(xiàng)正確 種子可能產(chǎn)生隱性突變 當(dāng)代不表現(xiàn)有關(guān)性狀 b項(xiàng)錯(cuò)誤 基因突變發(fā)生頻率較低 只有少部分種子發(fā)生基因突變 c項(xiàng)正確 基因突變具有多害少利性 d項(xiàng)正確 4 可改變?cè)谢虻姆肿咏Y(jié)構(gòu)的育種方法有 a 雜交育種b 誘變育種c 多倍體育種d 單倍體育種 解析 選b 誘變育種的原理是基因突變 基因突變可改變基因的分子結(jié)構(gòu) 5 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 單倍體育種b 雜交育種c 人工誘變育種d 多倍體育種 解析 選b 雜交育種是常規(guī)育種方法 兩個(gè)親本的基因型為aabb和aabb 通過雜交育種 在f2中即可獲得基因型為aabb的新品種 單倍體育種過程較復(fù)雜 操作要求高 誘變育種需處理大量的實(shí)驗(yàn)材料 6 通過單倍體的途徑培育小麥新品種可以大大縮短育種年限 培育單倍體幼苗所用的花藥應(yīng)取自 a 某一優(yōu)良品種b 被確定為父本的植株c f1d f2 解析 選c f1中含有來自雙親的不良基因和優(yōu)良基因 通過減數(shù)分裂產(chǎn)生的配子可能只含有優(yōu)良基因 通過單倍體育種可快速培育出具有優(yōu)良性狀的純合子 7 玉米的種植面積越來越大 農(nóng)民需要每年購買玉米雜交種子 不能自留種子來年再種的原因是 a 自留種子發(fā)芽率低b 雜交種都具有雜種優(yōu)勢(shì)c 自留種子容易患病蟲害d 雜交種的有性繁殖后代會(huì)發(fā)生性狀分離 解析 選d 玉米雜交種利用的是作物的雜種優(yōu)勢(shì) 雜交種的有性繁殖后代會(huì)發(fā)生性狀分離 8 下列屬于利用基因工程技術(shù)培育新品種的是 a 耐寒的小黑麥b 抗棉鈴蟲的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉c 太空椒d 試管牛 解析 選b 耐寒的小黑麥?zhǔn)嵌啾扼w育種產(chǎn)生的 抗棉鈴蟲的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉是基因工程培育的新品種 太空椒是誘變育種產(chǎn)生的 試管牛是通過胚胎工程育種 速記卡片 1 雜交育種的兩個(gè)特點(diǎn) 能將多個(gè)優(yōu)良性狀集中到同一生物個(gè)體上 耗時(shí)較長(zhǎng) 2 誘變育種的方法和特點(diǎn) 1 兩種誘變方法 物理誘變 化學(xué)誘變 2 兩個(gè)特點(diǎn) 多害少利 能產(chǎn)生新基因 創(chuàng)造生物新類型 3 基因工程的三種工具 1 限制性核酸內(nèi)切酶 能識(shí)別并切割特定的核苷酸序列 2 dna連接酶 連接兩個(gè)dna片段之間的脫氧核糖和磷酸 3 運(yùn)載體 將外源基因送入受體細(xì)胞 常用的運(yùn)載體有質(zhì)粒 噬菌體和動(dòng)植物病毒等 考點(diǎn)一五種育種方法的比較 高考警示 不同育種方法需注意的問題 1 誘變育種 多用于植物和微生物 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 若選育顯性優(yōu)良純種 需要連續(xù)自交篩選 直至性狀不再發(fā)生分離 若選育隱性優(yōu)良純種 則只要出現(xiàn)該性狀個(gè)體即可 3 花藥離體培養(yǎng) 單倍體育種 花藥離體培養(yǎng)只是其中的一個(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數(shù)目加倍 考題回訪 1 2014 江蘇高考 下圖是高產(chǎn)糖化酶菌株的育種過程 有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是 a 通過上圖篩選過程獲得的高產(chǎn)菌株未必能作為生產(chǎn)菌株b x射線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)菌株的過程是定向選擇過程d 每輪誘變相關(guān)基因的突變率都會(huì)明顯提高 解題指南 隱含知識(shí) 該菌株能形成糖化酶 則一定是真核生物 因?yàn)榈鞍踪|(zhì)的糖化是在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中完成的 所以該菌株能發(fā)生染色體變異 解析 選d 本題考查基因突變的特點(diǎn)和誘變育種過程 圖示育種過程為誘變育種 由于基因突變是不定向的 該過程獲得的高產(chǎn)菌株不一定符合生產(chǎn)的要求 a正確 x射線處理既可以引起基因突變 也可能導(dǎo)致染色體變異 b正確 上圖篩選高產(chǎn)菌株的過程是定向選擇符合人類特定要求菌株的過程 c正確 相同的射線每輪誘變相關(guān)基因的突變率不會(huì)明顯提高 因?yàn)槊枯喺T變的不一定是相同基因 故d錯(cuò)誤 延伸探究 上題在高產(chǎn)糖化酶菌株定向篩選的過程中能否說明基因突變是定向的 提示 不能 定向選擇符合人類特定要求的菌株 關(guān)鍵在于 人類定向選擇 而非基因突變具有定向性 2 2013 江蘇高考改編 現(xiàn)有小麥種質(zhì)資源包括 高產(chǎn) 感病 低產(chǎn) 抗病 高產(chǎn) 晚熟等品種 為滿足不同地區(qū)及不同環(huán)境條件下的栽培需求 育種專家要培育3類品種 a 高產(chǎn) 抗病 b 高產(chǎn) 早熟 c 高產(chǎn) 抗旱 下述育種方法可行的是 a 利用 品種間雜交篩選獲得ab 對(duì)品種 進(jìn)行染色體加倍處理篩選獲得bc a 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)?中無法獲得c 解析 選c 本題考查育種的相關(guān)知識(shí) a項(xiàng)中 不具有抗病基因 二者雜交不能獲得a 故錯(cuò)誤 b項(xiàng)中 是高產(chǎn) 晚熟品種 染色體加倍之后 不能獲得早熟性狀 故錯(cuò)誤 c項(xiàng)中 誘變育種具有不定向性 能獲得大量變異性狀 a b和c的培育均可采用誘變育種方法 故正確 d項(xiàng)中 轉(zhuǎn)基因技術(shù)可以定向改變生物的性狀 將外源抗旱基因?qū)?中能獲得c 故錯(cuò)誤 方法技巧 育種方法的選擇技巧 1 一般育種 一般作物育種可以選用雜交育種和單倍體育種 如果檢測(cè)純合子 則用測(cè)交或自交 若既要檢測(cè)純合子又要分離純合子時(shí) 如果優(yōu)良性狀是顯性性狀則用連續(xù)自交 如果優(yōu)良性狀是隱性性狀則直接分離 2 特殊育種 為了得到特殊性狀 可以選擇誘變育種或多倍體育種 如果將不同物種的性狀組合在一起 可以選用基因工程等 3 2014 安徽高考 香味性狀是優(yōu)質(zhì)水稻品種的重要特性之一 1 香稻品種甲的香味性狀受隱性基因 a 控制 其香味性狀的表現(xiàn)是因?yàn)?導(dǎo)致香味物質(zhì)積累 2 水稻香味性狀與抗病性狀獨(dú)立遺傳 抗病 b 對(duì)感病 b 為顯性 為選育抗病香稻新品種 進(jìn)行了一系列雜交實(shí)驗(yàn) 其中 無香味感病與無香味抗病植株雜交的統(tǒng)計(jì)結(jié)果如下圖所示 則兩個(gè)親代的基因型是 上述雜交的子代自交 后代群體中能穩(wěn)定遺傳的有香味抗病植株所占比例為 3 用純合無香味植株作母本與香稻品種甲進(jìn)行雜交 在f1中偶爾發(fā)現(xiàn)某一植株具有香味性狀 請(qǐng)對(duì)此現(xiàn)象給出兩種合理的解釋 4 單倍體育種可縮短育種年限 離體培養(yǎng)的花粉經(jīng)脫分化形成 最終發(fā)育成單倍體植株 這表明花粉具有發(fā)育成完整植株所需的 若要獲得二倍體植株 應(yīng)在時(shí)期用秋水仙素進(jìn)行誘導(dǎo)處理 解題指南 1 題干關(guān)鍵信息 穩(wěn)定遺傳的有香味抗病植株 偶爾 秋水仙素進(jìn)行誘導(dǎo)處理 2 圖示信息 性狀分離比為抗病 感病 1 1 無香味 有香味 3 1 解析 本題考查基因?qū)π誀畹目刂萍半s交育種 基因突變和單倍體育種等有關(guān)知識(shí) 1 由題意可知 a基因存在無香味物質(zhì)積累 可能a基因控制合成的酶促進(jìn)了香味物質(zhì)分解 而a基因不能控制合成分解香味物質(zhì)的酶 2 根據(jù)雜交結(jié)果 抗病 感病 1 1 無香味 有香味 3 1 可知親本的基因型為aabb aabb 則f1為1 8aabb 1 8aabb 1 4aabb 1 4aabb 1 8aabb 1 8aabb 其中只有1 4aabb 1 8aabb自交 才能獲得能穩(wěn)定遺傳的有香味抗病植株 aabb 所占比例為1 4 1 4 1 4 1 8 1 1 4 3 64 3 正常情況下aa與aa雜交 所得子代為aa 無香味 偶爾出現(xiàn)的有香味植株有可能是某一雌配子形成時(shí)a基因突變?yōu)閍基因 或某一雌配子形成時(shí) 含a基因的染色體片段缺失 還可能是受到環(huán)境因素的影響而產(chǎn)生的 4 花藥離體培養(yǎng)過程中 花粉先經(jīng)脫分化形成愈傷組織 再通過再分化形成單倍體植株 此過程體現(xiàn)了花粉細(xì)胞的全能性 根本原因是花粉細(xì)胞中含有控制該植株個(gè)體發(fā)育所需的全部遺傳物質(zhì) 形成的單倍體植株在幼苗期用一定濃度的秋水仙素處理 可形成二倍體植株 答案 1 a基因純合 參與香味物質(zhì)代謝的某種酶缺失 2 aabb aabb3 64 3 某一雌配子形成時(shí) a基因突變?yōu)閍基因某一雌配子形成時(shí) 含a基因的染色體片段缺失 4 愈傷組織全部遺傳信息幼苗 延伸探究 1 a與a的根本區(qū)別是什么 提示 脫氧核苷酸排列順序的不同 2 水稻的香味性狀與抗病性狀獨(dú)立遺傳 說明控制這兩對(duì)相對(duì)性狀的基因位于什么位置 提示 非同源染色體上 加固訓(xùn)練 1 圖中 甲 乙表示兩個(gè)水稻品種 a a和b b分別表示位于兩對(duì)同源染色體上的兩對(duì)等位基因 表示培育水稻新品種的過程 則下列說法錯(cuò)誤的是 a 過程簡(jiǎn)便 原理是基因重組b 和 的變異都發(fā)生于有絲分裂間期c 過程可明顯縮短育種年限 常用的方法是花藥離體培養(yǎng)d 過程與 過程的育種原理相同 解析 選b 分析題圖 過程為雜交育種過程 目的是獲得aabb個(gè)體 雜交育種操作簡(jiǎn)便 但培育周期長(zhǎng) 依據(jù)的原理是基因重組 和 過程都是用秋水仙素處理 其發(fā)生的染色體變異是秋水仙素抑制有絲分裂前期紡錘體的形成而產(chǎn)生的 表示單倍體育種過程 其優(yōu)點(diǎn)是明顯縮短育種年限 其中 過程常用的方法是花藥離體培養(yǎng) 單倍體育種與多倍體育種的原理都是染色體數(shù)目變異 2 下列有關(guān)育種的說法中 正確的是 a 雜交育種所依據(jù)的主要遺傳學(xué)原理是基因突變b 生產(chǎn)上通常采用多倍體育種的方法來獲得無子番茄c 誘變育種可以快速獲得具有新基因的純合子d 植物體細(xì)胞雜交育種可以克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙 解析 選d 雜交育種依據(jù)的遺傳學(xué)原理是基因重組 故a錯(cuò)誤 生產(chǎn)上主要利用一定濃度的生長(zhǎng)素或生長(zhǎng)素類似物處理未受粉的雌蕊柱頭來獲得無子番茄 故b錯(cuò)誤 誘變育種的原理是基因突變 即使得到具有新基因的個(gè)體 其基因純合的可能性也很低 所以誘變育種不能快速獲得具有新基因的純合子 故c錯(cuò)誤 3 2015 嘉興模擬 某二倍體植物的體細(xì)胞中染色體數(shù)為24條 基因型為aabbccdd 這4對(duì)基因分別位于4對(duì)同源染色體上 下列說法錯(cuò)誤的是 a 產(chǎn)生花粉的基因型有8種b c處是指用秋水仙素處理 則個(gè)體 的體細(xì)胞中含有48條染色體c 個(gè)體 中能穩(wěn)定遺傳的占1 8 重組類型占37 64d 若要盡快獲得優(yōu)良純種aabbccdd 則應(yīng)采用圖中abc過程進(jìn)行育種 解題指南 解答本題需要明確 1 重組類型是指表現(xiàn)型 不是指基因型 2 多種育種方式中 單倍體育種所用時(shí)間最短 解析 選b a項(xiàng)中 基因型為aabbccdd的植物 由于4對(duì)基因位于4對(duì)同源染色體上 遵循自由組合定律 aabbccdd產(chǎn)生8種配子 b項(xiàng)中 abc為單倍體育種過程 因用秋水仙素處理 所以個(gè)體 體細(xì)胞染色體數(shù)仍為24條 c項(xiàng)中 aef為自交產(chǎn)生后代 子代重組類型為表現(xiàn)型不同于親代的類型 可將4對(duì)相對(duì)性狀分開考慮 所以后代中非重組類型為a b ccd 共有3 4 3 4 1 3 4 27 64 重組類型為1 27 64 37 64 d項(xiàng)中 單倍體育種可明顯地縮短育種年限 考點(diǎn)二基因工程1 基因工程操作工具 1 限制性核酸內(nèi)切酶 簡(jiǎn)稱限制酶 分布 主要在微生物體內(nèi) 特性 一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列 并在特定的切點(diǎn)上切割dna分子 實(shí)例 ecor 限制酶能專一識(shí)別gaattc序列 并在g和a之間將這段序列切開 切割結(jié)果 產(chǎn)生兩個(gè)dna片段 作用 基因工程中重要的切割工具 能將外來的dna切斷 對(duì)自己的dna無損害 2 dna連接酶 催化對(duì)象 兩個(gè)具有相同黏性末端的dna片段 催化位置 脫氧核糖與磷酸之間的缺口 催化結(jié)果 形成重組dna 3 常用的運(yùn)載體 質(zhì)粒 本質(zhì) 小型環(huán)狀dna分子 作用 a 作為運(yùn)載工具 將目的基因運(yùn)送到受體細(xì)胞中去 b 在受體細(xì)胞內(nèi)對(duì)目的基因進(jìn)行大量復(fù)制 條件 a 能在受體細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定保存并大量復(fù)制 b 有多個(gè)限制酶切點(diǎn) 供外源基因插入 c 有標(biāo)記基因 供重組dna的鑒定和選擇 2 對(duì)基因工程步驟的五點(diǎn)說明 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 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 獲取目的基因和切割運(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 高考警示 1 dna連接酶和dna聚合酶的作用對(duì)象不同 dna連接酶 作用于兩個(gè)dna片段 dna聚合酶 將單個(gè)的脫氧核苷酸連接起來 形成dna單鏈 2 相同點(diǎn) 這兩種酶都是蛋白質(zhì) 都可以形成兩個(gè)脫氧核苷酸之間的化學(xué)鍵 3 運(yùn)載體 質(zhì)粒 質(zhì)粒是最常用的運(yùn)載體 除此之外 噬菌體的衍生物和動(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 考題回訪 1 2015 南京模擬 人們?cè)噲D利用基因工程的方法 用乙種生物生產(chǎn)甲種生物的一種蛋白質(zhì) 生產(chǎn)流程是 甲種生物的蛋白質(zhì) mrna目的基因與質(zhì)粒dna重組導(dǎo)入乙種生物的細(xì)胞中獲得甲種生物的蛋白質(zhì) 下列說法正確的是 a 過程需要的酶是逆轉(zhuǎn)錄酶 原料是a u g cb 過程要用限制酶切斷質(zhì)粒dna 再用dna連接酶將目的基因與質(zhì)粒連接在一起c 如果受體細(xì)胞是細(xì)菌 可以選用枯草桿菌 炭疽桿菌等d 過程中用的原料不含a u g c 解題指南 解答本題的突破口 1 過程是由mrna獲得目的基因的過程 屬于逆轉(zhuǎn)錄 2 過程是轉(zhuǎn)錄和翻譯過程 解析 選b 過程是逆轉(zhuǎn)錄 利用逆轉(zhuǎn)錄酶合成dna片段 需要的原料是a t g c 過程是目的基因與質(zhì)粒dna重組 需要限制酶切斷質(zhì)粒dna 再用dna連接酶將目的基因與質(zhì)粒連接在一起 將重組質(zhì)粒導(dǎo)入受體細(xì)胞時(shí) 如果受體細(xì)胞是細(xì)菌 則不應(yīng)該用致病菌 而炭疽桿菌是致病菌 過程是基因的表達(dá)過程 涉及轉(zhuǎn)錄和翻譯 原料中含有a u g c四種堿基 延伸探究 寫出 過程堿基互補(bǔ)配對(duì)原則 提示 堿基互補(bǔ)配對(duì)原則 u a a t c g g c 2 2015 濟(jì)寧模擬 下圖是利用基因工程技術(shù)生產(chǎn)人胰島素的操作過程示意圖 請(qǐng)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 2 能否利用人的皮膚細(xì)胞來完成 過程 為什么 3 過程 必需的酶是酶 過程 必需的酶是酶 4 在利用a b獲得c的過程中 常用切割b 使它產(chǎn)生 再加入才可形成c 解析 1 基因工程的步驟包括 提取目的基因 目的基因與運(yùn)載體結(jié)合 將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 目的基因的檢測(cè)與鑒定 2 圖中 過程是從細(xì)胞中獲取相應(yīng)的mrna 由于基因的選擇性表達(dá) 人的皮膚細(xì)胞中的胰島素基因不轉(zhuǎn)錄 不表達(dá) 因此不能形成胰島素mrna 3 從mrna dna是逆轉(zhuǎn)錄的過程 需要逆轉(zhuǎn)錄酶 dna