生物一輪復習從雜交育種到基因工程徐第1頁/共46頁從雜交育種到基因工程

必修2

第三單元變異、育種和進化第2頁/共46頁考綱下載1.生物變異在育種上的應用 Ⅱ2.轉基因食品的安全問題 Ⅰ第3頁/共46頁熱點提示

1.雜交育種、誘變育種、多倍體育種、基因工程育種等各種育種方式的原理、過程、優缺點的分類與比較。

2.基因工程的簡單應用，轉基因生物與轉基因食品的安全問題。

第4頁/共46頁一、雜交育種與誘變育種雜交育種誘變育種概念將______________________

_____________集中在一起，再經過選擇和培育，獲得新品種的方法利用____________________處理生物，使生物發生________，從而獲得優良變異類型的育種方法原理基因重組基因突變過程選擇__________________的親本通過雜交獲得F1，____________________，從中篩選獲得需要的類型利用射線和化合物等理化因素誘導__________的細胞發生________，并選取需要的類型兩個或多個品種的優良性狀通過交配物理因素或化學因素基因突變具有不同優良性狀F1連續自交或雜交正在分裂基因突變第5頁/共46頁應用__________________，提高農作物單位面積產量；培育優良家畜、家禽主要用于_____________________

改良作物品質農作物育種和微生物育種第6頁/共46頁二、基因工程及其應用1.基因工程的概念基因工程又叫_______________或DNA重組技術，即按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來，______________，然后放到另一種生物的細胞里，___________生物的遺傳性狀。2.基因操作的基本工具(1)基因的“剪刀”：指_________________，簡稱限制酶。①分布：主要在______________。②特性：一種限制酶只能識別一種特定的___________，并在特定的切點上切割DNA分子。基因拼接技術加以修飾改造定向地改造限制性核酸內切酶微生物體內核苷酸序列第7頁/共46頁(2)基因的“針線”：指__________，連接磷酸和脫氧核糖形成____________。(3)基因的“運輸工具”：即________。實例：______、噬菌體、動植物病毒。3.基因操作的基本步驟提取目的基因→__________與運載體結合→將目的基因導入__________→目的基因的____________。

DNA連接酶磷酸二酯鍵運載體質粒目的基因受體細胞檢測與鑒定第8頁/共46頁原理常用方式優點缺點舉例雜交育種基因重組雜交↓自交↓選種↓自交①使不同個體優良性狀集中在一個個體上;②操作簡便①育種時間長;②局限于親緣關系較近的個體矮稈抗病小麥幾種常見育種方法的比較第9頁/共46頁原理常用方式優點缺點舉例誘變育種單倍體育種基因突變染色體變異輻射、激光、空間誘變等花藥離體培養,用秋水仙素處理提高變異頻率,加速育種進程,大幅度改良性狀①明顯縮短育種年限;②子代均為純合子有很大盲目性,有利變異少,需大量處理實驗材料青霉素高產菌株單倍體育種獲得矮稈抗病小麥技術復雜,需與雜交育種配合第10頁/共46頁原理常用方式優點缺點舉例多倍體育種基因工程育種染色體變異基因重組用秋水仙素處理萌發的種子或幼苗將一種生物的特定基因轉移到另一種生物細胞中器官大,提高營養物質含量打破物種界限,定向改造生物的遺傳性狀只適用于植物,發育延遲,結實率低三倍體無子西瓜轉基因抗蟲棉的培育技術復雜,生態安全問題較多第11頁/共46頁

1.為得到特殊性狀，可選擇誘變育種(如航天育種)或多倍體育種。2.若要將特殊性狀組合到一起，還要克服遠緣雜交的不親和性，可考慮運用基因工程育種，如抗蟲棉的培育和“工程菌”的培育。3.雜種優勢不同于雜交育種，雜種優勢是雜交子一代所表現的優良性狀。4．在所有育種方法中，最簡捷、常規的育種方法——雜交育種。5．根據不同育種需求選擇不同的育種方法

提醒：第12頁/共46頁(1)將兩親本的兩個不同優良性狀集中于同一生物體上，可利用雜交育種，亦可利用單倍體育種。(2)要求快速育種，則運用單倍體育種。(3)要求大幅度改良某一品種，使之出現前所未有的性狀，可利用誘變育種和雜交育種相結合的方法。(4)要求提高品種產量，提高營養物質含量，可運用多倍體育種。6．雜交育種選育的時間是從F2代開始，原因是從F2開始發生性狀分離；選育后是否連續自交取決于所選優良性狀是顯性還是隱性。第13頁/共46頁【技巧點撥臺】根據育種目的選擇育種方式(1)若要培育隱性性狀個體，可用自交或雜交，只要出現該性狀即可。(2)有些植物如小麥、水稻等，雜交實驗較難操作，其最簡便的方法是自交。(3)若要快速獲得純種，可用單倍體育種方法。(4)若要提高營養物質含量，可用多倍體育種方法。(5)若要培育原先沒有的性狀，可用誘變育種。(6)若培育植物為營養繁殖，如土豆、地瓜等，則只要出現所需性狀即可，不需要培育出純種。第14頁/共46頁下列有關育種說法正確的是()A.用雜交的方法進行育種，F1自交后代有可能篩選出符合人類需要的優良品種B.用輻射的方法進行誘變育種，誘變后的植株一定比誘變前的植株具備更多的優良性狀C.用基因型為DdTt的植株進行單倍體育種，所育的種自交后代約有1/4為純合子D.用基因型為DdTt的植株進行多倍體育種，所育的種和原品種雜交一定能產生可育后代A第15頁/共46頁拓展：(1)用雜交的方法進行育種，選取雜交種從哪一代開始選擇？F1。(2)基因型為DdTt的植株利用C項和D項的育種方式，所培育的子代中純合子各占多少？100%，0。第16頁/共46頁某植物的基因型為AaBB，通過下列技術可以分別將它轉變為以下基因型的植物：①AABB②aB③AaBBC④AAaaBBBB則以下排列正確的是()A.誘變育種、轉基因技術、花藥離體培養、細胞融合B.雜交育種、花藥離體培養、轉基因技術、多倍體育種C.花藥離體培養、誘變育種、多倍體育種、轉基因技術D.多倍體育種、花藥離體培養、誘變育種、轉基因技術B第17頁/共46頁下圖是植物育種方式的簡要概括圖，請據圖回答：(1)①→④表示的育種方法稱為________，這種育種方式的目的是_________________________________________，同上述育種方式相比較，⑤→⑧育種方式的優越性主要表現在___________________________________________________。雜交育種將控制兩個親本優良性狀的基因集中到一個個體中育種年限短第18頁/共46頁(2)⑨方法所運用的原理是________。過程?常用______________________________________________處理萌發的種子或幼苗。(3)過程?使用的生物技術是________，該育種方式的最大優點是___________________________________________。基因突變秋水仙素(或低溫)轉基因技術目的性強、育種周期短、可克服遠緣雜交不親和的障礙第19頁/共46頁下列關于育種以及相關原理的說法正確的是(

)A．通過雜交育種方法培育高產抗病小麥的原理是染色體變異B．可通過人工誘變后選擇獲得高產青霉素菌株C．三倍體無子西瓜花粉可經培養得到單倍體但不育D．培育無子番茄過程利用了多倍體育種的原理B第20頁/共46頁基因工程的操作工具及基本步驟一、操作工具1．基因的“剪刀”——限制性核酸內切酶(簡稱限制酶)(1)存在：主要在微生物體內。(2)特性：一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切點上切割DNA分子。(3)實例：EcoRI限制酶能專一識別GAATTC序列，并在G和A之間將這段序列切開。第21頁/共46頁(4)切割結果：產生2個帶有黏性末端的DNA片段。(5)作用：基因工程中重要的切割工具，能將外來的DNA切斷，對自己的DNA無損害。第22頁/共46頁2．基因的“針線”——DNA連接酶DNA連接酶的作用是在DNA分子連接過程中，黏合脫氧核糖和磷酸之間的缺口。如果把DNA分子看成“梯子形”，DNA連接酶的作用是把梯子的扶手連接起來。3．常用的運載體——質粒(1)本質：小型環狀DNA分子。(2)作用①作為運載工具，將目的基因送到宿主細胞中去；②用它在宿主細胞內對目的基因進行大量復制。(3)作為運載體應具備的條件①能在宿主細胞內穩定保存并大量復制；②有多個限制酶切點；③有標記基因。第23頁/共46頁二、操作步驟第24頁/共46頁第25頁/共46頁1.限制酶在第一步和第二步操作中都用到，且要求同一種酶，目的是產生相同的黏性末端；第二步中兩種工具酶都用到。2.質粒是最常用的運載體，不要把質粒和運載體等同，除此之處，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。3.目的基因表達的標志：通過翻譯合成相應的蛋白質。4.通過基因工程培育的抗蟲棉，只能抗蟲，不能抗病毒、細菌。有關基因工程的相關提醒5.微生物常被用做受體細胞的原因是其具有繁殖快、代謝快、目的產物多的特點。6.動物受體細胞一般選用受精卵，植物受體細胞可以是體細胞，但需與植物組織培養技術相結合。第26頁/共46頁容易混淆的DNA連接酶和DNA聚合酶(1)DNA連接酶：在兩個DNA片段之間形成磷酸二酯鍵。(2)DNA聚合酶：可將單個的脫氧核苷酸加到已有的脫氧核苷酸序列上，形成磷酸二酯鍵。(3)相同點：這兩種酶都是蛋白質，可以形成兩個脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵。【高考警示鐘】第27頁/共46頁2008年諾貝爾化學獎授予了“發現和發展了水母綠色熒光蛋白”的三位科學家。將綠色熒光蛋白基因的片段與目的基因連接起來組成一個融合基因，再將該融合基因轉入真核生物細胞內，表達出的蛋白質就會帶有綠色熒光。綠色熒光蛋白在該研究中的主要作用是()A．追蹤目的基因在細胞內的復制過程B．追蹤目的基因插入到染色體上的位置C．追蹤目的基因編碼的蛋白質在細胞內的分布D．追蹤目的基因編碼的蛋白質的空間結構C第28頁/共46頁（1）將綠色熒光蛋白基因的片段與目的基因融合的過程，需要哪些工具？限制性核酸內切酶和DNA連接酶。（2）將該融合基因轉入真核生物細胞時，需要哪種工具？運載體第29頁/共46頁下列有關基因工程的相關敘述中，正確的是（

）A.基因治療就是去除生物體細胞中有缺陷的突變基因B.運載體上抗性基因的存在有利于對目的基因是否表達進行檢測C.在基因工程操作中，必須用同種限制性核酸內切酶剪切目的基因和質粒D.轉基因技術造成的變異，實質上相當于人為的基因重組，但卻產生了定向變異D第30頁/共46頁下圖為DNA分子在不同酶的作用下所發生的變化，圖中依次表示限制性核酸內切酶、DNA聚合酶、DNA連接酶、解旋酶作用的正確順序是(

)A．①②③④

B．①②④③C．①④②③

D．①④③②C第31頁/共46頁DNA連接酶、DNA聚合酶等的比較名稱作用參與生理過程及應用DNA連接酶連接兩個DNA片段基因工程限制性核酸內切酶切割某種特定的脫氧核苷酸序列DNA聚合酶在脫氧核苷酸鏈上添加單個脫氧核苷酸DNA復制RNA聚合酶在核糖核苷酸鏈上添加單個核糖核苷酸轉錄解旋酶使堿基間氫鍵斷裂形成脫氧核苷酸單鏈DNA復制及轉錄逆轉錄酶以RNA為模板合成DNA逆轉錄，基因工程第32頁/共46頁如圖是基因工程主要技術

環節的一個基因步驟，這一步驟需

要用到的工具是(

)A．DNA連接酶和解旋酶B．DNA聚合酶和限制性核酸內切酶C．限制性核酸內切酶和DNA連接酶D．DNA聚合酶和RNA聚合酶C第33頁/共46頁正確理解基因重組與基因工程間的關系比較項目基因重組基因工程不同點重組基因同一物種的不同基因一般是不同物種間的不同基因意義是生物變異的來源之一，對生物進化有重要意義使人類有可能按自己的意愿直接定向地改造生物的遺傳性狀，培育出新品種相同點都實現了不同基因間的重新組合，都能使生物產生變異第34頁/共46頁育種的方法有雜交育種、單倍體育種、誘變育種、多倍體育種、基因工程育種等，下面對這五種育種方式的說法正確的是()A.涉及的原理有基因突變、基因重組、染色體變異B.都不可能產生定向的可遺傳變異C.都在細胞水平上進行操作D.都不能通過產生新基因而產生新性狀A第35頁/共46頁番茄(2n=24)的正常植株(A)對矮生植株(a)為顯性，紅果(B)對黃果(b)為顯性，兩對基因獨立遺傳。請回答下列問題：(1)現有基因型AaBB與aaBb的番茄雜交，其后代的基因型有___種，______基因型的植株自交產生的矮生黃果植株比例最高，自交后代的表現型及比例為_________________。

提示信息在補充完善型實驗中的應用

——驗證某基因對性狀的控制4aaBb矮生紅果∶矮生黃果=3∶1第36頁/共46頁(2)在♀AA×♂aa雜交中，若A基因所在的同源染色體在減數第一次分裂時不分離，產生的雌配子染色體數目為______，這種情況下雜交后代的株高表現型可能是________。(3)假設兩種純合突變體X和Y都是由控制株高的A基因突變產生的，檢測突變基因轉錄的mRNA，發現X的第二個密碼子中第二個堿基由C變為U，Y在第二個密碼子第二個堿基前多了一個U，與正常植株相比，______突變體的株高變化可能更大，試從蛋白質水平分析原因：______________________________________________________。13或11正常或矮生YY突變體的蛋白質中氨基酸的改變比X突變體可能更多第37頁/共46頁(4)轉基因技術可使某基因在植物體內過量表達，也可以抑制某基因表達。假設A基因通過控制赤霉素的合成來控制番茄的株高，請完成如下實驗設計，以驗證假設是否成立。①實驗設計：(借助轉基因技術，但不要求轉基因的具體步驟)a.分別測定正常與矮生植株的赤霉素含量和株高。b._________________________________________________。c._________________________________________________。②支持上述假設的預期結果：。③若假設成立，據此說明基因控制性狀的方式：__________________________________________________通過轉基因技術，抑制正常植株A基因的表達，測定其赤霉素含量和株高通過轉基因技術，使A基因在矮生植株中過量表達，測定其赤霉素含量和株高正常植株在A基因表達被抑制后，赤霉素含量降低，株高降低；與對照比較，A基因在矮生植株中過量表達后，該植株赤霉素含量增加，株高增加基因通過控制酶的合成來控制代謝途徑，進而控制生物性狀第38頁/共46頁實驗方法：新品種的育種方法【理論指導】育種目標不同培育新品種的方法不同。(1)集中不同親本的優良性狀——雜交育種選擇具有不同優良性狀的個體作為親本，經過雜交→自交過程，在F2中選擇，如果選取顯性個體，還需要連續自交。(2)集中優良性狀，又縮短育種年限——單倍體育種選擇具有不同優良性狀的個體作為親本，經過雜交獲得F1，取F1的花藥進行離體培養，形成單倍體幼苗，再用秋水仙素處理。(3)獲得較大果實或大型植株或提高營養物質含量——多倍體育種。用秋水仙素或低溫處理萌發的種子或幼苗，使染色體加倍而形成多倍體。第39頁/共46頁(4)提高變異頻率，“改良”或“改造”或直接改變現有性狀，獲得當前不存在的基因或性狀——誘變育種。(5)實現定向改變現有性狀——基因工程育種把目的基因導入受體細胞內，如果是動物方面的育種，需要導入受精卵；如果是植物方面的育種，導入體細胞，再經過植物組織培養即可。第40頁/共46頁普通小麥中有高稈抗病(TTRR)和矮稈易感病(ttrr)兩個品種，控制兩對相對性狀的基因分別位于兩對同源染色體上。現分