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第六章 從雜交育種到基因工程,重溫生物學(xué)術(shù)語(yǔ)，讓你的答題更規(guī)范、更專(zhuān)業(yè)、更能打動(dòng)閱卷老師！ 主要：選擇育種，雜交育種，誘變育種，基因工程 次要：目的基因，基因的運(yùn)載體，限制性核酸內(nèi)切酶，DNA連接酶，受體細(xì)胞,,讀讀教材基礎(chǔ),一、雜交育種和誘變育種,1．誘變育種與雜交育種相比，最大的區(qū)別是什么？,二、基因工程及其應(yīng)用 1．概念的理解,2. 運(yùn)載體和細(xì)胞膜上的載體相同嗎？,一、物理因素或化學(xué)因素 基因突變 基因重組 基因突變 有性生殖 新基因 突變率 新基因 少 二、1.DNA重組 基因 分子 定向 2.限制酶 DNA連接酶 運(yùn)載體 受體 3.運(yùn)載體 受體細(xì)胞 檢測(cè)與鑒定 4.育種 藥物 環(huán)境,[想一想] 1. 提示：二者最大的區(qū)別在于誘變育種能產(chǎn)生新基因，從而創(chuàng)造出新性狀。 2．提示：不同；①運(yùn)載體是將外源基因?qū)胧荏w細(xì)胞的專(zhuān)門(mén)運(yùn)輸工具，常用的運(yùn)載體有質(zhì)粒、動(dòng)植物病毒、噬菌體等。②細(xì)胞膜上的載體是位于細(xì)胞膜上的載體蛋白質(zhì)，與控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞有關(guān)系。,1．教材98頁(yè)倒數(shù)第3自然段——選擇育種的缺點(diǎn)。 2．教材100頁(yè)第二自然段黑體字內(nèi)容和教材100頁(yè)最后自然段微生物誘變育種知識(shí)。 3．教材102～103頁(yè)圖6－3、圖6－4、圖6－5，更好地理解基因工程的三種工具。 4．教材101頁(yè)練習(xí)一中2——雜交優(yōu)勢(shì)；教材106頁(yè)練習(xí)一中2和二中1；教材108頁(yè)自我檢測(cè)一中判斷題。,答案：基因工程 雜交 單倍體 限制酶 DNA連接 運(yùn)載體 目的基因獲取 與運(yùn)載體結(jié)合 導(dǎo)入受體細(xì)胞 檢測(cè)與鑒定,,研研核心要點(diǎn),1．誘變育種與雜交育種相比，前者能產(chǎn)生前所未有的新基因，創(chuàng)造變異新類(lèi)型；后者不能產(chǎn)生新基因，只是實(shí)現(xiàn)原有基因的重新組合。 2．在所有育種方法中，最簡(jiǎn)捷、常規(guī)的育種方法——雜交育種。,3．根據(jù)不同育種需求選擇不同的育種方法。 (1)將兩親本的兩個(gè)不同優(yōu)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(yùn)用單倍體育種。 (3)要求大幅度改良某一品種，使之出現(xiàn)前所未有的性狀，可利用誘變育種和雜交育種相結(jié)合的方法。 (4)要求提高品種產(chǎn)量，提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量，可運(yùn)用多倍體育種。,[師說(shuō)·一語(yǔ)破天機(jī)] 本考點(diǎn)單科試卷多以選擇題形式出現(xiàn)，而理綜試卷多以非選擇題形式綜合考查各種育種的原理、方法及相互聯(lián)系，往往作為壓軸的高區(qū)分度試題拉開(kāi)考生間距離，應(yīng)特別重視，防止丟分。,[選題·典型中選秀] 例1：下面為6種不同的育種方法。,據(jù)圖回答下列問(wèn)題。 (1)圖中A至D方向所示的途徑表示________育種方式，這種方法屬常規(guī)育種，一般從F2代開(kāi)始選種，這是因?yàn)開(kāi)_______。A→B→C的途徑表示________育種方式，這兩種育種方式中后者的優(yōu)越性主要表現(xiàn)在________。 (2)B常用的方法為_(kāi)_______。 (3)E方法所用的原理是________，所用的方法如________、________。育種時(shí)所需處理的種子應(yīng)是萌動(dòng)的(而非休眠的)種子，原因是________。,(4)C、F過(guò)程最常用的藥劑是________，其作用的原理是________。 (5)由G到H過(guò)程中涉及的生物技術(shù)有________和________。 (6)K→L→M這種育種方法的優(yōu)越性表現(xiàn)在________。,[破題·分層揭秘密] (一)調(diào)動(dòng)和運(yùn)用知識(shí)解題 (1)雜交 從F2代開(kāi)始發(fā)生性狀分離 單倍體 明顯縮短育種年限 (2)花藥離體培養(yǎng) (3)基因突變 X射線、紫外線、激光 亞硝酸、硫酸二乙酯、秋水仙素(理化因素需各說(shuō)出一項(xiàng)) 種子萌動(dòng)后進(jìn)行細(xì)胞分裂，DNA在復(fù)制過(guò)程中可能由于某種因素的影響發(fā)生基因突變 (4)秋水仙素 在細(xì)胞分裂時(shí)，抑制紡錘體形成，引起染色體數(shù)目加倍 (5)基因工程(或DNA拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)或轉(zhuǎn)基因技術(shù)) 植物組織培養(yǎng) (6)克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙，大大擴(kuò)展了可用于雜交的親本組合范圍,,,,2．有關(guān)基因工程的相關(guān)提醒 (1)限制酶在第一步和第二步操作中都用到，且要求是同一種酶，目的是產(chǎn)生相同的黏性末端；第二步中兩種工具酶都用到。 (2)質(zhì)粒是最常用的運(yùn)載體，不要把質(zhì)粒和運(yùn)載體等同，除此之外，噬菌體和動(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。 (3)目的基因表達(dá)的標(biāo)志：通過(guò)翻譯合成相應(yīng)的蛋白質(zhì)。 (4)通過(guò)基因工程培育的抗蟲(chóng)棉，只能抗蟲(chóng)，不能抗病毒、細(xì)菌。,容易混淆的DNA連接酶和DNA聚合酶 (1)DNA連接酶：在兩個(gè)DNA片段之間形成磷酸二酯鍵。 (2)DNA聚合酶：可將單個(gè)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(diǎn)：這兩種酶都是蛋白質(zhì)，可以形成兩個(gè)脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵。,[師說(shuō)·一語(yǔ)破天機(jī)] 本考點(diǎn)必修內(nèi)容側(cè)重轉(zhuǎn)基因技術(shù)的基本操作、工具及安全性，深入考查基因工程的原理、過(guò)程及其應(yīng)用則是選修三的高考要求。,[選題·典型中選秀] 例2：如圖是利用基因工程技術(shù)生產(chǎn)人胰島素的操作過(guò)程示意圖，請(qǐng)據(jù)圖作答。,(1)圖中基因工程的基本過(guò)程可以概括為“四步曲”：________；________；________；________。 (2)能否利用人的皮膚細(xì)胞來(lái)完成①過(guò)程？________，為什么？__________________________________ 。 (3)過(guò)程②必需的酶是________酶，過(guò)程③必需的酶是________酶。 (4)若A中共有a個(gè)堿基對(duì)，其中鳥(niǎo)嘌呤有b個(gè)，若③④⑤過(guò)程連續(xù)進(jìn)行4次，至少需提供胸腺嘧啶________個(gè)。 (5)在利用AB獲得C的過(guò)程中，常用________切割A(yù)和B，使它們產(chǎn)生________，再加入________，才可形成C。,[破題·分層揭秘密] (一)明確解題思路 (2)圖中①過(guò)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(guò)程，需要逆轉(zhuǎn)錄酶。DNA分子的擴(kuò)增需用解旋酶將雙鏈DNA解旋為單鏈。,(4)一個(gè)DNA分子中的鳥(niǎo)嘌呤(b個(gè))和胸腺嘧啶之和占?jí)A基總數(shù)(2a個(gè))的一半，所以一個(gè)DNA分子片段中胸腺嘧啶數(shù)為(a－b)個(gè)。連續(xù)復(fù)制4次，共產(chǎn)生DNA分子24＝16個(gè)，由于復(fù)制方式為半保留復(fù)制，故需要提供的胸腺嘧啶數(shù)量為(a－b)×(16－1)＝15(a－b)。 (5)構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)需將目的基因與運(yùn)載體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(dá)載體。,(二)調(diào)動(dòng)和運(yùn)用知識(shí)解題 (1)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)不能 皮膚細(xì)胞中的胰島素基因未表達(dá)(或未轉(zhuǎn)錄)，不能形成胰島素mRNA (3)逆轉(zhuǎn)錄 解旋 (4)15(a－b) (5)同一種限制性核酸內(nèi)切酶 相同的黏性末端 DNA連接酶,,說(shuō)說(shuō)生物實(shí)驗(yàn),【選題·熱考秀】 普通小麥中有高稈抗病(TTRR)和矮稈易感病(ttrr)兩個(gè)品種，控制兩對(duì)相對(duì)性狀的基因分別位于兩對(duì)同源染色體上?，F(xiàn)分別用雜交育種、單倍體育種和誘變育種來(lái)培育矮稈抗病品種，分析如下：,分析： (1)選擇的品種抗病是顯性，矮稈是隱性，雜交育種過(guò)程需要純合親本雜交，在F2獲得矮稈抗病個(gè)體之后再連續(xù)自交。 (2)單倍體育種包含雜交、花藥離體培養(yǎng)和秋水仙素加倍過(guò)程。,(3)誘變育種需要利用射線處理。具體過(guò)程如下：,【備考·角度說(shuō)】 No.1 角度：育種目標(biāo)不同培育新品種的方法不同。 (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(gè)體作為親本，經(jīng)過(guò)雜交→自交過(guò)程，在F2中選擇，如果選取顯性個(gè)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(gè)體作為親本，經(jīng)過(guò)雜交獲得F1，取F1的花藥進(jìn)行離體培養(yǎng)，形成單倍體幼苗，再用秋水仙素處理。,(3)獲得較大果實(shí)或大型植株或提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)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(dāng)前不存在的基因或性狀——誘變育種。 (5)實(shí)現(xiàn)定向改變現(xiàn)有性狀——基因工程育種 把目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞內(nèi)，如果是動(dòng)物方面的育種，需要導(dǎo)入受精卵；如果是植物方面的育種，導(dǎo)入體細(xì)胞，再經(jīng)過(guò)植物組織培養(yǎng)即可。,No.2 角度：拓展探究 [拓展] (1)雜交育種由F1獲得F2的方法是什么？F2矮稈抗病植株中不能穩(wěn)定遺傳的占多少？ [提示] 自交。2/3。將F1高稈抗病類(lèi)型自交，在F2中可獲得高稈抗病、矮稈抗病、高稈易感病和矮稈易感病四種類(lèi)型，從四種類(lèi)型中選擇矮稈抗病類(lèi)型。,(2)三組方法中，最不容易獲得矮稈抗病小麥品種的是什么方法？ [提示] 誘變育種法。誘變育種具有突變率低且不定向等特點(diǎn)，所以最不易獲得矮稈抗病品種。 (3)單倍體育種為什么能明顯縮短育種年限？ [提示] 單倍體育種培養(yǎng)的個(gè)體都是純合子?；ㄋ庪x體培養(yǎng)形成單倍體，經(jīng)秋水仙素處理后染色體數(shù)目加倍，獲得的個(gè)體都是純合子，所以單倍體育種能夠明顯縮短育種年限。,,看看考場(chǎng)答卷,,,←批注4,,[一覽·名師語(yǔ)錄](méi) 綜合遺傳、變異、育種等知識(shí)是高考題中很常見(jiàn)的一種考查形式，這類(lèi)題目不但能考查相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，還能考查推理判斷能力。解答這類(lèi)題目需具備各育種技術(shù)的過(guò)程、優(yōu)缺點(diǎn)、變異的類(lèi)型和特點(diǎn)等知識(shí)，以及熟練運(yùn)用遺傳定律解決實(shí)際問(wèn)題的能力。另外需注意作遺傳圖解時(shí)必須寫(xiě)出親代的表現(xiàn)型、基因型、雜交符號(hào)、產(chǎn)生的配子以及F1的基因型、表現(xiàn)型及比例。,[審題·抓關(guān)鍵詞] 信息1 可知該實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用了誘變育種技術(shù)。 信息2 可知運(yùn)用了雜交育種技術(shù)。乙和丙的基因型分別為Aabb和aaBb，則F1中抗病高桿植株的基因型應(yīng)為AaBb，經(jīng)減數(shù)分裂可產(chǎn)生4種配子。 信息3 可知運(yùn)用了單倍體育種技術(shù)。 信息4 因基因中DNA片段的缺失，使得基因結(jié)構(gòu)改變，即基因突變，從而不能正常表達(dá)。植物不能合成葉綠素，則不能生存，所以體現(xiàn)了該變異有害性的特點(diǎn)。,[答題·名師批閱] 批注1 審題不認(rèn)真，導(dǎo)致答案與題干重復(fù)。 批注2 因“變異類(lèi)型”與“育種方法”區(qū)分不清，導(dǎo)致錯(cuò)答。 批注3 基礎(chǔ)知識(shí)掌握不牢、術(shù)語(yǔ)運(yùn)用錯(cuò)誤。 批注4 書(shū)寫(xiě)不規(guī)范，丟三落四，導(dǎo)致失分。,[標(biāo)準(zhǔn)答案] (1)表達(dá) 有害性 基因突變 (2)誘變育種 基因重組 胚狀體 (3)4 (4),,隨堂對(duì)點(diǎn)練習(xí),1. 與雜交育種、單倍體育種、多倍體育種和基因工程育種相比，盡管人工誘變育種具有很大的盲目性，但是該育種方法的獨(dú)特之處是( ) A．可以將不同品種的優(yōu)良性狀集中到一個(gè)品種上 B．育種周期短，加快育種的進(jìn)程 C．改變基因結(jié)構(gòu)，創(chuàng)造前所未有的性狀類(lèi)型 D．能夠明顯縮短育種年限，后代性狀穩(wěn)定快,答案：C 解析：只有誘變育種能夠產(chǎn)生新的基因，可以大幅度地改良某些性狀；將不同品種的優(yōu)良性狀集中到一個(gè)品種上，應(yīng)該用雜交育種的方法；育種周期短，能夠加快育種的進(jìn)程，明顯縮短育種年限，后代性狀穩(wěn)定快，應(yīng)該用單倍體育種的方法。,2. 育種專(zhuān)家用高稈抗銹病水稻與矮稈不抗銹病水稻雜交，培育出了矮稈抗銹病水稻，與這種育種方式原理不相同的是( ) A．基因工程 B．肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化 C．三倍體無(wú)子西瓜的培育 D．減數(shù)第一次分裂后期非同源染色體的自由組合,答案：C 解析：通過(guò)雜交讓位于不同個(gè)體的優(yōu)良性狀集中到一個(gè)個(gè)體上，屬于雜交育種，原理是基因重組。A、B、D都屬于基因重組，C屬于染色體變異。,3. 下列有關(guān)育種的敘述中，錯(cuò)誤的是( ) A．用于大田生產(chǎn)的優(yōu)良品種不一定是純合子 B．通過(guò)植物組織培養(yǎng)技術(shù)培育脫毒苗，篩選培育抗病毒新品種 C．雜交育種可用于家畜、家禽的育種 D．為了避免對(duì)三倍體無(wú)子西瓜年年制種，可利用植物組織培養(yǎng)快速繁殖,答案：B 解析：通過(guò)植物組織培養(yǎng)技術(shù)培育的脫毒苗沒(méi)有病毒，但不一定能抗病毒。,4. 誘變育種有很多突出優(yōu)點(diǎn)，也存在一些缺點(diǎn)，下列分析正確的是( ) ①結(jié)實(shí)率低，發(fā)育遲緩 ②提高變異頻率，使后代變異性狀較快穩(wěn)定，因而加快育種進(jìn)程 ③大幅度改良某些性狀 ④莖稈粗壯，果實(shí)和種子大，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量高 ⑤有利個(gè)體不多，需要處理大量的材料 A．①④ B．②③⑤ C．①④⑤ D．①②④,答案：B 解析：結(jié)實(shí)率低、發(fā)育遲緩、莖稈粗壯、果實(shí)和種子大、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量高是多倍體的特點(diǎn)。,5. 基因工程是將目的基因通過(guò)一定過(guò)程，轉(zhuǎn)入到受體細(xì)胞，經(jīng)過(guò)受體細(xì)胞的分裂，使目的基因的遺傳信息擴(kuò)大，再進(jìn)行表達(dá)，從而培養(yǎng)成工程生物或生產(chǎn)基因產(chǎn)品的技術(shù)。你認(rèn)為支持基因工程技術(shù)的理論有( ) ①遺傳密碼的通用性 ②不同基因可獨(dú)立表達(dá) ③不同基因表達(dá)互相影響 ④DNA作為遺傳物質(zhì)能夠嚴(yán)格地自我復(fù)制 A．①②④ B．②③④ C．①③ D．①④,答案：A 解析：轉(zhuǎn)基因之所以在不同種生物間可以進(jìn)行，是因?yàn)檫z傳密碼的通用性，不同基因表達(dá)的獨(dú)立性，DNA自我復(fù)制的嚴(yán)格性。,6. 如圖表示某種農(nóng)作物①和②兩種品種分別培育出④⑤⑥三種品種。根據(jù)上述過(guò)程，回答下列問(wèn)題。,(1)用①和②培育⑤所采用的方法Ⅰ稱為_(kāi)_______，方法Ⅱ稱為_(kāi)_______，所依據(jù)的原理是________。 (2)用③培育出④的常用方法Ⅲ是________，由④培育成⑤的過(guò)程中用化學(xué)藥劑________處理④的________，方法Ⅲ和Ⅴ合稱為_(kāi)_______育種，其優(yōu)點(diǎn)是________。 (3)由③培育出⑥常用化學(xué)藥劑________處理③的________，形成的⑥叫________，方法Ⅳ稱為_(kāi)_______育種，依據(jù)的原理是________。,答案：(1)雜交 自交 基因重組 (2)花藥離體培養(yǎng) 秋水仙素 幼苗 單倍體 明顯縮短育種年限 (3)秋水仙素 種子或幼苗 四倍體 多倍體 染色體變異,