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走向高考 · 生物,路漫漫其修遠兮 吾將上下而求索,人教版 · 高考總復習,生物的變異、育種與進化,第四單元,必修二 遺傳與進化,第三講 從雜交育種到基因工程,第四單元,考情考點探究,方法警示探究,課前基礎回扣,核心考點突破,課 時 作 業(yè),方法技巧警示,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．每輪誘變相關基因的突變率都會明顯提高 答案 D 解析 本題考查誘變育種。通過誘變育種得到的高產(chǎn)菌株，由于數(shù)量少，一般不作為生產(chǎn)菌株，要經(jīng)過擴大培養(yǎng)后用作生產(chǎn)菌株；X射線處理既可以引起基因突變也可能導致染色體變異；圖中篩選高產(chǎn)菌株的過程是定向選擇過程。誘變可以提高基因突變率，但并不是每一輪都能明顯提高。,2．(2013·全國卷，5)下列實踐活動包含基因工程技術的是( ) A．水稻F1花藥經(jīng)培養(yǎng)和染色體加倍，獲得基因型純合新品種 B．抗蟲小麥與矮桿小麥雜交，通過基因重組獲得抗蟲矮稈小麥 C．將含抗病基因的重組DNA導入玉米細胞，經(jīng)組織培養(yǎng)獲得抗病植株 D．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,答案 C 解析 本題考查了遺傳、變異等基礎知識在生產(chǎn)中的應用。A項屬于單倍體育種，原理是染色體變異，不包含基因工程技術；B項屬于雜交育種，原理是基因重組，不包含基因工程技術；C項中將含有目的基因的重組DNA導入受體細胞屬于基因工程，原理是基因重組，包含基因工程技術；D項屬于誘變育種，原理是基因突變，不包含基因工程技術。,3．(2013·江蘇卷，25)現(xiàn)有小麥種質(zhì)資源包括：①高產(chǎn)、感?。虎诘彤a(chǎn)、抗??；③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。下列育種方法可行的是( ) A．利用①、③品種間雜交篩選獲得a B．對品種③進行染色體加倍處理篩選獲得b C．a(chǎn)、b和c的培育均可采用誘變育種方法 D．用轉(zhuǎn)基因技術將外源抗旱基因?qū)擘壑蝎@得c,答案 CD 解析 本題通過育種方式的選擇，考查變異、育種的知識及學生分析、判斷和理解能力。欲獲得a，應利用①和②品種間進行雜交篩選，A錯誤；染色體加倍后結(jié)實率降低，欲獲得b應對進行誘變育種，B錯誤；誘變育種可以產(chǎn)生新基因，因此a、b、c都可以通過誘變育種獲得，C正確；基因工程可定向改造生物的性狀，獲得c可通過基因工程實現(xiàn)，D正確。,一、雜交育種與誘變育種 1．雜交育種 (1)含義：將兩個或多個品種的優(yōu)良性狀通過________集中在一起，再經(jīng)過選擇和培育，獲得新品種的方法。 (2)育種原理：________。 (3)方法：雜交→________→選種→自交。 2．誘變育種 (1)含義：利用____________________來處理生物，使生物發(fā)生________。 (2)育種原理：________。,交配,基因重組,自交,物理因素或化學因素,基因突變,基因突變,3．生物育種原理、方法、實例(連線),,,,,,,,,,,二、基因工程及其應用 1．基因工程的概念 (1)別名：_______________或_______________。 (2)操作對象：________。 (3)操作過程：把一種生物的________提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的________里。 (4)操作目的：________地改造生物的遺傳性狀。 2．原理 不同生物之間的__________。,基因拼接技術,DNA重組技術,基因,某種基因,細胞,定向,基因重組,4．基因操作的基本步驟 提取目的基因→目的基因與運載體結(jié)合→將目的基因?qū)隷_______→目的基因的____________。,限制性核酸內(nèi)切酶,DNA連接酶,運載體,質(zhì)粒,受體細胞,檢測與鑒定,5．基因工程的應用 (1)________，如抗蟲棉。 (2)________研制，如胰島素等。 (3)環(huán)境保護，如轉(zhuǎn)基因細菌分解石油。 6．轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性 對轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的兩種態(tài)度： (1)轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品不安全，要________________________________________。 (2)轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品是安全的，應該______________________________________。,育種,藥物,嚴格控制,大范圍推廣,1.雜交育種與雜種優(yōu)勢是一回事嗎？ [提示] 不是；①雜交育種是在雜交后代眾多類型中選擇符合育種基因性狀的個體進一步培育，直至獲得穩(wěn)定遺傳的具有優(yōu)良性狀的新品種(純合子)。②雜種優(yōu)勢主要是利用雜種F1的優(yōu)良性狀，并不要求遺傳上的穩(wěn)定。 2．運載體和細胞膜上的載體相同嗎？ [提示] 不同；①運載體是將外源基因?qū)胧荏w細胞的專門運輸工具，常用的運載體有質(zhì)粒、動植物病毒、λ噬菌體的衍生物等。②細胞膜上的載體是位于細胞膜上的載體蛋白質(zhì)，與控制物質(zhì)進出細胞有關系。,1.北極比目魚中有抗凍基因，其編碼的抗凍蛋白具有11個氨基酸的重復序列，該序列重復次數(shù)越多，抗凍能力越強，下圖是獲取轉(zhuǎn)基因抗凍番茄植株的過程示意圖，有關敘述正確的是( ),,A．過程①獲取的目的基因，可用于基因工程和比目魚基因組測序 B．多個抗凍基因編碼區(qū)依次相連成能表達的新基因不能得到抗凍型增強的抗凍蛋白 C．過程②構(gòu)成的重組質(zhì)粒缺乏標記基因，需要轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌才能進行篩選 D．應用DNA探針技術，可以檢測轉(zhuǎn)基因抗凍番茄植株中目的基因的存在及其完全表達 答案 B,解析 本題主要考查基因工程相關知識。過程①為反轉(zhuǎn)錄法獲取目的基因，獲取的目的基因可用于基因工程，但由于用這種方法獲得的基因不是該生物的全部基因，故一般不能用于對比目魚的基因組測序；由題干可知，能表達的抗凍蛋白基因相關序列重復次數(shù)越多，得到的抗凍蛋白的抗凍能力越強，因此多個抗凍基因編碼區(qū)依次相連成能表達的新基因可能不再是抗凍基因；過程②構(gòu)成的重組質(zhì)粒具有標記基因，轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌的目的是利用農(nóng)桿菌將重組質(zhì)粒攜帶進入番茄組織細胞；利用DNA探針技術，可檢測基因抗凍番茄植株中目的基因的存在情況，目的基因是否表達應采用抗原－抗體雜交技術。,2．兩個親本的基因型分別為AAbb和aaBB，這兩對基因按自由組合定律遺傳。要培育出基因型為aabb的新品種，最簡捷的方法是( ) A．人工誘變育種 B．細胞工程育種 C．單倍體育種 D．雜交育種 答案 D 解析 人工誘變，后代產(chǎn)生的變異具有不定向性；單倍體育種、細胞融合不能產(chǎn)生基因重組；雜交育種是獲得新品種最簡捷的方法。,3．(2013·甘肅天水聯(lián)考)一旦禽流感病毒與人類病毒重組，從理論上講，就有可能在人與人之間傳播該疾病。屆時，這種病毒就會成為人類病毒。這里所說的重組與下列哪項本質(zhì)相同( ) A．基因工程 B．太空育種 C．單倍體育種 D．多倍體育種 答案 A,4．下列有關育種的敘述中，錯誤的是( ) A．用于大田生產(chǎn)的優(yōu)良品種不一定是純合子 B．通過植物組織培養(yǎng)技術培育脫毒苗，篩選培育抗病毒新品種 C．誘變育種可提高突變頻率，加速新基因的產(chǎn)生，從而加速育種進程 D．為了避免對三倍體無子西瓜年年制種，可利用植物組織培養(yǎng)快速繁殖 答案 B,解析 用于大田生產(chǎn)的優(yōu)良品種不一定是純合子，如雜交水稻；通過植物組織培養(yǎng)技術培育的脫毒苗沒有病毒，但不一定能抗病毒；誘變育種可提高突變頻率，加速新基因的產(chǎn)生，從而加速育種進程；三倍體無子西瓜不能產(chǎn)生種子，所以必須年年制種，為了避免對三倍體無子西瓜年年制種，可利用植物組織培養(yǎng)快速繁殖，所以選B。,生物育種方式的比較(見表),生物育種,不同育種方法需注意的問題 (1)原核生物不能進行減數(shù)分裂，所以不能運用雜交的方法進行育種，如細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，則只需出現(xiàn)該性狀個體即可。 (3)花藥離體培養(yǎng)只是單倍體育種中的一個程序，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加倍。,下列高科技成果中，根據(jù)基因重組原理進行的是( ) ①我國科學家袁隆平利用雜交技術培育出超級水稻 ②我國科學家將蘇云金芽孢桿菌的某些基因移植到棉花體內(nèi)，培育出抗蟲棉 ③我國科學家通過返回式衛(wèi)星搭載種子培育出太空椒 ④我國科學家通過體細胞克隆技術培養(yǎng)出克隆牛 A．① B．①② C．①②③ D．②③④,解析 雜交育種所依據(jù)的原理為基因重組；轉(zhuǎn)基因技術是將目的基因轉(zhuǎn)入受體細胞而使生物獲得新性狀，其依據(jù)的也是基因重組的原理；太空育種是利用太空中的微重力、射線等因素誘導基因產(chǎn)生變化，所依據(jù)的是基因突變的原理；克隆技術是根據(jù)無性繁殖的原理。 答案 B,中國返回式衛(wèi)星上搭載的水稻種子返回地面后，經(jīng)種植培育出的水稻穗多粒大，畝產(chǎn)達600kg，蛋白質(zhì)含量增加8%～20%，生長周期平均縮短10天。這種育種方式屬于( ) A．雜交育種 B．單倍體育種 C．誘變育種 D．多倍體育種 答案 C 解析 此育種是利用太空育種技術，在太空中通過強輻射、微重力和高真空等條件誘發(fā)植物種子的基因發(fā)生突變的作物育種技術。,基因工程,1.基因工程的原理 (1)不同生物的DNA分子具有相同結(jié)構(gòu)。 (2)基因是控制生物性狀的基本結(jié)構(gòu)單位和功能單位。 (3)各種生物共用一套遺傳密碼。,2．基因工程操作的工具 (1)限制性核酸內(nèi)切酶——基因的“剪刀” ①存在場所：主要是存在于微生物細胞中。 ②特性：一種限制性核酸內(nèi)切酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并且能夠在特定的切點上切割DNA分子。 ③作用結(jié)果：得到平末端或黏性末端。,(2)DNA連接酶——基因的“針線” ①作用：連接限制性核酸內(nèi)切酶切開的斷口。 ②常用的種類及來源：,(3)運載體——基因的運輸工具 作為運載體必須具備的條件： ①能夠在宿主細胞內(nèi)復制并穩(wěn)定地保存。 ②含有多個限制酶切點，以便和外源基因相連。 ③含有標記基因，以便于篩選。 ④對受體細胞無害。,3．基因重組與基因工程的比較,(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上切下某個基因，應切2個切口，產(chǎn)生4個黏性末端。 (3)獲取目的基因、切割運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細胞，沒有涉及堿基互補配對。 (5)動物一般用受精卵作為受體細胞；植物一般用體細胞作為受體細胞，再通過植物組織培養(yǎng)方式形成新個體；微生物常用不致病的大腸桿菌作為受體細胞。,下列有關基因工程中限制性內(nèi)切酶的描述，錯誤的是( ) A．一種限制性內(nèi)切酶只能識別一種特定的脫氧核苷酸序列 B．限制性內(nèi)切酶的活性受溫度影響 C．限制性內(nèi)切酶能識別和切割RNA D．限制性內(nèi)切酶可從原核生物中提取,解析 生物體內(nèi)有能識別并切割特異性雙鏈DNA序列的一種核酸內(nèi)切酶，它是一種可以將外來的DNA切斷的酶，即能夠限制異源DNA的侵入并使之失去活力，但對自己的DNA卻無損害作用，這樣可以保護細胞原有的遺傳信息。由于這種切割作用是在DNA分子內(nèi)部進行的，故叫限制性內(nèi)切酶(簡稱限制酶)。限制性內(nèi)切酶只能識別和切割DNA，不能識別和切割RNA。 答案 C,DNA連接酶的主要功能是( ) A．使DNA復制時母鏈與子鏈之間形成氫鍵 B．使黏性末端堿基之間形成氫鍵 C．將兩條DNA末端之間的縫隙連接起來 D．將堿基、脫氧核糖、磷酸之間連接起來 答案 C 解析 DNA連接酶催化DNA雙鏈外側(cè)磷酸和脫氧核糖之間形成磷酸二酯鍵，它與堿基之間的氫鍵無關。,合理選擇育種方法 作物育種方式包括雜交、誘變、單倍體育種、多倍體育種以及基因工程育種，育種的最終目的就是改變原有品種的遺傳物質(zhì)，培育出符合人類需要的新品種。在具體解題中，在正確區(qū)分不同育種的特點，恰當使用育種程序，對步驟綜合分析，尋找出解題突破口。,[例1] 某植物的基因型為AaBB，通過不同的生物技術可以分別將它轉(zhuǎn)變?yōu)橐韵禄蛐偷闹参铮?①AABB ②aB ③AaBBC ④AAaaBBB 則所用到的生物技術排列正確的是( ) A．誘變育種、轉(zhuǎn)基因技術、花藥離體培養(yǎng)、細胞融合 B．雜交育種、花藥離體培養(yǎng)、轉(zhuǎn)基因技術、多倍體育種 C．花藥離體培養(yǎng)、誘變育種、多倍體育種、轉(zhuǎn)基因技術 D．多倍體育種、花藥離體培養(yǎng)、誘變育種、轉(zhuǎn)基因技術,解析 由于某植物的基因型為AaBB，通過AaBB與A_B_雜交，則可獲得基因型為AABB的植物；選取AaBB的花粉進行離體培養(yǎng)，則可獲得基因型為aB的單倍體；將外源基因C導入植物的某個細胞中，經(jīng)組織培養(yǎng)獲得基因型為AaBBC的植物；將植物AaBB用秋水仙素處理，則獲得基因型為AAaaBBBB的四倍體植物。 答案 B,技法提煉 育種目的不同，選擇育種方法也不同，具體分析如下： (1)將同一物種兩親本的性狀集中到同一生物體上，可利用雜交育種，這是最簡便的育種方法。 (2)將兩物種的優(yōu)良性狀集中在一起，可用基因工程，也可用細胞雜交。 (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(yǎng)物質(zhì)含量，可用多倍體育種方法。 (5)若要培育原物種沒有的性狀，可用誘變育種和基因工程，其中基因工程是有目的地改良。 (6)若培育植物為營養(yǎng)繁殖，如土豆、地瓜等，則只要出現(xiàn)所需性狀即可，不需要培育出純種。,對基因工程中一些觀點辨析不清 [例2] 下列關于限制酶和DNA連接酶的理解，正確的是( ) A．其化學本質(zhì)都是蛋白質(zhì) B．DNA連接酶可以恢復DNA分子中的氫鍵 C．它們不能被反復使用 D．在基因工程操作中可以用DNA聚合酶代替DNA連接酶 答案 A,解析 限制酶與DNA連接酶的化學本質(zhì)都是蛋白質(zhì)；DNA連接酶連接的是兩個DNA片段間相鄰兩個堿基間的磷酸二酯鍵；酶在化學反應前后其數(shù)量、性質(zhì)、功能均不發(fā)生改變，因此可以反復利用；DNA聚合酶是在細胞內(nèi)DNA分子復制時發(fā)揮作用的，不能替代DNA連接酶。 錯因分析 對DNA連接酶和DNA聚合酶的化學本質(zhì)、作用化學鍵和作用對象模糊不清。,糾錯筆記 (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)質(zhì)粒是最常用的運載體，不要把質(zhì)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(zhì)為DNA，其基本單位為脫氧核苷酸。 (3)要想從DNA上切下某個基因，應切2個切口，產(chǎn)生4個黏性末端。,(4)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；但DNA連接酶是將兩個DNA片段的兩個缺口同時連接，不需要模板，兩者作用的化學鍵相同，都是磷酸二酯鍵。 (5)原核生物基因(如抗蟲基因來自蘇云金芽孢桿菌)可為真核生物(如棉花)提供目的基因。 (6)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(chǎn)生相同的黏性末端；第二步中兩種工具酶都用到。 (7)受體細胞動物一般用受精卵，植物若用體細胞則通過組織培養(yǎng)的方式形成新個體。 (8)抗蟲棉只能抗蟲，不能抗病毒、細菌。,