范文一:从杂交育种到基因工程
课时作业 从杂交育种到基因工程
时间:45分钟 满分:100分
一、选择题(每小题5分,共60分)
1.改良缺乏某种抗病性的水稻品种,不宜采用的方法是( )
A.诱变育种
C.基因工程育种 B.单倍体育种 D.杂交育种
解析:本题提供的材料为“缺乏某种抗病性”的水稻品种,故用单倍体育种无法达到改良此性状的目的,因为单倍体育种只是让单倍体原有的染色体及其上面的基因加倍;诱变育种可以产生新基因;基因工程育种可以将抗病基因(即目的基因)导入这种植物,使其获得抗病性;也可让该植物与有抗病性的品种杂交,使后代获得抗病性。
答案:B
2.下列关于基因表达载体构建的相关叙述,不正确的是( )
A.需要限制酶和DNA连接酶
B.必须在细胞内进行
C.抗生素抗性基因可作为标记基因
D.启动子位于目的基因的首端
解析:基因表达载体是目的基因与载体结合,在此过程中需用同一种限制酶切割目的基因与载体,用DNA连接酶将相同的末端连接起来;基因表达载体的构建是在细胞外进行的;基因表达载体包括启动子(位于基因首端使转录开始)、终止子、目的基因和标记基因(鉴别受体细胞中是否含有目的基因,如抗生素抗性基因)。
答案:B
3.下列关于限制酶和DNA连接酶的理解,正确的是( )
A.其化学本质都是蛋白质
B.DNA连接酶可以恢复DNA分子中的氢键
C.它们不能被反复使用
D.在基因工程操作中可以用DNA聚合酶代替DNA连接酶 解析:限制酶与DNA连接酶的化学本质都是蛋白质;DNA连接酶连接的是两个DNA片段间相邻两个脱氧核苷酸间的磷酸二酯键;酶在化学反应前后其数量、性质、功能均不发生改变,因此可以反复利用;DNA聚合酶是在细胞内DNA分子复制时发挥作用的,不能替代DNA连接酶。
答案:A
4.下列有关育种的说法中,正确的是( )
A.杂交育种所依据的主要遗传学原理是基因突变
B.生产上通常采用多倍体育种的方法来获得无子番茄
C.诱变育种可以快速获得具有新基因的纯合子
D.植物体细胞杂交育种可以克服远缘杂交不亲和的障碍
解析:杂交育种依据的遗传学原理是基因重组,故A错误;生产上主要利用一定浓度的生长素或生长素类似物来获得无子番茄,故B错误;诱变育种的原理是基因突变,即使得到具有新基因的个体,其基因纯合的可能性也很低,所以诱变育种不能快速获得具有新基因的纯合子,故C错误。
答案:D
5.生物世界广泛存在着变异,人们研究并利用变异可以培育高产、优质的作物新品种。下列能产生新基因的育种方式是( )
A.“杂交水稻之父”袁隆平通过杂交技术培育出高产的超级水稻
B.用X射线进行大豆人工诱变育种,从诱变后代中选出抗病性强的优良品种
C.通过杂交和人工染色体加倍技术,成功培育出抗逆能力强的八倍体小黑麦
D.通过单倍体育种技术,由高秆抗病玉米培育出矮秆抗病玉米 解析:基因突变能产生新基因,基因重组和染色体变异均不能产生新基因。通过杂交技术培育高产的超级水稻利用的原理是基因重组,八倍体小黑麦的培育采用的是多倍体育种,多倍体育种、单倍体育种利用的原理是染色体数目变异。
答案:B
6.下列有关基因工程技术的叙述,正确的是( )
A.重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、DNA连接酶和运载体
B.所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列
C.选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖快
D.只要目的基因进入受体细胞就能成功实现表达
解析:重组DNA技术所用的工具有三种,其中工具酶是限制酶和DNA连接酶,运载体不是工具酶;限制酶具有专一性,每种限制酶只能识别特定的核苷酸序列;目的基因进入受体细胞不一定就能成功实现表达,需要通过检测来确定。
答案:C
7.已知豌豆红花对白花、高茎对矮茎、子粒饱满对子粒皱缩为显性,控制它们的三对基因自由组合。以纯合的红花高茎子粒皱缩与纯合的白花矮茎子粒饱满植株杂交,F2理论上为( )
A.12种表现型
B.高茎子粒饱满矮茎子粒皱缩为151
C.红花子粒饱满红花子粒皱缩白花子粒饱满白花子粒皱缩为9331
D.红花高茎子粒饱满白花矮茎子粒皱缩为91
解析:本题可利用自由组合定律来快速解答,也可设定三对等位基因利用概率法来计算。假定三对等位基因依次为A和a、B和b、D和d,则F1的基因型为AaBbDd,F2中则有2×2×2=8种表现型,同理可知B选项应为91,同理可知C为正确结果。
答案:C
8.(2015·洛阳统考)下列有关育种的说法中,正确的是( )
A.杂交育种所依据的主要遗传学原理是基因突变
B.生产上通常采用多倍体育种的方法来获得无子番茄
C.诱变育种可以快速获得具有新基因的纯合子
D.植物体细胞杂交育种可以克服远缘杂交不亲和的障碍
解析:杂交育种依据的遗传学原理是基因重组,故A错误;生产上主要利用一定浓度的生长素或生长素类似物来获得无子番茄,故B错误;诱变育种的原理是基因突变,即使得到具有新基因的个体,其基因纯合的可能性也很低,所以诱变育种不能快速获得具有新基因的纯合子,故C错误。
答案:D
9.(2015·天津市和平区质量检测)下图是利用某植物(基因型为AaBb)产生的花粉进行单倍体育种的示意图,据图判断不正确的是
( )
①②
花粉――→植株A――→植株B
A.过程②通常使用的试剂是秋水仙素,作用时期为有丝分裂前期
B.通过过程①得到的植株A基因型为aaBB的可能性为1/4
C.过程①属于植物的组织培养,在此过程中必须使用一定量的植物激素
D.与杂交育种相比,该育种方法的优点是能明显缩短育种年限 解析:秋水仙素的作用是抑制细胞分裂前期纺缍体的形成,使染色体加倍;AaBb基因型植株减数分裂产生AB、ab、Ab、aB四种比例相等的配子,经花药离体培养得到的是基因型为AB、ab、Ab、aB的四种单倍体植株;花药离体培养是利用植物细胞的全能性,将离体花药培养成植物的过程,属于植物组织培养,需要生长素、细胞分裂素等植物激素;由于单倍体植株经秋水仙素诱导染色体加倍后得到的全为纯合植株,自交后代不发生性状分离,和杂交育种相比,就明显缩短了育种年限。
答案:B
10.(2015·福建福州毕业班质检理综)下图是获得抗虫棉的技术流程示意图。卡那霉素抗性基因(kanr)常作为标记基因,只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。下列叙述正确的是
(
)
A.构建重组质粒过程中需要限制性内切酶和DNA连接酶
B.愈伤组织的分化产生了不同基因型的植株
C.卡那霉素抗性基因(kanr)中有该过程所利用的限制性内切酶的识别位点
D.抗虫棉有性生殖后代能保持抗虫性状的稳定遗传
解析:质粒与目的基因结合时需要用同一种限制性内切酶切割,用DNA连接酶连接;愈伤组织由相同的细胞分裂形成,分化后产生相同基因型的植株;卡那霉素抗性基因作为标记基因不能有限制性内切酶的切割位点,抗虫棉有性生殖后代可能会发生性状分离,抗虫性状不一定能稳定遗传。
答案:A
11.将某种植物的①②两个植株杂交,得到③,对③的处理如图所示。下列分析不正确的是(
)
A.由③到④的育种过程依据的原理是基因突变
B.通过⑤⑥植株杂交得到的⑧植株可能属于新物种
C.若③的基因型为AaBbdd,则⑩植株中能稳定遗传的个体占总数的1/4
D.由⑦到⑨的过程中会发生突变和重组,可为生物进化提供原材料
解析:由⑦到⑨的过程是通过有丝分裂来实现的,而基因重组发
生在减数分裂过程中,故D错误。
答案:D
浙江金华十校联考?现有甲、乙两种植株(均为二倍体纯12.?2015·
种),其中甲种植株的光合作用能力高于乙种植株,但乙种植株很适宜在盐碱地种植。要利用甲、乙两种植株的各自优势,培育出高产、耐盐的植株,有多种生物技术手段可以利用。下列所采用的技术手段中不可行的是( )
A.利用植物体细胞杂交技术,可获得满足要求的四倍体杂种目的植株
B.将乙种植株耐盐基因导入到甲种植株的受精卵中,可培育出目的植株
C.两种植株杂交后,得到的F1再利用单倍体育种技术可较快获得纯种的目的植株
D.诱导两种植株的花粉融合并培育成幼苗,幼苗用秋水仙素处理,可培育出目的植株
解析:由于并不清楚两种植株的亲缘关系及控制产量和耐盐程度的基因,所以不一定能实现杂交。
答案:C
二、非选择题(共40分)
辽宁省大连市高三双基测试?Ⅰ.利用遗传学原理13.(10分)?2015·
可进行不同方式的育种,试回答下列育种问题:
(1)返回式卫星搭载的辣椒种子经地面种植,能选育出多个新品种。这是因为太空环境中的各种物理因素能提高________。
(2)育种工作者欲在两年内选育出个大、肉厚、口感好、VC含量高的纯系植株,其最佳的育种方式是________。
(3)水稻的高秆(D)对矮秆(d)为显性,抗稻瘟病(R)对易感稻瘟病(r)为显性,两对性状独立遗传。现有矮秆感病和高秆抗病纯种,分别利用杂交育种和单倍体育种的方法培育矮秆抗病纯种,则在最少的世代内出现的矮秆抗病纯种占当代个体总数的比例分别是________、________。
Ⅱ.玉米是一种雌雄同株的植物,正常植株的基因型为A_B_,其顶部开雄花,下部开雌花;基因型为aaB_的植株不能开出雌花而成为雄株;基因型为A_bb或aabb的植株只开出雌花而成为雌株(两对基因独立遗传)。请回答:
(1)若用基因型为AaBb的玉米自交,后代的表现型是________,其比例为________。
(2)若上述获得的纯合雄株和纯合雌株杂交,其后代表现型可能是________。
(3)如果杂合雄株和杂合雌株杂交产生后代,用柱形图表示后代的表现型及比例(在上图上绘制)。
解析:Ⅰ.本题考查遗传规律在育种中的应用。太空育种的原理是利用丰富的宇宙射线提高基因突变的频率,进行诱变育种。育种时间最短的方式是单倍体育种,通常为两年时间获得所需的纯系品种。用亲本为ddrr与DDRR进行杂交育种,在子二代可出现ddRR个体,占子二代总数的1/16;用亲本为ddrr与DDRR进行单倍体育种,用
子一代DdRr的花粉进行培育,可获得ddRR个体,占子代总数的1/4。
Ⅱ.本题考查基因的自由组合定律在生产实践中的应用。由基因的自由组合定律分析可知,AaBb个体自交可产生三种表现型的后代:正常植株(A_B_)、雄株(aaB_)、雌株(A_bb和aabb),比例为934。该子代纯合雄株为aaBB,纯合雌株为AAbb或aabb,它们相互交配,其后代表现型可能为正常植株(AaBb)或雄株(aaBb)。杂合雄株基因型为aaBb,杂合雌株基因型为Aabb,它们杂交后代表现型可能为正常植株(AaBb)占总数的1/4,雄株(aaBb)占总数的1/4,雌株(Aabb、aabb)占总数的2/4。
答案:Ⅰ.(1)基因突变的频率(或突变率)
(2)单倍体育种 (3)1/16 1/4
Ⅱ.(1)正常植株、雄株、雌株 934
(2)正常植株、雄株
(3)如下图
14.(15分)农业科技工作者在烟草中找到了一抗病基因,现拟采用基因工程技术将该基因转入棉花,培育抗病棉花品系。请回答下列问题。
(1)要使载体与该抗病基因连接,首先应使用__________进行切
AATTC—割。假如载体被切割后,得到的分子末端序列为,则能与 G—
该载体连接的抗病基因分子末端是( )
—GA. —CTTAA
—CTTTAC. —G—TB. —AATCC—AAATCD. —T
(2)切割完成后,采用____________酶将载体与该抗病基因连接,连接后得到的DNA分子称为________________。
(3)再将连接得到的DNA分子导入农杆菌,然后用该农杆菌去________棉花细胞,利用植物细胞具有的________性进行组织培养,从培养出的植株中________出抗病的棉花。
(4)该抗病基因在棉花细胞中表达的产物是( )
A.淀粉
C.蛋白质 B.脂质 D.核酸
(5)转基因棉花获得的________是由该表达产物来体现的。
解析:在基因工程中,常用的载体是质粒;可以先用限制性内切酶把目的基因和运载体切出相同的黏性末端,再用DNA连接酶将运载体和目的基因连接起来,构成重组DNA分子;用导入重组DNA分子的农杆菌感染棉花细胞,并用组织培养的方法把这样的棉花细胞培育出个体,从中筛选出有抗病性状的棉花,最后进行鉴定。可把普通棉和抗虫棉在同等条件下让害虫吞食,观察其效果即可。
答案:(1)限制性内切酶(限制酶) A
(2)DNA连接 重组DNA
(3)感染 全能 筛选(选择)
(4)C (5)抗病性状
15.(15分)番茄(2n=24)的正常植株(A)对矮生植株(a)为显性,红
果(B)对黄果(b)为显性,两对基因独立遗传。请回答下列问题:
(1)现有基因型AaBB与aaBb的番茄杂交,其后代的基因型有________种,________基因型的植株自交产生的矮生黄果植株比例最高,自交后代的表现型及比例为________。
(2)在♀AA×♂aa杂交中,若A基因所在的同源染色体在减数第一次分裂时不分离,产生的雌配子染色体数目为______,这种情况下杂交后代的株高表现型可能是________。
(3)假设两种纯合突变体X和Y都是由控制株高的A基因突变产生的,检测突变基因转录的mRNA,发现X的第二个密码子中第二个碱基由C变为U,Y在第二个密码子第二个碱基前多了一个U,与正常植株相比,________突变体的株高变化可能更大,试从蛋白质水平分析原因:___________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)转基因技术可使某基因在植物体内过量表达,也可以抑制某基因表达。假设A基因通过控制赤霉素的合成来控制番茄的株高,请完成如下设计,以验证假设是否成立。
①实验设计:(借助转基因技术,但不要求转基因的具体步骤) a.分别测定正常与矮生植株的赤霉素含量和株高。
b.___________________________________________________。 c.___________________________________________________。 ②支持上述假设的预期结果:_________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________。
③若假设成立,据此说明基因控制性状的方式:
______________________________________________________________________________________________________________________。
解析:(1)异常减数分裂对配子染色体数目的影响
减数分裂过程中同源染色体未分离,移向同一极,导致减数第一次分裂结束后的两个细胞均异常,减数第二次分裂可看做一次特殊的有丝分裂,结果不变,因此异常雌配子可能多一条染色体,也可能少一条染色体。
(2)赤霉素含量对植株株高的影响
赤霉素的主要作用是促进细胞伸长,从而引起植株增高,即赤霉素含量高,植株增高。
(3)题干信息的获取和利用
①“转基因技术可使某基因在植物体内过量表达,也可以抑制某基因表达”,由此推出实验设计时一组是促进基因的表达,另一组是抑制基因的表达;
②“分别测定正常与矮生植株的赤霉素含量和株高”,由此推出接受处理的植株分别是正常植株和矮生植株。
答案:(1)4 aaBb 矮生红果矮生黄果=31
(2)13或11 正常或矮生
(3)Y Y突变体的蛋白质中氨基酸的改变比X突变体可能更多(或:X突变体的蛋白质可能只有一个氨基酸发生改变,Y突变体的蛋白质氨基酸序列可能从第一个氨基酸后都改变)
(4)①b.通过转基因技术,抑制正常植株A基因的表达,测定其赤霉素含量和株高
c.通过转基因技术,使A基因在矮生植株中过量表达,测定其赤霉素含量和株高
②与对照比较,正常植株在A基因表达被抑制后,赤霉素含量降低,株高降低;与对照比较,A基因在矮生植株中过量表达后,该植株赤霉素含量增加,株高增加
③基因通过控制酶的合成来控制代谢过程,进而控制生物性状
范文二:从杂交育种到基因工程
从杂交育种到基因工程 2012/10
一、杂交育种和诱变育种 [判一判 ]
1.杂交育种第一步杂交的目的是将两个亲本的优良性状集中到一个亲本上 ()
2.太空育种能按人的意愿定向产生优良性状 ()
3.杂交育种的范围只能在有性生殖的植物中 ()
4.诱变育种的优点之一是需大量处理实验材料 ()
[练一练 ](高考真题 ) 下列关于育种的叙述中,正确的是 ()
A .用物理因素诱变处理可提高突变率
B .诱变育种和杂交育种均可形成新的基因
C .三倍体植物不能由受精卵发育而来
D .诱变获得的突变体多数表现出优良性状
二、基因工程 1.基因工程工具包括 ______、 ____、运载体,其中两种工具酶作用的化学键都是 ____。
2.原理:________。
3.步骤:目的基因的 ______、与运载体结合、 ______________、 ____________。
4.应用:(1)______,如抗虫棉; (2)______研制,如胰岛素等; (3)环境保护,如超级细菌分解石油。 名师点拨 (1)基因工程操作水平 —— 分子水平;操作环境 —— 体外。
(2)操作工具有三种,但工具酶只有两种,另一种工具运载体的化学本质为 DNA 。
[想一想 ]与杂交育种、诱变育种相比,基因工程育种的优点分别是什么?
1.教材 98页倒数第 3自然段 —— 选择育种的缺点。
2.教材 100页第二自然段黑体字内容和教材 100页最后自然段微生物诱变育种知识。
3.教材 102~103页图 6-3、图 6-4、图 6-5,更好地理解基因工程的三种工具。
4.教材 101页练习一中 2—— 杂交优势;教材 106页练习一中 2和二中 1;教材 108页自我检测一中 判断题。
考点 72与实践相联系 —— 几种常见育种方式的比较
1. 某生物的基因型为 AaBB , 通过下列技术可以分别将它转变为以下基因型的生物:① AABB ; ② aB ; ③ AaBBC ;④ AAaaBBBB 。则以下排列正确的是 ()
A .诱变育种、转基因技术、花药离体培养、细胞融合
B .杂交育种、花药离体培养、转基因技术、多倍体育种
C .花药离体培养、诱变育种、多倍体育种、转基因技术
D .多倍体育种、花药离体培养、诱变育种、转基因技术
排雷 (1)要获得本物种没有的性状可通过诱变和基因工程,其中基因工程是有目的的改良。
(2)杂交育种是最简捷的育种方法,而单倍体育种是最快获得纯合子的方法,可缩短育种年限;要将两个亲本优良性 状集中到一个亲本上用杂交育种或单倍体育种;要提高品种产量或营养物质含量可用多倍体育种。
(3)染色体加倍可以采用秋水仙素等方法使其加倍,也可以是细胞融合,但细胞融合可在两个不同物种之间进行。
(4)原核生物不能进行减数分裂,所以不能运用杂交育种,细菌的育种一般采用诱变育种。
(5)若实验植物为营养繁殖类如土豆、地瓜等,则只要出现所需性状即可,不需要培育出纯种。
拓展提升 (1)诱变育种与杂交育种相比,前者能产生前所未有的新基因,创造变异新类型;后者不 能产生新基因只是实现原有基因的重新组合。
(2)杂交育种选育的时间是 F 2, 原因是从 F 2开始发生性状分离; 选育后是否连续自交取决于所选优良 性状是显性还是隐性。
(3)杂交育种与杂种优势不同:① 杂交育种是在杂交后代众多类型中选择符合育种目标的个体进一步 培育,直至获得稳定遗传的具有优良性状的新品种; ② 杂种优势主要是利用杂种 F 1的优良性状,并不
要求遗传上的稳定。
(4)杂交种与多倍体的比较:二者都可产生很多优良性状如茎秆粗壮、 抗倒伏、 产量提高、 品质改良, 但多倍体生长周期长,晚熟;而杂交种可早熟,故成熟期早晚可判定是多倍体还是杂交种。
(5)诱变育种尽管能提高突变率,但处理材料时仍然是未突变的远远多于突变的个体;突变的不定向 性和一般有害的特性,决定了在突变的个体中有害仍多于有利,只是与自然突变相比较,二者都增多。
(6)根据不同育种需求选择不同的育种方法 ① 将两亲本的两个不同优良性状集中于同一生物体上, 可利用杂交育种,亦可利用单倍体育种。 ② 要求快速育种,则运用单倍体育种。 ③ 要求大幅度改良某 一品种,使之出现前所未有的性状,可利用诱变育种和杂交育种相结合的方法。 ④ 要求提高品种产量, 提高营养物质含量,可运用多倍体育种。
1.下面为 6种不同的育种方法。
据图回答下列问题:
(1)图中 A 至 D 方向所示的途径表示 __________育种方式,这种方法属常规育种,一般从 F 2代开始 选种,这是因为 ____________________________。 A → B → C 的途径表示 ___________育种方式,这 两种育种方式中后者的优越性主要表现在 ________________________________________。
(2)B常用的方法为 ____________________________。
(3)E方法所用的原理是 _____________,所用的方法如 __________、 _________。育种时所需处理的 种子应是萌发的 (而非休眠的 ) 种子,原因是 _________________________________________。
(4)上述育种过程中,哪两个过程所使用的方法相同? ________(填写字母 ) ,具体使用的方法有 ________________(至少回答两个 ) ,其作用机理是 ______________________________________。
(5)G过程原理是 __________, H 和 I 分别表示 ________和 ________过程。
(6)K→ L → M 育种方法的优越性表现在 ________________________。
(7)上述 A ~I 过程中,哪些过程作用前后没有改变作用对象的基因型? ________(填写字母 ) 。 考点 73 借图突破难点 —— 基因工程操作工具和步骤
2. (2011·四川卷, 5) 北极比目鱼中有抗冻基因,其编码的抗冻蛋白具有 11个氨基酸的重复序列,该序 列重复次数越多,抗冻能力越强。下图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图,有关叙述正确的 是 (
)
A .过程①获取的目的基因,可用于基因工程和比目鱼基因组测序
B .将多个抗冻基因编码区依次相连成能表达的新基因,不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白
C .过程②构成的重组质粒缺乏标记基因,需要转入农杆菌才能进行筛选
D .应用 DNA 探针技术,可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在及其完全表达
排雷 (1)用限制酶切割 DNA 分子时,被破坏的是 DNA 链中的磷酸二酯键 (即连接相邻两个脱氧核苷酸形成的化学 键 ) 。
(2)黏性末端是指双链 DNA 分子被限制酶切开后,切口处的两个末端伸出的由若干特定核苷酸组成的单链。
(3)在基因工程的四个操作步骤中,只有第三步将目的基因导入受体细胞不需碱基互补配对,其余三个步骤都涉及碱 基互补配对。
(4)原核生物繁殖快、多为单细胞、遗传 物质相对较少,有利于目的基因的复制与表达,因此常采用大肠 杆菌等原核生物作为受体细胞。
1.基因工程操作工具
(1)基因的“剪刀” —— 限制性核酸内切酶 (简称限制酶 )
①分布:主要在微生物体内。
②特性:一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列,并在特定的切点上切割 DNA 分子。
③实例:Eco R Ⅰ限制酶能专一识别 GAA TTC 序列,并在 G 和 A 之间将这段序列切开。
④切割结果:产生两个带有黏性末端的 DNA 片段。
⑤作用:基因工程中重要的切割工具,能将外来的 DNA 切断,对自己的 DNA 无损害。
(2)基因的“针线” —— DNA 连接酶
①催化对象:两个具有相同黏性末端的 DNA 片段。
②催化位置:脱氧核糖与磷酸之间的缺口。
③催化结果:形成重组 DNA 。
(3)常用的运载体 —— 质粒 ①本质:小型环状 DNA 分子。
②作用 a .作为运载工具,将目的基因运送到宿主细胞中去;
b .用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。
③条件 a .能在宿主细胞内稳定保存并大量复制; b .有多个限制酶切点; c .有标记基因。
2.基因工程操作步骤图解
提醒 (1)第一步和第二步需要限制酶,且要求用同一种,目的是产生相同的黏性末端。
(2)第二步中有二种工具酶并用到了运载体,故是基因工程中最核心的一步。
(3)对基因操作是否成功不但要在分子水平上鉴定还要在个体水平上鉴定。
(4)目的基因指要表达的基因,标记基因指运载体上且用于鉴定筛选的基因。
(5)目的基因表达的标志:通过转录、翻译产生相应的蛋白质。
2. (2010·浙江卷, 2) 在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中,下列操作错误的是 ()
A .用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸
B .用 DNA 连接酶连接经切割的抗除草剂基因和运载体
C .将重组 DNA 分子导入烟草原生质体
D .用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞
育种方式的综合应用
作物育种方式包括杂交、诱变、单倍体育种、多倍体育种以及基因工程育种,育种的最终目的就是 改变原有品种的遗传物质,培育出符合人类需求的新品种。在具体解题中,要正确区分不同育种的 特点,恰当使用育种程序步骤综合分析,寻找出解题突破口。例如:绝大多数生物为二倍体,所以, 其单倍体应高度不育,但对于部分属于多倍体的配子发育成的个体则有可能可育。同时,注意几种 育种方法的处理时间,如利用基因突变育种时,处理时间是细胞分裂的间期,利用染色体变异育种 时,处理时间是萌发的种子或幼苗。
典例 (2010·安徽理综, 31Ⅰ ) 如图所示,科研小组用 60Co 照射棉花种子,诱变当代获得棕色 (纤维颜 色 ) 新性状,诱变Ⅰ代获得低酚 (棉酚含量 ) 新性状。已知棉花的纤维颜色由一对基因 (A、 a) 控制,棉 酚含量由另一对基因 (B、 b) 控制,两对基因独立遗传。
(1)两个新性状中,棕色是 ________性状,低酚是 ________性状。
(2)诱变当代中, 棕色、 高酚的棉花植株基因型是 ________, 白色、 高酚的棉花植株基因型是 ________。
(3)棕色棉抗虫能力强,低酚棉产量高。为获得抗虫高产棉花新品种,研究人员将诱变Ⅰ代中棕色、 高酚植株自交,每株自交后代种植在一个单独的区域,从 ____________________的区域中得到纯合 棕色、高酚植株。请你利用该纯合子作为一个亲本,再从诱变Ⅰ代中选择另一个亲本,设计一方案, 尽快选育出抗虫高产 (棕色、低酚 ) 的纯合棉花新品种 (用遗传图解和必要的文字表示 ) 。
对基因工程中一些观点辨析不清
典例 下列关于限制酶和 DNA 连接酶的理解,正确的是 ()
A .其化学本质都是蛋白质 B . DNA 连接酶可以恢复 DNA 分子中的氢键
C .它们不能被反复使用 D .在基因工程操作中可以用 DNA 聚合酶代替 DNA 连接酶
纠错笔记 (1)限制性核酸内切酶和 DNA 连接酶的作用部位都是脱氧核苷酸之间形成的磷酸二酯键 (不是氢键 ) ,只是 一个切开,一个连接。
(2)质粒是最常用的运载体,不要把质粒同运载体等同,除此之外,噬菌体和动植物病毒也可作为运载体。运载体的 化学本质为 DNA ,其基本单位为脱氧核苷酸。
(3)要想从 DNA 上切下某个基因,应切 2个切口,产生 4个黏性末端。
(4)DNA酶即 DNA 水解酶,是将 DNA 水解的酶; DNA 聚合酶是在 DNA 复制过程中,催化形成新 DNA 分子的酶, 是将单个游离的脱氧核苷酸加到 DNA 片段上,需要模板;但 DNA 连接酶是将两个 DNA 片段的两个缺口同时连接, 不需要模板,两者作用的化学键相同,都是磷酸二酯键。
(5)原核生物基因 (如抗虫基因来自苏云金芽孢杆菌 ) 可为真核生物 (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,且要求同一种酶,目的是产生相同的黏性末端;第二步中两种工具酶都 用到了。
(7)受体细胞动物一般用受精卵,植物若用体细胞则通过组织培养的方式形成新个体。
(8)抗虫棉只能抗虫,不能抗病毒、细菌。
纠错训练 下图表示一项重要的生物技术,对图中物质 a 、 b 、 c 、 d 的描述,正确的是
(
)
A . a 的基本骨架是磷酸和核糖交替连接而成的结构
B .要获得相同的黏性末端,必须用相同的 b 去切割 a 和 d
C . c 连接双链间的氢键,使黏性末端处碱基互补配对
D . 若 要 获 得 未 知 序 列 的 d , 可 到 基 因 库 中 去 寻
找
题组一 基因工程
1.下图表示一项重要生物技术的关键步骤, X 是获得外源基因并能够表达的细胞。下列有关说法不正 确的是 (
)
A . X 是能合成胰岛素的细菌细胞 B .质粒具有多个标记基因和多个限制酶切点
C .基因与运载体的重组只需要 DNA 连接酶 D .该细菌的性状被定向改造
2. (2011·浙江卷, 6) 将 ada (腺苷酸脱氨酶基因 ) 通过质粒 pET28b 导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨 酶。下列叙述错误的是 ( )
A .每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒
B .每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点
C .每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个 ada
D .每个插入的 ada 至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子
3. (2010·江苏卷, 18) 下列关于转基因植物的叙述,正确的是
( ) A .转入到油菜的抗除草剂基因,可能通过花粉传入环境中
B .转抗虫基因的植物,不会导致昆虫群体抗性基因频率增加
C .动物的生长激素基因转入植物后不能表达
D .如转基因植物的外源基因来源于自然界,则不存在安全性问题
题组二 育种的考查
4.下列关于育种的说法,正确的是
( )
A .基因突变可发生在任何生物的 DNA 复制过程中,可用于诱变育种
B .诱变育种和杂交育种均可产生新的基因和新的基因型
C .三倍体植物不能由受精卵发育而来,但可通过植物组织培养方法获得
D .普通小麦花粉中有三个染色体组,由其发育的个体是三倍体
5.某农科所通过如图所示的育种过程培育成了高品质的糯小麦。下列有关叙述正确的是 ( )
A .该育种过程中运用的遗传学原理是基因突变
B . a 过程能提高突变率,从而明显缩短了育种年限
C . a 过程需要使用秋水仙素,只作用于萌发的种子
D . b 过程需要通过自交来提高纯合率
6.下图为利用纯合高秆 (D)抗病 (E)小麦和纯合矮秆 (d)染病 (e)小麦快速培育
纯合优良小麦品种矮秆抗病小麦 (ddEE)的示意图,下列有关此图叙述错误的是
( )
DDEE ddee ― ― → ① DdEe (F1) ― ― → ② DE De dE de )) ― ― → ③ DE De dE de )) ― ― → ④ DDEE DDee ddEE ddee
)) ― ― → 选择 ddEE (花药 ) (单倍体 )
A .②过程中发生了非同源染色体的自由组合 B .实施④过程通常用一定浓度的秋水仙素
C .实施③过程依据的主要生物学原理是细胞增殖
D .实施①过程的主要目的是让控制不同优良性状的基因组合到一起
7.现有 3个纯种品系的玉米其基因型分别是:甲 aaBBCC ,乙 AAbbCC 和丙 AABBcc 。由基因 a 、 b 、 c 所决定的性状可提高玉米的市场价值,请回答下列问题 (假定三个基因是独立分配的,玉米可以自 交和杂交 ) :
(1)①获得 aabbcc 个体的杂交方案有多种,请补全下面的杂交方案。
第一年:________________________________________;
第二年:种植 F 1和纯系乙 (丙、甲 ) ,让 F 1与纯系乙 (丙、甲 ) 杂交,获得 F 2种子;
第三年:__________________________________________;
第四年:种植 F 3,植株长成后,选择 aabbcc 表现型个体,使其自交,保留种子。
②此杂交育种方案中, aabbcc 表现型个体出现的概率是 _________________。
(2)玉米中 aa 基因型植株不能长出雌花而成为雄株,而基因 B 控制的性状是人类所需要的某种优良 性状。 现有基因型为 aaBb 的植株, 为在短时间内获得大量具有这种优良性状的纯合雄性植株, 请你 写出简要的实验方案:
① _____________________________________________________________________。
②用秋水仙素使单倍体加倍成纯合的二倍体,选取 aaBB 性状的植株。
③ _____________________________________________________________________。
从杂交育种到基因工程课时规范训练 2012/10
1. 下列有关基因工程技术的叙述,正确的是 ( )
A .重组 DNA 技术所用的工具酶是限制酶、 DNA 连接酶和运载体
B .所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列
C .选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖快
D .只要目的基因进入受体细胞就能成功实现表达
2.下列有关育种的叙述中,错误的是 ( )
A .用于大田生产的优良品种不一定是纯合子
B .通过植物组织培养技术培育脱毒苗,筛选培育抗病毒新品种
C .诱变育种可提高突变频率,加速新基因的产生,从而加速育种进程
D .为了避免对三倍体无子西瓜年年制种,可利用植物组织培养快速繁殖
3.下列有关基因工程中限制性核酸内切酶的描述,错误的是
( ) A .一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列
B .限制性核酸内切酶的活性受温度影响
C .限制性核酸内切酶能识别和切割 RNA D .限制性核酸内切酶可从原核生物中提取
4.下列有关育种的说法正确的是 ( )
A .杂交育种所依据的主要遗传学原理是染色体变异 B .利用单倍体育种可以培育出无子西瓜
C .诱变育种可以定向地把两个或多个品种的优良性状集中在一起,获得新的品种
D .目前人工诱导多倍体最有效的方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
5.如图为 DNA 分子的某一片段,其中①②③分别表示某种酶的作用部位,则相应的酶依次是
A . DNA 连接酶、限制性核酸内切酶、解旋酶 B .限制性核酸内切酶、解旋酶、 DNA 连接酶
C .解旋酶、限制性核酸内切酶、 DNA 连接酶 D .限制性核酸内切酶、 DNA 连接酶、解旋酶
6. 下图表示以某种作物中的①和②两个品种分别培育出④⑤⑥三个新品种的过程, 有关说法正确的是
A .用①和②培育成⑤的过程中所采用的方法Ⅰ和Ⅱ分别称为杂交和测交
B .用③培育出④常用的方法Ⅲ是花药离体培养
C .③培育出⑥常用化学或物理的方法进行诱变处理
D .图中培育出⑤所依据的原理是基因突变和基因重组
7. 2009央视春晚上,我国航天科研工作者手捧“太空花”出现在国人面前。下列相关叙述不正确的 是
( )
A . 培育“太空花”的原理是基因突变 B . 从飞船上带回的实验植物并未都如愿长成美丽“太空花”
C .“太空花”是地球上原本不存在的新物种 D .“太空花”增加了生物的多样性
8.为获得纯合高蔓抗病番茄植株 (二倍体 ) ,采用了下图所示的方法:
图中两对相对性状独立遗传。据图分析错误的是 ( )
A .过程①的自交代数越多,纯合高蔓抗病植株的比例越高
B .过程②可以取 F 1中任一植株的适宜花药作培养材料
C .经③处理获得的是由染色体加倍而成的多倍体植株
D .经③处理后获得的植株中符合生产要求的约占 1/4
9.下列关于基因工程及转基因食品的安全性的叙述,正确的是
( )
A .基因工程经常以抗生素抗性基因为目的基因
B .通过转基因技术可获得抗虫粮食作物,从而增加粮食产量,减少农药使用
C .通常用一种限制性核酸内切酶处理含目的基因的 DNA ,用另一种限制性核酸内切酶处理运载体
DNA
D .若转入甘蔗中的外源基因来源于自然界,则生产出来的甘蔗不存在安全性问题
10.下图中,甲、乙表示水稻的两个品种, A 、 a 和 B 、 b 表示分别位于两对同源染色体上的两对等位 基因,①~⑧表示培育水稻新品种的过程,则下列说法错误的是 ( )
A .①→②过程简便,但培育周期长 B .②和⑦的变异都发生于有丝分裂间期
C .③过程常用的方法是花药离体培养 D .⑤与⑧过程的育种原理不相同
11.人们试图利用基因工程的方法,用乙种生物生产甲种生物的一种蛋白质。生产流程是:甲生物的 蛋白质→ mRNA ― ― → ① 目的基因― ― → ② 与质粒 DNA 重组― ― → ③ 导入乙细胞― ― → ④
获得甲生物的蛋白质, 下列说法正确的是 ( )
A .①过程需要的酶是逆转录酶,原料是 A 、 U 、 G 、 C
B .②要用限制酶切断质粒 DNA ,再用 DNA 连接酶将目的基因与质粒连接在一起
C .如果受体细胞是细菌,可以选用枯草杆菌、炭疽杆菌等
D .④过程中用的原料不含有 A 、 U 、 G 、 C
12. 下村修 1962年在普林斯顿大学做研究的时候从一种水母身上分离出绿色荧光蛋白 (GFP)。当时知道 在蓝光或紫外光的激发下,它会发出绿色荧光。科学家 1992年克隆出了 GFP 基因,随后马丁 ·沙尔 菲成功地让 GFP 基因在大肠杆菌和线虫中表达。之后,会发光的鼠、猪、猫、兔、蝌蚪、鱼等也相 继问世。如图是转基因绿色荧光鼠的培育过程,有关转基因绿色荧光鼠的说法不正确的是 (
)
A .与体内 DNA 复制相比, PCR 技术复制 GFP 基因也需加入解旋酶和 DNA 聚合酶
B .过程①构建的基因表达载体的组成必须含有启动子、终止子、复制原点、 GFP 基因和标记基因
C .过程④选择代孕母鼠的条件是有健康的体质和正常繁殖能力的个体
D .如果将外源基因导入小鼠受精卵,则外源基因可能随机插入到小鼠受精卵 DNA 中,这种受精 卵有的可发育成转基因小鼠,有的却死亡
13.将①②两个植株杂交,得到③,将③再做进一步处理,如下图所示,下列分析错误的是 ()
A .由③到④的育种过程依据的主要原理是基因突变
B .由⑤×⑥过程形成⑧植株可知,⑤与⑥为同一物种
C .若③的基因型为 AaBbdd(三对等位基因的遗传符合自由组合定律 ) ,则⑩植株中能稳定遗传的个 体占总数的 1/4
D .由③到⑨过程可能发生了突变和重组,可为生物进化提供原材料
14. 通过 DNA 重组技术使原有基因得以改造的动物称为转基因动物。 运用这一技术使羊奶中含有人体 蛋白质,下图表示了这一技术的基本过程,在该过程中所用的基因“剪刀”能识别的序列和切点是 — G GATCC — ,请回答:
(1)从羊染色体中“剪下”羊蛋白质基因的酶是 ________________。人体蛋白质基因“插入”后连接 在羊体细胞染色体中时需要的酶是 ________________。
(2)人体蛋白质基因之所以能“插入”到羊的染色体内,原因是 ________________。
(3)将人体蛋白质基因导入羊体内并成功地表达,使羊产生新的性状,这种变异属于 ________,这里 “成功地表达”的含义是 _____________________。
(4)你认为此类羊产生的奶安全可靠吗?理由是什么? __________________。
15.假设 A 、 b 代表玉米的优良基因,这两种基因是自由组合的。现有 AABB 、 aabb 两个品种,为培 育出优良品种 AAbb ,可采用的方法如图所示。请根据图回答问题:
(1)由品种 AABB 、 aabb 经过①②③过程培育出新品种的育种方式称为 _______,其原理是 _____。用 此育种方式一般从 ______才能开始选育 AAbb 个体,是因为 ______________________________。 (2)若经过过程②产生的子代总数为 1 552株, 则其中基因型为 AAbb 的植株在理论上有 ________株。 基因型为 Aabb 的植株经过过程③,子代中 AAbb 与 aabb 的数量比是 ________________。
(3)过程⑤常采用 ________________技术得到 Ab 个体。与过程①②③的育种方法相比,过程⑤⑥的 优势是 ________________________________。
(4)过 程 ⑦ 的 育 种 方 式 是 ________, 与 过 程 ⑦ 比 较 , 过 程 ④ 的 明 显 优 势 是 _ ___________________________________________________________。
从杂交育种到基因工程参考答案 2012/10
回扣基础构建网络
一、 判一判 1. √ 2. ×3. ×4.×
练一练 A
二、 1. 限制性核酸内切酶 DNA 连接酶 磷酸二酯键 2. 基因重组 3. 提取 导入受体细胞 检测和 鉴定 4.(1)育种 (2)药物
想一想 ① 与杂交育种相比较明显的优点:克服远缘杂交不亲和障碍。
② 与诱变育种相比较明显的优点:定向改造生物性状,目的性强。
知识网络 基因工程 杂交 单倍体 限制酶 DNA 连接 运载体 目的基因获取 与运载体结合 导入受体细胞 检测与鉴定
突破考点提炼方法 典例引领 1B 对位训练 1(1)杂交 从 F 2代开始发生性状分离 单倍体 明 显缩短育种年限 (2)花药离体培养 (3)基因突变 X 射线、紫外线、激光、亚硝酸、硫酸二乙酯、秋 水仙素 (理化因素需各说出一项 ) 种子萌发后进行细胞分裂, DNA 在复制过程中可能由于某种因素的 影响发生基因突变 (4)C、 F 低温诱导和秋水仙素处理 抑制纺锤体形成, 导致染色体不能移向两极 而加倍 (5)基因重组 脱分化 再分化 (6)克服了远缘杂交不亲和的障碍,大大扩展了可用于杂交 的亲本组合范围 (7)H、 I
典例引领 2B 对位训练 2A 方法体验 典例 (1)显性 隐性 (2)AaBBaaBb
(3)不发生性状分离 (或全为棕色棉,或没有出现白色棉 ) 如图
易错警示 典例 A 纠错训练 B
检测落实体验成功
1. C 2.C 3.A 4.A 5.D 6.C 7. (1)①第一年:甲与丙 (甲与乙、 乙与丙 ) 杂交, 获得 F 1种子 第 三年:种植 F 2,让 F 2自交,获得 F 3种子 ② 1/256 (2)①取该植株的花药离体培养成单倍体植株幼 苗 ③将②中选取的植株利用植物组织培养技术进行扩大培养
课时规范训练 1. C 2. B 3. C 4. D 5. C 6. B 7. C 8. C 9. B 10. B
11. B 12. A 13. B 14. (1)限制性核酸内切酶 DNA 连接酶
(2)人和羊 DNA 分子的空间结构、化学组成相同;有互补的碱基序列 (答出其中一点即可 ) (3)基因 重组 人体蛋白质基因在羊体细胞内控制合成人体蛋白质 (4)安全, 因为目的基因导入受体细胞后 没有改变, 控制合成的人体蛋白质成分没有改变 (或不安全, 因为目的基因导入受体细胞后, 可能由 于羊细胞中某些成分的影响,合成的蛋白质成分可能发生一定的改变 )
15. (1)杂交育种 基因重组 F 2从 F 2开始出现 AAbb 个体 (或从 F 2开始出现性状分离 ) (2)971∶ 1 (3)花药离体培养 明显缩短了育种年限 (4)诱变育种 过程④产生的变异是定向的 (或基因工程育 种转入的基因是已知的,用基因工程手段产生的变异是定向的 )
11
范文三:从杂交育种到基因工程
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第 6章 从杂交育种到基因工程
第 1节 杂交育种与诱变育种
杂交育种依据的遗传学原理就是:基因的自由组合规律,即通过杂交,把生物不同品种间的基 因重新组合,以便使不同亲本的优良基因组合到一起、从而创造出对人类有益的新品种。
课本的遗传图解就是一个很规范的育种方案, 它是以文字的形式, 从性状的角度来阐述杂交育种
性性状的品种就有可能是纯合子、也有可能是杂合子,该如何鉴定呢 ?
要的性状是隐性性状,育种时就从杂种二代中直接选用。
以课本的两个小麦品种杂交为例 :如果小麦中,高产(A B )对抗 病(b
过程的基因型图解。
教师 : 点评,并示范书写过程如下:
P AABB X aabb
↓ ↓
配子 AB ab
↓ ↓
F1 AaBb
F 2基因型
表现型 3/16低产不抗 3/16高产抗病 1/16 底产抗病
根 据 自 由 F 2中 高产抗病(一显一隐)品 种 占 总 数 的 3/16。
思 考 具 有 杂 种 优 势 的 品 种 可 以 代 代 遗 传 吗 ?
学 其 中 有 2/16的 植 株 是 杂 合 体 , 它 的 下 一 代 会 出 现 性 状 分 离 。 何 能 得 到 可 以 代 代 遗 传 的 优 势 品 种 ?
到 可 以 代 代 遗 传 的 优 势 品 种 , 就 必 须 对 在 F 2中 所 得 到 表 现 型 为 高产 育 种 , 逐步淘 汰 不 符 合 要 求 的 植 株 ,直到不再发生性状分 够 稳 定 遗 传 的 纯合子新品种―― AAbb 。
我们选育出的纯合子新品种―― AAbb , 在 F 2所 有 的 后 代 中 的 概 率 是 1/16。 哪 么 它 在 F 2高产抗病后代中的概率又是多少?
学生: 1/3。
教师:通过上述分析,请给杂交育种下一个合理的定义。
学生:杂交育种就是将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起,再经过选择和培育, 就得到新品种的方法。
教师:请举出我国在杂交育种方面成就。
学生:袁隆平的杂交水稻,中国荷斯坦牛等
教 师 :综 上 所 述 杂 交 育 种 的 优 点 是 很 明 显 的 , 但 是 在 实 际 操 作 中 , 会 遇 到 不 少 困 难 。 请 从 杂 交 后 代 可 能 出 现 的 类 型 , 以 及 育 种 时 间 等 方 面 , 分 析 杂 交 育 种 方 法 的 不 足 。
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学 生 :分 组 讨 论 , 各小组选派代表回答。
教师 :杂交育种只能利用已有基因的重组,按需选择,并不能创造新的基因。杂交后代会出现 性状分离现象,育种进程缓缦(一般需 5至 7年) ,过程繁琐。这些都是杂交育种方法的不足。有没 有更好的育种方法来弥补这些缺点呢?
2、 诱 变 育 种
四 、 教 师 精 讲
杂 交 育 种 就 是 将 两 个 或 多 个 品 种 的 优 良 性 状 通 过 交 配 集 中 在 一 起 , 再 经 过 选 择 和 培 育 , 就 得 到 新 品 种 的 方 法 。
诱 变 育 种 就 是 利 用 物 理 因 素(如 X 射 线 、 r 射 线 、紫 外 线 、激 光 等 )或 化 学 因
硝 酸 、硫 酸 二 乙 脂 等 )来 处 理 生 物 ,使 生 物 发 生 基 因 突 变 。从 而 在 短 时 间 内 获 得
优 良 变 异 类 型 的 育 种 方 法 。
并不能创造新的基因。杂交后代会出现性状分离现象,育种进程缓缦,过程繁琐。
诱 变 育 种 的 优 点 :是 能 够 提 高 突 变 率 , 在 较 短 的 时 间 内 获 得 多 的 优 良 变 异 类 型 。 但 是 , 诱 变 育 种 的 诱 发 突 变 的 方 向 难 以 掌 握 , 突 变 体 难 以 集 中 多 理 想 状 。 需大量处 理供试材料。
两 种 育 种 方 法 都 为 我 们 创 造 许 多 优 良 的 品 种 , 育 种 技 的 我 们 的 社 会 经 济 创 造 了 许 多 价 值 ,我 国 作 为 目 前 世 界 上 能 发 射 返 回 式 卫 星 三 一 ,在 作 物 空 间 技 术 育 种 方 面 已 经 进 入 世 界 先 进 行 列 。
六 、 课 堂 小 结
八、课后拓展
下图表示以某种农作物(1)和(2)两个品种为基础,培育出(4) 、 (5) 、 (6) 、 (7)四个品种 的过程。根据下图,回答下列问题:
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3) 5) AAbb
(6) AAaaBBbb
(4) Ab
(1) (2) aabb
VI (7) Aabb
II
III V
IV
(1)用 <1>和 <2>培育出 <5>所采用的方法 I 和 II 分别称为 _______和 _______<5>所
依据的原理是 _______。
(2)由 <3>培育出 <4>的常用方法 III 是 _______;由 <4>培育成 <5>的方法 V _______,其优 点是 _______。
(3)由 <3>培育出 <6>的常用方法 IV 是 _______,其形成的 。 (4)由 <2>培育出 <7>的方法 VI 是 _______。
【 答 案 】 .(1)杂 交 自 交 , 基 因 重 组 ;
(2) 花 药 离 体 培 养 ; 人 工 诱 导 染 加 倍 , 缩 短 育 种 年 限 ; (3) 人 工 诱 导 多 倍 体 , 多 倍 体
(4
小麦高产(A )对低产(a B b )是显性,选育高产抗病的纯种,假
P AABB(低产抗病) ↓ ↓ 配子 ↓ F1(高产不抗)
2/16 AaBB 2/16 aaBb 2/16 Aabb
4/16 AaBb
9/16高产不抗 3/16低产不抗 3/16高产抗病 1/16 底产抗病
第 2节 基因工程及其应用
四、教师精讲
1、基因工程的概念:
基因工程又叫基因拼接技术或 DNA 重组技术。 通俗地说, 就是按照人们地意愿, 把一种生物的 某种基因提取出来,加以修饰改造,然后放到另一种生物的细胞里,定向地改造生物的遗传性状。
2、基因操作的工具 :
基因的剪刀 —— 限制性内切酶。
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分布:主要在微生物中。
作用特点:特异性,即识别特定核苷酸序列,切割特定切点。
结果:产生黏性未端(碱基互补配对) 。
基因的针线 —— DNA 连接酶。
连接的部位:磷酸二酯键(梯子的扶手) ,不是氢键(梯子的踏板) 。
结果:两个相同的黏性未端的连接。
基因的运输工具 —— 运载体。
作用:将外源基因送入受体细胞。
具备的条件:能在宿主细胞内复制并稳定地保存。
具有多个限制酶切点。
具有某些标记基因。
种类:质粒、噬菌体和动植物病毒。
质粒的特点:质粒是基因工程中最常用的运载体。
最常用的质粒是大肠杆菌的质粒。
DNA 分子。
3、基因操作的基本步骤。
(1)提取目的基因
DNA 中直接分离基因;另一种是人工合成基 因。
(2
的基因与质粒结合。
(3
(4
)
重组 DNA 技术所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体
所有限制酶都只能识别同一种按规定的核苷酸序列
C. 选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细胞繁殖快
D. 只要目的基因进入了受体细胞就能成功实现表达
2、以下说法正确的是 ()
A. 所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列
B .质粒是基因工程中惟一的运载体
C .运载体必须具备的条件之一是:具有多个限制酶切点,以便与外源基因连接
D .基因治疗主要是对有缺陷的细胞进行修复
3、实施基因工程第一步的一种方法是把所需的基因从供体细胞内分离出来,这要利用限性内切
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酶。 一种限制性内切酶能识别 DNA 子中的 GAATTC 顺序, 切点在 G 和 A 之间, 这是应用了酶的 () A .高效性 B. 专一性
C .多样性 D. 催化活性受外界条件影响
4、上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋白的转基因牛,他们还研究出一种可大大提 高基因表达水平的新方法, 使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高 30多倍, 转基因动物是指 () A. 提供基因的动物 B. 基因组中增加外源基因的动物
C. 能产生白蛋白的动物 D. 能表达基因信息的动物
5、基因工程是在 DNA
配对的步骤是 ()
A .人工合成基因 B .目的基因与运载体结合
C .将目的基因导入受体细胞 D .目的基因的检测和表达
解析:
1
2
3
4、考察对基因工程的灵活运用的能力。
5、从遗传原理的角度,考察学生对基因工程的理解。
【答案】 1.C 2.C 3.B 4.B 5.C
六、课堂小结
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第 2课时
一、基因工程的应用 1、农业上的应用
(1) 获得高产、稳产和具有优良品质的农作物 (2)培育出具有各种抗逆性的作物新品种 2、畜牧业上的应用
(1)培育各种具有优良品质的动物
(2)利用动物乳腺细胞获得人类所需要的各种物质 3、食品工业上的应用 为人类开辟新的食物来源 4、基因工程与医药卫生 (1)生产基因工程药品 (2)用于基因诊断与基因治疗
基因诊断:用放射性同位素、 荧光分子等标记的 DNA 分子杂交的原理, 鉴定被检测标本上的遗传信息,达到检测疾病的目的。
5、基因工程与环境保护 (1)用于环境检测 (2)用于被污染环境的净化
三、本章小结:
???
??????
?
???????????????
?????品的安全性 转基因生物和转基因食 基因工程与药物研制 基因工程与作物育种
基因工程的应用 基因的运载体 基因的针线 基因的剪刀 诱变育种 杂交育种
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范文四:从杂交育种到基因工程学案
小麦高秆(D )对矮秆(d )为显性,抗锈病(T )对不抗锈病(t )为显性,现有纯合的高秆抗锈病的小麦(DDTT )和矮秆不抗锈病的小麦(ddtt ),可采用哪些育种方式得到符合人类要求的优良品种?
一、杂交育种
概念:
杂交育种是将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起,再经过选择和培育,获得新品种的方法。 原理:
基因重组
方法:杂交——自交——优选——自交......... 优点:
能集中位于不同品种中的优良性状。 缺点:
1、只能利用已有的基因组,并不能产生新的基因。 25-6年): 应用:杂交水稻
二、诱变育种
概念:
利用物理因素(如x 射线,γ射线、紫外线,激光等)或化学因素(如亚硝酸、硫酸二乙酯等)处理生物,使生物发生基因突变。从而在较短时间内获得更多优良变异类型的育种方法。 原理:
基因突变 优点:
提高变异的频率,加速育种进程。 缺点:
难以控制突变方向,有利突变个体少,无法将多个优良性状组合。 应用:
农作物育种——黑农五号大豆 (产量提高16%、含油量提高2.5%) 微生物育种——青霉素(20单位/ml→50000单位/ml)
太空育种——利用太空环境研究植物生长发育和遗传变异的研究始于上世纪60年代初期,迄今已有40多年的历史。前苏联(俄罗斯) 、美国空间植物学研究的主要目标,定位在以探索空间条件下植物生长发育规律,改善空间人类生存的小环境,解决宇航员的食品供给及生存安全等,这是为了将来“太空里的人类”。因而美国航空航天局于1995年建立了引力生物学中心,重点研究植物对引力的感受和反应,但其最终目标仍是开发出更加适于太空旅行的植物。
而我国的太空育种则把更多的注意力投向如何利用空间环境资源,开辟选育植物优良品种的新途径,这是为了现在“地球上的人类”。因为目的的不同,导致现在有“中国已经走上太空育种的最前沿”一说。
空间生命科学: 高真空(10—8pa) 微重力(10—4g) 强辐射
“神舟”五号搭载育成的巨人南瓜
四种育种方法比较:
能否让禾本科的植物也能够固定空气中的氮?能否让细菌“吐出”蚕丝? 能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物?
三、基因工程
1、概念:
就是按照人们的意愿,把一种生物的某种基因提取出来,加以修饰改造,然
2、 基因的“剪刀” ——限制性内切酶
特点:一种限制酶只能识别DNA 的一种核苷酸序列,并在特定的位点切割DNA 。裂解磷酸二酯键。
例:大肠杆菌的一种限制酶(EcoRⅠ)能识别 GAATTC序列,并在G 和A 之间切开。
一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列,并在特定的切割点上将DNA 分子切断。目前已发现的限制酶有4000多种。
3、基因的“针线” ——DNA 连接酶 作用:
将互补配对的两个黏性末端连接起来,使之成为一个完整的DNA 分子。
两种来源不同的DNA 用同种限制酶切割后,末端可以相互黏合,但这种黏合只能使互补的碱基连接起来,脱氧核苷酸之间的连接,则需要靠DNA 连接酶来“缝合”,这种DNA 连接酶就称“基因的针线”。
连接的部位:
生成3′- 5′磷酸二酯键 DNA 连接酶的作用过程:
容易混淆的DNA 连接酶和DNA 聚合酶
(1)DNA连接酶:在两个DNA 片段之间形成磷酸二酯键。
(2)DNA聚合酶:可将单个的脱氧核苷酸加到已有的脱氧核苷酸序列上,形成磷酸二酯键。 (3)相同点:这两种酶都是蛋白质,可以形成两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。
4、基因的运输工具——运载体——质粒或病毒
作用:
将外源基因送入受体细胞。 条件:
并表达
具有多种限制酶的单一切点, 能与目的基因结合 具有某些标记基因,便于目的基因检测、筛选。 种类:
质粒(存在于细菌、酵母菌等细胞中,是一种能自我复制的很小的环状DNA 分子)科学家发现大肠杆菌、枯草杆菌等的质粒能同时满足以上 噬菌体和动植物病毒。
5、基因工程的基本步骤
(1)提取目的基因——将需要的基因从供体生物的细胞内提取出来。
目前被较广泛提取使用的目的基因有:苏云金杆菌抗虫基因、人胰岛素基因、人干扰素基因、种子贮藏蛋白基因、植物抗病基因等
供体生物细胞
取出DNA
用限制酶剪去多余部分
目的基因
提取目的基因的方法 1直接分离基因——鸟枪法 ○
将供体生物的DNA 用限制酶切割为许多片段,再用运载体将这些片段都运载到受体生物的不同细胞中去。只要有一个细胞获得了需要的目的基因并得以表达,基因工程就算成功了。
该法最大的缺点是带有很大的盲目性,工作量大,成功率低。且不能将真核生物的基因转移到原核生物中去。
用限制酶切断成许多片段
2人工合成基因法 ○
α、逆转录法:以信使RNA 为模板,在逆转录酶的作用下将脱氧核苷酸合成合成DNA(基因) 。
β、直接合成法:根据蛋白质的氨基酸顺序推算出信使RNA 核苷酸顺序,再据此推算出基因DNA 的脱氧核苷酸顺序。用游离脱氧核苷酸直接合成相应的基因。
(2)、目的基因与运载体结合
用与提取目的基因相同的限制酶切割质粒使之出现一个切口,将目的基因插入切口处,让目的基因的黏性末端与切口上的黏性末端互补配对后,在连拉酶的作用下连接形成重组DNA 分子。
目的基因与运载体结合可能有三种情况:目的基因与目的基因结合、质粒与质粒结合、目的基因与质粒结合
(3)、将目的基因导入受体细胞并使之扩增
要让目的基因表达,必须将它导入受体细胞并进行扩增。 扩增
为获得目的基因的表达产物时,通常以大肠杆菌等无害易得的细菌为受体。为改进某种生物时,将欲改进的生物细胞为受体。 为使重组的DNA 分子更容易进入受体细胞,通常还要用一些物质对受体细胞进行处理,使受体细胞具有更大的通透性。
(4)、目的基因的检测和表达
前三步的处理十分繁锁,为保证目的基因得到有效利用,
通常用大量的受体细胞
来接受不多的目的基因。这样,处理的受体细胞中真正摄入了目的基因的很少,必须将它从中检测出来。
无表达产物 无表达产物 有表达产物 无表达产物
1、细菌的检测,将每个受体细胞单独培养形成菌落,检测菌落中是否有目的○
基因的表达产物。淘汰无表达产物的菌落,保留有表达产物的进一步培养、研究 2、多细胞生物的检测,将每个受体细胞单独培养并诱导发育成完整个体,检○
测这些个体是否摄入目的基因,摄入的基因是否表达(是否表现出相应的性状)。淘汰无变化的个体,保留有相应变化的个体进一步培养、研究。
例:用棉铃饲喂棉铃虫,如虫吃后不出现中毒症状,说明未摄入目的基因或摄入目的基因未表达。如虫吃后中毒死亡,则说明摄入了抗虫基因并得到表达。
(5)、基因工程的应用:
我国生产的部分基因
工程疫苗和药物
1、基因工程与医药卫生
⑴
基因工程药品的生产
许多药品的生产是从生物组织中提取的。受材料来源限制产量有限,其价格往往十分昂贵。 微生物生长迅速,容易控制,
适于大规模工业化生产。
若将生物合成相应药物成分的基因
导入微生物细胞内,
让它们产生相应的药物,不但能解决产量问题,还能大大降低生产成本。 胰岛素是治疗糖尿病的特效药,长期以来只能依靠从猪、牛等动物的胰腺中提取,100Kg 胰腺只能提取4-5g 的胰岛素,其产量之低和价格之高可想而知。
将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌,每2000L 培养液就能产生100g 胰岛素!大规模工业化生产不但解决了这种比黄金还贵的药品产量问题,还使其价格降低了30%-50%!
干扰素治疗病毒感染简直是“万能灵药”!过去从人血中提取,300L 血才提取1mg !其“珍贵”程度自不用多说。
人造血液、白细胞介素、乙肝疫苗等通过基因工程实现工业化生产,均为解除人类的病苦,提高人类的健康水平发挥了重大的作用。
⑵ 基因诊断与基因治疗
运用基因工程设计制造的“DNA 探针”检测肝炎病毒等病毒感染及遗传缺陷,不但准确而且迅速。
通过基因工程给患有遗传病的人体内导入正常基因可“一次性”解除病人的疾苦。 2、基因工程与农牧业、食品工业
运用基因工程技术,不但可以培养优质、高产、抗性好的农作物及畜、禽新品种,还可以培养出具有特殊用途的动、植物。
生长快、耐不良环境、肉质好的转基
因鱼(中国)
3、基因工程与环境保护
⑴ 环境监测:
基因工程做成的DNA 探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染 1t 水中只有10个病毒也能被DNA 探针检测出来
利用基因工程培育的“指示生物”能十分灵敏地反映环境污染的情况,却不易因环境污染而大量死亡,甚至还可以吸收和转化污染物。
⑵ 环境污染治理:
基因工程做成的“超级细菌”能吞食和分解多种污染环境的物质。
通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类,用基因工程培育成功的“超级细菌”却能分解石油中的多种烃类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属,分解DDT 等毒害物质。
三、转基因生物和转基因食品的安全性
范文五:从杂交育种到基因工程
第11课时 从杂交育种到基因工程 谢俊平
【教学目标】
1.举例说出生物变异在育种上应用的事例
2.简述杂交育种和诱变育种的作用及局限性
3.简述基因工程的原理及其应用
4.关注转基因生物和转基因食品的安全性
【教学重点和难点】
重点:(1)遗传和变异规律在改良农作物和培育家畜品种等方面的应用
(2)基因工程的“操作工具”和“操作步骤”
难点:杂交育种和诱变育种的优点和局限性、基因工程的基本原理
【教学过程】
基础知识过关
一、杂交育种
⒈概念:将两个或多个品种的优良性状通过_____集中在一起,再经过_____和培育,获得新品种的方法。
⒉原理:_____________________。
⒊优点:位于不同个体上的__________集中在___________上,即“集优”。
⒋缺点:不能创造出新的_________,进程缓慢,过程繁琐,后代易出现_________。
⒌应用:改良作物________、提高农作物________的常规方法,同时也可用于_________、
二、诱变育种
⒈概念:是利用物理因素(如_____________、γ射线、________________________、__________等)来处理
生物,使生物发生_____________,获得新品种的方法。
⒉原理:_____________________。
⒊优点:提高了_____________,在短时间内获得更多的优良变异类型,加速的进程,创造生物新品种、新类型。
⒋缺点:
_____________性。
⒈含义
⒊特点
⑴可以在生物身上。
_________的核苷酸序列,并在_______DNA片段连接起来,而互补的碱____ 和_______ 等生物中,其⑴过程:____________。
⒈基因工程与作物育种
⑴成果:人们利用基因工程的方法,获得了______、稳产和具有______的农作物,培育出了具有各种______的作物新品种。
⑵实例:转基因抗虫棉、转基因奶牛等
⒉基因工程与药物研制
⑴优点:______、质量高、______。
⑵成果:______、______、______、______等
⒊基因工程与环境保护
⑴利用转基因细菌降解______化合物,吸收环境中的______。
⑵分解泄漏的______,处理______等。
三、转基因生物和转基因食品的安全性
⒈担心转基因生物和转基因食品不安全的理由
⒉认为转基因生物和转基因食品安全的理由:从化学本质上看都由________、________和________组成。
四、列表比较各种育种方法:
( )
A ( )
A ( )
ABC.用XD
( )
A.C. ( ) ④选择育种利用的变异是自然变异
A ( )
A.一定剂量的γ射线引起变异获得新品种 B.X射线处理得到青霉素高产菌体
C.激光照射获得动植物新类型 D.人工种植的马铃薯块茎逐年变小
( )
A.可以将不同品种的优良性状集中到一个品种上 B.育种周期短,加快育种进程
C.改变基因结构,创造前所未有的性状 D.能够明显缩短育种年限,后代性状稳定快
⒏ 下列关于人工诱变育种的优点不正确的是 ( )
A.提高变异频率 B.后代性状稳定快 C.普遍提高产量 D.大幅度改良某些性状
⒎与杂交育种、单倍体育种等育种方法相比,尽管人工诱变育种具有很大的盲目性,但是该育种方法的独到之处是
⒐小麦高秆(D)对矮秆(d)为显性,抗病(T)对感病(t)为显性,两对基因可自由组合。现用DDTT和ddtt两个品系作亲本,在F2中选育矮秆抗病类型,其中最合乎理想的基因型在F2中所占比例为 ( )
A.1/16 B.2/16 C.3/16 D.4/16
⒑正确填写以下育种名称: ..
⑴花药离体培养培育成烟草新品系是______________。
⑵用抗倒伏、不抗锈病的小麦与易倒伏、抗锈病的小麦培育成既抗倒伏又抗锈病的小麦品种_________。
⑶用60Co辐射稻种,培育出成熟期提前、蛋白质含量高的品系______________。
⑷无子西瓜的培育是______________。
⒈下列关于限制酶的说法不正确的是 ( )
A.限制酶广泛存在于各种生物中,微生物中很少分布
B.一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列
C.不同限制酶切割DNA的切点不同D.限制酶的作用之一可用来提取目的基因
⒉DNA连接酶的作用是 ( )
A.子链和母链间形成氢键 B.黏性末端之间形成氢键
C.两个DNA末端间的缝隙连接 D.A、B、C都对
⒊下列是由限制酶切割形成的DNA片段,能用相应的DNA连接酶恢复连接的组合是 ( )
①···CTGCA ②···G ③ G··· ④AATTC··· ···G ··· ···CTTAA ACGTC··· G···
A.①③;②④ B.①②;③④ C.①④;②③ D.以上都对
⒋下列正确表示基因操作“四部曲”的是 ( A
B
C
D
5.下列与基因工程无关的是 )
A.生产胰岛素 B.生产干扰素 C.生产乙肝疫苗 D
6, ( )
A.全部正常 B.一半正常 C.全部有病 D7.基因工程产物可能存在着一些安全性问题,但不必担心 ( )
AB
C
D
8.
。 ________,空间结构均为___________,且都遵循__________原则。
________和________两个步骤。
______________________ 。
(温馨提示:)
参考答案:
⒈C ⒉A ⒊C ⒋B ⒌B ⒍D ⒎C ⒏C ⒐A ⒑⑴单倍体育种 ⑵杂交育种 ⑶诱变育种 ⑷多倍体育种
参考答案:
⒈A⒉C⒊A⒋C5D6C7A
8⑴限制性核酸内切酶 DNA连接酶 运载体
⑵脱氧核糖核苷酸 规则的双螺旋结构 ⑶转录 翻译
⑷人和异种生物共用一套遗传密码
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