高考生物一轮复习 第5、6、7章 第3课时从杂交育种到基因工程课件 新人教版必修2.ppt

第3课时从杂交育种到基因工程 位于不同个体的优良 性状 物理因素或化学因素 基因突变 基因重组 基因突变 有性生殖 诱变 新基因 慢 变异频率 新基因 少 思考 1 杂交育种和诱变育种相比 最大区别是什么 2 杂交育种能否用于微生物育种 提示 1 诱变育种能产生新基因 创造新性状 而杂交育种只能产生新的性状组合 2 不能 杂交育种原理是基因重组 微生物一般不进行有性生殖 不能利用基因重组原理 1 基因工程的概念 dna重组 dna分子 分子 定向 优良性状 2 工具 连线 基因工具实质作用 剪刀a dna连接酶 识别并切割特定的核苷酸序列 针线b 质粒 噬菌体 连接两dna片段动植物病毒等的黏性末端 运载体c 限制性核酸内 运载目的基因切酶 提示 c a b 3 步骤提取目的基因 目的基因与结合 将目的基因受体细胞 目的基因的 判断 1 基因工程的操作工具酶有三种 提示 工具酶有dna连接酶和限制酶两种 2 基因工程可以定向改造生物性状 能定向地引起基因突变 提示 基因突变是不定向的 运载体 导入 检测与鉴定 网络构建 备考指导 1 近三年高考中 对作物育种的方法 原理 流程及基因工程的工具 操作过程的考查尤为突出 常与实践应用相结合 以实验设计题 图解题形式进行综合考查 2 对本讲内容复习时应注意以下几点 1 熟练掌握几种育种方式的操作流程及根据不同育种目的选择不同的育种方法 2 注意几种育种方法的比较学习 如育种原理的比较 生产流程的比较 优缺点的比较等 3 注意区分几种育种方法的处理时间 如诱变育种处理时间是细胞分裂间期 多倍体育种时处理时间是萌发的种子或幼苗 单倍体育种时处理时机是幼苗 4 熟练掌握基因工程的操作工具及操作步骤等 考情播报 3年4考 2012 浙江卷t32 2011 四川卷t31 2010 江苏卷t6 安徽卷t31等 1 杂种优势不同于杂交育种 杂种优势是杂交子一代所表现的优良性状 2 杂交育种不一定需要连续自交 若选育显性优良纯种 则需要连续自交筛选直至性状不再发生分离 若选育隐性优良纯种 则只要在子二代出现该性状个体即可 3 杂交育种是最简捷的方法 而单倍体育种是最快获得纯合子的方法 可缩短育种年限 4 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 新品种的育种方法1 集中不同亲本的优良性状 杂交育种 选择具有不同优良性状的个体作为亲本 经过杂交 自交过程 在f2中选择 如果选取显性个体 还需要连续自交 2 集中优良性状 又缩短育种年限 单倍体育种 选择具有不同优良性状的个体作为亲本 经过杂交获得f1 取f1的花药进行离体培养 形成单倍体幼苗 再用秋水仙素处理 3 获得较大果实或大型植株或提高营养物质含量 多倍体育种 用秋水仙素或低温处理萌发的种子或幼苗 使染色体加倍而形成多倍体 4 提高变异频率 改良 或 改造 或直接改变现有性状 获得当前不存在的基因或性状 诱变育种 5 实现定向改变现有性状 基因工程育种 把目的基因导入受体细胞内 如果是动物方面的育种 需要导入受精卵 如果是植物方面的育种 导入体细胞 再经过植物组织培养即可 1 2013届安徽百校联考 下图为水稻的几种不同育种方法示意图 据图回答下列问题 1 b常用的方法是 用到秋水仙素的过程有 用图中字母表示 2 打破物种界限的育种方法是 用图中的字母表示 该方法所运用的原理是 3 假设你想培育一个稳定遗传的水稻品种 它的性状都是由隐性基因控制的 其最简单的育种方法是 如果都是由显性基因控制的 为缩短育种时间常采用的方法是 用图中的字母表示 4 现有三个水稻品种 的基因型为aabbdd 的基因型为aabbdd 的基因型为aabbdd 三对等位基因分别位于三对同源染色体上 现运用杂交育种方法利用以上三个品种获得基因型为aabbdd的植株 用文字简要描述获得过程即可 审题视点 1 图示a d b c e f分别表示杂交 自交 花药离体培养 用秋水仙素处理 基因工程及用秋水仙素使染色体数目加倍等方法或过程 2 注意不同育种方法的优缺点以及根据不同育种目的来选择最佳的育种方法 解析 图中a过程代表杂交 d过程代表自交 b过程代表花药离体培养 c和f过程代表用秋水仙素使染色体加倍 e过程代表基因工程 其中基因工程可以在任何生物之间进行 该技术的原理为基因重组 如果选育的性状都是隐性性状 最简单的方法是杂交育种 因为隐性性状表现出来即为纯合 可稳定遗传 即a d过程 如选育的性状都是显性性状 用杂交育种年限比较长 可明显缩短育种年限的育种方法是单倍体育种 即a b c过程 三个水稻品种 基因型均为 双显 一隐 的组合方式 要利用杂交育种培育基因型为aabbdd的品种 可选择任意两个品种作亲本杂交得到杂交一代 然后杂交一代与剩下一个品种杂交得到杂交二代 杂交二代自交即可得到基因型为aabbdd的种子 由基因型为aabbdd的种子长成的植株即为符合要求的植株 答案 1 花药离体培养c f 2 e基因重组 3 adabc 4 与 杂交得到杂交一代 杂交一代与 杂交 得到杂交二代 杂交二代自交 可以得到基因型为aabbdd的种子 该种子可长成基因型为aabbdd的植株 考情播报 3年18考 2012 浙江卷t6 江苏卷t32 2011 天津卷t6 安徽卷t31 2010 浙江卷t2 大纲全国卷t5等 1 基因工程的基本工具 1 基因的 剪刀 限制性核酸内切酶 简称限制酶 分布 主要在微生物体内 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 实例 ecor 限制酶能专一识别gaattc序列 并在g和a之间将这段序列切开 切割结果 产生两个带有黏性末端的dna片段 作用 基因工程中重要的切割工具 在微生物体内能将外来的dna切断 对自己的dna无损害 2 基因的 针线 dna连接酶 催化对象 两个具有相同黏性末端的dna片段 催化位置 脱氧核糖与磷酸之间的缺口 催化结果 形成重组dna 3 常用的运载体 质粒 本质 小型环状dna分子 2 基因工程操作的基本步骤 1 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 2 质粒是最常用的运载体 不要把质粒和运载体等同 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 目的基因表达的标志 通过翻译合成相应的蛋白质 4 通过基因工程培育的抗虫棉 只能抗虫 不能抗病毒 细菌 dna连接酶与dna聚合酶的异同点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 2 2012 新课标全国卷 根据基因工程的有关知识 回答下列问题 1 限制性核酸内切酶切割dna分子后产生的片段 其末端类型有 和 2 质粒运载体用ecor 切割后产生的片段如下 aattc gg cttaa 为使运载体与目的基因相连 含有目的基因的dna除可用ecor 切割外 还可用另一种限制性核酸内切酶切割 该酶必须具有的特点是 3 按其来源不同 基因工程中所使用的dna连接酶有两类 即 dna连接酶和 dna连接酶 4 反转录作用的模板是 产物是 若要在体外获得大量反转录产物 常采用 技术 5 基因工程中除质粒外 和 也可作为运载体 6 若用重组质粒转化大肠杆菌 一般情况下 不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞 原因是 审题视点 注意基因工程中工具酶的类型 特点 作用 结果及运载体 受体的选择要求等 解析 限制性核酸内切酶切割dna分子形成的末端通常有两种 即黏性末端和平末端 为使运载体和目的基因连接 二者必须具有相同的黏性末端 因而当使用除ecor 之外的其他酶进行切割时 应该产生相同的黏性末端 dna连接酶的来源有两个 一是大肠杆菌 二是t4噬菌体 反转录是由rna形成dna的过程 获得大量反转录产物时常用pcr扩增技术 基因工程常用的运载体是质粒 除此以外 噬菌体和动植物病毒也可作为运载体 如果用大肠杆菌作受体细胞 必须用钙离子处理 使其处于感受态 此状态吸收外源dna的能力增强 答案 1 黏性末端平末端 2 切割产生的dna片段末端与ecor 切割产生的相同 3 大肠杆菌t4 4 mrna 或rna cdna 或dna pcr 5 噬菌体动植物病毒 6 未处理的大肠杆菌吸收质粒 外源dna 的能力极弱 育种方法的应用 考向剖析 纵观近三年的高考 对生物育种的原理 流程 优缺点的考查较为突出 但单独命题考查较少 预计2014年的高考中 仍将与遗传规律 细胞增殖与分化 基因工程等知识相结合 以实验设计题 图解题形式结合生产实际对该考点进行考查 典例透析 2012 浙江高考 玉米的抗病和不抗病 基因为a a 高秆和矮秆 基因为b b 是两对独立遗传的相对性状 现有不抗病矮秆玉米种子 甲 研究人员欲培育抗病高秆玉米 进行以下实验 取适量的甲 用合适剂量的 射线照射后种植 在后代中观察到白化苗4株 抗病矮秆1株 乙 和不抗病高秆1株 丙 将乙与丙杂交 f1中出现抗病高秆 抗病矮秆 不抗病高秆和不抗病矮秆 选取f1中抗病高秆植物上的花药进行离体培养获得幼苗 经过秋水仙素处理后选出纯合二倍体的抗病高秆植株 丁 另一个实验表明 以甲和丁为亲本进行杂交 子一代均为抗病高秆 请回答 1 对上述1株白化苗的研究发现 控制其叶绿素合成的基因缺失了一段dna 因此该基因不能正常 功能丧失 无法合成叶绿素 表明该白化苗的变异具有 的特点 该变异类型属于 2 上述培育抗病高秆玉米的实验运用了 单倍体育种和杂交育种技术 其中杂交育种技术依据的原理是 花药离体培养中 可通过诱导愈伤组织分化出芽 根获得再生植株 也可通过诱导分化成 获得再生植株 3 从基因组成上看 乙与丙植株杂交的f1中抗病高秆植株能产生 种配子 4 请用遗传图解表示乙与丙植株杂交得到f1的过程 研析 答案 1 表达有害性基因突变 2 诱变育种基因重组胚状体 3 4 4 如下图 1 2012 浙江高考 天然的玫瑰没有蓝色花 这是由于缺少控制蓝色色素合成的基因b 而开蓝色花的矮牵牛中存在序列已知的基因b 现用基因工程技术培育蓝玫瑰 下列操作正确的是 a 提取矮牵牛蓝色花的mrna 经逆转录获得互补的dna 再扩增基因bb 利用限制性核酸内切酶从开蓝色花矮牵牛的基因文库中获取基因bc 利用dna聚合酶将基因b与质粒连接后导入玫瑰细胞d 将基因b直接导入大肠杆菌 然后感染并转入玫瑰细胞 解析 如果所需要的目的基因的序列是完全未知的 往往就需要构建基因文库 然后从基因文库中获取目的基因 而在基因序列已知的情况下 获取目的基因通常用逆转录法或利用化学方法直接人工合成 因此 a正确 b错误 将目的基因与质粒连接的酶是dna连接酶 而非dna聚合酶 c错误 目的基因必须与载体结合后导入受体细胞才能够自我复制和表达 且导入植物细胞常用的载体是农杆菌 而不是大肠杆菌 d错误 答案 a 2 2012 苏北四市模拟 下列有关作物育种的叙述 错误的是 a 在杂交育种中 f1自交后代可筛选出符合人类需要的优良品种b 单倍体育种可以明显缩短育种的年限c 人工诱导多倍体常用的方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗d 诱变育种可以定向地把多个品种的优良性状集中在一起 获得新的品种 解析 诱变育种的原理是基因突变 而突变是不定向的 答案 d 3 2010 浙江高考 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 解析 限制性核酸内切酶切割的是dna 而烟草花叶病毒的遗传物质为rna 目的基因与载体的连接由dna连接酶催化连接 受体细胞为植物细胞 所以可以是烟草原生质体 目的基因为抗除草剂基因 所以筛选的时候应该用含除草剂的培养基筛选转基因细胞 答案 a 4 判断改错 1 2012 南平模拟t9 c 杂交育种 单倍体育种 诱变育种 多倍体育种都在细胞水平上进行操作 提示 杂交育种和多倍体育种可在个体水平上进行操作 2 2012 常州模拟t6 a 培育无子西瓜是利用基因重组的原理 提示 无子西瓜的培养是利用染色体变异的原理 3 2011 浙江高考t6 c 重组质粒中每个限制酶识别位点至少插入一个目的基因 提示 重组质粒中只需插入一个目的基因即可 4 2010 浙江高考t2 a 用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸 提示 限制性核酸内切酶切割的是dna 而烟草花叶病毒的遗传物质是rna 5 2010 安徽高考 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1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