高三生物一轮复习课件-从杂交育种到基因工程.ppt

第23讲从杂交育种到基因工程 第七单元生物变异 育种和进化 考纲考频 1 生物变异在育种上的应用 3年13考 2 转基因食品的安全 3年2考 第七单元生物变异 育种和进化 一 杂交育种和诱变育种1 杂交育种 1 概念 将两个或多个品种的 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 2 原理 3 过程 选择具有不同优良性状的亲本 获得F1 鉴别 选择需要的类型 优良性状 基因重组 杂交 F1自交 获得F2 4 优点 可以把多个品种的优良性状集中在一起 缺点 获得新品种的周期 5 应用 根据需要培育理想类型 2 诱变育种 1 概念 利用物理因素或化学因素来处理生物 使生物发生 从而获得优良变异类型的育种方法 2 原理 3 过程 选择生物 培育 长 基因突变 基因突变 诱发基因突变 选择理想类型 突变频率 改良 有利 思考 诱变育种与杂交育种相比 最大的区别是什么 提示 二者最大的区别在于诱变育种能创造出新基因 二 基因工程1 概念 基因工程又叫基因拼接技术或 通俗地说 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 然后放到另一种生物的细胞里 地改造生物的遗传性状 2 原理 不同生物间的 DNA重组技术 定向 基因重组 限制性核酸内切酶 DNA连接酶 质粒 噬菌体 动植物病毒 4 操作步骤提取 目的基因与 结合 将目的基因导入 目的基因的 目的基因 运载体 受体细胞 检测与鉴定 5 应用 1 作物育种 利用基因工程的方法 获得高产 稳产和具有优良品质的农作物 培育出具有各种抗逆性的作物新品种 如 等 2 药物研制 利用基因工程的方法 培育转基因生物 利用转基因生物生产出各种高质量 低成本的药品 如胰岛素 乙肝疫苗等 解惑 1 DNA连接酶和DNA聚合酶都可形成磷酸二酯键 2 操作工具有三种 但工具酶只有两种 限制酶和DNA连接酶 另一种工具 运载体的化学本质为DNA 抗虫棉 干扰素 1 无籽西瓜的培育 高产青霉素菌株的产生 杂交育种所依据的原理分别是 基因突变 基因分离 基因重组 染色体变异A B C D 解析 无籽西瓜的培育利用了染色体变异的原理 属于多倍体育种 高产青霉素菌株的产生属于人工诱变育种 原理是基因突变 杂交育种的原理是基因重组 D 2 有一种塑料在乳酸菌的作用下能迅速分解为无毒物质 可以降解 不至于对环境造成严重的 白色污染 培育专门 吃 这种塑料的细菌能手的方法是 A 杂交育种B 诱变育种C 单倍体育种D 多倍体育种解析 细菌的生殖方式是无性生殖 其他三个选项都是不行的 诱变育种是在特殊条件下 对生物进行处理 使之发生基因突变 B 3 以基因型为RRYY和rryy的二倍体植株为亲本 欲培育出基因型为RRrrYYyy的植株 下列方法可行的是 F1不断自交 以秋水仙素处理F1 利用F1的花粉进行离体培养 运用植物体细胞杂交技术培育A 或 B 或 C 或 D 或 解析 以基因型为RRYY和rryy的二倍体植株为亲本 培育出基因型为RRrrYYyy的四倍体植株 染色体组的数目成倍增加 可用秋水仙素处理F1或用植物体细胞杂交技术处理 而用F1的花粉进行离体培养 会使染色体组的数目成倍减少 D 4 基因工程是将目的基因通过一定过程 转入到受体细胞 经过受体细胞的分裂 使目的基因的遗传信息扩大 再进行表达 从而培养成工程生物或生产基因产品的技术 你认为支持基因工程技术的理论有 遗传密码的通用性 不同基因可独立表达 不同基因表达互相影响 DNA作为遗传物质能够严格地自我复制A B C D 解析 转基因之所以在不同种生物间可以进行 是因为遗传密码的通用性 不同基因表达的独立性 DNA自我复制的严格性 A 考点一以变异为基础 考查生物育种 考点二利用图解法突破基因工程的操作工具及基本步骤 考点一以变异为基础 考查生物育种 基因突变 染色体变异 自交 自交 杂交 花药离体 加倍 萌发 目的基因 单倍体幼苗 育种年限 纯合子 定向改变 远缘杂交不亲和的障碍 延迟 低 深度思考1 欲利用aaBB和AAbb的亲代个体选育出双隐性状的优良植株个体如何培育 大约需几年 2 杂交育种和杂种优势含义相同吗 3 下列哪些过程属于单倍体育种 需经几年完成 每一年完成哪些过程 提示 1 两亲本个体杂交 只要在F2中出现该性状即可 3年 2 不同 两者都是将两个品种中的优良性状集中到一个亲本上 但杂交育种培育成能稳定遗传的纯合子 杂种优势主要是利用杂种F1的优良性状 并不要求遗传学上的稳定 3 2年 第一年完成过程 第二年完成过程 4 染色体数目不存在差异 遗传物质存在差异 1 芥酸会降低菜籽油的品质 油菜有两对独立遗传的等位基因 H和h G和g 控制菜籽的芥酸含量 如图是获得低芥酸油菜新品种 HHGG 的技术路线 已知油菜单个花药由花药壁 2n 及大量花粉 n 等组分组成 这些组分的细胞都具有全能性 据图分析 下列叙述错误的是 A 两过程均需要植物激素来诱导细胞脱分化B 与 过程相比 过程可能会产生二倍体再生植株 D C 图中三种途径中 利用花粉培养筛选低芥酸植株 HHGG 的效率最高D F1减数分裂时 H基因所在染色体会与G基因所在染色体发生联会解析 分析题图可知 两过程均为细胞脱分化的过程 均需要植物激素来诱导 故A正确 由于花药由花药壁 2n 和大量花粉 n 等组分组成 由花药壁培养成的再生植株可能为二倍体 故B正确 利用花粉培养成的再生植株为单倍体 再用秋水仙素处理 使其染色体数目加倍 成为可育的纯合子 大大缩短了育种年限 故C正确 由于H基因所在的染色体与G基因所在的染色体不是一对同源染色体 因此 在减数分裂过程中 二者不会发生联会现象 故D错误 C A 过程 育种方法运用的原理是基因突变 最大优点是能提高突变率 在短时间内获得更多的变异类型B 过程 使用的试剂是秋水仙素 它可作用于正在分裂的细胞 抑制纺锤体的形成C 过程 育种方法运用的原理是基因重组 基因型aaB 的类型经 后 子代中aaBB所占比例是5 6D 过程 应用了单倍体育种的方法 最大的优点是明显缩短育种年限解析 是诱变育种 是杂交育种 原理是基因重组 基因型aaB 的类型中aaBB占1 3 aaBb占2 3 经过自交后 子代中aaBB所占比例是1 2 故C项错误 方法技巧生物育种方法的选择 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 再用秋水仙素或低温处理 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 考点二利用图解法突破基因工程的操作工具及基本步骤 基因工程操作步骤图解1 用 酶完成 过程 2 用 酶完成 过程 3 产物为 同一种限制 DNA连接 目的基因合成的蛋白质 深度思考1 要想从DNA上切下某个基因 应有几个切口 产生几个黏性末端 2 运载体与细胞膜上的载体在本质上有何不同 3 获取目的基因和切割运载体需要用同一种限制酶 目的是什么 提示 1 2 4 2 运载体为DNA 细胞膜上的载体为蛋白质 3 产生相同的黏性末端 3 下图是利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图 请据图作答 1 图中基因工程的基本过程可以概括为 四步曲 提取目的基因 构建基因表达载体 将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测与鉴定 2 能否利用人的皮肤细胞来完成 过程 为什么 3 过程 必需的酶是 酶 过程 必需的酶是 酶 4 若A中共有a个碱基对 其中鸟嘌呤有b个 则 过程连续进行4次 至少需提供胸腺嘧啶 个 5 在利用A B获得C的过程中 常用 切割A和B 使它们产生 再加入 才可形成C 不能 皮肤细胞中的胰岛素基因未表达 或未转录 不能形成胰岛素mRNA 逆转录 解旋 15 a b 同一种限制性核酸内切酶 相同的黏性末端 DNA连接酶 解析 2 图中 过程是从细胞中获取相应的mRNA 由于基因的选择性表达 人的皮肤细胞中的胰岛素基因不转录 不表达 因此不能形成胰岛素mRNA 3 从mRNA DNA是逆转录的过程 需要逆转录酶 DNA分子的扩增需用解旋酶将双链DNA解旋为单链 4 一个DNA分子中的鸟嘌呤 b个 和胸腺嘧啶之和占碱基总数 2a个 的一半 所以一个DNA分子片段中胸腺嘧啶数为 a b 个 连续复制4次 共产生DNA分子24 16个 由于复制方式为半保留复制 故需要提供的胸腺嘧啶数量为 a b 16 1 15 a b 5 目的基因与运载体需用同一种限制酶切割 产生相同的黏性末端 才可以在DNA连接酶的作用下连接形成基因表达载体 归纳提炼酶与磷酸二酯键 1 形成磷酸二酯键的酶 DNA连接酶 DNA聚合酶 RNA聚合酶 逆转录酶 2 断裂磷酸二酯键的酶 限制性核酸内切酶 限制酶 DNA酶 RNA酶 3 解旋酶作用于氢键 不作用于磷酸二酯键 易错点1混淆 最简便 与 最快速 点拨 最简便 着重于技术含量应为 易操作 如杂交育种 虽然年限长 但农民自己可简单操作 但 最快速 则未必简便如单倍体育种可明显缩短育种年限 但其技术含量却较高 单就花粉培养成幼苗已很难实现 易错点2混淆无籽西瓜培育过程中父本与母本的选择与处理 点拨 1 无籽西瓜的培育过程中 两次传粉的目的 第一次传粉是为了杂交得到三倍体种子 第二次传粉是为了刺激子房发育成果实 2 如果以二倍体西瓜为母本 四倍体西瓜为父本 也能得到三倍体种子 但这种三倍体种子结的西瓜 因珠被发育成厚硬的种皮 故达不到 无籽 的目的 3 用秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗使之成为四倍体时 处理的对象应是 幼苗或萌发的种子 因为萌发的种子和幼苗具有分生能力 细胞进行有丝分裂 秋水仙素处理后可达到使产生的新细胞染色体数目加倍的目的 易错点3对基因工程中一些观点 说法辨析不清 点拨 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 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 3 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 4 基因工程可按照人们的意愿定向培育新品种 且可突破生殖隔离 实现不同物种间的基因重组 1 判断下列有关生物育种的叙述 1 诱变育种和杂交育种均可形成新基因 2 若用AAbb和aaBB的植株培育出AABB的植株至少需用3年的时间 3 2009 上海卷T21C 花药离体培养可获得