杂交育种与基因工程.docx

高中生物必修2杂交育种与基因工程（一）基础知识掌握和典例剖析【学习目标导引】1、搜集生物变异在育种上应用的事例。2、关注转基因生物和转基因食品的安全性。第1节 杂交育种与诱变育种【知识要点提炼】1、杂交育种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。在农业生产中，杂交育种是改良作物品质，提高农作物单位面积产量的常规方法。杂交育种的方法也用于家畜、家禽的育种。2、诱变育种杂交育种只能利用已有的基因重组，按需选择，并不能创造新的基因。而利用物理因素（如X射线、射线、紫外线、激光等）或化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）来处理生物，使生物发生基因突变，将这一原理应用于育种中，这就是诱变育种。用这种方法可以提高突变率，在较短时间内获得更多的优良变异类型。在微生物育种方面，诱变育种也发挥了重要作用。【典型例题解析】例1某作物的高秆（D）对矮秆（d）为显性，抗病（T）对易染病（t）为显性，两对基因可自由组合。今有高秆抗病和矮秆易染病纯种，人们希望利用杂交育种的方法在最少的世代内培育出矮秆抗病新类型。应该采取的步骤是：（1）；（2）；（3）。解析杂交育种能够有目的地把不同个体的优良性状进行重新组合，从而培育出合乎要求的新品种，这样从开始杂交到选育出新品种至少需3年的时间，一般还需12年的纯化，共需45年的时间才能培育出一个新品种。答案：（1）让高秆抗病和矮秆易染病的两个品种进行杂交得到F1；（2）F1自交得到F2；（3）在F2群体中选出矮秆抗病的植株。例2在农作物诱变育种时，科研人员利用射线辐射种子使其产生变异，用这种方法培育新品种的机理是（）（A）基因重组（B）基因突变（C）基因互换（D）染色体变异解析基因重组是杂交育种的机理；基因突变是诱变育种的机理；染色体变异是单倍体育种和多倍体育种的机理；用射线辐射种子使其产生基因突变，是辐射诱变。答案：（B）。第2节 基因工程及其应用【知识要点提炼】1、基因工程的原理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，定向地改造生物的遗传性状。“基因剪刀”、“基因针线”和“基因的运载体”是基因工程最基本的工具。基因工程的操作一般要经历四个步骤：提取目的基因、目的基因与运载体结合、将目的基因导入受体细胞、目的基因的表达和检测。2、基因工程的应用基因工程可以实现基因在不同生物之间的转移，迅速培育出前所未有的生物新品种。在农作物育种中，人们利用基因工程的方法，获得了高产、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；在药物研制中，用基因工程的方法能够高效率地生产出各种高质量、低成本的药品；基因工程技术还可用于环境保护。【典型例题解析】例1下列有关基因工程技术的叙述中，正确的是（）（A）重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体（B）所有的限制酶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）只要目的基因进入了受体细胞就能成功实现表达解析基因工程的操作工具有限制酶、DNA连接酶和运载体，其中前两种为工具酶；一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，不同的限制酶识别的核苷酸序列不同；目的基因进入受体细胞后，受体细胞表现出特定的性状，才能说明目的基因完成了表达过程；将目的基因导入受体细胞中的目的主要是为表达、生产目的基因的产物，因此能够快速繁殖是选择受体细胞的主要条件之一。答案：（C）。例21978年美国科学家利用基因工程技术，将人类胰岛素基因拼接到大肠杆菌的DNA分子中，然后通过大肠杆菌的繁殖，生产出了人类胰岛素。请回答：（1）上述人类胰岛素的合成是在处进行的，决定其氨基酸排列顺序的mRNA的模板是由基因转录而成的。（2）合成的该胰岛素含51个氨基酸，由2条多肽链组成，那么决定它合成的基因中至少应含有碱基个，若核苷酸的平均相对分子质量为300，则与胰岛素分子对应的mRNA的平均相对分子质量为；若氨基酸的平均相对分子质量为128，该胰岛素的平均相对分子质量约为。（3）不同种生物之间的基因移植成功，说明生物共用一套。解析（1）胰岛素是蛋白质。合成场所是核糖体，但因是转基因的“工程菌”生产，自然应是“大肠杆菌的核糖体”。而其mRNA则是由“人类胰岛素基因”转录而成。（2）由2条肽链组成的含51个氨基酸的胰岛素，其编码的基因碱基数为513153个。若核苷酸的平均相对分子质量为300，则对应的mRNA的平均相对分子质量应为1533001511843182。若氨基酸的平均相对分子质量为128时，胰岛素的平均相对分子质量约为5112849185646。（3）各种生物的密码子是相同的。答案：（1）大肠杆菌的核糖体；人胰岛素。（2）306；43182；5646。（3）遗传密码子。 (二)能力提升1诱变育种是创造新品种的重要方法，这是因为诱变育种（ ）A使生物进行对人有利的突变B按计划定向改良，有利变异稳定C短时间内可以获得更多的变异类型D含A、B、C三项2通过改变原有基因结构从而创造出新品种的育种方法是（ ）A诱变育种B杂交育种C多倍体育种D单倍体育种3不属于基因工程方法生产的药物是（ ）A干扰素B白细胞介素C青霉素D乙肝疫苗4质粒是基因工程中最常用的运载体，它的主要特点是（ ）能自主复制 不能自主复制 结构很小 成分为蛋白质 环状RNA 环状DNA 能“友好”地“借居”ABC D51993年，我国科学工作者培育成的抗棉铃虫的转基因抗虫棉，其抗虫基因来源于（ ）A普通棉花的基因突变B棉铃虫变异形成的致死基因C寄生在棉铃虫体内的线虫D苏云金芽孢杆菌中的抗虫基因6用紫外线照射红色细菌的培养液，几天后出现了一个白色菌落，把这个白色菌转移培养，长出的菌落全是白色的，这是（ ）A染色体变异B自然突变C诱变育种D基因重组7下列关于诱变育种的叙述中，哪一项是错误的（ ）A可能使一部分个体产生突变B大大加速育种进程，提高变异效率C诱变产生的突变，对人都有利D可大幅度地改良生物性状8以下属于诱变育种的是（ ）A色盲B血友病C短腿安康羊 D青霉素高产菌株9下列说法正确的是 （ ）ADNA连接酶最初是从人体细胞中发现的B限制酶的切口一定是GAATTC碱基序列C质粒是基因工程中惟一用作运载目的基因的运载体D利用运载体在宿主细胞内对目的基因进行大量复制的过程可称为“克隆”10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、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选用细菌为重组质粒受体细胞是因为质粒易进入细菌细胞且繁殖快D只要目的基因进入受体细胞就能成功实现表达11利用生物工程改造生物特性，从而生产人类所需要的产品。下列有关措施的叙述中，不正确的是（ ）A利用基因突变原理培育成青霉素高产菌株B利用基因突变原理培育成生产人干扰素的酵母菌 C利用基因工程手段培育成生产人胰岛素的大肠杆菌D利用基因工程培育出能抗除草剂的转基因玉米12下列关于基因工程的叙述中错误的是（ ）A基因工程是人工进行基因切割、重组、转移和表达的技术，是在分子水平上对生物遗传做人为干预B基因治疗是基因工程技术的应用C基因工程食品即转基因食品对人体一定是不安全的D基因工程打破了物种与物种之间的界限13下列不属于诱变育种的实例是（ ）A一定剂量的射线引起变异得到新品种B用一定剂量的X射线处理青霉素菌株获得高产菌株C玉米单株自交后代中出现一定比例的白化苗D激光照射植物或动物引起突变得到新品种14南瓜的果实中白色W对黄色w为显性，盘状D对球状d为显性，两对基因是独立遗传的。下面各项中，杂交后代中结白色球状果实最多的是（ ）AWwDdwwdd BWWDdWWddCWwDdwwDD DWwDdWWDD15水稻高秆(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。用一个纯合易感病的矮秆品种(抗倒伏)与一个纯合抗病高秆品种(易倒伏)杂交，F2代中出现既抗病又抗倒伏类型的基因型及其比例是（ ）AddRR，1/8 BddRr，1/16 CddRR，1/16和ddRr，1/8 DDDrr，1/16和DdRR，1/816、科学家们经过多年的努力，创立了一种新兴生物技术基因工程，实施该工程的最终目的是（ ）（A）定向提取生物体的DNA分子 （B）定向对DNA分子进行人工“剪切”（C）在生物体外对DNA分子进行改造 （D）定向地改造生物的遗传性状17、实施基因工程第一步的一种方法是把所需基因从供体细胞内分离出来，这要利用限制性核酸内切酶。从大肠杆菌中提取的一种限制性核酸内切酶能识别DNA分子中的GAATTC序列，切点在G与A之间，这是应用了酶的（）（A）高效性（B）专一性（C）多样性（D）活性受外界条件影响18、DNA连接酶的作用是（）（A）子链与母链间形成氢键（B）黏性末端之间形成氢键（C）两DNA末端间的缝隙连接（D）以上三项都对19、基因工程的操作步骤是（ ）目的基因与运载体结合 将目的基因导入受体细胞检测目的基因的表达提取目的基因（A） （B） （C） （D）20、基因工程是在DNA分子水平上对生物的定向改造。下列有关基因工程的叙述中，错误的是（）（A）限制性核酸内切酶可用于目的基因的提取（B）运载体和目的基因必须要用同一种限制性核酸内切酶处理（C）基因工程所用的工具酶是限制性核酸内切酶、运载体、DNA连接酶（D）带有目的基因的运载体是否进入受体需要检测21、下列有关基因工程的成果及应用的叙述中，正确的是（）（A）用基因工程方法培育的抗虫植物也能抗病毒（B）基因工程在畜牧业上应用的主要是培养体型巨大、品质优良的动物（C）通过基因工程的方法，用大肠杆菌可生产胰岛素、青霉素、干扰素等产品（D）基因工程在农业上的应用包括培育高产、稳产、品质优良和具有抗逆性的农作物22、农作物育种上常采用的方法有：诱变育种、杂交育种、多倍体育种、单倍体育种等。它们的理论依据依次是（）基因突变基因互换基因重组染色体变异（A）（B）（C）（D）23、中国返回式卫星搭载的水稻种子由太空返回后，经地面种植培养出的水稻穗多粒大、营养成分高，这种育种方法属于（）（A）杂交育种（B）诱变育种（C）单倍体育种（D）多倍体育种24、下列各项中可能产生新基因的是（）（A）用离体花药培养玉米植株 （B）用秋水仙素得到三倍体西瓜（C）通过杂交培养抗病小麦品种 （D）用X射线处理青霉素菌种25、杂交育种中，下列杂交后代的性状一出现就能稳定遗传的是（）（A）优良性状（B）隐性性状（C）显性性状（D）相对性状26、小麦抗锈病对易染锈病为显性。现有甲、乙两种抗锈病的小麦，其中一种为杂合体。需要鉴别和保留纯合的抗锈病小麦，应选用下列哪项为最简便易行 （）（A）甲乙 （B）甲乙得F1再自交（C）甲、乙 分别和隐性类型测交 （D）甲甲、乙乙27、基因突变发生在（）（A）DNARNA的过程中（B）DNADNA的过程中（C）RNA蛋白质的过程中 （D）RNA携带氨基酸的过程中28、下图表示限制性核酸内切酶切割某DNA分子的过程。从图中可知，该限制性核酸内切酶能识别的碱基序列及切点是（）GAATTCCTTAAGGAATTCCTTAAG（A）CTTAAG，切点在C和T之间（B）CTTAAG，切点在G和A之间（C）GAATTC，切点在G和A之间（D）GAATTC，切点在C和T之间29、下列不属于目的基因与运载体结合过程的是（）（A）用一定的限制酶切割质粒露出黏性末端（B）用同种限制酶切割目的基因露出黏性末端（C）将切下的目的基因的片段插入到质粒切口处（D）将重组DNA导入受体细胞中进行扩增（增殖）30、采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的做法正确的是（）将毒素蛋白注射到受精卵中将编码毒素蛋白的DNA序列，注射到受精卵中将编码毒素蛋白的DNA序列，与质粒重组，导入细菌，用该细菌感染棉的体细胞再进行组织培养将编码毒素的DNA序列与细菌质粒重组，注射到棉的子房并注入受精卵（A）（B）（C）（D）31、下列药物中，除哪种外目前都采用基因工程方法生产（）（A）胰岛素（B）干扰素（C）青霉素（D）乙肝疫苗32、基因工程已成为现实的是（）基因药物基因食品基因治疗培育动植物新品种（A）（B）（C）（D）33、杂交育种依据的主要遗传学原理是（）（A）基因突变（B）染色体变异（C）自由组合（D）染色体交叉互换34、豌豆种子子叶的黄色对绿色为显性。让杂合体黄色豌豆的雌蕊接受绿色豌豆的花粉进行测交，结出豆荚20个，其颜色的比例（）（A）黄绿11 （B）黄绿31 （C）全部为黄色 （D）全部为绿色35、纯合白色盘状与黄色球状南瓜杂交，F1全部是白色盘状南瓜，F2中杂合的白色球状南瓜有3966株，则F2中纯合的黄色盘状南瓜有（）（A）1322株 （B）1983株 （C）3966株 （D）7932株二、非选择题1将生物随飞船带入太空，可进行多项科学研究。如植物种子经太空返回地面后种植，往往能得到新的变异特性。这种变异的来源主要是植物种子经太空中的_辐射后其_发生变异。现一般把这种育种方式称为_。试举出这种育种方式的一个优点_。2有两个品种小麦：一种是高秆抗锈病(DDTT)，另一种是矮秆不抗锈病(ddtt)，请回答下列问题。(1)请设计一种快速方法培育出合乎要求的矮秆抗锈病品种，写出主要步骤：_。(2)这种快速育种方法叫 _。(3)若用高秆抗锈病的普通小麦(DdTt)的花粉做离体培养，再用秋水仙素处理，所得的植株有_种表现型，其中基因型为_的个体表现为矮秆抗锈病。(4)假如DDTT与ddtt小麦通过杂交方法和单倍体育种培育不出理想的新品种，试写出一种培育出新性状的育种方法_。31979年，科学家将鼠体内的能够产生胰岛素的基因与大肠杆菌的DNA分子重组，并且在大肠杆菌中发现了胰岛素。如下图所示，请根据下图回答： (1)图中2、5、3、7表示通过_的途径，获得_的过程。(2)图中3代表_，在它的作用下将_和_切成_末端。(3)经9_的作用将7、6“缝合”形成8_DNA分子。8往往含有_基因，以便将来检测。(4)图中10表示将_的过程，为使此过程顺利进行，一般须将11用_处理，以增大11细胞壁的_。(5)11表示8随大肠杆菌的繁殖而进行_。(6)如在大肠杆菌细胞内发现了胰岛素，说明_。4某作物的高秆（A）对矮秆（a）为显性，感病（R）对抗病（r）为显性。A、a和R、r是位于非同源染色体上的两对等位基因。今有高秆抗病和矮秆感病纯种，人们希望利用杂交育种的方法在最少的世代内培育出矮秆抗病新类型。应采取的步骤是：(1)_；(2)_；(3)_。5杂交育种依据的主要遗传学原理是_。6、植物生物反应器是指通过基因工程途径，以常见的农作物作为“化学工厂”，通过大规模种植，生产具有重要功能的蛋白，如人或动物的疫苗、抗体、工农业用酶等各种高价值的生物制品的方法。列举几例如下表，请据此回答问题：反应器名称药物名称作用芜菁生物反应器干扰素抗病毒烟草生物反应器生长激素促进生长烟草生物反应器核糖体抑制蛋白抑制HIV增殖番茄生物反应器狂犬病病毒糖蛋白(G蛋白)疫苗马铃薯生物反应器人血清白蛋白(HSA)维持渗透压、pH缓冲、营养等(1)从基因工程的角度分析，将目的基因导入植物受体细胞的最常用的方法是_，运载体是_，目的基因能在植物体内稳定遗传的关键是_。在检测受体细胞中是否已经导入目的基因时，分子水平上的检测方法名称是_。(2)从细胞工程的角度分析，建立“化学工厂”的理论基础是_。从生态学角度考虑操作过程需要_。(3)分析说明烟草生物反应器生产的药物作用机理是_。(4)从细胞膜的结构和功能上分析，生长激素不能使烟草细胞生长的原因是_；吃G蛋白基因已有效表达的番茄果实_(能、不能)预防狂犬病。7、向日葵大粒（B）对小粒（b）为显性，含油量少（C）对含油量多（c）为显性，控制这两对相对性状的基因分别位于两对同源染色体上。现已知：BBCCbbccF1，F1自交后共得800株，请从理论上推算：（1）F1自交后代中大粒向日葵共多少株？ （2）F1自交后代中含油量多的向日葵共多少株？ （3）F1自交后代中大粒含油量多的向日葵共多少株？ 8、下列几种育种方法中，能改变原有基因分子结构的是（）（A）杂交育种（B）诱变育种（C）单倍体育种（D）多倍体育种9、1928年英国微生物学家弗莱明发现了青霉素，直到1943年青霉素产量只有20万单位/毫升。后来科学家用X射线、紫外线照射青霉菌，结果大部分菌株死亡了，其中有的菌株不但生存下来而且产量提高了几十倍。请解释：（1）用射线照射能杀死微生物，但能得到。这是由于微生物发生了。（2）射线照射使青霉菌分子中的有些发生了改变，从而产生新的性状。（3）虽然诱变育种可以提高变异的频率，加速育种的进程，大幅度改良某些性状，但也存在突出的缺点是。10、基因突变是指基因结构的改变，科学家们常常利用物理、化学方法来诱导生物发生基因突变，以便能获得大量突变类型，使人们能从生化的角度在分子水平上对它们进行遗传分析。其中，射线、紫外线、中子等为物理诱变因素；亚硝胺、乙酸亚胺、乙二胺四乙酸等为化学诱变因素。（1）人工诱变的优点是 。（2）电离辐射诱导生物基因突变时，细胞中吸收辐射能量最多的有机化合物是 ，原因是 。（3）根据图中有关细胞中物质的吸收峰值，可知紫外线（2700）在诱导突变过程中的主要作用物质是。11、基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。这种技术是在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。（1）构成基因的基本元素是 ，真核生物的基因主要存在于细胞核内的 上。此外还有少量的基因分布于 和 中。（2）在基因工程的操作过程中，基因的“剪刀”为 ，基因的“针线”为 ，基因的运输工具为 。12、随着科学技术的发展，化学农药的产量和品种逐年增加。但害虫的抗药性也不断增强，对农作物危害仍然很严重。如近年来，棉铃虫在我国大面积爆发成灾，造成经济损失每年达100亿以上。针对这种情况，中国农业科学院的科学家成功地培育出了抗棉铃虫的转基因抗虫棉，得到棉花新品种对棉铃虫的毒杀效果高达8