高考生物从杂交育种到基因工程复习.pptVIP

第25讲从杂交育种到基因工程 走进高考第一关 教材关 从杂交育种到基因工程杂交育种与诱变育种杂交育种概念 将 或 品种的优良性状通过 集中在一起 再经过选择和培育 获得新品种的方法原理 方法 杂交目的 培育动 植物优良品种特点 只能利用已有基因的重组 按需要选择 不能创造 两个 多个 杂交 基因重组 新基因 杂交后代会出现 现象 育种进程缓慢 过程相对简单诱变育种概念 利用物理因素或化学因素来处理生物 使生物发生 原理 基因突变方法 物理 如X射线 射线 紫外线 激光等 诱变化学 如亚硝酸 硫酸二乙酯等 诱变特点提高 缩短育种进程 大基因工程及其 分离 基因突变 突变率 盲目性 应用基因工程的原理概念 又叫 技术或 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 然后放在另一种生物的细胞里 地改造生物的遗传性状工具基因的 剪刀 酶基因的 针线 酶基因的运载体步骤 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 基因工程的应用作物育种药物研制环境保护转基因生物和转基因食品的安全性 基因拼接 DNA重组 定向 限制性核酸内切 DNA连接 检测与表达 解读高考第二关 考点关 考点1几种育种方法的比较 特别提醒 杂交育种与杂种优势的区别 杂交育种是通过有性生殖 使不同的优良性状组合到后代的一个个体中 从而选育出优良品种的方法 杂种优势是指基因型不同的个体杂交产生的杂种一代 在适应能力上优于两个亲本的现象 深化拓展 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 在所有育种方法中 最简捷 常规的育种方法 杂交育种 3 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 4 杂交育种选育的时间是从F2代开始 原因是从F2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 5 杂交育种是通过杂交培育具有优良性状且能稳定遗传 纯合子 的新品种 而杂种优势则是通过杂交获得种子 一般不是纯合子 在杂种后代上表现出多个优良性状 但只能用杂种一代 因为后代会发生性状分离 6 诱变育种尽管提高突变率 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的仍多于有利的 只是与自然突变相比较 二者都增多 例析1普通小麦中有高秆抗病 TTRR 和矮秆易感病 ttrr 两个品种 控制两对性状的基因分别位于两对同源染色体上 实验小组利用不同的方法进行了如下三组实验 请分析回答 1 A组由F1获得F2的方法是 F2矮秆抗病植株中不能稳定遗传的占 2 三类矮杆抗病植株中 最可能产生不育配子的是 类 3 A B C三组方法中 最不容易获得矮秆抗病小麦品种的是 组 原因是 自交 2 3 C 基因突变频率低且不定向 4 通过矮杆抗病 获得矮秆抗病小麦新品种的方法是 获得的矮杆抗病植株中能稳定遗传的占 5 在一块高秆 纯合体 小麦田中 发现了一株矮秆小麦 请设计实验方案探究该矮秆性状出现的可能原因 简要写出所用方法 结果和结论 秋水仙素 或低温 诱导染色体加倍 100 将矮秆小麦与高秆小麦杂交 如果子一代为高秆 子二代高秆 矮秆 3 1 或出现性状分离 则矮秆性状是基因突变造成的 否则 矮秆性状是环境引起的 或将矮秆小麦与高秆小麦种植在相同环境条件下 如果两者未出现明显差异 则矮秆性状由环境引起 否则 矮秆性状是基因突变的结果 解析 1 将F1高秆抗病类型自交 在F2中可获得高秆抗病 矮秆抗病 高秆易感病和矮秆易感病四种类型 从四种类型中选择矮秆抗病 该矮秆抗病类型的基因组成为ttRR或ttRr 其中 不能稳定遗传的 ttRr 在矮抗植株中占2 3 2 B组矮秆抗病类型 是由F1高秆抗病类型的花药离体培养直接获得 其基因组成为tR 属单倍体 高度不育 3 由题干信息可知 A为杂交育种 B为单倍体育种 C为诱变育种 因诱变育种具有突变率低且不定向等特点 所以C组最不易获得矮秆抗病品种 4 矮秆抗病 是单倍体 要经过秋水仙素 或低温 诱导染色体加倍 才能得到矮秆抗病小麦新品种 基因型ttRR 全部为纯合体 5 一块高秆 纯合体 小麦田中 发现了一株矮 秆小麦 属于变异 导致变异的原因有两种 环境条件导致的不可遗传的变异和遗传物质变化引起的可遗传的变异 所以探究该矮秆性状出现可能原因的实验思路是通过判断该变异性状能否遗传来获得结论 如该变异性状能遗传 则是基因突变的结果 如该变异性状不能遗传 则是环境引起的 实验方法有两种 其一将矮秆小麦与高秆小麦杂交 如果子二代高秆 矮秆 3 1 或出现性状分离 则矮秆性状是基因突变造成的 否则 矮秆性状是环境引起的 其二 将矮秆小麦与高秆小麦种植在相同环境条件下 如果两者未出现明显差异 则矮秆性状由环境引起 否则是基因突变的结果 互动探究1 以下各项是产生新个体的几种方法 图中涉及小麦的两对相对性状独立遗传 请据图回答问题 A 高秆白粒小麦 矮秆红粒小麦 F1 F2稳定遗传的矮秆白粒小麦B 高秆抗锈病小麦 矮秆易染锈病小麦 F1 花粉a稳定遗传的矮秆抗锈病小麦C 普通小麦 黑麦 F1 小黑麦D 谷氨酸 亮氨酸 丙氨酸 精氨酸 1 在A组的 处育种工作者应采用的方法是 2 B组a代表的个体叫做 B组的育种方法与A组的育种方法比较 最大优点是 经过 处理后的个体基因型按理论计算共有 种 3 若 是转录的模板链 则 代表的氨基酸是 4 E组中丙个体的性状多数与 相似 5 D组的辐射引起组成生物基因的脱氧核苷酸的 发生了改变 从而改变了 自交 单倍体 明显缩短育种年限 后代不发生性状分离 4 丙氨酸 甲 遗传信息 种类 解析 由题意知 1 A表示杂交育种 其中 表示自交方法 2 B表示单倍体育种 表示花粉离体培养成a单倍体植株 表示用秋水仙素处理 若高秆 A 抗锈病 B 则B过程可图解为 AABB aabb F1 AaBb 花粉 AB Ab aB ab单倍体植株AB Ab aB abAABB AAbb aaBB aabb四种稳定遗传的个体 筛选出aaBB矮秆抗锈病小麦 3 D表示射线引发的基因突变 按照碱基互补配对原则 上的碱基组成为CGT 转录产生的mRNA 链上密码子为GCA 翻译成的氨基酸 为丙氨酸 4 E图表示克隆 丙的性状与提供细胞核的亲本甲相似 方法技巧 根据育种要求选择育种方式 一般作物育种可选用杂交育种和单倍体育种 为得到特殊性状 可选择诱变育种 如航天育种 或多倍体育种 若要将特殊性状组合到一起 还要克服远缘杂交的不亲和性 可考虑运用基因工程育种或细胞工程育种 如抗虫棉的培育和 工程菌 的培育 考点2基因工程的工具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 EcoRI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 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 作为运载工具 将目的基因送到宿主细胞中去 用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制 3 条件 能在宿主细胞内稳定保存并大量复制 有多个限制酶切点 有标记基因 特别提醒 1 限制性内切酶和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 基因工程中工具酶有两种 限制性内切酶和DNA连接酶 工具有三种 除上述两种工具酶外还包括运载体 5 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 例析2 1已知某种限制性内切酶在一线性DNA分子上有3个酶切位点 如下图中箭头所指 如果该线性DNA分子在3个酶切位点上都被该酶切断 则会产生a b c d四种不同长度的DNA片段 现有多个上述线性DNA分子 若在每个DNA分子上至少有1个酶切位点被该酶切断 则从理论上讲 经该酶酶切后 这些线性DNA分子最多能产生长度不同的DNA片段种类数是 A 3B 4C 9D 12 解析 若该线性DNA分子在3个酶切位点切断 得到4种长度不同的DNA片段 若在2个酶切位点切断 得到3种长度不同的DNA片段 若在1个酶切位点切断 得到2种长度不同的DNA片段 因此最多能产生4 3 2 9 种 长度不同的DNA片段 答案 C 例析2 2下列有关基因工程中限制性内切酶的描述 错误的是 A 一种限制性内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列B 限制性内切酶的活性受温度影响C 限制性内切酶能识别和切割RNAD 限制性内切酶可从原核生物中提取 解析 限制性内切酶主要存在于微生物中 一种限制性内切酶只能识别一种特定的核苷酸序列 并能在特定的切点上切割DNA分子 其作用对象不是RNA分子 故C错 答案 C 互动探究2 1 质粒是基因工程最常用的运载体 有关质粒的说法正确的是 A 质粒不仅存在于细菌中 某些病毒也具有B 细菌的基因只存在于质粒上C 质粒为小型环状DNA分子 存在于拟核 或细胞核 外的细胞质基质中D 质粒是基因工程中的重要工具酶之一 解析 质粒存在于许多细菌以及酵母菌等生物中 是细胞染色体外能够自主复制的很小的环状DNA分子 在病毒 动植物细胞中是不存在的 故A错误 细菌的基因除少部分在质粒上外 大部分在拟核中的DNA分子上 故B错误 答案 C 互动探究2 2 下列关于DNA连接酶的作用叙述 正确的是 A 将单个核苷酸加到某DNA片段末端 形成磷酸二酯键B 将断开的两个DNA片段的骨架连接起来 重新形成磷酸二酯键C 连接两条DNA链上碱基之间的氢键D 只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间连接起来 而不能将双链DNA片段末端之间进行连接 答案 B 考点3基因工程的步骤及应用 一 基因工程操作的基本步骤 目的基因的表达和检测检测 根据受体细胞中是否具有标记基因 判断目的基因导入与否表达 受体细胞表现出特定的性状 如棉花抗虫性状的表现 二 基因工程的应用1 作物育种 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状的作物新品种 2 药物研制 利用转基因生物培育出各种基因工程药物 如胰岛素 干扰素等 3 环境保护 利用转基因细菌降解有毒有害的化合物 吸收环境中的重金属 处理工业废水 检测环境中病毒含量 生产超级细菌 三 转基因生物和转基因食品的优 缺点1 优点 1 解决粮食短缺问题 2 减少农药使用 从而减少环境污染 3 节省生产成本 降低粮食售价 4 增加食物营养 提高附加价值 5 增加食物种类 提升食物品质 6 促进生产效率的提高 带动相关产业发展 2 缺点 1 可能产生新毒素和新过敏原 2 可能产生抗除草剂的杂草 3 可能使疾病的散播跨物种障碍 4 可能会损害农作物的生物多样性 5 可能干扰生态系统的稳定性 例析3 1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 将毒素蛋白注射到棉受精卵中 将编码毒素蛋白的DNA序列注射到棉受精卵中 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 将编码毒素蛋白的DNA序列与细菌质粒重组 注射到棉的子房并进入受精卵A B C D 解析 从基因工程操作的基本步骤可知 提取目的基因后 要与运载体结合形成重组DNA分子才能再导入到受体细胞中 答案 C 例析3 2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 此题考查基因操作的工具 目的基因的表达等知识 解答此类题目需明确以下几方面知识 1 基因操作的工具酶是限制酶 连接酶 2 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 3 运载体是基因的运输工具 4 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 5 导入受体细胞中目的基因主要是为了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重要条件之一 答案 C 互动探究3 1 干扰素是治疗癌症的重要药物 它必须从血液中提取 每升人血中只能提出0 5 g 所以价格昂贵 美国加利福尼亚的某生物制品公司用如下方法生产干扰素 如下图所示 从上述方式中可以看出该公司生产干扰素运用的方法是 A 个体间的杂交B 基因工程C 细胞融合D 器官移植 解析 题图描述了从淋巴细胞中取出干扰素基因 利用基因工程生产干扰素的过程 答案 B 互动探究3 2 基因工程等生物高科技的广泛应用引发了 关于科技与伦理 的争论 有人欢呼 科学技术的发展将改变一切 有人惊呼 它将引发道德危机 对此 我们应持的正确态度是 摒弃现有道德规范 推动科技发展 发挥道德规范的作用 限制科技的负面效应 科技的发展必须以现有道德规范为准绳 调整现有道德规范 适应科技发展A B C D 解析 要解决好该题 要求学生平时关注生命科学发展中的重大热点问题在社会上引起的各种反应 并且初步建立符合社会意识流的科学的认识观 题中 项中 都带有偏激 绝对化意向的词句 如 摒弃现有道德规范 必须以现有道德规范为准绳 等 与当今社会对待新生事物的开放 宽松 客观 审慎的态度以及舆论氛围相背离 显然是不可取的 答案 D 笑对高考第三关 技巧关 有关基因工程的探究1 探究目的基因插入质粒上的位置情况 若运载体上含抗青霉素基因a和抗四环素基因b 当目的基因插入a片段中 则该基因不表达 在青霉素培养基上不存活 在四环素培养基上存活 若插入b基因片段 则结果相反 2 探究质粒上抗性基因的情况 1 方法 将重组后的质粒导入受体细胞 分别放在含青霉素 四环素的培养基上培养 观察成活情况 2 现象结论 都成活 两种标记基因都有 只有一个培养基上成活 只有其中一种 抗青霉素基因或抗四环素基因 都不成活 两种抗性基因都不存在 典例下图为某种质粒表达载体简图 小箭头所指分别为限制性内切酶EcoRI BamHI的酶切位点 ampR为青霉素抗性基因 tetR为四环素抗性基因 P为启动子 T为终止子 ori为复制原点 已知目的基因的两端分别有包括EcoRI BamHI在内的多种酶的酶切位点 据图回答 1 将含有目的的基因的DNA与质粒表达载体分别用EcoRI酶切 酶切产物用DNA连接酶进行连接后 其中由两个DNA片段之间连接形成的产物有 三种 若要从这些连接产物中分离出重组质粒 需要对这些连接产物进行 目的基因 载体连接物 载体 载体连接物 分离纯化 目的基因 目的基因连接物 2 用上述3种连接产物与无任何抗药性的原核宿主细胞进行转化实验 之后将这些宿主细胞接种到含四环素的培养基中 能生长的原核宿主细胞所含有的连接产物是 若接种到含青霉素的培养基中 能生长的原核宿主细胞所含有的连接产物是 载体 载体连接物 目的基因 载体连接物 载体 载体连接物 3 目的基因表达时 RNA聚合酶识别和结合的位点是 其合成的产物是 4 在上述实验中 为了防止目的基因和质粒表达载体在酶切后产生的末端发生任意连接 酶切时应选用的酶是 启动子 mRNA EcoRI和BamHI 思维导析 1 用EcoRI酶切出的目的基因和质粒具有相同的黏性末端 如果放在一起加入DNA连接酶 则可出现三种连接结果 即会出现目的基因自身形成的连接物 载体自身形成的连接物和重组质粒 要通过筛选 纯化才能选出符合要求的DNA 2 载体自身形成的连接物能重新形成完整的tetR基因 具有抗四环素的特点 其他连接物中tetR基因被限制性内切酶破坏 不再具有抗四环素的特点 在整个操作过程中 ampR基因保持完整 质粒自身形成的连接物和重组质粒都具有抗青霉素的特性 3 RNA聚合酶与相关基因的启动子结合 完成的是转录过程 4 将含有目的基因的靶DNA 片段和载体分别用两个不同的限制性内切酶切割 使两种DNA片段自身的5 和3 黏性末端不同 但二者相同末端又互补 这明显减少靶DNA片段和载体自身环化与串连 使外源DNA片段能正确插入载体启动子下游 在本题中目的基因两端有EcoRI酶切点和BamHI酶切点 在质粒载体上也有这两种酶的切点 所以可以用这两种酶切出非同源性互补末端来阻止其他连接 应用拓展 形成的重组DNA分子是否真正转移到了受体细胞 必须对受体细胞进行检测 请根据下面实验原理和材料用具 设计实验选择运载体 质粒 探究质粒的抗菌素基因所表达的抗菌类别 实验原理 作为运载体的质粒 须有标记基因 这一标记基因是抗菌素抗性基因 故凡有抗菌素抗性的细菌 其质粒才可能用作运载体 材料用具 青霉素 四环素的10万单位溶液 菌种试管 灭菌的含细菌培养基的培养皿 酒精灯 接种环 一次性注射器 蒸馏水 恒温箱 方法步骤 第一步 取三个含细菌培养基的培养皿并标1 2 3号 在酒精灯旁 用三支注射器 分别注入1mL蒸馏水 青霉素 四环素液 并使之分布在整个培养基表面 第二步 将接种环在酒精灯上燃烧用来灭菌 并在酒精灯火焰旁取种 然后对三个培养皿接种 第三步 培养 将接种后的三个培养皿放入37 C的恒温箱中培养24h 预测结果并分析 设置1号的目的是 出现的现象是 若仅2号生存则 若2号不存活 3号存活则 对照 细菌正常生长 细菌质粒上有抗青霉素的基因 细菌质粒上无抗青霉素的基因 有抗四环素的基因 解析 生产基因工程药品是基因工程的一个重要应用 重组质粒导入操作完成后 需根据质粒所带有的抗性基因对受体细胞进行筛选 质粒对抗生素的抗性类型可以通过实验加以分析 高考真题备选 2009 江苏 26 甲磺酸乙酯 EMS 能使鸟嘌呤 G 的N位置上带有乙基而成为7 乙基鸟嘌呤 这种鸟嘌呤不与胞嘧啶 C 配对而与胸腺嘧啶 T 配对 从而使DNA序列中G C对转换成A T对 育种专家为获得更多的变异水稻亲本类型 常先将水稻种子用EMS溶液浸泡 再在大田种植 通常可获得株高 穗形 叶色等性状变异的多种植株 请回答下列问题 1 经过处理后发现一株某种性状变异的水稻 其自交后代中出现两种表现型 说明这种变异为 突变 2 用EMS浸泡种子是为了提高 某一性状出现多种变异类型 说明变异具有 3 EMS诱导水稻细胞的DNA发生变化 而染色体的 不变 显性 基因突变频率 不定向性 结构和数目 4 经EMS诱变处理后表现型优良的水稻植株也可能携带有害基因 为了确定是否携带有害基因 除基因工程方法外 可采用的方法有 5 诱变选育出的变异水稻植株还可通过PCR方法进行检测 通常该植株根 茎和叶都可作为检测材料 这是因为 自交 花药离体培养形成单倍体 秋水仙素诱导加倍形成二倍体 该水稻植株体细胞基因型相同 解析 1 隐性突变自交后代只有一种性状 所以这种变异为显性突变 2 用EMS浸泡种子 容易诱发突变 提高了突变频率 由于某一性状出现多种变异类型 说明变异是不定向的 3 EMS诱导水稻细胞的DNA发生基因突变 不会引起染色体结构和数目的改变 4 要确定该优良水稻是否携带有害基因可用自交的方法 花药离体培养的方法等 5 诱变选育出的水稻是由受精卵发育而成 其体细胞具有相同的基因型 课后活页作业 1 利用外源基因在受体细胞中表达 可生产人类所需要的产品 下列选项中能说明目的基因完成了在受体细胞中表达的是 A 棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因B 大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其mRNAC 山羊乳腺细胞中检测到人生长激素DNA序列D 酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白 解析 基因表达的产物是蛋白质 因此 只有在受体细胞中检测或提取到了相应蛋白质才能证明目的基因在受体细胞中完成了表达 A C只能说明完成了目的基因的导入 B只能说明完成了目的基因的导入和目的基因的转录过程 答案 D 2 生物体内的下列物质 除哪一项外 其余均具有特异的识别作用 A RNA聚合酶B 限制性内切酶C DNA探针D 标记基因 解析 标记基因并不具有特异的识别作用 而前三项均具有个体特异的识别功能 答案 D 3 利用基因工程技术可使大肠杆菌生产人的胰岛素 下列相关叙述 正确的是 A 人和大肠杆菌在合成胰岛素时 转录和翻译的场所是相同的B DNA连接酶能把两个黏性末端经碱基互补配对后留下的缝隙 缝合 C 通过检测 大肠杆菌中没有胰岛素产生则可判断重组质粒未导入受体菌D 人和大肠杆菌在合成胰岛素时 用于转录的模板链是相同的 解析 A项 大肠杆菌的转录在核区 而人的转录在细胞核中 故A错 C项 导入了重组质粒的大肠杆菌并不一定能产生胰岛素 故C错 D项 人在合成胰岛素时 用于转录的模板链含内含子 而导入大肠杆菌的胰岛素基因不含内含子 故转录的模板链不同 答案 B 4 切取某动物合成生长激素的基因 用某方法将此基因转移到鲇鱼的受精卵中 从而使鲇鱼比同类个体大了3 4倍 此项研究遵循的原理是 A 基因突变DNA RNA 蛋白质B 基因工程DNA RNA 蛋白质 答案 D 5 现有一长度为1000碱基对 bp 的DNA分子 用限制性核酸内切酶EcoRI酶切后得到的DNA分子仍是1000bp 用KpnI单独酶切后得到400bp和600bp两种长度的DNA分子 用EcoRI KpnI同时酶切后得到200bp和600bp两种长度的DNA分子 图中DNA分子的酶切图谱正确的是 答案 D 解析 根据题意 单独用EcoRI酶切后得到的DNA分子与切割前分子中bp总量不变 说明原DNA上仅有一个EcoRI酶切点 且原DNA呈环状 如下图中图1所示 用KpnI单独酶切得到400bp和600bp两种长度的DNA分子 可以确定KpnI在环状DNA分子中有两个切点 如图2所示 而用EcoRI KpnI同时酶切后得到200bp和600bp两种长度的DNA分子 实际应该是三个DNA片段 bp依次为600 200 200 如图3 所示 6 2010 高考命题研究 某考古学家在西伯利亚泰加林地区的冰中 发现了一种冰冻的已灭绝的巨大动物的遗体 他想了解该巨型动物的DNA与现今印度大象的DNA的相似性 于是做了如下检测工作 其中正确的操作步骤及顺序是 降低温度 检测处理后形成的杂合DNA双链区段 通过PCR技术扩增巨型动物和大象的DNA 把巨型动物的DNA导入大象的细胞中 在一定的温度条件下 将巨型动物和大象的DNA水浴共热A B C D 解析 PCR技术实际上是分子水平的DNA克隆 要判断两者DNA的相似性首先要得到大量的DNA 然后将DNA水浴共热 使氢键断裂 双链打开 然后降低温度 利用DNA分子杂交的原理使两单链形成杂合双链DNA 答案 D 7 下列各育种方法中 要求两个亲本一定具有很近的亲缘关系的是 A 杂交育种B 基因工程育种C 诱变育种D 多倍体育种 解析 杂交育种是通过有性生殖过程来实现的 不同种生物之间存在生殖隔离 不能进行有性生殖 基因工程对亲本的亲缘关系是没有要求的 诱变育种只有一个亲本 多倍体育种 可以用不同物种的生物作为亲本 答案 A 8 下列关于育种的说法 不正确的是 A 利用花药离体培养烟草新品种的方法是单倍体育种B 将人胰岛素基因导入大肠杆菌细胞内的技术属于基因工程C 利用兰花的离体组织大规模培育兰花属于诱变育种D 无子西瓜的培育方法是多倍体育种 解析 利用兰花的离体组织可以在短时间内获得大量性状相同的个体 利用的原理是细胞的全能性 属于细胞工程育种 答案 C 9 用秋水仙素处理正常的幼苗 所不能引起的变化是 提高突变频率 获得无子果实 大幅度改良某些性状 抑制细胞有丝分裂中纺锤体的形成 获得单倍体植株A B C D 解析 秋水仙素处理幼苗有两个作用 一是提高基因突变的频率 可能会大幅度改良某些性状 二是能够抑制纺锤体形成 引起染色体数目加倍 答案 C 10 用纯合的二倍体水稻品种高秆抗锈病 DDTT 和矮秆不抗锈病 ddtt 进行育种时 一种方法是杂交得到F1 F1再自交得F2 另一种方法是用F1的花药进行离体培养 再用秋水仙素处理幼苗得到相应植株 下列叙述正确的是 A 前一种方法所得的F2中重组类型和纯合子各占5 8 1 4B 后一种方法所得的植株中可用于生产的类型比例为2 3C 前一种方法的原理是基因重组 原因是非同源染色体自由组合D 后一种方法的原理是染色体变异 是由于染色体结构发生改变 解析 根据题意可知F1基因型是DdTt F1自交得F2 根据基因的自由组合定律可得F2中重组类型占3 8 纯合子占1 4 后一种方法所得的植株中可用于生产的类型比例为1 4 后一种方法的原理是染色体变异 是由于染色体数目发生改变 答案 C 11 下列关于基因工程应用的叙述 正确的是 A 基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因B 基因诊断的基本原理是DNA分子杂交C 一种基因探针能检测水体中的各种病毒D 原核基因不能用来进行真核生物的遗传改良 解析 基因工程是生物工程技术的核心内容 能够按照人们的意愿 定向地改造生物的遗传性状 基因治疗是把正常的基因导入有基因缺陷的细胞 从而使其表达 达到治疗目的 基因诊断常用基因探针来进行 其遵循的原理是DNA分子杂交 基因探针具有很强的特异性 因此一种探针只能检测水体中的一种 类 病毒 所有生物共用一套遗传密码 所以原核基因也能用来进行真核生物的遗传改良 答案 B 12 基因污染是指在天然物种的DNA中嵌入了人工重组基因 这些外来基因可随被污染生物的繁殖 传播而发生扩散 下列叙述错误的是 A 基因工程间接导致了基因污染B 基因工程破坏了生物原有的基因组成C 基因工程是通过染色体的重组发生基因交换 从而获得了生物的新性状D 人类在发展基因工程作物时 没有充分考虑生物和环境之间的相互影响 解析 染色体重组发生在减数第一次分裂的后期 随着同源染色体的分开 非同源染色体自由组合 但是基因工程是通过DNA的断裂和连接合成重组DNA导入到受体细胞并表达的过程 显然这两种方式是不同的 染色体重组属于自然存在的有性生殖发生的过程 而基因工程则是人为的定向改造生物性状的过程 答案 C 13 将抗虫棉的基因导入到受体细胞后 发生了如下过程 此过程中用到的条件包括 解旋酶 DNA聚合酶 DNA连接酶 限制酶 RNA聚合酶 4种核苷酸 5种核苷酸 8种核苷酸A B C D 解析 通过A U碱基配对可识别出该过程为转录 转录是在细胞核内进行的 它是指以DNA分子的一条链为模板 按照碱基互补配对原则 合成RNA分子的过程 该过程需要解旋酶 RNA聚合酶 4种核糖核苷酸 答案 B 14 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目的基因与质粒DNA重组导入乙细胞获得甲生物的蛋白质 下列说法正确的是 A 过程需要的酶是逆转录酶 原料是A U G CB 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 过程中用的原料不含有A U G C 解析 过程是逆转录 利用逆转录酶合成DNA片段 需要的原料是A T G C 是目的基因与质粒DNA重组阶段 需要限制酶切断质粒DNA 再用DNA连接酶将目的基因与质粒连接在一起 如果受体细胞是细菌 则不应该用致病菌 而炭疽杆菌是致病菌 过程是基因的表达过程 原料中含有A U G C 答案 B 15 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 4 aaBb 矮生红果 矮生黄果 3 1 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 13或11 正常或矮生 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碱基由C变为U Y在第二个密码子的第二碱基前多了一个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 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 转基因技术可以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 请完成如下实验设计 以验证假设是否成立 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 通过转基因技术 一是抑制正常植株A基因的表达 二是使A基因在矮生植株中过量表达 测定两个实验组植株的赤霉素含量和株高 支持上述假设的预期结果 若假设成立 据此说明基因控制性状的方式 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 基因通过控制酶的合成来控制代谢途径 进而控制生物性状 解析 本题综合性强 考查了细胞的减数分裂 基因的分离与自由组合定律 基因的突变及基因的表达 基因与性状的关系 以及实验的设计 结果的预测与分析等知识 并注重考查综合运用知识的能力 1 AaBB与aaBb杂交 其杂交子代有AaBB aaBB AaBb aaBb四种基因型 有正常株红果 矮生株红果两种表现型 AaBB自交产生矮生株黄果的概率为0 aaBb自交产生矮生红果与矮生黄果两种类型 其比例为3 1 其中产生矮生株黄果的概率为25 2 若 AA植株的A基因所在的同源染色体在减数第一次分裂时不分离 则其产生的雌配子中要么有两个A基因及相应的两条染色体 要么没有A基因及相应的染色体 故其产生的雌配子中染色体数目为13或11 这种情况下 AA aa杂交后代的基因型为AAa或a 表现型为正常或矮生 3 在突变体X株高基因转录形成的mRNA中 第二个密码子中第二个碱基由C变为U 此为碱基替换导致基因突变 翻译形成的蛋白质中最多只有一分子氨基酸发生了改变 甚至没有改变 在突变体Y株高基因产生的mRNA中 第二个密码子的第二个碱基前多了一个U 此为碱基增添而引起的基因突变 在翻译形成蛋白质时 含增多的碱基U及其后面的密码子对应的氨基酸都可能发生了改变 4 题干中提到 假设A基因通过控制赤霉素的合成来控制番茄的株高 若要通过实验来证明假设是正确的 则根据 转基因技术可以使某基因在植物个体内过量表达 也可以抑制某基因表达 而设计实验的思路是 a 分别测定正常株 AA或Aa 与矮生株 aa 的赤霉素含量和株高 题中已给出 其引导作用是实验现象的测量依据 b 用转基因技术使A基因在矮生株体内过量表达 用转基因技术抑制A基因在正常株中的表达 扣题干中的提示信息 c 测定两组植株体内的赤霉素含量和两组植株株高情况并记录结果 扣a中的引导信息 与 的答案已经在题干文字信息中存在了 但需要变通 赤霉素不是蛋白质 基因是通过控制蛋白质的合成而控制生物性状的 包括通过控制结构蛋白而直接控制生物性状和通过控制酶的合成控制代谢 进而控制生物性状两种方式 16 下图表示利用基因工程培育抗虫棉过程的示意图 请据图回答下列有关问题 1 科学家在进行图中操作时 要用 分别切割运载体和目的基因 运载体的黏性末端与目的基因DNA片段的黏性末端就可通过 而结合 同一种限制性内切酶 碱基互补配对原则 2 基因工程的理论基础是 法则 可用公式 图解 表示为 3 是导入目的基因的受体细胞 经培养 筛选获得一株有抗虫特性的转基因植株 经分析 该植株细胞中含有一个携带目的基因的DNA片段 因此可以把它看作是杂合子 理论上 在该转基因自交产生F1代中 仍具有抗虫特性的植株占总数的 将上述抗虫棉植株的后代种子种植下去后 后代往往有很多植株不再具有抗虫特性 原因是 要想获得纯合子 常采用的方法是 中心 3 4 发生性状分离 连续自交 4 下列是几种搭配的密码子 据此推断图中合成的多肽 其前三个搭配的种类 按前后顺序排列 甲硫氨酸 丙氨酸 丝氨酸 解析 根据题意 该植株具有抗性说明该基因可以在子代中表达 并且题目中提出 可以把它看作是杂合子 那么不妨用Aa A表示抗虫基因 a代表没有抗虫基因 来表示该植株 对于Aa自交来说 子代有三种基因型 AA Aa aa 1 2 1 则两种表现型比例为3 1 17 探究题 来源于豇豆的胰蛋白酶抑制剂基因 CpTI基因 具有广谱的抗虫特性 但直接把该基因转入农作物后 发现转基因植株中合成的CpTI蛋白质的积累量并没有达到强烈抑制害虫的程度 于是 科研工作者在体外对CpTI基因进行了修饰 在其两端分别融合了 信号肽 序列和 内质网滞留信号 序列 在它们的共同作用下 CpTI蛋白质在转基因植株中的积累量得到了明显提高 修饰和表达过程如图所示 1 在此项基因工程中 供体细胞是 CpTI基因是人们所需要的特定基因 称为 2 在体外对CpTI基因进行修饰时 首先用 处理 形成黏性末端 3 信号肽 序列及 内质网滞留信号 序列的化学本质是 4 检测修饰后的CpTI范围是否表达的最好方法是 豇豆细胞 目的基因 限制性核酸内切酶 DNA 让害虫食用农作物叶片 5 当前 转基因大豆 转基因棉花等转基因农作物已经进入了我们的生活 请从生物学角度谈谈转基因农作物可能带来的利与弊 各举一条 利 可以让人类获得具有优良品质的作物 如蛋白质含量更高 抗逆性更强 打破传统育种界限 如植物表达微生物的抗虫性状等 弊 转基因农作物也可能变异成为对人类或环境有害的物种 如抗逆性极强的 超级杂草 会严重破坏生物多样性 转入的基因可能会导致某种尚不为人知的对人体健康有害的性状的产生 造成基因污染 影响食品安全等 其他合理答案也可 解析 本题考查转基因技术及其安全性问题 提供CpTI基因的供体细胞是豇豆细胞 该基因为