【与名师对话】高考生物一轮复习 4.4从杂交育种到基因工程课件 新人教版必修2.ppt

一 杂交育种和诱变育种 对应学生用书117页 二 基因工程及其应用1 概念的理解 提醒 1 基因工程的原理 基因重组 2 优点 与杂交育种相比较明显的优点 克服远缘杂交不亲合障碍 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 2 工具 1 基因的 剪刀 2 基因的 针线 3 基因的 常用的有质粒 噬菌体和动植物病毒等 目的是将 基因送入 细胞 3 步骤提取目的基因 目的基因与 结合 将目的基因导入 目的基因的 4 基因工程的应用 自主核对 一 两个或多个品种的优良性状通过交配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射线诱变剂新基因突变率新基因少二 1 dna重组外基因分子定向基因产物2 限制酶dna连接酶运载体目的受体3 运载体受体细胞表达和检测4 育种药物环境 1 各种育种方式有何特点 2 各种育种方式如何结合应用 考点1遗传育种的方法及原理 对应学生用书118页 应用指南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 杂交育种选育的时间是f2 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 4 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 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 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交一代 在适应能力等方面优于两个亲本的现象 7 不同育种目的的杂交育种的基本步骤及特点 培育杂合子品种 杂种优势的利用在农业生产上 可以将杂种一代作为种子直接利用 如水稻 玉米等 a 基本步骤 选取双亲p 杂交 f1 b 特点 高产 优质 抗性强 但种子只能种一年 培育纯合子品种a 培育隐性纯合子品种的基本步骤选取双亲p 杂交 f1 自交 f2 选出表现型符合要求的个体种植推广 b 培育双显纯合子或隐一显纯合子品种的基本步骤选取双亲p 杂交 f1 自交 f2 选出表现型符合要求的个体自交 f3 选出稳定遗传的个体推广种植 c 特点 操作简单 但需要的时间较长 例1 2009 南京期末 用纯种的高秆 d 抗锈病 t 小麦与矮秆 d 易染锈病 t 小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法如下 下列有关此育种方法的叙述中 正确的是 a 过程 的作用原理为染色体变异b 过程 必须经过受精作用c 过程 必须使用生长素处理幼苗d 此育种方法可选出符合生产要求的品种占1 4 解析 图示为单倍体育种 过程 原理为基因重组 是将花药培养为幼苗 属于植物组织培养 过程应该用一定浓度的秋水仙素处理幼苗 答案 d 对点训练1 2010 广州质检 小麦是一种重要的粮食作物 改善小麦的遗传性状是科学工作者不断努力的目标 下图是遗传育种的一些途径 1 以矮秆易感病 ddrr 和高秆抗病 ddrr 小麦为亲本进行杂交 培育矮秆抗病小麦品种过程中 f1自交产生f2 其中矮秆抗病类型出现的比例是 选f2矮秆抗病类型连续自交 筛选 直至 2 如想在较短时间内获得上述新品种小麦 可选图中 填字母 途径所用的方法 其中的f环节是 3 科学工作者欲使小麦获得燕麦抗锈病的性状 应该选择图中 填字母 表示的技术手段最为合理可行 该技术手段主要包括 4 小麦与玉米杂交 受精卵发育初期出现玉米染色体在细胞分裂时全部丢失的现象 将种子中的胚取出进行组织培养 得到的是小麦 植株 5 两种亲缘关系较远的植物进行杂交 常出现杂交不亲和现象 这时可采用 技术手段进行处理 6 图中的遗传育种途径 填字母 所表示的方法具有典型的不定向性 解析 图中a b为诱变育种 c d为基因工程育种 e f g为单倍体育种 h i为细胞工程育种 j k为多倍体育种 1 用矮秆易感病 ddrr 和高秆抗病 ddrr 小麦为亲本进行杂交 培育矮秆抗病小麦品种的过程叫做杂交育种 f2中矮秆抗病类型出现的比例是3 16 让f2矮秆抗病类型连续自交 筛选 直至不再发生性状分离 即新的品种培育成功 2 要尽快获得矮秆抗病类型新品种 应该采用图中e f g单倍体育种的方式 3 欲使小麦获得燕麦抗锈病的性状 应该是用基因工程的育种方式 其过程包括 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 目的基因的检测和表达 4 小麦与玉米杂交后 由于发育初期受精卵中玉米染色体全部丢失 胚细胞中只剩下小麦生殖细胞中的染色体 因此将胚取出进行组织培养 得到的是小麦单倍体植株 5 要克服远缘杂交不亲和的障碍 需要采用细胞工程育种的方式 让两个物种的体细胞融合 通过组织培养的方式培养杂种细胞 即可得到新的物种 6 诱变育种 杂交育种都是不定向的过程 答案 1 3 16不再发生性状分离 2 e f g花药离体培养 3 c d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 目的基因的检测和表达 4 单倍体 5 植物体细胞杂交 6 a b 考点2基因工程1 基因工程的原理 1 不同生物的dna分子具有相同结构 2 基因是控制生物性状的基本结构单位和功能单位 3 各种生物共用一套遗传密码 2 基因工程操作的工具 1 限制性核酸内切酶 基因的 剪刀 存在场所 主要是存在于微生物细胞中 特性 一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的核苷酸序列 并且能够在特定的切点上切割dna分子 作用结果 得到平末端或黏性末端 2 dna连接酶 基因的 针线 作用 连接限制性核酸内切酶切开的断口 常用的种类及来源 3 运载体 基因的运输工具作为运载体必须具备的条件 能够在宿主细胞内复制并稳定地保存 含有多个限制酶切点 以便和外源基因相连 含有标记基因 以便于筛选 3 基因工程与基因重组 应用指南1 基因工程的三种工具中 限制性核酸内切酶 dna连接酶是基因操作过程中的酶工具 化学本质是蛋白质 但它们的功能不同 前者切割磷酸二酯键 后者连接磷酸二酯键 而运载体可能是质粒或病毒 2 限制性核酸内切酶 dna连接酶都是一类酶 不是一种酶 3 dna连接酶与dna聚合酶的不同 dna聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核酸片段的3 末端的羟基上 而dna连接酶是在两个dna片段之间形成磷酸二酯键 不是在单个核苷酸与dna片段之间形成磷酸二酯键 dna聚合酶是以一条dna链为模板 将单个核苷酸通过磷酸二酯键形成一条与模板链互补的dna链 而dna连接酶是将dna双链上的两个缺口同时连接起来 因此dna连接酶不需要模板 4 基因重组发生于有性生殖中 不能打破生殖隔离 而基因工程则可实现异种生物的基因转移 5 基因工程可使受体获得新的基因 表现出新的性状 该技术可看作是一种广义的基因重组 6 转基因动 植物的培育 因其细胞全能性不同 外源基因的受体 细胞也不同 培育转基因动物的受体细胞一般为受精卵 培育转基因植物的受体细胞可用生殖细胞 也可用体细胞 基因工程常需与其他工程技术配合 才能实现目的 例2 2010 厦门质检 下列有关基因工程中限制酶的描述 错误的是 a 一种限制酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列b 限制酶的活性受温度影响c 限制酶能识别和切割rnad 限制酶可从原核生物中提取 答案 c 对点训练2 2009 江苏高考 人体细胞内含有抑制癌症发生的p53基因 生物技术可对此类基因的变化进行检测 1 目的基因的获取方法通常包括 和 2 图表示从正常人和患者体内获取的p53基因的部分区域 与正常人相比 患者在该区域的碱基会发生改变 在上图中用方框圈出发生改变的碱基对 这种变异被称为 3 已知限制酶e识别序列为ccgg 若用限制酶e分别完全切割正常人和患者的p53基因部分区域 见上图 那么正常人的会被切成 个片段 而患者的则被切割成长度为 对碱基和 对碱基的两种片段 4 如果某人的p53基因部分区域经限制酶e完全切割后 共出现170 220 290和460碱基对的四种片段 那么该人的基因型是 以p 表示正常基因 p 表示异常基因 解析 1 目的基因通常从细胞中直接分离或通过化学方法人工合成 2 对比正常人和患者p53基因部分区域的碱基对序列可知 正常基因中的c g碱基对被t a碱基对替换而成为异常基因 3 由图示知 正常人的p53基因部分区域有2个限制酶切割位点 用限制酶e对正常人的该基因区域进行切割 将得到长度分别为290对碱基 170对碱基和200对碱基3个片段 异常基因因碱基替换而失去一个限制酶e的切割位点 故用限制酶e切割患者的p53基因部分区域 只能得到长度为460对碱基和220对碱基的2种片段 4 若某人的该基因区域用限制酶e完成切割后 共出现170 290 220和460碱基对4种片段 说明该人既有正常基因 又有异常基因 故该人基因型为p p 答案 1 从细胞中分离通过化学方法人工合成 2 见下图 基因碱基对的替换 基因突变 3 3460220 4 p p 考点3实验面面观 探究性生物学实验的设计方法探究性生物学实验应在明确实验要求 目的的前提下 遵循实验设计 操作方便 程序合理 药品节约 依据现象推测结论 的原则进行设计 一般可分为以下几个环节 1 理论假设的提出根据题目要求 确定实验的条件即实验变量x 实验中要注意控制无关 变量 一般只确定一个变量 即在一定条件下唯一一个对实验结果可能产生影响的变量 在此基础上提出理论假设 它常常可以描述为 当条件x存在时 事件p 实验现象 可能发生 当条件x改变时 若事件p发生 能得出何结论 当事件p不发生 能得出何结论 2 设计探究性假设分五个实验步骤进行 实验准备 包括必要的实验器材及实验药品的准备 满足条件x 设计一个实验 观察事件p能否发生 条件x改变 设计一个实验 观察事件p能否发生 发生的程度如何 设计对照实验 梳理 实验是否遵循 单因子变量 平行重复 原则 3 观察 记录和结论仔细观察并准确记录实验现象 并根据实验现象做出相应的结论 应用指南1 若条件x存在 事件p能发生 条件x改变 事件p不能发生 或发生程度改变 结论是 2 若条件x存在 事件p能发生 条件x改变 事件p能发生 或发生程度改变 结论是 3 若条件x存在 事件p不能发生 条件x改变 事件p能发生 或发生程度改变 结论是 例3 2010 福建理综 已知桃树中 树体乔化与矮化为一对相对性状 由等位基因d d控制 蟠桃果形与圆桃果形为一对相对性状 由等位基因h h控制 蟠桃对圆桃为显性 下表是桃树两个杂交组合的实验统计数据 1 根据组别 的结果 可判断桃树树体的显性性状为 2 甲组的两个亲本基因型分别为 3 根据甲组的杂交结果可判断 上述两对相对性状的遗传不遵循自由组合定律 理由是 如果这两对性状的遗传遵循自由组合定律 则甲组的杂交后代应出现 种表现型 比例应为 4 桃树的蟠桃果形具有较高的观赏性 已知现有蟠桃树种均为杂合子 欲探究蟠桃是否存在显性纯合致死现象 即hh个体无法存活 研究小组设计了以下遗传实验 请补充有关内容 实验方案 分析比较子代的表现型及比例 预期实验结果及结论 如果子代 则蟠桃存在显性纯合致死现象 如果子代 则蟠桃不存在显性纯合致死现象 解析 1 乙组杂交亲本均为乔化 杂交后代出现了矮化 可判断乔化为显性性状 2 把两对性状分别统计 乔化 矮化 乔化 矮化 1 1 推知亲本的基因型为dd dd 蟠桃 圆桃 蟠桃 圆桃 1 1 推知亲本基因型为hh hh 由 可知亲本基因型为ddhh ddhh 3 如果两对相对性状的遗传符合自由组合定律 测交后代应有四种表现型 比例为1 1 1 1 4 若存在显性纯合致死 hh死亡 现象 则蟠桃 圆桃 2 1 若不存在显性纯合致死 hh存活 现象 则蟠桃 圆桃 3 1 本题考查遗传的基本规律 难度较小 属于考纲理解层次 解题关键在于把两对性状分开分析 答案 1 乙乔化 2 ddhhddhh 3 41 1 1 1 4 蟠桃 hh 自交 蟠桃与蟠桃杂交 表现型为蟠桃和圆桃 比例为2 1 表现型为蟠桃和圆桃 比例为3 1 例1利用苏云金杆菌的抗虫基因培育的抗虫棉是否成功 最好检测 a 是否有抗生素产生b 是否有目的基因表达c 是否有抗虫的性状出现d 是否能分离到目的基因 对应学生用书120页 解析本题易错选b选项 本题问的是转基因抗虫棉培育是否成功 而考生在审题时常把它当成基因工程操作步骤的第四步 目的基因的检测和表达来回答 要检验导入了苏云金杆菌抗虫基因的棉花植株是否培育成功 需要做抗虫的接种实验 以确定棉花是否有抗虫的性状出现 如果有抗虫的性状出现 则说明抗虫棉培育成功了 答案c 例2 2010 黄山一检 2009年春节联欢晚会上 航天英雄们手捧经过太空育种的太空花 给全国人民拜年 下列相关叙述正确的是 a 培育太空花依据的基本原理是基因重组b 太空育种一定会出现人类需要的新品种c 太空花的性状是可以遗传的d 可以从太空花的紫色花瓣中提取紫色蛋白用作染料错因分析对dna连接酶的作用部位和作用特点不清易错选b 解析太空育种的基本原理是基因突变 基因突变属于可遗传的变异 基因突变的频率低且是不定向的 故不一定会出现我们需要的新品种 花瓣的紫色是由于液泡中含有花青素 而不是含有紫色蛋白 故不能从太空花的紫色花瓣中提取紫色蛋白用作染料 答案c 典例1 2010 浙江理综 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考查角度基因工程的工具及其应用 对应学生用书120页 解析限制性核酸内切酶用于提取目的基因和切割载体 烟草花叶病毒的遗传物质是rna 不能用限制性核酸内切酶切割 a项错误 dna连接酶可以连接具有相同黏性末端的目的基因和载体 b项正确 受体细胞可以是受精卵和体细胞 也可以是去除细胞壁的原生质体 c项正确 目的基因为抗除草剂基因 所以未成功导入目的基因的细胞不具有抗除草剂的能力 筛选时应该用含除草剂的培养基筛选转基因细胞 d项正确 答案a点评本题以培育转基因烟草为载体全面考查综合分析基因工程相关内容的能力 难度适中 得分的关键是清楚限制性核酸内切酶是用于dna的切割 典例2 2010 安徽理综 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1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 请你利用该纯合体作为一个亲本 再从诱变1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 考查角度育种结合 解析 1 由诱变当代自交 诱变1代发生性状分离可确定棕色为显性性状 低酚是隐性性状 2 由诱变当代棕色 高酚自交结果 颜色发生性状分离 高酚稳定遗传 可确定棕色高酚植株的基因型为aabb 同理可确定白色高酚植株的基因型为aabb 3 诱变1代中棕色高酚植株有纯合aabb和杂合的aabb 自交不发生性状分离的为纯合体aabb 要培育棕色低酚的纯合植株aabb 需用aabb植株与诱变1代的白色低酚aabb植株杂交 因要求尽快选育则需用可明显缩短育种年限的单倍体育种方法育种 答案 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 表现为棕色 低酚 aabb 性状的植株即为所要选育的新品种 点评本题主要考查遗传定律及育种方法的应用 题目难度适中 考查了学生对知识综合运用的能力 掌握由育种目的选用合适的育种方法及遗传图解的书写要求是解答本题的关键 1 2010 广州模拟 两个亲本的基因型分别为aabb和aabb 这两对基因按自由组合定律遗传 要培育出基因型为aabb的新品种 最简捷的方法是 a 人工诱变育种b 细胞工程育种c 单倍体育种d 杂交育种答案 d 对应学生用书121页 2 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解析 物理因素如射线可以提高基因的突变率 杂交育种的原理是基因重组 并没有形成新的基因 三倍体是指由受精卵发育而来 体细胞中含有三个染色体组的个体 如三倍体无子西瓜 诱变育种的原理是基因突变 而基因突变是不定向的 答案 a 3 2009 海南高考 填空回答下列问题 1 水稻杂交育种是通过品种间杂交 创造新变异类型而选育新品种的方法 其特点是将两个纯合亲本的 通过杂交集中在一起 再经过选择和培育获得新品种 2 若这两个杂交亲本各具有期望的优点 则杂交后 f1自交能产生多种非亲本类型 其原因是f1在 形成配子过程中 位于 基因通过自由组合 或者位于 基因通过非姐妹染色单体交换进行重新组合 3 假设杂交涉及到n对相对性状 每对相对性状各受一对等位基因控制 彼此间各自独立遗传 在完全显性的情况下 从理论上讲 f2表现型共有 种 其中纯合基因型共有 种 杂合基因型共有 种 4 从f2代起 一般还要进行多代自交和选择 自交的目的是 选择的作用是 解析 1 杂交育种的过程 根据育种目的选定亲本杂交得到f1代 f1代自交得f2 在f2中出现性状分离 从中选择所需性状 2 杂交育种遵循的原理是基因重组 基因的自由组合定律 基因重组有两种类型 一种类型是发生在减数第一次分裂前期 同源染色体非姐妹染色单体的交叉互换 另一种类型是发生在减数第一次分裂后期 非同源染色体上非等位基因自由组合 3 具有n对独立遗传的相对性状的纯合亲本杂交 理论上f2表现型有2n 基因型有3n种 其中纯合基因型有2n种 杂合基因型有3n 2n种 4 杂交育种最终目的是获得稳定遗传的纯合子 答案 1 优良性状 或优良基因 2 减数分裂非同源染色体上的非等位同源染色体上的非等位 3 2n2n3n 2n 4 获得基因型纯合的个体保留所需的类型 不同育种方法的选择育种的根本目的是培育具有优良性状 抗逆性好