2012届高考生物二轮总复习专题导练(江苏专版)课件：专题9 从杂交育种到基因工程.ppt

专题九从杂交育种到基因工程,(2011年江苏卷)请回答基因工程方面的有关问题：(1)利用PCR技术扩增目的基因，其原理与细胞内DNA复制类似(如下图所示),图中引物为单链DNA片段，它是子链合成延伸的基础。从理论上推测，第四轮循环产物中含有引物A的DNA片段所占比例为。,15/16,在第轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段。(2)设计引物是PCR技术关键步骤之一。某同学设计的两组引物(只标注了部分碱基序列)都不合理(如下图)，请分别说明理由。,三,第1组：；第2组：。,引物和引物局部发生碱基互补配对而失效,引物自身折叠后会出现局部碱基互补配对而失效,(3)PCR反应体系中含有热稳定DNA聚合酶，下面的表达式不能正确反映DNA聚合酶的功能，这是因为。,DNA聚合酶只能将单个脱氧核苷酸连续结合到双链DNA片段的引物链上,(4)用限制酶EcoR、Mbo单独或联合切割同一种质粒，得到DNA片段长度如下图(1kb即1000个碱基对)，请在指定位置画出质粒上EcoR、Mbo的切割位点。,【解析】(1)由图示PCR扩增DNA图示可知，在第二轮循环结束时，产物DNA中首次出现含引物A的子链DNA，且比例为3/4，第三轮中含引物A的DNA片段所占比例为7/8，即所有DNA片段中，只有一个片段不含引物A，故推测在第四轮中，含引物A的DNA片段的比例为15/16。,【解析】(2)第一组两引物有部分碱基对应互补配对，可能在扩增时失效；第二组引物可能自身首尾互补配对而失效。(3)DNA聚合酶的作用是把游离的脱氧核苷酸连接到引物DNA的3端，形成磷酸二酯键。(4)由题中图示即可得出答案。,2.(2011年安徽卷)家蚕细胞具有高效表达外源基因的能力。将人干扰素基因导入家蚕细胞并大规模培养，可以提取干扰素用于制药。(1)进行转基因操作前，需用酶短时处理幼蚕组织，以便获得单个细胞。(2)为使干扰素基因在家蚕细胞中高效表达，需要把来自cDNA文库的干扰素基因片段正确插入表达载体的和之间。,胰蛋白(或胶原蛋白),启动子,终止子,(3)采用PCR技术可验证干扰素基因是否已经导入家蚕细胞。该PCR反应体系的主要成分应包含：扩增缓冲液(含Mg2+)、水、4种脱氧核糖核苷酸、模板DNA、和。(4)利用生物反应器培养家蚕细胞时，贴壁生长的细胞会产生接触抑制。通常将多孔的中空薄壁小玻璃珠放入反应器中，这样可以，增加培养的细胞数量，也有利于空气交换。,对干扰素基因特异的DNA引物对,TaqDNA聚合酶,扩大细胞贴壁生长的附着面积,【解析】(1)将动物组织利用胰蛋白酶处理可获得单个细胞。(2)基因表达载体上目的基因的首端要有启动子，尾端要有终止子。(3)PCR反应体系的主要成分包括：扩增缓冲液、水、4种脱氧核苷酸、模板DNA、对干扰素基因特异的引物对、TaqDNA聚合酶。(4)此种做法还可扩大细胞贴壁生长的附着面积。,3.(2010年江苏卷)下列关于转基因植物的叙述。正确的是()A转入油菜的抗除草剂基因，可能通过花粉传入环境中B转抗虫基因的植物，不会导致昆虫群体抗性基因频率增加C动物的生长激素基因转入植物后不能表达D如转基因植物的外源基因来源于自然界，则不存在安全性问题,【解析】由于植物与害虫间是相互选择的，转抗虫基因植物可使昆虫群体抗性基因频率增加。动物生长激素基因转入植物后也能表达。转基因生物的安全性问题，要通过验证才能得到证实。,A,考点1几种育种方法的比较,生产实践中，要根据具体的育种要求选择适合的育种方法。(1)将两个亲本的两个不同优良性状集中于同一种生物体上，可利用杂交育种、单倍体育种，如果要快速育种，则选择单倍体育种。(2)要大幅度改良某一性状，出现前所未有的性状，则选择诱变育种。(3)要提高营养物质的含量，可运用多倍体育种。(4)要定向改变生物的某一性状，选择基因工程育种。,2.基因突变对性状的影响突变间接引起密码子改变，最终表现为蛋白质功能改变，影响生物性状。由于密码子的简并性、隐形突变等情况也可能不改变生物的性状。3基因突变对子代的影响若基因突变发生在有丝分裂过程中，则一般不遗传，但有些植物可以通过无性生殖将突变的基因传递给后代。如果发生在减数分裂过程中，则可以通过配子传递给后代。,【例1】为了快速培育某种抗除草剂的水稻，育种工作者综合应用了多种育种方法，过程如下。请回答问题。(1)从对该种除草剂敏感的二倍体水稻植株上取花药离体培养，诱导成_幼苗。(2)用射线照射上述幼苗，目的是_；然后用该除草剂喷洒其幼叶，结果大部分叶片变黄，仅有个别幼叶的小片组织保持绿色，表明这部分组织具有_。,单倍体,诱发基因突变,抗该除草剂的能力,(3)取该部分绿色组织再进行组织培养，诱导植株再生后，用秋水仙素处理幼苗，使染色体_，获得纯合_，移栽到大田后，在苗期喷洒该除草剂鉴定其抗性。(4)对抗性的遗传基础做进一步研究，可以选用抗性植株与_杂交，如果_，表明抗性是隐性性状。F1自交，若F2的性状分离比为15(敏感)1(抗性)，初步推测_。,加倍,二倍体,(纯合)敏感型植株,F1都是敏感型,该抗性植株中有两个基因发生了突变,【解析】花药离体培养是获得单倍体的基本手段，射线、激光有诱发突变的能力。为了获得可育的植株，需用秋水仙素使染色体加倍，加倍获得的是纯合子。通过与敏感型植株杂交，子二代出现性状分离，分离比是151，可推知水稻的抗性是由两对等位基因控制的，符合自由组合定律，且只有两对基因都隐性时才表现为抗性，所以初步推测该抗性植株中有两个基因发生了突变。,【变式题1】(2009江苏卷)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GC对转换成AT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_。,显性、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。(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_。,基因突变频率,不定向性,结构和数目,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)自交后代出现性状分离的亲本性状为显性。(2)基因突变不影响染色体的结构和数目。(3)表现型优良的植株可能含有隐性突变基因，为确定该基因是否有害要先让其表达出来，所以可用自交的方法，也可以用单倍体育种的方法来让隐性基因表达出来。(4)同一植株的所有体细胞中都含相同的基因。,考点2基因工程的基本工具和操作程序,抓住基因工程的核心基因表达载体的构建，弄清构建基因表达载体的目的与各组成部分之间的关系。,【例2】(2009江苏卷)苏云金杆菌(Bt)能产生具有杀虫能力的毒素蛋白。下图是转Bt毒素蛋白基因植物的培育过程示意图(ampr为抗氨苄青霉素基因)，据图回答下列问题。,(1)将图中的DNA用Hind、BamH完全酶切后，反应管中有_种DNA片段。(2)图中表示Hind与BamH酶切、DNA连接酶连接的过程，此过程可获得_种重组质粒；如果换用Bst与BamH酶切，目的基因与质粒连接后可获得_种重组质粒。(3)目的基因插入质粒后，不能影响质粒的_。(4)图中的Ti质粒调控合成的vir蛋白，可以协助带有目的基因的TDNA导入植物细胞，并防止植物细胞中_对TDNA的降解。,4,2,1,复制,DNA水解酶,(5)已知转基因植物中毒素蛋白只结合某些昆虫肠上皮细胞表面的特异受体，使细胞膜穿孔，肠细胞裂解，昆虫死亡。而该毒素蛋白对人类的风险相对较小，原因是人类肠上皮细胞_。(6)生产上常将上述转基因作物与非转基因作物混合播种，其目的是降低害虫种群中的_基因频率的增长速率。,表面无相应的特异性受体,抗性,【解析】(1)图中的DNA有1个Hind酶切位点和2个BamH酶切位点，故用Hind酶、BamH酶完全酶切后，反应管中有4段DNA片段。(2)从图可知，用Hind、BamH酶切后有2种DNA片段有相应的黏性末端，可与质粒重组；而用Bst与BamH酶切后只有1种DNA片段有相应的黏性末端，可与质粒重组。,(3)质粒要能复制才能有更多的表达产物。(4)酶具有专一性，能降解TDNA的酶是DNA水解酶。(5)该毒素蛋白对人类风险小，是因为人类肠上皮细胞表面无感受该毒素蛋白的特异性受体。(6)转基因抗虫作物的栽培，对害虫是一种选择，纯种种植会使害虫的抗性基因频率快速增长。,【变式题2】(2010南京二模)下图表示利用基因工程培育抗虫棉过程，请据图回答下列有关问题：,(1)若限制酶的识别序列和切点是GATC，限制酶识别序列和切点是GGATCC，那么在过程中，应用限制酶_切割质粒，用限制酶_切割抗虫基因。(2)将通过过程得到的大肠杆菌涂布在含有_的培养基上，若能够生长说明已导入了普通质粒或重组质粒，反之则说明没有导入。,(和),四环素,(3)要确定抗虫基因导入后，是否能稳定遗传并表达，需进行检测和鉴定工作，则在个体水平上的鉴定过程可简述为：_。经筛选分析，该植株细胞中含有一个携带抗虫基因的DNA片段，因此可以把它看作是杂合子。理论上，该转基因植株自交产生的F1代中，仍具有抗虫特性的植株占总数的_。(4)过程所用的现代生物技术称为_，从遗传学角度来看，根细胞通过过程，能形成棉植株的根本原因是根细胞具有_。,让害虫吞食转基因棉花的叶片，观察害虫的存活情况，,以确定其是否具有抗虫性状,3/4,植物组织培养,发育成完整个体的全部遗传物质,【解析】(1)由图中目的基因片段两端的碱基序列可知，限制酶可以切割目的基因两端，限制酶能切右端，故用酶(和)切割都可以获得目的基因，质粒上的两个酶切位点分别在两个抗性基因上，用酶切割，两个抗性基因全被破坏，用酶切割保留一个四环素抗性基因。(2)由图可知，目的基因插入时氨苄青霉素抗性基因被破坏，标记基因只能是四环素抗性基因。,(3)根据分离定律，自交后有3/4的植株表现为抗虫特性。(4)由一个体细胞发育成一植株，需要利用植物组织培养技术，原理是植物细胞的全能性，根本原因是根细胞中有发育成完整个体的全部遗传物质。,考点3转基因生物的安全性,【例3】人们对种植转基因农作物的利弊有争论。正方认为种植转基因农作物对人类是有利的；反方认为种植转基因农作物是有潜在风险的。下列观点中支持正方的是()A转基因农作物会产生毒性蛋白或过敏蛋白B转基因农作物的扩散会威胁生物的多样性C推广种植抗虫棉可减少农药的使用D转基因生物可打破自然物种的原有界限，破坏生态系统的稳定性,【解析】减少农药的使用对人类有利。,C,【变式题3】在转基因生物或其产品研究过程中，必须遵循科学研究道德，其中不正确的是()A把重组DNA的转移限制在遗传上具有特定缺陷的生物上B对用大肠杆菌作为转基因受体的菌株，限定必须使用在42便会死去的菌株C对外源DNA要进行认真选择，避免产生对人体有害的或过敏的蛋白质D一旦发现转基因生物出现了安全性问题，要马上停止试验，并销毁重组生物,【解析】对用大肠杆菌作为转基因受体的菌株，限定必须使用在37便会死去的菌株，这样对人体不会造成危害。,B,考点4蛋白质工程,考点4蛋白质工程,【例4】(2010扬州期末)下图是蛋白质工程的示意图，有关叙述正确的是()A蛋白质工程流程的顺序是A、B、C、D、E、F、GBA、B过程是在细胞核内完成的，C过程是在细胞质内完成的CG过程的完成依赖于基因修饰或基