基因工程与育种

1、课前基础知识背诵课前基础知识背诵 v杂交育种的定义杂交育种的定义 v基因工程的定义和工具基因工程的定义和工具 v限制酶的作用特点限制酶的作用特点 v基因工程操作的基本步骤基因工程操作的基本步骤 基因工程育种基因工程育种 2、原理： 3、操作水平： 4、结果：按照人们的意愿（目的性强）定向 地改造生物的遗传性状，获得人类 所需要的品种。 1、概念： (1)、基因工程的 大肠杆菌(EcoR I)的一种限制酶能识别 GAATTC序列，并在G和A之间切开。 限制酶 C T T A A G A A T T C G （一）基因工程的工具（一）基因工程的工具 被限制酶切开的DNA两条单链的切口， 带有几个伸

2、出的核苷酸，他们之间正好互 补配对，这样的切口叫黏性末端。 C T T A A GA A T T C G 限制酶限制酶 v作用特点：作用特点： v作用结果：作用结果： v作用部位：作用部位： 产生黏性末端 磷酸二酯键 (2)、基因工程的 DNA连接酶 其作用与限制酶相反，作用点相同。 C T T A A G A A T T C G vDNADNA连接酶与连接酶与DNADNA聚合酶一样吗？为什么？聚合酶一样吗？为什么？ 【高考警示钟高考警示钟】 容易混淆的容易混淆的DNADNA连接酶和连接酶和DNADNA聚合酶聚合酶 (1)DNA(1)DNA连接酶：在两个连接酶：在两个DNADNA片段之间形成磷

3、酸片段之间形成磷酸 二酯键。二酯键。 (2)DNA(2)DNA聚合酶：可将单个的脱氧核苷酸加到已聚合酶：可将单个的脱氧核苷酸加到已 有的脱氧核苷酸序列上，形成磷酸二酯键。有的脱氧核苷酸序列上，形成磷酸二酯键。 (3)(3)相同点：这两种酶都是蛋白质，可以形成相同点：这两种酶都是蛋白质，可以形成 两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。 3、基因的运载体 （1）条件 能在宿主细胞中复制并稳定地保存 具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接 具有标记基因，便于进行筛选 （2）常用的运载体 质粒、噬菌体和动、植物病毒等 主要借鉴细菌或病毒侵染细胞的方法。主要借鉴细菌或病毒侵染细

4、胞的方法。 1、提取目的基因 直接分离基因人工合成基因 2、目的基因与运载体结合 目的基因与运载体的结合过程，实际上是不同来源 的基因重组的过程。 （二）基因工程的步骤 3、目的基因导入受体细胞 4、目的基因的检测与鉴定 检测： 鉴定： 标记基因控制的性状是否出现。 目的基因控制的性状是否出现。 受体细胞必须表现出特定的性状，才能说明 目的基因完成了表达。若不能表达，要对目的基 因再进行修饰。 （1）常用细菌繁殖快、代谢快、代谢产物多 （2）转基因动物 （3）转基因植物 有关基因工程的相关提醒有关基因工程的相关提醒 (1)(1)限制酶在第一步和第二步操作中都用到，且要求限制酶在第一步和第二步操

5、作中都用到，且要求 同一种酶，目的是产生相同的黏性末端；第二步中两同一种酶，目的是产生相同的黏性末端；第二步中两 种工具酶都用到。种工具酶都用到。 (2)(2)质粒是最常用的运载体，不要把质粒和运载体等质粒是最常用的运载体，不要把质粒和运载体等 同，除此之处，噬菌体和动植物病毒也可作为运载体。同，除此之处，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运载体的化学本质为DNADNA，其基本单位为脱氧核苷酸。，其基本单位为脱氧核苷酸。 (3)(3)目的基因表达的标志：通过翻译合成相应的蛋白目的基因表达的标志：通过翻译合成相应的蛋白 质。质。 (4)(4)通过基因工程培育的抗虫棉，只能抗虫

6、，不能抗通过基因工程培育的抗虫棉，只能抗虫，不能抗 病毒、细菌。病毒、细菌。 【典例训练典例训练1 1】20082008年诺贝尔化学奖授予了年诺贝尔化学奖授予了“发现和发现和 发展了水母绿色荧光蛋白发展了水母绿色荧光蛋白”的三位科学家。将绿色荧的三位科学家。将绿色荧 光蛋白基因的片段与目的基因连接起来组成一个融合光蛋白基因的片段与目的基因连接起来组成一个融合 基因，再将该融合基因转入真核生物细胞内，表达出基因，再将该融合基因转入真核生物细胞内，表达出 的蛋白质就会带有绿色荧光。绿色荧光蛋白在该研究的蛋白质就会带有绿色荧光。绿色荧光蛋白在该研究 中的主要作用是中的主要作用是( )( ) A A追

7、踪目的基因在细胞内的复制过程追踪目的基因在细胞内的复制过程 B B追踪目的基因插入到染色体上的位置追踪目的基因插入到染色体上的位置 C C追踪目的基因编码的蛋白质在细胞内的分布追踪目的基因编码的蛋白质在细胞内的分布 D D追踪目的基因编码的蛋白质的空间结构追踪目的基因编码的蛋白质的空间结构 【变式变式】下列有关基因工程的相关叙述中，正确的是下列有关基因工程的相关叙述中，正确的是 A.A.基因治疗就是去除生物体细胞中有缺陷的突变基因基因治疗就是去除生物体细胞中有缺陷的突变基因 B.B.运载体上抗性基因的存在有利于对目的基因是否表运载体上抗性基因的存在有利于对目的基因是否表 达进行检测达进行检测

8、C.C.在基因工程操作中，必须用同种限制性核酸内切酶在基因工程操作中，必须用同种限制性核酸内切酶 剪切目的基因和质粒剪切目的基因和质粒 D.D.转基因技术造成的变异，实质上相当于人为的基因转基因技术造成的变异，实质上相当于人为的基因 重组，但却产生了定向变异重组，但却产生了定向变异 一般用同种限制性核酸内切酶剪切目的基因和质粒，一般用同种限制性核酸内切酶剪切目的基因和质粒， 但也有两种不同的限制酶产生相同的黏性末端，如但也有两种不同的限制酶产生相同的黏性末端，如 GATTCG GATTCG 和和ATTCATTC。 D D 基因重组与基因工程间的关系基因重组与基因工程间的关系 几种遗传育种的方法

9、比较几种遗传育种的方法比较 基因基因 重组重组 杂交杂交 自交自交 选种选种 自交自交 使不同个使不同个 体优良性状体优良性状 集中在一个集中在一个 个体上个体上; ; 操作简便操作简便 育种时间育种时间 长长; ; 局限于亲局限于亲 缘关系较近缘关系较近 的个体的个体 矮秆矮秆 抗病抗病 小麦小麦 基因基因 突变突变 染色染色 体变体变 异异 辐射、辐射、 激光、激光、 空间诱空间诱 变等变等 花药离花药离 体培体培 养养, ,用用 秋水仙秋水仙 素处理素处理 提高变异频提高变异频 率率, ,加速育加速育 种进程种进程, ,大大 幅度改良性幅度改良性 状状 明显缩短明显缩短 育种年限育种年限

10、; ; 子代均为子代均为 纯合子纯合子 有很大盲目有很大盲目 性性, ,有利变有利变 异少异少, ,需大需大 量处理实验量处理实验 材料材料 青霉素青霉素 高产菌高产菌 株株 单倍体单倍体 育种获育种获 得矮秆得矮秆 抗病小抗病小 麦麦 技术复杂技术复杂, , 需与杂交需与杂交 育种配合育种配合 染色染色 体变体变 异异 基因基因 重组重组 用秋水仙用秋水仙 素处理萌素处理萌 发的种子发的种子 或幼苗或幼苗 将一种生物将一种生物 的特定基因的特定基因 转移到另一转移到另一 种生物细胞种生物细胞 中中 器官大器官大, ,提提 高营养物高营养物 质含量质含量 打破物种界打破物种界 限限, ,定向改

11、定向改 造生物的遗造生物的遗 传性状传性状 只适用于只适用于 植物植物, ,发发 育延迟育延迟, , 结实率低结实率低 三倍体三倍体 无子西无子西 瓜瓜 转基因转基因 抗虫棉抗虫棉 的培育的培育 技术复杂技术复杂, , 生态安全生态安全 问题较多问题较多 【技巧点拨台技巧点拨台】 根据育种目的选择育种方式根据育种目的选择育种方式 (1)(1)若要培育隐性性状个体，可用自交或杂交，只若要培育隐性性状个体，可用自交或杂交，只 要出现该性状即可。要出现该性状即可。 (2)(2)有些植物如小麦、水稻等，杂交实验较难操作，有些植物如小麦、水稻等，杂交实验较难操作， 其最简便的方法是自交。其最简便的方法是

12、自交。 (3)(3)若要快速获得纯种，可用单倍体育种方法。若要快速获得纯种，可用单倍体育种方法。 (4)(4)若要提高营养物质含量，可用多倍体育种方法。若要提高营养物质含量，可用多倍体育种方法。 (5)(5)若要培育原先没有的性状，可用诱变育种。若要培育原先没有的性状，可用诱变育种。 (6)(6)若培育植物为营养繁殖，如土豆、地瓜等，则若培育植物为营养繁殖，如土豆、地瓜等，则 只要出现所需性状即可，不需要培育出纯种。只要出现所需性状即可，不需要培育出纯种。 【典例训练典例训练2 2】下列有关育种说法正确的是下列有关育种说法正确的是( )( ) A.A.用杂交的方法进行育种，用杂交的方法进行育种

13、，F F1 1自交后代有可能筛自交后代有可能筛 选出符合人类需要的优良品种选出符合人类需要的优良品种 B.B.用辐射的方法进行诱变育种，诱变后的植株一用辐射的方法进行诱变育种，诱变后的植株一 定比诱变前的植株具备更多的优良性状定比诱变前的植株具备更多的优良性状 C.C.用基因型为用基因型为DdTtDdTt的植株进行单倍体育种，所育的植株进行单倍体育种，所育 的种自交后代约有的种自交后代约有1/41/4为纯合子为纯合子 D.D.用基因型为用基因型为DdTtDdTt的植株进行多倍体育种，所育的植株进行多倍体育种，所育 的种和原品种杂交一定能产生可育后代的种和原品种杂交一定能产生可育后代 A A 【

14、变式变式】某植物的基因型为某植物的基因型为AaBBAaBB，通过下列技术可以分，通过下列技术可以分 别将它转变为以下基因型的植物：别将它转变为以下基因型的植物： AABB AABB aBaB AaBBC AaBBC AAaaBBBBAAaaBBBB 则以下排列正确的是则以下排列正确的是( )( ) A.A.诱变育种、转基因技术、花药离体培养、细胞融合诱变育种、转基因技术、花药离体培养、细胞融合 B.B.杂交育种、花药离体培养、转基因技术、多倍体育种杂交育种、花药离体培养、转基因技术、多倍体育种 C.C.花药离体培养、诱变育种、多倍体育种、转基因技术花药离体培养、诱变育种、多倍体育种、转基因技术

15、 D.D.多倍体育种、花药离体培养、诱变育种、转基因技术多倍体育种、花药离体培养、诱变育种、转基因技术 B B 1.1.与杂交育种、单倍体育种、多倍体育种和基因与杂交育种、单倍体育种、多倍体育种和基因 工程育种相比，尽管人工诱变育种具有很大的盲工程育种相比，尽管人工诱变育种具有很大的盲 目性，但是该育种方法的独特之处是目性，但是该育种方法的独特之处是( )( ) A.A.可以将不同品种的优良性状集中到一个品种上可以将不同品种的优良性状集中到一个品种上 B.B.育种周期短，加快育种的进程育种周期短，加快育种的进程 C.C.改变基因结构，创造前所未有的性状类型改变基因结构，创造前所未有的性状类型

16、D.D.能够明显缩短育种年限，后代性状稳定快能够明显缩短育种年限，后代性状稳定快 2.2.育种专家用高秆抗锈病水稻与矮秆不抗锈病水育种专家用高秆抗锈病水稻与矮秆不抗锈病水 稻杂交，培育出了矮秆抗锈病水稻，与这种育种稻杂交，培育出了矮秆抗锈病水稻，与这种育种 方式原理不相同的是方式原理不相同的是( )( ) A.A.基因工程基因工程 B.B.肺炎双球菌转化肺炎双球菌转化 C.C.三倍体无子西瓜的培育三倍体无子西瓜的培育 D.D.减数第一次分裂后期非同源染色体的自由组合减数第一次分裂后期非同源染色体的自由组合 3.3.下列有关育种的叙述中，错误的是下列有关育种的叙述中，错误的是( )( ) A.A

17、.用于大田生产的优良品种不一定是纯合子用于大田生产的优良品种不一定是纯合子 B.B.通过植物组织培养技术培育脱毒苗，筛选培育通过植物组织培养技术培育脱毒苗，筛选培育 抗病毒新品种抗病毒新品种 C.C.杂交育种可用于家畜、家禽的育种杂交育种可用于家畜、家禽的育种 D.D.为了避免对三倍体无子西瓜年年制种，可利用为了避免对三倍体无子西瓜年年制种，可利用 植物组织培养快速繁殖植物组织培养快速繁殖 4.4.用纯种的高秆（用纯种的高秆（D D）抗锈病（）抗锈病（T T）小麦与矮秆（）小麦与矮秆（d d）易染）易染 锈病（锈病（t t）小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法如下，）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（下列有关此育种方法的叙述中，正确的是（ ） 高秆抗锈病高秆抗锈病矮秆易染锈病矮秆易染锈病 F F1 1 雄配子 雄配子 幼苗幼苗 选出符合生产要求的品种选出符合生产要求的品种 A.A.过程的作用原理为染色体变异过程的作用原理为染色体变异 B.B.过程必须经过受精作用过程必须经过受精作用 C.C.过程必须使用生长素处理幼苗过程必须使用生长素处理幼苗 D.D.此育种方法可选出符合生产要求的品种占此育种方法可选出符合生产要求的品种占1/41/4 5.5.下列关于基因工程的叙述，不正确的是下列关于基因工程的叙述，不正