高三生物一轮复习学案1：第23讲 从杂交育种到基因工程

第23讲从杂交育种到基因工程

整体感知

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原理

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点

缺成果与前景

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本章考点列举如下

内容考向展望

1.杂交育种与诱变育种的原理及应1.杂交育种、诱变育种、多倍体育

杂交育种与诱

用；种、基因工程育种等各种育种方式

变育种

2.几种育种方式的比较的原理、过程、优缺点的分类与比

1.基因工程的基本工具及操作的基较

基因工程及其

本步骤：2.基因工程的简单应用，转基因生

应用

2.基因工程的应用：物与转基因食品的安全问题

身考命题趋物1:

1.从考查内容上：常以某一作物育种为背景，综合考查诱变育种、杂交育种、单倍体

和多倍体育种及基因工程育种的区别与联系。其中联系太空育种等是大型综合题的素材，也

是高考的命题趋向。这些考题侧重考查学生识记能力，在有关情境中的识别能力和生物科学

思维能力。

2.从考查形式匕涉及本专题的题型有选择题和非选择题，而有关杂交育种、诱变育种

和基因工程育种等方面的知识常以实验图解形式出现。

3.从命题趋势匕变异的来源及其在育种上的应用是高考的重点内容之一。育种是遗传

学研究的重要应用之一，对生声实践具有非常重要的价值，也是近年来我国最高科学奖获奖

的重要领域，因此在高考中频频出现。

知识精讲

基础梳理

一•杂交育种

L概念：是将两个或多个品种的优良性状通过交配集中一起，再经过选择和培行，获得

新品种的方法。

2.原理：基因重组。通过基因重组产生新的基因型，从而产生新的优良性状。

3.优点：可以将两个或多个优良性状集中在一起。

4.缺点：不会产生新基因，且杂交后代会出现性状分离，育种过程缓慢，过程复杂。

5.举例：

5.1植物杂交育种

①让纯种亲本杂交得R：②让F,自交得F”③选择F?中具有优良性状的个体连续自交

直到不再出现性状分离。

说明：（1）如果该植物靠尢性繁殖产生后代那么只要得到具有优良性状的个体F|即“J。

纯种和杂种不影响后代性状的表达。（2）如果该植物是靠有性生殖产生后代，那么必须选ff

出优良性状的纯种，以免后代发生性状分离。（3）如果优良性状是隐性性状，则只需要在

F2选育出优良性状即可。

5.2动物杂交育种

①让纯种亲本杂交得F,：②让F,中雌雄个体交配得F2：③选择F?中具有优良性状的个

体与异性隐性纯合子测交，以检测其基因型，不发生性状分离者即为所需品种。

二.诱变育种

1.概念：指利用物理或化学因素来处理生物，使生物产生基因突变，利用这些变异育

成新品种的方法.

2.诱变原理：基因突变

3.诱变因素：

（1）物理：X射线，紫外线，Y射线等。

（2）化学：亚硝酸，硫酸二乙酯等。

4.优点：可以在较短时间内获得更多的优良性状.

5.缺点：因为基因突变具有不定向性且有利的突变很少，所以诱变育种具有一定盲目

性，所以利用理化因素提高生物突变率，且需要处理大量的生物材料，再进行选择培育.

特别关注：（1）杂交育种与杂种优势的区别：

①杂交育种是通过有性生殖，使不同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0

②杂种优势是指基因型不同的个体杂交产生的杂交一代，在适应能力上优于两个亲本的

现象。

（2）各种育种的适用范围：

①杂交育种只应用于进行有性生殖的植物和动物，而诱变苜种不仅能应用于有性生殖的

植物，也可应用于无性生殖度微生物.

②单倍体育种主要用于进行有性生殖的植物.

拓展资料：八倍体小黑麦的培育

普通小麦是六倍体（AABBDD）,体细胞中含有42条染色体，属于小麦属；黑麦是二倍体

（RR）,体细胞中含有14条染色体，属于黑麦属。两个不同的属的物种一般是难以杂交的，

但也有极少数的普通小麦品种含有可杂交基因，能接受黑麦的花粉。杂交后的子一代含有四

个染色体组（ABDR）,不可育，必须用人工方法进行染色体加倍才能产生后代，染色体加倍

后的个体细胞中含有八个染色体组（AABBDDRR）,而这些染色体来自不同属的物种，所以称

它为异源八倍体小黑麦.

三.基因工程及其应用

L概念：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。

分解思想认识基因工程的概念（详见下表）:

基因工程别名基因拼接技术或DNA重组技术

操作环境生物体外

操作对象基因

操作水平DNA分子水平

基本过程剪切、拼接、导入、表达

结果定向改造刍物的遗传性状，获得人类需要的基因产物

2.原理：基因重组

3.工具：

A.基因的“剪刀”——限制性内切酶

①分布：主要在微生物中。

②作用及特点：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。

特点：特异性，即一种限制酶只能识别一种特定的核仃酸序列，切割特定切点。

③结果：产生黏性未端（碱基互补配对）。

④实例（右图）：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。

⑤切割结果：产生两个带有黏性末端的DNA片段。

（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：两个相同的黏性未端的连接，形成羽组DNA。

C.基因的“运载工具”一运载体

①作用：a.作为运载工具，将目的基因送到宿主细胞中去：

b.用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。

②具备的条件：a、能在宿主细胞内复制并稳定地保存。

b、具有多个限制酶切点。

c、有某些标记基因。

③种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。

④质粒的特点：质粒是基因工程中最常用的运载体。

拓展资料：基因工程的“运载工具”

在基因操作过程中使用运载体有两个目的：一是用它作为运载工具，将目的基因转移到

宿主细胞中去；二是利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量的复制（称为克隆）.现在所用

的运载体主要有两类：一类是细菌细胞质的质粒，它是一种相对分子质鳍较小、独立于核区

DNA之外的环状DNA（一般有1〜200kb左右，kb为千碱基对），有的一个细菌中有一个，有

的一个细菌中有多个。质粒能通过细菌间的接合由一个细菌向另一个细菌转移，可以独立复

制，也可整合到细菌核区DNA中，随着核区DNA的复制而复制.另一类运载体是噬菌体或某

些病毒等.

在基因工程中，常用人工构建的质粒作为载体。人工构建的质粒可以集多种有用的特征

于一体，如含多种单一酶切位点、抗生素耐药性等。常用的人工质粒运载体有pBR322、

pSClOKpBR322含有抗四环素基因（Ter）和抗氨苇青霉素基因（Apr）,并含有5种内切酶的单

一切点。如果将DNA片段插入EcoRi（内切酶〉切点，不会影响两个抗生素基因的表达。

但是如果将DNA片段插入到HindIII、BamHI或SalI切点，就会使抗四环素基因失活。

这时，含有DNA插入片段的pBR322将使宿主细菌抗氨茉青霉素，但对四环素敏感。没有

DNA插入片段的pBR322会使宿主细菌既抗氨苇青霉素又抗四环素，而没有pBR322质粒

的细菌将对氨苇吉密素和四环素都敏感.PSC101与PBR322相似，只是没有抗氮苇吉甫素

基因和PstI切点。质粒运载体的最大插入片段约为lOkbo

4.基因操作的基本步骤：

①提取目的基因：人们所需要的特定基因，如人的胰岛素基因、抗虫基因、抗病基因、

干扰素基因等

②目的基因与运载体结合（以质粒为运载体）：用同一种限制酶分别切割目的基因和质

粒DNA（运载体），使其产生相同的黏性末端，将切割下的目的基因与切割后的质粒混合，

并加入适量的DNA连接酶，逆之形成重组DNA分子（重组质粒）

③将目的基因导入受体细胞常用的受体细胞：大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵

母菌、动植物细胞

④目的基因检测与表达

A.检测方法如：质粒中苟抗菌素抗性基因的大肠杆菌细胞放入到相应的抗菌素中，如

果正常生长，说明细胞中含有•重组质粒.

B.表达；受体细胞表现出特定性状，说明目的基因完成了表达过程.如；抗虫棉基因

导入棉细胞后，棉铃虫食用棉的叶片时被杀死；胰岛素基因导入大肠杆菌后能合成出胰岛素

等。

特别关注:

①上述四个步骤中只有笫3步将目的基因导入受体细胞不涉及碱基互补酉歌寸原则。

②目的基因必须与运载体结合后才能导入受体细胞，才能稳定的保存，并进行复制和表

达，不能单独进入受体细胞.

③受体细胞常用微生物的原因——繁殖快、代谢快、目的产物多。

④培育转基因动物，受体细胞一般选用受精卵。

⑤培育转基因植物，受体细胞可选用受精卵或体细胞。若受体细胞是体细胞，再将含目

的基因的体细胞进行组获培养，即可获得转基因植株.

⑥目的基因的检测是利相质粒中的标记基因，如大肠杆菌质粒中含抗青霉素基因.把某

种生物放入带有青霉素的培养基中培养。若有抗性，说明导入成功；若无抗性，说明导入失

败.

⑦重组DNA分子进入受体细胞后，受体细胞必须表现出特定的性状，才能说明目的基因

完成了表达过程,例如检验抗虫棉的抗虫性，可让棉铃虫食用棉花的叶片，食用后棉铃虫中

毒死亡，则说明抗电基因在棉株中得到了表

5.转基因生物和转基因食品的优缺点

（1）.优点：

第一.解决粮食短缺问题；

第二.减少农药使用，从而减少环境污染；

第三.节省生产成本，降低粮食售价；

第四.增加食物营养，提高附加价值；

第五.增加食物种类，提尸食物品质：

第六.促进生产效率，带动相关产业发展。

（2）.缺点：

第一.可能产生新毒素和新过敏原：

第二.可能产生抗除草剂的杂草：

第三.可能使疾病的散播跨越物种障碍：

第四.可能会损害农作物的生物多样性：

第五.可能干扰生态系统的稳定性。

拓展资料：基因治疗的过程（以镶刀形细胞贫血症的治疗为例）

步骤过程

获取正常的血红蛋白

用限制性核酸内切随从人的DNA分子中切取血红蛋白基因

基因

用同一•种限制性核酸内切施在载体DNA上切开一个切口，用

形成重组载体DNA连接能将正常血红蛋白基因连接在载体DNA上，形成重

空载体

重组载体的转化与筛将携带正常血红蛋白基因的重组或体导入患者的造血干细胞

选中，并将重组载体插入到染色体。用选择培养基筛选出含重组

质粒的造血干细胞。

将含正常血红蛋白基将携带止常血红蛋白基因的造血干细胞输入患者骨确中，此造

因的造血干细胞回输血干细胞产生含正常血红蛋白的红细胞，以根治镰刀形细胞贫

给患者骨髓血症

课堂检测：

1.下列有关基因工程中限制性内切酶的描述，错误的是()

A.一种限制性内切两只能识别一种特定的脱氧核甘酸序列

B.限制性内切施的活性受温度影响

C.限制性内切的能识别和切割RNA

D.限制性内切施可从原核生物中提取

2.质粒是基因工程中最常用的运载体，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

3.芥酸会降低菜籽油的品质，油菜由两对独立遗传的等位基因(A和a,B和b)控制菜籽的

芥酸含量。下图是利用两种中芥酸植株(AAbb和aaBB)通过单倍体育种法获得低芥酸油菜新

品种(AABB)的过程。下列叙述错误的是()

AAbb

种毛|耳植株|蜡商筛选

x麦膏|IXBB

aaBB|

A.FI植株产生花粉时会发生基因重组

B.①过程体现了生.殖细胞的全能性

C.②过程中常用秋水仙素通过抑制着丝点断裂来获取纯合植株

D.②过程后获取纯合植株中有3/4为非低芥酸植株

4.现有高秆不抗病(Bbcc)和矮秆抗病(bbCc)两作物品种，为了达到长期培育高秆抗病(BbCc)

杂交种的目的。下列有关快速育种方案的叙述中，正确的是()

A.每年让高秆不抗病(Bbcc)和矮秆抗病(bbCc)品种杂交就可以达到目的

B.利用诱变育种技术可以达到快速育种的目的

C.制备纯合的亲本对长期培育杂交种是必要的

D.只要使用单倍体育种技术就能实现快速育种的目的

5.人们试图利用基因，程的方法，用乙种生物生产甲种生物的一种蛋白侦。生产流程是:

甲生物的蛋白质一mRNA旦目的基因一9一与质粒DNA重组导入乙细胞—纥获

得甲生物的蛋白质，下列说法正确的是（）

A.①过程需要的命是逆转录胸，原料是A、U、G、C

B.②要用限制酶切断质粒DNA,再用DNA