杂交育种与诱变育种基因工程及其应用.ppt

第,*,页,生物,单击此处编辑母版文本样式,（新课标通用版）,高考一轮总复习,体系概览,复习导引,1线索导引,以育种在生产中的应用为线索，将育种与基因工程有机结合，在系统分析各种育种方式区别的基础上，注意如何选择最佳育种方案以达到生产要求。,2重点关注,(1)育种方式的区别,利用表格比较各种育种方式的原理、过程、优点和缺点，全面、系统分析育种方式中的共同点和区别点。,(2)育种方式的应用,根据生产的实际需求，结合各种育种方式的优点，灵活、科学地安排实际过程，以满足现代农业生产的发展。,3链接社会,利用杂交育种、基因工程育种等方式，培育出具有优良生物性状的品种，大大提高经济效益、社会效益。,第1、2节,杂交育种与诱变育种、基因工程及其应用,知识排查,双基自测,1有两种柑橘，一种果实大但含糖量不高，另一种果实小但含糖量较高，如果想要培育出果实大且含糖量高的品种，比较简单有效的方法是(),A嫁接B人工诱变,C杂交育种 D组织培养,答案：,C,解析：,两个品种各具一种优良性状，要想使它们集中于一个个体上，据基因重组的原理，科学有效的方法是杂交育种；嫁接、组织培养属无性繁殖，能保持母本的一切性状，不能达到目的；人工诱变能产生新基因，产生新性状，但过程比较繁琐。,2两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,解析：,人工诱变，后代产生的变异具有不定向性；单倍体育种、细胞融合不能产生基因重组；杂交育种是获得新品种最简捷的方法。,3诱变育种与杂交育种的不同之处是(),能大幅度改良某些性状能形成新基因能形成新基因型一般对个体生存有利,A B,C D,答案：,A,解析：,诱变育种原理是基因突变，基因突变能产生新基因，出现前所未有的新性状；杂交育种原理是基因重组，基因重组是生物原有基因的重新组合，形成新基因型。,4基因工程技术也称为DNA重组技术，其实施必须具备的四个必要条件是(),A目的基因、限制酶、运载体、体细胞,B重组DNA、RNA聚合酶、内切酶、连接酶,C模板DNA、信使RNA、质粒、受体细胞,D工具酶、目的基因、运载体、受体细胞,答案：,D,解析：,基因工程必须用到限制酶、DNA连接酶等工具酶，需要将目的基因与运载体结合，并导入受体细胞。A项中缺少DNA连接酶，B项无运载体，且缺少目的基因、受体细胞，C项无目的基因、工具酶。,5下列有关质粒的叙述，正确的是(),A质粒是广泛存在于细菌细胞中的一种颗粒状细胞器,B质粒是细菌细胞中能自主复制的小型环状DNA分子,C质粒只有在侵入宿主细胞后才能在宿主细胞内复制,D细菌质粒的复制过程一定是在宿主细胞外独立进行的,答案：,B,解析：,解答该题应从如下两个方面入手分析：(1)质粒是细菌细胞中能自主复制的小型的环状DNA分子，但它不是细胞器；(2)质粒是一种重要的运载体，通常利用质粒与目的基因结合，形成重组质粒，而后导入细菌细胞。,6下列关于DNA连接酶的叙述，正确的是(),ADNA连接酶连接的是两条链碱基对之间的氢键,BDNA连接酶连接的是有黏性末端的两条链主链上的磷酸和脱氧核糖,CDNA连接酶连接的是有黏性末端的两条链主链上的磷酸和核糖,D同一种DNA连接酶可以切出不同的黏性末端,答案：,B,解析：,DNA连接酶是基因工程中连接目的基因与运载体DNA分子之间缝隙的工具，实际上连接主链上的脱氧核糖和磷酸之间的磷酸二酯键。,7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,答案：,C,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，原理是细胞的全能性，属于细胞工程育种。,考点突破,一、基因工程的操作工具,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：,Eco,RI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。,【典例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RNA,D限制性内切酶可从原核生物中提取,解析：,生物体内有能识别并切割特异性双链DNA序列的核酸内切酶，它是一种可以将外来的DNA切断的酶，即能够限制异源DNA的侵入并使之失去活力，但对自己的DNA却无损害作用，这样可以保护细胞原有的遗传信息。由于这种切割作用是在DNA分子内部进行的，故叫限制性内切酶(简称限制酶)。限制性内切酶只能识别和切割DNA，不能识别和切割RNA。,答案：,C,变式训练11 质粒是基因工程中最常用的运载体，下列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，存在于核(区)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,变式训练12 DNA连接酶的主要功能是(),A使DNA复制时母链与子链之间形成氢键,B使黏性末端碱基之间形成氢键,C将两条DNA末端之间的缝隙连接起来,D将碱基、脱氧核糖、磷酸之间的键连接起来,解析：,DNA连接酶催化DNA双链外侧磷酸和脱氧核糖之间形成磷酸二酯键，它与碱基之间的氢键无关。,答案：,C,二、基因工程操作的基本步骤,【典例2】糖尿病是一种常见病，且发病率逐年增加，以致西方发达国家把它列为第三号“杀手”。,(1)目前对糖尿病型的治疗，大多采用激素疗法，这种激素是(),A甲状腺激素B胰岛素,C胰高血糖素 D性激素,(2)这种治疗用的激素过去主要从动物(如猪、牛)中得到。自遗传工程(又称基因工程)发展起来以后，人们开始采用这种高新技术生产，其操作的基本过程如下图所示：,进行基因操作一般要经过的四个步骤是：,；,；,；,。,合成胰岛素的遗传信息传递过程是,。,图中的质粒存在于细菌细胞内，从其分子结构看，可确定它是一种,。,细菌丙进行分裂后，其中被拼接的质粒也由1个变成2个，2个变成4个质粒的这种增加方式在遗传学上称为,。目的基因通过活动(即表达)后，能使细菌产生治疗糖尿病的激素。这是因为基因具有控制,合成的功能。,利用基因工程还能生产哪些药物？,。,解析：,糖尿病型是由于胰岛B细胞受损，使体内胰岛素分泌过少而引起的，可用胰岛素治疗。胰岛素的基因工程生产已成现实，就是将人胰岛素基因导入受体细胞，通过发酵获得，但科学技术是双刃剑，利用不好会造成危害。,答案：,(1)B,(2)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,DNA复制蛋白质干扰素、白细胞介素、溶血栓剂、凝血因子等,变式训练21 在已知某小片段基因碱基序列的情况下，获得该基因的最佳方法是(),A用mRNA为模板逆转录合成DNA,B以4种脱氧核苷酸为原料人工合成,C将供体DNA片段转入受体细胞中，再进一步筛选,D由蛋白质的氨基酸序列推测mRNA,解析：,人工合成目的基因有两种方法：一是通过mRNA单链DNA双链DNA；二是根据蛋白质氨基酸序列mRNA序列推测出结构基因的核苷酸序列通过化学方法人工合成。在已知基因碱基序列的情况下，合成目的基因的最佳方法就是以4种脱氧核苷酸为原料，进行化学合成(第二种方法)。,答案：,B,变式训练22 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只要目的基因进入受体细胞就能实现表达,解析：,基因操作的工具酶是限制酶、连接酶，运载体是基因的运载工具，不是工具酶。每种限制酶都只能识别特定的核苷酸序列，而并非同一种核苷酸序列。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。选择受体细胞的重要条件就是能够快速繁殖。,答案：,C,三、几种育种方法的比较,名称,原理,方法,优点,缺点,应用,诱变育种,基因突变,物理：紫外线，X、射线，微重力，激光等处理，再筛选,化学：亚硝酸、硫酸二乙酯处理，再筛选,提高变异频率，加快育种进程，大幅度改良某些性状,盲目性大，有利变异少，工作量大，需要大量的供试材料,高产青霉菌,单倍体育种,染色体变异,先将花药离体培养，培养出单倍体植株,将单倍体幼苗经一定浓度的秋水仙素处理获得纯合子,从中选择优良植株,明显缩短育种年限，子代均为纯合子，加速育种进程,技术复杂,用纯种高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦快速培育矮秆抗病小麦,名称,原理,方法,优点,缺点,应用,多倍体育种,染色体变异,用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,操作简单，能较快获得所需品种,所获品种发育延迟，结实率低，一般只适用于植物,三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦,基因工程育种,基因重组,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,目的基因的检测与表达,筛选获得优良个体,目的性强，育种周期短；,克服了远缘杂交不亲和的障碍,技术复杂，安全性问题多，有可能引起生态危机,转基因,“,向日葵豆,”,、转基因抗虫棉,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交一代，在适应能力上优于两个亲本的现象。,【典例3】假设A、b代表玉米的优良基因，这两种基因是自由组合的。现有AABB、aabb两个品种，为培育出优良品种AAbb，可采用的方法如下图所示。,(1)由品种AABB、aabb经过过程培育出新品种的育种方法称为,。,若经过过程产生的子代总数为1552株，则其中基因型为AAbb的植株理论上有,株。基因型为Aabb的类型经过过程，子代中AAbb与aabb的数量比是,。,(2)过程常采用,由AaBb得到Ab个体。与“过程”的育种方法相比，“过程”育种的优势是,。,(3)过程在完成目的基因与运载体的结合时，必须用到的工具酶是,。与“过程”的育种方法相比，“过程”育种的优势是,。,思路点拨：,由图可以获得如下信息：经过基因发生了重组，推测可能发生了基因的自由组合，经过得到AAbb的纯合子，然后结合题干中两种基因是自由组合的，可以确定过程培育出新品种的育种方法。通过导入了新的基因，可以确定其育种方法是基因工程育种。,解析：,AABB、aabb经过过程培育出新品种的育种方式是杂交育种，经过过程产生的子代总数为1552株，其中基因型为AAbb的植株理论上占总数的1/16，共97株。过程为单倍体育种，常采用花药离体培养法由AaBb得到Ab个体。与杂交育种方法相比，单倍体育种可明显缩短育种年限。过程为基因工程育种，必须用到的工具酶有限制性核酸内切酶、DNA连接酶，与过程的诱变育种相比，基因工程育种的优势是能定向地改造生物的遗传性状。,答案：,(1)杂交育种9711,(2)花药离体培养法明显缩短了育种年限,(3)限制性核酸内切酶(限制酶)、DNA连接酶定向地改造生物的遗传性状,互动探究：,上述育种方法中哪些可以增加某一物种中原来没有的新基因？,提示：,诱变育种和基因工程育种。,变式训练31 育种的方法有杂交育种、单倍体育种、诱变育种、多倍体育种、基因工程育种等，下面对这五种育种的说法正确的是(),A涉及的原理有：基因突变、基因重组、染色体变异,B都不可能产生定向的可遗传变异,C都在细胞水平上进行操作,D都不能通过产生新基因从而产生新性状,解析：,杂交育种的原理是基因重组，单倍体育种的原理是染色体变异，诱变育种的原理是基因突变，多倍体育种的原理是染色体变异，基因工程育种的原理是基因重组。,答案：,A,变式训练32 下列各种育种措施中，能产生新基因的是(),A高秆抗锈病小麦和矮秆易染锈病小麦杂交获得矮秆抗锈病优良品种,B用秋水仙素诱导二倍体西瓜获得无子西瓜,C用X射线、紫外线处理青霉菌获得高产青霉菌株,D用离体花药培育小麦植株,解析：,A项属于杂交育种，原理是控制不同性状的基因重新组合；B项属于多倍体育种；C项属于诱变育种，原理是基因突变，基因突变能产生新的基因；D项属于单倍体育种。,答案：,C,