高考生物一轮复习第章-从杂交育种到基因工程.ppt

1诱变育种时突变的个体中有害个体多于诱变育种时突变的个体中有害个体多于 有利个体。有利个体。2诱变育种能产生前所未有的新基因，创诱变育种能产生前所未有的新基因，创 造变异新类型。造变异新类型。3杂交育种能将多个优良性状集中到同一杂交育种能将多个优良性状集中到同一生物个体上。生物个体上。4杂合子品种的种子只能种一年，需要年年制种。杂合子品种的种子只能种一年，需要年年制种。5一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点上切割DNA分子。分子。6DNA连接酶的作用是在连接酶的作用是在DNA片段之间的磷酸与脱氧核糖之片段之间的磷酸与脱氧核糖之间形成磷酸二酯键。间形成磷酸二酯键。7基因工程育种能定向改造生物性状。基因工程育种能定向改造生物性状。一、杂交育种与诱变育种一、杂交育种与诱变育种杂交育种杂交育种诱变育种诱变育种原理原理过程过程选择选择 的的亲本通过杂交获得亲本通过杂交获得F1，从中筛选获，从中筛选获得需要的类型得需要的类型利用射线和化合物等理化利用射线和化合物等理化因素诱导分裂的细胞发生因素诱导分裂的细胞发生 ，并选取需要的，并选取需要的类型类型应用应用 ，提高农，提高农作物单位面积产量；培育作物单位面积产量；培育优良家畜、家禽优良家畜、家禽主要用于主要用于基因重组基因重组基因突变基因突变具有不同优良性状具有不同优良性状F1连续自交连续自交基因突变基因突变改良作物品质改良作物品质农作物和微生物农作物和微生物 想一想想一想 诱变育种与杂交育种相比，最大的区别是什么？诱变育种与杂交育种相比，最大的区别是什么？提示：提示：二者最大的区别在于诱变育种能产生新基因，二者最大的区别在于诱变育种能产生新基因，从而创造出新性状。从而创造出新性状。二、基因工程及其应用二、基因工程及其应用1概念的理解概念的理解基因工程别名基因工程别名基因拼接技术或基因拼接技术或 技术技术操作环境操作环境生物体体外生物体体外操作对象操作对象操作水平操作水平DNA 水平水平基本过程基本过程剪切、拼接、导入、表达剪切、拼接、导入、表达结果结果 改造生物的遗传性状，获得人类需改造生物的遗传性状，获得人类需要的基因产物要的基因产物DNA重组重组基因基因分子分子定向定向 2基因操作的基本工具基因操作的基本工具 (1)基因的基因的“剪刀剪刀”简称限制酶简称限制酶 分布：主要在分布：主要在 。特性：一种限制酶只能识别一种特定的特性：一种限制酶只能识别一种特定的 ，并在并在 上切割上切割DNA分子。分子。(2)基因的基因的“针线针线”。作用：连接磷酸和脱氧核糖形成作用：连接磷酸和脱氧核糖形成 。(3)基因的运输工具基因的运输工具 。最常用的运载体是最常用的运载体是 ，还有噬菌体、动植物病毒等。，还有噬菌体、动植物病毒等。限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶微生物体内微生物体内核苷酸序列核苷酸序列特定的切点特定的切点DNA连接酶连接酶磷酸二酯键磷酸二酯键运载体运载体质粒质粒 3基因操作的基本步骤基因操作的基本步骤 获取目的基因获取目的基因目的基因与目的基因与 结合结合将目的基将目的基因导入因导入 目的基因的目的基因的 。想一想想一想 运载体和细胞膜上的载体相同吗？运载体和细胞膜上的载体相同吗？提示：提示：不同。不同。运载体是将外源基因导入受体细胞的运载体是将外源基因导入受体细胞的专门运输工具，常用的运载体有质粒、动植物病毒、噬菌专门运输工具，常用的运载体有质粒、动植物病毒、噬菌体等。体等。细胞膜上的载体是位于细胞膜上的载体蛋白质，细胞膜上的载体是位于细胞膜上的载体蛋白质，与控制物质进出细胞有关系。与控制物质进出细胞有关系。运载体运载体受体细胞受体细胞检测与表达检测与表达知识体系构建知识体系构建诱变育种诱变育种单倍体育种单倍体育种多倍体育种多倍体育种基因重组基因重组基因突变基因突变染色体变异染色体变异染色体变异染色体变异限制性内限制性内切酶切酶DNA连接酶目的基因获取连接酶目的基因获取目的基因与运载体目的基因与运载体结合结合目的基因导入受体细胞目的基因导入受体细胞目的基因检测与鉴定目的基因检测与鉴定几种生物育种方法比较几种生物育种方法比较1(2012天津高考天津高考)芥酸会降低菜籽油的品质。油菜有两对芥酸会降低菜籽油的品质。油菜有两对独立遗传的等位基因独立遗传的等位基因(H和和h，G和和g)控制菜籽的芥酸含量，控制菜籽的芥酸含量，下图是获得低芥酸油菜新品种下图是获得低芥酸油菜新品种(HHGG)的技术路线。已的技术路线。已知油菜单个花药由花药壁知油菜单个花药由花药壁(2n)及大量花粉及大量花粉(n)等组分组成，等组分组成，这些组分的细胞都具有全能性。这些组分的细胞都具有全能性。据图分析，下列叙述错误的是据图分析，下列叙述错误的是 ()A、两过程均需要植物激素来诱导细胞脱分化两过程均需要植物激素来诱导细胞脱分化B与与过程相比，过程相比，过程可能会产生二倍体再生植株过程可能会产生二倍体再生植株C图中三种途径中，利用花粉培养筛选低芥酸植株图中三种途径中，利用花粉培养筛选低芥酸植株(HHGG)的效率最高的效率最高DF1减数分裂时，减数分裂时，H基因所在染色体会与基因所在染色体会与G基因所在染色基因所在染色体发生联会体发生联会解析：解析：过程为脱分化，均需要植物激素来诱导。过程为脱分化，均需要植物激素来诱导。过程过程形成的再生植株如果是由花药壁形成的再生植株如果是由花药壁(2n)细胞发育而来的，则为细胞发育而来的，则为二倍体；如果是由花粉二倍体；如果是由花粉(n)细胞发育而来的，则为单倍体。细胞发育而来的，则为单倍体。过程属于单倍体育种，能明显缩短育种年限，并且通过过程属于单倍体育种，能明显缩短育种年限，并且通过该途径得到的低芥酸新品种该途径得到的低芥酸新品种(HHGG)全部能稳定遗传，故与全部能稳定遗传，故与其他两种途径相比，其育种效率最高。在减数分裂过程中，其他两种途径相比，其育种效率最高。在减数分裂过程中，同源染色体之间发生联会，而同源染色体之间发生联会，而H基因和基因和G基因所在的染色体基因所在的染色体为非同源染色体，减数分裂过程中不会发生联会。为非同源染色体，减数分裂过程中不会发生联会。答案：答案：D2(2012海南高考海南高考)无子西瓜是由二倍体无子西瓜是由二倍体(2n22)与同源四与同源四倍体杂交后形成的三倍体。回答下列问题：倍体杂交后形成的三倍体。回答下列问题：(1)杂交时选用四倍体植株作母本，用二倍体植株作父本，杂交时选用四倍体植株作母本，用二倍体植株作父本，取其花粉涂在四倍体植株的取其花粉涂在四倍体植株的_上，授粉后套袋。上，授粉后套袋。四倍体植株上产生的雌配子含有四倍体植株上产生的雌配子含有_条染色体，该条染色体，该雌配子与二倍体植株上产生的雄配子结合，形成含有雌配子与二倍体植株上产生的雄配子结合，形成含有_条染色体的合子。条染色体的合子。(2)上述杂交获得的种子可发育为三倍体植株。该植株会产上述杂交获得的种子可发育为三倍体植株。该植株会产生无子果实，该果实无子的原因是三倍体的细胞不能进行正生无子果实，该果实无子的原因是三倍体的细胞不能进行正常的常的_分裂。分裂。(3)为了在短期内大量繁殖三倍体植株，理论上可以采用为了在短期内大量繁殖三倍体植株，理论上可以采用_的方法。的方法。解析：解析：(1)利用多倍体育种技术培育无子西瓜时，在二倍体利用多倍体育种技术培育无子西瓜时，在二倍体西瓜的幼苗期，用秋水仙素处理得到四倍体植株，以其作母西瓜的幼苗期，用秋水仙素处理得到四倍体植株，以其作母本，用二倍体植株作父本，两者杂交，把得到的种子种下去本，用二倍体植株作父本，两者杂交，把得到的种子种下去会长出三倍体植株；四倍体植株由二倍体植株经染色体加倍会长出三倍体植株；四倍体植株由二倍体植株经染色体加倍而来，体细胞中含有而来，体细胞中含有4n44条染色体，减数分裂产生的雌配条染色体，减数分裂产生的雌配子所含的染色体数目为体细胞的一半子所含的染色体数目为体细胞的一半(22条条)，二倍体植株产，二倍体植株产生的雄配子含生的雄配子含11条染色体，两者结合形成含有条染色体，两者结合形成含有33条染色体的条染色体的受精卵。受精卵。(2)三倍体植物体细胞中的染色体含有三个染色体组，减数三倍体植物体细胞中的染色体含有三个染色体组，减数分裂时会发生联会紊乱，无法形成正常的配子。分裂时会发生联会紊乱，无法形成正常的配子。(3)利用植物组织培养技术可以快速、大量繁殖植物。利用植物组织培养技术可以快速、大量繁殖植物。答案：答案：(1)雌蕊雌蕊(或柱头或柱头)2233(2)减数减数(3)组织培养组织培养3(2012浙江高考浙江高考)玉米的抗病和不抗病玉米的抗病和不抗病(基因为基因为A、a)、高、高秆和矮秆秆和矮秆(基因为基因为B、b)是两对独立遗传的相对性状。现是两对独立遗传的相对性状。现有不抗病矮秆玉米种子有不抗病矮秆玉米种子(甲甲)，研究人员欲培育抗病高秆，研究人员欲培育抗病高秆玉米，进行以下实验：玉米，进行以下实验：取适量的甲，用合适剂量的取适量的甲，用合适剂量的射线照射后种植，在后代中射线照射后种植，在后代中观察到白化苗观察到白化苗4株、抗病矮秆株、抗病矮秆1株株(乙乙)和不抗病高秆和不抗病高秆3株株(丙丙)。将乙与丙杂交，。将乙与丙杂交，F1中出现抗病高秆、抗病矮秆、不抗中出现抗病高秆、抗病矮秆、不抗病高秆和不抗病矮秆，选取病高秆和不抗病矮秆，选取F1中抗病高秆植物上的花药中抗病高秆植物上的花药进行离体培养获得幼苗，经过秋水仙素处理后选出纯合进行离体培养获得幼苗，经过秋水仙素处理后选出纯合二倍体的抗病高秆植株二倍体的抗病高秆植株(丁丁)。另一个实验表明：以甲和丁为亲本进行杂交，子一代均为另一个实验表明：以甲和丁为亲本进行杂交，子一代均为抗病高秆。抗病高秆。请回答：请回答：(1)对上述对上述1株白化苗的研究发现，控制其叶绿素合成的基株白化苗的研究发现，控制其叶绿素合成的基因缺失了一段因缺失了一段DNA，因此基因不能正常，因此基因不能正常_，功能丧，功能丧失，无法合成叶绿素，表明该白化苗的变异具有失，无法合成叶绿素，表明该白化苗的变异具有_的特点，该变异类型属于的特点，该变异类型属于_。(2)上述培育抗病高秆玉米的实验运用了上述培育抗病高秆玉米的实验运用了_、单倍体、单倍体育种和杂交育种技术，其中杂交育种技术依据的原理是育种和杂交育种技术，其中杂交育种技术依据的原理是_，花药离体培养中，可通过诱导愈伤组织分化出，花药离体培养中，可通过诱导愈伤组织分化出芽、根获得再生植株，也可通过诱导分化成芽、根获得再生植株，也可通过诱导分化成_获得获得再生植株。再生植株。(3)从基因组成看，乙与丙植株杂交的从基因组成看，乙与丙植株杂交的F1中抗病高秆植株能中抗病高秆植株能产生产生_种配子。种配子。(4)请用遗传图解表示乙与丙植株杂交得到请用遗传图解表示乙与丙植株杂交得到F1的过程。的过程。解析：解析：(1)基因中缺失了一段基因中缺失了一段DNA，这属于基因突变。植物，这属于基因突变。植物因基因突变而无法合成叶绿素，成为白化苗，体现了基因因基因突变而无法合成叶绿素，成为白化苗，体现了基因突变的有害性。突变的有害性。(2)从育种过程看，除了单倍体育种、杂交从育种过程看，除了单倍体育种、杂交育种外，还有诱变育种。杂交育种的原理是基因重组，可育种外，还有诱变育种。杂交育种的原理是基因重组，可以有目的地将两个或多个优良性状以有目的地将两个或多个优良性状“组合组合”在一起，培育出在一起，培育出更优良的新品种。通过植物组织培养获得新植株的途径有更优良的新品种。通过植物组织培养获得新植株的途径有两条，一是通过调节营养物质和生长调节剂的适当配比，两条，一是通过调节营养物质和生长调节剂的适当配比，从愈伤组织中诱导出芽和根的顶端分生组织，并可由此再从愈伤组织中诱导出芽和根的顶端分生组织，并可由此再生出新的植株；二是将含有愈伤组织培养物的试管放在摇生出新的植株；二是将含有愈伤组织培养物的试管放在摇床上，通过液体悬浮培养分散成单细胞，在适宜的培养基床上，通过液体悬浮培养分散成单细胞，在适宜的培养基中，这种单细胞可发育成胚状体，胚状体继续发育，可以中，这种单细胞可发育成胚状体，胚状体继续发育，可以形成植株。形成植株。(3)由于甲植株表现为不抗病矮秆，丁植株表现由于甲植株表现为不抗病矮秆，丁植株表现为抗病高秆，其后代全表现为抗病高秆，故抗病对不抗病为抗病高秆，其后代全表现为抗病高秆，故抗病对不抗病为显性，高秆对矮秆为显性。由乙植株与丙植株杂交后代为显性，高秆对矮秆为显性。由乙植株与丙植株杂交后代的表现型可推知，乙植株和丙植株都是杂合子，基因型分的表现型可推知，乙植株和丙植株都是杂合子，基因型分别是别是Aabb、aaBb，后代抗病高秆的基因型是，后代抗病高秆的基因型是AaBb，产生，产生AB、Ab、aB、ab 4种配子。种配子。(4)书写遗传图解时应注意写出书写遗传图解时应注意写出亲本的基因型和表现型、配子、后代的基因型和表现型及亲本的基因型和表现型、配子、后代的基因型和表现型及其比例和各种符号。其比例和各种符号。答案：答案：(1)表达有害性基因突变表达有害性基因突变(2)诱变育种基因重组胚状体诱变育种基因重组胚状体(3)4(4)遗传图解如下遗传图解如下几种遗传育种的方法比较几种遗传育种的方法比较原理原理 常用方式常用方式优点优点缺点缺点举例举例杂杂交交育育种种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体使不同个体优良性状集中优良性状集中在一个个体上在一个个体上操作简便操作简便育种时间长育种时间长局限于亲缘局限于亲缘关系较近的个关系较近的个体体矮秆抗矮秆抗病小麦病小麦原理原理 常用方式常用方式优点优点缺点缺点举例举例诱诱变变育育种种基因基因突变突变辐射、激辐射、激光、空间光、空间诱变等诱变等提高变异频率，提高变异频率，加速育种进程，加速育种进程，大幅度改良性大幅度改良性状状有很大盲目性，有很大盲目性，有利变异少，有利变异少，需大量处理实需大量处理实验材料验材料青霉素青霉素高产菌高产菌株株单单倍倍体体育育种种染色染色体变体变异异花药离体花药离体培养，用培养，用秋水仙素秋水仙素处理处理明显缩短育明显缩短育种年限种年限子代均为纯子代均为纯合子合子技术复杂，需技术复杂，需与杂交育种配与杂交育种配合合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原理原理常用方式常用方式优点优点缺点缺点举例举例多倍多倍体育体育种种染色染色体变体变异异用秋水仙素处用秋水仙素处理萌发的种子理萌发的种子或幼苗或幼苗器官大，提器官大，提高营养物质高营养物质含量含量只适用于只适用于植物，发植物，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基因基因工程工程育种育种基因基因重组重组将一种生物的将一种生物的特定基因转移特定基因转移到另一种生物到另一种生物细胞中细胞中打破物种界打破物种界限，定向改限，定向改造生物的遗造生物的遗传性状传性状技术复杂，技术复杂，生态安全生态安全问题较多问题较多转基因转基因抗虫棉抗虫棉的培育的培育高考高考地位地位本考点知识自身难度不大，本考点知识自身难度不大，关键是与遗传定律结关键是与遗传定律结合解决相关生物育种知识时，难度加大，在高考合解决相关生物育种知识时，难度加大，在高考命题中属于高频考点之一命题中属于高频考点之一命题命题角度角度(1)以选择题形式考查不同育种方式的优点，如典以选择题形式考查不同育种方式的优点，如典 例例1；(2)结合社会科技发展，考查生物育种方式及过程结合社会科技发展，考查生物育种方式及过程 等相关知识，如典例等相关知识，如典例2。典例典例1农业生产上常常需要进行作物育种，以保证农业生产上常常需要进行作物育种，以保证正常的农业生产活动。下列有关作物育种方法的叙述，正正常的农业生产活动。下列有关作物育种方法的叙述，正确的是确的是 ()A作物育种中最简捷的方法是杂交育种和单倍体育作物育种中最简捷的方法是杂交育种和单倍体育种种 B只有单倍体育种能明显缩短育种年限只有单倍体育种能明显缩短育种年限 C采用克隆的方法培育作物品种能保持亲本的优良采用克隆的方法培育作物品种能保持亲本的优良性状性状 D体细胞中染色体组数为奇数的作物品种都是经花体细胞中染色体组数为奇数的作物品种都是经花药培养得来的药培养得来的 解析解析杂交育种时间长、工作量大；单倍体育种与杂交育种时间长、工作量大；单倍体育种与杂交育种相比，能明显缩短育种年限，但不是缩短育种杂交育种相比，能明显缩短育种年限，但不是缩短育种年限的唯一方法；克隆是无性生殖，能保持亲本的优良年限的唯一方法；克隆是无性生殖，能保持亲本的优良性状；三倍体无子西瓜的体细胞中染色体组数为奇数，性状；三倍体无子西瓜的体细胞中染色体组数为奇数，但其并不是经花药培养得来的。但其并不是经花药培养得来的。答案答案 C 典例典例2育种专家利用搭乘育种专家利用搭乘“神舟神舟”五号飞船遨游太空的五号飞船遨游太空的“彩色小麦彩色小麦”种子，培育出了具有保健作用的优质小麦品种。种子，培育出了具有保健作用的优质小麦品种。请回答下列问题：请回答下列问题：(1)将将“彩色小麦彩色小麦”种子送入太空，太空中的空间辐射强度种子送入太空，太空中的空间辐射强度远大于地面，它不仅诱发细胞内基因远大于地面，它不仅诱发细胞内基因_，而且引发，而且引发DNA链断裂或染色体链断裂或染色体_，从而使小麦的遗传物质发生改变。，从而使小麦的遗传物质发生改变。(2)育种专家送上太空的种子的基因型都是纯合的，回收育种专家送上太空的种子的基因型都是纯合的，回收后为什么还要进一步选育才能得到纯合子？后为什么还要进一步选育才能得到纯合子？_。(3)他们选育的方法是先自交后杂交再自交，其目的分他们选育的方法是先自交后杂交再自交，其目的分别是别是_。(4)由于转基因食品存在安全问题，有些人对太空食品由于转基因食品存在安全问题，有些人对太空食品的安全性很是担心，请你列出一条理由，解释有些人的担的安全性很是担心，请你列出一条理由，解释有些人的担心是多余的心是多余的_。解析解析由于太空环境中存在高能离子辐射，还有微重力、由于太空环境中存在高能离子辐射，还有微重力、宇宙磁场、超真空等特殊的情况，所以可使小麦种子发生在地宇宙磁场、超真空等特殊的情况，所以可使小麦种子发生在地面上不可模拟的变化，这些太空环境因素往往会引起染色体变面上不可模拟的变化，这些太空环境因素往往会引起染色体变异、基因突变等，所以回收后的种子的后代会发生性状分离，异、基因突变等，所以回收后的种子的后代会发生性状分离，需要进一步选育，选育的方法是先自交，以获得单株具有优良需要进一步选育，选育的方法是先自交，以获得单株具有优良性状的纯种，然后杂交，以获得具有多个优良性状的植株，杂性状的纯种，然后杂交，以获得具有多个优良性状的植株，杂交后还要连续自交，以得到能够稳定遗传的、具有多种优良性交后还要连续自交，以得到能够稳定遗传的、具有多种优良性状的品种。太空育种并没有将外源基因导入作物中，太空育种状的品种。太空育种并没有将外源基因导入作物中，太空育种的原理是基因突变，这种变异和自然界植物的自然变异是一样的原理是基因突变，这种变异和自然界植物的自然变异是一样的。的。答案答案(1)突变变异突变变异(2)因为遗传物质发生改变，因为遗传物质发生改变，后代会发生性状分离后代会发生性状分离(3)自交的目的是获得单株具有优良自交的目的是获得单株具有优良性状的纯种，杂交是将具有不同优良性状的纯种小麦杂交，性状的纯种，杂交是将具有不同优良性状的纯种小麦杂交，以获得具有多种优良性状的小麦，再自交的目的是获得能以获得具有多种优良性状的小麦，再自交的目的是获得能够稳定遗传的、具有多种优良性状的小麦够稳定遗传的、具有多种优良性状的小麦(4)太空育种只太空育种只是作物本身的基因发生改变，没有外源基因的导入是作物本身的基因发生改变，没有外源基因的导入(其他合其他合理答案也可理答案也可)基因工程及育种基因工程及育种1(2012浙江高考浙江高考)天然的玫瑰没有蓝色花，这是由于缺少天然的玫瑰没有蓝色花，这是由于缺少控制蓝色色素合成的基因控制蓝色色素合成的基因B，而开蓝色花的矮牵牛中存，而开蓝色花的矮牵牛中存在序列已知的基因在序列已知的基因B，现用基因工程技术培育蓝玫瑰，现用基因工程技术培育蓝玫瑰，下列操作正确的是下列操作正确的是 ()A提取矮牵牛蓝色花的提取矮牵牛蓝色花的mRNA，经过逆转录获得互补的，经过逆转录获得互补的DNA，再扩增基因，再扩增基因BB利用限制性核酸内切酶从开蓝色花牵牛的基因文库中利用限制性核酸内切酶从开蓝色花牵牛的基因文库中获取基因获取基因BC利用利用DNA聚合酶将基因聚合酶将基因B与质粒连接后导入玫瑰细胞与质粒连接后导入玫瑰细胞D将基因将基因B直接导入大肠杆菌，然后感染并转入玫瑰细直接导入大肠杆菌，然后感染并转入玫瑰细胞胞解析：获得目的的基因解析：获得目的的基因B，可先提取矮牵牛蓝色花的，可先提取矮牵牛蓝色花的mRNA，经逆转录获得互补的，经逆转录获得互补的DNA，再经，再经PCR技术扩增；基因文技术扩增；基因文库构建时是将目的基因与载体连接起来，形成重组载体，库构建时是将目的基因与载体连接起来，形成重组载体，再导入受体菌中储存和扩增，提取目的基因时不需使用限再导入受体菌中储存和扩增，提取目的基因时不需使用限制酶；连接目的基因与质粒的酶是制酶；连接目的基因与质粒的酶是DNA连接酶；将目的基连接酶；将目的基因导入植物细胞，常用农杆菌转化法，不使用大肠肝菌。因导入植物细胞，常用农杆菌转化法，不使用大肠肝菌。答案：答案：A2(2011浙江高考浙江高考)将将ada(腺苷酸脱氨酶基因腺苷酸脱氨酶基因)通过质粒通过质粒 pET28b 导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨酶。下列导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨酶。下列叙述错误的是叙述错误的是 ()A每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒B每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点点C每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个adaD每个插入的每个插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子解析：受体大肠杆菌成功表达腺苷酸脱氨酶，说明每个大解析：受体大肠杆菌成功表达腺苷酸脱氨酶，说明每个大肠杆菌细胞至少含有一个重组质粒，且每个肠杆菌细胞至少含有一个重组质粒，且每个 ada 至少指导至少指导合成一个腺苷酸脱氨酶分子。重组质粒的形成需先用限制合成一个腺苷酸脱氨酶分子。重组质粒的形成需先用限制性核酸内切酶切割目的基因和质粒形成相同的黏性末端，性核酸内切酶切割目的基因和质粒形成相同的黏性末端，再在再在 DNA 连接酶的作用下连接起来，连接起来的序列中会连接酶的作用下连接起来，连接起来的序列中会含有限制性核酸内切酶的识别位点。不同的限制性核酸内含有限制性核酸内切酶的识别位点。不同的限制性核酸内切酶识别位点不同，不是每个限制性核酸内切酶的识别位切酶识别位点不同，不是每个限制性核酸内切酶的识别位点都能插入点都能插入 ada。答案：答案：C1基因工程的操作步骤基因工程的操作步骤将目的基因导入受体细胞：主要是借鉴细菌或病毒侵将目的基因导入受体细胞：主要是借鉴细菌或病毒侵 染细胞的方法染细胞的方法 2.有关基因工程的相关提醒有关基因工程的相关提醒 (1)限制酶在第一步和第二步操作中都用到，且要求是同限制酶在第一步和第二步操作中都用到，且要求是同一种酶，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。都用到。(2)质粒是最常用的运载体，不要把质粒和运载体等同，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。运载体的除此之处，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化学本质为DNA，其基本单位为脱氧核苷酸。，其基本单位为脱氧核苷酸。(3)目的基因表达的标志：通过翻译合成相应的蛋白质。目的基因表达的标志：通过翻译合成相应的蛋白质。(4)通过基因工程培育的抗虫棉，只能抗虫不能抗病毒、通过基因工程培育的抗虫棉，只能抗虫不能抗病毒、细菌。细菌。关键一点关键一点 容易混淆的容易混淆的DNA连接酶和连接酶和DNA聚合酶聚合酶 (1)DNA连接酶：在两个连接酶：在两个DNA片段之间形成磷酸二酯片段之间形成磷酸二酯键。键。(2)DNA聚合酶：可将单个的脱氧核苷酸加到已有的聚合酶：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。脱氧核苷酸序列上，形成磷酸二酯键。(3)相同点：这两种酶都是蛋白质，都可以形成两个相同点：这两种酶都是蛋白质，都可以形成两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。高考高考地位地位本考点知识难度不大，在高考命题时常与选修本考点知识难度不大，在高考命题时常与选修内容结合考查，属于命题高频考点之一内容结合考查，属于命题高频考点之一命题命题角度角度以操作过程图示为信息载体，考查基因工程相以操作过程图示为信息载体，考查基因工程相关操作过程的基础知识，如典例关操作过程的基础知识，如典例3。典例典例3下图是利用基因工程技术生产人胰岛素的操下图是利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图，请据图作答：作过程示意图，请据图作答：(1)图中基因工程的基本过程可以概括为图中基因工程的基本过程可以概括为“四步曲四步曲”：_；_；_；_。(2)能否利用人的皮肤细胞来完成能否利用人的皮肤细胞来完成过程？过程？_，为什么？为什么？_。(3)过程过程必需的酶是必需的酶是_酶，过程酶，过程必需的酶是必需的酶是_酶。酶。(4)若若A中共有中共有a个碱基对，其中鸟嘌呤有个碱基对，其中鸟嘌呤有b个，若个，若过程连续进行过程连续进行4次，至少需要提供胸腺嘧啶次，至少需要提供胸腺嘧啶_个。个。(5)在利用在利用A、B获得获得C的过程中，常用的过程中，常用_切割切割A和和B，使它们产生，使它们产生_，再加入，再加入_，才可形成，才可形成C。解析解析(1)基因工程的四个步骤：提取目的基因基因工程的四个步骤：提取目的基因目的目的基因与运载体结合基因与运载体结合将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞目的基因的目的基因的检测与鉴定。检测与鉴定。(2)图中图中过程是从细胞中直接获取相应的过程是从细胞中直接获取相应的mRNA，由，由于基因的选择性表达，人的皮肤细胞中的胰岛素基因不转录，于基因的选择性表达，人的皮肤细胞中的胰岛素基因不转录，不表达，因此不能形成胰岛素不表达，因此不能形成胰岛素mRNA。(3)从从mRNADNA是逆转录过程，需要逆转录酶。是逆转录过程，需要逆转录酶。DNA分子的扩增需用解旋酶将双链分子的扩增需用解旋酶将双链DNA解旋为单链。解旋为单链。(4)一个一个DNA分子中的鸟嘌呤分子中的鸟嘌呤(b个个)和胸腺嘧啶之合占碱和胸腺嘧啶之合占碱基总数基总数(2a个个)的一半，所以一个的一半，所以一个DNA分子片段中胸腺嘧啶数分子片段中胸腺嘧啶数为为(ab)个。连续复制个。连续复制4次，共产生次，共产生DNA分子分子2416个，由个，由于复制方式为半保留复制，故需要提供的胸腺嘧啶数量为于复制方式为半保留复制，故需要提供的胸腺嘧啶数量为(ab)(161)15(ab)个。个。(5)构建基因表达载体时，需将目的基因与运载体用同构建基因表达载体时，需将目的基因与运载体用同一种限制酶切割，产生相同的黏性末端，才可以在一种限制酶切割，产生相同的黏性末端，才可以在DNA连连接酶作用下连接形成基因表达载体。接酶作用下连接形成基因表达载体。答案：答案：(1)提取目的基因目的基因与运载体结合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鉴定将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定 (2)不能皮肤细胞中的胰岛素基因未表达不能皮肤细胞中的胰岛素基因未表达(或未转或未转录录)，不能形成胰岛素，不能形成胰岛素mRNA (3)逆转录解旋逆转录解旋(4)15(ab)(5)同一种限制性核酸内切酶相同的黏性末端同一种限制性核酸内切酶相同的黏性末端DNA连接酶连接酶 1育种的目的育种的目的 育种的根本目的是培育具有优良性状育种的根本目的是培育具有优良性状(抗逆性好、生活力抗逆性好、生活力强、产量高、品质优良强、产量高、品质优良)的新品种，以便更好地为人类服务。的新品种，以便更好地为人类服务。从基因组成上看，目标基因型可能是纯合体，可防止后代发从基因组成上看，目标基因型可能是纯合体，可防止后代发生性状分离，便于制种和推广；也有可能是杂合体，即利用生性状分离，便于制种和推广；也有可能是杂合体，即利用杂种优势的原理，如杂交水稻的培育、玉米的制种等。杂种优势的原理，如杂交水稻的培育、玉米的制种等。2不同需求的育种方法不同需求的育种方法 (1)若要培育隐性性状个体，则可用自交或杂交，只要若要培育隐性性状个体，则可用自交或杂交，只要出现该性状即可。出现该性状即可。(2)有些植物如小麦、水稻等，杂交实验较难操作，则有些植物如小麦、水稻等，杂交实验较难操作，则最简便的方法是自交。最简便的方法是自交。(3)若要快速获得纯种，则用单倍体育种方法。若要快速获得纯种，则用单倍体育种方法。(4)若实验植物为营养繁殖类如土豆、地瓜等，则只要若实验植物为营养繁殖类如土豆、地瓜等，则只要出现所需性状即可，不需要培育出纯种。出现所需性状即可，不需要培育出纯种。(5)若要培育原先没有的性状，则可用诱变育种。若要培育原先没有的性状，则可用诱变育种。(6)提高营养物质含量可运用多倍体育种。提高营养物质含量可运用多倍体育种。(7)将两个亲本的不同优良性状集中在一起，可利用杂将两个亲本的不同优良性状集中在一起，可利用杂交育种。交育种。(8)若要定向地改造生物性状，则可用基因工程育种。若要定向地改造生物性状，则可用基因工程育种。(9)在实际育种过程中，并非单一地运用某种育种方式，在实际育种过程中，并非单一地运用某种育种方式，而是根据需要选择多种育种方式综合运用。而是根据需要选择多种育种方式综合运用。粮食是人类生存的基本条件，提高单位面积粮食的产量、粮食是人类生存的基本条件，提高单位面积粮食的产量、质量是解决粮食问题的主要途径之一。质量是解决粮食问题的主要途径之一。(1)为提高农作物的产量，得到抗倒伏、抗锈病等优良性为提高农作物的产量，得到抗倒伏、抗锈病等优良性状，科学家往往采取多种育种方法来培育符合农业生产要求状，科学家往往采取多种育种方法来培育符合农业生产要求的新品种。根据下面提供的材料，设计育种方案，以便最快的新品种。根据下面提供的材料，设计育种方案，以便最快得到所需品种。非生物材料：可自选。生物材料有：得到所需品种。非生物材料：可自选。生物材料有：A水稻的高秆水稻的高秆(显性显性)抗锈病抗锈病(显性显性)纯种纯种 B水稻的矮秆水稻的矮秆(隐性隐性)不抗锈病不抗锈病(隐性隐性)纯种纯种 C水稻的高秆水稻的高秆(显性显性)不抗锈病不抗锈病(隐性隐性)纯种纯种 要得到能直接应用于生产的具有抗倒伏、抗锈病等要得到能直接应用于生产的具有抗倒伏、抗锈病等优良性状的品种，该品种应是优良性状的品种，该品种应是_。所选择的生物材料：所选择的生物材料：_(填写代表生填写代表生物材料的字母物材料的字母)。育种过程中运用的最常见的方法是育种过程中运用的最常见的方法是_。预期产生这种结果预期产生这种结果(所需性状类型所需性状类型)的概率是的概率是_。如果从播种到获得种子需要一年，则获得该品。如果从播种到获得种子需要一年，则获得该品种植株至少需要种植株至少需要_年。年。(2)随着科技的发展，许多新的育种方法已经出现并投入随着科技的发展，许多新的育种方法已经出现并投入使用。使用。用普通小麦和黑麦培育的八倍体小黑麦的原理是用普通小麦和黑麦培育的八倍体小黑麦的原理是_。航天育种是目前的一个热门话题，如航天育种是目前的一个热门话题，如“神七神七”就搭载了就搭载了萌发着的植物种子。那么利用这种方法是否一定能获得人们萌发着的植物种子。那么利用这种方法是否一定能获得人们所期望的理想性状？为什么？所期望的理想性状？为什么？_。螟虫是危害水稻的主要害虫之一。科学家为了减少农螟虫是危害水稻的主要害虫之一。科学家为了减少农药的使用，希望培育出具有抗螟虫性状的水稻新品种，最适药的使用，希望培育出具有抗螟虫性状的水稻新品种，最适合的育种方法是合的育种方法是_，其原理是，其原理是_。解析解析(1)能直接应用于生产的品种要保持优良性状，能直接应用于生产的品种要保持优良性状，其自交后代不发生性状分离，一般为纯合子。其自交后代不发生性状分离，一般为纯合子。杂交育种杂交育种的原理是基因重组，将两个品种的优良性状的原理是基因重组，将两个品种的优良性状(抗倒伏、抗锈抗倒伏、抗锈病病)组合到一起，选择组合到一起，选择A、B两个亲本可以达到这一目的。两个亲本可以达到这一目的。最快的育种方法是单倍体育种，常用技术有杂交、花药离最快的育种方法是单倍体育种，常用技术有杂交、花药离体培养、人工诱导染色体加倍等。体培养、人工诱导染色体加倍等。亲本杂交后的子代花亲本杂交后的子代花药离体培养、人工诱导染色体加倍后得到药离体培养、人工诱导染色体加倍后得到4种纯合子，比例种纯合子，比例相同，因此抗倒伏抗锈病性状的概率为相同，因此抗倒伏抗锈病性状的概率为1/4。亲本杂交得到。亲本杂交得到种子种子(子代子代)需要需要1年，子代花药离体培养、人工诱年，子代花药离体培养、人工诱导染色体加倍后，得到纯合子需要导染色体加倍后，得到纯合子需要1年。年。(2)普通小麦为六普通小麦为六倍体，黑麦为二倍体，两者杂交得到的个体有倍体，黑麦为二倍体，两者杂交得到的个体有4个染色体组，个染色体组，人工诱导染色体加倍后为八倍体，属于染色体变异。人工诱导染色体加倍后为八倍体，属于染色体变异。抗抗虫性状的基因一般来自原核生物，运用转基因技术将抗虫虫性状的基因一般来自原核生物，运用转基因技术将抗虫基因移接到植物体，属于基因重组。基因移接到植物体，属于基因重组。答案答案(1)纯合子纯合子(纯种纯种)A、B杂交、花药杂交、花药离体培养、人工诱导染色体加倍离体培养、人工诱导染色体加倍(答出任意一项即可答出任意一项即可)1/42 (2)染色体变异染色体变异不一定。因为基因突变是不定向不一定。因为基因突变是不定向的的基因工程育种基因重组基因工程育种基因重组 典例典例为证明豌豆植株的高茎性状对矮茎性状呈显为证明豌豆植株的高茎性状对矮茎性状呈显性，有人设计实验如下：性，有人设计实验如下：实验材料和用具：纯种高茎豌豆、纯种矮茎豌豆、剪实验材料和用具：纯种高茎豌豆、纯种矮茎豌豆、剪刀、毛笔。刀、毛笔。实验步骤：实验步骤：第一步：用剪刀去掉纯种高茎豌豆花中的雄蕊。第一步：用剪刀去掉纯种高茎豌豆花中的雄蕊。第二步：用毛笔蘸取矮茎豌豆花中的花粉，并涂到纯第二步：用毛笔蘸取矮茎豌豆花中的花粉，并涂到纯种高茎豌豆花中雌蕊的柱头上。种高茎豌豆花中雌蕊的柱头上。实验结果：将此高茎豌豆植株上所结种子种下，所得植实验结果：将此高茎豌豆植株上所结种子种下，所得植株全部为高茎。株全部为高茎。实验结论：豌豆植株的高茎对矮茎呈显性。实验结论：豌豆植株的高茎对矮茎呈显性。老师评价指出：老师评价指出：(1)操作过程不严谨，请你指出不严谨的地方是操作过程不严谨，请你指出不严谨的地方是_，原因是原因是_。(2)设计的实验步骤不严密，仅就上述实验步骤不足以严设计的实验步骤不严密，仅就上述实验步骤不足以严密论证以上结论，请在上述实验的基础上予以补充。密论证以上结论，请在上述实验的基础上予以补充。_。_。预期结果：预期结果：_。解析解析(1)在进行豌豆等的杂交实验时，应在去雄及授在进行豌豆等的杂交实验时，应在去雄及授粉后进行套袋，以免其他花粉的干扰。粉后进行套袋，以免其他花粉的干扰。(2)在实验中应注意进在实验中应注意进行正交和