2017年高考生物一轮复习-第3单元-生物的变异、育种和进化-第4讲-从杂交育种到基因工程课件

走向高考·生物路漫漫其修远兮吾将上下而求索人教版·高考总复习生物的变异、育种和进化必修二第三单元第四讲从杂交育种到基因工程第三单元基础回顾2考点突破3课时作业4考纲要求1考纲要求1．生物变异在育种上的应用(Ⅱ)。2．转基因食品的平安(Ⅰ)。基础回顾一、杂交育种与诱变育种1．杂交育种(1)含义：将两个或多个品种的优良性状通过________集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。(2)育种原理：________。(3)方法：杂交→________→选种→自交。2．诱变育种(1)含义：利用__________________来处理生物，使生物发生________。(2)育种原理：________。交配

基因重组

自交

物理因素或化学因素

基因突变

基因突变

3．生物育种原理、方法、实例(连线)二、基因工程及其应用1．基因工程的概念(1)别名：________________或____________________。(2)操作对象：________。(3)操作过程：把一种生物的________提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的________里。(4)操作目的：________地改造生物的遗传性状。2．原理不同生物之间的________。基因拼接技术

DNA重组技术基因某种基因细胞定向基因重组限制性核酸内切酶DNA连接酶运载体质粒受体细胞检测与鉴定5．基因工程的应用(1)________，如抗虫棉。(2)________研制，如胰岛素等。(3)环境保护，如转基因细菌分解石油。6．转基因生物和转基因食品的平安性对转基因生物和转基因食品的两种态度：(1)转基因生物和转基因食品不平安，要______________。(2)转基因生物和转基因食品是平安的，应该______________。育种药物严格控制大范围推广1.以下图甲、乙表示水稻两个品种，A、a和B、b表示分别位于两对同源染色体上的两对等位基因，①～⑥表示培育水稻新品种的过程，请思考：

(1)图中哪种途径为单倍体育种？_______________________________________________(2)图中哪一标号处需用秋水仙素处理？应如何处理？_______________________________________________(3)④、⑥的育种原理分别是？_______________________________________________(4)图中最简便及最难以到达育种目标的育种途径分别是？_______________________________________________[提示](1)图中③～⑤过程表示单倍体育种。(2)图示⑤处需用秋水仙素处理单倍体幼苗，从而获得纯合子，⑥处需用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，以诱导染色体加倍。(3)④的育种原理为基因突变，⑥的原理为染色体变异。(4)图中最简便的育种途径为①～②过程所示的杂交育种，但育种周期较长；最难以到达育种目标的途径为诱变育种。2．可否采用诱变育种的方法让植物细胞表达出动物蛋白？[提示]让植物细胞表达出动物蛋白，必须通过“基因工程”技术实现“外源基因”的表达，诱变育种只能产生原基因的等位基因，不能产生“外源基因”，故不能到达该预期目标。(5)太空育种能按人的意愿定向产生所需优良性状。()(6)限制酶只能用于切割目的基因。()(7)DNA连接酶能将两碱基间通过形成氢键连接起来。()(8)载体的作用是携带目的基因导入受体细胞中，使之稳定存在并表达。()(9)基因工程的操作工具酶有限制酶、DNA连接酶及运载体。()答案(1)×(2)√(3)×(4)√(5)×(6)×(7)×(8)√(9)×答案B解析干种子细胞不进行分裂，诱变育种一般不选用；处理后的种子萌发后不具备新性状，但可能已产生了新的基因，不可抛弃，可继续做育种的材料；基因突变具有低频性和多害少利性等特点，CD均对。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。答案B解析用于大田生产的优良品种不一定是纯合子，如杂交水稻；通过植物组织培养技术培育的脱毒苗没有病毒，但不一定能抗病毒；诱变育种可提高突变频率，加速新基因的产生，从而加速育种进程；三倍体无子西瓜不能产生种子，所以必须年年制种，为了防止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，所以选B。答案B解析杂交育种所依据的原理为基因重组；转基因技术是将目的基因转入受体细胞而使生物获得新性状，其依据的也是基因重组的原理；太空育种是利用太空中的微重力、射线等因素诱导基因产生变化，所依据的是基因突变的原理；克隆技术是根据无性繁殖的原理。考点突破生物育种方式的比较(见表)几种常见育种方式的比较名称原理方法优点缺点应用杂交育种基因重组杂交→自交→筛选出符合要求的表现型，通过自交至不发生性状分离为止培育杂合子品种：一般是选取纯合双亲子一代使分散在同一物种或不同品种中的多个优良性状集中于同一个体上，即“集优”①育种时间长②局限于同一种或亲缘关系较近的个体③年年制种用纯种高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦培育矮秆抗病小麦、杂交水稻、玉米名称原理方法优点缺点应用诱变育种基因突变①物理：紫外线、α射线、微重力、激光等处理，再筛选②化学：秋水仙素、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有利变异少，工作量大，需要大量处理供试材料高产青霉菌、“黑农五号”大豆品种等的培育单倍体育种染色体变异①先将花药离体培养，培养出单倍体植株②将单倍体幼苗经一定浓度的秋水仙素处理获得纯合子明显缩短育种年限，加快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植物茎秆粗壮，叶片、果实、种子均大，营养物质含量提高技术复杂，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、四倍体水稻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→筛选出符合要求的新品种目的性强；育种周期短；克服了远缘杂交不亲和的障碍技术复杂，安全性问题多转基因“向日葵豆”；转基因抗虫棉[高考警示]不同育种方法需注意的问题(1)诱变育种：多用于植物和微生物。原核生物不能进行减数分裂，所以不能运用杂交的方法进行育种，如细菌的育种一般采用的方法是诱变育种。(2)杂交育种：不一定需要连续自交。假设选育显性优良纯种，需要连续自交筛选，直至性状不再发生别离；假设选育隐性优良纯种，那么只要出现该性状个体即可。(3)花药离体培养≠单倍体育种：花药离体培养只是其中的一个程序，要想得到可育的品种，一般还需要用秋水仙素处理单倍体使染色体数目加倍。(4)“最简便”≠“最快”：“最简便”着重于技术含量应为“易操作”如杂交育种，虽然年限长，但农民自己可简单操作，但“最快速”那么未必简便，如单倍体育种可明显缩短育种年限，但其技术含量却较高，单就花粉培养成幼苗已很难实现。A．①→②过程简便，但培育周期长B．①和⑦的变异都发生于有丝分裂间期C．③过程常用的方法是花药离体培养D．③→⑥过程与⑦过程的育种原理相同解析①过程属于杂交育种，杂交育种原理是基因重组，发生在减数分裂的过程中，该种育种方法操作简便，培育周期长。③→⑥过程是单倍体育种，⑦过程是多倍体育种，它们的原理相同都是染色体变异。答案B解析由于某植物的基因型为AaBB，通过AaBB与A_B_杂交，那么可获得基因型为AABB的植物；选取AaBB的花粉进行离体培养，那么可获得基因型为aB的单倍体；将外源基因C导入植物的某个细胞中，经组织培养获得基因型为AaBBC的植物；将植物AaBB用秋水仙素处理，那么获得基因型为AAaaBBBB的四倍体植物。答案B[技巧点拨]育种方案的选取原那么育种目标育种方案集中双亲优良性状单倍体育种(明显缩短育种年限)杂交育种(耗时较长，但简便易行)使原品系实施“定向”改造基因工程及植物细胞工程(植物体细胞杂交)育种让原品系产生新性状(无中生有)诱变育种(可提高变异频率，期望获得理想性状)使原品系营养器官“增大”或“加强”多倍体育种1.基因工程的原理(1)不同生物的DNA分子具有相同结构。(2)基因是控制生物性状的根本结构单位和功能单位。(3)各种生物共用一套遗传密码。基因工程2．基因工程操作的工具(1)限制性核酸内切酶——基因的“剪刀”①存在场所：主要是存在于微生物细胞中。②特性：一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且能够在特定的切点上切割DNA分子。③作用结果：得到平末端或黏性末端。(2)DNA连接酶——基因的“针线”①作用：连接限制性核酸内切酶切开的断口。②常用的种类及来源：分类不同点E·coliDNA连接酶T4DNA连接酶来源大肠杆菌T4噬菌体作用只连接黏性末端连接黏性末端、平末端(3)运载体——基因的运输工具作为运载体必须具备的条件：①能够在宿主细胞内复制并稳定地保存。②含有多个限制酶切点，以便和外源基因相连。③含有标记基因，以便于筛选。④对受体细胞无害。3．基因重组与基因工程的比较比较项目基因重组基因工程不同点概念在生物体进行有性生殖过程中，控制不同性状基因的重新组合按照人们的意愿，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重组基因同一物种的不同基因不同物种间的不同基因繁殖方式有性生殖无性生殖意义是生物变异的来源之一，对生物进化有重要意义使人类有可能按自己的意愿直接定向地改变生物，培育出新品种相同点都实现了不同基因间的重新组合，都能使生物产生变异解析生物体内有能识别并切割特异性双链DNA序列的一种核酸内切酶，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解析限制酶与DNA连接酶的化学本质都是蛋白质；DNA连接酶连接的是两个DNA片段间相邻两个碱基间的磷酸二酯键；酶在化学反响前后其数量、性质、功能均不发生改变，因此可以反复利用；DNA聚合酶是在细胞内DNA分子复制时发挥作用的，不能替代DNA连接酶。答案A[技巧点拨]基因工程中的八个注意点(1)限制性核酸内切酶和DNA连接酶的作用部位都是脱氧核苷酸之间形成的磷酸二酯键(不是氢键)，只是一个切开，一个连接。(2)质粒是最常用的运载体，不要把质粒同运载体等同，除此之外，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DNA，其根本单位为脱氧核苷酸。(3)要想从DNA上切下某个基因，应切2个切口，产生4个黏性末端。(4)DNA酶即DNA水解酶，是将DNA水解的酶；DNA聚合酶是在DNA复制过程中，催化形成新DNA分子的酶，是将单个游离的脱氧核苷酸加到DNA片段上，需要模板；但DNA连接酶是将两个DNA片段的两个缺口同时连接，不需要模板，两者作用的化学键相同，都是磷酸二酯键。(5)原核生物基因(如抗虫基因来自苏云金芽孢杆菌)可为真核生物(如棉花)提供目的基因。(6)限制酶在第一步和第二步操作中都用到，且要求同一种酶，目的是产生相同的黏性末端；第二步中两种工具酶都用到。(7)受体细胞动物一般用受精卵，植物假设用体细胞那么通过组织培养的方式形成新个体。(8)抗虫棉只能抗虫，不能抗病毒、细菌。思维导图要点强记1．诱变育种时突变的个体中有害个体多于有利个体。2．诱变育种能产生前所未有的新基因，创造变异新类型。3．杂交育种能将多个优良性状集中到同一生物个体上。4．诱变育种是利用物理因素(如X射线、γ射线、紫外线、激光等)或化学因素(如亚硝酸、硫酸二乙酯等)来处理生物，使生物发生基因突变，获得新品种的方法。5．杂合子品种的种子只能种一年，需要年年制种。6．一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。7．DNA连接酶的作用是在DNA片段之间的磷酸与脱氧核糖之间形成磷酸二酯键。8．基因工程育种能定向改造生物性状。答案C解析此育种是利用太空育种技术，在太空中通过强辐射、微重力和高真空等条件诱发植物种子的基因发生突变的作物育种技术。答案C解析利用花药离体培养获得单倍体，再经人工诱导使染色体加倍，可迅速获得纯系植株。答案C解析此题考查了遗传、变异等根底知识在生产中的应用。A项属于单倍体育种，原理是染色体变异，不包含基因工程技术；B项属于杂交育种，原理是基因重组，不包含基因工程技术；C项中将含有目的基因的重组DNA导入受体细胞属于基因工程，原理是基因重组，包含基因