2019年高考生物提分秘籍:专题24《从杂交育种到基因工程》教学案(含答案)
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1、1生物变异在育种上的应用() 。2转基因食品的安全()。热点题型一 几种常见育种方式的比较 例 1、 (2018 天津卷,2)芦笋是雌雄异株植物,雄株性染色体为 XY,雌株为 XX;其幼茎可食用,雄株产量高。以下为两种培育雄株的技术路线。有关叙述错误的是( )A形成愈伤组织可通过添加植物生长调节剂进行诱导B幼苗乙和丙的形成均经过脱分化和再分化过程C雄株丁的亲本的性染色体组成分别为 XY、XXD与雄株甲不同,雄株丁培育过程中发生了基因重组【答案】C【解析】生长素与细胞分裂素的使用比例影响植物细胞的发育方向,当二者比值高时,有利于根的分化,抑制芽的形成;比值低时,有利于芽的分化、抑制根的形成 ;比
2、例适中时,促进愈伤组织的形成,因为生长素和细胞分裂素相对应的植物生长调节剂也有相应的效果,所以可以通过添加植物生长调节剂进行诱导,A 正确;幼苗乙与幼苗丙的形成是花药离体培养形成单倍体植株的过程,此过程的原理是植物组织培养,因此需要经过脱分化与再分化的过程,B 正确;花粉是经过减数分裂产生的,其配子含有 X 染色体或 Y 染色体,经过花药离体培养,得到单倍体,再经过秋水仙素处理后得到的植株乙与丙的基因型为 XX 或YY,因此雄株丁的亲本的基因型分别为 XX、YY,C 错误;雄株甲是通过无性繁殖形成的,形成过程中不会进行减数分裂,因此也不会发生基因重组;雄株乙是通过有性生殖形成的,形成过程中经过
3、了减数分裂,因此会发生基因重组,D 正确。【变式探究】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,表示培育水稻新品种的过程,则下列说法错误的是 ( )A过程简便,但培育周期长B和的变异都发生于有丝分裂间期C过程常用的方法是花药离体培养D过程与过程的育种原理相同 【答案】B【提分秘籍】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。若选育显性优良纯种,需要连续自交筛选,直至性状不再发生分离;若选育隐性优
4、良纯种,则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”则未必简便,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。【举一反三】 某植物的基因型为 AaBB,通过不同的生物技术可以分别将它转变为以下基因型的植物:AABB aB AaBBC AAaaBBB则所用到的生物技术排列正确的是( )A诱变育种、转基因技术、花药离体培养、细胞融
5、合B杂交育种、花药离体培养、转基因技术、多倍体育种C花药离体培养、诱变育种、多倍体育种、转基因技术D多倍体育种、花药离体培养、诱变育种、转基因技术 【答案】B热点题型二 基因工程 例 2、 (2017 年天津卷,9)玉米自交系(遗传稳定的育种材料)B 具有高产、抗病等优良性质,但难以直接培育成转基因植株,为使其获得抗除草剂性状,需依次进行步骤 I、II 试验。获得抗除草剂转基因玉米自交系 A,技术路线如下图。(1 )为防止酶切产物自身环化,构建表达载体需用 2 种限制酶,选择的原则是 _(单选) 。Ti 质粒内,每种限制酶只有一个切割位点G 基因编码蛋白质的序列中,每种限制酶只有一个切割位点酶
6、切后,G 基因形成的两个黏性末端序列不相同酶切后,Ti 质粒形成的两个黏性末端序列相同A B C D(2 )下表是 4 种玉米自交系幼胚组织培养不同阶段的结果。据表可知,细胞脱分化时使用的激素是_,自交系_的幼胚最适合培养成愈伤组织作为转化受体。(3 )农杆菌转化愈伤组织时,T-DNA 携带插入其内的片段转移到受体细胞。筛选转化的愈伤组织,需使用含_的选择培养基。(4 )转化过程中,愈伤组织表面常残留农杆菌,导致未转化愈伤组织也可能在选择培养基上生长。含有内含子的报告基因只能在真核生物中正确表达,其产物能催化无色物质 K 呈现蓝色。用 K 分别处理以下愈伤组织,出现蓝色的是_(多选) 。A无农
7、杆菌附着的未转化愈伤组织B无农杆菌附着的转化愈伤组织C农杆菌附着的未转化愈伤组织D农杆菌附着的转化愈伤组织(5 )组织培养获得的转基因植株(核 DNA 中仅插入一个 G 基因)进行自交,在子代含 G 基因的植株中,纯合子占_。继续筛选, 最终选育出抗除草剂纯合自交系 A。II通过回交使自交系 B 获得抗除草剂性状(6 )抗除草 剂自交系 A(GG)与自交系 B 杂交产生 F1,然后进行多轮回交(下图) 。自交系 B 作为亲本多次回交的目的是使后代_。(7 )假设子代生活力一致,请计算上图育种过程 F1、H 1、H 2、H 3 各代中含 G 基因植株的比例,并在图 1中画出对应的折线图。若回交后
8、每代不进行鉴定筛选,直接回交,请在 图 2 中画出相应的折线图。(8)下表是鉴定含 G 基因植株的 4 种方法。请预测同一后代群体中,4 种方法检出的含 G 基因植株的比例,从小到大依次是_。方法 检测对象 检测目标 检出的含 G 基因植株的比例PCR 扩增 基因组 DNA G 基因 x1分子杂交 总 mRNA G 基因转录产物 x2抗原-抗体杂交 总蛋白质 G 基因编码的蛋白质 x3喷洒除草剂 幼苗 抗除草剂幼苗 x4对 Hn 继续筛选,最终选育出高产、抗病、抗除草剂等优良性状的玉米自交系【答案】 (1)A (2 ) 2,4-D 乙 (3 )除草剂 (4 ) BD (5 ) 1/3(6 )积
9、累越来越多自交系 B 的遗传物质/优良性状(7 )(8 ) X4,X 3,X 2,X 1获得抗除草剂转基因玉米自交系 A,则筛选转化的愈伤组织,需使用含除草剂的选择培养基。 (4)含有内含子的报告基因位于农杆菌 Ti 质粒的 T-DNA 中,无农杆菌附着的未转化愈伤组织不含 内含子的报告基因,不会出现蓝色;不论有无农杆菌附着,转化愈伤组织中都含有 Ti 质粒,含内含子的报告基因,出现蓝色;农杆菌附着的未转化愈伤组织,含内含子的报告基因位于农杆菌中,农杆菌 属于原核生物,其中的报告基因不能正确表达,不会出现蓝色。故选 BD。 (5)由于转基因植株的核 DNA 中仅插入一个 G 基因,设基因型为
10、GO,自交后代含 G 基因的植株基因型为 GG 或 GO,比例为 1:2,纯合子占 1/3。 (6)回交是指杂交后代与自交系 B 杂交,会使后代积累越来越多自交系 B 的遗传物质/优良性状。 (7)自交系 B 不含抗除草剂基因,设基因型为 OO,则自交系 A(GG)与之杂交得 F1,基因型为 GO,都含有 G 基因,再与自交系 B(OO)回交得 H1,基因型为 GO 和 OO,比例为 1:1,含有 G 基因的植株占 1/2,筛选去除基因型为 OO 的植株后,剩余的都是基因型为 GO 的植株,再回交,则与 H1结果相同,含有 G 基因的植株占 1/2。若不筛选,则1/2GO、1/2OO 植株回交
11、得 H2,基因型为 1/4GO、3/4OO,含有 G 基因的植株占 1/4,1/4GO,3/4OO 植株回交得 H3,基因型为 1/8GO、7/8OO,含有 G 基因的植株占 1/8。 (8)G 基因导入受体受体细胞后,不一定转录形成 mRNA,转录形成的 mRNA 不一定翻译形成相应的蛋白质,翻译形成相应的蛋白质,不一定表现出抗除草剂性状,所以检测出含 G 基因植株的比例由大到大依次是 X4,X 3,X 2,X 1。【变式探究】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 RN
12、AD限制性内切酶可从原核生物中提取【答案】C【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。 【提分秘籍】基因重组与基因工程的比较比较项目 基因重组 基因工程 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
13、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 不同点 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 【举一反三】 下列关于限制酶和 DNA 连接酶的理解,正确的是 ( )A其化学本质都是蛋白质BDNA 连接酶可以恢复 DNA 分子中的氢 键C它们不能被反复使用D在基因工程操作中可以用 DNA 聚合酶代替 DNA 连接酶【答案】A【方法技巧】基因工程中的八个注意点 (1)限制性核酸内切酶和 DN
14、A 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,其基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
15、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,植物若用体细胞则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。1 (2018 天津卷,2)芦笋是雌雄异株植物,雄株性染色体为 XY,雌株为 XX;其幼茎可食用,雄株产量高。以下为两种培育雄株的技术路线。有关叙述错误的是( )A形成愈伤组织可通过添加植物生长调节剂进行诱导B幼苗乙和丙的形成均经过脱分化和再分化过程C雄株丁的亲本的性
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