资源简介 南京市09届高三生物二轮复习专题六：从杂交育种到基因工程（2课时）南京航空航天大学附属高级中学 戴学云一、教学内容及考纲要求知识内容 要求生物变异在育种上的应用 C二、重要的结论性语句：1．生物育种是指人们按照自己的意愿，依据不同的育种原理，把位于不同个体的优良性状集中到一个个体上来，获得人们所需要的生物新品种。2.杂交育种最简便但周期长、难以克服远源杂交不亲和的障碍；单倍体育种能明显缩短育种年限，加速育种进程。诱变育种提高了突变率，创造人类需要的变异类型，从中选择培育出优良的生物品种，但由于基因突变的不定向性，具有很大的盲目性。而通过基因工程和细胞工程育种能定向改变生物的性状,创造具有优良性状的生物新品种。三、重、难点知识归类、整理1．单性结实和无子果实自然条件下，果实一般是在两性结合的基础上发育而成的。由于人为因素或自然因素的影响，没有发生受精现象，此时由子房发育成果实的过程叫单性结实。无子果实是单性结实的结果。下面介绍几种无子果实及其获得方法：①无子番茄：用一定浓度的 处理未授粉的番茄花蕾而获得。用此方法也可获得无子黄瓜、无子辣椒等。②香蕉：由于体细胞中染色体组为3，减数分裂时 造成香蕉不能形成正常的精子和卵细胞，因而不能受精发育成 。但是子房能产生一定的并自我刺激，发育成无子果实。③无子西瓜：人工培育染色体变异的 倍体西瓜，无子西瓜的培养也需要一定的生长素的促进。1.生长素 同源染色体联会紊乱 种子 生长素 三③无子西瓜：人工培育染色体变异的 倍体西瓜，无子西瓜的培养也需要一定的生长素的促进。2．杂交育种与基因自由组合定律的联系基因的自由组合定律的适用条件是：①有性生殖生物的性状遗传；②真核生物的性状遗传；③细胞核遗传；④两对及两对以上相对性状遗传；⑤控制两对或两对以上相对性状的等位基因位于不同对同源染色体上。杂交育种是指让同一物种不同品种的个体之间相交。杂交育种依据的原理是基因的自由组合定律，即控制不同相对性状的非等位基因的自由组合。在杂交育种工作中，根据自由组合定律，只有合理选择优缺点互补的亲本类型，通过杂交使基因重新组合，才能得到理想的具有双亲中优良性状的后代，抛弃具有双亲不良性状的杂交后代，并可预测杂种子代中优良性状出现的概率，从而有计划确定育种规模。同时应对F2进行观察，若优良性状为隐性性状，则只需要两年时间就可获得种子，若为显性性状则需要几年时间连续自交和选择。3、选择育种方法要视具体育种目标要求、材料特点、技术水平和经济因素，进行综合考虑和科学决策：选择简易、可操作的方式。4、同一种育种方式应用于不同的生物也会有不尽相同的育种过程。5、从基因组成上看，育种目标基因型可能是：①纯合体，便于制种、留种和推广；②杂交种，充分利用杂种优势。6、育种方法的比较名称 原理 方法 优点 缺点 应用和实例杂交育种诱变育种单倍体育种多倍体育种基因工程育种细胞工程育种7.细胞工程育种的比较：方式 植物组织培养 植物体细胞杂交 细胞核移植原理 植物细胞的全能性 植物细胞膜的流动性 动物细胞核的全能性方法 离体的植物器官、组织或细胞→愈伤组织→根、芽→植物体 去掉细胞壁→诱导原生质体融合→组织培养 核移植→胚胎移植优点 快速繁殖、培育无病毒植株等 克服远缘杂交不亲和的障碍，培育出作物新品种 繁殖优良品种，用于保存濒危物种，有选择地繁殖某性别的动物缺点 技术要求高、培养条件严格 技术复杂，难度大；需植物组织培养等技术 导致生物品系减少，个体生存能力下降。举例 试管苗的培育、培养转基因植物 培育"番茄马铃薯"杂种植株 "多利"羊等克隆动物的培育8、基因工程育种（转基因育种）物质基础是：所有生物的DNA均由四种脱氧核苷酸组成。其结构基础是：所有生物的DNA均为双螺旋结构。一种生物的DNA上的基因之所以能在其他生物体内得以进行相同的表达，是因为它们共用一套遗传密码子。（1）原理：基因重组（或异源DNA重组）（2）方法：基因操作（提取目的基因→装入载体→导入受体细胞→基因表达→筛选出符合要求的新品种）（3）优点：目的性强，可以按照人们的意愿定向改造生物；育种周期短 。（4）缺点：可能会引起生态危机，技术难度大。（5）举例：“傻瓜水稻”、抗虫棉、固氮水稻、转基因动物（转基因鲤鱼）等10、植物激素育种（1）原理：适宜浓度的生长素可以促进果实的发育（2）方法：在未受粉的雌蕊柱头上涂上一定浓度的生长素类似物溶液，子房就可以发育成无子果实。（3）优点：由于生长素所起的作用是促进果实的发育，并不能导致植物的基因型的改变，所以该种变异类型是不遗传的。（4）缺点：该种方法只适用于植物。（5）举例：无子番茄的培育【练一练】判断以下育种方法的原理：（连线配伍）青霉素高产菌株太空椒高产小麦“彩色小麦”矮茎抗锈病小麦杂交水稻中国荷斯坦牛抗虫棉抗除草剂玉米三倍体无子西瓜八倍体小黑麦无子番茄萝卜甘蓝（思考判断的依据是什么？各种育种方式的原理是什么？）例1．（2005·广东）某种植物的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，最简单（简捷）的方法是A．单倍体育种 B．杂交育种 C．人工诱变育种 D．细胞工程育种思考：如果培育AABB可以用哪些方法？例2下图①～⑤ 列举了五种作物育种方法，请回答相应问题：（1）第①种方法属于常规育种，一般从F2开始选种，这是因为 。（2）在第②种方法中，若只考虑F1中分别位于n对同源染色体上的n对等位基因，则利用其花药离体培育成的幼苗的基因型，在理论上应有 种类型。（3）第③种方法中使用秋水仙素的作用是促使染色体加倍，其作用机理是 。（4）第④种方法中发生的变异一般是基因突变。卫星搭载的种子应当选用刚萌发的而非休眠的种子，原因是 。（5）第⑤ 种方法属于 工程。采用这种方法培育出的新品种可以表达丙种微生物的某些遗传信息，其表达过程是 。该遗传工程得以实现的重要理论基础之一是，无沦是真核生物还是原核生物，它们在合成蛋白质的过程中，决定氨基酸种类的 都是相同的。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，为培育出优良新品种AAbb，可以采用的方法如右图所示。（1）由品种AABB、aabb经过①、②、③过程培育出新品种的育种方法称为 。若经过②过程产生的子代 总数为1552株，则其中基因型为AAbb的理论上有 株。基因型为Aabb的类型经过过程③，子代中AAbb与aabb 的数量比是 。（2）过程⑤常采用 ,由AaBb得到Ab个体。 与“过程①②③”的育种方法相比，“过程⑤⑥”育种的优势是______________________________。（3）过程④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⑦”的育种方法相比，“过程④”育种的优势是 。课堂练习一 、单选题：1.以下有关基因工程的叙述，正确的是A．基因工程是细胞水平上的生物工程 B．基因工程的产物对人类都是有益的C．基因工程产生的变异属于人工诱变 D．基因工程育种的优点之一是目的性强2．能够使植物体表达动物蛋白的育种方法是A．单倍体育种 B．杂交育种 C．基因工程育种 D．多倍体育种3．以下能够说明细胞具有全能性的育种方式是（多选）A．胡萝卜韧皮部细胞培育出植株 B．紫色糯性王米种子培育出植株C．转入抗虫基因的棉花细胞培育出植株D．番茄与马铃薯体细胞杂交后培育出植株4．太空育种是指利用太空综合因素如强辐射、微重力等，诱导由宇宙飞船携带的种子发生变异，然后进行培育的一种育种方法。下列说法正确的是A．太空育种产生的突变总是有益的 B．太空育种产生的性状是定向的C．太空育种培育的植物（新物种）是地球上原本不存在的D．太空育种与其他诱变方法在本质上是一样的5．在下列有关育种的叙述中，不正确的是A．培育无子西瓜和培育无子番茄的原理相同B．利用植物体细胞杂交的方法可以克服远源杂交不亲和的障碍C．培育青霉菌高产菌株是利用基因突变的原理D．培育抗虫棉和培育能生产人胰岛素的大肠杆菌都是通过基因工程实现的6．下列哪种生物技术能有效地打破物种的界限，定向改造生物培育新的农作物优良品种A．杂交育种技术 B．单倍体育种技术 C．基因工程育种技术 D．诱变育种技术7．某生物的基因型为AaBB，通过下列技术可以分别将它转变为以下基因型的生物：①AABB ②aB ③AaBBC ④AAaaBBBB。则以下对应的育种方法排列正确的是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8．能在细胞分裂间期起作用的措施是①农作物的诱变育种 ②用秋水仙素使染色体数目加倍③肿瘤的治疗 ④花药离体培养A．①③ B．①④ C．②③ D．②④二、简答题9．以下分别表示几种不同的育种方法。请分析回答：（1）A所示过程称“克隆”技术，新个体丙的基因型应与亲本中的_____________个体相同。（2） B过程中，由物种P突变为物种P1。在指导蛋白质合成时，③处的氨基酸由物种P的____改变成了________。（缬氨酸GUC；谷氨酰胺CAG；天门冬氨酸GAC）（3）C过程所示的育种方法叫做_____________，该方法最常用的作法是在①处_______________________________。（4）D表示的育种方法是______________，若要在F2中选出最符合要求的新品种，最简便的方法是________________。（5）E过程中，②常用的方法是________________________，与D过程相比，E方法的突出优点是______。10.已知水稻抗病（R）对感病（r）为显性，有芒（B）对无芒（b）为显性，两对基因自由组合，体细胞染色体数为24条。现用单倍体育种方法选育抗病、有芒水稻新品种。（1）诱导单倍体所用的花药，应取自基因型为 的植株。（2）为获得上述植株，应采用基因型为 和 的两纯合亲本进行杂交。（3）在培养过程中，单倍体有一部分能自然加倍成为二倍体植株，该二倍体植株花粉表现 （可育或不育），结实性为 （结实或不结实），体细胞染色体数为 。（4）在培养过程中，一部分花药壁细胞能发育成植株，该二倍体植株花粉表现（可育或不育），结实性为 （结实或不结实），体细胞染色体数为 。（5）自然加倍植株和花药壁植株中都存在抗病、有芒的表现型。为获得稳定遗传的抗病、有芒新品种，本实验应选以上两种植株中的 植株，因为自然加倍植株 ，花药壁植株 。（6）鉴别上述自然加倍植株与花药壁植株的方法是 。课后练习1．基因型为Aa的植株连续自交，子代中基因型为aa的个体因不符合育种要求而被逐代淘汰，那么在F3代所形成的种群中，aa基因型个体出现的频率是A．1／64 B．1／8 C．1／16 D．1／102．为获得纯和高蔓抗病番茄植株，采用了下图所示的方法：图中两对相对性状独立遗传。据图分析，不正确的是A、过程①的自交代数越多，纯合高蔓抗病植株的比例越高B、过程②可以任取一植株的适宜花药作培养材料C、过程③包括脱分化和再分化两个过程D、图中筛选过程不改变抗病基因频率3．下图表示用某种农作物①和②两个品种分别培育出④、⑤、⑥三个品种的过程，相关叙述正确的是A．由①和②培育⑤所采用的方法I和Ⅱ分别杂交和测交B．由③培育出④的常用方法Ⅲ是用花药离体培养C．由③培育出⑥的常用方法Ⅳ是用物理的或化学的方法进行诱变处理D．图中培育出⑤所依据的原理是基因突变和基因重组4．下列关于单倍体、二倍体、多倍体的叙述不正确的是 ( )A．由合子发育成的生物体细胞中有几个染色体组就叫几倍体B．由配子发育成的生物体，细胞中无论有几个染色体组也只能叫单倍体C．单倍体一般高度不孕，多倍体一般茎秆粗壮，果实、种子较大D．单倍体都是纯种，多倍体等位基因至少有三个5、某地区一些玉米植株比一般玉米植株早熟、生长整齐而且健壮，果穗大、子粒多，因此这些植株可能是( )A．单倍体 B．三倍体 C．四倍体 D．杂交种6．【2008年广东卷】24．对于低温诱导洋葱染色体数目变化的实验，正确的描述是（多选）A、处于分裂间期的细胞最多B、在显微镜视野内可以观察到二倍体细胞和四倍体细胞C、在高倍显微镜下可以观察到细胞从二倍体变为四倍体的过程D、在诱导染色体数目变化方面，低温与秋水仙素诱导的原理相似7．已知西瓜的染色体数目2n=22，请根据下面的西瓜育种流程回答有关问题： （1）图中①③过程所用的试剂分别是： 和 。 （2）培育无子西瓜A的育种方法称为 。 （3）④过程中形成单倍体植株所采用的方法是 ，该过程利用了植物细胞的性。 （4）为确认某植株是否为单倍体，应在显微镜下观察根尖分生区细胞的染色体，观察的最佳时期为 。9.小麦品种是纯合子，生产上用种子繁殖，现要选育矮杆（aa）、抗病（BB）的小麦新品种；马铃薯品种是杂合子（有一对基因杂合即可称为杂合子），生产上通常用块茎繁殖，现要选育黄肉（Yy）、抗病（Rr）的马铃薯新品种。请分别设计小麦品种间杂交育种程序，以及马铃薯品种间杂交育种程序。要求用遗传图解表示并加以简要说明。（写出包括亲本在内的前三代即可）10．逆转录病毒的遗传物质RNA能逆转录生成DNA，并进一步整合到宿主细胞的某条染色体中。用逆转录病毒作为运载体可用于基因治疗和培育转基因动物等。（1）病毒在无生命培养基上不能生长，必须依靠活细胞提供等物质基础，才能繁殖。逆转录病毒较T2噬菌体更容易变异，从分子水平看，是由于 。（2）基因治疗时，将目的基因与逆转录病毒运载体结合的“针线”是 。将带有目的基因的受体细胞转入患者体内，患者症状会有明显缓解，这表明。（3）若将目的基因转入胚胎干细胞，再经过一系列过程可获得目的基因稳定遗传的转基因动物。①将带有目的基因的胚胎干细胞注射到普通动物的 胚中，胚胎发育成嵌合型个体。如果转化的胚胎干细胞正好发育成 细胞，则嵌合型个体生下的幼体就极有可能带有目的基因。②从胚胎干细胞转化到获得目的基因纯合子，配合基因检测，最少需要 代。试简述育种的基本过程： 。11．【2008年全国Ⅱ卷】某植物块根的颜色由两对自由组合的基因共同决定，只要基因R存在，块根必为红色，rrYY或rrYy为黄色，rryy为白色；在基因M存在时果实为复果型，mm为单果型。现要获得白色块根、单果型的三倍体种子。（1）请写出以二倍体黄色块根、复果型（rrYyMm）植株为原始材料，用杂交育种的方法得到白色块根、单果型三倍体种子的主要步骤。（2）如果原始材料为二倍体红色块根复果型的植株，你能否通过杂交育种方法获得白色块根、单果型的三倍体种子？为什么？12．【2008年北京卷】白菜、甘蓝均为二倍体，体细胞染色体数目分别为20、18。以白菜为母本、甘蓝为父本。经人工授粉后，将雌蕊离体培养，可得到“白菜－甘蓝”杂种幼苗。请回答问题：⑴白菜和甘蓝是两个不同的物种，存在 隔离。自然条件下，这两个物种间不能通过 的方式产生后代。雌蕊离体培养“白菜－甘蓝”杂种幼苗获得，所依据的理论基因是植物细胞具有 。⑵为观察“白菜－甘蓝”染色体数目和形态，通常取幼苗的 做临时装片，用 染色。观察、计数染色体的最佳时期是 。⑶二倍体“白菜－甘蓝”的染色体数为 。这种植株通常不育，原因是减数分裂过程中 。为使其可育，可通过人工诱导产生四倍体“白菜－甘蓝”，这种变异属于 。专题六：从杂交育种到基因工程答案：附答案1.生长素 同源染色体联会紊乱 种子 生长素 三3.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 使分散在同一物种或不同品种中的多个优良性状集中与同一个体上 ①育种时间长②局限于同种或亲缘关系较近的个体 用纯种高杆抗病小麦与矮杆不抗病小麦培育矮杆抗病小麦诱变育种 基因突变 ①物理：紫外线、射线、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，再选择 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，需要大量的供试材料 高产青霉菌、“黑农五号”大豆品种、太空辣椒的培育单倍体育种 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，加速育种进程 技术复杂 用纯种高杆抗病小麦与矮杆不抗病小麦快速培育矮杆抗病小麦多倍体育种 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 植物茎杆粗壮，叶片、果实、种子都比较大，营养物质含量提高 技术复杂，发育延迟，结实率低，一般只适合于植物 三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦、四倍体水稻转基因育种 异源DNA重组 提取目的基因→装入运载体→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”，转基因抗虫棉细胞工程育种 细胞的全能性 “去壁”→“诱融”→“组培”核移植和胚胎移植 克服远缘杂交不亲和的障碍可应用于繁育优良动物，抢救濒危动物 技术复杂，工作量大，操作烦琐技术要求高 可育“白菜－甘蓝”的培育克隆羊“多莉”例1．【解析】B 生物育种方法有多种，其中杂交育种是利用两个亲本的基因型分别为AAbb和aaBB，遵循基因的自由组合定律进行遗传，因aabb为双隐性类型，可在子二代中直接筛选出，因此只需二年就可选育出。要培育出基因型为aabb的新品种，单倍体育种能明显缩短育种年限，一般也需二年，但技术复杂。人工诱变育种工作量大，需要大量的实验材料。单倍体育种和细胞工程育种都需要利用植物的组织培养技术，操作要求高，技术复杂。在相同的时间内，杂交育种用材及技术简单。例2（1）从F2开始发生性状分离 （2）2n（3）秋水仙素抑制纺锤体的形成（4）种子萌发后进行细胞分裂，DNA在复制过程中容易受到外界因素的影响发生基因突变 (5)密码子例3．（1）杂交育种 97 1：1 （2）花药离体培养法 明显缩短了育种年限（3）限制性内切酶（限制酶）、DNA连接酶 定向地改造生物的遗传性状课堂练习答案：1 2 3 4 5 6 7 8D C ACD D A C B A9.（1）甲 （2）天门冬氨酸 缬氨酸 （3）多倍体育种 用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 （4）杂交育种 从F2中选出符合要求的个体连续自交，直到得到不发生性状分离的个体 （5）花药离体培养 明显缩短育种年限10．【解析】（1）由题可知，要选育的抗病、有芒水稻新品种，其基因型为RRBB，它的单倍体植株的基因型为RB，所以诱导单倍体所用的花药，植株的基因型应为RrBb。（2）能获得基因型为RrBb植株的杂交组合有RRBB×rrbb或RRbb×rrBB，但前者就是所要选育的新品种，故只能选后者。（3）单倍体自然加倍成为二倍体植株，则该二倍体植株能通过减数分裂形成正常配子，所以花粉表现为可育，能结实；水稻体细胞染色体数为24条，则其单倍体植株的染色体数为12条，自然加倍成为二倍体植株的体细胞染色体数为24条。（4）由花药壁细胞（属于体细胞）能发育成植株，该二倍体植株的体细胞基因组成与母本RrBb完全一样，则花粉表现可育，能结实，体细胞染色体数也为24条。（5）要获得稳定遗传的抗病、有芒新品种，应选自然加倍植株，因为自然加倍植株基因型纯合，而花药壁植株基因型杂合，不能选用。（6）由单倍体自然加倍成为二倍体植株为纯合子，而花药壁植株为杂合子，鉴别它们的最简便（简单）的方法是自交，自然加倍植株的自交后代不发生性状分离，而花药壁植株的自交后代会发生性状分离。【答案】（1）RrBb （2）RRbb rrBB （3）可育 结实 24（4）可育 结实 24 （5）自然加倍 基因型纯合 基因型杂合（6）将植物分别自交，子代性状表现一致的是自然加倍植株，子代性状分离的是花药壁植株。课后练习答案1．D 2．D 3．B 4．D 5.D 6.ABD7．（1）秋水仙素 生长素 （2）多倍体育种（3）花药离体培养 全能 （4）有丝分裂中期8.（1）从F2开始发生性状分离 （2）2n（3）秋水仙素抑制纺锤体的形成（4）种子萌发后进行细胞分裂，DNA在复制过程中容易受到外界因素的影响发生基因突变 （5） 密码子9. 解析：本题主要考查作物杂交育种的有关知识，同时考查了有关生殖方面的知识。就试题本身而言不难，但学生很容易出现以下几方面的问题：①不能准确地绘制遗传图解。考生在绘制遗传图解时随意性太大，没有掌握遗传图解的绘制方法和规范。 ②混淆了杂交育种与单倍体育种。部分考生在选育小麦时运用了单倍体育种的方法。③题意理解出现偏差。对题干中“现要选育黄肉(Yy)、抗病(Rr)的马铃薯新品种”的理解不到位，使得部分考生难以确定育种中马铃薯亲本的基因型。④在做题时没有考虑到利用种子繁殖和利用块茎进行繁殖对后代的影响。答案： 小麦 第一代 AABB × aabb 亲本杂交↓第二代 F1 AaBb 种植F1代自交 ↓自交第三代 F2 A＿B＿，A＿bb，aaB＿，aabb 种植F2代，选矮杆、抗病（aaB_），继续自交，期望下代获得纯合体（注：①A＿B＿，A＿bb，aaB＿，aabb表示F2出现的九种基因型和四种表现型。 ②学生写出F2的九种基因型和四种表现型均给满分） 马铃薯第一代 yyRr × Yyrr 亲本杂交↓第二代 YyRr，yyRr，Yyrr，yyrr 种植，选黄肉、抗病（YyRr）第三代 YyRr 用块茎繁殖10.⑴酶、ATP、代谢原料、核糖体 RNA不如双链DNA稳定（2）DNA连接酶 目的基因随受体细胞DNA复制而复制，并在子细胞中表达（3）①囊 生殖 ② 2 检测目的基因，选择目的基因进入生殖细胞的嵌合型个体交配，再从中选出目的基因纯合的个体。11.（1）步骤：①、二倍体植株（rrYyMm）自交得种子；②、从自交后代中选择白色单型的二倍体植株，并收获其种子（甲）；③、播种种子甲，长出的植株秋水仙色处理得四倍体并收获种子（乙）；④、播种甲乙两种种子，杂交，得到白色块根、单果型。（若用遗传图解答题，合理也给分）（2）不一定 因为表现型为红色块根、复果型的植株有多种基因型，其中只有RrYyMm或RryyMm的植株自交后代才能出现基因型为rryymm的二倍体植株。（其它合理答案也给分）12.（1） 生殖 杂交（有性生殖） 全能性（2）根尖（茎尖） 醋酸洋红（龙胆紫、碱性） 有丝分裂中期（3）19 没有同源染色体配对的现象 染色体变异转基因植株纯合高蔓抗病植株与纯合矮蔓抗病植杂 交纯合高蔓感病植株单倍体杂交育种基因工程育种诱变育种单倍体育种多倍体育种细胞工程育种培养③②导入抗病基因筛选加倍①FnF2叶肉细胞花药F1PAGE1南京市09届高三生物二轮复习专题六：基因工程和蛋白质工程（第一课时）南京航空航天大学附属中学 戴学云一、教学内容及考纲要求知识内容 要求基因工程的诞生 A基因工程的原理及技术 A基因工程的应用 B蛋白质工程 A二、重要的结论性语句：1、基因工程的操作工具有：限制性内切酶（剪刀）、DNA连接酶（针线）、载体（运输工具）基因工程的载体必须具备的条件：（1）①能在受体细胞中复制并稳定保存；②具有一至多个限制酶切割位点，供外源DNA片段插入；③具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。（2）基因工程常用的载体有： 质粒 、 噬菌体 和 动、植物病毒 等。最早应用的载体是质粒，它是细菌细胞中的一种很小的双链环状DNA分子。2、基因工程操作的基本步骤：制备目的基因、目的基因与载体结合、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与表达3. 制备目的基因方法①从自然界中已有的物种中分离出来，如可从基因文库中获取。②用人工的方法合成。★获得原核细胞的目的基因可采取直接分离，获取真核细胞的目的基因一般是人工合成。★人工合成目的基因的常用方法有反转录法和化学合成法。4.目的基因的检测与表达（首先要检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因，方法是采用DNA分子杂交技术。其次还要检测目的基因是否转录出mRNA，方法是采用DNA分子杂交技术。最后检测目的基因是否翻译成蛋白质，方法是采用抗原—抗体杂交技术。有时还需进行个体生物学水平的鉴定。如抗虫或抗病的鉴定等。）三、重、难点知识归类、整理1、 基因工程操作工具操作工具 作用 其他限制性内切酶（剪刀） 识别好切割特定的核苷酸序列 主要存在与微生物中DNA连接酶（针线） 连接互补的黏性末端，形成重组DNA 连接磷酸和脱氧核糖间的化学键载体（运输工具） 将目的基因导入受体细胞中 质粒、动植物病毒、噬菌体2、基因导入受体细胞方法受体细胞种类 方法植物细胞 农杆菌转化法：目的基因插入Ti质粒的T-DNA→农杆菌→导入植物细胞→稳定维持和表达基因枪法花粉管通道法动物细胞 显微注射法：目的表达载体提纯→取卵（受精卵）→显微注射→受精卵发育→新性状动物微生物细胞 Ca2-处理细胞→感受态细胞→表达载体与感受态细胞混合→感受态细胞吸收DNA分子→→→在整个基因工程中，只有将目的基因导入受体细胞过程中不发生碱基互补配对，其他步骤均发生配对3、基因工程技术的应用①转基因生物：通过转基因技术把某种生物的基因或人工合成的基因转移到另一生物体内，从而培育出对人类有利的生物新品种。植物基因工程成果有抗虫转基因植物、抗病转基因植物、其他抗逆转基因植物、利用转基因改良植物品质；动物基因工程成果有转基因鲤鱼、抗虫棉、转基因牛等，用于提高动物的生长速度、改善畜产品的品质、用转基因动物生产转基因动物作器官移植的供体。②转基因药物：自从美国1977年第一次用改造的大肠杆菌生产出有活性的人的生长激素释放抑制素以来，现已研制成功的基冈工程药物有几十种、，如已上市的人的生长激素、胰岛素、干扰素、尿激酶原、超氧化物歧化酶等。③基因治疗：将外源基因通过基因转移技术，插入病人适当的受体细胞中，使外源基因表达的产物能治疗某种疾病。④人类基因组计划：人类基因组计划是通过国际间科学家联合探测人类染色体组所含DNA分子中携带的全部遗传信息，即基因中碱基对序列，搞清它们在染色体上的位置，破译人类全部遗传密码，这为研究人类进化、种族血缘、寿命衰老、疾病诊断和治疗等展现了一个广阔的前景。4.蛋白质工程与基因工程区别蛋白质工程 基因工程实质 通过改造基因，以定向改造天然蛋白质，甚至创造自然界不存在的蛋白质 将目的基因从供体转移到受体细胞，并在受体细胞中表达结果 合成自然界不存在的蛋白质 只能生产自然界已存在的蛋白质联系 蛋白质工程是在基因工程基础上，延伸出的第二代基因工程四、例题解析：例1：日前科学家把兔子血红蛋白基因导人到大肠杆菌细胞中，在大肠杆菌细胞中合成了兔子的血红蛋白，下列哪一项不是这一先进技术的理论依据 ( )A．所有生物共用一套遗传密码子B．基因能控制蛋白质的合成C．兔子血红蛋白基因与大肠杆菌的DNA都是由四种脱氧核苷酸构成，都遵循相同的碱基互补配对照则D．兔子与大肠杆菌有共同的原始祖先例2：(2007天津理综)在培育转基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因（kan）常作为标记基因，只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。下图为获得抗虫棉的技术流程。请据图回答：（1）A过程需要的酶有_______________________________________________。（2）B过程及其结果体现了质粒作为载体必须具备的两个条件是_______________________________________________________________________。（3）C过程的培养基除含有必要营养物质、琼脂和激素外，还必须加入________________。（4）如果利用DNA分子杂交原理对再生植株进行检测，D过程应该用_____________________________________________________________作为探针。（5）科学家发现转基因植株的卡那霉素抗性基因的传递符合孟德尔遗传规律。①将转基因植株与________________________杂交，其后代中抗卡那霉素型与卡那霉素敏感型的数量比为1：1。②若该转基因植株自交，则其后代中抗卡那霉素型与卡那霉素敏感型的数量比为________。③若将该转基因植株的花药在卡那霉素培养基上作离体培养，则获得的再生植株群体中抗卡那霉素型植株占____________%。3.（08江苏卷·32）（8分）将动物致病菌的抗原基因导入马铃薯制成植物疫苗，饲喂转基因马铃薯可使动物获得免疫力。以下是与植物疫苗制备过程相关的图和表。请根据以上图表回答下列问题。（1）在采用常规PCR方法扩增目的基因的过程中，使用的DNA聚合酶不同于一般生物体内的DNA聚合酶，其最主要的特点是——。（2）PCR过程中退火（复性）温度必须根据引物的碱基数量和种类来设定。表1根据模板设计的两对引物序列，图2为引物对与模板结合示意图。请判断哪一对引物可采用较高的退火温度？——。（3）图1步骤3所用的DNA连接酶对所连接的DNA两端碱基序列是否有专一性要求？——（4）为将外源基因转入马铃薯，图1步骤6转基因所用的细菌B通常为——。（5）对符合设计要求的重组质粒T进行酶切，假设所用的酶均可将识别位点完全切开，请根据图1中标示的酶切位点和表2所列的识别序列，对以下酶切结果作出判断。①采用EcoRI和PstI酶切，得到——种DNA片断。②采用EcoRI和SmaI酶切，得到——种DNA片段。【课堂练习】1.（08全国卷Ⅰ·4）已知某种限制性内切酶在一线性DNA分子上有3个酶切位点，如图中箭头所指，如果该线性DNA分子在3个酶切位点上都被该酶切断，则会产生a、b、c、d四种不同长度的DNA片段。现有多个上述线性DNA分子，若在每个DNA分子上至少有一个酶切位点被该酶切断，则理论上讲，经该酶酶切后，这些线性DNA分子最多能产生长度不同的DNA片段种类数是A.3 B.4 C.9 D.122．关于右图DNA分子片段的说法，正确的是（ ）A．限制性内切酶可作用子①、②处B．解旋酶作用于③处C．DNA连接酶作用于③处D．获取目的基因要同时使用解旋酶和限制性内切酶3．有关基因工程的叙述正确的是A．质粒都可作为载体B．蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料C．限制酶只在获得目的基因时才使用D．重组质粒的形成是在细胞内完成的4．对基因组文库的描述，不正确的是A．含有某种生物的全部基因 B．基因中含有启动子和内含子C．文库的基因是通过受体菌承载的 D．文库中的全部基因可以在物种间交流5．下列有关基因工程中限制性内切酶的捕述，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的影响C．限制性内切酶能切割RNAD．限制性内切酶能切割6．近年来基因工程的发展非常迅猛，科学家可以用DNA探针和外源基因导入的方法进行遗传病的诊断和治疗，下列做法中不正确的是（ ）A．用DNA探针检测镰刀型细胞贫血症B．用DNA探针检测病毒性肝炎C．用导入外源基因的方法治疗半乳糖血症D．用基因替换的方法治疗21三体综合征7．利用细菌大量生产人类干扰素，下列叙述错误的是 （ ）A. 用适当的酶对运载体与人类干扰素基因进行切割与黏合B. 用适当的化学物质处理受体细菌表面，将重组DNA导入受体细菌C. 通常通过检测目的基因产物来检测重组DNA是否已导入受体细菌D. 受体细菌内能合成人类干扰素说明目的基因完成了表达8.（08广东卷·8）改良缺乏某种抗病性的水稻品种，不宜采用的方法是A．诱变育种 B．单倍体育种 C．基因工程育种 D．杂交育种二、多选题：9．人们利用基因工程的方法，用大肠杆菌生产人胰岛素，这一过程涉及到A．用适当的酶对胰岛素基因与载体进行切割并连接B．把重组后的DNA分子导入受体细菌内进行扩增C．检测重组DNA分子是否导入受体细菌内并表达出性状D．筛选出能产生胰岛素的工程菌10．利用基因工程生产蛋白质药物的方法之一是将人的基因转入动物体内，再饲养这些转基因动物，从动物乳汁或尿液中提取药物。这一过程涉及A．DNA按照碱基互补配对原则自我复制B．DNA以其一条链为模板合成RNAC．RNA以自身为模板自我复制D．按照RNA密码子的排列顺序合成蛋白质11.（08广东卷·39） (现代生物科技专题，10分)天然酿酒酵母菌通常缺乏分解淀粉的酶类，用作发酵原料的淀粉需经一系列复杂的转化过程才能被利用。研究者从某丝状真菌中获取淀粉酶基因并转人酿酒酵母菌，获得的酿酒酵母工程菌可直接利用淀粉产生酒精。请回答下列问题：（1）将淀粉酶基因切割下来所用的工具是 ，用 将淀粉酶基因与载体拼接成新的DNA分子，下一步将该DNA分子 ，以完成工程菌的构建。（2）若要鉴定淀粉酶基因是否插人酿酒酵母菌，可采用的检测方法是 ；若要鉴定淀粉酶基因是否翻译成淀粉酶，可采用 检测。将该工程菌接种在含淀粉的固体平板培养基上，培养一定时间后，加入碘液，工程菌周围出现透明圈，请解释该现象发生的原因。（3）如何进一步鉴定不同的转基因工程菌菌株利用淀粉能力的大小 （4）微生物在基因工程领域中有哪些重要作用 12、（（08天津卷·30）下图为人β-珠蛋白基因与其mRNA杂交的示意图，①～⑦表示基因的不同功能区。据图回答：⑴上述分子杂交的原理是 ；细胞中β-珠蛋白基因编码区不能翻译的序列是 （填写图中序号）。⑵细胞中β-珠蛋白基因开始转录时，能识别和结合①中调控序列的酶是 。⑶若一个卵原细胞的一条染色体上，β-珠蛋白基因表达的区域中一个A替换成T，则由该卵原细胞产生的卵细胞携带该突变基因的概率是 。⑷上述突变基因的两个携带者婚配，其后代中含该突变基因的概率是 。专题六：基因工程和蛋白质工程（第一课时）课后练习一. 单项选择题1．用基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质。下列叙述不正确的是A．常用相同的限制性内切酶处理目的基因和质粒B．DNA连接酶和RNA聚合酶是构建重组质粒必需的工具酶C．可用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒D．导入大肠杆菌的目的基因不一定能成功表达2．Ti质粒上有T—DNA，这种DNA可以转移到受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的DNA上。这种质粒存在于A．大肠杆菌 B．农杆菌 C．酵母菌 D．苏云金芽孢杆菌3．基因与载体结合所需的条件有①同一种限制酶 ②具有某些标记基因的质粒 ③RNA聚合酶 ④目的基因 ⑤DNA连接酶 ⑥四种脱氧核苷酸 ⑦ATPA．①②③④⑤⑥⑦ B．①②④⑤⑦C．①②③④⑤ D．①②③④⑤⑦4．水母发光蛋白由236个氨基酸构成，其中Asp、Gly和Ser构成发光环，现将这种蛋白质的基因作为生物转基因的标记。在转基因技术中，这蛋白质的作用 （ ）A．促使目的基因导入宿主细胞中 B．促使目的基因在宿主细胞中复制C．使目的基因容易被检测出来 D．使目的基因容易成功表达5. 现有一长度为1000碱基对(by）的DNA分子，用限制性核酸内切酶Eco R1酶切后得到的DNA分子仍是1000 by，用Kpn1单独酶切得到400 by和600 by两种长度的DNA分子，用EcoRI,Kpnl同时酶切后得到200 by和600 by两种长度的DNA分子。该DNA分子的酶切图谱正确的是6．2007年度诺尔生理学或医学奖得主创造了一套完整的“基因敲除小鼠”的方式，把任意改变小鼠基因变为现实，不仅可以研究单个基因在动物体内的功能，而且为人类攻克某些遗传因素引发的疾病，提供了药物试验的动物模型。所谓“基因敲除小鼠”，就是利用基因工程技术先在小鼠的胚胎干细胞上通过基因重组的办法进行基因修饰——就是将胚胎干细胞中的靶向基因改掉，然后将“修饰”后的胚胎干细胞植入小鼠的早期胚胎,生成嵌合体小鼠。 基因工程披术也称为DNA重组技术，其实施必须具备四个必耍的条件是A．目的基因 限制性内切酶 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．工县酶 目的基因 载体 受体细胞7.基因治疗是指A、用DNA探针修复缺陷基因 B、用DNA探针检测疾病C、用健康基因导入有基因缺陷的细胞中 D、用健康基因导入受体细胞8．限制性内切酶可以专一地识别A．双链DNA的特定碱基对 B．双链DNA的特定碱基序列C．特定的三联体密码子 D．以上都不对9．科学家已能运用基因工程技术，让羊合成并分泌人的抗体。相关叙述正确的是①该技术将导致定向变异②DNA连接酶把目的基因与载体粘性末端的碱基对连接起来③蛋白质中的氨基酸序列可为合成目的基因提供资料④受精卵是理想的受体⑤该羊的产生要用到核移植技术⑥该羊的产生要用到胚胎移植技术A．①②③④ B．③④⑥ C．②③④⑤ D．①③④⑥10．苏云金芽孢杆菌的抗虫基因导入棉花植株后是否已表达，其检测方法A．是否有抗药性 B．是否有相应的抗虫性状C．是否能检测至标记基因 D．是否能分离到目的基因11．如果通过转基因技术，成功改造了某血友病女性的造血干细胞，使其凝血功能全部恢复正常。那么她与正常男性婚后所生子女中A．儿子、女儿全部正常 B．儿子、女儿各有一半正常C．儿子全部有病、女儿全部正常 D．儿子全部正常、女儿全部有病12． 应用基因工程育种区别于诱变育种的特点是A．能够产生新基因 B．能够定向地改造生物C．操作简便易行 D．不需要对处理对象进行筛选.13．培育作为“生物反应器”的动物可以产生许多珍贵的医用蛋白，该动物的培育涉及的现代生物技术有①.基因工程 ②.体外受精 ③.胚胎移植 ④.动物细胞培养A．①②③ B．②③④ C．①③④ D．①②③④14．下图是将人的生长激素基因导入细菌D细胞内，产生“工程菌”的示意图。所用的载体为质粒A。若已知细菌D细胞内不含质粒A，也不含质粒A上的基因，质粒A导入细菌后，其上的基因能得到表达。能表明目的基因已与运载体结合，并被导入受体细胞的结果是A．在含氨苄青霉素的培养基和含四环素的培养基上均能生长繁殖的细胞B．在含氨苄青霉素的培养基细菌和含四环素的培养基都不能生长繁殖的细菌C．在含氨苄青霉素的培养基上能生长繁殖，但在含四环素的培育基不能生长繁殖的细菌D．在含氨苄青霉素的培养基上不能生长繁殖，但在含四环素的培育基能生长繁殖的细菌二、多项选择题15．下列各项过程中，遵循“碱基互补配对原则”的有：A．人工合成目的基因 B．目的基因与运载体结合C．将目的基因导入受体细胞 D．目的基因的检测与表达16． 1996年10月，在上海奉新动物实验场成功培育出5头整合了人凝血因子Ⅸ基因的转基因羊（三头公羊A1、A2、A3，两头母羊B1、B2），其中母羊B1于次年产下小羊羔进入了泌乳期。下列各项，哪些可能含有人活性凝血因子Ⅸ蛋白A．母羊B1的乳汁中 B．喂养转基因羊的乳汁中C．公羊A1的身体中 D．母羊B1产下的小羊羔身体中17．(2007山东理综样题)小麦患锈病的原因是感染了锈病菌(一种真菌)，锈病菌的拟核中某个基因能产生一种毒素。拟对小麦锈病菌进行改造，使它变成既能固氮，又不使小麦得锈病的新菌种。不列说法正确的是A.通过工人诱变可能使锈病菌固氮B.通过工人诱变可以使锈病菌不产生毒素C.通过基因工程可能使锈病菌固氮D.通过基因工程可能使锈病菌不产生毒素三、非选择题18.（08山东卷）为扩大可耕地面积，增加粮食产量，黄河三角洲等盐碱地的开发利用备受关注。我国科学家应用耐盐基因培育出了耐盐水稻新品系。（1）获得耐盐基因后，构建重组DNA分子所用的限制性内切酶作用于图中的 处，DNA连接酶作用于 处。（填“a”或“b”）（2） 将重组DNA分子导入水稻受体细胞的常用方法有农杆菌转化法和 法。（3）由导入目的基因的水稻细胞培养成植株需要利用 技术。该技术的核心是 和 。（4）为了确定耐盐转基因水稻是否培育成功，既要用放射性同位素标记的 作探针进行分子杂交检测，又要用 方法从个体水平鉴定水稻植株的耐盐性。19.（08重庆卷）2007年我国科学家率先完成了家蚕基因组精细图谱的绘制，将13000多个基因定位于家蚕染色体DNA上．请回答以下有关家蚕遗传变异的问题：（l）在家蚕的基因工程实验中，分离基因的做法包括用 对DNA进行切割然后将DNA片段与 结合成重组DNA，再将重组DNA转入大肠杆菌进行扩增等．(2）家蚕的体细胞共有56条染色体，对家蚕基因组进行分析（参照人类基因组计划要求），应测定家蚕 条双链DNA分子的核苷酸序列．(3） 为了提高蚕丝的产量和品质，可以通过家蚕遗传物质改变引起变异和进一步的选育来完成．这些变异的来源有： ．（4）在家蚕遗传中，黑色（B)与淡赤色（b）是有关蚁蚕（刚孵化的蚕）体色的相对性状，黄茧(D）与白茧（d）是有关茧色的相对性状，假设这两对性状自由组合，杂交后得到的子代数量比如下表：亲本 子代 黑蚁黄茧 黑蚁白茧 淡赤蚁黄茧 淡赤蚁白茧组合一 9 3 3 1组合二 0 1 0 1组合三 3 0 1 0①请写出各组合中亲本可能的基因型组合一组合二组合三②让组合一杂交子代中的黑蚁白茧类型自由交配，其后代中黑蚁白茧的概率是 ．20. 请阅读下列几段文字后回答：A．有人把家蚕的DNA分子分离出来，将控制丝蛋白合成的基因序列与质粒拼接在一起，再导人细菌细胞中，结果此细菌有了生产蚕丝的本领。B．1991年，我国复旦大学遗传所科学家成功地对一对双胞胎兄弟进行了用基因疗法治疗血友病的临床实验。C．科学家将携带抗虫基因的载体导入二倍体棉花细胞中，经培养、筛选获得一株有抗虫特性基因的植株。经分析，该植株含有一个携带目的基因的DNA片段，因此可以把它看做杂合子。得到的棉花新品种对棉铃虫毒杀效果高达80％～100％。(1)所有这些实验的结果有没有生成前所未有的新型蛋白质 (2)A资料中的细菌具有生产蚕丝的本领，说明 。需要使用的工具酶有 、 ，载体需具备的条件是(至少答两项)。(3)B资料中在体外将正常基因导入患者造血干细胞后，还必须进行 和筛选，才能注入患者体内。通过基因治疗后的个体若再生育，其后代是否会患病 为什么 (4)C资料中，杂合子抗虫棉个体在自交F1代中，理论上仍具有抗虫特性的植株占总数的 。原因是 。该项科技成果在环境保护上重要作用是 。专题六：基因工程和蛋白质工程（第一课时）【例题答案】1. B解析：转基因生物体内的外源基因能够成功表达是建立在下列基础之上的：不同生物的遗传密码是一样的；不同生物遗传物质的组成一样，即都是由四种脱氧核苷酸联结而成长链．然后根据碱基互补配对组成双链：不同生物体内蛋白质的合成都要在核糖体上完成，且都需经过转录和翻译过程。2. （1）限制性内切酶和DNA连接酶（2）.具有标记基因；能在宿主细胞中复制并稳定保存（3）.卡那霉素(4)放射性同位素（或荧光分子）标记的抗虫基因①非转基因植株 ②3：1 ③100解析：本题考查基因工程中的有关问题。基因工程中的工具：限制性内切酶和DNA连接酶、载体。作为载体必须具备三个条件：具有标记基因、具有多个限制酶切点、能在宿主细胞中复制并稳定保存。检测抗虫基因是否存在．作为探针的应是放射性同位素标记的抗虫基因。将转基因植物进行测交,后代中抗型：敏感型为l：1，若进行自交，比例应为3：1。虽然该抗型为杂合子，该但在选择培养基中生长的植株都是具有抗性的。3.⑴耐高温 ⑵引物对B ⑶否 ⑷农杆菌 ⑸① 2 ② 1解析：本题考查了基因工程和PCR技术。PCR技术中由于高温解旋，所以需要耐高温的Taq酶；DNA分子结构中G-C碱基对（之间形成了三个氢键）比A-T碱基对（之间形成两个氢键）稳定，因此G-C碱基对含量高的序列耐高温；DNA连接酶的作用是缝合限制酶切割的粘性末端，恢复磷酸二酯键，对所连接的DNA碱基序列没有专一性要求。基因工程中如果受体细胞是植物，转化时常用农杆菌转化法。由图一可以看出质粒T上存在着EcoRI和PstI的切割位点（分别是M和N），因此可以将该质粒切成两条不同的DNA片段，采用EcoRI和SmaI酶切（只有M一个切点），得到一种DNA分子片段。课堂练习答案：1.C 解析: 考查了限制性内切酶切割DNA片段的有关知识。这道题目可以转化为单纯的数字计算题。每个DNA分子上至少有1个酶位点被该酶切断，可以切得的种类有：a、b、c、d、ab、bc、cd、abc、bcd九种。2.B解析：本题考查育种的几个基本方法的特点。正确把握“缺乏某种抗病性的水稻”及其原因是解答本题的关键。可通过诱变育种或基因工程育种的方法使水稻获得抗性基因，可通过杂交育种培育抗病性水稻。单倍体育种过程，只是让单倍体原有的染色体及其上面的基因加倍，无抗病基因并不能产生相应的变异。3.B 4.D 5.C 6.D 7.C 8.B9.ABCD10.ABD11答案：⑴限制性核酸内切酶 DNA连接酶 导入酿酒酵母菌 ⑵DNA分子杂交技术 抗原抗体杂交技术 这说明淀粉酶基因已成功导入工程菌并能够稳定地表达淀粉酶⑶略 ⑷基因的克隆、基因的人工改造等分子生物学实验都需要微生物作为重要的宿主。很多基因工程产品都需要在微生物中产生，如原核系统表达用到的各种细菌，真核系统表达用到的酵母。动物、植物基因工程的实践中，所需要的载体都是从微生物中首先构建成功的。（言之有理即给分）解析：本题考查了与基因工程相关的知识。将基因切割下来的工具是限制酶，将基因与运载体结合在一起的是DNA连接酶。基因工程的基本流程是：获取目的基因、表达载体的构建、建目的基因导入受体细胞中、目的基因表达的检测与鉴定。 目的基因的检测与鉴定包括分子水平的检测，如用DNA分子杂交技术来检测基因或对应的mRNA，用抗原抗体杂交来检测蛋白质，也包括个体生物学水平的鉴定。淀粉在工程菌分泌的淀粉酶的作用下被分解，加入碘液后，因工程菌周围无淀粉而不变蓝，故出现透明圈。⑴碱基互补配对原则 ③和⑤ ⑵RNA聚合酶 ⑶1/4 ⑷3/4解析：人β-珠蛋白基因与其ｍＲＮＡ杂交（通过碱基互补配对：Ａ－Ｕ、Ｔ－Ａ、Ｇ－Ｃ、Ｃ－Ｇ）的示意图中，未配对部分是基因不表达的碱基序列，即③和⑤。基因上游有ＲＮＡ聚合酶结合位点，是ＲＮＡ聚合酶结合的部位。若一个卵原细胞的一条染色体上，β-珠蛋白基因的表达区域中一个Ａ替换成Ｔ，复制的概染色体进入次级卵母细胞的概率是１／２，该染色体中含突变基因的ＤＮＡ分子的比例为１／２，所以突变基因进入卵细胞的概率是１／２，总概率是１／２×１／２＝１／４。由基因的分离定律可知，上述突变基因的两个携带者婚配，其后代中不含该突变基因的概率是１／２×１／２＝１／４，含该突变基因的概率是１－１／４＝３／４。12⑴碱基互补配对原则 ③和⑤ ⑵RNA聚合酶 ⑶1/4 ⑷3/4解析：人β-珠蛋白基因与其ｍＲＮＡ杂交（通过碱基互补配对：Ａ－Ｕ、Ｔ－Ａ、Ｇ－Ｃ、Ｃ－Ｇ）的示意图中，未配对部分是基因不表达的碱基序列，即③和⑤。基因上游有ＲＮＡ聚合酶结合位点，是ＲＮＡ聚合酶结合的部位。若一个卵原细胞的一条染色体上，β-珠蛋白基因的表达区域中一个Ａ替换成Ｔ，复制的概染色体进入次级卵母细胞的概率是１／２，该染色体中含突变基因的ＤＮＡ分子的比例为１／２，所以突变基因进入卵细胞的概率是１／２，总概率是１／２×１／２＝１／４。由基因的分离定律可知，上述突变基因的两个携带者婚配，其后代中不含该突变基因的概率是１／２×１／２＝１／４，含该突变基因的概率是１－１／４＝３／４。课后练习答案；1.B 2.B 3.B 4.C 5.D 6.D 7.C 8.B 9.D 10.B 11.C 12.B 13.D 14.C15．ABD 16．ACD 17．BCD18.（1）a；a（2）花粉管通道法 （3）植物组织培养；脱分化和再分化（4）DNA;高浓度盐液无土栽培作对照解析：本题以“科学家应用耐盐基因培育出了耐盐水稻新品系”为背景，考查了《现代生物科技专题》中有关基因工程和植物细胞工程的基本内容。基因工程的工具酶——限制酶和DNA连接酶的作用是断开或连接两核苷酸之间的磷酸二酯键。将目的基因导入植物受体细胞常用的方法是脓杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法。目的基因的检测与鉴定，常利用DNA分子杂交技术（探针）等作分子水平的检测和个体生物学水平的鉴定。植物组织培养的基本过程是植物在离体状态下，进行脱分化和再分化。19（1）限制酶（或限制性内切酶） 运载体（或质粒）（2）29（3）基因突变、基因重组、染色体变异（4）①组合一 BbDd（或BbDd ×BbDd）组合二 Bbdd、bbdd（或Bbdd×bbdd）组合三 BbDD、BbDd、Bbdd（或BbDD×BbDD、BbDd×BbDD、BbDD×Bbdd）②8/9解析：考查了基因工程、遗传变异的相关内容。通过基因工程获得目的基因的途径有：鸟枪法、反转录法和人工合成法。最简单的方式是用限制酶对DNA进行切割获得目的基因。将获得的DNA片段与载体结合，得到重组DNA后，再导入受体细胞。家蚕是ZW性别决定，含有Z、W两条性染色体，所以在对家蚕基因组进行分析时应分析27条常染色体核2条性染色体（Z、W染色体）。家蚕的基因分为编码区和非编码区，编码区又有内含子和外显子之分，其中外显子能编码氨基酸，由此可知丝心蛋白H链的基因编码区有16000个碱基对，其中有1000个碱基对的序列不编码蛋白质，能编码氨基酸的个数为（16000-1000）/3=5000个。对家蚕而言可遗传的变异来源有三个：基因突变、基因重组和染色体变异。组合一：根据后代性状比为黑蚁：淡赤蚁=3：1；黄茧：白茧=3：1，说明了双亲控制两对相对性状的基因组合均为杂合体，即双亲组合基因型BbDd(或BbDd×BbDd)。组合二：根据后代性状比为黑蚁：淡赤蚁=1：1；后代只有白茧一种性状，说明了双亲控制体色基因组合是Bb、bb，而茧色只有一种基因组合：dd,即双亲组合基因型BBdd、bbdd(或BBdd×bbdd)。组合三：根据后代性状比为黑蚁：淡赤蚁=3：1，说明了双亲控制体色基因组合均是Bb；而茧色全为黄色说明了双亲之一必为纯合体DD，由此可推知双亲的基因组合为BbDD、BbDd、Bbdd(或BbDD×BbDD、BbDd×BbDD、BbDD×Bbdd)。组合一中黑蚁白茧的基因型为BBdd和Bbdd,其中前者占1/3，后者占2/3。它们自由交配随即组合：BBdd×BBdd、２（BBdd×Bbdd）、Bbdd×Bbdd将这三种组合产生黑蚁白茧的概率相加即可。或得出淡赤蚁出现的概率，也可得黑蚁白茧的概率。.20. (1)没有 (2)蚕的丝蛋白基因在细茵体内得以表达 限制性内切酶 DNA连接酶 能够在宿主细胞中复制并稳定保存；具有多个限制性内切酶切点；具有标记基因 (3)细胞培养 可能 基因治疗一般只是导入体细胞，生殖细胞的基因型并不改变(其他解释合理也可) (4)3／4 雌雄配子各有1／2含抗虫基因 受精时，雌雄配子随机结合，下一代中显示出来减少农药对环境的污染专题六：基因工程和蛋白质工程（第二课时）南京航空航天大学附属中学 戴学云一、教学内容及考纲要求知识内容 要求蛋白质工程 A转基因食品的安全性 A二、重要的结论性语句：1. 蛋白质工程是第二代基因工程，是根据蛋白质的结构与功能之间的关系，通过改造基因，以定向改造天然蛋白质，甚至创造自然界不存在的、具有优良特性的蛋白质。2．蛋白质工程的基本原理：预期蛋白质功能→测定蛋白质三维空间结构→推测应有的氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列（基因）→具有预期功能的蛋白质3、转基因生物的安全性主要表现在食物安全、生物安全、环境安全。三、重、难点知识归类、整理1、转基因生物的安全性：转基因生物的安全性主要表现在食物安全、生物安全、环境安全。基因工程是把“双刃剑”基因工程技术的应用在给人们带来福音的同时，也暗藏着对人类生存的巨大威胁。如基因工程可以制造超级细菌、超级杂草等；战争狂人、恐怖主义者可制造出难以制服的病原体、生物毒剂即生物武器，进行讹诈和大规模毁灭人类的生物战争；转基因动植物的出现引发物种入侵，有可能破坏原有的生态平衡，对原有物种造成威胁；还有转基因食品安全问题；人类基因组计划的研究还引发新的伦理、社会、哲学等方面的思考。2、蛋白质工程目的：生产符合人们生产、生活需要的并非自然界已存在的蛋白质原理：根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行分子设计3、蛋白质工程与基因工程的区别和联系项目 蛋白质工程 基因工程区别 过程 预期蛋白质功能→设计蛋白质结构→推测氨基酸序列→推测脱氧核苷酸序列→合成DNA→表达出蛋白质 获取目的基因→构建表达载体→导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定实质 定向改造或生产人类所需蛋白质 定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需的生物类型或生物产品（基因的异体表达）结果 生产自然界没有的蛋白质 生产自然界中已有的蛋白质联系 蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程。因为对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质，必须通过基因修饰或基因合成实现四、例题解析：例1：对自然界不存在的蛋白质进行合成，应首先设计A．基因的结构 B．mRNA纳构C．氨基酸序列 D．蛋白质结构例2：基因工程与蛋白质工程的区别是 ( )A．基因工程需对基因进行分了水平操作，蛋白质工程不不对基因进行操作B．基因工程合成的是天然存存的蛋白质，蛋白质工程合成的可以不是天然存在的蛋白质C．基因工程是分了水平操作，蛋白质工程是细胞水平（或性状水平)D ．基因工程完全不同于蛋白质工程课堂练习一 、单选题：1．下列哪项不是转基因食物潜在的安全隐患 ( )A．某些转基因生物可以合成干扰素，进人人体可增强免疫力 B．转基因植物合成的某些新的蛋白质有可能成为某些人的过敏源C．转基因植物有可能合成出对人体有直接毒性或潜在毒性的蛋白质D．某些基因足以使植物体内某些代谢途径发生变化，导致转基因农作物营养成分的改变2．20世纪90年代，乌干达木薯业遭到了病害的毁灭性打击。科学家究其原因发现，是一 种新的病毒引发的疾病，而这种新病毒是由两种已知病毒重组产生的。这一事实有利地支持了下列哪一种观点 （ ）A．转基因生物有可能成为“入侵的外来物种”，威胁生态系统中其它生物的生存B．导入转基因生物的外源基因有可能与感染转基因生物的某些细菌或病原体杂交，从而重组出对人类或其它生物有害的病原体C．转基因植物的抗除草剂基因，有可能通过花粉传播而进入杂草中，使杂草成为除不掉的“超级杂草” D．抗虫棉能抵抗棉铃虫，但随着棉铃虫抗性的增强，抗虫棉有可能被淘汰3．下列不属于转基因食品的优点的是A．解决粮食短缺问题 B．减少农药的使用，避免污染环境C．增加食品营养，提高附加价值 D．可能产生人体的抗原性物质4．科学家研究生长在墨西哥某地的野生玉米后发现，这种玉米含有包括苏云金芽孢杆菌抗虫毒蛋白基因在内的转基因作物的基因，这一现象说明①转基因作物的基因可传播到野生植物中②转基因作物可对生物的多样性构成威胁③为防止基因污染，应当禁止转基因作物的研究④自然杂交过程实质是一个长期的转基因过程，两者没有任何区别A．②④ B．③④ C．①② D．①③5．关于蛋白质工程的说法错误的是A．蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构，使之更加符合人类需要B．蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子的结构C．蛋白质工程能产生出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子D．蛋白质工程与基因工程密不可分，又被称为第二代基因工程6．有人认为转基因生物有可能成为“入侵的外来物种”，威胁生态系统中其他生物生存。他的依据是A．转入的外源基因有可能与感染性基因生物的某些细菌杂交，形成新的病原体B．转基因植物的抗除草剂基因有可能通过花粉传播进入杂草，使之成为“超级杂草”C．科学家赋予转基因生物某些特殊性状，增强了它们在该地区生存条件下的竞争力D．转基因植物花粉传播的距离有限，但能在种植区以内繁殖7．美国科学家在研究生长在墨西哥某地的野生玉米后发现，这种玉米含有包括苏云金芽孢杆菌（一种产生抗虫毒蛋白的细菌）基因在内的转基因作物的基因，由此可见①转基因作物的基因可传播到野生植物中 ②转基因作物可对天然植物的遗传多样性构成威胁 ③为防止基因污染，应当禁止转基因作物的研究 ④自然杂交过程实质是一个长期的转基因过程，两者没有任何区别A．①②③④ B．③ C．①② D．①8．科学家发现栽种抗除草剂基因的农作物后会使附近与其亲缘关系较近的野生植物也获得抗除草剂基因，野生植物获得该基因最可能的途径是（ ）A．基因突变 B.染色体变异 C．自然选择 D．自然杂交二、非选择题9．请根据下列材料作答。材料Ⅰ 转基因研究发现，将其他动物体的生长激素（GH）基因转移到鱼体内，可以获得转GH基因鱼，转GH基因鱼生长速度快，饵料转化率高。在投喂低蛋白质(20％)饲料时，转基因鱼通过增加摄食量取得较高的特定生长率；投喂高蛋白质（40％）饲料时，转基因鱼通过较高的能量转化效率取得较高的特定生长率，而且转GH基因鱼体蛋白质含量增加。材料Ⅱ 科学家认为将转基因鱼培育成多倍体鱼是解决生态安全性问题的一个有效途径。从目前的研究来看，多倍体鱼类对控制过度繁殖、防止基因扩散、促进生长、延长寿命以及改进鱼肉品质等都是有效的。问题 （1）已知人的GH是一个含有191个氨基酸的蛋白质，若将人的GH基因转移到鱼体内，则转基因鱼增加的脱氧核苷酸数至少是_____________。（2）转基因鱼蛋白质转换效率显著高于非转基因鱼的原因是（3）试分析转基因鱼引起生态安全性问题的原因（4）简要说明三倍体鱼能有效控制过度繁殖、防止基因扩散的原理10．（8分）转基因产品的安全性目前已成为人们争论的焦点之一，但这并不能阻止转基因技术应用于生产实践的种种尝试，转基因小牛的诞生就是其中的一例。人的血清白蛋白在临床上需求量很大，通常从人血中提取。由于艾滋病病毒(HIV)等人类感染性病原体造成的威胁与日俱增，使人们对血液制品顾虑重重。如果应用基因工程和克隆技术，将人的血清白蛋白基因转入奶牛细胞中，那么，利用牛的乳汁生产血清白蛋白就成为可能。大致过程如下：a．将人体血清白蛋白基因导人雌性奶牛胚胎细胞，形成重组细胞①；b．取出重组细胞①的细胞核，注入去核牛卵细胞中，形成重组细胞②；c．电脉冲刺激重组细胞②促使其形成早期胚胎；d，将胚胎移植到母牛的子宫内，最终发育成转基因小牛。请回答下列问题：（1）重组细胞①实现了 的重组。（2）重组细胞②实现了 的重组。（3）若将早期胚胎分离成若干个胚胎细胞，让其分别发育成一头小牛，这些小牛的基因型是否相同 说明理由 。（4）为什么实验过程中第一步要选择“雌性奶牛胚胎”？ 。（5）上述（2）（3）分别利用的胚胎工程的技术是 、 ，胚胎工程操作中的终端环节是 。答案专题六：基因工程和蛋白质工程（第二课时）例题1 D解析：实施蛋白质工程的前提是了解蛋白质的结构与功能的关系，首先要设计蛋白质，然后再根据基因工程的方法对蛋白质进行改造。2.B 解析：蛋白质工程是在基因工程基础上，延伸出来的第二代基因工程．是从分子水平对蛋白质进行改造设计，直接对相应的基因进行修饰加工甚至人工进行基因合成，从而对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质以满足人类生产和生活需求，而基因工程只是将外源基因导入另一生物体内，并使之表达，体现人类所需的性状，或者获取所需的产品。因此，基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。课堂练习一 、单选题：1.A 2.B 3.D 4.C 5.B 6.C 7.C 8.D二、非选择题9．（7分）（1）1146 （2）合成了大量生长激素，生长激素能促进蛋白质的合成（2分）（3）转基因鱼与同种野生鱼杂交，使野生鱼带有转基因，可能具有生长优势和竞争优势，引起生态危机（2分）（4）三倍体减数分裂过程中，同源染色体联会紊乱，不能产生配子，是高度不育的；可以人工控制养殖数量和范围，避免发生杂交，引起基因扩散等生态危机。10.（1）人体蛋白基因与奶牛胚胎细胞中DNA(即基因)（2）去核卵细胞的细胞质与重组细胞①的细胞核(即核与质)（3）相同。因为它们都是由重组细胞②经过卵裂(有丝分裂)产生的（2分）（4）导人基因表达的产品是人血清蛋白，利用雌性奶牛可通过产奶把这种“表达物质”分泌出来。（5）核移植 胚胎分割 胚胎移植 PAGE1南京市09届高三生物二轮复习专题六 变异专题复习学案南京航空航天大学 戴学云一、教学内容及考纲要求知识内容 要求1、基因重组及其意义； B2、基因突变的特征和原因； B3、染色体结构变异和数目变异； B二、重要的结论性语句：1、基因突变是指DNA分子中碱基对的增添、缺失或改变等变化。基因突变是生物变异根本的来源。基因通过突变成为它的等位基因，可能产生出一种新的表现型差异，增加了基因存在方式的多样性，为生物进化提供了原始材料。2、基因重组是指生物体在进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因重新组合 的过程。基因重组既是生物进化的源泉，也是形成生物多样性的重要原因之一。3、基因重组的来源包括：①非等位基因的自由组合②基因的交叉和互换③基因工程（转基因技术）。4、二倍体生物配子中所具有的全部染色体组成一个染色体组。一倍体变异是指体细胞只有一组染色体的变异。由于一倍体变异的生物不能进行正常的减数分裂，因此是不育的。经减数分裂生成的配子（生殖细胞）直接发育形成的个体，叫单倍体。单倍体体细胞中所含有的染色体数目是本物种体细胞的一半。三、重、难点知识归类、整理1、基因突变不一定导致遗传信息的改变。2、非同源染色体上非姐妹染色单体之间的交叉互换属于染色体变异，同源染色体上非姐妹染色单体之间的交叉互换属于基因重组。3．染色体变异可以用显微镜直接观察。如：染色体结构的改变和染色体数目的增减两大类。而基因突变在显微镜不能观察到。4．基因突变、基因重组与染色体变异的比较基因重组 基因突变 染色体变异实质显微镜下是否可见是否产生新的基因是否产生新的基因型发生过程5．以RNA为遗传物质的生物，其RNA上核苷酸的序列若发生变化（增添、缺失或改变），也属于基因突变，且因为RNA是单链，在传递过程中更易发生突变。这也正是病毒在医学上易发生变种和不易防治的主要原因。6．如何确定是单倍体？ 还是几倍体？关键是确定个体是如何发育而来：若是由受精卵发育而来的个体，则含有几个染色体组就叫几倍体；若是由配子（或花粉）直接发育而来的个体，则不论含几个染色体组都叫单倍体。四、例题解析：【例1】若某基因原有150个碱基对，由于受到X射线的辐射，少了一对碱基。此时由它控制合成的蛋白质与原来的蛋白质相比较，不可能出现的情况是( )A．49个氨基酸，其他氨基酸顺序不变 B．49个氨基酸，氨基酸顺序改变C．50个氨基酸，氨基酸顺序改变 D．少于49个氨基酸，且排列顺序改变【例2】原核生物中某一基因的编码区起始端插入了一个碱基对。在插入位点的附近，再发生下列哪种情况有可能对其编码的蛋白质结构影响最小 （ ）A. 置换单个碱基对 B. 增加4个碱基对C. 缺失3个碱基对 D. 缺失4个碱基对【例3】（2008宁夏卷5）以下有关基因重组的叙述，错误的是（ ）A.非同源染色体的自由组合能导致基因重组B.非姊妹染色单体的交换可引起基因重组C.纯合体自交因基因重组导致子代性状分离D.同胞兄妹间的遗传差异与父母基因重组有关【例4】一个色盲女人和一个正常男人结婚，生了一个性染色体为XXY的正常儿子，此染色体畸变是发生在什么之中？如果父亲是色盲，母亲正常，则此染色体畸变是发生在什么之中？假如父亲正常，母亲色盲，儿子色盲，则此染色体畸变是发生在什么之中？其中正确的是：A．精子、卵、不确定 B．精子、不确定、卵C．卵、精子、不确定 D．卵、不确定、精子【例5】（08山东卷·8）拟南芥P基因的突变体表现为花发育异常。用生长素极性运输抑制剂处理正常拟南芥，也会造成相似的花异常。下列推测错误的是（ ）A、生长素与花的发育有关 B、生长素极性运输与花的发育有关C、P基因可能与生长素极性运输有关 D、生长素极性运输抑制剂诱发了P基因突变课堂练习一 、单选题：1、自然界中,一种生物某一基因及突变基因决定的蛋白质的部分氨基酸序列如下:正常基因 精氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸突变基因1 精氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸突变基因2 精氨酸 亮氨酸 亮氨酸 苏氨酸 脯氨酸突变基因3 精氨酸 苯丙氨酸 苏氨酸 酪氨酸 丙氨酸根据上述氨基酸序列确定这3种突变基因DNA分子的改变是: （ ）A.突变基因1和2为一个碱基的替换,突变基因3为一个碱基的增添B.突变基因2和3为一个碱基的替换,突变基因1为一个碱基的增添C.突变基因1为一个碱基的替换,突变基因2和3为一个碱基的增添D.突变基因2为一个碱基的替换,突变基因1和3为一个碱基的增添2、某个婴儿不能消化乳类，经检查发现他的乳糖酶分子有一个氨基酸改换而导致乳糖酶失活，发生这种现象的根本原因是 ( )A．缺乏吸收某种氨基酸的能力 B．不能摄取足够的乳糖酶C．乳糖酶基因有一碱基改换了 D．乳糖酶基因有一个碱基缺失了3．欧洲某医院在一次为该国王室成员体检时发现，一个家庭父亲正常，母亲患色盲，生了一个性染色体为XXY的正常儿子，则该儿子多出的X染色体来自( )A．卵细胞 B．精子 C．精子或卵细胞 D．精子和卵细胞4．下列关于变异的叙述中，正确的是、（ ）A．生物所发生的基因突变一般是有害的，因此基因突变不利于生物的进化B．基因重组只能产生新基因型，而不能产生新的基因，基因突变才能产生新的基因C．生物变异的主要来源是基因重组D．人为改变环境条件，可以促使生物产生变异，但这种变异都是不能遗传的5．肺炎双球菌抗药性可遗传的变异来源是（ ）A．基因重组 B．基因突变 C．染色体变异 D．A、B、C都有可能6．(高考试题：2007江苏)．某些类型的染色体结构和数目的变异，可通过对细胞有丝分裂中期或减数第一次分裂时期的观察来识别。a、b、c、d为某些生物减数第一次分裂时期染色体变异的模式图，它们依次属于A．三倍体、染色体片段增加、三体、染色体片段缺失B．三倍体、染色体片段缺失、三体、染色体片段增加C．三体、染色体片段增加、三倍体、染色体片段缺失D．染色体片段缺失、三体、染色体片段增加、三倍体7．下列关于单倍体、二倍体、多倍体的叙述不正确的是A.由合子发育成的生物体细胞中有几个染色体组就叫几倍体B.由配子发育成的生物体，细胞中无论有几个染色体组也只能叫单倍体C.单倍体一般高度不孕，多倍体一般茎秆粗壮，果实、种子较大D.单倍体都是纯种，多倍体等位基因至少有三个8．大丽花的红色（R）对白色（r）为显性，一株杂合有许多分枝，盛开众多红色花朵，其中有一朵花半边红半边白色，这可能是哪个部位的R基因突变为r造成的A幼苗的体细胞 B早期的叶芽的体细胞C花芽分化时的细胞 D杂合植株产生的性细胞二、多选题9．下列有关单倍体的叙述中，不正确的是A．未经受精的卵细胞发育成的植物，一定是单倍体B．含有两个染色体组的生物体，一定不是单倍体C．生物的精子或卵细胞一定都是单倍体D．含有奇数染色体组的个体一定是单倍体10．下列哪些变异的性状是不遗传给后代的A．体内淋巴细胞的DNA整合了病毒基因的艾滋病患者B．接受骨髓移植后，血型由O型变成A型的白血病病人的A血型C．父母正常的血友病人D．生活在缺碘山区的甲状腺肿大症患者11．下列有关单倍体的叙述中，不正确的是A．未经受精的卵细胞发育成的植物，一定是单倍体B．含有两个染色体组的生物体，一定不是单倍体C．生物的精子或卵细胞一定都是单倍体D．含有奇数染色体组的个体一定是单倍体12．下列与多倍体形成无关的是 ：A．染色体结构的变异 B．纺锤体的形成受到抑制C．个别染色体增加 D．非同源染色体自由组合13．下列有关水稻的叙述，正确的是A.二倍体水稻含有二个染色体组B.二倍体水稻经秋水仙素处理，可得到四倍体水稻，稻穗、米粒变大C.二倍体水稻与四倍体水稻杂交，可得到三倍体水稻，含有三个染色体组D.二倍体水稻的花粉经离体培养，可得到单倍体水稻，稻穗、米粒变小三、简答题14．在前苏联切尔诺贝利核电站发生核泄露事故中，沙沙和大卫(均为男性)参加了抢险工作，几年后、沙沙发现他的儿子患有色盲。大卫的女儿则患有侏儒症(一种常染色体上显性遗传病)，经调查，沙沙和大卫本人及两人的妻子，双方的父母、祖父母、外祖父母都没有患过这两种病。请分析：(1)由核辐射引起的可遗传的基因突变，则突变部位发生在生殖细胞还是体细胞 为什么 (2)沙沙的儿子和大卫的女儿患病哪一种更有可能是受辐射引起的 (3)如果他们向核电厂提出索赔要求，谁胜诉的可能性大 15．2003年6月，中山市人民医院基因研究室在为一孕妇做基因检测时发现其染色体中有四条发生了易位。这种复杂的染色体核型极为罕见，该研究室遂将提取的标本和有关资料送往中国医学遗传学国家重点实验室进行鉴定，收到反馈，确认此罕见的染色体核型为世界首报核型。这位孕妇两次怀孕都是在60天左右死胎、流产。医院对夫妇俩做的常规检查都无异常，孕妇的父母也不是近亲结婚。根据经验，医生怀疑这种自然流产与遗传因素有关，就建议她接受基因检查。在随后进行染色体外周血核型检查时，医生发现这名孕妇细胞中竟有4条染色体异常，其中的3号、21号、12号和18号染色体发生了平衡易位（如图）。通俗点说，就是3号和21号染色体各有一段跑到对方那里“串门”了，12号和18号也是如此。由于两条染色体异常都已很少见，目前统计的发生率约为千分之一点九左右；而四条染色体同时异常则是极为罕见，估计百万个人中才可能有一个。根据上述内容，回答下列问题：（1）染色体结构变异除了“易位”以外，还有 、 和 。（2）这位孕妇不管外形上还是生理上都和正常人并无两样，但在生育下一代时就会出现流产、死胎、早产和生育早夭的畸形儿等现象，原因是。。（3）如果这名妇女非得想体会一下做母亲的感觉，即十月怀胎生下一个健康的后代，你认为可行的方法是 。课后练习一、单选题：1、若某基因原有303对碱基，现经过突变，成为300个碱基对，它控制合成的蛋白质分子与原来基因控制合成的蛋白质分子相比较，差异可能为： ( )A、只相差一个氨基酸，其他顺序不变 C、长度不变，但顺序改变B、长度相差一个氨基酸外，其他顺序也有改变 D、A、B都有可能2．如果科学家通过转基因工程,成功地把一位女性血友病患者的造血细胞进行了改造,使其凝血功能恢复正常。那么，她后来所生的儿子中（ ）A．全部正常 B.一半正常 C.全部有病 D.不能确定3．把成年三倍体鲫鱼的肾脏细胞核移植到二倍体鲫鱼的去核卵细胞里，培养并获得了克隆鱼，该克隆鱼（ ）A．是二倍体 B.是有性生殖的产物 C.高度不育的 D.性状与三倍体鲫鱼完全相同4．下图为马的生活史，有关此图的叙述中正确的是①有丝分裂发生在Ⅰ→Ⅱ、Ⅳ→Ⅰ ②基因重组发生在Ⅲ→Ⅳ之间 ③基因突变可发生在Ⅰ→Ⅱ、Ⅱ→Ⅲ、Ⅳ→Ⅰ ④Ⅳ为新个体发育的起点A．①②③ B．①④ C．①③④ D．②③④5．(高考试题：2007江苏)．基因突变是生物变异的根本来源。下列关于基因突变特点的说法正确的是A．无论是低等还是高等生物都可能发生突变B．生物在个体发育的特定时期才可发生突变C．突变只能定向形成新的等位基因D．突变对生物的生存往往是有利的6．(高考试题：2007山东理综)7.DNA分子经过诱变，某位点上一个正常碱基（设为P）变成了尿嘧啶。该DNA连续复制两次，得到4个子代DNA分子相应位点上的碱基对分别为U-A、A-T、G-C、C-G，推测"P"可能是A.胸腺嘧啶 B.腺嘌呤 C.胸腺嘧啶或腺嘌呤 D.胞嘧啶7、（2008广东卷·）21三体综合征患儿的发病率与母亲年龄的关系如右图所示，预防该遗传病的主要措施是（ ）①适龄生育②基因诊断③染色体分析④B超检查A．①③ B．①② C．③④ D．②③8、（2008广东理基）有关基因突变的叙述，正确的是（ ）A．不同基因突变的概率是相同的B．基因突变的方向是由环境决定的C．一个基因可以向多个方向突变D．细胞分裂的中期不发生基因突变9（2008广东卷·10）正常双亲产下一头矮生雄性牛犊，以下解释不可能的是（ ）A．雄犊营养不良 B．雄犊携带了X染色体C．发生了基因突变 D．双亲都是矮生基因的携带者二、多选题10．下列细胞中，可能含有等位基因的是（ ）A．人口腔上皮细胞 B．二倍体植物花粉粒细胞 C．初级性母细胞 D．极体 E．四倍体西瓜的配子细胞 F．水稻单倍体幼苗经秋水仙素处理后的细胞G．人的成熟的红细胞11．下列属于生物变异的是( )A．绵羊的角是弯的，山羊的角是直的B．婴儿的头与身体的长度比例约为1：3，成人的头与身体的长度比例约为1：7C．一株玉米植株上结的种子有黄粒和白粒D．来自同一亲体后代的母鸡，有的鸡冠是豌豆冠，有的是单冠12．通过染色体组型检查，有助于诊断下列哪些先天性疾病（ ）A．性腺发育不良 B．镰刀型细胞贫血症C．猫叫综合症 D．先天性愚型13．(高考试题：2007广东生物).菊花的紫花和白花性状是由一对等位基因控制的，紫色（R）对白色（：）显性。现已克 隆到控制紫色的基因R，如果你打算利用上述材料开展研究，那么下表选项中，合理的是┌──┬────────────────────┬──────────┐│选项│实验方案 │实验目的 │├──┼────────────────────┼──────────┤│A │用白花植株与紫花植株杂交 判断基因型├──┼────────────────────┼──────────┤│B │将控制开紫花的基因转入其他植物中 变受体植物花的颜色├──┼────────────────────┼──────────┤│C │将R基因转入大肠杆菌并大量表达紫色蛋白 生产紫色蛋白用作染料├──┼────────────────────┼──────────┤│D │用紫花杂合子的嫩芽组织培养获得纯合子植株 用于育种└──┴────────────────────┴──────────┘14．变异是生命的基本特征之一。在自然条件下，硝化菌产生变异的来源可能来自于A．基因突变B．基因重组C．染色体变异D．环境条件的变化15． 生物学家将胡萝卜的韧皮部细胞分离出来，将单个细胞放入特定的培养基中培养出许多完整的植株，下列不属于这些植株特点的是A．彼此形状极为相似 B．都是单倍体C．植株的性状变异频率高 D．都是纯合体16．用组织培养技术繁殖植物体时，可能发生的是A．基因突变 B．基因重组 C．染色体变异 D．性状分离三、简答题17.下图所示某一红色链孢霉合成精氨酸的过程：（1）在一次实验中，经测试只发现鸟氨酸和瓜氨酸，而没有精氨酸，产生此现象的可能原因是_____________，致使____________________________。（2）如果酶Ⅰ和酶Ⅲ活性正常，酶Ⅱ失去活性，则能否合成鸟氨酸和精氨酸？___________，原因是___________________________。18.人类的正常血红蛋白(HbA)β链第63位氨基酸是组氨，其密码子为CUA或CAC。当β链第63位组氨到被酪氨酸（UAU或UAG）替代后，出现异常血红蛋白（HbM），导致一种贫血症；β链第63位组氨酸被精氨酸（CGU或CGC）所替代而产生的异常血红蛋白（HbZ）并将引起另一种贫血症。（1）写出正常血红蛋白基因中，决定β链第63位组氨酸密码子的碱基对组成。__________________________________________。（2）在决定β链第63位组氨酸密码子的DNA三个碱基对中，任意一个碱基对发生变化都将产生异常的血红蛋白吗？为什么？19.下图是两种生物的体细胞内染色体及有关基因分布情况示意图，请据图回答：（1）甲是___________倍体生物的体细胞，乙是___________倍体生物的体细胞。（2）甲的一个染色体组含有___________条染色体，如果由该生物的卵细胞单独培育成的生物的体细胞含有___________个染色体组，该生物是___________倍体。（3）图乙所示的个体与基因型为aabbcc的个体交配，其F1代最多有___________种表现型。20．(高考试题：2007江苏生物)单基因遗传病可以通过核酸杂交技术进行早期诊断。镰刀型细胞贫血症是一种在地中海地区发病率较高的单基因遗传病。已知红细胞正常个体的基因型为BB、Bb，镰刀型细胞贫血症患者的基因型为bb。有一对夫妇被检测出均为该致病基因的携带者，为了能生下健康的孩子，每次妊娠早期都进行产前诊断。下图为其产前核酸分子杂交诊断和结果示意图。(1)从图中可见，该基因突变是由于 引起的。巧合的是，这个位点的突变使得原来正常基因的限制酶切割位点丢失。正常基因该区域上有3个酶切位点，突变基因上只有2个酶切位点，经限制酶切割后，凝胶电泳分离酶切片段，与探针杂交后可显示出不同的带谱，正常基因显示 条，突变基因显示 条。(2)DNA或RNA分子探针要用 等标记。利用核酸分子杂交原理，根据图中突变基因的核苷酸序列(…ACGTGTT…)，写出作为探针的核糖核苷酸序列 。(3)根据凝胶电泳带谱分析可以确定胎儿是否会患有镰刀型细胞贫血症。这对夫妇4次妊娠的胎儿Ⅱ-l～II-4中基因型BB的个体是 ，Bb的个体是 ，bb的个体是 。21．(2007广东生物）人21号染色体上的短串联重复序列（STR，一段核昔酸序列）可作为遗传标记对21三体综合症作出快速的基因诊断（遗传标记可理解为等位基因）。现有一个21三体综合症患儿，该遗传标记的基因型为＋＋一，其父亲该遗传标记的基因型为＋一，母亲该遗传标记的基因型为——。请问：（1)双亲中哪一位的21号染色体在减数分裂中 未发生正常分离？在减数分裂过程中，假设同源染色体的配对和分离是正常的，请在图 中A一G处填写此过程中未发生正常分离一方的基因型（用十、一表示）。(2）21三体综合症个体细胞中，21号染色体上 的基因在表达时，它的转录是发生在中。(3）能否用显微镜检测出21三体综合症和镰刀型细胞贫血症？请说明其依据22．将基因型为AA和aa的两植株杂交，得到F1，将F1植株再进一步做如下图解所示的处理，请分析回答：（1）乙植株的基因型是___________，属于___________倍体。（2）用乙植株的花粉直接培育出的后代属于___________倍体，其基因型及比例是___________。（3）丙植株的体细胞中有___________个染色体组，基因型及比例是___________。变异专题答案三、4答案：基因重组 基因突变 染色体变异实质 原有基因的重新组合 基因结构的改变 原有基因的重新组合显微镜下是否可见 不可见 不可见 可见是否产生新的基因 不产生 产生 不产生是否产生新的基因型 产生 产生 产生发生过程 只在减数分裂 DNA复制过程 有丝分裂减数分裂DNA复制过程可以是病毒的增殖、原核生物的二分裂、无丝分裂、有丝分裂和减数分裂。四、例题解析：例1：C解析：转录是以基因的一条链为模板，因此突变后，转录形成的信使RNA只有149个碱基，由于信使RNA上三个碱基决定一个氨基酸，所以此信使RNA翻译形成的蛋白质中最多含49个氨基酸；如果突变发生在末端，则可能是选项中的A；如果突变发生在中段，则在突变点以后的碱基排列顺序发生改变，相应的氨基酸序列也随之发生改变，可能是供选 中的B；如果突变发生在中段，也可能由于碱基前移而出现了终止密码子，则可能是供选中的D。参考答案：2 D解析： 在某基因编码区的起始端插入一个碱基对（即发生了基因突变），将会导致自此位点向解读方向的所有对应密码子的改变，进而引起所指导合成的蛋白质上氨基酸种类和序列的连锁反应。因为mRNA上的密码子是“三联体”的，而且在翻译时是连续阅读。但如果在插入点附近再有3n+1个碱基对的缺失或3n-1个碱基对的增加，则mRNA上被改变的密码子的数量就会较少，对相应蛋白质结构的影响就较小。易错点：学生可能因无法理解题干中“对其编码的蛋白质结构影响最小”的含义而无从下手，教材中有关于基因突变中碱基替换的实例，复习中若能在此基础上引导学生讨论个别碱基增减的情况，以及中性突变的存在等，就能更深入地把握“基因突变”的概念。3.C解析：本题考查基因重组的知识。基因重组是指生物在有性生殖过程中，非等位基因的重新组合，主要指减数分裂过程中因非同源染色体自由组合和四分体时期同源染色体非姐妹染色单体之间的交叉互换。有性生殖过程中的可遗传变异，主要是基因重组。纯合子自交后代不发生性状分离，故答案为C。4．B5.答案：D解析：本题综合性较强，是一道结合生物学基础知识进行阅读理解的题目，主要考查植物生长素，植物性状表现与基因、激素的关系，基因突变与化学物质的关系等相关知识。解题时注意把握题干中的有用信息并用排除法做题。信息之一是“用生长素极性运输抑制剂处理正常拟南芥，也会造成相似的花异常”，由此可知A、B答案是正确的，信息之二是“P基因的突变体表现为花发育异常”，由此可推测P基因起作用的机制，如P基因可能与生长素抑制物的合成等有关，故选项C正确。题干文字中没有有关生长素极性运输抑制剂与P基因突变的关系的叙述。课堂练习1A(解析：与正常基因相比，突变基因1决定的氨基酸种类和序列未发生变化，说明该基因突变是由于DNA分子中发生碱基对的替换，导致某一密码子的第三个碱基改变，这个密码子虽然改变但成为兼并密码——决定同一氨基酸的密码子。突变基因2决定的第二个氨基酸变成了亮氨酸，而其它氨基酸未发生变化，这表明突变基因2发生的还是碱基替换，与基因1不同的是：突变后的新密码子对应的氨基酸种类发生了改变。突变基因3所决定的5个氨基酸中有3个发生了变化，表明这种基因突变导致了自突变位点起的碱基序列的连续改变，这可能是DNA分子中个别碱基数目的增减。2C3B4B5B6C7D 8C9BCD10ABD11BCD12ACD13ABC 14(1)生殖细胞，体细胞突变不遗传给后代，而生殖细胞发生突变可遗传给后代 (2)侏儒症 (3)大卫胜诉的可能性大。15．（1）缺失、重复、倒位（2）虽然这位妇女染色体结构异常，但并不导致遗传物质的丢失，所以和常人并无两样。但是这位妇女在形成卵细胞的过程中，会导致遗传物质的失衡（增加或减少），所以会产生流产等现象。（3）“试管婴儿”即取她人的正常卵子，与丈夫精子体外受精后，移入自己子宫内继续怀孕。解析：染色体结构变异通常有缺失、重复、倒位、易位四种类型，易位这种变异在形成配子时，容易造成遗传物质的缺失，后代不容易成功。可以通过试管婴儿的技术为这个妇女得到后代，但这个妇女不是真正的母亲，因为她没有提供卵细胞。课后练习1D2C3C4C5A6D7.A解析：7．A .21三体综合征为染色体遗传病，显微镜下染色体异常；由图可知，发病率与母亲年龄正相关，提倡适龄生育。8.C解析：基因突变是指DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而引起的基因结构的改变。具有低频性、普遍性、有害性、随机性和不定向性等特点。基因突变发生在DNA分子复制的过程中。在题目给出的选项中，不同基因的突变频率不相同；基因突变的方向不受环境条件的影响；细胞分裂中期，着丝点复制时也可以产生基因突变。9.B．正常双亲产下一头矮生雄性牛犊，可能是双亲携带矮生基因，或者是发生了基因突变，或是后代营养不良。雄犊具有X染色体并不一定是矮生性状，如双亲中的父本。10.ACE11.CD12..ACD13 .AB14.AD15.BCD16.AC17（1）基因Ⅲ发生突变 酶Ⅲ缺乏或失去活性，无法合成精氨酸 （2）能合成鸟氨酸不能合成精氨酸 酶Ⅱ失去活性，影响瓜氨酸的合成，使精氨酸合成缺乏原料。18（1）、（2）不一定。原因是当或中的第三对碱基发生A·T→G·C或G·C→A·T的变化后，产生的遗传密码CAC或CAU仍然是组氨酸的密码，因而不影响产生正常的血红蛋白19（1） 四倍体 二倍体 （2）3 2 单倍体（3）820 (1)碱基对改变(或A变成T) 2 1(2)放射性同位素(或荧光分子等) …UGCACAA…(3)Ⅱ一l和Ⅱ一4 Ⅱ一3 Ⅱ一221 （1)父亲，并正确填出图中A的基因型；正确填出图中B、C的基因型；正确填出图中D、E、F、G的基因型。（A、B、C圆圈中括号内、外的内容相对应）（2）细胞核。(3)能。在显微镜下，可观察到21三体综合症患者的细胞中染色体数目异常，镰 刀型细胞贫血症患者的红细胞呈镰刀形。22（1）AAaa 四（多） （2）单 AA∶Aa∶aa＝1∶4∶1 （3）三 AAA∶AAa∶Aaa∶aaa＝1∶5∶5∶1PAGE1 展开更多...... 收起↑ 资源列表 南京09届高三生物二轮复习：专题六-1变异专题复习学案.doc 南京09届高三生物二轮复习：专题六-2从杂交育种到基因工程.doc 南京09届高三生物二轮复习：专题六-3基因工程和蛋白质工程.doc
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