2017-2018学年高一生物人教版必修2专题6.2基因工程及其应用-学案

1．基因工程的概念：
基因工程又叫_____________技术或_______________技术。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的__________提取出来，加以________，然后放到另一种__________________________生物的细胞里，____________地改造生物的________________。【版权所有：21教育】
2．基因工程的工具
（1）基因的“剪刀”：__________（简称__________）
特点：一种________________只能识别一种________________，并在________________上切割DNA分子。21世纪教育网版权所有
作用对象：________________。
结果：产生黏性末端。
（2）基因的“针线”：__________，能够将脱氧核糖和磷酸交替连接而构成的DNA骨架上的缺口“缝合”起来。
（3）基因的___________：
运载体必须具备的三个条件：在宿主细胞中能_______________并能_______________；有多个______________，以便与外源基因连接；具有______________，以便进行筛选。
种类：一类是______________；另一类是______________和______________。
使用目的：一是将目的基因运送到宿主细胞中；二是利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。
3．基因工程的操作步骤：
__________________：一是用鸟枪法直接分离基因；二是用人工合成的方法：即反转录法或根据已知的氨基酸序列合成DNA。
目的基因与___________结合：一般用同一种限制性核酸内切酶切割__________________，加入DNA连接酶，形成重组DNA分子。
将目的基因导入___________：主要是借鉴细菌或病毒浸染细胞的方法。
目的基因的___________：检测是根据受体细胞是否具有_______________来判断；表达是根据受体细胞是否表现出_______________来判断。【来源：21cnj*y.co*m】
4．基因工程的应用
（1）抗虫基因作物的使用，不仅减少了__________，大大降低了生产成本，而且还减少了__________。
（2）基因工程生产药品有__________、__________、__________等。
（3）目前关于转基因生物和转基因产品的安全性，有两种观点，一种观点是转因生物和转基因食品不安全，____________________；另一种观点____________________。
几种育种方式的比较
方法
原理
常用方法
优点
缺点
代表实例
杂交育种
基因重组
①培育纯合子品种：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。②培育杂合子品种：一般选用纯合子双亲杂交获得子一代，需年年制种。
操作简单，目标性强，使同一物种不同品种中的多个优良性状集中于同一个体上
育种年限长；局限于同种或亲缘关系较近的个体；需及时发现优良性状
矮秆抗病小麦，杂交水稻，杂交玉米等
诱变育种
基因突变
辐射诱变、激光诱变、化学物质处理等
提高突变率，加速育种进程，大幅度改良某些性状
盲目性大，有利变异少，需大量处理实验材料
高产青霉菌株
多倍体育种
染色
体变异
秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
操作简单，且能在较短的时间内获得所需品种
所得品种发育迟缓，结实率低；在动物中无法开展
无子西瓜、八倍体小黑麦
单倍体育种
染色体变异
花药离体培养后，再用秋水仙素处理幼苗，从中选择优良植株
明显缩短育种年限
技术复杂，需要与杂交育种配合
“京花1号”小麦
基因工程育种
基因重组
将一种生物特定的基因转移到另一种生物细胞中
能定向改造生物的遗传性状；克服了远缘杂交不亲和的障碍
技术复杂，安全性问题多，有可能引发生态危机
转基因抗虫棉
1．假设小麦的高产基因用A表示、抗病基因用b表示，这两种基因是自由组合的。现有AABB、aabb两个纯种植株，通过多种育种方式培育出高产抗病小麦（AAbb）新品种的过程图解，请据图回答：
（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____________，原理是__________。若经过②过程产生的子代总数为1600株，则其中基因型为AAbb的植株理论上有____________株。基因型为Aabb的个体经过③过程，产生子代中AAbb与aabb的数量比是____________。21·cn·jy·com
（2）⑦过程用的育种方法叫做______________。其原理是利用射线等因素使生物发生___________，但不一定能获得高产抗病小麦（AAbb）新品种，因为_________________【来源：21·世纪·教育·网】
（3）过程⑤采用的方法是_____________，过程⑥常用______________（药品）处理萌发的种子或幼苗，该育种方法称为_______________，与“过程①②③”的育种方法相比，其优势是____________
（4）科学工作者欲培育能产生某种细菌蛋白的小麦新品种，应该选择图中________（填数字）表示的途径最为合理可行。【出处：21教育名师】
【参考答案】（1）杂交育种 基因重组 100 1∶1
（2）诱变育种 基因突变 突变是不定向
（3）花药离体培养 秋水仙素 单倍体育种 明显缩短育种年限
（4）④
【知识链接】育种方式的选择
（1）根据育种目的和提供的材料选择合适的育种方法
①集中不同亲本的优良性状：a．一般情况下，选择杂交育种，这也是最简捷的方法；b．需要缩短育种年限（快速育种）时，选择单倍体育种。21*cnjy*com
②培育果实较大或植株较大或营养物质含量较高的新物种——多倍体育种。
③提高变异频率，“改良”“改造”或“直接改变”现有性状，获得当前不存在的基因或性状——诱变育种。
④若要培育隐性性状个体，可选择自交或杂交育种，只要出现该性状即可。
⑤实现定向改变现有性状——基因工程育种。
⑥若培育的植物的生殖方式为营养繁殖（如马铃薯），则不需要培育成纯种，只要出现该性状即可。
（2）根据育种流程图来辨别育种方式
①杂交育种：涉及亲本的杂交和子代的自交。
②诱变育种：涉及诱变因子，产生的子代中会出现新的基因，但基因的总数不变。
③单倍体育种：常用方法为花药离体培养，然后人工诱导染色体加倍，形成纯合子。
④多倍体育种：用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。
⑤基因工程育种：与原有生物相比，出现了新的基因。
1．各种育种方法或技术都有其优劣之处，下列相关叙述不正确的是
A．通过人工诱变，人们有目的地选育新品种，能避免育种的盲目性
B．基因工程可以实现基因在不同物种之间的转移
C．杂交育种难以将不同物种的优良基因集中在一起21教育名师原创作品
D．传统的育种方法周期长，可选择的范围有限
2．下图中的①②③表示培育番茄新品种的三种育种方法。下列有关说法不正确的是
A．方法①和③的育种原理都是基因重组，但采用方法③的变异是定向的
B．方法②诱导单倍体的过程中，体现了植物生殖细胞的全能性
C．方法③可将抗病基因直接导入叶肉细胞，使其与细胞中的DNA分子整合
D．上述三种育种方法都没有培育出新物种
3．下列选项中与基因工程无关的是
A．利用DNA探针检测饮用水是否含有病毒
B．选择“工程菌”来生产胰岛素
C．用不育系培养杂种一代
D．培育转基因抗虫棉
4．下列说法正确的是
A．基因工程能够按照人类意愿改造生物
B．所有转基因食品都不安全，不能食用
C．所有转基因生物都很安全，应无限制推广
D．我国对转基因生物没有规定
5．下列新品种是利用分子生物学和基因工程的手段，将某种生物的基因转移到相应生物体内而获得的是
A．高产青霉素菌株
B．高产优质杂交水稻
C．“太福一号”小麦
D．转基因抗冻番茄
6．利用二倍体植株培育作物新品种，下列有关说法错误的是
A．杂交育种和基因工程育种所依据的主要原理都是基因重组
B．诱变育种可提高突变率，在较短时间内获得更多的优良变异类型
C．单倍体缺少生长发育所需全套遗传信息，植株弱小，种子和果实比较少
D．某新品种发育延迟，结实率低，则在培育该品种过程中可能用到秋水仙素
7．由于乙肝病毒不能用动物细胞来培养，因此无法用细胞培养的方法生产疫苗，但可用基因工程的方法进行生产，现已知病毒的核心蛋白和表面抗原蛋白的氨基酸序列，生产过程示意图如下，下列相关说法不正确的是
A．生产乙肝疫苗的过程也达到了定向改造细菌的目的
B．在①②过程中需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶
C．用于生产疫苗的目的基因为编码核心蛋白的基因和表面抗原蛋白基因21cnjy.com
D．这种转基因的细菌一定是安全的，不用担心其扩散到自然界
8．在基因工程中使用限制性内切酶的作用是
A．将目的基因从染色体上切割下来
B．将目的基因与载体结合
C．识别并切割特定的DNA核苷酸序列
D．将目的基因导入受体细胞
9．质粒是基因工程最常用的运载体，它的主要特点是
①能自主复制
②不能自主复制
③结构很小
④蛋白质
⑤环状RNA
⑥环状DNA
⑦能“友好”的借居
A．①③⑤⑦ B．②④⑥
C．①③⑥⑦ D．②④⑥⑦
10．下列关于基因工程的叙述，正确的是
A．基因工程经常以抗菌素抗性基因为目的基因
B．细菌质粒是基因工程常用的载体
C．通常用一种限制酶处理含目的基因的DNA，用另一种限制酶处理载体DNAwww-2-1-cnjy-com
D．DNA连接酶的主要功能是将黏性末端碱基之间的氢键连接起来
11．如图表示以某种农作物①和②两个品种为基础，培育出④⑤⑥⑦四个品种的育种过程。回答下列问题：
（1）过程I叫做_______________；④Ab可称作_______________植株，获得该植株常采用的方法是_______________。
（2）通过I、II过程培育出⑤所采用的育种方法的原理是_______________；通过I、III、V培育出⑤所采用的育种方法是_______________，其优越性主要表现为_______________。
（3）在VI育种过程中，用秋水仙素处理的对象是_______________，其发挥作用的时期为_______________。VI过程培育⑦的育种原理为_______________。
（4）某植株产生了一种新的抗病基因，若要获得该抗病基因，应用_______________酶处理切割DNA分子，此酶的作用部位是DNA分子的_______________。将该抗病基因转移到农作物体内的四个操作步骤为：提取目的基因、______________________________、将目的基因导入受体细胞、目的基因的表达与检测。
12．（2013·全国卷）下列实践活动包含基因工程技术的是
A．水稻F1花药经培养和染色体加倍，获得基因型纯合新品种
B．抗虫小麦与矮秆小麦杂交，通过基因重组获得抗虫矮秆小麦
C．将含抗病基因的重组DNA导入玉米细胞，经组织培养获得抗病植株
D．用射线照射大豆使其基因结构发生改变，获得种子性状发生变异的大豆
13．（2017?天津卷）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。
Ⅰ．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）。
①Ti质粒内，每种限制酶只有一个切割位点
②G基因编码蛋白质的序列中，每种限制酶只有一个切割位点
③酶切后，G基因形成的两个黏性末端序列不相同
④酶切后，Ti质粒形成的两个黏性末端序列相同
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
（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、H1、H2、H3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。
1．【答案】A
2．【答案】C
【解析】方法①和③的育种原理都是基因重组，方法③的变异是按照人们意愿进行的，所以是定向的，A正确；方法②诱导单倍体的过程中，要进行花药离体培养，需要采用植物组织培养技术，体现了植物生殖细胞的全能性，B正确；方法③必须先将抗病基因与质粒结合形成重组DNA分子，然后导入叶肉细胞，使其与细胞中的DNA分子整合，C错误；上述三种育种方法得到的仍是二倍体番茄，都没有培育出新物种，D正确。故选C。21教育网
【名师点睛】几种育种方法的比较：
3．【答案】C
4．【答案】A
【解析】基因工程能够按照人类意愿改造生物，获得需要的性状，A正确；所有转基因食品的安全问题，现在还没有定论，少量食用不受影响，B错误；转基因生物掌握在恐怖分子手中就不安全，不应无限制推广，C错误；2001年5月国务院公布了《农业转基因生物安全管理条例》对转基因生物的研究和实验、生产和加工、经营和出口等作出了具体规定，D错误。故选A。2·1·c·n·j·y
5．【答案】D
【解析】本题考查生物育种的知识，要求考生理解常见的几种生物育种的原理和方法，能利用所学知识分析题中各种育种成果的原理。培育高产青霉素菌株利用的原理是基因突变，A不符合题意；培育高产优质杂交水稻和“太福一号”小麦利用的原理都是基因重组，B、C不符合题意；转基因抗冻番茄是利用分子生物学和基因工程的手段，将抗冻基因转移到番茄细胞内而获得的，D符合题意。
6．【答案】C
【解析】杂交育种和基因工程育种所依据的主要原理都是基因重组，A正确；诱变育种可提高突变率，在较短时间内获得更多的优良变异类型，B正确；单倍体植株弱小，种子和果实比较少缺少，但是具有控制本物种生长发育所需的全套遗传信息，C错误；某新品种发育延迟，结实率低，说明其是多倍体，则在培育该品种过程中可能用到秋水仙素促进了其染色体数目加倍，D正确。21·世纪*教育网
7．【答案】D
【解析】将乙肝病毒的有关基因转入细菌，让细菌生产乙肝疫苗，达到了定向改造细菌的目的，A项正确；①②过程中需用限制性核酸内切酶切割获取目的基因，用DNA连接酶把目的基因和载体连接，B项正确；病毒的核心蛋白和表面抗原蛋白可作为抗原，引发免疫反应，用于生产疫苗的目的基因为编码核心蛋白的基因和表面抗原蛋白基因，C项正确；这种转基因的细菌可能带来安全问题，需严格控制，D项错误。2-1-c-n-j-y
8．【答案】C
【名师点睛】将目的基因导入受体细胞时，如果受体细胞是植物细胞，可以利用农杆菌转化法；如果受体细胞是动物受精卵，应利用显微注射法；如果受体细胞是微生物可以用氯化钙处理。
9．【答案】C
【解析】质粒是独立于细胞核或拟核之外的，能进行自主复制的小型环状DNA分子，所以能自主复制，①正确，②错误。结构比较小，③正确。是DNA，不是蛋白质，④错误。环状的DNA，⑤错误，⑥正确。可以友好的借居，所以常做为运载体，⑦正确，C正确，A、B、D错误。www.21-cn-jy.com
10．【答案】B
【解析】基因工程经常以抗菌素抗性基因为标记基因，A错误；细菌质粒是基因工程常用的运载体，B正确；通常同一种限制酶处理含目的基因的DNA和运载体DNA，以产生相同的黏性末端，C错误；DNA连接酶将黏性末端的磷酸二酯键连接起来，D错误。21*cnjy*com
11．【答案】（1）杂交 单倍体 花药离体培养
（2）基因重组 单倍体育种 明显缩短育种年限
（3）幼苗或萌发的种子 有丝分裂前期 基因突变
（4）限制性核酸内切（或限制） 磷酸二酯键 目的基因与运载体结合
【解析】（1）过程Ⅰ将两个亲本植物进行杂交得到F1，④Ab可称作单倍体植株，获得该植株常采用的方法是花药离体培养。（2）过程I和II分别称为杂交和自交，其培育出⑤所依据的原理是基因重组。I、III、V过程分别为杂交、花药离体培养、秋水仙素处理，用这种方法培育出⑤所采用的育种方法是单倍体育种，其优越性主要表现为明显缩短育种年限。（3）在VI育种过程中，用秋水仙素处理的对象是幼苗或萌发的种子，因为此时细胞分裂旺盛，其发挥作用的时期为有丝分裂前期，其作用是抑制细胞有丝分裂前期纺锤体的形成。VI过程培育⑦的育种原理为基因突变。（4）某植株产生了一种新的抗病基因，若要获得该抗病基因，应用限制性核酸内切酶处理切割DNA分子，此酶的作用部位是DNA分子的磷酸二酯键。将该抗病基因转移到农作物体内的四个操作步骤为：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、目的基因的表达与检测。
12．【答案】C
【解析】花药离体培养需要植物组织培养技术，故A错误。杂交涉及基因重组，故B错误。导入抗病基因需要基因工程技术，故C正确。用射线照射是利用基因突变原理，故D错误。
13．【答案】（1）A
（2）2，4-D 乙
（3）除草剂
（4）BD
（5）1/3
（6）积累越来越多自交系B的遗传物质/优良性状
（7）
（8）X4，X3，X2，X1

【考点定位】基因工程，植物组织培养，分离定律
【名师点睛】本题主要考查基因工程和分离定律的相关知识。对于基因工程，要求考生理解双酶切的目的，同时理解农杆菌转化法。对于连续自交并筛选，要求考生根据分离定律写出连续四代个体的基因型及比例，难度比较大。