1、高一生物必修二导学案 （23） 1第四节 基因突变和基因重组（第 2 课时） 基因重组和重组 DNA 技术【学习目标】1.简述基因重组的概念含义,举例说出基因重组现象,简述基因重组的意义。2.简述基因重组和基因突变的差异。3简述基因工程的概念含义4简述基因工程的最基本工具和一般过程5举例说出基因工程的应用6关注转基因生物和转基因食品的安全性【重点难点】1.基因重组的概念及其意义 2. 基因重组和基因突变在育种上的应用【自主学习】1.基因重组的概念：生物体进行_的过程中，控制_的基因重新组合。2、基因重组的类型：一类是在生物减数分裂形成配子时，随着_的自由组合，_也自由组合。另一类是在减数分裂_
2、时期，位于_上的_有时会随着_ 的交换而发生交换，导致 _是的基因重组。3、基因重组的意义：生物变异的来源之一；是形成生物多样性的重要原因；为自然选择提供丰富的材料，对生物进化有重要意义。4.重组 DNA 技术是指将从一个生物体内分离得到或人工合成的 导入另一个生物体中，使后者获得新的 或 的技术。5在重组 DNA 的过程中，需要有能在特定位置上切割 DNA 分子的 和能将 DNA 片段连接起来的 。6基因工程的基本操作步骤包括： 、 、 其中核心技术是 。【共同探究】一、基因重组（一） 、概念：生物体进行_的过程中，控制_的基因重新组合。（二） 、类型：1、 ；2、 。（三） 、特点：只产生
3、新基因型，不产生新的基因；只实现不同性状的重新组合，不产生新的性状。（四） 、意义：生物变异的来源之一；是形成生物多样性的重要原因；为自然选择提供丰富的材料，对生物进化有重要意义。【思考题 1】：进行有性生殖的生物其亲子代不同个体之间总是存在着一定差异的主要原因A、基因重组 B、基因突变 C、染色体变异 D、生活条件改变（五） 、应用杂交育种：用杂交的方法，有目的的使生物不同品种间的基因重新组合，以使不同亲本控制优良性状的基因组合到一起，从而创造出对人类有益的新品种。高一生物必修二导学案 （23） 21、概念：将两个或多个品种的优良性状通过 集中在一起，再经过 获得新品种的方法。2、原理： 。
4、3、方法： 。4、过程：选择具有不同优良性状的亲本杂交F 1自交F 2选择符合要求的品种自交选择直至不发生性状分离。如：已知小麦的高秆（D）对矮秆（ d）为显性，抗锈病（R ）对易染锈病（r）为显性，两对性状独立遗传。现有高秆抗锈病、矮秆易染病两纯系品种。要求使用杂交育种的方法培育出具有优良性状的新品种。操作方法：（参见右面图解）让纯种的高秆抗锈病和矮秆易染锈病小麦杂交得F1 ；让 F1 自交得 F2 ； 选 F2 中矮秆抗锈病小麦自交得 F3；留 F3 中未出现性状分离的矮秆抗病个体，对于 F3 中出现性状分离的再重复步骤直至不出现性状分离为止。【思考题 2】：为什么一般要从 F2代开始进行
5、选择？ 。5、特点：优点 ：“集优” （能根据人的预见使位于不同个体上的优良性状集中于一个个体身上） ；缺点：“育种年限长” ，需连续自交不断择优汰劣才能选育出需要的并能稳定遗传的类型。二、重组 DNA 技术（基因工程）基因工程的别名 DNA 重组技术或转基因技术操作环境 生物体外操作对象 基因操作水平 DNA 分子水平基本过程 剪切或合成拼接导入表达结果 人类需要的新的生物类型和生物产物变异类型 基因重组意义 打破生殖隔离（克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍） ，在基因水平上定向改变生物的遗传信息，并通过工程化的手段为人类提供有用的产品和服务（一）DNA 重组技术的基本工具1、 “分子手术刀”
6、限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶能将外来的 DNA 切断，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。它在切割 DNA 时，特异性识别核苷酸序列，即只能在一定的 DNA 序列上进行切割，这种能被特意性识别的切割部位都具有回文序列。【思考题3】 （07广东）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高一生物必修二导学案 （23） 3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6
7、00 by两种长度的DNA分子。该DNA分子的酶切图谱正确的是（）2、 “分子针线”DNA 连接酶DNA 连接酶是将双链 DNA 片段”缝合” 起来,恢复被限制性核酸内切酶切开了两个核苷酸之间的磷酸二酯键.DNA 连接酶与 DNA 聚合酶的相同点是：两者都是形成磷酸二酯键；成分都属于蛋白质。不同点：DNA 聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核酸片段形成磷酸二酯键；而 DNA 连接酶是在两个 DNA 片段之间形成磷酸二酯键将两个缺口同时连接起来，不是在单个核苷酸与 DNA片段之间形成磷酸二酯键【思考题 4】下图为 DNA 分子的切割和连接过程。（1）EcoRI 是一种 酶，其识别序列是，切割位点是
8、 与 之间的 键。切割结果产生的 DNA 片段末端形式为 。（2）不同来源 DNA 片段结合，在这里需要的酶应是连接酶，此酶的作用是在 与之间形成 键，而起“缝合”作用的。3、 “运载工具”目的基因进入受体细胞的载体目的基因的载体是基因的运输工具，在基因操作过程中，使用目的基因的载体有两个目的：一是用它作为运载工具，将目的基因送到宿主细胞中去；二是利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。因此作为目的基因的载体必须具备三个条件：一是能在宿主细胞内稳定保存并大量复制，二是具有多个限制性内切酶的切点，以便与外源基因连接，三是具有某些标记基因，以便进行筛选。实际上自然存在的质粒 DNA 分子并不完全
9、具备上述条件，都要进行人工改造后才能用于基因工程操作。（二）基因工程的一般过程1、获得目的基因2、制备重组 DNA 分子（基因表达载体的构建）基因工程的核心目的基因和质粒相结合形成重组质粒的过程是：（1）：用一种的限制性内切酶切割质粒，使其出现一个有黏性末端的切口；（2）：用同一种限制性内切酶切断目的基因，产生相同的黏性末端；（3）：将切下的目的基因片段插入到质粒的切口处，在加入适量的 DNA 连接酶，使质粒与目的基因结合成重组质粒。3、转化受体细胞（将目的基因导入受体细胞）4、筛选出获得目的基因的受体细胞、培养受体细胞并诱导目的基因的表达（目的基因的检测与鉴定）【课堂巩固】1、下列育种方法中
10、，可以改变原有基因分子结构的育种方法的是（ ）高一生物必修二导学案 （23） 4A.杂交育种 B.诱变育种 C.单倍体育种 D.多倍体育种2、可获得无籽西瓜、青霉素高产菌株、矮秆抗病小麦和无籽番茄的方法分别是（ ）诱变育种 杂交育种 单倍体育种 多倍体育种 生长素处理A B C D3、花药离体培养成烟草新品种、用抗倒伏易染锈病的小麦与易倒伏抗锈病的小麦为亲本育成抗倒伏抗锈病的小麦品种、培育无籽西瓜、用 Co60 辐射稻种,育成成熟期提早、蛋白质含量高的品种,以上育种方式依次分别是 （ ）诱变育种 杂交育种 单倍体育种 多倍体育种A. B. C. D.4、杂交育种依据的遗传学原理是（ ） A.基
11、因突变 B.染色体结构变异 C.基因重组 D.染色体数目变异5、运用不同生物学原理，可培育出各种符合人类需要的生物品种。下列叙述错误的是 A培育青霉素高产菌株是利用基因突变的原理B培育无子西瓜是利用基因重组的原理C培育八倍体小黑麦利用的是染色体变异的原理D培育无子番茄利用的是生长素促进果实发育的原理6、在生产实践和科研中，欲获得无子果实，可利用的方法有（ ）人工诱导多倍体育种 人工诱变 单倍体育种 用适当浓度的生长素诱导A B C D7、 下列高科技成果中，根据基因重组原理进行的是（ ）我国科学家袁隆平利用杂交技术培育出超级水稻 我国科学家将苏云金杆菌的某些基因移植到棉花体内，培育出抗虫棉 我
12、国科学家通过返回式卫星搭载种子培育出太空椒 我国科学家通过体细胞克隆技术培养出克隆牛A. B. C. D. 8、有两个纯种小麦，一个是高秆抗锈病（DDTT） ，另一个是矮秆易染锈病（ ddtt） ，现有实验三组：第一组是： DDTT ddtt F 1（自交） F 2第二组是： DDTT ddtt F 1，并将 F1 的花药进行离体培养第三组是： DDTT 进行 X 射线、紫外线综合处理。实验结果发现：三组实验中都出现了矮秆抗锈病品种。试问：（1）第一组 F2 出现矮秆抗锈病的几率是 ，其中能稳定遗传的占 。（2）第二组使用的方法，在遗传育种上称为 ，其培育中首先要应用细胞工程中的 技术；然后用
13、 使其染色体加倍，这种育种方法的优点是 。（3）第三组方法出现 ddtt 后代是偶然的、个别的，它是 DDTT 通过 来实现的。9、设有两个纯种小麦,一为高秆（D ）抗锈病（T）,另一为矮秆（d）染锈病（t） 。这两对性状独立遗传。（1）杂交育种法培育出矮秆抗锈病能稳定遗传的步骤是：高秆、抗锈病矮秆、不抗锈病F1 F2 稳定遗传的矮秆抗锈病类型。 a b c 过程 a 叫_,过程 b 叫_； 过程 c 处理方法是_。F 1 基因型是_,表现型是_,矮秆抗锈病中所需基因型是_，整个育种过程至少需_年时间。（2）单倍体育种法培育矮秆抗锈病类型步骤是：高秆、抗锈病矮秆、不抗锈病 F1 ddT 配子
14、dT 幼苗 ddTT 植株。 e f g高一生物必修二导学案 （23） 5过程 d 叫_,e 是指_， 过程 f 是指_,过程 g 是指_ _ _。整个育种过程只需_年时间。（3）对比上述两种育种方法,给出结论是_。【思考题 1】：A【思考题 2】：因为一般要到 F2代，由于基因重组，才出现不同优良性状组合在一起的而符合需要的新类型。【思考题 3】：D【思考题 4】：（1）限制酶 GAATTC 鸟嘌呤脱氧核苷酸 腺嘌吟脱氧核苷酸 磷酸二酯键 黏性末端 （2） coliEDNA 鸟嘌呤脱氧核苷酸 腺嘌吟脱氧核苷酸 磷酸二酯键【课堂巩固】1-5 B BD C B 6-7 A B8. （1）3/16 1/3 （2）单倍体育种、 花药离体培养、 秋水仙素、 明显得缩短育种的年限、 （3）基因突变9 . 杂交 自交 矮秆抗锈病类型自交,后代不发生性状分离者,即为稳定遗传的新品种 DdTt 高秆抗锈病 ddTT 3 年杂交 减数分裂 花药离体培养 用秋水仙素处理幼苗,使其染色体数加倍 2 年单倍体育种能迅速获得纯系植株,大大缩短育种年限
