高考生物 热点题型和提分秘籍 专题21 从杂交育种到基因工程(解析版)
专题二十一从杂交育种到基因工程
【高频考点解读】
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】
题型一遗传育种的方法及原理
例1、如图表示某种农作物品种①和②培育出⑥的几种方法，有关说法错误的是( )
A．培育品种⑥的最简捷途径是Ⅰ→Ⅴ
B．通过Ⅱ→Ⅳ过程最不容易达到目的
C．通过Ⅲ→Ⅵ过程的原理是染色体变异
D．过程Ⅵ常用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
【提分秘籍】
1.诱变育种与杂交育种相比，前者能产生前所未有的新基因，创造变异新类型；后者不能产生新基因，只是实现原有基因的重新组合。
2．在所有育种方法中，最简捷、常规的育种方法——杂交育种。
3．杂交育种选育的时间是F2，原因是从F2开始发生性状分离；选育后是否连续自交取决于所选优良性状是显性还是隐性。
4．杂交育种是通过杂交培育具有优良性状且能稳定遗传(纯合子)的新品种，而杂种优势则是通过杂交获得种子，一般不是纯合子，在杂种后代上表现出多个优良性状，但只能用杂种一代，因为后代会发生性状分离。
5．诱变育种尽管能提高突变率，但处理材料时仍然是未突变的远远多于突变的个体；突变的不定向性和一般有害的特性决定了在突变的个体中有害仍多于有利，只是与自然突变相比较，二者都增多。
6．杂交育种与杂种优势的区别
(1)杂交育种是通过有性生殖，使不同的优良性状组合到后代的一个个体中，从而选育出优良品种的方法。
(2)杂种优势是指基因型不同的个体杂交产生的杂交一代，在适应能力等方面优于两个亲本的现象。
7．不同育种目的的杂交育种的基本步骤及特点
(1)培育杂合子品种——杂种优势的利用
在农业生产上，可以将杂种一代作为种子直接利用，如水稻、玉米等。
①基本步骤：选取双亲P(♀、♂)→杂交→F1。
②特点：高产、优质、抗性强，但种子只能种一年。
(2)培育纯合子品种
①培育隐性纯合子品种的基本步骤
选取双亲P(♀、♂)→杂交，F1→自交→F2→选出表现型符合要求的个体种植推广。
②培育双显纯合子或隐—显纯合子品种的基本步骤
选取双亲P(♀、♂)→杂交→F1→自交→F2→选出表现型符合要求的个体自交→F3→……→选出稳定遗传的个体推广种植。
③特点：操作简单，但需要的时间较长。
【举一反三】
在实验田中偶然出现了一株抗旱、抗盐的玉米，设想利用该植株培育能稳定遗传的抗旱、抗盐水稻品种，用到的育种方法和技术应有( )
①诱变育种②单倍体育种
③转基因技术④组织培养技术
A．①②③B．②③④
C．①③④D．①②④
【解析】题干中强调玉米植株中出现了抗性基因，要使水稻植株中含有该抗性基因，必须利用转基因技术，将抗性基因转入后进行组织培养获得的植株为杂合子，需要对其进行单倍体育种才能获得稳定遗传的抗性水稻品种。
【答案】 B
【热点题型】
题型二基因工程
例2、质粒能成功转入植物细胞，并将质粒上的一部分外源DNA整合到植物的DNA中。下图表示利用质粒进行转化获得抗除草剂大豆的过程。请据图分析回答问题。
(1)过程②将目的基因导入质粒后，需要通过________使质粒与目的基因切口黏合。
(2)整合了目的基因的重组质粒，在组成上还含有启动子、终止子和________。
(3)过程③可以采用的方法是______________________ ______________。
(4)过程④运用了细胞工程中的________技术，该技术的理论依据是________；在该技术应用的过程中，关键步骤是利用含有一定营养和激素的培养基诱导植物细胞进行________和________。
(5)为了检测通过④过程获得的幼苗是否具有抗除草剂的特性，可采用的方法是
___________________________。
(4)植物组织培养植物细胞具有全能性脱分化再分化
(5)对幼苗喷施除草剂，观察其生长情况
【提分秘籍】
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基本结构单位和功能单位。
(3)各种生物共用一套遗传密码。
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
(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。
3．基因工程与基因重组
【方法规律】
1.基因工程的三种工具中，限制性核酸内切酶、DNA连接酶是基因操作过程中的酶工具，化学本质是蛋白质。但它们的功能不同，前者切割磷酸二酯键，后者连接磷酸二酯键。而运载体可能是质粒或病毒。
2．限制性核酸内切酶、DNA连接酶都是一类酶，不是一种酶。
3．DNA连接酶与DNA聚合酶的不同
①DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核酸片段的3′末端的羟基上；而DNA连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键，不是在单个核苷酸与DNA片段之间形成磷酸二酯键。
②DNA聚合酶是以一条DNA链为模板，将单个核苷酸通过磷酸二酯键形成一条与模板链互补的DNA 链；而DNA连接酶是将DNA双链上的两个缺口同时连接起来，因此DNA连接酶不需要模板。
4．基因重组发生于有性生殖中，不能打破生殖隔离，而基因工程则可实现异种生物的基因转移。
5．基因工程可使受体获得新的基因，表现出新的性状，该技术可看作是一种广义的基因重组。
6．转基因动、植物的培育，因其细胞全能性不同，外源基因的受体细胞也不同。培育转基因动物
的受体细胞一般为受精卵；培育转基因植物的受体细胞可用生殖细胞，也可用体细胞。基因工程常需与其他工程技术配合，才能实现目的。
【举一反三】
人们试图利用基因工程的方法，用乙种生物生产甲种生物的一种蛋白质。生产流程是：甲种生物的蛋白质→mRNA①,目的基因②,与质粒DNA重组③,导入乙种生物的细胞中④,获得甲种生物的蛋白质，下列说法正确的是( )
A．①过程需要的酶是逆转录酶，原料是A、U、G、C
B．②过程要用限制酶切断质粒DNA，再用DNA连接酶将目的基因与质粒连接在一起
C．如果受体细胞是细菌，可以选用枯草杆菌、炭疽杆菌等
D．④过程中用的原料不含A、U、G、C
解析：①过程是逆转录，利用逆转录酶合成DNA片段，需要的原料是A、T、G、C；②过程是目的基因与质粒DNA重组，需要限制酶切断质粒DNA，再用DNA连接酶将目的基因与质粒连接在一起；将重组质粒导入受体细胞时，如果受体细胞是细菌，则不应该用致病菌，而炭疽杆菌是致病菌；④过程是基因的表达过程，原料中含有A、U、G、C。
答案：B
【热点题型】
题型三考查不同育种方法的变异类型、来源及其应用
例3、现有基因型为aabb与AABB的水稻品种，通过不同的育种方法可以培育出不同的类型，下列有关叙述不正确的是( )
A．杂交育种可获得基因型为AAbb的个体，其变异发生在减数第二次分裂后期
B．单倍体育种可获得基因型为AAbb的个体，变异的原理有基因重组和染色体变异
C．将基因型为aabb的个体人工诱变可获得基因型为aaBb的个体，则等位基因的产生来源于基因突变
D．多倍体育种获得的基因型为AAaaBBbb的个体比基因型为AaBb的个体可表达出更多的蛋白质
【提分秘籍】不同育种方法的变异类型、来源及其应用
不同的育种方法利用的变异来源有一定差别，有些育种方法的变异来源可能有几种，常考的几种育种方法的育种步骤与原理进行对比，可促进相应内容的理解与掌握，避免解题错误。
1．杂交育种：选择育种材料(具有所需优良性状的不同品种)→杂交形成所需优良性状基因组合的杂合子→自交、筛选获得多种优良性状的新品种，变异类型为基因重组，发生的时间是减数第一次分裂后期。
2．诱变育种：选择育种材料(具有某些优良性状，但部分性状需要改良)→通过理化因素诱变→自交多代获得发育后的新品种，变异类型是基因突变，主要发生在DNA复制时。
3．基因工程育种：选择育种材料(待改良的品种及目的基因来源)→通过基因工程将目的基因导入待改良品种的细胞→培育获得符合要求的新品种，变异类型为基因重组。
4．单倍体育种：通过杂交、诱变或基因工程获得需要纯化的杂合子→花药离体培养获得单倍体幼苗→利用秋水仙素处理幼苗使染色体数目加倍得到纯合植株→筛选得到所需的纯合植株，变异类型为基因重组(或人工诱变)和染色体变异。
【方法技巧】
不同的育种方法所依据的原理不同，其适用条件及用途也会有一定差别，应认真审题，明确试题要求，结合各种育种方法的特点及适用条件进行合理的选择与利用，否则，易出现以下两种类型的错误：
(1)忽视育种要求而出错：如“最简便”“最准确”“时间最短”“产生新基因、新性状或新的性状组合”等。
(2)对不同育种方法的优缺点及其适用条件不清楚而出错。如诱变育种可能产生新基因、新性状，但不能定向改变生物的性状，也有可能失去优良的性状；基因工程育种、细胞工程育种可定向改变生物
的遗传物质组成；单倍体育种可显著缩短育种时间，但操作复杂。
【举一反三】
芥酸会降低菜籽油的品质。油菜有两对独立遗传的等位基因(H 和h ，G 和g)控制菜籽的芥酸含量，如图是获得低芥酸油菜新品种(HHGG)的技术路线。已知油菜单个花药由花药壁(2n)及大量花粉(n)等组分组成，这些组分的细胞都具有全能性。
据图分析，下列叙述错误的是 ( )
A ．①②两过程均需要植物激素来诱导细胞脱分化
B ．与④过程相比，③过程可能会产生二倍体再生植株
C ．图中三种途径中，利用花粉培养筛选低芥酸植株(HHGG)的效率最高
D ．F1减数分裂时，H 基因所在染色体会与G 基因所在染色体发生联会
【高考风向标】
1．（2014·江苏卷）下图是高产糖化酶菌株的育种过程，有关叙述错误的是( )
出发菌株――→X 射线处理挑取200个单细胞菌株
――→初筛选出50株――→复筛选出5株――→X 射线处理多轮重复筛选 A ．通过上图筛选过程获得的高产菌株未必能作为生产菌株
B ．X 射线处理既可以引起基因突变也可能导致染色体变异
C ．上图筛选高产菌株的过程是定向选择过程
D ．每轮诱变相关基因的突变率都会明显提高
2．（2014·北京卷）为控制野兔种群数量，澳洲引入一种主要由蚊子传播的兔病毒。引入初期强毒性病毒比例最高，兔被强毒性病毒感染后很快死亡，致兔种群数量大幅下降。兔被中毒性病毒感染后可存活一段时间。几年后中毒性病毒比例最高，兔种群数量维持在低水平。由此无法推断出( ) A．病毒感染对兔种群的抗性具有选择作用
B．毒性过强不利于维持病毒与兔的寄生关系
C．中毒性病毒比例升高是因为兔抗病毒能力下降所致
D．蚊子在兔和病毒之间的协同(共同)进化过程中发挥了作用
3．（2014·天津卷） MRSA菌是一种引起皮肤感染的“超级细菌”，对青霉素等多种抗生素有抗性。为研究人母乳中新发现的蛋白质H与青霉素组合使用对MRSA菌生长的影响，某兴趣小组的实验设计及结果如下表。下列说法正确的是( )
A.细菌死亡与否是通过光学显微镜观察其细胞核的有无来确定的
B．第2组和第3组对比表明，使用低浓度的青霉素即可杀死MRSA菌
C．实验还需设计用2 μg/mL青霉素做处理的对照组
D．蛋白质H有很强的杀菌作用，是一种新型抗生素
4．（2014·四川卷）油菜物种甲(2n＝20)与乙(2n＝16)通过人工授粉杂交，获得的幼胚经离体培养形成幼苗丙，用秋水仙素处理丙的顶芽形成幼苗丁，待丁开花后自交获得后代戊若干。下列叙述正确的是( )
A．秋水仙素通过促进着丝点分裂，使染色体数目加倍
B．幼苗丁细胞分裂后期，可观察到36或72条染色体
C．丙到丁发生的染色体变化，决定了生物进化的方向
D．形成戊的过程未经过地理隔离，因而戊不是新物种
5．（2014·广东卷）某种兰花有细长的花矩(如图)，花矩顶端贮存着花蜜，这种兰花的传粉需借助具有细长口器的蛾在吸食花蜜的过程中完成，下列叙述正确的是( )
A．蛾口器的特征决定兰花花矩变异的方向
B．花矩变长是兰花新种形成的必要条件
C．口器与花矩的相互适应是共同进化的结果
D．蛾的口器会因吸食花蜜而越变越长
6．（2014·江苏卷）某医院对新生儿感染的细菌进行了耐药性实验，结果显示70%的致病菌具有耐药性。下列有关叙述正确的是( )
A．孕妇食用了残留抗生素的食品，导致其体内大多数细菌突变
B．即使孕妇和新生儿未接触过抗生素，感染的细菌也有可能是耐药菌
C．新生儿体内缺少免疫球蛋白，增加了致病菌的耐药性
D．新生儿出生时没有及时接种疫苗，导致耐药菌形成
7．（2014·重庆卷）肥胖与遗传密切相关，是影响人类健康的重要因素之一。
(1)某肥胖基因发现于一突变系肥胖小鼠，人们对该基因进行了相关研究。
①为确定其遗传方式，进行了杂交实验，根据实验结果与结论完成以下内容。
实验材料：______________小鼠；杂交方法：__________。
实验结果：子一代表现型均正常。
结论：遗传方式为常染色体隐性遗传。
②正常小鼠能合成一种蛋白类激素，检测该激素的方法是________。小鼠肥胖是由于正常基因的编码链(模板链的互补链)部分序列“CTC CGA”中的一个C被T替换，突变为决定终止密码(UAA或UGA或UAG)的序列，导致该激素不能正常合成，突变后的序列是________，这种突变________(填“能”或“不能”)使基因的转录终止。
③在人类肥胖症研究中发现，许多人能正常分泌该类激素却仍患肥胖症，其原因是靶细胞缺乏相应的________。
(2)目前认为，人的体重主要受多基因遗传的控制。假如一对夫妇的基因型均为AaBb(A、B基因使体重增加的作用相同且具累加效应，两对基因独立遗传)，从遗传角度分析，其子女体重超过父母的概率是________，体重低于父母的基因型为______________________。
(3)有学者认为，利于脂肪积累的基因由于适应早期人类食物缺乏而得以保留并遗传到现代，表明
________决定生物进化的方向。在这些基因的频率未明显改变的情况下，随着营养条件改善，肥胖发生率明显增高，说明肥胖是________________共同作用的结果。
8.（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
【答案】C
【解析】本题通过生物变异、育种考查学生对基因工程的理解。基因工程指在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞，并在受体细胞表达，得到人类所需要的基因产物的技术。选项中只有C项符合。A项是单倍体育种，原理是染色体数目变异，B项是杂交育种，D项是诱变育种，三项都与基因工程无关。
9.（2013·江苏卷）现有小麦种质资源包括：①高产、感病；②低产、抗病；③高产、晚熟等品种。为满足不同地区及不同环境条件下的栽培需求，育种专家要培育3类品种：a.高产、抗病；b.高产、早熟；c.高产、抗旱。下述育种方法可行的是( )
A．利用①③品种间杂交筛选获得a
B．对品种③进行染色体加倍处理筛选获得b
C．a、b和c的培育均可采用诱变育种方法
D．用转基因技术将外源抗旱基因导入③中获得c
10.（2013·四川卷）大豆植株的体细胞含40条染色体。用放射性60Co处理大豆种子后，筛选出一株抗花叶病的植株X，取其花粉经离体培养得到若干单倍体植株，其中抗病植株占50%。下列叙述正确的是( )
A．用花粉离体培养获得的抗病植株，其细胞仍具有全能性
B．单倍体植株的细胞在有丝分裂后期，共含有20条染色体
C．植株X连续自交若干代，纯合抗病植株的比例逐代降低
D．放射性60Co诱发的基因突变，可以决定大豆的进化方向
11.（2013·浙江卷）在玉米中，控制某种除草剂抗性(简称抗性，T)与除草剂敏感(简称非抗，t)、非糯性(G)与糯性(g)的基因分别位于两对同源染色体上。有人以纯合的非抗非糯性玉米(甲)为材料，经过EMS诱变处理获得抗性非糯性个体(乙)；甲的花粉经EMS诱变处理并培养等，获得可育的非抗糯性个体(丙)。
请回答：
(1)获得丙的过程中，运用了诱变育种和________育种技术。
(2)若要培育抗性糯性的新品种，采用乙与丙杂交，F1只出现抗性非糯性和非抗非糯性的个体；从F1中选择表现型为__________的个体自交，F2中有抗性糯性个体，其比例是________。
(3)采用自交法鉴定F 2中抗性糯性个体是否为纯合子。若自交后代中没有表现型为________的个体，则被鉴定个体为纯合子；反之则为杂合子。请用遗传图解表示杂合子的鉴定过程。
(4)拟采用转基因技术改良上述抗性糯性玉米的抗虫性。通常从其他物种获得__________，将其和农杆菌的________用合适的限制性核酸内切酶分别切割，然后借助__________连接，形成重组DNA 分子，再转移到该玉米的培养细胞中，经筛选和培养等获得转基因抗虫植株。
【答案】 (1)单倍体
(2)抗性非糯性 3/16
(3)非抗糯性
P ：抗性糯性
(Ttgg)
F 1
抗性糯性∶非抗糯性＝3∶1
(4)抗虫基因(或目的基因) Ti 质粒 DNA 连接酶
【解析】该题考查了遗传规律和变异育种的知识。甲(基因型为ttGG)的花粉经过EMS 诱变(诱变使基因突变，利用了诱变育种)处理并培养等，最终获得了可育的非抗糯性个体丙，从中分析可知，甲的花粉(基因组成为tg ，经诱变处理后的)培养得到单倍体，但它不可育，再经过秋水仙素处理使染色体加倍获得可育的丙(基因型为ttgg)，该过程属于单倍体育种。乙(基因型为TtGG)和丙(基因型为ttgg)杂交，后代为抗性非糯性(基因型为TtGg)和非抗非糯性(基因型为ttGg)，取其中抗性非糯性(基因型为TtGg)个体自交，后代有抗性非糯性T_G_占9/16，非抗非糯性ttG_占3/16，抗性糯性T_gg 占3/16，非抗糯性ttgg 占1/16。纯合子自交后排若是代不会出现性状分离，所以F 2中抗性糯性个体自交后代若
不出现非抗糯性，即为纯合子。遗传图解见答案。由于玉米不具有抗虫基因，该目的基因必须来自其他物种。在转入受体细胞之前，要将目的基因和基因载体结合，一般取质粒作为基因载体，可以使目的基因在受体细胞中稳定遗传和正常表达。目的基因和质粒都是DNA，用限制性核酸内切酶切开后要用DNA 连接酶将其连接。
【随堂巩固】
1．下列育种方式中培育原理相同的一组是( )
A．太空椒和抗虫棉
B．“番茄—马铃薯”和无子西瓜
C．矮秆抗病杂交水稻和无子番茄
D．青霉素高产菌株和八倍体小黑麦
2．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．传统的育种方法周期长，可选择的范围有限
B．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
C．杂交育种难以克服远缘杂交不亲和的障碍，过程繁杂缓慢，效率低
D．基因工程可以实现基因在不同物种之间的转移，人们可以定向选育新品种
3．要把两个不同物种的优良性状集中在一起，应采用的育种方法是 ( ) A．杂交育种B．单倍体育种
C．诱变育种D．基因工程育种
解析把两个物种的优良性状集于一体，应采用基因工程育种的方法。
答案 D
4．下列关于育种的叙述中，正确的是( )
A．用物理因素诱变处理可提高突变率
B．诱变育种和杂交育种均可形成新的基因
C．自然条件下，三倍体与二倍体能进行杂交
D．诱变获得的突变体多数表现出优良性状
解析诱变育种可利用物理、化学或生物方法提高其突变率；杂交育种是将原有基因进行重新组合不能产生新基因，只能产生新的基因型；自然条件下，三倍体不能进行正常的减数分裂，不能产生配子；诱变育种产生的突变体对生物本身来说，一般是不利的。
答案 A
5．粮食问题是当今举世瞩目的迫切问题之一。改善农作物的遗传性状、提高粮食产量是科学工作者不断努力的目标，下图是遗传育种的一些途径。有关分析不正确的是 ( )
A．若要在较短时间内获得图示新品种，可选图中E→F→G的育种方法
B．H→I、J→K都必须用到与G过程相同的技术操作
C．C→D和H→I过程都可以克服远缘杂交不亲和的障碍
D．图中的遗传育种途径，A→B所表示的方法具有典型的不定向性
6．在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中，下列操作错误的是 ( ) A．用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸
B．用DNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体
C ．将重组DNA 分子导入烟草原生质体
D ．用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞
解析 构建重组DNA 分子时，需用同种限制性核酸内切酶切割目的基因和载体，再用DNA 连接酶连接形成重组DNA 分子，而烟草花叶病毒的遗传物质是RNA ，所以A 项错误。重组DNA 分子形成后要导入受体细胞(若是植物细胞，则可导入其原生质体)，若导入的受体细胞是体细胞，经组织培养可获得转基因植物。目的基因为抗除草剂基因，所以未成功导入目的基因的细胞不具有抗除草剂的能力，可用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞。
答案 A
7．下列有关基因工程操作的叙述正确的是 ( )
A ．用同种限制性核酸内切酶切割运载体与目的基因可获得相同黏性末端
B ．以蛋白质的氨基酸序列为依据合成的目的基因与原基因的碱基序列相同
C ．检测到受体细胞含有目的基因就标志着基因工程操作的成功
D ．用含抗生素抗性基因的质粒作为运载体是因为其抗性基因便于与外源基因连接
8．两个亲本的基因型分别为AAbb 和aaBB ，这两对基因按照自由组合定律遗传，
欲培育出基因型为aabb 的新品种，最简捷的育种方法是 ( )
A ．人工诱变育种
B ．基因工程育种
C ．单倍体育种
D ．杂交育种
9．培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法如下：纯种的高秆(D)抗锈病(T)×纯种的矮秆(d)易染锈病
(t)――→1F 1――→2雄配子――→3幼苗――→4选出符合要求的品种。下列有关该育种方法的叙述中，正确的是( )
A ．过程3为单倍体育种
B．过程4必须使用生长素处理
C．过程3必须经过受精作用
D．过程2为减数分裂
解析单倍体育种过程包括花药离体培养获得单倍体植株(过程3)和人工诱导使染色体数目加倍(过程4)，单倍体的幼苗要发育成正常的可育植株要用秋水仙素处理，使染色体数目加倍；配子只能由减数分裂产生。
答案 D
10．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
11．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引起的变异是定向的
B．方法②诱导单倍体的过程中，细胞全能性的表达与植物激素密切相关
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
12．根据以下所给信息回答有关遗传实验问题：
Ⅰ.在水稻中，有芒(A)对无芒(a)为显性，抗病(R)对不抗病(r)为显性，用有芒抗病(AARR)和无芒不抗病(aarr)的两种水稻作亲本，培育无芒抗病的良种水稻供农民使用。
(1)用杂交育种方法培育这一良种供农民使用至少需要4年时间，根据每年的育种方法和目的完成下表，要求填写①②③④⑤的内容。
(2)第1年对作为母本的水稻应该做________处理，这项工序应该在开花________(“前”或“后”)进行。
Ⅱ.已知果蝇的红眼对白眼为显性，且雌雄果蝇均有红眼和白眼类型。若用一次交配实验即可证明这对基因位于何种染色体上，选择的亲本表现型应为____________。
实验预期及相应结论为：
(1)_________________________________________________________________；
(2)_________________________________________________________________；
(3)_________________________________________________________________。
Ⅱ.白眼雌果蝇×红眼雄果蝇
(1)子代中雌果蝇全部红眼，雄果蝇全部白眼，则这对基因位于X染色体上
(2)子代中雌、雄果蝇全部为红眼，则这对基因位于常染色体上
(3)子代中雌、雄果蝇均既有红眼又有白眼，则这对基因位于常染色体上
13．西瓜消暑解渴，深受百姓喜爱，其中果皮深绿(G)对浅绿(g)为显性，大子(B)对小子(b)为显性，红瓤(R)对黄瓤(r)为显性，三对基因位于三对非同源染色体上，遵循基因的自由组合定律。已知西瓜的染色体数目2n＝22，请根据下列几种育种方法的流程图回答有关问题。
注甲为深绿皮黄瓤小子，乙为浅绿皮红瓤大子，且甲、乙都能稳定遗传。
(1)通过①过程获得无子西瓜A时用到的试剂1是________。
(2)②过程常用的试剂2是____________________；通过③过程得到无子西瓜B与通过①过程获得
高中生物高考题分类题基因工程
知识点一基因工程的概念 基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫做DNA重组技术。 注意：对本概念应从以下几个方面理解： 知识点二基因工程的基本工具 1.限制性核酸内切酶——“分子手术刀” (1)限制性内切酶的来源：主要是从原核生物中分离纯化来的。 (2)限制性内切酶的作用：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并能将每一条链上特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键切开。 (3)限制性内切酶的切割方式及结果：①在中心轴线两侧将DNA切开，切口是黏性末端。②沿着中心轴线切开DNA，切口是平末端。 2.DNA连接酶——“分子缝合针” (1)来源：大肠杆菌、T4噬菌体 (2)DNA连接酶的种类：E.coliDNA连接酶和T4DNA连接酶。 (3)作用及作用部位：E.coliDNA连接酶作用于黏性末端被切开的磷酸二酯键，T4DNA 连接酶作用于黏性末端和平末端被切开的磷酸二酯键。 注意：比较有关的DNA酶 (1)DNA水解酶：能够将DNA水解成四种脱氧核苷酸，彻底水解成磷酸、脱氧核糖和含氮碱基 (2)DNA解旋酶：能够将DNA或DNA的某一段解成两条长链，作用的部位是碱基和碱基之间的氢键。注意：使DNA解成两条长链的方法除用解旋酶以外，在适当的高温(如94℃)、重金属盐的作用下，也可使DNA解旋。(3)DNA聚合酶：能将单个的核苷酸通过磷酸二酯键连接成DNA长链。 (4)DNA连接酶：是通过磷酸二酯键连接双链DNA的缺口。注意比较DNA聚合酶和DNA连接酶的异同点。 3.基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”
基因工程的发展与前景
基因工程的发展与前景 摘要：基因工程（genetic engineering）又称基因拼接技术和DNA重组技术，是以分子遗传学为理论基础，以分子生物学和微生物学的现代方法为手段，将不同来源的基因按预先设计的蓝图，在体外构建杂种DNA分子，然后导入活细胞，以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品。基因工程技术为基因的结构和功能的研究提供了有力的手段。本文将从基因工程的概况、发展、应用与前景进行介绍和总结。 关键词：基因工程；发展；前景 1 基因工程的概况 基因工程是生物工程的一个重要分支，它和细胞工程、酶工程、蛋白质工程和微生物工程共同组成了生物工程。所谓基因工程（genetic engineering)是在分子水平上对基因进行操作的复杂技术。是将外源基因通过体外重组后导入受体细胞内，使这个基因能在受体细胞内复制、转录、翻译表达的操作。它是用人为的方法将所需要的某一供体生物的遗传物质——DNA大分子提取出来，在离体条件下用适当的工具酶进行切割后，把它与作为载体的DNA分子连接起来，然后与载体一起导入某一更易生长、繁殖的受体细胞中，以让外源物质在其中“安家落户”，进行正常的复制和表达，从而获得新物种的一种崭新技术。它克服了远缘杂交的不亲和障碍。 1974年，波兰遗传学家斯吉巴尔斯基（Waclaw Szybalski）称基因重组技术为合成生物学概念，1978年，诺贝尔生医奖颁给发现DNA 限制酶的纳森斯（Daniel Nathans）、亚伯（Werner Arber）与史密斯（Hamilton Smith）时，斯吉巴尔斯基在《基因》期刊中写道：限制酶将带领我们进入合成生物学的新时代。2000年，国际上重新提出合成生物学概念，并定义为基于系统生物学原理的基因工程。 2 基因工程的发展 1860至1870年，奥地利学者孟德尔根据豌豆杂交实验提出遗传因子概念，并总结出孟德尔遗传定律。 1909年，丹麦植物学家和遗传学家约翰逊首次提出“基因”这一名词，用以表达孟德尔的遗传因子概念。 1944年，3位美国科学家分离出细菌的DNA（脱氧核糖核酸），并发现DNA是携带生命遗传物质的分子。 1953年，美国人沃森和英国人克里克通过实验提出了DNA分子的双螺旋模型。 1969年，科学家成功分离出第一个基因。 1980年，科学家首次培育出世界第一个转基因动物转基因小鼠。 1983年，科学家首次培育出世界第一个转基因植物转基因烟草。 1988年，K.Mullis发明了PCR技术。 1990年10月，被誉为生命科学“阿波罗登月计划”的国际人类基因组计划启动。 1994年，中科院曾邦哲提出转基因禽类金蛋计划和“输卵管生物反应器
2020届高考生物热点知识题
2020年4月23日高中生物周测/单元测试学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．新型冠状病毒感染的肺炎是一种急性感染性肺炎，其病原体为2019新型冠状病毒（SARS-CoV-2注：国际病毒分类委员会命名），属于单股正链RNA病毒。下列相关叙述正确的是（） A．人体的细胞能为SARS-CoV-2的繁殖提供模板、原料和能量等 B．SARS-CoV-2病毒侵入人体后，在内环境中不会发生增殖 C．该病毒在人体细胞的核糖体上合成多肽链需要RNA聚合酶的催化 D．患者在感染初期须要用抗生素进行治疗以阻止SARS-CoV-2病毒的扩散 2．下图是采用CRISPR技术对某生物基因进行编辑的过程，该过程中用sgRNA可指引核酸内切酶Cas9结合到特定的位点进行切割，下列叙述正确的是（） A．根据破坏B基因后生物体的功能变化，可推测B基因的功能 B．基因定点编辑前需要设计与靶基因全部序列完全配对的sgRNA C．图中sgRNA1的碱基序列和sgRNA2碱基序列相同或互补 D．可利用此技术编辑生殖细胞相关基因以期生育出免疫艾滋病的婴儿 3．近年诞生的具有划时代意义的CRISPR/Cas9基因编辑技术可简单、准确地进行基因定点编辑。其原理是由一条单链向导RNA引导核酸内切酶Cas9到一个特定的基因位点进行切割。通过设计向导RNA中20个碱基的识别序列，可人为选择DNA上的目标位点进行切割（见图）。下列相关叙述错误的是
A．Cas9蛋白由相应基因指导在核糖体中合成 B．向导RNA中的双链区遵循碱基配对原则 C．向导RNA可在逆转录酶催化下合成 D．若α链剪切点附近序列为……TCCACAATC……，则相应的识别序列为……UCCACAAUC…… 4．细胞衰老和干细胞耗竭是机体衰老的重要标志，转录激活因子YAP是发育和细胞命运决定中发挥重要作用的蛋白质。研究人员利用CRISPR/Cas9基因编辑技术和定向分化技术来产生YAP特异性缺失的人胚胎干细胞，YAP缺失的干细胞会表现出严重的加速衰老。下列叙述错误的是（） A．推测YAP在维持人体干细胞年轻态中发挥着关键作用 B．转录激活因子Y AP的合成需要在核糖体上进行 C．YAP缺失的干细胞的形态结构和功能会发生改变 D．CRISPR/Cas9基因编辑过程中，基因中的高能磷酸键会断裂 5．2017年我国科学家在国际上首次实现了非人灵长类动物的体细胞克隆，获得了两只克隆猴“中中”和“华华”。该成果标志着中国率先开启了以体细胞克隆猴作为实验动物模型的新时代。下列叙述错误的是（） A．两只克隆猴的诞生说明高度分化的动物细胞的细胞核具有全能性 B．克隆猴体内不同种类的细胞中遗传信息的表达情况不同 C．克隆猴体内衰老的细胞因细胞膜通透性发生改变而导致其物质运输功能降低D．克隆猴体内的细胞癌变后其细胞膜两侧分布的糖蛋白数量减少 6．中国医学科学院屠呦呦获2015年诺贝尔生理学或医学奖，她研制的抗疟药青蒿素挽救了数百万人的生命。青蒿素是从植物黄花蒿的组织细胞中所提取的一种代谢产物，其作用方式目前尚不明确，推测可能是作用于疟原虫的食物泡膜，从而阻断了营养摄取的最早阶段，使疟原虫较快出现氨基酸饥饿，迅速形成自噬泡，并不断排出虫体外，使疟原虫损失大量胞浆而死亡。结合上述论述，下列叙述正确的是 A．疟原虫以胞吞的方式获取食物所消耗的ATP由黄花蒿提供 B．疟原虫的遗传物质是RNA
第九章_微生物与基因工程
第九章微生物与基因工程 计划学时：2 重点：基因工程的基本操作过程，基因工程的应用。 一、基因工程的发展历史 基因工程是在本世纪70年代初开始出现的。三项关键技术的建立为基因工程奠定了基础，这三项技术是：DNA的特异切割、DNA的分子克隆和DNA的快速测序。 早在50年代，阿尔伯（Arber）的实验室就已发现大肠杆菌能够限制侵染的噬菌体，60年代末进而证明大肠杆菌细胞内存在修饰–限制系统，即给宿主自身DNA打上甲基化标记并切割入侵的噬菌体DNA。1970年史密斯（Smith）等人从流感嗜血杆菌（Hemophilus influenzae）中分离出特异切割DNA的限制酶。次年，内森斯（Nathans）等人用该酶切割猴病毒SV40 DNA，最先绘制出DNA的限制图谱（restriction map）。1973年史密斯和内森斯提出修饰–限制酶的命名法。限制性核酸内切酶可用以在特定位点切割DNA，限制酶的发现使分离基因成为可能。为表彰上述科学家在发现和使用限制酶中的功绩，1978年的诺贝尔医学奖被授予阿尔伯、内森斯和史密斯。 1973年，科恩（Cohen）和博耶（Boyer）等将pSC101质粒作为载体与R质粒的四环素和卡那霉素的抗性基因相融合，并将重组体DNA转化大肠杆菌，首次实现了DNA的分子克隆。 1975年桑格（Sanger）实验室建立了酶法快速测定DNA序列的技术。1977年吉尔伯特（Gilbert）实验室又建立了化学测定DNA序列的技术。分子克隆和测序方法的建立，使重组DNA技术系统得以产生。1980年诺贝尔化学奖被授予伯格、吉尔伯特和桑格，以肯定他们在发展DNA重组与测序技术中的贡献。 1977年板仓（Itakura）和博耶用人工合成的生长激素释放抑制素（Somatostatin, SMT）基因构建表达载体，并在大肠杆菌细胞内表达成功，得到第一个基因工程的产品。1982年，在建立转基因植物和转基因动物的技术上均获得重大突破。借助土壤农杆菌Ti质粒可将外源基因导入双子叶植物细胞内并发生整合，从而使植株获得新的遗传性状。同年通过基因工程方法把大鼠生长激素基因注射到小鼠受精卵的雄核中，然后移植到母鼠子宫内，由此培育出巨型小鼠。仅仅10年时间，基因工程在实践中迅速成熟，日趋完善。 二、基因工程的基本过程 生物的遗传性状是由基因（即一段DNA分子序列）所编码的遗传信息决定的。基因工程操作首先要获得基因，才能在体外用酶进行“剪切”和“拼接”，然后插入由病毒、质粒或染色体DNA片段构建成的载体，并将重组体DNA转入微生物或动、植物细胞，使其复制（无性繁殖），由此获得基因克隆（clone，无性繁殖系的意思）。基因还可通过DNA聚合酶链式反应（PCR）在体外进行扩增，借助合成的寡核苷酸在体外对基因进行定位诱变和改造。克隆的基因需要进行鉴定或测序。控制适当的条件，使转入的基因在细胞内得到表达，即能产生出人们所需要的产品，或使生物体获得新的性状。这种获得新功能的微生物称为“工程菌”，新类型的动、植物分别称为“工程动物”和“工程植物”，或“转基因动物”和“转基因植物”。基因工程操作过程大致可归纳为以下主要步骤： ①分离或合成基因； ②通过体外重组将基因插入载体；
选修三近三年高考真题专题基因工程
一、基因工程 2013年真题 1.（山东卷） 2．将小鼠myoD基因导入体外培养的未分化肌肉前体细胞，细胞分化及肌纤维形成过程 如图所示。下列叙述正确的是 A.携带myoD基因的载体以协助扩散的方 式进入肌肉前体细胞 B．检测图中细胞核糖体蛋白基因是否表 达可确定细胞分化与否 C．完成分化的肌肉细胞通过有丝分裂增加细胞数量 形成肌纤维 D．肌肉前体细胞比肌肉细胞在受到电离辐射时更容易发生癌变 2.从某海洋动物中获得一基因，其表达产物为一种抗菌体和溶血性均较强的多肽 P1。目前在 P1 的基 础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物，首先要做的是 A．合成编码目的肽的 DNA 片段 B．构建含目的肽 DNA 片段的表达载体 C．依据 P1 氨基酸序列设计多条模拟肽 D．筛选出具有优良活性的模拟肽作为目的肽 3.（江苏卷）15.下列关于转基因生物安全性的叙述中,错误的是 A.我国已经对转基因食品和转基因农产品强制实施了产品标识制度 B.国际上大多数国家都在转基因食品标签上警示性注明可能的危害 C.开展风险评估、预警跟踪和风险管理是保障转基因生物安全的前提 D.目前对转基因生物安全性的争论主要集中在食用安全性和环境安全性上 4.（浙江卷）3．某生物基因表达过程如图所示。下列叙述与该图相符的是 A.在RNA聚合酶作用下DNA双螺旋解开 B. DNA-RNA杂交区域中A应与T配对 C． mRNA翻译只能得到一条肽链 D.该过程发生在真核细胞中 5.（安徽卷）29.（14 分） 近年来，有关肿瘤细胞特定分子的靶向治疗研究进展迅速。研究发现，蛋白 X 是细胞 膜上的一种受体，由原癌基因 X 编码，在一些肿瘤细胞中，原癌基因 X 过量表达会持续激 活细胞内的信号传导，启动细胞 DNA 的复制，导致细胞异常增殖，利用动物细胞融合技术制备的单克隆 抗体，可用于诊断和治疗原癌基因 X 过量表达的肿瘤，请回答下列问题： 1）同一个体各种体细胞来源于受精卵的分裂与分化。正常情况下，体细胞核遗传信息相同的原因 是。 2）通过检测原癌基因 X 的和可判断其是否转录和翻译。检测 成人多种正常组织后，发现原癌基因 X 只在乳腺、呼吸道等上皮细胞中有微弱表达，这说明。 3）根据以上信息，可推测原癌基因的主要功能是。 4）制备该单克隆抗体时，免疫动物的抗原可以是。 B 淋巴细胞识别抗原并与之结合，之后在适当的信号作用下增殖分化为和。 5）用该单克隆抗体处理原癌基因 X 过量表达的某肿瘤细胞株，发现其增殖能力明显下降。这是因为。 6.（北京卷）30.（18 分）
2021届高考生物热点：生态类
2021届高考生物热点：生态类 能量流动图解类问题分析 能量流动图解类题目主要是通过能量流动图解考查能量的来源、去向和能量传递效率等知识，以及结合生态工程考查能量流动在生产中的应用。 典例1 图甲是某生态农业的结构模式图，图乙表示能量流经该生态系统某一营养级的变化示意图，其中a～g表示能量值。据图回答下列问题： (1)图甲中的_农作物(生产者)__是生态系统的基石，从生态学角度分析，人们建立图示的农业生态系统的最大优点是_实现物质和能量的多级利用，减少环境污染，提高农产品的产量__。 (2)一般情况下，农田生态系统的_抵抗力__稳定性较低，若此生态系统遭到酸雨危害，首先受到影响的是_农作物__，从而影响生态系统的稳定性。 (3)图甲中的食物链有_3__条。如果人的食物有1/2来自农作物，1/4来自家禽，1/4来自猪肉，假如能量传递效率为10%，那么人每增加1 kg体重，约消耗农作物_55__kg。 (4)沼气池中的微生物在生态系统中的成分属于_分解者__。 (5)若图乙中A表示某食物网中第二营养级所摄入的全部能量，则图乙中B表示_第二营养级(初级消费者)的同化量__；C表示_用于生长、发育和繁殖的能量__；F表示_下一营养级摄入的能量__。图乙中的a＝_b＋c或c＋d＋e或c＋d＋g＋f__(填能量值的符号)。 [解析](1)生产者通过光合作用将太阳能固定在有机物中，从而可以被生物所利用，因此，生产者(图甲中的农作 物)是生态系统的基石；建立农业生态系统的最大优点是实现物质和能量的多级利用，减少环境污染，提高农产品的产量。(2)生态系统的生物种类越多，营养结构越复杂则抵抗力稳定性越高，恢复力稳定性越低，农田生态系统的生物种类单一、营养结构简单，所以抵抗力稳定性低；若此生态系统遭到酸雨危害，首先受到影响的是农作物。(3)图甲中有3条食物链：农作物→人、农作物→家禽→人、农作物→猪→人；若能量传递效率为10%，则
2015-2017基因工程高考题附答案
选修3——基因工程高考题 1．（2017?新课标Ⅰ卷.38）（15分） 真核生物基因中通常有内含子，而原核生物基因中没有，原核生物没有真核生物所具有的切除内含子对应的RNA序列的机制。已知在人体中基因A（有内含子）可以表达出某种特定蛋白（简称蛋白A）。回答下列问题： （1）某同学从人的基因组文库中获得了基因A，以大肠杆菌作为受体细胞却未得到蛋白A，其原因是_____________________________________________。 （2）若用家蚕作为表达基因A的受体，在噬菌体和昆虫病毒两种载体中，不选用______________作为载体，其原因是_______________________________________________________________。（3）若要高效地获得蛋白A，可选用大肠杆菌作为受体。因为与家蚕相比，大肠杆菌具有_____________________________________________________（答出两点即可）等优点。 （4）若要检测基因A是否翻译出蛋白A，可用的检测物质是___________________（填“蛋白A 的基因”或“蛋白A的抗体”）。 （5）艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明DNA是遗传物质做出了重要贡献，也可以说是基因工程的先导，如果说他们的工作为基因工程理论的建立提供了启示，那么，这一启示是_______________________________________________________________________________。2．（2017?新课标Ⅱ卷.38）（15分） 几丁质是许多真菌细胞壁的重要成分，几丁质酶可催化几丁质水解。通过基因工程将几丁质酶基因转入植物体内，可增强其抗真菌病的能力。回答下列问题： （1）在进行基因工程操作时，若要从植物体中提取几丁质酶的mRNA，常选用嫩叶而不选用老叶作为实验材料，原因是________________________________。提取RNA时，提取液中需添加RNA酶抑制剂，其目的是______________________________________。 （2）以mRNA为材料可以获得cDNA，其原理是________________________________。 （3）若要使目的基因在受体细胞中表达，需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导入受体细胞，原因是________________________________________________________（答出两点即可）。（4）当几丁质酶基因和质粒载体连接时，DNA连接酶催化形成的化学键是__________________________。 （5）若获得的转基因植株（几丁质酶基因已经整合到植物的基因组中）抗真菌病的能力没有提高，根据中心法则分析，其可能的原因是____________________________________________。 3.（2017?新课标Ⅲ卷.38）（15分）编码蛋白甲的DNA序列（序列甲）由A、B、C、D、E五个片段组成，编码蛋白乙和丙的序列由序列甲的部分片段组成，如图1所示。 回答下列问题： （1）现要通过基因工程的方法获得蛋白乙，若在启动子的下游直接接上编码蛋白乙的DNA序列（TTCGCTTCT……CAGGAAGGA），则所构建的表达载体转入宿主细胞后不能翻译出蛋白乙，原因是_____________________________________________________________。（2）某同学在用PCR技术获取DNA片段B或D的过程中，在PCR反应体系中加入了DNA聚合酶、引物等，还加入了序列甲作为________________，加入了________________作为合成DNA的原料。 （3）现通过基因工程方法获得了甲、乙、丙三种蛋白，要鉴定这三种蛋白是否具有刺激T淋巴细胞增殖的作用，某同学做了如下实验：将一定量的含T淋巴细胞的培养液平均分成四组，其中三组分别加入等量的蛋白甲、乙、丙，另一组作为对照，培养并定期检测T淋巴细胞浓度，结果如图2。 ①由图2 可知，当细胞浓度达到a时，添加蛋白乙的培养液中T淋巴细胞浓度不再增加，此时若要使T淋巴细胞继续增殖，可采用的方法是________________________。细胞培养过程中，培养箱中通常要维持一定的CO2浓度，CO2的作用是________________________。 ②仅根据图、图2可知，上述甲、乙、丙三种蛋白中，若缺少______________（填“A”“B”“C”“D”或“E”）片段所编码的肽段，则会降低其刺激T淋巴细胞增殖的效果。 4．（2017·天津理综卷9）（20分）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
基因工程与微生物
基因工程与微生物 基因工程（genetic engineering）又称基因拼接技术和DNA重组技术，是以分子遗传学为理论基础，以分子生物学和微生物学的现代方法为手段，将不同来源的基因按预先设计的蓝图，在体外构建杂种DNA分子，然后导入活细胞，以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品。基因工程技术为基因的结构和功能的研究提供了有力的手段。 一、基因工程的概况 基因工程是生物工程的一个重要分支，它和细胞工程、酶工程、蛋白质工程和微生物工程共同组成了生物工程。所谓基因工程（genetic engineering)是在分子水平上对基因进行操作的复杂技术。是将外源基因通过体外重组后导入受体细胞内，使这个基因能在受体细胞内复制、转录、翻译表达的操作。它是用人为的方法将所需要的某一供体生物的遗传物质——DNA大分子提取出来，在离体条件下用适当的工具酶进行切割后，把它与作为载体的DNA分子连接起来，然后与载体一起导入某一更易生长、繁殖的受体细胞中，以让外源物质在其中“安家落户”，进行正常的复制和表达，从而获得新物种的一种崭新技术。它克服了远缘杂交的不亲和障碍。 1974年，波兰遗传学家斯吉巴尔斯基（Waclaw Szybalski）称基因重组技术为合成生物学概念，1978年，诺贝尔生医奖颁给发现DNA 限制酶的纳森斯（Daniel Nathans）、亚伯（Werner Arber）与史密斯（Hamilton Smith）时，斯吉巴尔斯基在《基因》期刊中写道：限制酶将带领我们进入合成生物学的新时代。2000年，国际上重新提出合成生物学概念，并定义为基于系统生物学原理的基因工程 二、基因工程的基本步骤 （1）提取目的基因 获取目的基因是实施基因工程的第一步。如植物的抗病（抗病毒抗细菌）基因，种子的贮藏蛋白的基因，以及人的胰岛素基因干扰素基因等，都是目的基因。 要从浩瀚的“基因海洋”中获得特定的目的基因，是十分不易的。科学家们经过不懈地探索，想出了许多办法，其中主要有两条途径：一条是从供体细胞的DNA中直接分离基因；另一条是人工合成基因。 直接分离基因最常用的方法是“鸟枪法”，又叫“散弹射击法”。鸟枪法的具体做法是：用限制酶将供体细胞中的DNA切成许多片段，将这些片段分别载入运载体，然后通过运载体分别转入不同的受体细胞，让供体细胞提供的DNA（即外源DNA）的所有片段分别在各个受体细胞中大量复制（在遗传学中叫做扩增），从中找出含有目的基因的细胞，再用一定的方法把带有目的基因的DNA片段分离出来。如许多抗虫抗病毒的基因都可以用上述方法获得。 用鸟枪法获得目的基因的优点是操作简便，缺点是工作量大，具有一定的盲目性。又由于真核细胞的基因含有不表达的DNA片段，一般使用人工合成的方法。 目前人工合成基因的方法主要有两条。一条途径是以目的基因转录成的信使RNA 为模版，反转录成互补的单链DNA，然后在酶的作用下合成双链DNA，从而获得所需要的基因。另一条途径是根据已知的蛋白质的氨基酸序列，推测出相应的信使RNA序列，然后按照碱基互补配对的原则，推测出它的基因的核苷酸序列，再通过化学方法，
高考生物热点(2020-2021年) (3)
考向1 酶在代谢中的作用 【研磨真题·提升审题力】 【答题要素?奠定考试力】 要素1.辨析影响“酶活性”与“酶促反应速率”的因素及原理 要素2.辨明与酶相关的四个误区 (1)酶是由活细胞产生的,但并非只在细胞内发挥作用,在细胞内和细胞外均可发
挥作用。 (2)酶并非在最适温度条件下保存,应保存在低温和最适pH条件下。 (3)酶的化学本质并非都是蛋白质,少数为RNA,但蛋白质和RNA有很多共性,如二者的合成都需经过转录过程。 (4)产物浓度≠产物生成速率。产物浓度指产物在整个反应体系中占有的比例,产物浓度保持不变说明反应已停止;产物生成速率指单位时间内产物的生产量,可表示酶活性,产物生成速率保持不变说明反应持续进行,产物浓度会逐渐增加。要素3.厘清酶的特性与细胞代谢的关系 【考场练兵·检验考试力】 1.下列关于酶的叙述正确的是( ) A.有些酶的合成无RNA聚合酶的参与 B.酶适宜在低温、低pH条件下保存 C.酶与相应物质结合后才能发挥作用 D.细胞环境是酶发挥作用的必要条件 2.我国科学家从结构上揭示了酵母核糖核酸酶P(RNase P)加工tRNA前体(pre-tRNA)的机制(如图所示)。RNase P作为一种通用核酶,是具有酶活性的核糖核蛋白复合体,它加工tRNA前体的5′端。下列相关分析正确的是( )
A.RNase P是一种通用核酶,无专一性 B.高温条件下,RNase P因肽键断裂而失活 C.RNase P加工S时的作用部位应是氢键 D.E和S结合发生异构化后的E具有催化能力 3.乙醇对纤维素酶活性影响的结果如图所示: 据此分析不合理的是( ) A.该实验的自变量是乙醇浓度和是否添加铁离子 B.乙醇对酶的抑制作用随其浓度的升高而减弱 C.铁离子能够缓解乙醇对酶的抑制作用 D.植物细胞壁的水解程度可反映纤维素酶活性 考向2 细胞呼吸【研磨真题·提升审题力】
基因工程育种技术
基因工程育种技术 基因工程又称重组DNA技术，是指将一种或多种生物的基因与载体在体外进行拼接重组，然后转入另一种生物(受体)，使受体按人们的愿望表现出新的性状。 基因工程诞生于1972年，在其后几年中由于担心重组生物对环境安全的影响，基因工程技术的发展曾一度受挫。但随着人们对DNA重组所涉及的载体和受体系统进行有效的安全性改造，以及相应的DNA重组实验室设计和操作规范的建立，再加上重组DNA技术的巨大应用潜力的诱惑，重组DNA技术迅速发展，现在，基因工程已成为生物学实验室的一项常规技术，并广泛应用于医药、农业、食品、环保等许多领域。 第一节基因工程的基本过程和原理 基因工程最典型的操作如图6-1所示一般包括以下三个步骤： 1．外源DNA的获得与酶切； 2．外源DNA与经同样酶切的载体的连接； 3．连接产物转化受体细胞及阳性转化子的筛选；
分离D N A 酶切酶切 供体细胞 重组转化子 图6-1 基因工程的基本过程 由图6-1可见，基因工程操作过程需要以下基本材料：外源DNA(基因)、载体、DNA 体 外重组用的酶以及宿主细胞。 一、 载体 外源基因导入受体细胞一般都要借助于载体，基因工程中最常用的载体是质粒载体。图6-2所示pUC19就是最常用的载体之一。
图6-2 载体pUC19及其多克隆位点 载体一般含有以下几个基本元件： (一) 复制原点 载体在宿主细胞中要独立存在则应具有独立复制的能力，复制原点又称为复制起始位点(Origin，简称ori)，控制载体复制。不同生物的载体复制原点不同，同一种生物的不同载体拷贝数和稳定性有很大差别，这主要决定于载体的复制原点的性质。图6-2所示的pUC 系列载体的复制原点是pAM1的一个突变体，在合适的大肠杆菌宿主细胞中(如大肠杆菌JM109)其拷贝数可达500。整合型载体的复制原点被整合位点的同源序列替代。 (二) 筛选标记 一般是载体上的一段编码酶的基因，能赋予转化子新的性状，便于转化子的筛选。载体pUC19的筛选标记是β-内酰氨酶基因（常简写为bla或Amp r），能分解氨苄青霉素中的β-内酰氨环使其失活，因此在含氨苄青霉素的平板上，只有含质粒的转化子能生长而不含质粒的宿主细胞不能生长。抗药性是细菌载体中最常用的筛选标记，除氨苄青霉素抗性外，卡那霉素、氯霉素、四环素等抗性也常用作载体的标记。另一类常用的标记是营养缺陷型互补标记，在真核生物载体中更常用。 (三) 多克隆位点（multi cloning site, 简写为MCS）
(通用版)2017高考生物大二轮专题复习与增分策略热点题型建模模型13种群增长及群落种间关系的曲线分析
模型13 种群增长及群落种间关系的曲线分析 1.“J”型和“S”型曲线的比较 两种增长曲线的差异主要是因环境阻力不同，对种群数量增长的影响不同。 [易错警示] (1)不要认为种群数量不会超过K值。 K值是环境容纳量，即在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所能维持的种群最大数量，而种群实际数量有可能超过K值，只不过是超过K值后，环境容纳不下，种群数量会再降下来。 (2)不要误认为“S”型曲线的开始部分为“J”型增长。“S”型曲线的开始部分并非“J”型增长。 (3)区分种群数量“变化”与种群数量“增长”。种群数量变化包括增长、波动、稳定、下降等方面，而“J”型曲线和“S”型曲线只是研究种群数量的增长。 2.K值与K/2值的应用 3.种间关系曲线分析
③⑥为互利共生关系，如根瘤菌和大豆、大肠杆菌和人、地衣植物中的藻类和真菌等。 判断依据：同步变化(同生共死)。 ①⑤为捕食关系，如兔子吃草、棉铃虫吃棉花叶子等。 判断依据：(不会导致某种生物灭绝)不同步变化的此消彼长。 ④为寄生关系，如噬菌体和大肠杆菌、莬丝子和大豆、蝉和树等。 判断依据：寄生者增多，宿主减少，但不会为0。 ②⑦⑧皆为竞争关系，如农作物和杂草、草原上的牛和羊、大小两种草履虫等。 判断依据：看最终结果，一种数量增加，另一种数量下降甚至降为0；只要曲线中提示两种生物有共同的空间或食物，则必为竞争，竞争激烈程度取决于空间、食物的重叠范围。 ⑦和⑧中，两种生物之间食物或生存空间的重叠程度越高，则竞争越激烈。 1.如图表示将绵羊引入某个岛屿后的数量变化情况，对此叙述正确的是( ) A.绵羊种群数量增长到一定程度，就保持恒定不变 B.绵羊数量达到K/2值时，绵羊的出生率最大，增长速率也最大 C.50年后该绵羊种群数量在K值附近波动是由出生率和死亡率变动所致 D.绵羊数量达到K值时，种群的年龄组成为衰退型 答案 C 解析解答本题的关键是根据曲线的走势确定该种群呈“S”型增长，接着根据“S”型增长的特点对每个选项进行判断。种群数量达到K值后，其在一定范围内上下波动，而不是保持恒定不变，A错误；由“S”型增长曲线可知，当种群数量达到K/2时，增长速率最大，而此时出生率并非最大(在K值时达到最大)，B错误；由于该绵羊种群数量的出生率和死亡率不断变化，使得50年后种群数量在K值附近波动，C正确；绵羊数量达到K值时，在不考虑迁入和迁出的情况下，种群的生出率约等于死亡率，其年龄组成为稳定型，D错误。
高考圈题(新课标I卷)高考生物总复习题组训练18基因工程
题组18 基因工程 （一）考法解法 【命题特点分析】 本部分属于每年高考选考内容，近年来多以非选择题（选做题）的形式呈现，难度系数在0.5-0.6之间；考查重点为基因工程的工具及基本操作过程。试题多以进行实验设计或者其他考查，考查的内容多种多样。既注重对主干知识的考查，又重点考查“双基”和实验能力。 【解题方法荟萃】 解决该部分试题，需要从以下几个方面着手考虑： 1、基因工程的基本工具 限制酶DNA连接酶(运)载体 作用 切割目的基因和载 体 拼接DNA片段形成 重组DNA 携带目的基因进入受体细胞作用部 位 两核苷酸的脱氧核糖与磷酸间形成的磷酸 二酯键 ------------------ 作用特 点 (条 件) ①识别特定的 核苷酸序列 ②在特定位点 上切割 ①E·coli DNA连接酶只 能连接黏性末端 连接酶能连接黏 DNA 4 T ② 性末端和平(口)末端 ①能在宿主细胞内稳定存在并大 量复制 ②有一个或多个限制酶切割位点 ③具有特殊的标记基因 2、基因工程的操作步骤 (1) 目的基因的获取： ①从基因文库中获取。 ②利用PCR技术扩增。 ③用化学方法直接人工合成。 (2) 基因表达载体的构建： ①基因表达载体的组成：目的基因＋启动子＋终止子＋标记基因。 ②基因表达载体的构建方法： (3)将目的基因导入受体细胞： 植物细胞动物细胞微生物细胞
常用 方法 农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法 显微注射技术 感受态细胞法 )处理＋2Ca 用( 受体 细胞 受精卵、体细胞 受精卵 原核细胞 (4) 目的基因的检测与鉴定： ①目的基因插入检测：DNA 分子杂交。 ②目的基因转录检测：(核酸)分子杂交。 ③目的基因翻译检测：抗原—抗体杂交。 ④个体生物学水平检测：根据目的基因表达出的性状判断。 （二）真题剖析 【题干】（2013·全国新课标I 卷理综·40）阅读如下材料： 材料甲：科学家将牛生长激素基因导入小鼠受精卵在，得到了体型巨大的“超级小 鼠”；科学家采用农杆菌转化法培育出转基因烟草。 溶菌酶的基因进行改 4T 溶菌酶在翁度较高时易失去活性，科学家对编码4T 材料乙：为的 97位的异亮氨酸变为半胱氨酸，在该半胱氨酸与第3溶菌酶的第4T 造，使其表达的溶菌酶的耐热性。 4T 半胱氨酸之间形成了一个二硫键，提高了 材料丙：兔甲和兔乙是同一物种的两个雌性个体，科学家兔甲受精卵发育成的胚胎移 植到兔乙的体内，成功产出兔甲的后代，证实了同一物种的胚胎课在不同个体的体内发 育。 回答下列问题： 体导入小鼠的受精卵中常用）材料甲属于基因工程的范畴。将基因表达载1（。在培育转基因植物 和 法。构建基因表达载体常用的工具酶有 。 是，常用农杆菌转化发，农杆菌的作用是 工程范畴。该工程是指以分子生物学相关理论为基础， ）材料乙属于2（的技 进行改造，或制造制造一种 通过基因修饰或基因合成，对序列 溶菌酶空间结构改变的原因是组成该酶肽链的4T 术。在该实例中，引起发生了改变。 种 ）材料丙属于胚胎工程的范畴。胚胎移植是指将获得的早期胚胎移植到3（的，生理状况相同的另一个雌性动物体内，使之继续发育成新个体的技术。在资料丙的实 体。 体，兔乙称为 例中，兔甲称为 【答案】（1）显微注射法 限制性内切酶 DNA 连接酶 农杆菌可感染 植物将目的基因转移到受体细胞中 （2）蛋白质工程 现有蛋白质 新的蛋白质 氨基酸 （3）同 供 受 【解析】（1）基因工程中，将基因表达载体导入小鼠的受精卵中常用显微注射 法．构建基因表达载体常用的工具酶是限制性内切酶和DNA 连接酶．在培育有些转基因植物时，常用农杆菌转化法，农杆菌易感染双子叶植物和裸子植物，对单子叶植物没有感染
2020年(生物科技行业)微生物工程
（生物科技行业）微生物工 程
微生物工程 壹.名词解释 微生物工程：指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的壹种技术。 拮抗作用：当多种物质联合作用时，其中的壹种物质会通过壹定渠道降低另壹种物质的作用（通常是有害作用），使机体维持平衡状态。例如当人体血糖含量较高时，胰岛素分泌增加，胰高血糖素分泌减少，俩种激素桔抗作用使血糖的含量降低。当血糖含量较低时，胰岛素分泌减少，胰高血糖素分泌增加，结果是使血糖的含量升高。 生物测定：利用某些生物对某些物质(如维生素、氨基酸)的特殊需要，或对某些物质(如激素、抗生素、药物等)的特殊反应来定性、定量测定这些物质的方法。载体：能够插入核酸片段、能携带外源核酸进入宿主细胞，且在其中进行独立和稳定的自我复制的核酸分子。 质粒：细胞中独立于染色体之外，能够独立复制的共价闭合环状DNA. 菌落原位杂交：是将细菌从培养平板转移到硝酸纤维素滤膜上，然后将滤膜上的菌落裂菌以释出DNA。将DNA烘干固定于膜上和放射性同位素标记过的探针杂交，放射自显影检测菌落杂交信号，且和平板上的菌落对位。 效价：抗生素的计量单位，是抗生素等生物制品有效成分含量高低的指标，能够通过仪器的方法测得。 复制起始位点：指在DNA转录时RNA聚合酶和之结合，起始转录的特定核苷酸序列，决定转录起始位点和转录频率。 BOD（生物需氧量）：通常表示水中有机物等需氧污染物质含量的壹个综合指示。水中有机物由于微生物的生化作用进行氧化分解，使之无机化或气体化时所
消耗水中溶解氧的总数量。 半连续发酵：指在发酵过程的后期周期性地放出部分含有产物的发酵液，然后再补加相同体积的新鲜培养基的发酵方法。这种发酵能够重复多次。 半连续发酵semi-continuousfermentation：是指在补料－分批发酵的基础上，间歇地放掉部分发酵液的培养方法。 补充发酵：指在发酵过程中以壹定的速率排出成熟的发酵液，同时以相同的速率加入新鲜培养基，使整个发酵过程基本维持在稳定期的发酵方法。 抗生素：是由微生物（包括细菌、真菌、放线菌属）或高等动植物在生活过程中所产生的具有抗病原体或其它活性的壹类次级代谢产物，能干扰其他生活细胞发育功能的化学物质。 下游处理：特指生物工程产品生产程序中的后期加工。指的是生物产品特别是发酵液的分离、纯化、加工、剂型制备等，直至达到产品质量要求的整个处理过程。 二.简答题 1.基因工程在微生物工程的应用表当下哪些方面？每壹方面举例1-2个说明。答：①生产药物疫苗中的引用：这类基因工程药物的生产是当前基因工程最重要的应用领域，发展迅速。例如：有抗肿瘤.抗病毒功能干扰素.白细胞等；用于生理调节的胰岛素和其他生长激素等。 ②改造传统工业发酵菌种：例如生产抗生素.氨基酸.有机酸.酶制剂等，这类菌种基本上都要经过长期的诱变或重组育种，生产性能很难再大幅度的提高。要打破这壹局面，必须使用基因工程的手段才能解决。目前在氨基酸.酶制剂等领域已有大量成功的例子。 ③环境保护：在环境保护方面，利用基因工程可培育同时能分解多种有毒物质
2018届高考生物专题训练26基因工程
专题训练26 基因工程 一、选择题 1.应用基因工程方法,可将酵母菌制造成“工程菌”,用于生产乙肝疫苗。在制造该“工程菌”时,应向酵母菌导入( ) A.乙肝病毒的表面抗原 B.抗乙肝病毒抗体的基因 C.抗乙肝病毒的抗体 D.乙肝病毒的表面抗原的基因 2.下列关于DNA连接酶的理解,正确的是( ) A.其化学本质是蛋白质 B.DNA连接酶可以恢复DNA分子中的氢键 C.它不能被反复使用 D.在基因工程操作中可以用DNA聚合酶代替DNA连接酶 3.获取目的基因时要用到限制性核酸内切酶。限制性核酸内切酶起作用的位置是( ) A.a B.b C.c D.d 4.对下图所示粘性末端的说法错误的是( ) A.DNA连接酶作用位点在b处,催化磷酸基团和脱氧核糖之间形成化学键 B.甲、乙具有相同的粘性末端,可形成重组DNA分子,但甲、丙之间不能 C.甲、乙、丙粘性末端是由各自不同的限制性核酸内切酶催化产生的 D.切割甲的限制性核酸内切酶不能识别由甲、乙片段形成的重组DNA分子 5.如图表示一项重要的生物技术,对图中物质d的描述,正确的是( ) A.a通常存在于细菌体内,目前尚未发现真核生物体内有类似的结构 B.b识别特定的核苷酸序列,并将A与T之间的氢键切开 C.c连接双链间的A和T,使粘性末端处碱基互补配对 D.若d的基因序列未知,可从基因文库获取 6.下图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述,正确的是( ) A.②的构建需要限制性核酸内切酶和DNA聚合酶参与 B.③侵染植物细胞后,重组Ti质粒整合到④的染色体上 C.④的染色体上若含抗虫基因,则⑤就表现出抗虫性状 D.⑤只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异 7.采用基因工程的方法培育抗虫棉,下列导入目的基因的做法正确的是( )
微生物与基因工程
第十章微生物与基因工程 基因工程(genetic engineering)或重组DNA技术(recombinant DNA technology) 就是指对遗传信息的分子操作与施工,即把分离到的或合成的基因经过改造,插入载体中,导入宿主细胞内,使其扩增与表达,从而获得大量基因产物,或者令生物表现出新的性状。基因工程这个术语可以用来表示特定基因操作,也可泛指它所涉及的技术系统,其核心就是构建重组体DNA的技术。因此,基因工程与重组DNA技术有时也就成为同义词。 基因工程就是在现代生物学、化学与化学工程学以及其她数理科学的基础上产生与发展起来的,并有赖于微生物学的理论与技术的发展与运用,微生物在基因工程的兴起与发展过程中起着不可替代的作用。基因工程的出现就是本世纪生物科学具有划时代意义的巨大事件,它使得生物科学获得迅猛发展,并带动了生物技术产业的兴起。它的出现标志着人类已经能够按照自己意愿进行各种基因操作,大规模生产基因产物,并且去设计与创建新的基因、新的蛋白质与新的生物物种,这也就是当今新技术革命的重要组成部分。 第一节基因工程概述 一、基因工程的发展历史 基因工程就是在本世纪70年代初开始出现的。三项关键技术的建立为基因工程奠定了基础,这三项技术就是:DNA的特异切割、DNA的分子克隆与DNA的快速测序。 早在50年代,阿尔伯(Arber)的实验室就已发现大肠杆菌能够限制侵染的噬菌体,60年代末进而证明大肠杆菌细胞内存在修饰–限制系统,即给宿主自身DNA打上甲基化标记并切割入侵的噬菌体DNA。1970年史密斯(Smith)等人从流感嗜血杆菌(Hemophilus influenzae)中分离出特异切割DNA 的限制酶。次年,内森斯(Nathans)等人用该酶切割猴病毒SV40 DNA,最先绘制出DNA的限制图谱(restriction map)。1973年史密斯与内森斯提出修饰–限制酶的命名法。限制性核酸内切酶可用以在特定位点切割DNA,限制酶的发现使分离基因成为可能。为表彰上述科学家在发现与使用限制酶中的功绩,1978年的诺贝尔医学奖被授予阿尔伯、内森斯与史密斯。 1973年,科恩(Cohen)与博耶(Boyer)等将pSC101质粒作为载体与R质粒的四环素与卡那霉素的抗性基因相融合,并将重组体DNA转化大肠杆菌,首次实现了DNA的分子克隆。 1975年桑格(Sanger)实验室建立了酶法快速测定DNA序列的技术。1977年吉尔伯特(Gilbert)实验室又建立了化学测定DNA序列的技术。分子克隆与测序方法的建立,使重组DNA技术系统得以产生。1980年诺贝尔化学奖被授予伯格、吉尔伯特与桑格,以肯定她们在发展DNA重组与测序技术中的贡献。 1977年板仓(Itakura)与博耶用人工合成的生长激素释放抑制素(Somatostatin, SMT)基因构建表达载体,并在大肠杆菌细胞内表达成功,得到第一个基因工程的产品。1982年,在建立转基因植物与转基因动物的技术上均获得重大突破。借助土壤农杆菌Ti质粒可将外源基因导入双子叶植物细胞内并发生整合,从而使植株获得新的遗传性状。同年通过基因工程方法把大鼠生长激素基因注射到小鼠受精卵的雄核中,然后移植到母鼠子宫内,由此培育出巨型小鼠。仅仅10年时间,基因工程在实践中迅速成熟,日趋完善。 二、基因工程的基本过程 生物的遗传性状就是由基因(即一段DNA分子序列)所编码的遗传信息决定的。基因工程操作首先要获得基因,才能在体外用酶进行“剪切”与“拼接”,然后插入由病毒、质粒或染色体DNA片段构建成的载体,并将重组体DNA转入微生物或动、植物细胞,使其复制(无性繁殖),由此获得基因克隆(clone,无性繁殖系的意思)。基因还可通过DNA聚合酶链式反应(PCR)在体外进行扩增,借助合成的寡核苷酸在体外对基因进行定位诱变与改造。克隆的基因需要进行鉴定或测序。控制适当的条件,使转入的基因在细胞内得到表达,即能产生出人们所需要的产品,或使生物体获得新的性状。这种获