第六章 从杂交育种到基因工程
本章提要：
选择育种：方法、缺点 杂交育种 诱变育种 多倍体育种 单倍体育种
本章知识点：
第一节 杂交育种与诱变育种
一、 选择育种：
1、方法：利用生物的变异，通过长期选择，汰劣留良，来培育优良品种。
2、缺点：周期长，可选择的范围有限。
二、几种育种方法归纳：
第二节 基因工程及其应用
一、基因工程的原理
1、基因工程概念：
（1）别名：又叫基因拼接技术或DNA 重组技术。
（2）方法：
按照人们意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。
（3）原理：基因重组（不同生物之间的基因组合）
（4）操作水平：DNA 分子水平
（5）结果：定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。
（6）优点：目的性强，定向改造生物性状；克服远缘杂交不亲和的障碍。
2、基因工程的工具
（1）基因的“剪刀”—限制性核酸内切酶（简称限制酶）
①特点：具有特异性，即识别特定核苷酸序列，切割特定切点。
②作用部位：磷酸二酯键
③例子：EcoRI限制酶能专一识别GAATTC序列，并在G和A之间将这段序列切开（上图）。
④切割结果：产生2个带有黏性末端的DNA片断。
（2）基因的“针线”——DNA连接酶
①作用：将两个具相同黏性末端的DNA片段连接起来，使之成为一个完整的DNA分子。
②连接部位：磷酸二酯键
（3）基因的运载体
①作用：能将外源基因送入受体细胞的工具就是运载体。
②种类：质粒（细菌及酵母菌等生物细胞质中小型环状DNA）、噬菌体和动植物病毒。
3、基因工程的操作步骤
（1）提取目的基因
（2）目的基因与运载体结合：用同种限制酶切割目的基因和质粒，最终形成重组DNA。（3）将目的基因导入受体细胞
①检测：根据受体细胞是否表现标记基因表现的性状，判断目的基因导入与否。
②鉴定：受体细胞表现出目的基因特定的性状，如抗虫棉是否表现出抗虫性状。
（4）目的基因的检测和鉴定
二、基因工程的应用
1、基因工程与作物育种：转基因抗虫棉、耐贮存番茄、耐盐碱棉花、抗除草作物、转基因奶牛、超级绵羊等等
2、基因工程与药物研制：胰岛素、干扰素、白细胞介素、溶血栓剂、凝血因子、疫苗
3、基因工程与环境保护：超级细菌
三、转基因生物和转基因食品的安全性
两种观点是：1、转基因生物和转基因食品不安全，要严格控制
2、转基因生物和转基因食品是安全的，应该大范围推广。
杂交育种与诱变育种教学设计 【设计理念】 根据高中生物课程标准的四个基本理念,高中生物学教学重在提高学生的生物科学素养, 倡导探究性学习,培养学生的创新精神和实践能力。新课程对生物学教师和生物学教学都提 出了新的要求，面对新课程，生物学教师要通力打造一个融启发性、创造性、自主性、交互性 于一堂的生物课堂教学氛围。在生物学教学中，如何贯彻并达成新课程倡导的教学理念呢？在 教学中认真落实主体性教学，注重课堂动态生成变资源的开发与利用,以切实提高学生的科 学探究能力，训练学生科学的思维方法。 【教学目标】 1、知识与技能 (1)简述杂交育种和诱变育种的概念，举例说明杂交育种和诱变育种方法的优点和不足。 （简述杂交育种和诱变育种的作用及其局限性。） (2)举例说明杂交育种、诱变育种在生产中的应用。 (3)讨论遗传和变异规律在生产实践中的应用。 (4)总结杂交育种、诱变育种、多倍体育种、单倍体育种异同点。 2、过程与方法 (1)尝试将你获得信息用图表、图解的形式表达出来。(2) 运用遗传和变异原理,解决生产和生活实际中的问题。3、 情感态度和价值观 (1) 讨论从杂交育种到基因工程这一科技发展历程中，科学、技术和社会的相互作用。 (2)通过对我国杂交育种和诱变育种成果的了解，关注我国的育种技术的发展及在国 际上的竞争能力，认同育种技术的改进对解决粮食危机等问题的重要性。 (3)体会科学技术在发展社会生产力、推动社会进步等方面的巨大作用。 【教材分析】 本节在学习生物遗传变异的基础知识、了解遗传变异基本规律的基础上，而且生物育种知识是高中生物新课程教学中的重点知识，该知识内容不仅是必修2 的学习主线之一，还 与选修3 现代生物科技专题中的基因工程专题有密切的联系，进一步引导学生认识遗传学 的知识是怎样用于指导生产实践、提高和改善生产技术，最大限度地满足人类不断增长的物质 需要的，通过该内容的分析学习，还可以训练学生的各方面能力。 【考纲展示】 本节课在近几年的高考中五年两考（全国卷2 014:32；2015:40），考试题型为非选择题的形式。命题的角度主要是结合实例进行考查。考纲要求;知识内容：生物变异在育种中的应 用。能力要求：实验与探究能力。 【课时安排】1 课时，复习课。 【教学过程】
生物选修3知识点 专题1 基因工程 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，通过，赋予生物以，创造出。基因工程是在 上进行设计和施工的，又叫做。 （一）基因工程的基本工具 1.“分子手术刀”—— （1）来源：主要是从中分离纯化出来的。 （2）功能：能够识别的核苷酸序列，并且使每一条链中的两个核苷酸之间的断开，因此具有。（3）结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式： 和。 2.“分子缝合针”—— (1)两种DNA连接酶（）的比较： ①相同点：都缝合键。 ②区别：来源于大肠杆菌，来源于T4噬菌体， 只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来； 而能缝合两种末端，但连接的之间的效率较低。 (2)与DNA聚合酶作用的异同: DNA聚合酶只能将加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。 DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键。 必须需要模板 3.“分子运输车”—— （1）载体具备的条件：①。 ②，供外源DNA片段插入。 ③，供重组DNA的鉴定和选择。 （2）最常用的载体是 ,它是一 种 。
（3）其它载体： (二)基因工程的基本操作程序 第一步： 1.目的基因是指：基因。 2.原核基因采取获得，真核基因是。人工合成目的基因的 常用方_ 和_。 3. 从基因文库中获取 基因文库（1）概念：将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因，称为基因文库。 （2）类型：基因组文库和部分基因文库（如cDNA文库） （1）原理： （2）过程：第一步：加热至90～95℃； 第二步：冷却到55～60℃，； 第三步：加热至70～75℃，。 第二步：（核心步骤）
基因工程各章知识点 第一章绪论 1．基因工程的首例操作实验 三大理论基础：DNA是遗传物质、DNA的双螺旋结构和半保留复制、遗传密码的破译和遗传物质传递方式的确定 三大技术基础：限制性核酸内切酶的发现与DNA的切割、DNA连接酶的发现与DNA片段的连接、基因工程载体的研究与应用 基因工程的诞生： 72年，P.Berg首次实现体外DNA重组：体外用EcoRI分别切割SV40和λDNA,并用T4 DNA连接酶连接成为重组的杂种DNA分子 73年，S.Cohen 体外重组DNA并转化：具Kanr的E.Coli质粒R6－5和具Tetr的E.Coli质粒pSC101切割并连接转化的大肠杆菌具有双重抗性 S.Cohen 和H.Boyer首次实现真核基因在原核中表达：将非洲爪蟾的DNA与E.Coli质粒（pSC101）体外切割并连接，转化大肠杆菌 2．基因工程的基本概念 基因工程是指将一种生物体（供体）的基因与载体在体外进行拼接重组，然后转入另一种新物体（受体）内，使之稳定遗传并表达出新产物或具有新性状的DNA体外操作技术，也称为分子克隆或重组DNA 技术。 供体、载体、受体是基因工程的三大基本元件。 3．基因工程的基本操作过程 a分离目的DNA片段：酶切、PCR扩增、化学合成等。 b重组：体外连接的DNA和载体DNA，形成重组DNA分子。 c转化：将重组DNA分子导入受体细胞并与之一起增殖。 d筛选：鉴定出获得了重组DNA分子的受体细胞。 e对获得外源基因的细胞或生物体通过培养，获得所需的遗传性状或表达出所需要的产物。 第二章载体 1．理解用PBR322和PUC18作载体的克隆外源基因的原理。答案不确定 PBR322作载体的克隆外源基因的原理:PBR322质粒具有12 种限制性内切酶的单一识别位点：Tet r 基因内有7个酶切位点：Bam HⅠ，SalⅠ：Amp r基因内有3 个酶切位点：PstⅠ。Eco RⅠ和HindⅢ不在抗生素基因内，不导致插入失活。 如果在pBR322质粒的Tet r基因内位点插入外源DNA片断，将切断了tet r基因编码序列的连续性，使tet r 失去活性，产生出Amp r Tet s表型的重组pBR322质粒，转化入Amp s Tet s的大肠杆菌细胞。先涂布在含氨苄青霉素的选择培养基上，筛选出具Amp r菌落，再将它们影印于含四环素的选择性培养基上。插入外源片断的重组质粒不能在这种培养基上生长，这样就找出了含重组质粒的大肠杆菌。如果在pBR322质粒的Amp r基因内位点插入外源DNA片断，则反之。 PUC18作载体的克隆外源基因的原理：
基因工程 绪论 1、克隆（clone）：作名词：含有目的基因的重组DNA分子或含有重组分子的无性繁殖。作动词：基因的分离和重组的过程。 2、基因工程（gene engineering）：体外将目的基因插入病毒、质粒、或其他载体分子中，构成遗传物质的新组合，并使之掺入到原先没有这些基因的宿主细胞内，且能稳定的遗传。供体、受体和载体是基因工程的三大要素。 3、基因工程诞生的基础 三大理论基础：40年代发现了生物的遗传物质是DNA；50年代弄清楚DNA 的双螺旋结构和半保留复制机理；60年代确定遗传信息的遗传方式。以密码方式每三个核苷酸组成一个密码子代表一个氨基酸。 三大技术基础：限制性内切酶的发现；DNA连接酶的发现；载体的发现 3、基因工程的技术路线：切：DNA片段的获得；接：DNA片段与载体的连接；转：外源DNA片段进出受体细胞；选：选择基因；表达：目的基因的表达；基因工程的工具酶 1、限制性内切酶（restriction enzymes）：主要是从原核生物中分离纯化出来的，是一类能识别双链DNA分子中某种特定核苷酸序列，并由此切割DNA双链的核酸内切酶。 2、限制酶的命名：属名（斜体）+种名+株系+序数 3、II型限制性内切酶识别特定序列并在特定位点切割 4、同裂酶：来源不同，其识别位点与切割位点均相同的限制酶。 5、同尾酶：来源不同，识别的靶序列不同，但产生相同的黏性末端的酶形成的新位点不能被原来的酶识别。 6、限制性内切酶的活性：在适当反应条件下，1小时内完全酶解1ug特定的DNA 底物，所需要的限制性内切酶的量为1个酶活力单位。 7、星号活性：改变反应条件，导致限制酶的专一性和酶活力的改变。 8、DNA连接酶的特点：具有双链特异性，不能连接两条单链DNA分子或闭合单
基因工程核心知识点 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，通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，又叫做DNA重组技术。 （一）基因工程的基本工具 1.“分子手术刀”——限制性核酸内切酶（限制酶） （1）来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。 （2）功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，因此具有专一性。 （3）结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端和平末端。 2.“分子缝合针”——DNA连接酶 (1)两种DNA连接酶（E?coliDNA连接酶和T4-DNA连接酶）的比较： ①相同点：都缝合磷酸二酯键。 ②区别：E?coliDNA连接酶来源于T4噬菌体，只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来；而T4DNA连接酶能缝合两种末端，但连接平末端的之间的效率较低。 (2)与DNA聚合酶作用的异同:DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形 成磷酸二酯键。DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键。 *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，彻底水解成膦酸、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.“分子运输车”——载体 （1）载体具备的条件：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）最常用的载体是质粒,它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。 （3）其它载体：噬菌体的衍生物、动植物病毒 【解题技巧】 (1)限制酶是一类酶，而不是一种酶。 (2)限制酶的成分为蛋白质，其作用的发挥需要适宜的理化条件，高温、强酸或强碱均易使之变性失活。 (3)在切割目的基因和载体时要求用同一种限制酶，目的是产生相同的黏性末端。(4)获取一个目的基因需限制酶剪切两次，共产生4个黏性末端或平末端。 (5)不同DNA分子用同一种限制酶切割产生的黏性末端都相同，同一个DNA分子用不同的限制酶切割，产生的黏性末端一般不相同。 (6)限制酶切割位点应位于标记基因之外，不能破坏标记基因，以便于进行检测。 (二)基因工程的基本操作程序 第一步：目的基因的获取 1.目的基因主要是指编码蛋白质的结构基因，目前被广泛提取使用的目的基因有：苏云金杆菌抗虫基因、植物抗病基因（抗病毒、抗细菌)、人胰岛素基因等。 2.获得目的基因的方法
第6章从杂交育种到基因工程 第1节杂交育种与诱变育种 【课标定位】 1.理解杂交育种和诱变育种的原理。 2.了解杂交育种和诱变育种的优点和局限性。 【教材回归】 一、杂交育种 （一）杂交育种的实例——以高产抗病小麦品种的选育为例 P高产不抗病小麦×低产抗病小麦 F1 F2 新的优良品种 （二）杂交育种的概念 将同一物种两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育获得生物新品种的方法叫做杂交育种。 （三）杂交育种的原理 杂交育种依据的遗传学原理是基因重组。 （四）杂交育种的过程 选择同一物种具有不同优良性状的亲本杂交得F1，F1自交或杂交得F2，从F2中选择具有所需优良性状的个体。 （五）杂交育种的优缺点 1.杂交育种的优点 可将同一物种不同品种的优良性状集中在一个个体上，而且操作简便。 2.杂交育种的缺点 （1）只能利用已有基因的重组，产生新的基因型，不能产生新的基因，因而杂交育种只能出现新的性状组合，而不会出现新的性状。 （2）由于杂交过程中会出现性状分离现象，因而育种进程缓慢，所需时间较长。 （3）亲本的选择范围比较局限：亲本的选择一般限制在同种生物范围之内，而且只适用于进行有性生殖的生物。 （六）杂交育种的应用 在农业生产中，杂交育种是改良作物品质，提高农作物单位面积产量的常规方法，同时也可用于家畜和家禽的育种。 二、诱变育种 （一）诱变育种的原理 诱变育种依据的遗传学原理是基因突变。
（二）诱变育种的方法 利用物理因素（如X 射线、γ射线、紫外线、激光等）或化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）来处理生物，使生物发生基因突变。 （三）诱变育种的优缺点 诱变育种最突出的优点在于：可以提高突变率，加速育种进程，在较短时间内获得更多的优良变异类型。但是，有利变异不多，需大量处理供应材料并且具有盲目性。 （四）诱变育种的实例 “黑农五号”大豆、青霉素高产菌株的选育等。 （五）诱变育种的应用 诱变育种是创造动植物新品种和微生物新类型的重要方法。 【要点突破】 一、杂交育种过程分析 1.杂交育种过程图解（假设亲本的基因型分别是AAbb 和aaBB ，欲获得双显性优良性状的纯合子） 2.有关杂交育种的几点说明 （1）若亲本是不同纯种，则F 1往往表现一致，但从F 2开始便会出现性状分离，因此在杂交育种过程中选择往往从F 2开始。 （2）若需培育显性纯合子，应让具有该性状的个体连续自交，直至不再发生性状分离才能推广使用。 （3）若需培育隐性纯合子，从F 2中选出具有该性状的个体即可推广使用，因为隐性性状一旦出现即为纯合子，自交后代不再发生性状分离。 （4）若需利用杂种优势，选取亲本杂交，将母本所结种子直接利用即可，但需年年育种。 （5）植株抗病性的检测：在无相应病原体的环境中，需用相应病原体感染植株，以检测植株是否具有抗病性。 （6）在进行动物杂交育种时，若需选育显性纯合子，一般采用测交的方法检测显性个体是否为纯合子。 （7）杂交育种的适用范围：①同一物种的不同品种；②能进行有性生殖；③将不同品种的优良性状集在中一个个体上。 二、诱变育种 1.人工诱变的最佳处理时期是细胞分裂间期。 2.人工诱变只能提高突变率，而不能决定生物产生的突变是否有利，因而人工诱变不能提高生物有利变异的频率。 P AAbb × aaBB F 1 F 2 A-bb aaB-aabb AABB 淘汰
专题一基因工程 一【高考目标定位】 1、专题重点：DNA重组技术所需的三种基本工具；基因工程的基本操作程 序四个步骤；基因工程在农业和医疗等方面的应用；蛋白质工程的原理。 2、专题难点：基因工程载体需要具备的条件；从基因文库中获取目的基因； 利用PCR技术扩增目的基因；基因治疗；蛋白质工程的原理。 二【课时安排】2课时 三【考纲知识梳理】 第1节DNA重组技术的基本工具 教材梳理： 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，彻底水解成膦酸、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” （1）分子运载车的种类：①质粒：常存在于原核细胞和酵母菌中，是一种分子质量较小的环状的裸露的DNA分子，独立于拟核之外。②病毒：常用的病毒有噬菌体、动植物病毒等。 （2）运载体作用：①是用它做运载工具，将目的基因转运到宿主细胞中去。 ②是利用它在受体细胞内对目的基因进行大量复制。 （3）作为运载体必须具备的条件：①在宿主细胞中保存下来并大量复制②有多个限制性内切酶切点③有一定的标记基因，便于筛选。 思维探究：知识点3、4、5主要是介绍DNA重组技术的三种基本工具及其作用。限制酶──“分子手术刀”，主要是介绍限制酶的作用，切割后产生的结果。在这部分内容学习时，应关心的问题之一是：限制酶从哪里寻找？我们可以联想从前学过的内容──噬菌体侵染细菌的实验，进而认识细菌等单细胞生物容易受到自然界外源DNA的入侵。那么这类原核生物之所以长期进化而不绝灭，有何保护机制？进而联想到可能是有什么酶来切割外源DNA，而使之失效，达到保护自身的目的”。这样就对“限制酶主要是从原核生物中分离纯化出来”的认识提高了一个层次。 基因进入受体细胞的载体──“分子运 输车”的学习内容，不能仅仅着眼于记住这几 个条件，而应该深入思考每一个条件的内涵， 通过深思熟虑，才能真正明确为什么要有这些 条件才能充当载体。 教材拓展： 拓展点一限制酶所识别序列的特点 限制酶所识别的序列的特点是：呈现碱基互补对称，无论是奇数个碱基还是偶数个碱基，都可以找到一条中心轴线，如图，中轴线两侧的双链
第6章从杂交育种到基因工程 一、选择题（每小题2分，共50分。在每小题所给的四个选项中只有一个正确答案）1．用杂合子（DdEe）种子获得纯合子（ddee），最简捷的方法是（） A．种植→F2→选不分离者→纯合体 B．种植→秋水仙素处理→纯合体 C．种植→花药离体培养→单倍体幼苗→秋水仙素处理→纯合体 D．种植→秋水仙素处理→花药离体培养→纯合体 2．纯合高秆（D）抗病（E）水稻和纯合矮秆（d）染病（e）水稻两个纯合子作亲本杂交，在F2中选育矮秆抗病类型，其最合乎理想的基因型在F2中所占的比例为（） A．1/16 B．2/16 C．3/16 D．4/16 3．在红粒高秆麦田里，偶然发现一株白粒矮秆优质小麦，欲在两三年内能获得大量的白粒矮秆麦种，通常用的育种方法是（） A．基因工程B．自交育种C．人工嫁接D．单倍体育种 4．下图为利用纯合高秆（D）抗病（E）小麦和纯合矮秆（d）染病（e）小麦快速培育纯合优良小麦品种矮秆抗病小麦（ddEE）的示意图，有关此图叙述不正确的是（） A．图中进行①过程的主要目的是让控制不同优良性状的基因组合到一起 B．②过程中发生了非同源染色体的自由组合 C．实施③过程依据的主要生物学原理是细胞增殖 D．④过程的实施中通常用一定浓度的秋水仙素 5．属于分子水平上的育种工作的是（） A．辐射育种B．杂交育种C．单倍体育种D．多倍体育种 6．下列方法不能导致人工诱变的是（） A．X射线B．激光C．亚硝酸D．低温 7．通过人工诱变培育出的新类型是（） A．青霉素高产菌株B．八倍体小黑麦 C．能合成人胰岛素的大肠杆菌D．克隆牛 8．诱变育种的突出优点是（） A．方法简单易行 B．能产生很多有利的个体 C．节省实验用的材料 D．提高变异频率，加速育种进程 9．诱变育种与杂交育种的不同之处是（） ①能大幅度改良某些性状②能形成新基因型 ③能形成新基因④需要大量的选育工作 A．①②B．①③ C．②③ D．②④ 10．单倍体育种，可以明显地缩短育种年限，这是由于（）A．培养技术操作简便B．幼苗成活率高 C．单倍体植株生长迅速D．后代不发生性状分离
精心整理第六章从杂交育种到基因工程 第一节杂交育种与诱变育种 一、各种育种方法的比较： 杂交育种诱变育种多倍体育种单倍体育种 处理杂交→自交→选优→ 自交 用射线、激光、 化学药物处理 用秋水仙素处理 萌发后的种子或幼苗 花药离体培养 原理基因重组，人工诱发基因 突变 染色体变异，破坏纺锤体 的形成，使染色体数目加 倍 染色体变异，诱导花粉直 接发育，再用秋水仙素 优 缺 点 组合优良性状，方法简 单，可预见强， 但周期长，只能利用已 有的基因重组，不能创 造新的基因。 提高突变率，产生新基 因，加速育种，改良性 状，但有利变异少，需 大量处理 器官大，营养物质含量 高，但发育延迟，结实率 低 缩短育种年限， 但方法复杂， 成活率较低 例子水稻的育种高产量青霉素菌株无子西瓜抗病植株的育成 第二节基因工程及其应用 一、基因工程 1、概念：基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。通俗的说，就是按照人们意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修 饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。 2、原理：基因重组 、结果：定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。 二、基因工程的工具 1、基因的“剪刀”—限制性核酸内切酶（简称限制酶） （1）特点：具有专一性和特异性，即识别特定核苷酸序列，切割特定切点。 （2）作用部位：磷酸二酯键 （4）例子：EcoRI限制酶能专一识别GAATTC序列，并在G和A之间将这段序列切开。 （黏性末端）（黏性末端） （5）切割结果：产生2个带有黏性末端的DNA片断。 （6）作用：基因工程中重要的切割工具，能将外来的DNA切断，对自己的DNA无损害。 注：黏性末端即指被限制酶切割后露出的碱基能互补配对。 2、基因的“针线”——DNA连接酶 （1）作用：将互补配对的两个黏性末端连接起来，使之成为一个完整的DNA分子。 （2）连接部位：磷酸二酯键 3、基因的运载体 （1）定义：能将外源基因送入细胞的工具就是运载体。 （2）种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。 三、基因工程的操作步骤 1、提取目的基因 2、目的基因与运载体结合
第六章 从杂交育种到基因工程 第一节 杂交育种与诱变育种 一、各种育种方法的比较： 第二节 基因工程及其应用 一、基因工程 1、概念：基因工程又叫基因拼接技术或DNA 重组技术。通俗的说，就是按照人们意愿，把一种生物的某 种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。 2、原理：基因重组 3、结果：定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。 二、基因工程的工具 1、基因的“剪刀”—限制性核酸内切酶（简称限制酶） （1）特点：具有专一性和特异性，即识别特定核苷酸序列，切割特定切点。 （2）作用部位：磷酸二酯键 （4）例子：EcoRI 限制酶能专一识别GAATTC 序列，并在G 和A 之间将这段序列切开。 （黏性末端） （黏性末端） （5）切割结果：产生2个带有黏性末端的DNA 片断。 （6）作用：基因工程中重要的切割工具，能将外来的DNA 切断，对自己的DNA 无损害。 注：黏性末端即指被限制酶切割后露出的碱基能互补配对。 2、基因的“针线”——DNA 连接酶 （1）作用：将互补配对的两个黏性末端连接起来，使之成为一个完整的DNA 分子。 （2）连接部位：磷酸二酯键 3、基因的运载体 （1）定义：能将外源基因送入细胞的工具就是运载体。 （2）种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。
三、基因工程的操作步骤 1、提取目的基因 2、目的基因与运载体结合 3、将目的基因导入受体细胞 4、目的基因的检测和鉴定 四、基因工程的应用 1、基因工程与作物育种：转基因抗虫棉、耐贮存番茄、耐盐碱棉花、抗除草作物、转基因奶牛、超级绵羊等等 2、基因工程与药物研制：干扰素、白细胞介素、溶血栓剂、凝血因子、疫苗 3、基因工程与环境保护：超级细菌 五、转基因生物和转基因食品的安全性 两种观点是： 1、转基因生物和转基因食品不安全，要严格控制 可能产生抗除草剂的超级杂草；可能使疾病的散播跨越物种障碍；可能损害农作物的生物多样性；认为创造新物种，可能干扰生态系统的稳定性。 2、转基因生物和转基因食品是安全的，应该大范围推广。 减少农药使用，减少环境污染；节省生产成本，降低粮食售价；转基因食品与非转基因食品的构成是一样的；增加食品营养，提高食品产量。
-高考生物基因工程专项知识点 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，下文是为考生准备的生物基因工程专项知识点的内容。 基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，又叫做DNA重组技术。 (一)基因工程的基本工具 1.“分子手术刀”——限制性核酸内切酶(限制酶) (1)来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。 (2)功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯 键断开，因此具有专一性。 (3)结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端和平末端。 2.“分子缝合针”——DNA连接酶 (1)两种DNA连接酶(E?coliDNA连接酶和T4-DNA连接酶)的比较： ①相同点：都缝合磷酸二酯键。 ②区别：E?coliDNA连接酶来源于T4噬菌体，只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来;而
T4DNA连接酶能缝合两种末端，但连接平末端的之间的效率较低。 (2)与DNA聚合酶作用的异同：DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键。 3.“分子运输车”——载体 (1)载体具备的条件：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)最常用的载体是??质粒,它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。 (3)其它载体：噬菌体的衍生物、动植物病毒 (二)基因工程的基本操作程序 第一步：目的基因的获取 1.目的基因是指：编码蛋白质的结构基因。 2.原核基因采取直接分离获得，真核基因是人工合成。人工合成目的基因的常用方法有反转录法_和化学合成法_。 3.PCR技术扩增目的基因 (1)原理：DNA双链复制 (2)过程：第一步：加热至90～95℃DNA解链;第二步：冷却到55～60℃，引物结合到互补DNA链;第三步：加热至70～
专题1 基因工程 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，通过体外和 ，赋予生物以新的，创造出更符合人们需要的新的和 。基因工程是在上进行设计和施工的，又叫做。 基因工程育种的原理：；优点：、 （一）基因工程的基本工具（工具酶：、） 1.“分子手术刀”—— （1）来源：主要是从中分离纯化出来的。 （2）功能：能够识别双链DNA分子的某种的核苷酸序列，并且使每一条链中部位的两个核苷酸之间的断开，因此具有性。 （3）结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：末端和末端。（4）限制酶自身DNA，原因是原核生物中或识别序列已经被。 2.“分子缝合针”—— (1)两种DNA连接酶（E·coliDNA连接酶和T4-DNA连接酶）的比较： ①相同点：都缝合键。 ②区别：E·coliDNA连接酶来源于，只能将双链DNA片段互补的之间的磷酸二酯键连接起来；而T4DNA连接酶能缝合，但连接平末端的之间的效率较。 (2)与DNA聚合酶作用的异同:DNA聚合酶只能将核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端， 形成磷酸二酯键。DNA连接酶是连接的末端，形成磷酸二酯键。 3.“分子运输车”—— （1）载体具备的条件：①。 ②。 ③。 （2）最常用的载体是 ,它是一种裸露的、结构简单的、独立于之外，并具有的 DNA分子。 （3）其它载体：、 . (二)基因工程的基本操作程序 第一步： 1.目的基因是指：。
2.获取目的基因的方法有、 和。 3.基因文库是指：将含有某种生物的许多DNA片段，导入 中储存，各个受体菌分别含有这种生物的，称为基因文库。包含了一种生物所有的基因，这种基因文库称为；包含了一种生物的一部分基因，这种基因文库称为，如。 获取目的基因的依据有哪些？如、、 、、。 4.PCR技术扩增目的基因 （1）原理： （2）特点： （3）条件：（）、、（）、（）。 （4）仪器：。 5.人工合成目的基因的方法有：、。第二步： ----也是基因工程的 1.目的：。 2.组成：＋＋＋ （1）启动子含义及作用： 。 （2）终止子含义及作用：。 注意与终止密码子的区别 （3）标记基因的作用：。 常用的标记基因是、。 第三步： 1.转化的概念：是进入受体细胞内，并且在受体细胞内的过程。 2.常用的转化方法： 将目的基因导入植物细胞：采用最多的方法是，其次还有和 等。其中单子叶常有的方法是。
第六章从杂交育种到基因工程第一节杂交育种与诱变育种 一、各种育种方法的比较： 杂交育种诱变育种多倍体育种单倍体育种处理杂交→自交→选优→ 自交 用射线、激光、 化学药物处理 用秋水仙素处理 萌发后的种子或幼苗 花药离体培养 原理基因重组，人工诱发基因 突变 染色体变异，破坏纺锤体 的形成，使染色体数目加 倍 染色体变异，诱导花粉直 接发育，再用秋水仙素 优 缺 点 组合优良性状，方法简 单，可预见强， 但周期长，只能利用已 有的基因重组，不能创 造新的基因。 提高突变率，产生新基 因，加速育种，改良性 状，但有利变异少，需 大量处理 器官大，营养物质含量 高，但发育延迟，结实率 低 缩短育种年限， 但方法复杂， 成活率较低 例子水稻的育种高产量青霉素菌株无子西瓜抗病植株的育成 第二节基因工程及其应用 一、基因工程 1、概念：基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。通俗的说，就是按照人们意愿，把一种生物的某 种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。 2、原理：基因重组 3、结果：定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。 二、基因工程的工具 1、基因的“剪刀”—限制性核酸内切酶（简称限制酶） （1）特点：具有专一性和特异性，即识别特定核苷酸序列，切割特定切点。 （2）作用部位：磷酸二酯键 （4）例子：EcoRI限制酶能专一识别GAATTC序列，并在G和A之间将这段序列切开。 （黏性末端）（黏性末端） （5）切割结果：产生2个带有黏性末端的DNA片断。 （6）作用：基因工程中重要的切割工具，能将外来的DNA切断，对自己的DNA无损害。 注：黏性末端即指被限制酶切割后露出的碱基能互补配对。 2、基因的“针线”——DNA连接酶 （1）作用：将互补配对的两个黏性末端连接起来，使之成为一个完整的DNA分子。 （2）连接部位：磷酸二酯键 3、基因的运载体 （1）定义：能将外源基因送入细胞的工具就是运载体。 （2）种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。 三、基因工程的操作步骤 1、提取目的基因 2、目的基因与运载体结合
基因工程 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 二、基因工程的基本工具 1、限制性核酸内切酶-----“分子手术刀” 2、DNA连接酶-----“分子缝合针” 3、基因进入受体细胞的载体-----“分子运输车” 1．“分子手术刀”——限制性核酸内切酶（限制酶） （1）存在：主要存在于原核生物中。 （2）特性：特异性，一种限制酶只能 识别一种特定的核苷酸序列，并且能在 特定的切点上切割DNA分子。 （3）切割部位：磷酸二酯键 （4）作用：能够识别双链DNA分子的 某种特定核苷酸序列，并且使每一条链 中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸 二酯键断开。
（5）识别序列的特点： （6）切割后末端的种类：DNA 分子经限制酶切割产生的DNA 片段末端通常有两种形式——黏性末端和平末端。当限制酶在它识别序列的中轴线两侧将DNA 的两条链分别切开时，产生的是黏性末端，而当限制酶在它识别序列的中轴线处切开时，产生的则是平末端。
2．“分子缝合针”——DNA连接酶 （1）作用：将限制酶切割下来的DNA片段拼接成DNA分子。 （2）类型 相同点：都连接磷酸二酯键 3．“分子运输车”——载体 (1)载体具备的条件： ①能在受体细胞中复制并稳定保存。 ②具有一个至多个限制酶切点，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)最常用的载体是质粒，它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌拟核之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。 (3)其他载体：λ噬菌体的衍生物、动植物病毒。 (4)载体的作用: ①作为运载工具，将目的基因送入受体细胞。 ②在受体细胞内对目的基因进行大量复制。 【解题技巧】 (1)限制酶是一类酶，而不是一种酶。 (2)限制酶的成分为蛋白质，其作用的发挥需要适宜的理化条件，高温、强酸或强碱均易使之变性失活。 (3)在切割目的基因和载体时要求用同一种限制酶，目的是产生相同的黏性末端。 (4)获取一个目的基因需限制酶剪切两次，共产生4个黏性末端或平末端。 (5)不同DNA分子用同一种限制酶切割产生的黏性末端都相同，同一个DNA分子用不同的限制酶切割，产生的黏性末端一般不相同。 (6)限制酶切割位点应位于标记基因之外，不能破坏标记基因，以便于进行检测。 (7)基因工程中的载体与细胞膜上物质运输的载体不同。基因工程中的载体是DNA分子，能将目的
高中生物基因工程核心知识点 专题1 基因工程 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，通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，又叫做DNA重组技术。 （一）基因工程的基本工具 1.“分子手术刀”——限制性核酸内切酶（限制酶） （1）来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。 （2）功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，因此具有专一性。 （3）结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端和平末端。 2.“分子缝合针”——DNA连接酶 (1)两种DNA连接酶（E?coliDNA连接酶和T4-DNA连接酶）的比较： ①相同点：都缝合磷酸二酯键。 ②区别：E?coliDNA连接酶来源于T4噬菌体，只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来；而T4DNA连接酶能缝合两种末端，但连接平末端的之间的效率较低。 (2)与DNA聚合酶作用的异同:DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键。 3.“分子运输车”——载体 （1）载体具备的条件：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）最常用的载体是质粒,它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。
第一章基因工程概述 1.什么是基因工程，基因工程的基本流程？ 基因工程（Genetic engineering）原称遗传工程。从狭义上讲，基因工程是指将一种或多 种生物体（供体）的基因与载体在体外进行拼接重组，然后转入另一种生物体（受体）内， 使之按照人们的意愿遗传并表达出新的性状。因此，供体、受体和载体称为基因工程的三大 要素。 1.分离目的基因 2.限制酶切目的基因与载体 3.目的基因和载体DNA在体外连接 4.将重组DNA分子转入合适的宿主细胞,进行扩增培养 5.选择、筛选含目的基因的克隆 6.培养、观察目的基因的表达 第二章基因工程的载体和工具酶 1. 基因工程载体必须满足哪些基本条件？ ?具有对受体细胞的可转移性或亲和性。 ?具有与特定受体细胞相适应的复制位点或整合位点。 ?具有多种单一的核酸内切酶识别切割位点。 ?具有合适的筛选标记。 ?分子量小，拷贝数多。 ?具有安全性。 2. 质粒载体有什么特征，有哪些主要类型？ 1、自主复制性 2、可扩增性 3、可转移性 4、不相容性 主要类型有 1.克隆质粒 2.测序质粒 3.整合质粒 4.穿梭质粒 5.探针质粒 6.表达质粒3. 质粒的构建 （1）删除不必要的 DNA 区域，尽量缩小质粒的分子量，以提高外源 DNA 片段的装载量。一般来说，大于20Kb 的质粒很难导入受体细胞，而且极不稳定。 （2）灭活某些质粒的编码基因，如促进质粒在细菌种间转移的 mob 基因，杜绝重组质粒扩散污染环境，保证 DNA 重组实验的安全，同时灭活那些对质粒复制产生负调控效应的基因， 提高质粒的拷贝数 （3）加入易于识别的选择标记基因，最好是双重或多重标记，便于检测含有重组质粒的受 体细胞。 （4）在选择性标记基因内引入具有多种限制性内切酶识别及切割位点的 DNA序列，即多克隆接头（Polylinker），便于多种外源基因的重组，同时删除重复的酶切位点，使其单一 化，以便环状质粒分子经酶处理后，只在一处断裂，保证外源基因的准确插入。 （5）根据外源基因克隆的不同要求，分别加装特殊的基因表达调控元件。 4. 什么是人工染色体载体？ 将细菌接合因子、酵母或人类染色体上的复制区、分配区、稳定区与质粒组装在一起， 即可构成染色体载体 5. 什么是穿梭载体？ 人工构建的、具有两种不同复制起点和选择标记、可以在两种不同的寄主细胞中存活和复制的载体。 6.入-噬菌体载体及构建 -DNA为线状双链DNA分子，长度为48.5kb，在分子两端各有12个碱基的单链互补粘性末端。 ?1缩短长度提高外源 DNA 片段的有效装载量删除重复的酶切位点 ?引入单一的多酶切位点接头序列，增加外源DNA片段克隆的可操作性 ?灭活某些与裂解周期有关基因。 ?使λ-DNA载体只能在特殊的实验条件下感染裂解宿主细菌，以避免可能出现的污染
第六章 从杂交育种到基因工程 本章提要： 选择育种：方法、缺点 工 遗 杂交育种 原理步 传 诱变育种 方法应用 变 多倍体育种 优缺点 安全性 异 单倍体育种 实例 本章知识点： 第一节 杂交育种与诱变育种 一、 选择育种： 1、方法：利用生物的变异，通过长期选择，汰劣留良，来培育优良 品种。 2、缺点：周期长，可选择的范围有限。
二、几种育种方法归纳： 第二节基因工程及其应用 一、基因工程的原理 1、基因工程概念： （1）别名：又叫基因拼接技术或DNA重组技术。（2）方法：
按照人们意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。（3）原理：基因重组（不同生物之间的基因组合） （4）操作水平：DNA分子水平 （5）结果：定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。（6）优点：目的性强，定向改造生物性状；克服远缘杂交不亲和的障碍。 2、基因工程的工具 （1）基因的“剪刀”—限制性核酸内切酶（简称限制酶） ①特点：具有特异性，即识别特定核苷酸序列，切割特定切点。 ②作用部位：磷酸二酯键 ③例子：EcoRI限制酶能专一识别GAATTC序列，并在G和A之间将这段序列切开（上图）。 ④切割结果：产生2个带有黏性末端的DNA片断。
（2）基因的“针线”——DNA连接酶 ①作用：将两个具相同黏性末端的DNA片段连接起来，使之成为一个完整的DNA分子。 ②连接部位：磷酸二酯键 （3）基因的运载体 ①作用：能将外源基因送入受体细胞的工具就是运载体。 ②种类：质粒（细菌及酵母菌等生物细胞质中小型环状DNA）、噬菌体和动植物病毒。 3、基因工程的操作步骤 （1）提取目的基因 （2）目的基因与运载体结合：用同种限制酶切割目的基因和质粒，最终形成重组DNA。 （3）将目的基因导入受体细胞 ①检测：根据受体细胞是否表现标记基因表现的性状，判断目的基因导入与否。 ②鉴定：受体细胞表现出目的基因特定的性状，如抗虫棉是否表现出抗虫性状。
一、绪论 1、简述基因工程的概念。 答：基因工程是指按照人们的设计，用生物技术直接操作生物的基因组。通过分离和拷贝目的基因或人工合成外源基因，在体外将外源基因插入到载体分子中，成为重组DNA，再导入宿主细胞内，进行扩增和表达。此过程所涉及的方法学称为重组DNA技术，也称分子克隆或基因操作。 2、列举基因工程中常用的一些技术。 答：（1）基因敲入：以ES细胞培养技术和同源重组为基础，通过转基因将外源基因整合到特定的靶位点，利用靶位点全套的表达调控元件以实现特异性的异位表达。 （2）基因敲除：将一个特地设计的DNA片段导入生物体中，通过同源重组使靶基因被置换出而失活的实验技术。 （3）基因敲落：是用反义技术，RNAi等降低或抑制靶基因的表达活性。 （4）基因打靶：是用同源重组来瞄准希望改变的特定内源基因。 （5）基因组编辑：用基因组编辑核酸酶，如锌指核酸酶（ZFN）、归巢核酸内切酶、转录激活子样效应物（TALE）和成簇间隔短回文重复（CRISPR）进行剪切。 二、基因工程的分子遗传学基础 （一）名词解释 1、基因表达：指DNA分子经转录产生互补的RNA分子。 2、半保留复制：亲代DNA双链分离后的两条单链均可作为新链合成的模板，复制完成后的子代DNA分子的核苷酸序列均与亲代DNA分子相同，但子代DNA分子的双链一条来自亲代，另一条为新合成的链，故称为半保留复制。 3、半不连续复制：是指DNA复制时，前导链上DNA的合成是连续的，后随链上是不连续的，故称为半不连续复制。半不连续模型是DNA复制的基本过程。 4、DNA的变性：指核酸双螺旋碱基对的氢键断裂，双链变成单链，从而使核酸的天然构象和性质发生改变。变性DNA常发生一些理化及生物学性质的改变：溶液粘度降低、溶液旋光性发生改变、增色效应。 5、DNA的复性：指变性DNA在适当条件下，两条互补链全部或部分恢复到天然双螺旋结构的现象，是变性的一种逆转过程。热变性DNA一般经缓慢冷却后即可复性，此过程称之为“退火”。 6、增色效应：指变性后DNA溶液的紫外吸收作用增强的效应。DNA分子中碱基间电子的相