1、一、基因重组 1基因重组发生范围 只有进行 的生物才能发生基因重组，它是指控制不同性状的基因 的过程。有性生殖重新组合2基因重组的类型 3.结果：自由组合的结果可产生与亲代 不同的个体；交叉互换可导致染色单体上基因的组成和排列次序的改变，从而可能出现新的 。4基因重组的意义 基因重组与基因突变和染色体变异一样，既是 的源泉，又是形成 的重要原因之一。二、基因工程 1含义：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 或表达所需要的产物的技术。2工具：、三种。基因型性状生物进化生物多样性限制性内切酶目的基因遗传性状DNA连接酶载体胰岛素特殊蛋白质生物进化定向3操作的一
2、般步骤 4基因工程的应用(1)基因工程在 的生产中已显示出巨大的应用价值，如治疗糖尿病的 ，防治乙肝的 等已广泛应用。(2)使人类按照自己的愿望 地改造生物。(3)基因工程已广泛应用于医、农、林、牧、渔 和 等许多方面。环境保护一、基因重组 1阅读教材 P7980 内容，观察图 419、420，结合减数分裂与基因自由组合定律，探究下列问题：(1)基因重组产生了新基因和新性状吗？提示：没有。基因重组只是将原有的基因进行了重新组合；基因控制性状，由于基因重组没有产生新基因，因此不会产生新性状，只是产生了新的性状组合。(2)下列是孟德尔杂交实验的两种现象，请分析产生的原因是否属于基因重组，并说明理由
3、。现象一：杂合紫花豌豆自交后代中出现白花豌豆。提示：不是。杂合紫花豌豆自交后代中出现白花豌豆，是控制同一性状的等位基因分离的结果，而基因重组指的是控制不同性状的基因重新组合。现象二：杂合黄色圆粒豌豆自交后代中出现黄皱、绿圆、绿皱豌豆。提示：是。杂合黄色圆粒豌豆自交后代出现黄皱、绿圆、绿皱豌豆，是由于两对非同源染色体上控制豌豆两种性状的非等位基因随非同源染色体的自由组合而重新组合的结果。(3)源于同一父母的兄弟姐妹间其长相各有特点，其主要原因是什么？同卵双胞胎间的差异是如何造成的？提示：同胞兄弟姐妹间差异的主要原因是“基因重组”。同卵双胞胎间的差异主要源于后天环境及营养等。(4)基因突变，基因重
4、组与染色体变异，哪一类变异发生频率最低，哪一类变异最常发生？哪类变异引发的性状改变最剧烈？提示：基因突变发生的频率最低，基因重组最常发生，染色体变异引发的性状改变最剧烈。2判断正误(1)在减数第一次分裂前期和减数第一次分裂后期都可以发生基因重组。()(2)生物有性生殖过程中，不同基因型的雌雄配子随机结合现象属于基因重组。()3连线 二、基因工程 1阅读教材 P8081 内容，仔细观察分析图 421,422，探究下列问题。(1)基因工程中工具酶的作用 DNA 解旋酶、限制性内切酶和 DNA 连接酶都作用于 DNA，试分析这三种酶的作用部位相同吗？提示：不相同。DNA 解旋酶作用于碱基之间的氢键，
5、而限制性内切酶和 DNA 连接酶作用于磷酸与脱氧核糖之间的化学键，即磷酸二酯键。目的基因和载体为什么需用同一种限制性内切酶进行切割？提示：因为被同一种限制性内切酶切割后，目的基因和载体具有相同的黏性末端。(2)试讨论为什么不能将目的基因直接导入受体细胞？提示：外源基因直接进入受体细胞，会被受体细胞内的酶分解掉。(3)目的基因能够在受体细胞中表达的基础是什么？提示：所有生物共用一套遗传密码。(4)若想让植物细胞生产出动物蛋白，可采用何种育种技术？采用杂交育种或诱变育种技术可以吗？提示：要想让植物细胞生产出动物蛋白，可采用DNA 重组技术。由于植物与动物间远源杂交不亲合，故不可采用杂交育种技术；由
6、于诱变育种只能产生原基因的等位基因，故不能采用诱变育种技术。2判断正误(1)基因工程能够实现不同物种之间基因的重新组合。()(2)基因工程的载体本质都是 DNA 分子。()一、基因突变、基因重组、染色体变异的比较 特别提醒 关注几个“唯一”(1)唯一产生新基因的变异为基因突变；(2)唯一仅发生于有性生殖过程中的变异为基因重组；(3)唯一可发生于所有生物(病毒、原核生物、真核生物)的变异也为基因突变；(4)唯一可在光学显微镜下检出的变异为染色体变异。二、基因工程 1基因工程的操作工具 特别提醒 目的基因的转运工具载体必须具备的条件：a.能在宿主内稳定保存并大量复制；b.有多个限制酶切位点，以便与
7、外源基因连接；c.有标记基因，便于筛选。2基因工程操作的基本步骤 3基因工程操作中的两个注意点(1)切割目的基因和载体时，一般用同一种限制酶，使目的基因和载体产生相同的黏性末端，达到目的基因与载体结合的目的。(2)目的基因导入受体细胞并非标志着基因工程的成功，只有目的基因在受体细胞中表达才说明基因工程的成功。4有性生殖和基因工程中基因重组的区别 例 1 下列生物技术或生理过程没有发生基因重组的是()答案：D解析 A 项，R 型活球菌与 S 型死菌的 DNA混合后才具有了 S 型球菌的特性，属于 S 型球菌的DNA 分子与 R 型球菌的重组；B 项，基因工程的原理也是基因重组；C 项，减数第一次
8、分裂前期的交叉互换和减数第一次分裂后期非同源染色体的自由组合属于基因重组；D 项，普通青霉菌具有了高产的性状属于基因突变。“三看法”判断可遗传变异的类型(1)DNA 分子内的变异：一看基因种类：即看染色体上的基因种类是否发生改变，若发生改变为基因突变。二看基因位置：若基因种类和基因数目未变，但染色体上的基因位置改变，应为染色体结构变异中的“倒位”。三看基因数目：若基因的种类和位置均未改变，但基因的数目改变则为染色体结构变异中的“重复”。(2)DNA 分子间的变异：一看染色体数目：若染色体的数目发生改变，可根据染色体的数目变化情况确定是染色体数目的“整倍变异”还是“非整倍变异”。二看基因位置：若
9、染色体的数目和基因数目均未改变，但基因所处的染色体片段位于非同源染色体上，则应为染色体变异中的“易位”。三看基因数目：若染色体上的基因数目不变，则为减数分裂中同源染色体上的非姐妹染色单体交叉互换的结果，属于基因重组。例 2 酵母菌的维生素、蛋白质含量高，可用于生产食品和药品等。科学家将大麦细胞中的 LTP1 基因植入啤酒酵母菌中，获得的啤酒酵母菌可产生 LTP1 蛋白，并酿出泡沫丰富的啤酒。基本的操作过程如图所示：(1)该技术定向改变了酵母菌的性状，这在可遗传变异的来源中属于 。(2)本操作中为了将 LTP1 基因导入酵母菌细胞内，所用的载体是 。(3)要使载体与 LTP1 基因连接，首先应使
10、用 进行切割。(4)切割完成后，利用 将载体与 LTP1 基因连接。(5)饮用转基因的酵母菌酿造的啤酒安全吗？研析 本题以过程图为信息载体，考查基因工程的应用及安全性问题。具体解题过程如下：审提取信息联联系基础图中 a 表示目的基因的获取，b 是来自大肠杆菌的质粒，c 是重组质粒；目的基因插入抗四环素基因内部。：基因工程可使原本不属于同一物种的基因组合在一 起，从而使转基因生物产生特定的性状，其原理属 于基因重组。：重组质粒形成前，需用限制性内切酶切割目的基因 和质粒，得到相同的黏性末端，再用 DNA 连接酶连 接。答规范解答设问(5)答案是开放的，只要为自己的观点答出合理的理由即可。答案(1
11、)基因重组(2)质粒(3)限制性内切酶(限制性核酸内切酶)(4)DNA 连接酶(5)反对观点：不安全，转基因食品可能会损伤人体的消化系统，破坏人体免疫系统。赞成观点：安全，转基因食品与非转基因食品成分相同，毒性分析不对人体健康产生影响。(目前还未找到不安全的证据，回答上述两种观点之一即可)填充：自由组合型 限制性内切酶 DNA 连接酶 载体 分离目的基因、选择基因工程载体 体外重组 DNA 导入目的基因 筛选、培养受体细胞 课堂归纳网络构建关键语句1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。2基因重组既包括减数分裂过程中非同源染色体上非等位基因间的自由组合(自由
12、组合型)，又包括同源染色体非姐妹染色单体交叉互换所致的染色单体上基因的组成和排列次序的改变(交叉互换型)。3基因工程是指将从一个生物体内分离得到或人工合成的目的基因导入另一个生物体中，使后者获得新的遗传性状或表达所需产物的技术。4基因工程的工具：能在特定位置上切割 DNA 分子的限制性内切酶、能将 DNA 片段连接起来的 DNA 连接酶和能携带目的基因进入受体细胞并得到表达的载体。5基因工程的一般过程包括：分离目的基因、选择基因工程载体体外重组 DNA导入目的基因筛选、培养受体细胞目的基因表达。知识点一、基因重组 1多选(江苏高考)在有丝分裂和减数分裂的过程中均可产生的变异是()ADNA 复制
13、时发生碱基对的增添、缺失或改变，导致基因突变 B非同源染色体之间发生自由组合，导致基因重组 C非同源染色体之间交换一部分片段，导致染色体结构变异 D着丝点分裂后形成的两条染色体不能移向两极，导致染色体数目变异 答案：ACD解析：非同源染色体之间的自由组合只发生在减数分裂的过程中，故只有减数分裂过程中能发生基因重组。答案：A2当牛精原细胞进行 DNA 复制时，细胞不可能发生()A基因重组 BDNA 解旋 C蛋白质合成 D基因突变 解析：基因重组通常发生在减数第一次分裂过程中。3下列有关基因突变和基因重组的描述正确的是()A基因突变对于生物个体是利多于弊 B基因突变所产生的基因都可以遗传给后代 C
14、基因重组能产生新的基因 D基因重组是进行有性生殖的生物才具有的一种可遗传的变异方式 解析：基因突变对生物个体多数是有害的；体细胞产生的突变基因一般不遗传；只有基因突变才能产生新基因，基因重组可产生新基因型，但基因重组是进行有性生殖的生物具有的可遗传的变异方式。答案：D答案：D4下列甲、乙分裂过程中产生配子时发生的变异分别属于()A基因重组，不可遗传变异 B基因重组，基因突变 C基因突变，不可遗传变异 D基因突变，基因重组 解析：甲图中的“a”基因是从“无”到“有”，属于基因突变，而乙图中的 A、a、B、b 基因是已经存在的，只是进行了重新组合。知识点二、基因工程 5根据下列所给的材料完成问题：
15、材料 1：把人的胰岛素基因拼接到大肠杆菌的质粒上，然后导入大肠杆菌体内，产生出人的胰岛素。材料 2：把萤火虫基因转入烟草体内，培育出发荧光的烟草。材料 3：有人把蜘蛛产生丝腺蛋白的基因转入羊体内，分泌的乳汁中加入某种物质后，可抽出细丝，这种细丝可望用作手术的缝合线。(1)上述生物新品种的产生运用了 技术。(2)一种生物的基因在另一种生物体内能够表达，而不是影响其他基因的表达，这说明基因是有 效应的 片段，具有一定的 性；同时可以说明各种生物共用一套 。(3)上述技术所用到的工具酶有 。(4)材料 3 中的缝合线与普通缝合线相比有何优点？。(5)可遗传的变异分为三种，即 、，而基因工程改变一个物
16、种的基因组成属于 。(6)从上述所给的材料，不能得出下列哪一结论？。A动植物之间可以相互转移基因 B真核生物与原核生物之间可以相互转移基因 C基因工程可以定向地改变生物的基因 D转基因生物的出现对生物的进化是有利的 解析：基因工程能够按照人们的意愿培育生物新类型，属于定向育种技术，它克服了远缘杂交不亲和的障碍。基因工程的工具酶是限制性内切酶和 DNA 连接酶。基因工程的原理是基因重组。答案：(1)重组 DNA(2)遗传 DNA 独立 密码子 (3)限制性内切酶、DNA 连接酶(4)可以被分解吸收，不用拆线(5)基因重组 基因突变 染色体变异 基因重组(6)D 1几种育种方法的比较 2.关注育种
17、选择中的关键词(1)“最简捷”(“最简便”)的育种方法杂交育种(但该法“育种周期最长”)。(2)能产生“新基因”或“新性状”(获得亲本中不具有的基因或性状)的育种方法诱变育种(但该法“最盲目”或“最难实现育种目标”)。(3)“最准确”或“最定向”的育种方法基因工程育种(但该法“技术难度最大”)。(4)“明显缩短育种年限”或“尽快获得育种目标”的方法单倍体育种(但该法不能实现“基因改良”)。(5)能“提高产量”或“增加营养物质含量”或“增大叶片、果实”多倍体育种(但该法“结实率低”、“发育延迟”)。强化针对训练 1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
18、交育种均可形成新的基因 C三倍体植物不能由受精卵发育而来 D诱变获得的突变体多数表现出优良性状 解析：杂交育种只是原有基因的重新组合，不会形成新的基因；四倍体和二倍体杂交，产生的受精卵发育成的个体为三倍体；诱变育种一般多害少利。答案：A2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 解析：诱变育种、基因工程育种和杂交育种均可获得抗病基因，而单倍体育种不能。答案：B3在某作物育种时，将、两个植株杂交，得到，将再作如图所示处理。下列分析错误的是()A由到过程一定发生了非同源染色体上非等位基因的自由组合 B由的育种过程中，依据的主要原理是染色
19、体变异 C若的基因型为 AaBbdd，则植株中能稳定遗传的个体占总数的 1/4 D由到过程可能发生突变和基因重组 解析：由到过程发生的变异为基因突变，并未发生基因重组。答案：A答案：D4.如图所示某种农作物品种和培育出的几种方法，有关说法错误的是()A培育品种的最简捷途径是 B通过过程最不容易达到目的 C通过过程的原理是染色体变异 D过程常用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或 幼苗 解析：因单倍体 ab 不能产生种子，故过程只能用秋水仙素处理由 ab 经花药离体培养成的幼苗。答案：A5要将基因型为 AaBB 的生物，培育出以下基因型的生物：AaBb；AaBBC；AAaaBBBB；aB。则对应的
20、育种方法依次是()A诱变育种、转基因技术、细胞融合、花药离体培养 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 解析：基因型为 AaBB 的生物要培育出 AaBb 的生物，可利用物理或化学方法处理材料，通过基因突变获得；要获得AaBBC 的生物，由于本物种没有 C 基因，所以必须通过转基因技术；要获得 AAaaBBBB 的生物，可通过多倍体育种；要获得 aB 的生物，可利用花药离体培养获得。6如图是五种不同育种方法的示意图，请据图回答：(1)图中 AD 表示的育种方法的原理是 ，ABC 表示
21、的育种方法与 AD 表示的育种方法相比较，其优越性在于 。(2)图中 E 过程对种子或幼苗进行相关处理时，最佳作用时期是细胞的 ，请列举一种能引起 E 过程变化的化学物质：；F 过程最常用的一种化学试剂的作用原理是 。(3)图中 GJ 过程中涉及的生物技术有 。解析：图中 AD 表示的是杂交育种方法，依据的原理是基因重组；ABC 表示的是单倍体育种方法，其特点是能够明显缩短育种年限。E 过程为诱变育种，DNA 在分裂间期解旋后变得不稳固，易于突变，因此可以在此时期用诱变因子诱导基因突变。F 过程为多倍体育种过程，常用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，作用原理是秋水仙素可抑制有丝分裂过程中纺锤体的形
22、成。图中 GJ 过程为基因工程育种，涉及的生物技术有基因工程和植物组织培养。答案：(1)基因重组 明显缩短育种年限(2)分裂间期 亚硝酸盐(碱基类似物、硫酸二乙酯等)抑制有丝分裂过程中纺锤体的形成(3)基因工程和植物组织培养 7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，为培育出优良品种 AAbb，可以采用的方法如图所示：(1)由品种 AABB、aabb 经过、过程培育出新品种的育种方式称为 。若经过过程产生的子代总数为 1 552 株，则其中基因型为 AAbb 的植株理论上有 株。将 A_bb 的玉米植株自交，子代中 AAbb与 Aabb 的
23、比是 。(2)过程常采用 由 AaBb 得到 Ab个体。与过程的育种方法相比，过程的优势是 。(3)过程在完成目的基因与载体的结合时，必须用到的工具酶是 。与过程的育种方法相比，过程育种的优势是 。解析：题图中 AABB、aabb 经过、过程培育出新品种称为杂交育种，经过过程产生的子代总数为 1 552 株，其中基因型为 AAbb 理论上占总数的 1/16，为 97 株。过程为单倍体育种，常采用花药离体培养由 AaBb 得到 Ab 个体。与杂交育种方法相比，单倍体育种可明显缩短育种年限。过程为基因工程育种，必须用到的工具酶有限制性内切酶、DNA 连接酶，与过程的诱变育种相比，基因工程育种的优势是定向地改造生物的遗传性状。答案：(1)杂交育种 97 32(2)花药离体培养 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