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高中生物必修二生物必修1第六章从杂交育种到基因工程第1节杂交育种与诱变育种一、杂交育种1.概念：是将两个或多个品种的优良性状通过交配集中一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。2.原理：基因重组。通过基因重组产生新的基因型，从而产生新的优良性状。3.优点：可以将两个或多个优良性状集中在一起。4.缺点：不会创造新基因，且杂交后代会出现性状分离，育种过程缓慢，过程复杂。二、诱变育种1.概念：指利用物理或化学因素来处理生物，使生物产生基因突变，利用这些变异育成新品种的方法。2.诱变原理：基因突变3.诱变因素：（1）物理：X射线，紫外线，γ射线等。（2）化学：亚硝酸，硫酸二乙酯等。4.优点：可以在较短时间内获得更多的优良性状。5.缺点：因为基因突变具有不定向性且有利的突变很少，所以诱变育种具有一定盲目性，所以利用理化因素出来生物提高突变率，且需要处理大量的生物材料，再进行选择培育。三、四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原理基因重组基因突变染色体变异染色体变异方法杂交激光、射线或化学药品处理秋水仙素处理萌发种子或幼苗花药离体培养后加倍优点可集中优良性状时间短器官大和营养物质含量高缩短育种年限缺点育种年限长盲目性及突变频率较低动物中难以开展成活率低，只适用于植物举例高杆抗病与矮杆感病杂交获得矮杆抗病品种高产青霉菌株的育成三倍体西瓜抗病植株的育成高中生物必修二生物必修2【例1】普通小麦中有高秆抗病(TTRR)和矮秆易感病(ttrr)两个品种，控制两对性状的基因分别位于两对同源染色体上。实验小组利用不同的方法进行了如下三组实验：请分析回答：(1)A组由F1获得F2的方法是________，F2矮秆抗病植株中不能稳定遗传的占____________。(2)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三类矮秆抗病植株中，最可能产生不育配子的是____________类。(3)A、B、C三组方法中，最不容易获得矮秆抗病小麦新品种的方法是________组，原因是____________________________________________。(4)通过矮秆抗病Ⅱ获得矮秆抗病小麦新品种的方法是________。获得的矮秆抗病植株中能稳定遗传的占_________________________________________________________________。(5)在一块高秆(纯合体)小麦田中，发现了一株矮秆小麦。请设计实验方案探究该矮秆性状出现的可能原因(简要写出所用方法、结果和结论)_____________________________________________________________。答案：(1)自交2/3(2)Ⅱ(3)C基因突变的频率极低且不定向(4)秋水仙素(或低温)诱导染色体加倍100%(5)将矮秆小麦与高秆小麦杂交；如果子一代为高秆，子二代高秆∶矮秆＝3∶1(或出现性状分离)，则矮秆性状是基因突变造成的；否则，矮秆性状是环境引起的第二节基因工程及其应用1.概念2.原理基因重组3.基因工程的基本工具（1）.基因的“剪刀”（限制性内切酶）限制性内切酶能够对DNA分子进行切割，它具有专一性和特异性。即一种内切酶只对高中生物必修二生物必修3提取目的基因途径：直接分离基因或人工合成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检测和表达用同一种限制酶处理目的基因和运载体，借助DNA连接酶使目的基因和运载体结合形成重组DNA重组DNA导入受体细胞根据标记基因判断目的基因导入与否根据受体细胞特定的性状判断目的基因表达与否DNA分子内特定的碱基序列中的特定位点发生作用，把它切开。（2.）基因的“针线”（DNA连接酶）能够将限制酶切开的黏性末端连接起来，从而使两个DNA片段连接起来。注：限制酶与连接酶作用的位点都是磷酸二酯键（3）.基因的运载体作用：将外源基因送入受体细胞种类：质粒、噬菌体和动物病毒。其中质粒是基因工程中最常用的运载体，最常用的质粒是大肠杆菌的质粒。特点：是细胞染色体外能自主复制的很小的环状DNA分子，存在于许多细菌及酵母菌等生物中。条件：(1)能在宿主细胞内复制并稳定保存，并对宿主细胞正常生活没有影响；(2)具有多个限制酶切点，便于与外源基因连接(3)具有某些标记基因，便于目的基因检测基因工程的别名基因拼接技术或DNA重组技术操作环境生物体外操作对象基因操作水平DNA分子水平操作工具基因的剪刀、针线、运载体基本过程剪刀→拼接→导入→表达结果人类需要的基因产物4.基因工程的基本步骤【例2】下列属于基因工程工具酶的是()高中生物必修二生物必修4①限制性核酸内切酶②DNA水解酶③DNA聚合酶④DNA连接酶⑤RNA聚合酶⑥解旋酶A．①④B．①②③C．①③④⑤⑥D．①②③④⑤⑥解析：基因工程的工具是限制性核酸内切酶、DNA连接酶和载体(载体不是酶)，DNA水解酶将DNA水解；DNA聚合酶是DNA复制时使用的酶，RNA聚合酶与RNA聚合酶结合位点结合，使转录开始；解旋酶使DNA解成单链。答案：A。【考例2】利用外源基因在受体细胞中表达，可生产人类所需要的产品。下列选项中能说明目的基因完成了在受体细胞中表达的是()A．棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因B．大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其mRNAC．山羊乳腺细胞中检测到人生长激素DNA序列D．酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白解析：若能在受体细胞检测到目的基因产物，则可表明目的基因完成了在受体细胞中的表达，D选项表明人的干扰素基因已经在受体细胞酵母菌中成功表达。答案：D。4．如图是用农作物①和②两个品种分别培育成④⑤⑥⑦四个品种的过程，其中A、a、B、b、D为基因，且A、a和B、b位于非同源染色体上。下列说法正确的是()A．利用Ⅵ过程培育新品种⑦的方法只有用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗才能实现B．①②培育品种④的途径中，Ⅰ→Ⅳ→Ⅴ比Ⅰ→Ⅱ途径所用的时间短C．Ⅳ→Ⅴ过程与Ⅵ过程都应用了植物组织培养技术D．从目前的操作过程看，④培育成的⑤品种中新增加的基因只是D解析：A错：Ⅵ过程是诱导细胞内染色体数目加倍，常用的方法是使用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，另外利用低温也可诱导染色体数目加倍；B正确：Ⅰ→Ⅳ→Ⅴ表示单倍体育种，Ⅰ→Ⅱ是杂交育种，前者可以明显缩短育种年限；C错：Ⅳ→Ⅴ用花药离体培养的方法进行单倍体育种，培育单倍体幼苗时，使用植物组织培养方法，Ⅵ多倍体育种方法不使用植物组织培养技术；④培育成的⑤品种利用基因工程的原理，⑤品种中新增加的主要是目的基因D，在导入目的基因的过程中，还导入了运载体中的标记基因等其他基因。答案：B高中生物必修二生物必修5例题：下图中A－E表示几种不同育种方法甲A.乙B.①③①C.AABBDD×RRABDRAABBDDRR普通小麦黑麦不育杂种小黑麦DDTT×ddttF1F2能稳定遗传的D.高秆矮秆矮秆抗锈病的品种抗锈病易染锈病①②③DDTT×ddttF1配子幼苗能稳定遗传的E.高秆矮秆矮秆抗锈病的品种抗锈病易染锈病F.其它生物基因植物细胞新细胞具有新性状的植物体①A：克隆B：诱变育种C：多倍体育种D：杂交育种E：单倍体育种F：基因工程第七章生物的进化第一节生物进化理论的发展一、拉马克的进化学说1、理论要点：用进废退；获得性遗传2、进步性：认为生物是进化的。高中生物必修二生物必修6二、达尔文的自然选择学说1、理论要点：自然选择（过度繁殖→生存斗争→遗传和变异→适者生存）2、进步性：能够科学地解释生物进化的原因以及生物的多样性和适应性。3、局限性：①不能科学地解释遗传和变异的本质；②自然选择对可遗传的变异如何起作用不能作出科学的解释。（对生物进化的解释仅局限于个体水平）三、现代达尔文主义（一）种群是生物进化的基本单位（生物进化的实质：种群基因频率的改变）1、种群：概念：在一定时间内占据一定空间的同种生物的所有个体称为种群。特点：不仅是生物繁殖的基本单位；而且是生物进化的基本单位。2、种群基因库：一个种群的全部个体所含有的全部基因构成了该种群的基因库3、基因（型）频率的计算基因频率=An......A3A2A1A1基因型频率=该种群个体总数该基因型的个体数目两者联系：（1）种群众一对等位基因的频率之和等于1，基因型频率之和也等于1。（2）一个等位基因的频率=该等位基因纯合子的频率+21杂合子的频率。：①按定义计算：例1：从某个群体中随机抽取100个个体，测知基因型为AA、Aa、aa的个体分别是30、60和10个，则：基因型AA的频率为______；基因型Aa的频率为______；基因型aa的频率为______。基因A的频率为______；基因a的频率为______。答案：30%60%10%60%40%②某个等位基因的频率=它的纯合子的频率+½杂合子频率例：某个群体中，基因型为AA的个体占30%、基因型为Aa的个体占60%、基因型为aa的个体占10%，则：基因A的频率为______，基因a的频率为______答案：60%40%（二）突变和基因重组产生生物进化的原材料突变的有害或有利不是绝对的，取决于生物的生存环境（三）自然选择决定进化方向：在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化。高中生物必修二生物必修7（四）突变和基因重组、选择和隔离是物种形成机制1、物种：指分布在一定的自然地域，具有一定的形态结构和生理功能特征，而且自然状态下能相互交配并能生殖出可育后代的一群生物个体。2、隔离：地理隔离：同一种生物由于地理上的障碍而分成不同的种群，使得种群间不能发生基因交流的现象。生殖隔离：指不同种群的个体不能自由交配或交配后产生不可育的后代。3、物种的形成：⑴物种形成的常见方式：地理隔离（长期）→生殖隔离⑵物种形成的标志：生殖隔离⑶物种形成的3个环节：突变和基因重组：为生物进化提供原材料选择：使种群的基因频率定向改变隔离：是新物种形成的必要条件第二节生物进化和生物多样性一、生物进化的基本历程1、地球上的生物是从单细胞到多细胞，从简单到复杂，从水生到陆生，从低级到高级逐渐进化而来的。2、真核细胞出现后，出现了有丝分裂和减数分裂，从而出现了有性生殖，使由于基因重组产生的变异量大大增加，所以生物进化的速度大大加快。二、生物进化与生物多样性的形成