学年高中生物第四章遗传的分子基础第17课时基因重组基因工程及应用学案苏教Word文档下载推荐.docx
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四分体的非姐妹染色单体的交叉互换导致同源染色体上的非等位基因重组
3.意义
基因重组能够产生新的表现型,既是生物进化的源泉,也是形成生物多样性的重要原因之一。
二、基因工程及应用
基因工程又叫重组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要的产物的技术。
2.工具
(1)限制酶:
能够识别特定的核苷酸序列,在特定的位点上切割DNA分子。
(2)DNA连接酶:
能将DNA片段连接在一起。
(3)运载体:
将外源基因送入受体细胞的专门运输工具,如质粒、噬菌体等。
3.过程
4.应用 生产某些特殊蛋白质、转基因生物等。
|自查自纠|
(1)基因重组发生在有丝分裂和减数分裂的过程中( )
(2)四分体的姐妹染色单体交叉互换可引起等位基因重组( )
(3)减Ⅰ后期,等位基因分离,非等位基因均自由组合( )
(4)基因突变可产生新基因,基因重组不能产生新基因( )
(5)基因工程的工具酶包括限制酶、DNA连接酶和运载体( )
(6)对待转基因技术应趋利避害,不能因噎废食( )
答案
(1)×
(2)×
(3)×
(4)√ (5)×
(6)√
|图解图说|
★限制酶的“剪切”与DNA连接酶的“缝合”作用。
________________________________________________________________________
★转基因抗虫棉,专门破坏害虫的消化系统,导致其死亡。
基因工程中,为什么目的基因在不同物种中均能成功表达?
提示:
不同的生物共同一套遗传密码。
探究点一 基因重组
1.基因重组是指在生物体进行________的过程中,________的基因的重新组合;
下图发生了基因重组的是______过程。
提示 有性生殖 控制不同性状 ④⑤
2.下图为基因型AaBb的两个精原细胞,甲产生的配子类型为____________;
不发生交叉互换时乙产生的配子类型为____________,发生交叉互换时乙产生的配子类型是____________。
提示 AB、ab或Ab、aB AB和ab AB、ab、Ab、aB
1.能够发生基因重组的是“非等位基因”,同源染色体上的非等位基因通过交叉互换实现重组,非同源染色体上的非等位基因通过非同源染色体的自由组合实现重组。
雌雄配子随机结合以及Aa自交形成aa均不属于基因重组。
2.肺炎双球菌转化、转基因技术属于广义的基因重组。
3.基因重组只是原有基因的重新组合,不能产生新基因、新性状,但会产生新基因型、新表现型。
【典例1】以下各项发生了基因重组的是( )
A.基因型为Aa的个体自交,后代发生性状分离
B.雌、雄配子随机结合,产生不同类型的子代个体
C.YyRr个体自交后代出现不同于亲本的新类型
D.同卵双生姐妹间性状出现差异
尝试解答________
解析 一对等位基因无法发生基因重组,A错误;
基因重组发生在减数第一次分裂而非受精作用过程中,B错误;
基因重组指在生物体进行有性生殖过程中,控制不同性状的基因重新组合,C正确;
同卵双生姐妹遗传物质相同,其性状出现差异是由基因突变、环境等引起的,D错误。
答案 C
【跟踪训练】
1.下图为某二倍体生物细胞内的同源染色体对数的变化曲线。
基因重组最可能发生在( )
A.AB段 B.CD段
C.FG段D.HI段
解析 由题图可知,CD段细胞内同源染色体的对数加倍,为有丝分裂后期,A~F为有丝分裂过程;
GH段细胞内没有了同源染色体,因此FG段为减数第一次分裂过程,HI段为减数第二次分裂过程;
基因重组发生在减数第一次分裂四分体时期和后期。
探究点二 基因重组与基因突变、染色体变异
1.下列图甲、图乙是二倍体生物细胞分裂图,分析回答:
(1)甲图细胞的变异类型是________。
(2)若亲本为AABbDd,乙图细胞的变异类型是__________________;
若亲本为AABBDd,乙图细胞的变异类型是________________。
2.下图是雄果蝇体细胞染色体组成图,若Ⅰ和Ⅱ部分片段互换,变异类型是__________;
若X和Y部分对应片段互换,变异类型是______________。
提示 1.
(1)基因突变
(2)基因突变或基因重组 基因突变 2.染色体结构变异 基因重组
1.基因重组只能发生在减数分裂过程中,基因突变和染色体变异在减数分裂和有丝分裂过程中均可发生。
2.原核生物和病毒的可遗传变异来源只能是基因突变,不可能发生基因重组和染色体变异。
3.新基因产生的唯一途径是基因突变。
4.只有染色体变异可用光镜检出。
5.交叉互换是同源染色体间的对应片段互换,易位是非同源染色体间的片段互换。
6.染色体上基因数量改变是染色体结构变异,基因中碱基数量改变是基因突变。
【典例2】下图为一个基因型为AaBb(两对基因独立遗传)的精原细胞产生的两个次级精母细胞的分裂图形,则该减数分裂过程发生了( )
A.交叉互换与姐妹染色单体未分离
B.交叉互换与同源染色体未分离
C.基因突变与同源染色体未分离
D.基因突变与姐妹染色单体未分离
解析 由于精原细胞的基因型为AaBb(两对基因独立遗传),左图中上面两个染色体相同位置上的基因是A和a,而右图中相应基因也为A、a,所以是由于交叉互换导致的,右图中能明显看出姐妹染色单体分开形成的染色体未分离。
答案 A
2.下图①和②表示发生在常染色体上的变异,①和②所表示的变异类型分别属于( )
A.基因重组和易位
B.易位和易位
C.易位和基因重组
D.基因重组和基因重组
解析 根据图中染色体的变化正确区分变异的类型。
①中发生的是同源染色体的非姐妹染色单体的交叉互换,属于基因重组;
②中发生的是非同源染色体之间片段的交换,属于易位。
知识脉络
要点晨背
1.基因重组中的基因是指非等位基因,发生在有性生殖过程中。
2.狭义的基因重组包括交叉互换和自由组合两种类型,广义的还包括基因工程。
3.交叉互换发生在同源染色体间,易位发生在非同源染色体间。
4.基因工程的工具有限制酶、DNA连接酶、运载体。
1.下列情况引起的变异属于基因重组的是( )
A.同源染色体上非等位基因的自由组合
B.一条染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上
C.同源染色体的非姐妹染色单体之间交叉互换
D.DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或改变
解析 基因重组有三种情况:
一是在减数第一次分裂的四分体时期,同源染色体的非姐妹染色单体之间发生的交叉互换;
二是减数第一次分裂后期非同源染色体上的非等位基因自由组合;
三是基因工程。
2.利用月季花的枝条扦插和利用月季花的种子播种均能产生后代,下列关于二者变异来源的叙述,正确的是( )
A.前者不会发生变异,后者有较大的变异性
B.前者一定不会发生基因重组,后者可能发生基因重组
C.前者一定不会发生基因突变,后者可能发生基因突变
D.前者一定不会因环境影响发生变异,后者可能因环境影响发生变异
解析 基因重组发生在进行有性生殖的生物通过减数分裂产生配子的过程中。
扦插属于无性生殖,其变异来源不可能是基因重组,种子繁殖属于有性生殖,变异可以来自基因重组。
扦插和种子繁殖的变异来源都有基因突变,还受环境的影响。
答案 B
3.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 由甲过程中产生了含a的精子可以判断发生了基因突变;
由乙过程产生了两种配子,可以判断在减数第一次分裂时发生了非同源染色体的非等位基因自由组合,导致基因重组。
答案 D
4.两个核酸片段在适宜的条件下,经X酶的作用,发生下列变化(如图),则X酶是( )
A.DNA连接酶 B.RNA聚合酶
C.DNA聚合酶D.限制性核酸内切酶
解析 题图所示的是把两个具有相同黏性末端的DNA分子片段间的磷酸和脱氧核糖连在一起,所以需要DNA连接酶。
5.下列有关转基因生物安全性的叙述,错误的是( )
A.转基因生物不会对人类造成危害
B.我国已经对转基因食品和农产品强制实施了产品标识制度
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.目前人们最为关注的是转基因食品的安全性
解析 转基因技术是一把双刃剑,有利有弊。
课后跟踪分层训练
(时间:
35分钟)
1.以下几种生物,其可遗传的变异既可来自基因突变,又可来自基因重组的是( )
A.蓝藻 B.噬菌体
C.烟草花叶病毒D.豌豆
解析 基因突变可以发生在所有生物中,而基因重组只发生在进行有性生殖的生物中;
病毒和原核生物都无法进行有性生殖,所以无法发生基因重组,而豌豆可以进行有性生殖,所以豌豆既可以发生基因突变,又可以发生基因重组。
2.下列关于基因突变与基因重组的叙述,错误的是( )
A.基因突变可产生新基因
B.基因重组可产生新性状
C.基因重组可产生新基因型
D.二者均属可遗传变异
解析 只有基因突变才可产生新基因,新性状。
3.下列各选项中能够体现基因重组的是( )
A.利用人工诱变的方法获得青霉素高产菌株
B.利用基因工程手段培育生产人干扰素的大肠杆菌
C.在海棠枝条上嫁接苹果的芽,海棠和苹果之间实现基因重组
D.二倍体与四倍体杂交后获得的三倍体无子西瓜
解析 青霉素高产菌株的获得是基因突变的结果;
大肠杆菌生产人干扰素是通过转基因实现的,属于基因重组;
在海棠枝条上嫁接苹果的芽,海棠和苹果的遗传物质均没有改变;
无子西瓜的培育利用了染色体数目变异的原理。
4.以下有关基因重组的叙述,错误的是( )
A.非同源染色体的自由组合能导致基因重组
B.非姐妹染色单体的交换可引起基因重组
C.纯合子自交因基因重组导致子代性状分离
D.同胞兄妹间的遗传差异与父母基因重组有关
解析 纯合子自交后代不发生性状分离。
5.在有丝分裂和减数分裂的过程中,不能同时存在的变异是( )
A.DNA复制时发生碱基对的增添、缺失或替换,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
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