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1、人教版人教版 生物生物（高中）（高中）专题十二 可遗传变异与育种生物二轮复习课件1.基因重组及其意义()。2.基因突变的特征和原因()。3.染色体结构变异和数目变异()。4.生物变异在育种上的应用()。5.转基因食品的安全()。考纲展示知识网络1.概念：由于概念：由于DNA分子中发生分子中发生_的增添、缺失和替换，而引起的的增添、缺失和替换，而引起的基因结构的改变。基因结构的改变。考点一、基因突变考点一、基因突变碱基对碱基对2.实例：镰刀型细胞贫血症实例：镰刀型细胞贫血症谷氨酸谷氨酸缬氨酸缬氨酸CATGAA考点解析(1)直接原因：组成血红蛋白分子的一个直接原因：组成血红蛋白分子的一个_被替换。
2、被替换。(2)根本原因：控制血红蛋白合成的基因中一个根本原因：控制血红蛋白合成的基因中一个_改变。改变。氨基酸氨基酸碱基对碱基对3.基因突变的原因、特点、时间和意义基因突变的原因、特点、时间和意义原原因因内因内因 DNA分子中发生碱基对的分子中发生碱基对的_、增添和、增添和_，而引起基因结构的改变，而引起基因结构的改变外因外因 某些诱变因素：某些诱变因素：_、_和生物因素和生物因素特点特点(1)_：在生物界中普遍存在：在生物界中普遍存在(2)随机性：生物个体发育的任何时期和部位随机性：生物个体发育的任何时期和部位(3)_：突变频率很低：突变频率很低(4)不定向性：可以产生一个以上的等位基因不定
3、向性：可以产生一个以上的等位基因(5)多害少利性：一般是有害的，少数有利多害少利性：一般是有害的，少数有利发生时间发生时间 DNA复制时，如有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期复制时，如有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期意义意义_产生的途径，产生的途径，生物变异的根本来源，生物变异的根本来源，生物进化的原始材生物进化的原始材料料替换替换缺失缺失物理因素物理因素化学因素化学因素普遍性普遍性低频性低频性新基因新基因要点探究要点探究1.发生的过程及时间发生的过程及时间基因突变发生在细胞分裂间期基因突变发生在细胞分裂间期DNA分子复制的过程中，即突变分子复制的过程中，即突变DNADNA。2引起基因突
4、变的因素及其作用的大致机理引起基因突变的因素及其作用的大致机理类型类型影响范围影响范围对氨基酸的影响对氨基酸的影响替换替换小小只改变只改变1个氨基酸或不改变个氨基酸或不改变增添增添大大插入位置前不影响，影响插入位置后的序列插入位置前不影响，影响插入位置后的序列缺失缺失大大缺失位置前不影响，影响缺失位置后的序列缺失位置前不影响，影响缺失位置后的序列2.基因突变与性状的关系基因突变与性状的关系(1)基因突变与其影响基因突变与其影响(2)基因突变不改变生物性状的特例基因突变不改变生物性状的特例不具有遗传效应的不具有遗传效应的DNA片段中的片段中的“突变突变”不引起基因突变，不不引起基因突变，不引起性
5、状变异。引起性状变异。由于多种密码子决定同一种氨基酸，因此某些基因突变也不引由于多种密码子决定同一种氨基酸，因此某些基因突变也不引起性状的改变。起性状的改变。某些基因突变虽改变了蛋白质中个别位置的氨基酸种类，但并某些基因突变虽改变了蛋白质中个别位置的氨基酸种类，但并不影响蛋白质的功能。不影响蛋白质的功能。隐性突变在杂合子状态下也不会引起性状的改变。隐性突变在杂合子状态下也不会引起性状的改变。特别提醒特别提醒1.除真核生物在细胞分裂间期除真核生物在细胞分裂间期DNA分子复制过程中出现差错发分子复制过程中出现差错发生突变外，细胞质内生突变外，细胞质内DNA、原核细胞、原核细胞DNA、病毒、病毒DN
6、A复制时复制时也可出现差错而发生突变。也可出现差错而发生突变。2.以以RNA为遗传物质的生物，其为遗传物质的生物，其RNA上核糖核苷酸序列发生变上核糖核苷酸序列发生变化，也引起基因突变，且化，也引起基因突变，且RNA为单链结构，在传递过程中更易为单链结构，在传递过程中更易发生突变。发生突变。3.基因突变不改变染色体上基因的数量，只改变基因的结构而基因突变不改变染色体上基因的数量，只改变基因的结构而产生新基因。产生新基因。(1)基因突变发生在有丝分裂过程中，一般不遗传，但有些植物可能通过基因突变发生在有丝分裂过程中，一般不遗传，但有些植物可能通过无性生殖传递给后代。无性生殖传递给后代。(2)如果
7、发生在减数分裂过程中，可以通过配子传递给后代。如果发生在减数分裂过程中，可以通过配子传递给后代。2基因突变不一定都能遗传给后代基因突变不一定都能遗传给后代不同生物的基因组组成不同，病毒和原核细胞的基因组结构简单，基不同生物的基因组组成不同，病毒和原核细胞的基因组结构简单，基因数目少，而且一般是单个存在的，不存在等位基因。因此，真核生因数目少，而且一般是单个存在的，不存在等位基因。因此，真核生物基因突变可产生它的等位基因，而原核生物和病毒基因突变产生的物基因突变可产生它的等位基因，而原核生物和病毒基因突变产生的是一个新基因。是一个新基因。1基因突变不一定都产生等位基因基因突变不一定都产生等位基因
8、易易 错错 警警 示示1.基因突变的类型及性状表现特点基因突变的类型及性状表现特点(1)显性突变：如显性突变：如aA，该突变一旦发生即可表现出相应性状。，该突变一旦发生即可表现出相应性状。(2)隐性突变：如隐性突变：如Aa，突变性状一旦在生物个体中表现出来，突变性状一旦在生物个体中表现出来，该性状即可稳定遗传。该性状即可稳定遗传。2.验证基因突变实验设计的思路验证基因突变实验设计的思路(1)验证生物变异是基因突变还是环境影响：可以把矮秆植株与验证生物变异是基因突变还是环境影响：可以把矮秆植株与原始亲本种植在相同的环境条件下，观察比较两者的表现型是原始亲本种植在相同的环境条件下，观察比较两者的表
9、现型是否相同，若相同则说明变异是由环境引起的。否相同，若相同则说明变异是由环境引起的。(2)验证基因突变的显隐性：可让矮秆植株和原始亲本杂交，若验证基因突变的显隐性：可让矮秆植株和原始亲本杂交，若出现性状分离，则说明为显性突变，若没有出现性状分离，则出现性状分离，则说明为显性突变，若没有出现性状分离，则说明为隐性突变。说明为隐性突变。重组类型重组类型同源染色体上非同源染色体上非等位基因的重组等位基因的重组非同源染色体上非同源染色体上非等位基因的重非等位基因的重组组人为导致基因重组人为导致基因重组(DNA重组重组)发生时间发生时间减数第一次分裂减数第一次分裂_时期时期减数第一次分裂减数第一次分裂
10、后期后期目的基因导入受体目的基因导入受体细胞时细胞时考点二、基因重组考点二、基因重组1.概念概念：在生物体进行：在生物体进行_的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。有性生殖有性生殖2类型比较类型比较四分体四分体发发生生机机制制同源染色体上的同源染色体上的_之之间交叉互换导致染间交叉互换导致染色单体上的基因重色单体上的基因重新组合新组合非同源染色体自非同源染色体自由组合，导致非由组合，导致非同源染色体同源染色体_间的间的重组重组目的基因经目的基因经_导导入受体细胞，导致受入受体细胞，导致受体细胞中基因重组体细胞中基因重组图图像像非姐妹染色单体非姐妹染色单
11、体非等位基因非等位基因运载体运载体3.意义意义基因重组能够产生多样化的基因组合的子代，其中可能有一些子代会含基因重组能够产生多样化的基因组合的子代，其中可能有一些子代会含有适应某种变化的、有适应某种变化的、_的基因组合，就可能出现适应多变环境的基因组合，就可能出现适应多变环境的个体，从而在多变环境中繁衍下去。所以基因重组是的个体，从而在多变环境中繁衍下去。所以基因重组是_的重要的重要来源之一，对生物的来源之一，对生物的_具有重要意义。具有重要意义。生存所必需生存所必需生物变异生物变异进化进化特别提醒特别提醒1.受精过程中不进行基因重组。受精过程中不进行基因重组。2.基因重组只能产生新基因型和重
12、组性状，不能产生新基基因重组只能产生新基因型和重组性状，不能产生新基因和新性状。因和新性状。要点探究要点探究1.类型类型(1)分子水平的基因重组分子水平的基因重组如通过对如通过对DNA的剪切、拼接而实施的基因工程。的剪切、拼接而实施的基因工程。特点：可克服远缘杂交不亲和的障碍。特点：可克服远缘杂交不亲和的障碍。(2)染色体水平的基因重组染色体水平的基因重组减数分裂过程中同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换，以及非同源染色减数分裂过程中同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换，以及非同源染色体上非等位基因的自由组合而导致的基因重组。体上非等位基因的自由组合而导致的基因重组。特点：难以突破远缘杂交不亲和的
13、障碍，可产生新的基因型、表现型，但不特点：难以突破远缘杂交不亲和的障碍，可产生新的基因型、表现型，但不能产生新的基因。能产生新的基因。(3)细胞水平的基因重组细胞水平的基因重组如动物细胞融合技术以及植物体细胞杂交技术下的大规模的基因重组。如动物细胞融合技术以及植物体细胞杂交技术下的大规模的基因重组。特点：可克服远缘杂交不亲和的障碍。特点：可克服远缘杂交不亲和的障碍。项目项目基因突变基因突变基因重组基因重组发生时发生时间间有丝分裂间期、减数有丝分裂间期、减数第一次分裂前的间期第一次分裂前的间期减数第一次分裂减数第一次分裂发生原发生原因因在一定外界或内部因在一定外界或内部因素作用下，素作用下，DN
14、A分子分子中发生碱基对的替换、中发生碱基对的替换、增添和缺失，引起基增添和缺失，引起基因结构的改变因结构的改变减数第一次分裂过程中，同源染色减数第一次分裂过程中，同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换，或体的非姐妹染色单体交叉互换，或非同源染色体上非等位基因的自由非同源染色体上非等位基因的自由组合组合适用范适用范围围所有生物都可以发生所有生物都可以发生只适用于真核生物有性生殖细胞核只适用于真核生物有性生殖细胞核遗传遗传2.基因突变与基因重组的区别和联系基因突变与基因重组的区别和联系项目项目基因突变基因突变基因重组基因重组应用应用通过诱变育种培育新品种通过诱变育种培育新品种通过杂交育种使性状重组，可
15、培育优良品种通过杂交育种使性状重组，可培育优良品种种类种类自然突变自然突变人工诱变人工诱变基因自由组合基因自由组合基因交叉互换基因交叉互换基因工程基因工程结果结果产生新基因，控制新性状产生新基因，控制新性状产生新的基因型，不产生新的基因产生新的基因型，不产生新的基因意义意义是生物变异的根本来源，是生物变异的根本来源，生物进化的原始材料生物进化的原始材料生物变异的重要来源，有利于生物进化生物变异的重要来源，有利于生物进化联系联系通过基因突变产生新基因，为基因重组提供自由组合的新基因，基因突变通过基因突变产生新基因，为基因重组提供自由组合的新基因，基因突变是基因重组的基础是基因重组的基础特别提醒特
16、别提醒根据题意来确定如图变异的类型根据题意来确定如图变异的类型1.若为体细胞有丝分裂若为体细胞有丝分裂(如根尖分生区细胞、受精卵等如根尖分生区细胞、受精卵等)，则只能是基因突变，则只能是基因突变造成的；造成的；2.若为减数分裂，则原因是基因突变若为减数分裂，则原因是基因突变(间期间期)或基因重组或基因重组(减数第一次分裂减数第一次分裂)；3.若题目中问造成若题目中问造成B、b不同的根本原因，应考虑可遗传变异中的最根本来不同的根本原因，应考虑可遗传变异中的最根本来源源基因突变；基因突变；4.若题目中有若题目中有分裂分裂时期提示，如减时期提示，如减前期造成的则考虑交前期造成的则考虑交叉互换，间期造
17、成的则考虑基因突变。叉互换，间期造成的则考虑基因突变。5.自然状况下，原核生物不会发生基因重组。自然状况下，原核生物不会发生基因重组。6.交叉互换交叉互换基因重组。如果交叉互换发生在同源染色体之间叫基因重组。如果交叉互换发生在同源染色体之间叫基因重组；如果发生在非同源染色体之间叫易位，属于染色体基因重组；如果发生在非同源染色体之间叫易位，属于染色体结构变异。结构变异。知识拓展知识拓展突变和基因重组图解突变和基因重组图解1.“互换互换”问题：同源染色体上非姐妹染色单体的交叉互换，属于基因重组；问题：同源染色体上非姐妹染色单体的交叉互换，属于基因重组；非同源染色体之间的交叉互换属于染色体结构变异中
18、的易位。非同源染色体之间的交叉互换属于染色体结构变异中的易位。2.“缺失缺失”问题：问题：DNA分子上若干基因的缺失属于染色体变异；而分子上若干基因的缺失属于染色体变异；而DNA分子中分子中若干碱基对的缺失属于基因突变。若干碱基对的缺失属于基因突变。3.“变异水平变异水平”问题：基因突变和基因重组属于分子水平，光学显微镜下观察问题：基因突变和基因重组属于分子水平，光学显微镜下观察不到；染色体变异属于细胞水平的变化，光学显微镜下可观察到。不到；染色体变异属于细胞水平的变化，光学显微镜下可观察到。4.“不同生物的变异类型不同生物的变异类型”问题：病毒和原核生物可遗传变异的来源是基因突问题：病毒和原
19、核生物可遗传变异的来源是基因突变；进行无性生殖的真核生物可遗传变异的来变；进行无性生殖的真核生物可遗传变异的来源是基因突变和染色体变异；进行有性生殖的真核生源是基因突变和染色体变异；进行有性生殖的真核生物可遗传变异的来源是基因突变、基因重组和染色体变异。物可遗传变异的来源是基因突变、基因重组和染色体变异。5.“单倍体是否可育单倍体是否可育”问题：不要认为所有的单倍体都是高度不育。绝大多数生物为二问题：不要认为所有的单倍体都是高度不育。绝大多数生物为二倍体，其单倍体只含一个染色体组，故高度不育。但是若生物体细胞中含有倍体，其单倍体只含一个染色体组，故高度不育。但是若生物体细胞中含有4、8等偶等偶
20、数个染色体组，则其单倍体可产生正常配子，因而可育。数个染色体组，则其单倍体可产生正常配子，因而可育。6.“基因突变是否可引起性状改变基因突变是否可引起性状改变”问题：不一定，由于密码子具有简并性，突变后导问题：不一定，由于密码子具有简并性，突变后导致密码子变但是对应的氨基酸不一定变；突变成的隐性基因在杂合子中不会引起性状致密码子变但是对应的氨基酸不一定变；突变成的隐性基因在杂合子中不会引起性状改变；某些突变虽然改变蛋白质中的氨基酸，但是不一定改变蛋白质的功能；不具有改变；某些突变虽然改变蛋白质中的氨基酸，但是不一定改变蛋白质的功能；不具有遗传效应的遗传效应的DNA片段的突变也不会引起性状改变。
21、片段的突变也不会引起性状改变。缺失缺失重复重复倒位倒位易位易位考点三、染色体变异考点三、染色体变异1、染色体的结构变异、染色体的结构变异2、染色数目的增减、染色数目的增减类型类型个别染色体的增加或减少。个别染色体的增加或减少。以以染色体组染色体组形式成倍增加或减少形式成倍增加或减少染色体组：染色体组：真核细胞内的真核细胞内的一组非同源染色体一组非同源染色体，在形态和功能上各不在形态和功能上各不相同相同，携带着控制生物生长发育的全部遗传信息携带着控制生物生长发育的全部遗传信息。一个染色体组包含了该物种的每对同源染色体中的一条。一个染色体组包含了该物种的每对同源染色体中的一条。3、计算细胞内染色体
22、组数目的方法、计算细胞内染色体组数目的方法等于等于细胞内形态相同的染色体数目。细胞内形态相同的染色体数目。等于等于细胞或生物体的基因型中控制同一性状的基因的细胞或生物体的基因型中控制同一性状的基因的个数。个数。该细胞含有该细胞含有 个染色体组。个染色体组。3基因型为基因型为AAAABbbbRRrr的细胞含有的细胞含有 个染色体组。个染色体组。二倍体：二倍体：多倍体：多倍体：单倍体：单倍体：由由受精卵受精卵发育而成，体细胞中含有发育而成，体细胞中含有2个染色体组的个体。个染色体组的个体。由由受精卵受精卵发育而成，体细胞中含有发育而成，体细胞中含有3个或个或3个以上染色个以上染色体组的个体。体组的
23、个体。体细胞中体细胞中含有本物种配子染色体数含有本物种配子染色体数目的个体。目的个体。4、二倍体，多倍体和单倍体、二倍体，多倍体和单倍体5、单倍体和多倍体的区别、单倍体和多倍体的区别起点不同：起点不同：单倍体是由单倍体是由配子配子发育而来；发育而来；多倍体是由多倍体是由受精卵受精卵发育而来。发育而来。染色体组数目不同：染色体组数目不同：单倍体单倍体可以可以含有一个或多个染色体组；含有一个或多个染色体组；多倍体多倍体一定一定含有三个或三个以上的染色体组。含有三个或三个以上的染色体组。6、多倍体育种、多倍体育种方法：方法：原理：原理：优点：优点：缺点：缺点：实例：实例：用秋水仙素处理萌发的种子或幼
24、苗。用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。茎秆粗壮，叶片，果实和种子都比茎秆粗壮，叶片，果实和种子都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加。含量都有所增加。染色体数目变异染色体数目变异三倍体无子西瓜的培育三倍体无子西瓜的培育发育延迟，结实率低发育延迟，结实率低7、单倍体育种、单倍体育种方法：方法：原理：原理：优点：优点：缺点：缺点：应用：应用：花药离体培养花药离体培养染色体数目变异染色体数目变异植株弱小，而且高度不育，能缩短育种植株弱小，而且高度不育，能缩短育种年限年限方法复杂，成活率低。方法复杂，成活率低。抗病植株的育成抗病植株的育成杂交育种杂交育种诱变育种诱
25、变育种概念概念将两个或多个品种的优良性将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新品经过选择和培育，获得新品种的方法种的方法利用利用_来来处理生物，使生物发生处理生物，使生物发生_，从而获得优良变异，从而获得优良变异类型的育种方法类型的育种方法原理原理_范围范围_的生物的生物 所有生物所有生物考点四、杂交育种和诱变育种考点四、杂交育种和诱变育种物理因素或化学因素物理因素或化学因素 基因突变基因突变基因重组基因重组 基因突变基因突变有性生殖有性生殖方法方法杂交杂交自交自交选优选优自交自交物理射线处理、化学诱变剂处物理射线处理、化学诱变剂处理理特点
26、特点不能产生不能产生_，原有，原有基因性状的重新组合基因性状的重新组合育种进程缓慢育种进程缓慢提高提高_，加快育种进，加快育种进程程产生产生_，新性状，大，新性状，大幅改良性状幅改良性状盲目性大，有利变异盲目性大，有利变异_新基因新基因突变率突变率新基因新基因少少要点探究要点探究1、几种遗传育种的方法比较、几种遗传育种的方法比较原理原理常用方式常用方式优点优点缺点缺点举例举例杂交杂交育种育种基因重基因重组组杂交杂交自交自交选种选种自交自交使不同个体优良使不同个体优良性状集中在一个个性状集中在一个个体上体上操作简便操作简便育种时间长育种时间长局限于亲缘关系较局限于亲缘关系较近的个体近的个体矮秆抗
27、矮秆抗病小麦病小麦诱变诱变育种育种基因突基因突变变辐射、激光、辐射、激光、空间诱变等空间诱变等提高变异频率，加提高变异频率，加速育种进程，大幅速育种进程，大幅度改良性状度改良性状有很大盲目性，有利有很大盲目性，有利变异少，需大量处理变异少，需大量处理实验材料实验材料青霉素青霉素高产菌高产菌株株原理原理常用方式常用方式优点优点缺点缺点举例举例单倍体单倍体育种育种染色染色体变体变异异花药离体培养，花药离体培养，用秋水仙素处理用秋水仙素处理明显缩短明显缩短育种年限；育种年限；子代均为子代均为纯合子纯合子技术复杂，需技术复杂，需与杂交育种配与杂交育种配合合单倍体育单倍体育种获得矮种获得矮秆抗病小秆抗病
28、小麦麦多倍多倍体育种体育种染色染色体变体变异异用秋水仙素处理用秋水仙素处理萌发的种子或幼萌发的种子或幼苗苗器官大，提器官大，提高营养物质高营养物质含量含量只适用于植物，只适用于植物，发育延迟，结发育延迟，结实率低实率低三倍体无三倍体无子西子西瓜瓜基因基因工程工程育种育种基因基因重组重组将一种生物的特将一种生物的特定基因转移到另定基因转移到另一种生物细胞中一种生物细胞中打破物种界打破物种界限，定向改限，定向改造生物的遗造生物的遗传性状传性状技术复杂，生技术复杂，生态安全问题较态安全问题较多多转基因抗转基因抗虫棉虫棉的培育的培育特别提醒特别提醒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，
29、创造变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。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、常规的育种方法在所有育种方法中，最简捷、常规的育种方法杂交育种。杂交育种。3有些植物如小麦、水稻等，杂交实验较难操作，其最简便的方法是有些植物如小麦、水稻等，杂交实验较难操作，其最简便的方法是自交。自交。4若培育植物为营养繁殖，如土豆、地瓜等，则只要出现所需性状即可，若培育植物为营养繁殖，如土豆、地瓜等，则只要出现所需性状即可，不需要培育出纯种。不需要培育出纯种。5根据不同育种需求选择不同
30、的育种方法。根据不同育种需求选择不同的育种方法。(1)将两亲本的两个不同优良性状集中于同一生物体上，可利用杂交育种，将两亲本的两个不同优良性状集中于同一生物体上，可利用杂交育种，亦可利用单倍体育种。亦可利用单倍体育种。(2)要求快速育种，则运用单倍体育种。要求快速育种，则运用单倍体育种。(3)要求大幅度改良某一品种，使之出现前所未有的性状，可利用诱变育要求大幅度改良某一品种，使之出现前所未有的性状，可利用诱变育种和杂交育种相结合的方法。种和杂交育种相结合的方法。(4)要求提高品种产量，提高营养物质含量，可运用多倍体育种。要求提高品种产量，提高营养物质含量，可运用多倍体育种。1.不能区分花药离体
31、培养与单倍体育种的关系。单倍体育种包括花药离不能区分花药离体培养与单倍体育种的关系。单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素处理两个过程。花药离体培养只得到单倍体，只有经体培养和秋水仙素处理两个过程。花药离体培养只得到单倍体，只有经过秋水仙素处理才能得到纯合植株。过秋水仙素处理才能得到纯合植株。2.不明确杂交育种中纯合子的筛选方法。植物杂交育种一般用自交，动不明确杂交育种中纯合子的筛选方法。植物杂交育种一般用自交，动物杂交育种一般用测交。物杂交育种一般用测交。3.不能准确选择育种方法而出现失误，如不能准确选择育种方法而出现失误，如“最简捷最简捷”的方法是杂交育种，的方法是杂交育种，明显缩短育种年限
32、的是单倍体育种。明显缩短育种年限的是单倍体育种。4.原核生物不能进行减数分裂，所以不能运用杂交的方法进行育种，如细原核生物不能进行减数分裂，所以不能运用杂交的方法进行育种，如细菌的育种一般采用的方法是诱变育种。菌的育种一般采用的方法是诱变育种。易易 错错 警警 示示 不能正确判断生物育种的方法和过程不能正确判断生物育种的方法和过程基因工程别名基因工程别名基因拼接技术或基因拼接技术或_技术技术操作环境操作环境 生物体体外生物体体外操作对象操作对象_操作水平操作水平 DNA_水平水平基本过程基本过程 剪切、拼接、导入、表达剪切、拼接、导入、表达结果结果_改造；生物的遗传性状，获得人类需要的改造；生
33、物的遗传性状，获得人类需要的基因产物基因产物考点五、基因工程及其应用考点五、基因工程及其应用1概念的理解概念的理解DNA重组重组 基因基因分子分子定向定向 限制酶限制酶DNA连接酶连接酶运载体运载体受体受体 3步骤：提取目的基因步骤：提取目的基因目的基因与目的基因与_结合结合将目的基将目的基因导入因导入_目的基因的目的基因的_运载体运载体受体细胞受体细胞检测与鉴定检测与鉴定 育种育种药物药物环境环境要点探究要点探究2有关基因工程的相关提醒有关基因工程的相关提醒(1)限制酶在第一步和第二步操作中都用到，且要求是同一种酶，目的是产生限制酶在第一步和第二步操作中都用到，且要求是同一种酶，目的是产生相
34、同的黏性末端；第二步中两种工具酶都用到。相同的黏性末端；第二步中两种工具酶都用到。(2)质粒是最常用的运载体，不要把质粒和运载体等同，除此之外，噬菌体和质粒是最常用的运载体，不要把质粒和运载体等同，除此之外，噬菌体和动植物病毒也可作为运载体。运载体的化学本质为动植物病毒也可作为运载体。运载体的化学本质为DNA，其基本单位为脱氧，其基本单位为脱氧核苷酸。核苷酸。(3)目的基因表达的标志：通过翻译合成相应的蛋白质。目的基因表达的标志：通过翻译合成相应的蛋白质。(4)通过基因工程培育的抗虫棉，只能抗虫，不能抗病毒、细菌。通过基因工程培育的抗虫棉，只能抗虫，不能抗病毒、细菌。1.容易混淆的容易混淆的D
35、NA连接酶和连接酶和DNA聚合酶聚合酶(1)DNA连接酶：在两个连接酶：在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键。片段之间形成磷酸二酯键。(2)DNA聚合酶：可将单个的脱氧核苷酸加到已有的脱氧核苷酸序列上，聚合酶：可将单个的脱氧核苷酸加到已有的脱氧核苷酸序列上，形成磷酸二酯键。形成磷酸二酯键。(3)相同点：这两种酶都是蛋白质，可以形成两个脱氧核苷酸之间的磷相同点：这两种酶都是蛋白质，可以形成两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。酸二酯键。2.限制性核酸内切酶和限制性核酸内切酶和DNA连接酶的作用部位都是脱氧核苷酸之间形连接酶的作用部位都是脱氧核苷酸之间形成的磷酸二酯键成的磷酸二酯键(不是氢键不是氢键)，只
36、是一个切开，一个连接。，只是一个切开，一个连接。3.要想从要想从DNA上切下某个基因，应切上切下某个基因，应切2个切口，产生个切口，产生4个黏性末端。个黏性末端。易易 错错 警警 示示4.原核生物基因原核生物基因(如抗虫基因来自苏云金芽孢杆菌如抗虫基因来自苏云金芽孢杆菌)可为真核生物可为真核生物(如棉花如棉花)提供目提供目的基因。的基因。5.微生物常被用做受体细胞的原因是其具有繁殖快、代谢快、目的基因产物多的微生物常被用做受体细胞的原因是其具有繁殖快、代谢快、目的基因产物多的特点。特点。6.动物受体细胞一般选用受精卵，植物受体细胞可以是体细胞，但需与植物组动物受体细胞一般选用受精卵，植物受体细
37、胞可以是体细胞，但需与植物组织培养技术相结合。织培养技术相结合。7.对基因操作是否成功不但要在分子水平上鉴定还要在个体水平上鉴定。对基因操作是否成功不但要在分子水平上鉴定还要在个体水平上鉴定。8.目的基因指要表达的基因，标记基因指运载体上且用于鉴定筛选的基因。目的基因指要表达的基因，标记基因指运载体上且用于鉴定筛选的基因。技法提炼技法提炼DNA连接酶、连接酶、DNA聚合酶等的比较：聚合酶等的比较：名称名称作用作用参与生理过程及应用参与生理过程及应用DNA连接酶连接酶连接两个连接两个DNA片段片段基因工程基因工程限制性核酸内限制性核酸内切酶切酶切割某种特定的脱氧核苷切割某种特定的脱氧核苷酸序列酸
38、序列DNA聚合酶聚合酶在脱氧核苷酸链上添加单在脱氧核苷酸链上添加单个脱氧核苷酸个脱氧核苷酸DNA复制复制RNA聚合酶聚合酶在核糖核苷酸链上添加单个核在核糖核苷酸链上添加单个核糖核苷酸糖核苷酸转录转录解旋酶解旋酶使碱基间氢键断裂形成脱氧核使碱基间氢键断裂形成脱氧核苷酸单链苷酸单链DNA复制复制逆转录酶逆转录酶以以RNA为模板合成为模板合成DNA逆转录，基因工逆转录，基因工程程人教版人教版 生物生物（高中）（高中）专题五 酶和ATP生物二轮复习课件一、降低化学反应活化能的酶一、降低化学反应活化能的酶返回考点1：酶与一般催化剂的比较考点2：酶的本质及实验验证考点3：酶降低化学反应活化能的图解考点4：
39、与酶有关的曲线解读考点5：“影响酶活性的条件”的探究分析新陈代谢概念新陈代谢概念 生物体内全部有序的化学变化的总称。即生物体与外界环境之间物质和能量的交换，以及生物体内物质和能量转变的过程。同化作用（合成代谢）异化作用（分解代谢）物质代谢能量代谢合成自身物质贮存能量分解自身物质，排出代谢终产物释放能量 知识网络1、细胞代谢的概念：2、酶的发现：3、酶的概念及本质：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物。绝大多数是蛋白质，少数是RNA。5、酶的特性：专一性、高效性、作用条件较温和。一、降低化学反应活化能的酶一、降低化学反应活化能的酶细胞内每时每刻进行着许多化学反应的统称。4、酶的作用：降低化学反应
40、活化能，是生物催化剂。同无机催化剂相比，催化效率更高。底物浓度：酶浓度：pH ：温度：同无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。6、活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量成为活化能。强酸、强碱可使酶变性失活。高温使酶变性失活，低温降低酶的活性、利于酶保存。7、影响酶促反应的因素考点考点1 1：酶与一般催化剂的比较：酶与一般催化剂的比较1、共性1）改变化学反应速率，本身不被消耗；2）只能催化热力学允许进行的反应；3）加快化学反应速率，缩短达到化学平衡的时间，并不改变化学反应的平衡点；4）降低活化能，使反应速率加快。2、酶的特性1）高效性：酶的催化效率大
41、约为无机催化剂的107-1013倍。如过氧化氢酶与Fe3+相比，过氧化氢酶的催化效率要高得多。2）专一性：每一种酶只催化一种或一类化学反应。如过氧化氢酶只能催化过氧化氢分解，而对蛋白质等物质的水解无效，而Fe3+则可以作为多种化学反应的催化剂。3）作用条件温和（易失活性）：酶的催化作用需要温和的条件，如适宜的温度、PH值等，且易受活化剂或抑制剂的影响。相比而言，无机催化剂不易受影响，如同样加热到1000C，过氧化氢酶失去活性，而Fe3+仍可起催化作用。3、酶的催化特性的实验验证、酶的催化特性的实验验证特特 性性 原原 理理 对照实验对照实验实验结果实验结果 H202酶H202H20+02 Fe
42、3+H202H20+02燃烧检验,酶作用强,铁离子作用弱淀粉酶淀粉麦芽糖淀粉酶蔗糖无砖红色沉淀,无酶的活性与温度和PH有关低高温下酶的催化情况,过酸过碱酶的催化情况酶的催化作用需要适宜的温度和PH高效性专一性作用条件较温和1、酶的化学本质探究。巴斯德之前巴斯德之前发酵是纯化学反应，与生命活动无关发酵是纯化学反应，与生命活动无关酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起作用，酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起作用，就像在活酵母细胞中一样。就像在活酵母细胞中一样。酶是蛋白质酶是蛋白质巴斯德巴斯德李比希李比希毕希纳毕希纳萨姆纳萨姆纳考点考点2 2：酶的本质及实验验证：酶的本质及实验验
43、证2、酶的本质及生理功能化学本质化学本质绝大多数是蛋白质绝大多数是蛋白质少数是少数是RNA合成原料合成原料氨基酸氨基酸核糖核苷酸核糖核苷酸合成场所合成场所核糖体核糖体细胞核（真核生物）细胞核（真核生物）来源来源生理功能生理功能作用原理作用原理一般来说，活细胞都能产生酶具有生物催化作用降低化学反应的活化能3、酶化学本质的实验验1）证明某种酶是蛋白质实验组：待测酶液+双缩脲试剂是否出现紫色反应。对照组：已知蛋白液+双缩脲试剂出现紫色反应。2）证明某种酶是RNA实验组：待测酶液+吡罗红染液是否出现红色反应。对照组：已知RNA溶液+吡罗红染液出现红色反应。也可用蛋白酶或RNA酶来处理，看是否会被水解来
44、进行判断。1 1、活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。考点考点3 3：酶降低化学反应活化能的图解：酶降低化学反应活化能的图解常态常态加酶前的活化能加酶后的加酶后的“活化态活化态”加酶前的加酶前的“活化态活化态”加酶前的活化能终态终态2 2、催化机理、催化机理 降低化学反降低化学反应的活化能。应的活化能。在催化反应在催化反应中，只需较少的中，只需较少的能量就可以使反能量就可以使反应物进入应物进入“活化活化态态”。考点考点4 4：与酶有关的曲线解读：与酶有关的曲线解读平衡点时间1、表示酶高效性1 1）加快反
45、应速度，酶的催化效率高。）加快反应速度，酶的催化效率高。2 2）只能缩短达到平衡所需的时间，并不改变化学）只能缩短达到平衡所需的时间，并不改变化学反应的平衡点。反应的平衡点。3 3）酶只能催化已存在的化学反应。）酶只能催化已存在的化学反应。2、表示酶专一性 在反应物在反应物A A中加入酶中加入酶A A反应速率明显加快，反应速率明显加快，而加入酶而加入酶B B和未加酶反应速率相同。和未加酶反应速率相同。3、影响酶活性的因素1 1）酶有最适宜的温度和）酶有最适宜的温度和PHPH。2 2）过酸、过碱和高温都会使酶变性失活，）过酸、过碱和高温都会使酶变性失活，低温低温只抑制酶的活性只抑制酶的活性，而不
46、破坏酶分子结构，适宜，而不破坏酶分子结构，适宜温度下其活性可恢复。温度下其活性可恢复。3 3）反应溶液）反应溶液PHPH的变化不影响酶作用的最适温的变化不影响酶作用的最适温度。度。反应物剩余量4、底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响1）在酶量一定、其他条件适宜的条件下，酶促反应速率随底物浓度的增加而加快，但当底达到一定浓度后，受酶数量和酶活性的限制，反应速率不再增加。2）在底物充足、其他条件适宜的条件下，酶促反应速率与酶浓度成正比。1、探究温度对淀粉酶活性的影响、探究温度对淀粉酶活性的影响1号试管二二结论实验现象四四三三一一实验步骤淀粉溶液2号试管3号试管加入淀粉酶溶液1ml，振荡，约5min。试
47、管各加入2mL淀粉溶液蓝色（无砖红色沉淀）0冰水中约4min100水浴，约4min60水浴，约4min各加入1滴碘液(或斐林试剂)振荡无明显现象（有砖红色沉淀）只有在一定温度下酶的催化效率最好只有在一定温度下酶的催化效率最好蓝色（无砖红色沉淀）考点考点5 5：“影响酶活性的条件影响酶活性的条件”的探究分析的探究分析2 2、探究、探究pHpH对过氧化氢酶活性的影响对过氧化氢酶活性的影响1号试管二二结论实验现象四四三三一一实验步骤过氧化氢溶液3号试管试管各加入1mL过氧化氢酶溶液无明显变化pH7pH=12pH2各加各加2ml2ml过氧化氢溶液，过氧化氢溶液，60600 0C C水浴，水浴，2 23
48、min3min后将点燃的卫生香分后将点燃的卫生香分别放入试管中。别放入试管中。只有在适合的只有在适合的pHpH下酶的催化效率最好下酶的催化效率最好复燃无明显变化2号试管加入加入2 2滴盐酸滴盐酸加入加入2 2滴蒸馏水滴蒸馏水加入加入2 2滴滴NaOHNaOH 3 3、控制变量、控制变量名称名称 内容及举例内容及举例 作作 用用 自自变变量量 实验过程中可以变化的因素称为变量。实验过程中可以变化的因素称为变量。其中其中人为改变人为改变的变量称为自变量的变量称为自变量。上述实验中的氯化铁溶液和肝脏。上述实验中的氯化铁溶液和肝脏研磨液，都属自变量。研磨液，都属自变量。针对实验目的确立的可行性针对实验
49、目的确立的可行性措施，通过自变量直接达到措施，通过自变量直接达到预期效果。预期效果。因因变变量量随着自变量的变化而变化的变量称为因变量。随着自变量的变化而变化的变量称为因变量。上述实上述实验中酶活性（以过氧化氢分解速率来表示）就是因变验中酶活性（以过氧化氢分解速率来表示）就是因变量。量。是实际发生的实验现象，能是实际发生的实验现象，能直观呈现出实验结果。直观呈现出实验结果。无关无关变量变量 除自变量外，实验过程中可能还会存在一些可变因素，除自变量外，实验过程中可能还会存在一些可变因素，对实验结果造成影响，这些变量称为无关变量。对实验结果造成影响，这些变量称为无关变量。对预期结果产生干扰即产生对
50、预期结果产生干扰即产生误差，并有对误差产生校正误差，并有对误差产生校正的效果。的效果。4 4、对照实验、对照实验名称名称 内容及举例内容及举例 作作 用用 对对照照实实验验 除一个因素外，其余因素都保持不变的实除一个因素外，其余因素都保持不变的实验叫做对照实验。上述实验中只有催化剂是改验叫做对照实验。上述实验中只有催化剂是改变的，其余因素（如反应物的性质和浓度）都变的，其余因素（如反应物的性质和浓度）都没有改变。没有改变。在实验室条件下，把自然发在实验室条件下，把自然发生的变化，科学直观地和理想生的变化，科学直观地和理想化地进行再现。化地进行再现。对照组对照组和和实验组实验组 对照实验一般要设