高中生物第5章遗传信息的改变第21课时基因重组教学案北师大版必修2 16页

真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 1 第 21 课时 基因重组 [目标导读] 1.结合实例，阐明细菌和高等生物的基因重组的方式和意义。2.阅读教材图文， 概述基因工程的概念、操作步骤及其应用。 [重难点击] 高等生物基因重组的方式。 一 细菌的基因重组与高等生物的基因重组 通过有性生殖实现基因重组是生物实现变异的重要形式。阅读教材，结合材料，完成下面的 思考。 1．细菌的基因重组 有些细菌常常以简单的有性生殖方式——接合生殖繁衍后代。通过接合生殖，一个细菌的遗 传物质可以进入到另一个细菌中，使细菌内的遗传物质有了新的组合。当这些细菌再通过分 裂形成子细胞时，重新组合成的遗传物质就传递到了子细胞中。 由此可见，细菌通过接合生殖实现了基因重组，产生了与亲代存在着一定遗传差异的新细菌。 2．高等生物的基因重组 (1)孟德尔利用纯种的黄色圆粒豌豆(YYRR)和纯种的绿色皱粒豌豆(yyrr)杂交，F1的基因型是 YyRr，F2中除了具有与亲代相同的基因型 YYRR 和 yyrr 外，还产生了 YYRr、YyRR、YyRr、YYrr、 Yyrr、yyRR 和 yyRr 几种新的基因类型，而且出现了黄色皱粒和绿色圆粒的重组类型。 分析原因：生物个体在减数分裂形成配子时，非同源染色体上的非等位基因间的自由组合， 使控制不同性状的基因进行了重新组合，出现了亲代所没有的基因型。新的基因重组类型又 导致了不同相对性状的重组，使后代出现了不同于亲本的表现型。 (2)如果一个杂合体在 n 对基因上有差别，而且这些基因都是独立遗传的(这些等位基因分别 位于 n 对同源染色体上)，那么将产生 2 n 种配子，若让其自交，子代将至少产生 3 n 种不同的 基因型。这说明父本与母本的杂合性越高，二者的遗传物质基础差异越大，基因重组产生变 异的可能性就越大。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 2 (3)如图为减数分裂过程中的染色体交叉互换过程 据图可知：在减数分裂形成四分体时，位于同源染色体上的等位基因有时会随着非姐妹染色 单体的交叉互换而发生交换，导致染色单体上的基因重新组合，这是另一种类型的基因重组。 3．基因重组的意义 通过有性生殖过程实现的基因重组，为生物变异提供了极其丰富的来源。这是形成生物多样 性的重要原因之一，对于生物进化具有十分重要的意义。 4．基因重组在生产中的应用——杂交育种 (1)杂交育种的概念：将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， 获得新品种的方法。 (2)杂交育种的原理：基因重组。即控制不同优良性状的基因通过减数分裂和受精作用重新组 合在一起，产生新的基因型，从而使人们所需要的位于不同个体上的优良性状集中到一个个 体上。 (3)杂交育种的基本步骤 ①具有优良性状的两个亲本杂交。 ②子一代只表现出显性性状，让子一代自交。 ③从子二代中选出具有符合要求的性状的个体进行多次自交纯化获得新品种。 如果生物是靠有性生殖繁殖后代的，例如小麦、大豆等，则必须选育出具有优良性状的纯合 体，以免后代发生性状分离；但如果生物不是靠有性生殖繁殖后代，而是靠无性生殖繁殖后 代，例如马铃薯、甘薯、果树等，那么只要得到具有该优良性状的个体就可以了，没有必要 进行基因的纯化。如果要利用作物的杂种优势，则需要年年杂交、年年制种。 (4)杂交育种的优缺点 ①优点：“集优”，即可使位于不同个体上的两个或多个优良性状集中到一个个体上。 ②缺点：杂交后代会出现性状分离，育种进程缓慢，筛选过程复杂。 (5)应用 ①在农业生产中，是改良作物品质、提高农作物单位面积产量的常规方法。 ②在畜牧业中，可用于家畜、家禽的优良品种的选育。 小贴士 (1)基因重组只是基因的重新组合，只产生新的基因型，不产生新的基因。 (2)基因重组不会产生新性状，只会出现原有性状的重新组合。 归纳提炼 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 3 基因重组两种类型的细胞学基础 (1)自由组合型 (2)交叉互换型 活学活用 1．下列关于基因重组的说法，不正确的是( ) A．生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合属于基因重组 B．减数分裂四分体时期，由于同源染色体的姐妹染色单体之间的片段交换，可导致基因重组 C．减数分裂过程中，非同源染色体上的非等位基因自由组合可导致基因重组 D．一般情况下，花药内可发生基因重组，而根尖则不能 问题导析 (1)高等生物个体在减数第一次分裂后期，非同源染色体上的非等位基因间自由组 合，可以发生基因重组。 (2)高等生物个体在减数第一次分裂前期，同源染色体的非姐妹染色单体间发生交叉互换，可 以发生基因重组。 答案 B 解析 控制不同性状的基因重新组合为基因重组，它包括自由组合型和交叉互换型，A 项正 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 4 确；减数分裂四分体时期，同源染色体的非姐妹染色单体之间交叉互换可导致基因重组，姐 妹染色单体上含有相同基因不会导致基因重组，B 项错误；非同源染色体上的非等位基因自 由组合可导致基因重组，C 项正确；减数分裂过程中存在基因重组，而根尖细胞只能进行有 丝分裂，所以不会发生基因重组，D项正确。 二 基因的人工重组——基因工程 1．基因工程的诞生 基因工程的出现使人类有可能按照自己的意愿直接定向地改变生物性状，培育出新品种。结 合教材 P81～82内容，完善下图，试总结基因工程的有关知识。 (1)基因工程的概念：将外源基因通过体外重组后导入受体细胞内，使这个基因能在受体细胞 内复制、转录和翻译(表达)，这样的操作就是重组 DNA 技术，也叫做基因工程。 (2)由图示可知，进行基因工程的操作工具有内切酶、连接酶和运载体(常见为质粒)。 (3)由上述生产过程试总结基因工程的一般操作过程 提取目的基因——目的基因：人们所需要的特定基因 目的基因与运载体结合 用同一种内切酶切割目的基因和质粒 加入连接酶 质粒和目的基因结合成重组 DNA 分子 将目的基因导入受体细胞：主要是借鉴细菌或病毒侵染细胞的方法 目的基因的表达：受体细胞表现出特定的性状，如细菌生产出人胰岛素 (4)目的基因能够在受体细胞中表达的基础是什么？ 答案 所有生物共用一套遗传密码。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 5 2．结合教材归纳基因工程的应用 (1)在医药卫生领域可用于生产基因工程药品、基因诊断和基因治疗。 (2)在农牧业生产上主要是培育高产、优质或具有特殊用途的动植物新品种。 (3)基因工程的方法还可用于环境保护等方面。 3．基因工程的安全性 (1)反对者认为，基因工程的产物是非“天然”的，因此它具有更大的不可预测的危险。如果 应用不当，一旦产生不良后果，其危害会不断扩展和传递。 (2)支持者认为，基因工程所用的这些基因如番茄、南瓜、鱼等生物的基因并不是这些生物所 特有的，它们在大量的植物和动物体内都可以找到，所以说基因工程并不是像有些人认为的 那么可怕。 小贴士 基因工程中的工具与工具酶 (1)区别：工具酶属于工具，但工具并不仅指工具酶。 (2)两种工具酶的作用示意图 ①内切酶切割 DNA 分子示意图 ②连接酶的连接作用示意图 (3)内切酶和连接酶作用的结果分别是切割和连接磷酸二酯键。内切酶具有专一性，即能识别 特定的核苷酸序列，并在特定位点进行切割；连接酶能连接磷酸二酯键，而不特异性地识别 核苷酸序列。 归纳提炼 基因工程操作步骤的几个问题 (1)基因工程的四个操作步骤中只有第三步将目的基因导入受体细胞不涉及碱基互补配对。 (2)目的基因必须与运载体结合后才能导入受体细胞，才能稳定的保存，并进行复制和表达， 目的基因不能单独进入受体细胞。 (3)受体细胞常用微生物的原因是微生物繁殖快、代谢快、目的基因产物多。 (4)培育转基因动物，受体细胞一般选用受精卵。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 6 (5)培育转基因植物，受体细胞可选用受精卵或体细胞。 活学活用 2．利用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中，下列操作错误的是( ) A．用内切酶切割烟草病毒的核酸 B．用连接酶连接经切割的抗除草剂基因和运载体 C．将重组 DNA 分子导入烟草原生质体 D．用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞 答案 A 解析 构建重组 DNA 分子时，需用同种内切酶切割目的基因和运载体，再用连接酶连接形成 重组 DNA 分子，而烟草花叶病毒的遗传物质是 RNA，所以 A 项错误。重组 DNA 分子形成后要 导入受体细胞(若是植物细胞，则可导入其原生质体)，若导入的受体细胞是体细胞，经组织 培养可获得转基因植物。目的基因为抗除草剂基因，所以未成功导入目的基因的细胞不具有 抗除草剂的能力，可用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞。 3．转基因食品已大量进入我们的日常生活，如图为“转基因大豆油”的部分图示。下列关于 转基因大豆的叙述不正确的是( ) A．培育过程中可能用到抗病、抗虫等抗性基因 B．目的基因的受体细胞可以是大豆受精卵，也可以是体细胞 C．转基因大豆的种植过程中减少了农药等的使用量，生产成本更低 D．固氮菌的固氮基因也是必需的目的基因之一 答案 D 解析 与豆科植物共生的根瘤菌中有固氮基因，因此固氮基因不是目的基因。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 7 当堂检测 1．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．同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换可引起基因重组 C．纯合体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间遗传物质的基因重组有关 答案 C 解析 纯合体自交的后代不会发生性状分离。 2．下列情况引起的变异属于基因重组的是( ) ①非同源染色体上非等位基因的自由组合 ②基因型为 DD 的豌豆，种植在土壤贫瘠的地方而出现矮茎性状，下一代种植在水肥充足的地 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 8 方，全表现为高茎 ③同源染色体上的非姐妹染色单体之间发生局部交换 ④DNA 分子中发生碱基对的替换、增添和缺失 A．①② B．③④ C．①③ D．②④ 答案 C 解析 基因重组有两种情况：一是在减数分裂Ⅰ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，二是减数分裂Ⅰ后期非同源染色体上的非等位基因的自由组合。 3．科学家们经过多年的努力创立了一种新兴生物技术——基因工程，实施该工程的最终目的 是( ) A．定向提取生物体的 DNA 分子 B．定向地对 DNA 分子进行人工“剪切” C．在生物体外对 DNA 分子进行改造 D．定向地改造生物的遗传性状 答案 D 解析 基因工程就是通过对生物体的基因进行修饰改造，使之按照人们的意愿表现出人们所 需要的性状，产生人类所需要的基因产物，可见基因工程的目的是要定向改造生物的遗传性 状。 4．下列有关基因重组的叙述中，正确的是( ) A．基因型为 Aa 的个体自交，因基因重组而导致子代性状分离 B．基因 A 因替换、增添或缺失部分碱基而形成它的等位基因 a 属于基因重组 C．同源染色体上非姐妹染色单体之间的互换可能导致基因重组 D．造成同卵双生姐妹间性状上差异的主要原因是基因重组 答案 C 解析 Aa 个体自交，后代的性状分离是由于等位基因的分离和配子之间随机结合而形成的； 基因 A 中碱基对的替换、增添或缺失属于基因突变；同源染色体上非姐妹染色单体之间的互 换属于基因重组；同卵双生是由同一受精卵发育而来的，所以细胞核中的遗传物质是一样的， 其性状差异主要是由于外界环境引起的。 5．酵母菌的维生素、蛋白质含量高，可生产食品和药品等。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 操作过程如下： 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 9 (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，所用的运载体是________。 (3)要使运载体与 LTP1 基因连接，首先应使用__________________进行切割。 (4)切割完成后，利用________________将运载体与 LTP1 基因连接。 答案 (1)基因重组 (2)质粒 (3)内切酶 (4)连接酶 解析 (1)由于基因工程利用定向技术克服远缘杂交不亲和的障碍，使原本不能在一起的基因 组合到一起，使生物具有特定性状，故其原理应为基因重组。(2)运载体取自大肠杆菌的质粒 (见图)。(3)(4)基因工程中的剪刀为内切酶，两个序列相同、能互补配对的黏性末端可用连 接酶“缝合”。 课时作业 基础过关 知识点一 细菌的基因重组和高等生物的基因重组 1．下列有关细菌产生的变异的说法中，正确的是( ) A．所有细菌都只能发生基因突变一种变异 B．细菌进行的二分裂是有丝分裂，因此这种繁殖方式是无性繁殖 C．细菌的突变频率是很高的，比真核生物更容易发生突变 D．青霉素使用不到 10 年，人们就发现了某些细菌具有较强的抗药性，并且这种抗药性具有 “传染性”，细菌的这种“传染性”是通过细菌之间的基因重组实现的 答案 D 解析 除了发生基因突变外，有些细菌还可以通过接合生殖发生基因重组这种变异，A项错； 有丝分裂是真核生物细胞中的一种分裂方式，细菌通过二分裂进行繁殖是无性繁殖，其二分 裂方式不是有丝分裂，B项错；基因突变具有低频性，C项错；细菌的“传染性”是通过接合 生殖发生了基因重组造成的。 2．子代不同于亲代的性状，主要来自基因重组，下列图解中哪些过程可以发生基因重组( ) 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 10 A．①②③④⑤ B．①②③④⑤⑥ C．④⑤ D．③⑥ 答案 C 解析 基因重组是指在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合，故 ④⑤过程中的 A、a和 B、b 之间可以发生基因重组。①②过程只能发生等位基因的分离。③⑥ 过程属于配子间的随机组合。 3．下列关于基因重组的说法中，不正确的是( ) A．基因重组是形成生物多样性的重要原因之一 B．基因重组能够产生多种表现型 C．基因重组可以发生在酵母菌进行出芽生殖时 D．一对同源染色体的非姐妹染色单体上的基因可以发生重组 答案 C 解析 基因重组可导致出现新的基因型，进而出现新性状，它发生在有性生殖过程中，而出 芽生殖为无性生殖。同源染色体的非姐妹染色单体上的基因可发生交叉互换，属于基因重组。 4．杂交玉米的种植面积越来越广，农民需要购买玉米杂交种。不能自留种子来年再种的原因 是( ) A．自留种子发芽率低 B．杂交种都具有杂种优势 C．自留种子容易患病虫害 D．杂交种的有性繁殖后代会发生性状分离 答案 D 解析 杂交种具有杂种优势，但杂交种的有性繁殖后代会发生性状分离而不再具有杂种优势。 知识点二 基因的人工重组——基因工程 5．基因工程是在 DNA 分子水平上进行设计施工的。在基因工程操作的基本步骤中，不进行碱 基互补配对的是( ) A．人工合成目的基因 B．目的基因与运载体结合 C．将目的基因导入受体细胞 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 11 D．目的基因的检测与鉴定 答案 C 解析 人工合成目的基因是将单个的核苷酸在相关的模板、酶、ATP 的作用下，按照碱基互 补配对原则合成双链 DNA，目的基因与运载体结合的过程就是将黏性末端的碱基互补配对结 合。目的基因的检测和鉴定过程中，当然也要遵循碱基互补配对原则。将目的基因导入受体 细胞主要是借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径，与碱基互补配对原则没有关系。 6．在基因工程中，科学家常采用细菌、酵母菌等微生物作为受体细胞，主要原因是( ) A．结构简单，操作方便 B．繁殖速度快 C．遗传物质含量少 D．性状稳定，变异少 答案 B 解析 基因工程的操作步骤之一是将目的基因导入受体细胞，以获得该目的基因的产物，因 此在选择受体细胞时，考虑的一个重要条件是受体细胞的繁殖速度要快，以便得到大量的含 目的基因的细胞及产生更多的基因产物。 7．采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的做法正确的是( ) ①将毒素蛋白注射到棉受精卵中 ②将编码毒素蛋白的 DNA 序列注射到棉受精卵中 ③将编码毒素蛋白的 DNA 序列与质粒重组，导入细菌，用该细菌感染棉的体细胞，再进行组 织培养 ④将编码毒素蛋白的 DNA 序列与细菌质粒重组，注射到棉的子房并进入受精卵 A．①② B．②③ C．③④ D．①④ 答案 C 解析 基因工程中，在导入目的基因前，要将目的基因与运载体结合即与细菌质粒重组，然 后才将目的基因导入受体细胞即棉的体细胞或受精卵中，目的基因导入受体细胞后，可随受 体细胞的繁殖而复制。将毒素蛋白直接注射到棉受精卵中，没有获得目的基因，子代细胞不 会有抗虫性状。将编码毒素蛋白的 DNA 序列，直接注射到棉受精卵中而没有将目的基因与运 载体结合，这样的目的基因是不会被保留下来的，很容易被酶水解掉。 能力提升 8．某农业研究所将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因(Bt)导入棉花细胞，筛选出 Bt 基因成功整合 到染色体上的抗虫植株，假定 Bt 基因都能正常表达。某些抗虫植株体细胞含两个 Bt 基因， 这两个基因在染色体上的整合情况有下图所示的三种类型，黑点表示 Bt 基因的整合位点。让 这些含两个 Bt 基因抗虫的植株自交，正常情况下后代不可能出现含四个抗虫基因的个体是 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 12 ( ) A．甲 B．乙 C．丙 D．甲、乙、丙 答案 A 解析 甲的两个 Bt 基因位于一对同源染色体上，减数分裂时，同源染色体分离，每一个生殖 细胞中只有一个 Bt 基因，所以后代不可能出现含四个抗虫基因的个体。乙、丙均可能产生含 两个 Bt 基因的生殖细胞，所以有可能出现含四个抗虫基因的个体。 9．图中 a、b、c、d 表示人的生殖周期中不同的生理过程。下列说法正确的是( ) A．c、d不能发生基因突变 B．基因重组主要是通过 c 和 d 来实现的 C．b和 a的主要差异之一是同源染色体的联会 D．d和 b的主要差异之一是姐妹染色单体的分离 答案 C 解析 过程 a表示有丝分裂，过程 b 表示减数分裂，过程 c表示受精作用，过程 d 表示个体 发育过程(细胞分裂和分化)。基因突变可发生在个体发育的任何时期，但主要集中在有丝分 裂间期和减数第一次分裂前的间期。基因重组发生在减数分裂过程中；减数分裂和有丝分裂 的主要差异有同源染色体的联会、同源染色体的分离、同源染色体非姐妹染色单体的交叉互 换等；在减数分裂和有丝分裂过程中均有姐妹染色单体的分离。 10．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 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 13 答案 D 解析 由甲过程中产生了含 a 的精子，可以判断发生在减数分裂Ⅰ前的间期，DNA 分子复制 时发生了基因突变；由乙过程产生了四种配子，可以判断在减数分裂Ⅰ时发生了非同源染色 体的自由组合，导致基因重组。 11．下列有关基因工程技术的叙述，正确的是( ) A．重组 DNA 技术所用的工具酶是内切酶、连接酶和运载体 B．所有的内切酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列 C．选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖快 D．只要目的基因进入受体细胞就能成功实现表达 答案 C 解析 重组 DNA 技术所用的工具有三种，但其中工具酶是内切酶和连接酶，运载体不是工具 酶；内切酶具有专一性，每种内切酶只能识别特定的核苷酸序列；目的基因进入受体细胞不 一定就能成功实现表达，需要通过检测来确定。 12．由于乙肝病毒不能用动物细胞来培养，因此无法用细胞培养的方法生产疫苗，但可用基 因工程的方法进行生产，现已知病毒的核心蛋白和表面抗原蛋白的氨基酸序列，生产示意图 如下，下列相关说法不正确的是( ) 乙肝病毒――→ ① 分离 有关基因――→ ② 导入 细菌――→ ③ 发酵 大量生产疫苗 A．生产乙肝疫苗的过程也达到了定向改造细菌的目的 B．在①②过程中需要内切酶和连接酶 C．用于生产疫苗的目的基因为编码核心蛋白的基因和表面抗原蛋白基因 D．这种转基因的细菌一定是安全的，不用担心其扩散到自然界 答案 D 解析 上述过程应用了基因工程技术，能定向改造生物性状，在操作时要应用内切酶来获得 目的基因，并用连接酶使之与运载体结合，该过程的目的基因为表面抗原蛋白基因和编码核 心蛋白的基因，转基因生物的安全性还存在争议，无法判断其安全性，应避免其扩散进入自 然界。 13．小鼠的皮毛颜色由常染色体上的两对基因控制，其中 A/a 控制灰色物质合成，B/b 控制 黑色物质合成。两对基因控制有色物质合成的关系如下图： 白色前体物质 ――→ 基因Ⅰ 有色物质 1 ――→ 基因Ⅱ 有色物质 2 (1)选取三只不同颜色的纯合小鼠(甲—灰鼠，乙—白鼠，丙—黑鼠)进行杂交，结果如下： 亲本组合 F1 F2 实验一 甲×乙 全为灰鼠 9灰鼠∶3 黑鼠∶4白鼠 实验二 乙×丙 全为黑鼠 3黑鼠∶1 白鼠 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 14 ①两对基因(A/a 和 B/b)位于________对染色体上，小鼠乙的基因型为__________。 ②实验一的 F2代中，白鼠共有________种基因型，灰鼠中杂合体占的比例为________。 ③图中有色物质 1代表________色物质，实验二的F2代中黑鼠的基因型为________________。 (2)在纯合灰鼠群体的后代中偶然发现一只黄色雄鼠(丁)，让丁与纯合黑鼠杂交，结果如下： 亲本组合 F1 F2 实验三 丁×纯 合黑鼠 1黄鼠∶ 1灰鼠 F1黄鼠随机交配： 3黄鼠∶1 黑鼠 F1灰鼠随机交配： 3灰鼠∶1 黑鼠 ①据此推测：小鼠丁的黄色性状是由________突变产生的，该突变属于________性突变。 ②为验证上述推测，可用实验三 F1 代的黄鼠与灰鼠杂交。若后代的表现型及比例为 ____________________，则上述推测正确。 ③用三种不同颜色的荧光，分别标记小鼠丁精原细胞的基因 A、B及突变产生的新基因，观察 其分裂过程，发现某个次级精母细胞有 3 种不同颜色的 4 个荧光点，其原因是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)①2 aabb ②3 8/9 ③黑 aaBB 和 aaBb (2)①A 显 ②黄鼠∶灰鼠∶黑鼠＝2∶1∶1 ③基因 A 与新基因所在同源染色体的非姐妹 染色单体之间发生了交叉互换 解析 分析题干可以得出以下结论：Ⅰ.灰色物质的合成肯定有 A基因的表达；Ⅱ.黑色物质 的合成肯定有 B 基因的表达；Ⅲ.aabb 表现为白色，A 和 B 基因的相互作用无法得出。 (1)根据实验一 F2的表现型比例 9(灰)∶3(黑)∶4(白)，可推出：Ⅰ.F1灰鼠基因型为 AaBb； Ⅱ.A_B_表现为灰色，由题干得知黑色个体中一定有 B 基因，故黑色个体的基因型为 aaB_， 而基因型为 A_bb 和 aabb 的个体表现为白色；Ⅲ.两对等位基因的遗传符合基因的自由组合规 律，故两对基因位于两对同源染色体上。 ①依据上述结论，可知两对基因位于 2 对染色体上。根据实验一的 F1基因型和甲、乙都为纯 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 15 合体，可推知甲的基因型为 AABB，乙的基因型为 aabb。 ②依据上述结论，可知实验一的 F2中 4白鼠共有 AAbb、Aabb、aabb 三种基因型，9 灰鼠的基 因型为 A_B_，其中纯合体 AABB 只占 1 份，故杂合体所占比例为 8/9。 ③依据上述结论知黑色个体的基因型为 aaB_，可推知图中有色物质 1 代表黑色物质。实验二 的亲本组合为(乙)aabb 和(丙)aaBB，其 F2的基因型为 aaBB(黑鼠)、aaBb(黑鼠)、aabb(白鼠)。 (2)①根据题意和实验三可知，纯合灰鼠(AABB)后代中突变体丁(黄鼠)与纯合黑鼠(aaBB)杂 交，F1出现灰鼠(A_B_)和黄鼠，比例为 1∶1，F1中黄鼠随机交配，F2中黄鼠占 3/4，说明该 突变为显性突变，存在两种可能性：第一种情况，基因 A 突变为 A1，则突变体丁(黄鼠)基因 型是 A1ABB，F1中黄鼠基因型为 A1aBB，其随机交配产生的 F2中黄鼠 A1_BB 占 3/4，符合题意； 第二种情况下，基因 B 突变为 B1，则突变体丁(黄鼠)基因型是 AAB1B，F1中黄鼠基因型为 AaB1B， 其随机交配产生的 F2中黄鼠__B1_占 3 4 ，黑鼠 aaBB 占 1 16 ，不符合题意。 ②若上述第一种情况成立，实验三 F1中黄鼠 A1aBB 与灰鼠 AaBB 杂交，后代会出现 A1aBB、A1ABB、 AaBB、aaBB 4 种基因型，其表现型比例为黄鼠∶灰鼠∶黑鼠＝2∶1∶1。 ③突变体丁黄鼠基因型是 A1ABB，其精原细胞进行减数分裂，在减数第一次分裂的前期，含有 A1、A 的一对同源染色体联会时发生了非姐妹染色单体之间的交叉互换，含有 A1、A 的染色体 片段互换位置，导致减数第一次分裂结束后产生的次级精母细胞出现 3种不同颜色的 4 个荧 光点。 14．通过基因工程使原有基因得以改造的动物称为转基因动物。运用这一技术可使羊奶中含 有人体蛋白质，下图表示这一技术的基本过程，请回答： (1)从羊染色体中“剪下”羊蛋白质基因的酶是________________，人体蛋白质基因“插入” 后连接在羊体细胞染色体中需要的酶是________________。 (2)人体蛋白质基因之所以能连接到羊的染色体 DNA 中，原因是__________________， 人体蛋白质基因导入羊细胞时常用的运载体是_________________________________。 (3)此过程中目的基因的表达是指_____________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)内切酶 连接酶 (2)基因的结构是相同的(二者基因的基本单位都是脱氧核苷酸， 都具有双螺旋结构，都遵循碱基互补配对原则) 质粒 (3)人体蛋白质基因在羊体细胞内控 制合成人体蛋白质 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 16 解析 (1)切割目的基因的酶是内切酶，将不同的 DNA 片段连接起来的酶是连接酶。 (2)不同生物的 DNA 化学组成和空间结构相同，即具有相同的物质基础和结构基础。目的基因 导入受体细胞需先与运载体结合，最常用的运载体是质粒。 (3)基因的表达是指基因通过控制蛋白质的合成来控制生物的性状，即通过转录和翻译过程合 成相应的蛋白质。 个性拓展 15．在玉米中，控制某种除草剂抗性(简称抗性，T)与除草剂敏感(简称非抗，t)、非糯性(G) 与糯性(g)的基因分别位于两对同源染色体上。有人以纯合的非抗非糯性玉米(甲)为材料，经 过 EMS 诱变处理获得抗性非糯性个体(乙)；甲的花粉经 EMS 诱变处理并培养等，获得可育的 非抗糯性个体(丙)。请回答： (1)若要培育抗性糯性的新品种，采用乙与丙杂交，F1只出现抗性非糯性和非抗非糯性的个体； 从 F1中选择表现型为__________的个体自交，F2中有抗性糯性个体，其比例是__________。 (2)拟采用转基因技术改良上述抗性糯性玉米的抗虫性。通常从其他物种获得________，将其 和农杆菌的 Ti 质粒用合适的__________分别切割，然后借助________连接，形成重组 DNA 分子，再转移到该玉米的培养细胞中，经筛选和培养等获得转基因抗虫植株。 (3)采用________法鉴定 F2中抗性糯性个体是否为纯合体最为简捷。若后代中没有表现型为 __________的个体，则被鉴定个体为纯合体；反之则为杂合体。请用遗传图解表示杂合体的 鉴定过程。 答案 (1)抗性非糯性 3/16 (2)抗虫基因(或目的基因) 内切酶 连接酶 (3)自交 非抗糯性 遗传图解如下： P 抗性糯性 Ttgg ⊗ F1 雌配子 雄配子 Tg tg Tg TTgg 抗性糯性 Ttgg 抗性糯性 tg Ttgg 抗性糯性 ttgg 非抗糯性