2019年春高中生物专题1基因工程1.1DNA重组技术的基本工具学案含解析新人教版选.pdf

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1、DNA 重组技术的基本工具DNA 重组技术的基本工具 1了解基因工程的概念、诞生及发展。 2.掌握限制酶及 DNA 连接酶的作用。(重、难 点) 3理解载体需具备的条件。(重点) 一、基因工程(阅读专题 1 前言部分) 基因工程的别名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 结果新的生物类型和生物产品 二、基因工程的基本工具(阅读教材 P4P6) 1限制性核酸内切酶“分子手术刀” (1)来源：主要来自于原核生物。 (2)特点：具有专一性。 识别双链 DNA 分子的某种特定核苷酸序列。 切割特定核苷酸序列中的特定位点。 (3)作用：断开每一条链中特定部位的两个核

2、苷酸之间的磷酸二酯键。 (4)结果：产生黏性末端和平末端。 限制酶有特性，“特定”突显专一性。 2DNA 连接酶“分子缝合针” (1)种类 Ecoli DNA 连接酶 来源：大肠杆菌 特点：只能“缝合”具有互补的 黏性末端的双链DNA片段 ) T4DNA连接酶 来源：T4噬菌体 特点：既可以“缝合”双链DNA 片段互补的黏性末端又可以 “缝合”双链DNA片段的 平末端 ) (2)作用：形成磷酸二酯键。 (3)结果：形成重组 DNA 分子。 3基因进入受体细胞的载体“分子运输车” (1)作用：将外源基因送入细胞中。 (2)种类：质粒、 噬菌体的衍生物和动植物病毒等。 (3) 三、重组 DNA 分

3、子的模拟操作(阅读教材 P6P7) 1材料用具：剪刀代表EcoR ，透明胶条代表 DNA 连接酶。 2切割位点 (1)分别从两块硬纸板上的一条 DNA 链上找出 GAATTC 序列，并选 GA 之间 作切口进行“切割” 。 (2)再从另一条链上互补的碱基之间寻找EcoR相应的切口剪开。 3操作结果：若操作正确，不同颜色的黏性末端应能互补配对；否则，说明操作有误。 连一连 判一判 (1)通过基因工程产生的变异是不定向的。() 分析：该变异类型按人们的意愿进行，是定向的。 (2)通过基因工程改造成的生物为新物种。() 分析：通过基因工程改造成的生物，使该生物产生新的性状，不属于新物种。 (3)限制

4、酶和 DNA 解旋酶的作用部位相同。() 分析：限制酶作用于磷酸二酯键，DNA 解旋酶作用于氢键。 (4)(2018洛阳高二期末)DNA 连接酶起作用时不需要模板。() (5)载体(如质粒)和细胞膜中的载体蛋白的成分相同。() 分析：前者为 DNA，后者为蛋白质。 (6)(2018大连二十四中高二检测)作为载体，必须要有标记基因。() 基因工程的工具酶 探究 1 限制酶的切割方式 (1)上下交错切割：限制酶在 DNA 双链的不同位置切割 DNA(即在识别序列的中轴线两侧 切割)，产生的 DNA 片段末端不是平齐的，即黏性末端，如下图： 该EcoR限制酶的识别序列为GAATTC，切点是在 G 和

5、 A 之间。 (2)上下对称切割 ： 限制酶在 DNA 双链的相同位置切割 DNA 分子(即沿着识别序列的中轴 线切割)，这样产生的 DNA 片段末端是平齐的，即平末端，如下图： 该Sma限制酶的识别序列为CCCGGG，切点是在 C 和 G 之间。 探究 2 DNA 连接酶的作用 Ecoli DNA 连接酶和 T4DNA 连接酶均可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，相当于 把梯子两边的扶手的断口连接起来。即： (1)DNA 连接酶的作用部位为(填“”或“”)形成磷酸二酯键。 (2)与限制酶的关系 观察下图， 讨论限制酶切割和 DNA 连接酶的位置在_(填 “1” “2” “3” 或 “4” )

6、 处。 提示：2、4 与 DNA 分子相关的四种酶的比较 种类 项目 限制酶DNA 连接酶DNA 聚合酶解旋酶 作用底物DNA 分子DNA 分子片段脱氧核苷酸DNA 分子 作用部位磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键碱基对间的氢键 作用特点 切割目的基因及载 体，特异性识别核苷 酸序列，使特定部位 的磷酸二酯键断开 将双链 DNA 片段 “缝合”起来，恢 复磷酸二酯键 将单个脱氧核苷 酸添加到脱氧核 苷酸链上 将 DNA 两条链之间 的氢键打开 作用结果 形成黏性末端或平末 端 形成重组 DNA 分子 形成新的 DNA 分 子 形成单链 DNA 分子 应用基因工程DNA 复制 突破 1 限制酶的来源

7、、特点及作用 1下列有关基因工程中限制酶的描述，错误的是( ) A一种限制酶只能识别一种特定的核糖核苷酸序列 B限制酶的活性受温度、pH 的影响，总有一个最合适的条件 C限制酶能破坏相邻脱氧核苷酸之间的化学键 D限制酶不只存在于原核生物中，其合成场所是核糖体 解析 ： 选 A。 限制酶只能够识别双链 DNA 分子的某种特定的脱氧核苷酸序列， 不能识别 RNA 分子的核糖核苷酸序列，A 项错误；同其他的酶一样，限制酶同样受温度和 pH 的影响，而 且具有发挥最大催化效率的最适温度和最适 pH，B 项正确 ； 限制酶催化的是特定部位磷酸二 酯键的断裂，属于水解反应，C 项正确；限制酶主要从原核生物

8、中分离纯化，也有来自真核 细胞的，其本质是蛋白质，在核糖体上合成，D 项正确。 2下表为常用的限制性核酸内切酶(限制酶)及其识别序列和切割位点，以下说法中， 推断正确的是( ) 限制性核酸内切酶识别序列和切割位点限制性核酸内切酶识别序列和切割位点 BamH GGATCC Kpn GGTACC EcoR GAATTC Sau3A GATC Hind GTYRAC Sma CCCGGG 注：Y 表示 C 或 T，R 表示 A 或 G。 A一种限制酶只能识别一种核苷酸序列 B限制酶切割后一定形成黏性末端 C不同的限制酶可以形成相同的黏性末端 D限制酶的切割位点在识别序列内部 解析：选 C。根据表格内

9、容可以推知，每种限制酶都能识别特定的核苷酸序列，但不一 定是一种序列，如限制酶Hind，A 项错误；限制酶切割后能形成黏性末端或平末端，B 项 错误 ； 不同的限制酶切割后可能形成相同的黏性末端，如限制酶BamH和Sau3A切割后露 出的黏性末端相同，C 项正确 ； 限制酶的切割位点可以位于识别序列的外侧，如Sau3A，D 项错误。 限制酶的识别序列和切割末端的判断 (1)识别序列的特点：呈现碱基互补对称，无论是奇数个碱基还是偶数个碱基，都可以 找到一条中心轴线， 如图， 中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称重复排列的。 如GC,CG) )以中心线为轴，两侧碱基互补对称；CCAGG,GGT

10、CC)以 A,T)为轴，两侧碱基互补对称。 | GC CG) (2)同一种限制酶一定能切出相同的黏性末端，相同的黏性末端不一定来自同一种限制 酶的切割，但同样能相互连接。 突破 2 DNA 连接酶的作用 3下列关于 DNA 连接酶作用的叙述，正确的是( ) A将单个核苷酸加到某个 DNA 片段的末端，形成磷酸二酯键 B将断开的 2 个 DNA 片段的骨架连接起来，重新形成磷酸二酯键 C连接 2 条 DNA 链上碱基之间的氢键 D只能将双链 DNA 片段互补的黏性末端连接起来，而不能将两者之间的平末端进行连 接 解析 ： 选B。 DNA连接酶和DNA聚合酶都是催化2个脱氧核苷酸分子之间形成磷酸二

11、酯键。 但 DNA 连接酶是在 2 个 DNA 片段之间形成磷酸二酯键， 将 2 个 DNA 片段连接成重组 DNA 分子 ； DNA 聚合酶是将单个的核苷酸分子加到已存在的核酸片段上形成磷酸二酯键，合成新的 DNA 分子。 DNA 连接酶无识别的特异性，对于相同或互补的黏性末端以及平末端都能连接。所以， 限制酶种类多，DNA 连接酶种类少。 “分子运输车”载体 下图为大肠杆菌及质粒载体的结构模式图，探究以下问题： (1)a 代表的物质和质粒的化学本质都是 DNA，都能进行自我复制。 (2)若某目的基因切割末端为，则与之相连的质粒上至少有一段核苷酸序列为 A TGCGC 。该质粒 DNA 分子

12、的切割末端为，可使用 DNA 连接酶把质粒和目的基 ACGCGT TGCGCA CGCGT A 因连接在一起。 (3)氨苄青霉素抗性基因，能控制某物质的合成，该物质能抵抗氨苄青霉素，使含有该 基因的生物能在含氨苄青霉素的环境中存活。 氨苄青霉素抗性基因在质粒 DNA 上称为标记基 因，其作用是供重组 DNA 的鉴定和选择。 作为载体应具备的条件 (1)载体 DNA 必须有一个至多个限制酶的切割位点，以便目的基因可以插入载体。这些 供目的基因插入的限制酶的切点， 还必须是在质粒本身需要的基因片段之外， 这样才不至于 因目的基因的插入而失活。 (2)载体 DNA 必须具备自我复制的能力，或能整合到

13、受体染色体 DNA 上随染色体 DNA 的 复制而同步复制。 (3)载体 DNA 必须带有标记基因，便于重组 DNA 的鉴定和选择。 原理如下图所示： 高中生物学中的“载体” (1)物质跨膜运输的载体：细胞膜上的一种_。 (2)基因工程中目的基因的载体：种类有_、 噬菌体的衍生物和_等。 (3)细胞中遗传信息的载体：细胞生物遗传信息的载体是_。 (4)真核细胞中遗传物质的主要载体是_。 (5)细胞间信息传递的载体：细胞释放的信号分子，如：激素、神经递质等。 答案：(1)蛋白质 (2)质粒 动植物病毒 (3)DNA (4)染色体 1质粒是基因工程中最常用的目的基因运载工具。下列有关叙述正确的是(

14、 ) A质粒是只存在于细菌细胞质中能自主复制的小型环状双链 DNA 分子 B在所有的质粒上总能找到一个或多个限制酶切割位点 C携带目的基因的重组质粒只有整合到宿主细胞的染色体 DNA 上才会随后者的复制而 复制 D质粒上的抗性基因常作为标记基因供重组 DNA 的鉴定和选择 解析：选 D。质粒不只分布于原核生物中，在真核生物酵母菌细胞内也有分布，A 项错误；并不是所有的质粒都能找到限制酶的切割位点而成为合适的运载目的基因的工具， B 项错误 ； 重组质粒进入受体细胞后， 可以在细胞内自我复制， 也可以整合后复制， C 项错误 ； 质粒上抗性基因常作为标记基因，D 项正确。 2(经典题)质粒是基因

15、工程中最常用的载体，它存在于许多细菌体内。某细菌质粒上 有标记基因如右图所示， 通过标记基因可以推知外源基因(目的基因)是否转入成功。 外源基 因插入的位置不同，细菌在培养基上的生长情况也不同，如图所示是外源基因插入位置(插 入点有 a、b、c)，请根据表中提供的细菌生长情况，推测三种重组后细菌的外源基 因插入点，正确的一组是( ) 细菌在含氨苄青霉素的培养基上的生长状况细菌在含四环素的培养基上的生长状况 能生长能生长 能生长不能生长 不能生长能生长 A是 c；是 b；是 a B是 a 和 b；是 a；是 b C是 a 和 b；是 b；是 a D是 c；是 a；是 b 答案：A (1)基因工程

16、中的载体与细胞膜上物质运输的载体不同，前者的实质是 DNA 分子，能将 目的基因导入受体细胞，后者是蛋白质，与细胞膜的选择透过性有关。 (2)一般来说，天然载体不能同时满足上述条件，要对其进行人工改造才可以使用。 核心知识小结 要点回眸 答题必备 基因工程突破了生殖隔离，实现了不同种生 物间的基因重组。 不同生物基因能拼接在一起的理论基础是 DNA分子都是由4种脱氧核苷酸构成的规则的 双螺旋结构。 外源 DNA 导入受体细胞能成功表达的理论基 础是密码子的通用性。 限制酶的作用特点是识别双链 DNA 分子特定 的核苷酸序列，并在特定位点上切割。 限制酶和 DNA 连接酶的作用部位都是两个核 苷

17、酸间的磷酸二酯键。 在基因工程中使用的载体除质粒外， 还有 噬菌体的衍生物、动植物病毒等。 随堂检测 1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 解析 ： 选 D。基因工程的内容就是在生物体外，通过对 DNA 分子进行人工“剪切”和“拼 接” ，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因 在受体细胞内表达，产生出人类所需的基因产物，也就是定向地改造了生物的遗传性状。 2下列有关

18、如图所示的黏性末端的说法，错误的是( ) A甲、乙、丙黏性末端分别是由不同的限制酶切割产生的 B甲、乙具有相同的黏性末端，可形成重组 DNA 分子，但甲、丙之间不能 CDNA 连接酶的作用位点是 b 处 D切割产生甲的限制酶不能识别由甲、乙黏性末端形成的重组 DNA 分子片段 解析：选 C。据图可知，切割形成甲、乙、丙黏性末端的限制酶识别序列与切割位点分 别是GAATTC(在 G 与 A 之间切割)、CAATTG(在 C 与 A 之间切割)、CTTAAG(在 C 与 T 之间切割)，即甲、乙、丙是由不同的限制酶切割产生的，A 正确。甲、乙的黏性末端 互补，所以甲、乙可以形成重组 DNA 分子

19、； 甲、丙的黏性末端不互补，所以甲、丙无法形成 重组 DNA 分子， B 正确。 DNA 连接酶可以恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键， 而 b 处是氢键，C 错误。甲、乙黏性末端形成的重组 DNA 分子片段为，其中没有 CAATTC GTTAAG 切割产生甲的限制酶的识别序列及酶切位点， 所以切割产生甲的限制酶不能识别由甲、 乙黏 性末端形成的重组 DNA 分子片段，D 正确。 3(2018辽宁沈阳模拟)用限制酶EcoR、Kpn和二者的混合物分别作用于一个 1 000 bp(1 bp 即 1 个碱基对)的 DNA 分子，同时对酶切产物分别进行凝胶电泳，在电场的作用 下， 酶切产物分

20、开， 凝胶电泳结果如图所示。 该DNA分子的酶切图谱(单位 ： bp)正确的是( ) 解析 ： 选 C。A 选项中的 DNA 用Kpn单独酶切会得到 600 bp 和 200 bp 两种长度的 DNA 分子，与题意不符，A 错误；B 选项中的 DNA 用Kpn单独酶切会得到 600 bp 和 400 bp 两种 长度的 DNA 分子，与题意不符，B 错误；C 选项中的 DNA 用Kpn单独酶切后得到的 DNA 分 子长度是 1 000 bp，用EcoR 单独酶切会得到 200 bp 和 800 bp 两种长度的 DNA 分子， 用EcoR、Kpn同时酶切后会得到 200 bp 和 400 bp

21、 两种长度的 DNA 分子， 与题意相符， C 正确 ； D 选项中的 DNA 用Kpn单独酶切后得到 400 bp 和 600 bp 两种长度的 DNA 分子，与题 意不符，D 错误。 4(2018北京海淀区高二练习)如图是基因工程主要技术环节的一个基本步骤，这一 步骤需用到的工具酶是( ) ADNA 连接酶和解旋酶 BDNA 聚合酶和限制性核酸内切酶 C限制性核酸内切酶和 DNA 连接酶 DDNA 聚合酶和 RNA 聚合酶 解析：选 C。目的基因和载体结合需“分子手术刀”限制性核酸内切酶和“分子缝 合针”DNA 连接酶。此过程不涉及 DNA 复制，不需要 DNA 聚合酶和解旋酶。 5(20

22、18江苏扬州中学质量检测)基因工程利用某目的基因(图甲)和 P1噬菌体载体 (图乙)构建重组 DNA。 限制性核酸内切酶Bgl、EcoR和Sau3A的酶切位点分别如图所示。 下列分析错误的是( ) A构建重组 DNA 时，可用Bgl和Sau3A切割目的基因所在片段和 P1噬菌体载体 B构建重组 DNA 时，可用EcoR和Sau3A切割目的基因所在片段和 P1噬菌体载体 C图乙中的 P1噬菌体载体只用EcoR切割后，含有两个游离的磷酸基团 D用EcoR切割目的基因所在片段和 P1噬菌体载体，再用 DNA 连接酶连接，只能产生 一种重组 DNA 解析 ： 选 D。 用Bgl 和Sau3A 切割目的

23、基因和 P1噬菌体载体会形成相同的黏性末端， 因此它们可构成重组 DNA，A 正确 ； 由于Sau3A的切割位点在EcoR的两个酶切位点之间， 因此，用EcoR和Sau3A切割目的基因和 P1噬菌体载体会形成相同的黏性末端，因此它 们可构成重组 DNA，B 正确 ； P1噬菌体载体为环状 DNA，其上只含有一个EcoR的酶切位点， 因此用EcoR切割后，该环状 DNA 分子变为双链 DNA 分子，因每条链各含有一个游离的磷 酸基团，故切割后含有两个游离的磷酸基团，C 正确 ； 由图甲可知，用EcoR切割目的基因 所在片段和 P1噬菌体后形成的黏性末端相同， 可任意连接， 不止产生一种重组 DN

24、A， D 错误。 6(2018广州高二检测)下图所示的酶 M 和酶 N 是两种限制酶，图中 DNA 片段只注明 了黏性末端处的碱基种类，其他碱基的种类未作注明。请据图回答下列问题： (1)酶 M 特异性切割的 DNA 片段是，则酶 N 特异性切割的 DNA 片段是_。 (2)多个片段乙和多个片段丁混合在一起，用 DNA 连接酶拼接得到环状 DNA，其中只由 两个 DNA 片段连接成的环状 DNA 分子有_种。 解析 ： 限制酶识别的是 DNA 上特定的回文序列，切割的是特定部位的磷酸二酯键。既然 酶 M 识别的是片段乙和丙相接后的特定序列， 那么酶 N 识别的就一定是片段甲和乙相接后的 特定序

25、列，这两个序列都具有回文的特点。片段乙和片段丁是同种限制酶切割后形成的，二 者存在相同的黏性末端，完全可以首尾相接，形成环状的 DNA 分子(乙丁)； 又由于是多个 片段混合在一起， 乙和丁本身也会发生 “两两” 连接， 形成(乙乙)和(丁丁)两种环状的 DNA 分子。 答案：(1) (2)3 7如表所示为几种限制酶的识别序列及其切割位点，请回答下列问题： (1)从表中四种酶的切割位点看，可以切出平末端的酶是_。 (2)将目的基因与质粒 DNA 缝合依靠的是_酶，它的作用是形成磷酸二酯键 ； 两条链间的碱基对通过_连接起来。 (3)图 1 中的质粒分子可被表中限制酶_切割， 切割后的质粒含有_

26、个 游离的磷酸基团。 (4)在相关酶的作用下， 图 1 中的甲与图 2 中的乙_(填 “能” 或 “不能” )拼接起来。 请说明理由：_。 解析：(1)由表中四种限制酶的切割位点可知，Sma可切出平末端。(2)目的基因与质 粒缝合时用 DNA 连接酶进行连接，形成磷酸二酯键 ； 两条链之间的碱基依据碱基互补配对原 则形成氢键。(3)根据质粒的碱基序列可知，质粒分子可被限制酶EcoR切割，切割后形成 链状 DNA，有 2 个游离的磷酸基团。(4)由图可知，甲和乙的黏性末端相同，在 DNA 连接酶 的作用下可以拼接起来。 答案：(1)Sma (2)DNA 连接 氢键 (3)EcoR 2 (4)能

27、二者具有相同的黏性末端 课时作业 一、选择题 1下列有关基因工程诞生的说法，不正确的是 ( ) A基因工程是在生物化学、分子生物学和微生物学等学科的基础上发展起来的 B工具酶和载体的发现使基因工程的实施成为可能 C遗传密码的破译为基因的分离和合成提供了理论依据 D基因工程必须在同物种间进行 答案：D 2下列所示的末端至少是由几种限制酶作用产生的( ) A1 种 B2 种 C3 种 D4 种 解析：选 C。图中为相同的平末端，可能由同一种限制酶切割所得，故图示四种末 端至少是由 3 种限制酶作用产生的。 3针对下图的叙述，错误的是( ) A限制酶将 a 处切断，一定形成相同的黏性末端 BDNA

28、连接酶将 a 处连接会脱去一分子水 CDNA 复制时需要解旋酶切断 b 处，基因工程操作中不需要 Db 处的化学键是氢键 解析：选 A。限制酶会将 DNA 切出具有黏性末端或平末端的两个片段，A 项错误；磷酸 二酯键的形成是一个脱水缩合的反应， B 项正确 ； DNA 复制需要解旋酶， 而基因工程不需要， C 项正确；观察该图，可以确定 b 处为碱基对之间形成的氢键，D 项正确。 4质粒是基因工程中最常用的载体，其主要特点是( ) 能自主复制 不能自主复制 结构简单 是蛋白质 是环状 RNA 是环状 DNA 能“友好”地“借居” A B C D 解析：选 C。质粒存在于细菌和酵母菌等微生物中，

29、是一种很小的独立于拟核之外的环 状 DNA 分子， 上面有标记基因， 便于在受体细胞中检测。 质粒在受体细胞中能 “友好” 地 “借 居” ，并能随受体细胞 DNA 的复制而复制，能进行目的基因的扩增和表达。 5(2018衡水高二检测)一环状 DNA 分子，设其长度为 1，限制酶 A 在其上的切点位 于 0.0 处；限制酶 B 在其上的切点位于 0.3 处；限制酶 C 的切点未知，但 C 单独切或与 A 或 与 B 同时切的结果如下表，请确定 C 在该环状 DNA 分子上的切点应位于图中的哪处( ) C 单独切长度为 0.8 和 0.2 的两个片段 C 与 A 同时切长度为 2 个 0.2 和

30、 1 个 0.6 的片段 C 与 B 同时切长度为 2 个 0.1 和 1 个 0.8 的片段 A0.2 和 0.4 处 B0.4 和 0.6 处 C0.5 和 0.7 处 D0.6 和 0.9 处 解析 ： 选 A。据图表信息可知 ： 限制酶 C 单独切割环状 DNA 分子，获得长度为 0.8 和 0.2 的两个片段， 可推知限制酶 C 有 2 个切割位点。 限制酶 A 只有 1 个切割位点， 且位于 0.0 处， 又知限制酶 C 与限制酶 A 同时切割时， 获得 2 个 0.2 和 1 个 0.6 的片段， 因此以限制酶 A 切 割点向左或向右推测，可得知限制酶 C 的切割位点可能为 0.

31、2、0.4 或 0.6、0.8 处。再根据 限制酶 C 与限制酶 B 同时切割时， 获得 2 个 0.1 和 1 个 0.8 片段， 可推知限制酶 C 的切割位 点可能为 0.1、0.2 或 0.4、0.5 处。综上分析，只有 0.2 和 0.4 两处与之前推测相吻合，选 项 A 正确。 6(2018河北巨鹿高二期中)下图表示某种质粒和人的胰岛素基因，其中 a 表示标记 基因，b 表示胰岛素基因，E1表示某限制酶的酶切位点，现用该种限制酶分别切割质粒和胰 岛素基因，后用 DNA 连接酶连接切割后的质粒和胰岛素基因，下列选项中不可能出现的是 ( ) 答案：C 7基因工程中，需使用特定的限制酶切割

32、目的基因和质粒，便于重组和筛选。已知限 制酶的识别序列和切点是GGATCC，限制酶的识别序列和切点是GATC。根据 下图判断下列操作正确的是( ) A目的基因和质粒均用限制酶切割 B目的基因和质粒均用限制酶切割 C质粒用限制酶切割，目的基因用限制酶切割 D质粒用限制酶切割，目的基因用限制酶切割 解析：选 D。解此题要明确目的基因要切下，质粒只要切开。限制酶的识别序列和切 点是GATC，单独使用时可以把目的基因和质粒都切断 ； 限制酶的识别序列和切点是 GGATCC，只能把它们切开，单独使用时不能切断，所以目的基因用限制酶切割，质 粒用限制酶切割；因为用限制酶切割质粒时破坏了 Gene，所以只能

33、用 Gene作为标 记基因。 8如图所示为 DNA 分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制性核酸内 切酶、DNA 聚合酶、DNA 连接酶、解旋酶作用的正确顺序是( ) A B C D 解析：选 C。图示中表示该酶切割 DNA 分子双链产生黏性末端的过程，用到的酶是限 制性核酸内切酶，是黏性末端连接的过程，用到的酶是 DNA 连接酶，是 DNA 分子解旋的 过程，要用解旋酶，是 DNA 分子复制时子链的形成过程，需要 DNA 聚合酶。 9某线性 DNA 分子含有 3 000 个碱基对(bp)，先用限制酶 a 切割，再把得到的产物用 限制酶 b 切割， 得到的 DNA 片段大小如下表。

34、 限制酶 a 和 b 的识别序列和切割位点如图所示。 下列有关说法正确的是( ) a 酶切割产物(bp)b 酶再次切割产物(bp) 1 600；1 100；300800；300 A在该 DNA 分子中，a 酶与 b 酶的识别序列分别有 3 个和 2 个 Ba 酶与 b 酶切出的黏性末端不能相互连接 Ca 酶与 b 酶切断的化学键不同 D用这两种酶和 DNA 连接酶对该 DNA 分子进行反复切割、连接操作，若干循环后， 序列会明显增多 AGATCC TCTAGG 解析：选 D。根据以上分析可知在该 DNA 分子中，a 酶与 b 酶的识别序列都是 2 个，A 错误。图中显示两个酶的识别序列不同，但

35、是切割后露出的黏性末端相同，a 酶与 b 酶切出 的黏性末端可以相互连接，B 错误。a 酶与 b 酶切断的化学键都是磷酸二酯键，C 错误。a 酶 和 b 酶切割后形成的黏性末端相同， 在 DNA 连接酶的作用下可连接形成。 所以用 AGATCC TCTAGG 这两种酶和 DNA 连接酶对该 DNA 分子进行反复切割、连接操作，若干循环后，所得 DNA 分子 中序列会明显增多，D 正确。 AGATCC TCTAGG 10(2018广州高二模拟)如图为某种质粒的简图，小箭头所指分别为限制酶EcoR、 BamH的酶切位点，P 为转录的启动部位。已知目的基因的两端有EcoR、BamH的酶切位 点，受体

36、细胞为无任何抗药性的原核细胞。下列叙述正确的是( ) A 将含有目的基因的 DNA 与质粒分别用EcoR酶切， 在 DNA 连接酶的作用下， 由两个 DNA 片段之间连接形成的产物有两种 BDNA 连接酶的作用是将酶切后得到的黏性末端连接起来，形成一个重组质粒时形成 两个磷酸二酯键 C 为了防止目的基因反向粘连和质粒自行环化， 酶切时可选用的酶是EcoR和BamH D能在含青霉素的培养基中生长的受体细胞表明该目的基因已成功导入该细胞 解析 ： 选 C。如果将含有目的基因的 DNA 与质粒分别用EcoR酶切，那么酶切后二者的 黏性末端相同，在 DNA 连接酶的作用下，由两个 DNA 片段之间连接

37、形成的产物有三种，只有 一种符合基因工程的需求；DNA 连接酶的作用是将酶切后的目的基因和质粒的黏性末端连接 起来形成重组质粒，该过程形成 4 个磷酸二酯键 ； 为了防止目的基因和质粒自行环化，酶切 时可选用的酶是EcoR和BamH，这样切割后得到的 DNA 片段两侧的黏性末端不同；由于 受体细胞为无任何抗药性的原核细胞， 因此能在含青霉素的培养基中生长， 可能是受体细胞 成功导入了目的基因，也可能是只导入了不含目的基因的载体。 二、非选择题 11 下图表示两种限制酶识别 DNA 分子的特定序列， 并在特定位点对 DNA 分子进行切割 的示意图，请回答以下问题： (1)图中甲和乙代表_。 (2

38、)EcoR、Hpa代表_。 (3)图中甲和乙经过相应操作均形成两个片段，切口的类型分别为_、 _。甲中限制酶的切点是_之间，乙中限制酶的切点是 _之间。 (4)由图解可以看出，限制酶的作用特点是_。 (5)如果甲中 G 碱基发生基因突变，可能发生的情况是_。 解析：(1)由图示看出，甲和乙代表由脱氧核苷酸构成的不同的 DNA 片段。(2)EcoR 和Hpa能切割 DNA 分子，说明它们是限制酶。(3)甲中切点在 G、A 之间，切口在识别序列 中轴线两侧， 形成黏性末端 ； 乙中切点在 A、 T 之间， 切口在识别序列中轴线处， 形成平末端。 (4)(5)限制酶能识别 DNA 分子的特定核苷酸序

39、列， 并从特定位点切割 DNA 分子。 当特定核苷 酸序列变化后，就不能被相应限制酶识别。 答案：(1)有特定脱氧核苷酸序列的 DNA 片段 (2)两种不同的限制酶 (3)黏性末端 平末端 G、A A、T (4)能识别双链 DNA 分子的特定脱氧核苷酸序列，并从特定的位点将 DNA 分子切开 (5)限制酶不能识别切割位点 12根据基因工程的有关知识，回答下列问题： (1)限制酶切割 DNA 分子后产生的片段，其末端类型有_和_。 (2)质粒载体用限制酶 X(识别的序列由 6 个核苷酸组成)切割后产生的片段如下： AATTCG GCTTAA 该酶识别的序列为_，切割的部位是_。 (3)为使切割后

40、的载体与目的基因相连，含有目的基因的 DNA 除可用限制酶 X 切割外， 还可用限制酶 Y 切割，两种酶共同的特点是_。 (4)按其来源不同，基因工程中所使用的 DNA 连接酶有两类，即_DNA 连接酶和 _DNA 连接酶，其中后者只能连接一种末端。 (5)基因工程中除质粒外，_和_也可作为载体。 解析 ： (1)限制酶切割 DNA 分子后可产生两种类型的末端，即平末端和黏性末端。(2)将 图中片段两端的黏性末端对接后可以看出限制酶 X 识别的序列为 6 个核苷酸组成的 GAATTC，互补链是CTTAAG，切割的位点为 G 和 A 之间的磷酸二酯键。(3)质粒载体可 以用限制酶 X 切割， 也

41、可以用另一种限制酶切割， 说明该酶与限制酶 X 切割产生的黏性末端 相同或者是互补。(4)基因工程使用的 DNA 连接酶，按来源可分为Ecoli DNA 连接酶和 T4 DNA 连接酶， 其中只能连接黏性末端的是Ecoli DNA 连接酶。 (5)基因工程的载体有质粒、 噬菌体的衍生物和动植物病毒。 答案：(1)黏性末端 平末端 (2)GAATTC或CTTAAG G 和 A 之间的磷酸二酯键 (3)两种限制酶切割后形成的黏性末端相同或互补 (4)T4 Ecoli (5) 噬菌体的衍生物 动植物病毒 13如图所示，质粒 pZHZ9 上含有 X 抗生素抗性基因(XR)和 Y 抗生素抗性基因(YR)

42、。其 中，XR内部含有限制酶Kas识别序列，YR内部含有限制酶Fse、Hpa、Nae、Ngo MIV 识别序列，五种酶的识别序列如图 B(表示切割位点)，且这些识别序列在整个质粒上 均仅有一处， 目的基因内部不存在这些识别序列。 请回答下列有关遗传信息传递与表达的问 题： (1)若要将结构如图 C 所示的目的基因直接插入YR内形成重组质粒 pZHZ10， 则 pZHZ9 需 用限制酶_切开。 (2)将上述切开的质粒溶液与目的基因溶液混合，加入 DNA 连接酶连接后，进行大肠杆 菌受体细胞导入操作。之后，受体细胞的类型(对两种抗生素表现出抗性R或敏感性S)包含 _(多选)。 AXR、YR BXR

43、、YS CXS、YR DXS、YS 解析 ： (1)图 B 中的限制酶NgoMIV 识别并切割形成的黏性末端与目的基因两端的黏性末 端序列相同，所以 pZHZ9 需用限制酶Ngo MIV 切割。(2)将切开的质粒溶液与目的基因溶液 混合后，加入 DNA 连接酶，构建基因表达载体，培养液中会出现三类情况 ： 第一类是目的基 因和质粒结合，这种基因表达载体上的YR抗性基因破坏，成为XR、YS类型质粒；第二类是 质粒自身将切口处连接起来，恢复为正常质粒，具有XR、YR两个抗性基因；第三类是目的 基因和目的基因连接。 进行大肠杆菌受体细胞导入的操作后， 若导入了第一类基因表达载体， 则细菌的类型为XR

44、、YS，若导入了第二种类型的质粒，则细菌的类型为XR、YR，若没有导入 质粒，则细菌的类型为XS、YS。 答案：(1)Ngo MIV (2)ABD 14 通过 DNA 重组技术使原有基因得以改造的动物称为转基因动物。 运用这一技术使羊 奶中含有人体蛋白质， 下图表示这一技术的基本过程。 在该工程中所用的基因 “分子手术刀” 能识别的序列和切点是GGATCC，请回答下列问题： (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时需要的酶是_。 (2)请在图中画出质粒被切割形成黏性末端的过程图。 (3)人体蛋白质基因之所以能“插入”到羊的染色体内，是因为 _。 解析 ： 在基因工程中用到的工具酶有限制酶和 DNA 连接酶。在对载体和目的基因进行切 割时，一定要用同一种限制酶，才能切出相同的黏性末端。当插入目的基因时，常用 DNA 连 接酶使二者之间形成磷酸二酯键而连接起来。 答案：(1)限制酶 DNA 连接酶 (2) (3)人的遗传物质(基因)与羊的遗传物质都为 DNA，其物质组成和空间结构相同