1、1.1 DNA 重組技術(shù)的基本工具課堂演練當堂達標1 科學(xué)家們經(jīng)過多年的努力，創(chuàng)立了一種新興生物技術(shù)一一基因工程。實施該工程的 最終目的是（）A. 定向提取生物體的 DNA 分子B. 定向地對 DNA 分子進行人工“剪切”C. 在生物體外對 DNA 分子進行改造D. 定向地改造生物的遺傳性狀解析：基因工程的內(nèi)容就是在生物體外，通過對DNA 分子進行人工“剪切”和“拼接”,對生物的基因進行改造和重新組合，然后導(dǎo)入受體細胞內(nèi)進行無性繁殖，使重組基因在受體細胞內(nèi)表達，產(chǎn)生出人類所需的基因產(chǎn)物，也就是定向地改造了生物的遺傳性狀。答案：D2.下列關(guān)于限制酶的說法，正確的是（）A. 限制酶廣泛存在于各種生

2、物中，其化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)B. 種限制酶只能識別一種或一類特定的核苷酸序列C. 不同的限制酶切割 DNA 后都會形成黏性末端D. 限制酶均能特異性地識別由 6 個核苷酸組成的序列解析：限制酶主要存在于微生物中，A 錯誤；限制酶具有專一性，即一種限制酶只能識別一種或一類特定的核苷酸序列，B 正確；不同的限制酶切割 DNA 后會形成黏性末端或平末端，C 錯誤；限制酶均能特異性地識別核苷酸序列，但識別的核苷酸序列不一定是由6 個核苷酸組成的，D 錯誤。答案：B3.下列關(guān)于 DNA 連接酶的作用的敘述，正確的是（）A. 將單個核苷酸加到某 DNA 片段末端，形成磷酸二酯鍵B. 將斷開的兩個 DNA 片段

3、的骨架連接起來，重新形成磷酸二酯鍵C. 連接兩條 DNA 鏈上堿基之間的氫鍵D. 只能將雙鏈 DNA 片段互補的黏性末端連接起來解析：選項 A 是 DNA 聚合酶的作用，故 A 項錯誤。DNA 連接酶能將雙鏈 DNA 片段末端連 接起來，重新形成磷酸二酯鍵，故 B 項正確、C 項錯誤。D 項只涉及了E - coliDNA 連接酶 的作用 T4DNA連接酶還可以連接平末端，故 D 項錯誤。答案：B4 如下圖是基因工程主要技術(shù)環(huán)節(jié)的一個基本步驟，這一步驟需用到的工具酶是（）A. DNA1接酶和解旋酶B. DNA 聚合酶和限制性核酸內(nèi)切酶C. 限制性核酸內(nèi)切酶和 DNA 連接酶D. DNA 聚合酶和

4、 RNA 聚合酶解析：目的基因和載體結(jié)合需“分子手術(shù)刀”一一限制性核酸內(nèi)切酶和“分子縫合劑”DNA 連接酶。此過程不涉及 DNA 復(fù)制，不需要 DNA 聚合酶和解旋酶。答案：C5.下圖為 DNA 分子的切割和連接過程。|G|AATTC|G| I 舟矗 TTc|CTTAA| 回 |CTTAA |GI 不同來視的| I 歲 A 片殷結(jié)合|G| | 見|CTTAA|回DNA 分子的切割和連接EcoR I 是一種_ 酶，其識別序列是_,切割位點是_ 與_ 之間的_ 鍵。切割結(jié)果產(chǎn)生的 DNA 片段末端形 式為_ 。（2）不同來源的 DNA 片段結(jié)合，在這里需要的酶應(yīng)是 _ ，此酶的作用是在_與_之間形

5、成_ 鍵而起“縫合”作用的，其中能連接 平末端的連接酶是_。解析：EcoRI 是一種限制酶，從圖中可以看出其識別序列是GAATTC 切割位點是鳥嘌呤脫氧核苷酸和腺嘌呤脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵。切割后產(chǎn)生的 DNA 末端形式為黏性末端。要將不同來源的 DNA 片段連接起來，需要 DNA 連接酶，其作用是形成磷酸二酯鍵而將兩 DNA片段“縫合”起來。T4DNA 連接酶既可以“縫合”黏性末端，也可以“縫合”平末端。答案：（1）限制性核酸內(nèi)切（限制）GAATTC 鳥嘌呤脫氧核苷酸腺嘌呤脫氧核苷酸 磷酸二酯黏性末端CTIAAGC1TAAG（2）EC0liDNA 連接酶或 T4DNA 連接酶 鳥嘌呤脫氧

6、核苷酸腺嘌呤脫氧核苷酸磷酸二酯 T4DNA 連接酶課后作業(yè)知能強化A 級基礎(chǔ)鞏固1 能有效地打破物種的界限，定向地改造生物的遺傳性狀，培育新的農(nóng)作物優(yōu)良品種 的生物技術(shù)是（）A.基因工程技術(shù) B.誘變育種技術(shù)C.雜交育種技術(shù)D.組織培養(yǎng)技術(shù)解析：誘變育種是在一定的條件下，對某一品種進行誘變而產(chǎn)生的突變性狀； 雜交育種 必須在同種生物之間進行；組織培養(yǎng)技術(shù)是無性生殖，難以產(chǎn)生新品種；而基因工程可以打 破物種的界限，在不同種生物之間進行基因重組，從而定向改造生物的遺傳性狀。答案：A2.在基因工程中，常用的“剪刀”“針線”和“載體”分別指（）A.大腸桿菌病毒、質(zhì)粒、DNA 連接酶B. 噬菌體、質(zhì)粒、

7、DNA 連接酶C. 限制酶、RNA 連接酶、質(zhì)粒D. 限制酶、DNA 連接酶、質(zhì)粒解析：基因工程又叫 DNA 重組技術(shù)，是指按照人們的意愿，進行嚴格的設(shè)計，并通過體 外 DNA重組和轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性，從而創(chuàng)造出更符合人們需要的新的 生物類型和生物產(chǎn)品。由此可見，DNA 重組技術(shù)至少需要三種工具：限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）一分子“剪刀”，DNA 連接酶一分子“針線”，質(zhì)粒、動植物病毒或噬菌體一運載體。答案：D3.下列四個 DNA 分子，彼此間具有黏性末端的一組是（T A G GG G T AC C A TT A C CA.B.C.D.解析：兩個黏性末端彼此之間可以根據(jù)堿基互補

8、配對原則連接成DNA 片段。答案：D4.作為基因的運輸工具一一載體，必須具備的條件之一及理由是（）A. 能夠在受體細胞中穩(wěn)定地保存下來并大量復(fù)制，以便提供大量的目的基因B. 具有多個限制酶切割位點，以便于目的基因的表達C. 具有某些標記基因，以便為目的基因的表達提供條件D. 能夠在受體細胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存，以便于進行篩選解析：作為載體要攜帶目的基因進入受體細胞并使之表達，必須能夠在受體細胞內(nèi)穩(wěn)定地保存并大量復(fù)制。同時要具有某些標記基因，是為了通過標記基因是否表達來判斷目的基因是否進入了受體細胞，從而篩選受體細胞。載體要具有多個限制酶切割位點，則是為了便于與外源基因連接。答案：A5.限制酶是一種

9、核酸內(nèi)切酶，可識別并切割DNA 分子上特定的核苷酸序列，下圖為四種限制酶BariHl,EccR I,Hi nd川和Bgln的識別序列和切割位點：麗 mH JcuR IIfindID陽n1111GGATCCGAATTCAAGcrrAGATCTCClAGGCTTAACTTCGAATCTACA11t1切割出來的 DNA 黏性末端可以互補配對的是()A. BanH I 和EccR IB.BarHI 和Hi nd出C. BamHl和BglnD.EccRI 和Hi nd出解析：BanHI 切割出來的 DNA 黏性末端是一 GAT,BglH 切割出來的 DNA 黏性末端也 是一GATC-，它們可以互補配對。

10、答案：C6.如圖表示兩種限制酶識別的示意圖，請回答以下問題：y AGCTTAAGEcoR1TCGAATTCACCTTAACCTTAAC乙 3r一 CAATTCffpa1CTTAACCAATTG圖中甲和乙代表_。(2)EcoRI、Hpa代表_ 。(3) 圖中甲和乙經(jīng)過相應(yīng)操作均形成兩個片段，切口的類型分別為_B 級能力訓(xùn)練DNA 分子的特定序列，并在特定位點對DNA 分子進行切割_。甲中限制酶的切點是 _ 之間，乙中限制酶的切點是_之間。由圖解可以看出，限制酶的作用特點是 _如果甲中 G 堿基發(fā)生基因突變，可能發(fā)生的情況是 _解析：(1)由題圖看出，甲和乙代表由脫氧核苷酸構(gòu)成的不同的DNA 片段

11、。(2)EcoRI 和Hpal能切割 DNA 分子，說明它們是限制酶。(3)甲中切點在 G A 之間，切口在識別序列中軸線兩側(cè)，形成黏性末端；乙中切點在A、T 之間，切口在識別序列中軸線處，形成平末端。限制酶能識別 DNA 分子的特定核苷酸序列，并從特定位點切割 DNA 分子。(5)當特定核苷 酸序列變化后，就不能被相應(yīng)限制酶識別。答案：(1)有特定脫氧核苷酸序列的DNA 片段(2) 兩種不同的限制酶(3) 黏性末端 平末端 G A A、T(4) 能識別雙鏈 DNA 分子的特定脫氧核苷酸序列，并從特定的位點將DNA 分子切開(5) 限制酶不能識別切割位點7.限制酶Muni和限制酶EccR I

12、的識別序列及切割位點分別是一CTTAAG-和一&AATTC-。如下圖表示的是四種質(zhì)粒和目的基因，其中箭頭所指部位為酶的識別位點，質(zhì)粒的陰影部分表示標記基因。適于作為圖示目的基因載體的質(zhì)粒是CTTAAC GA A TICCTTAAGGAATTC解析：目的基因兩側(cè)有Muni和EccR I兩種限制酶的識別序列，用這兩種酶切割都可得到目的基不符合作為載體的條件;C D 中的標記基因都會被破壞。答案：A&下圖表示某種質(zhì)粒和人的胰島素基因，其中a 表示標記基因，b 表示胰島素基因，Ei表示某限制酶的酶切位點， 現(xiàn)用該種限制酶分別切割質(zhì)粒和胰島素基因, 連接切割后的質(zhì)粒和胰島素基因，下列選項

13、中不可能出現(xiàn)的是( )后用 DNA 連接酶1I解析：根據(jù)目的基因和質(zhì)粒上的限制性核酸內(nèi)切酶的切割位點及相互連接情況判斷不可 能出現(xiàn)選項 C 的連接。答案：C9據(jù)圖所示，有關(guān)工具酶功能的敘述錯誤的是（）A. 限制酶可以切斷 a 處B. DNA 聚合酶可以連接 a 處C. 解旋酶可以使 b 處解開D. DNA 連接酶可以連接 c 處解析：限制酶切割 DNA 分子時破壞的是 DNA 鏈中的磷酸二酯鍵，如圖 a 處。DNA 聚合酶 是將單個核苷酸加到已有的核酸片段的3末端的羥基上，形成磷酸二酯鍵，因此DNA 聚合酶可以連接 a 處。解旋酶解開兩個堿基對之間的氫鍵，即b 處解開。DNA 連接酶連接的是兩

14、個相鄰的脫氧核苷酸的磷酸和脫氧核糖，形成磷酸二酯鍵，如 a 處，而圖示的 c 處連接的是同一個脫氧核苷酸內(nèi)的磷酸和脫氧核糖。答案：D10.基因工程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和質(zhì)粒，便于重組和篩選。已知限制酶 I 的識別序列和切點是一 &GATC限制酶 H的識別序列和切點是一GAT。根據(jù)下圖判斷下列操作正確的是A 目的基因和質(zhì)粒均用限制酶 n 切割B. 目的基因和質(zhì)粒均用限制酶 I 切割C. 質(zhì)粒用限制酶 n切割，目的基因用限制酶 I切割D. 質(zhì)粒用限制酶 I 切割，目的基因用限制酶 n切割解析：解此題要明確目的基因要切下，質(zhì)粒只要切開。限制酶 n的識別序列和切點是E h Ei(

15、 )CCTACCCTAG注 1和0,時IT 表示兩種極記基因； Q表朮隕 制酶枚有的別序列故丈GAT，單獨使用時可以把目的基因和質(zhì)粒都切斷；限制酶 I 的識別序列和切點是一&GATC ,只能把它們切開，單獨使用時不能切下，所以目的基因用限制酶 H 切割，質(zhì)粒用限制酶 I 切割；因為用限制酶 I 切割質(zhì)粒時破壞了Genen,所以只能用 Gene I 作為標記基因。答案： D11根據(jù)基因工程的有關(guān)知識,回答下列問題：限制酶切割 DNA 分子后產(chǎn)生的片段，其末端類型有 _ 和_。2質(zhì)粒載體用限制酶 X(識別的序列由 6 個核苷酸組成)切割后產(chǎn)生的片段如下：AATTCGGCTTAA該酶識別的序

16、列為 _ ,切割的部位是 _。(3)為使切割后的載體與目的基因相連，含有目的基因的DNA 除可用限制酶 X 切割外，還可用限制酶 Y 切割,兩種酶共同的特點是(4) 按其來源不同，基因工程中所使用的DNA 連接酶有兩類，即_ DNA 連接酶和_DNA 連接酶，其中后者只能連接一種末端。(5) 基因工程中除質(zhì)粒外, _和_ 也可作為載體。解析：(1)限制酶切割 DNA 分子后可產(chǎn)生兩種類型的末端，即平末端和黏性末端。(2)將圖中片段兩端的黏性末端對接后可以看出限制酶X 識別的序列為 6 個核苷酸組成的GAATT，互補鏈是一 CTTAA ,切割的位點為 G 和 A 之間的磷酸二酯鍵。(3)質(zhì)粒載體

17、 可以用限制酶 X 切割，也可以用另一種限制酶切割，說明該酶與限制酶 X 切割產(chǎn)生的黏性末端相同。(4)基因工程使用的 DNA 連接酶，按來源可分為 E-COliDNA 連接酶和 T4DNA 連接 酶，其中只能連接黏性末端的是E -COliDNA 連接酶。(5)基因工程的載體有質(zhì)粒、入噬菌體的衍生物和動植物病毒。答案： (1) 黏性末端 平末端(2) GAATT或一 CTTAA G 和 A 之間的磷酸二酯鍵(3) 兩種限制酶切割后形成的黏性末端相同(4) T4E-COli(5) 入噬菌體的衍生物動植物病毒12如圖為某基因工程中利用的質(zhì)粒簡圖,小箭頭所指分別為限制酶ECOR I 、BamHI的酶

18、切位點，amp為青霉素(抗生素)抗性基因，tet*為四環(huán)素(抗生素)抗性基因，P 為啟動 子，T 為終止子，ori 為復(fù)制原點。已知目的基因的兩端分別有包括EcoR I、BanHI 在內(nèi)的多種酶的酶切位點。_三種，其中有效的（3）利用圖示的質(zhì)粒拼接形成的三種拼接產(chǎn)物（重組 DNA）與無任何抗藥性的原核宿主細胞接種到含四環(huán)素的培養(yǎng)基中，能生長的原核宿主細胞所含有的拼接產(chǎn)物解析：（1）在基因工程中常用的工具酶有兩種：一是用于切割DNA 分子的限制酶，二是將目的基因與載體連接的 DNA 連接酶。（2）用同一種限制酶將含有目的基因的DNA 和質(zhì)粒分別切開，產(chǎn)生的黏性末端相同，進行拼接形成的重組DNA 理論上講，可能有目的基因一目的基因、目的基因一載體和載體一載體三種。其中人們所需要的重組 DNA 是目的基因一載體。由圖可以看出兩種限制酶的酶切位點都在四環(huán)素抗性基因中，兩種限制酶都能破壞四環(huán) 素抗性基因，因此用該質(zhì)粒拼