《工具酶的發(fā)現(xiàn)和基因工程的誕生》同步練習(xí)4.doc

工具酶的發(fā)現(xiàn)和基因工程的誕生同步練習(xí)1下列關(guān)于基因工程的敘述，不正確的是()A基因工程的原理是基因重組B運(yùn)用基因工程技術(shù)，可使生物發(fā)生定向變異C一種生物的基因轉(zhuǎn)接到另一種生物的DNA分子上，屬于基因工程的內(nèi)容D是非同源染色體上非等位基因的自由組合2以下有關(guān)基因工程的敘述，正確的是()A基因工程是細(xì)胞水平上的生物工程B基因工程的目的是獲得目的基因表達(dá)的蛋白質(zhì)產(chǎn)物C基因工程產(chǎn)生的變異屬于人工誘變D基因工程育種的優(yōu)點(diǎn)之一是可以定向地使生物產(chǎn)生可遺傳的變異知識點(diǎn)二限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶3限制性核酸內(nèi)切酶的識別序列和切點(diǎn)是GGATCC，限制性核酸內(nèi)切酶的識別序列和切點(diǎn)是GATC。在質(zhì)粒上有酶的一個(gè)切點(diǎn)，在目的基因的兩側(cè)各有1個(gè)酶的切點(diǎn)。(1)請畫出質(zhì)粒被限制性核酸內(nèi)切酶切割形成粘性末端的過程。(2)請畫出目的基因兩側(cè)被限制性核酸內(nèi)切酶切割形成粘性末端的過程。(3)在DNA連接酶的作用下，上述兩種不同限制酶切割后形成的粘性末端能否連接起來？為什么？_。4下表中列出了幾種限制酶識別序列及其切割位點(diǎn)，圖1、圖2中箭頭表示相關(guān)限制酶的酶切位點(diǎn)。請回答下列問題：限制酶BamHHindEcoRSma識別序列及切割位點(diǎn)GGATCCCCTAGG AAGCTTTTCGAA GAATTCCTTAAGCCCGGGGGGCCC圖1圖2(1)一個(gè)圖1所示的質(zhì)粒分子經(jīng)Sma切割前后，分別含有_個(gè)游離的磷酸基團(tuán)。(2)若對圖中質(zhì)粒進(jìn)行改造，插入的Sma酶切位點(diǎn)越多，質(zhì)粒的熱穩(wěn)定性越_。(3)用圖中的質(zhì)粒和外源DNA構(gòu)建重組質(zhì)粒，不能使用Sma 切割，原因是_。(4)與只使用EcoR相比較，使用BamH和Hind 兩種限制酶同時(shí)處理質(zhì)粒、外源DNA的優(yōu)點(diǎn)在于可以防止_。(5)為了獲取重組質(zhì)粒，將切割后的質(zhì)粒與目的基因片段混合，并加入_酶。(6)重組質(zhì)粒中抗生素抗性基因的作用是為了_。(7)為了從cDNA文庫中分離獲取蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因，將重組質(zhì)粒導(dǎo)入喪失吸收蔗糖能力的大腸桿菌突變體，然后在_的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，以完成目的基因表達(dá)的初步檢測。知識點(diǎn)三“分子運(yùn)輸車”載體5質(zhì)粒之所以能做基因工程的載體，是由于它()A含蛋白質(zhì)，從而能完成生命活動B能夠自我復(fù)制，從而保持連續(xù)性C是RNA，能夠指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成D具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)，能夠攜帶目的基因基礎(chǔ)落實(shí)1人們將蘇云金芽孢桿菌中的抗蟲基因?qū)朊藁?xì)胞中培育成為抗蟲棉，這個(gè)過程中所利用的主要原理是()A基因突變 B基因重組C基因工程 D染色體變異2下列有關(guān)限制酶知識的敘述，錯(cuò)誤的是()A產(chǎn)生于細(xì)胞內(nèi)，同時(shí)可以在細(xì)胞外起作用B一種限制酶可以識別多種特定的核苷酸序列C限制酶作用于兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵D微生物中的限制酶對自身DNA無損害作用3在基因工程中用來修飾改造生物基因的工具是()A限制酶和DNA連接酶 B限制酶和DNA水解酶C限制酶和載體 D連接酶和載體4如圖為DNA分子在不同酶的作用下所發(fā)生的變化，圖中依次表示限制性核酸內(nèi)切酶、DNA聚合酶、DNA連接酶、解旋酶作用的正確順序是()A BC D5科學(xué)家常選用的細(xì)菌質(zhì)粒往往帶有一個(gè)抗生素抗性基因，該抗性基因的主要作用是()A提高受體細(xì)胞在自然環(huán)境中的耐熱性B有利于檢測目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞C增加質(zhì)粒分子的相對分子質(zhì)量D便于與外源基因連接6下列有關(guān)細(xì)菌質(zhì)粒的敘述，正確的是()A質(zhì)粒是廣泛存在于細(xì)菌細(xì)胞中的一種顆粒狀細(xì)胞器B細(xì)菌質(zhì)粒是能自主復(fù)制的小型環(huán)狀DNA分子C質(zhì)粒只有在侵入宿主細(xì)胞后在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制D細(xì)菌質(zhì)粒的復(fù)制過程一定是在宿主細(xì)胞外獨(dú)立進(jìn)行能力提升7下列關(guān)于基因工程的敘述，錯(cuò)誤的是()A目的基因由載體導(dǎo)入受體細(xì)胞B限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶是兩類常用的工具酶C人胰島素原基因在大腸桿菌中表達(dá)的胰島素原無生物活性D載體上的抗性基因有利于篩選含重組DNA的細(xì)胞和促進(jìn)目的基因的表達(dá)82008年諾貝爾化學(xué)獎授予了“發(fā)現(xiàn)和發(fā)展了水母綠色熒光蛋白”的三位科學(xué)家。如果將綠色熒光蛋白基因的片段與目的基因連接起來組成一個(gè)融合基因，再將該融合基因轉(zhuǎn)入真核生物細(xì)胞內(nèi)，表達(dá)出的蛋白質(zhì)就會帶有綠色熒光。綠色熒光蛋白在該研究中的主要作用是()A追蹤目的基因在細(xì)胞內(nèi)的復(fù)制過程B追蹤目的基因插入到染色體上的位置C追蹤目的基因編碼的蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)的分布D追蹤目的基因編碼的蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)9限制酶是一種核酸內(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BamH、EcoR、Hind和Bgl的識別序列和切割位點(diǎn)：BamH EcoR Hind Bgl GGATCC GAATTC AAGCTT AGATCTCCTAGG CTTAAG TTCGAA TCTAGA 切割出來的DNA粘性末端可以互補(bǔ)配對的是()ABamH和EcoR BBamH和HindCBamH和Bgl DEcoR和Hind10.如圖所示為一種限制酶切割DNA分子的過程，請據(jù)圖回答下列問題：(1)這種限制酶的切點(diǎn)是在堿基_之間。(2)這種限制酶的特點(diǎn)是_。(3)如果圖示片段中G堿基發(fā)生基因突變，可能發(fā)生的情況是_。(4)這種工具酶主要存在于_中。(5)若用該酶從蘇云金芽孢桿菌中提取到了抗蟲基因，要將該基因?qū)朊藁?xì)胞中獲得抗蟲棉，則所需運(yùn)輸工具稱為_，最常用的是_，其次還有_和_。該運(yùn)輸工具具有的特點(diǎn)是：有多個(gè)_；在受體細(xì)胞內(nèi)可進(jìn)行_；具有_。綜合拓展11基因工程中，需使用限制酶切割目的基因和質(zhì)粒，便于重組和篩選。已知限制酶的識別序列和切點(diǎn)是GGATCC，限制酶的識別序列和切點(diǎn)是GATC。(1)根據(jù)已知條件和圖回答：上述質(zhì)粒用限制酶_切割，目的基因用限制酶_切割。將切下的目的基因片段插入質(zhì)粒的切口處，還要加入適量的_。請指出質(zhì)粒上至少要有一個(gè)標(biāo)記基因的理由：_。(2)不同生物的基因可以拼接的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是_。(3)大腸桿菌是首先成功表達(dá)外源基因的宿主菌，但不能表達(dá)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的蛋白質(zhì)，哺乳類細(xì)胞、昆蟲細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)雖然能表達(dá)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的哺乳類細(xì)胞蛋白，但操作復(fù)雜，表達(dá)水平低，不易推廣使用?；蚬こ讨谐＿x用酵母菌作為受體細(xì)胞，請從細(xì)胞結(jié)構(gòu)等方面分析用酵母菌作受體細(xì)胞能克服上述不足的理由：_。參考答案：知識清單一、1.遺傳工程遺傳物質(zhì)細(xì)胞遺傳物質(zhì)受體細(xì)胞2構(gòu)建重組DNA分子二、2.(1)DNA是生物遺傳物質(zhì)(2)DNA雙螺旋(3)遺傳信息3.DNA連接酶質(zhì)粒載體三、1.(1)識別切割(2)不同2.末端堿基互補(bǔ)四、1.雙鏈環(huán)狀DNA分子2.細(xì)菌染色體3.載體4大腸桿菌對點(diǎn)訓(xùn)練1D基因工程實(shí)現(xiàn)了將一種生物的基因與另一種生物的基因組合到同一個(gè)體中的愿望，所以這是一種基因重組現(xiàn)象。基因工程是兩種生物間的基因重組，而非同源染色體上非等位基因的自由組合僅限于一種生物的一個(gè)個(gè)體減數(shù)分裂過程中。思路導(dǎo)引本題考查對基因工程概念的理解，準(zhǔn)確把握基因工程的含義就能解答該題。知識鏈接基因工程的概念理解(1)操作環(huán)境：體外關(guān)鍵步驟：構(gòu)建重組DNA分子(2)優(yōu)點(diǎn)與雜交育種相比：克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙。與誘變育種相比：定向改造生物性狀。(3)操作水平：分子水平。(4)原理：基因重組。(5)本質(zhì)：甲(供體：提供目的基因)乙(受體：表達(dá)目的基因)，即基因未變，合成蛋白質(zhì)未變，只是合成場所的轉(zhuǎn)移。2D基因工程是在分子水平上，對DNA進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工，按照人們的意愿定向地改造生物性狀，創(chuàng)造出符合人們需要的生物類型或生物產(chǎn)品，基本原理應(yīng)為基因重組。知識鏈接1.不同基因拼接為重組DNA的理論基礎(chǔ)(1)DNA分子的基本單位相同，都是由脫氧核苷酸構(gòu)成的。(2)空間結(jié)構(gòu)相同，不同生物的DNA分子，都是由兩條反向平行的脫氧核苷酸長鏈形成的規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)。(3)堿基配對方式相同，不同生物的DNA分子中，兩條鏈之間的堿基配對方式均是A與T配對，G與C配對。2外源基因在受體細(xì)胞內(nèi)表達(dá)的理論基礎(chǔ)(1)基因是控制生物性狀的獨(dú)立遺傳單位。(2)遺傳信息的傳遞都遵循中心法則闡述的信息流動方向。(3)生物界共用一套遺傳密碼。3(1)(2)(3)能。因?yàn)樯鲜鰞煞N不同限制酶切割后形成的粘性末端是相同的解析限制酶具有專一性，即一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列并從特定的切點(diǎn)將DNA分子切開。被限制酶切開的DNA兩條單鏈切口，如果各含有幾個(gè)伸出的、可互補(bǔ)配對的核苷酸，這種切口就是粘性末端。兩個(gè)粘性末端之間，只要切口處伸出的核苷酸間互補(bǔ)，就能在DNA連接酶的作用下連接起來。雖然限制酶和限制酶識別的序列和切點(diǎn)不完全相同，但是形成的粘性末端是相同的，存在著互補(bǔ)關(guān)系，因此在DNA連接酶的作用下是可以連接起來的。知識鏈接1.限制性核酸內(nèi)切酶(1)作用特點(diǎn)：具有專一性，表現(xiàn)在兩個(gè)方面識別雙鏈DNA中特定核苷酸序列。切割特定序列中的特定位點(diǎn)，特定序列表現(xiàn)為中心對稱，如EcoR酶的切割序列(如下圖)：(2)作用結(jié)果：產(chǎn)生粘性末端或平末端粘性末端：是限制酶在識別序列的中心軸線兩側(cè)將DNA的兩條鏈分別切開形成的，如下圖所示：平末端：是限制酶在識別序列的中心軸線處切開形成的。如下圖所示2DNA連接酶(1)作用實(shí)質(zhì)：將雙鏈DNA片段“縫合”起來，恢復(fù)被限制酶切開了的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵。例如：(2)作用前提：兩個(gè)DNA分子必須含有相同的粘性末端。4(1)0、2(2)高(3)Sma會破壞質(zhì)粒的抗性基因、外源DNA中的目的基因(4)質(zhì)粒和含目的基因的外源DNA片段自身環(huán)化(5)DNA連接(6)鑒別和篩選含有目的基因的細(xì)胞(7)蔗糖為唯一含碳營養(yǎng)物質(zhì)解析(1)質(zhì)粒切割前是雙鏈環(huán)狀DNA分子，所有磷酸基團(tuán)參與形成磷酸二酯鍵，故不含游離的磷酸基團(tuán)。從圖1可以看出，質(zhì)粒上只含有一個(gè)Sma的切點(diǎn)，因此被該酶切割后，質(zhì)粒變?yōu)榫€性雙鏈DNA分子，因每條鏈上含有一個(gè)游離的磷酸基團(tuán)，因此切割后含有兩個(gè)游離的磷酸基團(tuán)。(2)由題目可知，Sma識別的DNA序列只有G和C，而G和C之間可以形成三個(gè)氫鍵，A和T之間可以形成兩個(gè)氫鍵，所以Sma酶切位點(diǎn)越多，熱穩(wěn)定性就越高。(3)質(zhì)粒抗生素抗性基因?yàn)闃?biāo)記基因，由圖2可知，標(biāo)記基因和外源DNA中均含有Sma酶切位點(diǎn)，都可以被Sma破壞，故不能使用該酶切割含有目的基因的外源DNA和質(zhì)粒。(4)只使用EcoR，則質(zhì)粒和目的基因兩端的粘性末端相同，用連接酶連接時(shí)，會產(chǎn)生質(zhì)粒和目的基因自身連接物，而利用BamH和Hind 剪切時(shí)，質(zhì)粒和目的基因兩端的粘性末端不同，用DNA連接酶連接時(shí)，不會產(chǎn)生自身連接產(chǎn)物。(5)質(zhì)粒和目的基因連接后獲得重組質(zhì)粒，該過程需要連接酶作用，故混合后加入DNA連接酶。(6)質(zhì)粒上的抗性基因?yàn)闃?biāo)記基因，用于鑒別和篩選含有重組質(zhì)粒的受體細(xì)胞。(7)將重組質(zhì)粒導(dǎo)入喪失吸收蔗糖能力的大腸桿菌突變體后，含有重組質(zhì)粒的個(gè)體才能吸收蔗糖，因此可利用蔗糖作為唯一碳源的培養(yǎng)基進(jìn)行培養(yǎng)受體細(xì)胞，含有重組質(zhì)粒的細(xì)胞才能存活，不含有重組質(zhì)粒的因不能獲得碳源而死亡，從而達(dá)到篩選目的。歸納提升(1)DNA連接酶與DNA聚合酶的比較DNA連接酶DNA聚合酶相同點(diǎn)催化兩個(gè)脫氧核苷酸之間形成磷酸二酯鍵不同點(diǎn)模板不需要模板需要DNA的一條鏈為模板作用過程在兩個(gè)DNA片段之間形成磷酸二酯鍵將單個(gè)核苷酸加到已存在的核酸片段的3端的羥基上，形成磷酸二酯鍵作用結(jié)果連接成完整的DNA分子形成DNA的一條鏈用途基因工程DNA復(fù)制(2)DNA連接酶與限制性核酸內(nèi)切酶的比較區(qū)別作用應(yīng)用限制性核酸內(nèi)切酶使特定部位的磷酸二酯鍵斷裂用于提取目的基因和切割載體DNA連接酶在DNA片段之間重新形成磷酸二酯鍵用于重組DNA分子的構(gòu)建關(guān)系：限制酶和連接酶都作用于相鄰兩脫氧核苷酸之間形成的磷酸二酯鍵，但作用不同，一個(gè)是切割，一個(gè)是連接。兩者的關(guān)系可表示為：5B質(zhì)粒存在于細(xì)菌和酵母菌等微生物中，是一種很小的環(huán)狀DNA，其上有標(biāo)記基因，便于在受體細(xì)胞中檢測。質(zhì)粒在受體細(xì)胞中，能隨受體細(xì)胞DNA復(fù)制而復(fù)制，進(jìn)行目的基因的擴(kuò)增和表達(dá)。知識鏈接基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體“分子運(yùn)輸車”(1)類型(2)功能：將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞。(3)應(yīng)具備條件能在宿主細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定保存并大量復(fù)制；有一個(gè)至多個(gè)限制酶的切割位點(diǎn)，以便于外源基因連接；有特殊的遺傳標(biāo)記基因，供重組DNA的檢測和鑒定。課后作業(yè)1B將蘇云金芽孢桿菌的抗蟲基因?qū)朊藁?xì)胞中，通過DNA轉(zhuǎn)錄、翻譯合成特定的蛋白質(zhì)，表現(xiàn)出特定的性狀。此題易錯(cuò)選C?；蚬こ淌且环N技術(shù)手段，而不是生物學(xué)原理，抗蟲棉的培育利用的是基因工程這一技術(shù)手段使基因發(fā)生重組。2B微生物中限制酶被提取出來之后，可以在細(xì)胞外起作用，進(jìn)行DNA的切割，例如基因工程中的限制酶的應(yīng)用就是在細(xì)胞外進(jìn)行的。限制酶作用于兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵，每種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列。3A解答本題的關(guān)鍵是“修飾、改造”二詞。限制性核酸內(nèi)切酶(即限制酶)是剪切基因的“剪刀”，DNA連接酶是把DNA末端之間的縫隙“縫合”起來的“分子縫合針”。所以修飾改造工具是限制酶和DNA連接酶。4C限制性核酸內(nèi)切酶、DNA聚合酶、DNA連接酶三者均作用于磷酸二酯鍵處，限制性核酸內(nèi)切酶使鍵斷開，而DNA聚合酶連接的是單個(gè)脫氧核苷酸，DNA連接酶作用于DNA片段，解旋酶作用于氫鍵，使DNA雙鏈打開，形成DNA單鏈。5B質(zhì)粒上的抗生素抗性基因作為標(biāo)記基因，通過它的特性可以用于判斷目的基因和載體是否一起進(jìn)入受體細(xì)胞，若進(jìn)入，則受體細(xì)胞對抗生素具有抗性，否則沒有。6B細(xì)菌質(zhì)粒是一個(gè)小型環(huán)狀DNA分子，可以進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞，存在于細(xì)胞內(nèi)，但它不是宿主細(xì)胞。質(zhì)粒是一種重要的載體，通常利用質(zhì)粒與目的基因結(jié)合，形成重組質(zhì)粒，而后導(dǎo)入細(xì)菌細(xì)胞。作載體的質(zhì)粒的復(fù)制只能在宿主細(xì)胞內(nèi)完成。7D載體上的抗性基因有利于篩選含重組DNA的細(xì)胞，但由于它和目的基因是相互獨(dú)立的，不能促進(jìn)目的基因的