高中生物蘇教版現(xiàn)代生物科技專題第一章基因工程 第1章第1節(jié)

第一節(jié)基因工程概述第1課時(shí)基因工程的發(fā)展歷程和工具1．簡述基因工程的發(fā)展歷程。2．掌握限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶的作用、特點(diǎn)。(重、難點(diǎn))3．掌握質(zhì)粒的含義、特性及其在基因工程中的作用。(重、難點(diǎn))基因工程的發(fā)展歷程和概念1．理論與技術(shù)基礎(chǔ)的發(fā)展1953年：沃森和克里克建立了DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型?！?957年：科恩伯格等首次發(fā)現(xiàn)DNA聚合酶?！?958年：梅塞爾森和斯塔爾發(fā)現(xiàn)DNA半保留復(fù)制的機(jī)理?？死锟颂岢鲋行姆▌t?！?961～1966年：尼倫伯格等破譯遺傳密碼。↓1967年：羅思和赫林斯基發(fā)現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)工具質(zhì)粒和DNA連接酶?！?970年：特明和巴爾的摩各自在RNA病毒中發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶。史密斯等人分離到限制性核酸內(nèi)切酶?！?977年：桑格首次完整基因組的測(cè)序工作。2．重組DNA技術(shù)的發(fā)展(1)1972年科學(xué)家伯格等實(shí)驗(yàn)。①過程：eq\b\lc\\rc\](\a\vs4\al\co1(猿猴病毒SV40的DNA,↑,同一種限制性核酸內(nèi)切酶,↓,λ噬菌體的DNA))eq\o(→,\s\up15(DNA連接酶))eq\a\vs4\al(重組的雜種,DNA分子)②成就：世界上首次DNA分子體外重組。(2)1973年科學(xué)家科恩等實(shí)驗(yàn)。eq\b\lc\\rc\](\a\vs4\al\co1(大腸桿菌質(zhì)粒DNA（含卡那霉素抗性基因）,↑,同一種限制性核酸內(nèi)切酶,↓,大腸桿菌質(zhì)粒DNA（含四環(huán)素抗性基因）))eq\o(→,\s\up15(DNA連接酶))重組DNA分子eq\o(→,\s\up15(轉(zhuǎn)化))大腸桿菌→子代大腸桿菌(雙重抗性)(3)不同物種間DNA重組實(shí)驗(yàn)。①過程：非洲爪蟾核糖體蛋白基因的DNA片段＋大腸桿菌質(zhì)粒→重組DNA→轉(zhuǎn)入大腸桿菌→轉(zhuǎn)錄出相應(yīng)mRNA。②成就：打破了傳統(tǒng)的種間遺傳物質(zhì)不能交換的重重壁壘，開創(chuàng)了基因工程。3．基因工程的概念方法在體外通過人工“剪切”和“拼接”等方法原理對(duì)生物的基因進(jìn)行改造和重新組合操作水平基因水平目的產(chǎn)生人類需要的基因產(chǎn)物eq\a\vs4\al([合作探討])使大米擁有某些細(xì)菌才具有的抗蟲基因能夠減少化學(xué)殺蟲劑的使用量，既高產(chǎn)又環(huán)保。請(qǐng)你結(jié)合以上內(nèi)容探究以下問題。探討eq\a\vs4\al(1)：你知道擁有某些細(xì)菌抗蟲基因的大米是通過何種技術(shù)培育出來的嗎？提示：基因工程。探討eq\a\vs4\al(2)：通過分析基因工程的概念，討論基因工程的原理是什么？與有性雜交育種有何區(qū)別？提示：原理：基因重組。區(qū)別：打破物種限制，實(shí)現(xiàn)不同物種間的基因交流。探討eq\a\vs4\al(3)：將人的胰島素基因?qū)氪竽c桿菌體內(nèi)，通過大腸桿菌能大量生產(chǎn)人胰島素。請(qǐng)分析人胰島素基因能在大腸桿菌體內(nèi)表達(dá)的理論基礎(chǔ)是什么？提示：生物共用一套遺傳密碼。eq\a\vs4\al([思維升華])1．基因重組的三種主要類型(1)交叉互換：減數(shù)第一次分裂四分體時(shí)期，同源染色體上的非姐妹染色單體間的交叉互換。(2)自由組合：減數(shù)第一次分裂后期，非同源染色體上的非等位基因隨著非同源染色體的自由組合而組合。(3)基因工程：轉(zhuǎn)基因生物因外源基因?qū)攵@得的新性狀是可以遺傳的。2．基因工程的理論基礎(chǔ)(1)拼接的基礎(chǔ)：①基本組成單位相同：不同生物的DNA分子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分子一般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(duì)方式相同：不同生物的DNA分子中兩條鏈之間的堿基配對(duì)方式均是A與T配對(duì)，G與C配對(duì)。(2)表達(dá)的基礎(chǔ)：生物界共用一套遺傳密碼，相同的遺傳信息在不同生物體內(nèi)可表達(dá)出相同的蛋白質(zhì)。1．干擾素是治療癌癥的重要藥物，它必須從血液中提取，每升人血中只能提取μg，所以價(jià)格昂貴。美國加利福尼亞的某生物制品公司用如下方法生產(chǎn)干擾素。如圖所示，可以看出該公司生產(chǎn)干擾素運(yùn)用的方法是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：10210006】A．個(gè)體間的雜交 B．基因工程C．細(xì)胞融合 D．器官移植【解析】從圖中可以看出整個(gè)過程為將人的淋巴細(xì)胞中控制干擾素合成的基因與質(zhì)粒結(jié)合后導(dǎo)入酵母菌，并從酵母菌產(chǎn)物中提取干擾素，這項(xiàng)技術(shù)為基因工程。【答案】B2．下列對(duì)基因工程的理解，正確的是()①它是一種按照人們的意愿，定向改造生物遺傳特性的工程②可對(duì)基因隨意進(jìn)行人為改造③是體外進(jìn)行的人為的基因重組④在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，利用相關(guān)的酶和原料合成DNA⑤主要技術(shù)為體外DNA重組技術(shù)和轉(zhuǎn)基因技術(shù)⑥在DNA分子水平上進(jìn)行操作⑦一旦成功，便可遺傳A．①②③④⑤⑥ B．①③④⑤⑥⑦C．①③⑤⑥⑦ D．①②③⑤⑥⑦【解析】基因工程可以對(duì)生物的基因進(jìn)行改造和重新組合，然后導(dǎo)入受體細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行無性繁殖，使重組基因在受體細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，產(chǎn)生出人類所需要的基因產(chǎn)物，而不是對(duì)基因進(jìn)行人為改造。【答案】C基因工程的工具——酶與載體1．限制性核酸內(nèi)切酶(也稱“限制酶”)(1)來源：主要來自于原核生物。(2)特點(diǎn)：具有專一性。①識(shí)別雙鏈DNA分子的某種特定的脫氧核苷酸序列。②切割特定脫氧核苷酸序列中的特定位點(diǎn)。(3)作用：斷開每一條鏈中特定部位的兩個(gè)脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵。(4)結(jié)果：產(chǎn)生黏性末端或平口末端。2．DNA連接酶——“分子針線”(1)作用：將雙鏈DNA片段“縫合”，恢復(fù)被限制性核酸內(nèi)切酶切開的兩個(gè)脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵。(2)結(jié)果：形成重組DNA分子。3．載體——運(yùn)載工具(1)功能：將外源基因?qū)胧荏w細(xì)胞。(2)種類：質(zhì)粒、λ噬菌體的衍生物以及一些動(dòng)、植物病毒。(3)質(zhì)粒①本質(zhì)：來自于細(xì)菌細(xì)胞中的一種很小的環(huán)狀DNA分子，是最早應(yīng)用的載體。②組成：最簡單的質(zhì)粒載體必須包括復(fù)制區(qū)、標(biāo)記基因、目的基因插入位點(diǎn)。eq\a\vs4\al([合作探討])我國科學(xué)家已成功將與植物花青素代謝有關(guān)的基因?qū)牖ɑ苤参锇珷颗Ｖ?，轉(zhuǎn)基因矮牽牛呈現(xiàn)出自然界沒有的顏色變異，大大提高了花卉的觀賞價(jià)值。請(qǐng)你依據(jù)以上材料探究以下問題：探討eq\a\vs4\al(1)：科學(xué)家進(jìn)行轉(zhuǎn)基因技術(shù)操作時(shí)，需要用到哪些基本的工具？提示：限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶和載體。探討eq\a\vs4\al(2)：結(jié)合DNA復(fù)制的過程分析，限制性核酸內(nèi)切酶和DNA解旋酶的作用部位有何不同？提示：限制性核酸內(nèi)切酶作用于磷酸和脫氧核糖之間的磷酸二酯鍵，DNA解旋酶作用于堿基對(duì)之間的氫鍵。探討eq\a\vs4\al(3)：下圖所示過程是哪類酶作用的結(jié)果？該酶識(shí)別的堿基序列及切點(diǎn)是什么？這體現(xiàn)了該類酶具有什么特性？提示：限制性核酸內(nèi)切酶。識(shí)別的堿基序列為：GAATTC，切點(diǎn)在G和A之間。特異性。探討eq\a\vs4\al(4)：質(zhì)粒的化學(xué)本質(zhì)是什么？來源于何類生物？提示：化學(xué)本質(zhì)：環(huán)狀DNA分子。來源：細(xì)菌、酵母菌。eq\a\vs4\al([思維升華])1．限制性核酸內(nèi)切酶與DNA連接酶的比較(1)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開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基因表達(dá)載體的構(gòu)建(2)兩者的關(guān)系可表示為：2．DNA連接酶與DNA聚合酶的比較項(xiàng)目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對(duì)象游離的DNA片段單個(gè)的脫氧核苷酸作用結(jié)果形成完整的DNA分子形成DNA的一條鏈用途基因工程DNA復(fù)制[特別提醒](1)不同DNA分子用同一種限制性核酸內(nèi)切酶切割形成的黏性末端都相同；同一個(gè)DNA分子用不同的限制性核酸內(nèi)切酶切割，產(chǎn)生的黏性末端一般不相同。(2)DNA連接酶無識(shí)別的特異性，DNA連接酶對(duì)于黏性末端或平口末端都能催化其“縫合”，重新形成DNA分子。3．載體的作用、條件、種類及質(zhì)粒的相關(guān)知識(shí)作用將外源基因送入受體細(xì)胞條件①能在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制并穩(wěn)定地保存②具有多個(gè)限制性核酸內(nèi)切酶切點(diǎn)③具有某些標(biāo)記基因種類常用的載體有質(zhì)粒、λ噬菌體、動(dòng)植物病毒質(zhì)粒①質(zhì)粒是最早應(yīng)用的載體②結(jié)構(gòu)：細(xì)菌細(xì)胞中的很小的環(huán)狀DNA分子③特性：質(zhì)粒的存在對(duì)宿主細(xì)胞無影響④重組質(zhì)粒的形成：用同一種限制性核酸內(nèi)切酶切割質(zhì)粒和外源DNA分子，并通過DNA連接酶的連接，就能將質(zhì)粒和外源DNA分子組成一個(gè)重組質(zhì)粒(重組DNA分子)[特別提醒](1)一般來說，天然載體往往不能滿足人類的所有要求，因此人們根據(jù)不同的目的和需要，對(duì)某些天然的載體進(jìn)行人工改造。(2)常見的標(biāo)記基因有抗生素抗性基因、產(chǎn)生特定顏色的表達(dá)產(chǎn)物基因、發(fā)光基因等。(3)注意與細(xì)胞膜上載體的區(qū)別，兩者的化學(xué)本質(zhì)和作用都不相同。(4)質(zhì)粒能自我復(fù)制，既可在自身細(xì)胞、受體細(xì)胞內(nèi)，也可在體外。1．基因的運(yùn)輸工具——載體，必須具備的條件之一及理由是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：10210007】A．能夠在宿主細(xì)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(gè)限制酶切點(diǎn)，以便于目的基因的表達(dá)C．具有某些標(biāo)記基因，以便為目的基因的表達(dá)提供條件D．能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存，以便于進(jìn)行篩選【解析】載體作為目的基因的運(yùn)輸工具，能將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞。作為載體必須具備三個(gè)條件：①能夠在宿主細(xì)胞中穩(wěn)定地保存，并能夠復(fù)制，以便提供大量的目的基因；②有一個(gè)至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)，便于與外源基因結(jié)合；③具有標(biāo)記基因，便于進(jìn)行檢測(cè)和篩選。【答案】A2．目前基因工程所用的質(zhì)粒載體主要是以天然細(xì)菌質(zhì)粒的各種元件為基礎(chǔ)重新組建的人工質(zhì)粒，pBR322質(zhì)粒是較早構(gòu)建的質(zhì)粒載體，其主要結(jié)構(gòu)如下圖所示。(1)構(gòu)建人工質(zhì)粒時(shí)要有抗性基因，以便于_______________________________________________________________。(2)pBR322分子中有單個(gè)EcoRⅠ限制酶作用位點(diǎn)，EcoRⅠ只能識(shí)別序列—GAATTC—，并只能在G和A之間切割。若在某目的基因的兩側(cè)各有1個(gè)EcoRⅠ的切點(diǎn)，請(qǐng)畫出目的基因兩側(cè)被限制酶EcoRⅠ切割后所形成的黏性末端：_______________________________________________。(3)pBR322分子中另有單個(gè)的BcomHⅠ限制酶作用位點(diǎn)，現(xiàn)將經(jīng)BamHⅠ處理后的質(zhì)粒與用另一種限制酶BglⅡ處理得到的目的基因，通過DNA連接酶作用恢復(fù)________鍵，成功獲得了重組質(zhì)粒，說明______________________________________________________________________________________________。(4)為了檢測(cè)上述重組質(zhì)粒是否導(dǎo)入原本無ampR和tetR的大腸桿菌，將大腸桿菌在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，得到如圖二的菌落。再將滅菌絨布按到培養(yǎng)基上，使絨布面沾上菌落，然后將絨布按到含四環(huán)素的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，得到如圖三的結(jié)果(空圈表示與圖二對(duì)照無菌落的位置)，與圖三空圈相對(duì)應(yīng)的圖二中的菌落表現(xiàn)型是______________________________________________，圖三結(jié)果顯示，多數(shù)大腸桿菌導(dǎo)入的是_______________________________________________?！窘馕觥?1)質(zhì)粒作為基因表達(dá)載體的條件之一是要有抗性基因，以便于鑒別目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞或篩選導(dǎo)入目的基因的受體細(xì)胞。(2)同一限制酶切割DNA分子產(chǎn)生的黏性末端相同，根據(jù)題意可知：該目的基因兩側(cè)被限制酶EcoRⅠ切割后所形成的黏性末端為：目的基因—GAATTC—……—GAATTC——CTTAAG—……—CTTAAG—(3)DNA連接酶催化兩個(gè)DNA片段形成磷酸二酯鍵；而通過DNA連接酶作用能將兩個(gè)DNA分子片段連接，表明經(jīng)兩種限制酶(BamHⅠ和BglⅡ)切割得到的DNA片段，其黏性末端相同。(4)由題意知：由于與圖三空圈相對(duì)應(yīng)的大腸桿菌能在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基上生長，而不能在含四環(huán)素的培養(yǎng)基上生長，故可推知與圖三空圈相對(duì)應(yīng)的圖二中的菌落能抗氨芐青霉素，但不能抗四環(huán)素。由圖二、圖三結(jié)果顯示，多數(shù)大腸桿菌都能抗氨芐青霉素，而經(jīng)限制酶BamHⅠ作用后，標(biāo)記基因tetR被破壞，故導(dǎo)入目的基因的大腸桿菌不能抗四環(huán)素，即多數(shù)大腸桿菌導(dǎo)入的是pBR322質(zhì)粒?！敬鸢浮?1)鑒別目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞或篩選導(dǎo)入目的基因的受體細(xì)胞(2)如下所示：目的基因—GAATTC—……—GAATTC——CTTAAG—……—CTTAAG—(3)磷酸二酯兩種限制酶(BamHⅠ和BglⅡ)切割得到的黏性末端相同(4)能抗氨芐青霉素，但不能抗四環(huán)素pBR322質(zhì)粒1．基因工程是一種新興生物技術(shù)，實(shí)施該工程的最終目的是()A．定向提取生物體DNA分子B．定向?qū)NA分子進(jìn)行人工“剪切”C．在生物體外對(duì)DNA分子進(jìn)行改造D．定向改造生物的遺傳性狀【解析】基因工程也稱DNA重組技術(shù)，它是按照人類的意愿，將某種基因有計(jì)劃地轉(zhuǎn)移到另一種生物中去的新技術(shù)，故實(shí)施該工程的最終目的是定向改造生物的遺傳性狀?！敬鸢浮緿2．(2023·湖北襄陽期末)限制性內(nèi)切酶的作用實(shí)際上就是把DNA上某些化學(xué)鍵打斷，一種能對(duì)GAATTC專一識(shí)別的限制酶，打斷的化學(xué)鍵是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：10210008】A．G與A之間的鍵B．G與C之間的鍵C．A與T之間的鍵 D．磷酸與脫氧核糖之間的鍵【解析】限制酶主要從原核生物中分離純化出來，它能夠識(shí)別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷裂。限制酶的作用部位是磷酸和脫氧核糖之間的磷酸二酯鍵，而一條鏈中相鄰兩個(gè)堿基之間的化學(xué)鍵為—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—。【答案】D3．如下圖，兩個(gè)核酸片段在適宜條件下，經(jīng)X酶的催化作用，發(fā)生下述變化，則X酶是()A．DNA連接酶 B．RNA聚合酶C．DNA聚合酶 D．限制性核酸內(nèi)切酶【解析】DNA連接酶的作用是將兩個(gè)黏性末端的磷酸基和脫氧核糖連接在一起；RNA聚合酶是在RNA復(fù)制或轉(zhuǎn)錄過程中，把核糖核苷酸連接在一起；DNA聚合酶是在DNA復(fù)制過程催化脫氧核苷酸的聚合反應(yīng)；限制性核酸內(nèi)切酶是在獲取目的基因時(shí)識(shí)別特定的堿基序列，切出黏性末端或平口末端。圖示為將兩個(gè)黏性末端的磷酸基和脫氧核糖連接在一起?！敬鸢浮緼4．下列四條DNA片段，可能是由同一種限制酶切割而成的是()A．①② B．②③C．③④ D．②④【解析】只有②和④的黏性末端的堿基都是互補(bǔ)的，它們可能是由同一種限制酶切割而成的?！敬鸢浮緿5．關(guān)于限制性核酸內(nèi)切酶識(shí)別序列和切開部位的特點(diǎn)，敘述錯(cuò)誤的是()A．所識(shí)別的序列都可以找到一條中軸線B．中軸線兩側(cè)的雙鏈DNA上的堿基是反向?qū)ΨQ重復(fù)排列C．只識(shí)別和切斷特定的脫氧核苷酸序列D．在任何部位都能將DNA切開【解析】一種限制性核酸內(nèi)切酶只能識(shí)別一種特定的脫氧核苷酸序列，并且能在特定的切點(diǎn)上切割DNA分子?！敬鸢浮緿課堂小結(jié)：網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建核心回扣1.基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的，又叫做DNA重組技術(shù)。2.基因工程的原理是基因重組，處理對(duì)象是DNA或基因。3.限制性核酸內(nèi)切酶是能夠識(shí)別和切割DNA分子的酶，又叫限制酶。DNA連接酶能將被限制性核酸內(nèi)切酶切開的磷酸二酯鍵重新形成。4.載體的作用是與含有外源基因(即目的基因)的DNA片段結(jié)合，將外源基因送入受體細(xì)胞中。學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng)(一)(建議用時(shí)：45分鐘)[學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)]1．下列有關(guān)基因工程敘述錯(cuò)誤的是()A．最常用的載體是大腸桿菌的質(zhì)粒B．工具酶主要有限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶C．該技術(shù)人為地增加了生物變異的范圍，實(shí)現(xiàn)種間遺傳物質(zhì)的交換D．基本原理是基因突變【解析】基因工程的基本原理是基因重組，不同生物的DNA具有相同的結(jié)構(gòu)以及遺傳信息傳遞和表達(dá)方式相同是基因工程賴以完成的基礎(chǔ)；基因工程中的工具酶是限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶，最常用的載體是大腸桿菌質(zhì)粒。該技術(shù)可克服生殖隔離現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)種間遺傳物質(zhì)交換，按照人的意愿使生物發(fā)生變異?！敬鸢浮緿2．(2023·大綱全國卷)下列實(shí)踐活動(dòng)包含基因工程技術(shù)的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：10210009】A．水稻F1花藥經(jīng)培養(yǎng)和染色體加倍，獲得基因型純合新品種B．抗蟲小麥與矮稈小麥雜交，通過基因重組獲得抗蟲矮稈小麥C．將含抗病基因的重組DNA導(dǎo)入玉米細(xì)胞，經(jīng)組織培養(yǎng)獲得抗病植株D．用射線照射大豆使其基因結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，獲得種子性狀發(fā)生變異的大豆【解析】A項(xiàng)屬于單倍體育種，原理是染色體變異；B項(xiàng)屬于雜交育種，原理是基因重組；C項(xiàng)屬于基因工程育種，原理是基因重組；D項(xiàng)屬于誘變育種，原理是基因突變?！敬鸢浮緾3．下列有關(guān)基因工程技術(shù)的敘述，正確的是()A．重組DNA技術(shù)所用的工具酶是限制酶、DNA連接酶和載體B．所有的限制酶都只能識(shí)別同一種特定的脫氧核苷酸序列C．一般選用細(xì)菌的質(zhì)粒作為基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體D．細(xì)菌體內(nèi)的質(zhì)?？梢灾苯幼鳛榛蚬こ讨械妮d體【解析】此題考查基因工程的基本工具及相關(guān)知識(shí)。解答此類題目須明確以下知識(shí)：(1)基因操作的工具酶有限制性核酸內(nèi)切酶(簡稱限制酶)和DNA連接酶。(2)一種限制酶只能識(shí)別特定的脫氧核苷酸序列，并從特定的位點(diǎn)切開，不同的限制酶識(shí)別的脫氧核苷酸序列是不同的。(3)載體是基因的運(yùn)載工具，一般選用細(xì)菌的質(zhì)粒作為載體，它既可以攜帶外源基因進(jìn)入受體細(xì)胞，或獨(dú)立復(fù)制或整合到受體細(xì)胞的DNA上，又有特殊的遺傳標(biāo)記基因，供重組DNA的鑒定和選擇。但在進(jìn)行基因工程操作中，真正被用作載體的質(zhì)粒，都是在天然質(zhì)粒的基礎(chǔ)上進(jìn)行過人工改造的?！敬鸢浮緾4．下列說法中不正確的有()①限制性核酸內(nèi)切酶全部是從真核生物中分離純化而來的②DNA連接酶全部是從原核生物中分離得到的③所有限制性核酸內(nèi)切酶識(shí)別的脫氧核苷酸序列均由6個(gè)核苷酸組成④不同限制性核酸內(nèi)切酶切割DNA的位點(diǎn)不同⑤有的質(zhì)粒是單鏈DNAA．①②④⑤ B．①②③⑤C．②③④⑤ D．①③④⑤【解析】限制性核酸內(nèi)切酶主要是從原核生物中分離得到的，所以①錯(cuò)誤；DNA連接酶中的一類是從原核生物大腸桿菌中分離得到的，另一類是從T4噬菌體中得到的，所以②錯(cuò)誤；不同的限制性核酸內(nèi)切酶識(shí)別的脫氧核苷酸序列不同，不一定都是6個(gè)核苷酸，所以③錯(cuò)誤；質(zhì)粒都是雙鏈環(huán)狀DNA分子，所以⑤錯(cuò)誤?！敬鸢浮緽5．下列關(guān)于DNA連接酶作用的敘述，正確的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：10210010】A．將單個(gè)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(gè)DNA片段的骨架連接起來，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(bǔ)的黏性末端之間連接起來，而不能將雙鏈DNA片段平口末端之間進(jìn)行連接【解析】DNA連接酶和DNA聚合酶都是催化兩個(gè)脫氧核苷酸之間形成磷酸二酯鍵。DNA連接酶是在兩個(gè)DNA片段之間形成磷酸二酯鍵，將兩個(gè)DNA片段連接成重組DNA分子。DNA聚合酶是將單個(gè)核苷酸加到已存在的核酸片段上形成磷酸二酯鍵，合成新的DNA分子?！敬鸢浮緽6．據(jù)圖判斷，有關(guān)工具酶功能的敘述錯(cuò)誤的是()A．限制性核酸內(nèi)切酶可以切斷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】a處指的是兩個(gè)相鄰脫氧核苷酸之間的脫氧核糖與磷酸之間的磷酸二酯鍵，而c處指的是同一個(gè)脫氧核苷酸內(nèi)的脫氧核糖和磷酸之間的化學(xué)鍵，DNA連接酶不能連接此化學(xué)鍵。【答案】D7．作為基因工程中的“分子運(yùn)輸車”——載體，應(yīng)具備的條件是()①必須有一個(gè)或多個(gè)限制性核酸內(nèi)切酶的切割位點(diǎn)，以便目的基因可以插入到載體上②載體必須具備自我復(fù)制的能力，或整合到受體染色體DNA上隨染色體DNA的復(fù)制而同步復(fù)制③必須帶有標(biāo)記基因，以便進(jìn)行重組后的篩選④必須是安全的，不會(huì)對(duì)受體細(xì)胞有害，或不能進(jìn)入到除受體細(xì)胞外的其他生物細(xì)胞中去⑤大小應(yīng)合適，太大則不易操作A．①②③④ B．①②③⑤C．①③④⑤ D．①②③④⑤【解析】基因操作中運(yùn)輸目的基因的載體必須有一個(gè)或多個(gè)限制性核酸內(nèi)切酶的切割位點(diǎn)，以便目的基因可以插入到載體上；載體必須具備自我復(fù)制的能力，或整合到受體染色體DNA上隨染色體DNA的復(fù)制而同步復(fù)制；必須帶有標(biāo)記基因，以便進(jìn)行重組后的篩選；必須是安全的；大小應(yīng)合適，太大則不易操作。【答案】D8．下圖表示限制性核酸內(nèi)切酶切割某DNA分子的過程，下列有關(guān)敘述，不正確的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：10210011】A．該限制酶能識(shí)別的堿基序列是GAATTC，切點(diǎn)在G和A之間B．用此酶切割含有目的基因的片段時(shí)，必須用相應(yīng)的限制性核酸內(nèi)切酶切割載體，產(chǎn)生與目的基因相同的黏性末端C．要把目的基因與載體“縫合”起來，要用到基因工程的另一個(gè)工具——DNA聚合酶D．限制酶切割DNA分子時(shí)，是破壞了同一條鏈上相鄰脫氧核苷酸之間的化學(xué)鍵，而不是兩條鏈上互補(bǔ)配對(duì)的堿基之間的氫鍵【解析】由圖示可知，該限制酶識(shí)別的堿基序列是GAATTC，切點(diǎn)在G和A之間；要獲得重組DNA分子，必須用限制性核酸內(nèi)切酶切割載體和目的基因，得到相同的黏性末端；將目的基因與載體“縫合”起來的是DNA連接酶，而不是DNA聚合酶；限制性核酸內(nèi)切酶切割的是同一條鏈上相鄰脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵。【答案】C9．限制酶是一種核酸切割酶，可識(shí)別并切割DNA分子上特定的核苷酸序列。下圖為四種限制酶BamHⅠ、EcoRⅠ、HindⅢ以及BglⅡ的識(shí)別序列。箭頭表示每一種限制酶的特定切割部位，其中哪兩種限制酶所切割出來的DNA片段末端可以互補(bǔ)黏合？其正確的末端互補(bǔ)序列是什么()A．BamHⅠ和EcoRⅠ末端互補(bǔ)序列為AATT—B．BamHⅠ和HindⅢ末端互補(bǔ)序列為GATC—C．EcoRⅠ和HindⅢ末端互補(bǔ)序列為AATT—D．BamHⅠ和BglⅡ末端互補(bǔ)序列為GATC—【解析】圖中四種限制酶切割DNA分子所形成的黏性末端分別是eq\b\lc\(\a\vs4\al\co1(—G,—CCTAG、))eq\b\lc\(\a\vs4\al\co1(—G,—CTTAA、))eq\b\lc\(\a\vs4\al\co1(—A,—TTCGA、))eq\b\lc\(\a\vs4\al\co1(—A,—TCTAG，))可知BamHⅠ和BglⅡ切割DNA分子產(chǎn)生的末端的堿基是互補(bǔ)的?！敬鸢浮緿10．科學(xué)家通過基因工程，需要從蘇云金芽孢桿菌中提取抗蟲基因，放入棉花細(xì)胞中發(fā)揮作用，回答有關(guān)問題：(1)從蘇云金芽孢桿菌中切割抗蟲基因所用的工具是________________。此工具主要存在于_______________________________________________中，其特點(diǎn)是______________________________________________________________________________________________。(2)將抗蟲基因?qū)朊藁?xì)胞需要的運(yùn)輸工具具有的特點(diǎn)是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________，最常用的載體是________，除了它還有________、________?！敬鸢浮?1)限制性核酸內(nèi)切酶細(xì)菌一種限制性核酸內(nèi)切酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列，并在特定的位點(diǎn)切割(2)有一個(gè)至多個(gè)限制性核酸內(nèi)切酶切割位點(diǎn)，在受體細(xì)胞中可進(jìn)行自我復(fù)制，具標(biāo)記基因質(zhì)粒λ噬菌體的衍生物動(dòng)植物病毒[能力提升]11．下面是四種不同質(zhì)粒的示意圖，其中ori為復(fù)制必需的序列，amp為氨芐青霉素抗性基因，tet為四環(huán)素抗性基因，箭頭表示一種限制性核酸內(nèi)切酶的酶切位點(diǎn)。若要得到一個(gè)能在四環(huán)素培養(yǎng)基上生長而不能在氨芐青霉素培養(yǎng)基上生長的含重組DNA的細(xì)胞，應(yīng)選用的質(zhì)粒是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：10210012】【解析】A項(xiàng)破壞了復(fù)制必需的序列。B項(xiàng)氨芐青霉素抗性基因和四環(huán)素抗性基因都完好，在四環(huán)素培養(yǎng)基上和氨芐青霉素培養(yǎng)基上都能生長。C項(xiàng)氨芐青霉素抗性基因被破壞，四環(huán)素抗性基因完好，能在四環(huán)素培養(yǎng)基上生長而不能在氨芐青霉素培養(yǎng)基上生長。D項(xiàng)氨芐青霉素抗性基因完好，四環(huán)素抗性基因被破壞?！敬鸢浮緾12．下圖表示一項(xiàng)重要的生物技術(shù)，對(duì)圖中物質(zhì)a、b、c、d的描述，正確的是()A．a(chǎn)的基本骨架是磷酸和核糖交替連接而成的結(jié)構(gòu)B．要獲得相同的黏性末端，要用相同的b去切割a和dC．c連接雙鏈間的氫鍵，使黏性末端處堿基互補(bǔ)配對(duì)D．若要獲得未知序列的d，可到基因文庫中去尋找【解析】a是載體質(zhì)粒，b是限制性核酸內(nèi)切酶切割質(zhì)粒，c是DNA連接酶，連接質(zhì)粒和目的基因，d是目的基因。質(zhì)粒是環(huán)狀DNA，其基本骨架是磷酸和脫氧核糖交替連接而成的。要想獲得同一種黏性末端要用同一種限制性核酸內(nèi)切酶。DNA連接酶連接的是磷酸和脫氧核糖之間的鍵，不是氫鍵。對(duì)于未知序列的目的基因是無法從基因文庫中獲取的。【答案】B13．(2023·天津一中月考)現(xiàn)有一長度為3000堿基對(duì)(bp)的線性DNA分子，用限制性核酸內(nèi)切酶酶切后，進(jìn)行凝膠電泳，使降解產(chǎn)物分開。用酶H單獨(dú)酶切，結(jié)果如圖1。用酶B單獨(dú)酶切，結(jié)果如圖2。用酶H和酶B同時(shí)酶切，結(jié)果如圖3。該DNA分子的結(jié)構(gòu)及其酶切圖譜是()【解析】從圖中所示的結(jié)果看，酶H單獨(dú)酶切時(shí)會(huì)將DNA切割成兩種長度(分別為2000bp、1000bp)，可以排除D選項(xiàng)；酶B單獨(dú)酶切時(shí)使DNA切割成三種長度(分別為2000bp、600bp、400bp)，由此可排除BC選項(xiàng)。【答案】A14．根據(jù)基因工程的有關(guān)知識(shí)，回答下列問題：(1)限制性核酸內(nèi)切酶切割DNA分子后產(chǎn)生的片段，其末端類型有________和________。(2)質(zhì)粒運(yùn)載體用EcoRⅠ切割后產(chǎn)生的片段如下：AATTC……GG……CTTAA為使運(yùn)載體與目的基因相連，含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ切割外，還可用另一種限制性核酸內(nèi)切酶切割，該酶必須具有的特點(diǎn)是______________________________________________________________________________________________。(3)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。(4)基因工程中除質(zhì)粒外，________和________也可作為運(yùn)載體。(5)請(qǐng)畫出質(zhì)粒被切割形成黏性末端的過程圖。eq\x(\a\al(—G↓GATCC—,—CCTAG↑G—))【解析】當(dāng)限制酶在它識(shí)別序列的中心軸線兩側(cè)將DNA的兩條鏈分別切開時(shí)，產(chǎn)生的是黏性末端，而當(dāng)限制酶在它識(shí)別序列的中心軸線處切開時(shí)，產(chǎn)生的則是平口末端。為使運(yùn)載體與目的基因相連