第1課時(shí)　重組DNA技術(shù)的基本工具

第3章基因工程第1節(jié)重組DNA技術(shù)的基本工具第1課時(shí)重組DNA技術(shù)的基本工具基礎(chǔ)過關(guān)練題組一認(rèn)識(shí)限制性內(nèi)切核酸酶——“分子手術(shù)刀”1.(2020河南南陽第一次高三聯(lián)考)下列關(guān)于限制性內(nèi)切核酸酶(限制酶)的敘述,正確的是()A.限制酶主要來源于原核生物B.限制酶的識(shí)別序列均由6個(gè)核苷酸組成C.限制酶作用于兩條核苷酸鏈之間的磷酸二酯鍵D.限制酶可識(shí)別RNA分子的特定核苷酸序列2.(2020山東濟(jì)南一中高二期中)下列黏性末端屬于由同種限制酶切割而成的是()

①

②

③

④A.①② B.①③ C.①④ D.②③3.(2020陜西西安寶雞中學(xué)高二期中)限制酶是一種核酸切割酶,可識(shí)別并切割雙鏈DNA分子上特定的核苷酸堿基序列。如圖為四種限制酶BamHⅠ、EcoRⅠ、HindⅢ以及BglⅡ的識(shí)別序列:BamHⅠ

↓

—GGATCC—

—CCTAGG—

↑EcoRⅠ

↓

—GAATTC—

—CTTAAG—

↑HindⅢ

↓

—AAGCTT—

—TTCGAA—

↑BglⅡ

↓

—AGATCT—

—TCTAGA—

↑箭頭表示每種限制酶的特定切割部位,其中哪兩種限制酶切割出來的DNA片段末端可以互補(bǔ)結(jié)合,其正確的末端互補(bǔ)序列為()A.BamHⅠ和EcoRⅠ;末端互補(bǔ)序列—AATT—B.BamHⅠ和BglⅡ;末端互補(bǔ)序列—GATC—C.BamHⅠ和HindⅢ;末端互補(bǔ)序列—GATC—D.EcoRⅠ和HindⅢ;末端互補(bǔ)序列—AATT—4.(2020四川綿陽南山中學(xué)高二期中)對(duì)如圖所示DNA片段的說法錯(cuò)誤的是()A.甲、乙、丙的黏性末端是由兩種限制酶催化產(chǎn)生的B.甲、乙之間可形成重組DNA分子,但甲、丙之間不能連接酶催化磷酸基團(tuán)和脫氧核糖之間形成化學(xué)鍵D.切割甲的限制酶不能識(shí)別由甲、乙片段形成的重組DNA分子5.(2020山東高三新高考模擬)某線性DNA分子含有5000個(gè)堿基對(duì)(bp),先用限制酶a切割,再把得到的產(chǎn)物用限制酶b切割,得到的DNA片段大小如表。在該DNA分子中,限制酶a和限制酶b的識(shí)別序列分別有幾個(gè)()限制酶a切割產(chǎn)物(bp)限制酶b再次切割產(chǎn)物(bp)2100;1400;1000;5001900;200;800;600;1000;500個(gè)和2個(gè) 個(gè)和2個(gè)個(gè)和3個(gè) 個(gè)和3個(gè)6.下圖表示兩種限制性內(nèi)切核酸酶識(shí)別DNA分子特定序列,并在特定位點(diǎn)對(duì)DNA進(jìn)行切割的示意圖,請(qǐng)據(jù)圖回答:5'—T—C—G—A—A—T—T—C—3'3'—A—G—C—T—T—A—A—G—5'—T—C—G——A—A—T—T—C——A—G—C—T—T—A—A——G—甲5'—G—T—T—A—A—C—3'3'—C—A—A—T—T—G—5'—G—T—T——A—A—C——C—A—A——T—T—G—乙(1)圖中甲和乙經(jīng)過相應(yīng)操作均形成兩個(gè)片段,切口的類型分別是、。

(2)由圖可知甲中限制酶切點(diǎn)在之間。由圖可知乙中限制酶切點(diǎn)在之間。

(3)限制酶的作用特點(diǎn)是

。

題組二認(rèn)識(shí)DNA連接酶——“分子縫合針”7.下列關(guān)于基因工程的敘述,正確的是(易錯(cuò))A.“分子縫合針”是限制性內(nèi)切核酸酶連接酶和載體是構(gòu)建重組質(zhì)粒必需的工具酶C.限制酶和DNA連接酶的作用都與磷酸二酯鍵有關(guān)D.“轉(zhuǎn)基因煙草”操作過程中常用煙草花葉病毒作為載體8.(2020河南重點(diǎn)中學(xué)高二期末)對(duì)DNA連接酶的功能描述正確的是()A.將堿基、脫氧核糖和磷酸之間的化學(xué)鍵連接起來B.在基因工程中只作用于一個(gè)切口處的兩個(gè)黏性末端C.用于DNA復(fù)制時(shí)母鏈與子鏈間形成氫鍵D.與DNA聚合酶作用的部位相同,作用對(duì)象不同9.(2020黑龍江哈爾濱六中高二期末)有關(guān)DNA連接酶和T4DNA連接酶作用的敘述正確的是(易錯(cuò))DNA連接酶只能將雙鏈DNA片段互補(bǔ)的黏性末端連接起來DNA連接酶只能將雙鏈DNA片段的平末端連接起來DNA連接酶既可以“縫合”黏性末端,又可以“縫合”平末端DNA連接酶連接平末端的效率比較低10.(2020河北滄州一中高二月考)限制酶和DNA連接酶是基因工程的工具酶,以下說法正確的是()連接酶能將單個(gè)核苷酸加到已有的核苷酸片段上形成磷酸二酯鍵B.限制酶只能切割雙鏈DNA片段,不能切割煙草花葉病毒的核酸DNA連接酶既能連接黏性末端,也能連接平末端D.限制酶主要從原核生物中分離純化而來,所以也能剪切自身的DNA題組三認(rèn)識(shí)基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體——“分子運(yùn)輸車”11.基因工程中不能作為載體的是()A.細(xì)菌 B.質(zhì)粒C.動(dòng)植物病毒 D.噬菌體12.(2020山東章丘四中高二月考)下列關(guān)于質(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.質(zhì)粒是獨(dú)立于真核細(xì)胞細(xì)胞核或原核細(xì)胞擬核DNA外,能夠自我復(fù)制的環(huán)狀雙鏈DNA分子C.質(zhì)粒只有在導(dǎo)入宿主細(xì)胞后才能在宿主細(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)行的13.作為基因的運(yùn)輸工具——載體,必須具備的條件之一及理由是()A.能夠在受體細(xì)胞中穩(wěn)定的保存下來并大量復(fù)制,以便提供外源DNAB.具有多個(gè)限制酶切點(diǎn),以便外源DNA的表達(dá)C.具有某些標(biāo)記基因,以便外源DNA能夠與載體結(jié)合D.它的參與才能夠使外源DNA在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存14.基因工程中,需要使用限制酶切割目的基因和質(zhì)粒。已知限制酶Ⅰ的識(shí)別序列和切點(diǎn)是↓

—GGATCC—,限制酶Ⅱ的識(shí)別序列和切點(diǎn)是↓

—GATC—。(1)根據(jù)已知條件和圖回答下列問題:①上述質(zhì)粒用限制酶切割,目的基因用限制酶切割。

②若將目的基因和質(zhì)粒連接起來需用到。

③請(qǐng)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。

能力提升練題組一限制酶的利用1.(2020廣西南寧三中高二期末,)下表為常用的限制性內(nèi)切核酸酶(限制酶)及其識(shí)別序列和切割位點(diǎn),由此推斷以下說法中,正確的是(易錯(cuò))限制酶名稱識(shí)別序列和切割位點(diǎn)限制酶名稱識(shí)別序列和切割位點(diǎn)BamHⅠ↓—GGATCC—KpnⅠ↓—GGTACC—EcoRⅠ↓—GAATTC—Sau3AⅠ↓—GATC—HindⅡ↓—GTYRAC—SmaⅠ↓—CCCGGG—(注:Y=C或T,R=A或G)A.一種限制酶可能識(shí)別2種核苷酸序列B.限制酶切割后一定形成黏性末端C.不同的限制酶切割DNA分子形成的黏性末端一定不同D.限制酶的切割位點(diǎn)在識(shí)別序列內(nèi)部2.(2020河北易縣中學(xué)高二月考,)現(xiàn)有一長(zhǎng)度為3000堿基對(duì)(bp)的線性DNA分子,用限制性內(nèi)切核酸酶酶切后進(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。下列相關(guān)敘述正確的是()A.酶H有2個(gè)識(shí)別位點(diǎn)和切割位點(diǎn)B.酶B和酶H同時(shí)切割時(shí),有3個(gè)識(shí)別位點(diǎn)和切割位點(diǎn)C.酶B和酶H同時(shí)切割時(shí),能產(chǎn)生完全相同的酶切片段D.酶B和酶H有相同的識(shí)別位點(diǎn)和切割位點(diǎn)3.(不定項(xiàng))(2020山東棗莊三中高二月考改編,)某線性DNA分子含有5000個(gè)堿基對(duì)(bp),先用限制酶a切割,再把得到的產(chǎn)物用限制酶b切割,得到的DNA片段大小如表。限制酶a和b的識(shí)別序列和切割位點(diǎn)如圖所示。下列敘述正確的是()a酶切割產(chǎn)物(bp)b酶再次切割產(chǎn)物(bp)2100;1400;1000;5001900;200;800;600;1000;500a酶

↓

—AGATCT—

—TCTAGA—

↑b酶

↓

—GGATCC—

—CCTAGG—

↑酶與b酶切斷的化學(xué)鍵相同酶與b酶切出的黏性末端能相互連接C.僅用b酶切割,則得到2個(gè)DNA分子產(chǎn)物D.限制酶將一個(gè)DNA分子片段切成兩個(gè)片段需消耗兩個(gè)水分子題組二掌握重組DNA技術(shù)的基本工具4.(2020廣東汕頭金山中學(xué)期中,)質(zhì)粒是基因工程中最常用的載體,它存在于許多細(xì)菌體內(nèi)。某細(xì)菌質(zhì)粒上的標(biāo)記基因如圖所示,通過標(biāo)記基因可以推知外源基因(目的基因)是否轉(zhuǎn)移成功。外源基因插入的位置不同,細(xì)菌在培養(yǎng)基上生長(zhǎng)情況也不同,如圖所示外源基因在質(zhì)粒中可插入的位置有a、b、c三點(diǎn)。某同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象對(duì)其插入的位點(diǎn)進(jìn)行分析,其中分析正確的是()選項(xiàng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)推論在含青霉素培養(yǎng)基上生長(zhǎng)情況在含四環(huán)素培養(yǎng)基上生長(zhǎng)情況目的基因插入的位置A能生長(zhǎng)能生長(zhǎng)aB不能生長(zhǎng)能生長(zhǎng)bC能生長(zhǎng)不能生長(zhǎng)cD不能生長(zhǎng)不能生長(zhǎng)c5.(2020山東高三新高考模擬,)通過重組DNA技術(shù)使原有基因得以改造的動(dòng)物稱為轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。運(yùn)用這一技術(shù)使羊奶中含有人體蛋白質(zhì)。如圖表示這一技術(shù)的基本過程,在該工程中所用的基因“手術(shù)刀”能識(shí)別的序列和切點(diǎn)是↓

—GGATCC—,請(qǐng)回答下列問題。(1)從羊染色體中“切下”羊蛋白質(zhì)基因的酶是,人體蛋白質(zhì)基因“插入”后連接在羊體細(xì)胞染色體中時(shí)需要的酶是。

(2)請(qǐng)寫出質(zhì)粒被切割形成黏性末端的過程圖。↓—GGATCC——CCTAGG—↑(3)人體蛋白質(zhì)基因能“插入”羊的染色體內(nèi),原因是,“插入”時(shí)用的工具是,其種類有。

第3章基因工程第1節(jié)重組DNA技術(shù)的基本工具第1課時(shí)重組DNA技術(shù)的基本工具基礎(chǔ)過關(guān)練1.A限制酶主要是從原核生物中分離純化出來的,A正確;大多數(shù)限制酶的識(shí)別序列由6個(gè)核苷酸組成,也有少數(shù)限制酶的識(shí)別序列由4個(gè)、8個(gè)或其他數(shù)量的核苷酸組成,B錯(cuò)誤;限制酶作用于每一條脫氧核苷酸鏈中特定部位的磷酸二酯鍵,C錯(cuò)誤;限制酶可識(shí)別雙鏈DNA分子的特定核苷酸序列,D錯(cuò)誤。2.B限制酶能夠識(shí)別雙鏈DNA分子的特定核苷酸序列,并且使每一條鏈中特定部位的磷酸二酯鍵斷開。核苷酸序列經(jīng)限制酶切割后形成的黏性末端能夠互補(bǔ)配對(duì),圖中①③能夠互補(bǔ)且切割位點(diǎn)也相同,其他的不能互補(bǔ),所以①③屬于由同種限制酶切割而成的。3.B限制酶切割出來的DNA片段末端如要互補(bǔ)結(jié)合,其黏性末端必須互補(bǔ),即一種酶切割出來的末端正向序列與另一種酶切割出來的末端反向序列互補(bǔ)。由題圖可知,BamHⅠ和BglⅡ切割出來的DNA片段末端可以互補(bǔ)結(jié)合,其末端互補(bǔ)序列是—GATC—。綜上所述,B正確,A、C、D錯(cuò)誤。4.A切割產(chǎn)生甲的限制酶的識(shí)別序列為GAATTC∥CTTAAG,其切割的是鳥嘌呤脫氧核苷酸和腺嘌呤脫氧核苷酸間的磷酸二酯鍵;切割產(chǎn)生乙的限制酶的識(shí)別序列為CAATTG∥GTTAAC,其切割的是胞嘧啶脫氧核苷酸和腺嘌呤脫氧核苷酸間的磷酸二酯鍵;切割產(chǎn)生丙的限制酶的識(shí)別序列為CTTAAG∥GAATTC,其切割的是胞嘧啶脫氧核苷酸和胸腺嘧啶脫氧核苷酸間的磷酸二酯鍵,由此可見,甲、乙、丙的黏性末端是由三種限制酶切割產(chǎn)生的,A錯(cuò)誤。甲、乙的黏性末端互補(bǔ),因此可在DNA連接酶的作用下形成重組DNA分子,但甲、丙的黏性末端不同,它們之間不能形成重組DNA分子,B正確。DNA連接酶催化磷酸基團(tuán)和脫氧核糖之間形成磷酸二酯鍵,C正確。切割甲的限制酶的識(shí)別序列為GAATTC∥CTTAAG,而甲、乙片段形成的重組DNA分子序列為CAATTC∥GAATTG,因此切割甲的限制酶不能識(shí)別由甲、乙片段形成的重組DNA分子,D正確。5.A從表格中可看出限制酶a可以把原有DNA分子切割成4個(gè)DNA片段,說明限制酶a在該DNA分子上有3個(gè)切口,即限制酶a的識(shí)別序列有3個(gè);限制酶b把大小是2100bp的DNA片段切割成大小分別為1900bp和200bp的兩個(gè)DNA片段,再把大小是1400bp的DNA片段切割成大小分別為800bp和600bp的兩個(gè)DNA片段,說明限制酶b在該DNA分子上有2個(gè)切口,即限制酶b的識(shí)別序列有2個(gè),A正確。6.答案(1)黏性末端平末端(2)G與AT與A(3)識(shí)別雙鏈DNA分子的特定核苷酸序列,并使每一條鏈中特定部位的磷酸二酯鍵斷開解析從圖解可以看出,甲和乙代表的是不同的DNA片段,在相應(yīng)的限制酶EcoRⅠ、HpaⅠ的作用下,在特定的位點(diǎn)被切割成兩部分。前者是在限制酶EcoRⅠ識(shí)別序列的中心軸線兩側(cè)將DNA分子的兩條鏈分別切開,形成的末端是黏性末端;后者是在限制酶HpaⅠ識(shí)別序列的中心軸線處切開,形成的末端是平末端。7.C“分子縫合針”指的是DNA連接酶,A錯(cuò)誤;載體不屬于工具酶,B錯(cuò)誤;限制酶催化磷酸二酯鍵的水解,DNA連接酶催化磷酸二酯鍵的形成,它們的作用都與磷酸二酯鍵有關(guān),C正確;煙草花葉病毒能感染煙草,因此“轉(zhuǎn)基因煙草”操作過程中常用質(zhì)粒作為載體,D錯(cuò)誤。易錯(cuò)警示誤認(rèn)為重組DNA技術(shù)需要三種工具酶重組DNA技術(shù)中需用三種工具,但工具酶只有兩種,即限制性內(nèi)切核酸酶和DNA連接酶。8.DDNA連接酶連接的是磷酸二酯鍵,A錯(cuò)誤;DNA連接酶在基因工程中可作用于一個(gè)切口處的兩個(gè)黏性末端,B錯(cuò)誤;DNA復(fù)制過程中需要解旋酶和DNA聚合酶等,母鏈和子鏈通過堿基互補(bǔ)配對(duì)用氫鍵連接起來,C錯(cuò)誤;DNA連接酶連接雙鏈DNA片段的切口,即能將斷開的兩個(gè)DNA片段連接起來,而DNA聚合酶是將一個(gè)個(gè)脫氧核苷酸連接到已有的單鏈DNA上,D正確。9.CT4DNA連接酶既可以“縫合”雙鏈DNA片段互補(bǔ)的黏性末端,又可以“縫合”雙鏈DNA片段的平末端,A錯(cuò)誤、C正確DNA連接酶只能將雙鏈DNA片段互補(bǔ)的黏性末端連接起來,B錯(cuò)誤DNA連接酶不能連接平末端,T4DNA連接酶連接平末端的效率相對(duì)較低,D錯(cuò)誤。易錯(cuò)警示混淆DNA連接酶與T4DNA連接酶項(xiàng)目DNA連接酶T4DNA連接酶來源大腸桿菌T4噬菌體作用特點(diǎn)只能將雙鏈DNA片段互補(bǔ)的黏性末端連接起來連接黏性末端和平末端,但連接平末端的效率相對(duì)較低功能都能將雙鏈DNA片段“縫合”起來,恢復(fù)被限制酶切開的磷酸二酯鍵10.BDNA連接酶連接的是兩個(gè)DNA片段,A錯(cuò)誤;限制酶只能切割雙鏈DNA分子,煙草花葉病毒的核酸是RNA,因此限制酶不能切割煙草花葉病毒的核酸,B正確DNA連接酶只能連接黏性末端,不能連接平末端,C錯(cuò)誤;限制酶主要從原核生物中分離純化而來,但是不會(huì)剪切自身的DNA,D錯(cuò)誤。11.A在基因工程中使用的載體有質(zhì)粒、噬菌體和動(dòng)植物病毒等,細(xì)菌不能作為基因工程的載體,A符合題意。12.B質(zhì)粒是存在于細(xì)菌中的一種環(huán)狀雙鏈DNA分子,而不是細(xì)胞器,A錯(cuò)誤;質(zhì)粒是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、獨(dú)立于真核細(xì)胞細(xì)胞核或原核細(xì)胞擬核DNA之外,并具有自我復(fù)制能力的環(huán)狀雙鏈DNA分子,B正確;在體外,若給予適宜的條件,質(zhì)粒也能進(jìn)行復(fù)制,C錯(cuò)誤;有的質(zhì)?？梢哉系剿拗骷?xì)胞的染色體DNA上,如農(nóng)桿菌細(xì)胞內(nèi)Ti質(zhì)粒上的T-DNA,D錯(cuò)誤。13.A作為載體必須具備的條件:一是能在宿主細(xì)胞中進(jìn)行自我復(fù)制,或整合到受體DNA上,隨受體DNA同步復(fù)制,即能在宿主細(xì)胞中穩(wěn)定保存并大量復(fù)制,以便提供大量的外源DNA,A正確;二是具有一個(gè)至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn),以供外源DNA片段插入其中,B錯(cuò)誤;三是具有某些標(biāo)記基因,便于重組DNA分子的篩選,C錯(cuò)誤;攜帶外源DNA片段的質(zhì)粒進(jìn)入受體細(xì)胞后,可整合到受體DNA上,隨受體DNA同步復(fù)制,因此外源DNA在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存不一定需要載體的參與,D錯(cuò)誤。14.答案(1)①ⅠⅡ②DNA連接酶③便于重組DNA分子的篩選(2)DNA結(jié)構(gòu)基本相同(其他合理答案亦可)解析(1)①要形成重組質(zhì)粒,質(zhì)粒只能出現(xiàn)一個(gè)切口,并且至少保留一個(gè)標(biāo)記基因,序列在GeneⅡ上,因此用限制酶Ⅰ切割質(zhì)粒,保留GeneⅠ標(biāo)記基因;目的基因必須切割兩次,切割后產(chǎn)生的黏性末端能與質(zhì)粒的黏性末端互補(bǔ),序列中有限制酶Ⅱ的識(shí)別序列和切點(diǎn),因此用限制酶Ⅱ切割目的基因。②DNA連接酶能將雙鏈DNA片段“縫合”起來,恢復(fù)被限制酶切開的磷酸二酯鍵。③質(zhì)粒中的標(biāo)記基因用于重組DNA分子的篩選。(2)DNA由四種脫氧核苷酸組成,含有2條鏈且為雙螺旋結(jié)構(gòu),因此不同生物的基因可以拼接。能力提升練1.A結(jié)合表中信息可知,Sau3AⅠ能識(shí)別—GATC—,也能識(shí)別—GGATCC—,A正確。限制酶切割后可能形成黏性末端,限制酶的切割位點(diǎn)可能形成平末端,B錯(cuò)誤。不同限制酶切割后可形成相同的黏性末端,如BamHⅠ和Sau3AⅠ,C錯(cuò)誤。限制酶的切割位點(diǎn)可能在識(shí)別序列內(nèi)部,如BamHⅠ、EcoRⅠ、KpnⅠ、HindⅡ、SmaⅠ;也可能在識(shí)別序列外部,如Sau3AⅠ,D錯(cuò)誤。易錯(cuò)警示誤認(rèn)為不同限制酶切割后形成的黏性末端一定不同不同的限制酶識(shí)別序列不同,但可以產(chǎn)生相同的黏性末端。2.B由圖1和該線性DNA分子的長(zhǎng)度可知,酶H單獨(dú)切割,能產(chǎn)生兩個(gè)DNA片段,說明酶H有1個(gè)識(shí)別位點(diǎn)和切割位點(diǎn),A錯(cuò)誤;根據(jù)圖3和該線性DNA分子的長(zhǎng)度可知,用酶B和酶H同時(shí)切割,能產(chǎn)生四個(gè)DNA片段,即1個(gè)1400bp、2個(gè)600bp和1個(gè)400bp的片段,說明兩種酶同時(shí)使用時(shí),有3個(gè)識(shí)別位點(diǎn)和切割位點(diǎn),B正確;酶B和酶H同時(shí)切割時(shí),能產(chǎn)生長(zhǎng)度相同的酶切片段,但是堿基序列是否相同不能確定,C錯(cuò)誤;根據(jù)題圖和該線性DNA分子的長(zhǎng)度分析可知,酶H有1個(gè)