高中生物1DNA重組技術的基本工具

DNA重組技術的基本工具

■理我通”艙理爭課前自主學習，基穩(wěn)才能樓高

基本知識——讀完教材就能填對一

一、基因工程的概念及其誕生與發(fā)展

1.基因工程的概念［填表］

別名DNA重組技術

操作環(huán)境生物體外

操作對象基因

操作水平DNA分子水平

結果創(chuàng)造出人類需要的新的生物類型和生物產品

2.基因工程的誕生和發(fā)展

(1)基礎理論的突破：DNA是遺傳物質的證明;DNA雙螺旋結構和中心法則的確立;遺傳

密碼的破譯。

(2)技術的發(fā)明：基因轉移載體和工具酶的相繼發(fā)現(xiàn);DNA合成和測序技術的發(fā)明;DNA

體外重組的實現(xiàn)及重組DNA表達實驗的成功;第一例轉基因動物的問世及陋技術的發(fā)明。

二、DNA重組技術的基本工具

1.限制性核酸內切酶(又稱限制酶)

(1)來源：主要來自原核生物。

(2)功能：能夠識別雙鏈DNA分子的某種特定核昔酸序列,并使每一條鏈中特定部位的兩

個核甘酸之間的磷酸二酯鍵斷開。

(3)結果：產生黏性末端或平末端。

(4)應用：已知限制酶&oRl和物al識別的堿基序列和酶切位點分別為G'AATTC和

CCC'GGG,在圖中寫出兩種限制酶切割DNA后產生的末端并寫出末端的種類。

GAATTCGAATTC

IIII—IECORTI+

①CTTAAG°工IIICTTAAG

黏性末端

CCC-G

G

III+II

?CCCGGGSmalGGGCC

②IIIIII-

GGGCCC

平末端

￡c°RI限制酶和一al限制酶識別的堿基序列不同,切割位點丕包(填“相同”或“不

同”)，說明限制酶具有專一性。

2.DNA連接酶

(1)作用：將雙鏈DNA片段“縫合”起來，恢復被限制酶切開的兩個核昔酸之間的磷酸二

酯鍵。

(2)種類：［填表］

種類

￡?coliDNA連接酶T4DNA連接酶

比

來源大腸桿菌1噬菌體

特點只能連接黏性末端既可以連接黏性末端，又可以連接平末端

3.基因進入受體細胞的載體

(1)種類

廠化學本質：雙鏈環(huán)狀DNA分子

①常用載體：質粒，［能自我復制

特點，有一個至多個限制酶切割位點

I有特殊的標記基因

②其他載體：入噬菌體的衍生物、動植物病毒等。

(2)作用

①作為運載工具,將目的基因轉移到宿主細胞內。

②利用它在宿主細胞內對目的基因進行大量復制。

(3)載體須具備的條件及其作用(連線)

I條件II作用I

①能在受體細胞內復制a便于重組DNA的鑒定

并穩(wěn)定保存和選擇

②有一個至多個限制酶b目的基因穩(wěn)定存在且

切割位點數(shù)量可擴大

③具有特殊的標記基因c.供外源基因插入其中

三、重組DNA分子的模擬操作

1.所用材料用具中，剪刀代表AoR料透明膠條代表DNA連接酶。

2.用剪刀進行DNA“切割”時，應找出G—A—A—T—T—C序列并在G—A之間作切口進

行“切割”。

3.若操作正確，不同顏色的黏性末端能互補配對。

基礎小題一動腦思考就能做對?

1.基因工程是一種新興的生物技術，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.定向改造生物的遺傳性狀

解析：選D基因工程也稱DNA重組技術，它是按照人類的意愿，將某種基因有計劃地轉

移到另一種生物中去的新技術，故實施基因工程的最終目的是定向改造生物的遺傳性狀。

2.下列關于限制酶的說法，正確的是（）

A.限制酶廣泛存在于各種生物中，其化學本質是蛋白質

B.一種限制酶只能識別一種特定的核甘酸序列

C.不同的限制酶切割DNA后都會形成黏性末端

D.限制酶均特異性地識別由6個核昔酸組成的序列

解析：選B限制酶主要存在于微生物中；限制酶具有專一性，即一種限制酶只能識別一

種特定的核甘酸序列；不同的限制酶切割DNA后會形成黏性末端或平末端；限制性核酸內切

酶均能特異性地識別核甘酸序列，但識別的核甘酸序列不一定由6個核甘酸組成。

3.“分子縫合針”一一DNA連接酶“縫合”的部位是（）

A.堿基對之間的氫鍵

B.堿基與脫氧核糖

C.雙鏈DNA片段間的磷酸二酯鍵

D.脫氧核糖與脫氧核糖

解析：選C相鄰的兩個脫氧核甘酸之間由磷酸和脫氧核糖形成的磷酸二酯鍵連接，DNA

連接酶連接的是此化學鍵。

4.下列通常不被用作基因工程載體的是()

A.細菌質粒B.X噬菌體的衍生物

C,動植物病毒D.細菌核區(qū)的DNA

解析：選D常用的載體有質粒、X噬菌體的衍生物、動植物病毒等。細菌的核區(qū)由一

個大型的環(huán)狀DNA分子經(jīng)反復折疊纏繞而成，它控制著細菌的主要性狀，一般不能用作基因

工程的載體。

5.質粒是基因工程最常用的載體，下列有關質粒的說法錯誤的是()

A.質粒不僅存在于細菌中，某些病毒也具有

B.質粒作為載體時，應具有標記基因和多個限制酶切點

C.質粒為小型環(huán)狀DNA分子，存在于擬核(區(qū))外的細胞質基質中

D.質粒能夠在宿主細胞中穩(wěn)定保存，并在宿主細胞內復制

解析：選A質粒為小型環(huán)狀DNA分子，不僅存在于細菌中，也存在于某些真核生物中，

但病毒中沒有質粒；質粒作為載體時，應具有標記基因和多個限制酶切割位點；質粒為小型

環(huán)狀DNA分子，存在于細胞核或擬核外的細胞質基質中；質粒能夠在宿主細胞中穩(wěn)定保存，

并在宿主細胞內復制。

課堂講練設計，舉一能通類題

核心要點一|基因工程中的工具酶

1.限制性核酸內切酶

(1)作用特點：具有專一性，表現(xiàn)在以下兩個方面

①能夠識別雙鏈DNA分子中特定的核甘酸序列。

②能夠切割特定序列中的特定位點。

(2)識別序列的特點：遵循堿基互補配對原則，無論是奇數(shù)個堿基還是偶數(shù)個堿基，都可

以找到一條中心軸線，如圖，中軸線兩側的雙鏈DNA上的堿基是反向對稱重復排列的。

GCGCCCAGGA

如以中心線為軸，兩側堿基互補對稱；以為軸，兩側堿基互補對稱。

CGCGGGTCCT

(3)作用產物：黏性末端或平末端。

①黏性末端：是限制性核酸內切酶在它識別序列的中心軸線兩側將DNA的兩條鏈分別切

開時形成的，如圖所示:

GATTc

GAATTC

—

——

—

AiM—I

cTAAGII

T!CTTAAG

中心軸線1

②平末端：是限制性核酸內切酶在它識別序列的中心軸線處切開時形成的，如圖所示:

CCC：GGGCCCGGG

lllilll--IIIIII

GGG：CCCGGGCCC

中心軸線

2.限制性核酸內切酶與DNA連接酶的關系

⑴區(qū)另IJ：

作用應用

限制性核

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

酸內切酶

DNA

在DNA片段之間重新形成磷酸二酯鍵用于目的基因和載體的連接

連接酶

(2)兩者的關系可表示為:

GAATTC限制酶GAATTC

CTTAAGDNA連接酶CTTAAG

3.DNA連接酶與DNA聚合酶的比較

比較項目DNA連接酶DNA聚合酶

相同點作用實質相同，都是催化磷酸二酯鍵的形成

是否需要模板不需要需要

接DNA鏈雙鏈單鏈

在兩個DNA片段間形成將單個核昔酸加到已存在的DNA單鏈

不同作用過程

磷酸二酯鍵片段上，形成磷酸二酯鍵

點

將已存在的DNA片段連

作用結果合成新的DNA分子

接

用途基因工程DNA復制

［題組沖關］

1.下列關于幾種酶作用的敘述，錯誤的是()

A.DNA連接酶能使不同脫氧核甘酸的磷酸與脫氧核糖連接

B.RNA聚合酶能與基因的特定位點結合，催化遺傳信息的轉錄

C.一種限制酶能識別多種核甘酸序列，并切割出多種目的基因

D.DNA聚合酶能把單個脫氧核甘酸分子連接成一條DNA單鏈

解析：選C限制酶具有專一性，一種限制酶一般只能識別一種核甘酸序列，并在特定位

點切割DNA分子。DNA連接酶能使不同DNA片段的脫氧核甘酸的磷酸與脫氧核糖連接，重新形

成DNA分子；RNA聚合酶能與基因的特定位點結合，催化遺傳信息的轉錄；DNA聚合酶能以DNA

的一條鏈為模板，把單個脫氧核甘酸分子連接成一條DNA單鏈，復制形成新的DNA分子。

2.（江蘇高考改編）下表是幾種限制酶識別序列及其切割位點，圖1、圖2中標注了相關

限制酶的酶切位點，其中切割位點相同的酶不重復標注。請回答下列問題：

限制酶BaniXIBellSau3\I//indilt

識別序1

J

GGATCCTGATCAAAGCTT

列及切GATC

TTCGAA

CCTAGGACTAGTCTAG!

割位點A

四環(huán)素抗性基因

圖1

Bamt\I引物甲HindIII

IE）——>|

II

I/-——■o——-I

Bell目的基因引物丙引物乙Sa"3Al

圖2

（1）用圖中質粒和目的基因構建重組質粒，應選用兩種限制酶切割，

酶切后的載體和目的基因片段，通過酶作用后獲得重組質粒。

（2）若BanHI酶切的DNA末端與BelI酶切的DNA末端連接，連接部位的6個堿基對序列

為,對于該部位，這兩種酶（填“都能”“都不能”或

“只有一種能”）切開。

（3）若用Sa〃3AI切圖1質粒最多可能獲得種大小不同的DNA片段。

解析：（1）基因工程中選擇合適的限制酶切割質粒和目的基因時，應保留目的基因和至少

一個標記基因結構的完整性，即遵循“目的基因切兩側，標記基因留一個”的基本原則，最

好選擇切割產生不同末端的兩種限制酶同時切割質粒和目的基因，以避免目的基因的反向插

入帶來的不正常表達，因此據(jù)圖分析應選擇的限制酶為a/I和用Mil,切割后質粒上保留

的四環(huán)素抗性基因作為標記基因。酶切后的載體和目的基因通過DNA連接酶的作用形成重組

質粒。（2）因為反/I和星加I酶切產生的黏性末端相同，所以可以被DNA連接酶連接，連接

TGATCCAGGATCAA

部位的6個堿基對序列為，但是連接后形成的DNA中不再具有和

ACTAGGkCCTAGTj

Bani\I的識別序列，連接部位不能被這兩種酶切開。（3）由圖可知，能被限制酶BelI和BaniAI

切割的序列也能被Sau3AI識別并切割，因此圖中質粒上存在3個Sa由AI的切割位點，若將

3個切割位點之間的DNA片段分別編號為a、b和c,則完全酶切（3個切割位點均被切割）會產

生3種大小的DNA片段，即為a、b和c；考慮只切1個切割位點，有三種情況，都產生一種

大小的DNA片段，即大小均為a+b+c；考慮切2個切割位點，則會產生a+b、c、a+c、b、

b+c、a幾種不同大小的DNA片段。綜上所述，若用Sau3Al識別并切割圖中質粒，最多可獲

得7種大小的DNA片段，即為a+b+c、a+b、a+c、b+c、a、b、c。

答案：⑴尻11和HindWDNA連接

TGATCCfGGATCA>

(2)都不能（3）7

ACTAGG<CCTAGV

［方法規(guī)律］

限制酶的選擇技巧

”也可矗_0爆I

st,抗病基因tT般上/

圖甲圖乙

①應選擇切割位點位于目的基因兩端的限制酶，

如圖甲可選擇戶S力I;

②不能選擇切割位點位于目的基因內部的限制酶，

根據(jù)目的基因兩端的限制酶如圖甲不能選擇SmaI；

切割位點確定限制酶的種類③為避免目的基因和質粒的自身環(huán)化和隨意連接，

也可使用不同的限制酶切割目的基因和質粒，

如圖甲也可選擇用PstI和￡coRI兩種限制酶

（但要確保質粒上也有這兩種酶的切割位點）

①所選限制酶要與切割目的基因的限制酶一致，

以確保產生相同的黏性末端；

②質粒作為載體必須具備標記基因等，所以所選

根據(jù)質粒的特點

擇的限制酶盡量不要破壞這些結構，如圖乙中限

確定限制酶的種類

制酶SmaI會破壞標記基因；如果所選酶的切割位

點不只一個，則切割重組后可能丟失某些片段，

若丟失的片段含復制起點區(qū)，則切割重組后的

片段進入受體細胞后不能自主復制

核心要點二I基因工程中的載體

1.種類

(1)常用載體：質粒，它是一種裸露的、結構簡單、獨立于細菌擬核DNA之外，具有自我

復制能力的很小的雙鏈環(huán)狀DNA分子。

(2)其他載體：X噬菌體的衍生物、動植物病毒等。

2.具備條件

(1)能自我復制：能夠在受體細胞中進行自我復制，或整合到染色體DNA上，隨染色體DNA

進行同步復制。

(2)有切割位點：有一個至多個限制酶切割位點，供外源基因插入。

(3)具有標記基因：具有特殊的標記基因，供重組DNA的鑒定和選擇。

(4)無毒害作用：對受體細胞無毒害作用，否則受體細胞將受到損傷甚至死亡。

3.作用

(1)用它作為運輸工具，將目的基因送入受體細胞中。

(2)利用它在受體細胞內對目的基因進行大量復制。

［名師點撥］細胞膜上的載體與基因工程中的載體不同

(1)化學本質不同：細胞膜上的載體化學成分是蛋白質；基因工程中的載體可能是物質，

如質粒(DNA)、X噬菌體的衍生物，也可能是生物，如動植物病毒等。

(2)功能不同：細胞膜上的載體功能是協(xié)助細胞膜控制物質進出細胞；基因工程中的載體

是一種“分子運輸車”，把目的基因導入受體細胞。

［題組沖關］

3.限制酶皿I和限制酶￡coRI的識別序列及切割位點分別是一CJTTAAG—和

-GIAATTC-o如圖表示的是四種質粒和目的基因，其中箭頭所指部位為酶的識別位點，質

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粒是()

目的基因

CTTAAGCTTAAG

GAATTCGAATTC

含目的基因的DNA片段

解析：選A目的基因兩側有加77I和a0RI兩種限制酶的識別序列，用這兩種酶切割都

可得到目的基因，且未破壞標記基因的結構；B中質粒無標記基因，不符合作為載體的條件；

C、D中的標記基因都會被破壞。

4.（全國卷I）某一質粒載體如圖所示，外源DNA插入到從爐■或7n中會導致相應的基因

失活（血行表示氨茶青霉素抗性基因，作「表示四環(huán)素抗性基因）。有人將此質粒載體用BairRI

酶切后，與用曲施I酶切獲得的目的基因混合，加入DNA連接酶進行連接反應，用得到的混

合物直接轉化大腸桿菌。結果大腸桿菌有的未被轉化，有的被轉化。被轉化的大腸桿菌有三

種，分別是含有環(huán)狀目的基因、含有質粒載體、含有插入了目的基因的重組質粒的大腸桿菌。

回答下列問題：

啟動子

（1）質粒載體作為基因工程的工具，應具備的基本條件有（答

出兩點即可），而作為基因表達載體，除滿足上述基本條件外，還需具有啟動子和終止子。

（2）如果用含有氨葦青霉素的培養(yǎng)基進行篩選，在上述四種大腸桿菌細胞中，未被轉化的

和僅含環(huán)狀目的基因的細胞是不能區(qū)分的，其原因是;并且

和的細胞也是不能區(qū)分的，其原因是

在上述篩選的基礎上，若要篩選含有插入了目的基因的重組質粒的大腸桿菌單菌落，還

需使用含有的固體培養(yǎng)基。

（3）基因工程中，某些噬菌體經(jīng)改造后可以作為載體，其DNA復制所需的原料來自

解析：（1）質粒作為載體，應具備的基本條件有：有一個至多個限制酶切割位點，供外源

DNA片段（基因）插入其中；在受體細胞中能自我復制，或能整合到染色體DNA上，隨染色體

DNA進行同步復制；有特殊的標記基因，供重組DNA的鑒定和選擇等。（2）在培養(yǎng)基中加入氨

葦青霉素進行篩選，其中未被轉化的大腸桿菌和僅含環(huán)狀目

的基因的大腸桿菌，因不含氨葦青霉素抗性基因而都不能在此培養(yǎng)基上存活，二者不能

區(qū)分。含有質粒載體的大腸桿菌和含有插入了目的基因的質粒的大腸桿菌中都含有氨葦青霉

素抗性基因，都能在此培養(yǎng)基上存活，二者也不能區(qū)分。若要將含有插入了目的基因的重組

質粒的大腸桿菌進一步篩選出來，還需要使用含有四環(huán)素的固體培養(yǎng)基。（3）某些噬菌體經(jīng)改

造后作為載體，導入受體細胞后，其DNA復制所需的原料來自受體細胞。

答案：（1）能自我復制、具有標記基因（答出兩點即可）

（2）二者均不含有氨革青霉素抗性基因，在該培養(yǎng)基上均不生長含有質粒載體含有插

入了目的基因的重組質粒（或答含有重組質粒）二者均含有氨葦青霉素抗性基因，在該培養(yǎng)

基上均能生長四環(huán)素（3）受體細胞

［方法規(guī)律］

載體上標記基因的標記原理

載體上的標記基因一般是一些抗生素的抗性基因。目的基因要轉入的受體細胞沒有抵抗

相關抗生素的能力。當含有抗生素抗性基因的載體進入受體細胞后，抗性基因在受體細胞內

表達，使受體細胞能夠抵抗相應抗生素，所以在受體細胞的培養(yǎng)體系中加入該種抗生素就可

以只保留轉入載體的受體細胞，原理如圖所示：

進入受,在含有氨卡青霉素

體細胞的培養(yǎng)基上培養(yǎng)’

只有含有載體，井

含有抗氨節(jié)

且載體上的標記基

青霉素基因大腸桿菌中有的

因表達的大幅桿菌

的質粒有載體進入，有的

才能存活并增殖

沒有載體進入

課后層級演練，步步提升能力

［隨堂基礎鞏固］

1.以下有關基因工程的敘述，正確的是（）

A.基因工程是細胞水平上的生物工程

B.基因工程的產物對人類都是有益的

C.基因工程育種的優(yōu)點之一是目的性強

D.基因工程產生的變異屬于人工誘變

解析：選C基因工程是在生物體外，通過對DNA分子進行人工“剪切”和“拼接”，對

生物的基因進行有目的地改造，然后導入受體細胞內，使目的基因在受體細胞內成功表達，

產生人類所需要的基因產物。因而基因工程是分子水平上的生物工程，其產生的變異屬于基

因重組，而不屬于人工誘變；基因工程雖是按照人們的意愿改造生物，目的性強，但并不是

所有的基因產物對人類都有益。

2.有關DNA重組技術中的工具一一“分子縫合針”“分子手術刀”“分子運輸車”的組

合正確的是（）

①DNA連接酶②DNA聚合酶③限制酶

④RNA聚合酶⑤載體

A.②③⑤B.①③④

C.①③⑤D.④③⑤

解析：選C基因工程中，“手術刀”是限制酶，“縫合針”是DNA連接酶，“運輸車”

是指將目的基因導入受體細胞的載體。

3.下列有關限制性核酸內切酶的敘述，正確的是（）

A.用限制性核酸內切酶切割一個DNA分子中部，獲得一個目的基因時，被水解的磷酸二

酯鍵有2個

B.限制性核酸內切酶識別序列越短，則該序列在DNA中出現(xiàn)的概率就越大

C.—CATG一和一GGATCC一序列被限制酶切出的黏性末端堿基數(shù)不同

D.只有用相同的限制性核酸內切酶處理含目的基因的片段和質粒，才能形成重組質粒

解析：選B用限制酶切割DNA分子中部獲得一個目的基因時，需剪切2次，水解磷酸二

I

酯鍵4個；限制酶識別序列越短，則該序列在DNA中出現(xiàn)的概率就越大；一CATG一和

I

-GGATCC一序列被限制酶切出的黏性末端均有4個堿基；切割目的基因和載體并非只能用

同一種限制酶，如果不同的限制酶切割DNA分子所產生的末端存在互補關系，則兩末端也可

連接。

4.下列關于DNA連接酶作用的敘述，正確的是（）

A.將單個核昔酸加到某個DNA片段的末端，形成磷酸二酯鍵

B.將斷開的2個DNA片段的骨架連接起來，重新形成磷酸二酯鍵

C.連接2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，而不能將兩者之間的平末端進行連接

解析：選BDNA連接酶和DNA聚合酶都能催化磷酸二酯鍵的形成，但DNA連接酶是在2

個DNA片段之間形成磷酸二酯鍵，將2個DNA片段連接成重組DNA分子；DNA聚合酶則是將單

個的核甘酸分子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。

5.下列四條DNA片段，可能是由同一種限制酶切割而成的是（）

HTAGG,MGGTATH-CCAT.皿TACC

①②③④

A.①②B.②③C.③④D.②④

解析：選D只有②和④的黏性末端的堿基都是互補的，它們可能是由同一種限制酶切割

而成的。

6.下列有關基因工程和酶的敘述，正確的是（）

A.同種限制酶既可以切割目的基因又可以切割質粒，因此不具備專一性

B.載體的化學本質與載體蛋白相同

C.限制酶不能切割煙草花葉病毒的核酸

D.DNA連接酶可催化脫氧核甘酸鏈間形成氫鍵

解析：選C一種限制酶可識別一種特定的核甘酸序列，并在特定的切點上切割DNA分子，

因此具有專一性。載體有質粒、X噬菌體的衍生物和動植物病毒等，成分不單一；載體蛋白

的本質是蛋白質。煙草花葉病毒的核酸為RNA,限制酶不能切割。DNA連接酶可催化兩個DNA

片段之間形成磷酸二酯鍵。

7.根據(jù)圖表的內容回答問題:

EcoRIPstISmaIEcoRI

控制多肽鏈合

成的DNA片段

幾種限制酶識別序列切割位點

限制酶SmaI&oRIPst\

1q*

CCCGGGGAATTCCTGCAG

切割位點

GGGCCCCTTAAGGACGTC

▲

*A

（1）假設所用的限制酶均能將所識別的位點完全切開，采用EcdRI和PstI酶切含有目的

基因的DNA,能得到種DNA片段。如果將質粒載體和含目的基因的DNA片段只用EcoRI

酶切，酶切產物再加入DNA連接酶，其中由兩個DNA片段之間連接形成的產物有

⑵為了防止目的基因和質粒表達載體酶切后的末端任意連接，酶切時應該選用的酶是

解析：（1）含目的基因的DNA分子上含有2個￡coRI和1個尸s￡l的酶切位點，3個切點

全部切開，則形成4種DNA片段。質粒與含目的基因的DNA片段都用%°RI切割，目的基因

兩端和質粒切口處的黏性末端相同，只考慮兩個DNA片段相連，則會形成3種連接產物，即

質粒與質粒相連、質粒與目的基因相連、目的基因與目的基因相連。（2）為了防止任意連接，

可選用￡coRI和SmaI兩種酶同時切割。

答案：（1）4質粒載體一質粒載體連接物目的基因一目的基因連接物質粒載體一目

的基因連接物（2）%°RISma\

［課時跟蹤檢測］

一、選擇題

1.下圖為DNA分子的某一片段，其中①②③分別表示某種酶的作用部位，則相應的酶依

次是（）

I②I③

GAATTCGAATTC

—

—

—

—I

—

IIIII—

?TAGTAG

cTAcTA-

A.DNA連接酶、限制酶、解旋酶

B.限制酶、解旋酶、DNA連接酶

C.解旋酶、限制酶、DNA連接酶

D.限制酶、DNA連接酶、解旋酶

解析：選C解旋酶可催化堿基之間氫鍵（①）的斷裂，限制酶可使兩個核甘酸之間的磷酸

二酯鍵（②）斷開，而DNA連接酶則催化磷酸二酯鍵（③）的形成。

2.下列關于DNA重組技術基本工具的說法，正確的是（）

A.DNA連接酶只能連接雙鏈DNA片段互補的黏性末端

B.微生物中的限制性核酸內切酶對自身DNA無損害作用

C.限制酶切割DNA后一定能產生黏性末端

D.質粒是基因工程中唯一的載體

解析：選BDNA連接酶分為兩類：￡?collDNA連接酶和T4DNA連接酶，前者只能將雙

鏈DNA片段互補的黏性末端連接起來，而后者既可以連接雙鏈DNA片段互補的黏性末端，也

可以連接雙鏈DNA片段的平末端。細菌內的限制酶能限制異源DNA的侵入并使之失活，即能

將外源DNA切斷，從而保護自身的遺傳特性。限制酶切割DNA后，產生的末端有黏性末端和

平末端兩種。質粒是常用的載體，除此之外，基因工程中用到的載體還有X噬菌體的衍生物

和動植物病毒等。

3.玉米的PEPC酶固定CO?的能力較水稻的強60倍。我國科學家正致力于將玉米的PEPC

基因導入水稻中，以提高水稻產量。下列有關該應用技術的敘述，錯誤的是（）

A.該技術是在DNA水平上進行設計和施工的

B.該技術的操作環(huán)境是生物體內

C.該技術的原理是基因重組

D.該技術的優(yōu)點是定向產生人類需要的生物類型

解析：選B由題意可知，該技術為基因工程，是在生物體外進行的操作。

4.基因工程在操作過程中需要限制酶、DNA連接酶、載體三種工具。以下有關基本工具

的敘述，正確的是（）

A.所有限制酶的識別序列均由6個核昔酸組成

B.所有DNA連接酶均能連接黏性末端和平末端

C.真正被用作載體的質粒都是天然質粒

D.原核生物內的限制酶可切割入侵的DNA分子而保護自身

解析：選D大多數(shù)限制酶的識別序列由6個核甘酸組成，也有少數(shù)限制酶的識別序列由

4、5或8個核甘酸組成；DNA連接酶包括￡?coJ/DNA連接酶和T&DNA連接酶，前者只能將雙

鏈DNA片段互補的黏性末端連接起來；在基因工程操作中真正被用作載體的質粒，都是在天

然質粒的基礎上進行過人工改造的。

5.質粒是基因工程最常用的載體，下列關于質粒的說法正確的是（）

A.質粒在宿主細胞內都要整合到染色體DNA上

B.質粒是獨立于細菌擬核DNA之外的小型細胞器

C.基因工程使用的質粒一定含有標記基因和復制原點

D.質粒上堿基之間數(shù)量存在A+G=U+C

解析：選C基因工程使用的載體需有一至多個酶切位點，具自我復制的能力，有標記基

因，對受體細胞安全，且分子大小適合。質粒進入宿主細胞后不一定都要整合到染色體DNA

上，如宿主細胞是細菌細胞則不需整合。質粒是小型環(huán)狀雙鏈DNA分子而不是細胞器，也不

會有堿基U。

6.圖1表示DNA的基本結構，圖2表示染色體DNA的片段，箭頭是某種限制酶的識別序

列和作用位點，下列相關說法正確的是()

1—GGATCC—

\—CCTAGC—

廠圖i

圖2

A.圖1中a所示部位即圖2中箭頭所示部位

B.圖2所示的DNA片段被限制酶切割后獲得的末端形式與圖1下端相同

C.￡?coliDNA連接酶可以將兩個圖1所示結構連接成為一個DNA片段

D.基因工程的載體必須具有圖2所示的堿基序列

解析：選A圖2箭頭所示的部位表示兩個脫氧核昔酸之間的磷酸二酯鍵，圖1中a部位

是磷酸二酯鍵；圖2所示的DNA片段被限制酶切割后將獲得黏性末端，而圖1所示的DNA具

有的末端是平末端；￡?co〃DNA連接酶只可以“縫合”雙鏈DNA片段的黏性末端，圖1所示

為平末端；限制酶有多種，基因工程中的載體具有其中一個或幾個限制酶識別的序列即可，

不必一定含有圖2所示的堿基序列。

7.某線性DNA分子含有3000個堿基對(bp),先用限制酶a切割，再把得到的產物用限

制酶b切害U,得到的DNA片段大小如下表。限制酶a和b的識別序列和切割位點如圖所示。

下列有關說法正確的是()

a酶切割產物(bp)b酶再次切割產物(bp)

1600；1100；300800；300

a酶b酶

—AGATCT——&ATCC—

—TCTAGA——CCTAGG—

A.在該DNA分子中，a酶與b酶的識別序列分別有3個和2個

B.a酶與b酶切出的黏性末端不能相互連接

C.a酶與b酶切斷的化學鍵不相同

D.用這兩種酶和DNA連接酶對該DNA分子進行反復切割、連接操作，若干循環(huán)后,

—AGATCC—

序列會明顯增多

—TCTAGG—

解析：選Da酶切割后形成3個片段，說明a酶的切割位點有2個，則識別序列有2個;

b酶切割a酶的切割產物后得到800bp、300bp的片段，說明在a酶的產物中，1600bp中

有一個切割位點，被切成兩個800bp片段，1100bp中有一個切割位點，被切成800bp片

段和300bp片段，即b酶的識別序列有2個。a酶與b酶切出的黏性末端可互補，因而能相

互連接。a酶與b酶切斷的化學鍵均為磷酸二酯鍵。

—AGATCT—

a酶切割后形成的黏性末端為：-TCTAGA—

①②

-GGATCC—

b酶切割后形成的黏性末端為：—CCTAGG—

③④

當用這兩種酶和DNA連接酶對該DNA分子進行反復切割、連接操作后，①和④、②和③

的連接產物會增多。

8.下面是四種不同質粒的示意圖，其中。n,為復制必需的序列，a磔為氨葦青霉素抗性

基因，杷右為四環(huán)素抗性基因，箭頭表示一種限制性核酸內切酶的酶切位點。若要得到一個能

在四環(huán)素培養(yǎng)基上生長而不能在氨葦青霉素培養(yǎng)基上生長的含重組DNA的細胞，應選用的質

粒是（）

解析：選CA項破壞了復制必需的序列。B項氨葦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)基上和氨芳青霉素培養(yǎng)基上都能生長。C項氨芾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葦青霉素培養(yǎng)基上生長。D項氨革

青霉素抗性基因完好，四環(huán)素抗性基因被破壞。

9.下表所示為常用的限制酶及其識別序列和切割位點，由此推斷以下說法，正確的是

識別序列和

限制酶名稱識別序列和切割位點限制酶名稱

切割位點

11

BanRIGGATCCKpnIGGTACC

￡coRICAATTC3AIGATC

ii

HindUGTYRACSmaICCCGGG

注：Y=C或T,R=A或G。

A.限制酶切割后不一定形成黏性末端

B.限制酶的切割位點一定在識別序列的內部

C.不同限制酶切割后一定形成不同的黏性末端

D.一種限制酶只能識別一種核甘酸序列

解析：選A由表中信息可知，用力dll能識別4種不同的核昔酸序列；Sau3Al酶的切割

位點在識別序列的外部；6a成11酶與Sau3Al酶切割后能形成相同的黏性末端；%7al酶切割

后產生的是平末端。

10.對下圖所示黏性末端的相關說法錯誤的是()

AATTC&111AATTGc11r:bTTAAGMil

甲乙丙

A.甲、乙、丙黏性末端是由各自不同的限制性核酸內切酶催化產生的

B.甲、乙具相同的黏性末端，可形成重組DNA分子，但甲、丙之間不能

C.DNA連接酶作用位點在b處，催化磷酸基團和脫氧核糖之間形成化學鍵

D.切割甲的限制性核酸內切酶不能識別由甲、乙片段形成的重組DNA分子

解析：選C甲圖表示在G和A之間進行剪切，乙圖表示在C和A之間進行剪切，丙圖表

示在C和T之間進行剪切，因此三者需要不同的限制性核酸內切酶進行剪切；甲和乙的黏性

末端相同，能夠通過堿基互補配對形成重組DNA分子，但甲和丙不行；DNA連接酶作用的位點

是磷酸二酯鍵，乙圖中的a和