《基因工程的概念及基本工具》復(fù)習(xí)

基因工程的概念及基本工具1.基因工程的概念（1）供體：提供

。（2）操作環(huán)境：

。（3）操作水平：

水平。（4）原理：

。（5）受體：表達(dá)目的基因。（6）本質(zhì)：性狀在

體內(nèi)表達(dá)。（7）優(yōu)點(diǎn)：克服

的障礙，定向改造生物的

。目的基因體外分子基因重組受體遠(yuǎn)緣雜交不親和遺傳性狀2.基因工程的基本工具（1）限制性核酸內(nèi)切酶①來源：主要從

生物中分離純化而來。②作用：識(shí)別特定的

并切開相應(yīng)兩個(gè)核苷酸之間的

。③結(jié)果：產(chǎn)生

或平末端。原核核苷酸序列磷酸二酯鍵黏性末端（2）DNA連接酶常用類型E·coliDNA連接酶T4DNA連接酶來源T4噬菌體功能連接黏性末端連接結(jié)果恢復(fù)被限制酶切開的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵大腸桿菌黏性末端和平末端（3）載體②其他載體：λ噬菌體衍生物、

等。動(dòng)植物病毒雙鏈環(huán)狀DNA分子限制酶標(biāo)記基因3.基因工程的基本工具（判一判）（1）限制酶只能用于切割目的基因；（2）限制酶切割DNA分子具有特異性；（3）限制酶切割DNA后可產(chǎn)生黏性末端和平末端兩種類型；（4）DNA連接酶能將兩堿基間通過形成氫鍵連接起來；（5）E·coliDNA連接酶既可連接平末端，又可連接黏性末端；（6）質(zhì)粒是小型環(huán)狀DNA分子，是基因工程常用的載體；（7）載體的作用是攜帶目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞中，使之穩(wěn)定存在并表達(dá)

。【答案】：×√√××√√1.與DNA分子相關(guān)的酶（1）幾種酶的比較：種類項(xiàng)目限制酶DNA連接酶DNA聚合酶解旋酶作用底物DNA分子DNA分子片段脫氧核苷酸DNA分子作用部位磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵堿基對(duì)間的氫鍵作用特點(diǎn)切割目的基因及載體，能專一性識(shí)別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列，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開將雙鏈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只能將單個(gè)脫氧核苷酸添加到脫氧核苷酸鏈上將DNA兩條鏈之間的氫鍵打開

作用結(jié)果形成黏性末端或平末端形成重組DNA分子形成新的DNA分子形成單鏈DNA分子（2）限制酶與DNA連接酶的關(guān)系：①限制酶不切割自身DNA的原因是：原核生物中不存在該酶的識(shí)別序列或識(shí)別序列已經(jīng)被修飾。②DNA連接酶起作用時(shí)不需要模板。2.載體（1）作用：①作為運(yùn)載工具，將目的基因轉(zhuǎn)移到宿主細(xì)胞內(nèi)。②利用它在宿主細(xì)胞內(nèi)對(duì)目的基因進(jìn)行大量復(fù)制。（2）具備的條件：①能在宿主細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定保存并大量復(fù)制。②有多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)，以便與外源基因連接。③具有特殊的標(biāo)記基因，以便進(jìn)行篩選。（3）種類：①質(zhì)粒：一種祼露的、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、獨(dú)立于細(xì)菌擬核DNA之外，能夠自我復(fù)制的很小的雙鏈環(huán)狀DNA分子；②λ噬菌體的衍生物；③動(dòng)植物病毒?！靖呖季尽?/p>

概念不清導(dǎo)致錯(cuò)誤，巧辨基因工程操作工具的8個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)（1）限制酶是一類酶，而不是一種酶。（2）限制酶的成分為蛋白質(zhì)，其作用的發(fā)揮需要適宜的理化條件，高溫、強(qiáng)酸或強(qiáng)堿均易使之變性失活。（3）在切割目的基因和載體時(shí)要求用同一種限制酶，目的是產(chǎn)生相同的黏性末端。（4）將一個(gè)基因從DNA分子上切割下來，需要切兩處，同時(shí)產(chǎn)生4個(gè)黏性末端。（5）不同DNA分子用同一種限制酶切割產(chǎn)生的黏性末端都相同，同一個(gè)DNA分子用不同的限制酶切割，產(chǎn)生的黏性末端一般不相同。（6）限制酶切割位點(diǎn)應(yīng)位于標(biāo)記基因之外，不能破壞標(biāo)記基因，以便于進(jìn)行檢測(cè)。（7）基因工程中的載體與細(xì)胞膜上物質(zhì)運(yùn)輸?shù)妮d體不同。基因工程中的載體是DNA分子，能將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞內(nèi)；膜載體是蛋白質(zhì)，與細(xì)胞膜的通透性有關(guān)。（8）基因工程中有3種工具，但工具酶只有2種?！锶N基本工具的作用涉及基因工程操作程序的關(guān)鍵步驟，是近幾年高考考查的高頻率考點(diǎn)。［真題回顧］判斷基因工程基本工具的正誤：（1）將大腸桿菌的質(zhì)粒連接上人生長(zhǎng)激素的基因后，大腸桿菌獲得的能產(chǎn)生人生長(zhǎng)激素的變異可以遺傳（2012·四川卷T2B）

（√）（2）利用DNA聚合酶將控制藍(lán)色色素合成的基因B與質(zhì)粒連接后導(dǎo)入玫瑰細(xì)胞（2012·浙江卷T6C）

（×）（3）將人的干擾素基因重組到質(zhì)粒后導(dǎo)入大腸桿菌，獲得能產(chǎn)生人干擾素的菌株（2010·大綱全國卷ⅡT5B）

（√）（4）每個(gè)重組質(zhì)粒至少含一個(gè)限制性核酸內(nèi)切酶識(shí)別位點(diǎn)（2011·浙江卷T6B）

（√）（5）用限制性核酸內(nèi)切酶可以切割煙草花葉病毒的核酸（2010·浙江卷T2A）

（×）（6）限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶是兩類常用的工具酶（2009·浙江卷T3B）

（√）［考點(diǎn)分向］考向一基因工程的原理1.（2013·全國大綱）下列實(shí)踐活動(dòng)包含基因工程技術(shù)的是

（）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，原理是基因重組；D項(xiàng)屬于誘變育種，原理是基因突變。選C?！敬鸢浮?/p>

C2.下列有關(guān)基因工程技術(shù)的原理或?qū)嵸|(zhì)的敘述，合理的有（）①基因診斷的基本原理是DNA分子雜交②基因治療的原理是將正常基因?qū)氩∪梭w內(nèi)，使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能③DNA探針技術(shù)的原理是探針與樣品中變性處理的DNA單鏈配對(duì)雜交④構(gòu)建基因表達(dá)載體的實(shí)質(zhì)是基因突變⑤PCR技術(shù)的實(shí)質(zhì)是體外復(fù)制特定DNA片段的核酸合成技術(shù)A.一項(xiàng)B.兩項(xiàng)

C.三項(xiàng)D.四項(xiàng)【解析】

①②③⑤四項(xiàng)均合理，而④錯(cuò)誤，構(gòu)建基因表達(dá)載體的實(shí)質(zhì)是基因重組?！敬鸢浮?/p>

D考向二限制酶與DNA連接酶3.若要利用某目的基因（圖甲）和P1噬菌體載體（圖乙）構(gòu)建重組DNA（圖丙），限制酶的酶切位點(diǎn)分別是BglⅡ（AGATCT）、EcoRⅠ（GAATTC）和Sau3AⅠ（GATC）。下列分析合理的是（）A.用EcoRⅠ切割目的基因和P1噬菌體載體B.用BglⅡ和EcoRⅠ切割目的基因和P1噬菌體載體C.用BglⅡ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌體載體D.用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌體載體【解析】

解答本題的關(guān)鍵是要看準(zhǔn)切割后目的基因插入的方向，只有用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌體載體，構(gòu)建的重組DNA中RNA聚合酶在插入的目的基因上的移動(dòng)方向才一定與圖丙相同?！敬鸢浮?/p>

D4.下圖是基因工程中利用pBR322質(zhì)粒（

表示氨芐青霉素抗性基因，Telr表示四環(huán)素抗性基因）與抗病基因構(gòu)建重組質(zhì)粒的示意圖，該質(zhì)粒上的PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅠ、ApaⅠ等四種限制酶的識(shí)別序列及切割位點(diǎn)見下表。結(jié)合圖表，敘述錯(cuò)誤的是（）A.pBR322質(zhì)粒、抗病基因和重組質(zhì)粒的基本組成單位都是脫氧核苷酸

B.形成重組質(zhì)粒時(shí)，應(yīng)選用限制酶PstⅠ和EcoRⅠ對(duì)含抗病基因的DNA、質(zhì)粒進(jìn)行切割C.一個(gè)質(zhì)粒被限制酶EcoRⅠ、PstⅠ、SmaⅠ同時(shí)切割后可得到3個(gè)DNA片段和6個(gè)黏性末端D.將受體細(xì)胞置于含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，可篩選出已導(dǎo)入抗病基因的受體細(xì)胞【解析】

圖中pBR322質(zhì)粒、抗病基因和重組質(zhì)粒都是DNA分子，其基本組成單位都是脫氧核苷酸；通過分析含抗病基因的DNA，可知該DNA含三個(gè)限制酶切割位點(diǎn)，其中SmaⅠ的切割位點(diǎn)位于抗病基因內(nèi)部，因此用PstⅠ，EcoRⅠ才能完整地切下該抗病基