《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：識別特定的

并切開相應(yīng)兩個核苷酸之間的

。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間的氫鍵作用特點(diǎn)切割目的基因及載體，能專一性識別雙鏈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核苷酸之間的磷酸二酯鍵只能將單個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別序列或識別序列已經(jīng)被修飾。②DNA連接酶起作用時不需要模板。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動植物病毒?！靖呖季尽?/p>

概念不清導(dǎo)致錯誤，巧辨基因工程操作工具的8個易錯點(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）將一個基因從DNA分子上切割下來，需要切兩處，同時產(chǎn)生4個黏性末端。（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。（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?；蚬こ讨械妮d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)粒連接上人生長激素的基因后，大腸桿菌獲得的能產(chǎn)生人生長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）每個重組質(zhì)粒至少含一個限制性核酸內(nèi)切酶識別位點(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。【答案】

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等四種限制酶的識別序列及切割位點(diǎn)見下表。結(jié)合圖表，敘述錯誤的是（）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，應(yīng)選用限制酶PstⅠ和EcoRⅠ對含抗病基因的DNA、質(zhì)粒進(jìn)行切割C.一個質(zhì)粒被限制酶EcoRⅠ、PstⅠ、SmaⅠ同時切割后可得到3個DNA片段和6個黏性末端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