課堂講義系列高中生物浙科版選修三文檔311工具酶的發(fā)現(xiàn)和基因工程的誕生

選修三第一章基因工程

第1課時工具酶的發(fā)現(xiàn)和基因工程的誕生

【選考報告】

知識內(nèi)容考試屬性及要求考情解讀

1.說出基因工程的含義并指出基因工程的主要

內(nèi)容。

2.說出限制性核酸內(nèi)切酶的含義及作用特點。

工具酶的發(fā)

3.說出DNA連接酶的作用。

現(xiàn)和基因工加試(a)

4.簡述質(zhì)粒的含義、特性及其在基因工程中的作

程的誕生

用。

5.解釋限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶和質(zhì)粒

對基因工程誕生的作用。

課堂導(dǎo)學(xué)夯實基礎(chǔ)，以例求法

一、基因工程的誕生

【知識梳理】

1.基因工程的概念

基因工程是狹義的遺傳工程。廣義的遺傳工程泛指把一種生物的遺傳物質(zhì)(細(xì)胞核、染色體脫

氧核糖核酸等)移到另一種生物的細(xì)胞中去，并使這種遺傳物質(zhì)所帶的遺傳信息在受體細(xì)胞中

表達(dá)。其核心是構(gòu)建重組DNA分子。

2.基因工程的主要理論基礎(chǔ)

(DDN區(qū)是生物遺傳物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)。

(2)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的確立。

(3)遺傳信息傳遞方式的認(rèn)定。

小貼士基因工程的其他理論基礎(chǔ)

(1)所有生物的DNA基本單位相同、空間結(jié)構(gòu)相同、堿基配對方式相同，這為不同生物的DNA

成功拼接提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

(2)所有生物共用一套遺傳密碼子，這為一種生物的基因能在另一種生物細(xì)胞內(nèi)成功表達(dá)提供

了可能。

3.基因工程的技術(shù)保障

限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶和質(zhì)粒載體的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用,為基因工程的創(chuàng)建提供了技術(shù)上

的保障。

【典例剖析】以下有關(guān)基因工程的敘述，正確的是()

A.基因工程是細(xì)胞水平上的生物工程

B.基因工程的產(chǎn)物對人類都是有益的

C.基因工程產(chǎn)生的變異屬于人工誘變

D.基因工程育種的優(yōu)點之一是目的性強(qiáng)

解析本題考查基因工程的概念?；蚬こ淌窃谏矬w外，通過對DNA分子進(jìn)行人工”剪

切”和“拼接”，對生物的基因進(jìn)行改造(目的性強(qiáng))和重新組合(基因重組)，然后導(dǎo)入受體細(xì)

胞內(nèi)進(jìn)行繁殖，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。但并不是所

有的基因產(chǎn)物對人類都有益?；蚬こ淌欠肿铀缴系纳锕こ?。

答案D

【防錯筆記】

1.對基因工程概念的理解

操作環(huán)境生物體外

操作對象基因

操作水平DNA分子水平

操作手段體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因等技術(shù)

結(jié)果獲得符合人類要求的基因產(chǎn)物

2.基因重組的三種類型

(1)交叉互換：減數(shù)第一次分裂四分體時期，同源染色體上的非姐妹染色單體間的交叉互換，

導(dǎo)致同源染色體上的非等位基因?qū)崿F(xiàn)重組。

(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

組合而實現(xiàn)重組。

(3)基因工程：通過基因工程，將一種生物的基因?qū)肓硪环N生物的細(xì)胞中并成功表達(dá)，從而

實現(xiàn)不同生物間基因的重組。

二、限制性核酸內(nèi)切酶

02/20

【知識梳理】

1.概念

限制性核酸內(nèi)切酶是能夠送別和切SLDNA分子內(nèi)一小段特殊核昔酸序列的酶。

2.來源

主要從原核生物中分離,如細(xì)菌。

3.作用

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。如：某種限制性核酸內(nèi)切酶能識別GAATTC序列，并在G和A之間

切斷DNA,其作用示意圖如下：

切點

G：AATTC

IL-T—f—I—.I

CTTAA：G

/\（粘I;末端）

~[G~AATTC

II

||cTTAAG||

（粘性末端）

4.作用特點

具有專一性，一般每種限制性核酸內(nèi)切酶只識別二種特定的核昔酸序列。

5.結(jié)果

形成粘性末端。如下圖：

用CTTAA&用

粘性末端粘性末端

小貼士限制性核酸內(nèi)切酶的切割產(chǎn)物（2種可能）

（1）粘性末端：是限制性核酸內(nèi)切酶在識別序列的中心軸線兩側(cè)將DNA的兩條鏈分別切開時

形成的，如下圖所示。

GAA

—

I—TTCGAATTC

cTTIII^II

AAGCTTAAG

中心軸線’

（2）平末端：是限制性核酸內(nèi)切酶在識別序列的中心軸線處切開時形成的，如下圖所示。

CCC：GGGCCCGG

IIHIII------IIIII

GGG；CCCGGGCC

中心軸線

【典例剖析】下面是3種限制性核酸內(nèi)切酶對DNA分子的識別序列和剪切位點圖（箭頭表示

切點，切出的斷面為粘性末端)。下列敘述錯誤的是()

限制性核酸內(nèi)切酶1：——IGATC——；

限制性核酸內(nèi)切酶2：——CCGCIGG——；

限制性核酸內(nèi)切酶3：——GIGATCC——0

A.不同的限制性核酸內(nèi)切酶有不同的識別序列和切割位點，體現(xiàn)了酶的專一性

B.限制性核酸內(nèi)切酶2和3識別的序列都包含6個脫氧核甘酸

C.限制性核酸內(nèi)切酶1和3剪出的粘性末端相同

D.能夠識別和切割RNA分子內(nèi)一小段核甘酸序列的酶只有限制性核酸內(nèi)切酶2

解析本題考查限制性核酸內(nèi)切酶的識別序列及作用。不同的限制性核酸內(nèi)切酶有不同的識

別序列和切割位點，體現(xiàn)了酶具有專一性；限制性核酸內(nèi)切酶2和限制性核酸內(nèi)切酶3識別

的序列分別是CCGCGG和GGATCC,均含有6個脫氧核甘酸；限制性核酸內(nèi)切酶1和限制

性核酸內(nèi)切酶3剪出的粘性末端相同，均為GATC；三種限制性核酸內(nèi)切酶均不能識別和切

割RNA中核甘酸序列。

答案D

【防錯筆記】

(1)限制性核酸內(nèi)切酶不同于DNA水解酶。前者是將特定的DNA分子切割成許多不同的片段,

而后者是將DNA水解為脫氧核昔酸。

(2)限制性核酸內(nèi)切酶切割的是磷酸二酯鍵(下圖箭頭所指部位)。

(3)限制性核酸內(nèi)切酶不切割自身生物的DNA序列。如限制性核酸內(nèi)切酶來自某種細(xì)菌，則

該限制性核酸內(nèi)切酶不切割該細(xì)菌的DNAo

(4)現(xiàn)已能從300多種微生物中分離出約4000種限制性核酸內(nèi)切酶，所以限制性核酸內(nèi)切酶

是一類酶，根據(jù)酶的識別序列和位點又可分許多種。

(5)判斷粘性末端或平末端是否由同一種限制性核酸內(nèi)切酶切割形成的方法：將粘性末端或平

末端之一旋轉(zhuǎn)180。后，看它們是否是完全相同的結(jié)構(gòu)。

【變式訓(xùn)練】下列粘性末端屬于同種限制性核酸內(nèi)切酶切割而成的是()

04/20

①一T一C—G-

A—G—C—T—T—A—A

②一C-A

T—T—C—C—A

③一A—A—T—T—C

?—A—G—C—T—T—C—

||

—A—G—

A.①②B.①③

C.①④D.②③

解析判斷粘性末端是否由同一種限制性核酸內(nèi)切酶切割形成的方法，將粘性末端之一旋轉(zhuǎn)

180。后，看它們是否具有完全相同的結(jié)構(gòu)?？膳袛啖佗凼怯赏N限制性核酸內(nèi)切酶切割而成

的。

答案B

三'DNA連接酶

【知識梳理】

1.概念

DNA連接酶是將具有末端堿基互補(bǔ)的2個DNA片段連接在一起，形成重組DNA分子的酶。

2.功能

縫合DNA片段。在基因工程中，可以將外源基因和載體DNA連接在一起。

3.作用特點

兩種來源不同的DNA用相同的限制性核酸內(nèi)切酶切割，形成相同的粘性末端。DNA連接酶

能催化一個脫氧核甘酸的磷酸與另一個脫氧核昔酸的脫氧核糖之間磷酸二酯鍵的形成，將兩

個DNA末端的縫隙“縫合”起來。如圖：

EcoRI切割產(chǎn)生的兩個粘性末端

自動形

AATTcGAATTC

qTTAAG成氫鍵CTTAAG

DNA連接酶催化形成新的|磷酸二酯鍵

DNA連接酶將不同來源的DNA粘性末

端連接起來形成新的DNA（重組DNA）

小貼士DNA連接酶的種類

根據(jù)DNA連接酶的來源不同，可分為兩類:

常用類型

E-coliDNA連接酶T4DNA連接酶

來源大腸桿菌T4噬菌體

功能連接粘性末端連接粘性末端和平末端

結(jié)果恢復(fù)被限制性核酸內(nèi)切酶切開的兩個核甘酸之間的磷酸二酯鍵

【典例剖析】限制性核酸內(nèi)切酶I的識別序列和切點是一G'GATCC—,限制性核酸內(nèi)切酶

II的識別序列和切點是一iGATC—。在質(zhì)粒上有限制性核酸內(nèi)切酶I的一個切點，在外源

DNA片段的兩側(cè)各有一個限制性核酸內(nèi)切酶n的切點。

⑴請畫出質(zhì)粒被限制性核酸內(nèi)切酶I切割后所形成的粘性末端。

⑵請畫出外源DNA片段兩側(cè)被限制性核酸內(nèi)切酶H切割后所形成的粘性末端。

(3)在DNA連接酶的作用下，上述兩種不同限制性核酸內(nèi)切酶切割后形成的粘性末端能否連

接？為什么？

解析一般來說，一種限制性核酸內(nèi)切酶只能識別一種特定的核甘酸序列，并在特定的切割

位點切割DNA分子，限制性核酸內(nèi)切酶I切割質(zhì)粒的過程為：

—GCGATCC一用酶I切割：一GGATCC—

—CCTAGtG—CCTAGG—'

限制性核酸內(nèi)切酶n切割目的基因的過程為：

目的基因

目的基因

GATC—...—GATC—

—CTAG—……—CTAG―,雖然限制性核酸內(nèi)切酶I與限制性核酸內(nèi)切酶H識

別的堿基序列不同，但切割后形成的粘性末端是可以互補(bǔ)的，或者說兩種限制性核酸內(nèi)切酶

切割后所形成的粘性末端是相同的，因此在DNA連接酶的作用下可以將這兩種酶切割后形

成的粘性末端連接起來。

,用限制性

一GGATCC一核酸內(nèi)切一GGATCC一

宏安⑴-CCTAG：G-薛I切割CCTAGG—

(2)

夕卜源DNA

-*GATC3嵬」GATC-用限制性核酸

—CTAG1—……—CTAG「內(nèi)切酶D切割

夕卜源DNA

片段

—GATC—?——GATC—

—CTAG—?……-CTAG—

(3)可以連接。因為由這兩種不同限制性核酸內(nèi)切酶切割后形成的粘性末端是相同的(或是“可

以互補(bǔ)的”)。

06/20

【防錯筆記】

L限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶

作用應(yīng)用

不限制性核使特定部位的磷酸二用于提取目的基因

同酸內(nèi)切酶酯鍵斷裂和切割載體

點在DNA片段之間重新用于目的基因和載

DNA連接酶

形成磷酸二酯鍵體的連接

「丁;AATT

關(guān)系5CTMTAEAG|||DNA迷接薛||dfTTAAG?III

注意迄今為止所發(fā)現(xiàn)的DNA連接酶都不具有連接單鏈DNA的能力，現(xiàn)在還不清楚原因，

也許將來會發(fā)現(xiàn)可以連接單鏈DNA的酶。

2.用同一種限制性核酸內(nèi)切酶切割不同DNA分子形成的粘性末端都相同；用不同限制性核酸

內(nèi)切酶切割同一個DNA分子，產(chǎn)生的粘性末端一般不相同，但也有可能相同。

3.兩個DNA片段能否可用DNA連接酶連接成一個重組DNA分子，取決于兩個DNA片段是

否具有相同的粘性末端。因此，兩種不同的限制性核酸內(nèi)切酶切割后形成的DNA片段也有

可能用DNA連接酶連接成重組DNA分子。

【變式訓(xùn)練】下列有關(guān)限制性核酸內(nèi)切酶的敘述中正確的是（）

A.用限制性核酸內(nèi)切酶切割一個DNA分子中部，獲得一個DNA片段時，被水解的磷酸二酯

鍵有2個

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

C.—CATGI一和一GIGATCC一序列被限制性核酸內(nèi)切酶切出的粘性末端堿基數(shù)不同

D.只有用相同的限制性核酸內(nèi)切酶處理含所需基因的片段和質(zhì)粒，才能形成重組質(zhì)粒

解析用限制性核酸內(nèi)切酶切割一個DNA分子中部，獲得一個DNA片段時，被水解的磷酸

二酯鍵有4個;一CATGI—和一GIGATCC—序列被限制性核酸內(nèi)切酶切出的粘性末端堿基

數(shù)相同，都為4個堿基；只要切割出來的粘性末端的堿基序列相同，都可以被DNA連接酶

連接。

答案B

四、質(zhì)粒

【知識梳理】

大腸桿菌質(zhì)粒的分子結(jié)構(gòu)示意圖

(1)概念：質(zhì)粒是能夠自主復(fù)制的雙鏈環(huán)狀DNA分子,它在細(xì)菌中以獨立于擬核之外的方式

存在，是一種特殊的遺傳物質(zhì)。

(2)作用：質(zhì)粒是基因工程中最常用的載體，可將外源基因送入宿主細(xì)胞。

小貼士基因工程的載體

載體是運輸外源DNA進(jìn)入宿主細(xì)胞的工具(切忌與物質(zhì)跨膜運輸需要的膜載體相混淆)，除質(zhì)

粒外還有九噬菌體、植物病毒和動物病毒。

【典例剖析】下面是大腸桿菌及質(zhì)粒載體的結(jié)構(gòu)模式圖，據(jù)圖回答下列問題：

(l)a代表的物質(zhì)和質(zhì)粒的化學(xué)本質(zhì)相同，都是,二者還具有其他共同點，如:

①,②(寫出兩條即可)。

-A

(2)若質(zhì)粒DNA分子的切割末端為TGCGC,則與之連接的目的基因切割末端應(yīng)為；

可使用把質(zhì)粒和目的基因連接在一起。

⑶氨葦青霉素抗性基因在質(zhì)粒DNA上可作為,其作用是

(4)下列常在基因工程中作為載體的是()

08/20

A.蘇云金芽抱桿菌抗蟲基因

B.土壤農(nóng)桿菌中RNA分子

C.大腸桿菌的質(zhì)粒

D.動物細(xì)胞的染色體

解析本題以圖解的形式考查質(zhì)粒的化學(xué)本質(zhì)、作用及類型。質(zhì)粒是基因工程中最常用的載

體，是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡單、獨立于細(xì)菌擬核DNA之外，并具有自我復(fù)制能力的雙鏈環(huán)

狀DNA分子，具有一至多個限制性核酸內(nèi)切酶切割位點，進(jìn)入受體細(xì)胞后能自主復(fù)制，具

有標(biāo)記基因便于重組DNA的鑒定與選擇。

答案（l）DNA能夠自我復(fù)制具有遺傳效應(yīng)

CGCGT—

（2）ADNA連接酶（3）標(biāo)記基因供重組DNA的鑒定和選擇（4）C

【防錯筆記】

L質(zhì)粒作為常用載體的條件

一

條—?■能自我復(fù)制

件一具有一個或多個限制性核酸內(nèi)切酶切點，供外源

或

特D、A插入

點—?具有標(biāo)記基因，供重組DNA的鑒定或選擇

一―?對受體細(xì)胞無毒害

2.區(qū)分基因工程工具及工具酶

基因工程中的工具包括：基因的“剪刀”（限制性核酸內(nèi)切酶）、基因的“針線”（DNA連接酶）

和基因的“運載工具”（載體）。載體是必需的工具，卻不是酶。

【變式訓(xùn)練】某一

質(zhì)粒載體如圖所示，外源DNA插入A"卯1'或亮一中會導(dǎo)致相應(yīng)的基因失活（A/n/Z表示氨葦青霉

素抗性基因，嶷Z1■表示四環(huán)素抗性基因）。有人將此質(zhì)粒載體用及解HI酶切后，與用3劭汨1

酶切獲得的目的基因混合，加入DNA連接酶進(jìn)行連接反應(yīng)，用得到的混合物直接轉(zhuǎn)化大腸

桿菌，結(jié)果大腸桿菌有的未被轉(zhuǎn)化，有的被轉(zhuǎn)化。被轉(zhuǎn)化的大腸桿菌有三種，分別是含有環(huán)

狀目的基因、含有質(zhì)粒載體、含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌?；卮鹣铝袉栴}：

如果用含有氨葦青霉素的培養(yǎng)基進(jìn)行篩選，在上述四種大腸桿菌細(xì)胞中，未被轉(zhuǎn)化的和僅含

環(huán)狀目的基因的細(xì)胞是不能區(qū)分的，其原因是

并且和的細(xì)胞也是不能區(qū)分的，其原因是

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

在上述篩選的基礎(chǔ)上，若要篩選含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌單菌落，還需使

用含有的固體培養(yǎng)基。

解析未轉(zhuǎn)化的和僅含環(huán)狀目的基因的細(xì)胞都不能在含有氨芾青霉素的培養(yǎng)基上生長，故這

兩種不可區(qū)分。含有質(zhì)粒載體和含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的細(xì)胞在含有氨芾青霉素的

培養(yǎng)基上都能生長，這兩種也不可區(qū)分。因目的基因插入位點在四環(huán)素抗性基因上，四環(huán)素

抗性基因被破壞，在獲得的單個菌落中各挑取少許分別接種到含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上，不能

生長的為要篩選的菌落，即含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌。

答案二者均不含有氨葦青霉素抗性基因，在該培養(yǎng)基上均不生長含有質(zhì)粒載體含有重

組質(zhì)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

I知識卡片I

1.基因工程的核心是構(gòu)建重組DNA分子，也是基因工程的主要內(nèi)容。

2.限制性核酸內(nèi)切酶能對DNA分子上不同的特定的核甘酸序列進(jìn)行識別和切割。

3.DNA連接酶可將具有末端堿基互補(bǔ)的2個DNA片段連接起來，形成重組DNA分子。

4.質(zhì)粒是能夠自主復(fù)制的雙鏈環(huán)狀DNA分子，它在細(xì)菌中以獨立于擬核之外的方式存在，是

一種特殊的遺傳物質(zhì)。

隨堂檢測分類演練，點點突破____________________________________________________________

1.判斷正誤

(1)基因工程是在細(xì)胞水平上對DNA進(jìn)行設(shè)計和施工。(X)

(2)限制性核酸內(nèi)切酶是一段有一定核昔酸序列的DNA。(X)

(3)DNA連接酶可以連接兩個粘性末端相同的DNA片段。(J)

(4)基因工程的載體只有質(zhì)粒。(X)

2.下列有關(guān)基因工程中限制性核酸內(nèi)切酶的描述中，錯誤的是()

A.一種限制性核酸內(nèi)切酶只能識別一種特定的脫氧核甘酸序列

B.限制性核酸內(nèi)切酶的活性受溫度影響

C.限制性核酸內(nèi)切酶能識別和切割RNA

D.限制性核酸內(nèi)切酶可從原核生物中提取

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解析選項A、B、D均為正確的敘述。選項C錯誤，限制性核酸內(nèi)切酶能識別和切割DNA,

而不是RNAo

答案C

3.下列關(guān)于DNA連接酶的敘述中，正確的是()

A.DNA連接酶連接的是兩條鏈堿基對之間的氫鍵

B.DNA連接酶連接的是末端兩條鏈主鏈上的磷酸和脫氧核糖

C.DNA連接酶連接的是末端兩條鏈主鏈上的磷酸和核糖

D.同一種DNA連接酶可以切出不同的粘性末端

解析堿基對之間的氫鍵靠堿基互補(bǔ)配對很容易連接。DNA分子的主鏈?zhǔn)怯擅撗鹾颂桥c磷酸

連接起來的，這兩個分子連接起來需要酶的參與。同一種DNA連接酶連接的粘性末端相同

或互補(bǔ)。

答案B

4.限制性核酸內(nèi)切酶和限制性核酸內(nèi)切酶EcoRi的識別序列及切割位點分別是

一CIAATTG一和一GIAATTC—。如圖表示四種質(zhì)粒和目的基因，其中，箭頭所指部位為

酶的識別位點，質(zhì)粒的陰影部分表示標(biāo)記基因。請回答：

目的基因

⑴限制酶MunI和限制酶EcoRi切割DNA所得DNA片段的粘性末端是否相同？

⑵適于作為圖示目的基因載體的是哪個質(zhì)粒？

答案⑴相同(2)A

5.基因工程中，需使用限制性核酸內(nèi)切酶切割目的基因和質(zhì)粒，便于重組和篩選。已知限制

性核酸內(nèi)切酶I的識別序列和切點是一G'GATCC」限制性核酸內(nèi)切酶H的識別序列和切點

是一‘GATC—。

(1)根據(jù)已知條件和下圖中信息回答：

GGATCC目的基因GATC

IIIIIIlliIlliIIIII

CCTAGGCTAG

注:GeneI和GeneII表示兩種標(biāo)記基因

C表示限制性核酸內(nèi)切酶僅有的識別

—序列放大

①上述質(zhì)粒用限制性核酸內(nèi)切酶切割，目的基因用限制性核酸內(nèi)切酶切害人

②將切下的目的基因片段插入質(zhì)粒的切口處，還要加入適量的O

③請指出質(zhì)粒上至少要有一個標(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

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

解析（1）兩個DNA片段能否連接，關(guān)鍵是看所形成的粘性末端是否相同。為使目的基因插

入質(zhì)粒中，目的基因兩端都要切割以形成粘性末端，所以用酶n切割；質(zhì)粒上只能有一個切

口，所以用酶I切割。（2）不同基因拼接成功的基礎(chǔ)是DNA的空間結(jié)構(gòu)和基本單位相同。

答案⑴①III②DNA連接酶③檢測重組質(zhì)粒（或目的基因）是否導(dǎo)入受體細(xì)胞

（2）DNA空間結(jié)構(gòu)相同和基本組成單位相同

教材問題詳解助教興學(xué)，教材通關(guān)______________________________________________________

［思考與練習(xí)］（第4頁）

一、判斷題

1.X［限制性核酸內(nèi)切酶的種類很多，不同的限制性核酸內(nèi)切酶識別與切割DNA的序列不

同。］

2.X［DNA連接酶的作用是將具有末端堿基互補(bǔ)的2個DNA片段連接在一起。］

3.V

4.X［基因工程的載體有多種，如質(zhì)粒、入噬菌體、動植物病毒等。］

二、簡答題

限制性核酸內(nèi)切酶可作為切割DNA分子的“手術(shù)刀”，它的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用使DNA重組成為可

能；DNA連接酶的作用是將具有末端堿基互補(bǔ)的2個DNA片段連接在一起，形成的DNA

12/20

分子稱為重組DNA分子，因此DNA連接酶具有縫合DNA片段的作用，可以將外源基因和

載體連接在一起。

課時作業(yè)課后訓(xùn)練，練出高分_____________________________________________________________

（時間：30分鐘滿分：50分）

—v選擇題（共8小題，每小題2分，共16分）

1.實施基因工程的最終目的是（）

A.提取生物體的DNA分子

B.對DNA分子進(jìn)行人工剪切

C.在生物體外對DNA分子進(jìn)行改造

D.創(chuàng)造符合人們需要的新生物類型和生物產(chǎn)品

解析A、B和C三項均為基因工程操作的具體內(nèi)容，但不是基因工程的目的。實施基因工

程的最終目的是通過基因操作定向改造生物的遺傳物質(zhì)，創(chuàng)造符合人們需要的新生物類型和

生物產(chǎn)品。

答案D

2.下列關(guān)于限制性核酸內(nèi)切酶的敘述，錯誤的是（）

A.它能在特殊位點切割DNA分子

B.同一種限制性核酸內(nèi)切酶切割不同的DNA產(chǎn)生的粘性末端能夠很好地進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對

C.它能任意切割DNA,從而產(chǎn)生大量的DNA片段

D.每一種限制性核酸內(nèi)切酶只能識別特定的核甘酸序列

解析限制性核酸內(nèi)切酶是基因工程的重要工具之一；每種限制性核酸內(nèi)切酶只能識別特定

的核昔酸序列，并在特定的位點切割DNA分子；同一種限制性核酸內(nèi)切酶切割不同的DNA

產(chǎn)生的粘性末端堿基序列能夠互補(bǔ)配對。

答案C

3.如圖，兩個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，則此酶是（）

......A-C-GA-A-T-T-C-G-T……

……T-G-C-T-T-A-A,C-C-A

|x前

......A-C—G—A—A—T—T—C—G—T.......

IIMMMM

......T-G-C-T-T-A-A-G-C-A……

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粘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，把核糖核昔酸連接在一起；DNA聚合酶是在DNA復(fù)制過程

中催化脫氧核甘酸的聚合反應(yīng)；限制性核酸內(nèi)切酶是在獲取目的基因時識別特定的堿基序列，

切出粘性末端或平末端。圖示為將兩個粘性末端的磷酸基和脫氧核糖連接在一起，因此選A。

答案A

4.據(jù)圖所示，有關(guān)工具酶功能的敘述不正確的是（）

A.限制性核酸內(nèi)切酶可以切斷a處，DNA連接酶可以連接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.連接c處的酶可以為DNA連接酶

解析限制性核酸內(nèi)切酶能夠識別雙鏈DNA分子的某種特定核甘酸序列，并且使每一條鏈

中特定部位的兩個核甘酸之間的磷酸二酯鍵斷開。DNA連接酶能夠?qū)㈦p鏈DNA片段縫合起

來，恢復(fù)被限制性核酸內(nèi)切酶切開了的兩個核甘酸之間的磷酸二酯鍵。因此，限制性核酸內(nèi)

切酶可以切斷a處，DNA連接酶可以連接a處；c處是同一個核甘酸內(nèi)部脫氧核糖和磷酸之

間形成的鍵，不能用DNA連接酶連接；DNA聚合酶在DNA復(fù)制時將單個的核甘酸連接到

DNA子鏈上，連接的部位也是a處；解旋酶可以破壞堿基對之間的氫鍵，即使b處解開。

答案D

5.如圖是表達(dá)新基因用的質(zhì)粒的示意圖，若要將目的基因插入到質(zhì)粒上的A處，則切割基因

時可用的是（）

BamWI

A.HindlllB.EcoRI

C.EcoBD.PstI

解析A處有BamHI、瓦oB、ClaI限制性核酸內(nèi)切酶的切點，使用A?D中的aoB切割

時，才能讓目的基因插入到A處。

答案C

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6.下列關(guān)于載體的敘述中，錯誤的是（）

A.與目的基因結(jié)合后，實質(zhì)上就是一個重組DNA分子

B.對某種限制性核酸內(nèi)切酶而言，最好只有一個切點，但還要有其他多種酶的切點

C.目前常用的載體有質(zhì)粒、入噬菌體和動植物病毒

D.具有某些標(biāo)記基因，便于對其進(jìn)行切割

解析載體應(yīng)具有一個或多個限制性核酸內(nèi)切酶切點，以便于對其進(jìn)行切割；標(biāo)記基因的作

用是供重組DNA分子的鑒定和選擇。

答案D

7.以下關(guān)于基因工程的工具的說法，正確的是（）

A.所有的限制性核酸內(nèi)切酶只能識別同一種特定的核甘酸序列

B.質(zhì)粒是基因工程中唯一的載體

C.載體必須具備的條件之一是具有一個至多個限制性核酸內(nèi)切酶切割位點，以便與外源基因

連接

D.基因工程需要的工具是限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶

解析酶具有專一性，不同的限制性核酸內(nèi)切酶能識別不同的核甘酸序列；質(zhì)粒是基因工程

中常用的載體，但不是唯一的；基因工程需要的工具有限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶和載

體。

答案C

8.下列所示的粘性末端是由幾種限制性核酸內(nèi)切酶作用產(chǎn)生的（）

A.1種B.2種

C.3種D.4種

解析先寫出另一條單鏈，再觀察識別序列和切點的差異。

答案D

二、非選擇題（共4小題，共34分）

9.（8分）通過DNA重組技術(shù)使原有基因得以改造的動物稱為轉(zhuǎn)基因動物?？茖W(xué)家運用這一技

術(shù)使羊奶中含有人體蛋白質(zhì)。下圖表示這一技術(shù)的基本過程，在該工程中所用的基因“剪刀”

能識別的序列和切點是一G'GATCC—,請回答：

羊染色體片段羊蛋白質(zhì)基因染色體上的其他基因

移去羊的

蛋白質(zhì)基因

]-人的蛋白質(zhì)基因

人體蛋白質(zhì)基因

插入到羊染色體中

分泌的羊乳中含人的蛋白質(zhì)

(1)從羊染色體中“剪下”羊蛋白質(zhì)基因的酶是。人的蛋白質(zhì)基因“插入”后連接在

羊體細(xì)胞染色體中時需要的酶是O

(2)請畫出質(zhì)粒被切割形成粘性末端的過程圖。

⑶人的蛋白質(zhì)基因之所以能“插入”到羊的染色體內(nèi)，原因是,“插入”時

用的工具是,其種類有。

解析限制性核酸內(nèi)切酶的作用是獲得目的基因，DNA連接酶起“縫合”作用，載體能把目

的基因?qū)胧荏w細(xì)胞。載體的種類主要有質(zhì)粒、動植物病毒及入噬菌體。

答案(1)限制性核酸內(nèi)切酶DNA連接酶

,—G*GATCC——GGATCC-

(2)?

—CCTAGfG——CCTAGG-

(3)基因的空間結(jié)構(gòu)相同，遵循堿基互補(bǔ)配對原則載體質(zhì)粒、動植物病毒及九噬菌體

10.(8分)如圖表示兩種限制性核酸內(nèi)切酶識別DNA分子的特定序列，并在特定位點對DNA

進(jìn)行切割的示意圖，請回答以下問題：

(1)圖中甲和乙代表O

(2)EcoRI、HpaI代表。

(3)圖中甲和乙經(jīng)過相應(yīng)操作均形成兩個片段，切口的類型分別為、。甲中

限制性核酸內(nèi)切酶的切點是之間，乙中限制性核酸內(nèi)切酶的切點是之間。

(4)由圖解可以看出，限制性核酸內(nèi)切酶的作用特點是

__________________________________________________________________O

(5)如果甲中G堿基發(fā)生基因突變，可能發(fā)生的情況是

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)的限制性核酸內(nèi)切酶

(EcoRi、功加I)的作用下，在特定的位點被剪切成兩部分。前者是在識別序列的中心軸線兩

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側(cè)分別切開，形成的末端是粘性末端；后者是在識別序列的中心軸線處切開，形成的末端是

平末端。

答案(1)有特殊脫氧核甘酸序列的DNA片段

(2)兩種不同的限制性核酸內(nèi)切酶

(3)粘性末端平末端G、AT、A

(4)能識別雙鏈DNA分子上特定的脫氧核昔酸序列，并從特定的位點將雙鏈DNA分子切開

(5)限制性核酸內(nèi)切酶不能識別切割位點

11.(8分)下表中列出了幾種限制性核酸內(nèi)切酶識別序列及其切割位點，圖1、圖2中箭頭表示

相關(guān)限制性核酸內(nèi)切酶的酶切位點。請回答下列問題：

限制性核

BamHIBelISau3AIHindm

酸內(nèi)切施

4

識別序列及GGATCCTGATCAGATCAAGCTT

切割位點CCTAGGACTAGTCTAGTTCGAA

卒t

⑴用圖中質(zhì)粒和目的基因構(gòu)建重組質(zhì)粒，應(yīng)選用兩種限制性核酸內(nèi)切酶切

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(zhì)粒。

(2)為了篩選出轉(zhuǎn)入了重組質(zhì)粒的大腸桿菌，應(yīng)在篩選平板培養(yǎng)基中添加。

(3)若BamHI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。

(4)若用San3AI切割圖1質(zhì)粒，最多可能獲得種大小不同的DNA片段。

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

解析(1)在構(gòu)建重組質(zhì)粒時，需用限制性核酸內(nèi)切酶切割質(zhì)粒和目的基因，為提高重組效率

使用兩種限制性核酸內(nèi)切酶，使質(zhì)粒和目的基因兩端產(chǎn)生不同的粘性末端，從而防止自身環(huán)

化和倒接。選擇3&I和H沅dill兩種限制性核酸內(nèi)切酶切割，酶切后的載體和目的基因片段,

通過DNA連接酶作用后獲得重組質(zhì)粒。SQM3Al和BamHI可以產(chǎn)生與Bell相同的粘性末

端，而且BamHI在質(zhì)粒的四環(huán)素抗性基因和氨芾青霉素抗性基因都有酶切點，使用mHI

酶切后質(zhì)粒將被破壞，所以上述兩種酶不能用。(2)當(dāng)選擇Be"和H沅dill兩種限制酶切割質(zhì)

粒后，氨羊青霉素抗性基因被破壞，而四環(huán)素抗性基因完整可作為標(biāo)記基因，為了篩選出轉(zhuǎn)

入了重組質(zhì)粒的大腸桿菌，應(yīng)在篩選平板培養(yǎng)基中添加四環(huán)素，這樣導(dǎo)入質(zhì)?；蛑亟M質(zhì)粒的

GATCC

大腸桿菌可以生長，其余不能生長。（3）用BamHI酶切的DNA末端為（；，而Bc/II酶

TTGATCC

切的DNA末端為ACTAG,若將兩者連接，則重新連接部位的6個堿基對序列為ACTAGG,

若旋轉(zhuǎn)180。就是6/亍AG?。而對重新連接部位用及儂HI酶和a/I酶都不能識別，也不能

切開。（4）仔細(xì)觀察表中RM3Al與其他酶的識別序列和酶切位點，可以發(fā)現(xiàn)RM3Al能切開

3劭汨1和Bell的識別序列，這樣用SQM3Al切圖1質(zhì)粒，就有3個不同切點，如圖

①

（質(zhì)粒h

一/,若3個切點同時切開會出現(xiàn)①②③3個片段，但Sau3AI切割圖1質(zhì)粒時，可

能一次切開1個切點，也可能一次切開2個切點，還可能一次切開3個，這樣就可能出現(xiàn)①、

②、③、①+③、①+②、②+③、①+②+③等7種大小不同的DNA片段。（5）噬菌體作

為載體，當(dāng)其導(dǎo)入受體細(xì)胞后，其DNA復(fù)制所需的原料來自于受體細(xì)胞。

答案（1）&/1和HindUIDNA連接