高中生物蘇教版現(xiàn)代生物科技專題第一章基因工程 第1章第1節(jié)

第一節(jié)基因工程概述第1課時基因工程的發(fā)展歷程和工具1．簡述基因工程的發(fā)展歷程。2．掌握限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶的作用、特點。(重、難點)3．掌握質(zhì)粒的含義、特性及其在基因工程中的作用。(重、難點)基因工程的發(fā)展歷程和概念1．理論與技術(shù)基礎(chǔ)的發(fā)展1953年：沃森和克里克建立了DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。↓1957年：科恩伯格等首次發(fā)現(xiàn)DNA聚合酶?！?958年：梅塞爾森和斯塔爾發(fā)現(xiàn)DNA半保留復(fù)制的機理?？死锟颂岢鲋行姆▌t?！?961～1966年：尼倫伯格等破譯遺傳密碼?！?967年：羅思和赫林斯基發(fā)現(xiàn)運轉(zhuǎn)工具質(zhì)粒和DNA連接酶?！?970年：特明和巴爾的摩各自在RNA病毒中發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶。史密斯等人分離到限制性核酸內(nèi)切酶。↓1977年：桑格首次完整基因組的測序工作。2．重組DNA技術(shù)的發(fā)展(1)1972年科學(xué)家伯格等實驗。①過程：eq\b\lc\\rc\](\a\vs4\al\co1(猿猴病毒SV40的DNA,↑,同一種限制性核酸內(nèi)切酶,↓,λ噬菌體的DNA))eq\o(→,\s\up15(DNA連接酶))eq\a\vs4\al(重組的雜種,DNA分子)②成就：世界上首次DNA分子體外重組。(2)1973年科學(xué)家科恩等實驗。eq\b\lc\\rc\](\a\vs4\al\co1(大腸桿菌質(zhì)粒DNA（含卡那霉素抗性基因）,↑,同一種限制性核酸內(nèi)切酶,↓,大腸桿菌質(zhì)粒DNA（含四環(huán)素抗性基因）))eq\o(→,\s\up15(DNA連接酶))重組DNA分子eq\o(→,\s\up15(轉(zhuǎn)化))大腸桿菌→子代大腸桿菌(雙重抗性)(3)不同物種間DNA重組實驗。①過程：非洲爪蟾核糖體蛋白基因的DNA片段＋大腸桿菌質(zhì)粒→重組DNA→轉(zhuǎn)入大腸桿菌→轉(zhuǎn)錄出相應(yīng)mRNA。②成就：打破了傳統(tǒng)的種間遺傳物質(zhì)不能交換的重重壁壘，開創(chuàng)了基因工程。3．基因工程的概念方法在體外通過人工“剪切”和“拼接”等方法原理對生物的基因進行改造和重新組合操作水平基因水平目的產(chǎn)生人類需要的基因產(chǎn)物eq\a\vs4\al([合作探討])使大米擁有某些細菌才具有的抗蟲基因能夠減少化學(xué)殺蟲劑的使用量，既高產(chǎn)又環(huán)保。請你結(jié)合以上內(nèi)容探究以下問題。探討eq\a\vs4\al(1)：你知道擁有某些細菌抗蟲基因的大米是通過何種技術(shù)培育出來的嗎？提示：基因工程。探討eq\a\vs4\al(2)：通過分析基因工程的概念，討論基因工程的原理是什么？與有性雜交育種有何區(qū)別？提示：原理：基因重組。區(qū)別：打破物種限制，實現(xiàn)不同物種間的基因交流。探討eq\a\vs4\al(3)：將人的胰島素基因?qū)氪竽c桿菌體內(nèi)，通過大腸桿菌能大量生產(chǎn)人胰島素。請分析人胰島素基因能在大腸桿菌體內(nèi)表達的理論基礎(chǔ)是什么？提示：生物共用一套遺傳密碼。eq\a\vs4\al([思維升華])1．基因重組的三種主要類型(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。(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組合。(3)基因工程：轉(zhuǎn)基因生物因外源基因?qū)攵@得的新性狀是可以遺傳的。2．基因工程的理論基礎(chǔ)(1)拼接的基礎(chǔ)：①基本組成單位相同：不同生物的DNA分子都是由脫氧核苷酸構(gòu)成的。②空間結(jié)構(gòu)相同：不同生物的DNA分子一般都是由兩條反向平行的脫氧核苷酸長鏈形成的規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)。③堿基配對方式相同：不同生物的DNA分子中兩條鏈之間的堿基配對方式均是A與T配對，G與C配對。(2)表達的基礎(chǔ)：生物界共用一套遺傳密碼，相同的遺傳信息在不同生物體內(nèi)可表達出相同的蛋白質(zhì)。1．干擾素是治療癌癥的重要藥物，它必須從血液中提取，每升人血中只能提取μg，所以價格昂貴。美國加利福尼亞的某生物制品公司用如下方法生產(chǎn)干擾素。如圖所示，可以看出該公司生產(chǎn)干擾素運用的方法是()【導(dǎo)學(xué)號：10210006】A．個體間的雜交 B．基因工程C．細胞融合 D．器官移植【解析】從圖中可以看出整個過程為將人的淋巴細胞中控制干擾素合成的基因與質(zhì)粒結(jié)合后導(dǎo)入酵母菌，并從酵母菌產(chǎn)物中提取干擾素，這項技術(shù)為基因工程。【答案】B2．下列對基因工程的理解，正確的是()①它是一種按照人們的意愿，定向改造生物遺傳特性的工程②可對基因隨意進行人為改造③是體外進行的人為的基因重組④在實驗室內(nèi)，利用相關(guān)的酶和原料合成DNA⑤主要技術(shù)為體外DNA重組技術(shù)和轉(zhuǎn)基因技術(shù)⑥在DNA分子水平上進行操作⑦一旦成功，便可遺傳A．①②③④⑤⑥ B．①③④⑤⑥⑦C．①③⑤⑥⑦ D．①②③⑤⑥⑦【解析】基因工程可以對生物的基因進行改造和重新組合，然后導(dǎo)入受體細胞內(nèi)進行無性繁殖，使重組基因在受體細胞內(nèi)表達，產(chǎn)生出人類所需要的基因產(chǎn)物，而不是對基因進行人為改造。【答案】C基因工程的工具——酶與載體1．限制性核酸內(nèi)切酶(也稱“限制酶”)(1)來源：主要來自于原核生物。(2)特點：具有專一性。①識別雙鏈DNA分子的某種特定的脫氧核苷酸序列。②切割特定脫氧核苷酸序列中的特定位點。(3)作用：斷開每一條鏈中特定部位的兩個脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵。(4)結(jié)果：產(chǎn)生黏性末端或平口末端。2．DNA連接酶——“分子針線”(1)作用：將雙鏈DNA片段“縫合”，恢復(fù)被限制性核酸內(nèi)切酶切開的兩個脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵。(2)結(jié)果：形成重組DNA分子。3．載體——運載工具(1)功能：將外源基因?qū)胧荏w細胞。(2)種類：質(zhì)粒、λ噬菌體的衍生物以及一些動、植物病毒。(3)質(zhì)粒①本質(zhì)：來自于細菌細胞中的一種很小的環(huán)狀DNA分子，是最早應(yīng)用的載體。②組成：最簡單的質(zhì)粒載體必須包括復(fù)制區(qū)、標記基因、目的基因插入位點。eq\a\vs4\al([合作探討])我國科學(xué)家已成功將與植物花青素代謝有關(guān)的基因?qū)牖ɑ苤参锇珷颗Ｖ?，轉(zhuǎn)基因矮牽牛呈現(xiàn)出自然界沒有的顏色變異，大大提高了花卉的觀賞價值。請你依據(jù)以上材料探究以下問題：探討eq\a\vs4\al(1)：科學(xué)家進行轉(zhuǎn)基因技術(shù)操作時，需要用到哪些基本的工具？提示：限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶和載體。探討eq\a\vs4\al(2)：結(jié)合DNA復(fù)制的過程分析，限制性核酸內(nèi)切酶和DNA解旋酶的作用部位有何不同？提示：限制性核酸內(nèi)切酶作用于磷酸和脫氧核糖之間的磷酸二酯鍵，DNA解旋酶作用于堿基對之間的氫鍵。探討eq\a\vs4\al(3)：下圖所示過程是哪類酶作用的結(jié)果？該酶識別的堿基序列及切點是什么？這體現(xiàn)了該類酶具有什么特性？提示：限制性核酸內(nèi)切酶。識別的堿基序列為：GAATTC，切點在G和A之間。特異性。探討eq\a\vs4\al(4)：質(zhì)粒的化學(xué)本質(zhì)是什么？來源于何類生物？提示：化學(xué)本質(zhì)：環(huán)狀DNA分子。來源：細菌、酵母菌。eq\a\vs4\al([思維升華])1．限制性核酸內(nèi)切酶與DNA連接酶的比較(1)區(qū)別：作用應(yīng)用限制性核酸內(nèi)切酶使特定部位的磷酸二酯鍵斷開用于提取目的基因和切割載體DNA連接酶在DNA片段之間重新形成磷酸二酯鍵用于基因表達載體的構(gòu)建(2)兩者的關(guān)系可表示為：2．DNA連接酶與DNA聚合酶的比較項目DNA連接酶DNA聚合酶相同點催化兩個脫氧核苷酸之間形成磷酸二酯鍵不同點模板不需要模板需要DNA的一條鏈為模板作用對象游離的DNA片段單個的脫氧核苷酸作用結(jié)果形成完整的DNA分子形成DNA的一條鏈用途基因工程DNA復(fù)制[特別提醒](1)不同DNA分子用同一種限制性核酸內(nèi)切酶切割形成的黏性末端都相同；同一個DNA分子用不同的限制性核酸內(nèi)切酶切割，產(chǎn)生的黏性末端一般不相同。(2)DNA連接酶無識別的特異性，DNA連接酶對于黏性末端或平口末端都能催化其“縫合”，重新形成DNA分子。3．載體的作用、條件、種類及質(zhì)粒的相關(guān)知識作用將外源基因送入受體細胞條件①能在宿主細胞內(nèi)復(fù)制并穩(wěn)定地保存②具有多個限制性核酸內(nèi)切酶切點③具有某些標記基因種類常用的載體有質(zhì)粒、λ噬菌體、動植物病毒質(zhì)粒①質(zhì)粒是最早應(yīng)用的載體②結(jié)構(gòu)：細菌細胞中的很小的環(huán)狀DNA分子③特性：質(zhì)粒的存在對宿主細胞無影響④重組質(zhì)粒的形成：用同一種限制性核酸內(nèi)切酶切割質(zhì)粒和外源DNA分子，并通過DNA連接酶的連接，就能將質(zhì)粒和外源DNA分子組成一個重組質(zhì)粒(重組DNA分子)[特別提醒](1)一般來說，天然載體往往不能滿足人類的所有要求，因此人們根據(jù)不同的目的和需要，對某些天然的載體進行人工改造。(2)常見的標記基因有抗生素抗性基因、產(chǎn)生特定顏色的表達產(chǎn)物基因、發(fā)光基因等。(3)注意與細胞膜上載體的區(qū)別，兩者的化學(xué)本質(zhì)和作用都不相同。(4)質(zhì)粒能自我復(fù)制，既可在自身細胞、受體細胞內(nèi)，也可在體外。1．基因的運輸工具——載體，必須具備的條件之一及理由是()【導(dǎo)學(xué)號：10210007】A．能夠在宿主細胞中穩(wěn)定地保存下來并大量復(fù)制，以便提供大量的目的基因B．具有多個限制酶切點，以便于目的基因的表達C．具有某些標記基因，以便為目的基因的表達提供條件D．能夠在宿主細胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存，以便于進行篩選【解析】載體作為目的基因的運輸工具，能將目的基因?qū)胧荏w細胞。作為載體必須具備三個條件：①能夠在宿主細胞中穩(wěn)定地保存，并能夠復(fù)制，以便提供大量的目的基因；②有一個至多個限制酶切割位點，便于與外源基因結(jié)合；③具有標記基因，便于進行檢測和篩選?！敬鸢浮緼2．目前基因工程所用的質(zhì)粒載體主要是以天然細菌質(zhì)粒的各種元件為基礎(chǔ)重新組建的人工質(zhì)粒，pBR322質(zhì)粒是較早構(gòu)建的質(zhì)粒載體，其主要結(jié)構(gòu)如下圖所示。(1)構(gòu)建人工質(zhì)粒時要有抗性基因，以便于_______________________________________________________________。(2)pBR322分子中有單個EcoRⅠ限制酶作用位點，EcoRⅠ只能識別序列—GAATTC—，并只能在G和A之間切割。若在某目的基因的兩側(cè)各有1個EcoRⅠ的切點，請畫出目的基因兩側(cè)被限制酶EcoRⅠ切割后所形成的黏性末端：_______________________________________________。(3)pBR322分子中另有單個的BcomHⅠ限制酶作用位點，現(xiàn)將經(jīng)BamHⅠ處理后的質(zhì)粒與用另一種限制酶BglⅡ處理得到的目的基因，通過DNA連接酶作用恢復(fù)________鍵，成功獲得了重組質(zhì)粒，說明______________________________________________________________________________________________。(4)為了檢測上述重組質(zhì)粒是否導(dǎo)入原本無ampR和tetR的大腸桿菌，將大腸桿菌在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，得到如圖二的菌落。再將滅菌絨布按到培養(yǎng)基上，使絨布面沾上菌落，然后將絨布按到含四環(huán)素的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，得到如圖三的結(jié)果(空圈表示與圖二對照無菌落的位置)，與圖三空圈相對應(yīng)的圖二中的菌落表現(xiàn)型是______________________________________________，圖三結(jié)果顯示，多數(shù)大腸桿菌導(dǎo)入的是_______________________________________________。【解析】(1)質(zhì)粒作為基因表達載體的條件之一是要有抗性基因，以便于鑒別目的基因是否導(dǎo)入受體細胞或篩選導(dǎo)入目的基因的受體細胞。(2)同一限制酶切割DNA分子產(chǎn)生的黏性末端相同，根據(jù)題意可知：該目的基因兩側(cè)被限制酶EcoRⅠ切割后所形成的黏性末端為：目的基因—GAATTC—……—GAATTC——CTTAAG—……—CTTAAG—(3)DNA連接酶催化兩個DNA片段形成磷酸二酯鍵；而通過DNA連接酶作用能將兩個DNA分子片段連接，表明經(jīng)兩種限制酶(BamHⅠ和BglⅡ)切割得到的DNA片段，其黏性末端相同。(4)由題意知：由于與圖三空圈相對應(yīng)的大腸桿菌能在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基上生長，而不能在含四環(huán)素的培養(yǎng)基上生長，故可推知與圖三空圈相對應(yīng)的圖二中的菌落能抗氨芐青霉素，但不能抗四環(huán)素。由圖二、圖三結(jié)果顯示，多數(shù)大腸桿菌都能抗氨芐青霉素，而經(jīng)限制酶BamHⅠ作用后，標記基因tetR被破壞，故導(dǎo)入目的基因的大腸桿菌不能抗四環(huán)素，即多數(shù)大腸桿菌導(dǎo)入的是pBR322質(zhì)粒?！敬鸢浮?1)鑒別目的基因是否導(dǎo)入受體細胞或篩選導(dǎo)入目的基因的受體細胞(2)如下所示：目的基因—GAATTC—……—GAATTC——CTTAAG—……—CTTAAG—(3)磷酸二酯兩種限制酶(BamHⅠ和BglⅡ)切割得到的黏性末端相同(4)能抗氨芐青霉素，但不能抗四環(huán)素pBR322質(zhì)粒1．基因工程是一種新興生物技術(shù)，實施該工程的最終目的是()A．定向提取生物體DNA分子B．定向?qū)NA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】基因工程也稱DNA重組技術(shù)，它是按照人類的意愿，將某種基因有計劃地轉(zhuǎn)移到另一種生物中去的新技術(shù)，故實施該工程的最終目的是定向改造生物的遺傳性狀。【答案】D2．(2023·湖北襄陽期末)限制性內(nèi)切酶的作用實際上就是把DNA上某些化學(xué)鍵打斷，一種能對GAATTC專一識別的限制酶，打斷的化學(xué)鍵是()【導(dǎo)學(xué)號：10210008】A．G與A之間的鍵B．G與C之間的鍵C．A與T之間的鍵 D．磷酸與脫氧核糖之間的鍵【解析】限制酶主要從原核生物中分離純化出來，它能夠識別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列，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裂。限制酶的作用部位是磷酸和脫氧核糖之間的磷酸二酯鍵，而一條鏈中相鄰兩個堿基之間的化學(xué)鍵為—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—。【答案】D3．如下圖，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X酶是()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黏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，把核糖核苷酸連接在一起；DNA聚合酶是在DNA復(fù)制過程催化脫氧核苷酸的聚合反應(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，切出黏性末端或平口末端。圖示為將兩個黏性末端的磷酸基和脫氧核糖連接在一起?！敬鸢浮緼4．下列四條DNA片段，可能是由同一種限制酶切割而成的是()A．①② B．②③C．③④ D．②④【解析】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?！敬鸢浮緿5．關(guān)于限制性核酸內(nèi)切酶識別序列和切開部位的特點，敘述錯誤的是()A．所識別的序列都可以找到一條中軸線B．中軸線兩側(cè)的雙鏈DNA上的堿基是反向?qū)ΨQ重復(fù)排列C．只識別和切斷特定的脫氧核苷酸序列D．在任何部位都能將DNA切開【解析】一種限制性核酸內(nèi)切酶只能識別一種特定的脫氧核苷酸序列，并且能在特定的切點上切割DNA分子。【答案】D課堂小結(jié)：網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建核心回扣1.基因工程是在DNA分子水平上進行設(shè)計和施工的，又叫做DNA重組技術(shù)。2.基因工程的原理是基因重組，處理對象是DNA或基因。3.限制性核酸內(nèi)切酶是能夠識別和切割DNA分子的酶，又叫限制酶。DNA連接酶能將被限制性核酸內(nèi)切酶切開的磷酸二酯鍵重新形成。4.載體的作用是與含有外源基因(即目的基因)的DNA片段結(jié)合，將外源基因送入受體細胞中。學(xué)業(yè)分層測評(一)(建議用時：45分鐘)[學(xué)業(yè)達標]1．下列有關(guān)基因工程敘述錯誤的是()A．最常用的載體是大腸桿菌的質(zhì)粒B．工具酶主要有限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶C．該技術(shù)人為地增加了生物變異的范圍，實現(xiàn)種間遺傳物質(zhì)的交換D．基本原理是基因突變【解析】基因工程的基本原理是基因重組，不同生物的DNA具有相同的結(jié)構(gòu)以及遺傳信息傳遞和表達方式相同是基因工程賴以完成的基礎(chǔ)；基因工程中的工具酶是限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶，最常用的載體是大腸桿菌質(zhì)粒。該技術(shù)可克服生殖隔離現(xiàn)象，實現(xiàn)種間遺傳物質(zhì)交換，按照人的意愿使生物發(fā)生變異?！敬鸢浮緿2．(2023·大綱全國卷)下列實踐活動包含基因工程技術(shù)的是()【導(dǎo)學(xué)號：10210009】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項屬于單倍體育種，原理是染色體變異；B項屬于雜交育種，原理是基因重組；C項屬于基因工程育種，原理是基因重組；D項屬于誘變育種，原理是基因突變?！敬鸢浮緾3．下列有關(guān)基因工程技術(shù)的敘述，正確的是()A．重組DNA技術(shù)所用的工具酶是限制酶、DNA連接酶和載體B．所有的限制酶都只能識別同一種特定的脫氧核苷酸序列C．一般選用細菌的質(zhì)粒作為基因進入受體細胞的載體D．細菌體內(nèi)的質(zhì)粒可以直接作為基因工程中的載體【解析】此題考查基因工程的基本工具及相關(guān)知識。解答此類題目須明確以下知識：(1)基因操作的工具酶有限制性核酸內(nèi)切酶(簡稱限制酶)和DNA連接酶。(2)一種限制酶只能識別特定的脫氧核苷酸序列，并從特定的位點切開，不同的限制酶識別的脫氧核苷酸序列是不同的。(3)載體是基因的運載工具，一般選用細菌的質(zhì)粒作為載體，它既可以攜帶外源基因進入受體細胞，或獨立復(fù)制或整合到受體細胞的DNA上，又有特殊的遺傳標記基因，供重組DNA的鑒定和選擇。但在進行基因工程操作中，真正被用作載體的質(zhì)粒，都是在天然質(zhì)粒的基礎(chǔ)上進行過人工改造的。【答案】C4．下列說法中不正確的有()①限制性核酸內(nèi)切酶全部是從真核生物中分離純化而來的②DNA連接酶全部是從原核生物中分離得到的③所有限制性核酸內(nèi)切酶識別的脫氧核苷酸序列均由6個核苷酸組成④不同限制性核酸內(nèi)切酶切割DNA的位點不同⑤有的質(zhì)粒是單鏈DNAA．①②④⑤ B．①②③⑤C．②③④⑤ D．①③④⑤【解析】限制性核酸內(nèi)切酶主要是從原核生物中分離得到的，所以①錯誤；DNA連接酶中的一類是從原核生物大腸桿菌中分離得到的，另一類是從T4噬菌體中得到的，所以②錯誤；不同的限制性核酸內(nèi)切酶識別的脫氧核苷酸序列不同，不一定都是6個核苷酸，所以③錯誤；質(zhì)粒都是雙鏈環(huán)狀DNA分子，所以⑤錯誤。【答案】B5．下列關(guān)于DNA連接酶作用的敘述，正確的是()【導(dǎo)學(xué)號：10210010】A．將單個核苷酸加到某DNA片段末端，形成磷酸二酯鍵B．將斷開的兩個DNA片段的骨架連接起來，重新形成磷酸二酯鍵C．連接兩條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之間連接起來，而不能將雙鏈DNA片段平口末端之間進行連接【解析】DNA連接酶和DNA聚合酶都是催化兩個脫氧核苷酸之間形成磷酸二酯鍵。DNA連接酶是在兩個DNA片段之間形成磷酸二酯鍵，將兩個DNA片段連接成重組DNA分子。DNA聚合酶是將單個核苷酸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?！敬鸢浮緽6．據(jù)圖判斷，有關(guān)工具酶功能的敘述錯誤的是()A．限制性核酸內(nèi)切酶可以切斷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．DNA連接酶可以連接c處【解析】a處指的是兩個相鄰脫氧核苷酸之間的脫氧核糖與磷酸之間的磷酸二酯鍵，而c處指的是同一個脫氧核苷酸內(nèi)的脫氧核糖和磷酸之間的化學(xué)鍵，DNA連接酶不能連接此化學(xué)鍵。【答案】D7．作為基因工程中的“分子運輸車”——載體，應(yīng)具備的條件是()①必須有一個或多個限制性核酸內(nèi)切酶的切割位點，以便目的基因可以插入到載體上②載體必須具備自我復(fù)制的能力，或整合到受體染色體DNA上隨染色體DNA的復(fù)制而同步復(fù)制③必須帶有標記基因，以便進行重組后的篩選④必須是安全的，不會對受體細胞有害，或不能進入到除受體細胞外的其他生物細胞中去⑤大小應(yīng)合適，太大則不易操作A．①②③④ B．①②③⑤C．①③④⑤ D．①②③④⑤【解析】基因操作中運輸目的基因的載體必須有一個或多個限制性核酸內(nèi)切酶的切割位點，以便目的基因可以插入到載體上；載體必須具備自我復(fù)制的能力，或整合到受體染色體DNA上隨染色體DNA的復(fù)制而同步復(fù)制；必須帶有標記基因，以便進行重組后的篩選；必須是安全的；大小應(yīng)合適，太大則不易操作?！敬鸢浮緿8．下圖表示限制性核酸內(nèi)切酶切割某DNA分子的過程，下列有關(guān)敘述，不正確的是()【導(dǎo)學(xué)號：10210011】A．該限制酶能識別的堿基序列是GAATTC，切點在G和A之間B．用此酶切割含有目的基因的片段時，必須用相應(yīng)的限制性核酸內(nèi)切酶切割載體，產(chǎn)生與目的基因相同的黏性末端C．要把目的基因與載體“縫合”起來，要用到基因工程的另一個工具——DNA聚合酶D．限制酶切割DNA分子時，是破壞了同一條鏈上相鄰脫氧核苷酸之間的化學(xué)鍵，而不是兩條鏈上互補配對的堿基之間的氫鍵【解析】由圖示可知，該限制酶識別的堿基序列是GAATTC，切點在G和A之間；要獲得重組DNA分子，必須用限制性核酸內(nèi)切酶切割載體和目的基因，得到相同的黏性末端；將目的基因與載體“縫合”起來的是DNA連接酶，而不是DNA聚合酶；限制性核酸內(nèi)切酶切割的是同一條鏈上相鄰脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵?！敬鸢浮緾9．限制酶是一種核酸切割酶，可識別并切割DNA分子上特定的核苷酸序列。下圖為四種限制酶BamHⅠ、EcoRⅠ、HindⅢ以及BglⅡ的識別序列。箭頭表示每一種限制酶的特定切割部位，其中哪兩種限制酶所切割出來的DNA片段末端可以互補黏合？其正確的末端互補序列是什么()A．BamHⅠ和EcoRⅠ末端互補序列為AATT—B．BamHⅠ和HindⅢ末端互補序列為GATC—C．EcoRⅠ和HindⅢ末端互補序列為AATT—D．BamHⅠ和BglⅡ末端互補序列為GATC—【解析】圖中四種限制酶切割DNA分子所形成的黏性末端分別是eq\b\lc\(\a\vs4\al\co1(—G,—CCTAG、))eq\b\lc\(\a\vs4\al\co1(—G,—CTTAA、))eq\b\lc\(\a\vs4\al\co1(—A,—TTCGA、))eq\b\lc\(\a\vs4\al\co1(—A,—TCTAG，))可知BamHⅠ和BglⅡ切割DNA分子產(chǎn)生的末端的堿基是互補的?！敬鸢浮緿10．科學(xué)家通過基因工程，需要從蘇云金芽孢桿菌中提取抗蟲基因，放入棉花細胞中發(fā)揮作用，回答有關(guān)問題：(1)從蘇云金芽孢桿菌中切割抗蟲基因所用的工具是________________。此工具主要存在于_______________________________________________中，其特點是______________________________________________________________________________________________。(2)將抗蟲基因?qū)朊藁毎枰倪\輸工具具有的特點是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________，最常用的載體是________，除了它還有________、________。【答案】(1)限制性核酸內(nèi)切酶細菌一種限制性核酸內(nèi)切酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并在特定的位點切割(2)有一個至多個限制性核酸內(nèi)切酶切割位點，在受體細胞中可進行自我復(fù)制，具標記基因質(zhì)粒λ噬菌體的衍生物動植物病毒[能力提升]11．下面是四種不同質(zhì)粒的示意圖，其中ori為復(fù)制必需的序列，amp為氨芐青霉素抗性基因，tet為四環(huán)素抗性基因，箭頭表示一種限制性核酸內(nèi)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芐青霉素培養(yǎng)基上生長的含重組DNA的細胞，應(yīng)選用的質(zhì)粒是()【導(dǎo)學(xué)號：10210012】【解析】A項破壞了復(fù)制必需的序列。B項氨芐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)基上和氨芐青霉素培養(yǎng)基上都能生長。C項氨芐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芐青霉素培養(yǎng)基上生長。D項氨芐青霉素抗性基因完好，四環(huán)素抗性基因被破壞。【答案】C12．下圖表示一項重要的生物技術(shù)，對圖中物質(zhì)a、b、c、d的描述，正確的是()A．a(chǎn)的基本骨架是磷酸和核糖交替連接而成的結(jié)構(gòu)B．要獲得相同的黏性末端，要用相同的b去切割a和dC．c連接雙鏈間的氫鍵，使黏性末端處堿基互補配對D．若要獲得未知序列的d，可到基因文庫中去尋找【解析】a是載體質(zhì)粒，b是限制性核酸內(nèi)切酶切割質(zhì)粒，c是DNA連接酶，連接質(zhì)粒和目的基因，d是目的基因。質(zhì)粒是環(huán)狀DNA，其基本骨架是磷酸和脫氧核糖交替連接而成的。要想獲得同一種黏性末端要用同一種限制性核酸內(nèi)切酶。DNA連接酶連接的是磷酸和脫氧核糖之間的鍵，不是氫鍵。對于未知序列的目的基因是無法從基因文庫中獲取的?！敬鸢浮緽13．(2023·天津一中月考)現(xiàn)有一長度為3000堿基對(bp)的線性DNA分子，用限制性核酸內(nèi)切酶酶切后，進行凝膠電泳，使降解產(chǎn)物分開。用酶H單獨酶切，結(jié)果如圖1。用酶B單獨酶切，結(jié)果如圖2。用酶H和酶B同時酶切，結(jié)果如圖3。該DNA分子的結(jié)構(gòu)及其酶切圖譜是()【解析】從圖中所示的結(jié)果看，酶H單獨酶切時會將DNA切割成兩種長度(分別為2000bp、1000bp)，可以排除D選項；酶B單獨酶切時使DNA切割成三種長度(分別為2000bp、600bp、400bp)，由此可排除BC選項。【答案】A14．根據(jù)基因工程的有關(guān)知識，回答下列問題：(1)限制性核酸內(nèi)切酶切割DNA分子后產(chǎn)生的片段，其末端類型有________和________。(2)質(zhì)粒運載體用EcoRⅠ切割后產(chǎn)生的片段如下：AATTC……GG……CTTAA為使運載體與目的基因相連，含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ切割外，還可用另一種限制性核酸內(nèi)切酶切割，該酶必須具有的特點是______________________________________________________________________________________________。(3)按其來源不同，基因工程中所使用的DNA連接酶有兩類，即________DNA連接酶和________DNA連接酶。(4)基因工程中除質(zhì)粒外，________和________也可作為運載體。(5)請畫出質(zhì)粒被切割形成黏性末端的過程圖。eq\x(\a\al(—G↓GATCC—,—CCTAG↑G—))【解析】當限制酶在它識別序列的中心軸線兩側(cè)將DNA的兩條鏈分別切開時，產(chǎn)生的是黏性末端，而當限制酶在它識別序列的中心軸線處切開時，產(chǎn)生的則是平口末端。為使運載體與目的基因相連