2018-2019學(xué)年高中生物 第一章 基因工程 第1課時(shí) 工具酶的發(fā)現(xiàn)和基因工程的誕生學(xué)案 浙科版選修3.doc

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第1課時(shí)　工具酶的發(fā)現(xiàn)和基因工程的誕生 知識(shí)內(nèi)容 要求 考情解讀 工具酶的發(fā)現(xiàn)和基因工程的誕生 a 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(diǎn)。 3.說出DNA連接酶的作用。 4.簡述質(zhì)粒的含義、特性及其在基因工程中的作用。 5.解釋限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶和質(zhì)粒對(duì)基因工程誕生的作用。 一、基因工程的概念和理論基礎(chǔ) 基因工程的概述 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) 基因工程的核心 構(gòu)建重組DNA分子 基因工程的誕生時(shí)間 20世紀(jì)70年代 誕生條件 基因工程誕生的理論基礎(chǔ) ①DNA是生物遺傳物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)；②DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的確立；③遺傳信息傳遞方式的認(rèn)定 基因工程誕生的技術(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  探究1——理性思維 六個(gè)方面理解基因工程的含義 基因工程的核心 構(gòu)建重組DNA分子 原理 基因重組 優(yōu)點(diǎn) 克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙；定向改造生物的遺傳性狀(因此所產(chǎn)生的變異為定向變異) 操作環(huán)境 體外(培養(yǎng)液)構(gòu)建重組DNA分子 操作水平 分子水平 本質(zhì) 外源基因?qū)胧荏w細(xì)胞，實(shí)現(xiàn)受體細(xì)胞對(duì)該基因的表達(dá)，基因本質(zhì)未變，合成蛋白質(zhì)未變，只是蛋白質(zhì)合成場所的轉(zhuǎn)移 結(jié)果 獲得人類需要的基因產(chǎn)物或生物類型 探究2——學(xué)會(huì)總結(jié) 1．不同生物的DNA分子能拼接起來的理論基礎(chǔ) (1)DNA分子的基本組成單位都是四種脫氧核苷酸。 (2)雙鏈DNA分子的空間結(jié)構(gòu)都是規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)。 (3)所有生物的DNA堿基對(duì)均遵循嚴(yán)格的“堿基互補(bǔ)配對(duì)原則”。 2．外源基因能夠在受體內(nèi)表達(dá)的理論基礎(chǔ) (1)基因是控制生物體性狀的結(jié)構(gòu)和功能單位，具有相對(duì)獨(dú)立性。 (2)遺傳信息的傳遞都遵循中心法則。 (3)生物界共用一套遺傳密碼。 例1　科學(xué)家們經(jīng)過多年的努力，創(chuàng)立了一種新興生物技術(shù)——基因工程，實(shí)施該工程的最終目的是(　　) A．定向提取生物體內(nèi)的DNA分子 B．定向地對(duì)DNA分子進(jìn)行人工“剪切” C．在生物體外對(duì)DNA分子進(jìn)行改造 D．定向地改造生物的遺傳性狀 答案　D 解析　基因工程是在體外進(jìn)行基因重組，然后導(dǎo)入受體細(xì)胞內(nèi)。重組基因在受體細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，產(chǎn)生人類所需的生物類型和生物產(chǎn)品，也就是定向地改造了生物的遺傳性狀。 例2　(2017浙江鎮(zhèn)海中學(xué)月考)關(guān)于基因工程的敘述，錯(cuò)誤的是(　　) A．利用體外DNA重組技術(shù)定向改造生物的遺傳性狀 B．在細(xì)胞水平上設(shè)計(jì)施工，需要限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶和載體 C．打破物種界限獲得人們需要的生物類型或生物產(chǎn)品 D．抗蟲煙草的培育種植降低了生產(chǎn)成本，減少了環(huán)境污染 答案　B 解析　基因工程是指按照人類的愿望，將不同生物的遺傳物質(zhì)在體外人工剪切并和載體重組后轉(zhuǎn)入細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)增，并表達(dá)產(chǎn)生所需蛋白質(zhì)的技術(shù)，可定向改造生物的遺傳性狀，A正確；基因工程是在分子水平上設(shè)計(jì)施工的，B錯(cuò)誤；基因工程可在不同生物間進(jìn)行，故可打破物種界限獲得人們需要的生物類型或生物產(chǎn)品，C正確；抗蟲煙草的培育種植減少了農(nóng)藥的使用，降低了生產(chǎn)成本，減少了環(huán)境污染，D正確。 二、基因工程的操作工具 1．限制性核酸內(nèi)切酶 (1)來源：從原核生物中分離出來。 (2)作用：對(duì)DNA分子上不同的特定的核苷酸序列進(jìn)行識(shí)別和切割。 (3)結(jié)果：把雙鏈DNA分子切割成許多不同的片段。 2．DNA連接酶 (1)作用：具有縫合DNA片段的作用，將具有末端堿基互補(bǔ)的2個(gè)DNA片段連接在一起。 (2)結(jié)果：形成重組DNA分子，將外源基因和載體DNA連接在一起。 思考　DNA連接酶和限制性核酸內(nèi)切酶的作用和作用部位是否相同？ 答案　DNA連接酶和限制性核酸內(nèi)切酶的作用正好相反，前者是“縫合”，后者是“切割”；但二者作用部位相同，都作用于特定部位的磷酸二酯鍵。 3．質(zhì)?！畛Ｓ玫妮d體 (1)本質(zhì)：具有自主復(fù)制能力的很小的雙鏈環(huán)狀DNA分子。 (2)存在形式：獨(dú)立于細(xì)菌擬核DNA之外。 (3)質(zhì)粒作為載體所具備的條件 ①能自主復(fù)制。 ②具有抗生素抗性基因，例如四環(huán)素的抗性基因。 (4)作用：作為基因工程的載體。 4．第一個(gè)人工DNA重組產(chǎn)物是：猿猴病毒DNA與噬菌體DNA連接物。 5．基因工程誕生的標(biāo)志——基因工程發(fā)展史上第一個(gè)成功的基因克隆實(shí)驗(yàn)是：某些接受了重組DNA分子的大腸桿菌同時(shí)具有抗四環(huán)素和抗卡那霉素的性狀。 探究——圖示解讀 1．限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術(shù)刀” 據(jù)圖回答相關(guān)問題： (1)把如圖1所示DNA分子切割成2個(gè)片段的酶稱為限制性核酸內(nèi)切酶。該限制性核酸內(nèi)切酶的切點(diǎn)在G、A之間，形成2個(gè)粘性末端，其特點(diǎn)是堿基序列完全相同。 (2)此限制性核酸內(nèi)切酶識(shí)別特點(diǎn)是只能識(shí)別某一特定的核苷酸序列，如圖1中的識(shí)別序列為GAATTC。 (3)如果G堿基發(fā)生基因突變，可能發(fā)生的情況是限制性核酸內(nèi)切酶不能識(shí)別切割位點(diǎn)。 (4)如圖2所示，限制性核酸內(nèi)切酶斷裂的化學(xué)鍵是磷酸二酯鍵。所以，斷裂的位置為2處。 2．DNA連接酶——“分子縫合針” 觀察上圖回答相關(guān)問題： (1)如圖所示，DNA連接酶連接的2個(gè)DNA片段具有末端堿基互補(bǔ)的特點(diǎn)，形成重組DNA分子。 (2)作用實(shí)質(zhì)：恢復(fù)被限制性核酸內(nèi)切酶切開了的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵。 (3)觀察下圖所示過程，回答相關(guān)問題： ①是限制性核酸內(nèi)切酶，②是DNA連接酶，二者的作用部位都是磷酸二酯鍵。 3．分析質(zhì)粒載體結(jié)構(gòu)模式圖，回答下列問題： (1)質(zhì)粒上抗生素抗性基因有什么作用？ 答案　作為標(biāo)記基因，供重組DNA的鑒定和選擇。 (2)作為基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體，要求必須對(duì)受體細(xì)胞無害，為什么？ 答案　載體如果對(duì)受體細(xì)胞有害，其一旦被導(dǎo)入受體細(xì)胞，就會(huì)影響受體細(xì)胞的生命活動(dòng)，甚至?xí)茐氖荏w的生命活動(dòng)。 例3　(2017杭州七校聯(lián)考)用兩種限制性核酸內(nèi)切酶Xba Ⅰ和Sac Ⅰ(兩種酶切出的粘性末端不同)切割某DNA，獲得含目的基因的片段(注：圖中箭頭所指的位置是限制性核酸內(nèi)切酶識(shí)別和切割的位點(diǎn))。若利用該片段形成重組DNA，應(yīng)選用下圖中(　　) 答案　A 解析　該Ti質(zhì)粒中含有限制性核酸內(nèi)切酶Xba Ⅰ和SacⅠ的切割位點(diǎn)，且用這兩種酶切割可將目的基因插入T－DNA中，A正確；該Ti質(zhì)粒中不含限制性核酸內(nèi)切酶Sac Ⅰ的切割位點(diǎn)，B錯(cuò)誤；該Ti質(zhì)粒中含有限制性核酸內(nèi)切酶Xba Ⅰ和Sac Ⅰ的切割位點(diǎn)，但用這兩種酶切割不會(huì)將目的基因插入T－DNA中，C錯(cuò)誤；該Ti質(zhì)粒中不含限制性核酸內(nèi)切酶Xba Ⅰ的切割位點(diǎn)，D錯(cuò)誤。 例4　(2018浙江金華調(diào)研)下圖為DNA分子在不同酶的作用下所發(fā)生的變化，圖中依次表示限制性核酸內(nèi)切酶、DNA聚合酶、DNA連接酶、解旋酶作用的正確順序是(　　) A．①②③④ B．①②④③ C．①④②③ D．①④③② 答案　C 解析　限制性核酸內(nèi)切酶、DNA聚合酶、DNA連接酶三者均作用于磷酸二酯鍵處，限制性核酸內(nèi)切酶使鍵斷開，而DNA聚合酶連接的是單個(gè)脫氧核苷酸，DNA連接酶作用于DNA片段，解旋酶作用于氫鍵，使DNA雙鏈打開，形成DNA單鏈，綜上所述，C正確。 易混易錯(cuò)　(1)限制性核酸內(nèi)切酶與DNA連接酶的比較 項(xiàng)目 限制性核酸內(nèi)切酶 DNA連接酶 作用 使特定部位的磷酸二酯鍵斷裂 在DNA片段之間重新形成磷酸二酯鍵 應(yīng)用 提取目的基因和切割載體 用于重組DNA分子的構(gòu)建 兩者關(guān)系 限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶都作用于相鄰兩個(gè)脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵，但作用不同，一個(gè)是切割，一個(gè)是連接 (2)限制性核酸內(nèi)切酶與解旋酶的區(qū)別 ①相同點(diǎn)：都作用于DNA分子中的化學(xué)鍵。 ②不同點(diǎn)：作用部位不同，前者作用于磷酸二酯鍵，后者作用于氫鍵。 (3)DNA連接酶與DNA聚合酶的比較 項(xiàng)目 DNA連接酶 DNA聚合酶 作用本質(zhì) 都是催化兩個(gè)脫氧核苷酸之間形成磷酸二酯鍵 連接DNA鏈 雙鏈 單鏈 是否需要模板 不需要 需要DNA的一條鏈為模板 作用部位 在兩個(gè)DNA片段之間形成磷酸二酯鍵 將單個(gè)脫氧核苷酸加到已存在的DNA片段上，形成磷酸二酯鍵 作用結(jié)果 將兩個(gè)DNA片段連接成重組DNA分子 合成新的DNA分子 用途 基因工程 DNA復(fù)制 工具酶的發(fā)現(xiàn)和基因工程的誕生 1．下面是3種限制性核酸內(nèi)切酶對(duì)DNA分子的識(shí)別序列和剪切位點(diǎn)圖(箭頭表示切點(diǎn)，切出的斷面為粘性末端)。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　) 限制性核酸內(nèi)切酶1：—↓GATC—； 限制性核酸內(nèi)切酶2：—CCGC↓GG—； 限制性核酸內(nèi)切酶3：—G↓GATCC—。 A．不同的限制性核酸內(nèi)切酶有不同的識(shí)別序列和切割位點(diǎn)，體現(xiàn)了酶的專一性 B．限制性核酸內(nèi)切酶2和3識(shí)別的序列都包含6個(gè)脫氧核苷酸 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(shí)別和切割RNA分子內(nèi)一小段核苷酸序列的酶只有限制性核酸內(nèi)切酶2 答案　D 解析　不同的限制性核酸內(nèi)切酶有不同的識(shí)別序列和切割位點(diǎn)，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(shí)別的序列分別是CCGCGG和GGATCC，均含有6個(gè)脫氧核苷酸；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(shí)別和切割RNA中的核苷酸序列。 2．(2017東陽期中)下列有關(guān)基因工程的敘述，正確的是(　　) A．DNA連接酶的作用是將兩個(gè)粘性末端的堿基連接起來 B．目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后，受體細(xì)胞即發(fā)生基因突變 C．目的基因與載體結(jié)合的過程發(fā)生在細(xì)胞外 D．常使用的載體有大腸桿菌、噬菌體和動(dòng)植物病毒等 答案　C 解析　DNA連接酶的作用對(duì)象是磷酸二酯鍵，A錯(cuò)誤；目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞屬于基因重組，B錯(cuò)誤；目的基因與載體在體外重組，重組好之后導(dǎo)入受體細(xì)胞中，C正確；常使用的載體有質(zhì)粒、λ噬菌體和動(dòng)植物病毒等，D錯(cuò)誤。 3．(2017舟山中學(xué)期中)對(duì)下圖所示粘性末端的說法錯(cuò)誤的是(　　) A．DNA連接酶作用位點(diǎn)在b處，催化磷酸基團(tuán)和脫氧核糖之間形成化學(xué)鍵 B．甲、乙具相同的粘性末端可形成重組DNA分子，但甲、丙之間不能 C．甲、乙、丙粘性末端是由各自不同的限制性核酸內(nèi)切酶催化產(chǎn)生的 D．切割甲的限制性核酸內(nèi)切酶不能識(shí)別由甲、乙片段形成的重組DNA分子 答案　A 解析　DNA連接酶的作用位點(diǎn)為磷酸二酯鍵，即圖示中的a位置，A錯(cuò)誤；甲、乙具有相同的粘性末端(—TTAA)可形成重組DNA分子，但甲、丙粘性末端不同，兩者不能形成重組DNA分子，B正確；限制性核酸內(nèi)切酶特異性識(shí)別DNA序列，甲、乙、丙的DNA序列不同，因此粘性末端是由各自不同的限制性核酸內(nèi)切酶催化產(chǎn)生的，C正確；甲與乙片段形成的重組DNA分子序列與甲的序列不同，識(shí)別甲的限制性核酸內(nèi)切酶不能識(shí)別由甲、乙片段形成的重組DNA分子，D正確。 4．(2017浙江名校協(xié)作體聯(lián)考)下列關(guān)于DNA連接酶的理解正確的是(　　) A．其化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì) B．DNA連接酶可以恢復(fù)DNA分子中的氫鍵 C．它不能被反復(fù)使用 D．在基因工程操作中可以用DNA聚合酶代替DNA連接酶 答案　A 解析　DNA連接酶的化學(xué)本質(zhì)為蛋白質(zhì)，其功能是將末端堿基互補(bǔ)的2個(gè)DNA片段連接在一起，形成重組DNA分子，A正確；DNA連接酶的作用部位為磷酸二酯鍵，B錯(cuò)誤；酶可以被反復(fù)使用，C錯(cuò)誤；DNA聚合酶以一條脫氧核苷酸鏈為模板，將單個(gè)脫氧核苷酸連接成DNA單鏈片段，與DNA連接酶的作用機(jī)理不同，基因工程中不可用DNA聚合酶代替DNA連接酶，D錯(cuò)誤。 5．下面是大腸桿菌及質(zhì)粒載體的結(jié)構(gòu)模式圖，請(qǐng)據(jù)圖回答下列問題： —A —TGCGC (1)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(diǎn)，如：①____________，②____________(寫出兩條即可)。 (2)若質(zhì)粒DNA分子的切割末端為 ，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。 (3)氨芐青霉素抗性基因在質(zhì)粒DNA上稱為________，其作用是_______________________。 (4)下列常在基因工程中作為載體的是(　　) A．蘇云金芽孢桿菌抗蟲基因 B．土壤農(nóng)桿菌中RNA分子 C．大腸桿菌的質(zhì)粒 CGCGT— 　 A— D．動(dòng)物細(xì)胞的染色體 答案　(1)DNA　能夠自我復(fù)制　具有遺傳效應(yīng) (2) DNA連接酶　 (3)標(biāo)記基因　供重組DNA的鑒定和選擇　(4)C 解析　質(zhì)粒是基因工程中最常用的載體，是能夠自主復(fù)制的雙鏈環(huán)狀DNA分子，具有一至多個(gè)限制性核酸內(nèi)切酶切割位點(diǎn)，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。 題組一　基因工程的含義與誕生條件 1．下列關(guān)于基因工程技術(shù)的敘述中，錯(cuò)誤的是(　　) A．實(shí)現(xiàn)了物種間的DNA重組 B．全過程都在細(xì)胞外進(jìn)行 C．可定向地改造生物的遺傳性狀 D．可能通過對(duì)天然基因庫的影響對(duì)生物圈的穩(wěn)態(tài)帶來不利 答案　B 解析　基因工程可以克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙，實(shí)現(xiàn)物種間的基因重組，A正確；基因工程的核心是形成重組DNA分子，該過程是在細(xì)胞外進(jìn)行的，但是重組DNA分子要導(dǎo)入受體細(xì)胞并使目的基因在受體細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行表達(dá)，B錯(cuò)誤；基因工程可以根據(jù)人們的意愿定向改造生物的遺傳性狀，C正確；基因工程實(shí)現(xiàn)了物種間的基因重組，可能通過對(duì)天然基因庫的影響給生物圈的穩(wěn)態(tài)帶來不利，D正確。 2．(2017寧波效實(shí)中學(xué)期中)基因工程誕生的理論基礎(chǔ)不包括(　　) A．DNA是絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì) B．幾種工具酶的發(fā)現(xiàn) C．DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的確立 D．中心法則的認(rèn)定 答案　B 解析　DNA是絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)，這是基因工程誕生的理論基礎(chǔ)之一，A不符合題意；幾種工具酶的發(fā)現(xiàn)是基因工程的技術(shù)保障，不是理論基礎(chǔ)，B符合題意；DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)和中心法則的確立是基因工程誕生的理論基礎(chǔ)，C、D不符合題意。 題組二　限制性核酸內(nèi)切酶 3．(2018紹興一中月考)下列有關(guān)限制性核酸內(nèi)切酶識(shí)別的敘述，不正確的是(　　) A．從反應(yīng)類型來看，限制性核酸內(nèi)切酶催化的是一種水解反應(yīng) B．限制性核酸內(nèi)切酶的活性受溫度、pH的影響 C．一種限制性核酸內(nèi)切酶只能識(shí)別雙鏈DNA分子中某種特定的脫氧核苷酸序列 D．限制性核酸內(nèi)切酶識(shí)別序列越短，則該序列在DNA中出現(xiàn)的概率就越小 答案　D 解析　限制性核酸內(nèi)切酶能夠識(shí)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(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷裂，即催化的是一種水解反應(yīng)，A正確；限制性核酸內(nèi)切酶的活性受溫度、pH的影響，在最適宜的溫度和pH條件下，酶的活性最高；溫度和pH偏高或偏低，酶的活性都會(huì)降低；在過酸、過堿或溫度過高條件下酶會(huì)變性失活，而在低溫條件下酶的活性降低，但不會(huì)失活，B正確；一種限制性核酸內(nèi)切酶只能識(shí)別雙鏈DNA分子中某種特定的脫氧核苷酸序列，并在特定的位點(diǎn)切割磷酸二酯鍵，說明酶具有專一性，C正確；限制性核酸內(nèi)切酶識(shí)別序列越短，則該序列在DNA中出現(xiàn)的概率就越大，D錯(cuò)誤。 4．如圖所示是限制性核酸內(nèi)切酶切割某DNA的過程，從圖中可知，該限制性核酸內(nèi)切酶能識(shí)別的堿基序列及切點(diǎn)是(　　) A．CTTAAG，切點(diǎn)在C和T之間 B．CTTAAG，切點(diǎn)在G和A之間 C．GAATTC，切點(diǎn)在G和A之間 D．CTTAAG，切點(diǎn)在C和T之間 答案　C 解析　根據(jù)圖示可知，該限制酶的識(shí)別序列是GAATTC，切點(diǎn)在G和A之間。 5．下列關(guān)于限制性核酸內(nèi)切酶的敘述中，錯(cuò)誤的是(　　) A．它能在特殊位點(diǎn)切割DNA分子 B．同一種限制性核酸內(nèi)切酶切割不同的DNA分子產(chǎn)生的粘性末端能夠很好地進(jìn)行堿基配對(duì) C．它能任意切割DNA分子，從而產(chǎn)生大量DNA片段 D．每一種限制性核酸內(nèi)切酶只能識(shí)別特定的核苷酸序列 答案　C 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(shí)別特定的核苷酸序列，并在特定的位點(diǎn)上切割DNA分子；同一種限制性核酸內(nèi)切酶切割不同的DNA分子產(chǎn)生的粘性末端能進(jìn)行互補(bǔ)配對(duì)。 題組三　DNA連接酶 6．(2017浙江綠色聯(lián)盟期末)下列關(guān)于DNA連接酶的作用敘述正確的是(　　) A．將單個(gè)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(gè)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．能將任意兩個(gè)粘性末端連接起來 答案　B 解析　DNA連接酶的作用是將具有末端堿基互補(bǔ)的2個(gè)DNA片段連接在一起(重新形成磷酸二酯鍵)，形成重組DNA分子，故B正確。 7．如圖所示過程中基因操作的工具是(　　) A．限制性核酸內(nèi)切酶 B．DNA連接酶 C．RNA轉(zhuǎn)錄酶 D．胰島素基因載體 答案　B 解析　DNA連接酶的作用是將具有末端堿基互補(bǔ)的2個(gè)DNA片段連接起來，B正確。 8．下列四條DNA分子粘性末端的縫隙能通過DNA連接酶連接的是(　　) A．①② B．②③ C．③④ D．②④ 答案　D 解析　DNA連接酶可以將具有末端堿基互補(bǔ)的2個(gè)DNA片段連接在一起，圖中②和④的末端堿基可以互補(bǔ)連接，D項(xiàng)符合題意。 題組四　質(zhì)粒 9．下列有關(guān)細(xì)菌質(zhì)粒的敘述，正確的是(　　) A．質(zhì)粒是存在于細(xì)菌細(xì)胞中的一種顆粒狀的細(xì)胞器 B．質(zhì)粒是細(xì)菌細(xì)胞中能自主復(fù)制的雙鏈環(huán)狀DNA分子 C．質(zhì)粒只有在侵入宿主細(xì)胞后在宿主細(xì)胞內(nèi)才能復(fù)制 D．細(xì)菌質(zhì)粒的復(fù)制過程一定是在宿主細(xì)胞外獨(dú)立進(jìn)行的 答案　B 解析　質(zhì)粒是細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)中能自主復(fù)制的雙鏈環(huán)狀DNA分子，可以在細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)或宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制。 10．基因工程的運(yùn)輸工具——載體，必須具備的條件之一及理由是(　　) A．能夠在宿主細(xì)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(gè)限制性核酸內(nèi)切酶切點(diǎn)，以便目的基因的表達(dá) C．具有某些標(biāo)記基因，以便為目的基因的表達(dá)提供條件 D．能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存，便于進(jìn)行篩選 答案　A 解析　能夠在宿主細(xì)胞中穩(wěn)定地保存并大量復(fù)制是載體必須具備的條件之一，以便提供大量的目的基因，A正確；具有多個(gè)限制性核酸內(nèi)切酶切點(diǎn)，以便與目的基因連接，B錯(cuò)誤；具有某些標(biāo)記基因是為了重組DNA分子導(dǎo)入受體細(xì)胞后便于進(jìn)行篩選，C、D錯(cuò)誤。 題組五　綜合應(yīng)用 11．(2017寧波效實(shí)中學(xué)期中)下列說法正確的是(　　) A．限制性核酸內(nèi)切酶的識(shí)別序列是GAATTC，只能在G和A之間切斷DNA B．DNA連接酶能夠?qū)⑷我?個(gè)DNA片段連接在一起 C．質(zhì)粒是能夠自主復(fù)制的雙鏈環(huán)狀DNA分子 D．基因工程的載體只有質(zhì)粒一種 答案　C 解析　限制性核酸內(nèi)切酶能夠識(shí)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(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷裂，A錯(cuò)誤；DNA連接酶將具有相同粘性末端的2個(gè)DNA片段之間的磷酸二酯鍵連接起來，B錯(cuò)誤；質(zhì)粒是基因工程常用的載體，是能夠自主復(fù)制的雙鏈環(huán)狀DNA分子，C正確；常用的基因工程載體有質(zhì)粒、λ噬菌體和動(dòng)植物病毒等，D錯(cuò)誤。 12．(2017臺(tái)州書生中學(xué)期中)下列關(guān)于基因工程的有關(guān)敘述，正確的是(　　) A．基因工程常用的工具酶是限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶、載體 B．一種限制性核酸內(nèi)切酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切點(diǎn)上切割DNA C．常用的載體——質(zhì)粒都來源于原核生物 D．DNA連接酶可代替DNA聚合酶用于DNA的復(fù)制 答案　B 解析　基因工程常用的工具酶是限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶，載體是工具，不是酶，A錯(cuò)誤；一種限制性核酸內(nèi)切酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切點(diǎn)上切割DNA，B正確；質(zhì)粒一般來源于原核生物，也可以來源于真核生物，如酵母菌，C錯(cuò)誤；DNA聚合酶以DNA的一條鏈為模板將單個(gè)脫氧核苷酸連接成DNA單鏈片段；DNA連接酶不需要模板，將具有末端堿基互補(bǔ)的2個(gè)DNA片段連接在一起，形成重組DNA分子，兩者作用機(jī)理不同，DNA復(fù)制中不能用DNA連接酶代替DNA聚合酶，D錯(cuò)誤。 13．下圖所示為一種限制性核酸內(nèi)切酶切割DNA分子的示意圖。請(qǐng)據(jù)圖回答： (1)這種限制性核酸內(nèi)切酶的切點(diǎn)在________(A.GA　B．GC　C．AT　D．AC)之間，形成________個(gè)粘性末端，特點(diǎn)是____________________________。 (2)從上述題中可知，限制性核酸內(nèi)切酶的識(shí)別特點(diǎn)是______________________________。 (3)如果G點(diǎn)發(fā)生突變，限制性核酸內(nèi)切酶還能不能識(shí)別該核苷酸序列？__________。 答案　(1)A　2　堿基序列互補(bǔ)　(2)只能識(shí)別某種特定的核苷酸序列　(3)不能 解析　(1)由題圖可知，該限制性核酸內(nèi)切酶可專一性地識(shí)別GAATTC，切點(diǎn)在G和A之間，結(jié)果形成堿基互補(bǔ)的兩個(gè)粘性末端。(2)限制性核酸內(nèi)切酶只能識(shí)別某種特定的核苷酸序列。(3)如果G點(diǎn)發(fā)生突變，則核苷酸序列發(fā)生改變，這種限制性核酸內(nèi)切酶將不能再識(shí)別該核苷酸序列。 14．限制性核酸內(nèi)切酶Ⅰ的識(shí)別序列和切點(diǎn)是—G↓GATCC—，限制性核酸內(nèi)切酶Ⅱ的識(shí)別序列和切點(diǎn)是—↓GATC—。在質(zhì)粒上有限制性核酸內(nèi)切酶Ⅰ的一個(gè)切點(diǎn)，在外源DNA片段的兩側(cè)各有一個(gè)限制性核酸內(nèi)切酶Ⅱ的切點(diǎn)。 (1)請(qǐng)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。 (2)請(qǐng)畫出外源DNA片段兩側(cè)被限制性核酸內(nèi)切酶Ⅱ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？ 答案　 (1)如圖所示 (2)如圖所示 (3)可以連接。因?yàn)橛蓛煞N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”)。 15．農(nóng)業(yè)科技工作者在煙草中找到一抗病基因，現(xiàn)在打算采用基因工程的方法將該基因轉(zhuǎn)入棉花中，培育抗病品系，請(qǐng)回答下列問題： (1)為了能把該抗病基因轉(zhuǎn)入棉花細(xì)胞中，常用的載體是________。 —AATTC— 　G— (2)要使載體與該抗病基因連接，首先應(yīng)使用_____________進(jìn)行切割。假如載體被切割后， 得到的粘性末端序列為 ，則能與該載體連接的抗病基因的粘性末端是_______。 —T —AATCC—— —G —CTTAA— A. B. —AAATC— —T C. D. (3)切割完成后，采用________酶將載體與該抗病基因連接，連接后得到的DNA分子稱為__________________。 答案　(1)質(zhì)?！?2)限制性核酸內(nèi)切酶　A　(3) DNA連接　重組DNA分子 解析　(1)常用的載體是質(zhì)粒。(2)載體和抗病基因連接之前要用同一種限制性核酸內(nèi)切酶切割，以便獲得相同的粘性末端。(3)酶切后，得到的是DNA 片段，用DNA連接酶連接相應(yīng)的DNA 片段，得到一個(gè)重組DNA分子。 [自助加餐] 16．下列有關(guān)限制性核酸內(nèi)切酶的敘述正確的是(　　) A．用限制性核酸內(nèi)切酶切割一個(gè)DNA分子中部，獲得一個(gè)DNA片段時(shí)，被水解的磷酸二酯鍵有2個(gè) B．限制性核酸內(nèi)切酶識(shí)別序列越短，則該序列在DNA中出現(xiàn)的幾率就越大 C．—CTAG↓—和—G↓GATCC—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 答案　B 解析　用限制性核酸內(nèi)切酶切割一個(gè)DNA分子中部，獲得一個(gè)DNA片段時(shí)，被水解的磷酸二酯鍵有4個(gè)；—CTAG↓—和—G↓GATCC—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(gè)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。 17．如圖是基因工程主要技術(shù)環(huán)節(jié)的一個(gè)基本步驟，這一步驟需用到的工具酶是(　　) A．DNA連接酶和解旋酶 B．DNA聚合酶和限制性核酸內(nèi)切酶 C．限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶 D．DNA聚合酶和RNA聚合酶 答案　C 解析　目的基因和載體結(jié)合需“分子手術(shù)刀”——限制性核酸內(nèi)切酶和“分子縫合針”——DNA連接酶。此過程不涉及DNA復(fù)制，不需要DNA聚合酶和解旋酶。