高中生物1DNA重组技术的基本工具

DNA重组技术的基本工具

■理我通”舱理争课前自主学习，基稳才能楼高

基本知识——读完教材就能填对一

一、基因工程的概念及其诞生与发展

1.基因工程的概念［填表］

别名DNA重组技术

操作环境生物体外

操作对象基因

操作水平DNA分子水平

结果创造出人类需要的新的生物类型和生物产品

2.基因工程的诞生和发展

(1)基础理论的突破：DNA是遗传物质的证明;DNA双螺旋结构和中心法则的确立;遗传

密码的破译。

(2)技术的发明：基因转移载体和工具酶的相继发现;DNA合成和测序技术的发明;DNA

体外重组的实现及重组DNA表达实验的成功;第一例转基因动物的问世及陋技术的发明。

二、DNA重组技术的基本工具

1.限制性核酸内切酶(又称限制酶)

(1)来源：主要来自原核生物。

(2)功能：能够识别双链DNA分子的某种特定核昔酸序列,并使每一条链中特定部位的两

个核甘酸之间的磷酸二酯键断开。

(3)结果：产生黏性末端或平末端。

(4)应用：已知限制酶&oRl和物al识别的碱基序列和酶切位点分别为G'AATTC和

CCC'GGG,在图中写出两种限制酶切割DNA后产生的末端并写出末端的种类。

GAATTCGAATTC

IIII—IECORTI+

①CTTAAG°工IIICTTAAG

黏性末端

CCC-G

G

III+II

〜CCCGGGSmalGGGCC

②IIIIII-

GGGCCC

平末端

£c°RI限制酶和一al限制酶识别的碱基序列不同,切割位点丕包(填“相同”或“不

同”)，说明限制酶具有专一性。

2.DNA连接酶

(1)作用：将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核昔酸之间的磷酸二

酯键。

(2)种类：［填表］

种类

£•coliDNA连接酶T4DNA连接酶

比

来源大肠杆菌1噬菌体

特点只能连接黏性末端既可以连接黏性末端，又可以连接平末端

3.基因进入受体细胞的载体

(1)种类

厂化学本质：双链环状DNA分子

①常用载体：质粒，［能自我复制

特点，有一个至多个限制酶切割位点

I有特殊的标记基因

②其他载体：入噬菌体的衍生物、动植物病毒等。

(2)作用

①作为运载工具,将目的基因转移到宿主细胞内。

②利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。

(3)载体须具备的条件及其作用(连线)

I条件II作用I

①能在受体细胞内复制a便于重组DNA的鉴定

并稳定保存和选择

②有一个至多个限制酶b目的基因稳定存在且

切割位点数量可扩大

③具有特殊的标记基因c.供外源基因插入其中

三、重组DNA分子的模拟操作

1.所用材料用具中，剪刀代表AoR料透明胶条代表DNA连接酶。

2.用剪刀进行DNA“切割”时，应找出G—A—A—T—T—C序列并在G—A之间作切口进

行“切割”。

3.若操作正确，不同颜色的黏性末端能互补配对。

基础小题一动脑思考就能做对•

1.基因工程是一种新兴的生物技术，实施该工程的最终目的是（）

A.定向提取生物体的DNA分子

B.定向对DNA分子进行人工“剪切”

C.在生物体外对DNA分子进行改造

D.定向改造生物的遗传性状

解析：选D基因工程也称DNA重组技术，它是按照人类的意愿，将某种基因有计划地转

移到另一种生物中去的新技术，故实施基因工程的最终目的是定向改造生物的遗传性状。

2.下列关于限制酶的说法，正确的是（）

A.限制酶广泛存在于各种生物中，其化学本质是蛋白质

B.一种限制酶只能识别一种特定的核甘酸序列

C.不同的限制酶切割DNA后都会形成黏性末端

D.限制酶均特异性地识别由6个核昔酸组成的序列

解析：选B限制酶主要存在于微生物中；限制酶具有专一性，即一种限制酶只能识别一

种特定的核甘酸序列；不同的限制酶切割DNA后会形成黏性末端或平末端；限制性核酸内切

酶均能特异性地识别核甘酸序列，但识别的核甘酸序列不一定由6个核甘酸组成。

3.“分子缝合针”一一DNA连接酶“缝合”的部位是（）

A.碱基对之间的氢键

B.碱基与脱氧核糖

C.双链DNA片段间的磷酸二酯键

D.脱氧核糖与脱氧核糖

解析：选C相邻的两个脱氧核甘酸之间由磷酸和脱氧核糖形成的磷酸二酯键连接，DNA

连接酶连接的是此化学键。

4.下列通常不被用作基因工程载体的是()

A.细菌质粒B.X噬菌体的衍生物

C,动植物病毒D.细菌核区的DNA

解析：选D常用的载体有质粒、X噬菌体的衍生物、动植物病毒等。细菌的核区由一

个大型的环状DNA分子经反复折叠缠绕而成，它控制着细菌的主要性状，一般不能用作基因

工程的载体。

5.质粒是基因工程最常用的载体，下列有关质粒的说法错误的是()

A.质粒不仅存在于细菌中，某些病毒也具有

B.质粒作为载体时，应具有标记基因和多个限制酶切点

C.质粒为小型环状DNA分子，存在于拟核(区)外的细胞质基质中

D.质粒能够在宿主细胞中稳定保存，并在宿主细胞内复制

解析：选A质粒为小型环状DNA分子，不仅存在于细菌中，也存在于某些真核生物中，

但病毒中没有质粒；质粒作为载体时，应具有标记基因和多个限制酶切割位点；质粒为小型

环状DNA分子，存在于细胞核或拟核外的细胞质基质中；质粒能够在宿主细胞中稳定保存，

并在宿主细胞内复制。

课堂讲练设计，举一能通类题

核心要点一|基因工程中的工具酶

1.限制性核酸内切酶

(1)作用特点：具有专一性，表现在以下两个方面

①能够识别双链DNA分子中特定的核甘酸序列。

②能够切割特定序列中的特定位点。

(2)识别序列的特点：遵循碱基互补配对原则，无论是奇数个碱基还是偶数个碱基，都可

以找到一条中心轴线，如图，中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称重复排列的。

GCGCCCAGGA

如以中心线为轴，两侧碱基互补对称；以为轴，两侧碱基互补对称。

CGCGGGTCCT

(3)作用产物：黏性末端或平末端。

①黏性末端：是限制性核酸内切酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA的两条链分别切

开时形成的，如图所示:

GATTc

GAATTC

—

——

—

AiM—I

cTAAGII

T!CTTAAG

中心轴线1

②平末端：是限制性核酸内切酶在它识别序列的中心轴线处切开时形成的，如图所示:

CCC：GGGCCCGGG

lllilll--IIIIII

GGG：CCCGGGCCC

中心轴线

2.限制性核酸内切酶与DNA连接酶的关系

⑴区另IJ：

作用应用

限制性核

使特定部位的磷酸二酯键断裂用于提取目的基因和切割载体

酸内切酶

DNA

在DNA片段之间重新形成磷酸二酯键用于目的基因和载体的连接

连接酶

(2)两者的关系可表示为:

GAATTC限制酶GAATTC

CTTAAGDNA连接酶CTTAAG

3.DNA连接酶与DNA聚合酶的比较

比较项目DNA连接酶DNA聚合酶

相同点作用实质相同，都是催化磷酸二酯键的形成

是否需要模板不需要需要

接DNA链双链单链

在两个DNA片段间形成将单个核昔酸加到已存在的DNA单链

不同作用过程

磷酸二酯键片段上，形成磷酸二酯键

点

将已存在的DNA片段连

作用结果合成新的DNA分子

接

用途基因工程DNA复制

［题组冲关］

1.下列关于几种酶作用的叙述，错误的是()

A.DNA连接酶能使不同脱氧核甘酸的磷酸与脱氧核糖连接

B.RNA聚合酶能与基因的特定位点结合，催化遗传信息的转录

C.一种限制酶能识别多种核甘酸序列，并切割出多种目的基因

D.DNA聚合酶能把单个脱氧核甘酸分子连接成一条DNA单链

解析：选C限制酶具有专一性，一种限制酶一般只能识别一种核甘酸序列，并在特定位

点切割DNA分子。DNA连接酶能使不同DNA片段的脱氧核甘酸的磷酸与脱氧核糖连接，重新形

成DNA分子；RNA聚合酶能与基因的特定位点结合，催化遗传信息的转录；DNA聚合酶能以DNA

的一条链为模板，把单个脱氧核甘酸分子连接成一条DNA单链，复制形成新的DNA分子。

2.（江苏高考改编）下表是几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中标注了相关

限制酶的酶切位点，其中切割位点相同的酶不重复标注。请回答下列问题：

限制酶BaniXIBellSau3\I//indilt

识别序1

J

GGATCCTGATCAAAGCTT

列及切GATC

TTCGAA

CCTAGGACTAGTCTAG!

割位点A

四环素抗性基因

图1

Bamt\I引物甲HindIII

IE）——>|

II

I/­——■o——-I

Bell目的基因引物丙引物乙Sa"3Al

图2

（1）用图中质粒和目的基因构建重组质粒，应选用两种限制酶切割，

酶切后的载体和目的基因片段，通过酶作用后获得重组质粒。

（2）若BanHI酶切的DNA末端与BelI酶切的DNA末端连接，连接部位的6个碱基对序列

为,对于该部位，这两种酶（填“都能”“都不能”或

“只有一种能”）切开。

（3）若用Sa〃3AI切图1质粒最多可能获得种大小不同的DNA片段。

解析：（1）基因工程中选择合适的限制酶切割质粒和目的基因时，应保留目的基因和至少

一个标记基因结构的完整性，即遵循“目的基因切两侧，标记基因留一个”的基本原则，最

好选择切割产生不同末端的两种限制酶同时切割质粒和目的基因，以避免目的基因的反向插

入带来的不正常表达，因此据图分析应选择的限制酶为a/I和用Mil,切割后质粒上保留

的四环素抗性基因作为标记基因。酶切后的载体和目的基因通过DNA连接酶的作用形成重组

质粒。（2）因为反/I和星加I酶切产生的黏性末端相同，所以可以被DNA连接酶连接，连接

TGATCCAGGATCAA

部位的6个碱基对序列为，但是连接后形成的DNA中不再具有和

ACTAGGkCCTAGTj

Bani\I的识别序列，连接部位不能被这两种酶切开。（3）由图可知，能被限制酶BelI和BaniAI

切割的序列也能被Sau3AI识别并切割，因此图中质粒上存在3个Sa由AI的切割位点，若将

3个切割位点之间的DNA片段分别编号为a、b和c,则完全酶切（3个切割位点均被切割）会产

生3种大小的DNA片段，即为a、b和c；考虑只切1个切割位点，有三种情况，都产生一种

大小的DNA片段，即大小均为a+b+c；考虑切2个切割位点，则会产生a+b、c、a+c、b、

b+c、a几种不同大小的DNA片段。综上所述，若用Sau3Al识别并切割图中质粒，最多可获

得7种大小的DNA片段，即为a+b+c、a+b、a+c、b+c、a、b、c。

答案：⑴尻11和HindWDNA连接

TGATCCfGGATCA>

(2)都不能（3）7

ACTAGG<CCTAGV

［方法规律］

限制酶的选择技巧

”也可矗_0爆I

st,抗病基因tT般上/

图甲图乙

①应选择切割位点位于目的基因两端的限制酶，

如图甲可选择户S力I;

②不能选择切割位点位于目的基因内部的限制酶，

根据目的基因两端的限制酶如图甲不能选择SmaI；

切割位点确定限制酶的种类③为避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接，

也可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒，

如图甲也可选择用PstI和£coRI两种限制酶

（但要确保质粒上也有这两种酶的切割位点）

①所选限制酶要与切割目的基因的限制酶一致，

以确保产生相同的黏性末端；

②质粒作为载体必须具备标记基因等，所以所选

根据质粒的特点

择的限制酶尽量不要破坏这些结构，如图乙中限

确定限制酶的种类

制酶SmaI会破坏标记基因；如果所选酶的切割位

点不只一个，则切割重组后可能丢失某些片段，

若丢失的片段含复制起点区，则切割重组后的

片段进入受体细胞后不能自主复制

核心要点二I基因工程中的载体

1.种类

(1)常用载体：质粒，它是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外，具有自我

复制能力的很小的双链环状DNA分子。

(2)其他载体：X噬菌体的衍生物、动植物病毒等。

2.具备条件

(1)能自我复制：能够在受体细胞中进行自我复制，或整合到染色体DNA上，随染色体DNA

进行同步复制。

(2)有切割位点：有一个至多个限制酶切割位点，供外源基因插入。

(3)具有标记基因：具有特殊的标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。

(4)无毒害作用：对受体细胞无毒害作用，否则受体细胞将受到损伤甚至死亡。

3.作用

(1)用它作为运输工具，将目的基因送入受体细胞中。

(2)利用它在受体细胞内对目的基因进行大量复制。

［名师点拨］细胞膜上的载体与基因工程中的载体不同

(1)化学本质不同：细胞膜上的载体化学成分是蛋白质；基因工程中的载体可能是物质，

如质粒(DNA)、X噬菌体的衍生物，也可能是生物，如动植物病毒等。

(2)功能不同：细胞膜上的载体功能是协助细胞膜控制物质进出细胞；基因工程中的载体

是一种“分子运输车”，把目的基因导入受体细胞。

［题组冲关］

3.限制酶皿I和限制酶£coRI的识别序列及切割位点分别是一CJTTAAG—和

-GIAATTC-o如图表示的是四种质粒和目的基因，其中箭头所指部位为酶的识别位点，质

粒的阴影部分表示标记基因。适于作为图示目的基因载体的质粒是()

目的基因

CTTAAGCTTAAG

GAATTCGAATTC

含目的基因的DNA片段

解析：选A目的基因两侧有加77I和a0RI两种限制酶的识别序列，用这两种酶切割都

可得到目的基因，且未破坏标记基因的结构；B中质粒无标记基因，不符合作为载体的条件；

C、D中的标记基因都会被破坏。

4.（全国卷I）某一质粒载体如图所示，外源DNA插入到从炉■或7n中会导致相应的基因

失活（血行表示氨茶青霉素抗性基因，作「表示四环素抗性基因）。有人将此质粒载体用BairRI

酶切后，与用曲施I酶切获得的目的基因混合，加入DNA连接酶进行连接反应，用得到的混

合物直接转化大肠杆菌。结果大肠杆菌有的未被转化，有的被转化。被转化的大肠杆菌有三

种，分别是含有环状目的基因、含有质粒载体、含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌。

回答下列问题：

启动子

（1）质粒载体作为基因工程的工具，应具备的基本条件有（答

出两点即可），而作为基因表达载体，除满足上述基本条件外，还需具有启动子和终止子。

（2）如果用含有氨苇青霉素的培养基进行筛选，在上述四种大肠杆菌细胞中，未被转化的

和仅含环状目的基因的细胞是不能区分的，其原因是;并且

和的细胞也是不能区分的，其原因是

在上述筛选的基础上，若要筛选含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌单菌落，还

需使用含有的固体培养基。

（3）基因工程中，某些噬菌体经改造后可以作为载体，其DNA复制所需的原料来自

解析：（1）质粒作为载体，应具备的基本条件有：有一个至多个限制酶切割位点，供外源

DNA片段（基因）插入其中；在受体细胞中能自我复制，或能整合到染色体DNA上，随染色体

DNA进行同步复制；有特殊的标记基因，供重组DNA的鉴定和选择等。（2）在培养基中加入氨

苇青霉素进行筛选，其中未被转化的大肠杆菌和仅含环状目

的基因的大肠杆菌，因不含氨苇青霉素抗性基因而都不能在此培养基上存活，二者不能

区分。含有质粒载体的大肠杆菌和含有插入了目的基因的质粒的大肠杆菌中都含有氨苇青霉

素抗性基因，都能在此培养基上存活，二者也不能区分。若要将含有插入了目的基因的重组

质粒的大肠杆菌进一步筛选出来，还需要使用含有四环素的固体培养基。（3）某些噬菌体经改

造后作为载体，导入受体细胞后，其DNA复制所需的原料来自受体细胞。

答案：（1）能自我复制、具有标记基因（答出两点即可）

（2）二者均不含有氨革青霉素抗性基因，在该培养基上均不生长含有质粒载体含有插

入了目的基因的重组质粒（或答含有重组质粒）二者均含有氨苇青霉素抗性基因，在该培养

基上均能生长四环素（3）受体细胞

［方法规律］

载体上标记基因的标记原理

载体上的标记基因一般是一些抗生素的抗性基因。目的基因要转入的受体细胞没有抵抗

相关抗生素的能力。当含有抗生素抗性基因的载体进入受体细胞后，抗性基因在受体细胞内

表达，使受体细胞能够抵抗相应抗生素，所以在受体细胞的培养体系中加入该种抗生素就可

以只保留转入载体的受体细胞，原理如图所示：

进入受,在含有氨卡青霉素

体细胞的培养基上培养’

只有含有载体，井

含有抗氨节

且载体上的标记基

青霉素基因大肠杆菌中有的

因表达的大幅杆菌

的质粒有载体进入，有的

才能存活并增殖

没有载体进入

课后层级演练，步步提升能力

［随堂基础巩固］

1.以下有关基因工程的叙述，正确的是（）

A.基因工程是细胞水平上的生物工程

B.基因工程的产物对人类都是有益的

C.基因工程育种的优点之一是目的性强

D.基因工程产生的变异属于人工诱变

解析：选C基因工程是在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对

生物的基因进行有目的地改造，然后导入受体细胞内，使目的基因在受体细胞内成功表达，

产生人类所需要的基因产物。因而基因工程是分子水平上的生物工程，其产生的变异属于基

因重组，而不属于人工诱变；基因工程虽是按照人们的意愿改造生物，目的性强，但并不是

所有的基因产物对人类都有益。

2.有关DNA重组技术中的工具一一“分子缝合针”“分子手术刀”“分子运输车”的组

合正确的是（）

①DNA连接酶②DNA聚合酶③限制酶

④RNA聚合酶⑤载体

A.②③⑤B.①③④

C.①③⑤D.④③⑤

解析：选C基因工程中，“手术刀”是限制酶，“缝合针”是DNA连接酶，“运输车”

是指将目的基因导入受体细胞的载体。

3.下列有关限制性核酸内切酶的叙述，正确的是（）

A.用限制性核酸内切酶切割一个DNA分子中部，获得一个目的基因时，被水解的磷酸二

酯键有2个

B.限制性核酸内切酶识别序列越短，则该序列在DNA中出现的概率就越大

C.—CATG一和一GGATCC一序列被限制酶切出的黏性末端碱基数不同

D.只有用相同的限制性核酸内切酶处理含目的基因的片段和质粒，才能形成重组质粒

解析：选B用限制酶切割DNA分子中部获得一个目的基因时，需剪切2次，水解磷酸二

I

酯键4个；限制酶识别序列越短，则该序列在DNA中出现的概率就越大；一CATG一和

I

-GGATCC一序列被限制酶切出的黏性末端均有4个碱基；切割目的基因和载体并非只能用

同一种限制酶，如果不同的限制酶切割DNA分子所产生的末端存在互补关系，则两末端也可

连接。

4.下列关于DNA连接酶作用的叙述，正确的是（）

A.将单个核昔酸加到某个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键

B.将断开的2个DNA片段的骨架连接起来，重新形成磷酸二酯键

C.连接2条DNA链上碱基之间的氢键

D.只能将双链DNA片段互补的黏性末端连接起来，而不能将两者之间的平末端进行连接

解析：选BDNA连接酶和DNA聚合酶都能催化磷酸二酯键的形成，但DNA连接酶是在2

个DNA片段之间形成磷酸二酯键，将2个DNA片段连接成重组DNA分子；DNA聚合酶则是将单

个的核甘酸分子加到已存在的核酸片段上形成磷酸二酯键，合成新的DNA分子。

5.下列四条DNA片段，可能是由同一种限制酶切割而成的是（）

HTAGG,MGGTATH-CCAT.皿TACC

①②③④

A.①②B.②③C.③④D.②④

解析：选D只有②和④的黏性末端的碱基都是互补的，它们可能是由同一种限制酶切割

而成的。

6.下列有关基因工程和酶的叙述，正确的是（）

A.同种限制酶既可以切割目的基因又可以切割质粒，因此不具备专一性

B.载体的化学本质与载体蛋白相同

C.限制酶不能切割烟草花叶病毒的核酸

D.DNA连接酶可催化脱氧核甘酸链间形成氢键

解析：选C一种限制酶可识别一种特定的核甘酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子，

因此具有专一性。载体有质粒、X噬菌体的衍生物和动植物病毒等，成分不单一；载体蛋白

的本质是蛋白质。烟草花叶病毒的核酸为RNA,限制酶不能切割。DNA连接酶可催化两个DNA

片段之间形成磷酸二酯键。

7.根据图表的内容回答问题:

EcoRIPstISmaIEcoRI

控制多肽链合

成的DNA片段

几种限制酶识别序列切割位点

限制酶SmaI&oRIPst\

1q*

CCCGGGGAATTCCTGCAG

切割位点

GGGCCCCTTAAGGACGTC

▲

*A

（1）假设所用的限制酶均能将所识别的位点完全切开，采用EcdRI和PstI酶切含有目的

基因的DNA,能得到种DNA片段。如果将质粒载体和含目的基因的DNA片段只用EcoRI

酶切，酶切产物再加入DNA连接酶，其中由两个DNA片段之间连接形成的产物有

⑵为了防止目的基因和质粒表达载体酶切后的末端任意连接，酶切时应该选用的酶是

解析：（1）含目的基因的DNA分子上含有2个£coRI和1个尸s£l的酶切位点，3个切点

全部切开，则形成4种DNA片段。质粒与含目的基因的DNA片段都用%°RI切割，目的基因

两端和质粒切口处的黏性末端相同，只考虑两个DNA片段相连，则会形成3种连接产物，即

质粒与质粒相连、质粒与目的基因相连、目的基因与目的基因相连。（2）为了防止任意连接，

可选用£coRI和SmaI两种酶同时切割。

答案：（1）4质粒载体一质粒载体连接物目的基因一目的基因连接物质粒载体一目

的基因连接物（2）%°RISma\

［课时跟踪检测］

一、选择题

1.下图为DNA分子的某一片段，其中①②③分别表示某种酶的作用部位，则相应的酶依

次是（）

I②I③

GAATTCGAATTC

—

—

—

—I

—

IIIII—

®TAGTAG

cTAcTA-

A.DNA连接酶、限制酶、解旋酶

B.限制酶、解旋酶、DNA连接酶

C.解旋酶、限制酶、DNA连接酶

D.限制酶、DNA连接酶、解旋酶

解析：选C解旋酶可催化碱基之间氢键（①）的断裂，限制酶可使两个核甘酸之间的磷酸

二酯键（②）断开，而DNA连接酶则催化磷酸二酯键（③）的形成。

2.下列关于DNA重组技术基本工具的说法，正确的是（）

A.DNA连接酶只能连接双链DNA片段互补的黏性末端

B.微生物中的限制性核酸内切酶对自身DNA无损害作用

C.限制酶切割DNA后一定能产生黏性末端

D.质粒是基因工程中唯一的载体

解析：选BDNA连接酶分为两类：£•collDNA连接酶和T4DNA连接酶，前者只能将双

链DNA片段互补的黏性末端连接起来，而后者既可以连接双链DNA片段互补的黏性末端，也

可以连接双链DNA片段的平末端。细菌内的限制酶能限制异源DNA的侵入并使之失活，即能

将外源DNA切断，从而保护自身的遗传特性。限制酶切割DNA后，产生的末端有黏性末端和

平末端两种。质粒是常用的载体，除此之外，基因工程中用到的载体还有X噬菌体的衍生物

和动植物病毒等。

3.玉米的PEPC酶固定CO?的能力较水稻的强60倍。我国科学家正致力于将玉米的PEPC

基因导入水稻中，以提高水稻产量。下列有关该应用技术的叙述，错误的是（）

A.该技术是在DNA水平上进行设计和施工的

B.该技术的操作环境是生物体内

C.该技术的原理是基因重组

D.该技术的优点是定向产生人类需要的生物类型

解析：选B由题意可知，该技术为基因工程，是在生物体外进行的操作。

4.基因工程在操作过程中需要限制酶、DNA连接酶、载体三种工具。以下有关基本工具

的叙述，正确的是（）

A.所有限制酶的识别序列均由6个核昔酸组成

B.所有DNA连接酶均能连接黏性末端和平末端

C.真正被用作载体的质粒都是天然质粒

D.原核生物内的限制酶可切割入侵的DNA分子而保护自身

解析：选D大多数限制酶的识别序列由6个核甘酸组成，也有少数限制酶的识别序列由

4、5或8个核甘酸组成；DNA连接酶包括£•coJ/DNA连接酶和T&DNA连接酶，前者只能将双

链DNA片段互补的黏性末端连接起来；在基因工程操作中真正被用作载体的质粒，都是在天

然质粒的基础上进行过人工改造的。

5.质粒是基因工程最常用的载体，下列关于质粒的说法正确的是（）

A.质粒在宿主细胞内都要整合到染色体DNA上

B.质粒是独立于细菌拟核DNA之外的小型细胞器

C.基因工程使用的质粒一定含有标记基因和复制原点

D.质粒上碱基之间数量存在A+G=U+C

解析：选C基因工程使用的载体需有一至多个酶切位点，具自我复制的能力，有标记基

因，对受体细胞安全，且分子大小适合。质粒进入宿主细胞后不一定都要整合到染色体DNA

上，如宿主细胞是细菌细胞则不需整合。质粒是小型环状双链DNA分子而不是细胞器，也不

会有碱基U。

6.图1表示DNA的基本结构，图2表示染色体DNA的片段，箭头是某种限制酶的识别序

列和作用位点，下列相关说法正确的是()

1—GGATCC—

\—CCTAGC—

厂图i

图2

A.图1中a所示部位即图2中箭头所示部位

B.图2所示的DNA片段被限制酶切割后获得的末端形式与图1下端相同

C.£•coliDNA连接酶可以将两个图1所示结构连接成为一个DNA片段

D.基因工程的载体必须具有图2所示的碱基序列

解析：选A图2箭头所示的部位表示两个脱氧核昔酸之间的磷酸二酯键，图1中a部位

是磷酸二酯键；图2所示的DNA片段被限制酶切割后将获得黏性末端，而图1所示的DNA具

有的末端是平末端；£•co〃DNA连接酶只可以“缝合”双链DNA片段的黏性末端，图1所示

为平末端；限制酶有多种，基因工程中的载体具有其中一个或几个限制酶识别的序列即可，

不必一定含有图2所示的碱基序列。

7.某线性DNA分子含有3000个碱基对(bp),先用限制酶a切割，再把得到的产物用限

制酶b切害U,得到的DNA片段大小如下表。限制酶a和b的识别序列和切割位点如图所示。

下列有关说法正确的是()

a酶切割产物(bp)b酶再次切割产物(bp)

1600；1100；300800；300

a酶b酶

—AGATCT——&ATCC—

—TCTAGA——CCTAGG—

A.在该DNA分子中，a酶与b酶的识别序列分别有3个和2个

B.a酶与b酶切出的黏性末端不能相互连接

C.a酶与b酶切断的化学键不相同

D.用这两种酶和DNA连接酶对该DNA分子进行反复切割、连接操作，若干循环后,

—AGATCC—

序列会明显增多

—TCTAGG—

解析：选Da酶切割后形成3个片段，说明a酶的切割位点有2个，则识别序列有2个;

b酶切割a酶的切割产物后得到800bp、300bp的片段，说明在a酶的产物中，1600bp中

有一个切割位点，被切成两个800bp片段，1100bp中有一个切割位点，被切成800bp片

段和300bp片段，即b酶的识别序列有2个。a酶与b酶切出的黏性末端可互补，因而能相

互连接。a酶与b酶切断的化学键均为磷酸二酯键。

—AGATCT—

a酶切割后形成的黏性末端为：-TCTAGA—

①②

-GGATCC—

b酶切割后形成的黏性末端为：—CCTAGG—

③④

当用这两种酶和DNA连接酶对该DNA分子进行反复切割、连接操作后，①和④、②和③

的连接产物会增多。

8.下面是四种不同质粒的示意图，其中。n,为复制必需的序列，a磔为氨苇青霉素抗性

基因，杷右为四环素抗性基因，箭头表示一种限制性核酸内切酶的酶切位点。若要得到一个能

在四环素培养基上生长而不能在氨苇青霉素培养基上生长的含重组DNA的细胞，应选用的质

粒是（）

解析：选CA项破坏了复制必需的序列。B项氨苇青霉素抗性基因和四环素抗性基因都

完好，在四环素培养基上和氨芳青霉素培养基上都能生长。C项氨芾青霉素抗性基因被破坏，

四环素抗性基因完好，能在四环素培养基上生长而不能在氨苇青霉素培养基上生长。D项氨革

青霉素抗性基因完好，四环素抗性基因被破坏。

9.下表所示为常用的限制酶及其识别序列和切割位点，由此推断以下说法，正确的是

识别序列和

限制酶名称识别序列和切割位点限制酶名称

切割位点

11

BanRIGGATCCKpnIGGTACC

£coRICAATTC3AIGATC

ii

HindUGTYRACSmaICCCGGG

注：Y=C或T,R=A或G。

A.限制酶切割后不一定形成黏性末端

B.限制酶的切割位点一定在识别序列的内部

C.不同限制酶切割后一定形成不同的黏性末端

D.一种限制酶只能识别一种核甘酸序列

解析：选A由表中信息可知，用力dll能识别4种不同的核昔酸序列；Sau3Al酶的切割

位点在识别序列的外部；6a成11酶与Sau3Al酶切割后能形成相同的黏性末端；%7al酶切割

后产生的是平末端。

10.对下图所示黏性末端的相关说法错误的是()

AATTC&111AATTGc11r:bTTAAGMil

甲乙丙

A.甲、乙、丙黏性末端是由各自不同的限制性核酸内切酶催化产生的

B.甲、乙具相同的黏性末端，可形成重组DNA分子，但甲、丙之间不能

C.DNA连接酶作用位点在b处，催化磷酸基团和脱氧核糖之间形成化学键

D.切割甲的限制性核酸内切酶不能识别由甲、乙片段形成的重组DNA分子

解析：选C甲图表示在G和A之间进行剪切，乙图表示在C和A之间进行剪切，丙图表

示在C和T之间进行剪切，因此三者需要不同的限制性核酸内切酶进行剪切；甲和乙的黏性

末端相同，能够通过碱基互补配对形成重组DNA分子，但甲和丙不行；DNA连接酶作用的位点

是磷酸二酯键，乙图中的a和