2020-2021年新教材高中生物第3章基因工程1重组DNA技术的基本工具学案+练习含解析新人教版选择性必修3

第1节重组DNA技术的基本工具

5.1.1概述基因工程是在遗传学、微生物

学、生物化学和分子生物学等学科基础上1.基于DNA重组的操作过程.运川结构与功能观说明甚因工

发展而来的程的各种工具的特点。（生命观念）

5.1.2阐明DNA币:组技术的实现需要利2.关注基因匚程的诞生和发展行程.参与讨论基础理论和技术

川限制性内切核酸酶、DNA连接酶和载体发展是如何促进基因工程的发展。（社会责任）

三种基本工具

必备知识•素养奠基

一、基因工程的诞生和发展

判一判:基于基因工程相关基础理论的突破和技术的创新,判断下列说法的正误。

1.1953年,沃森和克里克建立了DNA分子双螺旋结构模型，并用实验证明了DNA分子的半保留

复制。（X）

提示:DNA分子半保留复制是梅塞尔森和斯塔尔用实验证明的。

2.1970年,在细菌体内发现了第一个限制前,后来又发现了多种限制酶、DNA连接酶等。

（V）

3.1972年,伯格首先在体外进行DNA改造,并构建了第一个体外重组DNA分子。（J）

4.1983年,科学家采用花粉管通道法培育了世界上第一例转基因烟草。（X）

提示:第一例转基因烟草是用农杆菌转化法培育的。

5.1984年,我国科学家朱作言领导的团队培育了世界上第一条转基因鱼。（J）

6.基因工程是在生物化学、分子生物学和微生物学等学科的基础上发展起来的。（J）

二、限制性内切核酸酶一一“分子手术刀”

1.来源:主要来自原核生物。

2.特点:具有专一性。

（1）识别DNA分子的特定核音酸序列。

（2）切割特定部位的两个核甘酸之间的磷酸二酯键。

3.结果：

T、家।吊犷in'

些末揣土末端

?激疑

限制酶来源于原核生物,为什么限制酶不剪切细菌本身的DNA?

提示:细菌DNA缺乏特定的核甘酸序列，限制酶无法识别这些DNA,故不能剪切。

三、DNA连接酶——“分子缝合针”

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：

种类来源特点

E・coli

大肠杆菌只能“缝合”具有互补黏性末端的双链DNA片段

DNA连接酶

T4DNA既可以“缝合”双链DNA片段互补的黏性末端,又

T4噬菌体

连接酶可以“缝合”双链DNA片段的平末端

四、基因进入受体细胞的载体一一“分子运输车”

1.种类:质粒、噬菌体、动植物病毒等。

2.常用载体——质粒

(1)本质:质粒是•种裸露的、结构简单、独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核期里之外，并

具有自我复制能力的环状双链DNA分子。

(2)作为载体的三个条件。

①质粒DNA分子上有一个或多个限制酶切割位点。

②能在细胞内自我复制,或整合到受体DNA匕随受体DNA同步复制。

③含有特殊的标记基因。

五、DNA的粗提取与鉴定

1.实验原理：

(l)DNA、RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面有差异，选用适当的物理或化学方法对

它们进行提取。

①DNA不溶于酒精,某些蛋白质溶于漕精,分离DNA和蛋白质。

②DNA能溶于2mol/L的NaCl溶液。

(2)DNA遇二基胺试剂会呈现蓝色。

2.方法步骤:

(1)研磨:取30g洋葱切碎，倒入10mL研磨液研磨。

(2)除杂:漏斗中垫上纱布过滤后，在4℃冰箱静置后取上清液,1500r/min的转速下离心后

取上清液。

(3)提取:加入体积相等、体积分数95%酒精,溶液出现白色的丝状物是DNAo

方法一:用玻璃杯按二仝(填“一个”或“两个”)方向搅拌,卷起丝状物,用滤纸吸去上面的水

分。

方法二：10000r/min的转速下离心5min,取沉淀物晾干。

⑷鉴定：

项目AB

2mol/L的NaCl溶液5mL

丝状物或沉淀物不加加入

二苯胺试剂4mL

沸水中加热5min

现象无色蓝色

?激疑

DNA的鉴定和还原糖的鉴定都需要加热,它们有什么不同？

提示:还原糖加斐林试剂后,置于55〜65C热水中加热;而DNA加二苯胺试剂后,置于沸水中加

热。

关键能力•素养形成

知识点一基因工程中的工具酶

1.限制酶：

(1)限制酶的作用。

限制酶具有特殊的识别和切割功能,在基因工程中，一方面被用于切割含目的基因的DNA分子,

以获取目的基因；另一方面用于切割载体。

(2)识别序列的特点:呈现碱基互补对称,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，中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称重复排列的。如

cccGGGCCAGGA

GGGCCC以中心线为轴,两侧碱基互补对称；GGTCC以T为轴，两侧

碱基互补对称。

(3)限制酶切割方式：

①上下交错切割：限制醐在DNA双链的不同位置切割DNA(即在识别序列的中轴线两侧切割)，

产生的DNA片段的末端两条链一长一短,不是平齐的，即黏性末端，

如图：

g

黏性末端片段

②上下对称切割：限制酶在DNA双链的相同位置切割DNA(即沿着识别序列的中轴线切割)，这样

产生的末端两条链平齐,即平末端,如图：

:二二孤曜鹿

片段分离

:二翻:+:福…:

平末端片段

2.DNA连接醉：

(1)作用：

将具有相同或互补黏性末端以及具有平末端的DNA片段“缝合”成新的DNA分子。

(2)连接方式：

DNA连接酶可把黏性末端和平末端之间的缝隙“缝合”起来，相当于把梯子两边的扶手的断口

连接起来,形成两个磷酸二酯键。DNA连接酶与碱基之间的氢键形成无关。

3.与DNA相关的五种酶的比较:

名称作用部位作用结果

限制酶磷酸二酯键将DNA切成两个片段

DNA

磷酸二酯键将两个DNA片段连接为一个DNA分子

连接酶

DNA

磷酸二酯键将单个脱氧核甘酸依次连接到单链末端

聚合酶

DNA(水

磷酸二酯键将DNA片段水解为单个脱氧核甘酸

解)酶

碱基对之

解旋酶将双链DNA分子局部解旋为单链,形成两条长链

间的氢键

【特别提醒】限制酶和DNA连接酶

(1)同一种限制酶一定能切出相同的黏性末端，相同的黏性末端不一定来自同一种限制酶的切

割,但同样能相互连接。

(2)限制酶和DNA连接酶作用部位相同，但作用正好相反,都作用于特定部位的磷酸二酯键,前

者是“切割”，后者是“缝合”.

(3)DNA连接酶种类少:DNA连接酶无识别的特异性,对于相同或互补的黏性末端以及平末端都

能连接。所以，限制酶种类多,DNA连接酶种类少。

f素养案例

如表所示为4种限制酶的识别序列及其切割位点,请回答下列问题:

限制酶BamHTIIincl111EcoRISniaT

1

VV

识别序

-(SGATCC--AAGCTT--GAATTC--CCCGGG-

列及切

-GGTAGG--TTCGAA--CTTAAG--GGGCCC-

割位点

AAA

(1)从表中4种酶的切割位点看,可以切出平末端的酶是

(2)限制酶切割的DNA片段的缝合依靠的是酶,它的作用是形成磷酸二酯键;两

条链间的碱基对通过连接起来o

(3)图1中的质粒分子可被表中限制酶切割。

图I

IIIlli__II1111।।।।।।---------r-

CTTAAGCTTAAGAATTCG

酶切

GAATTCGAATTC

।।।।।।__IliiiiGCTTAA

-I______口3

（目的基因）乙

图2

(4)在相关酶的作用下，图1中的甲与图2中的乙(填“能”或“不能”)拼接起来。

请说明理由:_______________________________________

【解题导引】解答本题思维流程如下：

识别特定的核普酸序

限制酶歹4,产生黏性末端或

平末端

连接相同的黏性末端

DNA连接酶

或平末端

【解析】(1)由表中4种限制酶的切割位点可知,5加al可切出平末端。(2)限制酶切割的DNA

片段缝合时用DNA连接酶进行连接,形成磷酸二酯键;两条链之间的碱基依据碱基互补配对原

则形成氢键。(3)根据质粒的碱基序列可知,质粒分子可被限制酶比凉I切割,切割后形成链状

DNA»(4)由图可知，甲和乙的黏性末端相同,在DNA连接酶的作用下可以拼接起来。

答案：(1)加al(2)DNA连接氢键(3)&oRI

(4)能二者具有相同的黏性末端

【素养•探究一一母题追问】

(1)科学思维——模型与建模

如图是某同学画出的限制酶Ba曲I和必力MII切割产生的黏性末端,判断他的写法是否正确？如

果不正确，请改正。

(X^ATCC---AAGCTT一

G-—CCTAG—TTCGAA-

限制酶BcunHI限制酶HzWHl

提示:限制酶Ba源I切割产生的黏性末端不正确，限制酶从力4I切割产生的黏性末端正确。

限制酶BaniW产生的黏性末端为

-GGATCC一

一CCTAGG-

(2)科学思维——批判性思维

某同学认为同一限制酶切割产生相同的黏性末端,DNA连接酶可以连接相同的黏性末端，因此

基因工程必须使用同一种限制酶处理后的黏性末端才能用DNA连接酶连接,这个同学的说法正

确吗?说明你的理由。

提示:不对。不同的限制酶也可能产生相同的黏性末端，因此基因工程中也可使用不同的限制

酶处理获得相同的黏性末端。

【素养•迁移】

下列所示的末端至少是由几种限制醐作用产生的()

①AATTC-②AATTG-③CTA-④-TAG

G-C-GAT--ATC

A.1种B.2种C.3种D.4种

【解析】选C。图中③④为相同的平末端,可能由同一种限制酶切割所得,所以图示四种末端至

少是由3种限制酶作用产生的。

【补偿训练】

在基因工程中用来修饰改造生物基因的工具是()

A.限制酶和DNA连接醵

B.限制酶和水解能

C.限制酶和载体

D.DNA连接醐和载体

【解析】选A。基因工程中的操作工具有3种，即“分子手术刀”“分子缝合针”“分子运输

车”。限制酶的作用是通过识别和切割从DNA分子上获取目的基因，而DNA连接酶是将目的基

因连接到载体上,载体起运输工具的作用,携带着目的基因进入受体细胞。显然,对基因起修饰

改造作用的是限制酶和DNA连接酶。

知识点二基因工程中常用的载体

1.特点:质粒是一种裸露的、结构简单、具有自我复制能力的双链环状DNA分子。

2.本质：质粒是独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA之外的小型DNA分子,不是细胞器。

3.质粒作为载体所具备的条件：

条件分析

稳定并能复制目的基因稳定存在且数量可扩大

有一个至多个可携带多个

限制酶切割位点或多种外源基因

具有特殊的标记基因便于重组DNA的鉴定和选择

无毒害作用避免受体细胞受到损伤

4.标记基因的筛选原理：

载体上的标记基因一般是某种抗生素的抗性基因，而未导入该基因的受体细胞没有抵抗该抗

生素的能力。

将含有某抗生素抗性基因的载体导入受体细胞,抗性基因在受体细胞内表达,受体细胞对该抗

生素产生抗性。在含有该抗生素的培养基上,能够生存的是被导入了基因表达载体的受体细

胞。如图所示：

在含有氨节

青霉素的培

Amp'体细胞养基上培养

n只有含有载体,并

含有抗氨节青霉素

抗性基因的质粒大肠杆菌中有的且载体上的基因表

达的大肠杆菌才能

有载体进入,有存活并增殖

的没有载体进入

【特别提醒】

细胞膜上的载体与基因工程中的载体的两个“不同”

⑴化学本质不同：

①细胞膜上的载体化学成分是蛋白质。

②基因工程中的载体可能是物质，如质粒(DNA),也可能是生物,如噬菌体、动植物病毒等。

(2)功能不同：

①细胞膜上的载体功能是协助细胞膜控制物质进出细胞。

②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。

_一素养案例

某细菌质粒如图所示,通过标记基因可以推知外源基因插入的位置，图示中的a、b、c是外

源基因插入位置,请根据表中提供的细菌生长情况,推测①②③三种重组后细菌的外源基因插

入点,正确的一组是()

冒抗氨卡青霉素基因

■抗四环素基因

细菌在含四环素的培养基上的生长

细菌在含氨茉青霉素的培养基上的生长状况

状况

①能生长能生长

②能生长不能生长

③不能生长能生长

A.①是c;②是b;③是a

B.①是a和b;②是a;③是b

C.①是a和b;②是b;③是a

D.①是c;②是a;③是b

【解题导引】解答本题注意两个方面：

(1)理解抗性基因：

抗四环素基因:使细菌能在含四环素的培养基上生长。

抗氨芳青霉素基因：使细菌能在含氨茉青霉素的培养基上生长。

(2)质粒上标记基因的作用：用于重组DNA分子的筛选。

【解析】选A。①细菌能在含氨节青霉素和四环素的培养基上生长，说明抗氨节青霉素基因和

抗四环素基因没有被破坏,所以插入点是c;②细菌能在含氨革青霉素的培养基上生长,而不能

在含四环素的培养基上生长，说明其抗氨芾青霉素基因正常而抗四环素基因被破坏，故插入点

为b;③细菌不能在含氨半青霉素的培养基上生长,能在含四环素的培养基上生长,说明其抗氨

节青霉素基因被插入而破坏,故插入点为a。

【素养•探究一一母题追问】

(1)科学思维——演绎与推理

将外源基因插入质粒中需要借助哪些工具酶？

提示:限制酶和DNA连接酶。

(2)科学探究——结果的讨论与交流

天然的质粒可以直接用作基因工程载体吗?为什么？

提示:不能，自然存在的质粒DNA分子并不完全具备作为载体条件,都要进行人工改造后才能用

作基因工程载体。

【素养•迁移】

限制酶物nI和限制酶及成I的识别序列及切割位点分别是一CTTAAG-和

。如图表示四种

质粒和目的基因,其中，质粒上箭头所指部位为酶的识别位点，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

【解题关键】作为载体的质粒必须与目的基因具有相同的限制酶切点，并且该切点不能破坏质

粒的标记基因。

【解析】选A.用限制酗MmI切割A质粒后,不会破坏标记基因,而且还能产生与目的基因两

侧黏性末端相同的末端,适于作为目的基因的载体。B项中质粒没有标记基因，不适于作为目的

基因的载体。C、D质粒含有标记基因,但用限制前切割后会被破坏，因此不适于作为目的基因

的载体。

课堂检测•素养达标

【概念•诊断】

1.“工欲善其事，必先利其器”基因工程对体外DNA分子“切割”“拼接”并导入受体细胞中

至少需要三种工具,下列有关基因工程中的三种工具的描述合理的是。

①DNA重组技术的原理是基因突变

②限制酶和解旋酶的作用部位相同

③作为载体,必须要有标记基因等结构

©T4DNA连接酶既能连接黏性末端,又能连接平末端

⑤DNA连接酶能连接所有相同或互补的黏性末端,故该酶没有专一性

【解析】选③④。DNA重组技术的原理是基因重组,①错误;限制酶作用于磷酸二酯键,解旋酶

作用于氢键，②错误;作为载体，必须能进行自我复制、具有标记基因、有一个或多个限制酶切

割位点等,③正确;T4DNA连接酶既能连接黏性末端,又能连接平末端,④正确;任何酶都具有专

一性。酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类化学反应,黏性末端相连接属于一类合成反

应，⑤错误。

2.下列关于基因工程工具酶的说法，正确的是（）

A.E.collDNA连接酶既能够连接平末端,也可以连接黏性末端

B.每种限制酶只能识别特定的核甘酸序列，并在特定位点进行切割,体现了酶的专一性

C.DNA连接酶连接的是碱基间的氢键

D.限制酶、DNA连接酶和质粒是基因工程常用的工具酶

【解析】选B。£collDNA连接酶只能连接黏性末端，不能连接平末端,A项错误;每种限制酶

只能识别特定的核甘酸序列,并在特定的位点上切割DNA分子,体现了酶的专一性,B项正

确;DNA连接酶连接的是两个脱氧核甘酸之间的磷酸二酯键,C项错误;限制酶和DNA连接酶是

基因工程常用的工具酶，但质粒是载体,不是工具酶,D项错误。

3.如图表示限制前切割某DNA的过程,从图中可知，该限制酶能识别的碱基序列及切点是

A.CTTAAG,切点在C和T之间

B.CTTAAG,切点在G和A之间

C.GAATTC,切点在G和A之间

D.CTTAAC,切点在C和T之间

【解析】选Co据图分析可知,识别的序列为GAATTC,切割的位点在GA之间。

4.如图为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

③

-

GAATTcGAATTc

—

—

—

—

——

III—I

®

cTTAAGcTTAAG

A.DNA连接酶、限制酶、解旋酶

B.限制酶、解旋酶、DNA连接酶

C.限制酶、DNA连接酶、解旋酶

D.解旋酶、限制酶、DNA连接酶

【解析】选D。①是氢键，是解旋酶的作用位点;②是磷酸二酯键,限制酶可将其断裂;③是DNA

连接酶,可将DNA片段之间的磷酸二酯键连接起来。

5.作为目的基因的运输工具一一质粒，必须具备的条件之一及理由是（）

A.能够在受体细胞中稳定地保存下来并大量复制，以便提供大量的目的基因

B.具有多个限制酶切割位点，以便于目的基因的表达

C.具有某些标记基因，以便为目的基因的表达提供条件

D.能够在受体细胞中复制并稳定保存，以便于进行筛选

【解析】选A。作为载体要携带目的基因进入受体细胞并使之表达，必须能够在受体细胞内稳

定地保存并大量复制，以便通过复制提供大量目的基因。同时要具有某些标记基因，是为了通

过标记基因是否表达来判断目的基因是否进入了受体细胞,从而进行筛选受体细胞。载体要具

有多个限制酶切割位点，则是为了便于与外源基因连接。

【思维•跃迁】

6.(2016•全国卷I)某一质粒载体如图所示,外源DNA插入Am/或作/中会导致相应的基因失

活(4涉表示氨节青霉素抗性基因，2「表示四环素抗性基因)。有人将此质粒载体用Ba源I酶

切后,与用Ba源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：

qX/痴mHl

(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)如果用含有氨苦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

【解题关键】解答本题的关键有两点：

(1)理解基因工程中载体的特点。

(2)熟悉导入重组质粒的微生物的筛选方法。

【解析】本题考查基因工程的相关知识。

(1)质粒被选用为基因工程的载体是因为:具有一个或多个限制酶切割位点;具有自我复制能

力;带有标记基因;对受体细胞无害。

(2)未转化的和仅含环状目的基因的细胞都不能在含有氨节青霉素的培养基上生长，故这两种

不可区分。含有质粒载体和含有插入了目的基因的重组质粒的细胞在含有氨茶青霉素的培养

基上都能生长,这两种也不可区分。因目的基因插入位点在四环素抗性基因上，四环素抗性基

因被破坏,在获得的单个菌落中各挑取少许分别接种到含有四环素的培养基上,不能生长的为

要筛选的菌落,即含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌。

(3)噬菌体营寄生生活,能利用宿主细胞内的原料和场所进行自身DNA的复制和蛋白质的合成。

答案：(1)能自我复制、具有标记基因

(2)二者均不含有氨年青霉素抗性基因，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(或含有重组质粒)二者均含有氨节青霉素抗性基因，在该培养基上均

能生长四环素(3)受体细胞

【拓展•探究】

7.如图表示两种限制酶识别DNA分子的特定序列,并在特定位点对DNA分子进行切割的示意图,

请回答以下问题：

甲5'—JC—G—A—A—T—JC—

3'—A—G—C-T—T—A—A—G—

EcoRI|

—T—C—GA—A—T—T—C—

—A—G—CT—T—A—AG—

乙5'—G—T—T—A—A—C—

3'—C—A—A—T—T—G—

^HpaI

—G—T—TA—A—C—

—C—A-AT—T"-G—

⑴关于限制酶的描述，错误的是()

A.a”R1识别的序列为GAATTC,在GA之间切割

B.HpaI识别的序列为GTTAAC,在AT之间切割

C.比成I切割后产生的为黏性末端,可用T4DNA连接酶连接

I).HpaI切割后产生的为平末端,可用£coliDNA连接酶连接

(2)由图解可以看出，限制酶的作用特点是

(3)如果甲中G碱基发生基因突变,%oRI还可以识别该片段吗?为什么？

【解析】（D£coRI识别的序列为GAATTC,切点在G、A之间,A正确;汝aI识别的序列为GTTAAC,

切点在A、T之间,B正确;I切口在识别序列中轴线两侧，形成黏性末端,T4DNA连接酶既

能连接黏性末端也可连接平末端,C正确;侬I切口在识别序列中轴线处,形成平末端,£coli

DNA连接酶只能连接黏性末端不能连接平末端,D错误。（2）（3）限制酶能识别DNA分子的特定

核苜酸序列,并从特定位点切割DNA分子。当特定核甘酸序列变化后,就不能被相应限制酶识

别。

答案：⑴D

（2）能识别双链DNA分子的特定脱氧核甘酸序列,并从特定的位点将DNA分子切开（或特异性）

（3）不能。因为限制酶具有特异性,每种限制酶只能识别特定的核甘酸序列，并在特定位点切

割。

十二重组DNA技术的基本工具

基础达标（20分钟•70分）

一、选择题（共7小题,每小题5分，共35分）

1.下列说法中不正确的有（）

①限制酶主要是从原核生物中分离纯化出来的

②DNA连接酶都是从原核生物中分离得到的

③所有限制酶识别的核甘酸序列均由6个核甘酸组成

④有的顺粒是单链DNA

A.①②@B.①②④

C.②③④D.①③④

【解析】选C。限制酶主要是从原核生物中分离纯化出来的，也有少数来自真核生物一一酵母

菌,①正确;T4DNA连接酶来源于T4噬菌体（一种病毒），②错误;&oRI、飙?I限制酶识别的

序列均为6个核甘酸，也有少数限制酶的识别序列由4、5或8个核甘酸组成,③错误;所有的

质粒都是双链的环状DNA分子,④错误。

2.如图是基因工程主要技术环节的一个基本步骤，这一步骤需用到的工具酶是（）

目的基因（人的

生长激素基因）

结合

注：物物如曲

抗基因

四环素抗性基因

a点为目的基因与

质粒A的结合点

重组质粒

A.DNA连接酶和解旋酶

B.DNA聚合酶和限制性内切核酸酶

C.限制性内切核酸酶和DNA连接酶

D.DNA聚合酶和RNA聚合酶

【解析】选C。目的基因和载体结合需“分子手术刀”一一限制性内切核酸酶和“分子缝合针”

——DNA连接酶。此过程不涉及DNA复制,不需要DNA聚合酶和解旋酶。

3.据图分析下列有关基因工程的工具酶功能的叙述，不正确的是（）

A.切断a处的酶为限制性内切核酸酶

B.连接a处的酶为DNA连接酶

C.切断b处的酶为解旋酶

D.切断b处的酶为限制性内切核酸酶

【解析】选D。a为磷酸二酯键,可被限制性内切核酸酶切断,A正确;a为磷酸二酯键,可被DNA

连接酶连接起来,B正确;b为氢键,可被解旋酶切断,C正确;b为氢键,而限制性内切核酸酶切

断的是磷酸二酯键,D错误。

4.如图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制酶、DNA聚合酶、DNA

连接酶、解旋酶作用的正确顺序是（）

A.①②③④B.①②④③

C.①©®③D.①④③②

【解析】选C。限制酶能够识别双链DNA分子的某种特定核甘酸序列，并且使每一条链中特定

部位的两个核甘酸之间的磷酸二酯键断裂,形成黏性末端或平末端,因此①符合;DNA聚合酶用

于DNA分子的复制,能在单链上将一个个脱氧核昔酸连接起来,因此④符合;DNA连接酶能在具

有相同或互补碱基末端的两个DNA片段之间形成磷酸二酯键,因此②符合;解旋酶能够将DNA

分子的双螺旋解开，因此③符合•

5.下列有关如图所示的黏性末端的说法，错误的是（）

AATTCAATTG.TTAAG

G111c11rbc|

甲乙丙

A.甲、乙、丙黏性末端分别是由不同的限制酶切割产生的

B.甲、乙具有相同的黏性末端，可形成重组DNA分子,但甲、丙之间不能

C.DNA连接酶的作用位点是b处

D.切割产生甲的限制酶不能识别由甲、乙黏性末端形成的重组DNA分子片段

【解析】选C。据图可知,切割形成甲、乙、丙黏性末端的限制酶识别序列与切割位点分别是

—GAATTC—（在G与A之间切割）、一CAATTG—（在C与A之间切割）、一CTTAAG—（在C与T之

间切割），即甲、乙、

丙是由不同的限制酶切割产生的,A正确。甲、乙的黏性末端互补，所以甲、乙可以形成重组

DNA分子；甲、丙的黏性末端不互补，所以甲、丙无法形成重组DNA分子,B正确。DNA连接酶可

以恢复被限制酶切开的两个核甘酸之间的磷酸二酯犍,而b处是氢键,C错误。甲、乙黏性末端

形成的重组DNA分子片段为-CAATTC-GTTAAG,其中没有切割产生甲的限制酶的识别序列及酶切

位点,所以切割产生甲的限制酶不能识别由甲、乙黏性末端形成的重组DNA分子片段,D正确。

6.下列关于E.coliDNA连接酶的叙述正确的是（）

①催化具有相同黏性末端的DNA片段之间的连接

②催化具有互补黏性末端的DNA片段之间的连接

③催化具有平末端的DNA片段之间的连接

④催化单个脱氧核甘酸之间磷酸二酯键的形成

A.①②B.②④C.②③D.①©

【解析】选A。£coliDNA连接酶来源于大肠杆菌,可用于连接相同或互补的黏性末端，不能

连接平末端。DNA连接酶不能连接单个的脱氧核甘酸,在DNA复制时,DNA聚合酶将一个一个的

脱氧核音酸聚合在一起。

7.基因工程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和质粒,便于重组和筛选。已知限制酶I的

识别序列和切点是一G,GATCC一,限制酶II的识别序列和切点是一‘GATC一。根据下图判断下列

操作正确的是()

/GGATCC\GGATCC目的基因GATC

/rATT\/--\

(CCTAGGCTAG

|注：GeneI和GeneH表示

GeneH|两种标记基因；Q表示限|

Gene1包之制海仅有的画别序列放大

A.目的基因和质粒均用限制酶H切割

B.目的基因和质粒均用限制酶I切割

C.质粒用限制酶II切割，目的基因用限制酶I切割

D.质粒用限制酶I切割，目的基因用限制酶H切割

【解析】选D。解此题要明确目的基因要从DNA片段上切下，质粒只要切开。限制酶H的识别

序列和切点是一IGATC-,单独使用时可以把目的基因和质粒都切断;限制酶1的识别序列和

切点是一GIGATCC-,只能把它们切开,单独使用时不能切断,所以目的基因用限制酶II切割，

质粒用限制酶I切割；因为用限制酶I切割质粒时破坏了GeneH,所以只能用GeneI作为标记

基因。

二、非选择题(共2小题，共35分)

8.(17分)根据基因工程的有关知识，回答下列问题：

(1)限制醐切割DNA分子后产生的片段,其末端类型有和

(2)质粒载体用限制酶X(识别的序列由6个核甘酸组成)切割后产生的片段如下:

AATTC...G

G...CTTAA

该酶识别的序列为，切割的部位是

⑶为使切割后的载体与目的基因相连,含有目的基因的DNA除可用限制酶X切割外,还可用限

制酶Y切割,原因是_______________________________

(4)按其来源不同,基因工程中所使用的DNA连接酶有两类，即DNA连接酶和

DNA连接酶,其中后者只能连接一种末端。

(5)基因工程中除质粒外和也可作为载体。

【解析】（D限制酶切割DNA分子后可产生两种类型的末端，即平末端和黏性末端。（2）将图

中片段两端的黏性末端对接后可以看出限制酶X识别的序列为6个核昔酸组成的一GAATTC-,

互补链是一CTTAAG一,切割的位点为G和A之间的磷酸二酯键。（3）质粒载体可以用限制酶X

切割，也可以用另一种限制酶切割,说明该酶与限制酶X切割产生的黏性末端相同或者互补。

（4）基因工程使用的DNA连接酶,按来源可分为£coLDNA连接酶和T4DNA连接酶,其中只能

连接黏性末端的是£co/yDNA连接酶。（5）基因工程的载体有质粒、噬菌体和动植物病毒。

答案：（1）黏性末端平末端

（2）—GAATTC一或一CTTAAG—6和A之间的磷酸二酯键（3）两种限制酶切割后形成的黏性末

端相同或互补（4）T4E.coll（5）噬菌体动植物病毒

9.（18分）如图为大肠杆菌及质粒载体的结构模式图，据图回答下列问题：

（Da代表的物质和质粒的化学本质都是，二者还具有其他共同点,如

①,②（写出两条即可）。

一A

（2）若质粒DNA分子的切割末端为—TGCGC,则与之连接的目的基因切割末端应为

_______________L可使用________________把质粒和目的基因连接在一起。

（3）氨羊青霉素抗性基因在质粒DNA上被称为,

其作用是，

（4）下列常在基因工程中用作载体的是（）

A.苏云金芽胞杆菌抗虫基因

B.土壤农杆菌中的RNA分子

C.大肠杆菌的质粒

D.动物细胞的染色体

【解析】（1）据图可知,a是位于拟核部位的DNA分子，跟质粒的化学本质一样。作为DNA分子,

二者都能自我复制,其上的基因能完成表达，即具有遗传效应等。

-A

（2）与—TGCGC具有相同或互补黏性末端的DNA片段都可与之连接，即

-CGCG—

-GCGC或写成一。DNA连接酶催化连接相同或互补的黏性末端。

（3）抗性基因常作为标记基因,供重组DNA的鉴定和筛选。

（4）大肠杆菌的质粒是基因工程中最常用的载体,载体的本质为DNA,RNA分子不能用作载体。

抗虫基因属于目的基因，不属于载体。染色体的主要成分为DNA和蛋白质，不能用作载体。

答案：（1）DNA能够自我复制具有遗传效应

（2）CGCG—

DNA连接酶

（3）标记基因供重组DNA的鉴定和筛选（4）C

能力提升（10分钟•30分）

1.（6分）如图为农杆菌Ti质粒的T-DNA区段结构示意图。农杆菌附着植物细胞后,T-DNA首先

在农杆菌中从右边界到左边界被剪切、复制,然后进入植物细胞并整合到染色体上,继而诱发

细胞异常生长和分裂，形成植物肿瘤。以下有关叙述不正确的是（）

生长素基因（A）细胞分裂素基因（B）

A.Ti质粒存在于农杆菌的拟核DNA之外

B.植物肿瘤的形成与A、