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- 2021-10-11 发布
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专题 1 基因工程
1.1 DNA 重组技术的基本工具
1.科学家们经过多年的努力,创立了一种新兴生物技术——基因
工程。实施该工程的最终目的是( )
A.定向提取生物体的 DNA 分子
B.定向地对 DNA 分子进行人工“剪切”
C.在生物体外对 DNA 分子进行改造
D.定向地改造生物的遗传性状
解析:基因工程的内容就是在生物体外,通过对 DNA 分子进行人
工“剪切”和“拼接”,对生物的基因进行改造和重新组合,然后导入
受体细胞内进行无性繁殖,使重组基因在受体细胞内表达,产生出人
类所需的基因产物,也就是定向地改造了生物的遗传性状。
答案:D
2.下列关于限制酶的说法,不正确的是( )
A.限制酶广泛存在于各种生物中,主要分布在真核生物中
B.限制酶可以将 DNA 分子切开
C.一种限制酶通常只能识别一种特定的核苷酸序列
D.一般不同的限制酶切割 DNA 的切点不同
解析:限制酶主要是从原核生物中分离出来的,并不是广泛存在
于各种生物中;DNA 分子可被限制酶特异性切割;一种限制酶通常只
能识别双链 DNA 的某种特定核苷酸序列,并且使每一条链中特定部位
的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。
答案:A
3.下列关于 DNA 连接酶的作用的叙述,正确的是( )
A.将单个核苷酸加到某 DNA 片段末端,形成磷酸二酯键
B.将断开的两个 DNA 片段的骨架连接起来,重新形成磷酸二酯
键
C.连接两条 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
解析:选项 A 是 DNA 聚合酶的作用,故 A 项错误。DNA 连接酶
能将双链 DNA 片段末端连接起来,重新形成磷酸二酯键,故 B 项正
确、C 项错误。D 项只涉及了 E·coli DNA 连接酶的作用 T4 DNA 连
接酶还可以连接平末端,故 D 项错误。
答案:B
4.下图是表达新基因用的质粒的示意图,若要将目的基因插入到
质粒上的 A 处,则切割基因时可用的是( )
A.HindⅢ B.EcoRⅠ C.EcoB D.PstⅠ
解析:A 处有 BamHⅠ、EcoB、ClaⅠ限制酶的切点,使用 A~D
中的四种限制酶,只有用 EcoB 切割时,才能让目的基因插入到 A 处。
答案:C
5.下图为 DNA 分子的切割和连接过程。
DNA 分子的切割和连接
(1)EcoR I 是一种______________酶,其识别序列是__________,
切割位点是_____________与________________之间的__________键。
切割结果产生的 DNA 片段末端形式为__________。
(2)不同来源的 DNA 片段结合,在这里需要的酶应是_________,
此 酶 的 作 用 是 在 ________________ 与 ________________ 之 间 形 成
______键而起“缝合”作用的,其中能连接平末端的连接酶是_____。
解析:EcoR I 是一种限制酶,从图中可以看出其识别序列是
GAATTC,切割位点是鸟嘌呤脱氧核苷酸和腺嘌呤脱氧核苷酸之间的
磷酸二酯键。切割后产生的 DNA 末端形式为黏性末端。要将不同来源
的 DNA 片段连接起来,需要 DNA 连接酶,其作用是形成磷酸二酯键
而将两 DNA 片段“缝合”起来。T4 DNA 连接酶既可以“缝合”黏性
末端,也可以“缝合”平末端。
答案:(1)限制性核酸内切(限制) GAATTC 鸟嘌呤脱氧核苷酸
腺嘌呤脱氧核苷酸 磷酸二酯 黏性末端
(2)E·coli DNA 连接酶或 T4 DNA 连接酶 鸟嘌呤脱氧核苷酸 腺
嘌呤脱氧核苷酸 磷酸二酯 T4 DNA 连接酶
A 级 基础巩固
1.能有效地打破物种的界限,定向地改造生物的遗传性状,培育
新的农作物优良品种的生物技术是( )
A.基因工程技术 B.诱变育种技术
C.杂交育种技术 D.组织培养技术
解析:诱变育种是在一定的条件下,对某一品种进行诱变而产生
的突变性状;杂交育种必须在同种生物之间进行;组织培养技术是无
性生殖,难以产生新品种;而基因工程可以打破物种的界限,在不同
种生物之间进行基因重组,从而定向改造生物的遗传性状。
答案:A
2.在基因工程中,常用的“剪刀”“针线”和“载体”分别指( )
A.大肠杆菌病毒、质粒、DNA 连接酶
B.噬菌体、质粒、DNA 连接酶
C.限制酶、RNA 连接酶、质粒
D.限制酶、DNA 连接酶、质粒
解析:基因工程又叫 DNA 重组技术,是指按照人们的意愿,进行
严格的设计,并通过体外 DNA 重组和转基因等技术,赋予生物以新的
遗传特性,从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
由此可见,DNA 重组技术至少需要三种工具:限制性核酸内切酶(限制
酶)—分子“剪刀”,DNA 连接酶—分子“针线”,质粒、动植物病毒
或噬菌体—运载体。
答案:D
3.有关 DNA 重组技术中的工具——“分子缝合针”“分子手术刀”
“分子运输车”分别是( )
①DNA 连接酶 ②DNA 聚合酶 ③限制酶 ④RNA 聚合酶 ⑤
载体
A.②③⑤ B.①③④
C.①③⑤ D.④③⑤
解析:“分子缝合针”是 DNA 连接酶,能连接 DNA 片段;“分子
手术刀”是限制酶,能切割 DNA 分子;“分子运输车”是载体,能运
输目的基因。
答案:C
4.作为基因的运输工具——载体,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: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。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。
答案:A
5.限制酶是一种核酸内切酶,可识别并切割 DNA 分子上特定的
核苷酸序列,下图为四种限制酶 BamHⅠ,EcoR Ⅰ,Hind Ⅲ和 Bgl Ⅱ
的识别序列和切割位点:
切割出来的 DNA 黏性末端可以互补配对的是( )
A.BamH Ⅰ和 EcoR Ⅰ B.BamH Ⅰ和 Hind Ⅲ
C.BamH Ⅰ和 Bgl Ⅱ D.EcoR Ⅰ和 Hind Ⅲ
解析:BamHⅠ切割出来的 DNA 黏性末端是—GATC—,BglⅡ切
割出来的 DNA 黏性末端也是—GATC—,它们可以互补配对。
答案:C
B 级 能力训练
6.如图所示为一种限制酶切割 DNA 分子的示意图,请据图回答:
(1)这种限制酶的切点是________,形成两个________末端,这两
个末端的特点是_________________________________________。
(2)图中 DNA 分子被该种限制酶切割后形成的两个末端是
______________________________________________________。
(3)如果 G 发生突变,________(填“可能”或“不可能”)导致限
制酶不能识别切割位点。
解析:由题意知该限制酶识别的核苷酸序列是 GAATTC。专一切
口是 G 和 A 之间,切出的两个黏性末端碱基能够互补配对。
答案:(1)G 和 A 之间 黏性 碱基能够互补配对
(2)
—G
—CTTAA 和 AATTC—
G—
(3)可能
7.限制酶 MunⅠ和限制酶 EcoR Ⅰ的识别序列及切割位点分别
是—C↓TTAAG—和—G↓AATTC—。如下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( )
解析:目的基因两侧有 MunⅠ和 EcoR Ⅰ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;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。
答案:A
8.下图表示某种质粒和人的胰岛素基因,其中 a 表示标记基因,
b 表示胰岛素基因,E1 表示某限制酶的酶切位点,现用该种限制酶分
别切割质粒和胰岛素基因,后用 DNA 连接酶连接切割后的质粒和胰岛
素基因,下列选项中不可能出现的是( )
解析:根据目的基因和质粒上的限制性核酸内切酶的切割位点及
相互连接情况判断不可能出现选项 C 的连接。
答案:C
9.已知某种限制性核酸内切酶在一线性 DNA 分子上有 3 个酶切
位点,如下图中箭头所指,如果该线性 DNA 分子在 3 个酶切位点上都
被该酶切断,则会产生 a、b、c、d 四种不同长度的 DNA 片段。现有
多个上述线性 DNA 分子,若在每个 DNA 分子上至少有 1 个酶切位点
被该酶切断,则从理论上讲,经该酶酶切后,这些线性 DNA 分子最多
能产生长度不同的 DNA 片段种类数是( )
A.3 B.4
C.9 D.12
解析:由题意知,最多可产生 a、b、c、d、ab、bc、cd、abc、
bcd 9 种 DNA 片段。
答案:C
10.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—G↓GATCC—,
限制酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—。根据下图判断下列操作正
确的是( )
A.目的基因和质粒均用限制酶Ⅱ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Ⅱ切割
解析:解此题要明确目的基因要切下,质粒只要切开。限制酶Ⅱ
的识别序列和切点是—↓GATC—,单独使用时可以把目的基因和质粒
都切断;限制酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—,只能把它们
切开,单独使用时不能切下,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 GeneⅡ,所以只能
用 Gene Ⅰ作为标记基因。
答案:D
11.根据基因工程的有关知识,回答下列问题:
(1)限制酶切割 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 个核苷酸组成)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
________________。
(3)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,两种酶共同的特点是
______________________________________________________。
(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:(1)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 个核苷酸组成的—GAATTC—,互补链是
—CTTAAG—,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。(4)基因工程使用的 DNA 连接酶,
按来源可分为 E·coli DNA 连接酶和 T4 DNA 连接酶,其中只能连接
黏性末端的是 E·coli DNA 连接酶。(5)基因工程的载体有质粒、λ噬菌
体的衍生物和动植物病毒。
答案:(1)黏性末端 平末端
(2)—GAATTC—或—CTTAAG— G 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
(4)T4 E·coli
(5)λ噬菌体的衍生物 动植物病毒
12.如图为某基因工程中利用的质粒简图,小箭头所指分别为限
制酶 EcoR I、BamH I 的酶切位点,ampR 为青霉素(抗生素)抗性基因,
tetR 为四环素(抗生素)抗性基因,P 为启动子,T 为终止子,ori 为复制
原点。已知目的基因的两端分别有包括 EcoR I、BamH I 在内的多种
酶的酶切位点。
据图回答下列问题:
(1)在基因工程中常用的工具有三种:一是用于切割 DNA 分子的
________;二是将目的基因与载体拼接的________;三是作为载体的
质粒。
(2)将含有目的基因的DNA与经特定的酶切后的载体(质粒)进行拼
接 形 成 重 组 DNA , 理 论 上 讲 , 重 组 DNA 可 能 有
“________________”“________________”“____________________” 三
种,其中有效的(所需要的)重组 DNA 是________________。因此需要
对这些拼接产物进行分离提纯。
(3)利用图示的质粒拼接形成的三种拼接产物(重组 DNA)与无任何
抗药性的原核宿主细胞接种到含四环素的培养基中,能生长的原核宿
主细胞所含有的拼接产物(重组 DNA)是_____________________。
解析:(1)在基因工程中常用的工具酶有两种:一是用于切割 DNA
分子的限制酶,二是将目的基因与载体连接的 DNA 连接酶。(2)用同
一种限制酶将含有目的基因的 DNA 和质粒分别切开,产生的黏性末端
相同,进行拼接形成的重组 DNA,理论上讲,可能有目的基因—目的
基因、目的基因—载体和载体—载体三种。其中人们所需要的重组
DNA 是目的基因—载体。(3)由图可以看出两种限制酶的酶切位点都在
四环素抗性基因中,两种限制酶都能破坏四环素抗性基因,因此用该
质粒拼接形成的三种拼接产物(重组 DNA)与无任何抗药性的原核宿主
细胞接种到含四环素的培养基中,能生长的原核宿主细胞所含有的拼
接产物应是载体—载体(仍有抗性基因)。
答案:(1)限制酶(限制性核酸内切酶) DNA 连接酶
(2)目的基因—目的基因 目的基因—载体 载体—载体 目的基
因—载体 (3)载体—载体
13.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。
(1)a 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)。
(2)若质粒 DNA 分子的切割末端为
—A
—TGCGC
,则与之连接的目的
基因切割末端应为____________;可使用____________把质粒和目的
基因连接在一起。
(3)氨苄青霉素抗性基因在质粒 DNA 上称为________________,
其作用是______________________________________________
______________________________________________________。
答案:(1)DNA 能够自我复制 具有遗传效应
(2) DNA 连接酶
(3)标记基因 供重组 DNA 的鉴定和选择