• 157.00 KB
  • 2021-10-11 发布

【全国百强校】四川省绵阳中学2020届高三生物复习素材:“限制酶”考点分析

  • 10页
  • 当前文档由用户上传发布,收益归属用户
  1. 1、本文档由用户上传,淘文库整理发布,可阅读全部内容。
  2. 2、本文档内容版权归属内容提供方,所产生的收益全部归内容提供方所有。如果您对本文有版权争议,请立即联系网站客服。
  3. 3、本文档由用户上传,本站不保证质量和数量令人满意,可能有诸多瑕疵,付费之前,请仔细阅读内容确认后进行付费下载。
  4. 网站客服QQ:403074932
“限制酶”考点分析 “限制酶”是高考试题中命题频率较高的知识点,也是高考备考的核心知识 点。下面结合典型试题,对相关知识进行归纳和整合,希望能对广大考生的复习 备考有所裨益。 一、酶切结果的推导 限制酶作为酶类,决定其催化作用具有高效性、专一性和作用条件温和等特 点。其中专一性的具体表现为:某种限制酶只能催化 DNA 上特定序列特定位点 的磷酸二脂键水解,结果是使 DNA 分子被分割成不同的 DNA 片段。限制酶所 识别的双链 DNA 上的序列具有“回文对称”性质,即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,中心轴线两侧的双链 DNA 上的碱基是反 向对称重复排列的。当限制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,即错位平切,产生的是黏性末端;当限制酶在它识别序列的中心轴线 处切开时,即平切,产生平末端。错位切的限制酶在基因工程中最常使用,因为 与平末端相比较,黏性末端更有利于 DNA 片段的连接。 例 1 下面是 5 种限制性内切酶对 DNA 分子的识别序列和剪切位点图(↓表 示剪切点、切出的断面为黏性末端):限制酶 1:——↓GATC——;限制酶 2: ——CATG↓——;限制酶 3:——G↓GATCC——;限制酶 4: ——CCGC↓GG——;限制酶 5:——↓CCAGG——。请指出下列哪组表达正 确( ) A.限制酶 2 和 4 识别的序列都包含 4 个碱基对 B.限制酶 3 和 5 识别的序列都包含 5 个碱基对 C.限制酶 1 和 3 剪出的黏性末端相同 D.限制酶 1 和 2 剪出的黏性末端相同 解析:限制酶 2、3、4、5 识别的序列分别包括 4 个、6 个、6 个、5 个碱 基对,故 A、B 错。限制酶 1 和 2 切割产生的黏性末端不同。限制酶 1 剪出的黏 性末端是:—C T A G,限制酶 2 剪出的黏性末端是:—C A T G,限制酶 3 切 割产生的黏性末端是:—C T A G,故 D 错。 答案 C 二、酶切方法的选择 构建重组质粒,需要用限制酶分别切割含目的基因的 DNA 片段和质粒,切 割方法主要有单酶切和双酶切。单酶切是指用同一种限制酶对含目的基因的 DNA 和质粒进行切割,目的基因序列的两边必须各有一个能被该限制酶识别的 序列及切点,而质粒至少有一个识别序列及切点,这样被切割的质粒与切下的目 的基因两边形成相同的黏性末端,以实现连接而形成重组质粒,有时也可以用两 种不同的限制酶(同尾酶)切割产生相同的黏性末端。双酶切是指用两种限制酶 进行切割,含目的基因的 DNA 和质粒上都必须有能被这两种限制酶识别的序列 及切点,结果两者都会产生具有两种不同的黏性末端的 DNA 片段,两个末端分 别用 A 与 B 表示,然后混合起来,那么载体分子的 A 端与目的基因的 A 端连接, 载体分子的 B 端与目的基因的 B 端连接,形成重组 DNA 分子,这样就可以避免 DNA 连接酶催化时被切割后的质粒自连成环的现象,并能保证质粒与目的基因 的定向连接。 例 2 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-。根据图示,判断下列操作正确的是( ) A.质粒用 限制酶Ⅰ切割,目的基因用限制酶Ⅱ切割 B.质粒用限制酶Ⅱ切割,目的基因用限制酶Ⅰ切割 C.目的基因和质粒均用限制酶Ⅰ切割 D.目的基因和质粒均用限制酶Ⅱ切割 解析:在切割质粒时应遵循一个原则:不能同时将两个标记基因切开,至少 保留一个,所以只能用酶Ⅰ切割,而从目的基因两侧碱基序列可知,只能用酶Ⅱ 才得到含目的基因的 DNA 片段。 答案:A 例 3 如图是利用基因工程技术培育转基因植物,生产可食用疫苗的部分过程 示意图,其中 PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅠ、ApaⅠ为四种限制性核酸内切酶,SmaⅠ 的识别序列和切点是——C↓CCGGG—。下列说法错误的是( ) A.图中质粒分子经 SmaⅠ 切割前后,分别含有 0、2 个游离的磷酸基团 B.要用 PstⅠ和 EcoRⅠ这两种限制酶分别去切割含抗原基因的 DNA、质 粒 C.对图中质粒进行改造,插入的 SmaⅠ酶切位点越多,质粒的热稳定性越 低 D.抗卡那霉素基因的存在有利于将含有抗原基因的细胞筛选出来 解析:因为该质粒为环状,所以在没有经过 SmaⅠ切割前,其不含游离的磷 酸基团,当被 SmaⅠ酶切割后该质粒变成以一条 DNA 分子,含有两条单链,而 在每条单链的 5′端会都含有一个游离的磷酸基团。构建过程中需要将目的基因完 整切割下来,此时要用到限制酶 PstⅠ、EcoRⅠ,质粒的切割也要用这两种限制 酶,与只使用一种限制酶相比较,其优点在于能防止质粒和含目的基因的外源 DNA 片段自身环化,同时确保构建的重组质粒只有一种。因为对该该质粒进行 改造是只插入 SmaⅠ酶切位点,相对于质粒的热稳定性而言,含有的 C-G 碱基 对越多,则所含的氢键越多,其热稳定性越高。抗卡那霉素基因是标记基因,目 的是便于鉴定和筛选含有目的基因的细胞。 答案:C 三、酶切图谱的构建 酶切图谱是指选取某一特定长度的 DNA 分子,用多种限制酶单独或联合切 割,再通过电泳技术将酶切片段进行分离,计算相对大小,以确定每一种限制酶 在 DNA 分子中的切点位置和相对距离,并据此绘制而成的物理图谱(一般以直 线或环状图式表示)。 例 4 用限制酶 EcoRⅤ、MboⅠ单独或联合切割同一种质粒,得到的 DNA 片段长度如下图(1kb 即 1000 个碱基对),请在下图中画出质粒上 EcoRⅤ、MboⅠ 的切割位点。 解析:分析题中 图解可知,用 EcoRⅤ切割质粒只得到长度为 14 kb 的一个片段,说明该酶在质 粒上只有 1 个切点;同理可以推测 MboⅠ在质粒上有 2 个切点;由图中可以看 出同时用两种限制酶切割时得到了 3 个片段,由此可以推测限制酶 EcoRⅤ的切 点在图中 11.5 kb 的 DNA 片段中。具体切割位点见答案。 答案:见右图: 变式训练 1. 下列四条 DNA 分子,彼此间具有粘性末端的一组是( ) A.①② B.②③ C.③④ D.②④ 答案:D 2. 在 DNA 测序工作中,需要将某些限制酶的限制位点在 DNA 上定位,使其成为 DNA 分子中的物理参照点,这项工作称为“限制酶图谱的构建”。现用限制酶 Hind Ⅲ、BamHI 以及二者的混合物分别降解一个 4kb(1kb 即 1 千个碱基对)大小的 线性 DNA 分子,然后通过某种方法将获得的不同长度的 DNA 片段分开,结果如 下图所示: 据此分析,这两种限制酶在该 DNA 分子上的限制位点数目是以下哪一组( ) A.HindⅢl 个,BamHI2 个 B.HindⅢ2 个,BamHI3 个 C.HindⅢ2 个,BamHI1 个 D.HindⅢ和 BamHI 各有 2 个 答案:A 3. 图 1 表示含有目的基因 D 的 DNA 片段长度(bp 即碱基对)和部分碱基序列,图 2 表示一种质粒的结构和部分碱基序列。现有 Msp I、BamH I、Mbo I、Sma I4 种限制性核酸内切酶,它们识别的碱基序列和酶切位点分别为 C↓CGG、G↓GATCC、 ↓GATC、CCC↓GGG。请回答下列问题 (1)图 1 的一条脱氧核苷酸链中相邻两个碱基之间依次由 连接。 (2)若用限制酶 SmaI 完全切割图 1 中 DNA 片段,产生的末端是 末端, 其产物长度为 。 (3)若图 1 中虚线方框内的碱基对被 T-A 碱基对替换,那么基因 D 就突 变为基因 d。从杂合子中分离出图 1 及其对应的 DNA 片段,用限制酶 Sma I 完 全切割,产物中共有 种不同长度的 DNA 片段。 (4)若将图 2 中质粒和目的基因 D 通过同种限制酶处理后进行连接,形成 重组质粒,那么应选用的限制酶是 。在导入重组质粒后,为了筛选出含重组质 粒的大肠杆菌,一般需要用添加 的培养基进行培养。经检测,部分含有重组质 粒的大肠杆菌菌株中目的基因 D 不能正确表达,其最可能的原因是 。 答案:(1)脱氧核糖、磷酸、脱氧核糖(2)平 537bp、790bp、661bp (3)4 (4)BamH I 抗生素 B 同种限制酶切割形成的末端相同,部分目的基因 D 与质粒反向链接