1、一 DNA重组技术的基本工具(30分钟 100分)一、选择题(共4小题,每小题5分,共20分)1.若某种限制性核酸内切酶的识别序列是CCTAGG,它在C和C之间切断线性DNA。如图表示用该酶处理某基因后产生的片段。下列有关叙述正确的是()A.该正常基因中有3个CCTAGG序列B.产生的DNA片段可用DNA聚合酶连接起来C.用该酶处理得到图示基因片段要水解3个磷酸二酯键D.若该基因某处有一个CCTACG突变为CCTAGG,用该酶处理后将产生4个片段【解析】选A。该正常基因中有3个CCTAGG序列,A项正确;产生的DNA片段可用DNA连接酶连接起来,B项错误;用该酶处理得到图示基因片段要水解6个磷
2、酸二酯键,C项错误;若该基因某处有一个CCTACG突变为CCTAGG,用该酶处理后会产生5个片段,D项错误。2.(2021绵阳高二检测)如图为 DNA 分子的片段,其中、分别表示某种酶的作用部位,则相应的酶依次是()A.解旋酶、限制酶、DNA 连接酶B.解旋酶、限制酶、DNA 聚合酶C.DNA 酶、限制酶、DNA 连接酶D.DNA 酶、DNA 酶、DNA 聚合酶【解析】选A。处为氢键,是解旋酶的作用部位;处为磷酸二酯键,是限制酶的作用部位;处为两个DNA片段的缺口,是DNA连接酶的作用部位。综上所述,A正确。3.(2021南阳高二检测)在一定条件下,某些RNA可通过碱基互补配对与底物RNA结合
3、而催化底物RNA在特定位点断裂,俗称“基因剪刀”。科学家们利用被誉为“基因剪刀”的CRISPR基因编辑技术,成功地对动植物细胞的目标基因进行添加、删除、激活或抑制。下列分析正确的是()A.合成“基因剪刀”的原料是氨基酸B.目标基因主要指编码蛋白质的结构基因C.“基因剪刀”可完全剪切目标基因而不需要识别D.“基因剪刀”和基因工程中的“分子手术刀”是相同的物质【解析】选B。题中的“基因剪刀”的本质是RNA,合成的原料是核糖核苷酸,A错误;目标基因就是目的基因,主要是指编码蛋白质的结构基因,B正确;“基因剪刀”具有特异性,能识别特定的核酸序列,在特定的位点进行切割,C错误;基因工程中的“分子手术刀”
4、是指切割DNA的工具限制性核酸内切酶,它的本质是蛋白质,而“基因剪刀”的本质是RNA,D错误。4.下列有关质粒的叙述,正确的是()A.质粒是细菌细胞质中能自主复制的小型环状DNA分子B.质粒是广泛存在于细菌细胞中的一种颗粒状细胞器C.质粒携带了外源基因进入受体细胞后,只能停留在该细胞内独立复制D.在进行基因工程操作中,被用作载体的质粒都是天然质粒【解析】选A。质粒的化学本质是DNA,是细菌细胞质中能自主复制的小型环状DNA分子,A正确;质粒是存在于细菌细胞中的一种环状DNA分子,不是细胞器,B错误;质粒携带了外源基因进入受体细胞后,能与染色体结合,并能遗传给后代,C错误;天然的质粒需要经过改造
5、后才可作为基因工程的载体,D错误。二、非选择题(共4小题,共80分)5.(20分)通过DNA重组技术使原有基因得以改造的动物称为转基因动物。科学家运用这一技术使羊奶中含有人体蛋白质。如图表示这一技术的基本过程,在该工程中所用的基因“剪刀”能识别的序列和切点是,请回答:(1)从羊染色体中“剪下”羊蛋白质基因的酶是_。人的蛋白质基因“插入”后连接在羊体细胞染色体中时需要的酶是_。(2)请写出质粒被切割形成黏性末端的过程图。(3)人的蛋白质基因之所以能“插入”羊的染色体内,原因是_,“插入”时用的工具是_,其种类有_等。【解析】(1)“剪刀”为限制性核酸内切酶,人的蛋白质基因需使用DNA连接酶将其与
6、羊体细胞染色体连接起来。(2)该工程中所用的基因“剪刀”能识别的序列和切点是,因此质粒被切割形成黏性末端的过程图如下:(3)由于不同生物的DNA具有相同的组成和结构,所以不同生物的基因能够连接在一起形成重组DNA分子,“插入”时需要载体;常用的载体主要有质粒、动植物病毒、噬菌体的衍生物。答案:(1)限制性核酸内切酶 DNA连接酶(3)基因的组成和结构是相同的 载体 质粒、动植物病毒、噬菌体的衍生物【补偿训练】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:该酶识别的序列
7、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,说明两种酶切割结果是_。【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,也可以用限制酶Y切割,说明限制酶Y与限制酶X切割产生的黏性末端相同。答案:(1)黏性末端 平末端(2)GAATTC或CTTAAGG和A之间的磷酸二酯键(3)形成的黏性末端相同6.(20分)(
8、2021广州高二检测)如表是几种限制酶识别序列及切割位点,图甲为某质粒的示意图,图乙是一段含有目的基因的DNA片段。请回答下列问题:(1)基因工程中分子手术刀和分子缝合针分别是指_。分子手术刀可以切割DNA分子形成_末端和_末端。(2)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,含有重组质粒的大肠杆菌不能在含_的培养基上生存。限制酶BamHBclSau3A Hind 识别序列及切割位点G GATCCCCTAG GT GATCAACTAG T GATCCTAG A AGCTTTTCGA A(3)若要检测目的基因是否成功导入大肠杆菌,采用的检测方法是_。(4)若用BamH酶切的DNA
9、末端与Bcl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。【解析】(1)基因工程中“分子手术刀”和“分子缝合针”分别是指限制性核酸内切酶、DNA连接酶。限制性核酸内切酶切割DNA分子可以形成两种类型的切口:黏性末端和平末端。(2)选择的限制酶应在目的基因两端存在识别位点,但使用BamH可能破坏质粒中的两种抗性基因,Bcl和Hind都只会破坏氨苄青霉素抗性基因,四环素抗性基因完好,因此只能选Bcl和Hind两种限制酶切割。含有重组质粒的大肠杆菌不能在含氨苄青霉素的培养基上生存。(3)若要检测目的基因是否成功导入大肠杆菌,采
10、用的检测方法是DNA分子杂交技术。(4)根据BamH酶和Bcl的酶切位点,若BamH酶切的DNA末端与Bcl酶切的DNA末端连接,则连接部位的6个碱基对序列为 TGATCCACTAGG或GGATCACCTAGT,对于该部位,由于与两种酶的酶切位点均不同,故这两种酶都不能切开。答案:(1)限制性核酸内切酶、DNA连接酶 黏性 平(2)Bcl和Hind 氨苄青霉素(3)DNA分子杂交技术(4)TGATCCACTAGG或GGATCACCTAGT 都不能【方法规律】限制酶切割DNA分子产生末端种类的判断方法(1)两种形式:黏性末端和平末端。(2)限制酶所识别的序列一般都可以找到一条中轴线(如图所示),
11、中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向重复排列。(3)在识别序列的中轴线两侧切开时,产生的是黏性末端(如图1)。(4)在识别序列的中轴线处切开时,产生的是平末端(如图2)。7.(20分)如图四种质粒含有E1和E2两种限制酶的识别位点,Apr表示抗青霉素的抗性基因,Tcr表示抗四环素的抗性基因。(1)基因工程中使用的限制酶,其特点是_。(2)将两端用E1酶切开的Tcr基因与用E1酶切开的质粒X-1混合连接,连接后获得的质粒类型有_(多选)。X-1 X-2 X-3 X-4(3)若将如图所示X-1、X-2、X-3、X-4四种质粒导入大肠杆菌,然后分别涂布在含有青霉素或四环素的两种培养基上。在这两种培养
12、基上均不能生长的大肠杆菌细胞类型有_。(4)若将外源的Tcr基因两端用E2酶切开,再与用E2酶切开的X-1混合连接,并导入大肠杆菌细胞,结果显示,含X-4的细胞数与含X-1的细胞数之比为13,增大DNA连接酶用量能否提高上述比值?_,原因是_。【解析】(1)基因工程中使用的限制酶,其特点是特异性地识别和切割DNA。(2)用限制酶E1切开质粒X-1后,质粒X-1暴露出两个黏性末端,Apr被切下暴露出两个黏性末端。两端用E1酶切开的Tcr基因含有与上述切割后的质粒X-1,Apr相同的黏性末端,混合后可形成X-1、X-2和X-3。(3)含质粒X-1的细胞可在含青霉素培养基上生长;含质粒X-2的细胞可
13、在含四环素培养基上生长;含质粒X-3的细胞不含抗性基因,不能在两种培养基上生长;不含有质粒的细胞也不能在两种培养基上生长。(4)DNA连接酶对DNA片段没有选择性,它可以将质粒和外源基因连接,也可以将质粒切开端再连接起来,所以增大DNA连接酶用量不能提高比值。答案:(1)特异性地识别和切割DNA(2)(3)无质粒和含X-3的细胞(4)不能 DNA连接酶对DNA片段没有选择性8.(20分)酵母菌的维生素、蛋白质含量高,可用于生产食品和药品等。科学家将大麦细胞中的LTP1基因植入啤酒酵母菌中,获得的啤酒酵母菌可产生LTP1蛋白,并酿出泡沫丰富的啤酒。基本的操作过程如下:(1)该技术定向改变了酵母菌
14、的性状,这在可遗传的变异的来源中属于_。该技术叫_技术。(2)本操作中为了将LTP1基因导入酵母菌细胞内,所用的载体是_。要使载体与LTP1基因连接,首先应使用_进行切割。切割完成后,利用_将载体与目的基因LTP1基因连接。(3)在培育过程中,所用的基因“剪刀”是_,基因的“针线”是_,基因的“运载工具”是_。(4)烟草DNA分子被“嫁接”上或“切割”掉某个基因,但并不影响该基因的表达,从基因功能角度考虑,说明_。【解析】(1)由于基因工程技术克服远缘杂交不亲和的障碍,使原本不能在一起的基因组合到一起,使生物具有特定性状,故其原理应为基因重组。(2)载体是取自大肠杆菌的质粒。要使载体与LTP1基因连接,首先应使用同一种限制酶进行切割。切割完成后,利用DNA连接酶将载体与LTP1基因连接。(3)基因工程中的基因“剪刀”是限制性核酸内切酶,基因的“针线”是DNA连接酶,基因的“运载工具”是载体。(4)烟草DNA分子被“嫁接”上或“切割”掉某个基因,但并不影响该基因的表达,从基因功能角度考虑,说明基因是遗传物质的基本单位。答案:(1)基因重组 基因工程(2)质粒 同一种限制酶 DNA连接酶(3)限制性核酸内切酶 DNA连接酶 载体(4)基因是遗传物质的基本单位
