1、- 1 -DNA 重组技术的基本工具一、选择题1下图为 DNA 分子的某一片段，其中分别表示某种酶的作用部位，则相应的酶依次是( )ADNA 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()的断裂，限制酶可使两个核苷酸之间的磷酸二酯键()断开，而 DNA 连接酶则催化磷酸二酯键()的形成。2下列关于 DNA 重组技术基本工具的说法，正确的是( )ADNA 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
2、产生黏性末端D质粒是基因工程中唯一的载体解析：选 B DNA 连接酶分为两类： Ecoli DNA 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 噬菌体的衍生物和动植物病毒等。3玉米的 PEPC 酶固定 CO2的能力较水稻的强 60 倍。我国科学家正致力于将玉米
3、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 个核苷酸组成- 2 -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
4、数限制酶的识别序列由 6 个核苷酸组成，也有少数限制酶的识别序列由 4、5 或 8 个核苷酸组成；DNA 连接酶包括 Ecoli DNA 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；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 AGUC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
5、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( )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 Ecoli DNA 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
6、 图 2 箭头所示的部位表示两个脱氧核苷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； Ecoli 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 3 000 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 切割，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
7、说法正确的是( )- 3 -a 酶切割产物(bp) b 酶再次切割产物(bp)1 600；1 100；300 800；300A在该 DNA 分子中，a 酶与 b 酶的识别序列分别有 3 个和 2 个Ba 酶与 b 酶切出的黏性末端不能相互连接Ca 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，Error!序列会明显增多解析：选 D a 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 800 bp、300 bp 的片段，说明在 a 酶的产物中，1 600 bp
8、中有一个切割位点，被切成两个 800 bp 片段，1 100 bp 中有一个切割位点，被切成 800 bp 片段和 300 bp 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。a 酶切割后形成的黏性末端为：Error! Error!b 酶切割后形成的黏性末端为：Error! Error!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，和、和的连接产物会增多。8下面是四种不同质粒的示意图，其中 ori 为复制必需的序列， amp 为氨苄青霉素抗性基因， tet 为四环素抗性基因，箭
9、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苄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 C A 项破坏了复制必需的序列。B 项氨苄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苄青霉素培养基上都能生长。C 项氨苄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苄青霉素培养基上生长。D 项氨苄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( )限制酶名称 识别序列和切割位点 限制酶名称识别序列和切割位点- 4 -BamH
10、 ATCCGG Kpn GGTACC EcoR ATTCCA Sau3A ATCG Hind GT ACYR Sma CC GGCG 注：YC 或 T，RA 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苷酸序列解析：选 A 由表中信息可知， Hind能识别 4 种不同的核苷酸序列； Sau3A酶的切割位点在识别序列的外部； BamH酶与 Sau3A酶切割后能形成相同的黏性末端； Sma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( )A甲、乙、丙黏性末端是由各自不同的限制性核
11、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CDNA 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 b 分别表示磷酸二酯键和氢键；甲和乙形成的重组 DNA 分子相应
12、位置的 DNA 碱基序列为 ，而甲图表示在 G 和 A 之间切割，所以该重组序列GAATTGCTTAAC不能被切割甲的限制性核酸内切酶识别。二、非选择题11下列是基因工程的有关问题，请回答：(1)限制性核酸内切酶可以识别双链 DNA 分子中的特定核苷酸序列，并可以使每条链中特定部位的两个核苷酸之间的_(填化学键名称)断裂，形成的末端总体可分为两种类型，分别是_。(2)目的基因和载体重组时需要的工具酶是_，与限制性核酸内切酶相比，它对所重组的 DNA 两端碱基序列_(填“有”或“无”)专一性要求。- 5 -(3)如图表示的是构建表达载体时的某种质粒与目的基因。已知限制酶的识别序列和切点是GGAT
13、CC，限制酶的识别序列和切点是GATC。分析可知，最好选择限制酶_切割质粒，限制酶_切割目的基因所在的DNA，这样做的好处分别是_、_。解析：(1)限制性核酸内切酶作用的化学键是磷酸二酯键。限制性核酸内切酶切割 DNA分子后形成平末端或黏性末端。(2)目的基因与载体连接需要用 DNA 连接酶。(3)限制酶的识别序列和切点是GGATCC，限制酶的识别序列和切点是GATC，用限制酶切割质粒只会破坏一个标记基因。答案：(1)磷酸二酯键 黏性末端和平末端 (2)DNA 连接酶 无 (3) 酶切割质粒不会把两个标记基因都破坏 目的基因两端均有酶的识别序列12目前基因工程所用的质粒载体主要是以天然细菌质粒
14、的各种元件为基础重新组建的人工质粒，pBR322 质粒是较早构建的质粒载体，其主要结构如下图所示。(1)构建人工质粒时要有抗性基因，以便于_。(2)pBR322 分子中有单个 EcoR限制酶作用位点， EcoR只能识别序列GAATTC，并只能在 G 和 A 之间切割。若在某目的基因的两侧各有 1 个 EcoR的切点，请画出目的基因两侧被限制酶 EcoR切割后所形成的黏性末端：_。(3)pBR322 分子中另有单个的 BamH限制酶作用位点，现将经 BamH处理后的质粒与用另一种限制酶 Bgl处理得到的目的基因，通过 DNA 连接酶作用恢复_键，成功获得了重组质粒，说明_。(4)为了检测上述重组
15、质粒是否导入原本无 Ampr和 Tetr的大肠杆菌，将大肠杆菌在含氨苄青霉素的培养基上培养，得到如图二的菌落。再将灭菌绒布按到培养基上，使绒布面沾上菌落，然后将绒布按到含四环素的培养基上培养，得到如图三的结果(空圈表示与图二对照无菌落的位置)。与图三空圈相对应的图二中的菌落表现型是_，图三结果显示，多数大肠杆菌导入的是_。- 6 -解析：(1)质粒作为基因表达载体的条件之一是要有抗性基因，以便于筛选(鉴别)目的基因是否导入受体细胞。(2)同一种限制酶切割 DNA 分子产生的黏性末端相同，根据题意可知：该目的基因两侧被限制酶 EcoR切割后所形成的黏性末端为：目的基因G AATTC G AATT
16、CCTTAA G CTTAA G(3)DNA 连接酶催化两个 DNA 片段形成磷酸二酯键；而通过 DNA 连接酶作用能将两个 DNA分子片段连接，表明经两种限制酶( BamH和 Bgl)切割得到的 DNA 片段，其黏性末端相同。(4)由题意知：由于与图三空圈相对应的大肠杆菌能在含氨苄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，故可推知与图三空圈相对应的图二中的菌落能抗氨苄青霉素，但不能抗四环素。由图二、图三结果显示，多数大肠杆菌都能抗氨苄青霉素，而经限制酶BamH作用后，标记基因 Tetr被破坏，故导入目的基因的大肠杆菌不能抗四环素，即多数大肠杆菌导入的是 pBR322 质粒。答案：
17、(1)筛选(鉴别)目的基因是否导入受体细胞(2)如下所示：目的基因G AATTC G AATTCCTTAA G CTTAA G(3)磷酸二酯 两种限制酶( BamH和 Bgl)切割得到的黏性末端相同(4)能抗氨苄青霉素，但不能抗四环素 pBR322 质粒13(全国卷)图(a)中的三个 DNA 片段上依次表示出了 EcoR 、 BamH 和 Sau3A三种限制性内切酶的识别序列与切割位点，图(b)为某种表达载体的示意图(载体上的EcoR、 Sau3A的切点是唯一的)。图(b)根据基因工程的有关知识，回答下列问题：(1)经 BamH酶切后得到的目的基因可以与上述表达载体被_酶切后的产物连接，- 7
18、 -理由是_。(2)若某人利用图(b)所示的表达载体获得了甲、乙、丙三种含有目的基因的重组子，如图(c)所示。这三种重组子中，不能在宿主细胞中表达目的基因产物的有_，不能表达的原因是_。图(c)(3)DNA 连接酶是将两个 DNA 片段连接起来的酶，常见的有_和_，其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是_。解析：(1)由题图可知， BamH和 Sau3A两种限制性内切酶的共同识别序列是，二者切割可以形成相同的黏性末端，因此经 BamH酶切得到的目的基因可以GATCCTAG与图(b)所示表达载体被 Sau3A酶切后的产物连接。(2)在基因表达载体中，启动子应位于目的基因的首端，终止子应位于目的基
19、因的尾端，这样目的基因才能顺利地转录，再完成翻译过程，即顺利表达。图(c)中甲所示的目的基因插入在启动子的上游，丙所示目的基因插入在终止子的下游，二者的目的基因均不能被转录，因此目的基因不能表达。(3)常见的 DNA连接酶有 Ecoli DNA 连接酶和 T4DNA 连接酶，其中 T4DNA 连接酶既能连接黏性末端又能连接平末端。答案：(1) Sau3A 两种酶切割后产生的片段具有相同的黏性末端 (2)甲和丙 甲中目的基因插入在启动子的上游，丙中目的基因插入在终止子的下游，二者的目的基因均不能被转录(其他答案合理即可)(3) Ecoli DNA 连接酶 T 4DNA 连接酶 T 4DNA 连接酶- 8 -
