届一轮复习人教版 第33讲基因工程 学案Word文档格式.docx

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（4）原理：

基因重组。

（5）受体：

表达目的基因。

（6）本质：

性状在受体体内的表达。

（7）优点：

克服远缘杂交不亲和的障碍，定向改造生物的遗传性状。

2．DNA重组技术的基本工具

（1）限制性核酸内切酶（简称：

限制酶）

①来源：

主要是从原核生物中分离纯化出来的。

②作用：

识别特定的核苷酸序列并切开特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。

③结果：

产生黏性末端或平末端。

（2）DNA连接酶

①作用：

将限制酶切割下来的DNA片段拼接成DNA分子。

②类型

常用类型

E·

coliDNA连接酶

T4DNA连接酶

来源

大肠杆菌

T4噬菌体

功能

只缝合黏性末端

缝合黏性末端和平末端

结果

恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键

③DNA连接酶和限制酶的关系

归纳提升　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连接酶

将两个DNA片段连接为一个DNA分子

DNA聚合酶

将单个脱氧核苷酸依次连接到单链末端

DNA（水解）酶

将DNA片段水解为单个脱氧核苷酸

解旋酶

碱基对之间的氢键

将双链DNA分子局部解旋为单链，形成两条长链

（3）载体

①种类：

质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。

②质粒的特点

深化拓展　载体上标记基因的作用

载体上的标记基因一般是一些抗生素的抗性基因。

目的基因要转入的受体细胞没有抵抗相关抗生素的能力。

当含有抗生素抗性基因的载体进入受体细胞后，抗性基因在受体细胞内表达，使受体细胞能够抵抗相应抗生素，所以在受体细胞的培养体系中加入该种抗生素就可以只保留转入载体的受体细胞，原理如下图所示：

1．有关工具酶的判断

（1）限制酶只能用于切割目的基因（　×

　）

（2）切割质粒的限制性核酸内切酶均能特异性地识别6个核苷酸序列（　×

（3）DNA连接酶能将两碱基间通过氢键连接起来（　×

（4）E·

coliDNA连接酶既可连接平末端，又可连接黏性末端（　×

（5）限制酶也可以识别和切割RNA（　×

（6）限制性核酸内切酶、DNA连接酶和质粒是基因工程中常用的三种工具酶（　×

2．有关载体的判断

（1）载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选标记基因（　×

（2）每个质粒DNA分子上至少含一个限制酶识别位点（　√　）

（3）质粒是小型环状DNA分子，是基因工程常用的载体（　√　）

（4）载体的作用是将携带的目的基因导入受体细胞中，使之稳定存在并表达（　√　）

（5）外源DNA必须位于重组质粒的启动子和终止子之间才能进行复制（　×

下图中的图1和图2分别表示的是EcoRⅠ限制酶和SmaⅠ限制酶的作用示意图，据图分析：

（1）请说出EcoRⅠ限制酶和SmaⅠ限制酶识别的碱基序列及切割的位点。

提示　EcoRⅠ限制酶识别的碱基序列是GAATTC，切割位点在G和A之间；

SmaⅠ限制酶识别的碱基序列是CCCGGG，切割位点在G和C之间。

（2）以上实例说明限制酶有何特性？

提示　说明限制酶具有专一性。

命题点一　工具酶的应用分析

1．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．HindⅢB．EcoRⅠ

C．EcoBD．PstⅠ

答案　C

解析　A处有3处（BamHⅠ、EcoB、ClaⅠ）限制酶的切点，只有使用EcoB限制酶切割时，才能让目的基因插入到A处且使原有基因失活。

2．用限制酶EcoRⅤ单独切割某普通质粒，可产生14kb（1kb即1000个碱基对）的长链，而同时用限制酶EcoRⅤ、MboⅠ联合切割该质粒，可得到三种长度的DNA片段，见下图（其中*表示EcoRⅤ限制酶切割后的一个黏性末端）。

若用MboⅠ限制酶单独切割该普通质粒，则产生的DNA片段的长度为（　　）

A．2.5和5.5B．2.5和6

C．5.5和8D．6和8

答案　D

解析　依图示可知，该质粒上有1个EcoRⅤ限制酶的切点、2个MboⅠ限制酶的切点，故用限制酶MboⅠ单独切割该质粒时，将产生长度为6和8的两种片段。

3．（2016·

全国Ⅲ，40）图（a）中的三个DNA片段上依次表示出了EcoRⅠ、BamHⅠ和Sau3AⅠ三种限制性核酸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EcoRⅠ、Sau3AⅠ的切点是唯一的）。

根据基因工程的有关知识，回答下列问题：

（1）经BamHⅠ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，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________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（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__________________。

答案　

（1）Sau3AⅠ　两种酶切割后产生的片段具有相同的黏性末端　

（2）甲、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　（3）E·

coliDNA连接酶　T4DNA连接酶　T4DNA连接酶

解析　

（1）分析图（a）可知，限制酶Sau3AⅠ与BamHⅠ切割DNA后形成的黏性末端相同，故经这两种酶切割得到的产物可以用DNA连接酶进行连接。

（2）构建基因表达载体时，为保证目的基因能在宿主细胞中成功表达，目的基因应插入在启动子和终止子之间，据此可判断甲、丙均不符合要求，目的基因均不能表达。

（3）常见的DNA连接酶有E·

coliDNA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。

限制酶的选择方法

根据目的基因两端的限制酶切点确定限制酶的种类。

（1）应选择切点位于目的基因两端的限制酶，如图甲可选择PstⅠ。

（2）不能选择切点位于目的基因内部的限制酶，如图甲不能选择SmaⅠ。

（3）为避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒，如图甲也可选择用PstⅠ和EcoRⅠ两种限制酶（但要确保质粒上也有这两种酶的切点）。

命题点二　载体的应用分析

4．质粒是基因工程中最常用的载体，它存在于许多细菌体内。

质粒上有标记基因如图所示，通过标记基因可以推知外源基因（目的基因）是否转移成功。

外源基因插入的位置不同，细菌在培养基上的生长情况不同，如图表示外源基因插入位置（插入点有a、b、c），请根据表中提供细菌的生长情况，推测①②③三种重组后细菌的外源基因插入点，正确的一组是（　　）

细菌在含氨苄青霉素培养基上生长情况

细菌在含四环素培养基上生长情况

①

能生长

②

不能生长

③

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；

D．①是c；

答案　A

解析　第①组中重组后细菌能在含氨苄青霉素和含四环素培养基上生长，说明抗氨苄青霉素基因和抗四环素基因没有被破坏，因此外源基因插入点是c。

第②组中重组后细菌能在含氨苄青霉素培养基上生长，说明抗氨苄青霉素基因没有被破坏；

细菌不能在含四环素培养基上生长，说明抗四环素基因被破坏，因此外源基因插入点是b。

第③组重组后细菌不能在含氨苄青霉素培养基上生长，说明抗氨苄青霉素基因被破坏；

细菌能在含四环素培养基上生长，说明抗四环素基因没有被破坏，因此外源基因插入点是a。

5．（2016·

全国Ⅰ，40）某一质粒载体如图所示，外源DNA插入到Ampr或Tetr中会导致相应的基因失活（Ampr表示氨苄青霉素抗性基因，Tetr表示四环素抗性基因）。

有人将此质粒载体用BamHⅠ酶切后，与用BamHⅠ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：

（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）如果用含有氨苄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的单菌落，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于________________________________________________________________________。

答案　

（1）能自我复制、具有标记基因　

（2）二者均不含有氨苄青霉素抗性基因，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（或答含有重组质粒）　二者均含有氨苄青霉素抗性基因，在该培养基上均能生长　四环素　（3）受体细胞

解析　

（1）质粒作为载体应具备的基本条件有：

能自我复制、具有标记基因、含有一个至多个限制酶切割位点等。

（2）由题意可知，未被转化的和仅含环状目的基因的细胞中均不含有氨苄青霉素抗性基因，所以在含有氨苄青霉素的培养基上均不能生长。

质粒载体上含有氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因，插入了目的基因的重组质粒中仅含有氨苄青霉素抗性基因，所以含有质粒载体和含有插入了目的基因的重组质粒的细胞均能在含有氨苄青霉素的培养基上生长，但前者可以在含有四环素的培养基上生长而后者不能，所以可用含有四环素的培养基，筛选出含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌单菌落。

（3）噬菌体属于病毒，病毒