1、第一节第一节 基因工程概述基因工程概述 第第 1 课时课时 基因工程的诞生和发展历程及工具基因工程的诞生和发展历程及工具 课后分层训练 (时间：30 分钟) 对点强化 强化点 1 基因工程的工具酶 1.下图是某 DNA 片段，下列有关该图的叙述中，错误的是( ) A.组成 DNA 的基本组成单位 B.在 DNA 中特定排列顺序可代表遗传信息 C.某限制性核酸内切酶可选择作为切点 D.DNA 连接酶可连接处断裂的化学键 解析 是 DNA 的基本组成单位脱氧核糖核苷酸， A 正确； 碱基对在 DNA 中特定的排列顺序可代表遗传信息，B 正确；限制性核酸内切酶可选择性地断裂 磷酸二酯键，而图中是氢键
2、，C 错误；DNA 连接酶可使不同 DNA 片段通过形 成磷酸二酯键进行连接，即可连接处断裂的化学键，D 正确。 答案 C 2.下列关于 DNA 连接酶作用的叙述，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之间连接起来， 而不能将双链 DNA 片段 平口末端之间进行连接 解析 DNA 连接酶的作用是连接两个 DNA 片段， 形成磷酸二酯键； 不同的 DNA 连接酶，有的能将双链 DNA 片段互补的黏性末端之间连接起来，有
3、的能将双链 DNA 片段平口末端之间连接起来。 答案 B 3.下面是 3 种限制性核酸内切酶对 DNA 分子的识别序列和剪切位点图(箭头表示 切点，切出的断面为黏性末端)。相关叙述错误的是( ) 限制酶 1：GATC 限制酶 2：CCGCGG 限制酶 3：GGATCC A.不同的限制酶有不同的识别序列和切割位点，体现了酶的专一性 B.限制酶 2 和 3 识别的序列都包含 6 个碱基对 C.限制酶 1 和 3 剪出的黏性末端相同 D.能够识别和切割 RNA 分子内一小段核苷酸序列的酶只有限制酶 2 解析 不同限制酶有不同的识别序列和切割位点，体现了酶的专一性；限制酶 2 和 3 识别序列分别是
4、CCGCGG 和 GGATCC，均为 6 个碱基对；限制酶 1 和 3 剪 出的黏性末端相同；三种限制酶均不能识别和切割 RNA 中的核糖核苷酸序列。 答案 D 4.限制酶可识别并切割 DNA 分子上特定的核苷酸序列，如图为四种限制酶 BamH、EcoR、Hind和 Bgl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和 EcoR B.BamH和 Hind C.BamH和 Bgl D.EcoR和 Hind 解析 BamH酶处理后形成的黏性末端为G CCTAG GATCC G ，Bgl酶处理后 形成的黏性末端为A TCTAG GATCT A ，可以互补配
5、对。 答案 C 5. 下列关于基因工程中几种酶的叙述错误的是( ) A.限制酶可水解 DNA 上相邻核苷酸间的磷酸二酯键 B.DNA 连接酶可将末端碱基互补的两个 DNA 片段连接起来 C.DNA 聚合酶能够从引物末端延伸 DNA 或 RNA D.逆转录酶以一条 RNA 为模板合成互补的 DNA 解析 限制酶可水解 DNA 上相邻核苷酸间的磷酸二酯键，A 正确；DNA 连接酶 可将末端碱基互补的两个 DNA 片段连接起来，B 正确；DNA 聚合酶只能从引物 末端延伸 DNA 而不能延伸 RNA，C 错误；逆转录酶以一条 RNA 为模板合成互 补的 DNA，D 正确。 答案 C 强化点 2 基因
6、工程常用载体 6.下列有关质粒的说法正确的是( ) A.在进行基因工程操作中，被用作载体的质粒都是天然质粒 B.质粒上碱基之间数量存在 AGUC C.质粒是一种独立于细菌拟核 DNA 之外的链状 DNA 分子 D.质粒 DNA 分子上应有对重组 DNA 进行鉴定和选择的标记基因 解析 在进行基因工程操作中，真正被用作载体的质粒都是在天然质粒的基础上 进行人工改造的，A 错误；质粒是一种双链环状 DNA 分子，不存在碱基 U，B、 C 错误；质粒 DNA 分子上有限制酶切割位点和标记基因。 答案 D 7.限制酶Mun和限制酶EcoR的识别序列及切割位点分别是CAATTG和 GAATTC。如图表示
7、四种质粒和目的基因，其中，箭头所指部位为限制酶 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 由图可知，质粒 B 上无标记基因，不适合作为载体；质粒 C 和 D 的标记 基因上都有限制酶的识别位点； 只有质粒 A 上具有与目的基因两端相同的识别序 列，且限制酶 EcoR不会破坏标记基因。 答案 A 8.下列关于载体的叙述中，错误的是( ) A.载体与目的基因结合后，实质上就是一个重组 DNA 分子 B.对某种限制酶而言，载体最好只有一个切点，但还要有其他多种酶的切点 C.目前常用的载体有质粒、 噬菌体的衍生物和动植物病毒 D.载体具有某些标记基因，便于
8、对其进行切割 解析 载体必须具备的条件有：对受体细胞无害，不影响受体细胞正常的生命 活动；具有自我复制能力，或能整合到受体细胞的染色体 DNA 上，随染色体 DNA 的复制而同步复制； 具有一个至多个限制酶切点， 以便目的基因可以插入 到载体中；带有特殊的标记基因，如抗生素抗性基因，以便于对外源基因是否 导入进行检测；载体 DNA 分子大小适合，以便于提取和进行体外操作。 答案 D 9.下列关于基因载体的叙述中，错误的是( ) A.作为载体的质粒往往是小型环状 DNA 分子 B.载体质粒中必须含有抗生素基因 C.用病毒作为载体时，需要对其处理，使其对受体细胞无害 D.有些质粒能整合到染色体 D
9、NA 上 解析 载体质粒中必须含有标记基因，常用某些抗生素抗性基因作为标记基因。 答案 B 综合强化 10.据图分析，下列有关酶的功能的叙述错误的是( ) A.限制酶可以切断 a 处 B.DNA 聚合酶可以连接 a 处 C.解旋酶可以切断 b 处 D.DNA 连接酶可以连接 c 处 解析 限制酶和 DNA 连接酶都作用于磷酸二酯键(a 处)，其中限制酶可以切断 a 处，DNA 连接酶可以连接 a 处，A 正确、D 错误；DNA 聚合酶能将单个脱氧核 苷酸连接到 DNA 片段上，形成磷酸二酯键(a 处)，B 正确；解旋酶作用于氢键(b 处), C 正确。 答案 D 11.下列关于各种与基因工程有
10、关酶的叙述，错误的是( ) A.DNA 连接酶能将 2 个具有互补末端的 DNA 片段连接在一起 B.逆转录酶是以核糖核苷酸为原料，以 RNA 为模板合成互补 DNA C.限制性核酸内切酶可识别一段特殊的核苷酸序列，并在特定位点切割 D.限制酶不能切割烟草花叶病毒的核酸 解析 DNA 连接酶能将 2 个具有互补末端的 DNA 片段连接在一起，A 正确；逆 转录酶是以脱氧核糖核苷酸为原料，以 RNA 为模板合成互补 DNA，B 错误；限 制酶能够识别双链 DNA 分子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裂，C 正确；限制酶是 DNA 内切酶，烟草 花叶病
11、毒是 RNA 病毒，酶有专一性，因此不能切割，D 正确。 答案 B 12.下列有关限制性核酸内切酶的叙述，正确的是( ) A.用限制性核酸内切酶切割一个 DNA 分子中部，获得一个目的基因时，被水解 的磷酸二酯键有 2 个 B.限制性核酸内切酶识别序列越短，则该序列在 DNA 中出现的概率就越大 C.CATG和GGATCC序列被限制酶切出的黏性末端碱基数不同 D.只有用相同的限制性核酸内切酶处理含目的基因的片段和质粒，才能形成重组 质粒 解析 用限制酶切割 DNA 分子中部获得一个目的基因时，需剪切 2 次，水解磷 酸二酯键 4 个；限制酶识别序列越短，则该序列在 DNA 中出现的概率就越大；
12、 CATG和GGATCC序列被限制酶切出的黏性末端均有 4 个碱基；切 割目的基因和载体并非只能用同一种限制酶，如果不同的限制酶切割 DNA 分子 所产生的末端也存在互补关系，则两末端也可连接。 答案 B 13.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_，和限制性核酸内切酶 相比， 它对所重组的 DNA 两端碱基序列_(填“有”或“无”)专一性要 求。 (3)如图表示的是构建表达载
13、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GGATCC，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 分子后形成平口末端或黏性末端。 (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 黏性末端和平口末端 (2)DNA 连接酶 无 (3) 酶切割质粒不会把两个标记基因
14、都破坏 目的基因两端均有酶的识别序列 14.如图所示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 _，_(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的切割末端应 为_；可使用_把质粒和目的基因连接在一起。 (3)氨芐青霉素抗性基因在质粒 DNA 上称为_，其作用是_。 (4)在基因工程中，下列常用作载体的是( ) A.苏云金芽孢杆菌抗虫基因 B.土壤农杆菌中的 RNA 分子 C.大肠杆菌的质粒 D.动物细胞的染色体 解析 大肠杆菌的质粒是基因工程中最常用的载体， 载体的本质
15、为 DNA， 抗虫基 因属于目的基因，不属于载体，染色体的主要成分为 DNA 和蛋白质，不属于载 体。 质粒是能自我复制的小型环状 DNA 分子， 具有一个至多个限制酶切割位点， 便于连接多种目的基因；质粒具有标记基因，便于检测目的基因是否导入受体细 胞。 答案 (1)DNA 能够自我复制 具有遗传效应 (2)CGCGT A DNA 连接 酶 (3)标记基因 供重组 DNA 的鉴定和选择 (4)C 15.萤火虫发光是体内荧光素酶催化一系列反应所产生的现象。 如果荧光素酶存在 于植物体内，也可使植物体发光。一直以来荧光素酶的唯一来源是从萤火虫腹部 提取。但加利福尼亚大学的科学家成功地通过转基因工
16、程将荧光素酶基因导入到 大肠杆菌体内，并在大肠杆菌体内产生荧光素酶。请你根据已有的知识回答下列 有关问题： (1)在此转基因工程中，目的基因是_，具体操作过程中如图所示的黏性末 端是由_种限制性核酸内切酶作用产生的。 (2)在上述过程中需要多种酶的参与，其中包括限制性核酸内切酶和_等。 (3)将此目的基因导入到大肠杆菌体内需要载体的帮助。下列各项在选取载体时必 须考虑的是(多选)( ) A.能够在宿主细胞内复制并稳定保存 B.具有特定的限制酶切割位点 C.具有与目的基因相同的碱基片段 D.具有某些标记基因 (4)本实验中将目的基因导入大肠杆菌的载体可以是(多选)( ) A.质粒 B.动物病毒 C.噬菌体 D.植物病毒 解析 (1)由题干信息可知，目的基因是荧光素酶基因。图中的黏性末端第 1 和第 3 相同，第 2 和第 4 相同，因此，它们是由 2 种限制酶切割而成的。(2)基因工程 操作中使用的工具酶有限制酶、DNA 连接酶。(3)载体必须具备能够在宿主细胞 内复制并稳定保存、具有一个至多个限制酶切割位点、具有标记基因等特点。(4) 常用的载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等，由于受体细胞是大肠杆菌，因此可 选用质粒和噬菌体作为将目的基因导入大肠杆菌的载体。 答案 (1)荧光素酶基因 2 (2)DNA 连接酶 (3)ABD (4)AC