1、第第 1 1 节节 重组重组 DNADNA 技术的基本工具技术的基本工具 重组 DNA 技术的基本工具 自主梳理 1.限制性内切核酸酶“分子手术刀” 2.DNA 连接酶“分子缝合针” 3.基因进入受体细胞的载体“分子运输车” (1)DNA 连接酶能将两碱基间通过形成氢键连接起来。() 提示：DNA 连接酶能将具有互补的黏性末端或平末端的 DNA 片段通过形成磷酸二酯键而连接起来。 (2)E.coli DNA 连接酶既可连接平末端，又可连接黏性末端。() 提示：E.coli DNA 连接酶只能连接互补的黏性末端，不能连接平末端。 (3)质粒是双链环状 DNA 分子，是基因工程常用的载体。() (
2、4)载体的作用是携带目的基因导入受体细胞中。() 典型例题 (2020 陕西省洛南中学高二期末)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( ) A.DNA 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 解旋酶破坏氢键，限制酶破坏磷酸二酯键，DNA 连接酶形成磷酸二酯键。 答案 C 限制酶和 DNA 连接酶 变式训练 (2020 黑龙江哈尔滨市第六中学校高二期末)有关 E.coli DNA 连接酶和T4 DNA 连接酶作用的叙述正确的是( ) A.T4 DNA 连接酶
3、只能将双链 DNA 片段互补的黏性末端之间连接起来 B.E.coli DNA 连接酶只能将双链 DNA 片段平末端之间进行连接 C.T4 DNA 连接酶既可以“缝合”黏性末端，又可以“缝合”平末端 D.E.coli DNA 连接酶连接平末端的效率比较低 解析 E.coli DNA 连接酶只能连接具有互补黏性末端的 DNA 片段，不能连接具有平末端的 DNA 片段； 而 T4 DNA 连接酶既可以“缝合”黏性末端， 又可以“缝合”平末端，但连接平末端的效率相对比较低。 答案 C 素养提升 科学思维重组 DNA 分子 现有 5 种不同的限制酶Hind 、Xba、EcoR 、 Spe和Xho，它们的
4、识别序列和切割位点如下： (1)若 Xba切割 DNA 之后形成的黏性末端为和，则 Xho切割DNA 之后形成的末端为_。 (2)切割 DNA 片段后可形成平末端的限制酶有_(填编号)， 可以形成黏性末端的限制酶有_(填编号)。 (3)限制酶切割_(填编号)切割某一 DNA 片段后产生的 DNA 片段能与Spe 切 割 另 一DNA片 段 产 生 的DNA片 段 相 连 接 ， 原 因 是_ _。 提示： (1)CGAGCT TCGAG C (2) (3) 这两种限制酶切割 DNA 片段后形成的 DNA 片段的黏性末端是互补的 典型例题 (2020 陕西西安中学高二期中)以下关于基因工程的说法
5、，正确的是( ) A.限制酶可以切割 DNA 和 RNA B.DNA 连接酶能将两碱基间通过氢键连接起来 C.载体的作用是将目的基因导入受体细胞使之稳定存在并表达 D.切割质粒的限制酶均能特异性地识别 6 个核苷酸序列 解析 一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列， 并在特定的切点上切割 DNA分子，A 错误；DNA 连接酶作用的是磷酸二酯键，B 错误；载体的作用是携带目的基因导入受体细胞中，使之稳定存在并表达，C 正确；大多数限制酶识别 6 个核苷酸序列，少数限制酶识别序列由 4 个、8 个或其他数量的核苷酸组成，D 错误。 答案 C 变式训练 (2020 全国高二专题练习)下面是4种限制酶
6、所识别的DNA分子序列和剪切位点图(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：GGATCC 限制酶 4：CCGCGG 请指出下列哪项表达正确( ) A.在使用限制酶的同时还需要解旋酶 B.限制酶 1 和 3 剪出的黏性末端相同 C.限制酶 1、2、4 识别的序列都是由 4 个脱氧核苷酸组成 D.限制酶 1 和 2 切出的 DNA 片段可通过 T4 DNA 连接酶拼接 解析 使用限制酶是为了切割目的基因和运载体，不需要解旋酶解开双螺旋，A错误；限制酶 1 和 3 切出的黏性末端相同，都是CTAG，B 正确；限制酶 1、2识别的序列都是由 4 个
7、脱氧核苷酸组成， 限制酶 3、 4 识别的序列是由 6 个脱氧核苷酸组成，C 错误；限制酶 1 和 2 切割形成的 DNA 片段的黏性末端不同，前者是CTAG，后者是CATG，不能通过 T4 DNA 连接酶拼接，D 错误。 答案 B DNA 连接酶与 DNA 聚合酶的比较 联想质疑 “分子手术刀” “分子缝合针” “分子运输车” 基因工程的概念 磷酸二酯键指的是上图圆圈中的化学键，而限制酶切割或 DNA 连接酶连接的只能是箭头所指处的化学键，因为圈中另一个化学键属于一个核苷酸的内部结构。 1.限制酶会不会切割其所在细胞的 DNA，为什么？ 提示：不会。相应 DNA 中可能不存在相应识别序列，或
8、有相应识别序列，但被保护起来。 2.一种限制酶只能识别、切割一种特定 DNA 序列吗？ 提示：不一定。如果 A 限制酶的识别序列包含了 B 限制酶的识别序列，则 A 限制酶可同时识别并切割这两种序列。 DNA 的粗提取与鉴定 自主梳理 (1)DNA 不溶于酒精，但一些蛋白质溶于酒精，可利用这一原理初步分离 DNA 与蛋白质。() (2)研磨之后，通过过滤或离心，DNA 会保留在沉淀物中。() 提示：研磨之后，通过过滤或离心，DNA 会保留在上清液中。 (3)DNA 能与二苯胺试剂在常温下反应生成蓝色沉淀。() 提示：DNA 能与二苯胺试剂在沸水浴下反应，使溶液呈现蓝色，而非蓝色沉淀。 典型例题
9、 (2020 广西桂林十八中高二期中)下列关于“DNA 的粗提取与鉴定”实验叙述，错误的是( ) A.酵母和菜花均可作为提取 DNA 的材料 B.DNA 既溶于 2 mol/LNaCl 溶液也溶于蒸馏水 C.DNA 溶液加入二苯胺试剂沸水浴加热，冷却后变蓝 D.向洋葱研磨液的上清液中加蒸馏水搅拌，可见玻棒上有白色絮状物 解析 酵母和菜花细胞中均含有较多的 DNA，均可作为提取 DNA 的材料，A 正确；DNA 既溶于 2 mol/LNaCl 溶液也溶于蒸馏水，B 正确；利用 DNA 与二苯胺沸水浴加热呈蓝色的特征，可用于 DNA 的鉴定，C 正确；向洋葱研磨液的上清液中加预冷的酒精溶液(体积分
10、数为 95%)搅拌，可见玻璃棒上有白色絮状物，D错误。 答案 D (1)DNA 的粗提取与鉴定实验的选材，不能选择哺乳动物成熟的红细胞，因其没有细胞核和线粒体等细胞器，没有 DNA。 (2)选择植物材料时，可以利用研磨的方法破碎细胞释放其内容物，选择非哺乳动物的血细胞时可选择吸水胀破法破坏细胞释放其内容物。 变式训练 (2020 全国高二专题练习)下图是“DNA 粗提取与鉴定”实验中的两个操作步骤示意图，下列有关叙述错误的是( ) A.图 1 中的丝状物含有 DNA B.图 1 所示操作的原理是 DNA 能溶于酒精，而蛋白质等杂质不溶 C.图 2 所示实验操作完成后，最好待试管溶液冷却后观察颜
11、色变化 D.图 2 中的溶液 b 能够溶解 DNA 解析 图 1 中丝状物的主要成分就是 DNA，A 正确；提取含杂质较少的 DNA 利用的原理是 DNA 不溶于酒精溶液，但是细胞中某些蛋白质、脂质等物质可以溶于酒精溶液，B 错误；图 2 所示的步骤是 DNA 的鉴定，具体操作是取两支 20 mL的试管，各加入氯化钠的物质的量浓度为 2 mol/L 的溶液 5 mL，将丝状物放入其中一支试管中，用玻璃棒搅拌，使丝状物溶解。因此，图 2 中的溶液 b 可以溶解DNA，D 正确；然后，向两支试管中各加入 4 mL 的二苯胺试剂。混合均匀后，将试管置于沸水中加热 5 min，待试管冷却后，观察并且比
12、较两支试管中溶液颜色的变化，C 正确。 答案 B 联想质疑 析出的白色黏稠物 沸水浴下 DNA 与二苯胺试剂反应溶液呈现蓝色 粗提取的 DNA 中可能含有哪些杂质？ 提示：蛋白质、脂质等。 体积分数不同的酒精作用不同 思维导图 晨读必背 1.重组 DNA 技术的实现至少需要三种“分子工具”，即准确切割 DNA 分子的“分子手术刀”、将 DNA 片段再连接起来的“分子缝合针”和将体外重组好的 DNA 分子导入受体细胞的“分子运输车”。 2.限制性内切核酸酶，简称限制酶，主要是从原核细胞中分离出来的，能够识别双链 DNA 分子的特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开。 3.E.c
13、oliDNA 连接酶只能将具有互补黏性末端的 DNA 片段连接起来；T4 DNA连接酶既可以“缝合”双链 DNA 片段互补的黏性末端，又可以“缝合”双链DNA 片段的平末端。 4.质粒是一种裸露的、结构简单、独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA 之外， 并具有自我复制能力的环状双链 DNA 分子。 随堂检测 1.(2020 大庆市第十中学高二期末)基因工程操作中限制性内切核酸酶的作用是( ) A.将目的基因导入受体细胞 B.将目的基因从染色体上切割下来 C.将目的基因与运载体结合 D.识别并在特定的切点上切割 DNA 解析 限制酶能识别双链 DNA 分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链
14、中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。 综上所述， A、 B、 C 不符合题意，D 符合题意。 答案 D 2.(2019 广东佛山一中高二期中)在基因工程中，科学家所用的“剪刀”“针线”和“载体”分别是指( ) A.大肠杆菌病毒、质粒、DNA 连接酶 B.噬菌体、质粒、DNA 连接酶 C.限制酶、RNA 连接酶、质粒 D.限制酶、DNA 连接酶、质粒 答案 D 3.(2019 广西南宁三中高二期中)基因工程常用的运载体不包括( ) A.噬菌体 B.大肠杆菌 C.动植物病毒 D.质粒 答案 B 4.(2019 安徽高二期中)据图所示，有关酶功能的叙述不正确的是( ) A.限制性内切核酸酶可
15、以切断 a 处 B.DNA 聚合酶可以连接 a 处 C.解旋酶可以使 b 处解开 D.DNA 连接酶可以连接 c 处 解析 限制酶切割 DNA 片段的磷酸二酯键，A 正确；DNA 聚合酶将单个的脱氧核苷酸连接到 DNA 片段上，连 接的是磷酸二酯键，B 正确；解旋酶将 DNA 双链解开成单链，作用于氢键，C正确；DNA 连接酶连接的是 a 处，不是 c 处，D 错误。 答案 D 5.下图为 DNA 分子的切割和连接过程。 DNA 分子的切割和连接 (1)EcoR是一种_酶，其识别序列是_，切割位点是_与_之间的_键。切割结果产生的 DNA 片段末端形式为_。 (2)不同来源的 DNA 片段结合，在这里需要的酶应是_，此酶的作用是在_与_之间形成_键而起“缝合”作用。其中能连接平末端的连接酶是_。 答案 (1)限制性内切核酸(限制) GAATTC 鸟嘌呤脱氧核苷酸 腺嘌呤脱氧核苷酸 磷酸二酯 黏性末端 (2)DNA 连接酶 鸟嘌呤脱氧核苷酸 腺嘌呤脱氧核苷酸 磷酸二酯 T4 DNA连接酶
