3.1.1 基因工程的发展历程和基因工程的基本工具 （课件）-【步步高】2023-2024学年高二生物学选择性必修3 生物技术与工程（苏教版）

第1课时 基因工程的发展历程和 基因工程的基本工具 第三章　第一节　基因工程及其技术 学习目标 1.简述基因工程的发展历程。 2.阐明基因工程所需的三种基本工具的作用。 一、基因工程是在多学科基础上发展而来的和基因工程的工具酶 内容索引 课时对点练 二、“分子搬运工”——载体 一 基因工程是在多学科基础上发展而来的和基因工程的工具酶 4 教材梳理 1.基因工程是在多学科基础上发展而来的 年份 科学家 主要成就 1957 科恩伯格 首次在大肠杆菌中发现了____________ 1967 罗思和海林斯基 发现一种具有自我复制能力的环状DNA分子，即______ 其他科学家 在大肠杆菌细胞中发现了___________ 1970 特明和巴尔的摩 各自在RNA“肿瘤”病毒中发现了_________ 史密斯等 从流感嗜血杆菌中分离到一种特异性很强的_________________ DNA聚合酶 质粒 DNA连接酶 逆转录酶 限制性内切核酸酶 1972 伯格等 完成了世界上首次DNA分子体外重组 1973 科恩等 转化大肠杆菌获得成功 科恩和博耶 证明真核生物的基因可以在 生物中进行表达 1977 桑格 首次对完整基因组的 进行测定 重组质粒 原核 核苷酸排列顺序 2.基因工程的工具酶 (1)基因工程的概念 操作环境 ______ 操作方法 人工“ ”和“ ” 操作过程 将外源目的基因与载体DNA进行组合形成 ，然后导入 ，并使其在受体细胞中______ 操作原理 基因重组 目的 产生人类需要的__________ 体外 剪切 拼接 重组DNA 受体细胞 基因产物 表达 (2)“分子剪刀”——限制性内切核酸酶(又称限制酶) ①作用及特点 a.特点： (专一性)很强。 b.作用：能识别 上特定的脱氧核苷酸序列，并使每条链中特定部位的两个脱氧核苷酸之间的 断开。 ②切割方式 a.错位切：在DNA分子两条链的 部位进行切割，切割后形成的两个DNA分子片段的末端均留下一段游离的 ，这种单链称为 。 b.平切：在DNA分子两条链上 的部位进行切割，切割后形成 。 特异性 DNA分子 磷酸二酯键 不同 单链 黏性末端 相同 平末端 (3)“分子黏合剂”——DNA连接酶 ①两个具有黏性末端的DNA分子的连接 a.通过 可以将黏性末端的两条链之间的碱基连接起来。 b.DNA分子基本骨架之间的 通过DNA连接酶的作用连接。 ②DNA连接酶的分布及作用 a.分布：广泛存在于各种生物体内。 b.作用：在DNA复制、 以及体内外重组过程中起着重要作用。 碱基互补配对 磷酸二酯键 修复 ③种类 种类 来源 作用 连接酶 大肠杆菌 可以用于连接具有 的DNA分子 T4 DNA连接酶 T4噬菌体 可以用于连接具有黏性末端或_______的DNA分子 E.coli DNA 黏性末端 平末端 (1)真核生物的基因可以在原核生物中进行表达(　　) (2)通过基因工程产生的变异是不定向的(　　) (3)DNA连接酶能将DNA两条单链之间的碱基通过氢键连接起来(　　) (4)E.coli DNA连接酶既可连接平末端，又可连接黏性末端(　　) (5)限制酶和解旋酶的作用部位相同(　　) √ × × × × 判断正误 11 任务一：分析限制酶与DNA连接酶 1.限制酶主要存在于原核生物中，推测限制酶存在于原核生物中的主要作用是什么？ 核心探讨 提示　限制酶是原核生物的一种防御工具，用来切割侵入细胞的外源DNA，以保证自身安全。 2.为什么限制酶不切割细菌本身的DNA分子？ 提示　含某种限制酶的细菌的DNA分子不具备这种限制酶的识别序列，或者甲基化酶将甲基转移到了限制酶所识别序列的碱基上，使限制酶不能将其切开。 3.DNA连接酶与DNA聚合酶的作用一样吗？为什么？ 提示　不一样。DNA连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键，不是单个脱氧核苷酸与DNA片段之间形成磷酸二酯键，不需要模板；DNA聚合酶是将单个脱氧核苷酸加到已有核酸片段的末端，形成磷酸二酯键，需要以一条DNA链为模板。 4.不同生物的DNA分子能拼接起来的理论基础是什么？ 提示　(1)DNA基本组成单位相同：都是四种脱氧核苷酸。 (2)双链DNA分子的空间结构相同：都是规则的双螺旋结构。 (3)DNA碱基对之间的关系相同：均遵循严格的碱基互补配对原则。 5.现有5种不同的限制酶①HindⅢ、②XbaⅠ、③EcoRⅤ、④SpeⅠ和⑤XhoⅠ，它们的识别序列和切割位点如图所示： (1)若XbaⅠ切割DNA之后形成的末端为 ，则XhoⅠ 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____(填编号)切割某一DNA片段后产生的DNA片段能与SpeⅠ切割另一DNA片段产生的DNA片段相连接，原因是__________________ ____________________________________________。 ③ ①②④⑤ ② 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 核心归纳 1.回文序列 限制酶特异性识别和切割的部位具有回文序列，即在切割部位，一条链正向读的碱基顺序，与另一条链反向读的碱基顺序完全一致。 例如：EcoRⅠ限制酶识别的DNA序列为 ，为回文序列。 2.即使利用不同的限制酶进行切割，但只要切割后产生的黏性末端互补(或相同)就可用DNA连接酶连接起来。 核心归纳 3.与DNA相关的几种酶的比较 比较项目 DNA连接酶 限制酶 DNA聚合酶 解旋酶 作用部位 磷酸二酯键 磷酸二酯键 磷酸二酯键 氢键 作用对象 DNA片段 DNA 单个的脱氧核苷酸 DNA 作用结果 将两个DNA片段连接成完整的DNA分子 切割DNA分子 将单个的脱氧核苷酸连接到DNA单链末端 将双链DNA分子局部解 旋为单链 1.下面是4种限制酶所识别的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：—G↓GATCC— 限制酶4：—CCGC↓GG— 下列相关叙述正确的是 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连接酶连接 √ 典题应用 使用限制酶时不需要解旋酶解开双螺旋，A错误； 限制酶1、2识别的序列都是由4个脱氧核苷酸组成，限制酶3、4识别的序列都是由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，不能通过T4 DNA连接酶连接，D错误。 2.在基因工程操作过程中，DNA连接酶的作用是 A.将任意两个DNA片段连接起来 B.将具有相同黏性末端的DNA片段连接起来，包括DNA片段和碱基对之 　间的氢键 C.连接具有互补黏性末端或平末端的DNA片段，即形成磷酸二酯键 D.只连接具有相同黏性末端的DNA片段碱基对之间的氢键 √ DNA连接酶将具有互补的黏性末端或平末端的DNA片段连接起来，恢复被限制酶切开的磷酸二酯键。 二 “分子搬运工”——载体 21 教材梳理 1.概念：将外源基因导入 ，并使其在受体细胞中稳定_________ ____，还需要一定的“分子搬运工”，基因工程上将它们称为载体。 2.种类：质粒、λ噬菌体的衍生物、动物病毒等。 受体细胞 遗传和表 达 3.质粒载体应该具有的DNA序列 序列 原因 __________ 使外源基因在受体细胞中稳定复制和遗传 标记基因 用于 重组DNA分子 多种 的切割位点 便于外源基因的插入 限制酶 鉴定和选择 复制原点 (1)作为载体的质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选标记基因(　　) (2)载体的作用是携带外源基因导入受体细胞中，使之稳定存在并表达 (　　) (3)载体(如质粒)和细胞质膜中的载体蛋白的成分相同(　　) (4)基因工程上用作载体的质粒一般都是经过人工改造的(　　) × √ × √ 判断正误 24 核心探讨 任务二：分析质粒作为载体的条件 如图所示为大肠杆菌及质粒的结构模式图，据图回答以下问题： (1)从图示分析质粒及被某限制酶处理后各有几个游离的磷酸基团？ 提示　质粒有0个游离的磷酸基团，被某限制酶处理后有2个游离的磷酸基团。 (2)某外源基因切割末端为 ，若质粒也可用同种限制酶处理，质粒应有的一段核苷酸序列及被该限制酶切割后的末端分别是什么？ 提示　—ACGCGT—　 CGCGT— 　 —TGCGCA—；　　　 A—。 (3)从图示分析质粒上的氨苄青霉素抗性基因有什么作用？ 提示　作标记基因，用于鉴定和选择重组DNA分子。 标记基因的筛选原理 核心归纳 载体上的标记基因一般是某种抗生素的抗性基因，而受体细胞没有抵抗该抗生素的能力。将含有某抗生素抗性基因的载体导入受体细胞，抗性基因在受体细胞内表达，受体细胞对该抗生素产生抗性。在含有该抗生素的培养基上，能够生存的是被导入了载体的受体细胞。如图所示： 典题应用 3.(多选)(2022·淮安高二期中)作为基因的运输工具——载体，必须具备的条件之一及理由是 A.能够在宿主细胞中稳定地保存下来并大量复制，以便提供大量的目的 　基因 B.具有多个限制酶切点，以便于目的基因的插入 C.具有某些标记基因，以便目的基因能够与其结合 D.载体的参与一定能够使目的基因在宿主细胞中成功表达 √ √ 作为载体必须具备的条件之一是具有多个限制酶切割位点，以便于目的基因的插入，B正确； 作为载体必须具备的条件之一是具有某些标记基因，以便检测目的基因是否导入了受体细胞，C错误； 基因是选择性表达的，所以目的基因导入受体细胞后不一定能够表达，D错误。 4.某细菌质粒上含有标记基因(如图)，通过标记基因可以推知外源基因(目的基因)是否转入成功。外源基因插入的位置不同，细菌在培养基上的生长情况也不同，如图是外源基因插入位置(插入点有a、b、c)示意图，请根据表中提供的细菌生长情况，推测①②③三种重组后细菌的外源基因插入点，正确的一组是 插入点 细菌在含氨苄青霉素的培养基上的生长状况 细菌在含四环素的培养基上的生长状况 ① 能生长 能生长 ② 能生长 不能生长 ③ 不能生长 能生长 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；②是b；③是a D.①是c；②是a；③是b √ 插入点 细菌在含氨苄青霉素的培养基上的生长状况 细菌在含四环素的培养基上的生长状况 ① 能生长 能生长 ② 能生长 不能生长 ③ 不能生长 能生长 网络构建 课时对点练 三 33 题组一　基因工程的发展历程和工具酶 1.(2023·南通高二期中)基因工程取得成功，是基础理论和技术发展共同推动的，下列不属于基因工程相关的技术发现的是 A.限制性内切核酸酶的发现 B.尼伦伯格和马太对遗传密码的破译 C.基因转移载体——质粒的发现 D.DNA分子体外重组的实现 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 15 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 15 工具酶的发现属于基因工程相关的技术发现，A不符合题意； 1967年，罗思和海林斯基发现基因转移载体——质粒，属于基因工程相关的技术发现，C不符合题意； 1972年，伯格及其科研团队完成了世界上首次DNA分子体外重组，DNA分子体外重组的实现属于基因工程相关的技术发现，D不符合题意。 16 2.科学家们经过多年的努力，创立了一种新兴生物技术——基因工程。实施该工程的最终目的是 A.定向提取生物体的DNA分子 B.定向地对DNA分子进行人工“剪切” C.在生物体外对DNA分子进行改造 D.产生人类需要的基因产物 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 15 基因工程是指在体外通过人工“剪切”和“拼接”等方法，将外源目的基因与载体DNA进行组合形成重组DNA，然后导入受体细胞，并使其在受体细胞中表达，产生人类需要的基因产物的技术。 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 15 3.DNA连接酶连接的是 A.脱氧核糖和磷酸 B.脱氧核糖和碱基 C.碱基和磷酸 D.碱基和碱基 √ DNA连接酶作用于两个DNA片段末端的两个脱氧核苷酸之间的脱氧核糖和磷酸形成磷酸二酯键。 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 15 4.限制酶是一种核酸切割酶，可辨识并切割DNA分子上特定的脱氧核苷酸序列。如图为四种限制酶BamHⅠ、EcoRⅠ、HindⅢ以及BglⅡ的识别序列。箭头表示每一种限制酶的特定切割部位，其中哪两种限制酶所切割出来的DNA片段末端可以互补黏合？其正确的末端互补序列是 A.BamHⅠ和EcoRⅠ；末端互补序 列AATT— B.BamHⅠ和HindⅢ；末端互补序 列GATC— C.EcoRⅠ和HindⅢ；末端互补序列AATT— D.BamHⅠ和BglⅡ；末端互补序列GATC— √ 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 15 限制酶所识别的是特定的脱氧核苷酸序列，并在特定部位进行切割，由图示可知，BamHⅠ和BglⅡ切割出来的DNA片段末端可以互补黏合，末端互补序列为GATC—。 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 15 5.(2022·扬州高二期中)下列关于生物学中常见的几种酶的叙述，正确的是 A.DNA连接酶将目的基因的黏性末端与载体的黏性末端之间的碱基黏合 B.用限制酶从质粒上切下一个目的基因需要消耗4个水分子 C.限制酶能专一性破坏双链DNA分子中碱基之间的氢键来切割DNA分子 D.T4 DNA连接酶只能连接双链DNA片段互补的黏性末端 √ 16 DNA连接酶将目的基因的黏性末端与载体的黏性末端之间通过磷酸二酯键黏合，A错误； 用限制酶从质粒上切下一个目的基因，要断裂4个磷酸二酯键，故需要消耗4个水分子，B正确； 限制酶切割DNA分子时，是破坏了同一条链上相邻脱氧核苷酸之间的化学键即磷酸二酯键，而不是两条链上互补配对的碱基之间的氢键，C错误； T4 DNA连接酶既可以连接双链DNA片段互补的黏性末端，也可以连接平末端，但连接平末端时的效率比较低，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 15 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 15 6.下列关于如图所示DNA分子片段的说法，正确的是 A.限制酶可作用于①部位，解旋酶作用于③部位 B.限制酶可作用于④部位，解旋酶作用于①部位 C.作用于①部位的限制酶同时也可以作用于④部位 D.作用于①部位的限制酶与作用于⑤部位的限制酶的碱基识别序列相反 √ 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 15 分析图示可知，①②④⑤为磷酸二酯键，③为氢键，限制酶作用于①部位，解旋酶作用于③部位，A正确，B错误； 作用于①部位的限制酶同时也可以作用于⑤部位，C错误； 作用于①部位的限制酶与作用于⑤部位的限制酶的碱基识别序列相同，都是—GAATTC—，D错误。 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 15 题组二　“分子搬运工”——载体 7.质粒是基因工程中最常用的载体之一，它的主要特点是 ①能自主复制　②不能自主复制　③结构很小　④化学本质是蛋白质　⑤环状RNA　⑥环状DNA　⑦能“友好”地“借居” A.①③⑤⑦ B.①④⑥ C.①③⑥⑦ D.②③⑥⑦ √ 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 15 质粒必须能自主复制，以保证能在宿主细胞中稳定存在并复制，①正确、②错误； 质粒为小型环状DNA分子，其结构很小，③⑥正确、⑤错误； 质粒的化学本质是DNA，不是蛋白质，④错误； 质粒必须能“友好”地“借居”，以便于目的基因的稳定存在和复制，⑦正确。 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 15 8.(2023·南师大附中高二模拟)下列有关基因工程工具的叙述，正确的是 A.载体的作用只是携带目的基因进入受体细胞 B.质粒载体通常采用抗生素合成基因作为鉴定和筛选的标记基因 C.限制酶、DNA连接酶和质粒是基因工程中常用的三种工具酶 D.基因工程中常用的载体除质粒外，还有λ噬菌体的衍生物、动物病毒等 √ 16 载体的作用是携带目的基因导入受体细胞，并在受体细胞中稳定遗传和表达，A错误； 标记基因通常采用抗生素抗性基因，B错误； 质粒不属于工具酶，C错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 9.限制酶MunⅠ和限制酶EcoRⅠ的识别序列及切割位点分别是—C↓TTAAG— 和—G↓AATTC—。如图表示四种质粒和目的基因，其中，质粒上箭头所指部位为酶的识别位点，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 16 对点训练 √ 用限制酶MunⅠ切割A质粒后，不会破坏标记基因，而且还能产生与目的基因两侧黏性末端相同的末端，适于作为目的基因的载体，A符合题意； B质粒没有标记基因，不适于作为目的基因的载体，B不符合题意； C、D质粒含有标记基因，但使用限制酶切割后，标记基因会被破坏，因此不适于作为目的基因的载体，C、D不符合题意。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 10.如图是三种限制酶的脱氧核苷酸识别序列和切割位点示意图(↓表示切点)。下列相关分析正确的是 A.这三种限制酶切割出的DNA片段的 黏性末端长度相同 B.不同限制酶切割DNA所得的黏性末端可能相同 C.能被限制酶1切割的DNA也能被限制酶3切割 D.同一个DNA经限制酶1和限制酶3分别切割后所得片段数一定相等 √ 16 由题图可知，这三种限制酶切割出的DNA片段的黏性末端长度不完全相同，DNA经限制酶1和限制酶3分别切割，所得的DNA片段黏性末端相同，A错误，B正确； 能被限制酶3切割的DNA也能被限制酶1切割，但能被限制酶1切割的DNA不一定能被限制酶3切割，故同一个DNA经限制酶1和限制酶3分别切割后所得片段数不一定相等，C、D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 11.(多选)下列有关质粒的叙述，不正确的是 A.质粒是细菌细胞不可缺少的遗传物质 B.质粒可用于基因的扩增和蛋白质的表达 C.每个细菌细胞都只含有一个质粒 D.质粒都由4种脱氧核糖核苷酸脱水缩合而成 √ 16 √ 细菌的遗传物质是DNA，质粒是某些细菌细胞质中小型的环状DNA分子，质粒的存在与否对宿主细胞生存没有决定性作用，因此，质粒不是细菌细胞不可缺少的遗传物质，A错误； 质粒可以自主复制，目的基因与质粒连接形成重组质粒后，目的基因可随着质粒DNA的复制而复制，质粒上有基因(抗性基因)存在，因此质粒还可控制蛋白质的表达，B正确； 细菌细胞不都含有质粒，且含有质粒的细菌细胞不一定只有一个质粒，C错误； 质粒是小型的环状DNA分子，因此，是由4种脱氧核糖核苷酸脱水缩合而成的，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 12.(多选)下列有关限制性内切核酸酶的叙述，错误的是 A.用限制酶切割一个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.限制酶识别的序列越短，则该序列在DNA中出现的概率就越大 C.—CATG↓—和—G↓GATCC—序列被限制酶切出的黏性末端可用DNA 　连接酶连接 D.只有使用相同的限制酶处理含目的基因的片段和质粒，才能形成重组 　质粒 16 √ √ √ 用限制酶切割一个DNA分子中部，获得一个目的基因时，需要切割目的基因的两侧，又因DNA为双链结构，因此要断裂4个磷酸二酯键，即被水解的磷酸二酯键有4个，A错误； —CATG↓—和—G↓GATCC—序列被限制酶切出的黏性末端不同，分别为—CATG和—CTAG，因此不能用DNA连接酶连接，C错误； 使用不同的限制酶处理含目的基因的DNA片段和质粒，若产生的黏性末端相同，也可以形成重组质粒，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 13.(多选)对如图所示黏性末端的相关说法正确的是 16 A.甲、乙、丙黏性末端是由各自不同的限制酶催化产生的 B.甲、乙的黏性末端可形成重组DNA分子，但甲、丙之间不能 C.DNA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.切割甲的限制酶不能识别由甲、乙片段形成的重组DNA分子 √ √ √ 切割甲的限制酶的识别序列为GAATTC//CTTAAG，切割乙的限制酶的识别序列为CAATTG//GTTAAC，切割丙的限制酶的识别序列为CTTAAG//GAATTC，由此可见，甲、乙、丙的黏性末端是由三种限制酶催化产生的，A正确； 甲、乙的黏性末端相同，因此可在DNA连接酶的作用下形成重组DNA分子，但甲、丙的黏性末端不同，它们之间不能形成重组DNA分子，B正确； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 16 DNA连接酶催化磷酸基团和脱氧核糖之间形成磷酸二酯键，即作用在a处，C错误； 切割甲的限制酶的识别序列为GAATTC//CTTAAG，而甲、乙片段形成的重组DNA分子序列为GAATTG//CTTAAC，因此切割甲的限制酶不能识别由甲、乙片段形成的重组DNA分子，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 14.(多选)(2022·泰州高二期末)下列有关酶的叙述，不正确的是 A.DNA连接酶以DNA的一条链为模板，将单个脱氧核苷酸连接起来 B.DNA聚合酶可将两个DNA分子片段间的缝隙从5′端到3′端连接起来 C.逆转录酶是以RNA为模板指导核糖核苷酸连接合成DNA的酶 D.限制性内切核酸酶识别特定的核苷酸序列并在特定位点切割DNA分子 16 √ √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 DNA连接酶连接的是两个DNA片段，A错误； DNA聚合酶只能将单个脱氧核苷酸加到已有的核苷酸片段上，将两个DNA分子片段间的缝隙从5′端到3′端连接起来的是DNA连接酶，B错误； 逆转录酶是逆转录过程中需要的酶，该过程是以RNA为模板，以脱氧核苷酸为原料合成DNA的过程，C错误； 限制性内切核酸酶具有专一性(特异性)，即可以识别特定的核苷酸序列并在特定位点切割DNA分子，D正确。 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 15.(2021·全国乙·T38节选)用DNA重组技术可以赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人类需要的生物产品。在此过程中要使用多种工具酶，其中4种限制性内切核酸酶的切割位点如图所示。 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 16 回答下列问题： (1)常用的DNA连接酶有E·coli DNA连接酶和T4 DNA连接酶，图中_______________酶切割后的DNA片段可以用E.coli DNA连接酶连接。图中_______________________________切割后的DNA片段可以用T4 DNA连接酶连接。 EcoRⅠ、PstⅠ EcoRⅠ、SmaⅠ、PstⅠ、EcoRⅤ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 由图可以直接看出，EcoRⅠ、SmaⅠ、PstⅠ、EcoRⅤ切割后分别形成黏性末端、平末端、黏性末端和平末端；E·coli DNA连接酶可用于连接黏性末端，T4 DNA连接酶可用于连接黏性末端和平末端。 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 (2)DNA连接酶催化目的基因片段与质粒载体片段之间形成的化学键是____________。 DNA连接酶催化形成磷酸二酯键。 16 磷酸二酯键 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 (3)DNA重组技术中所用的质粒载体具有一些特征，如质粒DNA分子上有复制原点，可以保证质粒在受体细胞中______；质粒DNA分子上有_______________________，便于外源DNA的插入；质粒DNA分子上有标记基因(如某种抗生素抗性基因)，利用抗生素可筛选出含质粒载体的宿主细胞，方法是_______________________________________________ ______________________________。 16 复制 (多种)限制酶的切割位点 用含有该抗生素的培养基培养宿主细胞，能够存活的即为含有质粒载体的宿主细胞 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 复制原点是在基因组上复制起始的一段序列，可以保证质粒在宿主细胞中复制。质粒上有(多种)限制酶的切割位点，可被限制酶切开并使目的基因插入其中。采用在含有特定抗生素的选择培养基上进行选择培养的方法可将含质粒载体的宿主细胞筛选出来。 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 16.如图1表示含有目的基因D的DNA片段长度(bp即碱基对)和部分碱基序列，图2表示一种质粒的结构和部分碱基序列。现有MspⅠ、BamHⅠ、MboⅠ、SmaⅠ 4种限制酶，它们识别的碱基序列和酶切位点分别为C↓CGG、G↓GATCC、↓GATC、CCC↓GGG。分析回答下列问题： 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 (1)限制酶切断的化学键所处的具体部位是__________________________ ________________________。 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相邻的两个核苷酸的磷酸基团与脱氧核糖之间的磷酸二酯键断裂。 16 一条链上相邻两个核苷酸的 磷酸基团与脱氧核糖之间 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 (2)下列有关限制酶的叙述，正确的是________(填字母，多选)。 A.从反应类型来看，限制酶催化的是一种水解反应 B.限制酶的活性受温度、pH的影响 C.一种限制酶只能识别双链DNA中某种特定的脱氧核苷酸序列 D.不同的限制酶切割DNA后都会形成黏性末端 16 ABC 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 限制酶使磷酸二酯键断裂，催化的是水解反应，A正确； 酶的活性受温度、pH等因素的影响，B正确； 限制酶具有专一性，即一种限制酶只能识别双链DNA中某种特定的脱氧核苷酸序列，C正确； DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式，黏性末端和平末端，D错误。 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 (3)若用限制酶SmaⅠ完全切割图1所示DNA片段，其产物长度为537 bp、661 bp和_____ bp。 基因D片段有两个限制酶SmaⅠ酶切位点，完全切割后出现三个片段长度分别是537 bp、790 bp、661 bp。 16 790 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 (4)若图1中虚线方框内的碱基对被T－A碱基对替换，那么基因D就突变为基因d。从杂合子中分离出图1及其对应的DNA片段，用限制酶SmaⅠ完全切割，产物中共有____种不同长度的DNA片段。 16 4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 发生基因突变后的基因d片段只有一个限制酶SmaⅠ酶切位点，完全切割后出现2个片段长度分别是1 327 bp、661 bp，基因D被限制酶SmaⅠ切割后，产生537 bp、790 bp、661 bp 3个片段，所以图1所示的DNA片段及其同源片段被切割后共出现4种不同长度的DNA片段。 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 15 (5)若将图2中质粒和目的基因D通过同一种限制酶处理后进行连接，形成重组质粒，那么应选用的限制酶是________，理由是_________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 16 BamHⅠ MspⅠ和SmaⅠ会破坏目的基因，MboⅠ会将质粒上的两个标记基因全破坏，BamHⅠ在目的基因两端和质粒抗生素A抗性基因上有识别序列，既能形成重组质粒，又因破坏2个标记基因中的一个，利于筛选 和 和 $$