資源簡介

3.1重組DNA技術的基本工具學案
【預習新知】
（一）限制性內切核酸酶—“分子手術刀”
(1)來源：主要來自________。
(2)特點：具有________。
①識別雙鏈DNA分子的某種________________。
②切割特定核苷酸序列中的________。
(3)作用：斷開每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的____________。
(4)結果：產生________________。
(5)應用：已知限制酶EcoRⅠ和SmaⅠ識別的堿基序列和酶切位點分別為G↓AATTC和CCC↓GGG，在圖中寫出兩種限制酶切割DNA后產生的末端并寫出末端的種類。
EcoRⅠ限制酶和SmaⅠ限制酶識別的________不同，切割位點________，說明限制酶具有________。
（二）DNA連接酶—“分子縫合針”
根據DNA連接酶的來源不同，可以將它分為兩類：
一類是從大腸桿菌中分離得到的，稱為DNA連接酶。DNA連接酶只能將 連接起來，不能將雙鏈DNA片段平末端之間進行連接。
另一類是從 分離出來的，稱為T4DNA連接酶。T4DNA連接酶既可以“縫合”雙鏈DNA片段互補的 ，又可以“縫合”雙鏈DNA片段的 ，但連接 之間的效率比較低。
例、右圖為DNA分子的切割和連接過程。
(1)EcoRI是一種 酶，其識別序列是 ，切割位點是
與 之間的 鍵。切割結果產生的DNA片段末端形式為 。
(2)不同來源DNA片段結合，在這里需要的酶應是 連接酶，此酶的作用是在 與 之間形成 鍵，而起“縫合”作用的。還有一種連接平末端的連接酶是
（三）基因進入受體細胞的載體—“分子運輸車”
（1）基因操作過程中使用載體兩個目的：一是用它作為運載工具，將目的基因轉移到宿主細胞中去；二是利用它在宿主細胞內對目的基因進行大量的復制。
（2）現在通常使用的載體是 它是一種相對分子質量較小、獨立于擬核DNA之外的環狀DNA，有的細菌中有一個，有的細菌中有多個。
（3）質粒通過細菌間的接合由一個細菌向另一個細菌轉移，可以 復制，也可整合細菌擬核DNA中，隨著擬核DNA的復制而復制。
（4）其他載體還有 和 等。
（5）作為載體必須具備以下條件：
能夠在宿主細胞中復制并穩定地保存，具有多個限制酶切點，
以便與外源基因連接；具有某些標記基因，便于進行篩選，如對抗菌素的抗性基因、產物具有顏色反應的基因等。
【鞏固訓練】
1.下列有關重組DNA技術基本工具的敘述正確的是( )
A.DNA聚合酶是構建重組DNA分子必需的工具酶
B.不同的限制酶切割產生的黏性末端一定不同
C.相同黏性末端連接形成的DNA片段，一定會被原限制酶識別
D.質粒做為基因工程常用的載體，并不是原核細胞特有的結構
2.限制酶a和b的識別序列和切割位點如圖所示，下列有關說法正確的是( )
A.一個DNA分子中，酶a與酶b的識別序列可能有多個
B.酶a與酶b切出的黏性末端不能相互連接
C.酶a與酶b切斷的化學鍵不完全相同
D.用酶a切割有3個切割位點的環狀DNA分子，得到4種切割產物
3.利用基因工程技術，將T-DNA片段插入到A基因中導致A基因突變，可獲得突變體。為獲知T-DNA插入位置，可用PCR技術進行擴增，應從下圖選擇的引物組合是 ( )
A. 引物Ⅰ與引物Ⅱ B. 引物Ⅰ與引物Ⅲ
C. 引物Ⅱ與引物Ⅳ D. 引物Ⅲ與引物Ⅳ
4.在基因工程操作中限制性內切核酸酶是不可缺少的工具。下列關于限制性內切核酸酶的敘述，錯誤的是( )
A.限制性內切核酸酶可以從某些原核生物中提取
B.限制性內切核酸酶也可以識別和剪切RNA
C.限制性內切核酸酶的活性受溫度和pH等因素的影響
D.不同限制性內切核酸酶可能切割出相同的黏性末端
5.回文序列是一段特定的核苷酸片段，其特點是一條核苷酸鏈與其互補鏈從5'端到3'端的堿基序列相同。短回文序列往往是限制酶的識別位點，下列敘述正確的是( )
A.回文序列中（A+T）的數目與（C+G）的數目相等
B.回文序列可能會存在于質粒中
C.限制酶作用于回文序列的氫鍵
D.短回文序列均由6個核苷酸組成
6.某線性DNA分子含有5000個堿基對（bp），先用限制酶a切割，再把得到的產物用限制酶b切割，得到的DNA片段大小如下表。限制酶a和b的識別序列和切割位點如圖所示。下列有關說法正確的是( )
a酶切割產物（bp） b酶再次切割產物（bp）
2100：1400：1000：500 1900：200：800：600：1000：500
A.在該DNA分子中，a酶與b酶的識別序列分別有3個和2個
B.a酶與b酶切出的黏性末端相互連接后的序列仍可被a酶切割
C.a酶與b酶切割的化學鍵與DNA連接酶縫合的化學鍵不同
D.用a酶切割與線性DNA分子相同堿基序列的質粒，得到的切割產物相同
7.下列關于基因工程基本工具的敘述，正確的是( )
A.限制性內切核酸酶能夠識別新冠病毒特定的核苷酸序列并在特定位點切開磷酸二酯鍵
B.EcoRⅠ識別序列和切割位點為G↓AATTC，則形成的黏性末端為AATTC-
C.與DNA聚合酶不同，DNA連接酶發揮作用時不需要DNA模板
D.用做分子運輸車的質粒常有特殊的抗生素合成基因，便于重組DNA分子的篩選
8.限制酶和DNA連接酶是基因工程的工具酶，以下說法正確的是( )
A.大多數限制酶識別的核苷酸序列由6個核糖核苷酸組成
B.不同來源的限制酶可能識別相同的序列，甚至有相同的切點
C.DNA連接酶能將單個核苷酸連接到已有的核苷酸片段上
D.E·coliDNA連接酶既能連接黏性末端，也能連接平末端
9.下列關于質粒的敘述，正確的是( )
A.質粒和真核細胞DNA的基本組成單位不同
B.質粒的復制過程是在受體細胞外獨立進行的
C.質粒是存在于所有細胞中蛋白質合成的場所
D.質粒是細胞質中能夠自我復制的環狀DNA分子
10.下列關于質粒的說法，錯誤的是( )
A.使用質粒是為了避免目的基因被分解
B.質粒只能在與目的基因重組后才能進入細胞
C.沒有限制酶就無法使用質粒
D.質粒的復制和表達遵循中心法則
參考答案
1.答案：D
解析：A、限制酶和DNA連接酶是構建重組DNA分子必需的工具酶，構建重組DNA分子時不需要DNA聚合酶，A錯誤； B、不同的限制酶切割產生的黏性末端可能相同，B錯誤； C、不同的限制酶切割產生的黏性末端可能相同，由不同限制酶切割形成的相同黏性未端連接形成的DNA片段，不能被原限制酶識別，C錯誤； D、質粒作為基因工程常用的載體，并不是原核細胞特有的結構，部分真核細胞也有，如酵母菌，D正確。
故選：D。
2.答案：A
解析：A、一個DNA分子中，可能存在1至多個酶a與酶b的識別序列，A正確；
B、由圖可知，酶a與酶b識別的序列雖然不同，但切出的黏性末端相同，相同的黏性末端能相互連接，B錯誤；
C、酶a與酶b切斷的化學鍵均為相鄰脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵，C錯誤；
D、質粒為環狀DNA分子，用酶a切割有3個識別位點的質粒，可得到3種切割產物，D錯誤。
故選A。
3.答案：C
解析：
4.答案：B
解析：限制性內切核酸酶主要從原核生物中分離純化而來，A正確；限制性內切核酸酶只能識別和切割DNA，不能識別和切割RNA,B錯誤；限制性內切核酸酶的活性受溫度和pH等因素的影響，C正確；不同限制性內切核酸酶可能切割出相同的黏性末端，也可能切割出不同的黏性末端，D正確。
5.答案：B
解析：A、回文序列是一段特定的核苷酸片段（兩條鏈堿基互補），回文序列中（A+C）的數目與（T+G）的數目相等，A錯誤；
B、短回文序列往往是限制酶的識別位點，質粒是一段環狀的DNA分子，存在限制酶的識別位點，故回文序列可能會存在于質粒中，B正確；
C、限制酶作用于回文序列的磷酸二酯鍵，C錯誤。
D、短回文序列往往是限制酶的識別位點，故短回文序列可能由4、6、8個或其他數量的核苷酸組成，D錯誤。故選B。
6.答案：A
解析：A、由題表可得，a酶切割后形成四個片段，因此在該DNA分子中，a酶有3個識別序列，再次切割后，片段增加2個，因此b酶有2個識別序列，A正確；
B、由圖可知，a酶與b酶切出的黏性末端相同，可以相互連接，但相互連接后得到的核苷酸序列中沒有a酶識別序列，因此不能被 a酶識別，B錯誤；
C、a酶與b酶切割的化學鍵與DNA連接酶縫合的化學鍵相同，都是磷酸二酯鍵，C錯誤；
D、質粒是環狀DNA分子，與線性DNA相同堿基序列的質粒含有3個a酶的切割位點，則其被a酶切割后可以得到3種切割產物，D錯誤。故選A。
7.答案：C
解析：A、限制性內切核酸酶能識別雙鏈DNA分子的特定核苷酸序列，并使特定部位的磷酸二酯鍵斷開，而新冠病毒是RNA病毒，遺傳物質是RNA，A錯誤；
B、EcoRⅠ識別序列和切割位點為G↓AATTC，則形成的黏性末端為CTTAA-，B錯誤；
C、DNA連接酶連接DNA片段的磷酸二酯鍵，發揮作用不需要模板，也不需要識別特定序列，C正確；
D、載體質粒上的抗生素抗性基因通常作為對重組DNA分子鑒定和篩選的標記基因，不是抗生素合成基因，D錯誤。故選C。
8.答案：B
解析：A、大多數限制酶識別的核苷酸序列由6個脫氧核糖核苷酸組成的，A錯誤；
B、不同來源的限制酶可能是同一種限制酶，可以識別相同的識別序列，甚至有相同的切點，B正確；
C、DNA連接酶可以連接兩個DNA片段，而DNA聚合酶能將單個核苷酸連接到已有的核苷酸片段上，C錯誤；
D、E·coliDNA連接酶只能連接黏性末端，不能連接平末端，D錯誤。
故選B。
9.答案：D
解析：A、質粒是獨立于真核細胞細胞核或原核細胞擬核DNA之外，并具有自我復制能力的環狀雙鏈DNA分子，組成單位與真核細胞的DNA完全相同，都是脫氧核苷酸，A錯誤；
B、質粒作為基因工程的載體，可以進入受體細胞進行自我復制，B錯誤；
C、細胞中蛋白質合成的場所是核糖體，C錯誤；
D、質粒是細胞質中能夠自我復制的環狀DNA分子，主要存在于原核細胞中，D正確。
故選D。
10.答案：B
解析：A、使用質粒是為了避免目的基因被分解，以使目的基因在受體細胞中穩定存在并表達，A正確;B、質粒也能進入細胞，B錯誤;.C、質粒是雙鏈環狀DNA分子，沒有限制酶切割目的基因就無法插入，就無法使用質粒，C正確;D、質粒的復制和表達也遵循中心法則，D正確。

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