基因工程的基本工具(一)

基因工程的基本工具（一）
1．基因工程是指在______通过人工“______”和“____________”等方法，对生物的基因进行的______和重新组合，然后______受体细胞并使重组基因在受体细胞中______，产生人类需要的____________的技术，又称为________技术。

基因工程是在______水平上操作、改变生物的______________的技术，包括基因的______、____________、______以及在受体细胞内的______和______等过程。

2．限制性核酸内切酶（分子手术刀）
(1)第一种限制酶从________________中分离并纯化。

(2)作用：每种限制性核酸内切酶只能识别DNA分子的________________，且在特定位点上切割DNA分子。

(3)切割结果：大部分限制性核酸内切酶在切开DNA双链时，切口处两个末端都带有由若干____________组成的单链，这种单链被称为______末端。

3．下列关于基因工程的叙述，不正确的是()
A．基因工程的原理是基因重组
B．运用基因工程技术，可使生物发生定向变异
C．一种生物的基因转接到另一种生物的DNA分子上，属于基因工程的内容
D．是非同源染色体上非等位基因的自由组合
4．以下有关基因工程的叙述，正确的是()
A．基因工程是细胞水平上的生物工程
B．基因工程的目的是获得目的基因表达的蛋白质产物
C．基因工程产生的变异属于人工诱变
D．基因工程育种的优点之一是可以定向地使生物产生可遗传的变异
5．下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。

请回答下列问题：
图1
图2
(1)一个图1所示的质粒分子经SmaⅠ切割前、后，分别含有________个游离的磷酸基团。

(2)若对图中质粒进行改造，插入的SmaⅠ酶切位点越多，质粒的热稳定性越________。

(3)用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒，不能使用SmaⅠ切割，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(4)与只使用Eco RⅠ相比较，使用Bam HⅠ和HindⅢ两种限制酶同时处理质粒、外源DNA 的优点在于可以防止________________________________________________________
________________________________________________________________________。

(5)为了获取重组质粒，将切割后的质粒与目的基因片段混合，并加入______________酶。

(6)重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了____________________________________
________________________________________________________________________。

6．人们将苏云金芽孢杆菌中的抗虫基因导入棉花细胞中培育成为抗虫棉，这个过程中所利用的主要原理是()
A．基因突变B．基因重组
C．基因工程D．染色体变异
7．下列有关限制酶知识的叙述，错误的是()
A．产生于细胞内，同时可以在细胞外起作用
B．一种限制酶可以识别多种特定的核苷酸序列
C．限制酶作用于两个核苷酸之间的磷酸二酯键
D．微生物中的限制酶对自身DNA无损害作用
8．限制性核酸内切酶Eco RⅠ对DNA的识别序列是GAA TTC，当用它处理环状DNA分子时，可形成()
A．两端相同的线性DNA，有黏性末端
B．两端相同的线性DNA，无黏性末端
C．两端不同的线性DNA，一端有黏性末端，一端无黏性末端
D．两种末端无法判断
9．限制酶是一种核酸内切酶，可识别并切割DNA分子上特定的核苷酸序列。

下图为四种限制酶Bam HⅠ、Eco RⅠ、HindⅢ和BglⅡ的识别序列和切割位点：
Bam HⅠEco RⅠHindⅢBglⅡ
↓↓↓↓
GGA TCC GAATTC AAGCTT AGATCT
CCTAGG CTTAAG TTCGAA TCTAGA
↑↑↑↑
切割出来的DNA黏性末端可以互补配对的是()
A．Bam HⅠ和Eco RⅠB．Bam HⅠ和HindⅢ
C．Bam HⅠ和BglⅡD．Eco RⅠ和HindⅢ
10.通过DNA重组技术使原有基因得以改造的动物称为转基因动物。

运用这一技术使羊奶中含有人体蛋白质，下图表示了这一技术的基本过程，在该工程中所用的基因“剪刀”能识别的序列和切点是—G↓GA TCC—，请回答：
(1)从羊染色体中“剪下”羊蛋白质基因的酶是________________。

人体蛋白质基因“插入”羊体细胞染色体中时需要的酶是________________。

(2)请画出质粒被切割形成黏性末端的过程图。

—G↓GATCC—
→
(3)人体蛋白质基因之所以能“插入”到羊的染色体内，原因是
________________________________________________________________________。

基因工程的基本工具（一）答案
1.体外 剪切 拼接 改造 导入 表达 基因产物 重组DNA 基因 遗传性状 分离 体外重组 转移 复制 表达
2.(1)流感嗜血杆菌 (2)特定核苷酸序列(3)特定核苷酸 黏性
3．D [基因工程实现了将一种生物的基因与另一种生物的基因组合到同一个体中的愿望，所以这是一种基因重组现象。

基因工程是两种生物间的基因重组，而非同源染色体上非等位基因的自由组合仅限于一种生物的一个个体减数分裂过程中。

]
4．D [基因工程是在分子水平上，对DNA 进行设计和施工，按照人们的意愿定向地改造生物性状，创造出符合人们需要的生物类型或生物产品，基本原理应为基因重组。

]
5．(1)0、2 (2)高
(3)Sma Ⅰ会破坏质粒的抗性基因、外源DNA 中的目的基因
(4)质粒和含目的基因的外源DNA 片段自身环化
(5)DNA 连接 (6)鉴别和筛选含有目的基因的细胞
解析 (1)质粒切割前是双链环状DNA 分子，所有磷酸基团参与形成磷酸二酯键，故不含游离的磷酸基团。

从图1可以看出，质粒上只含有一个Sma Ⅰ的切点，因此被该酶切割后，质粒变为线性双链DNA 分子，因每条链上含有一个游离的磷酸基团，因此切割后含有两个游离的磷酸基团。

(2)由题目可知，Sma Ⅰ识别的DNA 序列只有G 和C ，而G 和C 之间可以形成三个氢键，A 和T 之间可以形成两个氢键，所以Sma Ⅰ酶切位点越多，热稳定性就越高。

(3)质粒抗生素抗性基因为标记基因，由图2可知，标记基因和外源DNA 中均含有Sma Ⅰ酶切位点，都可以被Sma Ⅰ破坏，故不能使用该酶剪切含有目的基因的外源DNA 和质粒。

(4)只使用Eco R Ⅰ，则质粒和目的基因两端的黏性末端相同，用连接酶连接时，会产生质粒和目的基因自身连接物，而利用Bam H Ⅰ和Hind Ⅲ剪切时，质粒和目的基因两端的黏性末端不同，用DNA 连接酶连接时，不会产生自身连接产物。

(5)质粒和目的基因连接后获得重组质粒，该过程需要连接酶作用，故混合后加入DNA 连接酶。

(6)质粒上的抗性基因为标记基因，用于鉴别和筛选含有重组质粒的受体细胞。

6．B [将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因导入棉花细胞中，通过DNA 转录、翻译合成特定的蛋白质，表现出特定的性状。

此题易错选C 。

基因工程是一种技术手段，而不是生物学原理，抗虫棉的培育利用的是基因工程这一技术手段使基因发生重组。

]
7．B [微生物中限制酶被提取出来之后，可以在细胞外起作用，进行DNA 的切割，例如基因工程中的限制酶的应用就是在细胞外进行的。

限制酶作用于两个核苷酸之间的磷酸二酯键，每种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列。

]
8．A [不同限制性核酸内切酶切割位点是不相同的，DNA 分子经限制酶切割产生的DNA 片段末端通常有两种形式，即黏性末端和平口末端。

如果是限制酶Eco R Ⅰ，则在它识别序列的中心轴线两侧进行切割，产生黏性末端；如果是限制酶Sma Ⅰ，则在它识别序列的中心轴线处切割，产生的是平口末端。

]
9．C [从图中可以看出Bam H Ⅰ、Eco R Ⅰ、Hind Ⅲ和Bgl Ⅱ四种限制酶切割出来的黏性末端分别是GATC 、AA TT 、AGCT 、GA TC ，Bam H Ⅰ和Bgl Ⅱ切割出来的黏性末端相同，可以互补配对。

]
10．(1)限制性核酸内切酶 DNA 连接酶
(2)
—CCTAG ↑G 用限制性核酸内切酶切割—G GATCC ——CCTAG G —
(3)人的遗传物质(基因)与羊的都为DNA ，其物质组成和空间结构相同
解析 在基因工程中用到的工具酶有限制性核酸内切酶和DNA 连接酶，在对载体和目的基因进行切割的时候，一定要用同一种限制性核酸内切酶，才能切出相同的黏性末端，当插入目的基因时，常用DNA 连接酶在二者之间形成磷酸二酯键。