第十单元 第33讲 【高三一轮复习系列2021版步步高生物《大一轮复习讲义》】(001)

第33讲 基因工程

[考纲要求] 1.基因工程的诞生(Ⅰ)。2.基因工程的原理及技术(含PCR 技术)(Ⅱ)。3.基因工程的应用(Ⅱ)。4.蛋白质工程(Ⅰ)。5.实验：DNA 的粗提取与鉴定。

1．基因工程的概念 (1)供体：提供目的基因。 (2)操作环境：体外。 (3)操作水平：分子水平。 (4)原理：基因重组。 (5)受体：表达目的基因。 (6)本质：性状在受体体内的表达。

(7)优点：克服远缘杂交不亲和的障碍，定向改造生物的遗传性状。 2．DNA 重组技术的基本工具 (1)限制性核酸内切酶(简称：限制酶)

①来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。

②作用：识别双链DNA 分子的某种特定核苷酸序列，并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开。

③形成末端类型⎩⎪⎨⎪

⎧

识别序列中心轴线两侧切开→黏性末端识别序列中心轴线处切开→平末端

(2)DNA 连接酶

①作用：将限制酶切割下来的DNA 片段拼接成新的DNA 分子。 ②类型

常用类型 E ·coli DNA 连接酶

T 4 DNA 连接酶 来源 大肠杆菌 T 4噬菌体 功能 只缝合黏性末端

缝合黏性末端和平末端

结果

恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键

③DNA 连接酶和限制酶的关系

(3)载体 ①条件

条件

适应性

稳定并能自我复制或整合到染色体DNA 上

目的基因稳定存在且数量可扩大 有一个至多个限制酶切割位点

可携带多个或多种外源基因 具有特殊的标记基因

便于重组DNA 的鉴定和选择

②种类⎩

⎪⎨⎪⎧

最常用：质粒

其他：λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等

③作用：携带外源DNA 片段进入受体细胞。

④特点：可在细胞中进行自我复制或整合到染色体DNA 上，随染色体DNA 进行同步复制。 教材拾遗 限制酶来源于原核生物而不切割自己的DNA 的原因是限制酶具有特异性，原核生物的DNA 分子中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰(P 4寻根问底拓展)。

1．判断关于基因工程中工具酶说法的正误 (1)限制酶只能用于切割目的基因( × )

(2)切割质粒的限制性核酸内切酶均能特异性地识别6个核苷酸序列( × ) (3)DNA 连接酶能将两碱基间通过氢键连接起来( × )

(4)E ·coli DNA 连接酶既可连接平末端，又可连接黏性末端( × ) (5)限制酶可以识别和切割RNA( × ) 2．判断关于基因工程中载体说法的正误

(1)载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选的标记基因( × ) (2)每个质粒DNA 分子上至少含一个限制酶切割位点( √ ) (3)质粒是小型环状DNA 分子，是基因工程常用的载体( √ )

(4)载体的作用是将携带的目的基因导入受体细胞中，使之稳定存在并表达( √ )

易错警示(1)限制酶是一类酶，而不是一种酶。

(2)将一个基因从DNA分子上切割下来，需要切两处，同时产生四个黏性末端或平末端。

(3)不同DNA分子用同一种限制酶切割，产生的末端都相同，同一个DNA分子用不同的限制酶切割，产生的末端一般不相同。

(4)限制酶切割位点应位于标记基因之外，不能破坏标记基因，以便进行检测。

(5)目的基因的插入位点不是随意的：基因表达需要启动子与终止子的调控，所以目的基因的插入位点应在启动子与终止子之间。

考向一工具酶的应用分析

下图中的图1和图2分别表示的是Eco RⅠ限制酶和SmaⅠ限制酶的作用示意图，据图分析：

(1)请说出Eco RⅠ限制酶和SmaⅠ限制酶识别的碱基序列及切割的位点。

提示Eco RⅠ限制酶识别的碱基序列是GAATTC，切割位点在G和A之间；SmaⅠ限制酶识别的碱基序列是CCCGGG，切割位点在C和G之间。

(2)以上实例说明限制酶有何特性？

提示说明限制酶具有专一性。

(3)要将图1中的末端再连接起来，需要用哪类连接酶，若连接图2的末端呢？

提示连接图1中的黏性末端既可用E·coli DNA连接酶，也可用T4 DNA连接酶，连接图2中的平末端只能用T4 DNA连接酶。

(4)已知某限制性核酸内切酶的识别序列和切割位点是—C↓AA TTG—，该酶作用DNA后所得末端与图1所得末端用E·coli DNA连接酶能否连接起来？若能连接起来，能否再次被Eco RⅠ限制酶识别并切割呢？

提示能；不能。

1．如图表示由不同的限制酶切割而成的DNA末端及相关的酶作用位点。下列叙述错误的是()

A．甲、乙、丙都属于黏性末端

B．甲、乙片段可形成重组DNA分子，但甲、丙不能

C．DNA连接酶的作用位点在乙图中b处

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

答案 C

解析由题图可知，甲、乙、丙都属于黏性末端，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；DNA连接酶催化磷酸基团和脱氧核糖之间形成磷酸二酯键，C错误；切割甲的限制酶的识别序列和甲、乙片段形成的重组DNA分子序列不同，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。

2．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。