高中生物（必选3）3.1DNA 重组技术的基本工具知识点

高中生物（必选3）3.1DNA重组技术的基本工具知识点整理本节课是高中生物必选3基因工程章节的基础内容，核心围绕DNA重组技术所需的三种基本工具展开，分别是限制酶、DNA连接酶和基因进入受体细胞的载体。掌握每种工具的来源、化学本质、作用特点、具体功能及应用注意事项，是理解基因工程原理和操作流程的关键。以下将分点梳理核心知识点，并配套练习题及解析。一、核心知识点梳理知识点1：限制性核酸内切酶（简称“限制酶”）1.来源：主要从原核生物中分离纯化得到。原核生物中限制酶的作用是切割外源DNA，保护自身遗传物质不被外来病原体入侵，是原核生物的“免疫系统”。2.化学本质：蛋白质。3.作用：识别特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割双链DNA分子。切割的是相邻两个核苷酸之间的磷酸二酯键。4.作用特点：特异性强，即一种限制酶通常只识别一种特定的核苷酸序列（多数为回文序列，如EcoRⅠ识别的序列为GAATTC，切割后产生黏性末端；SmaⅠ识别的序列为CCCGGG，切割后产生平末端）。5.切割结果：产生两种末端——黏性末端（两条链切割位点不在同一位置，形成一端突出的单链片段）和平末端（两条链切割位点在同一位置，形成两端平整的双链片段）。知识点2：DNA连接酶1.化学本质：蛋白质。2.作用：将两个双链DNA片段连接起来，形成一个完整的DNA分子，连接的是被限制酶切割后产生的磷酸二酯键（注意：不能连接氢键）。3.常见种类及差异：E·coliDNA连接酶：来源于大肠杆菌，只能连接黏性末端。T4DNA连接酶：来源于T4噬菌体，既能连接黏性末端，也能连接平末端（连接平末端时效率较低）。4.与DNA聚合酶的区别：DNA聚合酶是将单个脱氧核苷酸连接到已有的DNA片段上，需要模板链；DNA连接酶是连接两个独立的DNA片段，不需要模板链。知识点3：基因进入受体细胞的载体1.作用：将目的基因导入受体细胞，同时能在受体细胞内稳定存在、复制和表达，并且便于筛选。2.常用载体种类：质粒：最常用的载体，是细菌细胞质中独立于拟核DNA之外的小型环状双链DNA分子，能自主复制。λ噬菌体衍生物：经过改造的噬菌体，可作为载体携带目的基因进入细菌细胞。动植物病毒：经过改造后，可作为载体将目的基因导入动植物细胞（如农杆菌Ti质粒衍生物可导入植物细胞，逆转录病毒可导入动物细胞）。3.载体必须具备的条件：有一个或多个限制酶切点：便于目的基因插入。能在受体细胞内稳定存在并复制：保证目的基因随载体一起复制，稳定遗传。有标记基因：便于筛选含有目的基因的受体细胞（常见标记基因为抗生素抗性基因，如四环素抗性基因、氨苄青霉素抗性基因等）。对受体细胞无害：不会影响受体细胞的正常生命活动。二、各知识点配套练习题及答案解析（一）限制性核酸内切酶相关练习题下列关于限制酶的叙述，错误的是（）

A.限制酶主要来源于原核生物

B.限制酶能识别特定的核苷酸序列并切割DNA

C.限制酶切割DNA后只能产生黏性末端

D.限制酶的化学本质是蛋白质

限制酶EcoRⅠ识别的核苷酸序列为GAATTC，切割位点在G和A之间，下列关于其切割结果的说法正确的是（）

A.产生平末端

B.产生的黏性末端序列为-AATT-和-TTAA-

C.切割的是DNA分子中的氢键

D.可切割RNA分子中的相应序列

某限制酶识别的序列为CCCGGG，切割后产生的末端类型及切割位点分别是（）

A.黏性末端，C和C之间

B.平末端，C和G之间

C.黏性末端，G和G之间

D.平末端，C和C之间

答案及解析答案：C

解析：限制酶切割DNA后可产生两种末端，即黏性末端和平末端，如SmaⅠ切割后产生平末端，EcoRⅠ切割后产生黏性末端，因此C选项错误。A、B、D选项均符合限制酶的特性，表述正确。

答案：B

解析：EcoRⅠ切割位点在G和A之间，切割序列GAATTC后，产生的两个片段末端分别为-G和-AATTC、-CTTAA和-G，即黏性末端序列为-AATT-和-TTAA-，A选项错误，B选项正确；限制酶切割的是磷酸二酯键，而非氢键，C选项错误；限制酶只能切割DNA分子，不能切割RNA，D选项错误。

答案：B

解析：序列CCCGGG为回文序列，限制酶切割时若切割位点在中间的C和G之间，即切割后产生的末端为-CCC和-GGG、-GGG和-CCC，两端平整，属于平末端，因此B选项正确。若切割位点不在中间才会产生黏性末端，A、C选项错误；切割位点若在C和C之间，无法形成对称末端，不符合限制酶的切割特点，D选项错误。

（二）DNA连接酶相关练习题下列关于DNA连接酶的叙述，正确的是（）

A.能连接DNA分子中的氢键

B.只能连接黏性末端

C.可将两个独立的DNA片段连接成一个整体

D.与DNA聚合酶的作用机制完全相同

下列关于E·coliDNA连接酶和T4DNA连接酶的差异，说法错误的是（）

A.两者都能连接黏性末端

B.T4DNA连接酶可连接平末端，E·coliDNA连接酶不能

C.两者的来源不同

D.两者连接磷酸二酯键的效率完全相同

下列过程中需要用到DNA连接酶的是（）

A.以DNA为模板合成RNA

B.目的基因与载体的结合

C.从细胞中提取DNA

D.DNA分子的复制

答案及解析答案：C

解析：DNA连接酶的作用是连接DNA分子中的磷酸二酯键，而非氢键，A选项错误；T4DNA连接酶既能连接黏性末端，也能连接平末端，B选项错误；DNA连接酶可将两个独立的双链DNA片段连接成一个完整的DNA分子，C选项正确；DNA聚合酶是将单个脱氧核苷酸连接到已有DNA片段上，需要模板，而DNA连接酶连接两个独立片段，不需要模板，两者作用机制不同，D选项错误。

答案：D

解析：E·coliDNA连接酶来源于大肠杆菌，T4DNA连接酶来源于T4噬菌体，两者来源不同，C选项正确；两者都能连接黏性末端，A选项正确；T4DNA连接酶可连接平末端，而E·coliDNA连接酶只能连接黏性末端，B选项正确；T4DNA连接酶连接平末端的效率较低，连接黏性末端的效率与E·coliDNA连接酶也存在差异，D选项错误。

答案：B

解析：以DNA为模板合成RNA是转录过程，需要RNA聚合酶，A选项错误；目的基因与载体结合时，需用DNA连接酶连接两者切割后产生的磷酸二酯键，形成重组载体，B选项正确；从细胞中提取DNA是物理或化学分离过程，不需要DNA连接酶，C选项错误；DNA复制过程中需要DNA聚合酶，连接单个脱氧核苷酸，不需要DNA连接酶，D选项错误。

（三）基因载体相关练习题下列关于基因工程中载体的叙述，错误的是（）

A.载体必须具备标记基因，便于筛选

B.质粒是最常用的载体，只存在于细菌中

C.载体需能在受体细胞内稳定复制

D.载体需有一个或多个限制酶切点，便于目的基因插入

作为基因工程的载体，必须具备的条件不包括（）

A.能自主复制

B.能携带目的基因

C.是环状DNA分子

D.对受体细胞无害

下列可作为基因工程载体的是（）

①质粒②λ噬菌体衍生物③动植物病毒④大肠杆菌拟核DNA

A.①②③

B.①②④

C.①③④

D.②③④

质粒作为载体的优势不包括（）

A.结构简单，是小型环状DNA

B.能自主复制，保证目的基因稳定遗传

C.含有多个限制酶切点，便于目的基因插入

D.只能在细菌细胞内复制和表达

答案及解析答案：B

解析：载体必须具备标记基因，以便筛选含有目的基因的受体细胞，A选项正确；质粒主要存在于细菌中，部分酵母菌等真核生物也含有质粒，B选项错误；载体需能在受体细胞内稳定存在并复制，保证目的基因随载体复制而遗传，C选项正确；载体需有一个或多个限制酶切点，便于目的基因插入到载体中，D选项正确。

答案：C

解析：载体需能自主复制，保证目的基因稳定存在，A选项是必备条件；载体的核心功能是携带目的基因进入受体细胞，B选项是必备条件；载体不一定是环状DNA分子，如λ噬菌体衍生物、动植物病毒载体可能是线性或其他结构，C选项不是必备条件；载体必须对受体细胞无害，不影响其正常生命活动，D选项是必备条件。

答案：A

解析：基因工程中常用的载体包括质粒、λ噬菌体衍生物、动植物病毒，①②③正确；大肠杆菌拟核DNA是细菌的遗传物质，不能作为载体，