高考生物备考-考点79 基因工程（一）

考点79基因工程(一)

高考频度：★★★☆☆难易程度：★★★☆☆

lo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,定向改造生物的遗技性状。

2.DNA重组技术的基本工具

⑴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：识别特定的核LF酸序列并切开特定部位的两个核仃酸之间的磷酸一酯键。

③结果:产生黏性末端或平末端.

(2)DNA连接酶

①种类：按来源可分为£・。。万DNA连接酹和］^西屋接醒.

②作用：将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制作切开的两个核昔酸之间的磷酸二酯键。

③DNA连接酶和限制酶的关系

•1•'''限制假一—11111~

GAATTC、GAATTC

X”有、DNA连接酹™4+_1

(3)载体

①种类:质检、入噬菌体的衍生物、动植物病毒等.

②质粒的特点错误！

考向一限制性核酸内切酶、DNA连接酶等酶的作用

1.如图为DNA分子在不同酶的作用卜所发生的变化，图中依次表示限制酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解

旋酶作用的正确顺序是

A.①②③④B.①②④③

Co③D.①④③②

【参考答案】C

【试慈器析】偎制薛可在特定位点行DNA分子支行切割；DNA聚合薛在DNA分子复制时将脱支核答

酸法接成配柔核苔酸挺;DNA连接薛可将氏制薛切开的磷酸二折键连接在一起；羿旋薛的作用是将DNA

双挺要开螺旋，为复制我转录提供模版。

解题技巧

确定限制酶的种类

PsllSmalP.v/I

Ii■i

图甲

（1）根据n的基因两端的限制酶切点确定限制酶的种类

①应选择切点位于目的基因两端的限制酣，如图甲可选择Rs「I.

②不能选择切点位于目的基因内部的限制海，如图甲不能优择§〃&I。

③为避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接，也可使川不同的限制酶切割目的基因和质粒，如图

甲也可■选择用尸sM和灰小I两种限制酶（但要确保质粒上也有这两种酶的切点）.

（2）根据质粒的特点确定限制能的种类

①所选限制酶要与切割目的基因的限制酶相一致，以确保具有相同的黏性末端。

②质粒作为载体必须具备标记基因等，所以所选择的限制酶尽量不要破坏这些结构，如图乙中限制酶

Sma【会破坏标记基囚；如果所选酶的切点不止一个，则切割重组后可能会丢失某些片段，若丢失

的片段含复制起点区，则切割重组后的片段进入受体细胞后不能自主复制。

2。若要利用某目的基因（见图甲）和已噬菌体载体（见图乙）构建重组DNA（见图丙），限制性核酸内切酶的

能切位点分别是为7I【（A&TCT）、比。RI（G”ATTC）和Sau3Al（%ATC）.下列分析合理的是

BglIISa«3AI

[H的小因I

EcoRi氏。R1

表”;RNA聚合龄的

移动方向ttfllDNA

A.用比。RI切割目的基因司P1噬菌体载体

B.用笈g/n和反苏I切割目的基因和Pi噬菌体载体

Co用*/H和Sau3Al切割目的基因和P噬菌体载体

Do用EcoRI和Sau3AI切割目的基因和P1噬菌体载体

【答案】D

【羿析】学答本题的关键是要乘■清切割后目的基因拮入的方向，只有用EcoRi茄Sa〃3Al切割目的工

因为P1啜菌体载体，构建的豆姐DNA申RNA聚合薛在括入的目的基因上的移动方向才一定与困丙方

同。

考向二载体的作用及特点分析

飞迎典例引领

3.下列关丁基因工程中我体的叙达，错误的是

A.常用的载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等jB。目的基因与载体结合的过程发生在细胞外

C.载体上含有标记基因，可用于检测目的基因是否导入受体细胞

D.质粒可作为基因工程的载体，其化学本质是小型链状DNA

【参考答案】1)

【试题解析】基因工程常用的载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等，A正确；基因工程的操作环境是在

生物体外，因此目的基因与载体结合的过程发生在细胞外，E正确：载体上含有标记基因，具作用是检测

目的基因是否导入受体细胞，C正确；质粒的化学本质是小型环状DNA分子，D错误.

技法提炼

载体上标记基因的标记原理

载体上的标记基因一般是一些抗生素的抗性基因。目的基因要转入的受体细胞没有抵抗相关抗牛.素的能力。

当含有抗生素抗性基因的载体进入受体细胞后，抗性基因在受体细胞内表达，使受体细胞能够抵抗相应抗

生素，所以在受体细胞的培养体系中加入该种抗生素就可以只保留转入载体的受体细胞，原埋如卜图所示：

DoDNA连接酶使黏性末端的碱基之间形成氢键

4。关于下图所示黏性末端的叙述中，正确的是

•T-C-C-C-AA-A-T*T-C-A-G-C-T*T-

-A-G-G-G-T-A-A-G-T-T-T-C-C-AG-A-

①②③④

A.①与③由相同限制酶切割产生

BoDNA连接酶可催化①与③的拼接jC.经酶切形成④需要脱去2个水分子

D.①〜④中的化学键均为相同化学键

5.一环状DNA分子，设其长度为1。限制性内切酶A在其上的切点位于0。0处；限制性内切酶B在其上

的切点位于（）.3处；限制性「切酶C的切点未知。但C单独切或与A或B同时切的结果如下表，请确定

C在该环形DNA分子的切点应位于图中的

C单切长度为0.S和0.2的两个片段

C与A同时切长度为2个Q2和1个0.6的片段

C与B同时切长度为2个0」和1个0.S的片段

A.0.2和0.4处

B..0.4和0.6处,C0.5刃0.7处

D.0.6和0.9处

6.以下是几种不同限制性核酸内切酶切割DNA分子后形成的部分片段。下列叙述中，错误的是

①”・CTGCA②…G0-TG

•••G•••CTTAA…AC

④…G⑤・・・GC

-CT（X：AYG

A.以上DNA片段是由5种限制酶切割后产生的

B.若要把相应片段连接起来，应选用DNA连接酶jC.上述能进行连接的两个片段，其连接后形成的DNA

,…CTGCAG…

分子是…GACGTC…

D.限制酶和DNA连接酶作用的部位都是磷酸二酯键

7.在DNA测序工作中，需要将某些限制性核酸内切能的限制位点在DNA上定位，使其成为DNA分子中的

物理参照点。这项工作叫做“限制酶图谱的构建”。假设有以下一项实验：用限制酶〃/〃411、BamH\

和二者的混合物分别降解一个4kb(Ikb即1千个碱基对)大小的线性DNA分子，降解产物分别进行凝胶

电泳，在电场的作用下，降解产物分开,如下图所示。据此分析，这两种限制性核酸内切曲在该DNA分

子上的限制位点数目是以下哪一组

Hindm

+

BamHI

1.8kl)

1.3kb

0.9k1)

A.HindIII1个，BamHI2个

B.HindIII2个，BaI3个,C.〃/〃"山2个，BamHI1个

D.HindIII2个，BamH\2个

8。下列有关质粒的叙述中，正确的是

A.质粒是存在于细菌中的一种细胞器

B.质粒改造后可用作基因工程的载体

C.质粒上基因的表达不遵循中心法则

D.质粒必须具有抗生素抗性以便筛选

9.科学家常选用的细菌质粒往往带有一个抗菌素抗性基因,该抗性基因的主要作用是

A.提高受体细胞在自然环境中的耐热性1Bo有利于检测目的基因是否导入受体细胞

C.增加质粒分子的相对分子质量

D.便于与外源基因连接

10.根据基因工程的有关知识，回答下列问题：

(1)限制性核酸内切悔切割DNA分子后产生的片段,其末端类型有和

(2)质粒运载体用EcoRI切割后产生的片段如下：

AArrc...G

(；...CTTAA

为使运载体与Fl的基因相连，含有FI的基因的DNA除可用氏床I切割外，还可用另一种限制性核

酸内切酶切割，该酶必须具有的特点是______。

(3)按其来源不同，基因工程中所使用的DNA连接前有两类，即DNA连接酶和D

NA连接能。

(4)反转录作用的模板是,产物是。若要在体外获得大量反转录产物，常采用—

—技术.

（5）基因工程中除质粒外,_______和__________也可作为运载体。

如真题过关

11.（2018•北京卷）用Xhol和Sall两种限制性核酸内切酶分别处理同一DNA片段，酶切位点及酶切产

物分离结果如图.以下叙述不正确的是

Sa/1So/ISW1XM

■A1

mi际切位点刖

用2电泳站果示意阁

A.如图中两种酶识别的核甘酸序列不同

B.如图中酶切产物可用于构建重组DNA

Co泳道①中是用Sall处理得到的酶切产物

D.图中被酶切的DNA片段是单链DNA

12.（2017-新课标I卷）真核生物基因中通常有内含子，而原核生物基因中没有，原核生物没有真核生

物所具有的切除内含子对应的RNA序列的机制。已知在人体中基因A（有内含子）可以表达出某种特定

蛋白（简称蛋白A）。回答下列问题：

（1）某同学从人的基因组文库中获得了基因A,以大肠杆菌作为受体细胞却未得到蛋白A,其原因是一

（2）若用家蚕作为表达基因A的受体，在噬菌体和昆虫病毒两种教体中，不选用

—作为载体，其原因是o

（3）若要高效地获得蛋白A,可选用大肠杆菌作为受体。因为与家蚕相比，大肠杆菌具有

（答出两点即可）等优点.

（4）若要检测基因A是否翻译出蛋白A,可用的检测物质是（填“蛋白A的基

因〃或“蛋白A的抗体〃）。

（5）艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明DNA是遗传物质做出了重要贡献，也可以说是基因工

程的先导，如果说他们的工作为基因工程理论的建立提供了启示，那么，这一启示是

、总参考答案.

1O【答案】C

【解析】基因工程又叫基因拐接技术或DNA重姐技术，其生物学原理是基因重姐，A正璃：通过基因

工程技术，能按熊人们的意愿，担一种生物的某种基因提取出耒，加以修饰改造，然后放到另一种生物

的匆.眩里，定向改造生初的遗传性状，B正瑙；变组DNA需要在体外送行，但目的基因的表达是在细

史内逆行的，C错误；基因工程是在DNA分子水平上造行设计犯操作的，又叫DNA重姐技术，D正第，

2.【答案】D

【解析】DNA聚合酶与RNA聚合酶催化的底物分别是游离的脱氧核甘酸和游离的核糖核甘酸，A错误；

DNA聚合酶能将游离的脱氧核甘酸逐一连接起来，形成一个完整的DNA分子，B错误；目的基因的转

录需要用到RNA聚合酶,C错误；限制性核酸内切酶和DNA水解酶都能断裂磷酸二酯键，D正确。

3.【答案】C

【解析】一种限制酶只能识别一种特定的核甘酸序列，不同的识别序列不同,A错误.质粒具有标记基因，

以便检测和筛选获得目的基因的受体细胞,B错误。载体必须具备的条件之一：具有多个限制能切点，以

便与外源基因连接，C正确.DNA连接酶使黏性末端之间形成璘酸二酯键，D错误。

4.【答案】B

【解析】不同限制酶切割生成的黏性末端也有可能会相同，因此①与③不一定是由相同限制酶切割产生

的，A错误：由于①与③的黏性末端相同，所以DNA连接酶可催化①与③的拼接，B正确；形成④需要断

裂两个磷酸二酯键,因此需要消耗2分子的水，而不是脱去2个水分子，C错误；①〜④中的化学键有氢

键和磷酸二酯键,D错误

5。【答案】A

【梦析】依困中所示，限制薛C支•切的切割住点有两个，又由C与A冏切且A的切点住于0.0处知C

的切割住点为0一8、0.6或0.2、0.4或0.2、0.8.又由C与B同切且B的初点位于03处知C的切割住点

为0.2、0.4我0.2、0」我04、0.5,所以C的切割住点为02、0.4,A正瑞。

6.【答案】A

【解析】分析题图：图示为几种不同限制性核酸内切酶切割DNA分子后形成的部分片段,其中①④是同一

种限制酶切割形成的，具有相同的黏性末端;②经过限制酶切割后形成黏性末端;③、⑤经过限制酶切割

后形成平末端.图中①④是同一种限制酶切割形成的，因此以I：DNA片段是由4种限制酶切割后产生的，

A错误；DNA连接酶可将具有相同末端的DNA片段连接起来，B正确；图中①④具有相同的黏性木端，

……

可被DNA连接酶连接形成…GACGTC…，C正确；限制酶和DNA连接酶作用的部位都是磷酸二酯键,其中

限制酶能将磷酸二酯键切断，而DNA连接酶能将磷酸二酯键连接起来，D正确。

7。【答案】A

【解析】依题意和图示分析可知：单独用限制酶力〃d川降解（左图）一个4kb（1kb即1千个碱基对）

大小的线性DNA分子，可得到2。8kb和1。2kb的两段说明该DNA分子上有1个限制酶〃/〃dill

的限制位点，而单独用限制酣出I降解（右图）该DNA分了，则得到1.8kb、1.3kb和0。9kb

的三段，说明该DNA分子上有2个限制酶咫/〃〃I的限制位点.综上分析，A正确,B、C、D均错误。

8。【答案】B

【解析】质粒是存在于细菌中的一种环状DNA,A错.天然质粒经过人工改造后，可用作基因工程的载体，

B正确.质粒上基因的表达遵循中心法则,C错。质粒上要有标记基因以便筛选，但不一定是抗生素抗性

基因，D错。

9.【答案】B

【解析】抗菌素抗性基因的作用是作为标记基因，可鉴别受体细胞中是否含有目的基因，故选及

10.【答案】（1）黏性末端平末端

（2）切割产生的DNA片段末端与EcoRI切割产生的相同

（3）及coliL

（4）mRNA（或RNA）cDNA（或DNA）PCR

（5）噬菌体动植物病毒

【弊折】（1）限制性核酸内切障可以将DNA分子切或两和美密的未竭，平末得知黏性未遥.（2）两

种不同需切割之后便于那是，所产生的貂性末端必须圮同e囚£为使运载体与目的基因相连，含疥目的

基因的DNA除可用EcoRI切割外，三可用另一种强制性核酸内切薛切割，该薛必须具有的特点是切割

产生的DNA片段末瑞与EcoRi切割产生的混同。（3）D、A连接薛可分为两类：一矣是LDNA连接

薛，另一类是E