2024-2025学年高中生物第一章基因工程第一节基因工程概述第1课时基因工程的发展历程和工具学案苏教版选修3

第1课时基因工程的发展历程和工具

学习导航明目标、知重点难点

必了解基因工程的概念、诞生及发展。

©驾驭限制酶及DNA连接酶的作用。(重、难点)

③理解载体需具备的条件。(难点)

预习导学⑥1械理教材•夯实基础

教材导读JIAOCAIDAODU

------------0-----------

一、阅读教材第三段完成基因工程发展历程的相关问题

1.理论与技术基础

(1)沃森和克里克建立/DNA分子双螺旋结构模型。

(2)科恩伯格及其合作者苜次在大肠杆菌中发觉/DNA聚合科。

(3)梅塞尔森和斯塔尔发觉了DNA半保用复制的机理。

(4)克里克提出了描述遗传信息流向的中心法则。

(5)尼伦伯格和霍拉纳等破译了全部里种遗传密码。

(6)罗思和赫林斯基发觉细菌拟核外的质地具有自我复制实力，并能在细菌细胞之间转

移。

(7)在大肠杆菌细胞中发觉了DNA连接酶。

(8)特明和巴尔的摩发觉「逆转录酶,证明遗传信息也可以从RNA反向传递到DNA。

(9)史密斯等人分别到第一种特异性很强的限制性核酸内切酶。

2.基因工程

(1)概念：在体外通过人工“剪切”和“拼接”等方法，对生物的基因进行改造和加新

组合,然后导入受体细胞，并使电组基因在受体细胞中表达，产生人类须要的基因产物的技

术，又称为DNA重组技术。

(2)诞生事务：1973年，斯坦福高校科学家科恩等将两种不同来源的DNA分子进行体外

术组,并首次实现了重组DNA分子在大肠杆菌中的表达。

(3)发展阶段：1973〜1976年为起先期：1977年生产诞生长抑制素释放因子，到1981

年为发展期；1983年通过农阡菌转化法培育出世界上首例转基因植物一一转基因烟草，以

后为迅猛发展期。

二、阅读教材已第四段〜%分析基因工程的工具一一酶与载体

1.“分子手术刀”一一限制性核酸内切酶

(1)能识别DNA分子上特定的脱氧核背酸序列o

(2)在合适的反应条件下使每条链中特定部位的两个脱氧核仃酸之间的磷酸二曲触断

开。

(3)切割出黏性或平口末端。

2.“分子针线”一一DM连接酶

连接两个DNA片段形成两个磷段:酯犍成为一个重组DNAo

3.“分子搬运工”一一目的基因进入受体细胞的载体

(1)常用的载体有质粒、噬菌体的衍生物以及一些动植物病毒等。

(2)质粒DNA分子常用作我体，其至少包括：

①含有复制原点且能保证在受体细胞中进行独立复制的复制区。

②独特的标记基因,用于鉴定和选择重组DNA分子。

③目的基因(外源基因)插入位点，便于目的基因的插入。

U判一判

(1)通过基因工程改造成内生物为新物种。(X)

(2)限制性核酸内切酶和DNA解旋醯的作用部位相同。(X；

(3)DNA连接酶起作用时不须要模板。(J)

(4)限制性核酸内切的能识别特定的核苜酸序列。(J)

(5)重组DNA分子中的标记基因的作用是用于筛选获得含重组DNA分子的受体细胞。(J)

e连一连

科恩限制性核酸内切病

“分子手术刀”DNA连接解

首次实现广电组DNA分子

“分子缝合针”

在大肠杆菌中的表达

“或体”转基因烟草

首例转茶因植物质粒

》主题探究:既舒❷⑥师生互动•突破H难

主题1基因工程中的工具酶一一限制性核酸内切酶和DNA连接酶

要实现基因工程中的“剪切”和“拼接”过程必需有操作工具。结合教材P9第四段〜

PR边做边学内容完成以卜探究。

□探究1完善下图并回答下列问题，理解限制性核酸内切酶的作用

中心轴线黏性末端

是限制性核酸内切博在识别序列的史泗

限制性

核酸内

中心轴线平口末端

是限制性核酸内切除在识别序列的史必地

线处切开形成的

（1）作用特点：卷种限制件核酸内切酹能识别特定的脱氧核昔限序列,U在特定位点卜

切割DNA分子。该序列也称为识别序列，一般具有回文序列。

双链DNA结构

（2）切割结果：依据切割的方式不同，可分为错位切和平切,大部分限制性核酸内切酶

在切开DNA双链时为错位切。错位切是在DNA分子两条链的不同部位进行切割，切割后两个

末端均留下一段游离的单链，这种单链被称为黏性末端。平切是在DNA分子两条链上相同的

部位进行切割，切割后形成一个平口末端。

（3）由上图推出：限制性核酸内切薄的作用部位是图中［组（制中数字表示）连接相邻脱氧

核甘酸的键（磷酸二酯键），而不是碱基间的氢键。

口探究2视察下图并回答下列问题，DNA连接酶的连接作用

2.DNA连接酶与DNA聚合酶的比较

项目DNA连接前DNA聚合艇

相同点催化两个脱氧核甘酸之间形成磷酸二酯键

模板不须要模板须要DNA的一条链为模板

作用

不游离的DNA片段单个的脱氧核甘酸

对象

同

作用

点形成完整的DNA分子形成DNA的一条链

结果

用途基因工程DNA复制

命题突破MINGTlTUPO

□突破1限制的

1.限制酶是一种核酸切割酶，可辨识并切割DNA分子上特定的脱氧核甘酸序列。如图

所示为四种限制酶痴山I、阮MI、III以及BglII的辨别方列，箭头表示每一种限制

酶的特定切割部位，其中哪两种限制酶所切割出来的DNA片段末端可以互补黏合？其正确的

末端互补序列应当为（）

BamHlEcoRIHiMBglU

-GGATCC--GAATTC--AAGCTT--AGATCT-

-CCTAGG--CTTAAG--TTCGAA--TCTACA-

tttt

A.8a就I和Ecd^I；末端互补序列为一AATT一

B.8a就I和HinM：末端互补序列为一CATC一

C.EcdRI和HinM：末端互补序列为一AATT一

D.Ba就I和^7II；末端互补序列为一CATC一

解析：选DoA项中Bank\I切割出的末端序列为一GATC-,Ec小I切割出的末端序列为

—AATT—,两者不能互补黏合：B项中/〃〃司II切割出的末端序列为一AGCT-,与BaiA\I切

割出的末端序列不能互补黏合；同理可推出C项所示两种限制晦所切割出来的末端也不能互

补翱合，只有D项所示两种限制的所切割出来的末端才能互补黏合。

国国国固

限制酶的识别序列和切割末端的推断，

(1)识别序列的特点：呈现碱基互补对称，无论是奇数个碱基还是偶数个碱一

基，都可以找到一条中心轴线，如图，中心轴线两侧的双链DW上的碱基是反~~卜・

向对称重复排列的。如?以中心线为轴，两侧碱基互补对称：以

CGCGGG1CC

忏为轴，两侧碱基互补对称。，(2)推断黏性末端或平口末端是否由同一种限制酶切割形成的

方法是：将黏性末端或平口末端之一旋转180°后，看它们是否是完全相同的结构。)

□突破2DNA连接酶

2.下列关于DNA连接他作用的叙述，正确的是()

A.符单个核甘酸加到某DNA片段末端，可形成磷酸二酯键

B.连接两条DNA链上碱基之间的氢键

C.将断开的两个DNA片段的骨架连接起来，重新形成磷酸二酯键

D.只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间连接起来，不能将双链DNA片段平口末端

之间进行连接

解析：选MDNA连接酶的功能是催化两个双链DNA分子片段之间的磷酸二酯键的形成.

从而将两个DNA分子连接起来；有的DNA连接酶既能连接黏性木端，也能连接平口末端。

曲困国国

有关DNA的三种酶的区分

(l)DNA酶即DNA水解酶，是将DNA水解的酶；

(2)DNA聚合酶是在DNA复制过程中，催化形成新DNA分子的酶，是将单个游离的脱氧

核甘酸加到DNA片段上，须要模板；

(3)DNA连接酶是将两个DNA片段的两个缺口同时连接，不须要模板，两者作用的化学

键相同，都是磷酸二酯键。

主题2基因工程中的“分子搬运工”一一载体[学生用书P4]

要点探究YAODIANTANJIU

完成卜图，结合教材P;第一〜三段内容回答相关问题:

(1)各组成部分的功能

①复制区：含有复制原点，保证在受体细胞中进行独立复制。

②独特的标记基因：最常见的是抗生素抗性基因，如氨羊青霉素抗性基因、四环素抗性

基因或某些生化表型等标记基因。用于鉴定和选择去组DNA分子。

③目的基因插入位点：是某种限制性核酸内切酶的切割位点,便于•目的基因的插入。通

常一个质粒上会含有多种限制性核酸内切酶的切割位点。

(2)用限制性核酸内切酶切割质粒和外源DNA分子，并通过咽连接展的连接成为外源

基因表达载体c

卜小组讨论」

(1)怎样选用限制醐？

提示：限制酶识别的切割位点，不能在载体的复制起始点、标记基因等载体必需的基因

片段，切点所处位置必需在载体须要的基因片段之外，避开载体因目的基因的插入而失活或

影响鉴定利筛选。

(2)作为载体必需具有一个至多个限制性核酸内切的切点，而且每种酶的切点最好只有

一个，为什么？

提示：因为某种限制性核酸内切酶只能识别单一切点，若载体上有一个以上的酶切点，

则切割重组后可能丢失某些片段，若丢失的片段含复制起点区，则进入受体细胞后便不能自

主复制。•个载体若只有某种限制性核酸内切前的•个切点，贝J陶切后既能把环打开接纳外

源DNA片段，又不会丢失自己的片段。

基因工程中的载体

种类常用的载体有质粒、'噬菌体的衍生物、动植物病毒等

①质粒是最早应用的载体：

②结构：细菌细胞中的很小的环状DNA分子;

③特性：质粒的存在对宿主细胞无影响：

质粒

④重组质粒的形成：用同一种限制性核酸内切筋切割质粒和外源DNA分子，并

通过DNA连接酶的连接，就能将质粒和外源DNA分子组成一个重组质粒（重组

DNA分子）

作用将外源基因送入受体细胞

①能在宿主细胞内复制并稳定地保存：

条件②具有一个至多个限制性核酸内切酶切点：

③具有某些标记基因

命题突破MINGTlTUPO

□突破1质粒载体

1.下列有关质粒的叙述，正确的是（）

A.细胞膜上的载体和基因工程中的载体的化学本质相同

B.质粒是基因工程中唯一的运载体

C.载体必需具备的条件之一是：具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接

D.质粒是广泛存在了细菌细胞中的一种颗粒状细胞器

解析：选3细胞膜上载体的化学本质是蛋白质，而基因工程中载体的化学本质是小型

环状DNA分子，故A错误：质粒是基因工程中常用的运载体，但不是唯一的，B错误：运载

体必需具备的条件之一是：具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接，C正确；质粒不属

于细胞器，D错误。

细胞膜上的载体与基因工程中的载体的区分

（1）化学本质不同：细胞膜上的载体的化学成分是蛋白质；基因工程中的载体可能是物

质,如质粒（DNA）、也可能是生物,如噬菌体和动、植物病毒等。

（2）功能不同：细胞膜上的载体功能是帮助细胞膜限制物质进出细胞：基因工程中的载

体是一种“分子运输车”，把目的基因导入受体细胞。

□突破2载体的标记基因

2.在基因工程中，可依据受体细胞的类型及其生理特性来选择合适的载体，既能高效

地携带目的基因进入受体细胞，又能便利地进行检测。已知有以下几类含有不同标记基因的

质粒，不行作为侵入大肠杆菌的载体的是（己知青霉素可杀死大肠杆菌，四环素不能杀死大

肠杆菌）（）

f抗青辘素基因

荧光蛋白基因O紫色索合成基因

D

解析：选B。A质粒携带目的基因是否进入大肠杆菌，可用含有青霉素的培育基培育大

肠杆菌，假如大肠杆菌不死亡，说明这些大肠杆菌已含有了A质粒上的标记基因表达出的性

状，进一步说明目的基因已被携带进入大肠杆菌细胞内，故A项不符合题意：B质粒上的抗

四环素标记基因对大肠杆菌无影响，所以不能用于对目的基因是否进入大肠杆菌的检测，即

该载体不行作为侵入大肠杆菌的载体，B项符合题意：C和D质粒上的标记基因均可明显指

示目的基因是否进入大肠杆菌细胞内，故C、D项均不符合题意。

回阳的国

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反抗

相关抗生素的实力。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，使受体细胞能够反抗相应抗生素，所以在受体细胞的培育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，原理如下图所示：

有的没有我体进入

核心学问小结

［关键语句］

1.限制性核酸内切酶的作用特点是识别双链

［网络构建］

DNA分子上特定的核首整序列,并在将定修卓

上切割。

限制性核每一种限制性核酸内切酶能识

酸内切断别特定的核甘酸序列2.限制酶和DNA连接酶的作用部位都是两个

融因工心_

DNA连催化两条DNA链之间形成脱氧核甘酸间的够酸三照健，二者作用结果

通工具r接解磷酸二命健

相反：【.）”军承酶没有识别实力。

■1载体H将目的刘因运送到受体细胞中去|

3.在基因工程中运用的教体除质粒外，还有

X噬菌体的衍生物、利植物揖尊等。

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［随堂检测］

□学问点一基因工程的发展历程

1.下列有关基因工程诞生的说法，不正确的是（）

A.基因工程是在生物化学、分子生物学和微生物学等学科的基础上发展起来的

B.工具酶和载体的发觉使基因工程的实施成为可能

C.遗传密码的破译为基因的分别和合成供应了理论依据

D.基因工程必需在同物种间进行

解析：选D。基因工程可在不同物种间进行，它可打破生殖隔离的界限，定向改造生物

遗传性状。

□学问点二基因工程的工具

2.卜面是3种限制性核酸内切酶对DNA分子的识别序列和剪切位点图（箭头表示切点，

切出的断面为黏性末端）。相关叙述错误的是（）

限制酶1：'GATC限制两2：CCCJGGG

限制像3：G*GATCC

A.不同的限制酶有不同的识别序列和切割位点，体现了醯的专一性

B.限制酶2和3识别的序列都包含6个碱基对

C.限制酶1和酶3剪出的黏性末端相同

D.能够识别和切割RNA分子内一小段核甘酸序列的酶只有限制酶2

解析：选D。酶具有专一性，不同的限制酶有不同的识别序列和切割位点，A项正确:

据图可知,限制酶2和3识别的序列分别是CCCGGG和GGATCC,均为6个碱基对，故B项正

确：限制酶1和酶3剪出的黏性末端相同，均为GATC,C项正确：限制酶只能识别特定的

D\A序列，因此三种限制酶均不能识别和切割RNA中核糖核甘酸序列，故D项错误。

3.对DNA连接酶的功能描述，正确的是（）

A.将碱基、脱氧核糖、磷酸之间的化学键连接起来

B.在基因工程中只作用于一个切口处的两个黏性末端

C.用于DNA更制时母链与子链间形成氢键

D.与DNA聚合酶作用的部位相同，作用对象不同

解析：选D。DMA连接酶作用部位为磷酸二酯蚀，在基因工程中作用于两个切口的黏性

末端，DNA聚合幅也是作用于璘酸二酯键，作用对象为游离的脱氧核昔酸。

4.下图表示某种质粒和人的胰岛素基因，其中a表示标记基因，b表示胰岛素基因，

Ei表示某限制酶的幅切位点，现用该种限制酶分别切割质粒和胰岛素基因，后用DNA连接酶

连接切割后的质粒和胰岛素基因，下列选项中不行能出现的是（）

5.如图为重组质粒形成示意图。将此重组质粒导入大肠杆菌，然后将大肠杆菌放在四

种培育基中培育：a一一无抗生素的培育基，b一—含四环素的培育基，c一-含氨年青霉素

的培育基,d——含四环素和氨节青霉素的培育基。含重组质粒的大肠杆菌能生长的是（）

A.aB.a和c

C.a和bD.b和c

解析：选B。从图中可以看出人的生长激素基因插入到抗四环素基因中，导致抗四环素

基因结构被破坏，无法表达，重组质粒只有抗氨苦青褥素基因能够表达，导入此重组质粒的

大肠杆菌只能够在无抗生素或含有氨茶青霉素的培育基上生长.不能在含有四环素的培育基

上生长。

6.下图表示两种限制性核酸内切酶识别DNA分子的特定序列，并在特定位点对DXA进

行切割的示意图，请回答以下问题：

E5,-T-C-G-A-^-^r-T^C-75r-C-T-T-A-A-C-

甲y-A-G-C-l^-A-A-G-乙y-C-A-A-T-T-G-

£coRll\llpa\

-T-C-G-1-A-A-T-T-G--C-TT-*-A-A-C-

-A-C-C-IFP-A-A--G--C-A-A--T-T-C-

(1)图中甲和乙代表O

(2)Eca］、他a［代表。

(3)图中甲和乙经过相应操作均形成两个片段，切口的类型分别为、。

甲中限制性核酸内切酶的切点是之间，乙中限制性核酸内切醉的切点是之

间。

(4)由图解可以看出，限制性核酸内切酶的作用特点是o

(5)假如甲中G碱基发生基因突变，可能发生的状况是。

解析：从图解可以看出，甲和乙代表的是不同的DNA片段，在相应的限制性核酸内切酶

(反小I、也al)的作用下，在特定的位点被切割成两部分。前者是在识别序列的中心轴线

两侧分别切开，形成的末端是黏性末端；后者是在识别序列的中心轴线处切开，形成的末端

是平口末端。

答案：(1)有特别脱氧核昔酸序列的DNA片段(2)两种不同的限制性核酸内切醐(3)

造性末端平口末端G、AA、T(4)能识别双链DNA分子的特定脱氧核甘酸序列，并从

特定的位点将DXA分了•切割(5)限制性核酸内切酶不能识别切割位点

［课时作业］

一、选择题

1.下列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.基因工程的产物对人类都是有益的

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目的性强

解析：选D。基因工程是在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，

对生物的基因进行改造（目的性强）和重新组合（基因重组），然后导入受体细胞内进行繁殖，

使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所须要的基因产物。但并不是全部的基因产物对

人类都有益。基因工程是分子水平上的生物工程。

2.下列四条DNA片段，可以由同一种限制性核酸内切酶切割而成的是（）

-]J]~TAGG"[]"[GCTA7]~|"CCAT71TTACC

①②③④

A.①②B.②③

C.③④D.②④

解析：选【）。只有②和④两个黏性末端的碱基是互补的，可能是由同一种限制性核酸内

切酶切割而成的。

3.镰刀型细胞贫血症的病因是血红蛋白基因的碱基序列发生了变更。检测这种碱基序

列变更必需运用的酶是（）

A.解旋酶B.DNA连接醉

C.限制性核酸内切酶I）.RNA聚合酶

解析：选C。解旋酶是在DNA复制时要用的酶，A错误；DNA连接酶是用来连接目的基

因与质粒的工具酶，B错误；检测过程中必需用到限制性核酸内切酶，C正确；RNA聚合酶

是转录过程用的酶，D错误。

4.PU和GATA可以识别基因的特定序列，继而激活相关基因的表达，由此推想，PU和

GATA的结构更接近下列选项中的（）

A.限制酶B.蛋白酶

C.淀粉酶D.DMA连接酶

解析：选A。由丁PU和GATA可以识别基因的特定序列，从这方面来分析，其结构应当

接近限制的，因为限制酶也能识别基因中特定的脱氧核甘酸序列，故A正确。

5.下列各选项中，a、b、c、d代表的结构说法正确的是（）

m.

drtAA

A.a—质粒RNAB.b—DNA连接两

C.c-限制的D.d—外源基因

解析：选D。a代表质粒DNA,故A错误：b代表限制酶，故B错误：c代表DNA连接函,

故C错误：d代表外源基因，即目的基因，故D正确。

6.如图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变更，图中依次表示限制性核酸内切酶、

DNA聚合陶、DNA连接酶、解旋随作用的正确依次是（）

①―*⑵--—.

③——=cT④

A.①②®④B.①②®®

C.①®@@D.①④@@

解析：选C。图示中①表示该酶切割DNA分子双链产生黏性末端的过程，用到的醯是限

制性核酸内切酶，②是黏性末端连接的过程，用到的酶是DNA连接酶，③是DNA分子解旋的

过程，要用解旋酶，④是DNA分子复制时子链的形成过程，须要DNA聚合酶。

7.下列不行作为基因工程中的标记基因的是（）

A.抗性基因

B.发光基因

C.产物具有颜色反应的基因

D.贮藏蛋白的基因

解析：选De标记基因的作用是便利之后的筛选，所以标记基因肯定要有肯定的鉴别筛

选实力，比如抗性基因，可以通过加入对应抗生素杀死未胜利转化的细胞，而发光基因和有

颜色反应的基因，也可以通过其发光或产生某种颜色的反应，筛选转化胜利的细胞，但是贮

藏蛋白的基因，无法设计简便的试验对转化的胜利与否进行检测，故不能作为基因工程的标

记基因，故选D。

8.如图为DNA分子的某一片段，其中①②③分别表示某和酶的作用部位，则相应的酶

依次是（）

A.DNA连接酶、限制性核酸内切酶、解旋酶

B.限制性核酸内切酶、解旋酶、DNA连接酶

C.解旋酶、限制性核酸内切酶、DMA连接两

D.限制性核酸内切酶、ONA连接酶、解旋丽

解析：选C。限制酶能够识别双链DVA分子的某种特定核昔酸序列，并且使每一条链中

特定部位的两个核甘酸之间的磷酸二酯键断开：DNA连接酶是在两个DNA片段之间形成磷

酸二酯键：解旋酶能使DNA分子双螺旋结构解开，氢键断裂，所以①处是解旋酶作用部位，

②处是限制性核酸内切酶作用部位，③处是DNA连接酶作用部位。

9.针对如图的叙述，错误的是（）

A.限制腌将a处切断，肯定形成相同的黏性末端

B.DNA连接酶将a处连接会脱去一分子水

C.D"复制时须要解旋酶切断b处，基因工程操作中不须要

D.b处的化学键是氢键

解析：选A。限制酶会将DNA切出具有黏性末端或平口末端的两个片段，A项错误：磷

酸二酯键的形成是一个脱水缩合的反应，B项正确：DNA复制勿要解旋酶，而基因工程不须

要，C项正确：视察该图，可以确定b处为碱基对之间形成的氢键，D项正确。

10.将ada（腺甘酸脱氨语基因）通过质粒pET28b导入大肠杆菌并胜利表达腺昔酸脱氨

酶。下列叙述错误的是（）

A.每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒

B.每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点

C.每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个ada

D.每个插入的ada至少表达一个腺甘酸脱氨酶分子

解析：选C。A项正确，人肠杆菌胜利表iA出腺昔酸脱氨随，说明每个人顺杆菌都至少

含一个重组质粒：B项正确，每个重组质粒应至少含一个限制性核酸内切的识别位点，以便

ada的插入：C项错误，质粒PET28b作为载体，可有多个不同的限制酶酶切位点，并不是每

个位点都插入了ada,这要看限制酶切割后的黏性末端是否与目的基因的黏性末端相同：D

项正确，由于这些目的基因胜利表达，所以每个ada至少表达一个腺甘酸脱氨酶分子。

11.构建重组质粒时可选用四种限制酶，其识别序列如图。为防止酶切片段的自身环接，

不行选用的限制商组合是（)

1111

GGATCCGAATTCAAGCTTAGATCT

CCTAG；CTTAAGTTCGAATCTAGA

现制质D限制Hi②限阖酸均限JI扁④

A.①②B.②③

C.①④D.③④

解析：选C。为防止酶切片段的自身环接，须要用不同的限制酶进行切割，而且不同的

限制酶切割后产生的黏性末端不同。限制酶①和②切割后产生的黏性末端不同，可选用，与

题意不符，A项错误：限制酶②和③切割后产生的黏性末端也不同，可选用，与题意不符，

B项错误：限制酶①和④切割后产生的黏性末端相同，不行选用，与题意相符，C项正确：

限制酶③和④切割后产生的黏性末端不同，可选用，与题意不符，D项错误。

12.如图为某种质粒的简图，小箭头所指分别为限制酶尿小I、及"用【的酶切位点，P

为转录的启动部位。己知目的基因的两端有AMI、晟斓II的酶切位点，受体细胞为无任

何抗药性的原核细胞。下列叙述正确的是（）

A.将含有tl的基因的DNA与质粒分别用1酶切，在DNA连接酶作用下，由两个DNA

片段之间连接形成的产物有两种

B.DNA连接酶的作用是将醐切后得到的黏性末端连接起来，形成一个重组质粒时形成

两个磷酸二酯键

C.为了防止目的基因反向粘连和质粒自行环化，酶切时可选用的酶是历加1和

I

D.能在含青霉素的培育基中生长的受体细胞表明该目的基因已胜利导入该细胞

解析：选C。假如将含有目的基因的DMA与质粒分别用氏次【酶切，那么酶切后二者的

黏性末端相同，在DNA连接酶作用下，由两个DNA片段之间连接形成的产物有三种，只有•

种符合基因工程的需求；DNA连接的的作用是将陶切后的目的基因和质粒的黏性末端连接起

来形成重组质粒，该过程形成4个磷酸二酯键；为了防止目的基因和质粒自行环化，酶切时

可选用的酶是I和刖源I,这样切割后得到的DNA片段两侧的黏性末端不同；由于受

体细胞为无任何抗药性的原核细胞，因此能在含青霉素的培育基中生长，可能是受体细胞胜

利导入了目的基因，也可能是只导入了不含目的基因的载体。

二、非选择题

13.如图为体外对DNA分了进行切割和拼接的示意图，请据图问答以下问题:

I切此位点

i切此位点

双链断开

可|AATT5]©|AATTC|

cTTAA]©|cTTAA血

不同来源的DNA片段结合

回[AATT-C|

|cTTAA|[G]

⑴反应I是一种酶，其识别序列是一切割位点是

与________之间的键，切割产生的DNA片段末端形式为

⑵将不同来源的DNA片段“缝合”起来，须要酶或酶。它们均属于

醐，作用是_______________________________________________________

其中能“健合”两个双链DNA片段的平口末端的酶是。

解析：图解表示EcoRI将两个DNA分子在特定序列的特定位点切开并通过DNA连接酶

进行拼接的过程。少・co，/DNA连接酶只能“缝合”两个互补的黏性末端，而「DNA连接酶既

可以“缝合”两个互补的黏性末端，也可以“缝合”平口末端。

答案：（D限制性核酸内切一GAATTC一鸟嗓吟脱氧核甘酸（或G）腺噤吟脱氧核甘

酸（或A）磷酸二酯黏性末端（2）£・M1/D“连接T’DNA连接DNA连接催化两个脱

氧核甘酸之间形成磷酸二酯键，将两个双链DNA片段“缝合”起来TDNA连接酶

14.啤酒酵母菌是啤酒生产上常用的典型的发酵酵母菌。除用于服造啤酒及其他的饮料

酒外，还可发酵面包。菌体维生素、蛋白质含量高，可作食用、药用和饲料。科学家将大麦

细胞的LTP1基因植入啤酒酵母菌中，获得的啤酒酵母菌种可产生LTP1蛋白，并酿出泡沫丰

富的啤酒。基本的操作过程如下:

同A皿基因

检测转是因解

大麦细胞州选母菌细胞

醉母菌细胞

■扰M环索珞国

大肠杆菌细胞R抗施素基因

（1）该技术定向变更了啤酒酵母菌的性状，这在可遗传变异的来源中属于。

（2）为了将LTP1基因导入酵母菌细胞内，所用的载体是。

（3）要使载体与LTP1基因连接，首先应运用进行切割。假如载体被切割后，得

AATTC—

到的分子末端序列为八：则能与该载体连接的抗病基因分子末端有（多

AATTC——

选），其中跟,是同i种限制酶切割的是________。

G一

—GAATTT—

A—CTTAABA—

AATTG—TTAAC—

C.D.

C—C—

（4）有C进入的啤酒酵母菌分别在含有青寄素、四环素的两种选择培育基上•的生长状况

是____________________________________________________________________________

解析：（1）由图可知该技术属于基因工程，该变异属于基因重组。（2）据图可以看出，载

AATTC—

体来自大肠杆菌，肯定是质粒。（3）跟,具有相同黏性末端的是A、B、C,它们能相互

连接，但来自同一种限制酶切割的是A。（4）由于质粒上抗四环素基因被破坏，所以含有C

的酵母菌在含有青霉素的培育基上能存活，但在含有四环素的溶育基上不能存活。

答案：（1）基因重组（2）（大肠杆菌的）质粒

⑶限制酶A、B、CA

（4）在含有青程素的培育基上能存活，但在含有四环素的培育基上不能存活

15.目前基因工程所用的质粒载体主要是以自然细菌质粒的各种元件为基础重新组建的

人工质粒，PBR322质粒是较早构建的质粒载体，其主要结构如图所示，请据图回答下列问

题：

（1）构建人工质粒时要有抗性基因，以便于

（2）pBR322分子中有单个历。RI限制酶作用位点，比加I只能识别序列一GAATTC—,并

只能在G与A之间切割。若在某目的基因的两侧各有1个历或I的切点，请画出目的基因

两侧被限制的EcoRI切割后所形成的黏性末端：

____________________________________________________________________________0

（3）pBR322分子中另有单个的Bank\I限制酶作用位点，现将经场山I处理后的质粒与

另一种限制酶密/H处理得到的目的基因，通过DNA连接酶作用复原________键，胜利获

得了重组质粒，说明—

____________________________________________________________________________◎

⑷为了检测上述重组质粒是否导入原本无削加和£”的大肠杆菌，将大肠杆菌在含氨

羊青霉素的培育基上培育，得到如图二的菌落。再将灭菌绒布按到培育基匕使绒布面沾上

菌落，然后将绒布按到含四环素的培育基上培育，得到如图三的结果（空圈表示与图二比照

无菌落的位置）。与图三空圈相对应的图二中的菌落表现型是

图三结果显示，多数大肠杆菌导入的是,

解析：（1）质粒作为基因表达载体的条件之一是要有抗性基因，以便于筛选（鉴别）目的

基因是否导入受体细胞。（2）同一限制酶切割DNA分子产生的黏性末端相同，依据题意可知：

该目的基因两侧被限制酶反或I切割后所形成的黏性末端为：

目的基因

-GAATTC-…-GAATTC-

-CTTAAG-——"CTTAAG-

（3）DNA连接的催化两个DNA片段形成磷酸二酣键：而通过DNA连接的作用能将两个DNA

分子片段连接，表明经两种限制酶（由加I和图/H）切割得到的DNA片段，其黏性末端相同。

⑷由题意知：由于与图三空图相对应的大肠杆菌能在含氨节青霉素的培育基上生长，而不

能在含四环素的培育基上牛.长，故可推知与图三空圈相对应的图二中的菌落能抗氨年青