人教版 (2019)选择性必修3重组DNA技术的基本工具同步练习题

这是一份人教版 (2019)选择性必修3重组DNA技术的基本工具同步练习题，共39页。试卷主要包含了基因工程的概述，DNA重组技术的基本工具，DNA的粗提取与鉴定等内容，欢迎下载使用。

自主梳理
一、基因工程的概述
基因工程的概念：指按照人们的愿望,通过转基因等技术,赋予生物新的遗传特性,创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。从技术操作层面看,由于基因工程是在 上进行设计和施工的,因此又叫作 技术。
二、DNA重组技术的基本工具
1.限制性内切核酸酶(限制酶)
（1）来源:限制酶主要是从 中分离纯化出来的。
（2）功能:识别双链DNA分子的 ,并且使每一条链中特定部位的 断开。
（3）作用结果:当限制酶在它识别序列的 将DNA分子的两条链分别切开时,产生的是 ;当限制酶在它识别序列的中 切开时,产生的是 。
2.DNA连接酶——“分子缝合针”
（1）功能:将 “缝合”起来,恢复被限制酶切开的磷酸二酯键。
（2）种类
3.基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”
(1)种类:
①质粒:分子质量较小的、环状的、裸露的 ,独立于原核细胞的拟核或真核细胞细胞核之外。
Ⅰ.质粒分子上有一个至多个 位点，供外源DNA片段插入其中。
Ⅱ.携带外源DNA片段的质粒进入受体细胞后，能在细胞中 ，或 ，随 同步复制。
Ⅲ.人工改造的质粒常带有 ，便于 。
②噬菌体和 等。
三、DNA的粗提取与鉴定
1.原理
(1)提取思路:DNA、RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面存在差异,可以利用这些差异,选用适当的物理或化学方法对它们进行提取。
(2)DNA的性质:DNA不溶于酒精,但 溶于酒精;DNA能溶于 的NaCl溶液。
(3)DNA的鉴定:在一定温度下,DNA遇 会呈现 。
2.DNA粗提取的实验过程
(1)称取约30 g洋葱,切碎,然后放入研钵中,倒入10 mL研磨液,充分研磨。
(2)在漏斗中垫上纱布,将洋葱研磨液过滤到烧杯中,在4 ℃冰箱中放置几分钟后,再取 。也可以直接将研磨液倒入塑料离心管中,在1 500 r/min的转速下离心5 min,再取上清液放入烧杯中。
(3)在上清液中加入体积相等的、预冷的体积分数为 溶液,静置2~3 min,溶液中出现的白色丝状物就是粗提取的DNA。用玻璃棒 搅拌,卷起丝状物,并用滤纸吸去上面的水分;或者将溶液倒入塑料离心管中,在10 000 r/min的转速下离心5 min,弃上清液,将管底的沉淀物(粗提取的DNA)晾干。
(4)取两支20 mL的试管,各加入2 ml·L-1的NaCl溶液5 mL。将 溶于其中一支试管的NaCl溶液中。向两支试管中各加入4 mL的二苯胺试剂。混合均匀后,将试管置于 中加热5 min。待试管冷却后比较两支试管中溶液颜色的变化。
3.结果
加入丝状物或沉淀物的实验组溶液 ,对照组溶液 。
预习检测（限时10分钟）
1．下列有关生物实验试剂以及现象的描述，正确的是（ ）
A．甲紫染色可观察根尖细胞染色体的状态
B．苏丹Ⅲ染液可将蛋白质染成橘黄色
C．二苯胺试剂鉴定DNA结果呈紫色
D．用黑藻观察细胞质流动需对叶绿体染色
2．在利用洋葱进行“DNA的粗提取和鉴定”的实验中，相关操作正确的是（ ）
A．研磨洋葱时，加入适量的研磨液瓦解细胞膜，充分释放核DNA
B．利用定性滤纸进行过滤，以去除杂质，提高DNA的含量和纯度
C．向DNA滤液中加入等体积、预冷的50%酒精，以获得DNA粗提物
D．将白色丝状物加入4mL二苯胺试剂中沸水浴，以利于发生颜色反应
3．基因工程的发展离不开理论的突破和技术的创新。下列科学研究体现了基因工程正式问世的是（ ）
A．艾弗里等人通过肺炎链球菌的体外转化实验证明DNA可以转移
B．沃森和克里克建立了DNA双螺旋结构模型并提出自我复制假说
C．科学家利用质粒构建重组DNA载体并导入受体细胞中成功表达
D．科学家发现了多种限制性内切核酸酶、DNA连接酶和逆转录酶
4．质粒是基因工程中常用的分子载体。下列有关质粒的说法正确的是（ ）
A．质粒是广泛存在于细菌细胞中的一种单链环状DNA分子
B．质粒的复制和表达都遵循中心法则和碱基互补配对原则
C．细菌质粒的复制过程一定是在宿主细胞外独立进行
D．大多数天然质粒都不需要人工改造，可以直接作为载体使用
5．下列有关生物学实验研究的叙述中，正确的是（ ）
A．可以用洋葱外、内表皮为材料观察植物细胞质壁分离实验，黑藻不可以做本实验材料
B．制作根尖有丝分裂装片时，解离、漂洗、按压盖玻片都能更好地将细胞分散开
C．观察细胞减数分裂时，可以选择动物细胞，如蝗虫的精巢，但不可以选择植物细胞
D．在DNA的粗提取与鉴定实验中，体积分数 95%酒精的作用是溶解某些蛋白质、析出 DNA
6．下列有关重组DNA技术基本工具的叙述正确的是（ ）
A．DNA聚合酶是构建重组DNA分子必需的工具酶
B．不同的限制酶切割产生的黏性末端可能相同
C．相同黏性末端连接形成的DNA片段，一定会被原限制酶识别
D．运载体质粒常采用抗生素合成基因作为筛选的标记基因
7．下列有关基因工程中限制酶的描述，正确的是（ ）
A．同种限制酶既可以切割目的基因又可以切割质粒，因此不具备专一性
B．限制酶只能识别和切割DNA，不能识别RNA
C．限制酶与DNA连接酶的作用部位不相同
D．限制酶只能从原核生物中提取
8．下图是几种限制酶的切割位点，下列说法正确的是（ ）
A．限制酶SmaI和EcRV切割形成的末端，可通过E．cliDNA连接酶相互连接
B．DNA连接酶、DNA聚合酶和RNA聚合酶均可催化磷酸二酯键的形成
C．所有限制酶的识别序列均由6个核苷酸组成
D．SmaI切割后产生的是黏性末端
9．下列所示的黏性末端是由几种限制性核酸内切酶作用产生的（ ）
A．1种B．2种C．3种D．4种
10．下列关于基因工程的叙述不正确的是（ ）
A．基因工程的生物学原理是基因重组
B．通过基因工程技术能够定向改造生物的遗传性状
C．基因的针线是DNA连接酶
D．基因工程中常用的运载体质粒在动植物细胞广泛存在
►环节 大肠杆菌的转化
【情景材料】
某一质粒载体如图所示，外源DNA插入Ampr或Tetr中会导致相应的基因失活(Ampr表示氨苄青霉素抗性基因，Tetr表示四环素抗性基因)。有人将此质粒载体用BamH Ⅰ酶切后，与用BamH Ⅰ酶切获得的目的基因混合，加入DNA连接酶进行连接反应，用得到的混合物直接转化大肠杆菌，结果大肠杆菌有的未被转化，有的被转化。被转化的大肠杆菌有三种，分别是含有环状目的基因、含有质粒载体、含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌。
【问题探究】
(1)质粒载体作为基因工程的工具，应具备的基本条件有什么？
(2)如果用含有氨苄青霉素的培养基进行筛选，在上述四种大肠杆菌细胞中，未被转化的和仅含环状目的基因的细胞是不能区分的，为什么？
（3）含有质粒载体的大肠杆菌和含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌也是不能区分的，为什么？
（4）基因工程中，某些噬菌体经改造后可以作为载体，其DNA复制所需的原料来自哪？
典例精讲
【例1】某同学在家里进行了提取花椰菜DNA的实验。取绿色的花芽部分，充分研磨获得匀浆；再加入含有中性洗涤剂的浓度约为2ml/L的盐水，其作用是[甲]，以释放细胞核和细胞器[乙]中的DNA；静置10min后过滤，然后将滤液轻轻倒入[丙]溶液中，出现白色絮状物。下列选项中，甲、乙、丙对应的内容，正确的是（ ）
A．AB．BC．CD．D
【例2】“DNA粗提取与鉴定”实验需要对材料进行选择、处理。为了提取出DNA相对含量较高的白色丝状物，下列对实验材料的选择和处理，正确的是（ ）
A．以猪成熟红细胞为实验材料时，可在滤液中加入适量的木瓜蛋白酶
B．以菜花为实验材料时，在研磨过程中可加入适量的纤维素酶
C．以植物叶片为实验材料时，一般使用体积分数为50%的预冷酒精提取DNA
D．以香蕉为实验材料时，将研磨液在4℃的冰箱中放置几分钟后，取沉淀物进行离心
【例3】．限制酶和DNA连接酶是基因工程的工具酶，以下说法正确的是（ ）
A．大多数限制酶识别的核苷酸序列由6个核糖核苷酸组成
B．不同来源的限制酶可能识别相同的序列，甚至有相同的切点
C．DNA连接酶能将单个核苷酸连接到已有的核苷酸片段上
D．E·cliDNA连接酶既能连接黏性末端，也能连接平末端
【例4】某生物社团利用洋葱进行实验。下列相关叙述正确的是（ ）
A．粗提取的DNA丝状物放入二苯胺试剂中沸水浴后冷却变蓝
B．洋葱匀浆中加入双缩脲试剂呈紫色，说明其中含有蛋白质
C．制作花粉减数分裂装片的流程为：解离→染色→漂洗→制片
D．需用高倍镜观察洋葱鳞片叶外表皮细胞中紫色中央液泡的大小
【例5】下列关于DNA分子的结构和复制的叙述，正确的是（ ）
A．双链DNA分子均有两个游离的磷酸基团
B．连接两个碱基的化学键可以被同种限制酶切割，在不同DNA分子上无特异性
C．将一个含15N的DNA放在14N的环境中复制4次，子代DNA分子中含14N的DNA有14个
D．若第三次复制消耗腺嘌呤640个，则该DNA分子中含有两个氢键的碱基对有160对
【例6】限制酶能识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并使特定部位的化学键断开。修饰酶能对DNA或RNA的碱基进行修饰，防止DNA或RNA被限制酶破坏。某些噬菌体能寄生在特定大肠杆菌体内进行繁殖。下列叙述正确的是（ ）
A．不能被噬菌体侵染的大肠杆菌，细胞膜上可能没有噬菌体可识别的特异性受体
B．能被噬菌体侵染的大肠杆菌，体内无核糖体，不能合成破坏外源DNA的限制酶
C．能寄生于大肠杆菌的噬菌体，DNA上一定没有大肠杆菌限制酶的识别位点
D．能寄生于大肠杆菌的噬菌体，DNA上不可能存在与大肠杆菌相同的修饰物
【例7】2020年诺贝尔化学奖颁给了开发基因组编辑方法的两位女科学家，CRISPA/Cas9基因编辑技术可对基因进行定点编辑，其原理是由一条单链导RNA引导核酸内切酶Cas9到一个特定的基因位点进行切割，示意图如下。下列叙述错误的是（ ）

A．向导RNA可识别、切割DNA上的目标位点
B．单链向导RNA与识别序列，通过氢键连接
C．引入供体DNA分子插入切割点，可以对基因进行定向改造
D．生物体自身存在的修复系统能将断裂上下游两端的序列连接起来，实现目标基因的敲除
【例8】下表所示为常用的限制酶及其识别序列和切割位点，由此推断，以下说法正确的是（ ）
注：Y＝C或T，R＝A或G。
A．限制酶切割后一定形成黏性末端
B．限制酶的切割位点不一定在识别序列的内部
C．不同限制酶切割后一定形成不同的黏性末端
D．一种限制酶只能识别一种核苷酸序列
【例9】（多选）下表为几种限制酶的识别序列及其切割位点，由此推断，下列说法正确的是（ ）
注：Y为C或T，R为A或G。
A．HindII能识别GTCAAC序列，也能识别GTTAAC序列
B．Sau3A I和EcRI破坏的都是识别序列中心轴线处的磷酸二酯键
C．BamHI和KpnI两种限制酶可识别相同的序列但切割后形成不同的黏性末端
D．HindII、SmaI两种限制酶的切割位点在识别序列中心轴线上，因而形成平末端
【例10】（多选）动物实验是评价疫苗、药物安全性和有效性的主要环节。小鼠是传统的实验动物，但新冠病毒不能感染小鼠，原因是小鼠细胞膜上的血管紧张素转化酶（mACE2）与人的血管紧张素转化酶（hACE2）在关键位点上氨基酸不同。中国科学家为解决这一问题，开发了有效研究途径，成功建立新冠肺炎模型小鼠。以下说法正确的是（ ）
A．细胞膜上血管紧张素转化酶的氨基酸差异导致其空间结构和功能的不同
B．建立新冠肺炎模型小鼠需要解决mACE2与hACE2不能互补配对问题
C．将新冠病毒进行连续传代培养，获得能感染小鼠的变异毒株可建立模型
D．可用腺病毒载体将hACE2基因传递给小鼠，表达出hACE2建立模型
要点归纳
一、基因工程的工具酶
1．限制性内切核酸酶
(1)作用特点：具有专一性，表现在以下两个方面
①能够识别双链DNA分子中特定的核苷酸序列。
②能够切割特定序列中的特定位点。
(2)识别序列的特点：遵循碱基互补配对原则，无论是奇数个碱基还是偶数个碱基，都可以找到一条中心轴线，如图，中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称重复排列的。如以中心线为轴，两侧碱基互补对称；eq \(\s\up11(CCAGG),\s\d4(GGTCC)) 以eq \(\s\up11(A),\s\d4(T))为轴，两侧碱基互补对称。
(3)作用产物：黏性末端或平末端。
①黏性末端：是限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA的两条链分别切开时形成的，如图1;
②平末端：是限制性内切核酸酶在它识别序列的中心轴线处切开时形成的，如图2：
图1 图2
2．限制性内切核酸酶与DNA连接酶的关系
(1)区别：
(2)两者的关系可表示为：
3．DNA连接酶与DNA聚合酶的比较
二、基因工程中的载体
1．种类
(1)常用载体：质粒，它是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外，具有自我复制能力的很小的双链环状DNA分子。
(2)其他载体：噬菌体、动植物病毒等。
2．具备条件
(1)能自我复制：能够在受体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。
(2)有切割位点：有一个至多个限制酶切割位点，供外源基因插入。
(3)具有标记基因：具有特殊的标记基因，供重组DNA分子的筛选。
(4)无毒害作用：对受体细胞无毒害作用，否则受体细胞将受到损伤甚至死亡。
说明：一般来说，天然载体不能同时满足所有条件，要对其进行人工改造才可以使用。
3．作用
(1)用它作为运输工具，将目的基因送入受体细胞中。
(2)利用它在受体细胞内对目的基因进行大量复制。
【易错提醒】
1．关于“DNA的粗提取与鉴定”实验，下列说法错误的是（ ）
A．粗提取的DNA中可能含有蛋白质
B．过滤液沉淀过程在4℃冰箱中进行是为了防止DNA降解
C．在一定温度下，DNA遇二苯胺试剂呈现蓝色
D．离心研磨液是为了加速DNA的沉淀
2．不能以洋葱鳞片叶为材料完成的实验是（ ）
A．DNA的粗提取与鉴定
B．观察细胞质壁分离和复原
C．检测生物组织中的糖类
D．观察叶绿体和细胞质流动
3．血浆中含有大量蛋白质和少量脂质等，血浆cfDNA与蛋白质紧密粘附结合，提取血浆cfDNA的步骤主要有：配制洗涤液→样本裂解→DNA析出→DNA吸附→杂质洗涤→DNA洗脱与收集。下列说法错误的是（ ）
A．样本裂解的目的是裂解血细胞，使其含有的DNA释放
B．可以通过加入体积分数95%的预冷乙醇，轻轻颠倒混匀的方式析出DNA
C．洗涤液的作用是高效去除血浆中的蛋白质和脂质等
D．洗脱DNA的洗脱液中含有一定浓度的NaCI
4．真核生物基因的编码区由若干编码序列和非编码序列相间排列而成，其中能编码蛋白质的可转录序列称为外显子，不能编码蛋白质的可转录序列称为内含子。因此真核基因转录后的初始产物需要先经过5'加帽、3'加尾（有利于mRNA通过核孔）、剪接、切掉内含子转录的部分，然后再将外显子转录的部分重新拼接起来，从而形成成熟的mRNA，才能作为翻译的模板，具体过程如下图所示。下列有关叙述正确的是（ ）
A．图中RNA聚合酶参与的过程同时需要解旋酶的参与来使DNA双链解旋
B．特异性内切酶与限制酶的作用部位相同，都是切割磷酸二酯键
C．3'加尾时需要的原料是4种核糖核苷酸，参与的酶是RNA聚合酶
D．初生RNA形成的场所是细胞核，成熟RNA形成的场所是细胞质
5．某同学利用鸡血细胞做“DNA粗提取与鉴定”实验。下列相关实验操作，正确的是（ ）
A．将鸡血细胞置于生理盐水中使其破裂释放内容物
B．析出DNA的过程中，用玻璃棒沿不同方向快速进行搅拌
C．用2ml/L的NaCl溶液反复溶解DNA，以提高DNA纯度
D．鉴定粗提取的DNA时，将丝状物加入未预冷的酒精中
6．生物学实验中不仅讲究“同材异用”还喜欢“一材多用”。洋葱是常见的生物学实验材料，其管状叶浓绿色，鳞片叶有紫色和白色等类型，茎短缩成盘状，下面生有须根。下列叙述正确的是（ ）
A．用久置的洋葱管状叶做材料进行“绿叶中色素的提取和分离”实验，滤纸条上不会出现最上面两条色素带
B．进行“DNA的粗提取与鉴定”实验时，向洋葱鳞片叶研磨离心后获取的上清液中加入冷酒精可促进DNA的溶解
C．用低温处理洋葱的根尖分生组织细胞，诱导细胞内染色体数目加倍的机制是低温抑制了细胞壁的形成
D．选取洋葱鳞片叶外表皮进行“探究植物细胞的吸水和失水”实验，质壁分离过程中细胞的吸水能力逐渐增大
7．下列为达成实验目的而进行的相应实验操作，不正确的是（ ）
A．AB．BC．CD．D
8．紫外线引发的DNA损伤，可通过“核苷酸切除修复（NER）”方式修复，机制如图所示。着色性干皮症（XP）患者的NER酶系统存在缺陷，受阳光照射后，皮肤出现炎症等症状。患者幼年发病，20岁后开始发展成皮肤癌。下列叙述错误的是（ ）
A．修复过程需要核酸内切酶和DNA聚合酶
B．填补缺口时，新链合成以5’到3’的方向进行
C．DNA有害损伤发生后，在细胞增殖后进行修复，对细胞最有利
D．随年龄增长，XP患者几乎都会发生皮肤癌的原因，可用突变累积解释
9．线虫精子在受精前，其线粒体可正常为精子运动提供所需的能量，而受精后不久精子就开启它自身的线粒体DNA“自杀”过程。线虫精子线粒体中表达一种核酸内切酶G这种核酸内切酶G除了能摧毁它自身的线粒体DNA外，还能降解线粒体的内膜，且这是一个主动的过程。下列相关叙述错误的是（ ）
A．若核酸内切酶G在受精前表达则会导致受精过程异常
B．线虫父本线粒体中的DNA不会传递给后代
C．受精后，线虫精子线粒体能进行正常的有氧呼吸过程
D．线虫雄性精子的这种“自杀”现象是长期进化的结果
10．Hlliday模型是同源染色体间基因重组的模型，揭示了交叉互换的分子机制。其过程是：①在四分体的两个非姐妹DNA的相应位点上，分别切割每个DNA的一条链，形成四个断裂点，②不同的断裂点间交互连接，形成被称为Hlliday连接体的交联体，③Hlliday连接体左右移动、交联体旋转、随机切割、缺口连接等。下列分析错误的是（ ）
A．Hlliday连接体的观察，应选减数第一次分裂前期的细胞
B．Hlliday模型揭示的分子交叉互换的结果，可以借助光学显微镜进行观察
C．同源染色体间交叉互换的完成，离不开限制性核酸内切酶和DNA连接酶的作用
D．同源染色体非姐妹DNA间的交叉互换，为有性生殖生物的进化提供了丰富的原材料
11．在重组DNA技术中，将外源基因导入受体细胞，通常是利用质粒作为载体。下列关于质粒的叙述，正确的是（ ）
A．质粒是一种结构简单的环状RNA分子
B．质粒的复制和表达过程都遵循中心法则和碱基互补配对原则
C．目的基因只有通过质粒整合到受体细胞的DNA中才能表达
D．大多数天然质粒都不需要人工改造，可以直接作为载体使用
12．（多选）“DNA粗提取与鉴定”实验的基本过程是：裂解→分离→沉淀→鉴定。下列叙述正确的是（ ）
A．裂解：使细胞破裂释放出DNA等物质
B．分离：可去除混合物中的多糖、蛋白质等
C．沉淀：可反复多次以提高DNA的纯度
D．鉴定：加入二苯胺试剂后即呈现蓝色
13．（多选）某细菌 DNA分子上有4个Sau3AⅠ的酶切位点，经Sau3AⅠ处理后会形成4个大小不同的DNA 片段。若是用BamHⅠ 处理,则只会形成2个大小不同的 DNA 片段。Sau3AⅠ和BamHⅠ的识别序列及切割位点如表所示。下列叙述正确的是（ ）
A．上述两种限制酶切割后可形成相同的黏性末端
B．该 DNA 分子上有两个 BamHⅠ的酶切位点
C．黏性末端能通过 T4 DNA 连接酶连接
D．若用两种酶共同处理，会形成6个大小不同的DNA片段
14．BamHⅠ和BclⅠ是两种限制酶，其识别序列及切割位点如下表所示。探究下列问题：
(1)限制酶 (填“能”或“不能”)切割原核细胞自身的DNA，试推测其理由是 。
(2)若某链状DNA分子中含有两个BamHⅠ的识别序列，该DNA分子将被切成 个片段，共断裂 个磷酸二酯键。
(3)请画出BclⅠ切割后产生的末端 。
(4)BamHⅠ和BclⅠ切割后产生的黏性末端能否被DNA连接酶连接 ？说明你的理由 。
(5)为什么不同生物的DNA分子能拼接起来 ？
15．某生物兴趣小组开展DNA粗提取的相关探究活动。具体步骤如下：
材料处理：称取新鲜的花菜、辣椒和蒜黄各2份，每份10 g。剪碎后分成两组，一组置于20 ℃、另一组置于－20 ℃条件下保存24 h。
(1)将DNA的粗提取物溶于2 ml/L的NaCl溶液中，加入 试剂，在 条件下进行鉴定，结果如下表：
注：“＋”越多表示蓝色越深。
(2)该探究性实验课题的名称可能是“探究不同材料和不同 对DNA提取量的影响”。
(3)根据实验结果分析：
①结论1：与20 ℃相比，相同实验材料在－20 ℃条件下保存，DNA的提取量更 (填“多”或“少”)。
结论2：等质量的不同实验材料，在相同的保存温度下，从 中提取的DNA量最多。
②针对结论1，请提出合理的解释：低温抑制了 的活性，DNA降解速度减慢。
16．如图为大肠杆菌及质粒载体的结构模式图，据图回答下列问题：
(1)a代表的物质和质粒的化学本质相同，都是 ，二者还具有其他共同点，如① ，② (写出两条即可)。
(2)若质粒DNA分子的切割末端为，则与之连接的目的基因切割末端应为 ；可使用 把质粒和目的基因连接在一起。
(3)氨苄青霉素抗性基因在质粒DNA上称为 ，其作用是 。
(4)下列常在基因工程中作为载体的是________。
A．苏云金杆菌抗虫基因
B．土壤农杆菌环状RNA分子
C．大肠杆菌的质粒
D．动物细胞的染色体
3.1 重组DNA技术的基本工具
Part1目标任务：对接课标，了解目标
Part2预习导学：自主梳理+预习检测，掌握基本知识点
Part3探究提升：代入情景+典例精讲，深入学习知识要点
大肠杆菌的转化
Part4网络梳理：建立知识间的联系
Part5强化训练：必刷经典试题，能力提升
内容
导航
自主梳理
一、基因工程的概述
基因工程的概念：指按照人们的愿望,通过转基因等技术,赋予生物新的遗传特性,创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。从技术操作层面看,由于基因工程是在DNA分子水平 上进行设计和施工的,因此又叫作重组DNA技术。
二、DNA重组技术的基本工具
1.限制性内切核酸酶(限制酶)
（1）来源:限制酶主要是从原核生物 中分离纯化出来的。
（2）功能:识别双链DNA分子的特定核苷酸序列 ,并且使每一条链中特定部位的磷酸二酯键 断开。
（3）作用结果:当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA分子的两条链分别切开时,产生的是黏性末端;当限制酶在它识别序列的中心轴线处切开时,产生的是平末端。
2.DNA连接酶——“分子缝合针”
（1）功能:将 双链DNA片段 “缝合”起来,恢复被限制酶切开的磷酸二酯键。
（2）种类
3.基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”
(1)种类:
①质粒:分子质量较小的、环状的、裸露的双链DNA分子,独立于原核细胞的拟核或真核细胞细胞核之外。
Ⅰ.质粒分子上有一个至多个限制酶切割位点，供外源DNA片段插入其中。
Ⅱ.携带外源DNA片段的质粒进入受体细胞后，能在细胞中进行自我复制，或整合到受体DNA上，随受体细胞DNA同步复制。
Ⅲ.人工改造的质粒常带有标记基因，便于重组DNA分子的筛选。
②噬菌体和动植物病毒_等。
三、DNA的粗提取与鉴定
1.原理
(1)提取思路:DNA、RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面存在差异,可以利用这些差异,选用适当的物理或化学方法对它们进行提取。
(2)DNA的性质:DNA不溶于酒精,但 某些蛋白质 溶于酒精;DNA能溶于2 ml·L-1的NaCl溶液。
(3)DNA的鉴定:在一定温度下,DNA遇 二苯胺试剂 会呈现蓝色。
2.DNA粗提取的实验过程
(1)称取约30 g洋葱,切碎,然后放入研钵中,倒入10 mL研磨液,充分研磨。
(2)在漏斗中垫上纱布,将洋葱研磨液过滤到烧杯中,在4 ℃冰箱中放置几分钟后,再取上清液。也可以直接将研磨液倒入塑料离心管中,在1 500 r/min的转速下离心5 min,再取上清液放入烧杯中。
(3)在上清液中加入体积相等的、预冷的体积分数为95%的酒精 溶液,静置2~3 min,溶液中出现的白色丝状物就是粗提取的DNA。用玻璃棒沿一个方向 搅拌,卷起丝状物,并用滤纸吸去上面的水分;或者将溶液倒入塑料离心管中,在10 000 r/min的转速下离心5 min,弃上清液,将管底的沉淀物(粗提取的DNA)晾干。
(4)取两支20 mL的试管,各加入2 ml·L-1的NaCl溶液5 mL。将丝状物或沉淀物溶于其中一支试管的NaCl溶液中。向两支试管中各加入4 mL的二苯胺试剂。混合均匀后,将试管置于沸水中加热5 min。待试管冷却后比较两支试管中溶液颜色的变化。
3.结果
加入丝状物或沉淀物的实验组溶液逐渐变蓝 ,对照组溶液不变蓝。
预习检测（限时10分钟）
1．下列有关生物实验试剂以及现象的描述，正确的是（ ）
A．甲紫染色可观察根尖细胞染色体的状态
B．苏丹Ⅲ染液可将蛋白质染成橘黄色
C．二苯胺试剂鉴定DNA结果呈紫色
D．用黑藻观察细胞质流动需对叶绿体染色
【答案】A
【详解】A、染色体容易被碱性染料甲紫溶液着色，因此，甲紫染色可观察根尖细胞染色体的状态，A正确；
B、苏丹Ⅲ染液可将脂肪染成橘黄色，蛋白质可与双缩脲试剂产生紫色反应，B错误；
C、DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色，因此二苯胺试剂可以作为鉴定DNA的试剂，C错误；
D、叶绿体呈现绿色，用黑藻观察细胞质流动不需要对叶绿体染色，D错误。
故选A。
2．在利用洋葱进行“DNA的粗提取和鉴定”的实验中，相关操作正确的是（ ）
A．研磨洋葱时，加入适量的研磨液瓦解细胞膜，充分释放核DNA
B．利用定性滤纸进行过滤，以去除杂质，提高DNA的含量和纯度
C．向DNA滤液中加入等体积、预冷的50%酒精，以获得DNA粗提物
D．将白色丝状物加入4mL二苯胺试剂中沸水浴，以利于发生颜色反应
【答案】A
【详解】A、研磨洋葱时，加入适量的研磨液作用是瓦解细胞膜，有利于细胞破裂，充分释放核DNA，A正确；
B、利用纱布进行过滤，以去除杂质，提高DNA的含量和纯度，B错误；
C、向DNA滤液中加入等体积、预冷的95%酒精，以获得DNA粗提物，C错误；
D、将白色丝状物溶于2ml/L的NaCl溶液中，再加入4mL二苯胺溶液，沸水浴，以利于发生颜色反应，D错误。
故选A。
3．基因工程的发展离不开理论的突破和技术的创新。下列科学研究体现了基因工程正式问世的是（ ）
A．艾弗里等人通过肺炎链球菌的体外转化实验证明DNA可以转移
B．沃森和克里克建立了DNA双螺旋结构模型并提出自我复制假说
C．科学家利用质粒构建重组DNA载体并导入受体细胞中成功表达
D．科学家发现了多种限制性内切核酸酶、DNA连接酶和逆转录酶
【答案】C
【详解】A、艾弗里等人通过肺炎链球菌的体外转化实验证明DNA可以转移，但没有体现基因工程正式问世，A错误；
B、沃森和克里克建立了DNA双螺旋结构模型并提出自我复制假说，但没有体现基因工程正式问世，B错误；
C、科学家利用质粒构建重组DNA载体并导入受体细胞中成功表达，体现了基因工程正式问世，C正确；
D、科学家发现了多种限制性内切核酸酶、DNA连接酶和逆转录酶，但没有体现基因工程正式问世，D错误。
故选C。
4．质粒是基因工程中常用的分子载体。下列有关质粒的说法正确的是（ ）
A．质粒是广泛存在于细菌细胞中的一种单链环状DNA分子
B．质粒的复制和表达都遵循中心法则和碱基互补配对原则
C．细菌质粒的复制过程一定是在宿主细胞外独立进行
D．大多数天然质粒都不需要人工改造，可以直接作为载体使用
【答案】B
【详解】A、质粒是存在于许多细菌以及酵母菌（真核细胞）中的有自主复制能力的小型环状DNA分子，A错误；
B、质粒的本质是DNA，质粒的复制和表达都遵循中心法则，也遵循碱基互补配对原则，B正确；
C、细菌质粒可以自我复制，也可整合到宿主细胞上一起复制，C错误；
D、天然的质粒通常不能直接作为载体，基因工程中用到的质粒都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的，D错误。
故选B。
5．下列有关生物学实验研究的叙述中，正确的是（ ）
A．可以用洋葱外、内表皮为材料观察植物细胞质壁分离实验，黑藻不可以做本实验材料
B．制作根尖有丝分裂装片时，解离、漂洗、按压盖玻片都能更好地将细胞分散开
C．观察细胞减数分裂时，可以选择动物细胞，如蝗虫的精巢，但不可以选择植物细胞
D．在DNA的粗提取与鉴定实验中，体积分数 95%酒精的作用是溶解某些蛋白质、析出 DNA
【答案】D
【详解】A、可以用洋葱外、内表皮为材料观察植物细胞质壁分离实验，黑藻细胞具有大液泡，也可以做本实验材料，A错误；
B、制作根尖有丝分裂装片时，解离和按压盖玻片都能更好地将细胞分散开，漂洗是为了防止解离过度，B错误；
C、观察细胞减数分裂时，可以选择动物细胞，如蝗虫的精巢，也可选择植物的花药，C错误；
D、在DNA的粗提取与鉴定实验中，体积分数 95%酒精的作用是溶解某些蛋白质、析出 DNA，D正确。
故选D。
6．下列有关重组DNA技术基本工具的叙述正确的是（ ）
A．DNA聚合酶是构建重组DNA分子必需的工具酶
B．不同的限制酶切割产生的黏性末端可能相同
C．相同黏性末端连接形成的DNA片段，一定会被原限制酶识别
D．运载体质粒常采用抗生素合成基因作为筛选的标记基因
【答案】B
【详解】A、DNA连接酶是构建重组DNA分子必需的工具酶，A错误；
B、不同的限制酶可能产生相同的黏性末端，B正确；
C、如假设限制酶甲识别GAATTC碱基序列，并在GA之间切割，限制酶乙识别CAATTG碱基序列，在C与A之间切割，形成的黏性末端是相同的，限制酶甲与限制酶乙形成的黏性末端连接后，形成的碱基序列为CAATTC，另一条链为GAATTG，不能被限制酶甲和乙识别，C错误；
D、载体质粒通常采用抗生素抗性基因作为筛选标记基因，D错误。
故选B。
7．下列有关基因工程中限制酶的描述，正确的是（ ）
A．同种限制酶既可以切割目的基因又可以切割质粒，因此不具备专一性
B．限制酶只能识别和切割DNA，不能识别RNA
C．限制酶与DNA连接酶的作用部位不相同
D．限制酶只能从原核生物中提取
【答案】B
【详解】A、一种限制酶能识别双链DNA分子中的特定核苷酸序列，并在特定位点上切割DNA分子，既可以切割目的基因又可以切割质粒，体现了酶的专一性，A错误；
B、限制酶能够识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开，B正确；
C、限制酶与DNA连接酶的作用部位相同，都是磷酸二酯键，C错误；
D、限制酶主要从原核生物中提取，D错误。
故选B。
8．下图是几种限制酶的切割位点，下列说法正确的是（ ）
A．限制酶SmaI和EcRV切割形成的末端，可通过E．cliDNA连接酶相互连接
B．DNA连接酶、DNA聚合酶和RNA聚合酶均可催化磷酸二酯键的形成
C．所有限制酶的识别序列均由6个核苷酸组成
D．SmaI切割后产生的是黏性末端
【答案】B
【详解】A、限制酶Sma I和EcR V切割形成的是平末端，E.cliDNA连接酶只能连接黏性末端，而T4DNA连接酶可连接黏性末端和平末端，但连接效率较低，A错误；
B、DNA连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键；DNA聚合酶只能将单个脱氧核苷酸加到已有的核苷酸片段上，形成磷酸二酯键；RNA聚合酶将单个核糖核苷酸加到已有的核苷酸片段上形成磷酸二酯键，B正确；
C、并不是所有的限制酶的识别序列都是由6个核苷酸组成，有些限制酶的识别序列有4个或8个核苷酸组成，C错误；
D、SmaI切割后产生的是平末端，D错误。
故选B。
9．下列所示的黏性末端是由几种限制性核酸内切酶作用产生的（ ）
A．1种B．2种C．3种D．4种
【答案】D
【详解】同种限制性核酸内切酶切出相同的黏性末端或平末端，具有相同的切割位点，题中各图所示识别序列及切割位点依次是：G↓AATTC，C↓AATTG，G↓TTAAC，C↓TTAAG，因此，图中所以的黏性末端应该是由4种限制性核酸内切酶作用产生的，
ABC错误，D正确。
故选D。
10．下列关于基因工程的叙述不正确的是（ ）
A．基因工程的生物学原理是基因重组
B．通过基因工程技术能够定向改造生物的遗传性状
C．基因的针线是DNA连接酶
D．基因工程中常用的运载体质粒在动植物细胞广泛存在
【答案】D
【详解】A、基因工程是指有意识地把一个人们所需要的基因转入另一个生物体中，使后者获得新的遗传性状或表达所需要产物的技术；基因工程的核心是构建重组的DNA分子，因此早期也将基因工程称为重组DNA 技术；基因工程的生物学原理是基因重组，A正确；
B、基因工程能按照人们的意愿，定向创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品，故基因工程技术能够定向改造生物的遗传性状 ，B正确；
C、基因工程的常用工具酶有限制酶、DNA连接酶和运载体，其中DNA连接酶是基因的针线，C正确；
D、基因工程中常用的运载体质粒存在于许多细菌和酵母菌等生物中，是细胞染色体外能够自主复制的很小的环状DNA分子，D错误。
故选D。
►环节 大肠杆菌的转化
【情景材料】
某一质粒载体如图所示，外源DNA插入Ampr或Tetr中会导致相应的基因失活(Ampr表示氨苄青霉素抗性基因，Tetr表示四环素抗性基因)。有人将此质粒载体用BamH Ⅰ酶切后，与用BamH Ⅰ酶切获得的目的基因混合，加入DNA连接酶进行连接反应，用得到的混合物直接转化大肠杆菌，结果大肠杆菌有的未被转化，有的被转化。被转化的大肠杆菌有三种，分别是含有环状目的基因、含有质粒载体、含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌。
【问题探究】
(1)质粒载体作为基因工程的工具，应具备的基本条件有什么？
(2)如果用含有氨苄青霉素的培养基进行筛选，在上述四种大肠杆菌细胞中，未被转化的和仅含环状目的基因的细胞是不能区分的，为什么？
（3）含有质粒载体的大肠杆菌和含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌也是不能区分的，为什么？
（4）基因工程中，某些噬菌体经改造后可以作为载体，其DNA复制所需的原料来自哪？
【答案】
(1)质粒作为载体，应具备的基本条件有：有一个至多个限制酶切割位点，供外源DNA片段(基因)插入其中。
在受体细胞中能自我复制，或能整合到染色体DNA上，随染色体DNA进行同步复制；有特殊的标记基因，供重组DNA的鉴定和选择等。
在培养基中加入氨苄青霉素进行筛选，其中未被转化的大肠杆菌和仅含环状目的基因的大肠杆菌，因不含氨苄青霉素抗性基因而都不能在此培养基上存活，二者不能区分。
含有质粒载体的大肠杆菌和含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌中都含有氨苄青霉素抗性基因，都能在此培养基上存活，二者也不能区分。
其DNA复制所需的原料来自受体细胞。
典例精讲
【例1】某同学在家里进行了提取花椰菜DNA的实验。取绿色的花芽部分，充分研磨获得匀浆；再加入含有中性洗涤剂的浓度约为2ml/L的盐水，其作用是[甲]，以释放细胞核和细胞器[乙]中的DNA；静置10min后过滤，然后将滤液轻轻倒入[丙]溶液中，出现白色絮状物。下列选项中，甲、乙、丙对应的内容，正确的是（ ）
A．AB．BC．CD．D
【答案】C
【详解】取绿色的花芽部分，充分研磨获得匀浆是为了破坏细胞膜；再加入含有中性洗涤剂的浓度约为2ml/L的盐水是为了溶解DNA；细胞器线粒体、叶绿体中有DNA；向含DNA的滤液中加冷酒精搅拌后有白色絮状物析出，C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
【例2】“DNA粗提取与鉴定”实验需要对材料进行选择、处理。为了提取出DNA相对含量较高的白色丝状物，下列对实验材料的选择和处理，正确的是（ ）
A．以猪成熟红细胞为实验材料时，可在滤液中加入适量的木瓜蛋白酶
B．以菜花为实验材料时，在研磨过程中可加入适量的纤维素酶
C．以植物叶片为实验材料时，一般使用体积分数为50%的预冷酒精提取DNA
D．以香蕉为实验材料时，将研磨液在4℃的冰箱中放置几分钟后，取沉淀物进行离心
【答案】B
【详解】A、猪成熟红细胞无细胞核与细胞器，几乎不含DNA，不能用作该实验的材料，A错误；
B、由于菜花细胞含有细胞壁，可在研磨过程中加入适量的纤维素酶，以缩短研磨时间，避免研磨时间过长，影响DNA的提取量，B正确；
C、以植物的叶片为实验材料时，一般使用体积分数为95%的预冷酒精提取DNA，C错误；
D、以香蕉为实验材料时，将研磨液在4℃的冰箱中放置几分钟后，取上清液进行离心，D错误。
故选B。
【例3】．限制酶和DNA连接酶是基因工程的工具酶，以下说法正确的是（ ）
A．大多数限制酶识别的核苷酸序列由6个核糖核苷酸组成
B．不同来源的限制酶可能识别相同的序列，甚至有相同的切点
C．DNA连接酶能将单个核苷酸连接到已有的核苷酸片段上
D．E·cliDNA连接酶既能连接黏性末端，也能连接平末端
【答案】B
【详解】A、大多数限制酶识别的核苷酸序列由6个脱氧核糖核苷酸组成的，A错误；
B、不同来源的限制酶可能是同一种限制酶，可以识别相同的识别序列，甚至有相同的切点，B正确；
C、DNA连接酶可以连接两个DNA片段，而DNA聚合酶能将单个核苷酸连接到已有的核苷酸片段上，C错误；
D、E·cliDNA连接酶只能连接黏性末端，不能连接平末端，D错误。
故选B。
【例4】某生物社团利用洋葱进行实验。下列相关叙述正确的是（ ）
A．粗提取的DNA丝状物放入二苯胺试剂中沸水浴后冷却变蓝
B．洋葱匀浆中加入双缩脲试剂呈紫色，说明其中含有蛋白质
C．制作花粉减数分裂装片的流程为：解离→染色→漂洗→制片
D．需用高倍镜观察洋葱鳞片叶外表皮细胞中紫色中央液泡的大小
【答案】B
【详解】A、将组织中提取的DNA丝状物溶解于2ml/L的氯化钠溶液中，与二苯胺试剂混合，沸水浴后冷却变蓝，不能直接放入二苯胺试剂中，A错误；
B、蛋白质可与双缩脲试剂反应，洋葱匀浆中加入双缩脲试剂呈紫色，说明其中含有蛋白质，B正确；
C、由于染色体需要染色后才能观察，且容易被碱性染料染色，因此，制作花粉减数分裂装片的流程为：解离、漂洗、染色、制片，C错误；
D、观察洋葱鳞片叶外表皮细胞中紫色中央液泡的大小用低倍镜即可，D错误。
故选B。
【例5】下列关于DNA分子的结构和复制的叙述，正确的是（ ）
A．双链DNA分子均有两个游离的磷酸基团
B．连接两个碱基的化学键可以被同种限制酶切割，在不同DNA分子上无特异性
C．将一个含15N的DNA放在14N的环境中复制4次，子代DNA分子中含14N的DNA有14个
D．若第三次复制消耗腺嘌呤640个，则该DNA分子中含有两个氢键的碱基对有160对
【答案】D
【详解】A、若双链DNA是环状，则没有游离的磷酸基团，A错误；
B、连接两个碱基的化学键在两条链间为氢键，可被解旋酶打开，在同一条链上，连接两个碱基的是脱氧核糖、磷酸和脱氧核糖，其中有磷酸二酯键，可被限制酶切割，且限制酶具有专一性，不同的DNA片段对应的限制酶不同，B错误；
C、DNA分子复制的特点是半保留复制，将一个含15N的DNA放在14N的环境中复制4次，得到16个DNA分子，因子代DNA分子的合成所用的原料均含14N，故所有的子代均含14N，C错误；
D、若第三次复制消耗腺嘌呤640个，可计算腺嘌呤的数量为640÷（23-22）=160个，已知A、T相等且含有两个氢键，该DNA分子中含有两个氢键的碱基对有160对，D正确。
故选D。
【例6】限制酶能识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并使特定部位的化学键断开。修饰酶能对DNA或RNA的碱基进行修饰，防止DNA或RNA被限制酶破坏。某些噬菌体能寄生在特定大肠杆菌体内进行繁殖。下列叙述正确的是（ ）
A．不能被噬菌体侵染的大肠杆菌，细胞膜上可能没有噬菌体可识别的特异性受体
B．能被噬菌体侵染的大肠杆菌，体内无核糖体，不能合成破坏外源DNA的限制酶
C．能寄生于大肠杆菌的噬菌体，DNA上一定没有大肠杆菌限制酶的识别位点
D．能寄生于大肠杆菌的噬菌体，DNA上不可能存在与大肠杆菌相同的修饰物
【答案】A
【详解】A、不能被噬菌体侵染的大肠杆菌，细胞膜上可能没有噬菌体可识别的特异性受体，使得噬菌体不能对其识别并侵染，A正确；
B、大肠杆菌为原核生物，体内有核糖体，B错误；
C、如果噬菌体的DNA上有修饰酶的识别位点，修饰酶能对DNA的碱基进行修饰，防止DNA被限制酶破坏，即使其DNA上有大肠杆菌限制酶的识别位点，其DNA也能在大肠杆菌内复制和表达，使得噬菌体能寄生于大肠杆菌，C错误；
D、能寄生于大肠杆菌的噬菌体，DNA上可能也存在与大肠杆菌相同的修饰物，防止其被大肠杆菌内的限制酶识别并破坏，D错误。
故选A。
【例7】2020年诺贝尔化学奖颁给了开发基因组编辑方法的两位女科学家，CRISPA/Cas9基因编辑技术可对基因进行定点编辑，其原理是由一条单链导RNA引导核酸内切酶Cas9到一个特定的基因位点进行切割，示意图如下。下列叙述错误的是（ ）

A．向导RNA可识别、切割DNA上的目标位点
B．单链向导RNA与识别序列，通过氢键连接
C．引入供体DNA分子插入切割点，可以对基因进行定向改造
D．生物体自身存在的修复系统能将断裂上下游两端的序列连接起来，实现目标基因的敲除
【答案】A
【详解】A、根据“由一条单链向导RNA引导核酸内切酶Cas9到一个特定的基因位点进行切割”，说明向导RNA可识别目标位点，并由核酸内切酶Cas9切割目标位点，A错误；
B、根据图示信息可知，单链向导RNA与识别序列可以通过氢键连接，B正确；
C、引入供体DNA分子的插入以实现替换的过程属于基因工程，可以对基因进行定向改造，C正确；
D、向导RNA通过碱基互补配对与靶向目标序列结合，核酸内切酶Cas9使该基因上下游的DNA双链断裂，对基因进行定点切割，生物体自身会将断裂上下游两端的序列连接起来，从而实现了细胞中目标基因的敲除，D正确。
故选A。
【例8】下表所示为常用的限制酶及其识别序列和切割位点，由此推断，以下说法正确的是（ ）
注：Y＝C或T，R＝A或G。
A．限制酶切割后一定形成黏性末端
B．限制酶的切割位点不一定在识别序列的内部
C．不同限制酶切割后一定形成不同的黏性末端
D．一种限制酶只能识别一种核苷酸序列
【答案】B
【详解】A、限制酶切割后不一定形成黏性末端，如SmaⅠ识别序列和切割位点为，切割后形成平末端，A错误；
B、限制酶的切割位点不一定在识别序列的内部，如Sau3AⅠ切割位点在识别序列GATC的外部，B正确；
C、不同限制酶切割后形成的黏性末端可能相同，如BamHⅠ和Sau3AⅠ切割后的黏性末端均为-GATC-，C错误；
D、Y=C或T，R=A或G，因此HindⅡ可以识别多种核苷酸序列，D错误。
故选B。
【例9】（多选）下表为几种限制酶的识别序列及其切割位点，由此推断，下列说法正确的是（ ）
注：Y为C或T，R为A或G。
A．HindII能识别GTCAAC序列，也能识别GTTAAC序列
B．Sau3A I和EcRI破坏的都是识别序列中心轴线处的磷酸二酯键
C．BamHI和KpnI两种限制酶可识别相同的序列但切割后形成不同的黏性末端
D．HindII、SmaI两种限制酶的切割位点在识别序列中心轴线上，因而形成平末端
【答案】AD
【详解】A、当Y为C，R为A时，Hind II的识别序列为GTCAAC序列，当Y为T，R为A时，识别序列为GTTAAC序列，A正确；
B、Sau3A I识别序列为5'-↓GATC-3'，切割后形成的末端为黏性末端GATC-3'，破坏的是识别序列中心轴线两侧的磷酸二酯键，B错误；
C、BamHI和KpnI两种限制酶识别序列不同，但切割后可形成相同的黏性末端GATC -3'，C错误；
D、由表格可知，HindII、SmaI两种限制酶的切割位点在识别序列中心轴线上，因而形成平末端，D正确。
故选AD。
【例10】（多选）动物实验是评价疫苗、药物安全性和有效性的主要环节。小鼠是传统的实验动物，但新冠病毒不能感染小鼠，原因是小鼠细胞膜上的血管紧张素转化酶（mACE2）与人的血管紧张素转化酶（hACE2）在关键位点上氨基酸不同。中国科学家为解决这一问题，开发了有效研究途径，成功建立新冠肺炎模型小鼠。以下说法正确的是（ ）
A．细胞膜上血管紧张素转化酶的氨基酸差异导致其空间结构和功能的不同
B．建立新冠肺炎模型小鼠需要解决mACE2与hACE2不能互补配对问题
C．将新冠病毒进行连续传代培养，获得能感染小鼠的变异毒株可建立模型
D．可用腺病毒载体将hACE2基因传递给小鼠，表达出hACE2建立模型
【答案】ACD
【详解】A、细胞膜上血管紧张素转化酶的化学本质为蛋白质，其基本单位为氨基酸，氨基酸的差异会导致蛋白质的空间结构不同，从而导致其功能不同，A正确；
B、mACE2和hACE2都属于蛋白质，不含有碱基，不存在碱基互补配对，建立新冠肺炎模型小鼠需要解决mACE2与hACE2氨基酸不同的问题，B错误；
C、新冠病毒不能感染小鼠，将新冠病毒进行连续传代培养，获得能感染小鼠的变异毒株，说明该变异毒株能使小鼠患上新冠，从而可以建立新冠肺炎模型小鼠，C正确；
D、用腺病毒载体将hACE2基因传递给小鼠，表达出hACE2，从而使得新冠病毒能感染小鼠，从而可以建立新冠肺炎模型小鼠，D正确。
故选B。
要点归纳
一、基因工程的工具酶
1．限制性内切核酸酶
(1)作用特点：具有专一性，表现在以下两个方面
①能够识别双链DNA分子中特定的核苷酸序列。
②能够切割特定序列中的特定位点。
(2)识别序列的特点：遵循碱基互补配对原则，无论是奇数个碱基还是偶数个碱基，都可以找到一条中心轴线，如图，中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称重复排列的。如以中心线为轴，两侧碱基互补对称；eq \(\s\up11(CCAGG),\s\d4(GGTCC)) 以eq \(\s\up11(A),\s\d4(T))为轴，两侧碱基互补对称。
(3)作用产物：黏性末端或平末端。
①黏性末端：是限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA的两条链分别切开时形成的，如图1;
②平末端：是限制性内切核酸酶在它识别序列的中心轴线处切开时形成的，如图2：
图1 图2
2．限制性内切核酸酶与DNA连接酶的关系
(1)区别：
(2)两者的关系可表示为：
3．DNA连接酶与DNA聚合酶的比较
二、基因工程中的载体
1．种类
(1)常用载体：质粒，它是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外，具有自我复制能力的很小的双链环状DNA分子。
(2)其他载体：噬菌体、动植物病毒等。
2．具备条件
(1)能自我复制：能够在受体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。
(2)有切割位点：有一个至多个限制酶切割位点，供外源基因插入。
(3)具有标记基因：具有特殊的标记基因，供重组DNA分子的筛选。
(4)无毒害作用：对受体细胞无毒害作用，否则受体细胞将受到损伤甚至死亡。
说明：一般来说，天然载体不能同时满足所有条件，要对其进行人工改造才可以使用。
3．作用
(1)用它作为运输工具，将目的基因送入受体细胞中。
(2)利用它在受体细胞内对目的基因进行大量复制。
【易错提醒】
1．关于“DNA的粗提取与鉴定”实验，下列说法错误的是（ ）
A．粗提取的DNA中可能含有蛋白质
B．过滤液沉淀过程在4℃冰箱中进行是为了防止DNA降解
C．在一定温度下，DNA遇二苯胺试剂呈现蓝色
D．离心研磨液是为了加速DNA的沉淀
【答案】D
【详解】A、粗提取的DNA中可能含有蛋白质，A正确；
B、过滤液沉淀过程在4℃冰箱中进行是为了防止DNA降解，B正确；
C、在一定温度下，DNA遇二苯胺试剂呈现蓝色，因此二苯胺试剂可以作为鉴定DNA的试剂，C正确；
D、离心研磨液不是为了加速DNA的沉淀，DNA分布于上清液中，D错误。
故选D。
2．不能以洋葱鳞片叶为材料完成的实验是（ ）
A．DNA的粗提取与鉴定
B．观察细胞质壁分离和复原
C．检测生物组织中的糖类
D．观察叶绿体和细胞质流动
【答案】D
【详解】A、洋葱鳞片叶中含有DNA，可以用于进行DNA的粗提取与鉴定实验，A正确；
B、洋葱鳞片叶具有成熟的中心大液泡，可以用于观察质壁分离和质壁分离复原实验，B正确；
C、洋葱中含有糖，可以用于检测生物组织中的糖类，C正确；
D、洋葱鳞片叶无叶绿体，故不可以用以观察叶绿体和细胞质流动，D错误。
故选D。
3．血浆中含有大量蛋白质和少量脂质等，血浆cfDNA与蛋白质紧密粘附结合，提取血浆cfDNA的步骤主要有：配制洗涤液→样本裂解→DNA析出→DNA吸附→杂质洗涤→DNA洗脱与收集。下列说法错误的是（ ）
A．样本裂解的目的是裂解血细胞，使其含有的DNA释放
B．可以通过加入体积分数95%的预冷乙醇，轻轻颠倒混匀的方式析出DNA
C．洗涤液的作用是高效去除血浆中的蛋白质和脂质等
D．洗脱DNA的洗脱液中含有一定浓度的NaCI
【答案】A
【详解】A、血浆不含有血细胞，裂解是使样品中的核酸游离在裂解体系中的过程，A错误；
B、DNA不溶于乙醇，细胞中某些蛋白质溶于乙醇，可以通过加入体积分数95%的预冷乙醇，轻轻颠倒混匀的方式析出DNA，B正确；
C、血浆中含有大量蛋白质和少量脂质等，洗涤液的作用是高效去除血浆中的蛋白质和脂质等，C正确；
D、DNA洗脱液的原理：在高盐状态下，硅胶膜专一性地吸附DNA；在低盐或水溶液状态下，DNA被洗脱下来，洗脱DNA的洗脱液中含有一定浓度的NaCI，D正确。
故选A。
4．真核生物基因的编码区由若干编码序列和非编码序列相间排列而成，其中能编码蛋白质的可转录序列称为外显子，不能编码蛋白质的可转录序列称为内含子。因此真核基因转录后的初始产物需要先经过5'加帽、3'加尾（有利于mRNA通过核孔）、剪接、切掉内含子转录的部分，然后再将外显子转录的部分重新拼接起来，从而形成成熟的mRNA，才能作为翻译的模板，具体过程如下图所示。下列有关叙述正确的是（ ）
A．图中RNA聚合酶参与的过程同时需要解旋酶的参与来使DNA双链解旋
B．特异性内切酶与限制酶的作用部位相同，都是切割磷酸二酯键
C．3'加尾时需要的原料是4种核糖核苷酸，参与的酶是RNA聚合酶
D．初生RNA形成的场所是细胞核，成熟RNA形成的场所是细胞质
【答案】B
【详解】A、图中RNA聚合酶参与的过程不需要解旋酶的参与来使DNA双链解旋，A错误；
B、据图可知，特异性内切酶可切割RNA，特异性内切酶与限制酶的作用部位相同，都是切割磷酸二酯键，B正确；
C、据图可知，3'加尾时需要的原料是4种核糖核苷酸，参与的酶是腺苷酸多聚酶，C错误；
D、初生RNA形成的场所是细胞核，成熟RNA形成的场所也是细胞核，成熟的RNA经过核孔进入细胞质，D错误。
故选B。
5．某同学利用鸡血细胞做“DNA粗提取与鉴定”实验。下列相关实验操作，正确的是（ ）
A．将鸡血细胞置于生理盐水中使其破裂释放内容物
B．析出DNA的过程中，用玻璃棒沿不同方向快速进行搅拌
C．用2ml/L的NaCl溶液反复溶解DNA，以提高DNA纯度
D．鉴定粗提取的DNA时，将丝状物加入未预冷的酒精中
【答案】C
【详解】A、应将鸡血细胞置于蒸馏水中，使其吸水涨破释放内容物，A错误；
B、析出DNA的过程中，为防止DNA断裂，要轻柔且沿着一个方向缓慢进行搅拌，B错误；
C、利用DNA和某些蛋白质在NaCl溶液中的溶解度不同，可用2ml/L的NaCl溶液反复溶解DNA，以提高DNA纯度，C正确；
D、鉴定粗提取的DNA时，应将丝状物加入2ml/L的NaCl溶液中，使其溶解，便于鉴定，D错误。
故选C。
6．生物学实验中不仅讲究“同材异用”还喜欢“一材多用”。洋葱是常见的生物学实验材料，其管状叶浓绿色，鳞片叶有紫色和白色等类型，茎短缩成盘状，下面生有须根。下列叙述正确的是（ ）
A．用久置的洋葱管状叶做材料进行“绿叶中色素的提取和分离”实验，滤纸条上不会出现最上面两条色素带
B．进行“DNA的粗提取与鉴定”实验时，向洋葱鳞片叶研磨离心后获取的上清液中加入冷酒精可促进DNA的溶解
C．用低温处理洋葱的根尖分生组织细胞，诱导细胞内染色体数目加倍的机制是低温抑制了细胞壁的形成
D．选取洋葱鳞片叶外表皮进行“探究植物细胞的吸水和失水”实验，质壁分离过程中细胞的吸水能力逐渐增大
【答案】D
【详解】A、久置的洋葱管状叶其内的色素会分解，特别是叶绿素分解较多，叶片变黄，在“绿叶中色素的提取和分离”实验中，滤纸条从上至下分别是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，用久置的洋葱管状叶做材料，滤纸条上仍然会出现前两个条带，A错误；
B、“DNA的粗提取与鉴定”中，DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精，B错误；
C、低温诱导染色体数目加倍的机制是抑制纺锤体形成，C错误；
D、质壁分离的过程中，洋葱鳞片叶外表皮的细胞液浓度逐渐升高，所以吸水能力逐渐增大，D正确。
故选D。
7．下列为达成实验目的而进行的相应实验操作，不正确的是（ ）
A．AB．BC．CD．D
【答案】A
【详解】A、观察洋葱根尖分生区细胞有丝分裂，将解离后的根尖先漂洗，再染色，A错误；
B、DNA不溶于酒精溶液，但是细胞中的某些蛋白质可以溶于酒精，故除去粗提DNA中的蛋白质杂质，可在DNA溶液中加入等体积预冷的酒精，B正确；
C、观察花生子叶细胞中的脂肪颗粒，用苏丹Ⅲ染色后，再用体积分数为50%的酒精洗去浮色，C正确；
D、在MS培养基中添加所需植物激素诱导外植体脱分化为愈伤组织，D正确。
故选A。
8．紫外线引发的DNA损伤，可通过“核苷酸切除修复（NER）”方式修复，机制如图所示。着色性干皮症（XP）患者的NER酶系统存在缺陷，受阳光照射后，皮肤出现炎症等症状。患者幼年发病，20岁后开始发展成皮肤癌。下列叙述错误的是（ ）
A．修复过程需要核酸内切酶和DNA聚合酶
B．填补缺口时，新链合成以5’到3’的方向进行
C．DNA有害损伤发生后，在细胞增殖后进行修复，对细胞最有利
D．随年龄增长，XP患者几乎都会发生皮肤癌的原因，可用突变累积解释
【答案】C
【详解】A、由图可知，修复过程中需要将损伤部位的序列切断，因此需要核酸内切酶的参与；同时修复过程中，要借助DNA聚合酶，A正确；
B、填补缺口时，新链即子链的延伸方向为5’到3’的方向进行，B正确；
C、DNA有害损伤发生后，在细胞增殖中进行修复，保证DNA复制的正确进行，对细胞最有利，C错误；
D、癌症的发生是多个基因累积突变的结果，随年龄增长，XP患者几乎都会发生皮肤癌的原因，可用突变累积解释，D正确。
故选C。
9．线虫精子在受精前，其线粒体可正常为精子运动提供所需的能量，而受精后不久精子就开启它自身的线粒体DNA“自杀”过程。线虫精子线粒体中表达一种核酸内切酶G这种核酸内切酶G除了能摧毁它自身的线粒体DNA外，还能降解线粒体的内膜，且这是一个主动的过程。下列相关叙述错误的是（ ）
A．若核酸内切酶G在受精前表达则会导致受精过程异常
B．线虫父本线粒体中的DNA不会传递给后代
C．受精后，线虫精子线粒体能进行正常的有氧呼吸过程
D．线虫雄性精子的这种“自杀”现象是长期进化的结果
【答案】C
【详解】A、核酸内切酶G能摧毁线粒体自身的DNA，还能降解线粒体的内膜，进而影响细胞呼吸，如果该酶在受精前表达，则线粒体无法为精子运动提供所需的能量，会导致受精过程异常，A正确；
B、核酸内切酶G会摧毁自身线粒体DNA，因而父本线粒体中的DNA不会传递给后代，B正确；
C、受精后，线粒体内膜被降解，线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段场所，被破坏就不能进行正常的有氧呼吸，C错误；
D、线虫雄性精子的这种“自杀”现象是数以千年或更长时间的积累形成的，是长期进化的结果，D正确。
故选C。
10．Hlliday模型是同源染色体间基因重组的模型，揭示了交叉互换的分子机制。其过程是：①在四分体的两个非姐妹DNA的相应位点上，分别切割每个DNA的一条链，形成四个断裂点，②不同的断裂点间交互连接，形成被称为Hlliday连接体的交联体，③Hlliday连接体左右移动、交联体旋转、随机切割、缺口连接等。下列分析错误的是（ ）
A．Hlliday连接体的观察，应选减数第一次分裂前期的细胞
B．Hlliday模型揭示的分子交叉互换的结果，可以借助光学显微镜进行观察
C．同源染色体间交叉互换的完成，离不开限制性核酸内切酶和DNA连接酶的作用
D．同源染色体非姐妹DNA间的交叉互换，为有性生殖生物的进化提供了丰富的原材料
【答案】B
【详解】A、同源染色体间非姐妹染色单体的互换，发生在减数第一次分裂前期，因此Hlliday连接体出现在减数第一次分裂前期，A正确；
B、光学显微镜下可以观察到染色体，但是该过程中染色体的大小，形态和长度并未发生改变，因此无法借助光学显微镜对分子交叉互换的结果进行观察，B错误；
C、同源染色体间互换中存在染色体的断裂和重新连接，断裂时需要限制酶的催化，重新连接需要DNA连接酶的催化，C正确；
D、同源染色体非姐妹DNA间的交叉互换过程发生了基因重组，基因重组为有性生殖生物的进化提供了丰富的原材料，D正确。
故选B。
11．在重组DNA技术中，将外源基因导入受体细胞，通常是利用质粒作为载体。下列关于质粒的叙述，正确的是（ ）
A．质粒是一种结构简单的环状RNA分子
B．质粒的复制和表达过程都遵循中心法则和碱基互补配对原则
C．目的基因只有通过质粒整合到受体细胞的DNA中才能表达
D．大多数天然质粒都不需要人工改造，可以直接作为载体使用
【答案】B
【详解】A、质粒存在于许多细菌以及酵母菌（真核细胞）中的有自主复制能力的小型环状DNA分子，A错误；
B、质粒的复制和表达都遵循中心法则，也遵循碱基互补配对原则，B正确；
C、只需要将含有目的基因的质粒导入受体细胞，无需整合到受体细胞的DNA中也能表达，C错误；
D、天然的质粒不能直接作为载体，基因工程中用到的质粒都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的，D错误。
故选B。
12．（多选）“DNA粗提取与鉴定”实验的基本过程是：裂解→分离→沉淀→鉴定。下列叙述正确的是（ ）
A．裂解：使细胞破裂释放出DNA等物质
B．分离：可去除混合物中的多糖、蛋白质等
C．沉淀：可反复多次以提高DNA的纯度
D．鉴定：加入二苯胺试剂后即呈现蓝色
【答案】ABC
【详解】A、裂解是加蒸馏水让细胞吸水涨破，释放出DNA等物质，A正确；
B、DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，能溶于2ml/L的NaCl溶液， 将溶液过滤，即可将混合物中的多糖、蛋白质等与DNA分离，B正确；
C、DNA不溶于酒精，而某些蛋白质溶于酒精，可以反复多次用酒精沉淀出DNA，提高DNA纯度，C正确；
D、将DNA溶解于NaCl，加入二苯胺试剂，需要沸水浴加热，待冷却后，能呈现蓝色，D错误。
故选ABC。
13．（多选）某细菌 DNA分子上有4个Sau3AⅠ的酶切位点，经Sau3AⅠ处理后会形成4个大小不同的DNA 片段。若是用BamHⅠ 处理,则只会形成2个大小不同的 DNA 片段。Sau3AⅠ和BamHⅠ的识别序列及切割位点如表所示。下列叙述正确的是（ ）
A．上述两种限制酶切割后可形成相同的黏性末端
B．该 DNA 分子上有两个 BamHⅠ的酶切位点
C．黏性末端能通过 T4 DNA 连接酶连接
D．若用两种酶共同处理，会形成6个大小不同的DNA片段
【答案】ABC
【详解】A、BamH I和Sau3A I两种限制酶切割后形成的黏性末端均为GATC，A正确；
B、该DNA分子上有4个Sau3A I的酶切位点，经Sau3A I处理后形成4个DNA片段，可知该DNA分子为环状DNA，用BamH I处理后，得到2个DNA片段，说明该DNA分子上有两个BamH I的酶切位点，B正确；
C、T4DNA连接酶能将双链DNA片段互补的黏性末端之间连接起来，此外还可以连接平末端，但连接平末端时的效率比较低，C正确；
D、该DNA分子上有4个Sau3A I的酶切位点，有2个BamH I的酶切位点，但是BamH I识别序列中包含Sau3A I的识别序列，所以同时用两种酶共同处理，不会形成6个大小不同的DNA片段，D错误。
故选ABC。
14．BamHⅠ和BclⅠ是两种限制酶，其识别序列及切割位点如下表所示。探究下列问题：
(1)限制酶 (填“能”或“不能”)切割原核细胞自身的DNA，试推测其理由是 。
(2)若某链状DNA分子中含有两个BamHⅠ的识别序列，该DNA分子将被切成 个片段，共断裂 个磷酸二酯键。
(3)请画出BclⅠ切割后产生的末端 。
(4)BamHⅠ和BclⅠ切割后产生的黏性末端能否被DNA连接酶连接 ？说明你的理由 。
(5)为什么不同生物的DNA分子能拼接起来 ？
【答案】(1) 不能 原核细胞DNA中不存在限制酶的识别序列或能被识别的序列被修饰了
(2) 3 4
(3)
(4) 能 二者切割后产生的黏性末端相同，可被DNA连接酶连接。
(5)①DNA的基本组成单位都是四种脱氧核苷酸；②双链DNA分子的空间结构都是规则的双螺旋结构；③DNA分子都遵循碱基互补配对原则。
【详解】（1）限制酶能切割外源DNA， 不能切割原核细胞自身的DNA，其可能的原因是原核细胞DNA中不存在限制酶的识别序列或能被识别的序列被修饰了。
（2）若某链状DNA分子中含有两个BamHⅠ的识别序列，若用限制酶BamHⅠ识别并切割，则该DNA分子将被切成3个片段，共断裂4个磷酸二酯键，每个识别序列被切割的过程中会断裂2个磷酸二酯键。
（3）表中信息可知BclⅠ的识别序列为-TGATCA-，且在T/G之间切开，则切割后产生的序列为 。
（4）BamHⅠ和BclⅠ切割后产生的黏性末端相同，均为-CTAG，可见这两种限制酶切割产生的黏性末端能被DNA连接酶连接。
（5）不同生物的DNA具有相同的基本单位，即四种脱氧核苷酸，且双链DNA的空间结构相同，均为双螺旋结构，且不同生物的DNA分子都遵循相同的碱基互补配对原则，因此，不同生物的DNA分子能在相关酶的催化下拼接起来。
15．某生物兴趣小组开展DNA粗提取的相关探究活动。具体步骤如下：
材料处理：称取新鲜的花菜、辣椒和蒜黄各2份，每份10 g。剪碎后分成两组，一组置于20 ℃、另一组置于－20 ℃条件下保存24 h。
(1)将DNA的粗提取物溶于2 ml/L的NaCl溶液中，加入 试剂，在 条件下进行鉴定，结果如下表：
注：“＋”越多表示蓝色越深。
(2)该探究性实验课题的名称可能是“探究不同材料和不同 对DNA提取量的影响”。
(3)根据实验结果分析：
①结论1：与20 ℃相比，相同实验材料在－20 ℃条件下保存，DNA的提取量更 (填“多”或“少”)。
结论2：等质量的不同实验材料，在相同的保存温度下，从 中提取的DNA量最多。
②针对结论1，请提出合理的解释：低温抑制了 的活性，DNA降解速度减慢。
【答案】(1) 二苯胺 沸水浴
(2)(保存)温度
(3) 多 蒜黄 (核酸水解)酶
【详解】（1）鉴定DNA时可用二苯胺试剂，在沸水浴的条件下，DNA遇二苯胺会被染成蓝色。
（2）根据表格可知该实验的自变量是温度和不同材料，因此该探究性实验课题的名称可能是“探究不同材料和不同(保存)温度对DNA提取量的影响”。
（3）①结论1：与20 ℃相比，相同实验材料在－20 ℃条件下保存，与二苯胺进行沸水浴加热后蓝色更深，说明DNA的提取量更多。
结论2：结合表格信息可知，等质量的不同实验材料，在相同的保存温度下，从蒜黄中提取的DNA量最多，因此其与二苯胺进行沸水浴加热后蓝色最深。
②出现结论1的原因是低温抑制了(核酸水解)酶的活性，DNA降解速度减慢，因而能获取更多的DNA。
16．如图为大肠杆菌及质粒载体的结构模式图，据图回答下列问题：
(1)a代表的物质和质粒的化学本质相同，都是 ，二者还具有其他共同点，如① ，② (写出两条即可)。
(2)若质粒DNA分子的切割末端为，则与之连接的目的基因切割末端应为 ；可使用 把质粒和目的基因连接在一起。
(3)氨苄青霉素抗性基因在质粒DNA上称为 ，其作用是 。
(4)下列常在基因工程中作为载体的是________。
A．苏云金杆菌抗虫基因
B．土壤农杆菌环状RNA分子
C．大肠杆菌的质粒
D．动物细胞的染色体
【答案】(1) DNA 能够自我复制 具有遗传效应
(2) DNA连接酶
(3) 标记基因 用于重组DNA的鉴定和选择
(4)C
【详解】（1）a代表的物质是大型环状DNA分子，质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核之外的小型环状DNA分子，两者都能自我复制，并蕴含遗传信息。
（2）质粒DNA分子的切割末端和与其能够连接的目的基因切割末端之间能够发生碱基互补配对，若质粒DNA分子的切割末端为，则与之连接的目的基因切割末端应为可使用DNA 连接酶将它们连接在一起。
（3）质粒DNA分子上的氨苄青霉素抗性基因可以作为标记基因，便于对重组DNA进行鉴定和筛选。
（4）A、苏云金芽孢杆菌抗虫基因一般作为目的基因，A错误；
B、土壤农杆菌环状RNA分子不容易在宿主细胞内保存，B错误；
C、常用的载体有质粒、噬菌体、动植物病毒等，C正确；
D、动物细胞染色体的主要成分是DNA和蛋白质，不能被限制性核酸内切酶切割，因此不能用作载体，D错误；
故选C。
新课程标准
学习目标
1.概述基因工程是在遗传学、微生物学、生物化学和分子生物学等学科基础上发展而来的。
2．阐明DNA重组技术的实现需要利用限制性内切核酸酶、DNA连接酶和载体三种基本工具。
1.阐明重组DNA技术所需三种基本工具及其作用。
2.说出基因工程中载体所具备的条件。
3.尝试进行DNA的粗提取与鉴定。
项目
E.cli DNA连接酶
T4 DNA连接酶
来源
大肠杆菌
T4噬菌体
作用
特点
只能将具有互补 的DNA片段连接起来,不能连接具有 的DNA片段
既可以“缝合”双链DNA片段互补的 ,又可以“缝合”双链DNA片段的 ,但连接平末端的效率相对较低
选项
甲
乙
丙
A
破坏膜结构
核糖体、内质网
植物油
B
使膜蛋白变性
线粒体、叶绿体
清水
C
破坏膜结构、溶解DNA
线粒体、叶绿体
预冷的酒精
D
破坏细胞壁
高尔基体、叶绿体
预冷的酒精
限制酶名称
识别序列和切割位点
BamHⅠ
KpnⅠ

EcRⅠ

Sau3AⅠ

HindⅡ

SmaⅠ

限制酶名称
识别序列和切割位点
限制酶名称
识别序列和切割位点
BamH I
5'-G↓GATCC -3'
Kpn I
5' - CGTAC↓C-3'
EcR I
5' -C↓AATTC -3'
Sau3A I
5'-↓GATC-3'
Hind II
5' - GTY↓RAC -3'
Sma I
5'- CCC↓GGG -3'
作用
应用
限制性内切核酸酶
使特定部位的磷酸二酯键断裂
用于提取目的基因和切割载体
DNA连接酶
在DNA片段之间重新形成磷酸二酯键
用于目的基因和载体的连接
比较项目
DNA连接酶
DNA聚合酶
相同点
作用实质相同，都是催化磷酸二酯键的形成
不同点
是否需要模板
不需要
需要
接DNA链
双链
单链
作用过程
在两个DNA片段间形成磷酸二酯键
将单个核苷酸加到已存在的DNA单链片段上，形成磷酸二酯键
作用结果
将已存在的DNA片段连接
合成新的DNA分子
用途
基因工程
DNA复制
种类
用途
不同点
质粒、噬菌体
将外源基因导入大肠杆菌等受体细胞
来源不同，在大小、结构、复制方式以及可以插入外源DNA片段的大小也有很大差别
植物病毒
将外源基因导入植物细胞
动物病毒
将外源基因导入动物细胞
选项
实验目的
实验操作
A
观察洋葱根尖分生区细胞有丝分裂
将解离后的根尖放入甲紫染液染色
B
除去粗提DNA中的蛋白质杂质
在DNA溶液中加入等体积预冷的酒精
C
观察花生子叶细胞中的脂肪颗粒
用苏丹Ⅲ染色后，再用酒精洗去浮色
D
诱导外植体脱分化为愈伤组织
在MS培养基中添加所需植物激素
限制酶名称
识别序列及切割位点
BamH I
G↓GATCC
Sau3A I
↓GATC
限制酶
BamHⅠ
BclⅠ
识别序列及切割位点
材料保存温度
花菜
辣椒
蒜黄
20 ℃
＋＋
＋
＋＋＋
－20 ℃
＋＋＋
＋＋
＋＋＋＋
新课程标准
学习目标
1.概述基因工程是在遗传学、微生物学、生物化学和分子生物学等学科基础上发展而来的。
2．阐明DNA重组技术的实现需要利用限制性内切核酸酶、DNA连接酶和载体三种基本工具。
1.阐明重组DNA技术所需三种基本工具及其作用。
2.说出基因工程中载体所具备的条件。
3.尝试进行DNA的粗提取与鉴定。
项目
E.cli DNA连接酶
T4 DNA连接酶
来源
大肠杆菌
T4噬菌体
作用
特点
只能将具有互补 黏性末端 的DNA片段连接起来,不能连接具有 平末端 的DNA片段
既可以“缝合”双链DNA片段互补的 黏性末端 ,又可以“缝合”双链DNA片段的 平末端 ,但连接平末端的效率相对较低
选项
甲
乙
丙
A
破坏膜结构
核糖体、内质网
植物油
B
使膜蛋白变性
线粒体、叶绿体
清水
C
破坏膜结构、溶解DNA
线粒体、叶绿体
预冷的酒精
D
破坏细胞壁
高尔基体、叶绿体
预冷的酒精
限制酶名称
识别序列和切割位点
BamHⅠ
KpnⅠ

EcRⅠ

Sau3AⅠ

HindⅡ

SmaⅠ

限制酶名称
识别序列和切割位点
限制酶名称
识别序列和切割位点
BamH I
5'-G↓GATCC -3'
Kpn I
5' - CGTAC↓C-3'
EcR I
5' -C↓AATTC -3'
Sau3A I
5'-↓GATC-3'
Hind II
5' - GTY↓RAC -3'
Sma I
5'- CCC↓GGG -3'
作用
应用
限制性内切核酸酶
使特定部位的磷酸二酯键断裂
用于提取目的基因和切割载体
DNA连接酶
在DNA片段之间重新形成磷酸二酯键
用于目的基因和载体的连接
比较项目
DNA连接酶
DNA聚合酶
相同点
作用实质相同，都是催化磷酸二酯键的形成
不同点
是否需要模板
不需要
需要
接DNA链
双链
单链
作用过程
在两个DNA片段间形成磷酸二酯键
将单个核苷酸加到已存在的DNA单链片段上，形成磷酸二酯键
作用结果
将已存在的DNA片段连接
合成新的DNA分子
用途
基因工程
DNA复制
种类
用途
不同点
质粒、噬菌体
将外源基因导入大肠杆菌等受体细胞
来源不同，在大小、结构、复制方式以及可以插入外源DNA片段的大小也有很大差别
植物病毒
将外源基因导入植物细胞
动物病毒
将外源基因导入动物细胞
选项
实验目的
实验操作
A
观察洋葱根尖分生区细胞有丝分裂
将解离后的根尖放入甲紫染液染色
B
除去粗提DNA中的蛋白质杂质
在DNA溶液中加入等体积预冷的酒精
C
观察花生子叶细胞中的脂肪颗粒
用苏丹Ⅲ染色后，再用酒精洗去浮色
D
诱导外植体脱分化为愈伤组织
在MS培养基中添加所需植物激素
限制酶名称
识别序列及切割位点
BamH I
G↓GATCC
Sau3A I
↓GATC
限制酶
BamHⅠ
BclⅠ
识别序列及切割位点
材料保存温度
花菜
辣椒
蒜黄
20 ℃
＋＋
＋
＋＋＋
－20 ℃
＋＋＋
＋＋
＋＋＋＋