备战2025年高考生物考点一遍过考点79基因工程（一）教案（Word版附解析）

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（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：识别特定的核苷酸序列并切开特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。
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E·cli DNA连接酶和T4DNA连接酶。
②作用：将双链DNA片段“缝合”起来，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种类：质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。
②质粒的特点eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(能自我复制,有一个至多个限制酶切割位点,有特殊的标记基因))
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下所发生的变化，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．①②③④ B．①②④③
C．①④②③ D．①④③②
【参考答案】C
解题技巧
确定限制酶的种类
（1）根据目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酶，如图甲可选择PstⅠ。
②不能选择切点位于目的基因内部的限制酶，如图甲不能选择SmaⅠ。
③为避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒，如图甲也可选择用PstⅠ和EcRⅠ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酶的种类
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SmaⅠ会破坏标记基因；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P1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酶切位点分别是BglⅡ(A↓GATCT)、EcRⅠ(G↓AATTC)和Sau3AⅠ(↓GATC)。下列分析合理的是
A．用EcRⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体
B．用BglⅡ和EcRⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体
C．用BglⅡ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体
D．用EcRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体
【答案】D
考向二 载体的作用及特点分析
3．下列关于基因工程中载体的叙述，错误的是
A．常用的载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等
B．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】D
【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，B正确；载体上含有标记基因，其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生素的能力。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，原理如下图所示：
4．如图是表达新基因用的质粒的示意图，若要将目的基因插入到质粒上的A处，则切割基因时可用的是
A．HindⅢ B．EcRⅠ
C．EcB D．PstⅠ
【答案】C
1．下列关于基因工程的叙述，错误的是
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．整个过程都在细胞外进行
D．基因工程属于分子水平的操作
2．下列关于酶功能的叙述正确的是
A．DNA聚合酶与RNA聚合酶催化的底物都是游离的脱氧核苷酸
B．DNA连接酶能将游离的脱氧核苷酸逐一连接起来，形成一个完整的DNA分子
C．基因工程整个过程与RNA聚合酶无关
D．限制性核酸内切酶和DNA水解酶都能断裂磷酸二酯键
3．关于基因工程的操作工具的说法，正确的是
A．所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列
B．质粒具有标记基因，以便为目的基因的表达提供条件
C．载体必须具备的条件之一：具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接
D．DNA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
A．①与③由相同限制酶切割产生
B．DNA连接酶可催化①与③的拼接
C．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0.3处；限制性内切酶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
A．0.2和0.4处
B．0.4和0.6处
C．0.5和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
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
C．上述能进行连接的两个片段，其连接后形成的DNA分子是
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酶的限制位点在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Hind Ⅲ、BamH Ⅰ和二者的混合物分别降解一个4kb（1kb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酶在该DNA分子上的限制位点数目是以下哪一组
A．Hind Ⅲ 1个，BamH Ⅰ 2个
B．Hind Ⅲ 2个，BamH Ⅰ 3个
C．Hind Ⅲ 2个，BamH Ⅰ 1个
D．Hind Ⅲ 2个，BamH Ⅰ 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
B．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）限制性核酸内切酶切割DNA分子后产生的片段，其末端类型有________和________。
（2）质粒运载体用EcRⅠ切割后产生的片段如下：
为使运载体与目的基因相连，含有目的基因的DNA除可用EcRⅠ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连接酶有两类，即________DNA连接酶和________DNA连接酶。
（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。
11．（2018·北京卷）用XhI和SalI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
A．如图中两种酶识别的核苷酸序列不同
B．如图中酶切产物可用于构建重组DNA
C．泳道①中是用SalI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_____________________。
（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载体中，不选用____________________作为载体，其原因是_____________________。
（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_________________________。
1．【答案】C
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苷酸和游离的核糖核苷酸，A错误；DNA聚合酶能将游离的脱氧核苷酸逐一连接起来，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苷酸序列，不同酶识别序列不同，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:具有多个限制酶切点，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磷酸二酯键，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
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，因此以上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具有相同的黏性末端，可被DNA连接酶连接形成，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Hind Ⅲ降解（左图）一个4 kb（1 kb即1千个碱基对）大小的线性DNA分子，可得到2.8 kb和1.2 kb的两段，说明该DNA分子上有1个限制酶Hind Ⅲ的限制位点，而单独用限制酶BamH Ⅰ降解（右图）该DNA分子，则得到1.8 kb、1.3 kb和0.9 kb的三段，说明该DNA分子上有2个限制酶BamH 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B。
10．【答案】（1）黏性末端 平末端
（2）切割产生的DNA片段末端与EcRⅠ切割产生的相同
（3）E.cli T4
（4）mRNA(或RNA) cDNA(或DNA) PCR
（5）噬菌体 动植物病毒
11．【答案】D
【解析】限制酶识别特定的脱氧核苷酸序列，不同的限制酶能识别不同的核苷酸序列，由电泳图可知XhI和SalI两种酶分别切割时，识别的序列不同，A正确；同种限制酶切割出的DNA片段，具有相同的粘性末端，再用DNA连接酶进行连接，可以构成重组DNA，B正确；SalI将DNA片段切成4段，XhI将DNA片段切成3段，根据电泳结果可知泳道①为SalI，泳道②为XhI，C正确；限制酶切割双链DNA，酶切后的DNA片段仍然是双链DNA，D错误。
12．【答案】（1）基因A有内含子，在大肠杆菌中，其初始转录产物中与内含子对应的RNA序列不能被切除，无法表达出蛋白A
（2）噬菌体 噬菌体的宿主是细菌，而不是家蚕
（3）繁殖快、容易培养
（4）蛋白A的抗体
（5）DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体
【解析】（1）基因A的编码区中有内含子，在真核生物细胞内把内含子转录来的RNA切除，而原核生物细胞内基因转录后不切除，转录后直接表达，所以翻译形成的蛋白质不是蛋白A。（2）由于噬菌体是专性寄生在细菌体内的病毒，无法侵染到真核生物家蚕细胞内，所以不能用噬菌体作为运载体。而家蚕属于昆虫，故可用昆虫病毒作为运载体。（3）大肠杆菌作为受体菌具有繁殖周期短、易培养等优点。（4）检测目的基因是否表达通常用抗原－抗体杂交技术。（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，证明了生物的遗传物质是DNA，还为基因工程理论的建立提供了启示，这一启示是DNA可以从一种生物转移到另一种生物个体。