資源簡介

人教版（2019）高二生物選擇性必修三導(dǎo)學(xué)案
第1節(jié) 重組DNA技術(shù)的基本工具
學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.簡述重組DNA技術(shù)所需的三種基本工具及其作用。
2．掌握基因工程中作為載體需要具備的條件。
3．認(rèn)同基因工程的誕生和發(fā)展離不開理論研究和技術(shù)創(chuàng)新。
學(xué)科素養(yǎng)：1.生命觀念：通過理解重組DNA技術(shù)所需的三種工具的作用，建立結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀念。
2．科學(xué)思維：運(yùn)用模型與建模、批判性思維、創(chuàng)造性思維的方法，理解重組DNA技術(shù)所需的三種工具的作用。
知識(shí)點(diǎn)一　基因工程的概念和發(fā)展
自主梳理
1．基因工程的概念
基因工程又叫作____________。基因工程是指按照人們的愿望，通過________等技術(shù)，賦予生物新的遺傳特性，創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。
2．基因工程的誕生和發(fā)展
時(shí)間 理論基礎(chǔ)和相關(guān)技術(shù)的發(fā)展
1944年 艾弗里等人通過肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，不僅證明了遺傳物質(zhì)是________，還證明了DNA可以在________的不同個(gè)體之間轉(zhuǎn)移
1953年 沃森和克里克建立了DNA________結(jié)構(gòu)模型并提出了遺傳物質(zhì)自我復(fù)制的假說
1958年 梅塞爾森和斯塔爾證明了DNA的________復(fù)制。克里克提出________法則
1961年 尼倫伯格和馬太破譯了第一個(gè)編碼氨基酸的________
1967年 科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在細(xì)菌擬核DNA之外的________有自我復(fù)制能力，并可以在細(xì)菌細(xì)胞間轉(zhuǎn)移
1970年 科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)________________(簡稱限制酶)。之后多種________、DNA________和________酶被相繼發(fā)現(xiàn)
1972年 伯格構(gòu)建了第一個(gè)____________分子
1973年 基因工程正式問世
1977年 桑格等發(fā)明DNA序列分析的方法。________的問世為體外合成DNA提供了方便
1982年 第一個(gè)基因工程藥物——________________被批準(zhǔn)上市
1983年 科學(xué)家采用________________培養(yǎng)出第一例轉(zhuǎn)基因煙草，此后，基因工程進(jìn)入迅速發(fā)展階段
1985年 穆里斯等人發(fā)明PCR，為獲取目的基因提供了有效手段
2013年 張峰利用最新的基因組編輯技術(shù)——CRISPR技術(shù)編輯了哺乳動(dòng)物基因組
答案：
1．重組DNA技術(shù)　轉(zhuǎn)基因
2．DNA　同種生物　雙螺旋　半保留　中心　密碼子　質(zhì)粒　限制性內(nèi)切核酸酶　限制酶　連接酶　逆轉(zhuǎn)錄　體外重組DNA　DNA合成儀　重組人胰島素　農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法
[互動(dòng)探究]
1．(生命觀念)為什么幾乎所有生物的DNA分子都可以進(jìn)行DNA拼接？
提示：幾乎所有生物的DNA分子都具有相似的成分和結(jié)構(gòu)，即都是由4種脫氧核苷酸形成規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)。
2．(科學(xué)思維)為什么一種生物的基因在其他生物體內(nèi)也能正常表達(dá)？
提示：(1)所有生物共用一套遺傳密碼，這為一種生物的基因在其他生物體內(nèi)正常表達(dá)提供了可能。
(2)基因是控制生物體性狀的結(jié)構(gòu)和功能單位，具有相對(duì)獨(dú)立性，這為目的基因在受體細(xì)胞中的獨(dú)立表達(dá)提供了可能。
針對(duì)訓(xùn)練
1．下列敘述符合基因工程概念的是(　　)
A．在細(xì)胞內(nèi)將DNA進(jìn)行重組，賦予生物新的遺傳特性
B．將人的干擾素基因重組到質(zhì)粒上后導(dǎo)入大腸桿菌，獲得能產(chǎn)生人干擾素的菌株
C．用紫外線照射青霉菌，使其DNA發(fā)生改變，通過篩選獲得青霉素高產(chǎn)菌株
D．自然界中天然存在的噬菌體自行感染細(xì)菌后其DNA整合到細(xì)菌DNA上
答案：B　
解析：基因工程是在生物體外將DNA進(jìn)行重組，賦予生物新的遺傳特性，A項(xiàng)錯(cuò)誤；B項(xiàng)符合基因工程的概念；C項(xiàng)屬于誘變育種；D項(xiàng)外源基因?qū)爰?xì)菌不是人為操作的，不屬于基因工程的范疇。
2．科學(xué)家把兔子血紅蛋白基因?qū)氪竽c桿菌細(xì)胞中，在大腸桿菌細(xì)胞中合成了兔子的血紅蛋白。下列不是這一先進(jìn)技術(shù)的理論依據(jù)的是(　　)
A．所有生物共用一套遺傳密碼
B．基因能控制蛋白質(zhì)的合成
C．兔子血紅蛋白基因與大腸桿菌的DNA都是由四種脫氧核苷酸構(gòu)成，都遵循相同的堿基互補(bǔ)配對(duì)原則
D．兔子與大腸桿菌有共同的原始祖先
答案：D　
解析：題干表述的是目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞并得以表達(dá)的過程，目的基因在不同生物細(xì)胞中能夠表達(dá)出相同的蛋白質(zhì)，說明控制其合成的mRNA上的密碼子是共用的，相同的密碼子決定相同的氨基酸，A項(xiàng)不符合題意；基因通過轉(zhuǎn)錄獲得mRNA，進(jìn)而控制蛋白質(zhì)的合成，B項(xiàng)不符合題意；基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，只要是雙鏈DNA都遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，其組成原料都是四種脫氧核苷酸，C項(xiàng)不符合題意；生物之間是否有共同的原始祖先與轉(zhuǎn)基因技術(shù)之間沒有必然關(guān)系，D項(xiàng)符合題意。
知識(shí)點(diǎn)二　DNA重組技術(shù)
自主梳理
1．限制性內(nèi)切核酸酶——“分子手術(shù)刀”
(1)來源：主要來自________。
(2)特點(diǎn)：具有________。
①識(shí)別雙鏈DNA分子的某種________________。
②切割特定核苷酸序列中的________。
(3)作用：斷開每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的____________。
(4)結(jié)果：產(chǎn)生________________。
(5)應(yīng)用：已知限制酶EcoRⅠ和SmaⅠ識(shí)別的堿基序列和酶切位點(diǎn)分別為G↓AATTC和CCC↓GGG，在圖中寫出兩種限制酶切割DNA后產(chǎn)生的末端并寫出末端的種類。
EcoRⅠ限制酶和SmaⅠ限制酶識(shí)別的________不同，切割位點(diǎn)________，說明限制酶具有________。
2．DNA連接酶——“分子縫合針”
(1)種類
種類 比較 E.coli DNA連接酶 T4 DNA連接酶
來源 ________ ________
特點(diǎn) 只能連接________ 既可以連接黏性末端，又可以連接________
(2)作用：形成____________。
(3)結(jié)果：形成____________。
3．基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體——“分子運(yùn)輸車”
(1)種類：質(zhì)粒、________、動(dòng)植物病毒等。
(2)常用載體——________
①本質(zhì)：質(zhì)粒是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡單、獨(dú)立于真核細(xì)胞細(xì)胞核或原核細(xì)胞擬核DNA之外，并具有________能力的____________分子。
②質(zhì)粒作為載體所具備的條件
a．能________；
b．有限制酶________；
c．具有________。
(3)作用
①作為運(yùn)輸工具，將目的基因____________。
②質(zhì)粒攜帶目的基因在受體細(xì)胞內(nèi)________。
答案：
1．(1)原核生物　(2)專一性　①特定核苷酸序列　②特定位點(diǎn)　(3)磷酸二酯鍵　(4)黏性末端和平末端　(5)堿基序列　不同　專一性
2．(1)大腸桿菌　T4噬菌體　黏性末端　平末端　(2)磷酸二酯鍵　(3)重組DNA分子
3．(1)噬菌體　(2)質(zhì)粒　①自我復(fù)制　環(huán)狀雙鏈DNA　②a.自我復(fù)制　b．切割位點(diǎn)　c．標(biāo)記基因
(3)①導(dǎo)入受體細(xì)胞　②大量復(fù)制
[互動(dòng)探究]
1．(生命觀念)圖1和圖2分別表示的是EcoRⅠ限制酶和SmaⅠ限制酶的作用示意圖。請(qǐng)據(jù)圖回答：
圖1
圖2
請(qǐng)說出EcoRⅠ限制酶和SmaⅠ限制酶識(shí)別的堿基序列及切割的位點(diǎn)；EcoRⅠ限制酶和SmaⅠ限制酶作用的結(jié)果分別是什么？
提示：EcoR Ⅰ限制酶識(shí)別的堿基序列是GAATTC，切割位點(diǎn)在G和A之間；SmaⅠ限制酶識(shí)別的堿基序列是CCCGGG，切割位點(diǎn)在G和C之間。EcoR Ⅰ限制酶將DNA切割成黏性末端，Sma Ⅰ限制酶將DNA切割成平末端。
2．(科學(xué)思維)質(zhì)粒作為目的基因的載體，其本質(zhì)是什么？所有質(zhì)粒都是載體嗎？為什么？
提示：DNA。不是。作為載體必須具備一定的條件，條件不具備，則不能作為載體。
3．(科學(xué)思維)載體在基因工程中的作用是什么？
提示：作為運(yùn)輸工具，將外源(目的)基因?qū)胧荏w細(xì)胞，攜帶外源(目的)基因在受體細(xì)胞內(nèi)大量復(fù)制。
4．(科學(xué)思維)分析質(zhì)粒載體結(jié)構(gòu)模式圖，回答下列問題：
大腸桿菌及質(zhì)粒結(jié)構(gòu)模式圖
(1)質(zhì)粒上氨芐青霉素抗性基因的作用是什么？
(2)為使外源基因插入質(zhì)粒中，質(zhì)粒需具備的條件是什么？
(1)提示：作為標(biāo)記基因，便于重組DNA分子的篩選。
(2)提示：有一個(gè)至多個(gè)限制性內(nèi)切核酸酶的切割位點(diǎn)。
歸納提升
1．限制性內(nèi)切核酸酶
(1)作用特點(diǎn)：具有專一性，能夠識(shí)別雙鏈DNA分子中特定的核苷酸序列，能夠切割特定序列中的特定位點(diǎn)。
(2)作用產(chǎn)物：黏性末端或平末端。
①黏性末端：是限制性內(nèi)切核酸酶在它識(shí)別序列的中心軸線兩側(cè)將DNA的兩條鏈分別切開時(shí)形成的，如圖所示：
②平末端：是限制性內(nèi)切核酸酶在它識(shí)別序列的中心軸線處切開時(shí)形成的，如圖所示：
2．限制性內(nèi)切核酸酶與DNA連接酶的關(guān)系
(1)區(qū)別
作用 應(yīng)用
限制酶 使特定部位的磷酸二酯鍵斷裂 用于提取目的基因和切割載體
DNA 連接酶 在DNA片段之間重新形成磷酸二酯鍵 用于目的基因和載體的連接
(2)兩者的關(guān)系
3．限制酶的選擇技巧
根據(jù)目的基因兩端的限制酶切割位點(diǎn)確定限制酶的種類 ①應(yīng)選擇切割位點(diǎn)位于目的基因兩端的限制酶，如圖甲可選擇PstⅠ； ②不能選擇切割位點(diǎn)位于目的基因內(nèi)部的限制酶，如圖甲不能選擇SmaⅠ； ③為避免目的基因和質(zhì)粒的自身環(huán)化和隨意連接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和質(zhì)粒，如圖甲也可選擇用PstⅠ和EcoRⅠ兩種限制酶(但要確保質(zhì)粒上也有這兩種酶的切割位點(diǎn))
根據(jù)質(zhì)粒的特點(diǎn)確定限制酶的種類 ①所選限制酶要與切割目的基因的限制酶一致，以確保產(chǎn)生相同的黏性末端； ②質(zhì)粒作為載體必須具備標(biāo)記基因等，所以所選擇的限制酶盡量不要破壞這些結(jié)構(gòu)，如圖乙中限制酶SmaⅠ會(huì)破壞標(biāo)記基因；如果所選酶的切割位點(diǎn)不止一個(gè)，則切割重組后可能丟失某些片段，若丟失的片段含復(fù)制起點(diǎn)區(qū)，則切割重組后的片段進(jìn)入受體細(xì)胞后不能自主復(fù)制
4.標(biāo)記基因標(biāo)記的原理
(1)前提：載體上的標(biāo)記基因一般是一些抗生素的抗性基因。目的基因要轉(zhuǎn)入的受體細(xì)胞沒有抵抗相關(guān)抗生素的能力。
(2)過程：含有某抗生素抗性基因的載體導(dǎo)入受體細(xì)胞，抗性基因在受體細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，受體細(xì)胞對(duì)該抗生素產(chǎn)生抗性，因此培養(yǎng)受體細(xì)胞的培養(yǎng)基中加入該種抗生素即可篩選。
(3)結(jié)果：在培養(yǎng)基上，被抗生素殺死的是沒有抗性的受體細(xì)胞，沒被殺死的具有抗性的受體細(xì)胞得以篩選。
原理如圖所示：
5.基因工程中的載體具備條件
(1)能自我復(fù)制：能夠在受體細(xì)胞中進(jìn)行自我復(fù)制，或整合到染色體DNA上，隨染色體DNA進(jìn)行同步復(fù)制。
(2)有切割位點(diǎn)：有一個(gè)至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)，供外源基因插入。
(3)具有標(biāo)記基因：具有特殊的標(biāo)記基因，供重組DNA的鑒定和選擇。
(4)無毒害作用：對(duì)受體細(xì)胞無毒害作用，否則受體細(xì)胞將受到損傷甚至死亡。
說明：一般來說，天然載體不能同時(shí)滿足所有條件，要對(duì)其進(jìn)行人工改造才可以使用。
[特別提醒]
細(xì)胞膜上的載體與基因工程中的載體的兩個(gè)“不同”
(1)化學(xué)本質(zhì)不同
①細(xì)胞膜上的載體化學(xué)成分是蛋白質(zhì)。
②基因工程中的載體可能是物質(zhì)，如質(zhì)粒(DNA)，也可能是生物，如噬菌體、動(dòng)植物病毒等。
(2)功能不同
①細(xì)胞膜上的載體功能是協(xié)助細(xì)胞膜控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞。
②基因工程中的載體是一種“分子運(yùn)輸車”，把目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞。
[知識(shí)拓展]
1．不同生物的DNA分子能拼接起來的原因
(1)不同生物的DNA分子的基本組成單位都是4種脫氧核苷酸。
(2)不同生物的雙鏈DNA分子的空間結(jié)構(gòu)都是規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)。
(3)不同生物的DNA堿基對(duì)均遵循嚴(yán)格的“堿基互補(bǔ)配對(duì)原則”。
2．外源基因能夠在受體內(nèi)表達(dá)，并使受體表現(xiàn)出相應(yīng)的性狀的原因
(1)基因是控制生物體性狀的結(jié)構(gòu)和功能的基本單位，具有相對(duì)獨(dú)立性。
(2)遺傳信息的傳遞都遵循中心法則。
(3)生物界共用一套遺傳密碼。
針對(duì)訓(xùn)練
1．目前市面上許多疫苗是應(yīng)用基因工程技術(shù)生產(chǎn)的，在基因工程的實(shí)驗(yàn)過程中，把目的基因和運(yùn)載體連接起來的是(　　)
A．核酸酶 B．限制性內(nèi)切核酸酶
C．DNA連接酶 D．運(yùn)載體
答案：C　
解析：核酸酶屬于水解酶，能夠?qū)⒑塑账徭溗獬珊塑账幔荒馨涯康幕蚝瓦\(yùn)載體連接起來，A錯(cuò)誤；限制性內(nèi)切核酸酶用于切割DNA，獲取目的基因和運(yùn)載體，不能把目的基因和運(yùn)載體連接起來，B錯(cuò)誤；DNA連接酶能夠?qū)NA片段連接起來，目的基因與運(yùn)載體被限制酶切割后都相當(dāng)于DNA片段，故基因工程中將目的基因與運(yùn)載體連接起來的工具是DNA連接酶，C正確，D錯(cuò)誤。
2．下列關(guān)于DNA連接酶作用的敘述，正確的是(　　)
A．不能將單個(gè)脫氧核苷酸加到某DNA片段末端
B．一種DNA連接酶只能連接某一特定序列的DNA片段
C．重新構(gòu)建兩條DNA單鏈上堿基之間的氫鍵
D．只能作用于有黏性末端的片段，不能將平末端的DNA片段之間進(jìn)行連接
答案：A　
解析：DNA連接酶能連接兩個(gè)脫氧核苷酸片段，形成磷酸二酯鍵，不能將單個(gè)核苷酸加到某DNA片段末端，A正確；DNA連接酶能將斷開的兩個(gè)DNA片段的骨架連接起來，重新形成磷酸二酯鍵，B錯(cuò)誤；DNA連接酶連接的是磷酸二酯鍵，C錯(cuò)誤；DNA連接酶分別為E.coli DNA連接酶和T4 DNA連接酶，這兩種酶都能將雙鏈DNA片段互補(bǔ)的黏性末端之間連接起來，其中T4 DNA連接酶還可以連接平末端，D錯(cuò)誤。
3．質(zhì)粒是基因工程中最常用的載體，有關(guān)質(zhì)粒的說法正確的是(　　)
A．質(zhì)粒不僅存在于細(xì)菌中，某些病毒也具有
B．細(xì)菌的基因只存在于質(zhì)粒上
C．質(zhì)粒為小型環(huán)狀DNA分子，存在于擬核(或細(xì)胞核)外的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中
D．質(zhì)粒是基因工程中的重要工具酶之一
答案：C　
解析：病毒的成分是核酸和蛋白質(zhì)，沒有質(zhì)粒，A錯(cuò)誤；細(xì)菌的基因主要存在于擬核中，少量存在于質(zhì)粒中， B錯(cuò)誤；質(zhì)粒是小型的環(huán)狀DNA分子，存在于擬核(或細(xì)胞核)外，C正確；質(zhì)粒在基因工程中起運(yùn)載體的作用，D錯(cuò)誤。
知識(shí)點(diǎn)三　DNA的粗提取與鑒定
自主梳理
1．實(shí)驗(yàn)原理
(1)提取原理
①DNA不溶于________，某些蛋白質(zhì)溶于________。
②DNA在不同濃度的________溶液中溶解度不同。
(2)鑒定原理：在一定溫度下，DNA遇________試劑會(huì)呈現(xiàn)________。
2．實(shí)驗(yàn)流程
答案：
1．(1)①酒精　酒精　②NaCl
(2)二苯胺　藍(lán)色
2．紗布　4　酒精溶液　95%　粗提取的DNA　NaCl　二苯胺試劑　沸水　不變藍(lán)　變藍(lán)色
[互動(dòng)探究]
1．(科學(xué)探究)鳥類和哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞都適合用來提取DNA嗎？請(qǐng)說明理由。
提示：哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞沒有細(xì)胞核，不適合作材料提取DNA。
2．(科學(xué)探究)實(shí)驗(yàn)過程要充分地?cái)嚢韬脱心ィ绻心ゲ怀浞郑瑫?huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生怎樣的影響？
提示：研磨不充分會(huì)使細(xì)胞核內(nèi)的DNA釋放不完全，提取的DNA量變少，導(dǎo)致看不到絲狀沉淀物，用二苯胺鑒定不顯示藍(lán)色。
3．(科學(xué)探究)實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)如何使用玻璃棒攪拌？為什么？
提示：攪拌時(shí)玻璃棒不能直插燒杯底部，攪拌要輕緩，并向一個(gè)方向攪拌以便獲得較完整的DNA分子。
歸納提升
DNA粗提取與鑒定實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵
(1)破碎細(xì)胞應(yīng)徹底充分。
(2)對(duì)提取的含雜質(zhì)較多的DNA進(jìn)行提純時(shí)，所用的酒精必須經(jīng)過充分預(yù)冷后才能使用。
(3)實(shí)驗(yàn)過程中攪拌時(shí)玻璃棒不能直插燒杯底部，并且攪拌要輕緩，并向一個(gè)方向攪拌以便獲得較完整的DNA分子。
(4)由于玻璃表面帶電荷，DNA易被吸附于玻璃表面，故實(shí)驗(yàn)中應(yīng)盡量不使用或少使用玻璃器皿，這樣可以提取到較多的DNA。
(5)二苯胺試劑要現(xiàn)配現(xiàn)用，否則會(huì)影響鑒定的效果。
針對(duì)訓(xùn)練
1．下列關(guān)于DNA粗提取與鑒定的敘述，錯(cuò)誤的是(　　)
A．用同樣方法從等體積兔血和雞血中提取的DNA量相近
B．DNA析出過程中，攪拌操作要輕柔以防DNA斷裂
C．預(yù)冷的乙醇可用來進(jìn)一步純化粗提的DNA
D．用二苯胺試劑鑒定DNA需要進(jìn)行水浴加熱
答案：A　
解析：兔屬于哺乳動(dòng)物，其紅細(xì)胞沒有細(xì)胞核及各種細(xì)胞器，提取不到DNA，而雞屬于鳥類，其紅細(xì)胞內(nèi)含有細(xì)胞核與各種細(xì)胞器，DNA含量較多，A錯(cuò)誤；DNA分子從細(xì)胞中被釋放出來且除去蛋白質(zhì)后是非常容易斷裂的，如果太過劇烈的攪拌，DNA鏈可能會(huì)被破壞，因此輕柔攪拌是為了獲得較完整的DNA分子，B正確；在預(yù)冷的95%酒精溶液中DNA的溶解度最低，DNA的沉淀量最大，如果用熱的95%酒精會(huì)提高DNA的溶解度，不能完全使DNA沉淀，C正確；將析出的DNA溶解在2 mol/L的NaCl溶液中，加入二苯胺試劑后需要水浴加熱才會(huì)呈現(xiàn)藍(lán)色，D正確。
2．下列關(guān)于“DNA的粗提取與鑒定”實(shí)驗(yàn)的敘述，錯(cuò)誤的是(　　)
A．用蒸餾水使家兔的紅細(xì)胞漲破以獲取富含DNA的濾液
B．常溫下香蕉勻漿中有些酶類會(huì)影響DNA的提取
C．在粗提取過程中兩次加入蒸餾水的作用不同
D．DNA溶液加入二苯胺試劑沸水浴加熱后會(huì)變藍(lán)
答案：A　
解析：兔屬于哺乳動(dòng)物，哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞中沒有細(xì)胞核，不能用于DNA的粗提取，A錯(cuò)誤；常溫下香蕉勻漿中有些酶類會(huì)影響DNA的提取，B正確；實(shí)驗(yàn)中先后兩次加入蒸餾水的作用不同，分別是使血細(xì)胞漲破、降低NaCl溶液濃度使DNA析出，C正確；DNA溶液加入二苯胺試劑沸水浴加熱后會(huì)變藍(lán)，D正確。
[要語必背]
1．限制性內(nèi)切核酸酶——“分子手術(shù)刀”：切割DNA的工具是限制性內(nèi)切核酸酶，又稱限制酶。限制酶切割的是雙鏈DNA分子每一條鏈中特定部位的磷酸二酯鍵，大多數(shù)限制酶的識(shí)別序列由6個(gè)核苷酸組成，如EcoRⅠ、SmaⅠ限制酶等，DNA分子經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段末端通常有兩種形式——黏性末端和平末端。
2．DNA連接酶——“分子縫合針”：DNA連接酶是一種能夠?qū)蓚€(gè)DNA片段連接起來的酶。一類是從大腸桿菌中分離得到的E.coli DNA連接酶，其只能將具有互補(bǔ)黏性末端的DNA片段連接起來，不能連接具有平末端的DNA片段；另一類是從T4噬菌體中分離出來的T4 DNA連接酶，其既可以“縫合”雙鏈DNA片段互補(bǔ)的黏性末端，又可以“縫合”雙鏈DNA片段的平末端，但連接平末端之間的效率相對(duì)較低。
3．基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體——“分子運(yùn)輸車”：在基因工程中通常利用質(zhì)粒作為載體，除此之外，也可用噬菌體、動(dòng)植物病毒等。
鞏固練習(xí)
1．下列關(guān)于基因工程的敘述，正確的是(　　)
A．基因工程的生物學(xué)原理是基因突變
B．基因工程的常用工具酶有限制酶、DNA連接酶和運(yùn)載體
C．整個(gè)過程都在細(xì)胞外進(jìn)行
D．通過基因工程技術(shù)能夠定向改造生物的遺傳性狀
答案：D　
解析：基因工程的生物學(xué)原理是基因重組，A錯(cuò)誤；基因工程的常用工具酶有限制酶和DNA連接酶，B錯(cuò)誤；基因工程的一部分過程發(fā)生在生物體外，也有一部分過程發(fā)生在生物體內(nèi)，C錯(cuò)誤；基因工程是現(xiàn)代生物技術(shù)的核心，能按照人們的意愿，定向創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品，D正確。
2．下列關(guān)于限制性內(nèi)切核酸酶(限制酶)的敘述，正確的是(　　)
A．限制酶主要來源于原核生物
B．限制酶的識(shí)別序列均由6個(gè)核苷酸組成
C．限制酶作用于兩條核苷酸鏈之間的磷酸二酯鍵
D．限制酶可識(shí)別RNA分子的某種特定核苷酸序列
答案：A　
解析：限制酶主要是從原核生物中分離純化出來的，A正確；大多數(shù)限制酶的識(shí)別序列由6個(gè)核苷酸組成，也有少數(shù)限制酶識(shí)別序列由4、5或8個(gè)核苷酸組成，B錯(cuò)誤；限制酶作用于每一條核苷酸鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵，C錯(cuò)誤；限制酶可識(shí)別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列，D錯(cuò)誤。
3．質(zhì)粒和病毒是常用的基因工程的運(yùn)載體，原因之一是(　　)
A．含蛋白質(zhì)，容易將目的基因整合到受體細(xì)胞的染色體上
B．能夠自我復(fù)制，且能保持連續(xù)性
C．含RNA的病毒能夠直接指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，因而更常用作運(yùn)載體
D．具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)，能夠攜帶目的基因
答案：B　
解析：質(zhì)粒是一種小型環(huán)狀DNA分子，不含蛋白質(zhì)，A錯(cuò)誤；質(zhì)粒和病毒都能在宿主細(xì)胞中自我復(fù)制，并保持連續(xù)性，B正確；不是所有的RNA病毒在宿主細(xì)胞中都能指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，C錯(cuò)誤；質(zhì)粒具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)，能夠攜帶目的基因，但不是作為基因工程載體的必備條件，病毒不一定具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)，D錯(cuò)誤。
4．根據(jù)基因工程的有關(guān)知識(shí)，回答下列問題：
(1)限制酶切割DNA分子后產(chǎn)生的DNA片段，其末端類型通常有________和________。
(2)質(zhì)粒載體用限制酶X(識(shí)別的序列由6個(gè)核苷酸組成)切割后產(chǎn)生的片段如下：
該酶識(shí)別的序列為________________________，切割的部位是________________。
(3)為使切割后的載體與目的基因相連，含有目的基因的DNA除可用限制酶X切割外，還可用限制酶Y切割，兩種酶共同的特點(diǎn)是_
_________________________________________。
(4)按其來源不同，基因工程中所使用的DNA連接酶有兩類，即________DNA連接酶和________DNA連接酶，其中后者只能連接一種末端。
(5)基因工程中除質(zhì)粒外，________和____________也可作為載體。
答案：(1)黏性末端　平末端
(2)　G和A之間的磷酸二酯鍵
(3)兩種限制酶切割后形成的黏性末端相同
(4)T4　E．coli　
(5)噬菌體　動(dòng)植物病毒
解析：(2)將圖中片段兩端的黏性末端對(duì)接后可以看出限制酶X識(shí)別的序列為6個(gè)核苷酸組成的—GAATTC—，互補(bǔ)鏈?zhǔn)恰狢TTAAG—，切割的位點(diǎn)為G和A之間的磷酸二酯鍵。(3)質(zhì)粒載體可以用限制酶X切割，也可以用另一種限制酶Y切割，說明該酶與限制酶X切割產(chǎn)生的黏性末端相同。(4)基因工程使用的DNA連接酶，按來源可分為E.coli DNA連接酶和T4 DNA連接酶，其中只能連接黏性末端的是E.coli DNA連接酶。

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