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洛阳22中学资料杨建民第1页共30页基因工程知识点及练习第1节DNA重组技术的基本工具一、基因工程的概念1．手段：通过体外________和________等技术，赋予生物以新的________。2．目的：按照人们的愿望进行严格的设计，创造出更符合人们需要的新的________和________。3．设计和施工水平：________水平，因此，基因工程又叫做DNA重组技术。1．DNA重组转基因遗传特性2．生物类型生物产品3．DNA分子二、DNA重组技术的基本工具1．限制性核酸内切酶——“分子手术刀”(又称限制酶)。(1)来源：主要是从________中分离纯化出来的。(2)功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的____________断开，因此具有________性。经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：________和________。前者是限制酶在它识别序列的____________将DNA的两条链切开产生的，后者是限制酶在它识别序列的__________切开产生的。2．DNA连接酶——“分子缝合针”。(1)作用：将____________“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的____________，形成重组DNA分子。(2)种类。①E·coliDNA连接酶：只能缝合DNA片段的________。②T4DNA连接酶：既可缝合DNA片段的黏性末端，又可缝合DNA片段的________，但连接后者的效率________。3．载体——“分子运输车”。(1)作用：携带________进入受体细胞。(2)种类：质粒、________的衍生物、动植物病毒等。(3)特点。①能够在受体细胞中进行________，或整合到________上，随染色体DNA进行同步复制。②有一个至多个________切割位点，供外源基因插入。③具有特殊的______________，供重组DNA的鉴定和选择。,1．(1)原核生物(2)磷酸二酯键专一黏性末端平末端中心轴线两侧中心轴线处2．(1)双链DNA片段磷酸二酯键(2)①黏性末端②平末端低3．(1)外源基因(2)λ噬菌体(3)①自我复制染色体DNA②限制酶③标记基因洛阳22中学资料杨建民第2页共30页一、选择题1．能有效地打破物种的界限，定向地改造生物的遗传性状，培育新的农作物优良品种的生物技术是()A．基因工程技术B．诱变育种技术C．杂交育种技术D．组织培养技术解析：诱变育种是在一定的条件下，对某一品种进行诱变而产生的突变性状；杂交育种必须在同种生物之间进行；组织培养技术是无性生殖，难以产生新品种；而基因工程可以打破物种的界限，在不同种生物之间进行基因重组，从而定向改造生物的遗传性状。答案：A2．下述有关基因工程相关知识的叙述正确的是()A．重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、连接酶和载体B．一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列C．目的基因是指重组DNA分子D．只要检测出受体细胞中含有目的基因，那么，目的基因一定能成功地进行表达解析：载体不是工具酶；重组DNA分子是目的基因和载体重组后形成的；目的基因转录是否成功仅仅在受体细胞中检测出目的基因是不够的，最重要的是受体生物或细胞表现出我们所需要的性状。答案：B3．科学家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答案：B4．下列有关基因工程中限制性核酸内切酶的描述，错误的是()A．一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列B．限制性核酸内切酶的活性受温度的影响C．限制性核酸内切酶能识别和切割RNAD．限制性核酸内切酶可从原核生物中提取解析：酶的活性受到温度和pH的影响；限制性核酸内切酶的特点是一种限制酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列，并在特定的位点切割DNA分子，而不是RNA分子。限制性核酸内切酶主要是从原核生物体内分离出来的。答案：C5．不属于质粒被选为基因载体的理由是()A．能复制B．有多个限制酶切点C．具有标记基因D．它是环状DNA答案：D6．据下图所示，有关工具酶功能的叙述错误的是()洛阳22中学资料杨建民第3页共30页A．限制酶可以切断a处B．DNA聚合酶可以连接a处C．解旋酶可以使b处解开D．DNA连接酶可以连接c处解析：限制酶切割DNA分子时破坏的是DNA链中的磷酸二酯键，如图a处。DNA聚合酶是将单个核苷酸加到已有的核酸片段的3′末端的羟基上，形成磷酸二酯键，因此DNA聚合酶可以连接a处。解旋酶解开两个碱基对之间的氢键，即b处解开，DNA连接酶连接的是两个相邻的脱氧核苷酸的磷酸和脱氧核糖，形成磷酸二酯键，如a处。而图示的c处连接的是同一个脱氧核苷酸内的磷酸和脱氧核糖。答案：D7．下表关于基因工程中有关基因操作的名词及对应的内容，正确的组合是()供体剪刀针线载体受体A质粒限制酶DNA连接酶提供目的基因的生物大肠杆菌等B提供目的基因的生物DNA连接酶限制酶质粒大肠杆菌等C提供目的基因的生物限制酶DNA连接酶质粒大肠杆菌等D大肠杆菌等DNA连接酶限制酶提供目的基因的生物质粒解析：基因工程中的剪刀是限制酶，针线是DNA连接酶，载体最常用的是质粒，受体多用原核生物，如大肠杆菌等。答案：C8.在基因工程中用来修饰、改造生物基因的工具是()A．限制酶和DNA水解酶B．限制酶和DNA连接酶C．限制酶和载体D．DNA连接酶和载体解析：DNA水解酶不是基因工程的工具，A错误；载体的作用是将目的基因导入受体细胞，而不是修饰改造基因，C、D错误。答案：B二、非选择题9．下图为DNA分子的切割和连接过程。洛阳22中学资料杨建民第4页共30页(1)EcoRI是一种________________酶，其识别序列是__________，切割位点是________________与________________之间的__________键。切割结果产生的DNA片段末端形式为__________。(2)不同来源的DNA片段结合，在这里需要的酶应是______________________________，此酶的作用是在________________与________________之间形成__________键而起“缝合”作用的，其中能连接平末端的连接酶是__________。解析：EcoRI是一种限制酶，从图中可以看出其识别序列是GAATTC，切割位点是鸟嘌呤脱氧核苷酸和腺嘌呤脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。切割后产生的DNA末端形式为黏性末端。要将不同来源的DNA片段连接起来，需要DNA连接酶，其作用是形成磷酸二酯键而将两DNA片段“缝合”起来。T4DNA连接酶既可以“缝合”黏性末端，也可以“缝合”平末端。答案：（1）限制性核酸内切(限制)GAATTC鸟嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸磷酸二酯黏性末端(2)E·coliDNA连接酶或T4DNA连接酶鸟嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸磷酸二酯T4DNA连接酶10．通过DNA重组技术使原有基因得以改造的动物称为转基因动物。运用这一技术使羊奶中含有人体蛋白质，如图表示这一技术的基本过程，在该工程中所用的基因“剪刀”能识别的序列和切点是—G↓GATCC—，请回答：洛阳22中学资料杨建民第5页共30页(1)从羊染色体中“剪下”羊蛋白质基因的酶是________。人体蛋白质基因“插入”后连接在羊体细胞染色体中时需要的酶是____________。(2)请画出质粒被切割形成黏性末端的过程图。—G↓GATCC—(3)人体蛋白质基因之所以能“插入”到羊的染色体内，原因是______________________，“插入”时用的工具是________，其种类有________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：限制酶的作用是切取目的基因，DNA连接酶起“缝合”作用，载体能把目的基因导入受体细胞。(1)“剪刀”为限制酶，剪下羊蛋白质基因，使用DNA连接酶将其与载体结合。(2)由图示可知限制酶识别的序列为—GGATCC—，并且在G与G之间切开，形成的黏性末端为反向重复的，所以两个末端分别为—G—CCTAG与—GATCCG—。(3)插入时目的基因与原有基因结合，都为反向平行的双螺旋结构，插入时需要载体。答案：(1)限制酶DNA连接酶(2)—G↓GATCC——GGATCC—―→—CCTAG↑G——CCTAGG—(3)基因的结构是相同的载体质粒、动植物病毒及λ噬菌体的衍生物11．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。洛阳22中学资料杨建民第6页共30页(1)a代表的物质和质粒的化学本质都是______________，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—A—TGCGC，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用作载体的是()A．苏云金芽孢杆菌抗虫基因B．土壤农杆菌中的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)CGCGT—A—DNA连接酶(3)标记基因供重组DNA的鉴定和选择(4)C第2节基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤：________________、__________________、______________________、____________________。目的基因的获取基因表达载体的构建将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定洛阳22中学资料杨建民第7页共30页一、目的基因的获取1．从基因文库中获取目的基因：将含有某种生物________的许多DNA片段导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的________，称为基因文库。基因文库可大可小，如果它含了一种生物所有的基因，就叫____________；如果它只包含一种生物的一部分基因，就叫__________，如________。2．利用PCR技术扩增目的基因：PCR技术是一项在生物体外________特定DNA片段的核酸合成技术。(1)原理：利用________原理，将基因的核苷酸序列不断加以复制，使其呈指数方式增加。指数扩增约为2n(n为扩增循环的次数)。(2)条件：已知目的基因的________序列、________、________、______________。(3)过程：目的基因DNA受热变性后解链为____________________，与引物结合，然后在______________的作用下进行延伸形成DNA。3．化学合成目的基因：如果________比较小，核苷酸序列又________，也可以利用DNA合成仪化学合成。1．不同基因不同基因基因组文库部分基因文库cDNA文库2．复制(1)DNA复制(2)核苷酸引物模板DNATaqDNA聚合酶(3)单链TaqDNA聚合酶3．基因已知二、基因表达载体的构建1．表达载体的组成：目的基因＋________＋________＋标记基因。2．表达载体的功能：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且________给下一代，同时，使目的基因能够________和发挥作用。3．启动子：位于基因的________，它是________