（浙江專版）2017-2018學(xué)年高中生物 第一章 第一節(jié) 工具酶的發(fā)現(xiàn)和基因工程的誕生教學(xué)案 浙科版選修3

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1、第一節(jié) 工具酶的發(fā)現(xiàn)和基因工程的誕生 1.遺傳工程泛指把一種生物的遺傳物質(zhì)移到另一種生物的細(xì)胞中，并使這種遺傳物質(zhì)所帶的遺傳信息在受體細(xì)胞中表達(dá)。 2．基因工程的核心是構(gòu)建重組DNA分子(基因表達(dá)載體的構(gòu)建)，基因工程的基本原理是基因重組。 3．基因工程的技術(shù)保障是限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶和質(zhì)粒載體的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用。 4．限制性核酸內(nèi)切酶是能夠識(shí)別和切割DNA分子內(nèi)一小段特殊核苷酸序列的酶。 5．DNA連接酶是將具有末端堿基互補(bǔ)的2個(gè)DNA片段連接在一起，形成重組DNA分子的酶。 6．質(zhì)粒是基因工程的載體，可將外源基因送入宿主細(xì)胞。 一、工具酶的發(fā)現(xiàn)和基因工

2、程的誕生 1．基因工程概念：把一種生物的遺傳物質(zhì)(細(xì)胞核、染色體脫氧核糖核酸等)移到另外一種生物的細(xì)胞中去，并使這種遺傳物質(zhì)所帶的遺傳信息在受體細(xì)胞中表達(dá)。 2．基因工程的核心：構(gòu)建重組DNA分子(基因表達(dá)載體的構(gòu)建)。 3．基因工程的主要理論基礎(chǔ) (1)DNA是生物遺傳物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)。 (2)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的確立。 (3)遺傳信息傳遞方式的認(rèn)定。 4．基因工程的技術(shù)保障：限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶和質(zhì)粒載體的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用。 二、基因工程的工具 1．限制性核酸內(nèi)切酶(又稱限制酶) (1)概念：是能夠識(shí)別和切割DNA分子內(nèi)一小段特殊核苷酸序列的酶。 (2)來(lái)源：主要來(lái)自原核

3、生物。 (3)功能：能夠識(shí)別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列，并使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。 (4)結(jié)果：產(chǎn)生粘性末端或平末端。 2．DNA連接酶 (1)概念：是將具有末端堿基互補(bǔ)的2個(gè)DNA片段連接在一起，形成重組DNA分子的酶。 (2)作用：縫合DNA片段，在基因工程中，可以將外源基因和載體DNA連接在一起。 (3)作用實(shí)質(zhì)：形成核苷酸之間的磷酸二酯鍵。 3．目的基因的載體——質(zhì)粒 (1)概念：是能夠自主復(fù)制的雙鏈環(huán)狀DNA分子。 (2)作用：質(zhì)粒是基因工程中的載體，將外源基因送入受體細(xì)胞中。 (3)最常用的質(zhì)粒是大腸桿菌的質(zhì)粒。 (4)結(jié)

4、構(gòu)特點(diǎn)：雙鏈環(huán)狀DNA分子，常含有抗生素抗性基因。 (5)存在位置：在細(xì)菌中獨(dú)立于擬核之外。 1．基因工程是一種新興的生物技術(shù)，實(shí)施該工程的最終目的是(　　) A．提取生物體的DNA分子 B．定向?qū)NA分子進(jìn)行人工“剪切” C．在生物體外對(duì)DNA分子進(jìn)行改造 D．定向改造生物的遺傳性狀 解析：選D　基因工程也稱重組DNA技術(shù)，它是按照人類的意愿，將某種基因有計(jì)劃地轉(zhuǎn)移到另一種生物中去的新技術(shù)，故實(shí)施基因工程的最終目的是定向改造生物的遺傳性狀。 2．在基因工程中使用的限制性核酸內(nèi)切酶，其作用是(　　) A．將目的基因從染色體上切割出來(lái) B．識(shí)別并切割雙鏈DNA的特定核苷

5、酸序列 C．將目的基因與載體結(jié)合 D．將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 解析：選B　限制酶在基因工程中的作用是識(shí)別雙鏈DNA分子中特定的核苷酸序列，并在特定位點(diǎn)切割磷酸二酯鍵，產(chǎn)生末端。它沒(méi)有拼接和導(dǎo)入功能。 3．下列關(guān)于DNA連接酶的敘述，正確的是(　　) A．DNA連接酶連接的是兩條鏈堿基對(duì)之間的氫鍵 B．DNA連接酶連接的是末端兩條鏈主鏈上的磷酸和脫氧核糖 C．DNA連接酶連接的是末端兩條鏈主鏈上的磷酸和核糖 D．同一種DNA連接酶可以切出不同的粘性末端 解析：選B　堿基對(duì)之間的氫鍵靠堿基互補(bǔ)配對(duì)很容易連接。DNA分子的主鏈?zhǔn)怯擅撗鹾颂桥c磷酸連接起來(lái)的，這兩個(gè)分子連接起來(lái)需要DN

6、A連接酶的參與。 4．下列通常不被用作基因工程載體的是(　　) A．細(xì)菌質(zhì)?！　　　　?B．λ噬菌體 C．動(dòng)植物病毒 D．細(xì)菌核區(qū)的DNA 解析：選D　常用的載體有：質(zhì)粒、λ噬菌體、動(dòng)植物病毒等。細(xì)菌的核區(qū)由一個(gè)大型的環(huán)狀DNA分子經(jīng)反復(fù)折疊纏繞而成，它控制著細(xì)菌的主要性狀，一般不能用作基因工程的載體。 1．限制性核酸內(nèi)切酶 (1)作用：能夠識(shí)別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列，并使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。如：某種限制性核酸內(nèi)切酶能識(shí)別GAATTC序列，并在G和A之間切斷DNA，其作用示意圖如下： (2)作用特點(diǎn)：具有專一性，

7、表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。 ①能夠識(shí)別雙鏈DNA分子中特殊的核苷酸序列。 ②能夠切割特定序列中的特定位點(diǎn)。 (3)作用產(chǎn)物：粘性末端或平末端。 ①粘性末端：是限制性核酸內(nèi)切酶在它識(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：是限制性核酸內(nèi)切酶在它識(shí)別序列的中軸線處將DNA的兩條鏈分別切開時(shí)形成的，如圖所示： 2．DNA連接酶與限制性核酸內(nèi)切酶的關(guān)系 (1)區(qū)別： 作用 應(yīng)用 限制性核酸內(nèi)切酶 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

8、 (2)兩者的關(guān)系可表示為： 3．DNA連接酶與DNA聚合酶的比較 比較項(xiàng)目 DNA連接酶 DNA聚合酶 相同點(diǎn) 作用實(shí)質(zhì)相同，都是催化磷酸二酯鍵的形成 不同點(diǎn) 是否需要模板 不需要 需要 接DNA鏈 雙鏈 單鏈 作用過(guò)程 在兩個(gè)DNA片段間形成磷酸二酯鍵 將單個(gè)核苷酸加到已存在的DNA單鏈片段上，形成磷酸二酯鍵 作用結(jié)果 將已存在的DNA片段連接 合成新的DNA分子 用途 基因工程 DNA復(fù)制 [題組沖關(guān)] 1．下列關(guān)于幾種酶作用的敘述，錯(cuò)誤的是(　　) A．DNA連接酶是將具有末端堿基互補(bǔ)的2個(gè)DNA片段連接在一起 B．RNA聚合

9、酶能與基因的特定位點(diǎn)結(jié)合，催化遺傳信息的轉(zhuǎn)錄 C．一種限制酶能識(shí)別多種核苷酸序列，并切割出多種目的基因 D．DNA聚合酶能把單個(gè)脫氧核苷酸分子連接成一條DNA單鏈 解析：選C　限制酶具有專一性，一種限制酶一般只能識(shí)別一種核苷酸序列，并在特定位點(diǎn)切割DNA分子。DNA連接酶是將具有末端堿基互補(bǔ)的2個(gè)DNA片段連接在一起，重新形成DNA分子；RNA聚合酶能與基因的特定位點(diǎn)結(jié)合，催化遺傳信息的轉(zhuǎn)錄；DNA聚合酶能以DNA的一條鏈為模板，把單個(gè)脫氧核苷酸分子連接成一條DNA單鏈，復(fù)制形成新的DNA分子。 2．關(guān)于下圖所示粘性末端的敘述，正確的是(　　) A．①與③是由相同限制

10、酶切割產(chǎn)生的 B．DNA連接酶可催化①與③的連接 C．經(jīng)酶切形成④需要脫去2分子水 D．DNA連接酶與DNA聚合酶均能作用于上述粘性末端 解析：選B　圖中四種不同的序列是由不同的限制酶切割后形成的DNA片段，同種限制酶切割DNA后能形成相同的粘性末端。DNA連接酶可連接具有相同粘性末端的DNA片段，DNA聚合酶不能作用于粘性末端。限制酶切割DNA形成④需要消耗2分子水。 [方法規(guī)律] 粘性末端或平末端是否由同一種限制酶切割形成的判斷方法 判斷粘性末端或平末端是否由同一種限制酶切割形成的方法是：粘性末端或平末端之一旋轉(zhuǎn)180°后，看它們是否是完全相同的結(jié)構(gòu)。是，則為相同限制酶切

11、割形成；否，則為不同限制酶切割形成。 ————————————————————————————————————— ————————————————————————————————————— 1．種類 (1)常用載體：質(zhì)粒，獨(dú)立于細(xì)菌擬核DNA之外，具有自我復(fù)制能力的雙鏈環(huán)狀DNA分子。 (2)其他載體：λ噬菌體、動(dòng)植物病毒等。 2．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：具有抗生素抗性基因，

12、供重組DNA的鑒定和選擇。 3．作用 (1)用它作為運(yùn)輸工具，將目的基因送入受體細(xì)胞中。 (2)利用它在受體細(xì)胞內(nèi)對(duì)目的基因進(jìn)行大量復(fù)制。 [特別提醒]　細(xì)胞膜上的載體與基因工程中的載體不同 (1)化學(xué)本質(zhì)不同：細(xì)胞膜上的載體化學(xué)成分是蛋白質(zhì)；基因工程中的載體可能是物質(zhì)，如質(zhì)粒(DNA)、λ噬菌體的衍生物，也可能是生物，如動(dòng)植物病毒等。 (2)功能不同：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；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。 [題組沖關(guān)] 3．下列不屬于質(zhì)?？勺鳛榛蜉d體理由的是(　　) A．能復(fù)制　　　　　　　　 B．有多個(gè)限制酶切

13、點(diǎn) C．具有標(biāo)記基因 D．它是環(huán)狀DNA 解析：選D　作為載體必須具備的條件：①能在宿主細(xì)胞中穩(wěn)定保存并大量復(fù)制；②有一個(gè)至多個(gè)限制酶切點(diǎn)；③有標(biāo)記基因，便于篩選。 4．下列關(guān)于載體的敘述，錯(cuò)誤的是(　　) A．載體與目的基因結(jié)合后，實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)重組DNA分子 B．對(duì)某種限制性核酸內(nèi)切酶而言，載體最好只有一個(gè)切點(diǎn) C．目前常用的載體有質(zhì)粒、λ噬菌體和動(dòng)植物病毒 D．載體具有某些標(biāo)記基因，便于對(duì)其進(jìn)行切割 解析：選D　載體中的標(biāo)記基因是用于外源基因是否導(dǎo)入進(jìn)行檢測(cè)的，而不是用于切割的。 [隨堂基礎(chǔ)鞏固] 1．下列有關(guān)基因工程中限制性核酸內(nèi)切酶的描述，錯(cuò)誤的是

14、(　　) A．一種限制性核酸內(nèi)切酶只能識(shí)別一種特定的脫氧核苷酸序列 B．限制性核酸內(nèi)切酶的活性受溫度影響 C．限制性核酸內(nèi)切酶能識(shí)別和切割RNA D．限制性核酸內(nèi)切酶可從原核生物中提取 解析：選C　限制性核酸內(nèi)切酶能識(shí)別和切割DNA，而不是RNA。 2．下列關(guān)于質(zhì)粒的敘述，正確的是(　　) A．質(zhì)粒是廣泛存在于細(xì)菌細(xì)胞中的一種顆粒狀細(xì)胞器 B．質(zhì)粒是細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)中能自主復(fù)制的小型環(huán)狀雙鏈DNA分子 C．質(zhì)粒只有在侵入宿主細(xì)胞后在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制 D．細(xì)菌質(zhì)粒的復(fù)制過(guò)程一定是在宿主細(xì)胞外獨(dú)立進(jìn)行的 解析：選B　質(zhì)粒是存在于細(xì)菌細(xì)胞中能夠自我復(fù)制的小型環(huán)狀的DNA，質(zhì)粒的復(fù)制過(guò)程

15、在宿主細(xì)胞內(nèi)或宿主細(xì)胞外都可進(jìn)行。 3．下列四條DNA片段，可能是由同一種限制酶切割而成的是(　　) A．①②　　　　　　　　 B．②③ C．③④ D．②④ 解析：選D　只有②和④的粘性末端的堿基都是互補(bǔ)的，它們可能是由同一種限制酶切割而成的。 4．如圖為大腸桿菌及質(zhì)粒載體的結(jié)構(gòu)模式圖，據(jù)圖回答下列問(wèn)題： (1)a代表的物質(zhì)和質(zhì)粒的化學(xué)本質(zhì)相同，都是____，二者還具有其他共同點(diǎn)，如：(寫出兩條即可)。 ①__________________________________________________________________， ②____________

16、______________________________________________________。 (2)若質(zhì)粒DNA分子的切割末端為，則與之連接的目的基因切割末端應(yīng)為__________________；可使用________________把質(zhì)粒和目的基因連接在一起。 (3)氨芐青霉素抗性基因在質(zhì)粒DNA上稱為______________，其作用是_______________ ________________________________________________________________________。 (4)下列常在基因工程中作為載體的是(　　)

17、 A．蘇云金芽孢桿菌抗蟲基因 B．土壤農(nóng)桿菌環(huán)狀RNA分子 C．大腸桿菌的質(zhì)粒 D．動(dòng)物細(xì)胞的染色體 解析：圖中a為大腸桿菌擬核中的遺傳物質(zhì)DNA。質(zhì)粒是能自我復(fù)制的小型環(huán)狀DNA分子，具有一個(gè)至多個(gè)限制酶切點(diǎn)，便于連接目的基因；具有標(biāo)記基因，便于檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞。DNA連接酶可將具有相同末端的質(zhì)粒和目的基因連接起來(lái)。大腸桿菌的質(zhì)粒是基因工程中最常用的載體，載體的本質(zhì)為DNA，抗蟲基因?qū)儆谀康幕?，不屬于載體，染色體的主要成分為DNA和蛋白質(zhì)，不屬于載體。 答案：(1)DNA?、倌軌蜃晕覐?fù)制?、诰哂羞z傳效應(yīng) (2) DNA連接酶 (3)標(biāo)記基因　供重組DNA的鑒定和

18、篩選　(4)C [課時(shí)跟蹤檢測(cè)] 1．下列關(guān)于限制性核酸內(nèi)切酶的敘述，錯(cuò)誤的是(　　) A．它能在特殊位點(diǎn)切割DNA分子 B．同一種限制性核酸內(nèi)切酶切割不同的DNA產(chǎn)生的粘性末端能夠很好地進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì) C．它能任意切割DNA，從而產(chǎn)生大量的DNA片段 D．每一種限制性核酸內(nèi)切酶只能識(shí)別特定的核苷酸序列 解析：選C　限制性核酸內(nèi)切酶是基因工程的重要工具之一；每種限制性核酸內(nèi)切酶只能識(shí)別特定的核苷酸序列，并在特定的位點(diǎn)切割DNA分子；同一種限制性核酸內(nèi)切酶切割不同的DNA產(chǎn)生的粘性末端堿基序列能夠互補(bǔ)配對(duì)。 2．如圖，兩個(gè)核酸片段在適宜條件下，經(jīng)X酶的催化作用，發(fā)生下述變化

19、，則此酶是(　　) A．DNA連接酶 B．RNA聚合酶 C．DNA聚合酶 D．限制性核酸內(nèi)切酶 解析：選A　DNA連接酶的作用是將兩個(gè)粘性末端的磷酸基和脫氧核糖連接在一起；RNA聚合酶是在RNA復(fù)制或轉(zhuǎn)錄過(guò)程中，把核糖核苷酸連接在一起；DNA聚合酶是在DNA復(fù)制過(guò)程中催化脫氧核苷酸的聚合反應(yīng)；限制性核酸內(nèi)切酶是在獲取目的基因時(shí)識(shí)別特定的堿基序列，切出粘性末端或平末端。圖示為將兩個(gè)具有相同粘性末端的DNA片段連接在一起，因此是DNA連接酶。 3．據(jù)圖判斷，有關(guān)對(duì)幾種酶功能的敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．限制性核酸內(nèi)切酶可以切斷a處 B．DNA聚合酶可以連接a處 C．解旋

20、酶可以使b處解開 D．DNA連接酶可以連接c處 解析：選D　a處指的是兩個(gè)相鄰脫氧核苷酸之間的脫氧核糖與磷酸之間形成的磷酸二酯鍵，而c處指的是一個(gè)脫氧核苷酸內(nèi)的脫氧核糖和磷酸之間的化學(xué)鍵，DNA連接酶不能連接此化學(xué)鍵。 4．對(duì)下圖所示粘性末端的相關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　) A．甲、乙、丙粘性末端是由不同的限制性核酸內(nèi)切酶催化產(chǎn)生的 B．甲、乙具相同的粘性末端，可形成重組DNA分子，但甲、丙之間不能 C．DNA連接酶作用位點(diǎn)在b處，催化磷酸基團(tuán)和脫氧核糖之間形成化學(xué)鍵 D．切割甲的限制性核酸內(nèi)切酶不能識(shí)別由甲、乙片段形成的重組DNA分子 解析：選C　甲圖表示在G和A之間進(jìn)行剪切，

21、乙圖表示在C和A之間進(jìn)行剪切，丙圖表示在C和T之間進(jìn)行剪切，因此三者需要不同的限制性核酸內(nèi)切酶進(jìn)行剪切；甲和乙的粘性末端相同，能夠通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)形成重組DNA分子，但甲和丙不行；DNA連接酶作用的位點(diǎn)是磷酸二酯鍵，乙圖中的a和b分別表示磷酸二酯鍵和氫鍵；甲和乙形成的重組DNA分子相應(yīng)位置的DNA堿基序列為，而甲圖表示在G和A之間切割，所以該重組序列不能被切割甲的限制性核酸內(nèi)切酶識(shí)別。 5．通過(guò)重組DNA技術(shù)使原有基因得以改造的動(dòng)物稱為轉(zhuǎn)基因動(dòng)物?？茖W(xué)家運(yùn)用這一技術(shù)使羊奶中含有人體蛋白質(zhì)。下圖表示這一技術(shù)的基本過(guò)程，在該工程中所用的基因“剪刀”能識(shí)別的序列和切點(diǎn)是—G↓GATCC—，請(qǐng)回答：

22、 (1)從羊染色體中“剪下”羊蛋白質(zhì)基因的酶是________________。人的蛋白質(zhì)基因“插入”后連接在羊體細(xì)胞染色體中時(shí)需要的酶是______________。 (2)請(qǐng)畫出質(zhì)粒被切割形成粘性末端的過(guò)程圖。 (3)人的蛋白質(zhì)基因之所以能“插入”到羊的染色體內(nèi)，原因是________________，“插入”時(shí)用的工具是________，其種類有________________________________________________________________。 解析：限制性核酸內(nèi)切酶的作用是獲得目的基因，DNA連接酶起“縫合”作用，載體能把目的基因?qū)胧荏w細(xì)

23、胞。載體的種類主要有質(zhì)粒、動(dòng)植物病毒及λ噬菌體。 答案：(1)限制性核酸內(nèi)切酶　DNA連接酶 (2)→ (3)基因的結(jié)構(gòu)是相同的　載體　質(zhì)粒、動(dòng)植物病毒及λ噬菌體 6．基因工程中，需使用限制性核酸內(nèi)切酶切割目的基因和質(zhì)粒，便于重組和篩選。已知限制性核酸內(nèi)切酶Ⅰ的識(shí)別序列和切點(diǎn)是—G↓GATCC—，限制性核酸內(nèi)切酶Ⅱ的識(shí)別序列和切點(diǎn)是—↓GATC—。 (1)根據(jù)已知條件和下圖中信息回答： ①上述質(zhì)粒用限制性核酸內(nèi)切酶________切割，目的基因用限制性核酸內(nèi)切酶________切割。 ②將切下的目的基因片段插入質(zhì)粒的切口處，還要加入適量的________________。

24、 ③請(qǐng)指出質(zhì)粒上至少要有一個(gè)標(biāo)記基因(抗生素抗性基因)的理由________________ ________________________________________________________________________。 (2)不同生物的基因可以拼接的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是________________________________。 解析：(1)兩個(gè)DNA片段能否連接關(guān)鍵是看所形成的粘性末端是否相同。用同一種限制性核酸內(nèi)切酶切割肯定露出相同的粘性末端。在這里限制性核酸內(nèi)切酶Ⅰ、Ⅱ雖是兩種不同的限制性核酸內(nèi)切酶，但是它們切割產(chǎn)生的粘性末端相同，因而也可以用DNA連接酶將其連

25、接起來(lái)。(2)不同基因拼接成功的基礎(chǔ)是DNA的空間結(jié)構(gòu)和基本組成單位相同。 答案：(1)①Ⅰ?、?或Ⅰ和Ⅱ)　②DNA連接酶 ③檢測(cè)重組質(zhì)粒(或目的基因)是否導(dǎo)入受體細(xì)胞 (2)DNA結(jié)構(gòu)基本相同和基本組成單位相同 7．下表中列出了幾種限制酶識(shí)別序列及其切割位點(diǎn)，圖1、圖2中箭頭表示相關(guān)限制酶的酶切位點(diǎn)，請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)一個(gè)圖1所示的質(zhì)粒分子經(jīng)SmaⅠ切割前后，分別含有________、________個(gè)游離的磷酸基團(tuán)。 (2)若對(duì)圖中質(zhì)粒進(jìn)行改造，插入的SmaⅠ酶切位點(diǎn)越多，質(zhì)粒的熱穩(wěn)定性越________。 (3)要用圖1中的質(zhì)粒和圖2中外源DNA構(gòu)建重組質(zhì)粒

26、，不能使用SmaⅠ切割，原因是________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________。 (4)與只使用EcoRⅠ相比較，使用BamHⅠ和HindⅢ兩種限制酶同時(shí)處理質(zhì)粒、外源DNA的優(yōu)點(diǎn)在于可以防止______________________________________________________。 (5)為了獲取重組質(zhì)粒

27、，將切割后的質(zhì)粒與目的基因片段混合，并加入______________酶。 解析：(1)質(zhì)粒被切割前為環(huán)狀DNA分子，所有磷酸基團(tuán)均參與形成磷酸二酯鍵，故不含游離的磷酸基團(tuán)。從圖1可以看出質(zhì)粒上只含有一個(gè)SmaⅠ的切割位點(diǎn)，因此質(zhì)粒變成線性DNA分子，含2個(gè)游離的磷酸基團(tuán)。(2)由題目可知SmaⅠ識(shí)別的DNA序列只有G和C，而G和C之間形成3個(gè)氫鍵，所以插入的SmaⅠ酶切位點(diǎn)越多，質(zhì)粒的熱穩(wěn)定性越高。(3)質(zhì)粒中的抗生素抗性基因?yàn)闃?biāo)記基因，由圖1、圖2知標(biāo)記基因和外源DNA目的基因中均含有SmaⅠ酶切位點(diǎn)，用SmaⅠ酶切后，兩者都會(huì)遭到破壞。(4)只使用EcoRⅠ切割，則質(zhì)粒和目的基因兩端產(chǎn)

28、生的粘性末端相同，會(huì)發(fā)生自身環(huán)化；使用BamHⅠ和HindⅢ兩種酶會(huì)防止質(zhì)粒和含目的基因的外源DNA片段自身環(huán)化。(5)質(zhì)粒和目的基因連接后獲得重組質(zhì)粒，需要DNA連接酶。 答案：(1)0　2　(2)高　(3)SmaⅠ會(huì)破壞質(zhì)粒的抗性基因、外源DNA中的目的基因　(4)質(zhì)粒和含目的基因的外源DNA片段自身環(huán)化　(5)DNA連接 8．根據(jù)下列所給材料回答問(wèn)題： 材料一：把人的胰島素基因拼接到大腸桿菌的質(zhì)粒上，然后導(dǎo)入大腸桿菌內(nèi)，產(chǎn)生出人的胰島至少。 材料二：把螢火蟲的熒光基因轉(zhuǎn)入煙草體內(nèi)，培育出能發(fā)出熒光的煙草。 材料三：有人把蜘蛛產(chǎn)生絲腺蛋白的基因轉(zhuǎn)入羊的細(xì)胞中，在羊分泌的乳汁中加入

29、某種物質(zhì)后，可抽出細(xì)絲，這種細(xì)絲可望用作手術(shù)的縫合線。 (1)上述生物新品種的產(chǎn)生運(yùn)用了________技術(shù)。 (2)一種生物的基因在另一種生物體內(nèi)能夠表達(dá)，而不影響其他基因的表達(dá)，這說(shuō)明基因是有________效應(yīng)的________片段，具有一定的________性；同時(shí)可以說(shuō)明各種生物共用一套________。 (3)上述技術(shù)所用的工具酶有_______________________。 (4)材料三中所用縫合線與普通縫合線相比有何優(yōu)點(diǎn)？ _____________________________________________________________________

30、___ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)可遺傳的變異分為三種：_________、_________、_________，而基因工程改變一個(gè)物種的基因?qū)儆赺_______。 解析：(1)由材料可知，生物新品種的產(chǎn)生運(yùn)用了基因工程技術(shù)。 (2)基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，是控制生物性狀的獨(dú)立遺傳單位，種種生物之間共用一套密碼子。 (3)基因工程中用到的工具酶有限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶。 (4)由材料可知，縫合線是用絲腺蛋白制成的，在體內(nèi)可以被分解吸收，不必再做手術(shù)后的拆線處理。 (5)可遺傳變異的來(lái)源有基因突變、基因重組和染色體畸變，其中基因工程從變異角度看應(yīng)屬于基因重組。 答案：(1)基因工程　(2)遺傳　DNA　獨(dú)立　密碼子 (3)限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶　(4)可以被分解吸收，有用拆線　(5)基因重組　基因突變　染色體畸變　基因重組 - 13 -