3.1重组DNA技术的基本工具-2022-2023学年高二生物学人教版（2019）选择性必修三（学案）（有答案）
文档属性
| 名称 | 3.1重组DNA技术的基本工具-2022-2023学年高二生物学人教版（2019）选择性必修三（学案）（有答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 313.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2023-03-11 21:31:36 | ||
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文档简介
第1节 重组DNA技术的基本工具
1. 理解基因工程的概念
2. 列表比较不同的限制酶、DNA连接酶的差异，区分DNA连接酶与DNA聚合酶
3. 结合实例分析基因工程载体必须满足的条件
4. 学会DNA的粗提取与鉴定方法
一、限制性内切核酸酶——“分子手术刀”
基础梳理
1. 限制酶的来源：切割DNA分子的工具是 ，又称 。这类酶主要是从 中分离纯化出来的
2. 限制酶的作用：能够 ，并且使每一条链中特定部位的
断开
3. 限制酶的切割产物：DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式——
和
1.不同种类的限制酶识别与切割的位点不同（ ）
2.限制酶作用的化学键是氢键（ ）
二、DNA连接酶——“分子缝合针”
1.DNA连接酶的种类和特点：
种类 E·coil DNA连接酶 T4 DNA连接酶
来源
特点 只能连接双链DNA片段互的 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 的效率较低
2. DNA连接酶的作用：将被限制酶切开的 缝合起来
3. DNA连接酶与限制酶的比较
项目 限制酶 DNA连接酶
不同点 作用 使特定部位的 断裂 在DNA片段之间重新形成
应用 用于提取 和 用于基因表达载体的构建
关系
1.在基因工程操作中可以用DNA聚合酶代替DNA 连接酶（ ）
2.DNA连接酶根据来源不同可分为E·coil DNA连接酶和T4 DNA连接酶（ ）
三、基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”
1. 载体的作用：
（1）作为 ，将目的基因导入受体细胞中
（2）在受体细胞内对目的基因进行大量
2. 质粒的化学本质——
3. 作为载体必须具备的条件：
（1）质粒DNA分子上有 限制酶切割位点，供外源DNA片段插入其中
（2）携带外源DNA片段的质粒进入受体细胞后，能在细胞中进行 ，或整合到受体DNA上，随受体DNA同步
（3）质粒上常有 ，如四环素抗性基因、氨苄青霉素抗性基因等，便于重组DNA分子的筛选
4. 常用载体的种类及用途
种类 用途
质粒 将外源基因导入 等受体细胞
λ噬菌体的衍生物
植物病毒 将外源基因导入
动物病毒 将外源基因导入
1.质粒不仅存在于细菌中，某些病毒也具有（ ）
2.质粒可将目的基因整合到染色体DNA上（ ）
随堂训练
1.基因工程的运输工具——载体，必须具备的条件之一及理由是( )
A.能够在宿主细胞中稳定地保存下来并大量复制，以便提供大量的目的基因
B.具有多个限制酶切点，以便目的基因的表达
C.具有某些标记基因，以便为目的基因的表达提供条件
D.能够在宿主细胞中复制并稳定保存，便于进行筛选
2.下列有关基因工程的叙述，正确的是( )
A.DNA连接酶的作用是将两个粘性末端的碱基连接起来
B.目的基因导入受体细胞后，受体细胞即发生基因突变
C.目的基因与载体结合的过程发生在细胞外
D.常使用的载体有大肠杆菌、噬菌体和动植物病毒等
3.对下图所示粘性末端的说法错误的是( )
A.DNA连接酶作用位点在b处，催化磷酸基团和脱氧核糖之间形成化学键
B.甲、乙具相同的粘性末端可形成重组DNA分子，但甲、丙之间不能
C.甲、乙、丙粘性末端是由各自不同的限制性核酸内切酶催化产生的
D.切割甲的限制性核酸内切酶不能识别由甲、乙片段形成的重组DNA分子
4.下列四条DNA分子粘性末端的缝隙能通过DNA连接酶连接的是( )
A.①② B.②③ C.③④ D.②④
5.如图所示过程中基因操作的工具是( )
A.限制性内切酶 B.DNA连接酶 C.RNA转录酶 D.胰岛素基因载体
6.下图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制性核酸内切酶、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
7.下列关于基因工程的基本工具的说法中，正确的是( )
A.基因工程中的工具酶有限制性核酸内切酶、DNA连接酶和载体
B.DNA连接酶可将任意的DNA片段通过形成磷酸二酯键而连接起来
C.质粒上必须有标记基因才可作为载体
D.限制性核酸内切酶一般不仅仅能切割外源DNA，也能切割自身的DNA分子
8.获取目的基因时要用到限制性核酸内切酶。限制性核酸内切酶起作用的位置是( )
A.a B.b C.c D.d
9.下列关于基因工程的叙述中，正确的是（ ）
A.基因工程的原理是基因突变
B.基因工程改造生物体性状具有盲目性
C.基因工程可以使植物体表达出动物蛋白
D.DNA连接酶也可用于切断目的基因的DNA
10.下列关于DNA连接酶的理解正确的是( )
A.其化学本质是蛋白质
B.DNA连接酶可以恢复DNA分子中的氢键
C.它不能被反复使用
D.在基因工程操作中可以用DNA聚合酶代替DNA连接酶
答案以及解析
1.答案：A
解析：本题考查载体必须具备的条件和理由，条件与理由必须相符。作为载体要携带目的基因进入受体细胞并使之表达，必须能够在宿主细胞内稳定地保存并大量复制，以便通过复制提供大量的目的基因，所以A项是正确的。载体要具有某些标记基因，是为了判断目的基因是否进入了受体细胞，从而进行受体细胞的筛选。载体要具有多个限制酶切点，是为了便于与外源基因连接。能够在宿主细胞中复制并稳定保存，以便于与宿主细胞DNA同步复制和表达。
2.答案：C
解析：DNA连接酶是连接目的基因与运载体的粘性末端，目的基因导入受体细胞，发生了基因重组，目的基因与运载体结合过程是在体外操作的，常使用的运载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等，所以C选项正确。
3.答案：A
解析：DNA连接酶作用位点在a处，催化磷酸基团和脱氧核糖之间形成化学键，A错误；甲、乙的粘性末端虽然不完全相同，但是其露出来的碱基是配对的，所以可形成重组DNA分子，但甲、丙之间不能，B正确；甲、乙、丙粘性末是由各自不同的限制性核酸内切酶催化产生的，C正确；甲的限制酶识别的是GAATT，在GA之间切割；乙的限制酶识别的是CAATT，在CA之间切割；所以切割甲的限制性核酸内切酶不能识别由甲、乙片段形成的重组DNA分子，D正确。
4.答案：D
解析：DNA连接酶可以将具有末端碱基互补的2个DNA片段连接在一起，图中②和④的末端碱基可以互补连接，D项符合题意。
5.答案：B
解析：DNA连接酶的作用是将DNA片段连接起来，B正确。
6.答案：C
解析：①为限制性核酸内切酶作用的结果；②为DNA连接酶作用的结果；③为解旋酶作用的结果；④为DNA聚合酶作用的结果。综上所述，选C。
7.答案：C
解析：限制酶和DNA连接酶才是基因工程的工具酶，载体不是酶，A错误；DNA连接酶只能催化具有互补粘性末端或平末端的DNA片段之间形成磷酸二酯键，B错误；质粒作为载体的必备条件之一就是要有标记基因，C正确；限制酶不切割自身DNA分子，只切割外源DNA，以保护自身DNA的安全，D错误。
8.答案：A
解析：限制性核酸内切酶是一种识别和切割DNA分子内一小段特殊核苷酸序列的酶，其作用部位是两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键，即图示中部位a，A项符合题意。
9.答案：C
解析：
10.答案：A
解析：DNA连接酶的化学本质为蛋白质，其功能是将具有末端碱基互补的2个DNA片段连接在一起，形成重组DNA分子，A正确；DNA连接酶的作用部位为磷酸二酯键，B错误；酶可以被反复使用，C错误；DNA聚合酶以一条脱氧核苷酸链为模板，将单个脱氧核苷酸连接成DNA单链片段，与DNA连接酶的作用机理不同，基因工程中不可用DNA聚合酶代替DNA连接酶，D错误。
学习目标
易错提示
基础梳理
易错提示
基础梳理
易错提示
2
1. 理解基因工程的概念
2. 列表比较不同的限制酶、DNA连接酶的差异，区分DNA连接酶与DNA聚合酶
3. 结合实例分析基因工程载体必须满足的条件
4. 学会DNA的粗提取与鉴定方法
一、限制性内切核酸酶——“分子手术刀”
基础梳理
1. 限制酶的来源：切割DNA分子的工具是 ，又称 。这类酶主要是从 中分离纯化出来的
2. 限制酶的作用：能够 ，并且使每一条链中特定部位的
断开
3. 限制酶的切割产物：DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式——
和
1.不同种类的限制酶识别与切割的位点不同（ ）
2.限制酶作用的化学键是氢键（ ）
二、DNA连接酶——“分子缝合针”
1.DNA连接酶的种类和特点：
种类 E·coil DNA连接酶 T4 DNA连接酶
来源
特点 只能连接双链DNA片段互的 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 的效率较低
2. DNA连接酶的作用：将被限制酶切开的 缝合起来
3. DNA连接酶与限制酶的比较
项目 限制酶 DNA连接酶
不同点 作用 使特定部位的 断裂 在DNA片段之间重新形成
应用 用于提取 和 用于基因表达载体的构建
关系
1.在基因工程操作中可以用DNA聚合酶代替DNA 连接酶（ ）
2.DNA连接酶根据来源不同可分为E·coil DNA连接酶和T4 DNA连接酶（ ）
三、基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”
1. 载体的作用：
（1）作为 ，将目的基因导入受体细胞中
（2）在受体细胞内对目的基因进行大量
2. 质粒的化学本质——
3. 作为载体必须具备的条件：
（1）质粒DNA分子上有 限制酶切割位点，供外源DNA片段插入其中
（2）携带外源DNA片段的质粒进入受体细胞后，能在细胞中进行 ，或整合到受体DNA上，随受体DNA同步
（3）质粒上常有 ，如四环素抗性基因、氨苄青霉素抗性基因等，便于重组DNA分子的筛选
4. 常用载体的种类及用途
种类 用途
质粒 将外源基因导入 等受体细胞
λ噬菌体的衍生物
植物病毒 将外源基因导入
动物病毒 将外源基因导入
1.质粒不仅存在于细菌中，某些病毒也具有（ ）
2.质粒可将目的基因整合到染色体DNA上（ ）
随堂训练
1.基因工程的运输工具——载体，必须具备的条件之一及理由是( )
A.能够在宿主细胞中稳定地保存下来并大量复制，以便提供大量的目的基因
B.具有多个限制酶切点，以便目的基因的表达
C.具有某些标记基因，以便为目的基因的表达提供条件
D.能够在宿主细胞中复制并稳定保存，便于进行筛选
2.下列有关基因工程的叙述，正确的是( )
A.DNA连接酶的作用是将两个粘性末端的碱基连接起来
B.目的基因导入受体细胞后，受体细胞即发生基因突变
C.目的基因与载体结合的过程发生在细胞外
D.常使用的载体有大肠杆菌、噬菌体和动植物病毒等
3.对下图所示粘性末端的说法错误的是( )
A.DNA连接酶作用位点在b处，催化磷酸基团和脱氧核糖之间形成化学键
B.甲、乙具相同的粘性末端可形成重组DNA分子，但甲、丙之间不能
C.甲、乙、丙粘性末端是由各自不同的限制性核酸内切酶催化产生的
D.切割甲的限制性核酸内切酶不能识别由甲、乙片段形成的重组DNA分子
4.下列四条DNA分子粘性末端的缝隙能通过DNA连接酶连接的是( )
A.①② B.②③ C.③④ D.②④
5.如图所示过程中基因操作的工具是( )
A.限制性内切酶 B.DNA连接酶 C.RNA转录酶 D.胰岛素基因载体
6.下图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制性核酸内切酶、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
7.下列关于基因工程的基本工具的说法中，正确的是( )
A.基因工程中的工具酶有限制性核酸内切酶、DNA连接酶和载体
B.DNA连接酶可将任意的DNA片段通过形成磷酸二酯键而连接起来
C.质粒上必须有标记基因才可作为载体
D.限制性核酸内切酶一般不仅仅能切割外源DNA，也能切割自身的DNA分子
8.获取目的基因时要用到限制性核酸内切酶。限制性核酸内切酶起作用的位置是( )
A.a B.b C.c D.d
9.下列关于基因工程的叙述中，正确的是（ ）
A.基因工程的原理是基因突变
B.基因工程改造生物体性状具有盲目性
C.基因工程可以使植物体表达出动物蛋白
D.DNA连接酶也可用于切断目的基因的DNA
10.下列关于DNA连接酶的理解正确的是( )
A.其化学本质是蛋白质
B.DNA连接酶可以恢复DNA分子中的氢键
C.它不能被反复使用
D.在基因工程操作中可以用DNA聚合酶代替DNA连接酶
答案以及解析
1.答案：A
解析：本题考查载体必须具备的条件和理由，条件与理由必须相符。作为载体要携带目的基因进入受体细胞并使之表达，必须能够在宿主细胞内稳定地保存并大量复制，以便通过复制提供大量的目的基因，所以A项是正确的。载体要具有某些标记基因，是为了判断目的基因是否进入了受体细胞，从而进行受体细胞的筛选。载体要具有多个限制酶切点，是为了便于与外源基因连接。能够在宿主细胞中复制并稳定保存，以便于与宿主细胞DNA同步复制和表达。
2.答案：C
解析：DNA连接酶是连接目的基因与运载体的粘性末端，目的基因导入受体细胞，发生了基因重组，目的基因与运载体结合过程是在体外操作的，常使用的运载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等，所以C选项正确。
3.答案：A
解析：DNA连接酶作用位点在a处，催化磷酸基团和脱氧核糖之间形成化学键，A错误；甲、乙的粘性末端虽然不完全相同，但是其露出来的碱基是配对的，所以可形成重组DNA分子，但甲、丙之间不能，B正确；甲、乙、丙粘性末是由各自不同的限制性核酸内切酶催化产生的，C正确；甲的限制酶识别的是GAATT，在GA之间切割；乙的限制酶识别的是CAATT，在CA之间切割；所以切割甲的限制性核酸内切酶不能识别由甲、乙片段形成的重组DNA分子，D正确。
4.答案：D
解析：DNA连接酶可以将具有末端碱基互补的2个DNA片段连接在一起，图中②和④的末端碱基可以互补连接，D项符合题意。
5.答案：B
解析：DNA连接酶的作用是将DNA片段连接起来，B正确。
6.答案：C
解析：①为限制性核酸内切酶作用的结果；②为DNA连接酶作用的结果；③为解旋酶作用的结果；④为DNA聚合酶作用的结果。综上所述，选C。
7.答案：C
解析：限制酶和DNA连接酶才是基因工程的工具酶，载体不是酶，A错误；DNA连接酶只能催化具有互补粘性末端或平末端的DNA片段之间形成磷酸二酯键，B错误；质粒作为载体的必备条件之一就是要有标记基因，C正确；限制酶不切割自身DNA分子，只切割外源DNA，以保护自身DNA的安全，D错误。
8.答案：A
解析：限制性核酸内切酶是一种识别和切割DNA分子内一小段特殊核苷酸序列的酶，其作用部位是两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键，即图示中部位a，A项符合题意。
9.答案：C
解析：
10.答案：A
解析：DNA连接酶的化学本质为蛋白质，其功能是将具有末端碱基互补的2个DNA片段连接在一起，形成重组DNA分子，A正确；DNA连接酶的作用部位为磷酸二酯键，B错误；酶可以被反复使用，C错误；DNA聚合酶以一条脱氧核苷酸链为模板，将单个脱氧核苷酸连接成DNA单链片段，与DNA连接酶的作用机理不同，基因工程中不可用DNA聚合酶代替DNA连接酶，D错误。
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