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关键词 限制酶 图谱构建 基因工程
有关限制酶的内容考查，在近几年高考试题中频频出现，其题型多样、灵活性大，是凸现学生能力的良好命题素材，复习基因工程时应重点关注。
1.限制酶的特点
限制酶具有专一性，从特定的位点切割特定的脱氧核苷酸序列；其识别的各种序列具有回文对称的特点，即限制酶所识别的序列都可以找到一条中心轴线，中心轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称重复排列的。
例1.下图为四种限制酶Bam HⅠ、EcoRⅠ、Hind Ⅲ和BglⅡ的识别序列和切割位点,它们切割出来的DNA黏性末端可以互补配对的是（）
BamHⅠ EcoRⅠHindⅢBglⅡ
↓↓↓↓
GGATCCGAATTC AAGCTTAGATCT
CCTAGGCTTAAG TTCGAATCTAGA
↑↑↑↑
A.Bam HⅠ和Eco RⅠ
B.Bam HⅠ和Hind Ⅲ
C.Bam HⅠ和Bgl Ⅱ
D.Eco RⅠ和 Hind Ⅲ
解析：由四种限制酶识别序列和切割位点可知，尽管Bam HⅠ和BglⅡ识别的碱基序列不同，但切割之后形成的黏性末端是可以互补的，或者说它们切割后形成的黏性末端是相同的。故选C。
启示：①要能根据回文序列，写出黏性末端；或根据黏性末端，推测目的基因或DNA片段某些序列。
②同一种限制酶切出的黏性末端是相同的；不同的限制酶只要切出的黏性末端相同，在DNA连接酶的作用下，是可以连接的。
2.限制酶图谱构建
在DNA测序工作中，需要将某些限制性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”。
例2.现有一长度为3000碱基对(bp）的线性DNA分子，用限制酶酶切后，进行凝胶电泳，使降解产物分开。用酶H单独酶切，结果如图1。用酶B单独酶切，结果如图2。用酶H和酶B同时酶切，结果如图3。该DNA分子的结构及其酶切图谱是（）
图1
图2
图3
解析：用酶H单独酶切，结果如图1，说明该DNA分子有一个限制酶H切点；用酶B单独酶切，结果如图2(一段400bp、一段600bp、一段2000bp，排除B项、C项），说明该DNA分子有两个限制酶B切点（排除D项）；根据酶H和酶B同时酶切，如图3，确定只有A项符合题意。
启示：①遵循由简到繁的原则，从一种酶入手分析，再到两种、多种酶，然后逐一确定位点，构建图谱。
②注意线性分子和环状分子被切割后的区别。
3.基因工程中的具体应用
在基因工程中，用限制酶切割DNA分子，获取目的基因；切割质粒，形成切口，然后在DNA连接酶的作用下，形成重组质粒。
例3.苏云金杆菌(Bt）能产生具有杀虫能力的毒素蛋白。图4是转Bt毒素蛋白基因植物的培育过程中重组质粒获得的示意图(ampr为抗氨苄青霉素基因），各种限制酶的酶切位点如图所示。下列叙述错误的是（）
A.将图中①的DNA用Hind Ⅲ、BamH Ⅰ完全酶切后，反应管中有3种DNA片段。
B.图中②表示Hind Ⅲ与BamH Ⅰ酶切、DNA连接酶连接的过程，此过程可获得2种重组质粒
C.图中②若换用Bst l与BamH Ⅰ酶切，目的基因与质粒连接后可获得1种重组质粒
D.目的基因插人质粒后，不能影响质粒的复制
图4
解析：Hind Ⅲ与BamH Ⅰ酶切同时切割DNA分子，由于上述两种酶形成的末端不一样，所以被两种不同的限制酶切割之后形成四种片段；同时被这两种限制酶切割，有两种不同的片段，能够和切割后的质粒重组，故重组质粒有两种。Bst 1与BamHⅠ酶切割的末端一样，同时用这两种限制酶切割只能形成一种目的基因，所以只能形成一种重组质粒。质粒要进行复制才能更多的表达出产物，重组之后要不能影响质粒的复制。故A错。
启示：①根据具体情况，对酶切片段的种类做出正确判断。
②灵活运用知识，对不同酶切所获得的末端是否一样要能做出准确分析。
4.酶切后的遗传分析
从酶切入手，分析有关遗传与变异的问题，培养综合运用能力，图文信息转化和迁移能力，运用已学知识解决某些延伸问题的能力。
例4.一对等位基因经某种限制性内切酶切割后形成的DNA片段长度存在差异，凝膠电泳分离酶切后的DNA片段，与探针杂交后可显示出不同的带谱(如图5所示）。根据电泳所得到的不同带谱，可将这些DNA片段定位在基因组的某一位置上。现有一对夫妇生了四个儿女，其中1号性状表现特殊(如图6），由此可推知四个儿女的基因型(用D、d表示一对等位基因）正确的是（）
图5
图6
A.1号为XdXd
B.2号为XDY
C.3号为Dd
D.4号为DD或Dd
解析：从图5可知，酶切后两个长片段或两个短片段皆为纯合子，一长一短两个片段为杂合子。结合图6，这对夫妇为杂合子，无特殊性状，但生下一女儿有特殊性状（纯合子），故可判断该特殊性状为常染色体上的隐性遗传，1号的基因型为dd，其父母的基因型均为Dd，2号和4号都为纯合子（基因型为DD），3号为杂合子（基因型为Dd）。故选C。
启示：在理解图文、综合信息的基础上，一般解题思路为：酶切→凝胶电泳分析片段→确定基因型→作遗传分析。
作者简介：
朱德文，高级教师，执教于湖南省汨罗市第一中学。主持编写图书一本，发表文章多篇。
责任编辑 任占华
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
有关限制酶的内容考查，在近几年高考试题中频频出现，其题型多样、灵活性大，是凸现学生能力的良好命题素材，复习基因工程时应重点关注。
1.限制酶的特点
限制酶具有专一性，从特定的位点切割特定的脱氧核苷酸序列；其识别的各种序列具有回文对称的特点，即限制酶所识别的序列都可以找到一条中心轴线，中心轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称重复排列的。
例1.下图为四种限制酶Bam HⅠ、EcoRⅠ、Hind Ⅲ和BglⅡ的识别序列和切割位点,它们切割出来的DNA黏性末端可以互补配对的是（）
BamHⅠ EcoRⅠHindⅢBglⅡ
↓↓↓↓
GGATCCGAATTC AAGCTTAGATCT
CCTAGGCTTAAG TTCGAATCTAGA
↑↑↑↑
A.Bam HⅠ和Eco RⅠ
B.Bam HⅠ和Hind Ⅲ
C.Bam HⅠ和Bgl Ⅱ
D.Eco RⅠ和 Hind Ⅲ
解析：由四种限制酶识别序列和切割位点可知，尽管Bam HⅠ和BglⅡ识别的碱基序列不同，但切割之后形成的黏性末端是可以互补的，或者说它们切割后形成的黏性末端是相同的。故选C。
启示：①要能根据回文序列，写出黏性末端；或根据黏性末端，推测目的基因或DNA片段某些序列。
②同一种限制酶切出的黏性末端是相同的；不同的限制酶只要切出的黏性末端相同，在DNA连接酶的作用下，是可以连接的。
2.限制酶图谱构建
在DNA测序工作中，需要将某些限制性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”。
例2.现有一长度为3000碱基对(bp）的线性DNA分子，用限制酶酶切后，进行凝胶电泳，使降解产物分开。用酶H单独酶切，结果如图1。用酶B单独酶切，结果如图2。用酶H和酶B同时酶切，结果如图3。该DNA分子的结构及其酶切图谱是（）
图1
图2
图3
解析：用酶H单独酶切，结果如图1，说明该DNA分子有一个限制酶H切点；用酶B单独酶切，结果如图2(一段400bp、一段600bp、一段2000bp，排除B项、C项），说明该DNA分子有两个限制酶B切点（排除D项）；根据酶H和酶B同时酶切，如图3，确定只有A项符合题意。
启示：①遵循由简到繁的原则，从一种酶入手分析，再到两种、多种酶，然后逐一确定位点，构建图谱。
②注意线性分子和环状分子被切割后的区别。
3.基因工程中的具体应用
在基因工程中，用限制酶切割DNA分子，获取目的基因；切割质粒，形成切口，然后在DNA连接酶的作用下，形成重组质粒。
例3.苏云金杆菌(Bt）能产生具有杀虫能力的毒素蛋白。图4是转Bt毒素蛋白基因植物的培育过程中重组质粒获得的示意图(ampr为抗氨苄青霉素基因），各种限制酶的酶切位点如图所示。下列叙述错误的是（）
A.将图中①的DNA用Hind Ⅲ、BamH Ⅰ完全酶切后，反应管中有3种DNA片段。
B.图中②表示Hind Ⅲ与BamH Ⅰ酶切、DNA连接酶连接的过程，此过程可获得2种重组质粒
C.图中②若换用Bst l与BamH Ⅰ酶切，目的基因与质粒连接后可获得1种重组质粒
D.目的基因插人质粒后，不能影响质粒的复制
图4
解析：Hind Ⅲ与BamH Ⅰ酶切同时切割DNA分子，由于上述两种酶形成的末端不一样，所以被两种不同的限制酶切割之后形成四种片段；同时被这两种限制酶切割，有两种不同的片段，能够和切割后的质粒重组，故重组质粒有两种。Bst 1与BamHⅠ酶切割的末端一样，同时用这两种限制酶切割只能形成一种目的基因，所以只能形成一种重组质粒。质粒要进行复制才能更多的表达出产物，重组之后要不能影响质粒的复制。故A错。
启示：①根据具体情况，对酶切片段的种类做出正确判断。
②灵活运用知识，对不同酶切所获得的末端是否一样要能做出准确分析。
4.酶切后的遗传分析
从酶切入手，分析有关遗传与变异的问题，培养综合运用能力，图文信息转化和迁移能力，运用已学知识解决某些延伸问题的能力。
例4.一对等位基因经某种限制性内切酶切割后形成的DNA片段长度存在差异，凝膠电泳分离酶切后的DNA片段，与探针杂交后可显示出不同的带谱(如图5所示）。根据电泳所得到的不同带谱，可将这些DNA片段定位在基因组的某一位置上。现有一对夫妇生了四个儿女，其中1号性状表现特殊(如图6），由此可推知四个儿女的基因型(用D、d表示一对等位基因）正确的是（）
图5
图6
A.1号为XdXd
B.2号为XDY
C.3号为Dd
D.4号为DD或Dd
解析：从图5可知，酶切后两个长片段或两个短片段皆为纯合子，一长一短两个片段为杂合子。结合图6，这对夫妇为杂合子，无特殊性状，但生下一女儿有特殊性状（纯合子），故可判断该特殊性状为常染色体上的隐性遗传，1号的基因型为dd，其父母的基因型均为Dd，2号和4号都为纯合子（基因型为DD），3号为杂合子（基因型为Dd）。故选C。
启示：在理解图文、综合信息的基础上，一般解题思路为：酶切→凝胶电泳分析片段→确定基因型→作遗传分析。
作者简介：
朱德文，高级教师，执教于湖南省汨罗市第一中学。主持编写图书一本，发表文章多篇。
责任编辑 任占华
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文