高中生物 專題1 基因工程 1.1 DNA重組技術(shù)的基本工具課堂演練 新人教版選修3

1、1.1 dna重組技術(shù)的基本工具1科學(xué)家們經(jīng)過多年的努力，創(chuàng)立了一種新興生物技術(shù)基因工程。實施該工程的最終目的是()a定向提取生物體的dna分子b定向地對dna分子進(jìn)行人工“剪切”c在生物體外對dna分子進(jìn)行改造d定向地改造生物的遺傳性狀解析：基因工程的內(nèi)容就是在生物體外，通過對dna分子進(jìn)行人工“剪切”和“拼接”，對生物的基因進(jìn)行改造和重新組合，然后導(dǎo)入受體細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行無性繁殖，使重組基因在受體細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，產(chǎn)生出人類所需的基因產(chǎn)物，也就是定向地改造了生物的遺傳性狀。答案：d2下列關(guān)于限制酶的說法，正確的是()a限制酶廣泛存在于各種生物中，其化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)b一種限制酶只能識別一種或一類特定的核

2、苷酸序列c不同的限制酶切割dna后都會形成黏性末端d限制酶均能特異性地識別由6個核苷酸組成的序列解析：限制酶主要存在于微生物中，a錯誤；限制酶具有專一性，即一種限制酶只能識別一種或一類特定的核苷酸序列，b正確；不同的限制酶切割dna后會形成黏性末端或平末端，c錯誤；限制酶均能特異性地識別核苷酸序列，但識別的核苷酸序列不一定是由6個核苷酸組成的，d錯誤。答案：b3下列關(guān)于dna連接酶的作用的敘述，正確的是()a將單個核苷酸加到某dna片段末端，形成磷酸二酯鍵b將斷開的兩個dna片段的骨架連接起來，重新形成磷酸二酯鍵c連接兩條dna鏈上堿基之間的氫鍵d只能將雙鏈dna片段互補的黏性末端連接起來解析

3、：選項a是dna聚合酶的作用，故a項錯誤。dna連接酶能將雙鏈dna片段末端連接起來，重新形成磷酸二酯鍵，故b項正確、c項錯誤。d項只涉及了e·coli dna連接酶的作用t4 dna連接酶還可以連接平末端，故d項錯誤。答案：b4如下圖是基因工程主要技術(shù)環(huán)節(jié)的一個基本步驟，這一步驟需用到的工具酶是()adna連接酶和解旋酶bdna聚合酶和限制性核酸內(nèi)切酶c限制性核酸內(nèi)切酶和dna連接酶ddna聚合酶和rna聚合酶解析：目的基因和載體結(jié)合需“分子手術(shù)刀”限制性核酸內(nèi)切酶和“分子縫合劑”dna連接酶。此過程不涉及dna復(fù)制，不需要dna聚合酶和解旋酶。答案：c5下圖為dna分子的切割和連

4、接過程。dna分子的切割和連接(1)ecor i是一種_酶，其識別序列是_，切割位點是_與_之間的_鍵。切割結(jié)果產(chǎn)生的dna片段末端形式為_。(2)不同來源的dna片段結(jié)合，在這里需要的酶應(yīng)是_，此酶的作用是在_與_之間形成_鍵而起“縫合”作用的，其中能連接平末端的連接酶是_。解析：ecor i是一種限制酶，從圖中可以看出其識別序列是gaattc，切割位點是鳥嘌呤脫氧核苷酸和腺嘌呤脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵。切割后產(chǎn)生的dna末端形式為黏性末端。要將不同來源的dna片段連接起來，需要dna連接酶，其作用是形成磷酸二酯鍵而將兩dna片段“縫合”起來。t4 dna連接酶既可以“縫合”黏性末端，也可

5、以“縫合”平末端。答案：(1)限制性核酸內(nèi)切(限制)gaattc鳥嘌呤脫氧核苷酸腺嘌呤脫氧核苷酸磷酸二酯黏性末端(2)e·coli dna連接酶或t4 dna連接酶鳥嘌呤脫氧核苷酸腺嘌呤脫氧核苷酸磷酸二酯t4 dna連接酶a級基礎(chǔ)鞏固1能有效地打破物種的界限，定向地改造生物的遺傳性狀，培育新的農(nóng)作物優(yōu)良品種的生物技術(shù)是()a基因工程技術(shù)b誘變育種技術(shù)c雜交育種技術(shù) d組織培養(yǎng)技術(shù)解析：誘變育種是在一定的條件下，對某一品種進(jìn)行誘變而產(chǎn)生的突變性狀；雜交育種必須在同種生物之間進(jìn)行；組織培養(yǎng)技術(shù)是無性生殖，難以產(chǎn)生新品種；而基因工程可以打破物種的界限，在不同種生物之間進(jìn)行基因重組，從而定向

6、改造生物的遺傳性狀。答案：a2在基因工程中，常用的“剪刀”“針線”和“載體”分別指()a大腸桿菌病毒、質(zhì)粒、dna連接酶b噬菌體、質(zhì)粒、dna連接酶c限制酶、rna連接酶、質(zhì)粒d限制酶、dna連接酶、質(zhì)粒解析：基因工程又叫dna重組技術(shù)，是指按照人們的意愿，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計，并通過體外dna重組和轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性，從而創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。由此可見，dna重組技術(shù)至少需要三種工具：限制性核酸內(nèi)切酶(限制酶)分子“剪刀”，dna連接酶分子“針線”，質(zhì)粒、動植物病毒或噬菌體運載體。答案：d3下列四個dna分子，彼此間具有黏性末端的一組是()a bc d解析

7、：兩個黏性末端彼此之間可以根據(jù)堿基互補配對原則連接成dna片段。答案：d4作為基因的運輸工具載體，必須具備的條件之一及理由是()a能夠在受體細(xì)胞中穩(wěn)定地保存下來并大量復(fù)制，以便提供大量的目的基因b具有多個限制酶切割位點，以便于目的基因的表達(dá)c具有某些標(biāo)記基因，以便為目的基因的表達(dá)提供條件d能夠在受體細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存，以便于進(jìn)行篩選解析：作為載體要攜帶目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞并使之表達(dá)，必須能夠在受體細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定地保存并大量復(fù)制。同時要具有某些標(biāo)記基因，是為了通過標(biāo)記基因是否表達(dá)來判斷目的基因是否進(jìn)入了受體細(xì)胞，從而篩選受體細(xì)胞。載體要具有多個限制酶切割位點，則是為了便于與外源基因連接。答案：a5

8、限制酶是一種核酸內(nèi)切酶，可識別并切割dna分子上特定的核苷酸序列，下圖為四種限制酶bamh，ecor ，hind 和bgl 的識別序列和切割位點：切割出來的dna黏性末端可以互補配對的是()abamh 和ecor bbamh 和hind cbamh 和bgl decor 和hind 解析：bamh切割出來的dna黏性末端是gatc，bgl切割出來的dna黏性末端也是gatc，它們可以互補配對。答案：cb級能力訓(xùn)練6如圖表示兩種限制酶識別dna分子的特定序列，并在特定位點對dna分子進(jìn)行切割的示意圖，請回答以下問題：(1)圖中甲和乙代表_。(2)ecor、hpa代表_。(3)圖中甲和乙經(jīng)過相應(yīng)操

9、作均形成兩個片段，切口的類型分別為_、_。甲中限制酶的切點是_之間，乙中限制酶的切點是_之間。(4)由圖解可以看出，限制酶的作用特點是_。(5)如果甲中g(shù)堿基發(fā)生基因突變，可能發(fā)生的情況是_。解析：(1)由題圖看出，甲和乙代表由脫氧核苷酸構(gòu)成的不同的dna片段。(2)ecor和hpa能切割dna分子，說明它們是限制酶。(3)甲中切點在g、a之間，切口在識別序列中軸線兩側(cè)，形成黏性末端；乙中切點在a、t之間，切口在識別序列中軸線處，形成平末端。(4)限制酶能識別dna分子的特定核苷酸序列，并從特定位點切割dna分子。(5)當(dāng)特定核苷酸序列變化后，就不能被相應(yīng)限制酶識別。答案：(1)有特定脫氧核苷

10、酸序列的dna片段(2)兩種不同的限制酶(3)黏性末端平末端g、aa、t(4)能識別雙鏈dna分子的特定脫氧核苷酸序列，并從特定的位點將dna分子切開(5)限制酶不能識別切割位點7限制酶mun和限制酶ecor 的識別序列及切割位點分別是cttaag和gaattc。如下圖表示的是四種質(zhì)粒和目的基因，其中箭頭所指部位為酶的識別位點，質(zhì)粒的陰影部分表示標(biāo)記基因。適于作為圖示目的基因載體的質(zhì)粒是()解析：目的基因兩側(cè)有mun和ecor 兩種限制酶的識別序列，用這兩種酶切割都可得到目的基因；b中質(zhì)粒無標(biāo)記基因，不符合作為載體的條件；c、d中的標(biāo)記基因都會被破壞。答案：a8下圖表示某種質(zhì)粒和人的胰島素基因

11、，其中a表示標(biāo)記基因，b表示胰島素基因，e1表示某限制酶的酶切位點，現(xiàn)用該種限制酶分別切割質(zhì)粒和胰島素基因，后用dna連接酶連接切割后的質(zhì)粒和胰島素基因，下列選項中不可能出現(xiàn)的是()解析：根據(jù)目的基因和質(zhì)粒上的限制性核酸內(nèi)切酶的切割位點及相互連接情況判斷不可能出現(xiàn)選項c的連接。答案：c9據(jù)圖所示，有關(guān)工具酶功能的敘述錯誤的是()a限制酶可以切斷a處bdna聚合酶可以連接a處c解旋酶可以使b處解開ddna連接酶可以連接c處解析：限制酶切割dna分子時破壞的是dna鏈中的磷酸二酯鍵，如圖a處。dna聚合酶是將單個核苷酸加到已有的核酸片段的3末端的羥基上，形成磷酸二酯鍵，因此dna聚合酶可以連接a處

12、。解旋酶解開兩個堿基對之間的氫鍵，即b處解開。dna連接酶連接的是兩個相鄰的脫氧核苷酸的磷酸和脫氧核糖，形成磷酸二酯鍵，如a處，而圖示的c處連接的是同一個脫氧核苷酸內(nèi)的磷酸和脫氧核糖。答案：d10基因工程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和質(zhì)粒，便于重組和篩選。已知限制酶的識別序列和切點是ggatcc，限制酶的識別序列和切點是gatc。根據(jù)下圖判斷下列操作正確的是()a目的基因和質(zhì)粒均用限制酶切割b目的基因和質(zhì)粒均用限制酶切割c質(zhì)粒用限制酶切割，目的基因用限制酶切割d質(zhì)粒用限制酶切割，目的基因用限制酶切割解析：解此題要明確目的基因要切下，質(zhì)粒只要切開。限制酶的識別序列和切點是gatc，單獨使用

13、時可以把目的基因和質(zhì)粒都切斷；限制酶的識別序列和切點是ggatcc，只能把它們切開，單獨使用時不能切下，所以目的基因用限制酶切割，質(zhì)粒用限制酶切割；因為用限制酶切割質(zhì)粒時破壞了gene，所以只能用gene 作為標(biāo)記基因。答案：d11根據(jù)基因工程的有關(guān)知識，回答下列問題： (1)限制酶切割dna分子后產(chǎn)生的片段，其末端類型有_和_。(2)質(zhì)粒載體用限制酶x(識別的序列由6個核苷酸組成)切割后產(chǎn)生的片段如下：aattcggcttaa該酶識別的序列為_，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，兩種酶共同的特點是_。(4)按其

14、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。解析：(1)限制酶切割dna分子后可產(chǎn)生兩種類型的末端，即平末端和黏性末端。(2)將圖中片段兩端的黏性末端對接后可以看出限制酶x識別的序列為6個核苷酸組成的gaattc，互補鏈?zhǔn)莄ttaag，切割的位點為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

15、黏性末端的是e·coli dna連接酶。(5)基因工程的載體有質(zhì)粒、噬菌體的衍生物和動植物病毒。答案：(1)黏性末端平末端(2)gaattc或cttaagg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)t4e·coli(5)噬菌體的衍生物動植物病毒12如圖為某基因工程中利用的質(zhì)粒簡圖，小箭頭所指分別為限制酶ecor i、bamh i的酶切位點，ampr為青霉素(抗生素)抗性基因，tetr為四環(huán)素(抗生素)抗性基因，p為啟動子，t為終止子，ori為復(fù)制原點。已知目的基因的兩端分別有包括ecor i、bamh i在內(nèi)的多種酶的酶切位點。據(jù)圖回答下列問題：(1

16、)在基因工程中常用的工具有三種：一是用于切割dna分子的_；二是將目的基因與載體拼接的_；三是作為載體的質(zhì)粒。(2)將含有目的基因的dna與經(jīng)特定的酶切后的載體(質(zhì)粒)進(jìn)行拼接形成重組dna，理論上講，重組dna可能有“_”“_”“_”三種，其中有效的(所需要的)重組dna是_。因此需要對這些拼接產(chǎn)物進(jìn)行分離提純。(3)利用圖示的質(zhì)粒拼接形成的三種拼接產(chǎn)物(重組dna)與無任何抗藥性的原核宿主細(xì)胞接種到含四環(huán)素的培養(yǎng)基中，能生長的原核宿主細(xì)胞所含有的拼接產(chǎn)物(重組dna)是_。解析：(1)在基因工程中常用的工具酶有兩種：一是用于切割dna分子的限制酶，二是將目的基因與載體連接的dna連接酶。(

17、2)用同一種限制酶將含有目的基因的dna和質(zhì)粒分別切開，產(chǎn)生的黏性末端相同，進(jìn)行拼接形成的重組dna，理論上講，可能有目的基因目的基因、目的基因載體和載體載體三種。其中人們所需要的重組dna是目的基因載體。(3)由圖可以看出兩種限制酶的酶切位點都在四環(huán)素抗性基因中，兩種限制酶都能破壞四環(huán)素抗性基因，因此用該質(zhì)粒拼接形成的三種拼接產(chǎn)物(重組dna)與無任何抗藥性的原核宿主細(xì)胞接種到含四環(huán)素的培養(yǎng)基中，能生長的原核宿主細(xì)胞所含有的拼接產(chǎn)物應(yīng)是載體載體(仍有抗性基因)。答案：(1)限制酶(限制性核酸內(nèi)切酶)dna連接酶(2)目的基因目的基因目的基因載體載體載體目的基因載體(3)載體載體13如圖為大腸桿菌及質(zhì)粒載體的結(jié)構(gòu)模式圖，據(jù)圖回答下列問題。(1)a代表的物質(zhì)和質(zhì)粒的化學(xué)本質(zhì)都是_，二者還具有其他共同點：如_，_(寫出兩條即可)。(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