2024-2025學(xué)年高中生物專題一基因工程第一節(jié)DNA重組技術(shù)的基本工具作業(yè)含解析新人教版選修3

PAGE7-第一節(jié)DNA重組技術(shù)的基本工具一、選擇題1．(2024·天津高二期末)基因工程利用某目的基因(圖甲)和Pl噬菌體載體(圖乙)構(gòu)建重組DNA。限制性核酸內(nèi)切酶的酶切位點(diǎn)分別是BglⅡ、EcoRⅠ和Sau3AⅠ。下列分析錯(cuò)誤的是(D)A．構(gòu)建重組DNA時(shí)，可用BglⅡ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌體載體B．構(gòu)建重組DNA時(shí)，可用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌體載體C．圖乙中的P1噬菌體載體只用EcoRⅠ切割后，含有2個(gè)游離的磷酸基團(tuán)D．用EcoRⅠ切割目的基因和P1噬菌體載體，再用DNA連接酶連接，只能產(chǎn)生一種重組DNA解析：從圖甲看出，用EcoRI切割目的基因后兩端各有一切口，與圖乙中EcoRI切口對(duì)接時(shí)，可有兩種可能，即可產(chǎn)生兩種重組DNA，D項(xiàng)錯(cuò)誤。2．切取動(dòng)物限制合成生長(zhǎng)激素的基因，注入鲇魚受精卵中，與其DNA整合后產(chǎn)生生長(zhǎng)激素，從而使鲇魚比同種正常魚增大3～4倍。此項(xiàng)探討遵循的原理是(B)A．基因突變 B．基因重組C．細(xì)胞工程 D．染色體變異解析：將動(dòng)物限制合成生長(zhǎng)激素的基因注入鲇魚受精卵中，通過DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯合成特定的蛋白質(zhì)，表現(xiàn)出特定的性狀，此方法依據(jù)的原理是基因重組。3．下列關(guān)于基因工程的敘述正確的是(C)A．基因工程的原理是基因突變B．DNA連接酶能催化隨意2個(gè)DNA片段之間形成磷酸二酯鍵C．通常依據(jù)標(biāo)記基因的產(chǎn)物特征進(jìn)行篩選含目的基因的受體細(xì)胞，依據(jù)目的基因的產(chǎn)物特征推斷基因工程是否取得勝利D．質(zhì)粒、限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶的化學(xué)本質(zhì)都是DNA解析：基因工程的原理是基因重組，A錯(cuò)誤；DNA連接酶是將末端堿基互補(bǔ)的2個(gè)DNA片段連接在一起，B錯(cuò)誤；通常依據(jù)標(biāo)記基因的產(chǎn)物特征進(jìn)行篩選含目的基因的受體細(xì)胞，依據(jù)目的基因的產(chǎn)物特征推斷基因工程是否取得勝利，C正確；質(zhì)粒的化學(xué)本質(zhì)是DNA，限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶的化學(xué)本質(zhì)為蛋白質(zhì)，D錯(cuò)誤。4．限制酶是一種核酸切割酶，可辨識(shí)并切割DNA分子上特定的核苷酸序列。下圖為四種限制酶BamHⅠ、EcoRⅠ、HindⅢ以及BglⅡ的辨識(shí)序列。箭頭表示每一種限制酶的特定切割部位，其中哪兩種限制酶所切割出來的DNA片段末端可以互補(bǔ)黏合？其正確的末端互補(bǔ)序列是什么(D)A．BamHⅠ和EcoRⅠ；末端互補(bǔ)序列為—AATT—B．BamHⅠ和HindⅢ；末端互補(bǔ)序列為—GATC—C．EcoRⅠ和HindⅢ；末端互補(bǔ)序列為—AATT—D．BamHⅠ和BglⅡ；末端互補(bǔ)序列為—GATC—解析：BamHⅠ和BglⅡ處理后形成的末端互補(bǔ)，其末端互補(bǔ)序列為“—GATC—”。5．下列關(guān)于DNA重組技術(shù)基本工具的說法，正確的是(B)A．DNA連接酶只能連接雙鏈DNA片段互補(bǔ)的黏性末端B．細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)含有的限制酶不能對(duì)自身的DNA進(jìn)行剪切C．限制酶切割DNA后肯定能產(chǎn)生黏性末端D．質(zhì)粒是基因工程中唯一的載體解析：DNA連接酶分兩類：E·coliDNA連接酶和T4DNA連接酶，前者只能將雙鏈DNA片段互補(bǔ)的黏性末端連接起來，而后者既可以連接雙鏈DNA片段互補(bǔ)的黏性末端，也可以連接雙鏈DNA片段的平末端；細(xì)菌內(nèi)的限制酶能限制異源DNA的侵入并使之失活，即能將外源DNA切斷，從而愛護(hù)自身的遺傳特性；限制酶切割DNA后，產(chǎn)生的末端有黏性末端和平末端兩種；質(zhì)粒是常用的載體，除此之外，基因工程中用到的載體還有λ噬菌體的衍生物和動(dòng)植物病毒等。6．現(xiàn)有一長(zhǎng)度為1000堿基對(duì)(bp)的DNA分子，用限制性核酸內(nèi)切酶EcoRI酶切后得到的DNA分子仍是1000bp，用KpnI單獨(dú)酶切得到400bp和600bp兩種長(zhǎng)度的DNA分子，用EcoRI、KpnI同時(shí)酶切后得到200bp和600bp兩種長(zhǎng)度的DNA分子。該DNA分子的酶切圖譜正確的是(D)解析：“現(xiàn)有一長(zhǎng)度為1000堿基對(duì)(bp)的DNA分子，用限制性核酸內(nèi)切酶EcoRⅠ酶切后得到的DNA分子仍是1000bp”說明此DNA分子是環(huán)狀DNA分子，只留下C、D兩項(xiàng)供選，“EcoRⅠ、KpnⅠ同時(shí)酶切后得到200bp和600bp兩種長(zhǎng)度的DNA分子”確定只能選D。7．1972年伯格首先在體外進(jìn)行了DNA改造的探討，勝利地構(gòu)建了第一個(gè)體外重組DNA分子，下列相關(guān)敘述正確的是(B)A．原核生物具有的限制酶對(duì)自身有害B．DNA連接酶、DNA聚合酶、RNA聚合酶和逆轉(zhuǎn)錄酶都能催化形成磷酸二酯鍵C．當(dāng)限制酶在它識(shí)別的序列的中心軸兩側(cè)將DNA的兩條鏈分別切開時(shí)，產(chǎn)生的是平末端D．不同DNA分子相同黏性末端間能夠依據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)的原則通過氫鍵相連接，但這個(gè)過程必需是在DNA連接酶的催化下解析：原核生物具有的限制酶可以切割外來侵入的外源DNA，對(duì)自身有利，A錯(cuò)誤；DNA連接酶、DNA聚合酶、RNA聚合酶、逆轉(zhuǎn)錄酶都可以催化形成磷酸二酯鍵，而限制性核酸內(nèi)切酶可以催化磷酸二酯鍵的斷裂，B正確；限制酶在它識(shí)別序列的中心軸線將DNA切開時(shí)，產(chǎn)生的是平末端，C錯(cuò)誤；不同DNA分子相同黏性末端間能夠依據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)的原則通過氫鍵相連接，這個(gè)過程不須要DNA連接酶的催化，DNA連接酶催化形成的是磷酸二酯鍵，D錯(cuò)誤。8．質(zhì)粒是基因工程中最常用的目的基因運(yùn)載工具。下列有關(guān)敘述正確的是(D)A．質(zhì)粒只分布于原核細(xì)胞中B．在全部的質(zhì)粒上總能找到一個(gè)或多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)C．?dāng)y帶目的基因的重組質(zhì)粒只有整合到宿主細(xì)胞的染色體DNA上才會(huì)隨后者的復(fù)制而復(fù)制D．質(zhì)粒上的抗性基因常作為標(biāo)記基因供重組DNA的鑒定選擇解析：質(zhì)粒不只分布于原核生物中，在真核生物——酵母菌細(xì)胞內(nèi)也有分布，A項(xiàng)錯(cuò)誤；并不是全部的質(zhì)粒都能找到限制酶的切割位點(diǎn)而成為合適的運(yùn)載目的基因的工具，B項(xiàng)錯(cuò)誤；重組質(zhì)粒進(jìn)入受體細(xì)胞后，可以在細(xì)胞內(nèi)自我復(fù)制，也可以整合后復(fù)制，C項(xiàng)錯(cuò)誤；質(zhì)粒上的抗性基因常作為標(biāo)記基因，D項(xiàng)正確。9．某科學(xué)家從細(xì)菌中分別出耐高溫淀粉酶(Amy)基因a，通過基因工程的方法，將基因a與載體結(jié)合后導(dǎo)入馬鈴薯植株中，經(jīng)檢測(cè)發(fā)覺Amy在成熟塊莖細(xì)胞中存在。下列有關(guān)這一過程的敘述不正確的是(B)A．獲得基因a的限制酶的作用部位是圖中的①B．連接基因a與載體的DNA連接酶的作用部位是圖中的②C．基因a進(jìn)入馬鈴薯細(xì)胞后，可隨馬鈴薯DNA分子的復(fù)制而復(fù)制，傳給子代細(xì)胞D．通過該技術(shù)人類實(shí)現(xiàn)了定向改造馬鈴薯的遺傳性狀的目的解析：限制酶和DNA連接酶的作用部位都位于①，但兩者作用相反；載體具有在宿主細(xì)胞中復(fù)制的實(shí)力，與目的基因結(jié)合后，目的基因也會(huì)在宿主細(xì)胞中一起復(fù)制；基因工程的目的就是定向改造生物的遺傳性狀。10．某種著色性干皮癥的致病緣由是由于相關(guān)染色體DNA發(fā)生損傷后，未能完成如圖所示的修復(fù)過程，下列相關(guān)說法不正確的是(A)A．該病是由于染色體結(jié)構(gòu)變異所致B．酶Ⅰ或酶Ⅱ功能異樣或缺失都可導(dǎo)致患病C．完成過程③至少須要2種酶D．該修復(fù)過程的場(chǎng)所是在細(xì)胞核中解析：該病是因?yàn)榛蚪Y(jié)構(gòu)變更引起的，屬于基因突變，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；由圖可以知道，該DNA的修復(fù)須要酶Ⅰ和酶Ⅱ，因此酶Ⅰ或酶Ⅱ功能異樣或缺失都可導(dǎo)致患病，故B項(xiàng)正確；完成過程③須要DNA聚合酶將脫氧核苷酸連接到DNA片段上，之后還須要DNA連接酶將DNA片段連接起來，故C項(xiàng)正確；染色體位于細(xì)胞核中，因此修復(fù)染色體DNA損傷的過程發(fā)生在細(xì)胞核中，故D項(xiàng)正確。11．基因工程中，需運(yùn)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Ⅰ的識(shí)別序列和切點(diǎn)是—eq\o(GG,\s\up6(↓))ATCC—；限制酶Ⅱ的識(shí)別序列和切點(diǎn)是—↓GATC—。據(jù)圖推斷下列操作正確的是(A)A．質(zhì)粒用限制酶Ⅰ切割，目的基因用限制酶Ⅱ切割B．質(zhì)粒用限制酶Ⅱ切割，目的基因用限制酶Ⅰ切割C．目的基因和質(zhì)粒均用限制酶I切割D．目的基因和質(zhì)粒均用限制酶Ⅱ切割解析：由圖示信息可知，限制酶Ⅰ只能切割—eq\o(GG,\s\up6(↓))ATCC—，限制酶Ⅱ不僅能切割—eq\o(,\s\up6(↓))GATC—，也能切割—eq\o(GG,\s\up6(↓))ATCC—。據(jù)題圖可知，目的基因兩端都有限制酶Ⅱ的識(shí)別序列(切點(diǎn)是—eq\o(,\s\up6(↓))GATC—)，可見只有用限制酶Ⅱ才能將目的基因切割下來。質(zhì)粒上GeneⅠ和GeneⅡ表示兩種標(biāo)記基因，分別有限制酶Ⅱ的識(shí)別序列和限制酶Ⅰ、Ⅱ的識(shí)別序列；假如用限制酶Ⅱ切割，則GeneⅠ和GeneⅡ都被破壞，造成重組質(zhì)粒無標(biāo)記基因；用限制酶Ⅰ切割，則破壞GeneⅡ，保留GeneⅠ，其產(chǎn)生的黏性末端和切割后目的基因的黏性末端相同，可以連接形成重組DNA。A正確。12．(不定項(xiàng)選擇)目前科學(xué)家把兔子血紅蛋白基因?qū)氲酱竽c桿菌細(xì)胞中，在大腸桿菌細(xì)胞中合成了兔子的血紅蛋白。這一先進(jìn)技術(shù)的理論依據(jù)有(ABC)A．全部生物共用一套遺傳密碼子B．基因能限制蛋白質(zhì)的合成C．兔子血紅蛋白基因與大腸桿菌的DNA都是由四種脫氧核苷酸構(gòu)成，都遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，都具有相同的空間結(jié)構(gòu)D．兔子與大腸桿菌有共同的原始祖先解析：兔子血紅蛋白基因與大腸桿菌的DNA都是由四種脫氧核苷酸構(gòu)成，都遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，并且共用一套密碼子，說明兔子和大腸桿菌有共同的原始祖先，由于血紅蛋白基因和大腸桿菌DNA限制合成的產(chǎn)物不同，說明它們的核苷酸數(shù)量、排列依次不同，但兩者的空間結(jié)構(gòu)都是雙螺旋結(jié)構(gòu)，雖然兔子和大腸桿菌有共同的祖先，但這一點(diǎn)與轉(zhuǎn)基因技術(shù)無關(guān)，綜上所述，D項(xiàng)錯(cuò)誤。二、非選擇題13．某一質(zhì)粒載體如圖所示，外源DNA插入到Ampr或Tett中會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)的基因失活(Ampr表示氨芐青霉素抗性基因，Tett表示四環(huán)素抗性基因)。有人將此質(zhì)粒載體用BamHI酶切后，與用BamHI酶切獲得的目的基因混合，加入DNA連接酶進(jìn)行連接反應(yīng)，用得到的混合物干脆轉(zhuǎn)化大腸桿菌。結(jié)果大腸桿菌有的未被轉(zhuǎn)化，有的被轉(zhuǎn)化。被轉(zhuǎn)化的大腸桿菌有三種，分別是含有環(huán)狀目的基因、含有質(zhì)粒載體、含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌?；卮鹣铝袉栴}：(1)質(zhì)粒載體作為基因工程的工具，應(yīng)具備的基本條件有__能自我復(fù)制、具有標(biāo)記基因(答出兩點(diǎn)即可)__，而作為基因表達(dá)載體，除滿意上述基本條件外，還需具有啟動(dòng)子和終止子。(2)假如用含有氨芐青霉素的培育基進(jìn)行篩選，在上述四種大腸桿菌細(xì)胞中，未被轉(zhuǎn)化的和僅含環(huán)狀目的基因的細(xì)胞是不能區(qū)分的，其緣由是__二者均不含有氨芐青霉素抗性基因，在該培育基上均不生長(zhǎng)__；并且__含有質(zhì)粒載體__和__含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒(或答含有重組質(zhì)粒)__的細(xì)胞也是不能區(qū)分的，其緣由是__二者均含有氨芐青霉素抗性基因，在該培育基上均能生長(zhǎng)__。在上述篩選的基礎(chǔ)上，若要篩選含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌單菌落，還需運(yùn)用含有__四環(huán)素__的固體培育基。(3)基因工程中，某些噬菌體經(jīng)改造后可以作為運(yùn)載體，其DNA復(fù)制所需的原料來自__受體細(xì)胞__。解析：(1)作為運(yùn)載體的質(zhì)粒上應(yīng)有一個(gè)至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)，在細(xì)胞中能夠自我復(fù)制，并含有特別的標(biāo)記基因。(2)未被轉(zhuǎn)化的大腸桿菌和僅含環(huán)狀目的基因的大腸桿菌中均未導(dǎo)入質(zhì)粒載體，而質(zhì)粒上含有氨芐青霉素抗性基因，因此這樣的大腸桿菌在含有氨芐青霉素的培育基中不能生長(zhǎng)。含有質(zhì)粒載體和含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌中都含有氨芐青霉素抗性基因，二者在含有氨芐青霉素的培育基中都能生長(zhǎng)，因此無法區(qū)分二者。由題圖可知，用BamHI切割質(zhì)粒后將四環(huán)素抗性基因破壞，因此可將經(jīng)氨芐青霉素培育基篩選出的菌落置于含有四環(huán)素的培育基上再次篩選，能在含四環(huán)素培育基上生存的是含有質(zhì)粒載體的大腸桿菌，不能生存的是含有插入目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌。(3)噬菌體為病毒，經(jīng)改造后作為載體時(shí)，其DNA復(fù)制所需原料來自受體細(xì)胞。14．豇豆具有反抗多種害蟲的根本緣由是體內(nèi)具有胰蛋白酶抑制劑基因(CpTI基因)?？茖W(xué)家將其轉(zhuǎn)移到水稻體內(nèi)后，卻發(fā)覺效果不佳，主要緣由是CpTI蛋白質(zhì)的積累量不足。經(jīng)過在體外對(duì)CpTI基因進(jìn)行了修飾后，CpTI蛋白質(zhì)在水稻中的積累量就得到了提高。修飾和表達(dá)過程如下圖所示：依據(jù)以上材料，回答下列問題。(1)CpTI基因是該基因工程中的__目的__基因?！靶盘?hào)肽”序列及“內(nèi)質(zhì)網(wǎng)滯留信號(hào)”序列的基本單位是四種脫氧核苷酸，在①過程中，首先要用__限制性核酸內(nèi)切酶__將DNA分子切開，暴露出黏性末端，再用__DNA連接酶__連接。(2)在該基因工程中，供體細(xì)胞和受體細(xì)胞分別是：__豇豆__、__水稻__。(3)切割CpTI基因應(yīng)選用__EcoRⅠ__(EcoRⅠ或SmaⅠ)限制酶，理由是__圖中得到的是黏性末端，而SmaⅠ切得的是平末端，EcoRⅠ才能切得黏性末端__。用于CpTI基因與載體連接的“分子縫合針”——T4DNA連接酶和E·coliDNA連接酶__是__(是或否)都可以，若在某基因工程中，限制酶切得的末端與圖中不同，則應(yīng)選擇__T4DNA__連接酶，理由是__與圖中不同的末端應(yīng)當(dāng)是平末端，E·coli_DNA連接酶只能在黏性末端之間進(jìn)行連接，T4DNA連接酶則可以連接平末端和黏性末端__。解析：在基因工程中，CpTI基因是我們所須要的基因，因而是目的基因。在基因工程中，用限制性核酸內(nèi)切酶切割DNA獲得目的基因，再用DNA連接酶連接目的基因與載體。在該項(xiàng)基因工程中，供體細(xì)胞是供應(yīng)目的基因的細(xì)胞(豇豆)，受體細(xì)胞是接受目的基因的細(xì)胞(水稻)。EcoRⅠ限制酶和SmaⅠ限制酶切得的末端不同，前者為黏性末端，后者為平末端；T4DNA連接酶和E·coliDNA連接酶能夠連接的末端有肯定的區(qū)分：前者為黏性末端和平末端，后者僅為黏性末端。15．隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，化學(xué)農(nóng)藥的產(chǎn)量和品種逐年增加，但害蟲的抗藥性也不斷增加，對(duì)農(nóng)作物危害仍舊很嚴(yán)峻。如近年來，棉鈴蟲在我國(guó)大面積暴發(fā)成災(zāi)，造成經(jīng)濟(jì)損失每年達(dá)100億以上。針對(duì)這種狀況，江蘇農(nóng)科院開展“轉(zhuǎn)基因抗蟲棉”的科技攻關(guān)探討，勝利地