2024-2025學(xué)年高中生物限時(shí)規(guī)范訓(xùn)練1DNA重組技術(shù)的基本工具含解析新人教版選修3

PAGEPAGE9DNA重組技術(shù)的基本工具1．下圖為DNA分子的某一片段，其中①②③分別表示某種酶的作用部位，則相應(yīng)的酶依次是()A．DNA連接酶、限制酶、解旋酶B．限制酶、解旋酶、DNA連接酶C．解旋酶、限制酶、DNA連接酶D．限制酶、DNA連接酶、解旋酶答案C解析解旋酶可催化DNA堿基之間氫鍵(①)的斷裂，限制酶可使DNA兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵(②)斷開，而DNA連接酶則催化兩個(gè)DNA片段之間磷酸二酯鍵(③)的形成。2．下列關(guān)于限制酶和DNA連接酶的敘述，正確的是()A．化學(xué)本質(zhì)都是蛋白質(zhì)B．DNA連接酶可以復(fù)原DNA分子中的氫鍵C．它們不能被反復(fù)運(yùn)用D．在基因工程操作中可以用DNA聚合酶代替DNA連接酶答案A解析限制酶與DNA連接酶的化學(xué)本質(zhì)都是蛋白質(zhì)；DNA連接酶連接的是兩個(gè)DNA片段間的磷酸二酯鍵，DNA聚合酶連接的是DNA片段與游離的脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵，因此在基因工程中不行以用DNA聚合酶代替DNA連接酶；酶在化學(xué)反應(yīng)前后其數(shù)量、性質(zhì)、功能均不發(fā)生變更，因此可以反復(fù)利用。3．作為基因的運(yùn)輸工具——載體，必需具備的條件之一及理由是()A．能夠在宿主細(xì)胞中穩(wěn)定地保存下來并大量復(fù)制，以便供應(yīng)大量的目的基因B．具有多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)，以便目的基因的表達(dá)C．具有某些標(biāo)記基因，以便為目的基因的表達(dá)供應(yīng)條件D．能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存，以便于進(jìn)行篩選答案A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)，必需能夠在宿主細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定地保存下來并大量復(fù)制，以便通過復(fù)制供應(yīng)大量的目的基因；載體具有某些標(biāo)記基因，是為了通過標(biāo)記基因來推斷目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞，從而進(jìn)行受體細(xì)胞的篩選；載體具有多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)，則是為了便于與外源基因連接。4．玉米的PEPC酶固定CO2的實(shí)力較水稻的強(qiáng)60倍。我國(guó)科學(xué)家正致力于將玉米的PEPC基因?qū)胨局?，以提高水稻產(chǎn)量。下列有關(guān)該應(yīng)用技術(shù)的敘述，錯(cuò)誤的是()A．該技術(shù)是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的B．該技術(shù)的操作環(huán)境是生物體內(nèi)C．該技術(shù)的原理是基因重組D．該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是定向產(chǎn)生人類須要的生物類型答案B解析由題意可知，該技術(shù)為基因工程，是在生物體外進(jìn)行的操作。5．基因工程在操作過程中須要限制酶、DNA連接酶、載體三種工具。以下有關(guān)基本工具的敘述，正確的是()A．全部限制酶的識(shí)別序列均由6個(gè)核苷酸組成B．全部DNA連接酶均能連接黏性末端和平末端C．真正被用作載體的質(zhì)粒都是自然質(zhì)粒D．原核生物內(nèi)的限制酶可切割入侵的DNA分子而愛護(hù)自身答案D解析大多數(shù)限制酶的識(shí)別序列由6個(gè)核苷酸組成，也有少數(shù)限制酶的識(shí)別序列由4、5或8個(gè)核苷酸組成；DNA連接酶包括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；在基因工程操作中真正被用作載體的質(zhì)粒都是在自然質(zhì)粒的基礎(chǔ)上進(jìn)行過人工改造的。6．下列關(guān)于細(xì)菌質(zhì)粒的敘述，正確的是()A．全部的質(zhì)粒都可以作為基因工程中的載體B．質(zhì)粒是獨(dú)立于細(xì)菌擬核DNA之外的雙鏈DNA分子，不與蛋白質(zhì)結(jié)合C．質(zhì)粒對(duì)侵入的宿主細(xì)胞都是無害的D．細(xì)菌質(zhì)粒的復(fù)制過程都是在宿主細(xì)胞內(nèi)獨(dú)立進(jìn)行的答案B解析自然質(zhì)粒不能干脆作為載體，在基因工程操作中真正被用作載體的質(zhì)粒，都是在自然質(zhì)粒的基礎(chǔ)上進(jìn)行過人工改造的。質(zhì)粒上可能含有毒素基因等，對(duì)宿主細(xì)胞產(chǎn)生破壞作用。細(xì)菌質(zhì)粒是獨(dú)立于細(xì)菌擬核之外的袒露的雙鏈DNA分子，質(zhì)粒侵入宿主細(xì)胞后有的可以獨(dú)立地進(jìn)行自我復(fù)制，有的則整合到宿主細(xì)胞染色體DNA上，隨著宿主細(xì)胞染色體DNA的復(fù)制而同步復(fù)制。7．下列關(guān)于四種黏性末端的敘述，正確的是()A．①與③是由相同限制酶切割產(chǎn)生的B．DNA連接酶可催化①與③的拼接C．經(jīng)酶切形成④須要脫去2個(gè)水分子D．DNA連接酶修復(fù)磷酸二酯鍵和氫鍵答案B解析不同限制酶切割生成的黏性末端也可能相同，因此①與③不肯定是由相同限制酶切割產(chǎn)生的；由于①與③的黏性末端堿基可以互補(bǔ)配對(duì)，所以DNA連接酶可催化①與③的拼接；形成④須要斷裂兩個(gè)磷酸二酯鍵，因此須要消耗2分子水；DNA連接酶能修復(fù)磷酸二酯鍵，但不能修復(fù)氫鍵。8．下列是基因工程的有關(guān)問題，請(qǐng)回答：(1)限制性核酸內(nèi)切酶可以識(shí)別雙鏈DNA分子中的特定核苷酸序列，并可以使每條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的__________(填化學(xué)鍵名稱)斷裂，形成的末端總體可分為兩種類型，分別是________________。(2)目的基因和載體重組時(shí)須要運(yùn)用的工具酶是________，與限制性核酸內(nèi)切酶相比，它對(duì)所重組的DNA兩端堿基序列________(填“有”或“無”)專一性要求。(3)如圖表示的是構(gòu)建表達(dá)載體時(shí)的某種質(zhì)粒與目的基因。已知限制酶Ⅰ的識(shí)別序列和切割位點(diǎn)是—G↓GATCC—，限制酶Ⅱ的識(shí)別序列和切割位點(diǎn)是—↓GATC—。分析可知，最好選擇限制酶________切割質(zhì)粒，限制酶________切割目的基因所在的DNA，這樣做的好處分別是_____________________、____________________________________。答案(1)磷酸二酯鍵黏性末端和平末端(2)DNA連接酶無(3)ⅠⅡ限制酶Ⅰ切割質(zhì)粒不會(huì)把兩個(gè)標(biāo)記基因都破壞掉目的基因兩端均有限制酶Ⅱ的識(shí)別序列解析(1)限制性核酸內(nèi)切酶作用的化學(xué)鍵是磷酸二酯鍵。限制性核酸內(nèi)切酶切割DNA分子后形成平末端或黏性末端。(2)目的基因與載體連接須要DNA連接酶催化。(3)限制酶Ⅰ的識(shí)別序列和切割位點(diǎn)是—G↓GATCC—，限制酶Ⅱ的識(shí)別序列和切割位點(diǎn)是—↓GATC—。GeneⅠ含有限制酶Ⅱ的識(shí)別序列和切割位點(diǎn)，而GeneⅡ既含有限制酶Ⅰ又含有限制酶Ⅱ的識(shí)別序列和切割位點(diǎn)，故用限制酶Ⅰ切割質(zhì)粒只會(huì)破壞一個(gè)標(biāo)記基因。目的基因兩端均含有限制酶Ⅱ的識(shí)別序列，故切割目的基因所在的DNA時(shí)用限制酶Ⅱ切割。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()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答案B解析限制酶和DNA連接酶的作用部位都為①磷酸二酯鍵，但兩者作用相反；重組DNA分子導(dǎo)入馬鈴薯植株中，在成熟塊莖細(xì)胞中發(fā)覺Amy，說明基因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；題中采納的是基因工程技術(shù)，基因工程能定向改造生物的遺傳性狀。10．關(guān)于基因工程，下列說法正確的有()①DNA重組技術(shù)所用的工具酶是限制酶、DNA連接酶和載體②基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行的設(shè)計(jì)和施工③限制酶的切口肯定是GAATTC堿基序列④只要目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞就能勝利實(shí)現(xiàn)表達(dá)⑤全部的限制酶都只能識(shí)別同一種特定的核苷酸序列⑥基因工程可以將一種生物的優(yōu)良性狀轉(zhuǎn)移到另一種生物體上⑦質(zhì)粒是基因工程中唯一用作運(yùn)載目的基因的載體A．2項(xiàng) B．3項(xiàng)C．4項(xiàng) D．5項(xiàng)答案A解析DNA重組技術(shù)所用的工具酶是限制酶、DNA連接酶，載體不屬于工具酶，①錯(cuò)誤；基因工程又稱DNA重組技術(shù)，是在DNA分子水平上進(jìn)行的設(shè)計(jì)和施工，②正確；一種限制酶只能識(shí)別某種特定的核苷酸序列，其具有特異性，所以限制酶的切口不都是GAATTC堿基序列，③⑤錯(cuò)誤；即使目的基因能進(jìn)入受體細(xì)胞，也不肯定可以勝利表達(dá)，還要考慮基因的插入位置及基因的選擇性表達(dá)等因素，所以須要檢測(cè)和鑒定，④錯(cuò)誤；基因工程是指依據(jù)人們的意愿，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，并通過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，給予生物新的遺傳特性，從而創(chuàng)建出更符合人們須要的新的生物類型和生物產(chǎn)品，因而可以通過基因工程將一種生物的優(yōu)良性狀移植到另一種生物體上，⑥正確；基因工程常用的載體有質(zhì)粒、λ噬菌體的衍生物、動(dòng)植物病毒等，⑦錯(cuò)誤。11．限制酶是一種核酸切割酶，可識(shí)別并切割DNA分子上特定的核苷酸序列。如圖依次為四種限制酶BamHⅠ、EcoRⅠ、HindⅢ以及BglⅡ的切割位點(diǎn)和識(shí)別序列。為防止酶切后含目的基因的DNA片段自身連接成環(huán)狀，下列不能同時(shí)切割目的基因的是()A．EcoRⅠ和HindⅢ B．EcoRⅠ和BglⅡC．BamHⅠ和HindⅢ D．BamHⅠ和BglⅡ答案D解析由圖分析可知，四種限制酶(BamHⅠ、EcoRⅠ、HindⅢ、BglⅡ)切割后形成的黏性末端依次是GATC—、AATT—、AGCT—、GATC—，由此可知經(jīng)限制酶BamHⅠ和BglⅡ切割后，DNA露出相同的黏性末端，含目的基因的DNA片段會(huì)自身連接成環(huán)狀，所以不能用這兩種限制酶同時(shí)切割含目的基因的DNA。12．如圖是四種不同質(zhì)粒的示意圖，其中ori為復(fù)制必需的序列，Ampr為氨芐青霉素抗性基因，Tetr為四環(huán)素抗性基因，箭頭表示一種限制性核酸內(nèi)切酶的酶切位點(diǎn)。若要得到一個(gè)能在四環(huán)素培育基上生長(zhǎng)而不能在氨芐青霉素培育基上生長(zhǎng)的含重組DNA的細(xì)胞，應(yīng)選用的質(zhì)粒是()答案C解析A項(xiàng)用限制酶切割后，破壞了復(fù)制必需的序列。B項(xiàng)用限制酶切割后，氨芐青霉素抗性基因和四環(huán)素抗性基因都完好，在含四環(huán)素的培育基上和含氨芐青霉素的培育基上都能生長(zhǎng)。C項(xiàng)用限制酶切割后，氨芐青霉素抗性基因被破壞，四環(huán)素抗性基因正常，在含四環(huán)素的培育基上生長(zhǎng)而在含氨芐青霉素的培育基上不能生長(zhǎng)。D項(xiàng)用限制酶切割后，氨芐青霉素抗性基因正常，四環(huán)素抗性基因被破壞，在含氨芐青霉素的培育基上能生長(zhǎng)而在含四環(huán)素的培育基上不能生長(zhǎng)。13．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，不能運(yùn)用SmaⅠ切割，緣由是_______________________________________________________________________________________________________________。(4)與只運(yùn)用EcoRⅠ相比較，運(yùn)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)為了獲得重組質(zhì)粒，將切割后的質(zhì)粒與目的基因片段混合，并加入________酶。答案(1)02(2)高(3)SmaⅠ會(huì)破壞質(zhì)粒的抗性基因(標(biāo)記基因)和外源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連接解析(1)質(zhì)粒是環(huán)狀DNA分子，全部磷酸基團(tuán)均參加形成磷酸二酯鍵，不含游離的磷酸基團(tuán)。由圖1可知質(zhì)粒上只含有一個(gè)SmaⅠ的切割位點(diǎn)，因此用SmaⅠ切割后質(zhì)粒變成線性DNA分子，含2個(gè)游離的磷酸基團(tuán)。(2)由題干可知，SmaⅠ識(shí)別的DNA序列只含G和C，G和C之間形成3個(gè)氫鍵，A與T之間形成2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DNA分子上的抗生素抗性基因?yàn)闃?biāo)記基因，標(biāo)記基因和外源DNA目的基因中均含有SmaⅠ酶切位點(diǎn)，都可以被SmaⅠ破壞。(4)只運(yùn)用EcoRⅠ處理質(zhì)粒和外源DNA，則質(zhì)粒和目的基因兩端的黏性末端相同，會(huì)導(dǎo)致質(zhì)粒和含目的基因的外源DNA片段自身環(huán)化。(5)質(zhì)粒和目的基因的連接須要DNA連接酶的催化。14．為制備目的基因Y(圖1)與質(zhì)粒X(圖2)的重組DNA，將質(zhì)粒X與含Y的DNA片段加入含有限制性核酸內(nèi)切酶BglⅡ與BamHⅠ的反應(yīng)混合物中，酶切后的片段再加入含有DNA連接酶的反應(yīng)體系中。其中，質(zhì)粒X含有l(wèi)eu2基因，可用于合成亮氨酸，目的基因Y含有卡那霉素抗性基因KanR。請(qǐng)回答下列問題：(1)依據(jù)圖3分別寫出BglⅡ與BamHⅠ酶切后形成的末端序列：________________、________________。(2)BglⅡ酶切后的質(zhì)粒X與BamHⅠ酶切后的目的基因Y能夠連接的緣由是______________________________________________。(3)運(yùn)用BglⅡ處理重組質(zhì)粒，可以得到______________________。(4)將連接后的產(chǎn)物轉(zhuǎn)入一種Z細(xì)菌，Z細(xì)菌對(duì)卡那霉素敏感，且不能在缺乏亮氨酸的培育基中培育。若要篩選含有重組質(zhì)粒的Z細(xì)菌，應(yīng)選擇______________________的培育基培育。(2)酶切后產(chǎn)生相同的黏性末端，并遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則(3)長(zhǎng)度為3300bp的環(huán)狀DNA(4)含卡那霉素但不含亮氨酸解析(1)限制酶BglⅡ與BamHⅠ切割形成的序列依次為：或、或。(2)BglⅡ酶切后的質(zhì)粒X與BamHⅠ酶切后的目的基因Y具有相同的黏性末端，依據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，它們能夠連接形成重組DNA。(3)BglⅡ酶切后的質(zhì)粒與BamHⅠ酶切后的目的基因形成的重組DNA分子上沒有BglⅡ的識(shí)別序列，因此運(yùn)用BglⅡ處理重組質(zhì)粒，可以得到長(zhǎng)度為3300bp的環(huán)狀DNA。(4)由于Z細(xì)菌對(duì)卡那霉素敏感，且不能在缺乏亮氨酸的培育基中培育，質(zhì)粒X含有l(wèi)eu2基因，可用于合成亮氨酸，目的基因Y含有卡那霉素抗性基因KanR，因此要篩選含有重組質(zhì)粒的Z細(xì)菌，應(yīng)選擇含卡那霉素但不含亮氨酸的培育基培育。15．目前基因工程所用的質(zhì)粒載體主要是以自然細(xì)菌質(zhì)粒的各種元件為基礎(chǔ)重新組建的人工質(zhì)粒，pBR322質(zhì)粒是較早構(gòu)建的質(zhì)粒載體，其主要結(jié)構(gòu)如下圖所示。(1)構(gòu)建人工質(zhì)粒時(shí)要有抗性基因，以便于_______________。(2)pBR322分子中有單個(gè)EcoRⅠ限制酶作用位點(diǎn)，EcoRⅠ只能識(shí)別序列—GAATTC—，并只能在G和A之間切割。若在某目的基因的兩側(cè)各有1個(gè)EcoRⅠ的切割位點(diǎn)，請(qǐng)畫出目的基因兩側(cè)被限制酶EcoRⅠ切割后所形成的黏性末端：____________________________。(3)pBR322分子中另有單個(gè)的BamHⅠ限制酶作用位點(diǎn)，現(xiàn)將經(jīng)BamHⅠ處理后的質(zhì)粒與用另一種限制酶BglⅡ處理得到的目的基因，通過DNA連接酶作用復(fù)原________，勝利獲得了重組質(zhì)粒，說明____________________________________________。(4)為了檢測(cè)上述重組質(zhì)粒是否導(dǎo)入原本無Ampr和Tetr的大腸桿菌，將大腸桿菌在含氨芐青霉素的培育基上培育，得到如圖2的菌落。再將滅菌絨布按到培育基上，使絨布面沾上菌落，然后將絨布按到含四環(huán)素的培育基上培育，得到如圖3的結(jié)果(空圈表示與圖2比照無菌落的位置)。與圖3空圈相對(duì)應(yīng)的圖2中的菌落表現(xiàn)型