2020年人教版高中生物选修三课下提能：专题1　1-1　DNA重组技术的基本工具

2020年人教版高中生物选修三课下提能：专题1　1-1　DNA重组技术的基本工具

专题 1 基因工程 1.1 DNA 重组技术的基本工具 课下提能 一、选择题 1．下列关于限制酶的说法正确的是( ) A．限制酶主要是从真核生物中分离纯化出来的 B．一种限制酶通常只能识别一种特定的核苷酸序列 C．不同的限制酶切割 DNA 后都会形成黏性末端 D．限制酶的作用部位是特定核苷酸形成的氢键 解析：选 B 限制酶主要是从原核生物中分离纯化出来的，A 错误；一种限 制酶通常只能识别一种特定的核苷酸序列，B 正确；DNA 分子经限制酶切割后 会形成黏性末端或平末端，C 错误；限制酶的作用部位是双链 DNA 分子特定核 苷酸之间的磷酸二酯键，D 错误。 2．(2019·扬州期末)下列有关限制酶和 DNA 连接酶的叙述正确的是( ) A．用限制酶剪切获得一个目的基因时得到两个切口，有 2 个磷酸二酯键被 断开 B．限制酶识别序列越短，则该序列在 DNA 中出现的概率就越大 C．序列—CATG↓—和—G↓GATCC—被限制酶切出的黏性末端碱基数不同 D．T4DNA 连接酶和 E·coli DNA 连接酶都能催化平末端和黏性末端的连接 解析：选 B 用限制酶剪切获得一个目的基因时得到两个切口，有 4 个磷酸 二酯键被断开，A 错误；限制酶识别序列越短，则该序列在 DNA 中出现的概率 就越大，B 正确；序列—CATG↓—和—G↓GATCC—被限制酶切出的黏性末端碱 基数相同，都是 4 个，C 错误；T4DNA 连接酶和 E·coli DNA 连接酶都能催化黏 性末端的连接，其中只有 T4DNA 连接酶还可以连接平末端，D 错误。 3．(2019·深圳期末)下列关于基因工程中的 DNA 连接酶的叙述不正确的是 ( ) A．DNA 连接酶的化学本质是蛋白质 B．DNA 连接酶能够连接两个 DNA 片段之间的磷酸二酯键 C．基因工程中可以用 DNA 聚合酶替代 DNA 连接酶 D．根据来源不同，DNA 连接酶可分为 E·coli DNA 连接酶和 T4DNA 连接酶 两大类 解析：选 C DNA 连接酶的化学本质是蛋白质，根据来源不同可分为 E·coli DNA 连接酶和 T4DNA 连接酶两大类，DNA 连接酶连接的是两个 DNA 片段之间 的磷酸二酯键，而 DNA 聚合酶连接的是 DNA 片段与游离的脱氧核苷酸之间的 磷酸二酯键，因此在基因工程中不能用 DNA 聚合酶替代 DNA 连接酶。 4．下列关于 DNA 连接酶的相关叙述，正确的是( ) A．DNA 连接酶需要模板，连接的是两条链碱基对之间的氢键 B．DNA 连接酶连接的是黏性(平)末端两条链主链上的磷酸和脱氧核糖 C．T4DNA 连接酶只能连接黏性末端两条链主链上的磷酸和核糖 D．E·coli DNA 连接酶既能连接平末端，又能连接黏性末端 解析：选 B DNA 连接酶不需要模板，催化形成的是磷酸二酯键，A 错误； DNA 连接酶连接的是黏性(平)末端两条链主链上的磷酸和脱氧核糖，使两者之间 形成磷酸二酯键，B 正确；T4DNA 连接酶既可以连接黏性末端，也可以连接平 末端，连接的是两条链主链上的磷酸和脱氧核糖，C 错误；E·coli DNA 连接酶只 能连接黏性末端，D 错误。 5．(2019·太原一模)研究人员想将生长激素基因通过质粒介导进入大肠杆菌 细胞内，以表达产生生长激素。已知质粒中存在两个抗性基因：A 是抗链霉素基 因，B 是抗氨苄青霉素基因，且目的基因不插入到基因 A、B 中，而大肠杆菌不 带任何抗性基因，则筛选获得“工程菌”的培养基中应加抗生素( ) A．仅有链霉素 B．仅有氨苄青霉素 C．同时有链霉素和氨苄青霉素 D．无链霉素和氨苄青霉素 解析：选 C 分析题意可知，质粒中存在两个抗性基因：A 是抗链霉素基因， B 是抗氨苄青霉素基因，且目的基因不插入到基因 A、B 中，即目的基因的插入 不会导致标记基因失活。由于“工程菌”中具有两种标记基因即抗性基因，所以 在培养基中同时加入这两种抗生素，即可挑选出相应的工程菌。 6．下列有关基因工程的叙述，错误的是( ) A．最常用的载体是质粒 B．工具酶主要有限制性核酸内切酶和 DNA 聚合酶 C．该技术人为地增大了生物变异的范围，实现了种间遗传物质的交换 D．基本原理是基因重组 解析：选 B 基因工程中最常用的载体是质粒，A 正确；基因工程的工具主 要有限制性核酸内切酶、DNA 连接酶和运载体，其中限制性核酸内切酶和 DNA 连接酶是两种工具酶，B 错误；基因工程可按照人们的意愿定向改造生物的性状， 这人为地增大了生物变异的范围，实现了种间遗传物质的交换，C 正确；基因工 程的基本原理是基因重组，D 正确。 7．(2019·河西三模)如图为限制酶 BamHⅠ和 BglⅡ的识别序列及切割位点， 实验中用 BamHⅠ切割 DNA 获得目的基因，用 BglⅡ切割质粒，并将它们拼接得 到重组质粒。下列相关叙述正确的是( ) A．在酶切过程中，要控制好酶的浓度、温度和反应速率等因素 B．经两种酶处理得到的重组质粒不一定能再被这两种酶所识别 C．目的基因经 BglⅡ切割后形成的黏性末端是—CTACG D．分别用两种限制酶切割，保证了目的基因定向插入质粒 解析：选 B 影响酶促反应的因素有温度、pH、酶浓度、底物浓度等，因 此酶切过程中，需控制好酶浓度、温度和反应时间等因素，A 错误；经两种酶处 理得到的重组质粒不一定能再被这两种酶所识别，B 正确；目的基因经 BglⅡ切 割后形成的黏性末端是—CTAG，C 错误；分别用两种限制酶切割 DNA 和质粒， 由于形成的黏性末端相同，因此并不能保证目的基因定向插入质粒，D 错误。 8．(2019·启东期末)如图为 DNA 分子的某一片段，其中①②③分别表示某 种酶的作用部位，则相应的酶依次是( ) A．DNA 连接酶、限制酶、解旋酶 B．限制酶、解旋酶、DNA 连接酶 C．限制酶、DNA 连接酶、解旋酶 D．解旋酶、限制酶、DNA 连接酶 解析：选 D ①是氢键，是解旋酶的作用位点；②是磷酸二酯键，限制酶可 将其断裂；③是 DNA 连接酶，可将 DNA 片段之间的磷酸二酯键连接起来。 9．如图是 4 种限制酶的识别序列及其酶切位点，下列叙述错误的是( ) A．不同类型的限制酶切割后，有的产生黏性末端，有的产生平末端 B．不同类型的限制酶切割后可能产生相同的黏性末端 C．用酶 1 和酶 2 分别切割目的基因和质粒，连接形成重组 DNA 分子后， 重组 DNA 分子仍能被酶 2 识别 D．用酶 3 和酶 4 分别切割目的基因和质粒后，其产物经 T4DNA 连接酶催 化不能连接形成重组 DNA 分子 解析：选 D 不同类型的限制酶切割后，有的产生黏性末端(酶 1 和酶 2)， 有的产生平末端(酶 3 和酶 4)，A 正确；不同类型的限制酶切割后可能产生相同 的黏性末端，如题图中的酶 1 和酶 2，B 正确；用酶 1 和酶 2 分别切割目的基因 和质粒，形成的末端序列相同，连接形成重组 DNA 分子后，重组 DNA 分子仍 能被酶 2 识别，C 正确；用酶 3 和酶 4 分别切割目的基因和质粒后，其产物经 T4DNA 连接酶催化可以连接形成重组 DNA 分子，这是因为 T4DNA 连接酶既能 连接黏性末端又能连接平末端，D 错误。 10．下列四条 DNA 片段中可能是由同一种限制酶切割而成的是( ) A．①② B．②③ C．③④ D．②④ 解析：选 D 只有②和④的黏性末端的碱基是互补的，可能是由同一种限制 酶切割而成的。 11．图甲、乙中的箭头表示三种限制性核酸内切酶的酶切位点，ampr 表示氨 苄青霉素抗性基因，neo 表示新霉素抗性基因。下列叙述正确的是( ) A．图甲中的质粒用 BamHⅠ切割后，含有 4 个游离的磷酸基团 B．在构建重组质粒时，可用 PstⅠ和 BamHⅠ切割质粒和外源 DNA C．用 PstⅠ和 Hind Ⅲ切，可以保证重组 DNA 序列的唯一性 D．导入目的基因的大肠杆菌可在含氨苄青霉素的培养基中生长 解析：选 C 甲中的质粒只有一个 BamHⅠ切割位点，切割后形成一个直链 DNA，含 2 个游离的磷酸基团，A 错误；BamHⅠ切割位点在目的基因上，不能 用该酶切割外源 DNA，B 错误；用 PstⅠ和 HindⅢ切割质粒切成两个片段，用 PstⅠ和 Hind Ⅲ能将外源 DNA 切开，只有含目的基因的片段通过 DNA 连接酶 与质粒连接形成的重组质粒符合要求，从而保证重组 DNA 序列的唯一性，C 正 确；导入目的基因的大肠杆菌，其重组质粒是用 PstⅠ和 Hind Ⅲ切割的，其中的 ampr(氨苄青霉素抗性基因)已被破坏，D 错误。 12．(2019·宜春联考)限制酶 MunⅠ和限制酶 EcoRⅠ的识别序列及切割位点 分别是—C↓AATTG—和—G↓AATTC—。如图表示四种质粒和含目的基因的 DNA 片段，其中，箭头所指部位为限制酶的识别位点，质粒的阴影部分表示标 记基因。适于作为图示目的基因载体的质粒是( ) 解析：选 A 由图可知，质粒 B 上无标记基因，不适合作为载体；质粒 C 和 D 的标记基因上都有限制酶的识别位点；只有质粒 A 上具有与目的基因两端 相同的识别序列，且限制酶 EcoRⅠ不会破坏标记基因。 二、非选择题 13．根据基因工程的有关知识，回答下列问题。 (1)限制酶切割 DNA 分子后产生的片段，其末端类型有____________和 ____________。 (2)质粒运载体用 EcoRⅠ切割后产生的片段如下： AATTC……G G……CTTAA 为使运载体与目的基因相连，含有目的基因的 DNA 除可用 EcoRⅠ切割外， 还可用另一种限制性内切酶切割，该酶必须具有的特点是__________________。 (3) 按 其 来 源 不 同 ， 基 因 工 程 中 所 使 用 的 DNA 连 接 酶 有 两 类 ， 即 ________DNA 连接酶和________DNA 连接酶。 (4)基因工程中除质粒外，______________和______________________也可 作为运载体。 解析：(1)DNA 分子经限制酶切割产生的 DNA 片段末端通常有两种形式， 即黏性末端和平末端。(2)若用不同的酶切割目的基因，形成的末端一定要与 EcoRⅠ切割运载体产生的末端相同，这样才能互补连接。(3)根据酶的来源，可 将 DNA 连接酶分为 E·coli DNA 连接酶和 T4DNA 连接酶两类。(4)基因工程中常 用的运载体有质粒、λ噬菌体的衍生物和动植物病毒等。 答案：(1)黏性末端 平末端 (2)切割产生的 DNA 片段末端与 EcoRⅠ切割 产生的相同 (3)E·coli T4 (4)动植物病毒 λ噬菌体的衍生物 14．如表所示为几种限制酶的识别序列及其切割位点，图 1 和图 2 表示基因 工程部分操作过程。请回答下列问题： 限制酶 BamHⅠ Hind Ⅲ EcoRⅠ SmaⅠ 识别序列及切割位点 (1)从表中四种酶的切割位点看，可以切出平末端的酶是__________。 (2)将 目的 基因 与质 粒 DNA 缝 合时 ，两 条链 上 的磷 酸、 脱氧 核 糖在 ____________酶的作用下连接起来，形成磷酸二酯键；两条链间的碱基对通过 ________连接起来。 (3)图 2 中的质粒分子可被表中________酶切割，切割后的质粒含有________ 个游离的磷酸基团。 (4)若对图中质粒进行改造，插入的 SmaⅠ酶切位点越多，质粒的热稳定性 越________。 (5)在相关酶的作用下，甲与乙________(填“能”或“不能”)拼接起来。说 明理由______________________________________。 解析：(1)由表格中四种限制酶切割位置可知，SmaⅠ可切出平末端。(2)目的 基因与质粒缝合时用 DNA 连接酶进行连接，形成磷酸二酯键，两条链之间的碱 基通过碱基互补配对原则形成氢键连接起来。(3)根据质粒的碱基序列可知，质 粒分子可被 EcoRⅠ酶切割，切割后形成链状 DNA，有 2 个游离的磷酸基团。 (4)DNA 分子中 C—G 碱基对越多，热稳定性越高，由题中表格可知，SmaⅠ酶 切割的序列中碱基对都是 C—G，所以 SmaⅠ酶切位点越多，质粒的热稳定性越 高。(5)由图可知，甲和乙的黏性末端相同，在 DNA 连接酶的作用下可以拼接起 来。 答案：(1)SmaⅠ酶 (2)DNA 连接 氢键 (3)EcoRⅠ 2 (4)高 (5)能 二 者具有相同的黏性末端 15．如图为大肠杆菌及载体质粒的结构模式图，据图回答下列问题。 (1)a 代表的物质和质粒的化学本质相同，都是________，二者还具有其他共 同点，如①____________________，②____________________(写出两条即可)。 (2)若质粒 DNA 分子的切割末端为—A —TGCGC ，则与之连接的目的基因的切 割 末 端 ( 用 同 种 限 制 酶 切 割 产 生 ) 应 为 __________________ ； 可 使 用 ______________把质粒和目的基因连接在一起。 (3)氨苄青霉素抗性基因在质粒 DNA 上称为______________，其作用是 ______________________________。 (4)下列可在基因工程中作为载体的是________(多选)。 A．苏云金芽孢杆菌中的抗虫基因 B．λ噬菌体的衍生物 C．大肠杆菌的质粒 D．动植物病毒 E．动物细胞的染色体 解析：(1)质粒是基因工程中最常用的载体，是一种具有自我复制能力的小 型环状 DNA 分子，具有一至多个限制酶切割位点，便于连接目的基因。(3)质粒 具有标记基因，便于重组 DNA 的鉴定和选择。(4)大肠杆菌的质粒是基因工程中 常用的载体，除质粒外，λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等也可作为基因工程的 载体。抗虫基因属于目的基因，不能作为载体；染色体的主要成分是 DNA 和蛋 白质，不属于载体。 答案：(1)DNA 能够自我复制 具有遗传效应 (2)CGCGT— A— DNA 连接酶 (3)标记基因 便于重组 DNA 的鉴定和选择 (4)BCD