2019-2020学年新突破同步生物人教版选修三练习：专题11．1　DNA重组技术的基本工具

2019-2020学年新突破同步生物人教版选修三练习：专题11．1　DNA重组技术的基本工具

[基础全练] 1．在基因工程中用来修饰改造生物基因的工具是( ) A．限制酶和 DNA 连接酶 B．限制酶和水解酶 C．限制酶和载体 D．DNA 连接酶和载体 解析：基因工程中的操作工具有 3 种，即“分子手术刀”“分子缝合针”“分子 运输车”。限制酶的作用是通过识别和切割从 DNA 分子上获取目的基因，而 DNA 连接酶是将目的基因连接到载体上，载体起运输工具的作用，携带着目的基因进 入受体细胞。显然，对基因起修饰改造作用的是限制酶和 DNA 连接酶。 答案：A 2．下列关于限制酶的说法正确的是( ) A．限制酶一般不切割自身的 DNA 分子，只切割外源 DNA B．限制酶是一种酶，只识别碱基序列 GAATTC 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：细胞内含有的限制酶一般不对自身 DNA 进行剪切，只切割外源 DNA，这 是在长期的进化过程中形成的一种保护，A 正确；限制酶有多种，不同限制酶可 识别双链 DNA 分子中的不同核苷酸序列，B 错误；DNA 分子经限制酶切割会形 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。 答案：A 3．下列有关基因工程中限制性核酸内切酶的描述，错误的是( ) A．一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的核糖核苷酸序列 B．限制性核酸内切酶的活性受温度、pH 的影响，总有一个最合适的条件 C．限制性核酸内切酶能破坏相邻脱氧核苷酸之间的化学键 D．限制性核酸内切酶不只存在于原核生物中，其合成场所是核糖体 解析：限制酶只能够识别双链 DNA 分子的某种特定的脱氧核苷酸序列，不能识别 RNA 分子的核糖核苷酸序列，A 项错误；同其他的酶一样，限制酶同样受温度和 pH 的影响，而且具有发挥最大催化效率的最适温度和最适 pH，B 项正确；限制酶 催化的是特定部位磷酸二酯键的断裂，属于水解反应，C 项正确；限制酶主要从原 核生物中分离纯化，也有来自真核细胞的，其本质是蛋白质，在核糖体上合成，D 项正确。 答案：A 4．下列有关质粒的说法正确的是( ) A．在进行基因工程操作中，被用作载体的质粒都是天然质粒 B．质粒上碱基之间数量存在 A＋G＝U＋C C．质粒是一种独立于细菌拟核 DNA 之外的链状 DNA 分子 D．质粒 DNA 分子上应有对重组 DNA 进行鉴定和选择的标记基因 解析：在进行基因工程操作中，真正被用作载体的质粒都是在天然质粒的基础上 进行人工改造的，A 错误；质粒是一种双链环状 DNA 分子，不存在 U，B、C 错 误；质粒 DNA 分子上有限制酶切割位点和标记基因。 答案：D 5．下列有关如图所示的黏性末端的说法，错误的是( ) A．甲、乙、丙黏性末端分别是由不同的限制酶切割产生的 B．甲、乙的黏性末端可形成重组 DNA 分子，但甲、丙之间不能 C．DNA 连接酶的作用位点是 b 处 D．切割产生甲的限制酶不能识别由甲、乙黏性末端形成的重组 DNA 分子片段 解析：据图可知，切割形成甲、乙、丙黏性末端的限制酶识别序列与切割位点分 别是—GAATTC—(在 G 与 A 之间切割)、—CAATTG—(在 C 与 A 之间切割)、 —CTTAAG—(在 C 与 T 之间切割)，即甲、乙、丙是由不同的限制酶切割产生的， A 正确。甲、乙的黏性末端互补，所以甲、乙可以形成重组 DNA 分子；甲、丙的 黏性末端不互补，所以甲、丙无法形成重组 DNA 分子，B 正确。DNA 连接酶可 以恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键，而 b 处是氢键，C 错误。甲、 乙黏性末端形成的重组 DNA 分子片段为—CAATTC— —GTTAAG— ，其中没有切割产生甲的限 制酶的识别序列及酶切位点，所以切割产生甲的限制酶不能识别由甲、乙黏性末 端形成的重组 DNA 分子片段，D 正确。 答案：C 6．据图分析，下列有关酶的功能的叙述不正确的是( ) A．限制酶可以切断 a 处 B．DNA 聚合酶可以连接 a 处 C．解旋酶可以切断 b 处 D．DNA 连接酶可以连接 c 处 解析：限制酶和 DNA 连接酶都作用于磷酸二酯键(a 处)，其中限制酶可以切断 a 处，DNA 连接酶可以连接 a 处，A 正确、D 错误；DNA 聚合酶能将单个脱氧核苷 酸连接到 DNA 片段上，形成磷酸二酯键(a 处)，B 正确；解旋酶作用于氢键(b 处)， C 正确。 答案：D 7．下列关于载体的叙述中，错误的是( ) A．载体与目的基因结合后，实质上就是一个重组 DNA 分子 B．对某种限制酶而言，载体最好只有一个切点，但还要有其他多种酶的切点 C．目前常用的载体有质粒、λ噬菌体的衍生物和动植物病毒 D．载体具有某些标记基因，便于对其进行切割 解析：载体必须具备的条件有：①对受体细胞无害，不影响受体细胞正常的生命 活动；②具有自我复制能力，或能整合到受体细胞的染色体 DNA 上，随染色体 DNA 的复制而同步复制；③具有一个至多个限制酶切点，以便目的基因可以插入 到载体中；④带有特殊的标记基因，如抗生素抗性基因，以便于对外源基因是否 导入进行检测；⑤载体 DNA 分子大小适合，以便于提取和进行体外操作。 答案：D 8．下面是 3 种限制性核酸内切酶对 DNA 分子的识别序列和剪切位点图(箭头表示 切点，切出的断面为黏性末端)。相关叙述错误的是( ) A．不同的限制酶有不同的识别序列和切割位点，体现了酶的专一性 B．限制酶 2 和 3 识别的序列都包含 6 个碱基对 C．限制酶 1 和 3 剪出的黏性末端相同 D．能够识别和切割 RNA 分子内一小段核苷酸序列的酶只有限制酶 2 解析：不同限制酶有不同的识别序列和切割位点，体现了酶的专一性；限制酶 2 和 3 识别序列分别是 CCGCGG 和 GGATCC，均为 6 个碱基对；限制酶 1 和 3 剪出 的黏性末端相同；三种限制酶均不能识别和切割 RNA 中的核糖核苷酸序列。 答案：D 9．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)质粒载体用限制酶 X(识别的序列由 6 个核苷酸组成)切割后产生的片段如下： 该酶识别的序列为____________，切割的部位是____________。 (3)为使切割后的载体与目的基因相连，含有目的基因的 DNA 除可用限制酶 X 切 割外，还可用限制酶 Y 切割，两种酶共同的特点是________________。 (4)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，其中后者只能连接一种末端。 (5)基因工程中除质粒外，________和________也可作为载体。 解析：(1)限制酶切割 DNA 分子后可产生两种类型的末端，即平末端和黏性末端。 (2)将图中片段两端的黏性末端对接后可以看出限制酶 X 识别的序列为 6 个核苷酸 组成的—GAATTC—，互补链是—CTTAAG—，切割的位点为 G 和 A 之间的磷酸 二酯键。(3)质粒载体可以用限制酶 X 切割，也可以用另一种限制酶切割，说明该 酶与限制酶 X 切割产生的黏性末端相同或者是互补。(4)基因工程使用的 DNA 连 接酶，按来源可分为 E·coli DNA 连接酶和 T4DNA 连接酶，其中只能连接黏性末 端的是 E·coli DNA 连接酶。(5)基因工程的载体有质粒、λ噬菌体的衍生物和动植 物病毒。 答案：(1)黏性末端 平末端 (2)—GAATTC—或—CTTAAG— G 和 A 之间的磷酸二酯键 (3)两种限制酶切割后形成的黏性末端相同或互补 (4)T4 E·coli (5)λ噬菌体的衍生物 动植物病毒 10．下图表示两种限制酶识别 DNA 分子的特定序列，并在特定位点对 DNA 分子 进行切割的示意图，请回答以下问题： (1)图中甲和乙代表_____________________________________________。 (2)EcoRⅠ、HpaⅠ代表___________________________________________。 (3)图中甲和乙经过相应操作均形成两个片段，切口的类型分别为____________、 ____________。甲中限制酶的切点是____________之间，乙中限制酶的切点是 ________之间。 (4)由图解可以看出，限制酶的作用特点是____________________。 (5)如果甲中 G 碱基发生基因突变，可能发生的情况是____________________。 解析：(1)由图示看出，甲和乙代表由脱氧核苷酸构成的不同的 DNA 片段。 (2)EcoRⅠ和 HpaⅠ能切割 DNA 分子，说明它们是限制酶。(3)甲中切点在 G、A 之间，切口在识别序列中轴线两侧，形成黏性末端；乙中切点在 A、T 之间，切口 在识别序列中轴线处，形成平末端。(4)(5)限制酶能识别 DNA 分子的特定核苷酸 序列，并从特定位点切割 DNA 分子。当特定核苷酸序列变化后，就不能被相应限 制酶识别。 答案：(1)有特定脱氧核苷酸序列的 DNA 片段 (2)两种不同的限制酶 (3)黏性末端 平末端 G、A A、T (4)能识别双链 DNA 分子的特定脱氧核苷酸序列，并从特定的位点将 DNA 分子切 开 (5)限制酶不能识别切割位点 [素养提升] 11．基因工程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和质粒，便于重组和筛选。 已知限制酶Ⅰ的识别序列和切点是 ，限制酶Ⅱ的识别序列和切点是 。根据下图判断下列操作正确的是( ) A．目的基因和质粒均用限制酶Ⅱ切割 B．目的基因和质粒均用限制酶Ⅰ切割 C．质粒用限制酶Ⅱ切割，目的基因用限制酶Ⅰ切割 D．质粒用限制酶Ⅰ切割，目的基因用限制酶Ⅱ切割 解析：目的基因若用限制酶Ⅰ切割时，只能在目的基因的一侧切开，而不能将其 切下，质粒若用限制酶Ⅱ切割，两种标记基因均将被破坏，所以只能用限制酶Ⅰ 切割。 答案：D 12．某线性 DNA 分子含有 3 000 个碱基对(bp)，先用限制酶 a 切割，再把得到的 产物用限制酶 b 切割，得到的 DNA 片段大小如下表。限制酶 a 和 b 的识别序列和 切割位点如图所示。下列有关说法正确的是( ) a 酶切割产物(bp) b 酶再次切割产物(bp) 1 600；1 100；300 800；300 A．在该 DNA 分子中，a 酶与 b 酶的识别序列分别有 3 个和 2 个 B．a 酶与 b 酶切出的黏性末端不能相互连接 C．a 酶与 b 酶切断的化学键不同 D．用这两种酶和 DNA 连接酶对该 DNA 分子进行反复切割、连接操作，若干循 环后，—AGATCC— —TCTAGG— 序列会明显增多 解析：根据图表分析可知在该 DNA 分子中，a 酶与 b 酶的识别序列都是 2 个，A 错误。图中显示两个酶的识别序列不同，但是切割后露出的黏性末端相同，a 酶与 b 酶切出的黏性末端可以相互连接，B 错误。a 酶与 b 酶切断的化学键都是磷酸二 酯键，C 错误。a 酶和 b 酶切割后形成的黏性末端相同，在 DNA 连接酶的作用下 可连接形成—AGATCC— —TCTAGG— 。所以用这两种酶和 DNA 连接酶对该 DNA 分子进行反 复切割、连接操作，若干循环后，所得 DNA 分子中—AGATCC— —TCTAGG— 序列会明显增多， D 正确。 答案：D 13．如图为某种质粒的简图，小箭头所指分别为限制酶 EcoRⅠ、BamHⅠ的酶切 位点，P 为转录的启动部位。已知目的基因的两端有 EcoRⅠ、BamHⅠ的酶切位点， 受体细胞为无任何抗药性的原核细胞。下列叙述正确的是( ) A．将含有目的基因的 DNA 与质粒分别用 EcoRⅠ酶切，在 DNA 连接酶的作用下， 由两个 DNA 片段之间连接形成的产物有两种 B．DNA 连接酶的作用是将酶切后得到的黏性末端连接起来，形成一个重组质粒 时形成两个磷酸二酯键 C．为了防止目的基因反向粘连和质粒自行环化，酶切时可选用的酶是 EcoRⅠ和 BamHⅠ D．能在含青霉素的培养基中生长的受体细胞表明该目的基因已成功导入该细胞 解析：如果将含有目的基因的 DNA 与质粒分别用 EcoRⅠ酶切，那么酶切后二者 的黏性末端相同，在 DNA 连接酶的作用下，由两个 DNA 片段之间连接形成的产 物有三种，只有一种符合基因工程的需求；DNA 连接酶的作用是将酶切后的目的 基因和质粒的黏性末端连接起来形成重组质粒，该过程形成 4 个磷酸二酯键；为 了防止目的基因和质粒自行环化，酶切时可选用的酶是 EcoRⅠ和 BamHⅠ，这样 切割后得到的 DNA 片段两侧的黏性末端不同；由于受体细胞为无任何抗药性的原 核细胞，因此能在含青霉素的培养基中生长，可能是受体细胞成功导入了目的基 因，也可能是只导入了不含目的基因的载体。 答案：C 14．用限制酶 EcoRⅠ、KpnⅠ和二者的混合物分别作用于一个 1 000 bp(1 bp 即 1 个碱基对)的 DNA 分子，同时对酶切产物分别进行凝胶电泳，在电场的作用下， 酶切产物分开，凝胶电泳结果如图所示。该 DNA 分子的酶切图谱(单位：bp)正确 的是( ) 解析：A 选项中的 DNA 用 KpnⅠ单独酶切会得到 600 bp 和 200 bp 两种长度的 DNA 分子，与题意不符，A 错误；B 选项中的 DNA 用 KpnⅠ单独酶切会得到 600 bp 和 400 bp 两种长度的 DNA 分子，与题意不符，B 错误；C 选项中的 DNA 用 KpnⅠ 单独酶切后得到的 DNA 分子长度是 1 000 bp，用 EcoRⅠ单独酶切会得到 200 bp 和 800 bp 两种长度的 DNA 分子，用 EcoRⅠ、KpnⅠ同时酶切后会得到 200 bp 和 400 bp 两种长度的 DNA 分子，与题意相符，C 正确；D 选项中的 DNA 用 KpnⅠ 单独酶切后得到 400 bp 和 600 bp 两种长度的 DNA 分子，与题意不符，D 错误。 答案：C 15．如表所示为几种限制酶的识别序列及其切割位点，请回答下列问题： 限制酶 BamHⅠ HindⅢ 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 缝合依靠的是________酶，它的作用是形成磷酸二酯 键；两条链间的碱基对通过________连接起来。 (3)图 1 中的质粒分子可被表中限制酶________切割，切割后的质粒含有________ 个游离的磷酸基团。 (4)在相关酶的作用下，图 1 中的甲与图 2 中的乙________(填“能”或“不能”) 拼接起来。请说明理由：________________。 解析：(1)由表中四种限制酶的切割位点可知，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；两条链之间的碱基依据 碱基互补配对原则形成氢键。(3)根据质粒的碱基序列可知，质粒分子可被限制酶 EcoRⅠ切割，切割后形成链状 DNA，有 2 个游离的磷酸基团。(4)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 (2)DNA 连接 氢键 (3)EcoRⅠ 2 (4)能 二者具有相同的黏性末端