2019-2020学年人教版生物选修三江苏专用练习：1．1　DNA重组技术的基本工具　演练强化提升

2019-2020学年人教版生物选修三江苏专用练习：1．1　DNA重组技术的基本工具　演练强化提升

一、单项选择题 1．下列有关基因工程诞生的说法，不正确的是 ( ) A．基因工程是在生物化学、分子生物学和微生物学等学科的基础上发展起来的 B．工具酶和载体的发现使基因工程的实施成为可能 C．遗传密码的破译为基因的分离和合成提供了理论依据 D．基因工程必须在同物种间进行 答案：D 2．下列有关下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、乙具有相同的黏性末端，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：选 C。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。 3．下图所示为 DNA 分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制性核酸 内切酶、DNA 聚合酶、DNA 连接酶、解旋酶作用的正确顺序是( ) A．①②③④ B．①②④③ C．①④②③ D．①④③② 解析：选 C。图示中①是酶切割 DNA 分子双链产生黏性末端的过程，用到的酶是限制 性核酸内切酶，②是黏性末端连接的过程，用到的酶是 DNA 连接酶，③是 DNA 分子解旋 的过程，要用解旋酶，④是 DNA 分子复制时子链的形成过程，需要 DNA 聚合酶。 4．质粒是基因工程中最常用的载体，其主要特点是( ) ①能自主复制 ②不能自主复制 ③结构简单 ④是蛋白质 ⑤是环状 RNA ⑥是环 状 DNA ⑦能“友好”地“借居” A．①③⑤⑦ B．①④⑥ C．①③⑥⑦ D．②③⑥⑦ 解析：选 C。质粒存在于细菌和酵母菌等微生物中，是一种很小的、独立于拟核之外的 环状 DNA 分子，上面有标记基因，便于在受体细胞中检测。质粒在受体细胞中能“友好” 地“借居”，并能随受体细胞 DNA 的复制而复制，能进行目的基因的扩增和表达。 5．(2019·衡水高二检测)一环状 DNA 分子，设其长度为 1，限制酶 A 在其上的切点位 于 0.0 处；限制酶 B 在其上的切点位于 0.3 处；限制酶 C 的切点未知，但 C 单独切或与 A 或与 B同时切的结果如下表，请确定 C在该环状DNA 分子上的切点应位于图中的哪处( ) C 单独切 长度为 0.8 和 0.2 的两个片段 C 与 A 同时切 长度为 2 个 0.2 和 1 个 0.6 的片段 C 与 B 同时切 长度为 2 个 0.1 和 1 个 0.8 的片段 A．0.2 和 0.4 处 B．0.4 和 0.6 处 C．0.5 和 0.7 处 D．0.6 和 0.9 处 解析：选 A。据图表信息可知：限制酶 C 单独切割环状 DNA 分子，获得长度为 0.8 和 0.2 的两个片段，可推知限制酶 C 有 2 个切割位点。限制酶 A 只有 1 个切割位点，且位于 0.0 处，又知限制酶 C 与限制酶 A 同时切割时，获得 2 个 0.2 和 1 个 0.6 的片段，因此以限 制酶 A 切割点向左或向右推测，可得知限制酶 C 的切割位点可能为 0.2、0.4 或 0.6、0.8 处。 再根据限制酶 C 与限制酶 B 同时切割时，获得 2 个 0.1 和 1 个 0.8 片段，可推知限制酶 C 的 切割位点可能为 0.1、0.2 或 0.4、0.5 处。综上分析，只有 0.2 和 0.4 两处与之前推测相吻合， 选项 A 正确。 6．(2019·河北巨鹿高二期中)下图表示某种质粒和人的胰岛素基因，其中 a 表示标记基 因，b 表示胰岛素基因，E1 表示某限制酶的酶切位点，现用该种限制酶分别切割质粒和胰岛 素基因，后用 DNA 连接酶连接切割后的质粒和胰岛素基因，下列选项中不可能出现的是 ( ) 答案：C 7．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—G↓GATCC—，限制酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—。 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：选 D。解此题要明确目的基因要切下，质粒只要切开。限制酶Ⅱ的识别序列和切 点是—↓GATC—，单独使用时可以把目的基因和质粒都切断；限制酶Ⅰ的识别序列和切点 是—G↓GATCC—，只能把它们切开，单独使用时不能切断，所以目的基因用限制酶Ⅱ切割， 质粒用限制酶Ⅰ切割。用限制酶Ⅰ切割质粒时破坏了 GeneⅡ，所以只能用 GeneⅠ作为标记 基因。 8．(2019·江苏扬州中学质量检测)基因工程利用某目的基因(图甲)和 P1 噬菌体载体(图乙) 构建重组 DNA。限制性核酸内切酶 BglⅡ、EcoRⅠ和 Sau3AⅠ的酶切位点分别如图所示。 下列分析错误的是( ) A．构建重组 DNA 时，可用 BglⅡ和 Sau3AⅠ切割目的基因所在片段和 P1 噬菌体载体 B．构建重组 DNA 时，可用 EcoRⅠ和 Sau3AⅠ切割目的基因所在片段和 P1 噬菌体载 体 C．图乙中的 P1 噬菌体载体只用 EcoRⅠ切割后，含有两个游离的磷酸基团 D．用 EcoRⅠ切割目的基因所在片段和 P1 噬菌体载体，再用 DNA 连接酶连接，只能 产生一种重组 DNA 解析：选 D。用 Bgl Ⅱ和 Sau3A Ⅰ切割目的基因和 P1 噬菌体载体会形成相同的黏性末 端，因此它们可构成重组 DNA，A 正确；由于 Sau3AⅠ的切割位点在 EcoRⅠ的两个酶切位 点之间，因此，用 EcoRⅠ和 Sau3AⅠ切割目的基因和 P1 噬菌体载体会形成相同的黏性末端， 因此它们可构成重组 DNA，B 正确；P1 噬菌体载体为环状 DNA，其上只含有一个 EcoRⅠ 的酶切位点，因此用 EcoRⅠ切割后，该环状 DNA 分子变为双链 DNA 分子，因每条链各含 有一个游离的磷酸基团，故切割后含有两个游离的磷酸基团，C 正确；由图甲可知，用 EcoR Ⅰ切割目的基因所在片段和 P1 噬菌体后形成的黏性末端相同，可任意连接，不止产生一种 重组 DNA，D 错误。 二、多项选择题 9．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 酶的识别序列都是 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：选 AD。根据题图分析可知在该 DNA 分子中，a 酶与 b 酶的识别序列都是 2 个， A 正确；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。 10．(2019·扬州高二模拟)下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三种 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 BamH Ⅰ 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：选 AC。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。 三、非选择题 11．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 12．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： AATTC……G G……CTTAA 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 T4 DNA 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 13．下图所示，质粒 pZHZ9 上含有 X 抗生素抗性基因(XR)和 Y 抗生素抗性基因(YR)。 其中，XR 内部含有限制酶 KasⅠ识别序列，YR 内部含有限制酶 FseⅠ、HpaⅡ、NaeⅠ、Ngo MIV 识别序列，五种酶的识别序列如图 B(表示切割位点)，且这些识别序列在整个质粒上 均仅有一处，目的基因内部不存在这些识别序列。请回答下列有关遗传信息传递与表达的问 题： (1)若要将结构如图 C 所示的目的基因直接插入 YR 内形成重组质粒 pZHZ10，则 pZHZ9 需用限制酶________切开。 (2)将上述切开的质粒溶液与目的基因溶液混合，加入 DNA 连接酶连接后，进行大肠杆 菌受体细胞导入操作。之后，受体细胞的类型(对两种抗生素表现出抗性 R 或敏感性 S)包含 ________(多选)。 A．XR、YR B．XR、YS C．XS、YR D．XS、YS 解析：(1)图 B 中的限制酶 Ngo MIV 识别并切割形成的黏性末端与目的基因两端的黏性 末端序列相同，所以 pZHZ9 需用限制酶 Ngo MIV 切割。(2)将切开的质粒溶液与目的基因溶 液混合后，加入 DNA 连接酶，构建基因表达载体，培养液中会出现三类情况：第一类是目 的基因和质粒结合，这种基因表达载体上的 YR 抗性基因破坏，成为 XR、YS 类型质粒；第二 类是质粒自身将切口处连接起来，恢复为正常质粒，具有 XR、YR 两个抗性基因；第三类是 目的基因和目的基因连接。进行大肠杆菌受体细胞导入的操作后，若导入了第一类基因表达 载体，则细菌的类型为 XR、YS，若导入了第二种类型的质粒，则细菌的类型为 XR、YR，若 没有导入质粒，则细菌的类型为 XS、YS。 答案：(1)Ngo MIV (2)ABD 14．通过 DNA 重组技术使原有基因得以改造的动物称为转基因动物。运用这一技术使 羊奶中含有人体蛋白质，下图表示这一技术的基本过程。在该工程中所用的基因“分子手术 刀”能识别的序列和切点是—G↓GATCC—，请回答下列问题： (1)从羊染色体中“剪下”羊蛋白质基因的酶是________。人体蛋白质基因“插入”后 连接在羊体细胞染色体中时需要的酶是________________。 (2)请在图中画出质粒被切割形成黏性末端的过程图。 (3)人体蛋白质基因之所以能“插入”到羊的染色体内，是因为__________________ ________________________________________________________________________。 解析：在基因工程中用到的工具酶有限制酶和 DNA 连接酶。在对载体和目的基因进行 切割时，一定要用同一种限制酶，才能切出相同的黏性末端。当插入目的基因时，常用 DNA 连接酶使二者之间形成磷酸二酯键而连接起来。 答案：(1)限制酶 DNA 连接酶 (2) (3)人的遗传物质(基因)与羊的遗传物质都为 DNA，其物质组成和空间结构相同