2019-2020生物人教版选修3检测：专题11．1DNA重组技术的基本工具

2019-2020生物人教版选修3检测：专题11．1DNA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 一、选择题 题型一 对基因工程的诞生及概念的理解 1．科学家将发光基因导入烟草细胞内，培育出了发光的烟草，以下有关该过 程中应用的技术，叙述正确的是( ) A．该技术是在细胞水平上进行设计和施工的 B．该技术的操作环境是在生物体内 C．该技术的原理是基因突变 D．该技术的优点是定向产生人类需要的生物类型 答案 D 解析 基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过体外 DNA重 组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新 的生物类型和生物产品，D正确；该技术是基因工程技术，是在 DNA分子水平上 进行设计和施工的，A错误；该技术的操作环境是在生物体外，B错误；基因工程 的生物学原理是基因重组，C错误。 2．下列叙述符合基因工程概念的是( ) A．在细胞内直接将目的基因与宿主细胞的遗传物质进行重组，赋予生物新的 遗传特性 B．将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，获得能产生人的干扰素的 菌株 C．用紫外线照射青霉菌，使其 DNA发生改变，通过筛选获得青霉素高产菌 株 D．自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其 DNA整合到细菌 DNA上 答案 B 解析 基因工程不能在生物细胞内直接将目的基因与宿主细胞的遗传物质进 行重组，不符合基因工程的概念，A错误；将人的干扰素基因重组到质粒后导入 大肠杆菌，获得能产生人的干扰素的菌株，符合基因工程的概念，B正确；用紫外 线照射青霉菌，使其 DNA发生改变，通过筛选获得青霉素高产菌株，属于诱变育 种，不符合基因工程的概念，C错误；基因工程是通过体外 DNA重组和转基因等 技术，赋予生物新的遗传特性，噬菌体自行感染细菌并将自身 DNA导入细菌细胞 不符合基因工程的概念，D错误。 题型二 限制酶来源及作用 3．下列有关基因工程中限制酶的描述，正确的是( ) A．限制酶只能识别 6个或 8个脱氧核苷酸组成的序列 B．限制酶的活性受温度的影响 C．限制酶能识别和切割 RNA和 DNA D．限制酶只能从原核生物中提取 答案 B 解析 限制酶能够识别并切割双链 DNA分子上特定的核苷酸序列，大多数限 制酶能够识别由 6个核苷酸组成的序列，少数可以识别由 4、5或者 8个核苷酸组 成的序列，A、C错误；限制酶的化学本质是蛋白质，活性受温度影响，B正确； 限制酶主要是从原核生物中分离纯化出来的，在真核生物细胞内也可能存在，例 如酵母菌，D错误。 4．下列关于限制性核酸内切酶的说法错误的是( ) A．限制性核酸内切酶主要是从微生物细胞中分离纯化的 B．限制性核酸内切酶不能将目的基因连接到不同的载体上 C．一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的核苷酸 D．限制性核酸内切酶既可切割链状 DNA也可切割环状 DNA 答案 C 解析 限制性核酸内切酶主要是从原核生物中分离纯化出来的，A正确；把 目的基因连接到载体上使用的酶是 DNA连接酶，B正确；通常一种限制性核酸内 切酶只能识别一种特定的核苷酸序列，而非核苷酸，C错误。 5．限制酶是一种核酸切割酶，可辨识并切割 DNA分子上特定的核苷酸序列。 如图所示为四种限制酶 BamHⅠ、EcoRⅠ、HindⅢ以及 BglⅡ的识别序列。箭头表 示每一种限制酶的特定切割部位，其中哪两种限制酶所切割出来的 DNA片段末端 可以互补黏合并且正确的末端互补序列是( ) A．BamHⅠ和 EcoRⅠ；末端互补序列—AATT— B．BamHⅠ和 HindⅢ；末端互补序列—GATC— C．EcoRⅠ和 HindⅢ；末端互补序列—AATT— D．BamHⅠ和 BglⅡ；末端互补序列—GATC— 答案 D 解析 限制酶 BamHⅠ与 BglⅡ虽然识别的核苷酸序列不同，但切割后露出的 黏性末端相同，故两种末端序列可以互补黏合。 题型三 DNA连接酶分类及作用 6．“分子缝合针”——DNA连接酶“缝合”的部位是( ) A．碱基对之间的氢键 B．碱基与脱氧核糖 C．双链 DNA片段间的磷酸二酯键 D．脱氧核糖与脱氧核糖 答案 C 解析 相邻的两个脱氧核苷酸之间由磷酸和脱氧核糖形成的磷酸二酯键连 接，DNA连接酶连接的是此化学键。 7．下列有关 DNA连接酶的说法，错误的是( ) A．DNA连接酶可以将限制酶切开的双链 DNA片段“缝合”起来 B．DNA连接酶根据功能可以分为 E·coli DNA连接酶和 T4 DNA连接酶 C．DNA连接酶能将双链 DNA片段互补的黏性末端之间连接起来，而不能在 双链 DNA片段平末端进行连接 D．DNA连接酶最初是从原核细胞中发现的 答案 C 解析 DNA连接酶分为 E·coli DNA连接酶和 T4 DNA连接酶，这两种酶都能 将双链 DNA片段互补的黏性末端连接起来，其中 T4 DNA连接酶还可以连接平末 端，C错误。 8．在基因工程操作过程中，E·coli DNA连接酶的作用是( ) A．将任意两个 DNA分子连接起来 B．连接具有相同黏性末端的 DNA 分子，包括 DNA 分子的基本骨架和碱基 对之间的氢键 C．只连接具有相同黏性末端的 DNA分子的基本骨架，即磷酸二酯键 D．只连接具有相同黏性末端的 DNA分子碱基对之间的氢键 答案 C 解析 E·coli DNA连接酶能将双链 DNA片段互补的黏性末端连接起来，恢复 被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键，故 A、B、D错误，C正确。 题型四 载体的功能和特点 9．基因工程载体必须具备的条件中，错误的是( ) A．能在受体细胞中复制并稳定保存 B．具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接 C．能进入受体细胞中并控制其新陈代谢过程 D．在限制酶切点外必须含有标记基因，便于筛选 答案 C 解析 作为基因工程的载体必须能够在受体细胞内复制并稳定保存，有一个 至多个限制酶的切点，具有某些标记基因，A、B、D正确；载体进入受体细胞后 不能影响受体细胞正常的代谢活动，C错误。 10．下列关于质粒的叙述，正确的是( ) A．质粒是广泛存在于细菌细胞中的一种颗粒状细胞器 B．质粒是细胞质中能够自主复制的小型环状 DNA分子 C．质粒上有细菌生活所必需的全部基因 D．质粒的复制过程一定是在宿主细胞外独立进行的 答案 B 解析 质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核 DNA之外，并具有自 我复制能力的很小的双链环状 DNA分子，细菌为原核生物，没有细胞器，A错误， B正确；细菌生活所必需的基因分布在拟核 DNA上，质粒上也有基因，如标记基 因，但不是必需基因，C错误；质粒进入受体细胞后，在细胞中进行自我复制，或 整合到受体细胞染色体 DNA上，随染色体 DNA进行同步复制，D错误。 11．质粒之所以能作为基因工程的载体，是由于它( ) A．含蛋白质，从而能完成生命活动 B．能够自我复制 C．是 RNA，能够指导蛋白质的合成 D．具有环状结构，能够携带目的基因 答案 B 解析 质粒是一种小型环状 DNA分子，不含蛋白质，A、C错误；质粒在受 体细胞中能够自我复制，从而保持连续性，B正确；质粒具有环状结构，但不是作 为基因工程载体的必备条件，D错误。 12．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( ) 答案 A 解析 用限制酶 EcoRⅠ切割含目的基因的 DNA 片段，可以获得目的基因， 产生的黏性末端为—AATT—。用限制酶 MunⅠ切割 A项中质粒后，不会破坏标记 基因，而且还能产生与目的基因两侧黏性末端相同的末端，适于作为目的基因的 载体，A正确；B项中的质粒没有标记基因，不适于作为目的基因的载体，B错误； C项、D项中的质粒含有标记基因，但用限制酶切割后会被破坏，因此不适于作为 目的基因的载体，C、D错误。 二、非选择题 13．下列是基因工程的有关问题，请回答： (1)限制性核酸内切酶可以识别双链 DNA分子中的特定核苷酸序列，并可以使 每条链中特定部位的两个核苷酸之间的______________(填化学键名称)断裂，形成 的末端总体可分为两种类型，分别是____________________。 (2)目的基因和载体重组时需要的工具酶是______________，与限制性核酸内 切酶相比，它对所重组的 DNA两端碱基序列________(填“有”或“无”)专一性 要求。 (3)如图表示的是构建表达载体时的某种质粒与目的基因。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—。 分析可知，最好选择限制酶________切割质粒，限制酶________切割目的基 因所在的 DNA 片段，这样做的好处分别是 ___________________________ _____________________________________________、 ______________________________________________________________________ __。 答案 (1)磷酸二酯键 黏性末端和平末端 (2)DNA 连接酶 无 (3)Ⅰ Ⅱ 限制酶Ⅰ切割质粒不会把两个标记基因都 破坏 目的基因两端均有限制酶Ⅱ的识别序列 解析 (1)限制性核酸内切酶作用的化学键是磷酸二酯键。限制性核酸内切酶 切割 DNA分子后形成平末端或黏性末端。 (2)DNA连接酶能将双链 DNA 片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个 核苷酸之间的磷酸二酯键，对所重组的 DNA两端的碱基序列无专一性。 (3)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—，目的基因的两端皆有限制酶Ⅱ的识别序列，用限制酶Ⅰ切割质 粒只会破坏一个标记基因，用限制酶Ⅱ切割质粒则会将两个标记基因全部破坏。 14．啤酒酵母菌是啤酒生产上常用的典型的发酵酵母菌，除用于酿造啤酒及 其他的饮料酒外，还可发酵面包，菌体维生素、蛋白质含量高，可作食用、药用 和饲料。科学家将大麦细胞的 LTP1基因植入啤酒酵母菌中，获得的啤酒酵母菌种 可产生 LTP1蛋白，并酿出泡沫丰富的啤酒。基本的操作过程如下： (1)该技术定向改变了啤酒酵母菌的性状，这在可遗传变异的来源中属于 ________。 (2)为了将 LTP1基因导入酵母菌细胞内，所用的载体是________。 (3)要使载体与 LTP1基因连接，首先应使用________进行切割。假如载体被切 割后，得到的分子末端序列为 AATTC— G— ，则能与该载体连接的目的基因分子 末端有 (多选 )________，其中与 AATTC— G— 是同一种限制酶切割的是 ________。 A. —G —CTTAA B. AATTT— A— C. AATTG— C— D. TTAAG— C— (4)将 LTP1 基因片段与载体“缝合”起来，需要________酶，常用的有 ________________、__________________，它们连接的化学键是____________， 其中能“缝合”两个双链 DNA片段的平末端的酶是____________。 答案 (1)基因重组 (2)(大肠杆菌的)质粒 (3)限制酶 ABC A (4)DNA 连接 E·coli DNA 连接酶 T4DNA 连接酶 磷酸二酯键 T4DNA连接酶 解析 (1)由图可知该技术属于基因工程，该变异属于基因重组。 (2)据图可以看出，载体为大肠杆菌的质粒。 (3)与 AATTC— G— 具有相同黏性末端的是 A、B、C，它们能相互连接，其 中 A —G —CTTAA 与 AATTC— G— 是由同一种限制酶切割的。 (4)将 LTP1基因片段与载体“缝合”起来需要的酶是 DNA连接酶，常用的有 E·coli DNA连接酶、T4DNA连接酶，它们连接的化学键是磷酸二酯键，而起到“缝 合”平末端作用的连接酶是 T4DNA连接酶。 一、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等提供了理论依据 D．基因工程必须在同物种间进行 答案 D 解析 基因工程可在不同物种间进行，它可打破生殖隔离的界限，定向改造 生物的遗传性状，D错误。 2．下列有关限制性核酸内切酶的叙述中正确的是( ) A．用限制酶切割一个 DNA分子中部，获得一个目的基因时，被水解的磷酸 二酯键有 2个 B．限制性核酸内切酶识别序列越短，则该序列在 DNA中出现的几率就越大 C．—CATG↓—和—G↓GATCC—序列被限制性核酸内切酶切出的黏性末端 游离碱基数不同 D．只有用相同的限制性核酸内切酶处理含目的基因的 DNA片段和质粒，才 能形成重组质粒 答案 B 解析 用限制性核酸内切酶切割一个 DNA分子中部，获得一个目的基因时， 需要切割目的基因的两侧，因此要断裂 4个磷酸二酯键，A 错误；限制性核酸内 切酶识别序列越短，则该序列在 DNA中出现的几率就越大，B正确；—CATG↓— 和—G↓GATCC—序列被限制酶切出的黏性末端游离碱基数均为四个，C错误；不 同的限制性核酸内切酶切割也可能形成相同的末端序列，因此不同限制酶处理含 目的基因的 DNA片段和质粒，也能形成重组质粒，D错误。 3．下列说法中，正确的是( ) A．DNA连接酶最初是从人体细胞中发现的 B．限制酶的识别序列一定是 GAATTC C．利用载体在宿主细胞内对目的基因进行大量复制的过程可称为“克隆” D．限制酶能识别双链 DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并使链间的氢键 断裂 答案 C 解析 DNA连接酶最初是从原核细胞中发现的，A错误；限制酶有多种，每 种限制酶都能识别双链 DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定 部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断裂，因此不是所有限制酶的识别序列都是 GAATTC，B、D错误；利用载体在宿主细胞内对目的基因进行大量复制的过程可 称为分子水平上的“克隆”，C正确。 4．下列关于 DNA连接酶作用的叙述，正确的是( ) A．不能将单个核苷酸加到某 DNA片段末端 B．一种 DNA连接酶只能连接某一特定序列的 DNA片段 C．连接两条 DNA链上碱基之间的氢键 D．只能将双链 DNA片段互补的黏性末端之间连接起来，而不能将双链 DNA 片段平末端之间进行连接 答案 A 解析 DNA连接酶的作用是连接两个 DNA片段，形成磷酸二酯键，A正确， C错误；DNA连接酶对所重组的 DNA两端碱基序列无专一性要求，B错误；T4DNA 连接酶既可以连接 DNA片段互补的黏性末端，也可以连接平末端，但连接平末端 的效率比较低，D错误。 5．如图所示 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、限制性核酸内切酶、解旋酶 B．限制性核酸内切酶、解旋酶、DNA连接酶 C．解旋酶、限制性核酸内切酶、DNA连接酶 D．限制性核酸内切酶、DNA连接酶、解旋酶 答案 C 解析 使氢键断裂的酶是解旋酶，限制性核酸内切酶使相邻两个脱氧核苷酸 之间的磷酸二酯键断裂，连接 DNA片段之间的磷酸二酯键的酶是 DNA连接酶。 6．下列有关酶的叙述，正确的是( ) A．同种限制酶既可以切割目的基因所在片段又可以切割质粒，因此不具备专 一性 B．RNA聚合酶和 DNA聚合酶都可以催化遗传信息的转录 C．限制酶不能切割烟草花叶病毒的核酸 D．DNA连接酶可催化脱氧核苷酸链间形成氢键 答案 C 解析 一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的位点上切割 DNA分子，因此具有专一性，A错误；DNA聚合酶不能催化遗传信息的转录，B 错误；烟草花叶病毒的核酸为 RNA，不能用限制酶切割，C正确；DNA连接酶可 催化 DNA片段间的磷酸二酯键的形成，D错误。 7．下列有关基因工程的叙述正确的是( ) A．DNA连接酶的作用是使互补的黏性末端之间发生碱基 A与 T，C与 G之 间的连接 B．基因工程中使用的载体最常见的是大肠杆菌 C．载体上的抗性基因有利于筛选含重组 DNA的细胞并可促进目的基因的表 达 D．基因工程造成的变异，实质上相当于人为的基因重组，但却产生了定向变 异 答案 D 解析 DNA连接酶连接的是磷酸二酯键，A错误；基因工程中使用的载体最 常见的是质粒，B错误；载体上的抗性基因有利于筛选含重组 DNA的细胞，但不 能促进目的基因的表达，C错误；基因工程能按照人们的意愿定向改造生物的性状， 其原理是基因重组，D正确。 8．对如图所示黏性末端的说法正确的是( ) A．甲、乙、丙黏性末端是由两种限制性核酸内切酶作用产生的 B．图乙中的酶切位点在 A与 G之间 C．如果甲中的 G突变为 A，则该限制性核酸内切酶不能识别该切割位点 D．构建基因表达载体所用限制酶和 DNA连接酶分别作用于 a处和 b处 答案 C 解析 根据图示结果可知，切割甲的限制酶的识别序列是—GAATTC—，切 割乙的限制酶的识别序列是—CAATTG—，切割丙的限制酶的识别序列是 —CTTAAG—，故甲、乙、丙三个黏性末端是由三种限制酶切割产生的，A错误； 图乙中的酶切位点在 A与 C之间，而不是 A与 G之间，B错误；限制酶能够识别 双链 DNA分子的某种特定的核苷酸序列，如果甲中的 G发生突变，则限制酶不能 识别该切割位点，C正确；构建基因表达载体所用的限制酶和 DNA连接酶的作用 位点均是磷酸二酯键，b处为氢键，D错误。 二、非选择题 9．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____________________。 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(或限制性核酸内切酶) (3)黏性末端 平末端 G、A T、A (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 10．下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图 1、图 2中箭头表示 相关限制酶的酶切位点，请回答下列问题： (1)一个图 1所示的质粒分子经 SmaⅠ切割前后，分别含有________、________ 个游离的磷酸基团。 (2)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 ________。 (3)要用图 1中的质粒和图 2中外源DNA构建重组质粒，不能使用 SmaⅠ切割， 原 因 是 __________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ________________。 (4)图 1 中的质粒本质为____________，具有____________能力，是基因工程 中 ________的 载 体 。除 质 粒 外 ， 基 因 工程 中 还 可 以 用 ____________、 __________________等作为载体。 (5)为了获取重组质粒，将切割后的质粒与目的基因片段混合，并加入________ 酶。 答案 (1)0 2 (2)高 (3)SmaⅠ会破坏质粒的抗性基因、外源 DNA 中的目的 基因 (4)环状 DNA 分子 自我复制 最常用 λ噬菌体衍生物 动植物病毒 (5)DNA连接 解析 (1)质粒被切割前为环状 DNA分子，所有磷酸基团均参与形成磷酸二酯 键，故不含游离的磷酸基团。从图 1 可以看出质粒上只含有一个 SmaⅠ的切割位 点，因此质粒变成线性 DNA分子，含 2个游离的磷酸基团。 (2)由题目可知 SmaⅠ识别的 DNA序列只有 G和 C，而 G和 C之间形成 3个 氢键，所以插入的 SmaⅠ酶切位点越多，质粒的热稳定性越高。 (3)质粒中的抗生素抗性基因为标记基因，由图 1、图 2知标记基因和外源 DNA 中的目的基因中均含有 SmaⅠ酶的识别序列，都可以被 SmaⅠ酶切割。 (4)质粒本质为环状 DNA分子，在受体细胞中可以自我复制，是基因工程中最 常用的载体，除质粒外，基因工程中还可以用λ噬菌体衍生物、动植物病毒等作为 载体。 (5)将切割后的质粒和目的基因连接成重组质粒，需要 DNA连接酶进行连接。 11．如图为大肠杆菌及质粒载体的结构模式图，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切割末 端应为________________；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)下列常在基因工程中用作载体的是( ) A．苏云金芽孢杆菌的抗虫基因 B．土壤农杆菌中的 RNA分子 C．大肠杆菌的质粒 D．动物细胞的染色体 答案 (1)DNA ①能够自我复制 ②具有遗传效应 (2) CGCGT— A— DNA连接酶 (3)标记基因 供重组 DNA的鉴定和选择 (4)C 解析 (1)a代表的物质是拟核中的 DNA分子，质粒是细胞质中的 DNA分子， 二者都是环状 DNA分子、能够自我复制、具有遗传效应、也都具有双螺旋结构等。 (2)根据碱基互补配对原则，目的基因的切割末端应为 CGCGT— A— ；将目的基因 与质粒连接需要用到 DNA连接酶。 (3)质粒上的氨苄青霉素抗性基因是标记基因，可以用于鉴定和筛选含目的基 因(重组 DNA)的细胞。 (4)大肠杆菌的质粒是基因工程中常用的载体。