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学必求其心得,业必贵于专精学必求其心得,业必贵于专精学必求其心得,业必贵于专精2020-2021学年高中生物人教版选修3配套作业:专题1第1节DNA重组技术的基本工具含解析专题一第一节请同学们认真完成练案[1]一、选择题1.(2020·天津高二期末)基因工程利用某目的基因(图甲)和Pl噬菌体载体(图乙)构建重组DNA。限制性核酸内切酶的酶切位点分别是BglⅡ、EcoRⅠ和Sau3AⅠ。下列分析错误的是(D)A.构建重组DNA时,可用BglⅡ和Sau3AⅠ切割目的基因和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2个游离的磷酸基团D.用EcoRⅠ切割目的基因和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:从图甲看出,用EcoRI切割目的基因后两端各有一切口,与图乙中EcoRI切口对接时,可有两种可能,即可产生两种重组DNA,D项错误。2.切取动物控制合成生长激素的基因,注入鲇鱼受精卵中,与其DNA整合后产生生长激素,从而使鲇鱼比同种正常鱼增大3~4倍。此项研究遵循的原理是(B)A.基因突变 B.基因重组C.细胞工程 D.染色体变异解析:将动物控制合成生长激素的基因注入鲇鱼受精卵中,通过DNA复制、转录、翻译合成特定的蛋白质,表现出特定的性状,此方法依据的原理是基因重组。3.下列关于基因工程的叙述正确的是(C)A.基因工程的原理是基因突变B.DNA连接酶能催化任意2个DNA片段之间形成磷酸二酯键C.通常根据标记基因的产物特征进行筛选含目的基因的受体细胞,根据目的基因的产物特征判断基因工程是否取得成功D.质粒、限制性核酸内切酶、DNA连接酶的化学本质都是DNA解析:基因工程的原理是基因重组,A错误;DNA连接酶是将末端碱基互补的2个DNA片段连接在一起,B错误;通常根据标记基因的产物特征进行筛选含目的基因的受体细胞,根据目的基因的产物特征判断基因工程是否取得成功,C正确;质粒的化学本质是DNA,限制性核酸内切酶、DNA连接酶的化学本质为蛋白质,D错误.4.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。下图为四种限制酶BamHⅠ、EcoRⅠ、HindⅢ以及BglⅡ的辨识序列。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?其正确的末端互补序列是什么(D)A.BamHⅠ和EcoRⅠ;末端互补序列为—AATT—B.BamHⅠ和HindⅢ;末端互补序列为—GATC—C.EcoRⅠ和HindⅢ;末端互补序列为—AATT-D.BamHⅠ和BglⅡ;末端互补序列为—GATC-解析:BamHⅠ和BglⅡ处理后形成的末端互补,其末端互补序列为“—GATC—”。5.下列关于DNA重组技术基本工具的说法,正确的是(B)A.DNA连接酶只能连接双链DNA片段互补的黏性末端B.细菌细胞内含有的限制酶不能对自身的DNA进行剪切C.限制酶切割DNA后一定能产生黏性末端D.质粒是基因工程中唯一的载体解析:DNA连接酶分两类:E·coliDNA连接酶和T4DNA连接酶,前者只能将双链DNA片段互补的黏性末端连接起来,而后者既可以连接双链DNA片段互补的黏性末端,也可以连接双链DNA片段的平末端;细菌内的限制酶能限制异源DNA的侵入并使之失活,即能将外源DNA切断,从而保护自身的遗传特性;限制酶切割DNA后,产生的末端有黏性末端和平末端两种;质粒是常用的载体,除此之外,基因工程中用到的载体还有λ噬菌体的衍生物和动植物病毒等.6.现有一长度为1000碱基对(bp)的DNA分子,用限制性核酸内切酶EcoRI酶切后得到的DNA分子仍是1000bp,用KpnI单独酶切得到400bp和600bp两种长度的DNA分子,用EcoRI、KpnI同时酶切后得到200bp和600bp两种长度的DNA分子。该DNA分子的酶切图谱正确的是(D)解析:“现有一长度为1000碱基对(bp)的DNA分子,用限制性核酸内切酶EcoRⅠ酶切后得到的DNA分子仍是1000bp”说明此DNA分子是环状DNA分子,只留下C、D两项供选,“EcoRⅠ、KpnⅠ同时酶切后得到200bp和600bp两种长度的DNA分子"确定只能选D.7.1972年伯格首先在体外进行了DNA改造的研究,成功地构建了第一个体外重组DNA分子,下列相关叙述正确的是(B)A.原核生物具有的限制酶对自身有害B.DNA连接酶、DNA聚合酶、RNA聚合酶和逆转录酶都能催化形成磷酸二酯键C.当限制酶在它识别的序列的中心轴两侧将DNA的两条链分别切开时,产生的是平末端D.不同DNA分子相同黏性末端间能够按照碱基互补配对的原则通过氢键相连接,但这个过程必须是在DNA连接酶的催化下解析:原核生物具有的限制酶可以切割外来侵入的外源DNA,对自身有利,A错误;DNA连接酶、DNA聚合酶、RNA聚合酶、逆转录酶都可以催化形成磷酸二酯键,而限制性核酸内切酶可以催化磷酸二酯键的断裂,B正确;限制酶在它识别序列的中心轴线将DNA切开时,产生的是平末端,C错误;不同DNA分子相同黏性末端间能够按照碱基互补配对的原则通过氢键相连接,这个过程不需要DNA连接酶的催化,DNA连接酶催化形成的是磷酸二酯键,D错误。8.质粒是基因工程中最常用的目的基因运载工具。下列有关叙述正确的是(D)A.质粒只分布于原核细胞中B.在所有的质粒上总能找到一个或多个限制酶切割位点C.携带目的基因的重组质粒只有整合到宿主细胞的染色体DNA上才会随后者的复制而复制D.质粒上的抗性基因常作为标记基因供重组DNA的鉴定选择解析:质粒不只分布于原核生物中,在真核生物—-酵母菌细胞内也有分布,A项错误;并不是所有的质粒都能找到限制酶的切割位点而成为合适的运载目的基因的工具,B项错误;重组质粒进入受体细胞后,可以在细胞内自我复制,也可以整合后复制,C项错误;质粒上的抗性基因常作为标记基因,D项正确.9.某科学家从细菌中分离出耐高温淀粉酶(Amy)基因a,通过基因工程的方法,将基因a与载体结合后导入马铃薯植株中,经检测发现Amy在成熟块茎细胞中存在。下列有关这一过程的叙述不正确的是(B)A.获取基因a的限制酶的作用部位是图中的①B.连接基因a与载体的DNA连接酶的作用部位是图中的②C.基因a进入马铃薯细胞后,可随马铃薯DNA分子的复制而复制,传给子代细胞D.通过该技术人类实现了定向改造马铃薯的遗传性状的目的解析:限制酶和DNA连接酶的作用部位都位于①,但两者作用相反;载体具有在宿主细胞中复制的能力,与目的基因结合后,目的基因也会在宿主细胞中一起复制;基因工程的目的就是定向改造生物的遗传性状。10.某种着色性干皮症的致病原因是由于相关染色体DNA发生损伤后,未能完成如图所示的修复过程,下列相关说法不正确的是(A)A.该病是由于染色体结构变异所致B.酶Ⅰ或酶Ⅱ功能异常或缺失都可导致患病C.完成过程③至少需要2种酶D.该修复过程的场所是在细胞核中解析:该病是因为基因结构改变引起的,属于基因突变,故A项错误;由图可以知道,该DNA的修复需要酶Ⅰ和酶Ⅱ,因此酶Ⅰ或酶Ⅱ功能异常或缺失都可导致患病,故B项正确;完成过程③需要DNA聚合酶将脱氧核苷酸连接到DNA片段上,之后还需要DNA连接酶将DNA片段连接起来,故C项正确;染色体位于细胞核中,因此修复染色体DNA损伤的过程发生在细胞核中,故D项正确。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—eq\o(GG,\s\up6(↓))ATCC—;限制酶Ⅱ的识别序列和切点是-↓GATC-。据图判断下列操作正确的是(A)A.质粒用限制酶Ⅰ切割,目的基因用限制酶Ⅱ切割B.质粒用限制酶Ⅱ切割,目的基因用限制酶Ⅰ切割C.目的基因和质粒均用限制酶I切割D.目的基因和质粒均用限制酶Ⅱ切割解析:由图示信息可知,限制酶Ⅰ只能切割—eq\o(GG,\s\up6(↓))ATCC—,限制酶Ⅱ不仅能切割-eq\o(,\s\up6(↓))GATC—,也能切割—eq\o(GG,\s\up6(↓))ATCC—。据题图可知,目的基因两端都有限制酶Ⅱ的识别序列(切点是-eq\o(,\s\up6(↓))GATC—),可见只有用限制酶Ⅱ才能将目的基因切割下来.质粒上GeneⅠ和GeneⅡ表示两种标记基因,分别有限制酶Ⅱ的识别序列和限制酶Ⅰ、Ⅱ的识别序列;如果用限制酶Ⅱ切割,则GeneⅠ和GeneⅡ都被破坏,造成重组质粒无标记基因;用限制酶Ⅰ切割,则破坏GeneⅡ,保留GeneⅠ,其产生的黏性末端和切割后目的基因的黏性末端相同,可以连接形成重组DNA。A正确。12.(不定项选择)目前科学家把兔子血红蛋白基因导入到大肠杆菌细胞中,在大肠杆菌细胞中合成了兔子的血红蛋白.这一先进技术的理论依据有(ABC)A.所有生物共用一套遗传密码子B.基因能控制蛋白质的合成C.兔子血红蛋白基因与大肠杆菌的DNA都是由四种脱氧核苷酸构成,都遵循碱基互补配对原则,都具有相同的空间结构D.兔子与大肠杆菌有共同的原始祖先解析:兔子血红蛋白基因与大肠杆菌的DNA都是由四种脱氧核苷酸构成,都遵循碱基互补配对原则,并且共用一套密码子,说明兔子和大肠杆菌有共同的原始祖先,由于血红蛋白基因和大肠杆菌DNA控制合成的产物不同,说明它们的核苷酸数量、排列顺序不同,但两者的空间结构都是双螺旋结构,虽然兔子和大肠杆菌有共同的祖先,但这一点与转基因技术无关,综上所述,D项错误。二、非选择题13.某一质粒载体如图所示,外源DNA插入到Ampr或Tett中会导致相应的基因失活(Ampr表示氨苄青霉素抗性基因,Tett表示四环素抗性基因)。有人将此质粒载体用BamHI酶切后,与用BamHI酶切获得的目的基因混合,加入DNA连接酶进行连接反应,用得到的混合物直接转化大肠杆菌。结果大肠杆菌有的未被转化,有的被转化。被转化的大肠杆菌有三种,分别是含有环状目的基因、含有质粒载体、含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌。回答下列问题:(1)质粒载体作为基因工程的工具,应具备的基本条件有__能自我复制、具有标记基因(答出两点即可)__,而作为基因表达载体,除满足上述基本条件外,还需具有启动子和终止子。(2)如果用含有氨苄青霉素的培养基进行筛选,在上述四种大肠杆菌细胞中,未被转化的和仅含环状目的基因的细胞是不能区分的,其原因是__二者均不含有氨苄青霉素抗性基因,在该培养基上均不生长__;并且__含有质粒载体__和__含有插入了目的基因的重组质粒(或答含有重组质粒)__的细胞也是不能区分的,其原因是__二者均含有氨苄青霉素抗性基因,在该培养基上均能生长__。在上述筛选的基础上,若要筛选含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌单菌落,还需使用含有__四环素__的固体培养基.(3)基因工程中,某些噬菌体经改造后可以作为运载体,其DNA复制所需的原料来自__受体细胞__.解析:(1)作为运载体的质粒上应有一个至多个限制酶切割位点,在细胞中能够自我复制,并含有特殊的标记基因。(2)未被转化的大肠杆菌和仅含环状目的基因的大肠杆菌中均未导入质粒载体,而质粒上含有氨苄青霉素抗性基因,因此这样的大肠杆菌在含有氨苄青霉素的培养基中不能生长.含有质粒载体和含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌中都含有氨苄青霉素抗性基因,二者在含有氨苄青霉素的培养基中都能生长,因此无法区分二者。由题图可知,用BamHI切割质粒后将四环素抗性基因破坏,因此可将经氨苄青霉素培养基筛选出的菌落置于含有四环素的培养基上再次筛选,能在含四环素培养基上生存的是含有质粒载体的大肠杆菌,不能生存的是含有插入目的基因的重组质粒的大肠杆菌。(3)噬菌体为病毒,经改造后作为载体时,其DNA复制所需原料来自受体细胞。14.豇豆具有抵抗多种害虫的根本原因是体内具有胰蛋白酶抑制剂基因(CpTI基因)。科学家将其转移到水稻体内后,却发现效果不佳,主要原因是CpTI蛋白质的积累量不足。经过在体外对CpTI基因进行了修饰后,CpTI蛋白质在水稻中的积累量就得到了提高。修饰和表达过程如下图所示:根据以上材料,回答下列问题。(1)CpTI基因是该基因工程中的__目的__基因。“信号肽”序列及“内质网滞留信号"序列的基本单位是四种脱氧核苷酸,在①过程中,首先要用__限制性核酸内切酶__将DNA分子切开,暴露出黏性末端,再用__DNA连接酶__连接。(2)在该基因工程中,供体细胞和受体细胞分别是:__豇豆__、__水稻__。(3)切割CpTI基因应选用__EcoRⅠ__(EcoRⅠ或SmaⅠ)限制酶,理由是__图中得到的是黏性末端,而SmaⅠ切得的是平末端,EcoRⅠ才能切得黏性末端__。用于CpTI基因与载体连接的“分子缝合针”——T4DNA连接酶和E·coliDNA连接酶__是__(是或否)都可以,若在某基因工程中,限制酶切得的末端与图中不同,则应选择__T4DNA__连接酶,理由是__与图中不同的末端应该是平末端,E·coli_DNA连接酶只能在黏性末端之间进行连接,T4DNA连接酶则可以连接平末端和黏性末端__。解析:在基因工程中,CpTI基因是我们所需要的基因,因而是目的基因。在基因工程中,用限制性核酸内切酶切割DNA获得目的基因,再用DNA连接酶连接目的基因与载体。在该项基因工程中,供体细胞是提供目的基因的细胞(豇豆),受体细胞是接受目的基因的细胞(水稻)。EcoRⅠ限制酶和SmaⅠ限制酶切得的末端不同,前者为黏性末端,后者为平末端;T4DNA连接酶和E·coliDNA连接酶能够连接的末端有一定的区别:前者为黏性末端和平末端,后者仅为黏性末端.15.随着科学技术的发展,化学农药的产量和品种逐年增加,但害虫的抗药性也不断增强,对农作物危害仍然很严重.如近年来,棉铃虫在我国大面积暴发成灾,造成经济损失每年达100亿以上.针对这种情况,江苏农科院开展“转基因抗虫棉”的科技攻关研究,成功地将某种能产生抗虫毒蛋白细菌的抗虫基因导入棉花细胞中,得到的棉花新品种对棉铃虫的毒杀效果高达80%以上。就以上材料,分析回答:(1)抗虫基因
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