第1课时　重组DNA技术的基本工具

第3章基因工程第1节重组DNA技术的基本工具第1课时重组DNA技术的基本工具基础过关练题组一认识限制性内切核酸酶——“分子手术刀”1.(2020河南南阳第一次高三联考)下列关于限制性内切核酸酶(限制酶)的叙述,正确的是()A.限制酶主要来源于原核生物B.限制酶的识别序列均由6个核苷酸组成C.限制酶作用于两条核苷酸链之间的磷酸二酯键D.限制酶可识别RNA分子的特定核苷酸序列2.(2020山东济南一中高二期中)下列黏性末端属于由同种限制酶切割而成的是()

①

②

③

④A.①② B.①③ C.①④ D.②③3.(2020陕西西安宝鸡中学高二期中)限制酶是一种核酸切割酶,可识别并切割双链DNA分子上特定的核苷酸碱基序列。如图为四种限制酶BamHⅠ、EcoRⅠ、HindⅢ以及BglⅡ的识别序列:BamHⅠ

↓

—GGATCC—

—CCTAGG—

↑EcoRⅠ

↓

—GAATTC—

—CTTAAG—

↑HindⅢ

↓

—AAGCTT—

—TTCGAA—

↑BglⅡ

↓

—AGATCT—

—TCTAGA—

↑箭头表示每种限制酶的特定切割部位,其中哪两种限制酶切割出来的DNA片段末端可以互补结合,其正确的末端互补序列为()A.BamHⅠ和EcoRⅠ;末端互补序列—AATT—B.BamHⅠ和BglⅡ;末端互补序列—GATC—C.BamHⅠ和HindⅢ;末端互补序列—GATC—D.EcoRⅠ和HindⅢ;末端互补序列—AATT—4.(2020四川绵阳南山中学高二期中)对如图所示DNA片段的说法错误的是()A.甲、乙、丙的黏性末端是由两种限制酶催化产生的B.甲、乙之间可形成重组DNA分子,但甲、丙之间不能连接酶催化磷酸基团和脱氧核糖之间形成化学键D.切割甲的限制酶不能识别由甲、乙片段形成的重组DNA分子5.(2020山东高三新高考模拟)某线性DNA分子含有5000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片段大小如表。在该DNA分子中,限制酶a和限制酶b的识别序列分别有几个()限制酶a切割产物(bp)限制酶b再次切割产物(bp)2100;1400;1000;5001900;200;800;600;1000;500个和2个 个和2个个和3个 个和3个6.下图表示两种限制性内切核酸酶识别DNA分子特定序列,并在特定位点对DNA进行切割的示意图,请据图回答:5'—T—C—G—A—A—T—T—C—3'3'—A—G—C—T—T—A—A—G—5'—T—C—G——A—A—T—T—C——A—G—C—T—T—A—A——G—甲5'—G—T—T—A—A—C—3'3'—C—A—A—T—T—G—5'—G—T—T——A—A—C——C—A—A——T—T—G—乙(1)图中甲和乙经过相应操作均形成两个片段,切口的类型分别是、。

(2)由图可知甲中限制酶切点在之间。由图可知乙中限制酶切点在之间。

(3)限制酶的作用特点是

。

题组二认识DNA连接酶——“分子缝合针”7.下列关于基因工程的叙述,正确的是(易错)A.“分子缝合针”是限制性内切核酸酶连接酶和载体是构建重组质粒必需的工具酶C.限制酶和DNA连接酶的作用都与磷酸二酯键有关D.“转基因烟草”操作过程中常用烟草花叶病毒作为载体8.(2020河南重点中学高二期末)对DNA连接酶的功能描述正确的是()A.将碱基、脱氧核糖和磷酸之间的化学键连接起来B.在基因工程中只作用于一个切口处的两个黏性末端C.用于DNA复制时母链与子链间形成氢键D.与DNA聚合酶作用的部位相同,作用对象不同9.(2020黑龙江哈尔滨六中高二期末)有关DNA连接酶和T4DNA连接酶作用的叙述正确的是(易错)DNA连接酶只能将双链DNA片段互补的黏性末端连接起来DNA连接酶只能将双链DNA片段的平末端连接起来DNA连接酶既可以“缝合”黏性末端,又可以“缝合”平末端DNA连接酶连接平末端的效率比较低10.(2020河北沧州一中高二月考)限制酶和DNA连接酶是基因工程的工具酶,以下说法正确的是()连接酶能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段上形成磷酸二酯键B.限制酶只能切割双链DNA片段,不能切割烟草花叶病毒的核酸DNA连接酶既能连接黏性末端,也能连接平末端D.限制酶主要从原核生物中分离纯化而来,所以也能剪切自身的DNA题组三认识基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”11.基因工程中不能作为载体的是()A.细菌 B.质粒C.动植物病毒 D.噬菌体12.(2020山东章丘四中高二月考)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.质粒是独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA外,能够自我复制的环状双链DNA分子C.质粒只有在导入宿主细胞后才能在宿主细胞内复制D.细菌质粒的复制过程一定是在宿主细胞外独立进行的13.作为基因的运输工具——载体,必须具备的条件之一及理由是()A.能够在受体细胞中稳定的保存下来并大量复制,以便提供外源DNAB.具有多个限制酶切点,以便外源DNA的表达C.具有某些标记基因,以便外源DNA能够与载体结合D.它的参与才能够使外源DNA在宿主细胞中复制并稳定保存14.基因工程中,需要使用限制酶切割目的基因和质粒。已知限制酶Ⅰ的识别序列和切点是↓

—GGATCC—,限制酶Ⅱ的识别序列和切点是↓

—GATC—。(1)根据已知条件和图回答下列问题:①上述质粒用限制酶切割,目的基因用限制酶切割。

②若将目的基因和质粒连接起来需用到。

③请指出质粒上至少要有一个标记基因的理由:。

(2)不同生物的基因可以拼接的结构基础是。

能力提升练题组一限制酶的利用1.(2020广西南宁三中高二期末,)下表为常用的限制性内切核酸酶(限制酶)及其识别序列和切割位点,由此推断以下说法中,正确的是(易错)限制酶名称识别序列和切割位点限制酶名称识别序列和切割位点BamHⅠ↓—GGATCC—KpnⅠ↓—GGTACC—EcoRⅠ↓—GAATTC—Sau3AⅠ↓—GATC—HindⅡ↓—GTYRAC—SmaⅠ↓—CCCGGG—(注:Y=C或T,R=A或G)A.一种限制酶可能识别2种核苷酸序列B.限制酶切割后一定形成黏性末端C.不同的限制酶切割DNA分子形成的黏性末端一定不同D.限制酶的切割位点在识别序列内部2.(2020河北易县中学高二月考,)现有一长度为3000碱基对(bp)的线性DNA分子,用限制性内切核酸酶酶切后进行凝胶电泳,使降解产物分开。用酶H单独酶切,结果如图1。用酶B单独酶切,结果如图2。用酶H和酶B同时酶切,结果如图3。下列相关叙述正确的是()A.酶H有2个识别位点和切割位点B.酶B和酶H同时切割时,有3个识别位点和切割位点C.酶B和酶H同时切割时,能产生完全相同的酶切片段D.酶B和酶H有相同的识别位点和切割位点3.(不定项)(2020山东枣庄三中高二月考改编,)某线性DNA分子含有5000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片段大小如表。限制酶a和b的识别序列和切割位点如图所示。下列叙述正确的是()a酶切割产物(bp)b酶再次切割产物(bp)2100;1400;1000;5001900;200;800;600;1000;500a酶

↓

—AGATCT—

—TCTAGA—

↑b酶

↓

—GGATCC—

—CCTAGG—

↑酶与b酶切断的化学键相同酶与b酶切出的黏性末端能相互连接C.仅用b酶切割,则得到2个DNA分子产物D.限制酶将一个DNA分子片段切成两个片段需消耗两个水分子题组二掌握重组DNA技术的基本工具4.(2020广东汕头金山中学期中,)质粒是基因工程中最常用的载体,它存在于许多细菌体内。某细菌质粒上的标记基因如图所示,通过标记基因可以推知外源基因(目的基因)是否转移成功。外源基因插入的位置不同,细菌在培养基上生长情况也不同,如图所示外源基因在质粒中可插入的位置有a、b、c三点。某同学根据实验现象对其插入的位点进行分析,其中分析正确的是()选项实验现象实验推论在含青霉素培养基上生长情况在含四环素培养基上生长情况目的基因插入的位置A能生长能生长aB不能生长能生长bC能生长不能生长cD不能生长不能生长c5.(2020山东高三新高考模拟,)通过重组DNA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。如图表示这一技术的基本过程,在该工程中所用的基因“手术刀”能识别的序列和切点是↓

—GGATCC—,请回答下列问题。(1)从羊染色体中“切下”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)请写出质粒被切割形成黏性末端的过程图。↓—GGATCC——CCTAGG—↑(3)人体蛋白质基因能“插入”羊的染色体内,原因是,“插入”时用的工具是,其种类有。

第3章基因工程第1节重组DNA技术的基本工具第1课时重组DNA技术的基本工具基础过关练1.A限制酶主要是从原核生物中分离纯化出来的,A正确;大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成,也有少数限制酶的识别序列由4个、8个或其他数量的核苷酸组成,B错误;限制酶作用于每一条脱氧核苷酸链中特定部位的磷酸二酯键,C错误;限制酶可识别双链DNA分子的特定核苷酸序列,D错误。2.B限制酶能够识别双链DNA分子的特定核苷酸序列,并且使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开。核苷酸序列经限制酶切割后形成的黏性末端能够互补配对,图中①③能够互补且切割位点也相同,其他的不能互补,所以①③属于由同种限制酶切割而成的。3.B限制酶切割出来的DNA片段末端如要互补结合,其黏性末端必须互补,即一种酶切割出来的末端正向序列与另一种酶切割出来的末端反向序列互补。由题图可知,BamHⅠ和BglⅡ切割出来的DNA片段末端可以互补结合,其末端互补序列是—GATC—。综上所述,B正确,A、C、D错误。4.A切割产生甲的限制酶的识别序列为GAATTC∥CTTAAG,其切割的是鸟嘌呤脱氧核苷酸和腺嘌呤脱氧核苷酸间的磷酸二酯键;切割产生乙的限制酶的识别序列为CAATTG∥GTTAAC,其切割的是胞嘧啶脱氧核苷酸和腺嘌呤脱氧核苷酸间的磷酸二酯键;切割产生丙的限制酶的识别序列为CTTAAG∥GAATTC,其切割的是胞嘧啶脱氧核苷酸和胸腺嘧啶脱氧核苷酸间的磷酸二酯键,由此可见,甲、乙、丙的黏性末端是由三种限制酶切割产生的,A错误。甲、乙的黏性末端互补,因此可在DNA连接酶的作用下形成重组DNA分子,但甲、丙的黏性末端不同,它们之间不能形成重组DNA分子,B正确。DNA连接酶催化磷酸基团和脱氧核糖之间形成磷酸二酯键,C正确。切割甲的限制酶的识别序列为GAATTC∥CTTAAG,而甲、乙片段形成的重组DNA分子序列为CAATTC∥GAATTG,因此切割甲的限制酶不能识别由甲、乙片段形成的重组DNA分子,D正确。5.A从表格中可看出限制酶a可以把原有DNA分子切割成4个DNA片段,说明限制酶a在该DNA分子上有3个切口,即限制酶a的识别序列有3个;限制酶b把大小是2100bp的DNA片段切割成大小分别为1900bp和200bp的两个DNA片段,再把大小是1400bp的DNA片段切割成大小分别为800bp和600bp的两个DNA片段,说明限制酶b在该DNA分子上有2个切口,即限制酶b的识别序列有2个,A正确。6.答案(1)黏性末端平末端(2)G与AT与A(3)识别双链DNA分子的特定核苷酸序列,并使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开解析从图解可以看出,甲和乙代表的是不同的DNA片段,在相应的限制酶EcoRⅠ、HpaⅠ的作用下,在特定的位点被切割成两部分。前者是在限制酶EcoRⅠ识别序列的中心轴线两侧将DNA分子的两条链分别切开,形成的末端是黏性末端;后者是在限制酶HpaⅠ识别序列的中心轴线处切开,形成的末端是平末端。7.C“分子缝合针”指的是DNA连接酶,A错误;载体不属于工具酶,B错误;限制酶催化磷酸二酯键的水解,DNA连接酶催化磷酸二酯键的形成,它们的作用都与磷酸二酯键有关,C正确;烟草花叶病毒能感染烟草,因此“转基因烟草”操作过程中常用质粒作为载体,D错误。易错警示误认为重组DNA技术需要三种工具酶重组DNA技术中需用三种工具,但工具酶只有两种,即限制性内切核酸酶和DNA连接酶。8.DDNA连接酶连接的是磷酸二酯键,A错误;DNA连接酶在基因工程中可作用于一个切口处的两个黏性末端,B错误;DNA复制过程中需要解旋酶和DNA聚合酶等,母链和子链通过碱基互补配对用氢键连接起来,C错误;DNA连接酶连接双链DNA片段的切口,即能将断开的两个DNA片段连接起来,而DNA聚合酶是将一个个脱氧核苷酸连接到已有的单链DNA上,D正确。9.CT4DNA连接酶既可以“缝合”双链DNA片段互补的黏性末端,又可以“缝合”双链DNA片段的平末端,A错误、C正确DNA连接酶只能将双链DNA片段互补的黏性末端连接起来,B错误DNA连接酶不能连接平末端,T4DNA连接酶连接平末端的效率相对较低,D错误。易错警示混淆DNA连接酶与T4DNA连接酶项目DNA连接酶T4DNA连接酶来源大肠杆菌T4噬菌体作用特点只能将双链DNA片段互补的黏性末端连接起来连接黏性末端和平末端,但连接平末端的效率相对较低功能都能将双链DNA片段“缝合”起来,恢复被限制酶切开的磷酸二酯键10.BDNA连接酶连接的是两个DNA片段,A错误;限制酶只能切割双链DNA分子,烟草花叶病毒的核酸是RNA,因此限制酶不能切割烟草花叶病毒的核酸,B正确DNA连接酶只能连接黏性末端,不能连接平末端,C错误;限制酶主要从原核生物中分离纯化而来,但是不会剪切自身的DNA,D错误。11.A在基因工程中使用的载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等,细菌不能作为基因工程的载体,A符合题意。12.B质粒是存在于细菌中的一种环状双链DNA分子,而不是细胞器,A错误;质粒是一种裸露的、结构简单、独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA之外,并具有自我复制能力的环状双链DNA分子,B正确;在体外,若给予适宜的条件,质粒也能进行复制,C错误;有的质粒可以整合到宿主细胞的染色体DNA上,如农杆菌细胞内Ti质粒上的T-DNA,D错误。13.A作为载体必须具备的条件:一是能在宿主细胞中进行自我复制,或整合到受体DNA上,随受体DNA同步复制,即能在宿主细胞中稳定保存并大量复制,以便提供大量的外源DNA,A正确;二是具有一个至多个限制酶切割位点,以供外源DNA片段插入其中,B错误;三是具有某些标记基因,便于重组DNA分子的筛选,C错误;携带外源DNA片段的质粒进入受体细胞后,可整合到受体DNA上,随受体DNA同步复制,因此外源DNA在宿主细胞中复制并稳定保存不一定需要载体的参与,D错误。14.答案(1)①ⅠⅡ②DNA连接酶③便于重组DNA分子的筛选(2)DNA结构基本相同(其他合理答案亦可)解析(1)①要形成重组质粒,质粒只能出现一个切口,并且至少保留一个标记基因,序列在GeneⅡ上,因此用限制酶Ⅰ切割质粒,保留GeneⅠ标记基因;目的基因必须切割两次,切割后产生的黏性末端能与质粒的黏性末端互补,序列中有限制酶Ⅱ的识别序列和切点,因此用限制酶Ⅱ切割目的基因。②DNA连接酶能将双链DNA片段“缝合”起来,恢复被限制酶切开的磷酸二酯键。③质粒中的标记基因用于重组DNA分子的筛选。(2)DNA由四种脱氧核苷酸组成,含有2条链且为双螺旋结构,因此不同生物的基因可以拼接。能力提升练1.A结合表中信息可知,Sau3AⅠ能识别—GATC—,也能识别—GGATCC—,A正确。限制酶切割后可能形成黏性末端,限制酶的切割位点可能形成平末端,B错误。不同限制酶切割后可形成相同的黏性末端,如BamHⅠ和Sau3AⅠ,C错误。限制酶的切割位点可能在识别序列内部,如BamHⅠ、EcoRⅠ、KpnⅠ、HindⅡ、SmaⅠ;也可能在识别序列外部,如Sau3AⅠ,D错误。易错警示误认为不同限制酶切割后形成的黏性末端一定不同不同的限制酶识别序列不同,但可以产生相同的黏性末端。2.B由图1和该线性DNA分子的长度可知,酶H单独切割,能产生两个DNA片段,说明酶H有1个识别位点和切割位点,A错误;根据图3和该线性DNA分子的长度可知,用酶B和酶H同时切割,能产生四个DNA片段,即1个1400bp、2个600bp和1个400bp的片段,说明两种酶同时使用时,有3个识别位点和切割位点,B正确;酶B和酶H同时切割时,能产生长度相同的酶切片段,但是碱基序列是否相同不能确定,C错误;根据题图和该线性DNA分子的长度分析可知,酶H有1个