课时跟踪检测（十四）重组DNA技术的基本工具

课时跟踪检测（十四）重组DNA技术的基本工具一、概念检测1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。(1)基因工程的原理是基因重组，不过在这里这种变异是定向的。 (√)(2)DNA聚合酶也可以用作DNA重组技术的工具。 (×)提示：DNA重组技术的工具有限制酶、DNA连接酶和载体，没有DNA聚合酶。(3)限制酶在原来的原核细胞内对细胞自身有害。 (×)提示：限制酶在原来的原核细胞内用于切割外源DNA，使之失效，从而保护自身。(4)不同DNA分子用同一种限制酶切割形成的黏性末端相同。 (√)(5)DNA连接酶既能连接黏性末端，又能连接平末端。 (×)提示：E.coliDNA连接酶不能连接平末端。(6)载体的种类有质粒、噬菌体、动植物病毒等，其中动植物病毒必须是DNA病毒。(√)2．DNA连接酶连接的是 ()A．脱氧核糖和磷酸 B．脱氧核糖和碱基C．碱基和磷酸 D．碱基和碱基解析：选ADNA连接酶连接的是两个脱氧核苷酸之间的脱氧核糖和磷酸形成磷酸二酯键。3．基因工程最基本的工具不包括 ()A．限制酶 B．DNA连接酶C．质粒 D．动植物细胞解析：选D基因工程最基本的工具有三种，即限制酶、DNA连接酶和载体，质粒是常用载体，动植物细胞不属于基因工程的基本工具。4．下列关于限制酶的叙述，错误的是 ()A．同一种酶切割不同DNA产生的黏性末端能够进行碱基互补配对B．不同的限制酶可以切出相同的黏性末端C．限制酶能任意切割单链或双链DNA，从而产生大量的DNA片段D．每一种限制酶只能识别特定的核苷酸序列解析：选C同一种酶切割不同的DNA产生的黏性末端相同，所以能够进行碱基互补配对，A正确；不同的限制酶切割可能形成相同的黏性末端，B正确；酶具有特异性，一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并能在特殊位点切割DNA分子，C错误，D正确。5．提取并鉴定洋葱细胞内DNA的操作中，以下说法正确的是 ()A．洋葱切碎后放入研钵中，加水充分研磨B．洋葱研磨液过滤后静置或离心，取上清液放入烧杯待用C．用预冷的酒精溶解DNA效果更好D．DNA溶解于NaCl溶液后，加入二苯胺试剂即变蓝色解析：选B洋葱切碎后放入研钵中，加研磨液充分研磨，A错误；洋葱研磨液过滤后静置或离心，取上清液放入烧杯，从中提取DNA，B正确；DNA不溶于酒精，C错误；DNA溶解于NaCl溶液后，加入二苯胺试剂需要沸水浴加热才变蓝，D错误。二、综合迁移6．下列有关基因工程操作工具的叙述，正确的是 ()A．限制酶将DNA双链切割成两条单链B．限制酶的基因只存在于微生物中C．质粒通常具有多个限制酶切割位点，以便与外源基因连接D．将动物基因转入大肠杆菌等宿主细胞内只能以病毒为载体解析：选C限制酶将一个DNA双链切割成两个DNA分子片段，而不是切割成两条单链，A错误；限制酶主要来源于原核生物，故限制酶的基因主要存在于原核生物体内，B错误；质粒是一种常用的载体，必须具备的条件之一是具有一个或多个限制酶切割位点，以便与外源基因连接，C正确；常用的载体有质粒、噬菌体、动植物病毒等，可用质粒和噬菌体作为载体，将动物基因转入大肠杆菌等宿主细胞内，D错误。7．下列有关基因工程及其应用的相关叙述，错误的是 ()A．基因工程育种能够定向改造生物性状B．DNA连接酶可催化脱氧核苷酸链间形成氢键C．可利用转基因细菌降解有毒有害的化合物D．能够使植物体表达动物蛋白的育种方法是基因工程育种解析：选B基因工程育种能够按照人们的意愿定向改造生物性状，A正确；DNA连接酶可催化两个脱氧核苷酸之间的脱氧核糖和磷酸形成磷酸二酯键，进而将两个DNA片段相连，B错误；转基因细菌含有特殊的基因，可分解有毒有害的化合物，C正确；使植物体表达动物蛋白需要将动物蛋白基因导入植物细胞，并使其在植物体内表达，这种打破生殖隔离的育种方法是基因工程育种，D正确。8．不同生物之间能进行转基因并能获得基因产物，其理论依据不包含 ()A．这些生物的DNA分子的空间结构和化学成分一致B．这些生物的DNA分子都遵循碱基互补配对原则C．这些生物在基因表达时共用一套遗传密码D．这些生物的基因结构都是相同的解析：选D不同生物的DNA分子的空间结构和化学成分一致，因此不同生物的基因能连接在一起；不同生物的DNA分子都遵循碱基互补配对原则，因此具有相同黏性末端的基因能连接起来；自然界所有生物共用一套遗传密码，因此一种生物的基因能在另一种生物体内表达；真核生物和原核生物的基因结构不同。9．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，错误的是 ()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BamHⅠKpnⅠEcoRⅠSau3AⅠHindⅡSmaⅠ注：Y＝C或T，R＝A或G。A．HindⅡ、SmaⅠ两种限制酶切割后形成平末端B．Sau3AⅠ限制酶的切割位点在识别序列的外部C．BamHⅠ和Sau3AⅠ两种限制酶切割后形成相同的黏性末端D．一种限制酶一定只能识别一种核苷酸序列解析：选DHindⅡ、SmaⅠ两种限制酶沿着中轴线切口切开，切割后形成平末端，A正确；Sau3AⅠ限制酶识别GATC序列，切割位点在识别序列的外部，B正确；BamHⅠ限制酶识别GGATCC序列，Sau3AⅠ限制酶识别GATC序列，切割后形成相同的黏性末端GATC，C正确；一种限制酶也可以识别两种核苷酸序列，如Sau3AⅠ能识别GATC，也能识别GGATCC，D错误。10．(2021·全国乙卷)用DNA重组技术可以赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人类需要的生物产品。在此过程中需要使用多种工具酶，其中4种限制性核酸内切酶的切割位点如图所示。回答下列问题：(1)常用的DNA连接酶有E.coliDNA连接酶和T4DNA连接酶。上图中____________酶切割后的DNA片段可以用E.coliDNA连接酶连接。上图中__________________酶切割后的DNA片段可以用T4DNA连接酶连接。(2)DNA连接酶催化目的基因片段与质粒载体片段之间形成的化学键是____________。(3)DNA重组技术中所用的质粒载体具有一些特征，如质粒DNA分子上有复制原点，可以保证质粒在受体细胞中能________；质粒DNA分子上有____________，便于外源DNA插入；质粒DNA分子上有标记基因(如某种抗生素抗性基因)，利用抗生素可筛选出含质粒载体的宿主细胞，方法是__________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)表达载体含有启动子，启动子是指_______________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)限制酶EcoRⅠ和PstⅠ切割形成的是黏性末端，限制酶SmaⅠ和EcoRⅤ切割形成的是平末端，E.coliDNA连接酶来源于大肠杆菌，只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来，而T4DNA连接酶来源于T4噬菌体，可用于连接黏性末端和平末端，但连接效率较低。因此图中EcoRⅠ和PstⅠ切割后的DNA片段(黏性末端)既可以用E.coliDNA连接酶连接，又可以用T4DNA连接酶连接，而限制酶SmaⅠ和EcoRⅤ切割后的DNA片段(平末端)只能用T4DNA连接酶连接。(2)DNA连接酶将两个DNA片段连接形成磷酸二酯键。(3)质粒是小型环状的DNA分子，常作为基因表达的载体。质粒上含有复制原点，能保证质粒在受体细胞中自我复制；质粒DNA分子上有一个至多个限制性核酸内切酶的酶切位点，便于目的基因的导入；质粒上的标记基因是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因，具体做法是用含有该抗生素的培养基培养宿主细胞，能够存活的即为含有质粒载体的宿主细胞。(4)启动子是一段特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA，最终获得需要的蛋白质。答案：(1)EcoRⅠ、PstⅠEcoRⅠ、PstⅠ、SmaⅠ和EcoRⅤ(2)磷酸二酯键(3)自我复制一个至多个限制酶切割位点用含有该抗生素的培养基培养宿主细胞，能够存活的即为含有质粒载体的宿主细胞(4)位于基因首端的一段特殊DNA序列，是RNA聚合酶识别及结合的部位，能驱动转录过程11．在“DNA的粗提取和鉴定”实验中，A、B、C、D四个小组分别选择不同材料进行实验，表中①～⑥表示不同的操作，请分析回答下列问题：组别材料选择提取核物质纯化DNA鉴定DNAA鸡血①B洋葱②C猪血③D猪肝④⑤⑥(1)实验材料选择错误的组别是_______________________________________________，其原因是_____________________________________________________________________。鸡血是理想的实验材料，理由是______________________________________________________________________________________________________________________。(2)简要说明①操作的基本过程：______________________________________________________________________________________________________________________。(3)下列是⑤操作的两个方案，请分析其原理。方案一：直接在滤液中加入嫩肉粉，反应10～15min。原理是_______________________________________________________________________________________________。方案二：将滤液放在60～75℃的恒温水浴箱中保温10～15min，注意严格控制温度范围。原理是___________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)⑥过程需要用到的试剂是__________________________________________________。解析：(1)猪是哺乳动物，其成熟的红细胞没有细胞核和细胞器，在猪血中不含DNA。鸡血细胞中DNA含量丰富，材料易得，操作简便；鸡血细胞极易吸水涨破，故鸡血是理想的实验材料。(2)要想从鸡血中提取核物质，先加入一定量的蒸馏水，同时用玻璃棒搅拌，过滤后收集滤液。(3)方案一：嫩肉粉中的蛋白酶能分解蛋白质，而对DNA无影响，从而除去蛋白质杂质。方案二：DNA和蛋白质对高温耐受性不同，60～75℃的高温使蛋白质变性，而DNA不受影响，从而将DNA与蛋白质分开。(4)在沸水浴条件下，DNA遇二苯胺会被染成蓝色。答案：(1)C哺乳动物成熟的红细胞中没有细胞核和细胞器，不含DNA鸡血细胞中DNA含量丰富，材料易得，操作简便；鸡血细胞极易吸水涨破(2)先加入一定量的蒸馏水，同时用玻璃棒搅拌，过滤后收集滤液(3)嫩肉粉中的蛋白酶能分解蛋白质，而对DNA无影响，从而除去蛋白质杂质DNA和蛋白质对高温耐受性不同，60～75℃的高温使蛋白质变性，而DNA不受影响，从而将DNA与蛋白质分开(4)二苯胺试剂三、应用创新12．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，根据图示判断，下列叙述正确的是()A．用限制酶Ⅱ切割获得目的基因时，有2个磷酸二酯键被水解B．质粒用限制酶Ⅱ切割，目的基因用限制酶Ⅰ切割C．限制酶Ⅰ和限制酶Ⅱ切割后获得的黏性末端不同D．质粒中的标记基因便于对重组DNA分子进行筛选解析：选D由题图分析可知，在限制酶Ⅰ的识别序列内部含有限制酶Ⅱ的识别序列和切点，若用限制酶Ⅱ切割获得目的基因时，则目的基因的前后各有一个该限制酶的识别序列和切割位点，因此会有4个磷酸二酯键被水解，A错误；若用限制酶Ⅱ切割质粒，两个标记基因都会被破坏，若用限制酶Ⅰ切割目的基因只能切开一端，无法获取目的基因，因此质粒用限制酶Ⅰ切割，目的基因用限制酶Ⅱ切割，B错误；限制酶Ⅰ和限制酶Ⅱ切割后获得的黏性末端相同，都是CTAG，C错误；质粒中的标记基因便于筛选出含有目的基因的受体细胞，因此，质粒中标记基因的作用是对重组DNA分子进行筛选，D正确。13．CRISPRCas9是近年来生物学科研的热门技术，该技术源于细菌的一种防御机制。如图所示，当细菌感知到噬菌体侵入时，会通过gRNA识别噬菌体DNA，并通过Cas9蛋白切断目标DNA，从而起到防御作用。下列关于该机制的描述错误的是()A．gRNA与目标DNA结合片段中最多含有8种核苷酸B．噬菌体DNA的变化体现了基因突变的不定向性C．Cas9蛋白可破坏DNA分子的磷酸二酯键D．光学显微镜下无法观察到该现象解析：选BgRNA为RNA，最多含有4种核糖核苷酸，DNA含有4种脱氧核苷酸，故gRNA与目标DNA结合片段中最多含有8种核苷酸，A正确；噬菌体被细菌gRNA识别并被Cas9蛋白切割属于特定位点的切割，不能体现基因突变的不定向性，B错误；Cas9蛋白可切断目标DNA，该过程破坏的是DNA分子的磷酸二酯键，C正确；该过程属于分子水平的改变，光学显微镜下无法观察到该现象，D正确。14.如图所示的pIJ702是一种常用质粒，其中tsr为硫链丝菌素(一种抗生素)抗性基因；mel为黑色素合成基因，其表达能使白色的链霉菌菌落变成黑色菌落；而限制酶SacⅠ、SphⅠ在pIJ702上分别只有一处识别序列。回答下列问题：(1)限制酶可以识别双链DNA中特定的核苷酸序列，并使每条链中特定部位的两个核苷酸之间的____________断裂，切割形成的末端有______________________________两种。(2)以SacⅠ和SphⅠ切取的目的基因置换质粒pIJ702上长度为0.4kb的SacⅠ/SphⅠ片段，构建重组质粒pZHZ8。上述两种质粒的限制酶酶切片段长度见表1，由此判断目的基因的片段长度为________kb，判定目的基因中含有一个BglⅡ切割位点的理由是___________________________________________________________________________________。表1pIJ702pZHZ8BglⅡ5.7kb6.7kb表2固体培养基中硫链丝菌素浓度/(μg/mL)012510不含质粒的链酶菌生长状况＋＋＋－－注：“＋”表示生长，“－”表示不生长。(3)不含质粒的链霉菌在含硫链丝菌素的固体培养基上生长状况如表2所示。若要筛选导入pZHZ8的链霉菌细胞，则硫链丝菌素浓度至少应为________μg/mL，挑选成功导入pZHZ8的链霉菌的具体方法是__________________________________________________________________