2024-2025学年高中生物专题1基因工程1DNA重组技术的基本工具精练含解析新人教版选修3

PAGEPAGE6DNA重组技术的基本工具(建议用时：40分钟)考点基本目标发展目标1．基因工程中的工具酶1,2,3,4,5,611,12,13,14,152．基因工程中的载体7,8,9,10[基本目标]1．下列关于限制酶的说法，正确的是()A．限制酶广泛存在于各种生物中，其化学本质是蛋白质B．一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列C．不同的限制酶切割DNA后都会形成黏性末端D．限制酶均特异性地识别由6个核苷酸组成的序列B解析限制酶主要存在于微生物中，A项错误；限制酶具有专一性，即一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，B项正确；限制酶切割DNA后会形成黏性末端或平末端，C项错误；限制酶均能特异性地识别核苷酸序列，但识别序列的长度不肯定是6个核苷酸，D项错误。2．下列关于基因工程操作过程中所运用的工具，叙述正确的是()A．限制酶的作用是识别并切割DNA片段中的随意序列B．DNA连接酶只能连接双链DNA片段互补的黏性末端C．利用质粒在宿主细胞内对目的基因进行大量扩增的过程可以称为克隆D．含有目的基因的重组DNA分子胜利导入受体细胞后，会使受体细胞发生基因突变C解析限制酶的作用是特异性识别和切割DNA分子，A项错误；DNA连接酶可以连接双链DNA片段互补的黏性末端或平末端，B项错误；在生物学上，克隆是指选择性地复制出一段DNA序列(分子克隆)、细胞(细胞克隆)或个体(个体克隆)，C项正确；基因工程的原理是基因重组，D项错误。3．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．基因工程中最常运用的载体是大肠杆菌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D解析DNA连接酶连接的是磷酸二酯键，而不是A与T、C与G之间的氢键，A项错误；基因工程中最常运用的载体是质粒，B项错误；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项错误；基因工程能根据人们的意愿定向改造生物的性状，其原理是基因重组，D项正确。4．由于转β胡萝卜素基因的水稻产生的米粒富含β胡萝卜素，因此被称为“金色大米”。这种“金色大米”的形成过程不须要的酶是()A．限制性核酸内切酶 B．DNA连接酶C．RNA聚合酶 D．逆转录酶D解析在通过基因工程技术将β胡萝卜素基因导入水稻受体细胞的过程中，需用限制性核酸内切酶和DNA连接酶构建基因表达载体，而β胡萝卜素基因在转录过程中须要RNA聚合酶，整个过程中都不须要逆转录酶。5．如图所示为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变更，图中依次表示限制性核酸内切酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确依次是()A．①②③④ B．①②④③C．①④②③ D．①④③②C解析①是将一个DNA片段切成两个互补黏性末端的过程，在此过程中限制性核酸内切酶发挥作用；DNA聚合酶可在DNA复制时发挥作用(④过程是DNA复制)；DNA连接酶的作用是将两个DNA片段连接在一起(②过程)；解旋酶的作用是将DNA分子的双螺旋结构解开(③过程)。6．下列关于DNA连接酶的理解正确的是()A．其化学本质是蛋白质B．DNA连接酶可以复原DNA分子中的氢键C．它不能被反复运用D．在基因工程操作中可以用DNA聚合酶代替DNA连接酶A解析DNA连接酶的化学本质是蛋白质，它只可以复原双链DNA片段间的磷酸二酯键，氢键是由分子间的静电吸引力产生的，不须要酶的催化形成，A项正确，B项错误；无论何种酶都是催化剂，不作为反应物，可被反复运用，C项错误；DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的DNA片段上，仅在DNA复制时运用，D项错误。7．作为基因工程中的“分子运输车”——载体，应具备的条件是()①必需有一个或多个限制酶的切割位点，以便目的基因插入到载体上②载体必需具备自我复制的实力，或能整合到受体细胞染色体DNA上，随染色体DNA的复制而同步复制③必需带有标记基因，以便进行重组后的筛选④必需是平安的，不会对受体细胞有害，或不能进入到除受体细胞外的其他生物细胞中去⑤大小应合适，太大则不易操作A．①②③④ B．①②③⑤C．①②④⑤ D．①②③④⑤D解析在基因操作中，载体必需有一个或多个限制酶的切割位点，以便目的基因插入到载体上；载体必需具备自我复制的实力，或整合到受体细胞染色体DNA上，随染色体DNA的复制而同步复制；载体必需带有标记基因，以便进行重组后的筛选；载体必需是平安的；载体的大小应合适，太大则不易操作。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()A．质粒是只存在于细菌细胞质中能自主复制的小型环状双链DNA分子B．在全部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D解析质粒不只分布于细菌等原核生物中，在真核生物——酵母菌细胞内也有分布，A项错误；并不是全部的质粒都存在限制酶的切割位点而能成为合适的载体，B项错误；重组质粒进入受体细胞后，可能在细胞内自我复制，也可能整合后复制，C项错误；质粒上的抗性基因常作为标记基因，D项正确。9．下列一般不作为基因工程中的标记基因的是()A．四环素抗性基因B．绿色荧光蛋白基因C．产物具有颜色反应的基因D．贮藏蛋白的基因D解析标记基因位于载体(质粒)上，用于重组DNA的鉴定和选择，如四环素抗性基因、绿色荧光蛋白基因、产物具有颜色反应的基因等；贮藏蛋白质的基因不具备特征性。10．下列关于图中P、Q、R、S、G的描述，正确的是()A．P代表的是质粒RNA，S代表的是外源DNAB．Q表示限制酶的作用，R表示RNA聚合酶的作用C．G是RNA与DNA形成的重组质粒D．G是转基因形成的重组质粒D解析P代表的是质粒DNA，S代表目的基因，Q表示限制酶的作用，R表示DNA连接酶的作用，G是目的基因与质粒形成的重组质粒。[发展目标]11．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—。如图表示的是四种质粒和目的基因，其中箭头所指部位为酶的切割位点，质粒的阴影部分表示标记基因。适合作为图示目的基因载体的质粒是()A解析解答本题的关键是明确载体必需具备标记基因，且酶切时标记基因不能被破坏。图示目的基因两侧都是限制酶EcoRⅠ的切割位点，因此应用限制酶EcoRⅠ切割含目的基因的外源DNA片段，而MunⅠ切割DNA后能产生与EcoRⅠ相同的黏性末端(AATT)，则用DNA连接酶可将两者切割后的DNA片段连接形成重组DNA。A项中MunⅠ切割质粒后未破坏标记基因的结构；B项中质粒无标记基因，不符合作为载体的条件；C、D项中的标记基因在酶切后都被破坏。12．如图为环状DNA分子，设其长度为1。限制性核酸内切酶A在其上的切点位于0处；限制性核酸内切酶B在其上的切点位于0.3处；限制性核酸内切酶C的切点未知，但酶C单独切或与酶A或酶B同时切的结果如下表。请确定酶C在该环状DNA分子上的切点应位于图中的()C单切长度为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A解析酶C单切环状DNA分子后，可形成两个片段，说明该环状DNA分子上存在两个酶C的切点；由C与A同时切的结果且A的切点位于0处知，C的切割位点为0.8、0.6或0.2、0.4或0.2、0.8；又由C与B同时切的结果且B的切点位于0.3处知，C的切割位点为0.2、0.4或0.2、0.1或0.4、0.5。综合上述分析可知，酶C的切割位点为0.2、0.4。13．基因工程又叫作基因拼接技术。该技术能够通过对生物的基因进行改造和重新组合，产生人类所须要的基因产物。自20世纪70年头基因工程发展起来以后，人们起先采纳高新技术生产各种基因产品。下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图1和图2表示基因工程部分操作过程：限制酶BamHⅠHindⅢEcoRⅠSmaⅠ识别序列及切割位点G↓GATCCCCTAG↑GA↓AGCTTTTCGA↑AG↓AATTCCTTAA↑GCCC↓GGGGGG↑CCC(1)从表中四种酶的切割位点看，可以切出平末端的酶是________。(2)将目的基因与质粒DNA缝合时，两条链上的磷酸、脱氧核糖在__________酶的作用下连接起来，形成磷酸二酯键；两条链间的碱基对通过________连接起来。(3)图2中的质粒可被表中的________酶切割，切割后的质粒含有________个游离的磷酸基团。(4)若对图2中的质粒进行改造，插入的SmaⅠ酶切位点越多，质粒的热稳定性越________。(5)在相关酶的作用下，甲与乙能否拼接起来？请说明理由。________________________________________________________________________。解析(1)由表格中四种限制酶的切割位置可知，只有限制酶SmaⅠ能切出平末端。(2)目的基因与质粒缝合时，两条链上的磷酸、脱氧核糖在DNA连接酶的作用下连接，形成磷酸二酯键，两条链之间的碱基通过氢键连接。(3)比对质粒的碱基序列和限制酶的识别序列可知，质粒可被限制酶EcoRⅠ切割，切割后形成链状DNA，有2个游离的磷酸基团。(4)DNA分子中C—G碱基对越多，DNA的热稳定性越高，SmaⅠ酶识别的序列中都是C—G碱基对，所以插入SmaⅠ酶切位点越多，质粒的热稳定性越高。(5)由图可知，甲和乙的黏性末端相同，在DNA连接酶的作用下可以拼接起来。答案(1)SmaⅠ(2)DNA连接氢键(3)EcoRⅠ2(4)高(5)能，二者具有相同的黏性末端14．下图表示两种限制性核酸内切酶识别DNA分子的特定序列，并在特定位点对DNA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)假如图甲中碱基G发生基因突变，可能发生的状况是________________________________________________________________________。解析从图解可以看出，甲和乙代表的是不同的DNA片段，在相应限制酶(EcoRⅠ、HpaⅠ)的作用下，在特定的位点被剪切成两部分。EcoRⅠ酶的切口是在识别序列的中轴线两侧，形成的末端是黏性末端；HpaⅠ酶的切口是在识别序列的中轴线处，形成的末端是平末端。答案(1)有特别脱氧核苷酸序列的DNA片段(2)两种不同的限制酶(3)黏性末端平末端G、AT、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)相应限制酶不能识别该序列并切割15．以重组DNA技术为核心的基因工程正在变更着人类的生活。请回答下列问题：(1)切割和连接DNA分子所运用的酶分别是____________________和______________。(2)运输目的基因进入受体细胞的载体一般选用病毒或________，后者的形态呈____________。(3)由于重组DNA分子胜利导入受体细胞的频率________，所以在转化后通常须要进行________操作。(4)将人胰岛素基因分别导入大肠杆菌