2024-2025学年高中生物限时规范训练1DNA重组技术的基本工具含解析新人教版选修3

PAGEPAGE9DNA重组技术的基本工具1．下图为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、限制酶、解旋酶B．限制酶、解旋酶、DNA连接酶C．解旋酶、限制酶、DNA连接酶D．限制酶、DNA连接酶、解旋酶答案C解析解旋酶可催化DNA碱基之间氢键(①)的断裂，限制酶可使DNA两个核苷酸之间的磷酸二酯键(②)断开，而DNA连接酶则催化两个DNA片段之间磷酸二酯键(③)的形成。2．下列关于限制酶和DNA连接酶的叙述，正确的是()A．化学本质都是蛋白质B．DNA连接酶可以复原DNA分子中的氢键C．它们不能被反复运用D．在基因工程操作中可以用DNA聚合酶代替DNA连接酶答案A解析限制酶与DNA连接酶的化学本质都是蛋白质；DNA连接酶连接的是两个DNA片段间的磷酸二酯键，DNA聚合酶连接的是DNA片段与游离的脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键，因此在基因工程中不行以用DNA聚合酶代替DNA连接酶；酶在化学反应前后其数量、性质、功能均不发生变更，因此可以反复利用。3．作为基因的运输工具——载体，必需具备的条件之一及理由是()A．能够在宿主细胞中稳定地保存下来并大量复制，以便供应大量的目的基因B．具有多个限制酶切割位点，以便目的基因的表达C．具有某些标记基因，以便为目的基因的表达供应条件D．能够在宿主细胞中复制并稳定保存，以便于进行筛选答案A解析作为载体要携带目的基因进入受体细胞并使之表达，必需能够在宿主细胞内稳定地保存下来并大量复制，以便通过复制供应大量的目的基因；载体具有某些标记基因，是为了通过标记基因来推断目的基因是否导入受体细胞，从而进行受体细胞的筛选；载体具有多个限制酶切割位点，则是为了便于与外源基因连接。4．玉米的PEPC酶固定CO2的实力较水稻的强60倍。我国科学家正致力于将玉米的PEPC基因导入水稻中，以提高水稻产量。下列有关该应用技术的叙述，错误的是()A．该技术是在DNA分子水平上进行设计和施工的B．该技术的操作环境是生物体内C．该技术的原理是基因重组D．该技术的优点是定向产生人类须要的生物类型答案B解析由题意可知，该技术为基因工程，是在生物体外进行的操作。5．基因工程在操作过程中须要限制酶、DNA连接酶、载体三种工具。以下有关基本工具的叙述，正确的是()A．全部限制酶的识别序列均由6个核苷酸组成B．全部DNA连接酶均能连接黏性末端和平末端C．真正被用作载体的质粒都是自然质粒D．原核生物内的限制酶可切割入侵的DNA分子而爱护自身答案D解析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、5或8个核苷酸组成；DNA连接酶包括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；在基因工程操作中真正被用作载体的质粒都是在自然质粒的基础上进行过人工改造的。6．下列关于细菌质粒的叙述，正确的是()A．全部的质粒都可以作为基因工程中的载体B．质粒是独立于细菌拟核DNA之外的双链DNA分子，不与蛋白质结合C．质粒对侵入的宿主细胞都是无害的D．细菌质粒的复制过程都是在宿主细胞内独立进行的答案B解析自然质粒不能干脆作为载体，在基因工程操作中真正被用作载体的质粒，都是在自然质粒的基础上进行过人工改造的。质粒上可能含有毒素基因等，对宿主细胞产生破坏作用。细菌质粒是独立于细菌拟核之外的袒露的双链DNA分子，质粒侵入宿主细胞后有的可以独立地进行自我复制，有的则整合到宿主细胞染色体DNA上，随着宿主细胞染色体DNA的复制而同步复制。7．下列关于四种黏性末端的叙述，正确的是()A．①与③是由相同限制酶切割产生的B．DNA连接酶可催化①与③的拼接C．经酶切形成④须要脱去2个水分子D．DNA连接酶修复磷酸二酯键和氢键答案B解析不同限制酶切割生成的黏性末端也可能相同，因此①与③不肯定是由相同限制酶切割产生的；由于①与③的黏性末端碱基可以互补配对，所以DNA连接酶可催化①与③的拼接；形成④须要断裂两个磷酸二酯键，因此须要消耗2分子水；DNA连接酶能修复磷酸二酯键，但不能修复氢键。8．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须要运用的工具酶是________，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的识别序列和切割位点是—G↓GATCC—，限制酶Ⅱ的识别序列和切割位点是—↓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，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)ⅠⅡ限制酶Ⅰ切割质粒不会把两个标记基因都破坏掉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)目的基因与载体连接须要DNA连接酶催化。(3)限制酶Ⅰ的识别序列和切割位点是—G↓GATCC—，限制酶Ⅱ的识别序列和切割位点是—↓GATC—。GeneⅠ含有限制酶Ⅱ的识别序列和切割位点，而GeneⅡ既含有限制酶Ⅰ又含有限制酶Ⅱ的识别序列和切割位点，故用限制酶Ⅰ切割质粒只会破坏一个标记基因。目的基因两端均含有限制酶Ⅱ的识别序列，故切割目的基因所在的DNA时用限制酶Ⅱ切割。9．某科学家从细菌中分别出耐高温淀粉酶(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，经检测发觉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()A．获得基因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答案B解析限制酶和DNA连接酶的作用部位都为①磷酸二酯键，但两者作用相反；重组DNA分子导入马铃薯植株中，在成熟块茎细胞中发觉Amy，说明基因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；题中采纳的是基因工程技术，基因工程能定向改造生物的遗传性状。10．关于基因工程，下列说法正确的有()①DNA重组技术所用的工具酶是限制酶、DNA连接酶和载体②基因工程是在DNA分子水平上进行的设计和施工③限制酶的切口肯定是GAATTC碱基序列④只要目的基因进入受体细胞就能胜利实现表达⑤全部的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列⑥基因工程可以将一种生物的优良性状转移到另一种生物体上⑦质粒是基因工程中唯一用作运载目的基因的载体A．2项 B．3项C．4项 D．5项答案A解析DNA重组技术所用的工具酶是限制酶、DNA连接酶，载体不属于工具酶，①错误；基因工程又称DNA重组技术，是在DNA分子水平上进行的设计和施工，②正确；一种限制酶只能识别某种特定的核苷酸序列，其具有特异性，所以限制酶的切口不都是GAATTC碱基序列，③⑤错误；即使目的基因能进入受体细胞，也不肯定可以胜利表达，还要考虑基因的插入位置及基因的选择性表达等因素，所以须要检测和鉴定，④错误；基因工程是指依据人们的意愿，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，给予生物新的遗传特性，从而创建出更符合人们须要的新的生物类型和生物产品，因而可以通过基因工程将一种生物的优良性状移植到另一种生物体上，⑥正确；基因工程常用的载体有质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等，⑦错误。11．限制酶是一种核酸切割酶，可识别并切割DNA分子上特定的核苷酸序列。如图依次为四种限制酶BamHⅠ、EcoRⅠ、HindⅢ以及BglⅡ的切割位点和识别序列。为防止酶切后含目的基因的DNA片段自身连接成环状，下列不能同时切割目的基因的是()A．EcoRⅠ和HindⅢ B．EcoRⅠ和BglⅡC．BamHⅠ和HindⅢ D．BamHⅠ和BglⅡ答案D解析由图分析可知，四种限制酶(BamHⅠ、EcoRⅠ、HindⅢ、BglⅡ)切割后形成的黏性末端依次是GATC—、AATT—、AGCT—、GATC—，由此可知经限制酶BamHⅠ和BglⅡ切割后，DNA露出相同的黏性末端，含目的基因的DNA片段会自身连接成环状，所以不能用这两种限制酶同时切割含目的基因的DNA。12．如图是四种不同质粒的示意图，其中ori为复制必需的序列，Ampr为氨苄青霉素抗性基因，Tetr为四环素抗性基因，箭头表示一种限制性核酸内切酶的酶切位点。若要得到一个能在四环素培育基上生长而不能在氨苄青霉素培育基上生长的含重组DNA的细胞，应选用的质粒是()答案C解析A项用限制酶切割后，破坏了复制必需的序列。B项用限制酶切割后，氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因都完好，在含四环素的培育基上和含氨苄青霉素的培育基上都能生长。C项用限制酶切割后，氨苄青霉素抗性基因被破坏，四环素抗性基因正常，在含四环素的培育基上生长而在含氨苄青霉素的培育基上不能生长。D项用限制酶切割后，氨苄青霉素抗性基因正常，四环素抗性基因被破坏，在含氨苄青霉素的培育基上能生长而在含四环素的培育基上不能生长。13．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，不能运用SmaⅠ切割，缘由是_______________________________________________________________________________________________________________。(4)与只运用EcoRⅠ相比较，运用BamHⅠ和HindⅢ两种限制酶同时处理质粒、外源DNA的优点在于可以防止______________________________________。(5)为了获得重组质粒，将切割后的质粒与目的基因片段混合，并加入________酶。答案(1)02(2)高(3)SmaⅠ会破坏质粒的抗性基因(标记基因)和外源DNA中的目的基因(4)质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化(5)DNA连接解析(1)质粒是环状DNA分子，全部磷酸基团均参加形成磷酸二酯键，不含游离的磷酸基团。由图1可知质粒上只含有一个SmaⅠ的切割位点，因此用SmaⅠ切割后质粒变成线性DNA分子，含2个游离的磷酸基团。(2)由题干可知，SmaⅠ识别的DNA序列只含G和C，G和C之间形成3个氢键，A与T之间形成2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DNA分子上的抗生素抗性基因为标记基因，标记基因和外源DNA目的基因中均含有SmaⅠ酶切位点，都可以被SmaⅠ破坏。(4)只运用EcoRⅠ处理质粒和外源DNA，则质粒和目的基因两端的黏性末端相同，会导致质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化。(5)质粒和目的基因的连接须要DNA连接酶的催化。14．为制备目的基因Y(图1)与质粒X(图2)的重组DNA，将质粒X与含Y的DNA片段加入含有限制性核酸内切酶BglⅡ与BamHⅠ的反应混合物中，酶切后的片段再加入含有DNA连接酶的反应体系中。其中，质粒X含有leu2基因，可用于合成亮氨酸，目的基因Y含有卡那霉素抗性基因KanR。请回答下列问题：(1)依据图3分别写出BglⅡ与BamHⅠ酶切后形成的末端序列：________________、________________。(2)BglⅡ酶切后的质粒X与BamHⅠ酶切后的目的基因Y能够连接的缘由是______________________________________________。(3)运用BglⅡ处理重组质粒，可以得到______________________。(4)将连接后的产物转入一种Z细菌，Z细菌对卡那霉素敏感，且不能在缺乏亮氨酸的培育基中培育。若要筛选含有重组质粒的Z细菌，应选择______________________的培育基培育。(2)酶切后产生相同的黏性末端，并遵循碱基互补配对原则(3)长度为3300bp的环状DNA(4)含卡那霉素但不含亮氨酸解析(1)限制酶BglⅡ与BamHⅠ切割形成的序列依次为：或、或。(2)BglⅡ酶切后的质粒X与BamHⅠ酶切后的目的基因Y具有相同的黏性末端，依据碱基互补配对原则，它们能够连接形成重组DNA。(3)BglⅡ酶切后的质粒与BamHⅠ酶切后的目的基因形成的重组DNA分子上没有BglⅡ的识别序列，因此运用BglⅡ处理重组质粒，可以得到长度为3300bp的环状DNA。(4)由于Z细菌对卡那霉素敏感，且不能在缺乏亮氨酸的培育基中培育，质粒X含有leu2基因，可用于合成亮氨酸，目的基因Y含有卡那霉素抗性基因KanR，因此要筛选含有重组质粒的Z细菌，应选择含卡那霉素但不含亮氨酸的培育基培育。15．目前基因工程所用的质粒载体主要是以自然细菌质粒的各种元件为基础重新组建的人工质粒，pBR322质粒是较早构建的质粒载体，其主要结构如下图所示。(1)构建人工质粒时要有抗性基因，以便于_______________。(2)pBR322分子中有单个EcoRⅠ限制酶作用位点，EcoRⅠ只能识别序列—GAATTC—，并只能在G和A之间切割。若在某目的基因的两侧各有1个EcoRⅠ的切割位点，请画出目的基因两侧被限制酶EcoRⅠ切割后所形成的黏性末端：____________________________。(3)pBR322分子中另有单个的BamHⅠ限制酶作用位点，现将经BamHⅠ处理后的质粒与用另一种限制酶BglⅡ处理得到的目的基因，通过DNA连接酶作用复原________，胜利获得了重组质粒，说明____________________________________________。(4)为了检测上述重组质粒是否导入原本无Ampr和Tetr的大肠杆菌，将大肠杆菌在含氨苄青霉素的培育基上培育，得到如图2的菌落。再将灭菌绒布按到培育基上，使绒布面沾上菌落，然后将绒布按到含四环素的培育基上培育，得到如图3的结果(空圈表示与图2比照无菌落的位置)。与图3空圈相对应的图2中的菌落表现型