2024-2025学年新教材高中生物第3章基因工程第1节重组DNA技术的基本工具课时分层作业含解析新人教版选择性必修3

PAGE6-课时分层作业(十二)(建议用时：40分钟)题组一基因工程及其诞生和发展1．科学家经过多年的努力，创立了一种新兴生物技术——基因工程。实施该工程的最终目的是()A．定向提取生物体的DNA分子B．定向地对DNA分子进行人工“剪切”C．在生物体外对DNA分子进行改造D．定向地改造生物的遗传性状D[该题的关键词是“最终目的”，A、B、C三项都是基因工程的技术手段，这些手段的目的是定向改造生物的遗传性状，故选D项。]2．下列叙述符合基因工程概念的是()A．在细胞内将DNA进行重组，给予生物新的遗传特性B．将人的干扰素基因重组到质粒上后导入大肠杆菌，获得能产生人干扰素的菌株C．用紫外线照耀青霉菌，使其DNA发生变更，通过筛选获得青霉素高产菌株D．自然界中自然存在的噬菌体自行感染细菌后其DNA整合到细菌DNA上B[基因工程是在生物体外将DNA进行重组，给予生物以新的遗传特性，A错误；B项符合基因工程的概念；C项属于诱变育种；D项外源基因导入细菌不是人为操作的，不属于基因工程的范畴。]题组二基因工程的工具酶3．下列有关限制性内切核酸酶的叙述，正确的是()A．用限制性内切核酸酶切割一个DNA分子中部，获得一个目的基因时，被水解的磷酸二酯键有2个B．限制性内切核酸酶识别序列越短，则该序列在DNA中出现的概率就越大C．—CATG↓—和—G↓GATCC—序列被限制酶切出的黏性末端可用DNA连接酶连接D．只有用相同的限制性内切核酸酶处理含目的基因的片段和质粒，才能形成重组质粒B[用限制性内切核酸酶切割一个DNA分子中部，获得一个目的基因时，须要切割目的基因的两侧，因此要断裂4个磷酸二酯键，即被水解的磷酸二酯键有4个，A错误；限制性内切核酸酶识别序列越短，则该序列在DNA中出现的概率就越大，B正确；—CATG↓—和—G↓GATCC—序列被限制酶切出的黏性末端不同，分别为CATG和GATC，不能用DNA连接酶连接，C错误；用不同的限制性内切核酸酶处理含目的基因的DNA片段和质粒，若产生的黏性末端相同，也能形成重组质粒，D错误。]4．下列关于DNA连接酶作用的叙述，正确的是()A．将单个核苷酸加到某个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键B．将断开的2个DNA片段的骨架连接起来，重新形成磷酸二酯键C．连接2条DNA链上碱基之间的氢键D．只能将双链DNA片段互补的黏性末端连接起来，而不能将两者之间的平末端进行连接B[DNA连接酶和DNA聚合酶都是催化2个脱氧核苷酸分子之间形成磷酸二酯键。但DNA连接酶是在2个DNA片段之间形成磷酸二酯键，将2个DNA片段连接成重组DNA分子；DNA聚合酶是将单个的核苷酸分子加到已存在的核酸片段上形成磷酸二酯键，合成新的DNA分子。]5．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C[解旋酶可催化碱基之间氢键(①)的断裂，限制酶可使两个核苷酸之间的磷酸二酯键(②)断开，而DNA连接酶则催化磷酸二酯键(③)的形成。]6．依据图表的内容回答问题：几种限制酶识别序列切割位点(1)假设所用的限制酶均能将所识别的位点完全切开，采纳EcoRⅠ和PstⅠ酶切含有目的基因的DNA，能得到________种DNA片段。假如将质粒载体和含目的基因的DNA片段只用EcoRⅠ酶切，酶切产物再加入DNA连接酶，其中由两个DNA片段之间连接形成的产物有________、________、________。(2)为了防止目的基因和质粒表达载体酶切后的末端随意连接，酶切时应当选用的酶是________、________。[解析](1)含目的基因的DNA分子上含有2个EcoRⅠ和1个PstⅠ的酶切位点，3个切点全部切开，则形成4种DNA片段。质粒与含目的基因的DNA片段都用EcoRⅠ酶切，目的基因两端和质粒切口处的黏性末端相同，只考虑两个DNA片段相连，则会形成3种连接产物，即质粒与质粒相连、质粒与目的基因相连、目的基因与目的基因相连。(2)为了防止随意连接，可选用EcoRⅠ和SmaⅠ两种酶同时切割。[答案](1)4质粒载体—质粒载体连接物目的基因—目的基因连接物质粒载体—目的基因连接物(2)EcoRⅠSmaⅠ题组三基因工程的载体7．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．质粒是细菌细胞质中能自主复制的小型双链环状DNA分子C．质粒只有在侵入受体细胞后才能复制D．细菌质粒的复制过程肯定是在受体细胞外独立进行的B[质粒是一种袒露的、结构简洁、独立于细菌拟核DNA之外，并具有自我复制实力的小型双链环状DNA分子。质粒在受体细胞和自身细胞内均能自我复制。]8．下列关于载体的叙述中，错误的是()A．载体与目的基因结合后，实质上就是一个重组DNA分子B．在进行基因工程操作中，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C．目前常用的载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等D．载体具有某些标记基因，便于对其进行切割D[用DNA连接酶将目的基因和载体DNA连接在一起，形成的DNA分子为重组DNA分子，A正确；常用的载体有质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等，其中在进行基因工程操作中，真正被用作载体的质粒，都是在自然质粒的基础上进行人工改造的，B、C正确；标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来，D错误。]9．下面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内切核酸酶的酶切位点。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()C[A项破坏了复制必需的序列。B项氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因都完好，在四环素培育基上和氨苄青霉素培育基上都能生长。C项氨苄青霉素抗性基因被破坏，四环素抗性基因完好，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。D项氨苄青霉素抗性基因完好，四环素抗性基因被破坏。]10．对下图所示黏性末端的相关说法错误的是()A．甲、乙、丙黏性末端是由各自不同的限制性内切核酸酶催化产生的B．甲、乙具相同的黏性末端，可形成重组DNA分子，但甲、丙之间不能C．DNA连接酶作用位点在b处，催化磷酸基团和脱氧核糖之间形成化学键D．切割甲的限制性内切核酸酶不能识别由甲、乙片段形成的重组DNA分子C[甲图表示在G和A之间进行剪切，乙图表示在C和A之间进行剪切，丙图表示在C和T之间进行剪切，因此三者须要不同的限制性内切核酸酶进行剪切；甲和乙的黏性末端相同，能够通过碱基互补配对形成重组DNA分子，但甲和丙不行；DNA连接酶作用的位点是磷酸二酯键，乙图中的a和b分别表示磷酸二酯键和氢键；甲和乙形成的重组DNA分子相应位置的DNA碱基序列为eq\o(\s\up9(—GAATTG—),\s\do15(—CTTAAC—))，而甲图表示在G和A之间切割，所以该重组序列不能被切割甲的限制性内切核酸酶识别。]11．下图所示为限制酶BamHⅠ和BglⅡ的识别序列及切割位点，试验中用BamHⅠ切割DNA获得目的基因，用BglⅡ切割质粒，并将它们拼接得到重组质粒。下列相关叙述正确的是()A．在酶切过程中，只须要限制好酶的浓度，不须要限制温度等因素B．经两种酶处理得到的重组质粒不能再被这两种酶所识别C．质粒经BglⅡ切割后形成的黏性末端是eq\b\lc\\rc\(\a\vs4\al\co1(—G—CTACG))D．分别用图中两种限制酶切割，可保证目的基因定向地插入质粒B[影响酶促反应的因素有温度、pH、酶浓度、底物浓度、反应时间等，因此酶切过程中，需限制好酶浓度、温度和反应时间等因素，A错误；经两种酶处理得到的重组质粒不能再被这两种酶识别，B正确；质粒经BglⅡ切割后形成的黏性末端是eq\b\lc\\rc\(\a\vs4\al\co1(—A—TCTAG))，C错误；分别用题图中两种限制酶切割目的基因和质粒，由于形成的黏性末端相同，因此并不能保证目的基因定向地插入质粒，D错误。]12．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，其主要结构如图一所示。(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与A之间切割。若在某目的基因的两侧各有1个EcoRⅠ的切点，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连接酶的作用复原________键，胜利地获得了重组质粒，这说明____________________________________________________________________________________。(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，得到如图二的菌落。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，得到如图三的结果(空圈表示与图二比照无菌落的位置)。与图三空圈相对应的图二中的菌落表型是____________________，图三结果显示，多数大肠杆菌导入的是________。[解析](1)构建人工质粒时要有抗性基因作为标记基因，用于重组DNA的鉴定和筛选或便于鉴别目的基因是否导入受体细胞。(2)EcoRⅠ只能识别核酸序列—GAATTC—，并只能在G与A之间切割。依据限制酶的识别序列和切割位点进行解答。(3)DNA连接酶的作用是复原磷酸二酯键；由题干可知，两种限制酶(BamHⅠ和BglⅡ)切割得到的黏性末端相同，这样才能进行相应的碱基互补配对。(4)与图三空圈相对应的图二中的菌落表型是能抗氨苄青霉素，但不能抗四环素；图三结果显示，多数大肠杆菌导入的是能抗氨苄青霉素和四环素的人工质粒即pBR322质粒。[答案](1)重组DNA的鉴定和筛选(鉴别目的基因是否导入受体细胞)(2)(3)磷酸二酯两种限制酶(BamHⅠ和BglⅡ)切割得到的黏性末端相同(4)能抗氨苄青霉素，但不能抗四环素pBR322质粒对限制酶的作用结果辨别不清13．表1列举了几种限制酶识别序列及其切割位点(箭头表示相关酶的切割位点)。图2是酶切后产生的几种末端。下列说法正确的是()表1图2A．BamHⅠ切割的是磷酸二酯键，AluⅠ切割的是氢键B．能被Sau3AⅠ识别的序列，肯定也能被BamHⅠ识别C．DNA连接酶能连接②⑤，也能连接②④D．E.coliDNA连接酶和T4DNA连接酶都能连接①③C[BamH