2021-2022学年高中生物 专题1 基因工程 1 DNA重组技术的基本工具课后练习（含解析）新人教版选修3.docx

1、DNA重组技术的基本工具课后篇巩固提升基础巩固1.下列有关基因工程的叙述,正确的是()A.基因工程是细胞水平上的生物工程B.基因工程的产物对生物都有利C.基因工程能定向改造生物的性状D.基因工程引起的变异属于基因突变答案C解析基因工程是分子水平上的生物工程,其产生的变异属于基因重组,A、D两项错误。基因工程是按照人们的意愿进行的,能定向改造生物的性状。所以基因工程的产物有的对生物有利,有的对生物不利,B项错误,C项正确。2.下列有关如图所示的黏性末端的说法,错误的是()A.甲、乙、丙黏性末端分别是由不同的限制酶切割产生的B.甲、乙具有相同的黏性末端,可形成重组DNA分子,但甲、丙之间不能C.D

2、NA连接酶的作用位点是b处D.切割产生甲的限制酶不能识别由甲、乙黏性末端形成的重组DNA分子片段答案C解析据图可知,切割形成甲、乙、丙黏性末端的限制酶识别序列与切割位点分别是GAATTC(在G与A之间切割)、CAATTG(在C与A之间切割)、CTTAAG(在C与T之间切割),即甲、乙、丙是由不同的限制酶切割产生的,A项正确;甲、乙的黏性末端互补,所以甲、乙可以形成重组DNA分子,甲、丙的黏性末端不互补,所以甲、丙无法形成重组DNA分子,B项正确;DNA连接酶可以催化形成被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键,而b处是氢键,C项错误;甲、乙黏性末端形成的重组DNA分子片段为,其中没有切割产生甲

3、的限制酶的识别序列及酶切位点,所以切割产生甲的限制酶不能识别由甲、乙黏性末端形成的重组DNA分子片段,D项正确。3.下列关于DNA连接酶的作用的叙述,正确的是()A.将单个脱氧核苷酸加到某个DNA片段末端B.将断开的两个DNA片段的骨架连接起来C.连接两条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之间连接起来答案B解析DNA连接酶分为两类:Ecoli DNA连接酶和T4DNA连接酶。这两类酶是有差别的,Ecoli DNA连接酶只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间连接起来,而T4DNA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。不

4、管哪类DNA连接酶,都是将断开的两个DNA片段的骨架连接起来,因此A项和C项错误,B项正确;而D选项只涉及Ecoli DNA连接酶的作用,故D项错误。4.下列有关限制性核酸内切酶的叙述,正确的是()A.用限制酶切割一个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.限制性核酸内切酶识别序列越短,则该序列在DNA中出现的概率就越大C.限制性核酸内切酶的活性不受温度、pH等条件的影响D.只有用相同的限制性核酸内切酶处理含目的基因的片段和质粒,才能形成重组质粒答案B解析用限制性核酸内切酶切割一个DNA分子中部,获得一个目的基因时,需要切割目的基因的两侧,因此要断裂4个磷酸二酯键,A项

5、错误;限制性核酸内切酶的活性受温度、pH等条件的影响,C项错误;不同的限制性核酸内切酶切割也可能产生相同的末端序列,因此用不同的限制性核酸内切酶处理含目的基因的片段和质粒,也可能形成重组质粒,D项错误。5.根据右图判断,下列有关工具酶功能的叙述,错误的是()A.限制酶可以切断a处B.DNA聚合酶可以连接a处C.解旋酶可以使b处解开D.DNA连接酶可以连接c处答案D解析限制酶切割DNA分子时破坏的是DNA链中的磷酸二酯键,A项正确;DNA聚合酶是将单个核苷酸加到已有的核酸片段的末端上,形成磷酸二酯键,B项正确;解旋酶解开两个碱基对之间的氢键,即将b处的氢键断开,C项正确;DNA连接酶连接的是两个

6、相邻的脱氧核苷酸的磷酸和脱氧核糖,如a处,形成磷酸二酯键,而图示的c处连接的是同一个脱氧核苷酸的磷酸和脱氧核糖,D项错误。6.根据基因工程的有关知识,回答下列问题。(1)限制酶切割DNA分子后产生的片段,其末端类型有和。(2)质粒用EcoR切割后产生的片段如下:AATTCGGCTTAA为使载体与目的基因相连,含有目的基因的DNA除可用EcoR切割外,还可用另一种限制酶切割,该酶必须具有的特点是。(3)按其来源不同,基因工程中所使用的DNA连接酶有两类,即DNA连接酶和DNA连接酶。(4)基因工程中除质粒外,和也可以作为载体。答案(1)黏性末端平末端(2)切割产生的DNA片段的黏性末端与EcoR

7、切割产生的黏性末端能互补配对(3)EcoliT4(4)动植物病毒噬菌体的衍生物解析(1)DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式,即黏性末端和平末端。(2)若用不同的酶切割含目的基因的DNA,产生的黏性末端与EcoR切割载体产生的黏性末端要能互补配对。(3)根据酶的来源,可将DNA连接酶分为Ecoli DNA连接酶和T4DNA连接酶两类。(4)基因工程中常用的载体有质粒、噬菌体的衍生物和动植物病毒等。能力提升7.下图是3种限制性核酸内切酶对DNA分子的识别序列和剪切位点图(箭头表示切点,切出的断面为黏性末端)。下列叙述错误的是()限制酶1:;限制酶2:;限制酶3:A.不同的限制

8、酶有不同的识别序列和切割位点,体现了酶的专一性B.限制酶2和3识别的序列都包含6个核苷酸C.限制酶1和3切割得到的黏性末端相同D.能够识别和切割RNA分子内一小段核苷酸序列的酶只有限制酶2答案D解析不同的限制酶有不同的识别序列和切割位点,体现了酶的专一性,A项正确;据图可知,限制酶2和3识别的序列分别是CCGCGG和GGATCC,均为6个核苷酸,B项正确;限制酶1和3切割得到的黏性末端相同,均为GATC,C项正确;限制酶只能识别特定的DNA序列,因此三种限制酶均不能识别和切割RNA中的核糖核苷酸序列,D项错误。8.下图所示的酶M和酶N是两种限制酶,图中DNA片段只注明了黏性末端处的碱基序列,其

9、他碱基的序列未作注明。下列叙述不正确的是()A.多个片段乙与丁混合在一起,可用DNA连接酶拼接得到环状DNAB.多个片段乙与丁混合,只由两个DNA片段连接成的DNA共有4种C.一种限制酶只能识别双链DNA中某种特定的脱氧核糖核苷酸序列D.若酶M特异性剪切的DNA片段是,则酶N特异性剪切片段是答案B解析多个片段乙和多个片段丁混合在一起,可用DNA连接酶拼接得到环状DNA,其中只由两个DNA片段连接成的环状DNA分子有3种,即片段乙自身连接、片段丁自身连接,片段乙与片段丁连接,A项正确,B项错误;切割DNA的工具是限制性核酸内切酶,又称限制酶,限制酶是基因工程必需的工具酶,其特性是一种限制酶只能识

10、别双链DNA中某种特定的脱氧核糖核苷酸序列,C项正确;根据图中黏性末端可知,酶M和酶N识别的片段为和,若酶M特异性剪切的DNA片段是,则酶N特异性剪切的DNA片段是,D项正确。9.近年诞生的具有划时代意义的CRISPR/Cas9基因编辑技术可简单、准确地进行基因定点编辑。其原理是由一条单链向导RNA引导着酶Cas9到一个特定的基因位点进行切割。通过设计向导RNA中20个碱基的识别序列,可人为选择DNA上的目标位点进行切割(见下图)。下列有关叙述错误的是()A.酶Cas9是一种限制性核酸内切酶B.若用酶Cas9切割目的基因,则目的基因的两端都存在酶Cas9的识别序列C.酶Cas9切割产生的目的基

11、因只能与自身切割的载体连接D.若链剪切位点附近序列为TCCAGAATC,则相应的识别序列为UCCAGAAUC答案C解析由题干信息和图可知,酶Cas9能对DNA分子进行切割,因此属于限制酶,A项正确;若用酶Cas9切割目的基因,目的基因的两端必须有相应的识别序列,因为限制酶只能识别特定的序列并在特定切割位点切割DNA分子,B项正确;用不同限制酶切割也可能产生互补的黏性末端,只要具有互补的黏性末端就可以连接在一起,C项错误;由于向导RNA能与链的互补链配对,因此向导RNA的识别序列应为UCCAGAAUC,D项正确。10.下图为某病毒的遗传物质,上有两个限制酶切割位点(标为P和Q),用相关酶完全酶切

12、后得到的每个DNA片段的长度如表所示,下列说法正确的是()切割位置限制酶得到的每个DNA片段的长度/kbpQEcoR3;7PBamH8;2A.该病毒的遗传物质是DNA或RNAB.该病毒的中心法则是C.若用EcoR和BamH完全切割该病毒DNA,新形成了8个游离的磷酸基团D.若用EcoR和BamH完全切割该病毒DNA,可得到3种长度的DNA片段答案D解析病毒只含有一种核酸,图示病毒的遗传物质含有限制酶(能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列)的切割位点,说明该病毒的遗传物质是DNA,A项错误;该病毒的遗传物质是DNA,则其中心法则是,B项错误;该病毒DNA含有2个游离的磷酸基团,若用EcoR

13、和BamH完全切割该病毒DNA,可形成3个DNA片段,每个DNA片段含有2个游离的磷酸,则新形成了32-2=4(个)游离的磷酸基团,C项错误;用EcoR和BamH完全切割该病毒DNA,可得到3种长度的DNA片段,D项正确。11.下表是几种限制酶的识别序列及其切割位点,图1、图2中标注了相关限制酶的切割位点,其中切割位点相同的酶不重复标注。请回答下列问题。限制酶BamHBclSau3AHind识别序列及切割位点(1)用图中质粒和目的基因构建重组质粒,应选用两种限制酶切割,酶切后的载体和目的基因片段,通过酶作用后获得重组质粒。(2)若BamH酶切的DNA末端与Bcl酶切的DNA末端连接,连接部位的

14、6个碱基对序列为,对于该部位,这两种酶(填“都能”“都不能”或“只有一种能”)切开。(3)若用Sau3A切割图1质粒,最多可能获得种大小不同的DNA片段。答案(1)Bcl和HindDNA连接(2)都不能(3)7解析(1)选择的限制酶应在目的基因两端且在质粒中存在识别序列,故可以选择的限制酶为Bcl、Hind、BamH和Sau3A,由于质粒中存在多个Sau3A的识别位点,且与BamH 均会破坏四环素抗性基因和氨苄青霉素抗性基因,所以应选Bcl、Hind两种限制酶切割。酶切后的载体和目的基因片段,通过DNA连接酶作用后形成重组质粒。(2)若BamH酶切的DNA末端与Bcl酶切的DNA末端连接,连接

15、部位的6个碱基对序列为,由于两种酶均不能识别该序列,所以都不能切开该序列。(3)根据Bcl、BamH和Sau3A的识别序列,可以看出Sau3A能同时识别Bcl、BamH的识别序列,因此Sau3A在质粒上有三个酶切位点,若完全酶切,则形成三段,可用A、B、C表示,若部分位点被切开,可分别形成AB和C、AC和B、BC和A、ABC 7种大小不同的片段,所以用Sau3A切割质粒,最多可获得7种大小不同的DNA片段。12.图1为用Pvu限制酶切下的某目的基因及其上DNA片段示意图;图2表示三种质粒结构,含复制原点、标记基因(图中Ampr为氨苄青霉素抗性基因,Tetr为四环素抗性基因)、EcoR和Pvu限

16、制酶切割位点等。请回答下列相关问题。(1)组成片段D的基本骨架与细胞膜的基本骨架相同的元素是。(2)图2中质粒A、质粒C能否作为目的基因最理想的载体?(填“能”或“否”),请说明理由:。(3)重组质粒成功导入受体细胞的概率一般仅为10-7。用质粒B构建重组质粒后,为了筛选出导入了重组质粒的大肠杆菌,在导入完成后,将所有大肠杆菌分别在含有四环素和氨苄青霉素的培养基中培养,大肠杆菌在两种培养基中的生长状况不可能是,最可能是。答案(1)C、H、O、P(2)否质粒A缺少标记基因;在用Pvu限制酶切割质粒C时,复制原点会被切割,从而影响重组质粒的自主复制(3)在含四环素的培养基上能正常生长(在含氨苄青霉

17、素的培养基上不能正常生长)在含氨苄青霉素的培养基和含四环素的培养基上都不能正常生长解析(1)脱氧核糖和磷酸交替连接构成DNA片段D的基本骨架,脱氧核糖由C、H、O三种元素组成,组成磷酸的元素是H、P、O;磷脂双分子层构成细胞膜的基本骨架,磷脂分子由C、H、O、N、P组成;可见,组成片段D的基本骨架与细胞膜的基本骨架相同的元素是C、H、O、P。(2)分析图2可知,质粒A缺少标记基因,质粒C在用和目的基因相同的限制酶(Pvu限制酶)切割时,复制原点会被切割,进而影响重组质粒的自主复制,所以质粒A、质粒C均不能作为目的基因最理想的载体。(3)用质粒B构建重组质粒,当用Pvu限制酶切割时,四环素抗性基

18、因遭到破坏,而氨苄青霉素抗性基因结构完好,因此在重组质粒导入完成后,将所有大肠杆菌分别在含有四环素和氨苄青霉素的培养基中培养,大肠杆菌在两种培养基中的生长状况不可能是在含四环素的培养基上能正常生长(在含氨苄青霉素的培养基上不能正常生长)。重组质粒成功导入受体细胞的概率一般仅为10-7,所以大肠杆菌在两种培养基中的生长状况最可能是在含氨苄青霉素的培养基和含四环素的培养基上都不能正常生长。13.某一质粒载体如下图所示,外源DNA插入Ampr或Tetr中会导致相应的基因失活(Ampr表示氨苄青霉素抗性基因,Tetr表示四环素抗性基因)。有人将此质粒载体用BamH酶切后,与用BamH酶切获得的目的基因

19、混合,加入DNA连接酶进行连接反应,用得到的混合物直接转化大肠杆菌。结果大肠杆菌有的未被转化,有的被转化。被转化的大肠杆菌有三种,分别是含有环状目的基因、含有质粒载体、含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌。请回答下列问题。(1)质粒载体作为基因工程的工具,应具备的基本条件有(答出两点即可),而作为基因表达载体,除满足上述基本条件外,还需具有启动子和终止子。(2)如果用含有氨苄青霉素的培养基进行筛选,在上述四种大肠杆菌细胞中,未被转化的细胞和仅含环状目的基因的细胞是不能区分的,其原因是;并且和的细胞也是不能区分的,其原因是。在上述筛选的基础上,若要筛选含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌单菌

20、落,还需使用含有的固体培养基。(3)在基因工程中,某些噬菌体经改造后可以作为载体,其DNA复制所需的原料来自。答案(1)能自我复制、具有标记基因 (2)二者均不含有氨苄青霉素抗性基因,在该培养基上均不生长 含有质粒载体的细胞 含有插入了目的基因的重组质粒(或含有重组质粒) 二者均含有氨苄青霉素抗性基因,在该培养基上均能生长四环素(3)受体细胞解析(1)基因工程中的载体应具备如下条件:必须有一个或多个限制酶切割位点;具有自我复制能力;具有标记基因;对宿主细胞无害。(2)未转化的细胞和仅含环状目的基因的细胞不能在含有氨苄青霉素的培养基上生长,故不能区分;而含有质粒载体的细胞和含有重组质粒的细胞在含有氨苄青霉素的培养基上都能生长,也不能区分。因目的基因插入位点在四环素抗性基因上,四环素抗性基因被破坏,丧失了原有的功能,故含有重组质粒的大肠杆菌不抗四环素。将获得的单个菌落各挑取少许分别接种到含有四环素的培养基上,不能生长的即为所筛选的菌落,即含有重组质粒的大肠杆菌。(3)噬菌体是营寄生生活的,利用受体细胞内的原料进行自身DNA的复制和蛋白质的合成。