3.1重组DNA技术的基本工具 课后习题-2023-2024学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3

重组DNA技术的基本工具 一、选择题 1．关于限制酶和DNA连接酶的说法中，正确的是（　　） A．其化学本质都是蛋白质 B．DNA连接酶可恢复DNA分子中的氢键 C.在基因工程中DNA聚合酶可以替代DNA连接酶 D．限制酶切割后一定能产生黏性末端 2．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的识别序列和切割位点是，限制酶Ⅱ的识别序列和切割位点是。根据下图判断下列操作正确的是（　　） A．目的基因和质粒均用限制酶Ⅱ切割 B．目的基因和质粒均用限制酶Ⅰ切割 C．质粒用限制酶Ⅱ切割，目的基因用限制酶Ⅰ切割 D．质粒用限制酶Ⅰ切割，目的基因用限制酶Ⅱ切割 3．用XhoⅠ和SalⅠ两种限制性内切核酸酶分别处理同一DNA片段（限制酶在对应切点一定能切开），酶切位点及酶切产物分离结果如图。下列叙述错误的是（　　） A．如图中两种酶识别的核苷酸序列不同 B．如图中酶切产物可用于构建重组DNA C．泳道①中是用SalⅠ处理得到的酶切产物 D．图中被酶切的DNA片段是单链DNA 4．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2 A.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，一定也能被BamHⅠ识别 C．DNA连接酶能连接②⑤，也能连接②④ D．E.coliDNA连接酶和T4DNA连接酶都能连接①③ 5．如图为某个基因的部分片段，关于该结构的叙述，正确的是（　　） A．①所圈定的部位是腺嘌呤 B．DNA连接酶作用于②处 C．限制酶作用于③处 D．解旋酶作用于④处 6．下列黏性末端属于同一种限制酶切割而成的是（　　） A．①②　B．①③ C．①④　D．②③ 7．基因工程技术引起的生物变异属于（　　） A．染色体变异B．基因突变 C．基因重组D．不遗传的变异 8．“分子缝合针”缝合的部位是（　　） A．碱基对之间的氢键 B．碱基与脱氧核糖 C．DNA双链上的磷酸二酯键 D．磷酸与脱氧核糖 9．在基因工程中用来修饰改造生物基因的工具酶是（　　） A．限制酶和载体 B．限制酶和水解酶 C．DNA连接酶和载体 D．限制酶和DNA连接酶 10．如图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制性内切核酸酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是（　　） A．①②③④B．①②④③ C．①④②③D．①④③② 11．下列有关“DNA粗提取与鉴定”实验的叙述，正确的是（　　） A．用蒸馏水使家兔的红细胞涨破，可获取富含DNA的滤液 B．DNA不溶于酒精，但可溶于2mol/L的NaCl溶液 C．植物材料需先用洗涤剂破坏细胞壁再吸水涨破，释放DNA D．鉴定DNA时，应将丝状物直接加入到二苯胺试剂中并进行沸水浴 12．用限制酶EcoRⅠ、KpnⅠ和二者的混合物分别降解一个1000bp（1bp即1个碱基对）的DNA分子，降解产物分别进行凝胶电泳，在电场的作用下，降解产物分开，凝胶电泳结果如下图所示。该DNA分子的酶切图谱（单位：bp）正确的是（　　） A． B． C． D． 13．（不定项选择）下表关于“DNA粗提取与鉴定”实验的表述，正确的是（　　） 选项 试剂 操作 作用 A 研磨液 与生物材料混合 提取DNA B 2mol/LNaCl溶液 与提取出的DNA混合 溶解DNA C 冷却的酒精 加入离心后的上清液中 溶解DNA D 二苯胺试剂 加入溶解有DNA的NaCl溶液中 鉴定DNA 二、非选择题 14．酵母菌的维生素、蛋白质含量高，可用于生产食品和药品等。科学家将大麦细胞中的LTP1基因植入啤酒酵母菌细胞中，获得的啤酒酵母菌可产生LTP1蛋白，并酿出泡沫丰富的啤酒，基本的操作过程如图。请回答下列有关问题： （1）该技术能定向改变酵母菌的遗传性状，其遗传学原理是　　　　，该技术又称为　　　　　　　或　　　　　　　。该技术是在DNA上进行的　　　　水平的设计施工。 （2）本操作中为了将LTP1基因导入酵母菌细胞内，所用的载体是　　　　。该载体的化学本质是　　　　，除此外，目前常用的载体还有　　　　　　　　。 （3）要使载体与LTP1基因连接，首先应使用　　　　　　　　　　进行切割，该酶作用的化学键是　　　　　　　　。 （4）切割完成后，利用　　　　　　　　将载体与LTP1基因连接，该过程遵循的原则是　　　　　　　　　　　。 15.如表所示为几种限制酶的识别序列及其切割位点，请回答下列问题： （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缝合依靠的是　　　　酶，它的作用是形成磷酸二酯键；两条链间的碱基对通过　　　　连接起来。 （3）图1中的质粒分子可被表中限制酶　　　　切割，切割后的质粒含有　　　　个游离的磷酸基团。 （4）在相关酶的作用下，图1中的甲与图2中的乙　　　　（填“能”或“不能”）拼接起来。请说明理由：_________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 【素养养成练】 16．目前基因工程所用的质粒载体主要是以天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连接酶的作用恢复　　　　键，成功地获得了重组质粒，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养基上培养，得到如图二的菌落。再将灭菌绒布按到培养基上，使绒布面沾上菌落，然后将绒布按到含四环素的培养基上培养，得到如图三的结果（空圈表示与图二对照无菌落的位置）。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　　　　。 参考答案 1．解析：限制酶和DNA连接酶的化学本质都是蛋白质，A正确；DNA连接酶可以恢复DNA分子中的磷酸二酯键，B错误；DNA连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键，而DNA聚合酶只能将单个脱氧核苷酸加到已有的核苷酸片段上，因此在基因工程操作中不能用DNA聚合酶替代DNA连接酶，C错误；限制酶切割后产生的末端可为黏性末端或平末端，D错误。 答案：A 2．解析：解答此题要明确目的基因要切下，质粒要切开且至少保留一个标记基因。限制酶Ⅱ的识别序列和切点是—G↓　ATC—，单独使用时可以把目的基因切下，质粒中GeneⅠ和GeneⅡ也被破坏；限制酶Ⅰ的识别序列和切点是—GG↓ATCC—，只能把目的基因左侧切开，破坏质粒GeneⅡ，所以目的基因用限制酶Ⅱ切割，质粒用限制酶Ⅰ切割。 答案：D 3．解析：该题考查DNA的结构、限制酶的特点和功能等。DNA一般是双螺旋结构；限制酶可以识别特定的脱氧核苷酸序列，并在每条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键进行切割。限制酶识别特定的脱氧核苷酸序列，不同的限制酶能识别不同的核苷酸序列，由电泳图可知XhoⅠ和SalⅠ两种酶分别切割时，识别的序列不同，A正确；同种限制酶切割出的DNA片段，具有相同的黏性末端，再用DNA连接酶进行连接，可以构成重组DNA，B正确；SalⅠ将DNA片段切成4段，XhoⅠ将DNA片段切成3段，根据电泳结果可知泳道①为SalⅠ，泳道②为XhoⅠ，C正确；限制酶切割双链DNA，酶切后的DNA片段仍然是双链DNA，D错误。 答案：D 4．解析：BamHⅠ与AluⅠ切割的均是磷酸二酯键，A错误；BamHⅠ识别并切割，Sau3AⅠ识别并切割，故BamHⅠ能识别的碱基序列，Sau3AⅠ一定能识别，但是Sau3AⅠ能识别的序列，BamHⅠ不一定能识别，B错误；②⑤的黏性末端相同，②④的黏性末端也相同，因此DNA连接酶能连接②⑤，也能连接②④，C正确；E.coliDNA连接酶是从大肠杆菌中获得的，只能连接黏性末端，T4DNA连接酶既可以连接黏性末端也可以连接平末端，而图中①③均属于平末端，只能用T4DNA连接酶连接，D错误。 答案：C　 5．解析：分析题图：①所圈定的部位是腺嘌呤脱氧核苷酸，A错误；DNA连接酶催化磷酸二酯键的形成，即②处，B正确；限制酶的作用是切割磷酸二酯键，即②处，C错误；解旋酶作用于氢键，即③处，D错误。 答案：B 6．解析：限制酶能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，且切割后可形成能够互补配对的黏性末端。由题图可知，①③能够互补，其他的不能互补，所以①③属于同一种限制酶切割而成的。 答案：B 7．解析：基因工程就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。基因工程技术引起的生物变异属于基因重组。 答案：C 8．解析：“分子缝合针”缝合的部位是DNA双链上的磷酸二酯键。 答案：C 9．解析：基因工程中所用的工具有限制酶、DNA连接酶和载体，其中限制酶和DNA连接酶是用来修饰、改造生物基因的工具酶。 答案：D 10．解析：限制酶能够识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开，形成黏性末端，因此作用于①；DNA聚合酶用于DNA分子的复制，能在单链上将一个个脱氧核苷酸连接起来，因此作用于④；DNA连接酶能在具有相同碱基末端的两个DNA片段之间形成磷酸二酯键，因此作用于②；解旋酶能够将DNA分子的双螺旋解开，故作用于③。 答案：C 11．解析：兔属于哺乳动物，哺乳动物成熟的红细胞中没有细胞核，不能用于DNA的粗提取，A错误；DNA不溶于酒精，但可溶于2mol/L的NaCl溶液，B正确；洗涤剂能够瓦解细胞膜，但对DNA没有影响，因此植物材料需先用洗涤剂溶解细胞膜，C错误；鉴定DNA时，将丝状物溶于2mol/L的NaCl溶液后加入二苯胺试剂，并进行沸水浴后呈蓝色，D错误。 答案：B 12．解析：A选项中的DNA用KpnⅠ单独酶切会得到600bp和200bp两种长度的DNA分子，与题意不符，A错误；B选项中的DNA用KpnⅠ单独酶切会得到600bp和400bp两种长度的DNA分子，与题意不符，B错误；C选项中的DNA用KpnⅠ酶切后得到的DNA分子是1000bp，用EcoRⅠ单独酶切得到200bp和800bp两种长度的DNA分子，用EcoRⅠ、KpnⅠ同时酶切后得到200bp和400bp两种长度的DNA分子，与题意相符，C正确；D选项中的DNA用KpnⅠ酶切后得到400bp和600bp两种长度的DNA分子，与题意不符，D错误。 答案：C 13．解析：DNA粗提取的第一步就是加入研磨液使生物材料充分研磨，A正确；DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，DNA在2mol/LNaCl溶液中溶解度最大，使用2mol/LNaCl溶液能溶解DNA，B正确；DNA不溶于酒精，但是细胞中的某些蛋白质溶于酒精，利用这一原理可以将蛋白质和DNA进一步分离，C错误；在沸水浴条件下，DNA与二苯胺试剂反应呈现蓝色，D正确。 答案：ABD 14．解析：(1)图示技术称为转基因技术、DNA重组技术或基因拼接技术，它实现了不同物种之间的基因重组，能定向地改造某种生物的性状，是在DNA上进行的分子水平的设计施工。(2)图示中的载体为质粒。该载体的化学本质是环状DNA，除此之外，目前常用的载体还有噬菌体和动植物病毒。(3)要使目的基因与载体连接，需用同一种限制酶切割载体和含目的基因的DNA分子，使它们具有相同的黏性末端。(4)当用限制酶切割以后，可采用DNA连接酶将载体与目的基因连接，连接后得到的DNA分子称为重组DNA分子，这个过程遵循的原则是碱基互补配对。 答案：(1)基因重组　基因拼接技术　DNA重组技术　分子 (2)质粒　环状DNA　噬菌体和动植物病毒 (3)同一种限制性内切核酸酶(限制酶)　磷酸二酯键 (4)DNA连接酶　碱基互补配对 15．解析：(1)由表中四种限制酶的切割位点可知，SmaⅠ可切出平末端。(2)目的基因与质粒缝合时用DNA连接酶进行连接，形成磷酸二酯键；两条链之间的碱基依据碱基互补配对原则形成氢键。(3)根据质粒的碱基序列可知，质粒分子可被限制酶EcoRⅠ切割，切割后形成链状DNA，有2个游离的磷酸基团。(4)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)EcoRⅠ　2　(4)能　二者具有相同的黏性末端 16．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只能识别核苷酸序列—GAATTC—，并只能在G与A之间切割。根据限制酶的识别序列和切割位点进行解答。(3)DNA连接酶的作用是恢复磷酸二酯键；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分子的鉴定和筛选(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 学科网（北京）股份有限公司 $$