第3章 第1节 重组DNA技术的基本工具-【金版教程】2024-2025学年高中生物必修3 生物技术与工程 作业与测评word（人教版2019 单选版）

第1节　重组DNA技术的基本工具 知识点一　基因工程的概念 1．科学家将发光基因导入烟草细胞内，培育出了发光的烟草，以下有关该过程中应用的技术，叙述正确的是(　　) A．该技术是在细胞水平上进行设计和施工的 B．该技术的操作环境是在生物体内 C．该技术的原理是基因突变 D．该技术的优点是定向产生人类需要的生物类型 答案　D 解析　基因工程是指按照人们的愿望，通过转基因等技术，赋予生物新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品，D正确；该技术是基因工程技术，是在DNA分子水平上进行设计和施工的，A错误；该技术的操作环境是在生物体外，B错误；基因工程的生物学原理是基因重组，C错误。 知识点二　基因工程的基本工具 2．下列有关基因工程中限制酶的描述，正确的是(　　) A．限制酶只能识别6个或8个脱氧核苷酸组成的序列 B．限制酶的活性受温度的影响 C．限制酶能识别和切割RNA和DNA D．限制酶只能从原核生物中提取 答案　B 解析　限制酶能够识别并切割双链DNA分子上特定的核苷酸序列，大多数限制酶能够识别由6个核苷酸组成的序列，少数可以识别由4个、8个或其他数量的核苷酸组成的序列，A、C错误；限制酶主要是从原核生物中分离纯化出来的，在真核生物细胞内也可能存在，例如酵母菌，D错误。 3．下列关于基因工程中的DNA连接酶的叙述不正确的是(　　) A．DNA连接酶的化学本质是蛋白质 B．DNA连接酶能够连接两个DNA片段之间的磷酸二酯键 C．基因工程中可以用DNA聚合酶替代DNA连接酶 D．根据来源不同，DNA连接酶可分为E．coli DNA连接酶和T4 DNA连接酶 答案　C 解析　基因工程中不可以用DNA聚合酶替代DNA连接酶，C错误。 4．基因工程载体必须具备的条件中，错误的是(　　) A．能在受体细胞中复制并稳定保存 B．具有一个或多个限制酶切割位点，以便与外源基因连接 C．能进入受体细胞中并控制其新陈代谢过程 D．在限制酶切点外必须含有标记基因，便于筛选 答案　C 解析　作为基因工程的载体必须能够在受体细胞内复制并稳定保存，有一个至多个限制酶的切点，具有某些标记基因，A、B、D正确；载体进入受体细胞后不能影响受体细胞正常的代谢活动，C错误。 5．下表为常用的限制性内切核酸酶(限制酶)及其识别序列和切割位点，由此推断以下说法中，不正确的是(　　) 限制酶名称 识别序列和切割位点 限制酶名称 识别序列和切割位点 BamHⅠ G↓GATCC KpnⅠ GGTAC↓C EcoRⅠ C↓AATTC Sau3AⅠ ↓GATC HindⅡ GTY↓RAC SmaⅠ CCC↓GGG 注：Y＝C或T，R＝A或G。 A．HindⅡ、SmaⅠ两种限制酶切割后形成平末端 B．Sau3AⅠ限制酶的切割位点在识别序列的外部 C．BamHⅠ和Sau3AⅠ两种限制酶切割后形成相同的黏性末端 D．一种限制酶一定只能识别一种核苷酸序列 答案　D 解析　HindⅡ可以识别多种核苷酸序列，D错误。 6．限制酶BamHⅠ和BglⅡ是两种常见的工具酶，它们的识别序列及切割位点依次为5′—G↓GATCC—3′和5′—A↓GATCT—3′。研究中用BamHⅠ切割DNA获得目的基因，用BglⅡ切割质粒，并用DNA连接酶连接得到重组质粒。下列相关叙述不正确的是(　　) A．限制酶切割DNA过程中会将磷酸二酯键切断 B．含目的基因的DNA片段经BamHⅠ切割后形成的是黏性末端 C．经BamHⅠ和BglⅡ两种酶处理得到的重组质粒不能再被这两种酶所识别 D．分别用BamHⅠ和BglⅡ两种限制酶切割，能保证目的基因定向插入质粒 答案　D 解析　两种限制酶切割产生的黏性末端互补，经过DNA连接酶处理后获得的重组序列是，该序列不能被BamHⅠ和BglⅡ识别，C正确；BamHⅠ和BglⅡ两种限制酶切割产生的黏性末端互补，仍然会出现自身环化和反向连接现象，不能保证目的基因定向插入质粒，D错误。 7．以下关于质粒的叙述，不正确的是(　　) A．质粒上有复制原点，可以在宿主细胞中自主复制 B．细菌的质粒是独立于拟核之外的小型环状单链DNA分子 C．质粒上常有特殊的标记基因，如四环素抗性基因等 D．天然质粒需经过改造才能应用于基因工程中 答案　B 知识点三　DNA的粗提取与鉴定 8．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粗提取过程中玻璃棒上未出现明显的DNA丝状物，是因为DNA溶解在酒精中 C．在DNA粗提取时，用2 mol/L的NaCl可析出溶液中的DNA D．鉴定DNA时，沸水浴条件下，DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色 答案　D 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，B错误；DNA能溶于2 mol/L的氯化钠溶液，C错误；鉴定DNA时，沸水浴条件下，DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色，D正确。 9．基因工程中，需要使用限制酶切割目的基因和质粒。已知限制酶Ⅰ的识别序列和切点是，限制酶Ⅱ的识别序列和切点是。 (1)根据已知条件和图回答下列问题： ①上述质粒用限制酶________切割，目的基因用限制酶________切割。 ②若将目的基因和质粒连接起来需用到________________。 ③请指出质粒上至少要有一个标记基因的理由：______________________________________。 (2)不同生物的基因可以拼接的结构基础是____________________________。 答案　(1)①Ⅰ　Ⅱ　②DNA连接酶　③便于重组DNA分子的筛选 (2)DNA结构基本相同(其他合理答案亦可) 解析　(1)①要形成重组质粒，质粒只能出现一个切口，并且至少保留一个标记基因，序列在GeneⅡ上，因此用限制酶Ⅰ切割质粒，保留GeneⅠ标记基因；目的基因必须切割两次，切割后产生的末端能与质粒的黏性末端互补，序列中也有限制酶Ⅱ的识别序列和切点，因此用限制酶Ⅱ切割目的基因。②DNA连接酶能将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的磷酸二酯键。③质粒中的标记基因用于重组DNA分子的筛选。 (2)DNA由四种脱氧核苷酸组成，含有2条链且为双螺旋结构，因此不同生物的基因可以拼接。 10．回答下列有关“DNA的粗提取和鉴定”实验的问题。 (1)下列有关“DNA的粗提取和鉴定”实验原理的叙述，正确的是________。 A．DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，它能溶于2 mol/L的NaCl溶液 B．利用DNA不溶于酒精的性质，可除去细胞中溶于酒精的物质而得到较纯净的DNA C．在沸水中，DNA遇二苯胺会出现紫色反应 (2)如图为该实验过程中的一些重要操作示意图。 ①正确的操作顺序是________________。 ②上图C步骤加入蒸馏水，其目的是________________________________。 ③图A步骤中所用酒精必须经过__________才能使用，该步骤的目的是________________________________。 (3)为鉴定A步骤中所得到的丝状物的主要成分为DNA，可滴加________试剂，沸水浴，如果出现________，则该丝状物的主要成分为DNA。 答案　(1)AB (2)①C→B→A→D→E　②加速血细胞的破裂　③充分预冷　提取含杂质较少(或较纯净)的DNA (3)二苯胺　蓝色 解析　(1)DNA不溶于酒精，细胞中的某些蛋白质可以溶解于酒精，利用这一原理可以将蛋白质和DNA初步分离，B正确；沸水浴下，DNA遇二苯胺被染成蓝色，C错误。 (2)①根据DNA的粗提取和鉴定步骤：加入蒸馏水，破碎细胞→过滤，获取含DNA的滤液→去除滤液中杂质→DNA的析出→鉴定，所以正确的操作顺序是C→B→A→D→E。②C步骤中加蒸馏水是使血细胞吸水破裂。③DNA不溶于酒精，95%的冷酒精凝集效果最佳，所以A步骤中所用酒精必须是经过充分预冷的才能使用，以便除去溶于酒精的杂质，提取含杂质较少(或较纯净)的DNA。 (3)DNA鉴定用二苯胺水浴加热，呈蓝色，所以为鉴定A步骤中所得到的丝状物的主要成分为DNA，可滴加二苯胺试剂，沸水浴，如果出现蓝色，则该丝状物的主要成分为DNA。 一、单项选择题(每题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的) 1．下列有关限制性内切核酸酶的叙述中正确的是(　　) 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．限制性内切核酸酶识别序列越短，则该序列在DNA中出现的几率就越大 C．5′—CATG↓—3′和5′—G↓GATCC—3′序列被限制性内切核酸酶切出的黏性末端游离碱基数不同 D．只有用相同的限制性内切核酸酶处理含目的基因的DNA片段和质粒，才能形成重组质粒 答案　B 解析　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，需要切割目的基因的两侧，因此要断裂4个磷酸二酯键，A错误；5′—CATG↓—3′和5′—G↓GATCC—3′序列被限制酶切出的黏性末端游离碱基数均为四个，C错误；不同的限制性内切核酸酶切割也可能形成相同的末端序列，因此不同限制酶处理含目的基因的DNA片段和质粒，也能形成重组质粒，D错误。 2．某线性DNA分子含有3000个碱基对(bp)，先用限制酶a切割，再把得到的产物用限制酶b切割，得到的DNA片段大小如下表。限制酶a和b的识别序列和切割位点如图所示。下列有关说法错误的是(　　) a酶切割产物(bp) b酶再次切割产物(bp) 1600；1100；300 800；300 A．在该DNA分子中，a酶与b酶的识别序列分别有3个和2个 B．a酶与b酶切出的黏性末端可相互连接 C．a酶与b酶切断的化学键均为磷酸二酯键 D．a酶与b酶识别切割的序列不同体现了酶的专一性 答案　A 解析　分析题表可知，a酶可以把线性DNA切成3段，说明a酶的识别序列有2个，b酶把1600 bp的DNA切成分别为800 bp和800 bp的两个片段，并把1100 bp的DNA切成分别为800 bp和300 bp的两个片段，且a酶和b酶的识别位点不同，说明b酶的识别序列有2个，A错误；a酶与b酶切出的黏性末端相同，用DNA连接酶可以将它们连接起来，B正确；a酶和b酶属于限制酶，限制酶切割的化学键都是磷酸二酯键，C正确；a酶与b酶切割后产生的黏性末端相同，但是两者识别切割的脱氧核苷酸序列不同，说明两种酶的底物不同，体现了酶的专一性，D正确。 3．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种类，其他碱基的种类未作注明。下列叙述中不正确的是(　　) 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DNA B．多个片段乙与丁混合，只由两个DNA片段连接成的环状DNA分子共有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特异性剪切的DNA片段是 答案　B 解析　多个片段乙和多个片段丁混合在一起，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，即片段乙与片段乙连接、片段丁与片段丁连接、片段乙和片段丁连接，A正确，B错误；切割DNA的工具是限制性内切核酸酶，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别某种特定的脱氧核苷酸序列，C正确；根据图中黏性末端可知，酶M和酶N识别的片段可能是或，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正确。 4．某同学用洋葱进行DNA粗提取和鉴定实验，操作错误的是(　　) A．菜花、香蕉、菠菜和猪肝等均可作为实验材料，提取DNA的方法可能稍有不同 B．洋葱研磨液过滤或离心后取沉淀物 C．加入预冷的酒精后用玻璃棒轻缓搅拌 D．加二苯胺试剂揺匀后沸水浴加热 答案　B 解析　洋葱研磨液过滤或离心后取上清液进行后续实验，B错误；加入预冷的酒精后用玻璃棒搅拌时，动作要轻缓，以免加剧DNA分子的断裂，导致DNA分子不能形成絮状沉淀，C正确；沸水浴条件下，DNA遇到二苯胺会被染成蓝色，用作DNA的鉴定，D正确。 5．下图为不同限制性内切核酸酶识别的序列及切割位置(箭头所指)，下列叙述错误的是(　　) A．图示4种限制性内切核酸酶均不能够识别和切割RNA分子内的核苷酸序列 B．若DNA上的碱基随机排列，NotⅠ限制性内切核酸酶切割位点出现频率较其他三种限制性内切核酸酶高 C．酶切时使用两种限制酶同时处理是为了防止质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化 D．用酶BglⅡ切出的目的基因与酶BamHⅠ切割的质粒重组后，则不能再被这两种酶切开 答案　B 解析　酶具有专一性，限制酶是专门切割DNA序列中一定部位的酶，所以图示4种限制性内切核酸酶均不能够识别和切割RNA分子内的核苷酸序列，A正确；由于NotⅠ限制性内切核酸酶识别的序列比其他三种酶的序列长，若DNA上的碱基随机排列，NotⅠ限制性内切核酸酶切割位点出现频率较其他三种限制性内切核酸酶低，B错误；两种不同的限制酶可产生不同的黏性末端，所以使用两种限制酶同时处理是为了防止质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化，C正确；用酶BglⅡ切出的目的基因与酶BamHⅠ切割的质粒重组后，重组DNA分子序列为，既不能被限制酶BglⅡ识别，也不能被BamHⅠ识别，所以不可能被这两种酶切开，D正确。 6．下列关于基因工程工具的说法错误的是(　　) A．DNA连接酶与限制酶均受温度、pH等因素的影响 B．DNA连接酶对所连接的DNA片段两端的碱基序列有专一性要求 C．载体能将外源基因导入受体细胞并使其在受体细胞中稳定遗传、表达 D．在基因工程操作中，被用作载体的质粒一般都是经过人工改造的 答案　B 解析　DNA连接酶对所连接的DNA片段两端的碱基序列没有专一性要求，B错误。 7．下列关于如图所示黏性末端的说法错误的是(　　) 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、乙具有相同的黏性末端，可形成重组DNA分子，而甲、丙之间不能形成重组DNA分子 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 答案　C 解析　三种限制酶识别的碱基序列不同，故切割它们的限制酶种类也不同，A正确；甲、乙的碱基可互补配对，故二者可形成重组DNA分子，该重组DNA分子不具有切割甲的限制性内切核酸酶识别的碱基序列，故不能被切割甲的限制性内切核酸酶识别切割，B、D正确；b处表示氢键，而DNA连接酶的作用是使两个DNA片段之间的磷酸二酯键连接起来形成一个DNA分子，DNA连接酶作用位点在a处，C错误。 8．若从植物细胞中提取DNA，发现实验效果不好，如看不到丝状沉淀物、用二苯胺鉴定时不显示颜色反应等。其可能的原因是(　　) ①植物细胞中DNA含量低　②研磨不充分　③用二苯胺鉴定时没有用沸水浴加热　④冷酒精的量过大 A．①② B．③④ C．①④ D．②③ 答案　D 解析　植物细胞可以作为提取DNA的材料，说明植物细胞中DNA含量不低，①错误；研磨不充分会使细胞核内的DNA释放不完全，提取的DNA量变少，②正确；二苯胺鉴定DNA的条件是沸水浴加热，③正确；若冷酒精量过少，会导致DNA的沉淀量少，从而影响实验效果，而冷酒精的量过多，不会导致DNA提取量减少，④错误。 9．用XhoⅠ和SalⅠ两种限制性内切核酸酶分别处理同一DNA片段，酶切位点及酶切产物分离结果如图。以下叙述不正确的是(　　) A．图1中两种酶识别的核苷酸序列不同 B．图2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 答案　D 解析　由图1可知，XhoⅠ和SalⅠ酶切位点不同，XhoⅠ和SalⅠ两种酶识别的核苷酸序列不同，A正确；限制酶SalⅠ能将DNA片段切成4段，限制酶XhoⅠ能将DNA片段切成3段，根据电泳结果可知，泳道①中是用SalⅠ处理得到的酶切产物，C正确；限制酶切割的是双链DNA，D错误。 二、非选择题 10．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： 限制酶 BamHⅠ HindⅢ 识别序列及切割位点 限制酶 EcoRⅠ SmaⅠ 识别序列及切割位点 (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，不能使用SmaⅠ切割，原因是__________________________________________________________________。 (4)图1中的质粒本质为____________，具有____________能力，是基因工程中________的载体。除质粒外，基因工程中还可以用____________、__________________等作为载体。 (5)为了获取重组质粒，将切割后的质粒与目的基因片段混合，并加入________酶。 答案　(1)0　2　(2)高 (3)SmaⅠ会破坏质粒的抗性基因、外源DNA中的目的基因 (4)双链环状DNA分子　自我复制　最常用　噬菌体　动植物病毒(后两空顺序可颠倒) (5)DNA连接 解析　(1)质粒被切割前为环状DNA分子，所有磷酸基团均参与形成磷酸二酯键，故不含游离的磷酸基团。从图1可以看出质粒上只含有一个SmaⅠ的切割位点，因此质粒被切割成线性DNA分子后含2个游离的磷酸基团。 (2)由题目可知SmaⅠ识别的DNA序列中只有G和C，而G和C之间形成3个氢键，所以插入的SmaⅠ酶切位点越多，质粒的热稳定性越高。 10 学科网（北京）股份有限公司 $$