课时梯级训练(12) 重组DNA技术的基本工具（Word练习）-【优化指导】2024-2025学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程（人教版2019 不定项）

课时梯级训练(12)　重组DNA技术的基本工具 一、选择题 1．(2024·忻州高二阶段练习)番木瓜容易受番木瓜环斑病毒的侵袭而导致产量和品质大幅下降。科学家通过精心设计，利用“分子工具”培育出了转基因番木瓜，它可以抵御番木瓜环斑病毒。下列关于基因工程操作中的“分子工具”的叙述，正确的是(　　) A.“分子手术刀”——限制性内切核酸酶既可以切割DNA分子也可以切割RNA分子 B．“分子缝合针”——DNA连接酶能将单个脱氧核苷酸加到DNA片段的末端，形成磷酸二酯键 C．质粒、噬菌体和动植物病毒等可以作为载体将外源基因送入受体细胞 D．三种“分子工具”的化学本质都是蛋白质，都具有专一性 C　解析：“分子手术刀”——限制性内切核酸酶能够识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，A错误；DNA连接酶连接的是双链DNA片段，而不是单个脱氧核苷酸，B错误；常用的载体有质粒、噬菌体、动植物病毒，C正确；载体不是蛋白质，如质粒为小型环状DNA分子，D错误。 2．限制酶是一种核酸切割酶，可辨识并切割DNA分子上特定的脱氧核苷酸序列。下图为四种限制酶BamH Ⅰ 、EcoR Ⅰ 、Hind Ⅲ 以及Bgl Ⅱ 的识别序列，箭头表示每一种限制酶的特定切割位点，其中哪两种限制酶切割出来的DNA片段末端可以互补黏合？其正确的末端互补序列是什么(　　) A．BamH Ⅰ 和EcoR Ⅰ ；末端互补序列为—AATT— B．BamH Ⅰ 和Hind Ⅲ ；末端互补序列为—GATC— C．EcoR Ⅰ 和Hind Ⅲ ；末端互补序列为—AATT— D．BamH Ⅰ 和Bgl Ⅱ ；末端互补序列为—GATC— D　解析：BamH Ⅰ 切割出来的末端序列为—GATC—，EcoR Ⅰ 切割出来的末端序列为—AATT—，Hind Ⅲ 切割出来的末端序列为—AGCT—，Bgl Ⅱ 切割出来的末端序列为—GATC—，故只有D项所示两种限制酶切割出来的DNA片段末端才能互补黏合，D正确。 3．下列关于基因运输工具——载体必须具备的条件之一及理由均正确的是(　　) A．能够复制，以便目的基因插入其中 B．具有多个限制酶切割位点，便于目的基因的表达 C．具有某些标记基因，便于重组DNA的筛选 D．对受体细胞无害，便于重组DNA的筛选 C　解析：作为载体必须具备的条件是(1)能够在受体细胞中稳定地保存下来并大量复制，以便实现目的基因的扩增；(2)具有一个至多个限制酶切割位点，便于目的基因的插入；(3)具有某些标记基因，便于重组DNA的筛选；(4)要对受体细胞无害，以保证受体细胞能正常增殖；故选C。 4.某细菌质粒上有标记基因如图所示，通过标记基因可以推知外源基因(目的基因)是否转入成功。外源基因插入的位置不同，细菌在培养基上的生长情况也不同，如图示外源基因在该质粒中可插入的位置(插入位点有a、b、c)，请根据表中提供的细菌生长情况，推测①②③三种重组后细菌的外源基因插入位点，正确的一组是(　　) 插入 位点 细菌在含氨苄青 霉素的培养基上 的生长状况 细菌在含四环素 的培养基上的 生长状况 ① 能生长 能生长 ② 能生长 不能生长 ③ 不能生长 能生长 A.①是c；②是b；③是a B．①是a和b；②是a；③是b C．①是a和b；②是b；③是a D．①是c；②是a；③是b A　解析：①细菌在含氨苄青霉素和含四环素的培养基上都能生长，说明氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因中都没有目的基因插入，则外源基因插入位点是c；②细菌在含氨苄青霉素的培养基上能生长，但在含四环素的培养基上不能生长，说明外源基因插入位点是b；③细菌在含四环素的培养基上能生长，但在含氨苄青霉素的培养基上不能生长，说明外源基因插入位点是a。故选A。 5．利用新鲜洋葱作为实验材料提取DNA时(　　) A．可将洋葱置于清水中，细胞吸水破裂后将DNA释放出来 B．离心后上清液中加入75%冷酒精，出现的白色丝状物就是纯净的DNA C．将晾干的白色丝状物置于2 mol/L的NaCl溶液中，会发生溶解现象 D．可利用DNA在低温下与二苯胺试剂混合均匀后呈现蓝色的特性对其进行鉴定 C　解析：洋葱是植物细胞，其细胞壁有保护和支撑的作用，不会吸水涨破，A错误；在上清液中加入等体积的95%的冷酒精，析出的白色丝状物就是粗提取的DNA，B错误；DNA能溶于2 mol/L的NaCl溶液，所以将晾干的白色丝状物置于2 mol/L的NaCl溶液中，会发生溶解现象，C正确；DNA与二苯胺试剂混合均匀后，在沸水浴条件下呈现蓝色，D错误。 二、非选择题 6．(2024·石家庄高二检测)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内切核酸酶Bgl Ⅱ 与BamH Ⅰ 的反应混合物中，酶切后的片段再加入含有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)根据图3分别写出Bgl Ⅱ 与BamH Ⅰ 酶切后形成的末端序列：________________、________________。 (2)使用Bgl Ⅱ 处理重组质粒，可以得到 ________________________。 (3)Bgl Ⅱ 酶切后的质粒X与BamH Ⅰ 酶切后的目的基因Y能够连接的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (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养基中培养。要筛选含有重组质粒的Z细菌，应选择________________________的培养基。 答案：(1)或　或 (2)长度为3 300 bp的环状双链DNA (3)Bgl Ⅱ 酶切后的质粒X与BamH Ⅰ 酶切后的目的基因Y具有相同的黏性末端，并遵循碱基互补配对原则 (4)含卡那霉素但不含亮氨酸 解析：(1)限制酶Bgl Ⅱ 与BamH Ⅰ 切割形成的序列依次为 或、或。 (2)Bgl Ⅱ 酶切后的质粒与BamH Ⅰ 酶切后的目的基因形成的重组DNA分子上没有Bgl Ⅱ 酶的识别序列，因此使用Bgl Ⅱ 处理重组质粒，得到的是长度为3 300 bp的环状双链DNA。(3)Bgl Ⅱ 酶切后的质粒X与BamH Ⅰ 酶切后的目的基因Y具有相同的黏性末端，根据碱基互补配对原则，它们能够连接形成重组DNA。(4)由于质粒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养基。 一、选择题 1．科学家在河南华溪蟹中找到了金属硫蛋白基因，并以质粒为载体，采用转基因方法培育出了吸收硫能力极强的转基因烟草。下列有关该烟草培育的说法，正确的是(　　) A．金属硫蛋白基因需插入质粒上才能转移到受体细胞中 B．需用特定的限制酶切割烟草的核酸 C．同种限制酶既可以切割含目的基因的DNA片段又可以切割质粒，因此不具有专一性 D．转基因烟草与原烟草相比基因组成发生了变化，导致两者出现生殖隔离 A　解析：金属硫蛋白基因需插入质粒上才能转移到受体细胞中，A正确；在基因工程中，需用特定的限制酶切割目的基因和载体，而不是切割烟草的核酸，B错误；限制酶具有专一性，能识别特定的脱氧核苷酸序列，C错误；转基因烟草与原烟草之间一般不会出现生殖隔离，D错误。 2．下表为常用的限制酶及其识别序列和切割位点，据表分析，以下说法正确的是(　　) 限制酶 BamH Ⅰ EcoR Ⅰ Hind Ⅱ 识别序列和 切割位点 GG↓ATCC GA↓ATTC GTYR↓AC 限制酶 Kpn Ⅰ Sau3A Ⅰ Sma Ⅰ 识别序列和 切割位点 GGTACC↓ 　G↓　 ATC CCCG↓GG 注：Y表示C或T，R表示A或G。 A．一种限制酶只能识别一种脱氧核苷酸序列 B．限制酶的切割位点一定位于识别序列的内部 C．不同限制酶切割后一定形成不同的黏性末端 D．限制酶切割后形成的不一定都是黏性末端 D　解析：由于Y表示C或T，R表示A或G，说明一种限制性内切核酸酶能识别一种或多种特定的脱氧核苷酸序列，A错误；限制酶的切割位点不一定在识别序列的内部，如Sau3A Ⅰ ，B错误；不同限制酶切割后形成的黏性末端不一定不同，如BamH Ⅰ 和Sau3A Ⅰ 切割后形成的黏性末端相同，C错误。 3．某线性DNA分子含有5 000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片段大小如下表所示。限制酶a和b的识别序列和切割位点如下图所示。下列叙述错误的是(　　) a酶切割产物/bp b酶再次切割产物/bp 2 100；1 400； 1 000；500 1 900；200；800； 600；1 000；500 A.a酶与b酶切断的化学键相同 B．a酶与b酶切出的黏性末端能相互连接 C．a酶与b酶在该DNA分子上的切割位点分别有3个和5个 D．限制酶将一个DNA分子片段切成两个片段需消耗两个水分子 C　解析：限制酶作用的化学键都是磷酸二酯键，A正确。由题图可以看出，a酶和b酶切割后产生的黏性末端相同，它们之间能相互连接，B正确。由表格可以看出，a酶可以把原有DNA切成4段，说明该DNA分子上有3个切口，即a酶的切割位点有3个；b酶把大小是2 100 bp的DNA切成大小分别为1 900 bp和200 bp的两个片段，再把大小是1 400 bp的DNA切成大小分别为800 bp和600 bp的两个片段，说明b酶在该DNA分子上有2个切口，即b酶的切割位点有2个，C错误。限制酶将一个DNA分子片段切成两个片段需要水解两个磷酸二酯键，因此需消耗两个水分子，D正确。 4．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，其他碱基的种类未做注明。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特异性剪切的DNA片段是 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；根据题图中黏性末端可知，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。 5．(2024·天津高二检测)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。根据图示判断，下列操作正确的是(　　) A．质粒用限制酶 Ⅰ 切割，目的基因用限制酶 Ⅱ 切割 B．质粒用限制酶 Ⅱ 切割，目的基因用限制酶 Ⅰ 切割 C．目的基因和质粒均用限制酶 Ⅰ 切割 D．目的基因和质粒均用限制酶 Ⅱ 切割 A　解析：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。由此可知限制酶 Ⅱ 还能够识别和切割限制酶 Ⅰ 所识别的序列。据题图目的基因两端的核苷酸序列可知，目的基因两端都有限制酶 Ⅱ 的识别序列，因此用限制酶 Ⅱ 才能将目的基因切割下来。质粒有Gene Ⅰ 和Gene Ⅱ 表示的两种标记基因，分别有限制酶 Ⅱ 的识别序列和限制酶 Ⅰ 的识别序列；如果用限制酶 Ⅱ 切割，则Gene Ⅰ 和Gene Ⅱ 都被破坏，造成重组质粒无标记基因；如果用限制酶 Ⅰ 切割，则破坏Gene Ⅱ ，保留Gene Ⅰ ，其产生的黏性末端和切割后目的基因的黏性末端相同，可以连接形成重组DNA。 6．(不定项)(2024·哈尔滨高二检测)某科研小组利用质粒(图甲)和目的基因(图乙)构建重组DNA。下列分析正确的是(　　) A．用限制酶Hind Ⅲ 和Pst Ⅰ 切割质粒，可得到2条DNA片段 B．不能用限制酶Alu Ⅰ 切割质粒和外源DNA的原因是限制酶Alu Ⅰ 会破坏目的基因 C．构建重组DNA时，需选择限制酶Sma Ⅰ 和限制酶Pst Ⅰ 同时切割质粒和外源DNA D．导入了重组DNA的细菌能在含四环素的培养基上生长，而不能在含氯霉素的培养基上生长 ABD　解析：质粒中含有限制酶Hind Ⅲ和Pst Ⅰ 的切割位点，且各含一个，因此用这两种限制酶切割质粒，可得到2条DNA片段，A正确；由图乙可知，限制酶Alu Ⅰ 的切割位点位于目的基因上，因此不能用限制酶Alu Ⅰ 切割质粒和外源DNA，否则会破坏目的基因，B正确；用限制酶Sma Ⅰ 和限制酶Pst Ⅰ 同时切割质粒会导致两个抗性基因均被破坏，无法筛选导入重组DNA的细菌，因此构建重组DNA时，不能选择限制酶Sma Ⅰ 和限制酶Pst Ⅰ 同时切割质粒和外源DNA，C错误；构建基因表达载体时，应该选择限制酶Hind Ⅲ 和限制酶Pst Ⅰ 同时切割质粒和外源DNA，这样会破坏氯霉素抗性基因，但没有破坏四环素抗性基因，因此导入了重组DNA的细菌能在含四环素的培养基上生长，而不能在含氯霉素的培养基上生长，D正确。 二、非选择题 7．(2024·张家口高二期中)限制酶、DNA连接酶和载体是基因工程所需的三种基本工具，下图是几种限制酶的切割位点，回答以下问题： (1)经Pst Ⅰ 切割后产生的末端类型是__________________________________。 (2)DNA连接酶和限制酶作用的部位都是________________，该作用部位位于下图中的________；若将环状DNA分子的一段切割下来，需要破坏________个该化学键。 (3)限制酶________(填“能”或“不能”)切割原核细胞自身的DNA；不同生物的DNA分子能拼接起来的原因是_________________________________________________________ ________________________________________________________________________(写出两点)。 (4)质粒携带目的基因进入受体细胞后能进行自我复制，是因为其具有________，此外质粒上具有标记基因的目的是___________________________________。 答案：(1)黏性末端 (2)磷酸二酯键　②　4 (3)不能　不同生物的DNA分子的空间结构和DNA分子的基本组成单位相同 (4)复制原点　用于筛选成功导入目的基因的受体细胞 解析：(1)结合图示可知，经Pst Ⅰ 切割后产生的末端类型为黏性末端。(2)DNA连接酶和限制酶作用的部位都是磷酸二酯键，前者将DNA片段之间的磷酸二酯键连接起来，后者将特定部位的磷酸二酯键分割开，题图中的②为磷酸二酯键；若将环状DNA分子的一段切割下来，需要破坏4个该化学键。(3)限制酶不能切割原核细胞自身的DNA；不同生物的DNA分子之所以能拼接起来，其原因是不同生物的DNA分子的空间结构(双螺旋结构)相同以及DNA分子的基本组成单位(四种脱氧苷酸)相同，同时这也是基因工程的理论基础。(4)质粒携带目的基因进入受体细胞后能进行自我复制，是因为其具有复制原点，此外用于运载目的基因的质粒上还需要具有标记基因，其目的是用于筛选成功导入目的基因的受体细胞。 8．下图是某基因工程中构建重组质粒的过程示意图，载体质粒P0具有四环素抗性基因(TetR)和氨苄青霉素抗性基因(AmpR)。请回答下列问题： (1)EcoR Ⅴ酶切位点为，EcoR Ⅴ酶切出来的线性载体P1为________末端。 (2)已知目的基因两端各自带有一个腺嘌呤脱氧核苷酸，载体P1用酶处理，在两端各添加了一个碱基为____________的脱氧核苷酸，形成P2；P2和目的基因片段在____________酶的作用下，形成重组质粒P3。 (3)为筛选出含有重组质粒P3的菌落，采用含有不同抗生素的平板进行筛选，得到A、B、C三类菌落，其生长情况如下表所示(“＋”代表生长，“－”代表不生长)。根据表中结果判断，应选择的菌落是________(填表中字母)类，另外两类菌落质粒导入情况分别是________________________、_______________________。 平板类型 菌落类型 A B C 无抗生素 ＋ ＋ ＋ 氨苄青霉素 ＋ ＋ － 四环素 ＋ － － 氨苄青霉素＋四环素 ＋ － － 答案：(1)平 (2)胸腺嘧啶　DNA连接 (3)B　A类菌落含有P0　C类菌落未转入质粒 解析：(1)根据题意分析，EcoR Ⅴ酶识别的序列是—GATATC—，并且两条链都在中间的T与A之间进行切割，因此其切出来的线性载体P1为平末端。(2)依据题意和题图分析可知，目的基因两侧为黏性末端，且露出的碱基为A，则在载体P1的两端需要各加一个含有碱基T的脱氧核苷酸，以便形成具有黏性末端的载体P2，再用DNA连接酶将P2与目的基因连接起来形成重组质粒P3。(3)限制酶(EcoR Ⅴ酶)切割后破坏了四环素抗性基因，但是没有破坏氨苄青霉素抗性基因，因此含有重组质粒P3的菌落在含有四环素的培养基中不能生长，而在含有氨苄青霉素的培养基中能生长，结合表格分析可知，应该选择B类菌落。根据表格分析，A类菌落在含有氨苄青霉素和四环素的培养基中都能够生长，说明其导入的是P0；C类菌落在含有任何抗生素的培养基中都不能生长，说明其没有导入任何质粒。 学科网（北京）股份有限公司 $$