3.1 重组DNA技术的基本工具（第1课时）同步练习-2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

第3章　第1节　重组DNA技术的基本工具（1） 1.玉米的PEPC酶固定CO2的能力较水稻的强60倍。我国科学家正致力于将玉米的PEPC基因导入水稻中,以提高水稻产量。下列有关该应用技术的叙述,不正确的是(　　) A.该技术是在DNA水平上进行设计和施工的 B.该技术的操作环境是生物体内 C.该技术的原理是基因重组 D.该技术的优点是定向产生人类需要的生物类型 2.(2024山东临沂月考)下列叙述符合基因工程概念的是(　　) A.白菜细胞与甘蓝细胞融合,杂种细胞中含有两种细胞中的全部基因 B.将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌,获得能产生人干扰素的菌株 C.用紫外线照射青霉菌,使其DNA发生改变,通过筛选获得青霉素高产菌株 D.自然界中的噬菌体感染细菌后,其DNA整合到细菌DNA上 3.限制性内切核酸酶HindⅢ和XhoⅠ的识别序列及切割位点分别为5'-A↓AGCTT-3'和5'-C↓TCGAG-3',下列相关叙述正确的是(　　) A.两种限制酶是在同一种生物中分离出来的 B.两种限制酶切割DNA形成的黏性末端相同 C.用HindⅢ酶切割含目的基因的DNA片段和用XhoⅠ酶切割质粒后,目的基因和质粒能连接成重组质粒 D.实验中可通过控制反应时间、酶的浓度等控制酶切效果 4.DNA连接酶是基因工程的必需工具。下列有关DNA连接酶的叙述,错误的是(　　) A.DNA连接酶可以将任意的两个DNA片段连接成一个重组DNA分子 B.DNA连接酶发挥作用时不需识别特定的脱氧核苷酸序列 C.DNA连接酶可以催化两个脱氧核苷酸之间磷酸二酯键的形成 D.E.coli DNA连接酶连接平末端的效率要远远低于T4 DNA连接酶 5.限制酶和DNA连接酶是基因工程的工具酶,下列说法正确的是( ) A.DNA连接酶能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段上形成磷酸二酯键 B.限制酶只能切割双链DNA片段,不能切割烟草花叶病毒的核酸 C.限制酶识别序列越短,相应酶切位点在DNA中出现的概率一般越小 D.限制酶主要从原核生物中分离纯化而来,能剪切自身的DNA 6.(2025湖北荆州月考)下列四个DNA片段,其末端恰好可以相互黏合的是(　　) A.①② B.①③ C.③④ D.②④ 7.对图中的黏性末端的说法正确的是(　　) 　　 A.图甲、乙、丙中的黏性末端是由两种限制性内切核酸酶切割产生的 B.图乙中的限制性内切核酸酶切割位点在A与G之间 C.如果图甲中的G突变为A,则该限制性内切核酸酶不能识别该切割位点 D.限制性内切核酸酶和DNA连接酶分别作用于图中的a处和b处 8.根据右图判断,下列有关工具酶功能的叙述，错误的是(　　) A.DNA连接酶可以连接b处 B.DNA聚合酶可以连接a处 C.解旋酶可以使b处解开 D.限制酶可以切断a处 9.载体作为基因的运输工具,必须具备的条件及对应理由是(　　) A.具有某些标记基因，使目的基因能够与其结合 B.具有多个限制酶切点，便于目的基因的表达 C.对宿主细胞无伤害,便于重组DNA的筛选 D.能在宿主细胞中稳定保存并复制，以便提供大量的目的基因 10.科学家将萤火虫的荧光素基因转入植物烟草细胞中时需要使用载体——“分子运输车”。下列有关叙述正确的是　(　　) A.“分子运输车”包括质粒、噬菌体、动植物病毒等 B.细菌质粒和真核细胞DNA的基本组成单位不同 C.细菌质粒的复制过程一定是在受体细胞外独立进行的 D.载体通常用抗生素合成基因作为标记基因 11.质粒是基因工程中最常用的目的基因运载工具。下列有关叙述正确的是(　　) A.质粒是存在于细菌细胞质中能自我复制的小型环状双链DNA分子 B.在所有的质粒上总能找到一个或多个限制酶切割位点 C.携带目的基因的重组质粒只有整合到受体细胞的染色体DNA上才会随后者的复制而复制 D.质粒上的抗性基因常作为标记基因,便于重组DNA分子的筛选 12.基因进入受体细胞需要载体,通常利用质粒作为载体,将基因送入细胞,下列有关说法错误的是(　　) A.质粒的作用是将目的基因导入受体细胞使之稳定存在并复制 B.核糖体蛋白基因、荧光蛋白基因、产物具有颜色反应的基因均可作为基因工程中载体上的标记基因 C.细菌质粒的复制过程可在宿主细胞外独立进行 D.大多数天然质粒都需要人工改造 13.(2025河北唐山月考)某线性DNA分子含有5 000个碱基对(bp),先用a酶切割,把得到的产物用b酶切割,得到的DNA片段大小如下表所示。a酶和b酶的识别序列和切割位点如下图所示。下列有关说法错误的是(　　) a酶切割产物(bp) 2 100;1 400;1 000;500 b酶再次切割产物(bp) 1 900;200;800; 600;1 000;300;200 A.该DNA分子中a酶与b酶的识别序列均为3个 B.a酶与b酶切出的黏性末端能相互连接 C.限制酶将一个DNA分子切成两个片段需要消耗两个水分子 D.用a酶切割与线性DNA分子具有相同碱基序列的质粒,一定能得到4种切割产物 14.下表是几种限制酶的识别序列及切割位点(Y=C或T,R=A或G)。下列相关叙述正确的是(　　) 限制酶 识别序列及切割位点 HindⅡ 5'-GTY↓RAC-3' AluⅠ 5'-AG↓CT-3' BamHⅠ 5'-G↓GATCC-3' Sau3AⅠ 5'-↓GATC-3' A.两种限制酶可能识别同一种核苷酸序列,并在特定位点切割 B.一种限制酶只能识别一种核苷酸序列,并在特定位点切割 C.AluⅠ切割后的DNA片段可用E.coli DNA连接酶高效连接 D.BamHⅠ和Sau3AⅠ切割形成的片段进行重组后,不能再被BamHⅠ和Sau3AⅠ识别并切割 15.某同学拟用限制酶(酶1、酶2、酶3和酶4)、DNA连接酶为工具，将目的基因(两端含相应限制酶的识别序列和切割位点)和质粒进行切割、连接，以构建重组表达载体。限制酶的切割位点如图所示。下列重组表达载体构建方案合理且效率最高的是(　　) A.质粒和目的基因都用酶3切割，用E.coli DNA连接酶连接 B.质粒用酶3切割、目的基因用酶1切割，用T4 DNA连接酶连接 C.质粒和目的基因都用酶1和酶2切割，用T4 DNA连接酶连接 D.质粒和目的基因都用酶2和酶4切割，用E.coliDNA连接酶连接 16.(不定项)下列有关限制酶和DNA连接酶的叙述错误的是(　　) A.DNA连接酶可以恢复DNA分子中的磷酸二酯键,在基因工程操作中可以用DNA聚合酶代替DNA连接酶 B.序列-CATG↓-和-G↓GATCC-被限制酶切出的黏性末端碱基数相同 C.DNA连接酶将目的基因的黏性末端与载体的黏性末端之间的碱基黏合 D.限制酶能专一性破坏双链DNA分子中碱基之间的氢键来切割DNA分子 17.大肠杆菌pUC118质粒是基因工程中常用的一种载体，具有氨苄青霉素抗性基因，该质粒中某限制酶的唯一切点位于lacZ基因中。在特定的选择培养基中，若lacZ基因没有被破坏，则大肠杆菌菌落呈蓝色；若lacZ基因被破坏，则菌落呈白色。关于图中操作的叙述不正确的是(　　) A.试管1中应加入限制酶和DNA连接酶 B.试管2中将重组质粒导入大肠杆菌，需用Ca2＋处理大肠杆菌 C.能在氨苄青霉素培养基中存在的菌落均呈现白色 D.试管3应选择蓝色菌落内的大肠杆菌进行扩大培养 18.酵母人工染色体pYAC2是以酵母菌为受体细胞构建基因文库时的常用载体。下图为pYAC2的结构示意图,导入受体细胞前用限制酶BamHⅠ切割可使其成为线性的染色体。pYAC2适配的受体菌菌落呈红色,sup4基因表达能够抑制其性状表现,使菌落呈白色。相关叙述正确的是(　　) A.导入pYAC2的受体菌能够在不含色氨酸的培养基中生存 B.用BamHⅠ切割pYAC2后,TEL端粒序列位于染色体的两端 C.着丝粒序列CEN4的存在可防止pYAC2在细胞分裂中丢失 D.将带有目的基因的重组pYAC2导入受体菌后应挑选白色菌落 19.如图表示含有目的基因D的DNA片段的长度(bp即碱基对)和部分碱基序列。现有限制酶SmaⅠ,其识别的碱基序列和酶切位点为。请回答下列问题: (1)限制酶切断的化学键所处的具体部位是　　　　　　　　　　　　　 。与其作用部位完全相同的酶有　　　　　　　　　 (写出两种)。  (2)用限制酶SmaⅠ完全切割图中DNA片段,其产物长度为537 bp、　　 bp和　　 bp。  (3)若图中虚线方框内的碱基对被T—A碱基对替换,基因D就突变为d。从杂合子中分离出上图及其对应的DNA片段,用限制酶SmaⅠ完全切割,产物中共有　　 种不同长度的DNA片段。 20．图中甲、乙分别表示质粒和含目的基因的DNA片段，几种可供选择使用的限制酶识别序列及其切割位点如下： (1)限制酶的作用是识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每条链中特定部位的两个核苷酸之间_______ 的断开。题中可供使用的限制酶，切割相应DNA片段后能产生黏性末端的有______ 。 (2)请绘出BclI和Sau3AI产生的末端 ______ 。 (3)经限制酶Sau3AI切割后得到的DNA片段可以与上述其余限制酶中的_______（填限制酶名称）切割后得到的DNA片段连接，理由是___________。图中甲质粒经Sau3AI完全切割后可得到_____种DNA片段。 (4)图甲中的tet和AmpR在载体上可作为________ ，作用是________ 。 第1节　重组DNA技术的基本工具 1.B 2.B 3.D 4.A 5.B 6.D 7.C 8.A 9.D 10. A 11. D 12. B 13.D 14.A 15.C 16.ACD 17.ACD 18.ABC 1.B　由题意可知,该应用技术为基因工程,是在生物体外进行的操作,B错误。 2.B　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。据此分析选项: 选项 分析 白菜细胞与甘蓝细胞融合获得杂种细胞 属于植物体细胞杂交,在细胞水平上进行,不属于基因工程,A错误 将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌 定向改造生物的遗传特性,原理是基因重组,属于基因工程,B正确 紫外线照射使青霉菌DNA发生改变 是诱变育种,不属于基因工程,C错误 自然界中的噬菌体感染细菌后,噬菌体DNA整合到细菌DNA上 不符合基因工程的概念,D错误 3.D　根据限制酶的命名规则,某种限制酶的名称与含有这种限制酶的微生物的属名和种名有关,因此HindⅢ和XhoⅠ是从不同的生物中分离出来的,A错误;HindⅢ切割含目的基因的DNA形成的黏性末端是5'AGCT,而XhoⅠ切割质粒(DNA)形成的黏性末端是5'TCGA,故目的基因和质粒不能连接成重组质粒(不同的黏性末端不能互补连接),B、C错误。 4.A　DNA连接酶可以连接平末端或互补配对的黏性末端,而非任意的两个DNA片段,A错误。 5.B　DNA连接酶连接的是两个DNA片段(易错点),DNA聚合酶能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段上形成磷酸二酯键,A错误;限制酶识别双链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,即限制酶只能切割DNA分子(易错点),不能切割烟草花叶病毒的核酸(RNA),B正确;限制酶识别序列越短,相应酶切位点在DNA中出现的概率一般越大,C错误;限制酶主要从原核生物中分离纯化而来,不能剪切自身的DNA,D错误。 6.D　题图中4个黏性末端各不相同,其中②和④的黏性末端可以互补配对,可以相互黏合,如下图所示,D正确。 7.C　分析切割甲、乙、丙的限制酶的识别序列,如下表所示,可知三个黏性末端由三种限制酶切割产生,图乙中的酶切位点在A与C之间,A、B错误。 限制酶识别序列与切割位点 甲 -G↓AATTC- 乙 -C↓AATTG- 丙 -C↓TTAAG- 限制酶能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列,如果甲中的G发生突变,则该限制性内切核酸酶不能识别该切割位点,C正确。a处是磷酸二酯键,b处是氢键,限制酶和DNA连接酶作用的均是磷酸二酯键,D错误。 8.A 9.D 10.A 11.D　质粒不只分布于原核生物中,在真核生物如酵母菌细胞内也有分布,A错误;并不是所有的质粒上都能找到限制酶的切割位点,故有些质粒不适合作为运载目的基因的工具,B错误;重组质粒进入受体细胞后,可以在细胞内自我复制,或整合到受体细胞染色体DNA上,随受体DNA同步复制,C错误。 12.B　核糖体蛋白在所有细胞中都含有,核糖体蛋白基因不宜作为基因工程中载体上的标记基因,B错误;细菌质粒可以自我复制,也可整合到宿主细胞染色体DNA上,随受体DNA同步复制,C正确。 13.D　图中a酶和b酶切割后产生的黏性末端均为5'GATC,能相互连接,B正确。DNA分子为双链结构,限制酶将一个DNA分子切成两个片段,需要破坏2个磷酸二酯键,消耗2个水分子,C正确。 根据酶a、酶b的酶切结果制图如下,A正确。 质粒是环状DNA分子,与线性DNA相同碱基序列的质粒含有3个酶a的切割位点,其被酶a切割后可以得到3种切割产物,D错误。 14.A　由题表中BamHⅠ和Sau3AⅠ的识别序列和切割位点可知,这两种酶可以识别同一种核苷酸序列,并在特定位点切割,A正确。 关键信息 选项判断 HindⅡ识别序列及切割位点: 5'-GTY↓RAC-3'(Y=C或T,R= A或G) 一种限制酶不一定只识别一种核苷酸序列,B错误 用AluⅠ切割DNA后得到的是平末端 E.coli DNA连接酶连接具有平末端的DNA片段的效率要远远低于T4 DNA连接酶,C错误 BamHⅠ和Sau3AⅠ切割形成的黏性末端均为5'GATC 重组连接后形成的重组片段仍然存在Sau3AⅠ的识别序列,即Sau3AⅠ仍可识别并切割重组片段,而BamHⅠ不一定能识别并切割重组片段,D错误 15.C 　酶3切割后得到的是平末端，应该用T4 DNA连接酶连接，A错误；质粒用酶3切割后得到平末端，目的基因用酶1切割后得到的是黏性末端，二者不能连接，B错误；质粒和目的基因都用酶1和酶2切割后得到黏性末端，用T4 DNA连接酶连接，还能保证目的基因在质粒上的连接方向，此重组表达载体的构建方案合理且高效，C正确；若用酶2和酶4切割质粒和目的基因，会破坏质粒上的抗生素抗性基因，连接形成的基因表达载体缺少标记基因，无法进行后续的筛选，D错误。 16.ACD 17.ACD 分析题图可知，在加入试管1之前，质粒和目的基因已经被切割，故试管1中应加入DNA连接酶，A错误；试管2中用Ca2＋处理大肠杆菌使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，B正确；能在氨苄青霉素培养基中存在的菌落呈现蓝色或白色，C错误；若大肠杆菌的菌落为蓝色，则lacZ基因没有被破坏，即导入大肠杆菌的是普通质粒，试管3应选择白色菌落内的大肠杆菌进行扩大培养，D错误。 18.ABC 19.答案　(1)一条链上相邻两个核苷酸的磷酸基团与脱氧核糖之间　DNA连接酶、DNA聚合酶　(2)790　661　(3)4 解析　(1)限制酶、DNA连接酶和DNA聚合酶作用的部位都是DNA的一条链上相邻两个核苷酸的磷酸基团与脱氧核糖之间的化学键(解旋酶作用于两条脱氧核苷酸链碱基之间的氢键;RNA聚合酶作用于RNA的一条链上相邻两个核苷酸的磷酸基团与核糖之间的化学键)。(2)由限制酶SmaⅠ的识别序列和切割位点可知,题图中目的基因D含有2个限制酶SmaⅠ的识别序列,用限制酶SmaⅠ切割会产生3种DNA片段,长度分析如下图: (3)图示虚线方框内发生碱基对的替换后,形成的基因d失去一个限制酶SmaⅠ的识别序列,用限制酶SmaⅠ切割基因d所在的DNA片段,会产生2种DNA片段,长度分析如图: 杂合子同时含有基因D和基因d,结合(2)可知,从杂合子中分离出题图及其对应的DNA片段,用限制酶SmaⅠ完全切割,会产生4种不同长度的DNA片段(537 bp、790 bp、661 bp、1 327 bp)。 20．(1) 磷酸二酯键 EcoRI、BamHI、BclI、Sau3AI (2)   (3) BamHI、BclI 它们切割后产生的片段具有相同的黏性末端 3 (4) 标记基因 便于重组DNA分子的筛选 【详解】（1）切割DNA分子的工具是限制性内切核酸酶，简称限制酶。这类酶主要是从原核生物中分离纯化出来的，其作用是识别双链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。切割DNA分子后可产生两种末端，即黏性末端和平末端，图中切割相应DNA片段后能产生黏性末端的限制酶有EcoRI、BamHI、BclI、Sau3AI。 （2）BclI和Sau3AI产生的末端有 。 （3）限制酶BamHI、BclI和Sau3AI切割后得到的DNA片段具有相同的黏性末端，故限制酶Sau3AI切割后得到的DNA片段可以与BamHI、BclI切割后得到的DNA片段连接。分析题图可知，甲质粒上有3个限制酶Sau3AI的切割位点，故甲质粒经Sau3AI完全切割后可得到3种DNA片段。 （4）图甲中的tet和Amp²在载体上可作为标记基因，标记基因便于重组DNA分子的筛选。 4 学科网（北京）股份有限公司 $