2019年秋高二生物世纪金榜选修三习题及答案：1.1-DNA重组技术的基本工具-2

课时达标·效果检测一、选择题1.基因工程技术也称为DNA重组技术，其实施必须具备的四个必要条件是()A.目的基因限制酶载体受体细胞B.重组DNARNA聚合酶限制酶连接酶C.工具酶目的基因载体受体细胞D.模板DNAmRNA质粒受体细胞【解析】选C。基因工程是把供体生物的基因(目的基因)导入受体(细胞)，并使其成功表达，以使受体获得新的遗传特性的过程。因此该过程需要有目的基因、受体细胞及工具(工具酶和载体)。2.(2019·武汉高二检测)下图为DNA分子的某一片段，其中①②③分别表示某种酶的作用部位，则相应的酶依次是()A.DNA连接酶、限制酶、解旋酶B.限制酶、解旋酶、DNA连接酶C.解旋酶、限制酶、DNA连接酶D.限制酶、DNA连接酶、解旋酶【解析】选C。解旋酶的作用是破坏DNA分子两条链之间的氢键，如图中①所示；限制酶的作用是破坏脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键，如图中②所示；DNA连接酶的作用是将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键，如图中③所示。【方法规律】四种酶的作用部位图解(1)作用于a(磷酸二酯键)的酶：限制酶、DNA连接酶和DNA聚合酶。(2)作用于b(氢键)的酶：解旋酶。3.下列有关基因工程中限制酶的描述，错误的是()A.一种限制酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列B.限制酶的活性受温度影响C.限制酶能切割DNA的任何部位D.限制酶可从原核生物中提取【解析】选C。本题考查对限制酶的理解。大部分酶的化学本质是蛋白质，少数酶的化学本质是RNA。酶的活性受温度和pH的影响；限制酶的特点是能识别双链DNA中特定的核苷酸序列，可在特定的位点进行切割；限制酶主要是从原核生物体内分离出来的。【误区警示】不能正确理解限制酶的作用，限制酶虽然能识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并在特定的位点进行切割，但是细菌中的限制酶不能剪切自身DNA。4.下图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用过程的正确顺序是()A.①②③④B.①②④③C.①④②③D.①④③②【解析】选C。①是将一个双链DNA切出互补的两个黏性末端，由限制酶发挥作用；②是将两个DNA片段连接起来，由DNA连接酶发挥作用；③表示在解旋酶作用下将双链DNA解旋为两条单链；④表示DNA复制，需要DNA聚合酶。5.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的识别序列和切点是—G↓GATCC—，限制酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—。根据图示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【解析】选D。本题考查限制酶的有关知识。把目的基因切下来要用到限制酶Ⅱ；如果再用限制酶Ⅱ切割质粒，则2个标记基因都被切开，标记基因将失去作用。若用限制酶Ⅰ切割质粒可保留一个标记基因，而产生的黏性末端和限制酶Ⅱ切割下来的目的基因可以互补配对。【误区警示】本题如果只考虑目的基因和质粒需要用同一种限制酶切割，很可能误选A。解决本题时，关键是分清限制酶Ⅰ和限制酶Ⅱ的识别序列，并要考虑切割质粒时，标记基因不能全部被破坏。6.(能力挑战题)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下图所示。下列有关说法正确的是(多选)()酶a切割产物(bp)酶b再次切割产物(bp)1600；1100；300800；300A.在该DNA分子中，酶a与酶b的识别序列分别有3个和2个B.酶a与酶b切出的黏性末端不能相互连接C.酶a与酶b切断的化学键相同D.用这两种酶和DNA连接酶对该DNA分子进行反复切割、连接操作，若干循环后，序列会明显增多【解析】选C、D。限制酶a切割为3段，有2个切割位点，其产物又被限制酶b切割，形成2种产物，即再被切割2次，有2个切割位点，A项不正确。酶a与酶b切出的黏性末端能相互连接，B项不正确。两种限制酶切断的化学键都是磷酸二酯键，C项正确。分析酶a与酶b的识别序列及切割位点，不难发现它们形成的黏性末端可以相互配对连接，但一旦连接后，形成的重组DNA中已不存在原来两种限制酶的识别序列，不能再被切割，可以保存下来，因此经过若干次循环操作后和序列会明显增多，即D项是正确的。【方法规律】“限制酶识别序列”的辨析方法(1)不同限制酶识别序列的辨析：首先要认真分析不同限制酶特定的识别序列，寻找它们的共同点，再分析目的基因或质粒切割位点的个数和部位，可以简单地画些草图进行直观的分析，同时结合相应的碱基对比例、切割后的游离磷酸基团等知识进行解题。(2)不同识别序列的限制酶同时处理质粒、目的基因并进行拼接时，首先要分析这种操作的优点——可以提高质粒与目的基因定向连接效率；其次要分析能进行拼接的前提——只有相同黏性末端才能进行拼接；最后还要分析拼接保留或破坏了哪些限制酶的识别序列。(3)形成重组质粒后，用不同限制酶进行再次切割，可形成的片段分析：解决这类问题一定要分析经DNA连接酶形成的重组质粒中原限制酶的识别序列有没有发生改变(即是否存在)，如不存在，则不能被该限制酶再次切割，不能形成原来的黏性末端。二、非选择题7.下图为大肠杆菌及质粒载体的结构模式图，据图回答下列问题。(1)a代表的物质和质粒的化学本质都是，二者还具有其他共同点，如①，②(写出两条即可)。(2)若质粒DNA分子的切割末端为，则与之连接的目的基因切割末端应为；可使用把质粒和目的基因连接在一起。(3)氨苄青霉素抗性基因在质粒DNA上被称为，其作用是。(4)下列常在基因工程中用作载体的是()A.苏云金芽孢杆菌抗虫基因B.土壤农杆菌中的RNA分子C.大肠杆菌的质粒D.动物细胞的染色体【解析】本题通过质粒结构的模式图考查质粒的功能和特点，分析如下：大肠杆菌的质粒是基因工程中最常用的载体，载体的本质为DNA。抗虫基因属于目的基因，不属于载体，染色体的主要成分为DNA和蛋白质，不属于载体。答案：(1)DNA能够自我复制具有遗传效应(2)DNA连接酶(3)标记基因供重组DNA的鉴定和筛选(4)C8.下图表示两种限制酶识别DNA分子的特定序列，并在特定位点对DNA分子进行切割的示意图，请回答以下问题：(1)图中甲和乙代表。(2)EcoRⅠ、HpaⅠ代表。(3)图中甲和乙经过相应操作均形成两个片段，切口的类型分别为、。甲中限制酶的切点是之间，乙中限制酶的切点是之间。(4)由图解可以看出，限制酶的作用特点是。(5)如果甲中G碱基发生基因突变，可能发生的情况是。【解题关键】解答本题需明确两点：(1)限制酶EcoRⅠ和HpaⅠ特异性识别的碱基序列分别是GAATTC和GTTAAC。(2)两种酶切割DNA后，切口的类型分别为黏性末端和平末端。【解析】(1)由图示看出，甲和乙代表由脱氧核苷酸构成的不同的DNA片段。(2)EcoRⅠ和HpaⅠ能切割DNA分子，说明它们是限制酶。(3)甲中切点在G、A之间，切口在识别序列中轴线两侧，形成黏性末端；乙中切点在A、T之间，切口在识别序列中轴线处，形成平末端。(4)(5)限制酶能识别DNA分子的特定核苷酸序列，并从特定位点切割DNA分子。当特定核苷酸序列变化后，就不能被相应限制酶识别。答案：(1)有特定脱氧核苷酸序列的DNA片段(2)两种不同的限制酶(3)黏性末端平末端G、AA、T(4)能识别双链DNA分子的特定脱氧核苷酸序列，并从特定的位点将DNA分子切开(5)限制酶不能识别切割位点【方法规律】限制酶切割DNA分子产生末端种类的判断方法(1)两种形式：黏性末端和平末端。(2)限制酶所识别的序列一般都可以找到一条中轴线(如下图所示)，中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向重复排列。(3)在识别序列的中轴线两侧切开时，产生的是黏性末端(如下图1)。(4)在识别序列的中轴线处切开时，产生的是平末端(如下图2)。9.(2019·福州高二检测)右下图为某基因工程中利用的质粒简图，小箭头所指分别为限制酶EcoRⅠ、BamHⅠ的酶切位点，ampR为青霉素(抗生素)抗性基因，tetR为四环素(抗生素)抗性基因，P为启动子，T为终止子，ori为复制原点。已知目的基因的两端分别有包括EcoRⅠ、BamHⅠ在内的多种酶的酶切位点。据图回答下列问题：(1)在基因工程中常用的工具有三种：一是用于切割DNA分子的，二是将目的基因与载体拼接的，三是作为载体的质粒。(2)将含有目的基因的DNA与经特定的酶切后的载体(质粒)进行拼接形成重组DNA，理论上讲，重组DNA可能有“”“”“”三种，其中有效的(所需要的)重组DNA是。因此需要对这些拼接产物进行分离提纯。(3)利用图示的质粒拼接形成的三种拼接产物(重组DNA)与无任何抗药性的原核宿主细胞接种到含四环素的培养基中，能生长的原核宿主细胞所含有的拼接产物(重组DNA)是。【解析】(1)在基因工程中常用的工具酶有两种：一是用于切割DNA分子的限制性核酸内切酶(限制酶)，二是将目的基因与载体连接的DNA连接酶。(2)用同一种限制酶将含有目的基因的DNA和质粒分别切开，产生的黏性末端相同，进行拼接形成的重组DNA，理论上讲，可能有目的基因—目的基因、目的基因—载体和载体—载体三种，其中人们所需要的重组DNA是目的基因—载体。(3)由图可以看出两种限制酶的酶切位点都在四环素抗性基因中，两种限制酶都能破坏四环素抗性基因，因此用该质粒拼接形成的三种拼接产物(重组DNA)与无任何抗药性的原核宿主细胞接种到含四环素的培养基中，能生长的原核宿主细胞所含有的拼接产物应是载体—载体(仍有四环素抗性基因)。答案：(1)限制酶(限制性核酸内切酶)DNA连接酶(2)目的基因—目的基因目的基因—载体载体—载体目的基因—载体(3)载体—载体10.(2019·北京高二检测)Ⅰ.反转录病毒载体是一种表达型质粒，结构如下图1所示。图上的“反转录病毒序列”可以整合到动物细胞的染色体上，不断地表达其携带的目的基因。(E、F、H分别为限制酶E、F、H的酶切位点)。(1)反转录的原料是。(2)在构建重组质粒时，目的基因应插入到该质粒的位置是，此过程需使用的酶是。为了筛选出含重组质粒的大肠杆菌，一般需要用添加的培养基进行培养。获取大量重组质粒后，将其再转入到某种哺乳动物细胞中，可获得大量重组反转录病毒。Ⅱ.下图2为培育转基因小鼠基本过程的示意图。请回答下列问题：(3)如A为重组质粒溶液，将其导入原核期受精卵的方法是；如A为重组反转录病毒，还可采取方法。(4)小鼠出生后从其尾巴中提取分子，通过的方法，可检测出携带目的基因的小鼠。(5)若目的基因进入细胞后插入一条染色体DNA上，那么获得转基因纯合子小鼠的方法是。【解析】(1)反转录是以RNA链为模板合成DNA的过程，其原料是组成DNA的基本单位：(四种)脱氧核苷酸。(2)目的基因只有插入“反转录病毒序列”中才能整合到动物细胞染色体DNA上并不断表达。由图1可以看出，“反转录病毒序列”中含有限制酶F的酶切位点，因此，在构建重组质粒时，目的基因应插入到该质粒的F处，此过程首先需用限制酶将质粒和含目的基因的DNA切割，然后再用DNA连接酶将目的基因和质粒连接，构成重组质粒。为了筛选出含重组质粒的大肠杆菌，一般需要用添加抗生素A的培养基进行培养。(3)将目的基因导入动物细胞常采用显微注射法；由于动物病毒能够侵染特定的动物细胞，因此可用含目的基因的重组反转录病毒感染(侵染)动物细胞(小鼠细胞)，从而将目的基因导入动物(小鼠)受体细胞。(4)小鼠出生后可从其尾巴中提取DNA分子，通过DNA分子杂交(或核酸分子杂交)的方法，检测小鼠细胞中是否携带目的基因。(5)若目的基因进入细胞后插入一条染色体DNA上，该转基因小鼠为杂合子，可通过使转基因小鼠间相互交配(或杂交)来获得转基因纯合子小鼠。答案：Ⅰ.(1)(四种)脱氧核苷酸(2)F(反转录病毒序列)限