2018-2019学年高二生物选修1-3专题二-基因工程课时跟踪检测(五)--DNA重组技术的基本工

课时跟踪检测（五）DNA重组技术的基本工具一、选择题1．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解旋酶可催化碱基之间氢键(①)的断裂，限制酶可使两个核苷酸之间的磷酸二酯键(②)断开，而DNA连接酶则催化磷酸二酯键(③)的形成。2．下列关于DNA重组技术基本工具的说法，正确的是()A．DNA连接酶只能连接双链DNA片段互补的黏性末端B．微生物中的限制性核酸内切酶对自身DNA无损害作用C．限制酶切割DNA后一定能产生黏性末端D．质粒是基因工程中唯一的载体解析：选BDNA连接酶分为两类：E·coliDNA连接酶和T4DNA连接酶，前者只能将双链DNA片段互补的黏性末端连接起来，而后者既可以连接双链DNA片段互补的黏性末端，也可以连接双链DNA片段的平末端。细菌内的限制酶能限制异源DNA的侵入并使之失活，即能将外源DNA切断，从而保护自身的遗传特性。限制酶切割DNA后，产生的末端有黏性末端和平末端两种。质粒是常用的载体，除此之外，基因工程中用到的载体还有λ噬菌体的衍生物和动植物病毒等。3．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，错误的是()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解析：选B由题意可知，该技术为基因工程，是在生物体外进行的操作。4．基因工程在操作过程中需要限制酶、DNA连接酶、载体三种工具。以下有关基本工具的叙述，正确的是()A．所有限制酶的识别序列均由6个核苷酸组成B．所有DNA连接酶均能连接黏性末端和平末端C．真正被用作载体的质粒都是天然质粒D．原核生物内的限制酶可切割入侵的DNA分子而保护自身解析：选D大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成，也有少数限制酶的识别序列由4、5或8个核苷酸组成；DNA连接酶包括E·coliDNA连接酶和T4DNA连接酶，前者只能将双链DNA片段互补的黏性末端连接起来；在基因工程操作中真正被用作载体的质粒，都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的。5．质粒是基因工程最常用的载体，下列关于质粒的说法正确的是()A．质粒在宿主细胞内都要整合到染色体DNA上B．质粒是独立于细菌拟核DNA之外的小型细胞器C．基因工程使用的质粒一定含有标记基因和复制原点D．质粒上碱基之间数量存在A＋G＝U＋C解析：选C基因工程使用的载体需有一至多个酶切位点，具自我复制的能力，有标记基因，对受体细胞安全，且分子大小适合。质粒进入宿主细胞后不一定都要整合到染色体DNA上，如宿主细胞是细菌细胞则不需整合。质粒是小型环状双链DNA分子而不是细胞器，也不会有碱基U。6．图1表示DNA的基本结构，图2表示染色体DNA的片段，箭头是某种限制酶的识别序列和作用位点，下列相关说法正确的是()A．图1中a所示部位即图2中箭头所示部位B．图2所示的DNA片段被限制酶切割后获得的末端形式与图1下端相同C．E·coliDNA连接酶可以将两个图1所示结构连接成为一个DNA片段D．基因工程的载体必须具有图2所示的碱基序列解析：选A图2箭头所示的部位表示两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键，图1中a部位是磷酸二酯键；图2所示的DNA片段被限制酶切割后将获得黏性末端，而图1所示的DNA具有的末端是平末端；E·coliDNA连接酶只可以“缝合”双链DNA片段的黏性末端，图1所示为平末端；限制酶有多种，基因工程中的载体具有其中一个或几个限制酶识别的序列即可，不必一定含有图2所示的碱基序列。7．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。下列有关说法正确的是()a酶切割产物(bp)b酶再次切割产物(bp)1600；1100；300800；300A．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酶切出的黏性末端不能相互连接C．a酶与b酶切断的化学键不相同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，—AGATCC——TCTAGG—序列会明显增多解析：选Da酶切割后形成3个片段，说明a酶的切割位点有2个，则识别序列有2个；b酶切割a酶的切割产物后得到800bp、300bp的片段，说明在a酶的产物中，1600bp中有一个切割位点，被切成两个800bp片段，1100bp中有一个切割位点，被切成800bp片段和300bp片段，即b酶的识别序列有2个。a酶与b酶切出的黏性末端可互补，因而能相互连接。a酶与b酶切断的化学键均为磷酸二酯键。a酶切割后形成的黏性末端为：—A—TCTAG①GATCT—A—②b酶切割后形成的黏性末端为：—G—CCTAG③GATCC—G—④当用这两种酶和DNA连接酶对该DNA分子进行反复切割、连接操作后，①和④、②和③的连接产物会增多。8．下面是四种不同质粒的示意图，其中ori为复制必需的序列，amp为氨苄青霉素抗性基因，tet为四环素抗性基因，箭头表示一种限制性核酸内切酶的酶切位点。若要得到一个能在四环素培养基上生长而不能在氨苄青霉素培养基上生长的含重组DNA的细胞，应选用的质粒是()解析：选CA项破坏了复制必需的序列。B项氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因都完好，在四环素培养基上和氨苄青霉素培养基上都能生长。C项氨苄青霉素抗性基因被破坏，四环素抗性基因完好，能在四环素培养基上生长而不能在氨苄青霉素培养基上生长。D项氨苄青霉素抗性基因完好，四环素抗性基因被破坏。9．下表所示为常用的限制酶及其识别序列和切割位点，由此推断以下说法，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BamHⅠGG↓ATCCKpnⅠGGTACC↓EcoRⅠCA↓ATTCSau3AⅠG↓ATCHindⅡGTYR↓ACSmaⅠCCCG↓GG注：Y＝C或T，R＝A或G。A．限制酶切割后不一定形成黏性末端B．限制酶的切割位点一定在识别序列的内部C．不同限制酶切割后一定形成不同的黏性末端D．一种限制酶只能识别一种核苷酸序列解析：选A由表中信息可知，HindⅡ能识别4种不同的核苷酸序列；Sau3AⅠ酶的切割位点在识别序列的外部；BamHⅠ酶与Sau3AⅠ酶切割后能形成相同的黏性末端；SmaⅠ酶切割后产生的是平末端。10．对下图所示黏性末端的相关说法错误的是()A．甲、乙、丙黏性末端是由各自不同的限制性核酸内切酶催化产生的B．甲、乙具相同的黏性末端，可形成重组DNA分子，但甲、丙之间不能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．切割甲的限制性核酸内切酶不能识别由甲、乙片段形成的重组DNA分子解析：选C甲图表示在G和A之间进行剪切，乙图表示在C和A之间进行剪切，丙图表示在C和T之间进行剪切，因此三者需要不同的限制性核酸内切酶进行剪切；甲和乙的黏性末端相同，能够通过碱基互补配对形成重组DNA分子，但甲和丙不行；DNA连接酶作用的位点是磷酸二酯键，乙图中的a和b分别表示磷酸二酯键和氢键；甲和乙形成的重组DNA分子相应位置的DNA碱基序列为—GAATTG——CTTAAC—，而甲图表示在G和A之间切割，所以该重组序列不能被切割甲的限制性核酸内切酶识别。二、非选择题11．下列是基因工程的有关问题，请回答：(1)限制性核酸内切酶可以识别双链DNA分子中的特定核苷酸序列，并可以使每条链中特定部位的两个核苷酸之间的__________(填化学键名称)断裂，形成的末端总体可分为两种类型，分别是________________。(2)目的基因和载体重组时需要的工具酶是________，与限制性核酸内切酶相比，它对所重组的DNA两端碱基序列____________(填“有”或“无”)专一性要求。(3)如图表示的是构建表达载体时的某种质粒与目的基因。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—。分析可知，最好选择限制酶________切割质粒，限制酶________切割目的基因所在的DNA，这样做的好处分别是____________________________________________________、________________________________________________________________________。解析：(1)限制性核酸内切酶作用的化学键是磷酸二酯键。限制性核酸内切酶切割DNA分子后形成平末端或黏性末端。(2)目的基因与载体连接需要用DNA连接酶。(3)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—，用限制酶Ⅰ切割质粒只会破坏一个标记基因。答案：(1)磷酸二酯键黏性末端和平末端(2)DNA连接酶无(3)ⅠⅡ酶Ⅰ切割质粒不会把两个标记基因都破坏目的基因两端均有酶Ⅱ的识别序列12．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，其主要结构如下图所示。(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和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连接酶作用恢复________键，成功获得了重组质粒，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现型是_____________________________，图三结果显示，多数大肠杆菌导入的是__________________________________________。解析：(1)质粒作为基因表达载体的条件之一是要有抗性基因，以便于筛选(鉴别)目的基因是否导入受体细胞。(2)同一种限制酶切割DNA分子产生的黏性末端相同，根据题意可知：该目的基因两侧被限制酶EcoRⅠ切割后所形成的黏性末端为：目的基因—GAATTC—……—GAATTC——CTTAAG—……—CTTAAG—(3)DNA连接酶催化两个DNA片段形成磷酸二酯键；而通过DNA连接酶作用能将两个DNA分子片段连接，表明经两种限制酶(BamHⅠ和BglⅡ)切割得到的DNA片段，其黏性末端相同。(4)由题意知：由于与图三空圈相对应的大肠杆菌能在含氨苄青霉素的培养基上生长，而不能在含四环素的培养基上生长，故可推知与图三空圈相对应的图二中的菌落能抗氨苄青霉素，但不能抗四环素。由图二、图三结果显示，多数大