高中生物 专题1 1.1 DNA重组技术的基本工具每课一练 新人教版选修3

【创新方案】高中生物专题11.1DNA重组技术的基本工具每课一练新人教版选修3(时间：25分钟；满分50分)一、选择题(每小题2分，共20分)1．在基因工程中用来修饰改造生物基因的工具是()A．限制酶和DNA连接酶B．限制酶和水解酶C．限制酶和载体D．DNA连接酶和载体解析：基因工程中操作工具有3种，即“分子手术刀”“分子缝合针”“分子运输车”。在基因工程操作过程中，利用限制性核酸内切酶将DNA分子切开获取目的基因，同时用同一种限制性核酸内切酶将载体切开，获得和目的基因相同的黏性末端；再用DNA连接酶将目的基因和载体连接起来形成重组DNA分子。答案：A2．下列有关基因工程中限制酶的描述，错误的是()A．每一种限制酶能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列B．限制酶的活性受温度影响C．限制酶能识别和切割RNAD．限制酶可从原核生物中提取解析：限制酶是切割DNA的工具，这类酶主要是从原核生物中分离纯化所得，其活性的大小受温度的影响。限制酶能够识别双链DNA分子中的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。答案：C3．目前科学家把兔子血红蛋白基因导入大肠杆菌细胞中，在大肠杆菌细胞中合成了兔子的血红蛋白。下列哪一项不是这一先进技术的理论依据()A．所有生物共用一套遗传密码B．基因能控制蛋白质的合成C．兔子血红蛋白基因与大肠杆菌的DNA都是由四种脱氧核苷酸构成，都遵循相同的碱基互配对原则D．兔子与大肠杆菌有共同的原始祖先解析：转基因生物体内的外源基因能够成功表达是建立在下列基础之上的：所有生物共用一套遗传密码；具有细胞结构的不同生物遗传物质的组成一样，即都是由四种脱氧核苷酸连接而成的长链，然后根据碱基互补配对原则组成双链；不同生物体内蛋白质的合成都要在核糖体上完成，且都需经过转录和翻译过程。答案：D4．作为基因的运输工具——载体，必须具备的条件之一及理由是()A．能够在宿主细胞中稳定地保存下来并大量复制，以便提供大量的目的基因B．具有多个限制酶切点，以便于目的基因的表达C．具有某些标记基因，以便为目的基因的表达提供条件D．能够在宿主细胞中复制并稳定保存，以便于进行筛选解析：作为载体要携带目的基因进入受体细胞并使之表达，必须能够在宿主细胞内稳定地保存并大量复制，以便通过复制提供大量的目的基因；具有某些标记基因，是为了通过标记基因是否表达来判断目的基因是否进入了受体细胞，从而进行筛选受体细胞；具有多个限制酶切点，则是为了便于与外源基因连接。答案：A5．下列四条DNA片段，可能是由同一种限制酶切割而成的是()A．①② B．②③C．③④ D．②④解析：只有②和④两个黏性末端的碱基是互补的，可能是由同一种限制酶切割而成的。答案：D6．如下图所示，两个核酸片段在适宜条件下，经X酶的催化作用，发生下述变化，则X酶是()A．DNA连接酶 B．RNA聚合酶C．DNA聚合酶 D．限制酶解析：DNA连接酶的作用是将两个黏性末端的磷酸基和脱氧核糖连接在一起；RNA聚合酶是在RNA复制或转录过程中，把核糖核苷酸连接在一起；DNA聚合酶是在DNA复制过程中催化脱氧核苷酸的聚合反应；限制酶是在获取目的基因时识别特定的碱基序列，切出黏性末端或平末端。答案：A7．下列关于限制酶和DNA连接酶的理解正确的是()A．其化学本质都是蛋白质B．DNA连接酶可以恢复DNA分子中的氢键C．它们不能被反复使用D．在基因工程操作中可以用DNA聚合酶代替DNA连接酶解析：限制酶与DNA连接酶的化学本质都是蛋白质；DNA连接酶连接的是两个DNA片段间相邻两个核苷酸间的磷酸二酯键；酶在化学反应前后其数量、性质、功能均不发生改变，因此可以反复利用；DNA聚合酶是在细胞内DNA分子复制时发挥作用的，不能替代DNA连接酶。答案：A8．下列关于细菌质粒的叙述，正确的是()A．所有的质粒都可以作为基因工程中的载体B．是独立于细菌拟核DNA之外的双链DNA分子，不与蛋白质结合C．质粒对侵入的宿主细胞都是无害的D．细菌质粒的复制过程都是在宿主细胞内独立进行的解析：细菌质粒是独立于细菌拟核之外的细胞质DNA分子，侵入宿主细胞后有的可以独立地进行自我复制，有的则整合到宿主细胞染色体DNA上，随着宿主细胞染色体DNA的复制而同步复制。质粒上可能含有抗生素、毒素基因，对宿主细胞产生破坏作用。答案：B9．据下图所示，有关工具酶功能的叙述错误的是()A．限制性核酸内切酶可以切断a处B．DNA聚合酶可以连接a处C．解旋酶可以使b处解开D．DNA连接酶可以连接c处解析：限制性核酸内切酶切割DNA分子时破坏的是DNA链中的磷酸二酯键，如图a处。DNA聚合酶是将单个核苷酸加到已有的核酸片段的3′末端的羟基上，形成磷酸二酯键，因此，DNA聚合酶可以连接a处。解旋酶解开两个碱基对之间的氢键，即使b处解开。DNA连接酶连接的是两个相邻的脱氧核苷酸的磷酸和脱氧核糖，形成磷酸二酯键，如a处，而图示的c处连接的是同一个脱氧核苷酸的磷酸和脱氧核糖。答案：D10．下图所示限制性核酸内切酶切割某DNA的过程，从图中可知，该限制性核酸内切酶能识别的碱基序列及切点是()A．CTTAAG，切点在C和T之间B．CTTAAG，切点在G和A之间C．GAATTC，切点在G和A之间D．CTTAAG，切点在C和T之间解析：根据限制性核酸内切酶切割特点“一条链的两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键，在切割部位，一条链正向读的碱基顺序，与另一条链的反向读的碱基顺序完全一致，它们之间正好能互补配对”。由图不难看出该限制性核酸内切酶识别的碱基序列是GAATTC，切点在G与A之间。答案：C二、非选择题(共30分)11．(11分)下图为体外对DNA分子进行切割和拼接的示意图，请据图回答以下问题：(1)EcoRⅠ是一种________________酶，其识别序列是________，切割位点是________与________之间的________键，切割产生的DNA片段末端形式为_________________。(2)将不同来源的DNA片段“缝合”起来，需要________________酶或__________________酶。它们均属于__________________酶，作用是____________________________________。其中能“缝合”两个双链DNA片段的平末端的酶是______________。解析：图解表示EcoRI将两个DNA分子在特定序列的特定位点切开并通过DNA连接酶进行拼接的过程。E·coliDNA连接酶只能“缝合”两个互补的黏性末端，而T4DNA连接酶既可以“缝合”两个互补的黏性末端，也可以“缝合”平末端。答案：(1)限制性核酸内切GAATTC鸟嘌呤脱氧核苷酸(或G)腺嘌呤脱氧核苷酸(或A)磷酸二酯黏性末端(2)E·coliDNA连接T4DNA连接DNA连接催化两个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键，将两个双链DNA片段“缝合”起来T4DNA连接酶12．(10分)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BamHⅠHindⅢEcoRⅠSmaⅠ识别序列及切割位点↓GGATCCCCTAGG↑↓AAGCTTTTCGAA↑↓GAATTCCTTAAG↑↓CCCGGGGGGCCC↑(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)用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒，不能使用SmaⅠ切割，原因是_________。(4)与只使用EcoRⅠ相比较，使用BamHⅠ和HindⅢ两种限制酶同时处理质粒、外源DNA的优点在于可以防止________________。(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。(6)现使用BamHⅠ和HindⅢ两种限制酶同时处理质粒、外源DNA，并经拼接获得的重组质粒进行再次酶切，假设所用的酶均可将识别位点完全切开，请根据图1、2中标示的酶切位点及表所列的识别序列，对以下酶切结果作出判断。①采用BamHⅠ和HindⅢ酶切，得到________种DNA片段。②采用EcoRⅠ和HindⅢ酶切，得到________种DNA片段。解析：(1)该质粒为环状DNA，经SmaⅠ切割前，不含有游离的磷酸基团，经SmaⅠ切割后形成平末端，含有2个游离的磷酸基团。(2)SmaⅠ识别的是CCCGGG序列，在C与G之间切割，SmaⅠ酶切位点越多，也就是C－G碱基对越多，C与G之间的氢键(3个)比A与T之间的氢键(2个)数量多，其含量越多，质粒的热稳定性越高(3)据图1可知，SmaⅠ切割位点在抗生素抗性基因(标记基因)中，据图2可知，SmaⅠ切割位点在目的基因中，因此使用SmaⅠ切割会破坏质粒的抗性基因、外源DNA中的目的基因。(4)用同一种限制酶处理质粒和外源DNA，再用DNA连接酶连接时，住往会有三种连接形式：目的基因－质粒、目的基因－目的基因(环化)、质粒－质粒(环化)，后两种是我们不需要的，因而要进行筛选。用两种限制酶处理质粒和外源DNA，因形成的末端不同可避免上述情况的发生。(5)连接质粒与目的基因的工具酶是DNA连接酶。(6)分析由BamHⅠ和HindⅢ两种限制酶同时处理质粒、外源DNA，并经拼接获得的重组质粒，这两种酶的识别序列仍然完整存在，如再用BamHⅠ和HindⅢ两种限制酶进行酶切时，可再度被切开，形成2种DNA片段；而EcoRⅠ的识别序列在原质粒中存在并没有破坏，同时切下的目的基因中还存在1个EcoRⅠ的识别序列，因此在重组质粒中存在2个EcoRI的识别序列，如用EcoRⅠ和HindⅢ酶切，可得到3种DNA片段。答案：(1)0、2(2)高(3)SmaⅠ会破坏质粒的抗性基因和外源DNA中的目的基因(4)质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化(5)DNA连接(6)2313．(9分)通过DNA重组技术使原有基因得以改造的动物称为转基因动物。运用这一技术使羊奶中含有人体蛋白质，下图表示了这一技术的基本过程，在该过程中所用的基因“剪刀”能识别的序列和切点是－G↓GATCC－，请回答：(1)从羊染色体中“剪下”羊蛋白质基因的酶是____________。人体蛋白质基因“插入”后连接到羊体细胞染色体中时需要的酶是________。(2)请画出质粒被切割形成黏性末端的过程图。eq\x(－G↓GATCC－→)(3)人体蛋白质基因之所以能“插入”到羊的染色体内，原因是____________，“插入”时用的工具是________，其种类有______________________________。解析：首先明确限制酶为“剪刀”，切取目的基因，DNA连接酶起缝合作用，载体会把目的基因导入受体细胞，然后结合问题组织答案。(1)“剪刀”为限制酶，“剪下”羊的蛋白质基因，使用DNA连接酶将其与载体结合。(2)由图示可知限制酶识别的序列为GGATCC，并且在G与G之间切开，而且形成的黏性末端为反向重复的，所以两个－G