高中生物人教版 (2019)选择性必修3第1节 重组DNA技术的基本工具当堂检测题

这是一份高中生物人教版 (2019)选择性必修3第1节 重组DNA技术的基本工具当堂检测题，共17页。试卷主要包含了单项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

一、单项选择题
知识点一 基因工程的概念
1．科学家将发光基因导入烟草细胞内，培育出了发光的烟草，以下有关该过程中应用的技术，叙述正确的是( )
A．该技术是在细胞水平上进行设计和施工的
B．该技术的操作环境是在生物体内
C．该技术的原理是基因突变
D．该技术的优点是定向产生人类需要的生物类型
答案 D
解析 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，D正确；该技术是基因工程技术，是在DNA分子水平上进行设计和施工的，A错误；该技术的操作环境是在生物体外，B错误；基因工程的生物学原理是基因重组，C错误。
知识点二 基因工程的基本工具
2．下列有关基因工程中限制酶的描述，正确的是( )
A．限制酶只能识别6个或8个脱氧核苷酸组成的序列
B．限制酶的活性受温度的影响
C．限制酶能识别和切割RNA和DNA
D．限制酶只能从原核生物中提取
答案 B
解析 限制酶能够识别并切割双链DNA分子上特定的核苷酸序列，大多数限制酶能够识别由6个核苷酸组成的序列，少数可以识别由4个、8个或其他数量的核苷酸组成的序列，A、C错误；限制酶主要是从原核生物中分离纯化出来的，在真核生物细胞内也可能存在，例如酵母菌，D错误。
3．下列关于基因工程中的DNA连接酶的叙述不正确的是( )
A．DNA连接酶的化学本质是蛋白质
B．DNA连接酶能够连接两个DNA片段之间的磷酸二酯键
C．基因工程中可以用DNA聚合酶替代DNA连接酶
D．根据来源不同，DNA连接酶可分为E.cli DNA连接酶和T4DNA连接酶
答案 C
解析 基因工程中不可以用DNA聚合酶替代DNA连接酶，C错误。
4．基因工程载体必须具备的条件中，错误的是( )
A．能在受体细胞中复制并稳定保存
B．具有一个或多个限制酶切割位点，以便与外源基因连接
C．能进入受体细胞中并控制其新陈代谢过程
D．在限制酶切点外必须含有标记基因，便于筛选
答案 C
解析 作为基因工程的载体必须能够在受体细胞内复制并稳定保存，有一个至多个限制酶的切点，具有某些标记基因，A、B、D正确；载体进入受体细胞后不能影响受体细胞正常的代谢活动，C错误。
5．下列关于限制性内切核酸酶的说法不正确的是( )
A．限制性内切核酸酶作用于一条链中特定部位的磷酸二酯键
B．限制性内切核酸酶不能将目的基因连接到不同的载体上
C．一种限制性内切核酸酶只能识别一种特定的核苷酸
D．限制性内切核酸酶既可切割链状DNA也可切割环状DNA
答案 C
解析 把目的基因连接到载体上使用的酶是DNA连接酶，B正确；通常一种限制性内切核酸酶只能识别一种特定的核苷酸序列，而非核苷酸，C错误。
6．限制酶BamHⅠ和BglⅡ是两种常见的工具酶，它们的识别序列及切割位点依次为5′—G↓GATCC—3′和5′—A↓GATCT—3′。研究中用BamHⅠ切割DNA获得目的基因，用BglⅡ切割质粒，并用DNA连接酶连接得到重组质粒。下列相关叙述不正确的是( )
A．限制酶切割DNA过程中会将相邻两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键切断
B．含目的基因的DNA片段经BamHⅠ切割后形成的是黏性末端
C．经BamHⅠ和BglⅡ两种酶处理得到的重组质粒不能再被这两种酶所识别
D．分别用BamHⅠ和BglⅡ两种限制酶切割，能保证目的基因定向插入质粒
答案 D
解析 两种限制酶切割产生的黏性末端互补，经过DNA连接酶处理后获得的重组序列是eq \a\vs4\al(5′—AGATCC—3′,3′—TCTAGG—5′)，该序列不能被BamHⅠ和BglⅡ识别，C正确；BamHⅠ和BglⅡ两种限制酶切割产生的黏性末端互补，仍然会出现自身环化和反向连接现象，不能保证目的基因定向插入质粒，D错误。
7．以下关于质粒的叙述，不正确的是( )
A．质粒上有复制原点，可以在宿主细胞中自主复制
B．细菌的质粒是独立于拟核之外的小型环状双链DNA分子
C．质粒上常有特殊的标记基因，如四环素合成基因等
D．天然质粒需经过改造才能应用于基因工程中
答案 C
解析 质粒上常有特殊的标记基因，如四环素抗性基因等，而不是四环素合成基因，C错误。
知识点三 DNA的粗提取与鉴定
8．(2022·山东，13)关于“DNA的粗提取与鉴定”实验，下列说法错误的是( )
A．过滤液沉淀过程在4 ℃冰箱中进行是为了防止DNA降解
B．离心研磨液是为了加速DNA的沉淀
C．在一定温度下，DNA遇二苯胺试剂呈现蓝色
D．粗提取的DNA中可能含有蛋白质
答案 B
解析 低温时DNA酶的活性较低，过滤液沉淀过程在4 ℃冰箱中进行是为了防止DNA降解，A正确；离心研磨液是为了使细胞碎片沉淀，B错误；在沸水浴条件下，DNA遇二苯胺试剂呈现蓝色，C正确；细胞中的某些蛋白质可以溶解于酒精，可能有蛋白质不溶于酒精，在95%的冷酒精中与DNA一块儿析出，故粗提取的DNA中可能含有蛋白质，D正确。
二、非选择题
9．基因工程中，需要使用限制酶切割目的基因和质粒。已知限制酶Ⅰ的识别序列和切点是，限制酶Ⅱ的识别序列和切点是。
(1)根据已知条件和图回答下列问题：
①上述质粒用限制酶________切割，目的基因用限制酶________切割。
②若将目的基因和质粒连接起来需用到________________。
③请指出质粒上至少要有一个标记基因的理由：_______________________。
(2)不同生物的基因可以拼接的结构基础是____________________________。
答案 (1)①Ⅰ Ⅱ ②DNA连接酶 ③便于重组DNA分子的筛选 (2)DNA结构基本相同(其他合理答案亦可)
解析 (1)①要形成重组质粒，质粒只能出现一个切口，并且至少保留一个标记基因，序列在GeneⅡ上，因此用限制酶Ⅰ切割质粒，保留GeneⅠ标记基因；目的基因必须切割两次，切割后产生的末端能与质粒的黏性末端互补，序列中也有限制酶Ⅱ的识别序列和切点，因此用限制酶Ⅱ切割目的基因。②DNA连接酶能将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的磷酸二酯键。③质粒中的标记基因用于重组DNA分子的筛选。
(2)DNA由四种脱氧核苷酸组成，含有2条链且为双螺旋结构，因此不同生物的基因可以拼接。
10．啤酒酵母菌是啤酒生产上常用的典型的发酵酵母菌，除用于酿造啤酒及其他的饮料酒外，还可发酵面包，菌体中维生素、蛋白质含量高，可作食用、药用和饲料。科学家将大麦细胞的LTP1基因植入啤酒酵母菌中，获得的啤酒酵母菌种可产生LTP1蛋白，并酿出泡沫丰富的啤酒。基本的操作过程如下：
(1)该技术定向改变了啤酒酵母菌的性状，这在可遗传变异的来源中属于________。
(2)为了将LTP1基因导入酵母菌细胞内，所用的载体是________。
(3)要使载体与LTP1基因连接，首先应使用________进行切割。假如载体被切割后，得到的分子末端序列为eq \b\lc\ (\a\vs4\al\c1(5′AATTC—3′, 3′G—5′))，则能与该载体连接的目的基因分子末端有(多选，选填下列选项)__________，其中与eq \a\vs4\al(\b\lc\ (\a\vs4\al\c1(5′AATTC—3′, 3′G—5′)))是同一种限制酶切割产生的是__________(选填下列选项)。
A.eq \b\lc\ (\a\vs4\al\c1(5′—G3′,3′—CTTAA5′)) B.eq \b\lc\ (\a\vs4\al\c1(5′AATTT—3′, 3′A—5′))
C.eq \b\lc\ (\a\vs4\al\c1(5′AATTG—3′, 3′C—5′)) D.eq \b\lc\ (\a\vs4\al\c1(5′TTAAG—3′, 3′C—5′))
(4)将LTP1基因片段与载体“缝合”起来，需要________(填“DNA连接酶”或“DNA聚合酶”)，常用的有________________、__________________，它们连接的化学键是____________，其中能“缝合”两个双链DNA片段的平末端的酶是____________。
答案 (1)基因重组 (2)(大肠杆菌的)质粒
(3)限制酶 ABC A
(4)DNA连接酶 E．cli DNA连接酶 T4DNA连接酶 磷酸二酯键 T4DNA连接酶
解析 (3)能够与eq \b\lc\ (\a\vs4\al\c1(5′AATTC—3′, 3′G—5′))产生的黏性末端互补的是A、B、C，其中A
(eq \a\vs4\al(5′—G3′,3′—CTTAA5′))与eq \b\lc\ (\a\vs4\al\c1(5′AATTC—3′, 3′G—5′))是由同一种限制酶切割产生的。
(4)将LTP1基因片段与载体“缝合”起来需要的酶是DNA连接酶，常用的有E.cli DNA连接酶、T4DNA连接酶，它们连接的化学键是磷酸二酯键，而起到“缝合”平末端作用的连接酶是T4DNA连接酶。
一、单项选择题(每题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的)
1．下列有关限制性内切核酸酶的叙述中正确的是( )
A．用限制酶切割一个DNA分子中部，获得一个目的基因时，被水解的磷酸二酯键有2个
B．限制性内切核酸酶识别序列越短，则该序列在DNA中出现的几率就越大
C．5′—CATG↓—3′和5′—G↓GATCC—3′序列被限制性内切核酸酶切出的黏性末端游离碱基数不同
D．只有用相同的限制性内切核酸酶处理含目的基因的DNA片段和质粒，才能形成重组质粒
答案 B
解析 用限制性内切核酸酶切割一个DNA分子中部，获得一个目的基因时，需要切割目的基因的两侧，因此要断裂4个磷酸二酯键，A错误；5′—CATG↓—3′和5′—G↓GATCC—3′序列被限制酶切出的黏性末端游离碱基数均为四个，C错误；不同的限制性内切核酸酶切割也可能形成相同的末端序列，因此不同限制酶处理含目的基因的DNA片段和质粒，也能形成重组质粒，D错误。
2．限制酶是一种核酸切割酶，可辨识并切割DNA分子上特定的核苷酸序列。如图所示为四种限制酶BamHⅠ、EcRⅠ、HindⅢ以及BglⅡ的识别序列。箭头表示每一种限制酶的特定切割部位，其中哪两种限制酶所切割出来的DNA片段末端可以互补黏合，并且正确的末端互补序列是( )
A．BamHⅠ和EcRⅠ；末端互补序列5′—AATT—3′
B．BamHⅠ和HindⅢ；末端互补序列5′—GATC—3′
C．EcRⅠ和HindⅢ；末端互补序列5′—AATT—3′
D．BamHⅠ和BglⅡ；末端互补序列5′—GATC—3′
答案 D
解析 限制酶BamHⅠ与BglⅡ虽然识别的核苷酸序列不同，但切割后露出的黏性末端相同，故两种末端序列可以互补黏合。
3．限制酶MunⅠ和限制酶EcRⅠ的识别序列及切割位点分别是5′—C↓AATTG—3′和5′—G↓AATTC—3′。如图表示四种质粒和含目的基因的DNA片段，其中，箭头所指部位为限制酶的识别位点，质粒的阴影部分表示标记基因。适于作为图示目的基因载体的质粒是( )
答案 A
解析 用限制酶MunⅠ切割A项中质粒后，不会破坏标记基因，而且还能产生与目的基因两侧黏性末端相同的末端，适于作为目的基因的载体，A正确；B项中的质粒没有标记基因，不适于作为目的基因的载体，B错误；C项、D项中的质粒含有标记基因，但用限制酶切割后会被破坏，因此不适于作为目的基因的载体，C、D错误。
4．某同学用洋葱进行DNA粗提取和鉴定实验，操作错误的是( )
A．洋葱研磨液过滤或离心后取沉淀物
B．可用蛋白酶纯化过滤后的研磨液中的DNA
C．加入预冷的酒精后用玻璃棒轻缓搅拌
D．加二苯胺试剂揺匀后沸水浴加热
答案 A
解析 洋葱研磨液过滤或离心后取上清液进行后续实验，A错误；蛋白酶能够分解蛋白质，因此能起到纯化DNA的目的，B正确；加入预冷的酒精后用玻璃棒搅拌时，动作要轻缓，以免加剧DNA分子的断裂，导致DNA分子不能形成絮状沉淀，C正确；沸水浴条件下，DNA遇到二苯胺会被染成蓝色，用作DNA的鉴定，D正确。
5．基因工程重要工具的发现是实现重组DNA技术的关键，下列有关叙述正确的是( )
A．限制酶、DNA连接酶和质粒是基因工程常用的工具酶
B．识别不同核苷酸序列的限制酶，切割产生的末端可能互补
C．限制酶剪切获得一个目的基因时，会断开两个磷酸二酯键
D．限制酶识别序列越短，则该序列在DNA中出现的概率越小
答案 B
解析 质粒是载体中的一种，是基因工程常用的工具之一，并不是工具酶，A错误；限制酶剪切获得一个目的基因时，需要切割目的基因的两侧，因此会断开四个磷酸二酯键，C错误；限制酶识别序列越短，则该序列在DNA中出现的概率越大，D错误。
6．下列关于基因工程工具的说法错误的是( )
A．DNA连接酶与限制酶均受温度、pH等因素的影响
B．DNA连接酶对所连接的DNA片段两端的碱基序列有专一性要求
C．载体能将外源基因导入受体细胞并使其在受体细胞中稳定遗传、表达
D．在基因工程操作中，被用作载体的质粒一般都是经过人工改造的
答案 B
解析 DNA连接酶对所连接的DNA片段两端的碱基序列没有专一性要求，B错误。
7．下列关于如图所示黏性末端的说法错误的是( )
A．甲、乙、丙黏性末端是由各自不同的限制性内切核酸酶催化产生的
B．甲、乙具有不同的黏性末端，但可形成重组DNA分子，而甲、丙之间不能形成重组DNA分子
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．切割甲的限制性内切核酸酶不能识别由甲、乙片段形成的重组DNA分子
答案 C
解析 三种限制酶识别的碱基序列不同，故限制酶种类也不同，A正确；由上述分析可知，甲、乙是由不同的限制酶切割形成的，则它们的黏性末端不同，三个末端中甲、乙的碱基可互补配对，故二者可形成重组DNA分子，该重组DNA分子不具有切割甲的限制性内切核酸酶识别的碱基序列，故不能被切割甲的限制性内切核酸酶识别切割，B、D正确；b处表示氢键，而DNA连接酶的作用是使两个DNA片段之间的磷酸二酯键连接起来形成一个DNA分子，DNA连接酶作用位点在a处，C错误。
8．如图所示，某细菌质粒上有标记基因，通过标记基因可以推知外源基因是否成功转入受体细胞。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。请根据表中提供的细菌生长情况，推测①②③三种重组后的细菌中质粒上外源基因的插入点(插入点有a、b、c)，正确的一组是( )
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
答案 A
解析 ①细菌能在含氨苄青霉素或四环素的培养基上生长，说明其抗氨苄青霉素基因和抗四环素基因没有被破坏，所以外源基因插入点是c。②细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，说明其抗氨苄青霉素基因正常，而抗四环素基因被破坏，所以外源基因插入点为b。③细菌不能在含氨苄青霉素的培养基上生长，能在含四环素的培养基上生长，说明其抗氨苄青霉素基因被破坏，而抗四环素基因正常，故外源基因插入点为a。
9．若从植物细胞中提取DNA，发现实验效果不好，如看不到丝状沉淀物、用二苯胺鉴定时不显示颜色反应等。其可能的原因是( )
①植物细胞中DNA含量低 ②研磨不充分 ③用二苯胺鉴定时没有用沸水浴加热 ④冷酒精的量过大
A．①② B．③④ C．①④ D．②③
答案 D
解析 植物细胞可以作为提取DNA的材料，说明植物细胞中DNA含量不低，①错误；研磨不充分会使细胞核内的DNA释放不完全，提取的DNA量变少，②正确；二苯胺鉴定DNA的条件是沸水浴加热，③正确；若冷酒精量过少，会导致DNA的沉淀量少，从而影响实验效果，而冷酒精的量过多，不会导致DNA提取量减少，④错误。
10．用XhⅠ和SalⅠ两种限制性内切核酸酶分别处理同一DNA片段，酶切位点及酶切产物分离结果如图。以下叙述不正确的是( )
A．图1中两种酶识别的核苷酸序列不同
B．图2中酶切产物可用于构建重组DNA
C．泳道①中是用SalⅠ处理得到的酶切产物
D．图中被酶切的DNA片段是单链DNA
答案 D
解析 不同的限制酶能识别不同的核苷酸序列，由电泳结果产物不同可知，XhⅠ和SalⅠ两种酶识别的核苷酸序列不同，A正确；同种限制酶(XhⅠ或SalⅠ)切割出的DNA片段具有相同的末端，再用DNA连接酶进行连接，可以构成重组DNA，B正确；限制酶SalⅠ能将DNA片段切成4段，限制酶XhⅠ能将DNA片段切成3段，根据电泳结果可知，泳道①中是用SalⅠ处理得到的酶切产物，C正确；限制酶切割的是双链DNA，D错误。
二、非选择题
11．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：
(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)要用图1中的质粒和图2中外源DNA构建重组质粒，不能使用SmaⅠ切割，原因是___________________________________________________。
(4)图1中的质粒本质为____________，具有____________能力，是基因工程中________的载体。除质粒外，基因工程中还可以用____________、__________________等作为载体。
(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。
答案 (1)0 2 (2)高
(3)SmaⅠ会破坏质粒的抗性基因、外源DNA中的目的基因
(4)双链环状DNA分子 自我复制 最常用 噬菌体 动植物病毒(后两空顺序可颠倒)
(5)DNA连接
解析 (1)质粒被切割前为环状DNA分子，所有磷酸基团均参与形成磷酸二酯键，故不含游离的磷酸基团。从图1可以看出质粒上只含有一个SmaⅠ的切割位点，因此质粒被切割成线性DNA分子后含2个游离的磷酸基团。
(2)由题目可知SmaⅠ识别的DNA序列中只有G和C，而G和C之间形成3个氢键，所以插入的SmaⅠ酶切位点越多，质粒的热稳定性越高。
12．用DNA重组技术可以赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人类需要的生物产品。在此过程中需要使用多种工具酶，其中4种限制性内切核酸酶的切割位点如图所示。
回答下列问题：
(1)常用的DNA连接酶有E.cli DNA连接酶和T4DNA连接酶。上图中__________________酶切割后的DNA片段可以用E.cli DNA连接酶连接。上图中___________________________酶切割后的DNA片段可以用T4DNA连接酶连接。
(2)DNA连接酶催化目的基因片段与质粒载体片段之间形成的化学键是__________。
(3)DNA重组技术中所用的质粒载体具有一些特征，如质粒DNA分子上有复制原点，可以保证质粒在受体细胞中能________；质粒DNA分子上有______________________________，便于外源DNA插入；质粒DNA分子上有标记基因(如某种抗生素抗性基因)，利用抗生素可筛选出含质粒载体的宿主细胞，方法是______________________________________________________。
答案 (1)EcRⅠ、PstⅠ EcRⅠ、PstⅠ、SmaⅠ和EcRⅤ
(2)磷酸二酯键
(3)自我复制 一至多个限制酶切割位点 用含有该抗生素的培养基培养宿主细胞，能够存活的即为含有质粒载体的宿主细胞
解析 (1)限制酶EcRⅠ和PstⅠ切割形成的是黏性末端，限制酶SmaⅠ和EcRⅤ切割形成的是平末端，E.cli DNA连接酶来源于大肠杆菌，只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来，而T4DNA连接酶来源于T4噬菌体，可用于连接黏性末端和平末端。因此图中EcRⅠ和PstⅠ切割后的DNA片段(黏性末端)可以用E.cli DNA连接酶和T4DNA连接酶连接，限制酶SmaⅠ和EcRⅤ切割后的DNA片段(平末端)用T4DNA连接酶连接。
(3)质粒是小型环状的DNA分子，常作为基因表达的载体，首先质粒上含有复制原点，能保证质粒在受体细胞中自我复制。质粒DNA分子上有一个至多个限制性内切核酸酶的酶切位点，便于目的基因的导入。质粒上的标记基因是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因，具体做法是用含有该抗生素的培养基培养宿主细胞，能够存活的即为含有质粒载体的宿主细胞。
核心素养示例
13．通过重组DNA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。如图表示这一技术的基本过程，在该工程中所用的基因“手术刀”能识别的序列和切点是 ，请回答下列问题。
(1)从羊染色体中“切下”羊蛋白质基因的酶是________，人体蛋白质基因“插入”后连接在羊细胞染色体中时需要的酶是____________。
(2)请写出质粒被切割形成黏性末端的过程图。
(3)人体蛋白质基因能“插入”羊的染色体内，原因是____________________，目的基因运进羊细胞时用的工具是________，其种类有_____________________。
答案 (1)限制酶 DNA连接酶
(2)(注意碱基对对齐)
(3)DNA的结构是相同的 载体 质粒、动植物病毒和噬菌体等
解析 (1)限制酶可以识别并切割特定的脱氧核苷酸序列，可从羊染色体中“切下”羊蛋白质基因。人体蛋白质基因“插入”后连接在羊细胞染色体中时需要DNA连接酶。
(2)图示限制酶识别的序列为，并且在G与G之间切开，因此形成的黏性末端为反向重复的，其过程图见答案。
(3)羊的染色体的主要成分是DNA和蛋白质，人和羊的DNA的结构是相同的，因此人体蛋白质基因能“插入”羊的染色体内。
细菌
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
限制酶
BamHⅠ
HindⅢ
识别序列及切割位点
限制酶
EcRⅠ
SmaⅠ
识别序列及切割位点