高中生物北师大版 (2019)选择性必修3 生物技术与工程第一节 基因工程的原理一课一练

【名师】第一节基因工程的原理-3课堂练习

一．单项选择

1．下列有关限制酶的叙述，不正确的是（    ）

A．限制酶切割的是磷酸二酯键和氢键

B．不同的限制酶切割可能产生相同的黏性末端

C．从反应类型来看，限制酶催化的是一种水解反应

D．与单酶切相比，双酶切可以保证目的基因定向插入质粒

2．下列有关基因工程中限制性核酸内切酶的叙述，错误的是（　　）

①一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列；

②限制性核酸内切酶的活性受温度影响；

③限制性核酸内切酶能识别和切割RNA；

④限制性核酸内切酶可从原核生物中提取；

⑤限制性核酸内切酶的操作对象是原核细胞。

A．②③ B．③④ C．③⑤ D．①⑤

3．下列黏性末端属于同一种限制酶切割而成的是（    ）

A．①② B．①③ C．①④ D．②③

4．分子生物学．生物化学等学科的基础理论和相关技术的发展催生了基因工程，下列行为使基因工程的实施成为可能的是（    ）

①细菌质粒的发现            ②精子获能才具备受精能力        ③限制酶和逆转录酶的发现

④蛋白质分子结构的改造        ⑤DNA序列分析方法的发明        ⑥PCR技术的发明

A．②③⑤⑥ B．①③⑤⑥

C．②④⑤⑥ D．①③④⑥

5．利用基因工程技术生产羧酸酯酶（CarE）制剂，用于降解某种农药的残留，基本流程如图。下列叙述正确的是（    ）

A．过程①的反应体系中需要加入逆转录酶和核糖核苷酸

B．过程②需使用限制酶和 DNA 聚合酶，是基因工程的核心步骤

C．过程③需要使用 NaCl 溶液制备感受态的大肠杆菌细胞

D．过程④可利用 DNA 分子杂交技术鉴定 CarE 基因是否成功导入受体细胞

6．基因工程利用某目的基因(图甲)和Pl噬菌体载体(图乙)构建重组DNA。限制性核酸内切酶的酶切位点分别是BglⅡ．EcoRⅠ和Sau3AⅠ。下列分析错误的是(  )

A．构建重组DNA时，可用BglⅡ和Sau3AⅠ切割目的基因和Pl噬菌体载体

B．构建重组DNA时，可用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因和Pl噬菌体载体

C．图乙中的Pl噬菌体载体只用EcoRⅠ切割后，含有2个游离的磷酸基团

D．用EcoRⅠ切割目的基因和Pl噬菌体载体，再用DNA连接酶连接，只能产生一种重组DNA

7．北极比目鱼中有抗冻基因。如图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图，有关叙述正确的是（    ）

A．过程①获取的目的基因，可用于比目鱼基因组测序

B．过程①中通过逆转录法获得的目的基因，可用于基因工程

C．用不同的限制酶处理含目的基因的片段和质粒，不可能形成重组质粒

D．应用DNA探针技术，可以检测转基因抗冻番茄植株中基因的存在与否及是否完全表达

8．1987年，美国科学家将萤火虫的萤光素基因转入烟草植物细胞，获得了高水平的表达。长成的植物通体光亮，堪称自然界的奇迹。这一研究成果表明：（ ）

①萤火虫与烟草植物的DNA结构基本相同

②萤火虫与烟草植物共用一套遗传密码

③烟草植物体内合成了萤光素

④萤火虫和烟草植物合成蛋白质的方式基本相同

A．①和③ B．②和③ C．①和④ D．①②③④

9．下列关于基因工程的叙述中，错误的是（    ）

A．基因工程的原理是基因重组

B．基因工程的目的性强，可以克服远缘杂交不亲和障碍

C．基因工程可以对基因进行人为删减或增添某些碱基

D．一种生物的基因转接到另一种生物的DNA分子上，属于基因工程的内容

10．乙烯生物合成酶基因可以控制乙烯的合成，科学家将该基因的反义基因导入番茄细胞内，培育转基因延熟番茄，延长其储藏期。反义基因的作用机制如下图所示，下列说法错误的是（    ）

A．有意义mRNA和反义mRNA是通过相应基因转录而来的

B．乙烯生物合成酶基因的模板链的序列与反义基因的是互补的

C．乙烯是乙烯生物合成酶基因的表达产物，可促进果实成熟

D．因为mRNA形成双链后无法进行翻译，所以无乙烯生物合成酶生成

11．用Xhol和SaII两种限制性核酸内切酶分别处理同一DNA片段（限制酶在对应切点一定能切开），酶切位点及酶切产物分离结果如图。下列叙述错误的是（    ）

A．图1中两种酶识别的核苷酸序列不同

B．图1中酶催化反应的化学键是磷酸二酯键

C．图2中②可能是用XhoI处理得到的酶切产物

D．用XhoI和SalI同时处理该DNA电泳后得到7种产物

12．如图是质粒载体的结构模式图，下列说法正确的是（    ）

A．质粒是由许多核糖核苷酸相互连接而成的

B．抗生素抗性基因有利于目的基因导入细胞

C．限制酶可切开质粒上的目的基因插入位点

D．复制原点有助于目的基因整合到染色体上

13．下列关于DNA连接酶和DNA聚合酶的描述中，正确的是

A．两者催化同一种化学键形成

B．两者催化同一种化学键断裂

C．两者都参与目的基因与载体的结合

D．两者都参与遗传信息的表达

14．下表为常用的限制酶及其识别序列和切割位点，据表分析以下说法正确的是

（注：Y表示C或T，R表示A或G）

A．一种限制酶只能识别一种脱氧核苷酸序列

B．限制酶的切点一定位于识别序列的内部

C．不同限制酶切割后一定形成不同的黏性末端

D．限制酶切割后不一定形成黏性末端

15．下列叙述正确共几项（    ）

①限制性内切酶的特点是识别特定的核苷酸序列和具有特定的酶切位点

②上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋白的转基因牛，可以想象这头牛发生了基因突变

③根据mRNA的信息推出并获取目的基因的方法是用DNA探针测出目的基因

④转基因抗虫棉的生产过程中不需要用到的工具是噬菌体

⑤可以作目的基因“分子运输车”的是天然质粒

⑥在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的是将目的基因导入受体细胞

⑦培育成抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体

⑧基因工程常用细菌等原核生物作受体细胞的原因包括繁殖速度快．遗传物质相对较少．多为单细胞，操作简便

A．三 B．四 C．五 D．六

16．限制酶a．限制酶b能将某线性DNA分子片段切割，其识别序列和切割位点如下图所示。下列叙述错误的是（    ）

A．限制酶a与限制酶b发挥作用的化学键完全相同

B．限制酶a与限制酶b切出的黏性末端能相互连接

C．所有限制性核酸内切酶识别的序列都由6个核苷酸组成

D．限制酶将该DNA分子切成2个片段需消耗2个水分子

17．用Xho Ⅰ和Sal Ⅰ两种限制性核酸内切酶分别处理同一DNA片段，酶切位点及酶切产物分离结果如图。以下叙述错误的是（    ）

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．图中被酶切的DNA片段是单链DNA

D．泳道①中是用Sal Ⅰ处理得到的酶切产物

18．下列关于基因工程的基本工具的说法中，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，连接效率不同

B．质粒是基因工程中最常用的载体，某些病毒也可以作为载体

C．质粒要具有标记基因，有且只有一个限制酶切点，以便得到与外源基因相同的黏性末端

D．限制酶可从原核细胞中提取，只能用于切割目的基因

参考答案与试题解析

1．【答案】A

【解析】

试题分析：

限制酶一般指限制性核酸内切酶，可以识别并附着特定的脱氧核苷酸序列，并对每条链中特定部位的两个脱氧核糖核苷酸之间的磷酸二酯键进行切割。

解答：

A．限制酶切割的是磷酸二酯键，A错误；
B．不同的限制酶切割有可能产生相同的粘性末端，B正确；
C．限制酶催化的是磷酸二酯键的水解，C正确；
D．单酶切有可能造成目的基因的反接，双酶切可以有效防止这种情况的发生，D正确。
故选A。

2．【答案】C

【解析】

试题分析：

解答：

①限制酶能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，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裂，因此一种限制酶只能识别特定的碱基序列和切割一定的位点，①正确；

②酶活性通常受温度和PH值的影响，②正确；

③限制性核酸内切酶只能识别和切割DNA，不能识别和切割单链RNA，③错误；

④限制性核酸内切酶主要从原核生物中分离纯化出来的，④正确；

⑤限制性核酸内切酶的操作对象是DNA，⑤错误。

故选C。

3．【答案】B

【解析】

试题分析：

同一种限制酶切割后形成的黏性末端之间可以互补配对。图中①③的黏性末端能互补配对，而①②．①④．②③．②④．③④的黏性末端都不能互补配对。

解答：

限制酶能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，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。限制酶识别的核苷酸序列具有回文结构，切割后形成的黏性末端能够互补配对，图中①③能够互补，其他的不能互补，所以①③属于同一种限制酶切割而成的。

故选B。

4．【答案】B

【解析】

试题分析：

技术发明使基因工程的实施成为可能：

（1）基因转移载体的发现：1967年，罗思和赫林斯基发现细菌拟核DNA之外的质粒有自我复制能力，并可以在细菌细胞之间转移，这一发现为基因转移找到了一种运载工具。

（2）工具酶的发现：1970年，阿尔伯．内森斯．史密斯在细菌中发现了第一个限制酶后，20世纪70年代初相继发现了多种限制酶和连接酶，以及逆转录酶，这些发现为DNA的切割．连接以及功能基因的获得创造了条件。

（3）DNA合成和测序技术的发明为基因序列图的绘制提供了可能，之后DNA合成仪的问世又为引物．探针和小分子量DNA基因的获得提供了方便。

（4）DNA体外重组的实现

（5）重组DNA表达实验的成功标志着基因工程正式问世。

（6）第一例转基因动物问世标志着此后基因工程进入了迅速发展阶段。

（7）PCR技术的发明使基因工程技术得到了进一步发展和完善。

解答：

由上述分析：基因转移载体的发现．工具酶的发现．DNA合成和测序技术的发明．PCR技术的发明，这些关键技术手段的诞生使基因工程的实施成为可能，B正确。

故选B。

5．【答案】D

【解析】

试题分析：

分析图解：图中过程①表示利用mRNA通过反转录法合成相应的DNA；过程②表示构建基因表达载体（基因工程核心步骤）；过程③表示将目的基因导入受体细胞；过程④表示通过筛选获得工程菌。

解答：

A．过程①表示通过反转录法合成目的基因，该过程需要逆转录酶和脱氧核糖核苷酸，A错误；

B．过程②需使用限制酶和DNA连接酶构建基因表达载体，是基因工程的核心步骤，B错误；

C．过程③常用Ca2+处理大肠杆菌使其成为易于吸收DNA的感受态细胞，C错误；

D．过程④可利用DNA分子杂交技术鉴定CarE基因是否成功导入受体细胞，D正确。

故选D。

6．【答案】D

【解析】

试题分析：

解答：

A．如果用BglⅡ和Sau3A I切割目的基因，目的基因两端将形成不同的黏性末端，同样用BglⅡ和Sau3A I切割Pl噬菌体载体也形成这两种不同的黏性末端，因此它们可构成重组DNA，A项正确；

B．由于Sau3A I的切割位点在EcoR I的左侧，因此用EcoR I和Sau3A I切割目的基因，目的基因两端将形成不同的黏性末端，同样用EcoR I和Sau3A I切割Pl噬菌体载体也形成这两种不同的黏性末端，因此它们可构成重组DNA，B项正确；

C．P1噬菌体载体为环状DNA，其上只含有一个EcoRⅠ的切点，因此用EcoR I切割后，该环状DNA分子变为线性双链DNA分子，因每条链上含有一个游离的磷酸基团，因此切割后含有两个游离的磷酸基团，C项正确；

D．从图甲看出，用EcoR I切割目的基因后两端各有一切口，与图乙中EcoR I切口对接时，可有两种可能，即可产生两种重组DNA，D项错误。

故选D。

7．【答案】B

【解析】

试题分析：

基因工程的四个基本步骤是：目的基因的获取．构建基因表达载体．将目的基因导入受体细胞，目的基因的检测与鉴定，图中过程①表示目的基因的获取，过程②表示构建基因表达载体。

解答：

A．图中①是获取目的基因的过程，获取的目的基因，可用于基因工程，但由于该基因中缺少非编码区和内含子，该基因不能用于比目鱼基因组测序，A错误；

B．根据以上分析已知，过程①中通过逆转录法获得的目的基因，可用于基因工程，B正确；

C．用不同的限制酶处理含目的基因的片段和质粒，可以形成重组质粒，C错误；

D．应用DNA探针技术，可以检测转基因抗冻番茄植株中基因的存在与否，但是不能检测是否完全表达，D错误。

故选B。

8．【答案】D

【解析】

萤光素基因转入烟草植物细胞，能够表达，首先说明萤火虫与烟草植物的DNA结构都是双螺旋结构，其次它们都共用一套遗传密码，烟草通体光亮，说明其合成了萤光素，由于萤火虫和烟草都是真核生物，所以它们合成蛋白质都要经过转录和翻译。

9．【答案】C

【解析】

试题分析：

10．【答案】C

【解析】

试题分析：

分析题图：由图中信息所示，反义基因能使番茄延熟延长其储藏期的原理是：反义基因转录出的mRNA即反义mRNA，能够与乙烯生物合成酶基因转录出来的有意义mRNA进行杂交形成双链，进而阻止乙烯生物合成酶基因的表达。

解答：

A．由图示可以看出，有意义mRNA和反义mRNA是通过相应基因转录而来的，A正确；

B．由图示原理，反义mRNA能够与乙烯生物合成酶基因转录出来的有意义mRNA进行杂交形成双链，并且有意义mRNA和反义mRNA是通过相应基因转录而来的，所以，可以推测乙烯生物合成酶基因的模板链的序列与反义基因的模板链是互补的，B正确；

C．乙烯生物合成酶基因的表达产物可以控制乙烯的合成，乙烯不是其表达产物，C错误；

D．翻译过程是以mRNA为模板合成蛋白质的过程，图示两种mRNA杂交在一起进而阻断了乙烯生物合成酶基因的有意义mRNA的翻译过程，D正确。

故选C。

11．【答案】D

【解析】

试题分析：

基因工程技术的基本步骤：（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取．利用PCR技术扩增和人工合成。（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因．启动子．终止子和标记基因等。（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法．基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。（4）目的基因的检测与鉴定：分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因--DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术。个体水平上的鉴定：抗虫鉴定．抗病鉴定．活性鉴定等。

解答：

A．酶具有专一性，不同的限制酶识别并切割不同的核苷酸序列，A正确；

B．图1中酶用来切割DNA，DNA单链是脱氧核苷酸通过磷酸二酯键相连，因此酶催化反应的化学键是磷酸二酯键， B正确；

C．分析图1，限制酶XhoI有2处切割位点，切割后产生3个DNA片段，泳道②中是用XhoI处理得到的酶切产物，C正确；

D．从图1可知，用XhoI和SalI同时处理该DNA电泳后得到6种产物，D错误。

故选D。

12．【答案】C

【解析】

试题分析：

质粒是一种裸露的．结构简单．独立于细菌拟核DNA之外，并具有自我复制能力的很小的双链环状DNA分子。质粒DNA分子上有一个至多个限制酶切割位点，供外源DNA片段插入其中。质粒DNA分子上有特殊的标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。

解答：

A．质粒是一种裸露的．结构简单．独立于细菌拟核DNA之外，并具有自我复制能力的很小的双链环状DNA分子，其基本组成单位为脱氧核苷酸，A错误；

B．抗生素抗性基因为质粒DNA分子上的标记基因，供重组DNA的鉴定和选择，B错误；

C．质粒DNA分子上有一个至多个限制酶切割位点，供外源DNA片段插入其中，C正确；

D．复制原点有助于质粒分子在细胞中进行自我复制，D错误。

故选C。

13．【答案】A

【解析】在棉花的种植过程中，为提高产量，棉农会适时摘除棉花植株的顶芽，其目的是解除顶端优势。故选C。

14．【答案】D

【解析】

试题分析：

限制酶能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，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裂。限制酶切割后能形成两种末端，即黏性末端和平末端。

解答：

A．由于Y表示C或T，R表示A或G，说明一种限制性核酸内切酶能识别一种或多种特定的脱氧核苷酸序列，A错误；
B．限制酶的切割位点不一定在识别序列的内部，如Sau3A，B错误；
C．不同限制酶切割后形成的黏性末端不一定相同，如EcoRⅠ．HindⅡ．KPnⅠ．SmaⅠ切割后形成的黏性末端各不相同，而BamHⅠ和Sau3AⅠ切割后形成的黏性末端相同，C错误；
D．限制酶切割后不一定都形成黏性末端，也有平末端，如HindⅡ．SmaⅠ，D正确。
故选D。

15．【答案】B

【解析】

试题分析：

基因工程中常用的运载体有质粒．动植物病毒和λ噬菌体衍生物，将目的基因导入植物细胞时，体细胞和受精卵均可以。

解答：

①限制性核酸内切酶能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，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，故其特点是识别特定的核苷酸序列和具有特定的酶切位点，①正确；

②基因工程培育出的转基因牛发生了基因重组，②错误；

③根据mRNA的信息推出并获取目的基因的方法是以mRNA为模板反转录出目的基因，③错误；

④转基因抗虫棉的生产过程中需要用到的工具是限制性核酸内切酶．DNA连接酶．质粒，不需要噬菌体，④正确；

⑤在进行基因工程操作中，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错误；

⑥在基因操作的基本步骤中，人工合成目的基因．目的基因与运载体结合．检测目的基因的表达均需要碱基互补配对，将目的基因导入受体细胞不进行碱基互补配对，⑥正确；

⑦植物细胞的全能性较高，可以直接导入体细胞再进行植物组织培养，不需要像动物一样只能导入受精卵，如农杆菌转化法的受体细胞是植物伤口处的体细胞，⑦错误；

⑧基因工程常用细菌等原核生物作受体细胞的原因包括繁殖速度快．遗传物质相对较少．多为单细胞，操作简便，⑧正确。

故选B。

16．【答案】C

【解析】

试题分析：

分析题图，限制酶a与限制酶b识别的脱氧核苷酸序列不同，但切割后产生的黏性末端相同。

解答：

A．限制酶作用的化学键都是磷酸二脂键，A正确；
B．由图可以看出限制酶a与限制酶b切割后产生的粘性末端相同，它们之间能相互连接，B正确；

C．大多数限制性核酸内切酶识别的序列由6个核苷酸组成，少数限制酶的识别序列由4．5或8个核苷酸组成，C错误；

D．限制酶将一个DNA分子片段切成两个片段需切断两个磷酸二酯键，因此需要消耗两个水分子，D正确。

故选C。

17．【答案】C

【解析】

试题分析：

题图分析，图示DNA中有的XhoⅠ酶切位点有两个，经过XhoⅠ酶切后会产生3个DNA片段；图示DNA中有的Sal Ⅰ酶切位点有三个，经过Sal Ⅰ酶切后会产生4个DNA片段；经过电泳分析后也印证了上述分析，同时也说明两种酶识别的序列是不同的。

解答：

A．结合分析可知，图1中两种酶识别的核苷酸序列不同，A正确；

B．图2中两个泳道中的酶切产物有相同的黏性末端，因此可用于构建重组DNA，B正确；

C．限制酶作用的对象是双链DNA分子，因此，图中被酶切的DNA片段是双链DNA，C错误；

D．泳道①中是用Sal Ⅰ处理得到的酶切产物，泳道②中是用XhoⅠ处理得到的酶切产物，D正确。

故选C。

18．【答案】B

【解析】

试题分析：

基因工程的工具：

（1）限制酶：能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，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裂，形成黏性末端和平末端两种。

（2）DNA连接酶：据酶的来源不同分为两类：E．coliDNA连接酶．T4DNA连接酶。这二者都能连接黏性末端，此外T4DNA连接酶还可以连接平末端，但连接平末端时的效率比较低。

（3）运载体：常用的运载体有质粒．噬菌体的衍生物．动植物病毒。

解答：

A．DNA连接酶可以连接黏性末端和平末端，连接效率不同，A错误；

B．质粒是基因工程中最常用的载体，某些病毒也可以作为载体，B正确；

C．质粒作为运载体，要有一个至多个限制酶的切点，C错误；

D．限制酶用于切割目的基因和载体，D错误。

故选B。